DE854155C

DE854155C - Self-locking differential gear

Info

Publication number: DE854155C
Application number: DEB5207D
Authority: DE
Inventors: Karl-Ludwig Brandt; Paul Dipl-Ing Doerken
Original assignee: E H CARL F W BORGWARD DR ING
Current assignee: E H CARL F W BORGWARD DR ING
Priority date: 1944-09-19
Filing date: 1944-09-19
Publication date: 1952-10-30

Description

Selbstsperrendes Ausgleichgetriebe Bei selbstsperrenden Ausgleichgetrieben ist es vorgeschlagen, 1>eispiels%%@eise unter Anwendung einer Schrägverzahnung und dem dadurch hervorgerufenen Axialschub die Zentralräder durch Kupplung od. dgl. gegen andere Getriebeteile, beispielsweise das Gehäuse, festzulegen und dadurch die Getrieberäder zu sperren. Die bekannten Getriebe besitzen den Nachteil, daB sie auch dann sperren, wenn die Sperrwirkung nicht erforderlich oder nicht gewünscht ist, @d. h. insbesondere dann, wenn die Drehmomente an beiden Antriebsseiten gleich sind. Nachteilig wirken sich die bekannten Getriebe-Bauarten auch während der Kurvenrfahrt aus, da der Ausgleich der Dre:hzalhldifferenz infolge der dauernd vorhandenen Sperrwirkung d;es Getriebes gehindert wird.Self-locking differential gear With self-locking differential gear it is suggested to use a helical gearing and 1> example %% @ iron the axial thrust caused thereby, the central gears by coupling or the like. to set against other gear parts, for example the housing, and thereby to lock the gears. The known transmissions have the disadvantage that they also block when the blocking effect is not required or not desired is, @d. H. especially if the torques are the same on both drive sides are. The known types of gearboxes also have a disadvantageous effect when cornering because the compensation of the speed difference due to the permanent locking effect d; it is prevented transmission.

Es wurde versucht, diesen Nachteil dadurch zu beseitigen, daß auf den Treibwellen selbsttätig wirkende Zahnschalter angeordnet wurden, die federbelastet waren. Das hatte aber weitere Nachteile zur Folge, die besonders nicht nur in dem hohen Verschleiß, sondern einer starken Geräuschwirkung sowie in einer nachteiligen Wirkung auf die Lenkung des Fahrzeuges bestanden. Die Erfindung erzielt, daß sowohl bei Geradeausfahrt als auch Kurvenfahrt, wenn eines -der Treibräder infolge geringerer Bodenhaftung entweder ;bedingt durch Bodenbeschaffenheit oder Bodenform durchgeht, das Absinken der Abbriebslenstung aufgehoben bzw. verringert wird; insbesondere soll auch bes Kurvenfahrt und Durchgehen eines Rades bei einer Selbstsperrung des Ausgleichgetriebes die volle Antriebsleistung ausgenutzt werden. Schließlich arbeitet .das Getriebe in allen Fällen mit günstigem Wirkungsgrad.Attempts have been made to eliminate this disadvantage by on the drive shafts automatically acting tooth switches were arranged, which are spring-loaded was. But that had other disadvantages as a result, and not only in that high wear, but a strong noise effect as well as a disadvantageous There was an effect on the steering of the vehicle. The invention achieved that both when driving straight ahead and cornering when one of the drive wheels as a result of poor grip either; due to the nature of the ground or Soil shape goes through, the drop in abrasion performance is canceled or reduced will; in particular, should also be cornering and going through a wheel at a Self-locking of the differential, the full drive power can be used. After all, the gearbox works with good efficiency in all cases.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die den Axialschub der Getrieberäder erzeugende Schrägverzahnung zwischen den. Zentralrädern und den Stirnrädern vorzusehen. Dadurch wird auch der durch den inneren Reibungswiderstand des Getriebes hervorgerufene Axialschub an dieser Stelle übertragen, der aber infolge der Schrägverzahnung einen Rückschub im Stirnradgetriebe auslöst, so-'bald das eine Zentralrad an der Kupplung zur Anlage kommt, wodurch aber auch eine erhöhte Abstützkraft im gegenüberliegenden Zentralrad bewirkt wird. Um die zur Blockierung des Getriebes erforderliche Bremswirkung zu erreichen, müssen in diesem Fall verhältnismäßig große Kupplungen verwendet wenden, die gleichzeitig eine sehr große Bauart des Getriebes notwendig machen.It has already been proposed that the axial thrust of the gears generating helical teeth between the. Provide central gears and the spur gears. This also reduces the resistance caused by the internal frictional resistance of the transmission Axial thrust transferred at this point, but due to the helical gearing a Back thrust in the spur gear triggers, so-'soon the one central gear on the clutch comes to rest, but this also increases the support force in the opposite Central gear is effected. To achieve the braking effect required to lock the gearbox To achieve this, relatively large couplings must be used in this case, which at the same time make a very large type of transmission necessary.

Durch .die Erfindung werden diese Nachteile vermieden. Es findet sowohl ein vollkommener DrehzaIhlausgleich bei Kurvenfahrt als auch eine sichere Sperrung des Getriebes statt, wenn die Drehmomente an den Abtriebsseiten infolge verschiedener Bodenhaftung ungleich werden. Gleichzeitig wird eine kleine Bauart des Getriebes erzielt.The invention avoids these disadvantages. It takes place both a complete speed compensation when cornering as well as a safe locking of the transmission takes place when the torques on the output sides as a result of different Grip on the ground become unequal. At the same time, a small type of transmission is used achieved.

Die Sperrung, & (h. die Festlegung der Zentralräder über Kupplungen am Gehäuse erfolgt nur dann, wenn die Drehmomente an beiden Abtriebsseiten ungleich werden, während bei an den Antriebsseiten gleichen, Drehmomenten die Kraftübertragung lediglich über die gegeneinander abgestützten Abtriebswellen stattfindet. Dadurch erfolgt insbesondere bei Kurvenfahrt ein ungehinderter Drehzahlausgleich.The blocking, & (i.e. the fixing of the central gears via clutches on the housing only takes place if the torques are unequal on both output sides are, while the same on the drive sides, the torques are the power transmission only takes place via the output shafts supported against one another. Through this there is an unimpeded speed compensation, especially when cornering.

Die Erfindung besteht darin, daß die die Keilwirkung auslösende Schrägverzahnung zwischen der Radgruppe des Ausgleichgetriebes und den Abtriebswellen vorgesehen ist.The invention consists in that the helical toothing which triggers the wedge effect provided between the wheel group of the differential and the output shafts is.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, die gegeneinander drehbaren Zentralräder als in sich geschlossenen, axial versdhiebbarenBlock auszubilden.It is particularly advantageous to have the central gears that can be rotated against one another as a self-contained, axially displaceable block.

Die Erfindung läßt sich in verschiedener Weise ausführen. Sie ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsformen und zwar zeigt Abb. i eine schematische Darstellung dies selbstsperrenden Ausgleidhgetriebes. im Schnitt, Abb. 2 einen Querschnitt zu Abb. i, Abb. 3 eine andere Ausführungsform im Schnitt durch das selbstsperren.die Ausgleichgetriebe mit eingebauten Umlaufrädersätzen, Abb. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Abb.3. Das Getriebegehäuse i des selbstsperrenden Ausgleichgetriebes erhält seinen Antrieb von der Antriebswelle 2 mittels der Zahnräder 3. Das Getriebe ist als Stirnradausgleidhgetriebe ausgebildet. Es besitzt die miteinander kämmenden Stirnräder 4, 5, die hintereinander im Getriebegehäuse auf den Wellen 6, 7 angeordnet sind und. die mit je einem inneren Zentralrad 8, 9 im Eingriff stehen. Die Hohlwellen io, i i der Zentralräder stützen sieh mit ihren Flanschen 12, 13 gegeneinander ab, falls die Räder 8, 9 bzw. ihre Wellen io, i i aufeinander zu verschoben werden.The invention can be carried out in various ways. she is in the drawing in two embodiments, namely Fig. i shows a schematic Representation of this self-locking Ausgleidhgetriebes. in section, Fig. 2 a cross section to fig. i, fig. 3 another embodiment in section through the self-locking Differential gear with built-in epicyclic gear sets, Fig. 4 a section along the line IV-IV of Figure 3. The gear housing i of the self-locking differential gear receives its drive from the drive shaft 2 by means of the gears 3. The transmission is designed as a spur gear balance gear. It owns the intermeshing Spur gears 4, 5, which are arranged one behind the other in the transmission housing on the shafts 6, 7 are and. each of which is in engagement with an inner central wheel 8, 9. The hollow shafts io, i i of the central gears support each other with their flanges 12, 13, if the wheels 8, 9 or their shafts io, i i are shifted towards one another.

Ferner sind die sich gegeneinander abstützenden Flansche 12, 13 der Wellen io, i i durch einen U-förmig ausgebildeten Ring i9 umfaßt. Dadurch wird erreicht, daß in beiden Schubrichtungen, d. h. sowohl bei Verschieben der Wellen in entgegengesetzten Richtungen nach innen oder außen eine Abstützung der Wellen gegeneinander stattfindet. Dadurch wird also auch eine Abstützung beim Rückwärtsgang gesichert und die einwandfreie Wirkung des Getriebes bei Rüc'kwärtsfahrt erreicht.Furthermore, the mutually supporting flanges 12, 13 of Waves io, i i encompassed by a U-shaped ring i9. This achieves that in both thrust directions, d. H. both when moving the waves in opposite directions Inward or outward directions, the shafts are supported against one another. This also ensures a support when reversing and the correct one Effect of the gear when reversing reached.

Die Zentralräder 8, 9 sind mit ihren Hohlwellen io, ii mitnehmbar, jedoch verschiebbar auf den Abtriebswellen 14, 15 mit einem eine Keilwirkung auslösenden Mittel, beispielsweise Gewinde 29, Schrägverzahnung od.,dgl., aufgesetzt.The central gears 8, 9 can be driven with their hollow shafts io, ii, but displaceable on the output shafts 14, 15 with a wedge effect triggering Means, for example thread 29, helical teeth or the like., Attached.

Die Schrägverzahnung muß in ihrer Keilwirkung bei einer .bestimmten Drehrichtung des Getriebes, beispielsweise bei Vorwärtsgang derart ausgebildet sein, d. h. die Keilflächen müssen so eingestellt sein, daß bei gleichen Drehmomenten die Zentralräder 8, 9 aufeinander zu verschoben werden, daß also- die Flansche 12, 13 aneinander Anlage finden.The helical gearing has to have a .specific wedge effect Direction of rotation of the transmission, for example in the case of forward gear, be designed in such a way d. H. the wedge surfaces must be adjusted so that with the same torques the central gears 8, 9 are shifted towards each other, so that the flanges 12, 13 can be attached to each other.

An dien Hohlwellen i o, i i sind in Verzahnungen verschiebbar die Kupplungsscheiben 16 mitnehmbar gef"uhrt, die mit den an den Kupplungsringen 18 des Getriebegehäuses mitnehmbar und verschiebbar geführten Kupplungsse'heiben 17 einer Lamellenkupplung zusammenarbeiten. Die Zentralräder 8, 9 wirken mit ihren verbreiterten Naben bei ihrer Verschiebung auf die verschiebbaren Lamellen 16, 17 bzw. 16a, 170 ein.The hollow shafts i o, i i can be displaced in gears Clutch disks 16 are guided in such a way that they can be carried along, which with the clutch rings 18 clutch plates 17, which can be carried along and displaceably guided in the gearbox housing a multi-plate clutch work together. The central gears 8, 9 act with their widened hubs when they are moved onto the slidable lamellae 16, 17 and 16a, 170, respectively.

Gegebenenfalls kann aber auch die zwischen den Zentralrädern 8, 9 und den Abtriebswellen 14, 15 vorgesehene Schrägverzahnung an zwischengeschalteten Teilen angeordnet sein.If necessary, however, the one between the central wheels 8, 9 and the output shafts 14, 15 provided helical teeth on intermediate Be arranged in parts.

Die Stirnräder 4, 5 stehen unter Wirkung von Federn 37 und werden gegen Gehäuseansätze 38 leicht angedrückt.The spur gears 4, 5 are under the action of springs 37 and are slightly pressed against housing shoulders 38.

Die Wirkungsweise des Ausgleichgetriebes nach Abb. i ist folgende: a) Bei gleichen Drehmomenten stützen sich die Hohlwellen io, ii mit ihren Flanschen 12, 13 infolge der durch die Schrägverzahnung hervorgerufene Schubwirkung gegeneinander ab. Hierdurch wird vermieden, daß die Zentralräder 8, 9 an den Kupplungen 16, 17 Anlage finden, so daß eine Blockierung des Getriebes nicht stattfinden kann. Der Verlauf des Kraftflusses ist hierbei folgender: Gehäuse, Umlaufräder, Zentralräder, Abtriebswelle.The mode of operation of the differential according to Fig. I is as follows: a) With the same torques, the hollow shafts io, ii are supported with their flanges 12, 13 due to the thrust caused by the helical teeth against each other away. This avoids that the central wheels 8, 9 on the clutches 16, 17 Find the system so that the transmission cannot lock up. Of the The course of the power flow is as follows: housing, planetary gears, central gears, Output shaft.

b) Werden jedoch die Drehmomente an den Abtriebsseiten, beispielsweise bei Durchgehen eines Rades, ungleich; so ergibt sich bezüglich der Verteilung des Kraftflusses innerhalb des Getriebes folgendes: Bei Durchgehen des auf der Abtriebswelle 15 sitzenden Laufrades bewirkt die in der beispielsweise auf der Abtriebswelle 14 vorgesehenen Schrägverzahnung auftretende, um den inneren Reibungswiderstand des Ausgleichgetriebes erhöhte :1bstützkraft über die Flansche 12, 13 eine Axialverschiebung der Hohlwellen io, i 1 nebst Zentralrädern 8, 9, von denen gemäß Abb. i im angenommenen Fall das Zentralrad 9 an der Kupplung i6a, 17a Anlage findet. Hierdurch wird der Reibungswiderstand im Stirnrad@getriebe um ein Mehrfaches erhöht. Dadurch, daß die Schrägverzahnung zwischen Stirnradgetriebe und Abtriebswelle vorgesehen ist, wird die durch das Kuppeln hervorgerufene Anpreßkraft unmittelbar auf das Stirnradgetriebe übertragen und so die A'bstützkraft in der Schrägverzahnung der Welle 14 zusätzlich erhöht, wodurch wiederum eine größere Schubkraft der I-Tohlwellen 12 gegen die Hohlwellen 13 ausgelöst und damit eine weitere Zunahme der Kupplungsanpreßkraft erzielt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis die hierdurch hervorgerufene Bremswirkung den zur Blockierung des Getriebes erforderlichen Kupplungsanpreßdruck erreicht !hat. Die Abtriebswelle 15 dreht dabei bis zur Sperrung des Getriebes frei. Die Übertragung der durch die Verschiedenheit der Abtriebs-drehmomente eingeleiteten Umgangskraft im Stirnradgetriebe erfolgt im vorliegenden Fall unabhängig von der um den inneren Reibungswiderstand des Stirnradgetriebes erhöhten, die Längsverschiebung der Hohlwellen bewirkenden Abstützkraft. Der Kraftfluß verläuft hierbei im Vorwärtsgang im Gegensatz zum Beispiel a) über Gehäuse i, Kupplung 16a, 17a, Stirnradgetriel>e 9, 5, 4, 8 und -#lttriebswelle 14; im Rückwärtsgang über Gehäuse i, Kupplung 16, 17, Zentralrad. 8 und Abtriebswelle 14.b) If, however, the torques on the output sides, for example when a wheel slips, are unequal; The following results with regard to the distribution of the power flow within the transmission: When the impeller sitting on the output shaft 15 passes through, the helical gearing, which is provided for example on the output shaft 14, increases the internal frictional resistance of the differential gear: 1 supporting force via the flanges 12, 13 an axial displacement of the hollow shafts io, i 1 together with the central gears 8, 9, of which the central gear 9 is in contact with the coupling i6a, 17a according to FIG. As a result, the frictional resistance in the spur gear is increased several times over. Because the helical gearing is provided between the spur gear and the output shaft, the contact pressure caused by the coupling is transferred directly to the spur gear and thus the supporting force in the helical gearing of the shaft 14 is additionally increased, which in turn increases the thrust of the I-hollow shafts 12 against the hollow shafts 13 triggered and thus a further increase in the clutch pressure is achieved. This process is repeated until the resulting braking effect has reached the clutch contact pressure required to lock the gearbox! The output shaft 15 rotates freely until the gearbox is locked. In the present case, the handling force introduced by the difference in output torques in the spur gear is transmitted independently of the support force causing the longitudinal displacement of the hollow shafts, increased by the internal frictional resistance of the spur gear. In this case, the power flow runs in the forward gear in contrast to example a) via housing i, clutch 16a, 17a, spur gear> e 9, 5, 4, 8 and - # lttriebswelle 14; in reverse gear via housing i, clutch 16, 17, central wheel. 8 and output shaft 14.

Um zu erreichen, daß in jedem Fall die Sperrwirkung bei Durchgehen eines Rades sofort einsetzt, sind zur 1?inleitung des Axialschubes und des dadurch bewirkten Kupplungsanpreßdrucks nachgiebige Mittel vorgesehen, nämlich beispielsweise die auf die Stirnräder einwirkenden vorgespannten Federn 37. Diese geben den Impuls zur Einleitung der Sperrwirkung.In order to achieve that in each case the locking effect when going through of a wheel starts immediately, are to the 1? initiation of the axial thrust and the resulting effected clutch contact pressure resilient means provided, namely for example the pretensioned springs 37 acting on the spur gears. These give the impulse to initiate the blocking effect.

Bei der in Abb. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform sind innerhalb des Ausgleichgetriebes nach beiden Abtriebsseiten besondere Übersetzungsgetriebe 20,21 angeordnet. Die im Getriebege'fiäuse i gelagerten, miteinander kämmenden Stirnräder 4, 5 arbeiten mit den Hoflwellen io, i i besitzenden Zentralrädern 8, 9 zusammen. Diese Hohlwellen io, i i sind hierbei durch Federn 22, 23 gegenüber Gehäuseansätzen 24 abgestützt. Die Hohlwellen io, i i sitzen auf den Hohlnaben 25, 26, die durch die Flansche 27, 28 gegeneinander abgestützt sind. Die Abtriebswellen 14, 15 sind durch Schrägverzahnung, beispielsweise Gewindeansätze 29, in den Hohlnaben eingesetzt. Die Scheiben 30, 31 der Hohlnaben 25, 26 dienen zur Lagerung der Umlaufrädersätze 20, 21, die ebenfalls mit den inneren Zentralrädern 8, 9 kämmen und mit den am Getriebegehäuse angeordneten, als Innenzahnkranz ausgebildeten Außenzentralrädern 34, 35 im Eingriff stehen. In den Zähnkränzen der Zentralräder 8, 9 sind die Lamellenscheiben 16, 16a mitnehmbar und verschiebbar,geführt, während am Getriebegehäuse in den Außenzentralkränzen 34, 35 die 1.amellen-Scheiben 17, U° mitnehmbar und verschiebbar geführt sind. Die Kupplungsscheiben 16, 17 werden durch die Lagerscheiben 30, 31 der Umlaufräder2o, 21 bei Verschiebung der Hohlnaben 25, 26 beeinflußt.In the embodiment shown in Fig. 3 and 4 are within of the differential gear special transmission gears on both output sides 20,21 arranged. The intermeshing spur gears mounted in the gear housing i 4, 5 work together with the central gears 8, 9 that have Hoflwellen io, i i. These hollow shafts io, i i are here by springs 22, 23 with respect to housing approaches 24 supported. The hollow shafts io, i i sit on the hollow hubs 25, 26, which through the flanges 27, 28 are supported against one another. The output shafts 14, 15 are by helical teeth, for example threaded projections 29, inserted into the hollow hubs. The disks 30, 31 of the hollow hubs 25, 26 are used to support the planetary gear sets 20, 21, which also mesh with the inner central gears 8, 9 and with those on the gearbox housing arranged external central gears 34, 35 designed as an internal ring gear in engagement stand. In the ring gears of the central gears 8, 9 are the lamellar disks 16, 16a removable and displaceable, guided, while on the gear housing in the external central rims 34, 35 the 1st lamellar disks 17, U ° are guided and displaceable. the Clutch disks 16, 17 are driven by the bearing disks 30, 31 of the planetary gears2o, 21 when the hollow hubs 25, 26 are displaced.

Die Keilwirkung der Gewindeansätze 29 ist ebenfalls derart, daß bei gleichen Drehmomenten die Hohlnaben 25, 26 aufeinander zu bewegt und durch die Flansche 27, 28 gegeneinander abgestützt werden, während bei unigleichen Drehmomenten die Hohlnaben infolge der Keilwirkung verschoben werden und dadurch beispielsweisemittetsderHählnabe 26 bei durchgehendem Treibrad der rechten Abtriebswelle 15 durch die Scheibe 3o die Lamellenkupplung 16, 17 verschoben wird.The wedge effect of the threaded projections 29 is also such that with the same torques the hollow hubs 25, 26 are moved towards one another and supported by the flanges 27, 28, while with unequal torques the hollow hubs are displaced as a result of the wedge effect and thereby, for example, the center hub 26 with a continuous drive wheel the right output shaft 15 is shifted through the disk 3o, the multi-plate clutch 16, 17.

Auch bei dieser Ausführung ist bei nach außen wirkendem entgegengerichtetem Schub der Hohlnaben 25, 26, also wenn diese voneinander ab entfernt werden, durch das Verbindungsstück 36 eine Abstützung der Flansche 27, 28 gesichert. Schließlich sind auch bei dieserAusführungsform die Stirnräder 4, 5 mit um ihre Drehzapfen 4a, 5a herumgelegten Federn 37 versehen, so daß diese Stirnräder 4, 5 gegen die Gehäusewandungen 38 mit Reibung angedrückt werden, wodurch der Impuls zur Einleitung der Sperrwirkung hervorgerufen wird. Zugleich wird die Hohlnabe axial mit verschoben, ohne daß die Bremswirkung auf dieser Seite zur Wirkung kommen könnte.In this version, too, there is an outwardly opposite direction Thrust of the hollow hubs 25, 26, so when they are removed from each other, through the connecting piece 36 a support of the flanges 27, 28 is secured. In the end are also in this embodiment, the spur gears 4, 5 with around their pivot pins 4a, 5a provided around springs 37 so that these spur gears 4, 5 against the housing walls 38 are pressed against with friction, whereby the impulse to initiate the locking effect is caused. At the same time, the hollow hub is moved axially without the Braking effect on this side could come into effect.

Durch die Gesamtausbildung, insbesondere Schaltung von Umlaufräidergetrieben, wird erreicht, daß kleinere Kupplungen infolge der zugeschalteten Übersetzung ins Schnelle Anwendung finden können, und in gleicher Weise können auch kleinere Ausgleichrädersätze Verwendung finden. Die übersetzungsgetriebe 8, 20, 34 bzw. 9, 21, 35 können dem Ausgleichgetriebesatz 4, 5 vor- oder nachgeschaltet sein.Through the overall training, in particular switching of planetary gears, it is achieved that smaller clutches as a result of the added translation into Can be used quickly, and in the same way, smaller sets of differential gears can also be used Find use. The transmission gears 8, 20, 34 and 9, 21, 35 can the Differential gear set 4, 5 be connected upstream or downstream.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Self-locking differential gear, in which the driven gears are locked using an axial thrust and in which the central gears are displaceable with respect to the output shafts and influence clutches acting against the gear housing, characterized in that the helical gearing which triggers the wedge effect between the gear group of the equalizing gear and the output shafts is provided.

2. Self-locking differential gear according to Claim i, characterized in that the central wheels which are rotatable against one another are designed as a self-contained, axially displaceable block.

3. Self-locking Differential gear according to claims i and 2, characterized in that the between the gearbox and the output shafts provided helical gearing on interposed Share is arranged.

4. Self-locking compensating transmission according to claim i to 3, characterized in that compliant means to initiate the locking effect provided, for example on the spur gears (4, 5) acting prestressed springs (37) are arranged, which cause the impulse to initiate the locking effect.