DE7020577U

DE7020577U - DIFFERENTIAL GEAR.

Info

Publication number: DE7020577U
Application number: DE19707020577
Authority: DE
Inventors: Findlay A Carter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-06-04
Filing date: 1970-06-02
Publication date: 1970-09-17
Also published as: GB1255460A

Description

Findlay A. Carter in Los Angeles, Calif./USAFindlay A. Carter in Los Angeles, Calif./USA

Differential gear

Die Neuerung bezieht sich auf Differentialgetriebe und im besonderen auf ein solches, bei dem die gesamte durch die Antriebswelle zugeführte Leistung der langsamer laufenden der beiden Abtriebswellen mitgeteilt wird.The innovation relates to differential gears and in particular to one in which the entire The power supplied by the drive shaft is communicated to the slower running of the two output shafts.

Obgleich das erfindungsgemäße Getriebe auch mancherlei andere Verwendung finden kann, hat es sich als besonders nützlich und vorteilhaft in Verbindung mit Landfahrzeugen erwiesen.Although the transmission according to the invention can also find various other uses, it has proven to be special Proven useful and advantageous in connection with land vehicles.

Bei den gegenwärtig im Automobilbau normalerweise verwendeten, einen Drehmomentausgleich herbeiführenden Differentialgetrieben wird stets das rascher laufende der beiden Antriebsräder angetrieben, d. h. dasjenige, an welchem das geringere Drehmoment erforderlich ist. Wenn sich in diesem Fall das eine Rad beispielsweise auf einer betonierten Fahrbahn und das andere auf einem weichen, schlüpfrigen Grund befindet, so wird sich das auf dem schlüpfrigen Grund befindliche Rad schneller drehen und praktisch die gesamte Antriebsleistung verzehren, wohingegen es mehr erwünscht wäre, das andere Rad anzutreiben. GenauerTorque-compensating those normally used today in the automotive industry Differential gears are always the faster the running both drive wheels driven, d. H. the one on which the lower torque is required. If in this case one wheel, for example, on a concrete roadway and the other on a soft, slippery ground, the wheel on the slippery ground will turn faster and Consume practically the entire drive power, whereas it would be more desirable to drive the other wheel. More accurate

; gesagt wird das auf dem weichen Grund befindliche Rad bestrebt; it is said that the wheel located on the soft ground strives

sein, sich schneller zu drehen und daher noch weiter in den Grund einzugraben, während das auf der festen Fahrbahn befindliche Hau ällöü£äiis ein geringes DrehjüOmSiiv Gi*rührt, unc* somit nicht zum Antrieb des Fahrzeugs beiträgt.be to turn faster and therefore dig deeper into the ground while the one is on the slab of track Hau ällöü £ äiis a little DrehjüOmSiiv Gi * stirs, unc * thus does not contribute to the propulsion of the vehicle.

Eine wohlbekannte Form herkömmlicher Differentialgetriebe zum Antrieb des langsameren Hades enthält zwei Sätze von in Käfigen gelagerten Metallrollen, die zwischen Metallwellen festklemmbar sind. Eine solche Anordnung stellt eine sogenannte Überholkupplung dar. Wird Leistung von dem einen Rollensatz zu dem anderen übertragen, so erfährt das Getriebe eine hohe mechanische Belastung, da die beiden Abtriebswellen voneinander unabhängig und selbstverständlich verhältnismäßig hoch belastet sind. Tatsächlich verbiegen sich die Wellen was leicht zu einem Festfressen bei Änderung des Eingriffszustandes der Rollen führt. Auch hat ein solches Getriebe «. -.e große Zahl beweglicher Teile, die sich in den Herstellu^ skosten bemerkbar macht.One well-known form of conventional differential gear for driving the slower Hades includes two sets of in Metal rollers mounted in cages, which can be clamped between metal shafts. Such an arrangement represents a so-called Overrunning clutch. If power is transferred from one set of rollers to the other, the gearbox experiences it a high mechanical load, since the two output shafts are independent of one another and naturally proportionate are highly stressed. In fact, the waves bend something easy to seize when changing the state of engagement who leads roles. Such a transmission also has «. -.e great Number of moving parts that are reflected in the manufacturing costs.

Diese Eigenheiten der obenbeschriebenen herkömmlichen Getriebe bringen verschiedene ernste Betriebsschwierigkeiten mit sich. Zum einen führt eine große Belastung der einzelnen Abtriebswellen und damit verbundenen beweglichen Teile zu einem raschen Verschleiß des Getriebes, zum anderen werden Beschädigungen auch oft während des Betriebs beobachtet. Beispielhaft für diese Art des Versagens ist, daß die Rollen Abflachungen erhalten, wenn der eine Rollensatz seine Klemmstellung verläßt, während der andere unter Einwirkung eines großen Drehmoments rasch in den Klemmzustand gerät. Auch können sich die Rollen festsetzen, und beim Wechsel des Eingriffszustandes, bei dem anstelle des einen nunmehr das andere Rad angetrieben wird, treten Geräusche und Vibrationen von solcher Größe auf, daß sie einer weiten Verbreitung solcher Getriebe im Wege stehen. Die Lärmbelästigung kann so groß S9in, daß der Fahrzeugführer nicht in der Lage ist festzustellen, ob das Geräusch der norma-These characteristics of the conventional transmissions described above bring various serious operational difficulties himself. On the one hand, a large load on the individual output shafts and associated moving parts leads to a rapid wear of the gearbox, and on the other hand, damage is also often observed during operation. Exemplary for this type of failure is that the rollers get flattened when one roller set leaves its clamping position, while the other quickly becomes clamped under the action of a large torque. The Set rollers, and when changing the state of engagement, in which the other wheel is now driven instead of one, occur noises and vibrations of such magnitude that they stand in the way of the widespread use of such transmissions. The noise pollution can be so great that the driver of the vehicle is unable to determine whether the noise is normal

len Arbeitsweise oder einem Schaden entstammt. Selbst wenn diesen Getrieben vom Gesichtspunkt des Betriebes her nichts im Wege stünde, würde sich ihre Anwendung daher in vielen Fällen alleine schon wegen der Lärmbelästigung verbieten.len way of working or damage. Even if this Driven from the point of view of the operation, nothing would stand in the way, their application would therefore be alone in many cases forbid just because of the noise pollution.

Bei einem weiteren bekannten Differentialgetriebe, mit welchem viele der Mängel des vorausgehend beschriebenen überwunden werden, wird die langsamere der beiden voneinander getrennten Abtriebswellen angetrieben, die stumpf aneinanderstoßen und drehbar innerhalb eines festen Gehäuses gel \gert sind, auf dem wiederum drehbar eine Scheibe gelagert ist. Die Scheibe trägt weitere Elemente um mit den beiden anschließenden Elementen wahlweise zum Eingriff zu kommen und sie fluchtend festzuhalten. Die Wellen sind an ihren inneren Enden gslagert, so daß Vibrationen beim Übertritt vom Antrieb der einen zum Antrieb der anderen Welle stark vermindert sind. Infolgedessen vermindert sich auch der Verschleiß, und Betriebsstörungen sind ausgeschlossen. Hinzu kommt, daß die Lagerung der beiden einander benachbarten Wellenenden die Festigkeit erhöht. Mit der sichereren Lagerung entfällt auch ein Festfressen. Da die Stoßbelastung beim Wechsel der Antriebszustände vermindert wird, treten auch keine Abflachungen an den Metallrollen mehr auf.In another known differential gear with which Many of the shortcomings of the preceding will be overcome, the slower of the two will separate Driven output shafts that abut each other and are rotatably mounted within a fixed housing on which in turn a disk is rotatably mounted. The disc carries further elements with the two adjoining elements optionally to come to the intervention and to hold them in alignment. The shafts are gslagert at their inner ends, so that vibrations when passing from the drive to the drive the other wave are greatly reduced. As a result, wear and tear and malfunctions are also reduced locked out. In addition, the mounting of the two adjacent shaft ends increases the strength. With the There is also no seizure due to secure storage. Since the shock load is reduced when changing the drive states there are no longer any flattenings on the metal rollers.

Obgleich sich das zuletzt beschriebene Differentialgetriebe im Betrieb als sehr vorteilhaft und fortschrittlich gegenüber der vorausgehend beschriebenen Konstruktion mit eier Überholkupplung erwiesen hat, zeigt es noch immer eine gewisse Geräuschentwicklung, ganz abgesehen davon, daß es teuer herzustellen ist.Although the differential gear described last proved to be very advantageous and advanced in operation has proven compared to the previously described construction with an overrunning clutch, it still shows one some noise, quite apart from the fact that it is expensive to manufacture.

Das Wesen der Erfindung, mit der diese Nachteile überwunden werden, geht aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen am deutlichsten hervor. Es zeigtThe essence of the invention, with which these disadvantages are overcome, will be apparent from the following description of a Preferred embodiment based on the drawings most clearly. It shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßesFig. 1 is a longitudinal section through an inventive

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- 4 Differentialgetriebe; - 4 differential gears;

Fig. 2 einen Querschnitt durch dasselbe gemäß der Linie II-II in Fig. 1 im neutralen Zustand undFig. 2 shows a cross section through the same according to the line II-II in Fig. 1 in the neutral state and

Fig. 3 einen ebensolchen Querschnitt im Antriebszustand des Getriebes.3 shows a similar cross section in the drive state of the transmission.

Das in Fig. 1 gezeigte Getriebe ist innerhalb des Hinterachsantriebes eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Ein üifferentialgehäuse 10 dient zur Aufnahme des eigentlichen Differentialgetriebes 11 in Verbindung mit einer kugelschalenförmigen Abdeckung 12, die an dem Gehäuse 10 durch Schrauben 13 befestigt ist. Die Gehäusewand enthält eine erste Öffnung 14, durch welche die Antriebswelle 15 eingeführt ist und welche ein Lager 16 für die letztere aufnimmt. Weitere Offnungen 17 und 18 dienen ebenso zur Aufnahme der beiden Abcriebswellen 19 und 20.The transmission shown in Fig. 1 is shown within the rear axle drive of a motor vehicle. A Differential housing 10 is used to accommodate the actual Differential gear 11 in connection with a spherical shell-shaped Cover 12 which is fixed to the housing 10 by screws 13. The housing wall contains a first Opening 14 through which the drive shaft 15 is inserted and which receives a bearing 16 for the latter. Further Openings 17 and 18 also serve to accommodate the two output shafts 19 and 20.

Eine tellerförmige Endscheibe £jl besitzt eins Nabe 22, die in dem innenliegenden Teil der Öffnung 17 von einem Lager 23 getragen wird. Auf eine Weise, die später noch im einzelnen beschrieben wird, tritt die Welle 19 durch die Bohrung der Nabe 22 hindurch, wohinter sie drehfest mit dem Differentialgetriebe verbunden ist. Ein glockenförmiger Differentialgetriebekäfig 24 trägt einen flachen ringförmigen Flansch 25, der an dazu passenden Abschnitten der Scheibe anliegt, mit welchen er durch Schrauben 26 verbunden ist. Wand des Käfigs 24 schließt ebenfalls an eine Nabe, 27, an, die drehfähig von einem Lager 28 innerhalb der Öffnung 18 tragen wird. Durch die Nabe 27 ist die Welle 20 hindurchgeführt. A plate-shaped end plate £ jl has a hub 22, which is carried by a bearing 23 in the inner part of the opening 17. In a way that will be found later in the is described individually, the shaft 19 passes through the bore of the hub 22, behind which it rotates with it is connected to the differential gear. A bell-shaped differential gear cage 24 carries a flat annular gear Flange 25, which rests on matching sections of the disc, to which it is connected by screws 26. The wall of the cage 24 also connects to a hub, 27, which is rotatable by a bearing 28 within the opening 18 will wear. The shaft 20 is passed through the hub 27.

Auf dem Käfig 24 ist mittels der Schrauben 26 weiterhin ein Zahnkranz 29 angebracht, der mit einem Ritzel 30 am Ende der Antriebswelle 15 kämmt, um die vom Motor stammende An-The screws 26 continue to be on the cage 24 a ring gear 29 is attached, which meshes with a pinion 30 at the end of the drive shaft 15 in order to

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triebsleistung dem Differentialgetriebe 11 und über dieses den beiden Wellen 19 und 20 mitzuteilen.to communicate drive power to the differential gear 11 and via this the two shafts 19 and 20.

XAVSlA W^ JU. Lr^J. XAJVXA Gt-U-O JL* .*. C*, » £. ClOJLVUb J- JLl^UL jXAVSlA W ^ JU. Lr ^ J. XAJVXA Gt-U-O JL *. *. C *, »£. ClOJLVUb J- JLl ^ UL j

Inneren des glockenförmigen Käfigs 24 ein hohlc-r zylindrischer Nocken 31 angeordnet. Genauer gesagt trägt der Nocken 3a ringsherum eine Verzahnung 32, die sich beim Hineindrücken des Nockens in die verhältnismäßig weiche Käfigwand eingegraben hat. Auf diese Weise ist nicht nur der Nocken mit dem Käfig zu einer einzigen festen Einheit verbunden, sondern eine Verschraubung oder dgl. eingespart, die sich im Betrieb lösen könnte. Noch wichtiger erscheint, daß die Vermeidung einer Verschraubung irgendwelche Öffnungen in dem Nocken überflüssig macht, die ihn schwächen würden. In der Praxis hat sich gezeigt, daß ähnliche Nocken häufig auf Grund der auftretenden Tangentialspannungen im Bereich der Gewindeöffnungen brechen.Inside the bell-shaped cage 24 is a hollow cylindrical one Cam 31 arranged. More precisely, the cam 3a carries all around a toothing 32, which dig themselves into the relatively soft cage wall when the cam is pressed in Has. In this way, not only is the cam connected to the cage to form a single fixed unit, but a screw connection or the like saved, which could loosen during operation. It seems even more important that avoidance a screw connection eliminates the need for any openings in the cam which would weaken it. In practice It has been shown that similar cams are often due to the tangential stresses occurring in the area of the threaded openings break.

Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich, erstreckt sich die Verzahnung 32 in Richtung der Nockenachse bis zu einem Bereich 33 geringeren Durchmessers, der satt in einen entsprechend bemessenen Abschnitt des Käfigs 24 hineinpaßt. Die Verzahnung endet eine hinreichende Strecke vor der Wand des Käfigs, um einen Raum 34 freizulassen, der zur Aufnahme der Späne dient, die infolge der sich eingrabenden Verzahnung beim Zusammenfügen des Käfigs mit dem Nocken entstehen.As can best be seen from FIG. 1, the toothing 32 extends in the direction of the cam axis up to a region 33 of smaller diameter, which fits snugly into a correspondingly dimensioned section of the cage 24. The toothing ends a sufficient distance in front of the wall of the cage to leave a space 34 free, which is used to receive the chips, which arise as a result of the digging teeth when assembling the cage with the cam.

In der Innenwand des Nockens ist eine Anzahl axial verlaufender Nuten oder Vertiefungen 35 ausgebildet, deren Zweck nachfolgend noch erläutert wird. Diese Nuten erstrecken sich über die gesamte Länge des Nockens und besitzen, wie aus Fig. ersichtlich, ein bogenförmiges Profil, das einem Kreissegment angenähert ist.A number of axially extending grooves or depressions 35 are formed in the inner wall of the cam, the purpose of which is will be explained below. These grooves extend over the entire length of the cam and, as shown in Fig. can be seen, an arcuate profile, which is approximated to a segment of a circle.

Von dem so gestalteten Hohlraum des Nockens werden zwei ringförmige Rollenkäfige 36 und 37 aufgenommen, die so konstruiert und bemessen sind, daß ihre Rollen 38, wie ausTwo annular roller cages 36 and 37 are received from the cavity of the cam designed in this way, the so are designed and dimensioned that their rollers 38 as from

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Mife 4&.. ."lUV^fe- JJfItf L. 'Λ*· »Λ Λ·¹ H -h — Mife 4 & ... "LUV ^ fe- JJfItf L. 'Λ * · » Λ Λ · ¹ H -h -

Fig. 2 zu ersehen, einen geriugt Abstand von der Nockeninnenwand am Grund der Nuten 35 einzunehmen - rmögen. Genauer gesagt gehört zu jedem Rollenkäfig eine Anzahl Rollen 38, die frei drehbar um zu der Nockenachse parallele Achsen innerhalb eines Käfigringes 39 gelagert sind.As can be seen in Fig. 2, a fair distance from the inner cam wall take at the bottom of the grooves 35 - be able to. To be more precise Associated with each roller cage is a number of rollers 38 which are freely rotatable about axes within parallel to the cam axis a cage ring 39 are mounted.

Innerhalb des Rollenkäfigs 36 befindet sich eine erste Antriebshülse 40, im wesentlichen bestehend aus einem zylindrischen Hohlkörper mit einer glatten Außenfläche solclien Durchmessers, daß sie in den Rollenkäfig 3fc> hineinpaßt und dabei mit jeder einzelnen Rolle 38 in Berührung tritt. Wie am besten aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, weist die Antriebshülse 40 in ihrem Inneren eine Verzahnung 41 auf, um die am Ende entsprechend verzahnte Welle 19 aufzunehmen.A first drive sleeve is located within the roller cage 36 40, consisting essentially of a cylindrical hollow body with a smooth outer surface of such a diameter, that it fits into the roller cage 3fc> and thereby comes into contact with each individual roller 38. How best from Figures 2 and 3, the drive sleeve 40 has a toothing 41 in its interior, around which at the end take up correspondingly toothed shaft 19.

Eine zweite Antriebshülse 42 von im wesentlichen gleichem Aufbau befindet sich innerhalb des Rollenkäfigs 37 und nimmt die an ihrem Ende verzahnte Welle 20 auf. Die Hülse 42 ist etwas länger als die Hülse 40 (Fig. 1) und besitzt an ihrem inneren, der Hülse 40 zugewandten Ende innenseitig eine Ausnehmung 43.A second drive sleeve 42 of essentially the same construction is located within the roller cage 37 and takes the shaft 20 toothed at its end. The sleeve 42 is slightly longer than the sleeve 40 (Fig. 1) and has on her inner end facing the sleeve 40, a recess 43 on the inside.

Im Betrieb wird die der Welle mitgeteilte Antriebsleistung über das Ritzel 30 und den Zahnkranz 29 auf den Käfig 24 und damit den Nocken 31 übertragen. Tritt an den beiden Wellen 19 und 20 der gleiche Drehwiderstand auf, so teilt sich die Drehbewegung des Nockens 31 durch die Sperrwirkung der Rollen gleichermaßen den beiden Antriebshülsen 40 und 42 mit. Erhöht sich nun aber der Drehwiderstand an der Welle 19, wie dies der Fall ist, wenn sie das in der Kurve innenliegende Rad trägt, verriegeln die Rollen des Rollenkäfigs 36 die Antriebshülse 40 nun fester mit dem Nocken 31, da die Welle 19 auf Grund ihrer geringeren Geschwindigkeit gegenüber der Welle 20 ein größeres Drehmoment erfährt. Gleichzeitig aber wird der Eingriff der Rollen 37 freigegeben, so daß sich das Drehmoment an der Welle 20 vermindert. Auf diese Weise wird stets das langsamlaufendeDuring operation, the drive power communicated to the shaft is transmitted to the cage 24 and via the pinion 30 and the ring gear 29 so that the cam 31 is transmitted. If the same rotational resistance occurs on the two shafts 19 and 20, the rotational movement is divided of the cam 31 by the locking effect of the rollers equally with the two drive sleeves 40 and 42. Increases but now the rotational resistance on the shaft 19, as is the case when it carries the wheel on the inside of the curve, lock the rollers of the roller cage 36, the drive sleeve 40 now more firmly with the cam 31, since the shaft 19 due to their lower speed compared to the shaft 20 experiences a greater torque. At the same time, however, the intervention becomes the Rollers 37 released so that the torque on shaft 20 is reduced. In this way, the slow moving one always becomes

B.F.'.\ intensiver angetrieben, wobei der Eingriff bzw. Lastwechsel v. ⁴ ■'. /onstatten geht. BF '. \ Driven more intensely, whereby the engagement or load change v. ⁴ ■ '. / onstatten goes.

Claims

f · · I ■ I It 1,

- 8 claims for protection

JIt i'erentiaigetriebe with two separate output shafts abutting one another on the face and bearing at their inner ends, which are driven by a driven ring gear via torque-dependent coupling elements, characterized in that the coupling * e ^ 'aiente consists of two ring-shaped roller cages (36, 37) exist in connection with a common inner cam (31) which is driven by the ring gear (29) via a cage (24) connected to it and which receives the rollers (38) of the roller cages in longitudinal grooves (35) forming wedge surfaces, whereby it is enclosed by the cage (24).

2. Differential gear according to claim 1, characterized in that the cam (31) is firmly connected to the dam cage (24) to form a unit.

3. Differential gear according to claim 2, characterized in that the cam (31) has on its outer circumference a series of projections (32) which engage in corresponding recesses in the cage (24).

4. Differential gear according to claim 3, characterized in that that the projections (32) form a toothing running around the cam (31).

5. Differential gear according to claim 4, characterized in that the teeth are elongated and triangular are profiled and form cutting edges on the face.

6. Differential gear according to claim 5, characterized in that the cage (24) for receiving the cam (31) has a dimensioned bore and that its recesses are formed by the teeth of the cam digging in during assembly. _ _g _

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7. A differential according to claim 6, characterized geke η a is characterized in that the teeth of the cam (31) terminating at a region (33) of reduced diameter, the saturated fits into a correspondingly sized portion of the cage (24).

8. A differential gear according to claim 7, characterized geke η η is characterized in that the cage is an annular space (34) is present between the tooth end and the narrower portion (24) for receiving the chips formed during joining.