DE4135756A1

DE4135756A1 - Self-locking differential drive with cage housing - has output bevel gear hub extension as inner disc support of friction face

Info

Publication number: DE4135756A1
Application number: DE19914135756
Authority: DE
Inventors: Fritz Geiger; Karl-Hermann Katzorek
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1990-11-02
Filing date: 1991-10-30
Publication date: 1992-03-26

Abstract

The differential drive has a differential cage housing (1) rotating in housing bearings (3). At least one differential bolt (4) passes through the housing rotary axle (2) at right angles. Differential bevel gears (5) are mounted on the bolt each engaging drive bevel gears (6). The driven bevel gear has a hub extension (22) in the form of an inner disc support of a friction surface pack (23) gripping round the shaft flange (19) radially inside the friction surface pack. The friction surface packs have their contact surfaces (24) away from the bolt, directly on the inner ends of the differential cage housing. USE/ADVANTAGE - For car driver, with precise response and adjustment control.

Description

Die Erfindung betrifft ein selbstsperrendes Ausgleichgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und verfügt über Abtriebskegelräder mit zugeordneten, im Ausgangszustand mittels eines eigenen Federelementes geschlossenen Reibflächenpaketen, welche durch bei Drehmomentunterschieden der Abtriebswellen ansprechende Schrägflächenelemente entgegen der Kraft des Federelementes gelüftet werden.The invention relates to a self-locking Differential gear according to the preamble of claim 1 and has driven bevel gears with associated, in Initial state using its own spring element closed friction surface packets, which by Torque differences of the output shafts responsive Sloping surface elements against the force of the spring element be ventilated.

Ein derartiges selbstsperrendes Ausgleichgetriebe ist beispielsweise bekannt aus der DE-C 15 05 737 (Fig. 2) und ist so gestaltet, daß das Federelement axial zwischen einem auf der Abtriebswelle drehfesten Wellenflansch sowie einem Drucklager am die Drehachse kreuzenden Differentialbolzen angeordnet ist. Der Wellenflansch liegt dabei kegelradseitig sowohl am Reibflächenpaket mit vom Abtriebskegelrad angetriebenen Innenlamellen und vom Gehäuse gehaltenen Außenlamellen als auch am Schrägflächenelement an, das radial innerhalb des das Reibflächenpaket tragenden Nabenfortsatzes des Abtriebskegelrades und axial zwischen der Außenstirnseite des Abtriebskegelrades und dem Wellenflansch etwa auf gleichem Abstand vom Differentialbolzen wie die bolzenabgewandte Andruckplatte des Reibflächenpaketes eingebaut ist.Such a self-locking differential is known for example from DE-C 15 05 737 ( Fig. 2) and is designed such that the spring element is arranged axially between a shaft flange which is non-rotatable on the output shaft and a pressure bearing on the differential bolt crossing the axis of rotation. The shaft flange lies on the bevel gear side both on the friction surface package with inner plates driven by the driven bevel gear and the outer plates held by the housing, and on the inclined surface element, which is located radially within the hub extension of the driven bevel gear carrying the friction surface package and axially between the outer end face of the driven bevel gear and the shaft flange at approximately the same distance from the differential bolt how the pressure plate of the friction surface pack facing away from the bolt is installed.

Bei dieser Bauweise ist das Reibflächenpaket seitens der Kegelräder und der Antriebswelle unvermeidbaren Schub- und Zugstößen ausgesetzt, da diese hier gleichzeitig ihr antriebsseitiges Lager hat, so daß diese kinematische Koppelung zu Stick-slip-Effekten usw. führt. Es ist zudem schwierig, das Ansprechverhalten bzw. die Funktion solcher Ausgleichgetriebe über längere Einsatzzeiträume frei von Störeinflüssen, aufsummierten Toleranzfehlern sowie durch Setzungen und Abnützungen in Lagern und Reibflächen zu halten. Nachteilig ist hier speziell, daß sich die Maße des äußeren Drucklagers und des Wellenflansches zu denen des Reibflächenpaketes hinzusummieren. Die Baulänge wird um die Dicke des Wellenflansches samt Drucklager bei dieser Hintereinanderanordnung von Reibflächenpaket, Wellenflansch und Drucklager verlängert und durch die unmittelbare axiale Abstützung in der Kegelradverzahnung können sich die Fehler und auch die Elastizitätsunterschiede der Reibflächen und Federelemente vielfältig als Unterschiede beim Ansprechverhalten an sich identischer Getriebe und Einsatzverhältnisse störend auswirken. Da keine Möglichkeiten zum einfachen Justieren und Kontrollieren der Vorspannkräfte bzw. Federwege sowie zum Erkennen und Ausgleichen von Toleranzfehlern etc. schon während der Montage vorgesehen sind, muß die jeweils günstigste Abmessungspaarung und deren Einstellung in oft langwierigen Versuchen mühsam ermittelt und im Rahmen ebenfalls zeitraubender Wartungsdienste relativ häufig nachjustiert werden. Bei größeren Serien ist es sehr schwierig, ein einigermaßen identisches Betriebsverhalten über ausreichende Zeiträume bei allen Getrieben sicherzustellen. Ein abknickender Momentenfluß, z. B. durch Klemmung und Unrundheiten, ist sehr ungünstig, wie er aber vorkommt, wenn wie hier das Schrägflächenelement einen deutlich anderen Durchmesser als das äußere Drucklager am Gehäuse aufweist, so daß Unrundheiten und Klemmkräfte leicht entstehen können. Da auch keine Begrenzung der Eingriffstiefe der miteinander kämmenden Kegelradverzahnungen vorgesehen wurde und die Federkraft hier bei allen Betriebszuständen eine maximale Eingriffstiefe verursacht, wechselt zudem der Wirkungsgrad der Verzahnung bei jeder Laständerung.In this construction, the friction surface package on the part of the bevel gears and the drive shaft exposed to unavoidable shocks and pulls as these here also has its drive-side bearing, so that this kinematic coupling to stick-slip effects etc. leads. It is also difficult to determine the response behavior or the function of such differential gear over longer Periods of use free of interference, added up Tolerance errors as well as settlement and wear in Bearings and friction surfaces to hold. The disadvantage here specifically that the dimensions of the outer thrust bearing and of the shaft flange to those of the friction surface package add up. The overall length is determined by the thickness of the Shaft flange including thrust bearing on this Arranging the friction surface packet in series, Shaft flange and thrust bearing extended and by immediate axial support in the bevel gear teeth can the mistakes and also the Differences in elasticity of the friction surfaces and spring elements diverse as differences in response behavior per se identical gears and operating conditions disturbing impact. Because there are no easy adjustments and checking the preload forces or spring travel as well for recognizing and compensating for tolerance errors etc. are already provided during assembly, the respective cheapest dimension pairing and their setting in often tedious trials painstakingly determined and in the frame also time-consuming maintenance services relatively common be readjusted. With larger series it is very difficult, a somewhat identical operating behavior over sufficient periods for all transmissions ensure. A kinking moment flow, e.g. B. due to clamping and out of roundness, is very unfavorable, like but it occurs when, as here, the inclined surface element a significantly different diameter than the outer one Has thrust bearing on the housing, so that out of roundness and Clamping forces can easily arise. Since none Limiting the depth of engagement of the meshing Bevel gear toothing was provided and the spring force here a maximum in all operating states Depth of intervention causes, the efficiency also changes the teeth with every load change.

Die Aufgabe der Erfindung wird hiervon ausgehend darin gesehen, ein selbstsperrendes Ausgleichgetriebe ohne die aufgeführten Nachteile zu schaffen. Insbesondere soll neben einer präziseren Ansprechgenauigkeit eine gute Reproduzierbarkeit und Kontrolle der Einstellwerte, z. B. für Großserien, sowie eine leichte Montage bei geringem baulichen Aufwand für höhere Belastbarkeiten bzw. für längere Reibflächenpakete und für längere Lebensdauern mit guten Wirkungsgraden und zuverlässigerer Langzeitfunktion erreicht werden.The object of the invention is based on this seen in it, a self-locking differential without to create the disadvantages listed. In particular, should in addition to a more precise response accuracy, a good one Reproducibility and control of the setting values, e.g. B. for large series, as well as easy assembly with little construction effort for higher load capacities or for longer friction surface packages and for longer lifetimes good efficiencies and more reliable long-term function can be achieved.

Die Lösung dieser Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere durch folgende Maßnahmen, erreicht:The solution to this problem is with the distinctive Features of claim 1, in particular by the following Measures achieved:

Die Reibflächenpakete sind nun zwischen Abtriebskegelrad und Gehäuseinnenwand für sich allein, also ohne mit gleichem Durchmesser dazwischengreifenden Wellenflansch eingespannt, so daß neben einer leistungssteigernden günstigen Übersetzung der Reibflächen ihre nutzbare Baulänge größer ist bzw. man bei gleicher Leistung Baulänge einsparen kann. Die durch die Direktabstützung des Reibflächenpaketes am Gehäuse gewonnene Baulänge des Wellenflansches und eventuell auch des Drucklagers auf dem Nabenfortsatz des Abtriebskegelrades steht nunmehr für eine Verlängerung des Reibflächenpaketes bzw. für größere Momentendurchgänge zur Verfügung. Ihr Arbeitsspiel kann durch Abmessungsunterschiede bei Wellenflansch und Drucklager kaum noch gestört werden. Gegen Stöße aus Achswelle und Kegelradverzahnung ist eine gute kinematische Entkoppelung erreicht. Das von der Schrägflächeneinrichtung gesteuerte Reibflächenarbeitsspiel ist hierbei vom Zahneingriff der Kegelräder und dem Federspiel weitgehend entkoppelt, weil die Vorspannkraft der Feder ebenso wie die Schrägflächeneinrichtung auf etwa gleichem Durchmesser wirkt wie das Drucklager, so daß abknickender Momentendurchgang und Klemmkräfte etc. vermieden werden. Die Federelemente liegen zwar ebenso wie beim betrachteten Stand der Technik auch im Bereich des Differentialbolzens und wirken in Richtung der Abweiskräfte der Kegelradverzahnungen, jedoch unter statisch klar bestimmter Abstützung. Alle Teile sind zudem besser zugänglich für bauliche Korrekturmaßnahmen und eventuelle Reparaturen.The friction surface packets are now between Output bevel gear and housing inner wall on its own, So without interfering with the same diameter Clamped shaft flange, so that next to one performance-enhancing favorable translation of the friction surfaces their usable overall length is larger or you can use the same Performance can save overall length. The through the Direct support of the friction surface package on the housing gained length of the shaft flange and possibly also of the thrust bearing on the hub extension of the Output bevel gear now stands for an extension of the Friction surface package or for larger moments Available. Your work cycle can go through Differences in dimensions for the shaft flange and thrust bearing can hardly be disturbed. Against shocks from axle shaft and Bevel gear toothing is a good kinematic decoupling reached. That controlled by the inclined surface device Frictional surface play is here from the meshing of the Bevel gears and spring play largely decoupled because the preload force of the spring as well as that Inclined surface device on approximately the same diameter acts like the thrust bearing, making it kinking Passage of torque and clamping forces etc. can be avoided. The spring elements lie just like the one under consideration State of the art also in the field of differential bolts and act in the direction of the repelling forces of the Bevel gear teeth, but under statically clear certain support. All parts are also better accessible for structural corrective measures and possible Repairs.

Das Ansprechverhalten kann nun insgesamt weit weniger durch Belastungswechsel beeinflußt werden, und Einflüsse aus den von den Achswellen bzw. Rädern stammenden Stößen und Vibrationen sind abgeschwächt.Overall, the response behavior can now be much less be influenced by changes in load, and influences from the shocks originating from the axle shafts or wheels and vibrations are weakened.

Die Abstützung der Reibflächenelemente gegen die Gehäusestirnwand ohne dazwischengreifenden Wellenflansch hat noch den Vorteil, daß das äußere Drucklager nicht mehr im unmittelbaren Einflußbereich der aus dem Reibflächenpaket abzuführenden Wärme liegt. Dabei kann außerdem eventueller Abrieb von den Reibflächen vom Drucklager ferngehalten werden.The support of the friction surface elements against the Housing end wall without intervening shaft flange still has the advantage that the outer thrust bearing is no longer in the immediate sphere of influence from the Heat to be dissipated from the friction surface pack. It can also possible abrasion from the friction surfaces of the Thrust bearings are kept away.

Außer durch Verbesserung der Verhaltenskonstanz des Ausgleichgetriebes infolge vorerwähnter Maßnahmen erzielt man ein ruhigeres, ruckfreieres Arbeiten, weil die gewählte Vorspannung der Federelemente nun bei der Montage bequem und exakt einstellbar ist. Elastizitätsunterschiede verschiedener Feder- und Reibflächenpakete sowie Fertigungstoleranzen können nun schon bei der Montage erkannt und leicht ausgeglichen werden. Die neue Anordnungsweise erleichtert das Montieren der Federelemente, Beilagscheiben, Lager und Scheiben. Da sich die Toleranzfehler bei Federscheiben, Drucklagern und Verzahnungen nicht mehr sämtlich auch noch um die Dicke von Wellenflansch und Drucklager addieren, wird eine exaktere Reaktion des Schrägflächenelementes erreicht. Die Belastbarkeit und die Ansprechpräzision des Reibflächenpaketes sind dabei gesteigert.Except by improving the behavioral consistency of the Differential gear achieved as a result of the aforementioned measures you can work more smoothly and smoothly because the selected preload of the spring elements now during assembly is easily and precisely adjustable. Differences in elasticity various spring and friction surface packages as well Manufacturing tolerances can now occur during assembly recognized and easily balanced. The new Arrangement facilitates the assembly of the Spring elements, washers, bearings and washers. That I the tolerance errors in spring washers, thrust bearings and Gears no longer all by the thickness of the shaft flange and thrust bearing add up to one more precise reaction of the inclined surface element is achieved. The Resilience and the precision of response The friction surface package is increased.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are in described the subclaims.

- With the help of one together with one possibly with Pressure measurement sensors provided bridge bearing the housing opening for the output shaft in the Thrust washer of the thrust bearing screwed in The bolt can achieve the desired preload the spring elements, for example with a supplement correspondingly strong spring washers or additional Washers, easily measured during assembly and preset and the thrust bearing with unloaded Bearing plates can be mounted.
- A combination of the thrust bearing thrust washer with an axial projection through the light Opening of the spring element in an inner bore of the Output bevel gear protrudes, secures one reliable, concentric guidance of the springs and possibly also the rolling elements used in the thrust bearing opposite the driven bevel gear. Also enables it separately from the shaft flange and housing Set screws or washers etc. axially adjustable pressure disc, its optimal distance to the shaft flange using a during assembly usable clamping screw easy to determine and the preload forces of the spring elements gear units identical in series to each other or to regulate exactly during maintenance.
- Are on the facing end faces of Output bevel gear and shaft flange, between which the inclined surface device is embedded, axial Bundles of rings that are not in the unloaded state butt together, on the inner circumference inside the Rolling element path provided is a reliable Radial guidance of the inclined surface rolling elements small diameter and good axial support reached opposite the shaft end.
- Comes both as an inclined surface device the outer surface of the with a bolt side Axial extension provided shaft flange as well on the inner surface of the bolt facing away Axial extension provided output bevel gear incorporated ball screw with a torque or speed differences the depth of engagement of the Gears or the pressing of the friction surface package changing thread pitch used, so not only can axial space be gained, but the guidance of the rolling elements in tangential Orientation with easy adjustment of the Optimalhubes can be achieved more cost-effectively than with an axially oriented inclined surface device according to the prior art mentioned at the beginning.
- Because the inner plates of the friction surface package from both the shaft flange and the Surround the outside of the inclined surface Axial projection of the driven bevel gear are held and the end plate facing away from the bolt Friction surface package on an inner end wall of the Basket housing is supported directly, can extended, i.e. more resilient friction surface package used with a lower overall elasticity will.
- Is the differential case on both sides of the Differential bolt coaxial to the axis of rotation by each extended a housing attachment, in which both the friction surface package as well as the outer thrust bearing of the shaft flange, one is special advantageous manufacturing possible. For example, you can then the assemblies of the differential gear Installation of the output bevel gears and spring elements and the friction surface packets by a Screw flange connection or a Electron beam welding on the housing circumference without Disadvantages to be put together tightly after one Readjustment through optimal control at the Assembly becomes unnecessary.
- Because that between the differential pin and Output bevel gears provided spacer elements whose length is longer than the compressed one Length of the spring elements, but shorter than that of the full spread spring elements, is always a economic working together Bevel gears and an even spring effect ensured. The thrust bearing as well as the Inclined surface installation is also against overload or before the occurrence of radial play and noise protected. The depth of engagement of the Bevel gear teeth are now separated by a separate non-resilient spacer instead of just by the Limited spring elements, so that now Spring strength influences no longer through the Rejection forces of the gears uncontrolled can be influenced.

Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombinationen der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und einzelnen Anspruchsmerkmalen aus der Aufgabenstellung.The invention is not based on the combinations of features of claims limited. For the person skilled in the art further sensible combinations of requirements and individual claim characteristics from the task.

Nachfolgend werden die schematischen Zeichnungen, die die Erfindung darstellen, anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert:Below are the schematic drawings, which represent the invention, based on two Exemplary embodiments explained in more detail:

Fig. 1 zeigt das Ausgleichgetriebe als Längsdifferential im unmittelbaren Anschluß an ein Getriebegehäuse mit direkt daran abgestütztem Reibflächenpaket und einem bei der Montage zunächst anstelle der Abtriebswelle in der Drehachse eingeführten und an einem Brückenlager abgestützten Spannbolzen, der die Feineinstellung der Federvorspannung und die Ermittlung einer geeigneten Reibflächenpaketdicke erleichtert. Fig. 1 shows the differential as a longitudinal differential in the direct connection to a gear housing with a directly supported friction surface package and a mounting bolt inserted during assembly instead of the output shaft in the axis of rotation and supported on a bridge bearing, the fine adjustment of the spring preload and the determination of a suitable friction surface package thickness facilitated.

Fig. 2 zeigt das Ausgleichgetriebe als an sich prinzipgleiches Zwischenachsdifferential mit Gehäuseanschluß an je ein Achsrohr und mit einer Schrägflächeneinrichtung als Kugelgewinde zwischen Wellenflansch und Abtriebskegelrad. Fig. 2 shows the differential as an intrinsically same differential between axles with a housing connection to each axle tube and with an inclined surface device as a ball screw between the shaft flange and driven bevel gear.

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die an einer vom Differentialbolzen durchdrungenen Hülse befestigten Lagerplatten, welche die vom Drucklager bzw. vom Federelement an den Bolzen wirkenden Druckkräfte aufnehmen. Fig. 3 shows a longitudinal section through the bearing plates fastened to a sleeve penetrated by the differential bolt, which receive the compressive forces acting on the bolt from the thrust bearing or from the spring element.

Fig. 4 zeigt die erwähnten Lagerplatten in der Draufsicht und die Befestigung der sie verbindenden Hülse am Differentialbolzen mittels einer Kegelspitzenschraube. Fig. 4 shows the aforementioned bearing plates in plan view and the attachment of the sleeve connecting them to the differential bolt by means of a conical point screw.

Nach Fig. 1 besteht das selbstsperrende Ausgleichgetriebe aus einem z. B. über ein angeflanschtes Tellerrad antreibbaren und weitgehend achs- und rotationssymmetrisch gebauten Differentialkorbgehäuse 1, welches um eine Drehachse 2 bzw. durch an seinen Stirnseiten angebrachte Gehäuselager 3 drehbar geführt ist. Die Drehachse 2 wird rechtwinklig gekreuzt von mindestens einem das Differentialkorbgehäuse 1 in seiner Mitte durchdringenden Differentialbolzen 4. Auf diesem sind in spiegelgleicher Anordnung und gegen die Innenseite des Differentialkorbgehäuses 1 mit einer balligen Rückfront anlaufend je ein Ausgleichskegelrad 5 drehbar angeordnet. Beide kämmen mit je zwei einander auf der Drehachse 2 gegenüberliegenden Abtriebskegelrädern 6, welche mit dem ihnen abtriebsseitig vorgelagerten, jeweiligen bolzenseitigen Ende ihrer zugehörigen, aus dem Differentialkorbgehäuse 1 herausführenden Abtriebswellen 7 eine Drehmitnahmeverbindung in Form einer Schrägflächeneinrichtung 8 mit vorzugsweise als Rollen, Walzen oder Tonnen vorgesehenen Wälzkörpern 9 haben. Letztere sind auf an sich bekannte Art in einer kreisförmigen Rastkurve mit von axial eingelassenen Taschen und tangentialen Anlaufschrägen gebildetem sinusförmigem Querschnitt geführt, wobei Rastkurven sowohl in der Außenstirnseite des zugehörigen Abtriebskegelrades 6 als auch in einer mit der Welle 7 verbundenen Gegenfläche eingearbeitet sind.According to Fig. 1, the self-locking differential gear consists of a z. B. via a flanged ring gear drivable and largely axially and rotationally symmetrically constructed differential cage housing 1 , which is rotatably guided about an axis of rotation 2 or by attached to its end faces housing bearing 3 . The axis of rotation 2 is crossed at right angles by at least one differential pin 4 which penetrates the center of the differential carrier housing 1 . On this in a mirror-like arrangement and against the inside of the differential cage housing 1 with a spherical rear front each a differential bevel gear 5 is rotatably arranged. Both mesh with two each other on the rotational axis 2 opposite the output bevel gears 6, which with them upstream on the output side, respective bolt-side end of their associated, leading out of the differential carrier housing 1 output shafts 7, a rotationally driving connection in the form of a sloped face means 8 preferably as rolls, rollers or barrel provided Have rolling elements 9 . The latter are guided in a manner known per se in a circular detent curve with a sinusoidal cross section formed by axially recessed pockets and tangential run-in bevels, detent curves being incorporated both in the outer end face of the associated driven bevel gear 6 and in a counter surface connected to the shaft 7 .

Zwischen je einem den Differentialbolzen 4 beidseits in der Drehachse 2 vorgelagerten Drucklager 10 und den ihm zugewandten Innenstirnseiten des Abtriebskegelrades 6 ist jeweils ein Federelement 11 abgestützt, das beispielsweise aus auseinanderspreizenden Tellerfedern sowie eventuell noch hinzugefügten Beilagscheiben besteht. Die Zahl bzw. Dicke der Tellerfedern und Beilagscheiben kann ebenso wie die Baulänge des Drucklagers 10 zwecks Einstellung bedarfsgerechter Federwege und Federkräfte variiert werden. Between each of the differential bolts 4 upstream on both sides in the axis of rotation 2 thrust bearing 10 and the inner end faces of the driven bevel gear 6 facing it, a spring element 11 is supported, which consists, for example, of spreading disc springs and any washers that may have been added. The number or thickness of the plate springs and washers, as well as the overall length of the thrust bearing 10 , can be varied in order to adjust the spring travel and spring forces as required.

Die Drucklager 10 haben auf der dem Federelement 11 zugewandten Seite eine zur Drehachse 2 mittels eines hülsenförmigen Vorsprunges 12A konzentrisch geführte und begrenzt axialbewegliche Andruckscheibe 12. Denselben sind im Beispiel bolzenseitig eigene Wälzkörper 13 z. B. in Form von Rollen, Walzen oder Tonnen vorgelagert, die bolzenseitig jeweils an einer Lagerplatte 14 anlaufen, welche an einer vom Differentialbolzen 4 durchdrungenen und von ihm gehaltenen Hülse 15 befestigt ist. Die Lagerplatte 14 kann hierzu mit extra harten Laufflächen versehen sein, und die Wälzkörper 13 können durch einen in der Zentralbohrung der Andruckscheibe 12 zentrierten Achsstummel 16 radial genau geführt werden und somit auch die Lagerkräfte einer pendelnden und stoßenden Achswelle 7 ertragen. Nach Fig. 1 ist die Andruckscheibe 12 mit einem die Federelemente 11 zentrierenden hülsenförmigen Vorsprung 12A und dieser vorzugsweise mit einem Innengewinde versehen, in das bei Montage eine aus dem Gehäuse 1 herausragende, hier strichpunktiert gezeichnete Spannschraube 17 eingesetzt werden kann, deren Kopf sich außerhalb des Gehäuses 1 auf einem hier ebenfalls strichpunktierten Brückenlager 18 abstützt. Durch weiteres Einschrauben des Spannbolzens 17 in den hülsenförmigen Vorsprung 12A der Andruckscheibe 12 hinein läßt sich beim Zusammenbau der Axialabstand 11A der Andruckscheibe 12 von der Mittenachse des Differentialbolzens 4 unter Vorspannung des Federelementes 11 so weit vergrößern und dabei den Federweg entsprechend verringern, daß eine den Differentialbolzen 4 umschließenden Hülse 15, welche die Lagerplatte 14 des inneren Drucklagers 10 trägt, samt dem kompletten Federelement 11 leicht in das Gehäuse 1 einsetzbar ist. Beim Entfernen des Spannbolzens 17 wird die z. B. durch entsprechend dicke Lagerplatten 14 oder durch individuell gewählte Beilagscheiben gewählte endgültige Vorspannung des Federelementes 11 gegenüber den dazwischenliegenden Wälzkörpern 13 wirksam. Ist das Brückenlager 18 mit einem Druckmeßsensor versehen, so können die definitiven Vorspannwerte, welche das jeweilige Abtriebskegelrad 6 bei seinen beiden Extrempositionen mit und ohne Drehmomentunterschiede verursacht, schon bei der Montage exakt gemessen und abgeglichen werden. In die Extrempositionen wird das Abtriebskegelrad 6 entweder durch Zahnkräfte aus dem Ausgleichkegelrad 5 oder/und durch die jeweils zugehörige Schrägflächeneinrichtung 8 bei Drehmomentunterschieden der beiden Abtriebswellen 20 axial verschoben. Die Schrägflächeneinrichtung 8 ist nach Fig. 1 gegen den auf der Abtriebswelle 7 drehfesten, aber begrenzt verschieblichen, hohlwellenartigen Wellenflansch 19 abgestützt, dessen äußere, differentialbolzenabgewandte Stirnfront über ein äußeres Drucklager 20 mit etwa gleichem mittlerem Durchmesser wie die Schrägflächeneinrichtung 8 gegen die nur die Abtriebswelle 7 durchlassende Außenwand des Gehäuses 1 unmittelbar axial abgestützt ist. Das äußere Drucklager 20 kann auf einen größeren Durchmesser als der bolzenseitige Teil des Wellenflansches 19 erweitert und ähnlich wie das innere 10 mit radial angeordneten Wälzkörpern 21 und zugeordneten, eventuell gehärteten Laufringen versehen sein, um die Flächenpressung und die Reibungsverluste klein und das Ansprechverhalten günstig zu halten. Der Wellenflansch 19 ist dabei zumindest kurz vor dem Drucklager 20 im Durchmesser vergrößert, ragt aber nicht zwischen Reibflächenpaket 23 und Anlagefläche 24. Der schlankere Innenbereich des Wellenflansches 19 wird außen durch eine bolzenabgewandte axiale Nabenverlängerung 22 des Abtriebskegelrades 6 mit engem Spiel umfaßt, die als Lamellenträger ausgebildet ist und Innenlamellen eines koaxialen Reibflächenpaketes 23 trägt, dessen Außenlamellen im Differentialkorbgehäuse 1 gehaltert sind und gegen dessen Innenstirnwand eine unmittelbare äußere Anlagefläche 24 der Endlamelle haben. The thrust bearings 10 have, on the side facing the spring element 11, a pressure disk 12 which is guided concentrically with the axis of rotation 2 by means of a sleeve-shaped projection 12 A and is axially movable to a limited extent. The same are in the example own rolling elements 13 z. B. upstream in the form of rolls, rollers or barrels, each of which starts on the bolt side on a bearing plate 14 which is fastened to a sleeve 15 penetrated by the differential bolt 4 and held by it. For this purpose, the bearing plate 14 can be provided with extra hard running surfaces, and the rolling elements 13 can be guided radially precisely through an axle stub 16 centered in the central bore of the pressure disc 12 and thus also bear the bearing forces of a pendulous and impacting axle shaft 7 . According to Fig. 1, the pressure plate 12 is provided with a spring elements 11 centering sleeve-shaped projection 12 A and the latter preferably with an internal thread, wherein mounting a projecting out of the housing 1, dash-dotted lines here drawn clamping screw 17 can be inserted into the whose head outside to of the housing 1 is supported on a bridge bearing 18, likewise dash-dotted here. By screwing the clamping bolt 17 further into the sleeve-shaped projection 12 A of the pressure plate 12 , the axial distance 11 A of the pressure plate 12 from the center axis of the differential bolt 4 can be enlarged by prestressing the spring element 11 , and the spring travel reduced accordingly, so that a the sleeve 15 surrounding the differential bolt 4 , which carries the bearing plate 14 of the inner thrust bearing 10 , together with the complete spring element 11, can easily be inserted into the housing 1 . When removing the clamping bolt 17 , the z. B. effective by correspondingly thick bearing plates 14 or by individually selected washers final bias of the spring element 11 against the intermediate rolling elements 13 . If the bridge bearing 18 is provided with a pressure measuring sensor, the definite preload values which the respective driven bevel gear 6 causes in its two extreme positions with and without torque differences can already be measured and adjusted precisely during assembly. In the extreme positions, the driven bevel gear 6 is axially displaced either by tooth forces from the differential bevel gear 5 or / and by the respective inclined surface device 8 in the event of torque differences between the two output shafts 20 . The inclined surface device 8 is supported according to FIG. 1 against the hollow shaft-like shaft flange 19 , which is non-rotatable but limitedly displaceable on the output shaft 7 , the outer front face of which, facing away from the differential pin, is supported by an outer thrust bearing 20 with approximately the same average diameter as the inclined surface device 8 against the only output shaft 7 permeable outer wall of the housing 1 is supported directly axially. The outer thrust bearing 20 can be expanded to a larger diameter than the bolt-side part of the shaft flange 19 and, like the inner 10, can be provided with radially arranged rolling elements 21 and associated, possibly hardened races in order to keep the surface pressure and the friction losses small and to keep the response favorable . The shaft flange 19 is enlarged in diameter at least just before the thrust bearing 20 , but does not protrude between the friction surface pack 23 and the contact surface 24 . The slimmer inner region of the shaft flange 19 is covered on the outside by a pin-facing axial hub extension 22 of the driven bevel gear 6 with close play, which is designed as a disk carrier and carries inner disks of a coaxial friction surface package 23 , the outer disks of which are held in the differential cage housing 1 and against the inner end wall of which there is a direct outer contact surface 24 of the end lamella.

Die verschiedenen Abmessungen von Schrägflächeneinrichtung, Federn und Reibflächenpaket 8, 10, 23 sind vorzugsweise derart miteinander abgestimmt, daß bei nicht aktivierter Schrägflächeneinrichtung 8 die Vorspannung des Federelementes 11 zum sicheren Schließen des Reibflächenpaketes 23 ausreicht, jedoch die Zahneingriffstiefe der Kegelräder 5, 6 noch nicht ungünstig wird und gleichzeitig bei aktivierter Schrägflächeneinrichtung 8 das zugehörige Abtriebskegelrad 6 entweder durch das zugehörige Federelement 11 oder durch einen separaten, z. B. rohrförmigen Distanzhalter 31 zwischen Differentialbolzen 4 und Innenseite des Abtriebskegelrades 6 auf Minimalabstand gehalten wird, wenn die Schrägflächeneinrichtung 8 auf der das Reibflächenpaket 23 reibungsfrei machenden, extremen Abstandsposition ist. Die Wälzkörper 9 der nach Fig. 1 ausgeführten Schrägflächeneinrichtung 8 sind zwischen den beiden Sinuskurven im Abtriebskegelrad 6 und im Wellenflansch 19 radial geführt durch entsprechend ihrem Axialhub beabstandete Axialvorsprünge 25, 26 an den Innendurchmessern der einander zugewandten Stirnflächen des radialen Steges des Abtriebskegelrades 6 und des Wellenflansches 19. In diese Innendurchmesser hinein reicht der hülsenförmige Axialvorsprung 12A der eventuell selbst von einem an einer mit dem Differentialbolzen 4 verbundenen Hülse 15 befestigten Achsstummel 8 zentrierten Andruckscheibe 12 mit nur wenig Radialspiel unter konzentrischer Abstützung der Federn zur Drehachse 2 und innerem Drucklager 10.The various dimensions of inclined surface device, springs and friction surface assembly 8 , 10 , 23 are preferably coordinated with one another such that when the inclined surface assembly 8 is not activated, the bias of the spring element 11 is sufficient to securely close the friction surface assembly 23 , but the tooth engagement depth of the bevel gears 5 , 6 is not yet unfavorable is and at the same time with the inclined surface device 8 activated, the associated driven bevel gear 6 either by the associated spring element 11 or by a separate, for. B. tubular spacer 31 between differential bolt 4 and the inside of the driven bevel gear 6 is kept at a minimum distance when the inclined surface device 8 is on the friction surface package 23 friction-free, extreme spacing position. The rolling elements 9 of the inclined surface device 8 according to FIG. 1 are guided radially between the two sine curves in the driven bevel gear 6 and in the shaft flange 19 by axial projections 25 , 26 spaced apart according to their axial stroke on the inner diameters of the mutually facing end faces of the radial web of the driven bevel gear 6 and the shaft flange 19th In this internal diameter in the sleeve-like axial projection range 12 A of the possibly self-centered from a fixed to a connected to the differential bolt 4 sleeve 15 stub axle 8 puck 12 with little radial play with concentric support of the springs to the rotation axis 2 and the inner thrust bearing 10 degrees.

Im Beispiel nach Fig. 2 ist anstelle axial eingearbeiteter Rastkurven eine Schrägflächeneinrichtung 8A vorgesehen, die als kurzes Schraubgetriebe mit Kugelwälzkörpern 9A zwischen radial eingearbeiteten Gewindeschrägflächen in der Axialverlängerung 22 des Achskegelrades 6 und im kegelradseitigen Vorderteil des Wellenflansches 19 vorgesehen ist. Hier kann bei der Montage durch einfache Veränderung der Einschraubposition der Wellenflansch 19 im Sinne einer Vorspannungsänderung verschoben werden.In the example according to FIG. 2, instead of axially incorporated locking curves, an inclined surface device 8 A is provided, which is provided as a short helical gear with ball rolling elements 9 A between radially incorporated threaded inclined surfaces in the axial extension 22 of the axle bevel gear 6 and in the front part of the shaft flange 19 on the bevel gear side. Here, the shaft flange 19 can be shifted during assembly by simply changing the screw-in position in the sense of a change in the preload.

In Fig. 3 und 4 ist die Befestigung der Lagerplatten 14 und der sie am Differentialbolzen 4 haltenden Hülse 15 für die Ausführung nach Fig. 1 dargestellt. Danach ist an einer Längsseite der Hülse 15 ein Gewindestutzen 29 angeformt, in den eine in eine Senkbohrung im Differentialbolzen 4 eingreifende Kegelspitzenschraube 30 eingeschraubt wird, welche damit die Hülse 15 mit dem Differentialbolzen 4 dreh- und schiebefest arretiert.In Fig. 3 and 4, the fastening of the bearing plates 14 and holding them on the differential bolt 4 sleeve 15 is shown for the embodiment of FIG. 1. Thereafter, the sleeve 15 is formed a threaded connector 29 on one longitudinal side, is screwed into the one engaging in a counterbore in the differential bolt 4 cone point screw 30 which allow the sleeve locked rotational and fixed to the differential bolt 4 15th

Die Selbstsperrfunktion des selbstsperrenden Ausgleichgetriebes entspricht im wesentlichen derjenigen, die aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt ist. Danach ist die Schrägflächeneinrichtung 8 bzw. 8A unter Federdruck bei Drehmomentgleichheit offen, bei Drehmomentunterschieden jedoch so lange belastet, als diese durch das durchrutschende Abtriebskegelrad noch nicht wieder ausgeglichen sind. Die funktionellen Unterschiede der hier angegebenen Bauart liegen im wesentlichen darin, daß sowohl dank der statisch eindeutigen und von Achsen- und Kegelradstößen gut entkoppelten Abstützung der Reibflächenpakete 23 direkt am Boden des Gehäuses 1 als auch durch die separate geradlinige Abstützung der Schrägflächeneinrichtung 8 gegen Federelement 11 und Drucklager 10 auf einen radialen Innenkragen der Nabe des Abtriebskegelrades 6 sowie durch die geschilderte Montageerleichterung und Justiermöglichkeit eine genauere, ruckärmere, langlebigere und auch exakter reproduzierbare Arbeitsweise bei höherem Wirkungsgrad und einfacherer Fertigung sichergestellt werden kann.The self-locking function of the self-locking differential gear corresponds essentially to that which is known from the prior art mentioned at the beginning. Thereafter, the inclined surface device 8 or 8 A is open under spring pressure when the torque is the same, but is loaded with torque differences as long as these are not yet compensated for by the slipping output bevel gear. The functional differences of the type specified here lie essentially in the fact that, thanks to the statically clear support of the friction surface packets 23, which is well decoupled from axis and bevel gear joints, directly on the bottom of the housing 1 and also due to the separate linear support of the inclined surface device 8 against the spring element 11 and Thrust bearing 10 on a radial inner collar of the hub of the driven bevel gear 6 and by the described ease of assembly and adjustment possibility a more precise, less jerky, more durable and also more exactly reproducible method of operation with higher efficiency and easier production can be ensured.

BezugszeichenReference numerals

1, 1A, 1B Differentialkorbgehäuse mit Anbauteilen
2 Drehachse
3 Gehäuselager
4 Differentialbolzen
5 Ausgleichkegelräder
6 Abtriebskegelräder
7 Abtriebswellen
8, 8A Schrägflächeneinrichtung
9, 9A Wälzkörper von 8
10 Inneres Drucklager an 4
11 Federelement
11A Axialabstand von 12 und 6
12 Andruckscheibe von 10
12A Hülsenförmiger Vorsprung von 12
13 Wälzkörper von 10
14, 14A Lagerplatte
15 Hülse
16 Einsatzkörper zu 10
17 Spannschraube
18 Brückenlager für 17
19 Wellenflansch
20 Äußeres Drucklager von 19 gegen 1
21 Wälzkörper von 20
22 Nabenverlängerung von 6
23 Reibflächenpaket
24 Anlagefläche für 23 an 1
25 Axialvorsprung von 6 für 9
26 Axialvorsprung von 19 für 9
27 -
28 Achsstummel mit Innengewinde für 17 an 14A
29 Gewindestutzen an 15 für 30
30 Kegelspitzenschraube in 29
31 Distanzelemente für 11A 1, 1 A, 1 B differential carrier housing with attachments
2 axis of rotation
3 housing bearings
4 differential bolts
5 differential bevel gears
6 driven bevel gears
7 output shafts
8, 8 A inclined surface device
9, 9 A rolling elements from 8
10 inner thrust bearing on 4
11 spring element
11 A axial distance from 12 and 6
12 pressure plate of 10
12 A sleeve-shaped projection of 12
13 rolling elements of 10
14, 14 A bearing plate
15 sleeve
16 insert bodies for 10
17 clamping screw
18 bridge bearings for 17
19 shaft flange
20 External thrust bearing from 19 to 1
21 rolling elements of 20
22 hub extension from 6
23 friction surface package
24 contact surface for 23 on 1
25 axial projection of 6 for 9
26 axial projection of 19 for 9
27 -
28 stub axles with internal thread for 17 to 14 A.
29 threaded sockets on 15 for 30
30 cone point screw in 29
31 spacer elements for 11 A.

Claims

1. Self-locking differential

- With a differential cage housing ( 1 ) which can be rotated in housing bearings ( 3 ),
- which is penetrated by at least one differential bolt ( 4 ) crossing its axis of rotation ( 2 ) at right angles,
- On which counterbalance bevel gears ( 5 ) bearing against the inside of the differential carrier housing ( 1 ) with spherical rear fronts are mounted,
- Which are on both sides of the differential bolt ( 4 ) in engagement with one of two opposite output bevel gears ( 6 ) on the axis of rotation ( 2 ),
- The drive connection with the respective bolt-side end of the output shaft ( 7 ) facing them is in a spring-loaded friction surface package ( 23 ),
- Which by means of an associated inclined surface device ( 8 ) with rolling elements ( 9 ) in the event of torque differences between the two output shafts ( 7 ) by pressing one of the driven bevel gears ( 6 ) against its spring element ( 11 ) with a linear support on the housing side of an associated shaft flange ( 19 ) in the sense of a Torque compensation is self-controlling,

dadurch gekennzeichnet,characterized,

- That the driven bevel gear ( 6 ) as an inner disk carrier of the friction surface package ( 23 ) designed hub extension ( 22 ) which comprises the shaft flange ( 19 ) radially inside the friction surface package ( 23 ) outside, and
- That the friction surface packets ( 23 ) have their bolt-facing contact surfaces ( 24 ) each directly on the inner end faces of the differential carrier housing ( 1 ).

2. Transmission according to claim 1, characterized in

- That in each case axially between the associated driven bevel gear ( 6 ) and the differential bolt ( 4 ) the spreading of the spring element ( 11 ) prescribing pressure plate ( 12 ) of the inner pressure bearing ( 10 ) is arranged to be displaceable to a limited extent,
- The axial distance ( 11 A) with respect to the driven bevel gear ( 6 ) when the spring element ( 11 ) is mounted, including any washers, can be varied to a limited extent by means of a tensioning screw ( 17 ) used in the assembled state instead of the drive shaft ( 7 ).

3. Transmission according to claim 2, characterized in

- That the clamping screw ( 17 ) in an internal thread of the sleeve-shaped projection ( 12 A) of the pressure plate ( 12 ) can be screwed in the course of assembly and is supported with its head on a bridge bearing ( 18 ) that the shaft ( 7 ) associated Opening of the differential cage housing ( 1 ) spanned, and
- That the clamping screw ( 17 ) after the insertion of the differential bolt ( 4 ) or the thrust bearing ( 10 ) is removed as soon as a compressive force sufficient for the passage of the required torque to the output shaft ( 7 ) on the friction surface packet (in the starting position of the inclined surface device ( 8 ) 23 ) is present.

4. Transmission according to claim 1, characterized in

- That the pressure plate ( 12 ) with a sleeve-shaped projection ( 12 A) through the clear opening of the spring element ( 11 ) into an inner bore of the driven bevel gear ( 6 ) and from the spring element ( 11 ) via rolling elements ( 13 ) against one each about the diameter the spring elements ( 11 ) corresponding and concentric and plane-parallel inner bearing plate ( 14 , 14 A) is pressed, and
- That the rolling elements ( 13 ) and the spring element ( 11 ) with respect to the associated driven bevel gear ( 6 ) is guided concentrically by an axle stub ( 28 ),
- Which is supported on a sleeve ( 15 ) penetrated by the differential bolt ( 4 ) via the thrust bearing ( 10 ).

5. Transmission according to claim 2, characterized in that the inner diameter of the rolling elements ( 9 ) of the inclined surface device ( 8 , 8 A) centering, bolt-side axial projection ( 26 ) of the shaft flange ( 19 ) is smaller than the outer diameter of the output shaft ( 7 ) and corresponds approximately to the inside diameter of the driven bevel gears ( 6 ).

6. Transmission according to claim 1, characterized in that as an inclined surface device ( 8 , 8 A) both on the outer surface of the shaft flange provided with a bolt-side axial extension ( 19 ) and on the inner surface of the pinion-facing hub extension ( 22 ) provided driven bevel gear ( 6 ) incorporated ball screw halves ( 8 A) are provided with a thread pitch which increases the depth of engagement of the associated driven bevel gear ( 6 ) in the event of torque differences.

7. Transmission according to claim 1, characterized in that for the friction surface package ( 23 ) holding its inner plates and both the inclined surface device ( 8 , 8 A) and the shaft flange ( 19 ) up to an enlargement of the outer thrust bearing ( 21 ) corresponding to the same External axial projection of the hub extension ( 22 ) of the driven bevel gear ( 6 ) is provided.

8. Transmission according to claim 1, characterized in

- That the differential cage housing ( 1 ) on both sides of the differential bolt ( 4 ) each has a friction surface package ( 23 ) and an inclined surface element ( 8 ) receiving housing attachment part ( 1 A, 1 B),
- After the preassembly of the built-in parts of the differential, they can be welded or flange-mounted to the center piece of the differential cage housing ( 1 ) which carries the bolt ( 4 ).

9. Transmission according to claim 1, characterized in

- That the axial distance ( 11 A) of the driven bevel gears ( 6 ) to the differential bolt ( 4 ) or the depth of engagement of the toothing limiting separate spacer elements ( 31 ) are provided,
- Which consist of the spring elements ( 11 ) and the thrust bearing ( 10 ) outside with play encompassing pipe sections,
- Which are held transversely by the differential bolt ( 4 ) in the middle and against the end faces of which the bolt-side inner front surfaces of the driven bevel gears ( 6 ) are placed at the maximum permissible engagement depth of the toothings.