DE4224547C2 - Planeten-Differentialgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Planeten-Differentialgetriebe insbesondere für schwere Kraftfahrzeuge. Insbesondere betrifft die Erfindung Sperr-Differentiale für Achs­ wellen.

Die meisten Planeten-Differentialgetriebe insbesondere in Schwerlastwagen werden in Reduziergetrieben verwendet. Es ist aber keineswegs üblich, Planeten-Differentiale für Achsen zu verwenden, wo das Drehmoment auf einer Basis von 50 zu 50 aufgeteilt wird. Die hinteren Antriebsachsen beinahe sämtlicher Schwerlastwagen haben daher Differentiale mit Kegelrädern, ähnlich denjenigen wie sie bei Personenkraftwagen verwendet werden.

Werden jedoch Planeten-Differentiale für die hinteren Antriebsachsen von Lastwagen verwendet, so haben diese typischerweise eine elektromagnetisch betätigte begrenz­ te Schlupf-Funktion unter Verwendung von Reibscheiben. In manchen Fällen können die Reibscheiben selektiv angeregt werden, um die koaxialen Wellen fest miteinander zu koppeln, wodurch bei Bedarf eine Differentialwirkung vermieden wird, wenn z. B. das Fahrzeug über schlüpfrige Straßen fährt, beispielsweise bei schlechten Wetterbe­ dingungen.

Ein Hauptnachteil jedoch liegt darin, daß die Reibscheiben unter der häufigen elek­ tromagnetischen Betätigung während ihres Betriebslebens verschleißen. Wenn ein solcher Verschleiß auftritt, kann der Fahrer die Fahrzeugachsen nicht mehr voll­ ständig fest miteinander koppeln, oder mit anderen Worten, die Differentialsperre funktioniert nicht mehr vollständig. Vorzuziehen ist daher ein System für die Differen­ tialsperrung, das nicht von Reibscheiben abhängt, die verschleißen und so ihre Wirksamkeit verlieren.

Die Druckschrift DE 36 41 522 A1, die der Druckschrift US 4 677 875 A entspricht, offenbart ein Planeten-Differentialgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1. Insbesondere ist ein Planeten-Differentialgetriebe offenbart, bei dem ein Arretier-Ring bzw. Sperr-Ring mit einem Sonnenrad in Eingriff steht und zusätzlich mit dem Planeten-Träger in Eingriff bringbar ist.

Die Druckschriften US 4 440 052 A und US 3 420 121 A zeigen das Vorsehen zweier Kupplungsabschnitte, die radial voneinander beabstandet sind.

Ausgehend von der Offenbarung der oben genannten Druckschrift DE 36 41 522 A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Planeten-Differentialgetriebe zu schaffen, das eine kompakte Bauweise aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein Planeten-Differentialgetriebe gelöst, wie es im An­ spruch 1 angegeben ist. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 9 zeigen vorteilhafte Aus­ gestaltungen und/oder Weiterbildungen des Planeten-Differentialgetriebes des An­ spruchs 1.

Durch die Z-förmige Ausgestaltung des Sperr-Rings bzw. Arretier-Rings kann ein Planeten-Differentialgetriebe insbesondere in axialer Richtung kompakt gebaut wer­ den. Eine derartige kompakte Bauweise des Planeten-Differentialgetriebes wird ins­ besondere durch die Bohrungen in der Stirnwand des Gehäuses für die Walzenstut­ zen des Arretier-Rings gemäß Anspruch 6 unterstützt.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 schematisch einen Fahrzeug-Antriebszug zeigt, der mit einem Plane­ ten-Sperrdifferential nach der Erfindung versehen ist.

Fig. 2 zeigt im Schnitt ein Planeten-Sperrdifferentialgetriebe nach der Erfin­ dung.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Stirnansicht von Paaren von Planetenrädern, wie sie bei dem Differentialgetriebe nach der Erfindung verwendet werden.

Fig. 4 zeigt eine Stirnansicht eines Planeten-Trägers, der in dem Sperrdiffe­ rential nach der Erfindung verwendet wird.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt des Planeten-Trägers längs der Linie 5-5 von Fig. 4.

Fig. 6 zeigt eine Stirnansicht eines Schalthebels für das erfindungsgemäße Differential.

Fig. 7 zeigt in Seitenansicht den Schalthebel nach Fig. 6.

Fig. 8 zeigt in Stirnansicht einen inneren Schalt-Flansch bestehend aus einem Paar von U-förmigen Platten.

Fig. 9 zeigt den inneren Schalt-Flansch in Seitenansicht.

Fig. 1 zeigt einen Getriebezug oder Antriebszug 10 für einen Schwerlastwagen mit einem Motor 12, einem an diesem angeflanschten Getriebe 14 und einer durch das Getriebe angetriebenen drehbaren Antriebswelle 16. Wie Fig. 2 zeigt, umfaßt die Antriebswelle ein Kegelrad 18 zum Eingriff mit einem kegelförmigen Zahnring 24, der fest an einem Planeten-Differential 30 angebracht ist. Der Antriebszug nach Fig. 1 umfaßt Sätze von getriebenen Rädern 20 auf einem Paar Antriebsachsen 22, 23. Das Differential 30 ist in Fig. 2 im Querschnitt detailliert dargestellt. Der Zahnring 24 ist fest mit einem Flansch 25 des Differentialgehäuses 26 verbunden. Die Achsen 22, 23 (Fig. 1) sind an ihren inneren Enden 21 (in Fig. 2 gestrichelt dargestellt) z. B. mit einer Keilverzahnung versehen, die sich entsprechend in eine innere Keilver­ zahnung des Sonnenrades 28 und in eine innere Keilverzahnung der Planeten-Träger­ nabe 32 hineinerstrecken. Das Sonnenrad 28 und die Nabe 32 können sich relativ zueinander im Differentialgehäuse 26 drehen, wie an sich bekannt.

Wie die Fig. 3, 4 und 5 zeigen, ist die Planeten-Trägernabe 32 ein integraler Teil eines Planeten-Trägers 33, der einen integralen Nabenflansch 34 aufweist. Der Flansch 34 trägt eine Mehrzahl von Trägerwellen 36 (Fig. 2), welche Sätze oder Paare 38, 39 (Fig. 3) von Planeten-Ritzeln abstützen zur Drehung zwischen dem Sonnenrad 28 und einem Planeten-Zahnring 42, der fest mit dem Gehäuse 26 ver­ bunden ist. Die Trägerwellen 36 sind auch an ihren Enden entgegengesetzt zum Flansch 34 abgestützt über eine Kopplungseinrichtung 40 (Fig. 2, 4 und 5). Die Kopplungseinrichtung 40 ist integral am Nabenflansch 34 angebracht mittels einer Mehrzahl von axial verlaufenden Streben 44 (Fig. 3, 4 und 5), die zwischen den Paaren von Planeten-Ritzeln 38, 39 verlaufen.

Das Differential 30 kann arretiert oder gesperrt werden, um zu gewährleisten, daß die Achsen 22, 23 zusammen rotieren. Zu diesem Zweck ist ein Arretier-Ring 50 (Fig. 2) geführt und axial beweglich längs des Sonnenrades 28 für selektiven Eingriff mit der außenverzahnten Kopplungseinrichtung 40. Der Arretier-Ring umfaßt einen axial verlaufenden radial äußeren Abschnitt 52, der innenverzahnt ist sowie einen innenverzahnten radial inneren Abschnitt 54, der auf das Sonnenrad 28 aufge­ keilt ist und in ständigem gleitenden Eingriff mit diesem verbleibt. Der Arretier-Ring hat einen zentralen Körper, der durch einen radial verlaufenden Ring 53 gebildet ist, welcher jeden der Teile 52 und 54 in radial beabstandeter, umgekehrt ausgerichteter Position bezüglich einander abstützt.

Wie die Fig. 6 und 7 zeigen, ist eine Schalteinrichtung 60 vorgesehen, die einen inneren Schalt-Flansch 80 aufweist zum Eingriff mit einer äußeren radialen Nut 78 (Fig. 2) im inneren Abschnitt 54 des Arretier-Ringes 50. Die Nut 78 wird begrenzt durch einen Bund 79. Der Bund erleichtert die axiale Verschiebung des Sperr-Ringes 50 zwischen eingerückter und ausgerückter Position. Wie Fig. 7 zeigt, erfordert die richtige Anordnung des Bundes 79 einen Freiraum, d. h. eine Nut oder eine Aus­ nehmung 88 zwischen dem Flansch 80 und den Verschiebeteilen 68 der Schalt­ einrichtung 60. Wie die Fig. 8 und 9 zeigen, ist der innere Schalt-Flansch 80 gebildet aus einem Paar U-förmiger, bzw. halbringförmiger Platten 82, 84 zur Erleich­ terung des Einbaus der radial inneren Abschnitte 86 der Platten in die Nut 78 des vorzugsweise einstückigen ringförmigen Arretier-Ringes 50.

Die Platten 82, 84, die den Flansch 80 bilden, sind fest an einem Bügel 70 (Fig. 7) angebracht, der außerhalb des Gehäuses 26 liegt, jedoch axial relativ zu diesem beweglich ist. Zu diesem Zweck ist eine Mehrzahl von langgestreckten Wellenstutzen 64 vorgesehen, die flache Montageköpfe 90 haben, welche sich in und durch Öffnungen 92 in den Platten 82 und 84 erstrecken. Die Wellenstutzen 64 sind mit einem Gewinde 66 versehen und mittels Muttern 71 an dem äußeren Schalt­ bügel 70 befestigt. Jeder Wellenstützen 64 hat einen Gleit-Abschnitt 68 mit ver­ größertem Durchmesser und jeder Abschnitt 68 verläuft durch eine Bohrung 62 (Fig. 2) in eine Stirnwand 56 des Gehäuses 26.

Der Schaltbügel 70 hat ein Paar beabstandeter Flansche 72, 74, die radial von einem integralen zentralen Ringkörper 73 aus verlaufen (Fig. 7). Die beabstandeten Flan­ sche 72, 74 bilden einen ringförmigen Kanal 76 zur Aufnahme einer extern betätigten Schaltgabel (nicht gezeigt), um axial die Schalteinrichtung 60 zu verschieben, um selektiv den Arretier-Ring zwischen eingerückter und ausgerückter Position "A" und "B" zu schalten (Fig. 2).

Wahlweise kann das Planeten-Sperrdifferential 30 durch ein Federsystem 100 (Fig. 2) in normalerweise offene oder ausgerückte Position vorgespannt sein. Das Federsy­ stem, hier als eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Schraubenfedern dargestellt, ist zwischen der Gehäusestirnwand 56 und dem Flansch 72 des Schalt­ bügels 70 eingebaut. Anstelle der Schraubenfedern können alternativ beispielsweise auch Tellerfedern oder Wellenringe verwendet werden.

Claims (9)

1. Planeten-Differentialgetriebe (30) zum Antrieb eines Paars koaxialer Achsen (22, 23), mit
einem drehbaren Gehäuse (26),
einem am Gehäuse (26) befestigten inneren Zahnring (42),
einer Mehrzahl von Planeten-Ritzel-Paaren (38, 39), wobei ein Ritzel jedes Ritzel-Paars in Eingriff mit dem Zahnring (42) steht,
einem Planeten-Träger (33), der die Ritzel-Paare (38, 39) trägt und auf eine der Achsen aufgekeilt ist,
einem Sonnenrad (28), das auf die andere Achse aufgekeilt ist und mit dem das andere Ritzel jedes Ritzel-Paars in Eingriff steht, und
einem axial beweglichen Arretier-Ring (50), der über einen ersten Kupplungsabschnitt (54) von ihm auf das Sonnenrad (28) aufgekeilt und in kontinuierlichem Eingriff mit diesem steht und der mittels einer Schalteinrichtung (60) zwischen einer ersten voll gesperrten Stellung des Differentials (30), in welcher der Arretier-Ring (50) in Eingriff mit dem Planeten-Träger (33) steht, und einer zweiten, nicht gesperrten Stellung des Differentials (30), in welcher der Arretier- Ring (50) vollständig vom Planeten-Träger (33) ausgerückt ist, umschaltbar ist;
dadurch gekennzeichnet, daß
der Arretier-Ring (50) zusätzlich zum ersten Kupplungsabschnitt (54) einen zweiten Kupplungsabschnitt (52) aufweist, der einen radialen Abstand vom ersten Kupplungsabschnitt (54) hat, welcher Abstand durch einen zentralen Körper aus einem radial verlaufenden Ring (53) mit einem inneren und einem äußeren diametralen Abschnitt ausgebildet ist, relativ zu welchen inneren und äußeren diametralen Abschnitten jeweils der erste und der zweite Kupplungsabschnitt (54, 52) sich jeweils in zueinander entgegengesetzte Richtungen axial erstreckend und mit dem zentralen Körper eine Z-Form ausbildend fest angeordnet sind.

2. Planeten-Differentialgetriebe (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kupplungsabschnitt (54) des Arretier- Rings (50) einen ringförmigen Bund (79) aufweist, der vom radial verlaufenden Ring (53) axial beabstandet ist und der in die Schalteinrichtung (60) eingreifen kann.

3. Planeten-Differentialgetriebe (30) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Planeten-Träger (33) eine Kopplungseinrichtung (40) aufweist, die zum Eingriff mit dem Arretier- Ring (50) aufgekeilt ist und die einen integralen Teil des Planeten- Trägers (33) bildet.

4. Planeten-Differentialgetriebe (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (60) einen inneren Schalt-Flansch (80) aufweist, daß der erste Kupplungsabschnitt (54) des Arretier-Rings (50) eine äußere radiale Nut (78) zur Aufnahme der Schalteinrichtung (60) aufweist, welche Nut (78) durch den radial verlaufenden Ring (53) und den Bund (79) gebildet ist, und daß der innere Schalt-Flansch (80) in diese Nut (78) eingreift.

5. Planeten-Differentialgetriebe (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (60) zur axialen Verschiebung der Schalteinrichtung (60) relativ zum Gehäuse (26) einen Schalt-Bügel (70) aufweist, der außerhalb des Gehäuses (26) des Differentials (30) angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Wellenstutzen (64) und Muttern (71), durch welche der innere Schalt-Flansch (80) und der Bügel (70) fest miteinander verbunden sind.

6. Planeten-Differentialgetriebe (30) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26) eine Stirnwand (56) mit Bohrungen (62) hat, daß die Wellenstutzen (64) Abschnitte haben, welche in diese Bohrungen (62) in der Stirnwand (56) des Gehäuses (26) eingreifen, und daß diese Abschnitte integral mit den Wellenstutzen (64) ausgebildet sind.

7. Planeten-Differentialgetriebe (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Schalt-Flansch (80) ein Paar Hälften hat, die durch U-förmige oder halbringförmige Platten (82, 84) gebildet sind, und daß diese Platten (82, 84) den Einbau des inneren Schalt-Flansches (80) in die radiale Nut (78) des Arretier-Rings (50) erleichtern.

8. Planeten-Differentialgetriebe (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungseinrichtung (40) des Planeten-Trägers (33) mit Hilfe eines radialen Flansches (34), der sich von einer Nabe (32) aus erstreckt, und einer Mehrzahl von axial verlaufenden Streben (44), die integral mit der Nabe (32), dem Flansch (34) und der Kopplungseinrichtung (40) des Planeten-Trägers (33) ausgbildet sind, fest um die Nabe (32) abgestützt ist.

9. Planeten-Differentialgetriebe (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorspannfeder (100) zwischen der Stirnwand (56) des Gehäuses (26) und dem Schalt-Bügel (70) der Schalteinrichtung (60) angeordnet ist, um das Differential (30) in eine offene, ausgerückte Position zu bringen.