DE4202595C2 - Außensignalabhängig gesteuert, druckmittelbetätigt sperrendes Ausgleichsdifferential eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein außensignalabhängig gesteuert, druckmittelbetätigt sperrendes Ausgleichsdifferential eines Kraftfahrzeuges mit Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung geht aus von einem Stand der Technik gemäß der GB-PS 12 24 034. Dabei kommen in Verbindung mit dem Ausgleichsdifferential zwei für dessen Sperrung notwendige, gleich ausgebildete und spiegelsymmetrisch beiderseits des Differentialgehäuses angeschlossene Sperreinrichtungen zur Anwendung. Dabei verfügt jede der beiden Sperreinrichtungen über ein zweiteiliges Kupp­ lungsgehäuse, in dem ein Lamellenscheibenpaket aufgenommen ist. Dabei be­ steht das eine Teil jedes Kupplungsgehäuses aus einer ringzylindrischen Außen­ hülse mit achsparalleler Innenklauenverzahnung für verdrehgesicherte Mitnah­ me von Lamellenscheiben und einer Bodenplatte mit zentraler Durchgangsboh­ rung und mit einem an der äußeren Stirnseite der Bodenplatte gegebenen Lager­ hals, an dem stirnseitig eine Klauenverzahnung, die in jene am Differentialge­ häuse gegebene eingreift, angeordnet ist. Dieses Teil jedes Kupplungsgehäuses ist über ein auf seinem Hals sitzend es Radiallager ortsfest unmittelbar vor der Stirnseite des Differentialgehäuses im Außengehäuse gelagert. Aufgrund dieser Lageranordnung muß dieses Teil des Kupplungsgehäuses unabhängig von den anderen Teilen jeder Sperreinrichtung als erstes montiert werden. Das zweite Teil jedes Kupplungsgehäuses besteht aus einer Innenhülse, die mit einer Innenklau­ enverzahnung verdrehungsgesichert auf einem Außenklauenverzahnungsab­ schnitt der jeweils zu einem Rad führenden Antriebswelle sitzt und eine Außen­ klauenverzahnung hat, an der Lamellenscheiben verdrehungsgesichert aufge­ nommen sind. Dem solchermaßen in jeweils einem zweiteiligen Kupplungsge­ häuse aufgenommenen Lamellenscheibenpaket ist eine vom Differentialgehäuse aus gesehen jeweils dahinter angeordnete Druckbeaufschlagungseinrichtung zu­ geordnet. Jede derselben umfaßt einen Druckzylinder, der durch den entspre­ chend ,ausgestalteten Endbereich des die jeweils zu einem Rad führenden An­ triebswelle umgebenden Achskörpers gebildet ist. In diesem Endbereich sind Füh­ rungsflächen und Verdrehsicherungsorgane für jeweils einen Druckkolben und außerdem ein Druckraum sowie ein Druckmittelzufuhrkanal gegeben. Aufgrund dieser Konstruktion der Sperreinrichtungen ist ein Um- bzw. Nachrüsten vorhan­ dener Ausgleichsdifferentiale praktisch nicht möglich, denn solches würde eine komplette Neukonstruktion des Außengehäuses und des Achskörpers bedingen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Ausgleichsdifferential der eingangs ge­ nannten Art so auszubilden, daß für dessen Sperrung nur eine einzige Sperr­ einrichtung notwendig ist, diese außerdem ein einfacheres Kupplungsgehäuse aufweist und zudem so konstruiert ist, daß mit ihr gegebene Ausgleichsdifferen­ tiale ohne nennenswerte Änderungs-/Umbaumaßnahmen nach- bzw. umrüstbar sind.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Ausgleichsdifferential mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen, Verwendungsmöglichkeiten und Steuerungsprin­ zipien sind in den Unteransprüchen angegeben.

Dadurch, daß erfindungsgemäß die Teile - einstückiges Kupplungsgehäuse, La­ mellenscheibenpaket, Druckring, Axiallager, Ringkolben und Ringzylinder - der Sperreinrichtung insbesondere im Hinblick auf die Nach- bzw. Umrüstung gege­ bener Ausgleichsdifferentiale ausgestaltet und in der wie vorstehend angegebe­ nen Reihenfolge zusammengebaut einen vormontierten Sperreinrichtungsmodul bilden, kann dieser auf sehr einfache Weise und schnell in ein vorhandenes hier­ mit nach- bzw. umrüstbares Ausgleichsdifferential eingebaut werden. Dieser Sperreinrichtungsmodul erlaubt es zudem, daß er entweder bereits vormontiert auf der zugehörigen, zu einem Rad führenden Antriebswelle zusammen mit die­ ser bei Endmontage in das Ausgleichsdifferential einführbar ist oder zunächst iso­ liert am Differentialgehäuse anbaubar ist und erst dann die zugehörige Antriebs­ welle durch ihn hindurchgeschoben wird, wobei die mit deren Klauenverzah­ nungsabschnitt zu verbindenden Lamellenscheiben der Reihe nach quasi aufgefä­ delt werden. Im ersten Fall kann der Sperreinrichtungsmodul zusammen mit der Antriebswelle ein einziges zu bevorratendes Ersatzteil bilden, im zweiten Fall bil­ den der Sperreinrichtungsmodul und die entsprechend gestaltete Antriebswelle jeweils ein eigenes Ersatzteil.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung gegenüber jener des ein­ gangs diskutierten Standes der Technik ist jener, daß der Sperreinrichtungsmodul selbst für die Übertragung großer Sperrkräfte auslegbar ist, was sich durch Größe und Anzahl der verwendeten Lamellenscheiben bestimmt, und dann nur ein ein­ ziger Sperreinrichtungsmodul für eine sichere Sperrung des Ausgleichsdifferen­ tiales genügt.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele, wobei die Zeichnung im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausgleichsdifferential mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sperrvorrichtung,

Fig. 2 die Sperrvorrichtung gemäß Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Ausgleichsdifferential mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sperreinrichtung,

Fig. 4 die Sperreinrichtung gemäß Fig. 3 in vergrößerter Darstellung, und

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Verwendung und Steuerung des erfindungsgemäßen Ausgleichsdifferentials.

In den Figuren sind gleiche bzw. einander entsprechende Bauteile mit gleichem Bezugszeichen angezogen.

Das Ausgleichsdifferential weist ein Außengehäuse 1 und ein darin mittels zweier Lager 2, 3 drehbar gelagertes Differentialgehäuse 4 auf. Letzteres ist über einen mit ihm verschraubten Außenzahnkranz 5 durch ein mit diesem kämmendes Rit­ zel 6 antreibbar, das endseitig an einer durch ein Lager 7 im Außengehäuse 1 ge­ lagerten und mit der Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeuges in Verbindung ste­ henden Antriebswelle 8 angeordnet ist. Innerhalb des Differentialgehäuses 4 sind auf jeweils einem zugehörigen Lagerbolzen 9, 10 zwei Ausgleichskegelräder 11, 12 drehbar gelagert, die beide jeweils mit einem drehfest auf einer zu einem An­ triebsrad führenden Welle 13, 14 sitzenden Kegelrad 15, 16 in Eingriff stehen.

Dieser wie vorbeschriebenen herkömmlichen Ausgestaltung des Ausgleichsdiffe­ rential ist nun zum Zwecke einer außensignalabhängig gesteuerten, druckmittel­ betätigten Sperrung eine spezielle Sperreinrichtung 17 zugeordnet, die gemäß der Erfindung mit ihren Teilen komplett außerhalb des Differentialgehäuses 4 stirnseitig als seitliche Verlängerung an einem Lagerhals 18 des letzteren an­ schließend sowie um die diesseitig aus dem Differentialgehäuse 4 herausgeführ­ te, zu einem Antriebsrad führende Welle 13 bzw. 14 angeordnet ist.

Die Sperreinrichtung 17 besteht in ihren Hauptteilen aus einem Kupplungsgehäu­ se 19, einem darin untergebrachten Lamellenscheibenpaket 20, einem Ringzylin­ der 21 und einem darin wirkenden, über einen Druckraum 22 mit Druckmittel be­ aufschlagbarem Ringkolben 23. Dieser kann über ein Axiallager 24, insbesondere Axialrollenlager, auf das Lamellenscheibenpaket 20 einwirken und bei Druckmit­ telbeaufschlagung eine Kraftbeaufschlagung des letzteren erzeugen, wodurch eine Sperrung des Ausgleichsdifferentials herbeigeführt wird. Die Druckmittelzu­ fuhr zum Druckraum 22 erfolgt über einen ringzylinderinternen Kanal 26, der mit dem internen Kanal 27 eines Anschlußstückes 28 kommuniziert, und eine externe Zuleitung 29, die am Anschlußstück 28 angeschlossen ist und mit einem Druckmit­ telbereitstellungssystem, beispielsweise einem solchen wie aus Fig. 5 ersichtlich, in Verbindung steht. Als Druckmittel kommt bevorzugt Druckluft zur Anwen­ dung.

Das einseitig zum Ringkolben 23 hin offene, koaxial zur Welle 13 bzw. 14 ange­ ordnete Kupplungsgehäuse 19 besteht aus einer ringzylindrischen Außenhülse 30 mit achsparalleler Innenklauenverzahnung 31 und einer Bodenplatte 32 mit zen­ traler Durchgangsbohrung 33 zur dortigen Radialführung der durchgehenden Welle 13 bzw. 14. Außerdem ist an der äußeren Stirnseite der Bodenplatte 32 ei­ ne Stirnklauenverzahnung 34 gegeben, mit der über eine entsprechende Gegen­ verzahnung 35 am Differentialgehäuse 4 die Anschlußverbindung zwischen letz­ terem und dem Kupplungsgehäuse 19 hergestellt ist. Über die Bodenplatte 32 ist bei Kraftbeaufschlagung des Lamellenscheibenpaketes 20 vom Ringkolben 23 her einerseits das Kupplungsgehäuse 19 am Differentialgehäuse 4 und andrerseits das Lamellenscheibenpaket 20 axial abgestützt.

Das Lamellenscheibenpaket 20 besteht aus einer Vielzahl von sich senkrecht zur Rotationsachse 36 erstreckenden, ebenen Lamellenscheiben 37, 38, die abwech­ selnd mit dem Kupplungsgehäuse 19 über die dortige Innenklauenverzahnung 31 bzw. mit der Welle 13 bzw. 14 über eine dortige achsparallele Außenklauenver­ zahnung 39, somit jeweils verdrehungsgesichert, aber axial beweglich verbunden sind. Das heißt, die Lamellenscheiben 37 rotieren synchron mit Kupplungsgehäu­ se 19 und Differentialgehäuse 4, während die Lamellenscheiben 38 synchron mit der sie tragenden Welle 13 bzw. 14 mitrotieren. Im Fall des Beispiels gemäß Fig. 3 und 4 haben die einzelnen Lamellenscheiben 37, 38 einen größeren Durchmesser und größere wirksame Reibflächen als jene des Beispiels gemäß Fig. 1 und 2 und erlauben so demgegenüber die Erzeugung einer höheren Reibkraft für die Diffe­ rentialsperrung. Grundsätzlich ist die Anzahl, Ausgestaltung und Bemessung der Lamellenscheiben 37, 38 auf das von der Welle 13 bzw. 14 zu übertragende Dreh­ moment abgestimmt. Am offenen Ende des Kupplungsgehäuses 19 ist das Lamel­ lenscheibenpaket 20 bevorzugt durch eine von außen her über einen Sicherungs­ ring 40 gekonterte sowie vorzugsweise ebenfalls über die Innenklauenverzah­ nung 31 verdrehungsgesicherte, aber axial verschiebbare, ganz oder teilweise dickere, einen Druckring bildende Lamellenscheibe 25 begrenzt. Außerdem ist das Lamellenscheibenpaket 20 bevorzugt auch durch eine Druckfeder 41 in Rich­ tung Sicherungsring 40 gedrückt. Diese in einer innenseitig am Boden 32 des Kupplungsgehäuses 19 umlaufenden Ringnut 42 aufgenommene Druckfeder 41 bewirkt einerseits bei ungesperrtem Ausgleichsdifferential ständig eine kleine Friktionskraft zwischen den einzelnen Lamellenscheiben 37, 38 und sorgt andrer­ seits bei Aufhebung einer Sperrung des Ausgleichsdifferentials (durch Druckent­ lastung des Druckraumes 22) für eine rasche Rückführung des Ringkolbens 23 in Richtung Entlastungsposition.

Der räumlich vor dem Kupplungsgehäuse 19 angeordnete Ringzylinder 21 ist im Außengehäuse 1 nicht drehbar, axial und radial, d. h., ortsfest, in Bezug auf die koaxial durch ihn hindurchgeführte Welle 13 bzw. 14 fixiert. Für diese Fixierung sind in den Beispielen verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt.

Im Fall des Beispiels gemäß Fig. 1 und 2 ist der Ringzylinder 21 einerseits über das Anschlußstück 28 und andrerseits eine Fixierungsschraube 43 im Außengehäuse 1 fixiert. Anschlußstück 28 und Fixierungsschraube 43 sind vorzugsweise in einer senkrecht zur Rotationsachse 36 stehenden Ebene in zueinander fluchtenden, in der Außengehäusewand gegebenen Radialbohrungen 44, 45 über Gewinde ein­ geschraubt. Die Fixierungsschraube 43 taucht dabei mit einem zylindrischen Vor­ derabschnitt 46, der gegebenenfalls auch in der Radialbohrung 45 geführt ist, in ein durchmessermäßig für Paßsitz angepaßtes Radialsackloch im Ringzylinder 21 ein. Das Anschlußstück 28 ist mit einem mittleren zylindrischen Abschnitt 47 in ei­ nen entsprechend durchmessermäßig angepaßten Abschnitt der Radialbohrung 44 geführt und taucht mit einem durchmesserschwächeren zylindrischen Vorder­ abschnitt 48 in eine für Paßsitz angepaßte Sacklochbohrung im Ringzylinder 21 ein. Von dieser Sacklochbohrung geht der zum Druckraum 22 führende Kanal 26 ab. An einem äußeren aus dem Außengehäuse 1 herausragenden Abschnitt 49 des Anschlußstückes 28 ist die Druckmittel-Zuleitung 29 unter Zwischenschaltung eines Dichtungsringes 50 druckdicht angeschlossen.

Die radiale Fixierung des Ringzylinders 21 kann über die inneren Stirnflächen am Anschlußstück 28 und Fixierungsschraube 43 in Verbindung mit dem Boden des zugehörigen Sackloches im Ringzylinder 21 oder - wie dargestellt - über einen zwischen Innenwand des Außengehäuses 1 und Außenfläche des Ringzylinders 21 eingepaßten Zwischenring 51 oder anstelle dessen tretende, hinsichtlich ihrer Dicke entsprechend bemessene Ringsegmente oder Beilagscheiben bewerkstel­ ligt sein. Diese Lösung eignet sich besonders für Ausgleichsdifferentiale, die durch die erfindungsgemäße Sperreinrichtung nachgerüstet werden.

Im Fall des Beispiels gemäß Fig. 3 und 4 wird die axiale, verdrehungssichernde Fi­ xierung des Ringzylinders 21 in gleicher Weise wie im Fall gemäß Fig. 1 und 2 über das Anschlußstück 28 und die Fixierungsschraube 43 in Verbindung mit jeweils zugehöriger Sachlochbohrung im Ringzylinder 21 hergestellt. Zur radialen Fixie­ rung des Ringzylinders 21 ist hier im Außengehäuse 1 innen an einem seitlichen Hals desselben eine koaxial zur Rotationsachse 36 verlaufende zylindrische Zen­ trierbohrung 52 vorgesehen, deren Durchmesser an den Außendurchmesser der Ringzylinder-Außenfläche für Spielpassungssitz angepaßt ist. Diese Lösung wird bevorzugt bei Neukonstruktion des Ausgleichsdifferentiales im Hinblick auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Sperreinrichtung angewandt, Änderungen letztere betreffend sind dabei lediglich am Außengehäuse 1 vorzunehmen, um die Zentrierbohrung 52 herstellen zu können.

Ebenso wie der Ringzylinder 21 ist auch der darin wirkende Ringkolben 23 nicht drehbar. Der Ringkolben 23 ist hierzu in den dargestellten Ausführungsbeispielen innerhalb des Ringzylinders 21 durch formschlüssig ineinander greifende Organe, zum Beispiel in Sachlochbohrungen 53 eintauchende Stifte 54, gegen Verdre­ hung gesichert. Es ist aber jederzeit auch möglich, den Ringkolben 23 außerhalb des Ringzylinders 21 durch entsprechende Mittel gegen Verdrehung zu sichern.

Der Ringkolben 23 ist generell im Ringzylinder 21 durch entsprechende Ausge­ staltung beiderseits zusammenwirkender Zylinderflächen axial geführt bewegbar und mittels mehrerer, diese Axialbewegung nicht behindernder Dichtungsringe ist ein Druckmittelaustritt aus dem solchermaßen begrenzten Druckraum 22 un­ terbindbar. An seiner dem Kupplungsgehäuse 19 zugewandten Stirnfläche trägt der Ringkolben 23 das Axiallager 24. Alternativ hierzu ist das Axiallager 24 aber auch stirnseitig an der einen Druckring bildenden äußersten Lamellenscheibe 25 anbringbar. Im Fall des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 und 2 weist der Ring­ kolben 23 außerdem an seiner dem Kupplungsgehäuse 19 zugewandten Stirnsei­ te zu dessen diesseitiger Führung einen letzteres mit Radialspiel axial partiell übergreifenden ringzylindrischen Führungsvorsprung 23 auf. Im Fall gemäß Fig. 3 und 4 wird die diesseitige Führung des Kupplungsgehäuses 19 durch die im Ge­ häuse 1 gegebene Zentrierbohrung 52, in die es mit kleinem Radialspiel partiell eintaucht, übernommen.

Die vorstehend beschriebene Konstruktion der Sperreinrichtung 17 macht eine äußerst einfache Montage und Demontage derselben möglich. So kann beispiels­ weise das Kupplungsgehäuse 19 mit dem darin fixierten Lamellenscheibenpaket 20 eine komplett vormontierte Einheit bilden, die als Patrone in das Außenge­ häuse 1 des Ausgleichsdifferentials einführbar und dort in Verzahnungsverbund mit dem Differentialgehäuse 4 bringbar ist. Anschließend kann die ebenfalls vor­ montierte, aus Ringzylinder 21, Ringkolben 23 und Axiallager 24 bestehende Bau­ einheit in das Außengehäuse 1 eingeführt und dort über die Organe 28, 43 fixiert werden. Dann wird die Welle 13 bzw. 14 durch die so eingebaute Sperreinrich­ tung 17 geschoben und deren Verzahnungsverbund mit dem Kegelrad 15 bzw. 16 hergestellt. Mit Vorteil ist es aber auch möglich, die gesamte Sperreinrichtung 17 bereits auf der Welle 13 bzw. 14 vorzumontieren und zusammen mit dieser in das Außengehäuse 1 des Ausgleichsdifferentiales einzuführen. Nach Herstellung des Verzahnungsverbundes Differentialgehäuse 41 Kupplungsgehäuse 19 sind dann lediglich noch die Organe 28, 43 für die Fixierung des Ringzylinders 21 anzubrin­ gen, um die Montage der Sperreinrichtung 17 zu beenden.

Das mit der erfindungsgemäßen Sperreinrichtung ausgestattete Ausgleichsdiffe­ rential eignet sich in besonders vorteilhafter Weise zur Antischlupfregelung in ei­ nem mit einer elektronischen Antiblockierschutzregelung (ABS) ausgestatteten Kraftfahrzeug. Die zur Schlupfverhütung dienende Sperrung des Ausgleichsdiffe­ rentials wird dabei durch gezielte Regelung und Steuerung der Druckmittelzu­ fuhr unter Zuhilfenahme des geringfügig modifizierten ABS-Regelungssystems bewerkstelligt. Dabei kommt folgendes Verfahren zur außensignalabhängigen Steuerung der Sperrung des Ausgleichsdifferentials zur Anwendung: Unterhalb einer Fahrergeschwindigkeitsschwelle von ≦5 km/h wird eine permanente Sper­ rung des Ausgleichsdifferentials mittels der erfindungsgemäßen Sperreinrich­ tung 17 bewirkt und der für diese Sperrung wirksame Druck des dem Druck­ raum 22 zugeführten Druckmittels in Abhängigkeit von der Fahr- bzw. Gaspedal- Stellung eingestellt. Oberhalb der besagten Geschwindigkeitsschwelle dagegen wird die Sperrung des Ausgleichsdifferentials nur bei Überschreitung einervorge­ gebenen Drehzahldifferenz der angetriebenen Räder bewirkt.

In Fig. 5 ist als Ausführungsbeispiel in Form eines Blockschaltbildes eine Vorrich­ tung zur Durchführung dieses Verfahrens unter entsprechender Anbindung des erfindungsgemäßen Ausgleichsdifferentials an ein im Fahrzeug bereits vorhande­ nes ABS-Regelungssystems gezeigt. Als Druckmittel kommt dabei Druckluft zur Anwendung. In Fig. 5 bedeuten Doppellinien generell druckluftführende Leitun­ gen, einstrichige Linien dagegen elektrische Leitungen.

In Fig. 5 bezeichnen 55, 56 die nicht angetriebenen Räder der Fahrzeug-Vorder­ achse, 57 und 58 die Räder der angetriebenen Fahrzeug-Hinterachse, 59 die aus Motor und Getriebe bestehende Antriebseinrichtung. Mit 60 ist hier das über die Antriebswelle 8 mit der Antriebseinrichtung 59 verbundene erfindungsgemäße Ausgleichsdifferential bezeichnet. Mit 61, 62, 63, 64 sind die jeweils den Bremsen der einzelnen Räder 55, 56, 57, 58 zugeordneten Bremszylinder bezeichnet. Mit 65 sind Druckluftbehälter bezeichnet, die durch einen nicht dargestellten Kom­ pressor befüllt werden. Mit 66 ist das Betriebsbremspedal und mit 67 das zugehö­ rige Betriebsbremsventil bezeichnet. Mit 68 ist das Fahr- bzw. Gaspedal und mit 69 ein zugehöriger elektrischer Pedalwertgeber bezeichnet. Am Betriebsbrems­ ventil 67 sind über Druckleitungen 70, 71 die Druckluftbehälter 65, über die Druckleitungen 72, 73, 74 an einem derselben auch der Hinterachsbremskreis, über eine Druckleitung 75 das Steuerorgan eines in die Druckleitung 72 einge­ schalteten Relaisventils 76 sowie über Druckleitungen 77, 78, 79 der Vorderachs­ bremskreis angeschlossen. Das zugehörige ABS/ASR-System umfaßt ein elektroni­ sches ABS/ASR-Steuergerät 80, an das über elektrische Leitungen je Rad ein Dreh­ zahlsensor 81, 82, 83, 84, der in Verbindung mit einem am jeweiligen Rad ange­ ordneten Impulsring dessen Drehzahl erfaßt, sowie vier jeweils in eine der Druck­ leitungen 73, 74, 78, 79 eingebaute Drucksteuerventile 85, 86, 87, 88 und ein Steuergerät 89, das einen Einspritzpumpen-Stellmotor 90 steuert, angeschlossen sind. Das Steuergerät 89 ist außerdem am Pedalwertgeber 69 angeschlossen. Das bisher beschriebene System entspricht seinem Aufbau und seiner Funktion nach einem bekannten ABS-Regelungssystem. Dieses ist nun zum Zwecke der Anti­ schlupfregelung (ASR) mit dem erfindungsgemäßen Ausgleichsdifferential 60 um folgende Bauteile ergänzt, nämlich durch ein Drucksteuer-Magnetventil 91, das ausgangsseitig mit der erfindungsgemäßen Sperreinrichtung 17 des Ausgleichs­ differentials 60 über die Druckleitung 29 und speiseseitig über eine Drucklei­ tung 92 an der Druckluftversorgung 65 angeschlossen ist, ferner einem elektri­ schen Umschalter 93 und einem Steuergerät 94 für die Betätigung des letzteren. Der Umschalter 93 hat zwei Eingangsanschlüsse und einen Ausgangsanschluß. Letzterer ist mit dem Drucksteuer-Magnetventil 91 verbunden. Der erste Eingang des Umschalters 93 ist mit dem Pedalwertgeber 69 und der zweite Eingang ist mit dem ABS/ASR-Steuergerät 80 verbunden. Das Steuergerät 94 wiederum ist mit wenigstens einem, vorzugsweise jedoch beiden der Drehzahlsensoren 81, 82 der Vorderachse verbunden und erhält demzufolge wenigstens ein für die Fahrge­ schwindigkeit repräsentatives elektrisches Signal zugeführt. Dieses Signal wird im Steuergerät 94 mit einem der vorgegebenen Geschwindigkeitsschwelle von bei­ spielsweise 5 km/h entsprechenden Wert verglichen. Abhängig von diesem Ver­ gleich schaltet das Steuergerät 94 dann, wenn der signalisierte Istwert klei­ ner/gleich dem internen Vergleichswert ist, den Umschalter 93 so, daß die erste Schaltstrecke durchgeschaltet ist, in der das von dem die Fahrpedalbetätigung er­ fassenden Pedalwertgeber 69 kommende Signal für die Steuerung des Drucksteuer-Magnetventils 91 wirksam wird. Wenn jedoch das gemeldete Geschwindigkeits-Istwertsignal größer als der interne Vergleichswert ist, dann wird vom Steuergerät 94 der Umschalter 93 betätigt und die zweite Schaltstrecke durchgeschaltet, in der dann ein vom ABS/ASR-Steuergerät 80 aufgrund einer festgestellten Drehzahldifferenz zwischen den angetriebenen Rädern 57, 58 ausgegebenes Signal für die Steuerung des Drucksteuer-Magnetventils 91 wirk­ sam wird. Dies bedeutet, daß immer dann, wenn die erste Schaltstrecke durchge­ schaltet ist, das Drucksteuer-Magnetventil 91 proportional der Fahrpedalbetäti­ gung aufgesteuert wird, d. h. der der Sperreinrichtung 17 des Ausgleichsdifferen­ tials 60 zugeführte Druckmitteldruck proportional der Fahrpedalbetätigung ein­ gestellt wirksam wird. Dieser solchermaßen bereitgestellte Druck wirkt im Druck­ raum 22 der Sperreinrichtung 17 auf den Ringkolben 23 und bewirkt eine Axial­ verschiebung derselben im Sinne einer Zusammenpressung der Lamellenschei­ ben 37, 38 des Lamellenscheibenpaketes 20. Hierdurch stellt sich eine bestimmte Friktionskraft ein, die je nach Größe die Relativverdrehung zwischen Welle 13 bzw. 14 und Differentialgehäuse 4 mehr oder weniger stark bremst bzw. unter­ bindet. Eine entsprechende Steuerung der Sperrung des Ausgleichsdifferential 60 erfolgt auch dann, wenn der Umschalter 93 in seine zweite Schaltstrecke umge­ schaltet ist, dann jedoch abhängig von Signalen, die im ABS/ASR-Steuergerät 80 erzeugt werden.

Aus vorstehendem wird ersichtlich, daß es mit dem erfindungsgemäßen Aus­ gleichsdifferential auch jederzeit möglich ist, die bisher in einem Fahrzeug vor­ handene, in Verbindung mit einem ABS über die Bremsen wirkende Antischlupf­ regelung (ASR) zu ersetzen.

Claims (14)

1. Außensignalabhängig gesteuert, druckmittelbetätigt sperrbares Augleichs­ differential eines Kraftfahrzeugs, mit einem in einem Außengehäuse (1) drehbar gelagerten, von einem Antriebsritzel her antreibbaren Differential­ gehäuse (4), in dem wenigstens ein Ausgleichskegelrad (11, 12) gelagert ist, das mit zwei jeweils drehfest auf einer zu einem Antriebsrad führenden Wel­ le (13, 14) sitzenden Kegelrädern (15, 16) in Eingriff steht, und mit einer Sperrvorrichtung (17), die mit ihren Teilen komplett außerhalb des Differen­ tialgehäuses (4) stirnseitig als seitliche Verlängerung an einem Lagerhals (18) des Differentialgehäuses anschließend sowie um die diesseitig aus dem Differentialge­ häuse (4) herausgeführte, zu einem Antriebsrad führende Welle (13 bzw. 14) angeordnet ist und mit der für eine zwischen Differentialgehäuse (4) und ei­ ner der Wellen (13 bzw. 14) wirksame Differentialsperrung ein in einem Kupplungsgehäuse (19) aufgenommenes Lamellenscheibenpaket (20) frik­ tionskrafterhöhend kraftbeaufschlagbar ist, über einen Druckring (25), auf dem über ein Axiallager (24) ein Ringkolben (23) wirkt, der in einem nicht drehbaren Ringzylinder (21) durch Druckmittelzufuhr in einen intern des Ringzylinders gegebenen Druckraum (22) gegen Verdrehung gesichert axial ver­ schiebbar ist, wobei das Kupplungsgehäuse (19) einseitig zum Ringkol­ ben (23) hin offen ist und aus einer ringzylindrischen Außenhülse (30) mit achsparalleler Innenklauenverzahnung (31) für verdrehgesicherte Mitnahme von Lamellenscheiben (37) und einer Bodenplatte (32) mit zentraler, die Wel­ le (13 bzw. 14) umgebender Durchgangsbohrung (33) und mit einer an der äußeren Stirnseite der Bodenplatte (32) gegebenen Stirnklauenverzah­ nung (34) besteht, mit der über eine entsprechende Gegenverzahnung (35) am Differentialgehäuse (4) die Anschlußverbindung zwischen Differentialgehäuse (4) und dem Kupplungsgehäuse (19) hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Teile - einstückiges Kupplungsgehäuse (19), Lamellenscheibenpa­ ket (20), Druckring (25), Axiallager (24), Ringkolben (23) und Ringzylin­ der (21) - der Sperreinrichtung (17) auch im Hinblick auf die Nach- bzw. Umrüstung gegebener Ausgleichsdifferentiale so ausgestaltet sind, daß in der genannten Reihenfolge zusammengebaut einen vormontierten Sperreinrichtungsmodul bilden,
• - daß die innerhalb dieses Sperreinrichtungsmoduls gegebenen, nicht ,mit dem Kupplungsgehäuse (19) verbundenen Lamellenscheiben (38) des La­ mellenscheibenpaketes (20) bei Hindurchführen einer der Wellen (13 bzw. 14) direkt mit dieser drehfest, aber axial beweglich verbindbar sind, wofür an der Welle ein Abschnitt mit Klauenverzahnung (39) gegeben ist,
• - daß beim Einbau des Sperreinrichtungsmodules in das Außengehäuse (1)
• a) zunächst die antriebsmäßige Verbindung mit dem Differentialgehäu­ se (4) über die kupplungsgehäuse- und differentialgehäuseseitig gege­ benen Klauenverzahnungen (34, 35) herstellbar und dann
• b) der Sperreinrichtungsmodul über am Ringzylinder (21) angreifende Be­ festigungsmittel im Außengehäuse (1) fixierbar ist, und
• - daß zur Verdrehungssicherung und Axialfixierung des Ringzylinders (21) des sich in Einbaulage befindlichen Sperreinrichtungsmodules am Ringzylin­ der (21) einander diametral gegenüberliegende Sacklöcher und in diese ein­ tauchende Fixierungsschrauben (28, 43) vorgesehen sind, welche Fixie­ rungsschrauben (28, 43) senkrecht zur Rotationsachse (36) in Radialboh­ rungen (44, 45) des Außengehäuses (1) einschraubbar sind.

2. Ausgleichsdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (25) innerhalb des Sperreinrichtungsmodules durch die letzte, am offenen Ende des Kupplungsgehäuses (19) von außen her über einen Siche­ rungsring (40) gekonterte sowie vorzugsweise ebenfalls über die Innenklau­ enverzahnung (31) des Kupplungsgehäuses (19) verdrehungsgesicherte, aber axial verschiebbare, ganz oder teilweise dickere Lamellenscheibe des Lamel­ lenscheibenpaketes (20) gebildet ist.

3. Ausgleichsdifferential nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Lamellenscheibenpaket (20) innerhalb des Sperreinrichtungsmodules mittels einer Druckfeder (41) in Richtung Sicherungsring (40) gedrückt ist, welche Druckfeder (41) einerseits bei ungesperrtem Ausgleichsdifferentilal ständig eine kleine Friktionskraft zwischen den einzelnen Lamellenscheiben (37, 38) bewirkt und andrerseits bei Aufhebung einer Sperrung des Ausgleichsdiffe­ rentiales durch Druckentlastung des Druckraumes (22) für eine rasche Rück­ führung des Ringkolbens (23) in Richtung seiner Entlastungsposition sorgt.

4. Ausgleichsdifferential nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (41) in einer innenseitig am Boden (32) des Kupplungsgehäu­ ses (19) umlaufenden Ringnut (42) aufgenommen ist.

5. Ausgleichsdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ringzylinders (21) des Sperreinrichtungsmodules in dessen Einbaulage arretierenden Fixierungsschrauben (28, 43) in zueinander in einer senkrecht zur Rotationsachse (36) stehenden Ebene fluchtende Radialbohrungen (44, 45) des Außengehäuses (1) einschraubbar sind.

6. Ausgleichsdifferential nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialbohrungen (44, 45) im Außengehäuse (1) jeweils einen Gewindeab­ schnitt und einen anschließenden zylindrischen Führungsabschnitt aufweisen und an diese Radialbohrungsausgestaltung die Fixierungsschrauben ange­ paßt sind.

7. Ausgleichsdifferential nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Einbaulage des Sperreinrichtungsmodules auch die Radialfi­ xierung des Ringzylinders (21) über dessen Sacklöcher und die in diese ein­ tauchenden Fixierungsschrauben (28, 43) bewerkstelligbar ist.

8. Ausgleichsdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Ein­ baulage des Sperreinrichtungsmoduls die Radialfixierung des Ringzylin­ ders (21) über einen zwischen dessen Außenfläche und die Innenwand des Außengehäuses (1) eingepaßten Zwischenring (51) oder anstelle dessen tre­ tende, hinsichtlich ihrer Dicke entsprechend bemessene Ringsegmente oder Beilagscheiben bewerkstellig ist, der bzw. die bevorzugt über die zur Axialfi­ xierung des Ringzylinders (21) dienenden Fixierungsschrauben in Einbauposi­ tion haltbar ist bzw. sind.

9. Ausgleichsdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Ein­ baulage des Sperreinrichtungsmoduls die Radialfixierung des Ringzylin­ ders (21) über eine im Außengehäuse (1) innen an einem seitlichen Hals des­ selben koaxial zur Rotationsachse (36) verlaufende zylindrische Zentrierboh­ rung (52) bewerkstelligbar ist, deren Durchmesser an den Außendurchmesser der Außenfläche des Ringzylinders (21) für Spielpassungssitz angepaßt ist.

10. Ausgleichsdifferential nach einem oder mehreren der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (19) in Ein­ baulage des Sperreinrichtungsmoduls auch an seinen offenen Endbereich ge­ führt ist, und zwar durch ein dieses dort partiell umgreifendes Organ, das entweder durch einen ringzylindrischen Führungsvorsprung (23) am Ring­ kolben (23) oder die außengehäuseseitige, zur Radialfixierung des Ringzylin­ ders (21) dienende Zentrierbohrung (52) gebildet ist.

11. Ausgleichsdifferential nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der zur Fixierung des Ringzylinders (21) im Außen­ gehäuse (1) dienenden Fixierungsschrauben (28, 43) gleichzeitig auch als druckmitteldurchleitendes Anschlußstück ausgebildet ist, und daß die Druck­ mittelzufuhr zum Druckraum (22) des in Einbaulage befindlichen Sperrein­ richtungsmodules über einen ringzylinderinternen Kanal (26), der mit einem internen Kanal des Anschlußstückes (28) kommuniziert, und eine externe Zu­ leitung (29) erfolgt, welch letztere am Anschlußstück (28) angeschlossen ist und mit einem Druckmittelbereitstellungssystem in Verbindung steht.

12. Ausgleichsdifferential nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch dessen Ver­ wendung zur Antischlupfregelung in einem mit einer elektronischen Anti­ blockierschutzregelung (ABS) ausgestatteten Kraftfahrzeug, wobei die zur Schlupfverhinderung der angetriebenen Räder (57, 58) dienende Sperrung durch gezielte Regelung und Steuerung der Druckmittelzufuhr zum Druck­ raum (22) der Sperreinrichtung (17) unter Zuhilfenahme des modifizierten ABS-Regelungssystems bewerkstelligt wird.

13. Verfahren zur außensignalabhängigen Steuerung der Sperrung des Aus­ gleichsdifferentials gemäß Anspruch 1 bei dessen Verwendung gemäß. An­ spruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb einer Fahrgeschwindig­ keitsschwelle von ≦5 km/h eine permanente Sperrung des Ausgleichsdiffe­ rentials (60) bewirkt und der für diese Sperrung im Druckraum (22) der Sperreinrichtung (17) wirksame Druck des Druckmittels in Abhängigkeit von der Stellung des Fahr- bzw. Gaspedals (68) eingestellt, dagegen oberhalb besagter Geschwindigkeitsschwelle die Sperrung des Ausgleichsdifferenti­ als (60) nur bei Überschreitung einer vorgegebenen Drehzahldifferenz der angetriebenen Räder (57, 58) bewirkt wird.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucksteuer-Magnetventil (91) vorgesehen ist, das einerseits mit einer Druckmittelquelle (65), die auch das Bremssystem des Fahrzeugs versorgt, und andererseits mit der zur Sperreinrichtung (17) des Ausgleichsdifferentials (60) führenden Druckmittel-Zuleitung (29) verbun­ den ist, daß das Drucksteuer-Magnetventil (91) steuerungsseitig an einen elektrischen Umschalter (93) angeschlossen ist, der zwei Schaltstellungen einnehmen kann und von einem Steuergerät (94) her betätigt wird, das we­ nigstens ein für die Fahrgeschwindigkeit repräsentatives elektrisches Signal zugeführt bekommt, dieses mit einem der vorgegebenen Geschwindigkeits­ schwelle von ≦5 km/h entsprechenden Wert vergleicht und dann, wenn das Istwertsignal kleiner/gleich diesem Wert ist, die erste Schaltstrecke durchschaltet, in der das von einem die Fahrpedalbetätigung fassenden Pe­ dalwertgeber (69) kommende Signal für die Steuerung des Drucksteuer- Magnetventils (91) wirksam wird, jedoch dann, wenn das besagte Istwertsi­ gnal größer als der Vergleichswert ist, die zweite Schaltstrecke durchschal­ tet, in der dann ein vom ABS/ASR-Steuergerät (80) aufgrund festgestellter Drehzahldifferenz zwischen den angetriebenen Rädern (57, 58) ausgegebe­ nes Signal für die Steuerung des Drucksteuer-Magnetventils (91) wirksam wird.