SE501754C2 - Differentialväxel - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 501 754 2 tionslamellerna möjliggör acceptabel spärreffekt endast inom ett smalt förslitningsområde hos lamellerna. Detta sam- manhänger med den kraftigt fallande manöverkraften hos spolen om denna inte bibehåller sitt optimala läge i förhållande till ankaret.

I DE-A-3 733 771 föreslås en annan differentialväxel, vid vilken en friktionsskiveanordning manövreras elektromagne- tiskt. För användning som axeldifferential räcker härvid den spärreffekt, som kan uppnås, inte utan vidare. Bl.a. är konstruktionen mycket skrymmande för tvärgående inbyggnad. På ofördelaktigt sätt uppstår även fluktuationer i friktions- värdet.

Bland de aktuella konstruktionerna visas slutligen i US-A-4 805 486 en spärrbar differentialväxel med koniska kugghjul och med ett extra lamellpaket, anordnat mellan en drivaxel och differentialhuset, varvid spärrmekanismen består av två koaxiellt med varandra belägna expansionsplattor, var och en med i omkretsriktningen på ändytorna mot varandra anordnade, sneda spår, i vilka gemensamma rullningskroppele- ment (kulor) löper. Den ena expansionsplattan är fast förbun- den med differentialhuset. Den andra plattan är medelst en kuggutväxling drivbar medelst en elmotor. Expansionsplattorna har vid återgång en självhämande effekt i förhållande till varandra och kvarstannar utan ström till elmotorn expanderade under belastning. Härav uppstår två nackdelar. För det första kan den kvarstående spärreffekten leda till farliga följder i ett fordon under drift om elmotorn sättes ur funktion under belastning. För det andra är de kombinerade omkrets- och Vaxialkrafterna och friktionsförhållandena mellan den kuggför- sedda expansionsplattan och det i ingrepp med denna stående drevet likaså ofördelaktiga beträffande hysteresen under uppbyggnaden och avlastningen av spärrkraften.

I den äldre P 38l5225.8 är en ytterligare spärrbar differen- tialväxel beskriven, vid vilken en friktionsanordning är 10 15 20 25 30 35 501 754 3 verksam mellan differentialhuset och ett koniskt drivkugg- hjul, som manövreras medelst en expansionsanordning, som innefattar en axiellt fast, roterbar stödring och en axiellt förskjutbar, vridfast ställring och möjliggör särskilt lätt- gående påverkan för spärrning. ~ Uppfinningen har till uppgift att undanröja nackdelarna med de tidigare kända spärrdifferentialerna och att därvid åstad- komma en trafiksäker, väl reglerbar och mycket kompakt konstruktion.

Denna uppgift löses enligt uppfinningen genom att det finns en manöveranordning med två koaxiellt i förhållande till varandra belägna expansionsplattor, var och en med i omkrets- riktningen på ändytan mot varandra anordnade, sneda spår, i vilka gemensamma rullningskroppelement löper på så sätt, att det genom lämplig geometri beträffande rampvinkel och om- kretsradie hos spåren icke uppstår någon självhämning. Den ena expansionsplattan är axiellt fast i förhållande till differentialhuset och den andra expansionplattan är axiellt förskjutbar. En av de två plattorna är på sin yttre omkrets försedd med kuggar, som står i ingrepp med ett drivande drev.

Via en utväxling drivas drevet av en elmotor. De eventuellt icke önskvärda friktionskrafterna i kuggingreppen mellan drevet och den kuggförsedda expansionsplattan minskas med lämplig snedställning av kuggarna. Därvid är de snedställda kuggarna så utformade, att den kuggförsedda expansionsplattan har en tendens att röra sig i riktning för uppbyggnad av kraft mot spärrkopplingen. Därigenom motverkar man de annars hämmande krafterna i kuggingreppet. En stor fördel beträf- fande avlastningen av icke önskvärda friktionsförhållanden i kuggingreppet är användning av pulserande drivmoment. Detta kan företrädesvis åstadkommas med pulserande ström resp. spänning, varvid pulsfrekvensen inte bör ligga under 5 Hz.

Ett ytterligare särdrag hos uppfinningen är returfjädrarna, som antingen är anordnade som dragfjädrar mellan expansions- 10 15 20 25 30 35 501 754 4 plattorna och verkar såväl axiellt som tangentiellt eller också är utformade som torsionsfjädrar so påverkar elmotorns axel. Dessa fjädrar säkerställer dessutom avlastningen av friktionsanordningen i spärrkopplingen om expansionsplattorna mot förmodan inte skulle kunna alstra den erforderliga äter- ställningskraften till följd av fastklämning.

Som alternativ till eller komplettering av returfjädrarna finns ett inkopplingsbart frihjul, sam är inbyggt i det till den vridbara expansionsplattan hörande utväxlingssteget resp. är kopplat till elmotorns drivaxel och vid manövrering av elmotorn för tryckbelastning inkopplas och vid upphörande av manövreringen skiljer utväxlingen från elmotorn.

Vid en sådan utformning kan det t.o.m. räcka att utforma motorn för endast en rotationsriktning, dvs. att inte om- koppla motorn och att åstadkoma återställningen av den vridbara expansionsplattan efter behov medelst den ena vrid- ande returfjädern.

Den ovan angivna expansionsmekanismen innefattar en vridbar och en axiellt förskjutbar expansionsplatta, varvid funktion- erna kan vara fördelade på de båda plattorna eller vara förenade i samma platta.

En fördel med uppfinningen är optimeringen till en mycket kort konstruktion, som är särskilt lämplig för användning i framhjulsdrivna fordon med tvärställda motorer.

Bland de beprövade fordonsaxeldifferentialerna är planetdif- ferentialen med inbördes parallellt anordnade cylindriska kugghjul och innerkugghjul axiellt kortare än differentialen med koniska kugghjul för samma vridmomentbelastning. Denna planetdifferential kan tillsammans med den ovan angivna expansionsmekanismen och en friktionsanordning för spärrkopp- lingen mellan differentialhuset och en drivaxel bilda en mycket kompakt spärrdifferentialväxel. 10 15 20 25 30 35 501 754 Slutligen kan man med en kombination av den angivna expan- sionsmekanismen, en planetdifferential med parallellt anord- nade cylindriska kugghjul och innerkugghjul samt en spärr- kopplingsfriktionsanordning mellan de båda drivaxlarna uppnå ännu kortare längd, vilket beror på halveringen av spärr- momentet i spärrkopplingen för sama skillnad i vägfriktion mellan drivhjulen, jämfört med en spärrkopplingsfriktions- anordning mellan planetbärare och en drivaxel.

En särskilt väl reagerande och känsligt reglerbar vrid- drivanordning får man om styrkurvor eller -profiler på de mot varandra vända ändytorna av stödringen och ställringen, vilka står i frunktionsförbindelse mellan stödringen och ställ- ringen för att stöda och vid vridning av den vridbara ringen resp. expansionsplattan förskjuta ställringen, har icke linjär ändringstakt för den på ställringen verkande axial- komponenten i förhållande till vridningsvinkeln. Uppfinninga- effekten ligger i att under en första fas av manövreringen kan man medelst en brant stigning av den effektiva axial- komponenten åstadkoma en kraftig expansionsverkan mellan ställringen och stödringen så länge man till följd av spelet mellan lamellerna inte behöver övervinna några nämnvärda reaktionskrafter. Den i början branta ökningen av den effek- tiva axialkomponenten förbättrar således spärrkopplingens reaktionsförmåga. Därefter bör stigningen hos den effektiva axialkomponenten företrädesvis sjunka progressivt tills man har uppnått den önskade stigningen inom spärreffektens arbetsområde. Förloppet hos den ovan angivna stigningsänd- ringen kan matematiskt uttryckas med uttrycken dy c1a dy « _ IESP- - = b-ax dx c1x+c2 dx l0 15 20 25 30 35 501 754 6 Därvid betecknar y den axiellt effektiva höjdändringen hos kulspår eller rampyta, medan x är motsvarande väg i omkrets- riktningen i kulspåret eller på rampytan. Han får exempelvis en profil enligt _ 2 Y _ a1n(c1x+c2)+b resp. y = bx- åš + C Därefter skall stigningsvinkeln för början och slutet fast- ställas. vid kulnpar ar en lämplig vinkel l början s-9° och i slutet 1-1,5°. I arbetsområdet är den angivna vinkeln i slutet konstant ända till slutet av banan. Därigendm säker- ställes att oberoende av förslitningstillstånd manövreras spärren inom arbetsområdet enligt samma kurva och utan någon självhämning.

Enligt ett föredraget utförande finns en ringformig eller skivformig kulbur, som upptar kulorna i axiella, genomgående hål för att alla kulor skall röra sig synkront i de med föränderlig stigning utformade kulspåren.

Enligt en första lämplig utformning har man som styrkurvor utformat kulspår i de båda ändytorna, i vilka kulkroppar löper, vilka stöder mot de mot varandra vända ändytorna.

Härvid möjliggöres vid konstant radie en förändring av kul- spårdjupet i enlighet med ovan beskrivna olika kurvor. En andra lämplig utformning innebär att djupändringen hålles konstant längs kulspåren, varvid dock kulspåren har en ökande radialkomponent, så att den axiella förskjutningsändringen minskar i ökande omfattning med ställringens vridningsvinkel.

Givetvis är även en kombination av de båda angivna utform- ningarna möjlig. Företrädesvis finns åtminstone tre sådana spårpar och rullningskroppar längs omkretsen. Fördjupningar- nas djupaste ställe bildar tillsamans med kulorna returan- I! 10 15 20 25 30 35 501 754 7 slag för begränsning av returrörelsen hos ställringen i förhållande till stödringen. Kulspår med icke linjär änd- ringskurva på ovan angivet sätt vid expansionsringar ger en ytterligare fördel om den drivande elmotorn sättes ur funk- tion. Returen underlättas avsevärt under den sista fasen av frigöringen (brantare stigningsvinkel), medan expansions- skivorna annars endast skulle kunna röra sig trögt till följd av den minskande fjädereffekten.

Föredragna utföringsexanpel och drivschema beträffande an- vändningen av en spärrbar differentialväxel såväl vid ett framhjulsdrivet som vid ett bakhjulsdrivet fordon visas schematiskt på ritningarna, på vilka fig. 1 visar ett drivschema för ett framhjulsdrivet motorfor- don, fig. 2 visar ett snitt genom en differentialväxel enligt uppfinningen i en första utföringsform enligt fig. 1 (frik- tionsanordning mellan differentialhus och ett drivhjul), fig. 3 visar ett snitt genom en differentialväxel enligt uppfinningen i en andra utföringsform enligt fig. 1 (frik- tionsanordning mellan planetbärare och drivhjul, dvs. mellan drivhjulen), fig. 4 visar ett drivschema för ett bakhjulsdrivet motorfor- don, fig. 5 visar ett snitt genom en differentialväxel enligt uppfinningen i en tredje utföringsform enligt fig. 4 (frik- tionsanordning mellan differentialhus och ett drivhjul), fig. 6 visar ett snitt geno en differentialväxel enligt uppfinningen i en fjärde utföringsform enligt fig. 4 (frik- tionsanordning mellan drivhjulen), 10 15 20 25 30 35 501 754 fig..7 visar en spängvy av spärrmekanismen med spår och kulor för omvandling av ställringens vridningsrörelse till en axiell rörelse enligt fig. 2-6, fig. 8 visar en detalj av utföringsformen enligt fig. 7 i viloläge, fig. 9 visar en detalj av utföringsformen enligt fig. 7 i expanderat läge för påverkan av friktionsanordningen, fig. 10 visar en detalj av utföringsformen enligt fig. 7 med icke linjärt expansionsförlopp, “ fig. 11 visar ett snitt genom en differentialväxel enligt uppfinningen i en tredje utföringsform enligt fig. 4 (frik- tionsanordning mellan differentialhus och ett drivhjul), fig. 12 är en sprängvy av spärrmekanismen med spår och kulor för omvandling av ställringens vridningsrörelse till en axiell rörelse enligt fig. ll, fig. 13 visar en stöd- eller ställring i planvy enligt en ytterligare utföringsform, fig. 14 visar en stöd- eller ställring enligt fig. 11, men i ett annat utförande.

Det i fig. l visade fordonet 1 är ett framhjulsdrivet fordon.

För tydlighet skull visas endast en kontur. Fordonet 1 har två framhjul 2 och 3 samt två bakhjul 4 och 5. De båda fram- hjulen 2, 3 drives av en motor 6 via en växellåda 7, en till denna ansluten, utifrån föränderligt reglerbar differential- växel 8 samt till denna anslutna ledaxlar 9, 10. Den utifrån reglerbart spärrbara differentialvåxeln 8 visas närmare i fig. 2 och 3. I huset 11 är differentialhuset 12 roterbart anordnat medelst lager 15, 19. Differentialhuset 12 är delat.

Som drivelement i differentialhuset 12 finns en planetbärare 10 15 20 25 30 35 501 754 9 16 och ett drivet hjul 17. På hylsformiga rotationstappar 18, som är anordnade i planetbäraren 16, är inbördes parallella differentialhjul 29 roterbart lagrade. På en flänsyta på differentialhuset 12 är kronhjulet 20 anordnat, medelst vilket differentialhuset 12 kan drivas av fordonets 1 motor 6. De drivna elementen 16, 17 har invändiga bommar för sam- verkan med insticksaxlar 13, 14 för förbindning med driv- axlarna 9, 10 för framhjulen 4, 5. Alternativa axellfläns- konstruktion till vänster och till höger är tänkbara. Dif- ferentialhusets 12 andra del l2b är vridfast förbunden med iden första delen 12a. De båda drivna elementen 16, 17 är vart och ett roterbart anordnat i differentialhuset 12.

Det i fig. 4 visade fordonet 1 är ett bakhjulsdrivet fordon.

För tydlighets skull visas endast konturen. Fordonet 1 har två framhjul 2, 3 samt tvâ bakhjul 4, 5. De båda bakhjulen 4, 5 drives av motorn 6 via en växellåda 7, en längsgående axel 52, en till denna ansluten, utifrån föränderligt reglerbart spärrbar differentialväxel 8 samt till denna anslutna led- axlar 9, 10. Den utifrån reglerbart spärrbara differential- växeln 8 visas närmare i fig. 5, 6.

Drivna element utgöres av ett första drivet hjul 16 och ett andra drivet hjul 17, varvid det senare enligt fig. 6 är vridfast förbundet med ett hus 61. Pâ varandra korsande, radiella rotationstappar 18, som är anordnade i det fler- delade differentialhuset 12, är koniska differentialhjul 29 roterbart lagrade. Dessutom är ett kronhjul 20 anslutet till en flänsyta på differentialhuset 12, medelst vilket kronhjul differentialhuset 12 kan drivas av fordonets 1 motor 6. De drivna elementen 16, 17 har invändiga bommar, med vilka instickbara anslutningsaxlar 13, 14 samverkar för förbindning med drivaxlarna 9, 10 för bakhjulen 4, 5. Differentialhuset 12 är uppbyggt av en lockliknande del 12a, en skålformig del 12b och (för fig. 5) en ringformig insats 12c. De båda drivna elementen 16, 17 är vart och ett roterbart lagrat i differen- tialhuset 12. 10 15 20 25 30 35 501 754 10 I fig. 2 är en friktionsanordning 21 anordnad, som består av ytterlameller 22 och innerlameller 24. Innerlamellerna 24 har tänder i sina öppningar, medelst vilka de är vridfast men förskjutbart anordnade på motsvarande utvändiga tänder 25 på en förlängning av det drivna hjulet 17. De mellan var sina två innerlameller 24 anordnade ytterlamellerna 22 har på sin yttre omkrets tänder, som vridfast ingriper i motsvarande spår eller tänder 23 i differentialhuset 12. Ytterlamellerna 22 är likaså förskjutbara i axiell riktning. Friktionsanord- ningen 21 stöder axiellt mot stödytan 26, som utgör en del av differentialhuset 12, och dessutom är friktionsanordningen 21 påverkbar med tryck medelst en tryckplatta 57. Det finns genom rotationstapparna 18 förda stänger 58, som påverkas av en första tryckskiva 59. Mot denna stöder via ett första axiallager 60 en tryckplatta 27, som är omställbar medelst ytterligare stänger 41, mot vilka en utanför differential- huset 12 anordnad, andra tryckskiva 40 anligger. Mellan en radiell yta på ställringen 28 och tryckplattan 40 är ett andra axieltrycklager 39 inbyggt. Härigenom minskas frik- tionen då tryckplattan 40 roterar tillsammans med diffe- rentialhuset 12. Utförandet enligt fig. 2 motsvarar en spärr- effekt "hus mot axel".

I fig. 3 finns en friktionsanordning 21, som likaså har“ ytterlameller 22 och innelameller 24. Innerlamellerna har i sin öppningar tänder, medelst vilka de är vridfast men för- skjutbart anordnade på en med motsvarande utvändiga tänder 25 försedd förlängning av det drivna hjulet 17. De mellan var- dera två innerlameller 24 anordnade ytterlamellerna 22 har på sin yttre omkrets likaså tänder, som griper in i motsvarande spår eller tänder 23, som är utformade i en förlängning av den vänstra sidan av planetbäraren 16, vilken förlängning är fast förbunden med den vänstra sidan av planetbäraren 16.

Ytterlamellerna 22 är likaså förskjutbara i axiell riktning.

Friktionsanordningen 21 stöder axiellt mot stödytan 26, som utgör en del av differentialhuset 12, och dessutom är frik- 10 15 20 25 30 35 501 754 11 tionsanordningen påverkbar med tryck medelst en tryckplatta 57. Vidare finns genom rotationstapparna 18 förda stänger 58, som påverkas av en första tryckskiva 59. Mot denna stöder medelst ett första axiallager 60 en tryckplatta 27, som är omställbar medelst ytterligare stänger 41, mot vilka en utanför differentialhuset 12 anordnad tryckskiva anligger.

Mellan en radialyta på ställringen 28 och tryckplattan 40 är ett axieltrycklager 39 inbyggt. Härigenom minskas friktionen då tryckplattan 40 roterar tillsammans med differentialhuset 12. Utförandet enligt fig. 3 motsvarar en spärreffekt “axel mot axel". Antalet lameller är endast ca 50 % av vad som är fallet vid utföringsformen enligt fig. 2 och av denna anled- ning är utföringsformen enligt fig. 3 kortare med samma spärreffekt.

Enligt fig. 5 finns en friktionsanordning 21, som består av ytterlameller 22 och innerlameller 24. Innerlamellerna 24 har i sina öppningar tänder, medelst vilka de är vridfast men förskjutbart anordnade på en med motsvarande utvändiga tänder 25 försedd hylsa, som är anordnad på det drivna hjulet 17. De mellan vardera två innerlameller 24 anordnade ytterlamellerna 22 har på sin yttre omkrets tänder, som vridfast och axiellt förskjutbart ingriper i motsvarande spår eller tänder 23, som är utformade direkt i differentialhuset 12. Friktionsanord- ningen 2l stöder axiellt mot stödytan 26, som är utformad på en del av differentialhuset 12, och dessutom kan friktions- anordningen 21 påverkas axiellt medelst en tryckplatta 57.

Det finns stänger 41, som sträcker sig genom differential- huset och verkar mot tryckplattan 57 samt påverkas av en tryckskiva 40 utan differentialhuset. Mellan tryckskivans 40 ytor och ställringen 28 är ett axieltrycklager 39 inbyggt.

Utförandet enligt fig. 5 motsvarar en spärreffekt ”hus mot axel”.

Enligt fig. 6 finns en friktionsanordning 21, som innefattar ytterlameller 22 och innerlameller 24. Härvid finns det i innerlammernas öppningar tänder, medelst vilka lamellerna 10 15 20 25 30 35 501 754 12 upptages vridfast och axiellt förskjutbart på motsvarande utvändiga tänder 25 på en på den drivna axeln 13 anordnad hylsa. De mellan vardera två innerlameller 24 anordnade ytterlamellerna 22 har på sin yttre omkrets tänder, som samverkar med motsvarande tänder i ett med den andra drivna axeln 14 vridfast förbundet inre hus 61. Ytterlamellerna 22 är likaså förskjutbara i axiell riktning. Friktionsanord- ningen 21 stöder mot stödytan 26, som är utformad på det drivna hjulet 17, och dessutom är friktionsanordningen axi- ellt påverkbar medelst en tryckplatta S7. Det finns stänger 58, som sträcker sig axiellt genom det inre huset 61 och påverkas av en första tryckskiva 59. Mot denna stöder medelst ett första axialtrycklager 60 en tryckplatta 27, som är omställbar medelst ytterligare stänger 41, vilka sträcker sig genom differentialhuset och mot vilka en utanför differen- tialhuset 12 anordnad, andra tryckskiva 40 anligger. Mellan ställringens 28 ytor och tryckskivan 40 är ett andra axial- trycklager 39 anordnat. Utförandet enligt fig. 6 motsvarar en spärreffekt “axel mot axel". I motsats till fig. 3 framgår av detta att en spärreffekt “axel mot axel' vid differen- tialväxlar med koniska kugghjul inte ger några utrymmesbespa- rande fördelar jämfört med ett utförande ”hus mot axel” (fig. 5). Påverkningen av friktionsanordningen 21 för broms- ning av det drivna hjulet 17 i förhållande till differential- huset beskrives nedan med hänvisning till fig. 2, 3 och 7. I huset ll är en stödring 54 vridfast och axiellt oförskjutbart anordnad. På en lagerhållaransats 31 är vidare en ställring 28 roterbart och axiellt förskjutbart anordnad. Ställringen 28 stöder medelst rullningskroppar 49, som löper i kulspår 47, 48 (fig. 7), mot stödringen 54. Ställringen 28 och stöd- ringen 54 har radiellt anordnade ändpartier, som ligger mitt för varandra. Vid det i fig. 2 och 3 visade exemplet har ställringen 28 på sin mot stödringen 54 vända ändyta åt- minstone tre längs omkretsen fördelat anordnade kulspår 47 med stigande förlopp. Stödringen 54 har samma antal i motsatt riktning stigande kulspår 48. I utgångsläge, då frik- tionsanordningen 21 inte påverkas av någon axialkraft, dvs. 10 15 20 25 30 35 501 754 13 då differentialväxeln 8 arbetar i öppet läge, befinner sig ställringen 28 och stödringen 54 i ett läge så nära varandra som möjligt. Vid vridning av ställringen 28 vrides kulspåren 47, 48 i förhållande till varandra och förskjuter ställringen 28 i riktning mot friktionsanordningen 21, vilket leder till en förutbestämd spärrning och därigenom koppling av det drivna hjulets 17 och eventuellt det drivna hjulets 16 rör- else till differentialhusets 12 rotationsrörelse.

För åstadkommande av vridningsrörelsen är ställringen 28 på sin radiellt yttre del försedd med kuggar 34, i vilka ett drev 35 ingriper. Kuggarna 34 är företrädesvis utformade som sneda kuggar för att under uppbyggnaden av spärrkraften förflytta ställringen 28 mot friktionsanordningen 21. En 'frihjulskoppling 63, som manövreras elektromagnetiskt, är företrädesvis inbyggd i mellanaxeln 64. Drevet 35 drives av elmotorn 33 medelst utväxlingen 32. Elmotorn drives före- trädesvis med pulserande ström eller spänning.

I fig. 7-10 visas utföringsformer med föredragna, alternativa kulspårsanordningar. Ställringen 28 har i sin ändyta 49 flera kulspår 47, som är fördelade över omkretsen och med utgångs- punkt från det djupaste stället, som är utformat som returan- slagsyta 50 sträcker sig stigande mot ändytan 45. Kulspåren 47 sträcker sig därvid i var sin cirkelbåge. Mitt för varje kulspår 47 är ett kulspår 48 anordnat i stödringens 54 ändyta 46, vilket kulspår likaså med utgångspunkt från det djupaste stället, som är tänkt som returanslag 51, sträcker sig sti- gande i riktning mot ändytan 46. De båda kulspåren 47 och 48 har emellertid mot varandra riktade sträckningar. I kulspåren 47, 48, som är anordnade parvis mitt för varandra, är rull- ningskroppar i form av kulor 49 anordnade. Vid vridning av ställringen_28 i förhållande till stödringen 54 rör sig kulorna 49 i kulspåren 47, 48. Därigenom åstadkommas medelst kulorna 49 en expansion, så att stödringen 54 avlägsnar sig från ställringen 28. Därvid verkar ställringens 28 baksida medelst ett anliggande axialtrycklager 39 mot en med dif- 10 15 20 25 30 35 501 754 14 ferentialhuset roterande tryckskiva 40, som i sin tur verkar mot den av innerlameller och ytterlameller bestående frik- tionsanordningen 21. Den utvändigt över en del av omkretsen med kuggar 34 försedda ställringen 28 drives medelst ett drev 35 och en utväxlingsanordning 32 av en motor 33, på vars axel en som spiralfjäder utformad returfjäder 37 är anordnad.

Företrädesvis kan i stället en elektromagnetiskt manövrerad frihjulskoppling vara inbyggd i drivanordningen. Genom den icke självhämande ramputformningen och även till följd av passande returfjädrar och frihjulskoppling säkerställas en invändningsfri lösgöring av spärren. Alternativt kan man, såsom framgår av fig. 8 och 9, anordna dragfjädrar 38 som returfjädrar mellan ställringen 28 och stödringen 54. I fig. 9 visas returfjädrarnas 38 spända läge. Företrädesvis är ett flertal dragfjädrar anordnade fördelade längs omkretsen.

Likaså är flera spårpar 47, 48 och kulor 49 anordnade för- delat över omkretsen. Dessa har en rakt riktad rampsträck- ning.

I fig. 10 visas med användning av samma hänvisningsbeteck- ningar en detalj, som i huvudsak överensstämmer med fig. 8.

Kulspåren 47, 48 har emellertid här föränderlig stigning beträffande djupet, varvid man med utgångspunkt från det visade, icke vridna läget mellan stödringen 54 och ställ- ringen 28 kan särskilja en fas I med föränderlig stigning, nämligen en brant stigning med hög expansionstakt i förhål- lande till vridningsvinkeln, men med kontinuerligt avtagande stigning och därigenom avtagande expansionstakt med ökande vridningsvinkel, samt i anslutning till detta en fas II med konstant expansionstakt, vilket är önskvärt för expansion under belastning. Denna konstanta stigning erfordras för att beakta olika last- och förslitningstillstånd. Den konstanta stigningen i fas II är dock tillräckligt brant för att man skall få invändningsfri retur för ställringen med urkopplad elmotor. Mellan stödringen 54 och ställringen 28 visas en kulbur 62, som håller kulorna med inbördes lika avstånd i 10 15 20 25 30 35 501 754 15 omkretsriktningen och tvingar kulorna att röra sig synkront, vilket stärskilt i fas I är av särskild betydelse.

I fig. 11 är differentialhuset 12 roterbart anordnat i huset 11 och den med detta förbundna lagerhållaren 11a medelst lager 15. Differentialhuset 12 är utfört delat och innefattar en första del l2a, i vilken det drivna koniska kugghjulet 17 och det andra drivna koniska kugghjulet 16 är anordnade, vilka kugghjul står i ingrepp med koniska differentialhjul 19, som är roterbart lagrade på en som en bult utformad hållare 18, som är anordnad i differentialhusets 12 del l2a och roterar tillsammans med denna. Differentialhusets 12 andra del l2b är vridfast förbunden med den första delen l2a och är avsedd för upptagande av friktionsanordningen 21.

Vidare är kronhjulet 20 anslutet till en flänsyta på dif- ferentialhusdelen l2b, medelst vilket kronhjul differential- huset 12 kan drivas av fordonets 1 motor 6. De drivna koniska kugghjulen 16, 17 har öppningar med bommar, i vilka exempel- vis insticksanslutningsaxlar 13, 14 är inskjutna, vilka är avsedda att förbindas med drivaxlarna 9, 10 för bakhjulen 4, 5. Det är emellertid även tänkbart att de till drivaxlarna 9, 10 hörande lederna kan vara utrustade med motsvarande tappar, som är direkt inskjutbara i öppningarna i de drivna koniska kugghjulen 16, 17. De båda drivna koniska kugghjulen 16, 17 är roterbart anordnade i differentialhuset 12.

Dessutom finns det en friktionsanordning 21, som består av ytterlameller 22 och innerlameller 24. Innerlamellerna 24 har i sina öppningar tänder, medelst vilka de är vridfast men förskjutbart anordnade på motsarande utvändiga tänder 25 på en förlängning av det drivna koniska kugghjulet 16. De mellan vardera två av innerlamellerna 24 anordnade ytterlamellerna 22 har på sin yttre omkrets likaså tänder, som vridfast ingriper i motsvarande spår eller tänder 23 i differential- huset 12 resp. dess andra del l2b. Ytterlamellerna 22 är likaså förskjutbara i axiell riktning. Friktionsanordningen 21 stöder axiellt mot stödytan 26, som utgör en del av dif- 10 15 20 25 30 35 501 754 16 ferentialhusets 12 första del 12a, och friktionsanordningen 21 är pâverkbar med tryck medelst en tryckplatta 27. I den andra delen 12b av differentialhuset 12 finns genogående stänger 41, mot vilka en utanför differentialhuset 12 anord- nad tryckskiva 40 anligger. I området vid stängerna 41 är differentialhuset 12 försett med en radiellt riktad yta.

Påverkningen av friktionsanordningen 21 för inbromsning av det drivna koniska kugghjulet 16 i förhållande till differen- tialhuset 12 beskrives nedan. I husets 11 lagerhâllare lla är en ställring 28 vridfast, men axiellt förskjutbart anordnad på en lagerhâllaransats 31. Lagerhållaransatsen 31 är för detta ändamål försedd med bommar 30, på vilka ställringen 28 är styrd med motsvarande bommar 30 i en borrning. Härigenom åstadkommes en vridfast förbindning mellan ställringen 28 och husets 11 hållare 11a, varvid bommarna 30 dock möjliggör axiell förskjutning i riktning mot friktionsanordningen 21.

Mellan en radiell yta på ställringen 28 och tryckplattan 40 är ett axialtrycklager 39 inbyggt. Medelst detta minskas friktionen då tryckplattan 40 roterar tillsammans med dif- ferentialhuset 12. På lagerhållaransatsen 31 är vidare en stödring 63 vridbart men akiellt oförskjutbart anordnad.

Stödringen 63 stöder mot ett axiallager, so består av rull- ningskropparna 53 och stödringen 54. Stödringen 63 och ställ- ringen 28 har radiellt riktade ändpartier, som ligger mitt för varandra.

För åstadkommande av vridningsrörelsen är stödringen 63 på sin radiellt yttre del försedd med koniska kuggar 34, i vilka ett drev 35 ingriper. Drevet 35 är medelst en frihjulsanord- ning 36 förbundet med det första utväxlingssteget från motorn 33, som är utformad som elmotor. Dessutom är en returfjäder 37, som är utformad som spiralfjäder (fig. 11), anordnad mellan huset 11 och den till drevet 35 hörande axeln, som' sträcker sig ut genom huset 11. Vid reverserbara utväxlings- anordningar kan returfjädern även verka på motoraxeln (fig. 12). Returfjädern 37 sörjer för att om motorn 33 av 10 15 20 25 30 35 501 754 17 någon anledning inte kan försörjas med energi och inte kan vrida tillbaka stödringen 63 åstadkommas en returvridning till följd av fjäderkraften. För övrigt kan det p.g.a. anord- ningen av frikhjulsanordningen 36 vara överflödigt att över huvud taget anordna en i båda rotationsriktningarna manövrer- bar motor 33, eftersom det finns en inkopplingsbar frihjuls- anordning 36, som spärrar endat i påverkningsriktningen vid vridning av stödringen 63 för axiell förskjutning av ställ- ringen 28 i riktning mot friktionsanordningen 21 och som då motorn 33 inte utövar något moment på drevet i riktning för bibehållande av spärrläget ger ett friläge och därigenom frikoppling av motorn 33 från drevet 35, så att en retur- rörelse möjliggöres. Eventuellt kan även returfjädern uteläm- nas och således behöver motorns 33 roterande massa inte medbringas. Styrningen av motorn 33 kan ske på känt sätt, exempelvis med användning av signaler som antyder slirning vid hjulen. Därvid kan man även genomföra en koppling, som åstadkommer att över en bestämd färdhastighet kan vriddriv- anordningen inte manövreras. Dessutom finns en testkoppling, som exempelvis vid inkoppling av tändningen till motorfordo- nets drivmotor automatiskt inkopplas och vid öppen spärr åter urkopplas.

Pig. 12 är en sprängvy av manövermöjligheten enligt fig. ll.

Kulspåren är utformade på liknande sätt som i fig. 7. Den väsentliga skillnaden ligger i lagringen och styrningen av de båda expansionsringarna. I fig. 12 drives stödringen 63 medelst drevet 35 och den med kuggar försedda omkretsen.

Stödringen 63 stöder mot axiallagret 53. Den icke vridbara ställringen 28 är axiellt förskjutbar och pressar medelst axiallagret 39 mot friktionslamellpaketet 21.

I fig. 13 visas ställringen 28 i planvy, varvid det enligt en alternativ eller kompletterande vidareutveckling finns sex kulspår 48, som är fördelade över omkretsen och vid inbördes lika eller olika stigningar beträffande djupet dessutom har ett område, som innefattar en radiell komponent i bansträck- 10 501 754 18 ningen, så att expansionstakten här minskas med tilltagande vridningsvinkel.

I fig. 14 visas i huvudsak samma vy av ställringen 28 som i fig. 13, men här har man utnyttjat möjligheten att till följd av den radiell komponenten hos kulspåren 48 inom fas II låta spåren överlappa varandra i omkretsriktningen. P.g.a. den större möjliga vridningsvinkeln kan man uppnå mindre stig- ningstakt, men fortfarande tillräckligt långt ovanför själv- hämningsgränsen, och därigenom noggrannare reaktionsförhål- landen. 13, 15 16, 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 10 14 17 19 L'sta över hänvis i s tec n ar Fordon Framhjul Bakhjul Motor Växellåda Dífferentialväxel Drivaxlar Hus Differentialhus Insticksaxlar Lager Drivna element Bärergan Lager Kronhjul Friktionsanordning Ytterlameller Innerspår Innerlameller Utvändiga tänder Stödyta Tryckplatta Ställring Differentialhjul Bomar Lagerhållaransats Vriddrivanordning Motor Kuggar Drev Utväxling Returfjäder (spíralfjäder) Dragfjäder Axiallager (första) Tryckskiva (första) 501 754 501 754 20 Lista över hänvisg¿gg§beteckningar (forts.) 41 Stäng 44 Ansats på tryckring 45 Ändyta (ställring) 46 Ändyta (städning) 47 Kulspår (ställring) 48 Kulspår (tryckring) 49 Kula 50, 51 Returanslagayta 52 Längsgående axel 53 Axiallager 54 Stödring 57 Tryckplatta 58 Stäng 59 Tryckakiva (andra) 60 Axiallager (andra) 61 Hus 62 Kulbur 63 Stödring

Claims (12)

10 15 20 25 30 501 754 21 Pgtêhggï

1. Differentialväxel (8) med utifrån föränderligt reglerbar spärrkoppling, särskilt för motorfordon (1), med ett i ett hus (ll) roterbart lagrat och drivbart differentialhus (12), koaxiellt med detta anordnade och roterbart kopplade driv- axlar (13, 14), samtidigt i ingrepp med dessa stående, i differentialhuset (12) roterbart anordnade differentialhjul (29) samt med en friktionsanordning (21), vilken stöder mot en stödyta (26) på en av de inbördes roterbara delarna (dif- ferentialhuset (12) eller en del av en av drivaxlarna (13, 14)) samt är axiellt pàverkbar medelst en manöveranordning, varvid manöveranordningen innefattar en i förhållande till huset (ll) axiellt fast stödring (54), en axiellt förskjutbar ställring (28), varvid en av ringarna är vridbar i förhål- lande till den andra, samt en vriddrivanordning (32), som vid behov vrider den vridbara ringen, varvid rullningskroppele- ment (49) är anordnade mellan ställringen och stödringen på passande styrkurvor eller -spår (47, 48), k ä n n e - t e c k n a d av att styrkurvorna eller -spåren (47, 48), är så utformade, att ingen självhämning uppträder vid returrör- else mellan ställringen och stödringen.

2. Differentialväxel enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den vridbara ringen medelst utvändiga kuggar drives av ett kuggdrev (35), som särskilt är anordnat med sin axel parallell med de drivna hjulen.

3. Differentialväxel enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att kuggarna hos den vridbara ringen (28) och kuggdrevet (35) är utformade som sneda kuggar.

4. Differentialväxel enligt något av krav 1-3, k ä n n e - t e c k n a d av att en vid behov drivande vriddrivanordning (32) är försedd med en utväxlingsanordning (36) och en motor (33). 10 15 20 25 30 35 501 754 22

5. Differentialväxel enligt något av krav 1-4, k ä n n e - t e c k n a d av att den vridbara ringen är drivbar medelst ett pulserande vridmoment.

6. Differentialväxel enligt något av krav 1-5, k ä n n e - t e c k n a d av att den till vriddrivanordningen hörande motorn (33) utgöres av en elmotor.

7. Differentialväxel enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att elmotorn är drivbar med pulserande ström eller spän- ning med en frekvens av 5 Hz eller mer.

8. Differentialväxel enligt något av krav 1-7, k ä n n e - t e c k n a d av att motorn (33) eller det efter denna anordnade utväxlingssteget i utväxlingsanordningen (36) står i förbindelse med det till den vridbara ringen hörande ut- växlingssteget medelst en omkopplingsbar frihjulsanordning, vilken spärrar vid manövrering av motorn (33) i riktning för tryckbelastning av friktionsanordningen (21) och skiljer utväxlingsanordningen (36) från motorn (33) vid upphörande av manövreringen för retur hos den vridbara ringen.

9. Differentialväxel enligt något av krav 1-8, k ä n n e - . t e c k n a d av att returfjädrar (37, 38) är anordnade mellan ställringen (28) och stödringen (54) och/eller mellan motorns (33) hus och motoraxeln.

10. Differentialväxel enligt något av krav 1-9, k ä n n e - t e c k n a d av att styrkurvor eller -spår (47, 48) på de mot varandra vända ändytorna av stödringen (54) och ställ- ringen (28), vilka står i arbetsförbindelse mellan stödringen (54) och ställringen (28) för att vid vridning av den vrid- bara ringen förskjuta ställringen, har icke linjär ändringa- takt hos den på ställringen (28) verkande axialkomponenten i beroende av vridningsvinkeln. 501 754 23

11. Differentialväxel enligt något av krav 1-10, k ä n n e - t e c k n a d av att differentialmekanismen endast utgöres av parallellt med varandra anordnade, cylindriska kugghjul med raka eller sneda kuggar samt ett innerkugghjul.

12. Dífferentialväxel enligt krav 11, k ä n n e t e c k - n a d av att spärrkopplingen verkar direkt mellan de drivna elementen (drivna hjul, drivna axlar).