DE69503746T2 - Schlupfbegrenztes Differential mit verminderter Vorspannung - Google Patents

Schlupfbegrenztes Differential mit verminderter Vorspannung

Info

Publication number
DE69503746T2
DE69503746T2 DE69503746T DE69503746T DE69503746T2 DE 69503746 T2 DE69503746 T2 DE 69503746T2 DE 69503746 T DE69503746 T DE 69503746T DE 69503746 T DE69503746 T DE 69503746T DE 69503746 T2 DE69503746 T2 DE 69503746T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
differential
clutch
wheel drive
longitudinal axis
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE69503746T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69503746D1 (de
Inventor
Paul F. Fort Wayne In 46845 Fox
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Auburn Gear Inc
Original Assignee
Auburn Gear Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Auburn Gear Inc filed Critical Auburn Gear Inc
Application granted granted Critical
Publication of DE69503746D1 publication Critical patent/DE69503746D1/de
Publication of DE69503746T2 publication Critical patent/DE69503746T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/20Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices
    • F16H48/22Arrangements for suppressing or influencing the differential action, e.g. locking devices using friction clutches or brakes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/08Differential gearings with gears having orbital motion comprising bevel gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/06Differential gearings with gears having orbital motion
    • F16H48/08Differential gearings with gears having orbital motion comprising bevel gears
    • F16H2048/085Differential gearings with gears having orbital motion comprising bevel gears characterised by shafts or gear carriers for orbital gears
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H48/00Differential gearings
    • F16H48/38Constructional details
    • F16H48/40Constructional details characterised by features of the rotating cases

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Differentiale, und dabei insbesondere schlupfbegrenzte Differentiale gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es ist bekannt, daß sich bei Fahrzeugen mit seitlichen versetzten Rädern das äußere Rad beziehungsweise die äußeren Räder weiter als die inneren Räder bewegen muß beziehungsweise müssen, wenn ein derartiges Fahrzeug eine Kurve fährt, und daher eine unmittelbare Kopplung zwischen den äußeren und inneren Rädern, die die Räder zu einer gleichmäßigen Drehung zwingt, notwendigerweise einen gewissen Schlupf zwischen den Rädern und der Fahroberfläche bei einer Kurvenfahrt herbeiführt. Wenn mehr als ein Rad eine Antriebskraft erhält, ist es andererseits wünschenswert, daß diese Kraft so direkt wie möglich zu allen angetriebenen Rädern weitergeleitet wird. Eine seit langem bestehende Lösung zu diesem Problem ist ein herkömmlicher Differentialmechanismus, der ein Paar von angetriebenen Rädern eines Fahrzeugs verbindet, wobei jedes Rad mit einer Seitenwelle an ein innerhalb eines Differentialaufnahmegehäuses angeordneten Kegelrads für einen Radantrieb gekoppelt ist. Die Kegelräder für einen Radantrieb sind wiederum durch ein Paar von Kegelrädern miteinander verbunden, die mit einem Querstift mit einem Differentialgehäuse verbunden sind. Das Differentialgehäuse nimmt das Antriebsdrehmoment von der Fahrzeugantriebseinheit auf, und während einer geradlinigen Bewegung des Fahrzeuges drehen sich das Differentialgehäuse und die Seitenwellen gleichmäßig ohne eine Relativbewegung zwischen den Seitenwellen oder den Antriebskegelrädern. Während eines Wendemanövers dreht sich eine mit dem äußeren Rad verbundene Seitenwelle schneller als die an das innere Rad gekoppelte Seitenwelle, wobei beide Räder weiterhin die Antriebskraft aufnehmen.
  • Ein derartiges herkömmliches Differential löst in adäquater Weise das Problem des Radschlupfs auf einem trockenen Untergrund oder anderen vergleichbar festen Oberflächen. Wenn jedoch bei rutschträchtigen Umgebungsbedingungen wie Schnee oder Schlamm, bei denen eines der beiden angetriebenen Räder zu rutschen oder sich frei zu drehen beginnt, wird im wesentlichen kein Drehmoment zu dem anderen Paar von angetriebenen Rädern übermittelt und das Fahrzeug hängt einfach deswegen fest, weil einem von seinen beiden angetriebenen Rädern gestattet wird durchzurutschen.
  • Eine Lösung zum Vermeiden des Problems einer Übertragung von einem Drehmoment mit dem Wert Null zu einem der angetriebenen Räder ist, ein sogenanntes "schlupfbegrenztes Differential" vorzusehen, das sicherstellt, daß jedes der Räder einen bestimmten Bruchteil des gesamten die Räder beaufschlagenden Drehmoments erhält. Ein Beispiel eines derartigen schlupfbegrenzten Differentials ist beispielsweise in dem US-Patent Nr.4,612,825 (Engle) offenbart, das für den Inhaber der vorliegenden Erfindung eingetragen ist und hiermit ausdrücklich durch Bezugnahme eingeschlossen wird. Üblicherweise wird ein Paar von Seitenwellen an zugeordnete Kupplungsflächen befestigt, die wiederum mit in dem Innern des Differentialgehäuses ausgebildeten Kupplungsflächen in Eingriff stehen. Eine zwischen den Seitenwellen angeordnete axial vorspannende Einrichtung schafft eine axiale Vorspannung auf die Seitenwellen, welche wiederum einen bestimmten Reibungswiderstand zwischen den Kupplungsflächen der Konuskupplung und dem Differentialgehäuse hervorruft. Die Kupplungsflächen der Konuskupplung und dem Gehäuse sind unter einem Winkel von 12,5º in bezug auf die Längsachse des Gehäuses angeordnet und rufen als Ergebnis einen gewissen Reibungswiderstand hervor, der bei anfänglicher Drehung des Differentials überwunden werden muß, um eine relative Drehbewegung zwischen den Kupplungsflächen und dem Gehäuse zu bewirken. Die zwischen den Seitenwellen angeordnete axial vorspannende Einrichtung weist eine Vielzahl von Druckfedern auf, die auf die axialen Abschlußflächen der Seitenwelen eine gesamte Vorspannkraft zwischen 4.448,2 N - 6.672,3 N (1.000 - 1.500 pounds) ausüben.
  • Obwohl einen Fortschritt in der Technik bildend hat das in dem US-Patent Nr.4,612,825 offenbarte schlupfbegrenzte Differential ein verhältnismäßig niedriges Vorspannungsverhältnis von etwa 2,0. Das Vorspannungsverhältnis wird definiert als das Verhältnis des das mit einem höheren Drehmoment angetriebene Rad beaufschlagenden Drehmoments dividiert durch das das mit einem kleineren Drehmoment angetriebene Rad beaufschlagende Drehmoment. Ein höheres Vorspannungsverhältnis bedeutet, daß die mit dem Differential verbundenen Achsen als eine starr gekoppelte Achse wirken, das heißt, daß keine Relativdrehung zwischen den Achsen auftritt, wenn ein kleinerer Drehmomentwert auf die Räder gegeben wird. Dies kann bei bestimmten Anwendungen wie bei Sportwagen vorteilhaft sein. Beispielsweise werden die angetriebenen Achsen bei einem niedrigen Wert des gesamten Drehmoments miteinander starr koppeln und als Ergebnis zu einem gleichen jedem Rad durch das Differential zugeführten Drehmoment führen.
  • Weitere Differentiale sind in dem US-Patent Nummer Nr. 3,224,299 oder dem US-Patent Nr.2,821,096 offenbart.
  • Ein Problem beim Erhöhen des Vorspannungsverhältnisses eines Differentials ist, daß sich der Reibungswiderstand zwischen den Kupplungsflächen erhöht, so daß für das Differential ein größeres Drehmoment zum Überwinden des Reibungswiderstands erforderlich ist. Dies bedeutet, daß ein Teil des verfügbaren Drehmoments aufgrund des erhöhten Reibungswiderstands verloren ist.
  • Zu diesem Zweck ist das schlupfbegrenzte Differential gemäß der vorliegenden Erfindung durch die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gekennzeichnet.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß ohne Erhöhung der Belastung das Vorspannungsverhältnis des Differentials erhöht ist.
  • Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß durch die Vorspannmittel, beispielsweise Druckfedern, die Belastung auf die Seitenwellen tatsächlich verringert ist, während zu gleicher Zeit das Vorspannungsverhältnis des Differentials erhöht ist.
  • Die oben genannten und weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie sie erreicht werden, werden offensichtlicher und die Erfindung wird besser verständlich bei Bezug auf die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, bei denen
  • Fig. 1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Differentials gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
  • Fig. 2 eine Seitenansicht des Differentials gemäß Fig. 1 mit Blick durch die Zugangsöffnung ist,
  • Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht des Details 3 in Fig. 1 ist und
  • Fig. 4 ein Schaubild ist, das Funktionskennwerte für ein Differential der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einem herkömmlichen Differential darstellt.
  • Sich entsprechende Bezugszeichen weisen bei den verschiedenen Darstellungen auf sich entsprechende Bauelemente in. Die hiermit gegebene beispielhafte Erläuterung beschreibt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Ausgestaltung, und diese beispielhafte Erläuterung kann nicht als den Bereich der Erfindung in irgendeiner Weise beschränkend ausgelegt werden.
  • Unter Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 1 und 2 weist ein schlupfbegrenztes Differential 10 der vorliegenden Erfindung wenigstens zwei miteinander verbindbare Gehäuseteile 12, 14 auf, die, wenn sie beispielsweise durch Schrauben 16 miteinander verbunden sind, ein innen hohles Gehäuse für das Differential 10 bilden. Die Gehäuseteile 12, 14 bilden ein im wesentlichen hohles, tonnenartig ausgeformtes Innere mit planen Abschlußwänden 18, 20 und einer ausgebauchten Seitenwand 22, die im wesentlichen konzentrisch um eine Drehachse oder Längsachse 24 angeordnet ist. Die Längsachse 24 bildet ebenfalls eine Drehachse für ein Paar von Seitenwellen (nicht dargestellt), die drehbar in die Seitenwelen aufnehmende Naben 26, 28 gelagert sind. Das Gehäuseteil 12 umfaßt erste Kupplungsflächen 19, 21 (Fig. 1), die im wesentlichen kegelstumpfartig geformt und konzentrisch um die Längsachse 24 angeordnet sind. Weiterhin umfaßt das Gehäuseteil 12 einen Flansch 23, der zur Befestigung beispielsweise über sich durch Ausnehmungen 25 erstreckende Bolzen an einem Triebkranz eingerichtet ist, der durch eine externe Kraftquelle gedreht wird und dadurch die Drehung der Gehäuseteile 12, 14 hervorruft.
  • Unter Bezug auf numehr Fig. 1 und 2 zusammengenommen verfügt das Differential 10 über eine darin innenseitig angeordnete Getriebeanordnung, die ein Paar von um einen Querstift 34 gelagerte Antriebskegelräder 30, 32 umfaßt, die diametral das innere des Differentials 10 an einer Stelle queren, die im wesentlichen mittig zwischen den Abschlußwänden 18, 20 liegt. Der Querstift 34 ist innerhalb des Gehäuseteiles 12 des Differentials 10 mit einem teilweise mit einem Gewinde versehenen Stift 36 befestigt, der eine Bewegung des Querstifts 34 in radialer Richtung verhindert.
  • Kegelräder 38, 40 für einen Radantrieb sind drehbar innerhalb des Differentials 10 angeordnet und konzentrisch um die Längsachse 24 positioniert. Die Kegelräder 38, 40 für einen Radantrieb stehen mit jedem der Antriebskegelräder 30, 32 in Eingriff. Die Kegelräder 38, 40 für einen Radantrieb weisen jeweils eine zum Aufnehmen einer Achse eingerichtete Ausnehmung 42, 44 mit einer Anzahl von inneren Keilnuten 46, 48 auf. Die inneren Keilnuten 26, 48 passen mit den in den Enden der oben genannten Seitenwellen ausgebildeten äußeren Keilnuten zusammen. Die Kegelräder 38, 40 für einen Radantrieb bilden ebenso jeweils axiale Abschlußflächen 47, 49.
  • Ein Paar von Konuskupplungen 50, 52 ist wirkungsmäßig jeweils mit den Kegelrädern 38, 40 für einen Radantrieb verbunden und konzentrisch um die Längsachse 24 angeordnet. Jede Konuskupplung 50, 52 bildet eine zweite Kupplungsfläche 54, 56, die eine Vielzahl von Stegen 58 und Nuten 60 (Fig. 2 und 3) umfaßt. Die zweiten Kupplungsflächen 54, 56 sind im wesentlichen angrenzend und parallel zu den ersten Kupplungsflächen 19, 21 angeordnet. Die Konuskupplungen 50, 52 sind über eine Vielzahl von Keilnuten 62, 64 mit den Kegelrädern 38, 40 für einen Radantrieb verbunden. Alternativ können die Konuskuppungen 50, 52 unter Verwendung einer anderen Befestigungsmethode wie Bolzen mit den Kegelrädern 38, 40 für einen Radantrieb verbunden oder einstückig mit den Kegelrädern 38, 40 für einen Radantrieb ausgebildet sein.
  • Zwischen den Kegelrädern 38, 40 für einen Radantrieb ist eine Vorspannungseinrichtung angeordnet, die mit den Abschlußflächen 47, 49 der Kegelräder 38, 40 für einen Radantrieb in Eingriff steht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt die Vorspannungseinrichtung über eine Vielzahl von zwischen Platten 64, 66 angeordnete Druckfedern 62, die wiederum jeweils mit den axialen Abschlußflächen 47, 49 in Eingriff stehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind 5 Druckfedern 62 ungleichmäßig beabstandet um die Längsachse 24 angeordnet (das heißt drei Federn auf einer Seite des Querstifts 34 und zwei Federn auf einer gegenüberliegenden Seite des Querstifts 34) und üben auf die Kegelräder 38, 40 für einen Radantrieb (über die Platten 64, 66) in einer im wesentlichen parallel zu der Längsachse 24 liegenden Richtung eine axiale Vorspannung aus. Die Kegelräder 38, 40 für einen Radantrieb wiederum übertragen eine Vorspannkraft zwischen den ersten Konuskupplungen 19, 21 und den zweiten Konuskupplungen 54, 56.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung und mit Bezug numehr auf Fig. 3 wird die Konuskuppung 50 der vorliegenden Erfindung detaillierter gezeigt. Es versteht sich, daß die Konuskupplung 52 ähnlich ausgebildet ist. Grundsätzlich sind die durch die Stege 58 und die Nuten 60 gebildete erste Kupplungsfläche 19 und zweite Kupplungsfläche im wesentlichen parallel zueinander und unter einem Winkel α zu der Längsachse 24 angeordnet. In Fig. 3 ist eine Bezugslinie 68 parallel zu der ersten Kupplungsfläche 19, und eine Bezugslinie 70 ist parallel zu der Längsachse 24. Durch Änderung des Winkels α der Kupplungsflächen wird das Vorspannungsverhältnis des Differentials entsprechend geändert. Beispielsweise werden bei einem schlupfbegrenzten Differential bei bestimmten Fahrbedingungen wie bei einem Wendemanöver oder bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs mit unter jedem angetriebenen Rad unterschiedlichen Straßenoberflächen jedem Rad verschiedene Drehmomente zurückgeführt. Bei genauer Betrachtung koppeln die angetriebenen Achsen des Differentials bei einem bestimmten Wert des Drehmoments in Abhängigkeit des Vorspannungsverhältnisses des Differentials starr miteinander (das heißt, daß zwischen den Kegelrädern für einen Radantrieb keine Relativdrehung auftritt). Allgemein ausgedrückt heißt dies: umso höher das Vorspannungsverhältnis ist, umso niedriger liegt der Wert des Drehmoments, bei dem die angetriebenen Achsen als eine starre Achse wirken. Für bestimmte Anwendungen wie bei Sportwagen kann dies für einen Benutzer vorteilhaft oder erwünscht sein. Für herkömmliche Auslegungen hat sich herausgestellt, daß ein Winkel von 12½º zwischen den Kupplungsflächen und der Längsachse des Differentials einem Vorspannungsverhältnis entspricht, das einen adäquaten Kompromiß der Funktionskennwerte schafft.
  • Eine Verringerung des Winkels zwischen den Kupplungsflächen und der Längsachse des Differentials führt zu einem Differential mit einem höheren Vorspannungsverhältnis. Ein Nachteil bei der Verringerung des Winkels zwischen den Kupplungsflächen und der Längsachse des Differentials ist, daß der zum Überwinden des Reibungswiderstands zwischen den Kupplungsflächen erforderliche Wert des Drehmoments zunimmt, wenn der Winkel verringert wird. Genauer gesagt ist es aus dem Stand der Technik bekannt, daß der zum Überwinden des Reibungswiderstands zwischen den Kupplungsflächen einer Konuskupplung erforderliche Wert des Drehmoments in einer Form durch die Gleichung
  • dargestellt werden kann mit
  • T = zum Überwinden des Reibungswiderstands zwischen den Kupplungsflächen erforderliches Drehmoment,
  • F = die die Kupplungsfläche beaufschlagende Axiakraft,
  • u = Reibungskoeffizient zwischen den Kupplungsflächen,
  • D = Durchmesser einer Konuskupplungsfläche an ihrem weitesten Punkt,
  • d = Durchmesser einer Konuskupplungsfläche an ihrem engsten Punkt,
  • α = Winkel zwischen einer Konuskupplungsfläche und der Längsachse.
  • Zu Erläuterungszwecken sei angenommen, daß sich der weiteste und engste Durchmesser der Kupplungsfläche nicht ändere. Weiterhin ist aus dem Stand der Technik bekannt, daß theoretisch ausgedrückt die Länge der Kupplungsfläche nicht den Wert von T beeinflußt. Demnach wird nachfolgend die Größe (D³-d³)/(D²-d²) vernachlässigt.
  • Die Änderung des Winkels zwischen den Kupplungsflächen und der Längsachse führt dazu, daß der Sinus bei einem kleineren Winkel genommen wird, welches zu einem kleineren Wert der Reibung zwischen Null (0) und eins (1) führt. Da die Größe α in dem Nenner der obigen Gleichung (A) steht, führt dies zu einer Zunahme des erforderlichen Drehmoments bei einer Verringerung des Winkels. Beispielsweise ändert sich unter der Annahme, daß auf die Kegelräder für einen Radantrieb eine konstante axiale Belastung ausgeübt wird, bei einer Verringerung des Winkels α von 12,5º auf 5º der für das Überwinden des Reibungswiderstands zwischen den Kupplungsflächen erforderliche Wert des Drehmoments in einem Verhältnis von etwa 2,5:1. Daher hat dies, obwohl eine Verringerung des Winkels den Vorteil einer Zunahme des Vorspannungsverhältnisses bei der Übertragung hat, weiterhin den Nachteil einer wesentlichen Erhöhung des zum Überwinden des Reibungswiderstands zwischen dem Kupplungs flächen erforderlichen Werts des Drehmoments. Dieser erhöhte Wert des Drehmoments kann zu einer erhöhten Oberflächenabnutzung oder Vibrationen zwischen den Kupplungsflächen führen.
  • Bei früheren Versuchen, das Vorspannungsverhältnis der Übertragung zu verbessern, wenn der Winkel zwischen den Kupplungsflächen und der Längsachse des Differentials verringert worden ist, wurde die gleiche Vorspannungseinrichtung wie die Vielzahl von Druckfedern 62 zwischen den Kegelrädern für einen Radantrieb beibehalten. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, daß es möglich ist, das Vorspannungsverhältnis des Differentials zu verbessern und dabei zu gleicher Zeit die hiermit verbundenen Nachteile zu vermeiden. Bei der Verringerung des Winkels α zwischen den Kupplungsflächen und der Längsachse von herkömmlicherweise 12,5º zu einem kleineren Winkel wie zwischen 3º und 7º ist nämlich die auf die Kegelräder 38, 40 für einen Radantrieb und zwischen die Kupplungsflächen 19, 21 und zweiten Kupplungsflächen 54, 56 ausgeübte axiale Vorspannung durch Benutzung von Druckfedern 62 in einer verringerten Zahl oder mit einer geringeren Steifigkeit ebenso verringert. Bei herkömmlichem Auslegungen mit einem Winkel α von 12,50 üben eine Vielzahl von Druckfedern in einer axialen Richtung auf die Kegelräder 38, 40 für einen Radantrieb eine Vorspannkraft zwischen insgesamt 4.448,2 N bis 6.672,3 N (1.000 bis 1.500 pounds) aus. Eine Verringerung des Winkels α von 12,5º auf 5º und die Benutzung derartiger herkömmlicher Druckfedern würde zu einer Verstärkung der Kraft rechtwinklig auf die Kupplungsflächen im Bereich von 11,5:1 führen, so daß ein erhöhtes Drehmoment im Bereich von 11,5:1 zum Überwinden des Reibungswiderstands zwischen den Kupplungsflächen erforderlich ist. Andererseits übt bei den in Fig. 1-3 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bei einem Winkel α zwischen den Kupplungsflächen und der Längsachse von 5º eine Vielzahl von Druckfedern eine Vorspannkraft von weniger als etwa 2.224,1 N (500 pounds) gegen die Kegelräder 38, 40 für einen Radantrieb aus. Aufgrund des oben genannten, mit dem Wechsel von einem Winkel mit 12,5º zu einem Winkel mit 5º verbundenen Belastungserhöhungsfaktors wird die Vorspannung zwischen den ersten Kupplungsflächen 19, 21 und den zweiten Kupplungsflächen 54, 56 bei einem verhältnismäßig hohen Wert gehalten, während die axiale Druckbelastung auf die Kegelräder für einen Radantrieb verhältnismäßig niedrig ist. Daher ist bei Verwendung einer geringeren Anzahl von Druckfedern oder einer Anzahl von weniger steifen Druckfedern der Wert des Drehmoments, der zum Überwinden des Reibungswiderstands zwischen den Kupplungsflächen der Konuskupplung und dem Gehäuse erforderlich ist, gemäß der Produktapplikation durch Anpassung der Größe und/oder der Anzahl von Druckfedern 62 modifizierbar.
  • Unter Bezug auf Fig. 4 ist eine die Funktionskennwerte für verschieden konfigurierte Differentiale zeigende Grafik gezeigt. Die Bezugslinie 74 entspricht der eines offenen Differentials, bei dem jedem Rad ein gleicher Drehmomentwert zugeführt wird. Die Bezugslinie 76 entspricht der Kopplungssituation, bei der die beiden Achsen als eine starre Achse wirken, das heißt, daß zwischen den Kegelrädern für einen Radantrieb des Differentials keine Relativdrehung auftritt. Die gestrichelten Linien stellen theoretische Funktionskennwerte für Übertragungen mit ver schiedenen Vorspannungsverhältnissen dar. Beispielsweise ist die gestrichelte Linie 78 mit einem Vorspannungsverhältnis von etwa 5 durch die Größe (15.000 - 2.500)/ 2.500 = 5 berechnet. Die Funktionskennkurve 80 entspricht einem Differential mit einem Winkel von 12,5º zwischen den Kupplungsflächen und der Längsachse sowie einer herkömmlichen Federsteifigkeit. Es ist ersichtlich, daß die Funktionskennkurve 80 die Y-Achse an einer Stelle etwa mittig zwischen Null und 5.000 schneiden würde. Dagegen entspricht die Funktionskennkurve 82 einem Differential mit einem Winkel von 5º zwischen den Kupplungsflächen und der Längsachse sowie einer wie bei dem der Funktionskennkurve 80 entsprechenden Differential verwendeten Vielzahl von Standardfedern. Es ist ersichtlich, daß sich die Funktionskennkurve 82 bis zu einem Punkt erstrecken würde, der deutlich oberhalb der Marke von 5.000 auf der Y-Achse unter Verdeutlichung einer erheblichen Vorspannung im Vergleich zu der Funktionskennwerte 80 gelegen ist.
  • Unter Bezug numehr auf die Funktionskennkurve 84 ist ein Differential dargestellt, das einen verringerten Winkel von 5º zwischen den Kupplungsflächen und der Längsachse, jedoch eine erheblich schwächere Feder als die in den zu den Funktionskennkurven 80 und 82 gehörigen Differentialen verwendete aufweist. Es ist ersichtlich, daß das Vorspannungsverhältnis (das heißt die Steigung jeder Funktionskennkurve 82 und 84) etwa gleich ist. Dennoch würde sich die Funktionskennkurve 84 zu einem Punkt auf der Y-Achse an einer Stelle erstrecken, die gleich oder geringer als die der Funktionskennkurve 80 ist. Daher kann mit der vorliegenden Erfindung ein hohes Vorspannungsverhältnis erreicht werden, während zu gleicher Zeit eine niedrige axiale Vorspannung an den Kegelrädern für einen Radantrieb des Differentials vorliegt.
  • Bei dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Federn 62 Druckfedern, die auf die Kegelräder 38, 40 für einen Radantrieb eine axiale Kraft im Bereich von 0 - 2.224,1 N (0 - 500 pounds) ausüben. Es ist jedoch ebenso möglich, daß die Federn 62 Zugfedern sein können, die an den Kegelrädern 38, 40 für einen Radantrieb angebracht sind und auf diese eine negative axiale Belastung ausüben. Beispielsweise können die Federn 62 Zugfedern sein, die an den Platten 64, 66 angebracht sind, die wiederum jeweils an den Abschlußflächen 47, 49 der Kegelräder 38, 40 für einen Radantrieb befestigt sind, und auf die Kegelräder 38, 40 für einen Radantrieb eine axiale Zugbelastung im Bereich von 0 bis -889,6 N (0 bis -200 pounds) ausüben.
  • Während diese Erfindung anhand einer bevorzugten Ausgestaltung beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung innerhalb des Umfangs ihrer Offenbarung weiter abgewandelt werden. Diese Anmeldung ist demnach darauf ausgerichtet, jegliche Abwandlungen, Nutzungen oder Anpassungen der Erfindung unter Verwendung ihrer allgemeinen Prinzipien abzudecken. Weiterhin dient diese Anmeldungen dazu, derartige Abweichungen von der vorliegenden Offenbarung abzudecken, die innerhalb bekannter oder üblicher Praxis in dem Stand der Technik liegen, dem diese Erfindung angehört und die innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims (5)

1. Schlupfbegrenztes Differential mit einem Gehäuse, das zwei Gehäuseteile (12, 14) einschließlich eines ersten Gehäuseteiles (12) und eines zweiten Gehäuseteiles (14) aufweist, wobei das Gehäuse eine erste Kupplungsfläche (12, 21), ein eine Achse aufnehmendes Kegelrad (38, 40) für einen Radantrieb, das in dem Gehäuse angeordnet ist, und eine mit dem Kegelrad (38) für einen Radantrieb verbundene Konuskupplung (50, 52) aufweist, wobei die Konuskupplung (50, 52) im wesentlichen konzentrisch um eine Längsachse (24) angeordnet ist und eine zweite Kupplungsfläche (54, 56) aufweist, die im wesentlichen parallel zu der ersten Kupplungsfläche (19, 21) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeich net, daß die zweite Kupplungsfläche (54, 56) unter einem Winkel zwischen etwa 3º und 7º in bezug auf die Längsachse (24) angeordnet ist und daß Mittel (62) zum eingreifenden Verbinden der zweiten Kupplungsfläche (54, 56) mit der ersten Kupplungsfläche (19, 21) unter Vorspannung vorgesehen sind, wobei die Vorspannmittel (62) eine Belastungskraft von etwa -889,6 bis 2.224,1 N gegen das Kegelrad (38, 40) für einen Radantrieb in einer Richtung ausüben, die im wesentlichen parallel zu der Längsachse (24) ist.
2. Schlupfbegrenztes Differential nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kupplungsfläche (19, 21) kegelstumpfartig ausgestaltet ist.
3. Schlupfbegrenztes Differential nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die erste (19, 21) und zweite Kupplungsfläche (54, 56) unter einem Winkel von etwa 5º in bezug auf die Längsachse (24) angeordnet sind.
4. Schlupfbegrenztes Differential nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Vorspannmittel wenigstens eine mit dem Kegelrad (38, 40) für einen Radantrieb in Eingriff stehende Feder (62) aufweist.
5. Schlupfbegrenztes Differential nach Anspruch 4, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Feder eine Vielzahl von mit dem Kegelrad (38, 40) für einen Radantrieb in Eingriff stehende Druckfedern (62) aufweist.
DE69503746T 1994-12-22 1995-12-22 Schlupfbegrenztes Differential mit verminderter Vorspannung Expired - Fee Related DE69503746T2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/362,791 US5556344A (en) 1994-12-22 1994-12-22 Limited slip differential with reduced preload

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69503746D1 DE69503746D1 (de) 1998-09-03
DE69503746T2 true DE69503746T2 (de) 1998-12-03

Family

ID=23427547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69503746T Expired - Fee Related DE69503746T2 (de) 1994-12-22 1995-12-22 Schlupfbegrenztes Differential mit verminderter Vorspannung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5556344A (de)
EP (1) EP0718526B1 (de)
DE (1) DE69503746T2 (de)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10311403A (ja) * 1997-05-08 1998-11-24 Tochigi Fuji Ind Co Ltd デファレンシャル装置
US5989147A (en) * 1998-02-25 1999-11-23 Auburn Gear, Inc. Electronically controllable limited slip differential
US5951426A (en) * 1998-02-25 1999-09-14 Auburn Gear, Inc. Hydraulically triggered limited slip differential
US6001040A (en) 1998-02-25 1999-12-14 Auburn Gear, Inc. Hydraulically operated limited slip differential
US5938555A (en) * 1998-02-25 1999-08-17 Auburn Gear, Inc. Speed sensitive limited slip differential
US5957801A (en) * 1998-05-11 1999-09-28 Zexel Torsen Inc. Coil spring preload for parallel-axis differential
US6076644A (en) 1998-06-05 2000-06-20 Auburn Gear, Inc. Conical clutch member having recessed areas for use in a limited slip differential
US6354979B1 (en) 1999-01-11 2002-03-12 Hoffco/Comet Industries, Inc. Limited-slip differential
US6527661B2 (en) 2000-05-12 2003-03-04 Auburn Gear, Inc. Limited slip differential having magnetorheological fluid brake
US6719662B2 (en) 2001-08-22 2004-04-13 Auburn Gear, Inc. Electromagnetically locking differential
JP2005054912A (ja) * 2003-08-05 2005-03-03 Tochigi Fuji Ind Co Ltd デファレンシャル装置
US7037231B2 (en) * 2004-03-08 2006-05-02 Borgwarner, Inc. Variable biasing differential
US20070292068A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-20 Jody Mayne Free-wheel drive mechanism
US8157693B2 (en) 2007-06-19 2012-04-17 American Axle & Manufacturing, Inc. Helical differential assembly with preloaded adjustment mechanism
US7682280B2 (en) * 2007-06-19 2010-03-23 American Axle & Manufacturing, Inc. Differential assembly with preload adjustment mechanism
US8070641B2 (en) * 2007-08-14 2011-12-06 Autotech Sport Tuning Corporation Differential gear assembly
US7988585B2 (en) * 2007-08-22 2011-08-02 Nivel Parts And Manufacturing Co., Llc Kit to convert an open differential to a limited slip differential
US8135116B2 (en) * 2007-11-20 2012-03-13 At&T Intellectual Property I, L.P. Methods, systems, and computer program products for managing traffic congestion in a network through detection of a source of excessive call volume
US8113088B2 (en) * 2008-12-04 2012-02-14 Eaton Corporation Torque proportioning differential
CA2887514C (en) 2014-04-09 2023-05-23 TAP Worldwide, LLC Locking differential
DE102015225280A1 (de) * 2015-12-15 2017-06-22 Zf Friedrichshafen Ag Differentiallageranordnung zur Lagerung eines Differentialkorbes
US10507691B2 (en) * 2017-10-26 2019-12-17 Strange Oval Multi-piece spool for an automobile axle assembly
US10837536B2 (en) 2019-01-25 2020-11-17 American Axle & Manufacturing, Inc. Driveline power transmitting component with a plate clutch-type limited slip differential assembly having preload disconnect capabilities
DE202021101183U1 (de) * 2021-03-09 2022-06-13 Dana Italia S.R.L. Differentialbaugruppe

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2821096A (en) * 1956-06-22 1958-01-28 Jr John M R Lyeth Vehicle differential with cumulative torque resistance
US3815442A (en) * 1958-10-27 1974-06-11 Borg Warner Differential mechanism
US3224299A (en) * 1962-09-07 1965-12-21 Borg Warner Differential mechanism
US3365983A (en) * 1965-06-11 1968-01-30 Borg Warner Differential mechanism
US3400611A (en) * 1966-05-06 1968-09-10 Borg Warner Differential mechanism
US4612825A (en) * 1984-08-21 1986-09-23 Auburn Gear End cap limited slip differential
US4692049A (en) * 1985-06-12 1987-09-08 Auburn Gear, Inc. Quick disengagement apparatus for power wheel mechanisms
US5139467A (en) * 1991-08-30 1992-08-18 Auburn Gear, Inc. Spring retainer for limited slip differentials
US5226861A (en) * 1992-06-12 1993-07-13 Auburn Gear, Inc. Automotive differential with reduced slip

Also Published As

Publication number Publication date
US5556344A (en) 1996-09-17
EP0718526A1 (de) 1996-06-26
EP0718526B1 (de) 1998-07-29
DE69503746D1 (de) 1998-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69503746T2 (de) Schlupfbegrenztes Differential mit verminderter Vorspannung
DE3134204C2 (de)
DE1630426C3 (de) Sperrbares Ausgleichgetriebe für Fahrzeuge
DE102006008236B4 (de) Getriebeeinrichtung eines Kraftfahrzeugs
DE112019006304B4 (de) Differentialvorrichtung zum sperren von differentialbewegung
AT503360A2 (de) Getriebeanordnung zur variablen drehmomentverteilung
DE3334905A1 (de) Kraftwagen mit vierradantrieb
DE2350172C2 (de) Verteilergetriebe für allradgetriebene Kraftfahrzeuge
DE3419462A1 (de) Ausgleichsgetriebe
DE68904636T2 (de) Differentialgetriebe mit selbstsperrung.
DE2755148A1 (de) Selbstangetriebenes fahrzeug mit nicht-lenkbaren, die antriebskraft auf den boden uebertragenden reaktionselementen
DE112008001704T5 (de) Differentialbaugruppe mit Vorspannungseinstellmechanismus
DE102006038034B3 (de) Getriebeeinheit mit Überlastschutz sowie Stelleinrichtung
DE10313386A1 (de) Kraftübertragungseinheit mit einem Zentraldifferential
DE4027209C1 (de)
DE102004008538B4 (de) Differential mit einer Bolzenbefestigungsbaugruppe
WO2005028236A1 (de) Getriebeanordnung
DE102009013294A1 (de) Stirnraddifferenzialgetriebe
DE3525231C2 (de)
EP2236860A2 (de) Mechanische Schlupfsperre
DE3535339C2 (de)
DE19636052A1 (de) Differential mit Vorbelastungssteuerung
DE1922964A1 (de) Auf Schlupf ansprechendes Differential
DE3503749C2 (de)
DE1169311B (de) Selbstsperrendes Ausgleichgetriebe fuer Kraftfahrzeuge

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee