DE4127365A1

DE4127365A1 - Kegellamellen-reibkupplung fuer differentialgetriebe

Info

Publication number: DE4127365A1
Application number: DE19914127365
Authority: DE
Inventors: Friedrich Schreiner; Gerd Fuehrer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1991-08-19
Publication date: 1992-02-27

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung für Differentialgetriebe mit den Merkmalen:

- die Reibkupplung verbindet zwei von drei Anschlußgliedern des Differentialgetriebes;
- die Reibkupplung ist eine Lamellenkupplung;
- ein erster und zweiter Lamellenträger tragen jeder mindestens eine Lamelle.

Eine Reibkupplung dieser Art soll eine Relativdrehzahl zwischen den Anschlußgliedern des Differentialgetriebes verhindern und einen Gleichlauf erzwingen, wenn ein Antriebsrad eines damit ausgerüsteten Fahrzeuges wegen mangelhaftem oder fehlendem Reibschluß zum Boden durchrutschen will und damit auch die Drehkraft für das andere Antriebsrad oder die anderen Antriebsräder zu schwinden droht.

Besser als jede Klauenkupplung ist eine Reibkupplung dieser Art für diese Aufgabe geeignet, weil sie jederzeit auch während der Fahrt geschaltet werden kann.

Übliche Reibkupplungen dieser Art haben ebene Reibflächen. Die Lamellen laufen mit den Zahnrädern des Differentialgetriebes in einem gemeinsamen Gehäuse und werden wie die Zahnräder mit einer Flüssigkeit geschmiert und gekühlt. Dadurch sind der Reibwert und der Wirkdurchmesser üblicherweise begrenzt. Entsprechend groß müssen entweder die Anzahl der Reibspalte oder die axiale Schließkraft gewählt werden, um den Gleichlauf auch gegen große Drehkraft zu erzwingen.

Bei einer bekannten Reibkupplung dieser Art (DE 39 19 963 A1, Fig. 1) sind 14 Reibspalte vorgesehen. Der Außenlamellenträger bildet einen Ringzylinder für einen Ringkolben. Ein Flüssigkeitsdruck in einer Ringkammer zwischen dem Ringzylinder und dem Ringkolben schließt die Reibkupplung. Die Flüssigkeit ist über einen stehenden Ring an den drehenden Außenlamellenträger angeschlossen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reibkupplung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die mit wesentlich weniger Reibspalten und/oder geringerer Schließkraft eine für den Gleichlauf erforderliche Drehkraft erreicht.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst, weil die axiale Schließkraft über die Keilwirkung des Halbkegelwinkels der Reibflächen eine wesentlich vergrößerte Normalkraft auf die Reibflächen erzeugt.

Mit dem Merkmal nach Anspruch 2 wird mit 5 bis 12 Grad ein vorteilhafter Bereich für den Halbkegelwinkel angegeben, mit dem die Normalkraft auf die Reibflächen etwa 5mal bis 12mal so groß wird wie die axiale Schließkraft.

Das Merkmal nach Anspruch 3 nennt mit 6 bis 7 Grad einen besonders bevorzugten Bereich, mit dem eine etwa 8mal bis 10mal so große Normalkraft erreicht wird wie die axiale Schließkraft.

Anspruch 4 nennt mit legiertem Einsatzstahl, einsatzgehärtet mit mindestens 59 HRC, für die eine und mit einer Schicht aus einem besonderen Reibwerkstoff für die andere Reibfläche besonders günstige Werkstoffe für das Reibpaar eines Reibspaltes.

Anspruch 5 und Anspruch 6 nennen mit aufgespritztem Molybdän und mit Sinterbronze besonders vorteilhafte Reibwerkstoffe für eine Schicht nach Anspruch 4.

Anspruch 7 nennt ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel für eine Reibkupplung nach der Erfindung.

Die Zeichnung zeigt einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.

Ein Differentialgetriebe 1 ist ein einfaches Planetengetriebe und hat ein Sonnenrad 2, ein Hohlrad 3 und einen Planetenträger 4 mit Planetenrädern 5 auf Planetenachsen 6. Das Sonnenrad 2, das Hohlrad 3 und der Planetenträger 4 bilden die drei Anschlußglieder des Differentialgetriebes 1. Der Planetenträger 4 treibt über die Planetenräder 5 das Sonnenrad 2 und das Hohlrad 3. Das Sonnenrad 2 und das Hohlrad 3 treiben zwei Antriebsachsen (nicht gezeigt) eines Fahrzeuges (nicht gezeigt). Eine Reibkupplung 7 verbindet das Sonnenrad 2 mit dem Planetenträger 4. Die Reibkupplung 7 ist eine Lamellenkupplung. Ein erster Lamellenträger 10 trägt zwei erste Lamellen 12, 16. Ein zweiter Lamellenträger 20 trägt zwei zweite Lamellen 22, 26. Ein Lamellenträger 10 ist axial beweglich. Jeder Lamellenträger 10, 20 hat eine kegelige Reibfläche 11, 21. Jede erste Lamelle 12, 16 hat zwei kegelige Reibflächen 13, 14; 17, 18. Jede zweite Lamelle 22, 26 hat zwei kegelige Reibflächen 23, 24; 27, 28. Ein Halbkegelwinkel 50 der Reibflächen 11, 13, 14, 17, 18, 21, 23, 24, 27, 28 beträgt 6,5 Grad. Ein Gehäuse 30 des Differentialgetriebes 1 bildet einen Ringzylinder für einen Ringkolben 32 und mit dem Ringkolben 32 eine Ringkammer 33. Zwischen dem Ringkolben 32 und dem beweglichen Lamellenträger 20 ist ein Axiallager 34 angeordnet. Druckfluid in der Ringkammer 33 schließt die Reibkupplung 7 gegen eine Feder. Die Feder ist in Reihe mit einem Axiallager 35 zwischen den Lamellenträgern 10, 20 angeordnet und öffnet die Reibkupplung 7. Die Feder wird gebildet durch Schraubendruckfedern 36 auf Führungsstiften 37 in Bohrungen 38, 39 des beweglichen Lamellenträgers 10 und eines Gleitringes 40. Der Gleitring 40 bildet mit dem axial festen Lamellenträger 20 das Axiallager 35. Die Feder öffnet die Reibkupplung 7. Die Reibkupplung 7 bildet fünf Reibspalte 51, 52, 53, 54, 55 mit je zwei Reibflächen 11, 23; 24, 13; 14, 27; 28, 17; 18, 21, von denen jeweils die eine aus einem legierten Einsatzstahl, einsatzgehärtet mit mindestens 59 HRC, und die andere aus einer Schicht aus aufgespritztem Molybdän besteht.

Das Differentialgetriebe 1 kann auch ein Stirnrad- Planetengetriebe mit zwei Sonnenrädern oder mit zwei Hohlrädern sein, die mit dem Planetenträger 4 die drei Anschlußglieder bilden, und die Planetenräder 5 können je zwei Zahnkränze tragen und/oder paarweise miteinander kämmen. Es kann auch ein beliebiges anderes Anschlußglied die beiden anderen Anschlußglieder antreiben. Es können auch zwei Reibkupplungen 7 zwei beliebige Anschlußglieder mit dem dritten Anschlußglied verbinden, beispielsweise zwei Kegelzentralräder mit dem Planetenträger 4 eines Kegelrad-Planetengetriebes. Die Feder kann die Reibkupplung 7 auch schließen. Anstelle des in der Zeichnung gezeigten flüssigkeitsbetätigten, ringförmigen Linearmotors kann auch ein beliebiger anderer Linearmotor, beispielsweise auch ein Elektromagnet oder ein Elektromotor mit einem Schraubspindeltrieb, unmittelbar oder mittelbar über ein Axiallager 34 die Reibkupplung 7 schließen oder öffnen. Wenn man den Halbkegelwinkel 50 groß genug wählt und den Linearmotor die Reibkupplung 7 schließen läßt, kann die Feder auch fehlen, weil die Reibkupplung 7 dann auch ohne Feder leicht und schnell genug selbsttätig öffnet. Natürlich muß die Schließkraft dann größer sein, wenn die gleiche Normalkraft und damit die gleiche Drehkraft der Reibkupplung 7 erreicht werden soll, weil die Kraftverstärkung mit wachsendem Halbkegelwinkel 50 geringer wird. Die Feder kann auch eine Ringfeder sein, beispielsweise eine Tellerfeder, und das Axiallager 35 kann auch ein Wälzlager sein.

Bezugszeichen

1 Differentialgetriebe
2 Sonnenrad
3 Hohlrad
4 Planetenträger
5 Planetenrad
6 Planetenachse
7 Reibkupplung
10 Lamellenträger
11 Reibfläche
12 Lamelle
13 Reibfläche
14 Reibfläche
16 Lamelle
17 Reibfläche
18 Reibfläche
20 Lamellenträger
21 Reibfläche
22 Lamelle
23 Reibfläche
24 Reibfläche
26 Lamelle
27 Reibfläche
28 Reibfläche
30 Gehäuse
31 Ringzylinder
32 Ringkolben
33 Ringkammer
34 Axiallager
35 Axiallager
36 Schraubendruckfeder
37 Führstift
38 Bohrung
39 Bohrung
40 Gleitring
50 Halbkegelwinkel
51 Reibspalt
52 Reibspalt
53 Reibspalt
54 Reibspalt
55 Reibspalt

Claims

1. Reibkupplung für Differentialgetriebe mit den Merkmalen:

- die Reibkupplung (7) verbindet zwei von drei Anschlußgliedern des Differentialgetriebes (1);
- die Reibkupplung (7) ist eine Lamellenkupplung;
- ein erster und zweiter Lamellenträger (10, 20) tragen jeder mindestens eine Lamelle (12, 22), gekennzeichnet durch das Merkmal:
- die Reibkupplung (7) hat kegelige Reibflächen (11, 13, 14, 21, 23, 24).

2. Reibkupplung nach Anspruch 1 mit den Merkmalen:

- eine Flüssigkeit schmiert und kühlt die Reibflächen (11, 13, 14, 21, 23, 24);
- ein Halbkegelwinkel (50) der Reibflächen (11, 13, 14, 21, 23, 24) liegt zwischen 5 Grad und 12 Grad.

3. Reibkupplung nach Anspruch 2 mit dem Merkmal: der Halbkegelwinkel (50) liegt zwischen 6 Grad und 7 Grad.

4. Reibkupplung nach Anspruch 3 mit den Merkmalen:

- eine von zwei Reibflächen (11 oder 24, 23 oder 14, 13 oder 24, 23 oder 14, 13 oder 21) eines Reibspaltes (51, 52, 53, 54, 55) besteht aus legiertem Einsatzstahl, einsatzgehärtet mit mindestens 59 HRC;
- die andere Reibfläche (24 oder 11, 14 oder 23, 24 oder 13, 14 oder 23, 21 oder 13) besteht aus einer Schicht aus einem besonderen Reibwerkstoff.

5. Reibkupplung nach Anspruch 4 mit dem Merkmal: die Schicht besteht aus aufgespritztem Molybdän.

6. Reibkupplung nach Anspruch 4 mit dem Merkmal: die Schicht besteht aus Sinterbronze.

7. Reibkupplung nach Anspruch 2 mit den Merkmalen:

- das Differentialgetriebe (1) hat ein Sonnenrad (2), ein Hohlrad (3) und einen Planetenträger (4) mit Planetenrädern (5);
- die Reibkupplung (7) verbindet das Sonnenrad (2) mit dem Planetenträger (4);
- ein Gehäuse (30) des Differentialgetriebes (1) bildet einen Ringzylinder (31) für einen Ringkolben (32) und mit dem Ringkolben (32) eine Ringkammer (33);
- zwischen dem Ringkolben (32) und dem beweglichen Lamellenträger (10) ist ein Axiallager (34) angeordnet;
- Druckfluid in der Ringkammer (33) betätigt die Reibkupplung (7) gegen eine Feder;
- ein Kranz von Schraubendruckfedern (36) auf Führstiften (37) in Bohrungen (38, 39) des beweglichen Lamellenträgers (10) und eines Gleitringes (40) bildet die Feder;
- die Feder ist in Reihe mit einem Axiallager (35) zwischen den Lamellenträgern (10, 20) angeordnet;
- der Gleitring (40) bildet mit dem axial festen Lamellenträger (20) das Axiallager (35);
- die Feder öffnet die Reibkupplung (7);
- der Planetenträger (4) treibt über die Planetenräder (5) das Sonnenrad (2) und das Hohlrad (3);
- das Sonnenrad (2) und das Hohlrad (3) treiben zwei Antriebsachsen eines Fahrzeugs.