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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Differentialmechanismen
und genauer auf Mechanismen des Typs, der allgemein als "Sperrdifferential" bezeichnet wird.
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Differentialgetriebemechanismen
des Typs, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, werden
gemeinhin als "Differentiale
mit begrenztem Schlupf" bezeichnet
und beinhalten typischerweise eine Kupplungsscheibengruppe, die
dazu betätigt werden
kann, die Differentialwirkung zwischen den Abtriebsrädern (Seitenzahnrädern) zu
begrenzen oder zu verzögern.
Genauer ist die vorliegende Erfindung jedoch dazu ausgelegt, bei
Differentialen mit begrenztem Schlupf von demjenigen spezifischen Typ
verwendet zu werden, der als Sperrdifferential bezeichnet wird,
weshalb sie im Zusammenhang damit beschrieben werden wird. In einem
Sperrdifferential ist eine gewisse Anordnung vorgesehen um für ein Ineingrifftreten
oder Sperren des Kupplungsscheibensatzes zu sorgen, anstatt dessen
Schlupf zuzulassen, um das Ausmaß an zulässiger Differentialwirkung
zwischen den Seitenzahnrädern
wesentlich zu verringern (und möglicherweise
sogar zu beseitigen).
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Beim
Stand der Technik sind inzwischen Sperrdifferentiale in verschiedenen
Typen wohlbekannt einschließlich
von sowohl von zwischen Achsen wirkenden Sperranordnungen ("inter-axle lockers") wie von zwischen
Rädern
wirkenden Sperranordnungen ("inter-wheel
lockers"). Zwischen
Rädern
wirkende Sperrdifferentiale werden entweder für konventionelle heckangetriebene
Fahrzeuge oder für frontangetriebene
Fahrzeuge verwendet. Obgleich die vorlegende Erfindung auf vorteilhafte
Weise bei jedem der oben beschriebenen Typen von Sperrdifferentialen
verwendet werden kann, erweist sie sich als besonders vorteilhaft,
wenn sie zusammen mit einem zwischen Rädern wirkenden Hinterachssperrdifferential
verwendet wird, weshalb sie im Zusammenhang damit beschrieben werden
wird.
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Wie
für den
Fachmann auf dem Gebiet von Fahrzeugantriebsanlagen inzwischen wohlbekannt besteht
eines der Hauptprobleme in dem begrenzten Ausmaß an verfügbarem Raum für die verschiedenen
Antriebsgetriebekomponenten und -zubehörteilen. In vielen Fahrzeugen
werden der Motor und das Antriebsgetriebe zunehmend effizienter,
was zu einem höheren
Antriebsdrehmoment führt,
ohne dass jedoch die Größe des Differentials
oder einer seiner Komponenten erhöht wird. Der Platzmangel wird
im Falle einer Komponente wie z.B. eines Sperrdifferentials besonders
schwierig, welche eine vorige Standardkomponente wie z.B. ein offenes
Differential ersetzt. In bestimmten Fahrzeuganwendungen kann ein
vorgesehenes Sperrdifferential in Radialrichtung nicht größer als
das zuvor in dieser Anwendung verwendete Differential ausfallen,
weil jede Erhöhung des
Durchmessers des Differentialgehäuses
ein größeres Ringrad
erforderlich machen würde,
was wiederum eine wesentliche Umgestaltung der gesamten Hinterachsbaugruppe
zur Folge hätte.
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In
einem konventionellen Sperrdifferential des Typs, der von dem Anmelder
der Erfindung kommerziell vertrieben wird, sind eine Sperranordnung zum
Verriegeln des Differentialgetriebesatzes und eine Aktivierungsanordnung
zum Betätigen
der Sperranordnung eingeschlossen. Typischerweise weist die Sperranordnung
eine Kupplungsscheibengruppe und eine Nockenanordnung auf, in welcher sich
bei einem "Auframpen" der Nockenbauteile
ein Bauteil in axialer Richtung bewegt und der Kupplungsscheibengruppe
eine Drucklast zuführt.
Die Aktivierungsanordnung schließt einen drehbaren Fliehgewichtsmechanismus
und einen Klinkenmechanismus ein, der zwischen einer wirksamen Position
und einer unwirksamen Position beweglich ist. In der wirksamen Position
tritt der Klinkenmechanismus mit dem Fliehgewichtsmechanismus in
Eingriff, um eine Rotation des Letzteren zu verhindern und die Nockenanordnung
der Sperranordnung zu betätigen.
In der unwirksamen Position kann der Klinkenmechanismus nicht mit
den Fliehgewichten in Eingriff treten. Typischerweise tritt die
unwirksame Bedingung dann auf, wenn die Drehzahl des Differentialgetriebegehäuses einen
vorbestimmten Grenzwert überschreitet,
der lediglich beispielshalber einer Fahrzeuggeschwindigkeit von
etwa 32 oder 40 km/h (20 oder 25 Meilen/h) entspricht.
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Wie
für den
Fachmann wohlbekannt kann die Leistungsfähigkeit einer Aktivierungsanordnung
des Typs, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, durch
eine Vergrößerung des
Fliehgewichtsmechanismus sowie durch eine Erhöhung des Gewichts des Klinkenmechanismus
gesteigert werden. Allerdings sind in beim Stand der Technik bestehenden
Sperrdifferentialen, die kommerzialisiert worden sind, der Fliehgewichtsmechanismus
und der Klinkenmechanismus in der Umfangsrichtung zueinander benachbart
angeordnet worden (innerhalb eines der Fenster des Differentialgehäuses). Daher
würde ein
Versuch einer Verbesserung des kommerziell verfügbaren Sperrdifferentialentwurfs
vom Stand der Technik mittels einer Erhöhung der Größe des Fliehgewichtsmechanismus
oder des Gewichts des Klinkenmechanismus inkonsistent zu der Anforderung
ausfallen, dass die gesamte Größe des Differentialmechanismus
so minimal wie möglich
ausfällt.
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Das
Dokument
EP-A-0 017
392 stellt einen Differentialgetriebemechanismus entsprechend
des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dar.
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Kurze Zusammenfassung der
Erfindung
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Dementsprechend
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
eines Differentialgetriebemechanismus vom Typ eines Sperrdifferentials,
das hinsichtlich seiner Größe als ein
direkter Ersatz für
ein offenes Differential fungieren kann.
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Eine
spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der
Bereitstellung eines Sperrdifferentials, das die oben genannte Aufgabe
löst, während zugleich
eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit
der Aktivierungsanordnung ermöglicht
wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines derartigen verbesserten Sperrdifferentials, das die oben genannten
Aufgaben löst
und wobei der Klinkenmechanismus relativ einfach und kostengünstig beschaffen ist
sowie eine einfache Installation erleichtert.
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Die
obigen und weitere Aufgaben der Erfindung werden durch die Bereitstellung
eines verbesserten Differentialgetriebemechanismus gelöst, der ein
eine Getriebekammer ausbildendes Getriebegehäuse sowie einen in der Getriebekammer
angeordneten Differentialgetriebesatz aufweist und der mindestens
ein Antriebsrad sowie ein Paar Abtriebsräder hat, die eine Drehachse
ausbilden. Es ist eine Sperranord nung zum Verriegeln des Differentialgetriebesatzes
zwecks einer Verzögerung
der Differentialwirkung sowie eine Aktivierungsanordnung zum Betätigen der
Sperranordnung vorgesehen. Die Sperranordnung umfasst eine Kupplungsscheibengruppe, die
zwischen einem eingerückten
Zustand, der zum Verzögern
der relativen Drehung zwischen dem Getriebegehäuse und den Abtriebsrädern wirksam
ist, und einem ausgerückten
Zustand betätigt
werden kann. Weiterhin weist die Sperranordnung eine Nockenanordnung
auf, die zum Bewerkstelligen des eingerückten Zustands der Kupplungsscheibengruppe
betätigbar
ist, und wobei die Aktivierungsanordnung eine Verzögerungsanordnung
umfasst, die dazu betätigbar
ist, mit der Nockenanordnung in Eingriff zu treten und einen Teil
der Nockenanordnung zu verzögern.
Die Verzögerungsanordnung
umfasst einen Fliehgewichtsmechanismus, der um seine Achse mit einer
Drehzahl gedreht werden kann, die generell proportional zu dem Grad
an Differentialwirkung ist, und der eine Anschlagsfläche bestimmt,
die in Ansprechen auf einen vorbestimmten Grad an Differentialwirkung
von einer zurückgezogenen
Stellung zu einer ausgefahrenen Stellung bewegt werden kann. Die
Aktivierungsanordnung umfasst weiterhin einen Klinkenmechanismus
einschließlich
eines Klinkenbauteils und einer Anordnung zum Vorspannen des Klinkenbauteils
zu einer wirksamen Position hin, in der das Klinkenbauteil so angeordnet
ist, dass es mit der Anschlagsfläche
in Eingriff tritt, wenn sich die Anschlagsfläche in der ausgefahrenen Position
befindet. Der Klinkenmechanismus umfasst weiterhin ein Gewicht,
welches mit Bezug auf die Drehachse gegenüber dem Klinkenbauteil angeordnet
ist, wobei das Gewicht betätigbar
ist, um den Klinkenmechanismus in Ansprechen auf eine vorbestimmte
Drehzahl des Differentialgetriebemechanismus, die über der vorbestimmten
Drehzahl liegt, entgegen der Vorspannanordnung entlang eines geraden,
generell diametral ausgerichteten Wegs zu bewegen, um das Klinkenbauteil
von der wirksamen Position zu einer unwirksamen Position hin zu
bewegen.
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Der
verbesserte Differentialgetriebemechanismus ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Klinkenmechanismus ein integrales, generell U-förmiges Bauteil
einschließlich
eines unteren Bereichs und eines Paars nach oben weisender Schenkelbereiche aufweist.
Der untere Bereich des U-förmigen
Bauteils bildet das integral mit ihm ausgeformte Klinkenbauteil
aus. Das Paar nach oben weisender Schenkelbereiche des U-förmigen Bauteils erstreckt sich über die Drehachse
hinaus, wobei das Gewicht an den Schenkelbereichen befestigt ist.
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Gemäß eines
begrenzteren Aspekts der Erfindung ist der Differentialgetriebemechanismus
dadurch gekennzeichnet, dass der Differentialgetriebesatz ein Paar
Antriebsräder
aufweist, die für
eine Drehung um eine Ritzelwelle herum montiert sind, wobei die
Ritzelwelle relativ zu dem Getriebegehäuse feststeht und eine Achse
ausbildet, die senkrecht zu der Drehachse der Abtriebsräder angeordnet
ist. Jeder der nach oben weisenden Schenkelbereiche des U-förmigen Bauteils
ist selbst generell U-förmig und
weist ein Paar gegenüberliegend
angeordneter individueller Schenkelbereiche auf, wobei die individuellen
Schenkelbereiche an gegenüberliegenden Seiten
der Ritzelwelle angeordnet sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein axialer Querschnitt eines Sperrdifferentialgetriebemechanismus
des Typs, mit dem die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
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2 ist
ein Querschnitt in Querrichtung entlang der Linie 2-2 von 1 mit
einem im Wesentlichen gleichen Maßstab.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht des Fliehgewichtsmechanismus und des
Klinkenmechanismus der vorliegenden Erfindung, die um die Ritzelwelle
herum angeordnet sind, wobei die Ansicht von 3 ähnlich zu
der Ansicht von 2 ausfällt, jedoch um 90 Grad gedreht
ist.
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4 ist
ein vergrößerter fragmentarischer Querschnitt
in Querrichtung durch den Fliehgewichtsmechanismus und Klinkenmechanismus
in der wirksamen Position, wobei eine ausreichende Differentialwirkung
auftritt, um ein Verklinken zu bewirken.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Nun
auf die Zeichnungen Bezug nehmend, welche die Erfindung nicht einzugrenzen
beabsichtigen, ist in 1 ein axialer Querschnitt eines
Sperrdifferentials des Typs dargestellt, mit dem die vorliegende
Erfindung verwendet werden kann. Das in 1 dargestellte
Sperrdifferential umfasst ein Getriebegehäuse 11, in dem eine
Getriebekammer 12 ausgebildet ist. Ein Drehmomenteingang
in den Getriebemechanismus erfolgt typischerweise durch ein Antriebsrad
wie z.B. durch ein (nicht dargestelltes) Ringrad, das auf eine Weise
an dem Getriebegehäuse 11 verschraubt
oder durch eine andere geeignete Anordnung wie z.B. eine Kleb- oder
eine Presspassung an ihm befestigt sein kann, die für den Fachmann
wohlbekannt ist.
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Innerhalb
der Getriebekammer 12 ist ein Differentialgetriebesatz
einschließlich
eines Paars Planetenzahnräder 13 angeordnet,
die drehbar auf einer Ritzelwelle 15 montiert sind, welche
wiederum durch eine Sperrraste 17 an dem Getriebegehäuse 11 festgesteckt
ist. Die Planetenzahnräder 13 bilden
die Antriebsräder
für den
Differentialgetriebesatz und stehen mit einem Paar Seitenzahnräder 19 und 21,
die die Abtriebsräder
des Differentialgetriebesatzes ausbilden, in Zahneingriff. Die Seitenzahnräder 19 und 21 wirken
zusammen, um eine Drehachse A festzulegen, und bilden Sätze von
Innenkeilzähnen 23 bzw. 25 aus,
damit diese mit zusammen passenden Außenkeilzähnen eines Paars (hier nicht
dargestellter) Achswellen in Eingriff stehen. Das Getriebegehäuse 11 weist
ein Paar ringförmiger
Nabenbereiche 27 und 29 auf, auf welchen Paare
von (nicht dargestellten) Lagersätzen
montiert sind, die dazu verwendet werden, eine Drehabstützung für das Getriebegehäuse 11 relativ
zu dem (ebenfalls nicht dargestellten) äußeren Haupthinterachsgehäuse bereitzustellen.
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Während des
normalen, gerade aus vorwärts
verlaufenden Betrieb des Fahrzeugs tritt zwischen den linken und
den rechten Seitenzahnrädern 19 und 21 keine
Differentialwirkung auf, und die Ritzel 13 drehen sich
nicht relativ zu der Ritzelwelle 15. Somit drehen sich
das Getriebegehäuse 11,
die Ritzel 13 und die Seitenzahnräder 19 und 21 alle
als eine feste Einheit um die Drehachse A.
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Unter
bestimmten Betriebsbedingungen, d.h. z.B. dann wenn das Fahrzeug
dreht oder ein leichter Traktionsverlust auftritt, ist es zulässig, dass
ein bestimmtes Ausmaß an
Differentialwirkung zwischen den Seitenzahnrädern 19 und 21 bis
zu einem vorbestimmten Grad an Differentialwirkung auftritt. Jenseits
des vorbestimmten Grades an Differentialwirkung (der zum Beispiel
eine Differenz von etwa 100 U/min zwischen den Seitenzahnrädern beträgt), ist es
erwünscht,
die Relativdrehung zwischen dem Getriebegehäuse 11 und den Seitenzahnrädern 19 und 21 zwecks
der Verhinderung einer übermäßigen Differentialwirkung
zwischen den Seitenzahnrädern 19 und 21 zu
verzögern.
Wie für
den Fachmann wohlbekannt tritt eine solche übermäßige Differentialwirkung typischerweise
dann auf, wenn ein Rad eine gute Traktion aufweist (sich z.B. auf
trockener Fahrbahn befindet) und das andere Rad über eine schlechte Traktion verfügt (z.B.
auf nasser Fahrbahn).
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Für eine Verzögerung der
Differentialwirkung ist das konventionelle Sperrdifferential mit
einer Sperranordnung zum Verriegeln des Differentialgetriebesatzes
und mit einer Aktivierungsanordnung zum Betätigen der Sperranordnung versehen.
In der vorliegenden Ausführungsform
weist die Sperranordnung einen Kupplungsmechanismus einschließlich einer
Mehrzahl von Kupplungsscheiben 31 und einer Mehrzahl von
Kupplungsscheiben 33 auf. Das Getriebegehäuse 11 bildet
eine Mehrzahl von halbzylindrischen Öffnungen 35 aus, und
in jeder Öffnung
ist ein halbzylindrisches Führungsbauteil 37 (siehe 2)
angeordnet, das zum Führen
der Kupplungsscheiben 33 beiträgt. Obgleich hier nicht dargestellt liegt
typischerweise eine Mehrzahl von Druck- oder Wellenfedern vor, die
an ihren gegenüberliegenden Enden
gegen die Kupplungsscheiben an den gegenüberliegenden Enden der Kupplungsscheibengruppe anliegen.
Die von den Federn ausgeübte
Vorspannkraft muss ausreichend hoch ausfallen, um die Kupplungsscheiben 31 und 33 unter
Abwesenheit von anderen Kräften,
welche die Kupplungsscheiben zueinander hin vorspannen, in ihrem
ausgerückten
Zustand zu halten.
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Die
Sperranordnung umfasst weiterhin einen Nockenmechanismus, der generell
mit
41 bezeichnet ist. Wie für den Fachmann auf dem Gebiet
von Sperrdifferentialen wohlbekannt, besteht eine Funktion des Nockenmechanismus
41 in
der Auslösung
einer Bewegung der Kupplungsscheibengruppe von dem in
1 dargestellten
ausgerückten
Zustand zu einem eingerückten
Zustand. Lediglich beispielshalber kann der Nockenmechanismus
41 gemäß dem
US-Patent Nr. 4 389 909 angefertigt
werden, das auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen
ist und hier als Referenz dient. Anhand der nachfolgenden Beschreibung
der Erfindung wird deutlich werden, dass es im Rahmen der Erfindung
liegt, dass viele unterschiedliche Konfigurationen und Typen von
Nockenmechanismen verwendet werden können.
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Der
Nockenmechanismus 41 beinhaltet ein Hauptnockenbauteil 43,
das in der vorliegenden Ausführungsform
und lediglich beispielshalber integral mit dem Seitenzahnrad 19 ausgebildet
ist, sowie ein Nockenbauteil 45, das einen Satz Außenzähne 47 ausbildet.
Während
des normalen Geradeausbetriebs des Fahrzeugs, d.h. dann wenn eine
geringe oder gar keine Differentialwirkung auftritt, verbleiben die
Nockenbauteile 43 und 45 in der in 1 gezeigten
neutralen Stellung, wobei sich das Nockenbauteil 45 mit
dem Nockenbauteil 43 und dem Seitenzahnrad 19 mit
der gleichen Drehzahl dreht. Eine Bewegung der Kupplungsscheiben 31 und 33 zu
einem eingerückten
Zustand wird durch eine Verzögerung der
Drehung des Nockenbauteils 45 relativ zu dem Seitenzahnrad 19 und
dem Nockenbauteil 43 ausgelöst, was zu einem "Auframpen" der Nockenoberflächen in
einer Weise führt,
die dem Fachmann wohlbekannt ist. Dieses Auframpen führt wiederum
zu einer axialen Bewegung des Nockenbauteils 45 in 1 nach
links, wodurch mit dem Ineingrifftreten der Kupplungsscheiben 31 und 33 begonnen
wird. Der Reibungseingriff der Scheiben 31 und 33 verzögert die
Rotation des Nockenbauteils 45 weiter, wodurch ein weiteres
Auframpen und eine Steigerung der axialen Belastung auf die Kupplungsscheiben 31 und 33 bewirkt
wird.
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Nun
wird auf die
2 und
3 Bezug
genommen. Wie zuvor erwähnt
wird ein Verriegeln des Differentials durch die Verzögerung der
Drehung des Nockenbauteils
45 ausgelöst. Um die Rotation des Nockenbauteils
45 zu
verzögern,
umfasst das konventionelle Sperrdifferential einen Verzögerungsmechanismus,
der typischerweise einen generell mit
51 gekennzeichneten
Fliehgewichtsmechanismus aufweist. Es liegt im Rahmen der vorliegenden
Erfindung, dass der Fliehgewichtsmechanismus
51 eine Anzahl
an unter schiedlichen Konfigurationen haben könnte, jedoch ist er in der
vorliegenden Ausführungsform
gemäß den
US-Patenten mit den Nummern RE 28 004 und
3 985 045 angefertigt, wobei beide
Patente auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen
sind und hier als Referenz dienen.
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Die
konstruktiven Einzelheiten des Fliehgewichtsmechanismus 51 stellen
keine wesentlichen Aspekte der Erfindung dar, weshalb der Fliehgewichtsmechanismus 51 hier
nur kurz beschrieben werden wird. Wie am besten anhand der 3 und 4 ersichtlich
weist der axial liegende zentrale Bereich des Fliehgewichtsmechanismus 51 ein
Paar Fliehgewichte 53 und 55 auf, die jeweils
schwenkbar um eine Hauptstützwelle 57 herum
angeordnet sind. Derjenige Teil der Welle 57, der sich
in 3 nach rechts zwischen den Fliehgewichten 53 und 55 heraus
erstreckt, wird innerhalb einer Bohrung in dem Getriebegehäuse 11 aufgenommen.
Das gegenüberliegende
Ende der Welle 57 umfasst einen Satz Außenzähne 59 (siehe 3),
die mit den Außenzähnen 47,
welche um den Außenumfang
des Nockenbauteils 45 herum ausgebildet sind (siehe 1 und 2),
in Eingriff stehen. Benachbart zu den Zähnen 59 endet die
Welle 57 in einen Wellenstützbereich 61, der
ebenfalls drehbar innerhalb des Getriebegehäuses 11 aufgenommen
ist, sodass beide Enden der Welle 57 drehbar gestützt werden.
Für den
Fachmann versteht sich, das in dem Fall, wenn keine Differentialwirkung
auftritt, d.h. wenn sich das Nockenbauteil 45 nicht relativ
zu dem Getriebegehäuse 11 dreht,
sich der Fliehgewichtsmechanismus 51 nicht um seine Achse
dreht, sondern stattdessen lediglich zusammen mit dem Getriebegehäuse 11 um
die Drehachse A herum rotiert. Wenn sich der Fliehgewichtsmechanismus
in dem gerade beschriebenen Zustand ohne Differentialwirkung befindet,
verbleiben die Fliehgewichte 53 und 55 federvorgespannt
in ihrer in den 2 und 3 dargestellten
zurückgezogenen
Stellung.
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Wenn
jedoch eine Differentialwirkung zwischen den Seitenzahnrädern 19 und 21 und
dem Getriebegehäuse 11 aufzutreten
beginnt, wird eine relative Drehung zwischen dem Nockenbauteil 45 und dem
Getriebegehäuse 11 vorliegen,
so dass das Ineingrifftreten der Zähne 47 und 59 den
Beginn einer Rotation des Fliehgewichtsmechanismus 51 um
seine Achse herum bewirkt. Wenn die Differentialwirkung einen vorbestimmten
Pegel erreicht, ist die auf die Fliehgewichte 53 und 55 einwirkende
Zentrifugalkraft hoch genug, um sie nach außen hin (siehe 4)
und zu einem Eingriff mit einem allgemein mit 63 gekennzeichneten
Klinkenmechanismus hin vorzuspannen.
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Wie
für den
Fachmann wohlbekannt kann sich der Fliehgewichtsmechanismus 51,
wenn ein Eingriff von einem der Fliehgewichte (53 oder 55)
mit dem Klinkenmechanismus aufgetreten ist, nicht mehr wie zuvor
drehen, was zur Folge hat, dass die Drehung des Nockenbauteils 45 mit
dem Seitenzahnrad 19 verzögert wird, was wiederum zu
einer Rotation des Nockenbauteils 45 relativ zu dem Nockenbauteil 43 führt, wodurch
das Auframpen und Belasten der Kupplungsscheibengruppe auf die zuvor
beschriebene Weise ausgelöst
wird.
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Nun
hauptsächlich
auf 3 Bezug nehmend wird der Klinkenmechanismus 63,
der einen wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung bildet, ausführlicher
beschrieben werden. Vorzugsweise verfügt der Klinkenmechanismus 63 über ein
integrales, generell U-förmiges
Bauteil, das typischerweise durch Stanzen aus einem flachen Stahlblech
mit einer relativ hohen Dicke ausgebildet werden würde. Angesichts
der 3 und darauf Bezug nehmend, dass der Klinkenmechanismus 63 "U-förmig" ist, versteht sich,
dass der Mechanismus 63 eine auf dem Kopf stehende U-Form
hat. Somit weist der Klinkenmechanismus 63 einen "unteren" Bereich 65 auf,
der zwei Klinkenbauteile 67 und 69 ausbildet,
wobei das Klinkenbauteil 67 zu einem Ineingrifftreten mit
dem Fliehgewicht 53 angeordnet ist, während das Klinkenbauteil 69 dazu
angeordnet ist, mit dem Fliehgewicht 55 in Eingriff zu
treten, was in 4 ersichtlich ist. Vorzugsweise
können
die Klinkenbauteile 67 und 69 einfach dadurch
integral mit dem unteren Bereich 65 ausgebildet werden,
indem die Bauteile 67 und 69 während des Stanzverfahrens auf
eine dem Fachmann wohlbekannte Weise aus dem unteren Bereich 65 heraus
verformt werden.
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Gemäß einem
wichtigen Aspekt der Erfindung umfasst der U-förmige Klinkenmechanismus 63 ein
Paar nach oben weisender Schenkelbereiche 71 und 73,
und vorzugsweise ist jeder der Schenkelbereiche 71 und 73 selbst
generell U-förmig
und weist ein Paar individueller Schenkelbereiche 75 auf.
Mit anderen Worten umfasst das Klinkenbauteil 63 den unteren
Bereich 65 sowie vier individuelle Schenkelbereiche 75 (siehe
auch 1). Vorzugsweise ist jedes Paar der individuellen
Schenkelbereiche 75 an gegenüberliegenden Seiten der Ritzelwelle 15 und
in engem Abstand zu einer der jeweiligen flachen Oberflächen 77 angeordnet,
die in zwei Paaren an der Ritzelwelle 15 ausgebildet sind.
Diese Flachstellen 77 dienen hauptsächlich dem Zweck, dass Schmiermittel
zwischen der Ritzelwelle 15 und den Ritzeln 13 entlang
fließen
kann. Für
den Fachmann versteht sich, dass ein wichtiger Aspekt der Erfindung
in der genauen "Anordnung" des Klinkenmechanismus 63 innerhalb
des Differentials besteht. Ein Verfahren zum Anordnen des Mechanismus
besteht wie in 1 dargestellt im Ermöglichen,
dass die Ritzel 13 und die Seitenzahnräder 19 und 21 den
Mechanismus durch eine Steuerung der Position der vier individuellen
Schenkelbereiche 75 anordnen können.
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Wie
am besten in 2 ersichtlich, ist ein (in 4 ausgelassener)
Stützstift 79 innerhalb
einer flachen Bohrung in der Ritzelwelle 15 aufgenommen und
erstreckt sich zu dem unteren Bereich 65 des Klinkenmechanismus 63 hin.
Um den Stift 79 herum ist eine Schraubendruckfeder 81 vorgesehen,
deren unteres Ende in 3 gegen die Außenfläche der Ritzelwelle 15 anliegt
und deren oberes Ende gegen die Unterseite des unteren Bereichs 65 ansitzt.
Somit besteht die Funktion der Feder 81 in einem Vorspannen
des Klinkenmechanismus 63 in den 3 und 4 nach
oben zu einer wirksamen Position hin, in der sich die Klinkenbauteile 67 und 69 in
einer Stellung befinden, um mit einem der Fliehgewichte 53 und 55 in
Abhängigkeit
von der Drehrichtung des Fliehgewichtsmechanismus 51 in
Eingriff zu treten. Für
den Fachmann sollte sich verstehen, dass zahlreiche andere Anordnungen
dazu verwendet werden können,
die Enden der Druckfeder 81 einschließlich zurückzuhalten, unter anderem durch
die Verwendung eines integral in den unteren Bereich 65 des Klinkenmechanismus 63 eingeformten
Rückhaltebereichs.
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Wie
am besten aus den 2 und 3 ersichtlich
erstreckt sich das untere Ende jeder der individuellen Schenkelbereiche 75 durch
ein allgemein mit 83 bezeichnetes Gewicht. Vorzugsweise
umfasst jeder der individuellen Schenkelbereiche 75 einen unteren
Anschlussbereich 85, der etwas nach innen gebogen ist (zu
einem gegenüberliegenden
Schenkel hin), sich dann durch eine axiale Öffnung in das Gewicht 83 erstreckt,
und anschließend
nach außen gebogen
ist, um das Gewicht 83 in einer festen Position relativ
zu den Schenkelbereichen 75 zu fixieren, wie dies in den 2 und 3 dargestellt
ist. Während
der Fliehgewichtsmechanismus 51 vorzugsweise innerhalb
eines in dem Getriebegehäuse 11 ausgebildeten
Fensters 87 angeordnet ist, ist das Gewicht 83 vorzugsweise
in einem gegenüberliegenden Fenster 89 vorgesehen.
Somit besteht eine weitere Anordnung zum Anordnen des Klinkenmechanismus 63 darin,
dass die individuellen Schenkelbereiche 75 relativ zu den
flachen Oberflächen 77 mit
engem Abstand zueinander angeordnet werden, während das Gewicht 83 in
engem Abstand innerhalb des Fensters 89 vorgesehen wird,
wobei diese beiden Beziehungen für
das Anordnen des gesamten Mechanismus 63 ausreichend beschaffen
sind.
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Wie
für den
Fachmann wohlbekannt ist es nicht erwünscht, dass sich ein Sperrdifferential
jenseits einer vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit von z.B. 32
oder 40 km/h (20 oder 25 Meilen/h) verriegeln kann, da sich eine
verriegelte Stellung nachteilig auf die Handhabung des Fahrzeugs
auswirken würde.
Daher wird das Gewicht 83 derart bereitgestellt, das jenseits
der vorbestimmten Drehzahl der Differentialvorrichtung die resultierende
Zentrifugalkraft die Vorspannkraft der Feder 81 überwindet
und den Klinkenmechanismus 63 von seiner in den 2 und 3 dargestellten
wirksamen Position entlang eines geraden, generell diametral ausgerichteten Weges
zu einer unwirksamen Position hin bewegt. Gemäß einem Aspekt der Erfindung
stellt der Stützstift 79 eine
sehr einfache und kostengünstige
Anordnung dafür
bereit, die unwirksame Position des Klinkenmechanismus 63 auszubilden.
Wenn der untere Bereich 65 mit dem oberen Ende des Stifts 79 in
Eingriff tritt, hat der Klinkenmechanismus 63 seine unwirksame
Position erreicht. Alternativ dazu und wie am besten in 3 dargestellt,
befindet sich, wenn die U-förmige Oberfläche zwischen
jedem Paar der einzelnen Schenkelbereiche 75 mit der Außenfläche der
Ritzelwelle 15 in Eingriff getreten ist, der Klinkenmechanismus
in seiner unwirksamen Position. In der unwirksamen Position werden
die Klinkenbauteile 67, 69 genügend weit weg von dem Fliehgewichtsmechanismus 51 bewegt,
sodass selbst dann, wenn die Fliehgewichte 53 und 55 vollständig ausgefahren sind
(wie in 4) kein verklinkendes Ineingrifftreten zwischen
einem Fliehgewicht und einem Klinkenbauteil auftreten kann, wodurch
die gesamte Aktivierungsanordnung unwirksam gemacht wird.
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Gemäß einem
wichtigen Aspekt der Erfindung und wie am besten in den 2 und 3 ersichtlich,
sind sowohl der Fliehgewichtsmechanismus 51 wie der Klinkenmechanismus 63,
die die Aktivierungsanordnung zum Betätigen der Sperranordnung ausbilden,
symmetrisch um eine Ebene herum angeordnet, die durch den Stift 79 und
durch die Achse der Welle 57 senkrecht zu der Achse der
Ritzelwelle 15 verläuft.
Infolge der oben beschriebenen Symmetrie ist beobachtet worden,
dass die Differentialwirkung, bei der das Ineingrifftreten auftritt,
für jede
Drehrichtung des Fliehgewichtsmechanismus 51 im wesentlichen
die Gleiche ist, was zu einer niedrigeren Hysterese als bei kommerziellen
Sperrdifferentialen vom Stand der Technik führt.
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Die
Erfindung ist in der obigen Beschreibung ausführlich erörtert worden, und es wird davon
ausgegangen, dass sich für
den Fachmann anhand dieser Beschreibung zahlreiche Abänderungen
und Modifikationen der Erfindung ergeben. Es ist beabsichtigt, dass
sämtliche
derartigen Abänderungen
und Modifikationen in der Erfindung eingeschlossen sind, sofern
sie in den Rahmen der beiliegenden Ansprüche fallen.