DE4027422A1

DE4027422A1 - Verfahren und vorrichtung zur veraenderung des sperrwertes

Info

Publication number: DE4027422A1
Application number: DE4027422A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Amborn; Wolfgang Dipl Ing Hildebrandt; Klaus Dr Greulich
Original assignee: GKN Automotive GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1990-08-30
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1992-03-12
Anticipated expiration: 2010-08-31
Also published as: JPH04351354A; JP3026237B2; DE4027422C2; US5232416A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veränderung des Sperrwertes eines Differentialgetriebes mit einem antreib baren Differentialkorb, in dem zwei koaxiale Achswellen räder auf ihrem Außenumfang gleitend in zylindrischen Ausnehmungen gehalten sind, die über Gruppen von achs parallelen Ausgleichsrädern miteinander gekoppelt sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Veränderung des Sperrwertes und zu dessen Durchführung geeignete Differentialgetriebe der genannten Art bereitzustellen, die mit geringem Aufwand eine Varia tion des Sperrwertes ermöglichen. Bevorzugt soll es mög lich sein, diese so zu gestalten, daß sie bei geringer Bodenhaftung an einem Rad und damit geringem übertragbaren Drehmoment eine hohe Sperrwirkung und bei guten Traktions verhältnissen, d. h. großen übertragbaren Momenten, einen niedrigen Sperrwert aufweisen und mit einfachen Mittel regelbar sind. Die Lösung hierfür besteht in einem Verfah ren, das sich dadurch auszeichnet, daß der Eingriff ver schiedener Ausgleichsräder mit beiden Achswellenrädern nacheinander in oder außer Wirkung gebracht wird, um eine veränderte resultierende Radial- und/oder Tangentialkraft auf die Achswellenräder und damit eine veränderte Rei bungskraft in den Widerlagern der Achswellenräder d. h. den zylindrischen Ausnehmungen zu erzeugen.

Ein derartiges Verfahren, das den Sperrwert stufenweise verändert, ist naturgemäß einfach, insbesondere selbst tätig regelbar; durch den bevorzugt drehmomentabhängig zunehmenden Eingriff weiterer Sätze von Ausgleichsrädern wird die resultierende Radialkraft auf die Achswellenräder und damit die an diesen durch resultierende Radialkräfte erzeugte Bremswirkung reduziert. Die mögliche Variation des Sperrwertes kann bis zu einer Größenordnung von ca. 70% reichen, wenn nur ein Satz der Ausgleichsräder im Eingriff mit den Achswellenrädern ist und reduziert sich bis zu einer Größenordnung von ca. 20-30%, wenn alle Sätze von Ausgleichsrädern mit den Achswellenrädern im Eingriff sind.

Ein erfindungsgemäßes Differentialgetriebe mit einem an treibbaren Differentialkorb, in dem zwei koaxiale Achswel lenräder auf ihrem Außenumfang gleitend in zylindrischen Ausnehmungen gehalten sind, die über Gruppen von achs parallelen Ausgleichsrädern miteinander gekoppelt sind, zeichnet sich dadurch aus, daß zumindest an einem Teil der Ausgleichsräder zwei Verzahnungsbereiche unterschiedlicher Steigung vorgesehen sind, von denen der eine Bereich mit dem einen Achswellenrad und der andere Bereich mit min destens einem dem anderen Achswellenrad zugeordneten Aus gleichsrad im Eingriff ist, und daß die axiale Abstützung der besagten Ausgleichsräder variabel ist.

Durch die erfindungsgemäße Art der Verzahnung der Aus gleichsräder ist es möglich, die Paare der Ausgleichsrä der, die aufgrund stets vorhandenen Zahnflankenspiels erst nach relativer Axialverschiebung zugleich miteinander und dem jeweils zugeordneten Achswellenrad in Eingriff kommen, nacheinander zur Wirkung kommen zu lassen. Grundlage hier für ist die drehmomentabhängige Axialkraft auf die Aus gleichsräder, die die Verschiebung gegen Federkräfte be wirken kann, die zu überwinden sind. Hierbei können bei untereinander gleichem Zahnflankenspiel Federn unter schiedlicher Vorspannung oder bei Federn untereinander gleicher Kennung und Ausgangsvorspannung unterschiedliche Zahnflankenspiele an den einzelnen Paaren der Ausgleichs räder vorgesehen sein, was insbesondere durch unterschied lichen Achsabstand der Ausgleichsräder vom jeweiligen Achswellenrad zu erreichen ist. Alternativ sind unter schiedliche Zahnformen möglich.

Alternativ zu dieser selbstregelnden Anordnung kann auch eine externe Steuerung zur Axialverschiebung der Aus gleichsräder vorgesehen sein.

Die Verzahnungsbereiche gemäß der Erfindung müssen nicht symmetrisch zueinander sein, jede Art unterschiedlicher Steigung an zumindest einem der die Achswellenräder kop pelnden Ausgleichsräder ist hierfür geeignet.

Die bei der selbsttätigen Regelung erzeugte Kennlinie ist wie oben bereits erläutert degressiv. Bei der externen Steuerung können selbstverständlich andere Kennlinien gefahren werden.

Der Gegenstand der Erfindung ist gleichermaßen auf Diffe rentialgetriebe mit Achswellenrädern in Form von Sonnen rädern wie auch in Form von Hohlrädern anwendbar. Im übri gen sind auch unterschiedliche Drehmomentverteilungen bei unterschiedlichem Durchmesser der Achswellenräder möglich.

Um bei einer Schubumkehr, die aus Gründen der Fahrstabili tät einen geringen Sperrgrad erfordert, diesen unabhängig jeweils sicherstellen zu können, ist vorgesehen, das Zahn flankenspiel, das hierbei wirksam wird, zwischen den ein zelnen Sätzen der Ausgleichsräder untereinander gleich zu machen und gegenkraftlos von den axial wirkenden Zahnkräf ten überwinden zu lassen. Dies bedeutet, daß an den axial verschiebbaren Ausgleichsrädern auf der dem Federpaket abgewandten Seite jeweils eine axiale Anschlagfläche mit gleichem Abstand zum Ausgleichsrad vorgesehen ist, so daß sich bei Drehmomentumkehr unmittelbar ein niedriger Sperr wert nach Anlage der Ausgleichsräder an diesen Abstützflä chen einstellt. Sinngemäß kann ein erfindungsgemäßes Dif ferential aber auch Ausgleichsräder mit untereinander unterschiedlichen Schrägungswinkeln seiner beiden Verzah nungsabschnitte haben, wobei diese nicht notwendigerweise gegensinnig zu sein brauchen. Wesentlich ist, daß für den Eingriff mit dem zugeordneten Ausgleichsrad und dem zuge ordneten Achswellenrad für jedes Ausgleichsrad seine axiale Lage entscheidend ist. Nur in jeweils einer axialen Position für jedes Ausgleichsrad ist ein Eingriff unter gleicher Zahnlast mit dem Achswellenrad gegeben. Eine Abweichung von dieser Lage, d. h. eine Verschiebung eines Ausgleichsrades, führt dazu, daß je nach Richtung der Verschiebung entweder die Zahnflanken zwischen dem Achs wellenrad und dem verschobenen Ausgleichsrad zusätzlich aufeinandergepreßt werden und gleichzeitig die restlichen Ausgleichsräder entlastet und aus dem Zahneingriff heraus gehoben werden oder daß das verschobene Ausgleichsrad seinerseits entlastet wird und die restlichen Ausgleichs räder eine zusätzliche Belastung erfahren. Mit der Verän derung der Axialbelastung ist eine Veränderung der resul tierenden Radialkräfte auf die Achswellenräder gegeben, durch die der Sperrwert eines Differentials der genannten Bauart bestimmt wird.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Differen tialgetriebes und die zugeordnete Kennlinie ist in den Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Differentialkorb eines erfindungsge mäßen Differentials im Längsschnitt;

Fig. 2 zeigt den Differentialkorb nach Fig. 1 im Quer schnitt;

Fig. 3 zeigt die Kennlinie des dargestellten Differen tials.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Differentialkorb 1 gezeigt, der in nicht näher dargestellter Weise in einem Differen tialgehäuse drehbar gelagert ist. Er umfaßt ein Korbmit telteil 2 und zwei Deckelteile 3, 4. An diesen sind je weils Ansätze 5, 6 vorgesehen, die die Lager gegenüber dem Differentialgehäuse aufnehmen können. Die Deckelteile 3, 4 sichern die noch im einzelnen zu beschreibenden Achswel lenräder und Ausgleichsräder axial.

In einer Axialbohrung 7 ist ein erstes Achswellenrad 9 auf seinen Zahnköpfen gleitend gehalten. In einer von der Gegenseite eingebrachten Axialbohrung 8 ist ein zweites Achswellenrad 10 in gleicher Weise angeordnet. Das Achs wellenrad 9 kämmt mit einem von mehreren Ausgleichsrädern 11, das Achswellenrad 10 mit einem von mehreren Aus gleichsrädern 12. Die Achswellenräder 9, 10 haben gegen sinnige Schrägung. Die Ausgleichsräder 11, 12 weisen je weils zwei unterschiedliche Verzahnungsabschnitte 13, 14, 15, 16 auf. Sofern angenommen wird, daß das Ausgleichsrad 11 im Gehäuse axial festgehalten ist und spielfrei gegen über seinem Achswellenrad 9 und daß das Ausgleichsrad 12 flankenspielfrei gegenüber seinem Achswellenrad 10 ist, jedoch axial verschieblich ist und Flankenspiel gegenüber dem jeweils zugeordneten Ausgleichsrad 11 hat, so ist eine Axialverschiebung jedes Ausgleichsrades 12 in die eine oder andere Richtung notwendig, um den Drehmomentfluß zwischen den Achswellenrädern im einen oder anderen Sinne herzustellen. In der Praxis ergibt sich das Spiel nicht ausschließlich zwischen den Ausgleichsrädern 10, 11 und 12, sondern auch zwischen den Ausgleichsrädern und deren jeweiligen Achswellenrädern. Wird die Betrachtungsweise jedoch wie oben reduziert, so wird deutlich, daß unter der Vorspannung eines Federpaketes 18, das über einen ex zentrischen Übertragungsbolzen 17 auf das Achswellenrad 12 einwirkt, der Axialverschiebung des Ausgleichsrades 12 entgegengewirkt werden kann, so daß erst bei erhöhtem Drehmoment das Ausgleichsrad 12 mit dem zugeordneten Aus gleichsrad 11 in Eingriff kommt. Sind die Federkennungen unterschiedlich oder die Flankenspiele zwischen den Aus gleichsrädern unterschiedlich, so läßt sich die in Fig. 3 dargestellte Kennlinie durch den mit zunehmenden Drehmo ment erfolgenden Eingriff weiterer Ausgleichsräderpaarun gen darstellen.

Bezugszeichenliste

1 Differentialkorb
2 Korbmittelteil
3 Deckelteil
4 Deckelteil
5 Ansatz
6 Ansatz
7 Axialbohrung
8 Axialbohrung
9 Achswellenrad
10 Achswellenrad
11 Ausgleichsrad
12 Ausgleichsrad
13 Verzahnungsabschnitt
14 Verzahnungsabschnitt
15 Verzahnungsabschnitt
16 Verzahnungsabschnitt
17 Exzenterbolzen
18 Federpaket

Claims

1. Verfahren zur Veränderung des Sperrwertes eines Dif ferentialgetriebes mit einem antreibbaren Differen tialkorb (1), in dem zwei koaxiale Achswellenräder 9, 10) auf ihrem Außenumfang gleitend in zylindrischen Ausnehmungen (7, 8) gehalten sind, die über Gruppen von achsparallelen Ausgleichsrädern (11, 12) mitein ander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingriff verschiedener Ausgleichsräder (11, 12) mit beiden Achswellenrädern (9, 10) nacheinander in oder außer Wirkung gebracht wird, um eine verän derte resultierende Radial- und/oder Tangentialkraft auf die Achswellenräder (9, 10) und damit eine ver änderte Reibungskraft in den Widerlagern (7, 8) der Achswellenräder zu erzeugen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Ausgleichsräder (11, 12) durch Überwinden eines vorgesehenen Zahnspieles mittels axialer Verschiebung in und außer Wirkung gebracht werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Ausgleichsräder (11, 12) durch untereinander gestufte Federkräfte mit axialer Wir kungsrichtung entgegen Axialschub erzeugenden Zahn kräften in und außer Wirkung gebracht werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Ausgleichsräder (11, 12) durch Überwinden unterschiedlicher Zahnspiele gegen Feder kräfte gleicher Kennung mit axialer Wirkungsrichtung entgegen Axialschub erzeugenden Zahnkräften in und außer Wirkung gebracht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Ausgleichsräder (11, 12) durch extern gesteuerte Kräfte mit axialer Wirkungsrichtung auf die Ausgleichsräder in und außer Wirkung gebracht werden.

6. Differentialgetriebe mit einem antreibbaren Differen tialkorb (1), in dem zwei koaxiale Achswellenräder (9, 10) auf ihrem Außenumfang gleitend in zylindrischen Ausnehmungen (7, 8) gehalten sind, die über Gruppen von achsparallelen Ausgleichsrädern (11, 12) mitein ander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest an einem Teil der Ausgleichsräder (11, 12) zwei Verzahnungsbereiche (13, 14; 15, 16) unter schiedlicher Steigung vorgesehen sind, von denen der eine Bereich mit dem einem Achswellenrad (9) und der andere Bereich mit mindestens einem dem anderen Achs wellenrad (10) zugeordneten Ausgleichsrad im Eingriff ist, und daß die axiale Abstützung der besagten Aus gleichsräder (11, 12) variabel ist.

7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Abstützungen in zueinander beabstan deten Radialebenen angeordnet sind, wobei die axialen Positionen dieser Radialebenen veränderbar sind.

8. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionen der axialen Abstützungen mindestens teilsweise durch äußere Eingriffe veränderbar sind.

9. Getriebe nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Abstützungen mindestens teilweise durch Federn (18) dargestellt sind.

10. Getriebe nach Anspruch 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (18) eine gleiche Kennung aufweisen.

11. Getriebe nach Anspruch 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (18) eine unterschiedliche Kennung aufweisen.

12. Getriebe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Federn (18) vorgespannt ist.