DE1299536B - Self-locking differential gear, especially for motor vehicles - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstsperrendes Ausgleichgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit in einem Ausgleichgetriebegehäuse drehbar angeordneten Ausgleichrädern, die mit auf je einer Achswelle festen Achswellenrädern im Eingriff stehen und mit zwischen dem Ausgleichgetriebegehäuse und mindestens einer Achswelle in konzentrischen Ringräumen angeordneten Klemmkörpem, die mit einer dem Ausgleichgetriebegehäuse zugeordneten hohlzylindrischen Reibfläche und mit der Achswelle oder den Achswellen zugeordneten Stützflächen in Wirkverbindung stehen.The invention relates to a self-locking differential gear, in particular for motor vehicles, with differential gears rotatably arranged in a differential gear housing, which mesh with side gears fixed on each axle shaft and with clamping bodies arranged between the differential gear housing and at least one axle shaft in concentric annular spaces, which are connected to a the hollow cylindrical friction surface assigned to the differential gear housing and are in operative connection with the axle shaft or the support surfaces assigned to the axle shafts.

Bekannt sind selbstsperrende Ausgleichgetriebe dieser Bauart, bei denen die Klemmkörper als zylindrische Rollen ausgebildet und mittels eines Käfigs zwischen Reibfläche und Stützflächen geführt sind. Zwischen Reibfläche und Klemmkörper besteht hierr bei jeweils nur Linienberührung, so daß örtlich sehr große spezifische Flächenbelastungen und hohe Verschleißerscheinungen auftreten. Die Lebensdauer dieser Bauteile ist daher gering. Außerdem sind hohe Anforderungen bezüglich Maßhaltigkeit der Bauteile gestellt, da die Lage der Stützflächen, die Teilung der Käfigöffnungen und die Maße der Zylinderrollen genau aufeinander abgestimmt sein müssen, um die Funktion sicherzustellen.Self-locking differential gears of this type are known which the clamping bodies are designed as cylindrical rollers and by means of a cage are guided between the friction surface and support surfaces. Between the friction surface and the clamping body there is only line contact here, so that locally very large specific Surface loads and high signs of wear occur. The lifespan of this Components is therefore small. In addition, there are high requirements in terms of dimensional accuracy of the components because the position of the support surfaces, the division of the cage openings and the dimensions of the cylindrical rollers must be precisely matched to the Ensure function.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein selbstsperrendes Ausgleichgetriebe der eingangs genannten Bauart so auszubilden, daß es nur wenige einfach aufgebaute Bauteile mit großen gering belasteten Reibflächen und geringen Anforderungen an Fertigungstoleranzen enthält. Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß die, Klemmkörper. als Abschnitte eines Ringes. mit zylindrischen, der Reibfläche angepaßten Außenflächen und mit von einem konzentrischen Zy- linder abweichenden inneren Steigflächen ausgebildet sind.The object of the invention is to design a self-locking differential gear of the type mentioned at the beginning in such a way that it contains only a few simply constructed components with large, lightly loaded friction surfaces and low demands on manufacturing tolerances. This object is achieved by the invention in that the, clamping body. as sections of a ring. are designed with cylindrical outer surfaces adapted to the friction surface and with inner rising surfaces deviating from a concentric cylinder.

Die Klemmkörper können damit zunächst in Form eines geschlossenen Ringes hergestellt und bearbeitet und sodann durch Zertrennen in Ringabschnitte geformt werden, wobei sich zwischen den Ringabschnitten der für die Funktion notwendige Abstand ergibt. Die Summe der zylindrischen Außenflächen der Ringabschnitte kann dabei nahezu die gleiche Flächengröße haben wie die Gegenreibfläche. Eine geringe Flächenbelastung ist dadurch sichergestellt. Die einzelnen Ringabschnitte können sich jeweils für sich zu den ihnen zugeordneten Stätzflächen einstellen, wodurch die volle Funktion jedes einzelnen Klemmkörpers stets sichergestellt ist.The clamping body can thus initially be in the form of a closed Ring produced and processed and then by cutting into ring sections be formed, with the necessary for the function between the ring sections Distance results. The sum of the cylindrical outer surfaces of the ring sections can have almost the same surface size as the counter friction surface. A minor one This ensures wing loading. The individual ring sections can adjust each for themselves to their assigned Stätzflächen, whereby the full function of each individual clamp body is always ensured.

Eine besonders einfach herstellbare Ausbildung der Klemmkörper besteht nach einem weiteren Merkmal der Erfindung darin, daß die Steigflächen der Klemmkörper durch zylindrische Einbuchtungen gebildet sind.There is a particularly easy-to-manufacture embodiment of the clamping body according to a further feature of the invention is that the rising surfaces of the clamping body are formed by cylindrical indentations.

Für eine günstige Krafteinleitung in die Klemmkörper ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Anzahl der Klemmkörper die Hälfte der Kanten eines die Stützflächen bildenden Vielkantprofiles beträgt und daß jeweils zwei einander benachbarte Kanten des Vielkantprofiles in jeweils zwei Einbuchtungen jedes Klemmkörpers hineinragen.For a favorable introduction of force into the clamping body is after Invention provided that the number of clamping bodies half the edges of one the support surfaces forming the polygonal profile and that two each other adjacent edges of the polygonal profile in two indentations of each clamping body protrude.

Für einen schnellen Aufbau der übertragbaren Reibkräfte sieht die Erfindung schließlich noch vor, daß die Klemmkörper in an sich bekannter Weise an ihren Reibflächen gewindeförinige ölverdrängungskanäle aufweisen, wodurch sichergestellt ist, daß das zwischen den Reibflächen befindliche Schmieröl schnell verdrängt werden kann und die metallische Reibwirkung ohne erhebliche Verzögerung einsetzt.For a quick build-up of the transferable frictional forces, see Invention, finally, that the clamping body in a known manner their friction surfaces have threaded oil displacement channels, which ensures is that the lubricating oil located between the friction surfaces is quickly displaced and the metallic frictional effect sets in without any significant delay.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des selbstsperrenden Ausgleichgetriebes nach der Erfindung dargestellt.In the drawings is an embodiment of the self-locking Differential gear shown according to the invention.

F i g. 1 zeigt ein in einem Achsgetriebegehäuse angeordnetes selbstsperrendes Ausgleichgetriebe nach der Erfindung im Schnitt und F i g. 2 einen Schnitt durch die Ausgleichgetriebesperre in F i g. 1 nach der Linie II-II in F i g. 1. F i g. 1 shows a self-locking differential gear according to the invention arranged in an axle gear housing in section and FIG. 2 shows a section through the differential lock in FIG. 1 according to the line II-II in F i g. 1.

Das selbstsperrende Ausgleichgetriebe ist in einem Achsgetriebegehäuse-1 mit einem seitlichen Deckel l' angeordnet. Es wird durch ein Antriebsritzei 2, das mit einem Tellerrad 3 im Eingriff steht, angetrieben. Mit dem Tellerrad 3 ist ein Ausgleichgetriebegehäuse 4 mittels Schrauben 5 fest verbunden. Das Ausgleichgetriebegehäuse 4 weist ebenfalls einen Deckel 4' auf und ist mittels Kegelrollenlager 6 im Achsgetriebegehäuse 1, l' gelagert. Es enthält je ein Paar Ausgleichkegelräder 7 und Achswellenkegelräder 8, die miteinander in Eingriff stehen. Die AchswellenkegeIräder 8 sind in- zylindrischen Ausnehmungen 9 des Ausgleichgdtriebegehäuses 4 gelagert und über eine Keilverzahnung 11 mit je einer Achswelle 10 für die Weiterleitung der durch das Antriebsritzel 2 eingeleiteten Drehbewegung verbunden. Die Ausgleichkegelräder 7 -sind auf einer quer zu den Achswellen 10 angeordneten Achse 12 drehbar gelagert. Die Achswellenkegelräder 8 weisen auf der ihrer Verzahnung abgewandten Rückseite eine abgesetzte Nabe 15 auf, deren Umfangsfläche als Vielkantprofil 19 mit Sechseck-Querschnitt ausgebildet ist. Zwischen der Nabe 15 der Achswellenkegelräder 8 und den zylindrischen Ausnehmungen 9 des Ausgleichgetriebegehäuses 4 ist dadurch je ein Ringraum 16 gebildet. In den Ringräumen 16 sind je drei Klenunkörper 18 angeordnet, die die Form von Ab- schnitten eines Ringes -mit zylindrischen Außenflächen 25 und mit von je zwei zylindrischen Einbuchtungen21 gebildeten inneren Steigflächen14 aufweisen. Zwischen den Klemmkörpern 18 besteht in Umfangsrichtung ein Abstand 17, der dadurch gebildet ist, daß die Klemmkörper 18 von einem vorgefertigten geschlossenen Ring durch radiale Trennschnitte hergestellt sind. In Umfangsrichtung sind die Klemmkörper 18 gegenüber der Nabe 15 der Achswellenkegelräder 8 begrenzt drehbar dadurch geführt, daß je zwei benachbarte abgeflachte Kanten 24 des Vielkantprofils 19 in die beiden Einbuchtungen jeweils eines Klemmkörpers 18 eingreifen. Zwischen den Kanten 24 weist das Vielkantprofil 19 ebene Stützflächen 23 auf. Die Klemmkörper 18 sind auf ihren Außenflächen 25 der Hohlzylinderfläche der Ausnehmungen 9 im Ausgleichgetriebegehäuse 4 angepaßt und mit gewindefönnigen öIverdrängungskanälen 20 versehen. In den Ausnehmungen 9 sind damit sowohl die Achswellenkegelräder 8 gelagert als auch die Klemmkörper 18 geführt.The self-locking differential gear is arranged in an axle gear housing 1 with a side cover 1 ' . It is driven by a drive pinion 2 which meshes with a ring gear 3 . A differential gear housing 4 is firmly connected to the ring gear 3 by means of screws 5. The differential gear housing 4 also has a cover 4 'and is mounted in the axle gear housing 1, 1' by means of tapered roller bearings 6. It contains one pair of bevel gears 7 and 8 side gears that are engaged with each other. The AchswellenkegelIräder 8 are mounted in cylindrical recesses 9 of the differential gear housing 4 and each connected via a spline 11 to an axle shaft 10 for the transmission of the rotational movement initiated by the drive pinion 2. The differential bevel gears 7 are rotatably mounted on an axis 12 arranged transversely to the axle shafts 10. On the rear side facing away from their toothing, the axle shaft bevel gears 8 have a stepped hub 15 , the circumferential surface of which is designed as a polygonal profile 19 with a hexagonal cross section. Between the hub 15 of the side gears 8 and the cylindrical recesses 9 of the differential gear casing 4 by a respective annular space 16 is formed. In the annular spaces 16 three Klenunkörper 18 are arranged, the cut in the form of waste having a ring-with cylindrical outer surfaces 25 and formed by two cylindrical inner Einbuchtungen21 Steigflächen14. Between the clamping bodies 18 there is a distance 17 in the circumferential direction, which is formed in that the clamping bodies 18 are produced from a prefabricated closed ring by radial separating cuts. In circumferential direction, the clamping body 18 are guided relative to the hub 15 of the side gears 8 for limited rotation in that two adjacent flattened edges 24 engage with the two recesses in each case of a clamping body 18 of the polygonal profile 19th The polygonal profile 19 has flat support surfaces 23 between the edges 24. The outer surfaces 25 of the clamping bodies 18 are adapted to the hollow cylindrical surface of the recesses 9 in the differential gear housing 4 and are provided with threaded oil displacement channels 20. Both the side shaft bevel gears 8 and the clamping bodies 18 are thus supported in the recesses 9 .

Die Wirkungsweise des selbstsperrenden Ausgleichgetriebes ist folgende: Bei gleicher Drehung des Ausgleichgetriebegehäuses 4 und der Achswellen 10 und damit im Ausgleichgetriebegehäuse4 stillstehenden Ausgleichkegelrädern 7 und Achswellenkegelrädem 8 nehmen die Klemmkörper 18 innerhalb des Ringraumes 16 eine von deren Gewicht und der auf sie einwirkenden Fliehkraft bestimmte lockere Stellung ein. Bei unterschiedlichen Drehzahlen der beiden Achswellen 10 weicht auch die Drehzahl des Ausgleichgetriebegehäuses 4 und damit der von den Ausnehmungen 9 gebildeten Reibfläche von der Drehzahl der Nabe 15 und damit der Klemmkörper 18 mit deren Außenflächen 25 ab. Die Klemmkörper 18 werden dabei an ihren Außenflächen 25 in einer Richtung mitgenommen und stützen sich mit ihren Steigflächen 14 gegen die abgeflachten Kanten 24 des Vielkantprofils 19 ab. Durch die ständige Relativdrehung der Naben 15 gegen das Ausgleichgetriebegehäuse 4 drücken die Kanten 24 die Klemmkörper18 zunehmend gegen die von den Ausnehmungen 9 gebildeten Reibflächen des Ausgleichgetriebegehäuses. Der üblicherweise vorhandene Schmierölfilm zwischen den Reibflächen wird - unterstützt durch die ölverdrängungskanäle 20 - unterbrochen und es tritt eine sich allmählich steigernde Sperrwirkung zwischen den Klemmkörpern 18 und dem Ausgleichgetriebegehäuse 4 ein. Die Größe der Sperrwirkung ist vom jeweils wirksamen Winkel der Steigflächen 14 gegenüber den daran anliegenden Kanten 24 der Nabe 15 abhängig. Die so erzielte Sperrwirkung ermöglicht es, beim Verlust der Bodenhaftung eines Antriebsrades eines Kraftfahrzeuges ein der Sperrwirkung entsprechendes Antriebsmoment selbsttätig auf das andere Antriebsrad zu leiten und dadurch das Kraftfahrzeug auch bei schlechten Bodenverhältnissen in Bewegung zu setzen oder in Fahrt zu halten. Auch bei scharfer Kurvenfahrt mit geringer Belastung des kurveninneren Antriebsrades ist der Antrieb des kurvenäußeren Antriebsrades sichergestellt.The mode of operation of the self-locking differential gear is as follows: With the same rotation of the differential gear housing 4 and the axle shafts 10 and thus the differential bevel gears 7 and axle shaft bevel gears 8 stationary in the differential gear housing 4, the clamping bodies 18 within the annular space 16 assume a loose position determined by their weight and the centrifugal force acting on them . At different speeds of the two axle shafts 10 , the speed of the differential gear housing 4 and thus the friction surface formed by the recesses 9 also deviates from the speed of the hub 15 and thus the clamping body 18 with its outer surfaces 25 . The clamping bodies 18 are entrained in one direction on their outer surfaces 25 and are supported with their rising surfaces 14 against the flattened edges 24 of the polygonal profile 19 . Due to the constant relative rotation of the hubs 15 against the differential gear housing 4, the edges 24 increasingly press the clamping bodies 18 against the friction surfaces of the differential gear housing formed by the recesses 9. The lubricating oil film usually present between the friction surfaces is interrupted - supported by the oil displacement channels 20 - and a gradually increasing locking effect occurs between the clamping bodies 18 and the differential gear housing 4. The size of the locking effect is dependent on the respective effective angle of the rising surfaces 14 with respect to the edges 24 of the hub 15 resting thereon. The locking effect achieved in this way makes it possible, if a drive wheel of a motor vehicle loses grip, to automatically transmit a drive torque corresponding to the locking effect to the other drive wheel and thereby set the motor vehicle in motion or keep it moving even in poor ground conditions. The drive of the drive wheel on the outside of the bend is ensured even when cornering sharply with little load on the drive wheel on the inside of the bend.

Die Sperrwirkung entfällt selbsttätig dann, wenn eine gleichmäßige Drehbewegung der Achswellen 10 und des Ausgleichgetriebegehäuses 4 wieder hergestellt ist oder wenn eine geringfügige überholung der geschilderten Relativbewegungen der Bauteile in Gegenrichtung erfolgt. Dabei vermindern die Kanten 24 ihren Druck auf die Steigflächen 14, so daß sich in den Ausnehmungen 9 wiederum ein Schmierölfilm zwischen den Reibflächen aufbaut und ein praktisch widerstandsfreies Gleiten der Klemmkörper 18 irn Ausgleichsgehäuse 4 stattfinden kann.The locking effect is automatically omitted when a uniform rotational movement of the axle shafts 10 and the differential gear housing 4 is restored or when a slight overhaul of the described relative movements of the components in the opposite direction takes place. The edges 24 reduce their pressure on the rising surfaces 14, so that a film of lubricating oil builds up again between the friction surfaces in the recesses 9 and the clamping bodies 18 can slide in the differential housing 4 with practically no resistance.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Selbstsperrendes Ausgleichgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit in einem Ausgleichgetriebegehäuse drehbar angeordneten Ausgleichrädern, die mit auf je einer Achswelle festen Achswellenrädem im Eingriff stehen und mit zwischen dem Ausgleichgetriebegehäuse und mindestens einer Achswelle in konzentrischen Ringräumen angeordneten Klemmkörpern, die mit einer dem Ausgleichgetriebegehäuse zugeordneten hohlzylindrischen Reibfläche und mit der Achswelle oder den Achswellen zugeordneten Stützflächen in Wirkverbindung stehen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Klemmkörper (18) als Abschnitte eines Ringes mit zylindrischen, der Reibfläche (Ausnehmung 9) angepaßten Außenflächen (25) und mit von einem konzentrischen Zylinder abweichenden inneren Steigflächen (14) ausgebildet sind. Claims: 1. Self-locking differential gear, in particular for motor vehicles, with differential gears rotatably arranged in a differential gear housing, which are in engagement with axle gears fixed on each axle shaft and with clamping bodies arranged between the differential gear housing and at least one axle shaft in concentric annular spaces, which are connected to one of the differential gear housing associated hollow cylindrical friction surface and associated with the axle shaft or the axle shafts support surfaces in operative connection, d a d u rch g e k ennzeichnet that the clamping body (18) as sections of a ring of cylindrical, the friction surface (recess 9) adapted to the outer surfaces (25) and are formed with inner rising surfaces (14) deviating from a concentric cylinder. 2. Ausgleichgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigflächen (14) der Klemmkörper (18) durch zylindrische Einbuchtungen (21) gebildet sind. 3. Ausgleichgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Klemmkörper (18) die Hälfte der Kanten (24) eines die Stützflächen (23) bildenden Vielkantprofils (19) beträgt und daß jeweils zwei einander benachbarte Kanten des Vielkantprofiles in jeweils zwei Einbuchtungen jedes Klemmkörpers hineinragen. 4. Ausgleichgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (18) in an sich bekannter Weise an ihren Außenflächen (25) gewindeförmige ölverdrängungskanäle (20) aufweisen.2. Differential gear according to claim 1, characterized in that the rising surfaces (14) of the clamping body (18) are formed by cylindrical indentations (21). 3. Differential gear according to Claims 1 and 2, characterized in that the number of clamping bodies (18) is half of the edges (24) of a polygonal profile (19) forming the supporting surfaces (23) and that in each case two adjacent edges of the polygonal profile in two indentations of each clamp body protrude. In that the clamping body (18) 4. A differential drive according to claims 1 to 3, characterized in manner known per se on their outer surfaces (25) of thread-like oil displacement channels (20).