DE2332997A1 - Vorrichtung zum ausgleich und zur verteilung der abtriebsdrehmomente eines fahrzeug-differentialgetriebes - Google Patents
Vorrichtung zum ausgleich und zur verteilung der abtriebsdrehmomente eines fahrzeug-differentialgetriebesInfo
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Description
1. Vernon Elmer Gleasman ,Cleveland / Ohio / USA
2. Robert Nelson Benjamin , Westlake / Ohio / USA
Vorrichtung zum Ausgleich und zur Verteilung der Abtriebsdrehmomente eines Fahrzeug-Differentialgetriebes.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
,umfassend ein Differentialgetriebe in einem Gehäuse mit einem Leistungseingang.
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Die Drehmomente der beiden Abtriebswellen von einem Differentialgetriebe sind häufig aus verschiedenen Gründen ungleich.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es , aie Abtriebsdrehmomente
eines Fahrzeug-Differentialgetriebes auszugleichen oder diese Drehmomente in einer vorgeschriebenen Art und Weise zu
verteilen.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht , daß zwei Achswellenseitenräder zur Drehmomentübertragung an zwei
Abtriebswellen durch das Gehäuse hindurch mit diesen Wellen verbunden sind , daß an dem Gehäuse gleich neben der Austritts öffnung
von mindestens einer der beiden Abtriebswellen sich ein Absatz , befindet , und daß ein reibungsmindernder Ring die Abtriebswelle
dort so umgibt , daß er die Axialkraft zwiscnen dem Gehäuseabsatz und dem dazugehörigen Achswellenrad aufnehmen
kann , wodurch sich das an die eine Abtriebswelle abgegebene Drehmoment verstärkt.
Ferner ist es zweckmäßig , daß der reibungsmindernde Ring aus einer Einheit besteht , welche einen Käfig umfaßt , in
dem eine Mehrzahl von frei drehbaren , radial ausgerichteten und gestreckten Rollen gelagert sind ,und die mindestens einen
durchgehenden ,flachen Ring ,der an einer Seite des Rollen-Käfigs
anliegt.
Eine vorteilhafte Einrichtung wird dadurch erreicht , oaß
das Differential zwei Achswellenseitenräder einschließt , jedes mit seiner zugehörigen Abtriebswelle drehbar angeordnet , wobei
die Achswellenräder in dem Gehäuse hintereinander axial aus-
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gericntet montiert sina una ihre Schrägungsrichtung gleich ist, sodaß sich die Axialkräfte in der einen Richtung aer beschriebenen
, einen Abtriebswelle a ddieren , wenn das Differential ein entsprechendes ί anrzeug vorwärts vorantreibt.
Weiterhin ist es vorteilhaft , daß an dem Gehäuse gleich
neben de-r Austritts Öffnung der anderen Abtriebswelle sich ein
Absatz befindet , daß ein reibungsmindernder Ring diese andere Abtriebswelle dort so umgibt , daß er die Axialkraft zwischen
dem erwähnten Absatz und dem mit der anderen Abtriebswelle verbundenen Achswellenzahnrad aufnehmen kann , wenn sich die
Axialkräfte der beiden Achswellenräder in der Richtung der anderen Abtriebswelle addieren , welches dann erfolgt,wenn das
Differential ein entsprechendes Fahrzeug rückwärts bewegt.
Ferner ist es vorteilhaft ,daß an dem Gehäuse gleich neben
der Austrittsöffnung der anderen Abtriebswelle sich ein Absatz befindet , und daß mindestens eine Reibscheibe die andere
Welle dort so umgibt , daß sie die Axialkraft zwischen dem zuletzt erwähnten Gehäuseabsatz und dem mit der anderen Abtriebswelle
verbundenen Achswellenzahnrad aufnehmen kann , wodurch sich das an die andere Abtriebswelle abgegebene Drehmoment
verkleinert.
Weiterhin ist es vorteilhaft , daß die Abtriebswellen auf
mindestens zwei Antriebsachsen eines Fahrzeugs mit Mehrachsenantrieb wirken.
Ein Verfahren zur Verteilung der Drehmomente wird vorteilhaft dadurch erreicht , daß ein Druckring/der mindestens eine
der Abtriebswellen umgibt , zwischen dem mit seiner zugehörigen
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Abtriebswelle verbundenen Achswellenzahnrad und dem Differentialgehäuse
angeordnet wird , wodurch das Drehmoment dieser einen Welle in einer vorgeschriebenen Weise geändert wird.
Fig. 1 zeigt- die Seitenansicht einer Ausführung eines Differentials ,
die teilweise abgebrochen dargestellt ist, um die erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrer Anwendung zu verdeutlichen,
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Aufsicht eines reibungsmindernden Ringes ,abgebrochen gezeichnet , um die Konstruktionsmerkmale
deutlicher zu veranschaulichen ,
Fig. 3 stellt eine Seitenansicht des reibungsmindernden Ringes von Fig.2 dar ,
Fig. 3A zeigt eine Seitenansicht eines reibungsvergrößernden Ringes ,
der an der gleichen Stelle benutzt werden kann wie der reibungsmindernde Ring von Fig. 2 ,
Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht der Vorrichtung von
Fig. 2 und 3 ,dargestellt als abgebrochener Schnitt ,um die
Details der Konstruktion innen besser zu verdeutlichen ,
Fig. 5 zeigt eine ännliche Ausführung eines Differentials wie in tig. 1 ,jedoch ist der reibungsvergrößernde Ring von tig. I
durch einen reibungsmindernden Ring ersetzt worden ,
Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittkante 6-6 von Fig. 1
und 5 mit den Details von Untersetzungsgetriebe und Ausgleichsgetriebe und ihrer Wirkungsweise mit ihrem zugehörigen
Achswellen oder Treibrad.
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Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht ähnlich wie Fig. 5 ,wobei jedoch
die Bruchlinie mehrere reibungsvergrößernde Ringe freilegt im Gegensatz zu dem einen reibungsvergrößernden
Ring von Fig. 5 ,
Fig. 8 zeigt einen Querschnitt eines Differentials mit zwei Kegelrädern
und stellt eine Anwendungsmöglichkeit der vorliegenden Erfindung dar .
Die Figuren 1,5,6 und 7 zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Differential , welches in der amerikanischen
Patentschrift Nr. , 1972 von Robert N. Benjamin beschrieben ist. Ein solches Differential besteht aus zwei grundsätzlich
gleichen Zahnradsätzen in einem Gehäuse 10 , angetrieben von einer Antriebs-oder Kardanwelle , welche vorzugsweise
mit einem an einer Nabe 10a angeflauschten Tellerrad 22 gekoppelt ist ,wobei die Nabe 10a mit dem Gehäuse 10 fest verbunden ist.
Jeder Zahnradsatz besitzt eine zentrale Schnecke , Schraubrad , Schrägzahnstirnrad oder Achswellenzahnrad , im folgenden kurz
Seitenrad genannt , welches innen ein Keilnabenprofil (Fig. 5) mit den Nuten 10b besitzt , in welches das entsprechende Keilwellenprofil
der Halbwelle 12 oder 12a paßt ,die jeweils zu einem Hinterrad oder Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs führt. Jedes Seitenrad
kämmt mit mehreren Untersetzungseinheiten , von denen jede in der Mitte ein Schraub-oder Schneckenrad 13 oder 13a besitzt,
im Eingriff mit dem ihm zugeordneten Seitenrad , und umfaßt ein reversibel drehbares Ausgleichsrad 14 oder 14a an jeder Seite
des Schneckenrads ,wobei dieses Zahnrad mit seinem zugehörigen Schneckenrad koaxial und fest verbunden ist. Die Seitenräder
und lla sind in einer selben Richtung schrägverzahnt , wodurch
ein Axialdruck resultiert , der im Betrieb eine Kraft von X kp
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erzeugt , die in der Ebene von Linie B in Fig. 1 wirksam wird.
Ein Zahnraasatz befindet sich über üieser Ebene , der andere darunter und die beiden Zahnradsätze sind in der Ebene B mit
den Seitenrädern 11 und 11a verbunden .Der Axialdruck des Seitenrades
11a hat die gleiche Richtung wie der des Seitenrades 11 , und wirs wirKsam in der Ebene A am unteren Ende der Nabe 10a' ,
welche eine Baueinheit ist mit dem Seitenrad 11a .Damit beträgt
die gesamte , resultierende Kraft in der Ebene A 2 X kp.
Die vorliegende Erfindung dient dem Zweck , die Drehmomente der Halbwellen 12 und 12a auszugleichen ,indem zwischen
dem Ende der Nabe 11a' und dem Absatz 10a' des Gehäuses ein reibungsmindernder Ring eingeführt wird . Eine vorgezogene Ausführüngsform
ist in den Figuren 2 , 3 und 4 dargestellt und zeigt eine Anordnung eines Drucklagerrings 17 zwischen zwei ebenen
Ringen 16 .Teil 17 der Figuren 2 und 4 umfaßt eine große Anzahl von sehr kleinen Rollen 17a ,welche in Öffnungen eines Käfigs
17b geführt werden .Der Käfig ist in einer Zone am Umfang geschlitzt
, und in dieser Zone befinden sich Öffnungen 17c ,in denen jeweils eine Rolle 17a geführt wird. Die äußerste Peripherie des
Ringes 17 ist geschlossen wie angedeutet in Fig. 17d. Die Rollen 17a sind im Durchmesser größer als die Wandstärke des Käfigs
17b , sodaß die Rollen zwischen den Ringen 16 in Kreisrichtung frei umlaufen können .Die Rollen 17a sind radial ausgerichtet
und bewegen sich völlig frei ,da sie kein eigenes Lager besitzen. Die gesamte Anordnung der Teile 16 und 17 ist in dieser vorgezogenen
Ausführung etwas höher als b, 3mm ( l/4 Zoll) , und nimmt daher im Gehäuse des Differentials sehr wenig Platz ein.
Die Anordnung 16,17 kann durch das Teil 17 allein ersetzt werden und wird dann zwischen den gehärteten , ebenen Flächen der Nabe
Ha' des Seitenrades Ha und dem Absatz 10a' des Gehäuses 10a gehalten.
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Diese Drehmoment-Ausgleichsvorrichtung , dargestellt in Jig. 1 als eine Einheit 15a ,reduziert den Axialdruck von X kp
des Seitenrades Ha auf einen sehr niedrigen Wert , sodaß als Resultat der vorliegenden Erfindung in der Anwendung des Differentials
von Fig. 1 sich in der Ebene B etwa eine Reibkraft von X kp und in der Ebene A ebenfalls eine Reibkraft von etwa X kp
einstellt. Die Reibung in der Ebene B gleicht die Drehmomente der Halbwellen IZ und 12a aus.
Die Beschreibung von Fig. 1 gilt soweit für den Fall in dem der Axialdruck durch Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs entsteht.
Bei Rückwärtsfahrt ist der Axialdruck der Seitenräder 11 und Ha
entgegengesetzt gerichtet und zeigt in Fig. 1 nach oben. Ist bei Rückwärtsfahrt ein gleicher Drehmoment-Ausgleich gewünscht
wie im Fall der Vorwärtsfahrt , wird eine der Vorrichtungen von Fig. 2 , 3 oder 4 .in einer entsprechenden Position angebracht , so
wie Position 15 von Fig. 1 es zeigt ,wo die Halbwelle 12 aus dem Gehäuse 10 des Differentials heraustritt.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann dazu benutzt werden , die Reibung an einer der beiden Abtriebswellen
beliebig zu vergrößern , indem ein reibungsvergrößernder Ring anstatt einer ähnlich angebrachten , reibungsmindernden
Vorrichtung 15 und 15a verwendet wird. Die Vorrichtung von Fig. ist gleich der von Fig. 1 ,wobei jedoch am unteren Ende des
Differentials zwischen der Nabe 11a' des Seitenrades Ha und dem Absatz 10a" des Gehäuses 10 sich ein glatter Ring 25 befindet
,wie vergrößert dargestellt in Fig. 3A .Damit erhöht sich
die Reibung dort , wo die Halbwelle 12a aus dem Differentialgehäuse 10 heraustritt. Eine derartige Vorrichtung wird vorzugsweise
angewendet in dem Verteilergetriebe ,welches in der amerikanischen
Patentschrift Nr. 2 859 641 (Gleasman) vom 11.11.58
beschrieben ist. Eine derartige Vorrichtung Kann vorteilhaft dazu
3DHR .Q S / Π q R Γ*
benutzt werden , das Drehmoment in bestimmter Art zu verteilen zwischen dem Drehmoment ,übertragen von Halbwelle 12 auf eine
der Front-oder Hinterachsen , und dem Drehmoment von Halbwelle
12a auf eine andere Achse. Die Reibung des Ringes 25 kann durch Schlitze oder Ölnuten an einer oder beiden Seiten des Ringes erzeugt
werden.
Fig. 6 informiert zusätzlich über die Lagerzapfen 16 ,welche
in der Mitte durch jede Untersetzungseinheit hindurchführen und in entsprechenden Lagern des Grundmaterials 17 aufgenommen
und von den Stiften 19 in Position gehalten werden. Die Bohrungen 21 nehmen die Bolzen 20 auf , welche die oberen und die unteren
Zahnradsätze im Gehäuse festhalten.
Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform von Fig. 5 ,in
der mehrere Reibscheiben vorgesehen sind um die Reibung zu vergrößern , sodaß die Halbwelle 12a ,welche aus dem Differentialgehäuse
10 heraustritt , ein kleineres Drehmoment liefert als die Halbwelle 12 .Die Nabe des Seitenrades lla ist hier mit der
Halbwelle 12a als eine Einheit dargestellt , wobei die flache Reibstheibe
mit der Halbwelle 12a formschlüssig verbunden ist und
sich zwischen zwei flachen Reibscheiben 27 ,und 28 befindet , welche ihrerseits mit dem Gehäuse 10a formschlüssig verbunden
sind. Die Scheiben haben untereinander ein axiales Spiel und bilden damit eine Art Lamellenbremse , welche das Drehmoment
der Halbwelle 12a verkleinert. Diese Anordnung findet eine nützliche Anwendung in einem Verteilergetriebe , welches das Antriebsmoment auf eine vordere und hintere Antriebsachse eines Fahrzeugs
,verbunden mit der Halbwelle 12 bezw. 12a ,verteilt.
Die Vorteile dieser Erfindung können auch in anderen Differentialgetrieben wie z.B. in einem Differential mit zwei
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Ausgleichsrädern in Fig. 8 angewendet werden .Dieses Standard-Differential
wird angetrieben von Welle 30 und liefert das Drehmoment zu den beiden Abtriebswellen 31 und 31a. Ein Kegelrad
30a treibt vorzugsweise ein Tellerrad 32, welches in der bekannten Art sich im Differentialgehäuse dreht. Die Ausgleichsräder 34
wirken auf die Achswellenräder 35 ,welche ihrerseits die Abtriebswellen
31 und 31a antreiben. Die Abtriebsmomente dieser beiden Wellen können erfindungsgemäß geändert werden , indem
an der Position 36 von Fig. 8 ,wo z.B. die Welle 31a aus dem Gehäuse 33 heraustritt , zwischen dem Achswellenrad 35 und dem
Gehäuse 33 entweder eine reibungsmindernde Vorrichtung 15 oder 15a der Figuren 2,3 und4 ( oder das Teil 17 allein ) oder die
reibungsvergrößernde Vorrichtung von Fig. 5 und 7 , angebracht wird. Letztere Vorrichtung wird vorzugsweise benutzt , wenn die
Halbwellen 31 und 31a zwei einander gegenüberliegende Antriebsräder eines Fahrzeugs antreiben oder wenn die Wellen 31 und 31a
von einem Verteilergetriebe ausgehen wie hier dem Gehäuse 33 , und eine Vorder -und Hinterachse eines Zweiachsen-getriebenen
Fahrzeugs antreiben.
Die Ausdrücke "Schnecke" , "Schraubrad11 und "Schneckenrad"
schließen ungeachtet der Steigung oder des Schrägungswinkels schrägverzahnte Zahnräder mit ein.
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Claims (7)
- Patentansprüche1- / Vorrichtung , ymfassend ein Differentialgetriebe in einemihäuse mit einem Leistungseingang , dadurch gekennzeichnet , daß zwei Achswellenseitenräder zur Drehmomentübertragung an zwei Abtriebswellen durch das Gehäuse hindurch mit diesen Wellen verbunden sind , daß an dem Gehäuse gleich neben der Austrittsöffnung von mindestens einer der beiden Abtriebswellen sich ein Absatz befindet , und daß ein reibungsmindernder Ring die Abtriebswelle dort so umgibt , daß er die Axialkraft zwischen dem Gehäuseabsatz und dem dazugehörigen Achswellenrad aufnehmen kann , wodurch sich das an die eine Abtriebswelle abgegebene Drehmoment verstärkt.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet , daß der reibungsmindernde Ring aus einer Einheit besteht , welche einen Käfig umfaßt , in dem eine Mehrzahl von frei drehbaren , radial ausgerichteten und gestreckten Rollen gelagert sind , und mindestens einen durchgehenden , flachen Ring , der an einer Seite des Rollenkäfigs anliegt.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet , daß das Differential zwei Achswellenseitenräder einschließt , jedes mit seiner zugehörigen Abtriebswelle drehbar angeordnet , wobei die Achswellenräder in dem Gehäuse hintereinander axial ausgerichtet montiert sind und ihre Schrägungsrichtung gleich ist , sodaß sich die Axialkräfte in der einen Richtung der beschriebenen , einen Abtriebswelle addieren , wenn das Differential ein entsprech-3 09885/0965endes Fahrzeug vorwärts vorantreibt.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , daß an dem Gehäuse gleich neben der Austrittsöffnung der anderen Abtriebswelle sich ein Absatz befindet , daß ein reibungsmindernder Ring diese andere Abtriebswelle dort so umgibt , daß er die Axialkraft zwischen dem erwähnten Absatz und dem mit der anderen Abtriebswelle verbundenen Achswellenzahnrad aufnehmen kann , wenn sich die Axialkräfte der beiden Achswellenräder in der Richtung der anderen Abtriebswelle addieren , welches dann erfolgt, wenn das Differential ein entsprechendes Fahrzeug rückwärts bewegt.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet , daß an dem Gehäuse gleich neben der Austrittsöffnung der anderen Abtriebswelle sich ein Absatz befindet ,und daß mindestens eine Reibscheibe die andere Welle dort so umgibt , daß sie die Axialkraft zwischen dem zuletzt erwähnten Gehäuseabsatz und dem mit der anderen Abtriebswelle verbundenen Achswellenzahnrad aufnehmen kann , wodurch sich das an die andere Abtriebswelle abgegebene Drehmoment verkleinert.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 1-5 ,dadurch gekennzeichnet , daß die Abtriebswellen auf mindestens zwei Antriebsachsen eines Fahrzeugs mit Mehrachsenantrieb wirken.
- 7. Verfahren , das Drehmoment von zwei Abtriebswellen , welche von zwei Achswellenzahnrädern eines Differentialgetriebes mit einem Gehäuse und einem Leistungseingang angetrieben werden , zu verzweigen , dadurch gekennzeichnet ,daß ein Druckring ,der mindestens eine der Abtriebswellen umgibt , zwischen dem mit seiner zugehörigen Abtriebswelle verbundenen Achswellenzahnrad und dem Differentialgehäuse angeordnet wird , wodurch309885/096Sdas Drehmoment dieser einen Welle in einer vorgeschriebenen Weise geändert wird.3 0 9 8 8 5 / Π 9 B b
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OD | Request for examination | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition |