DE3514578A1

DE3514578A1 - Differentialgetriebe

Info

Publication number: DE3514578A1
Application number: DE19853514578
Authority: DE
Inventors: Alvin A. Grosse Pointe Farms Mich. Choma; Timothy R. Warren Mich. Edwards
Original assignee: Tractech Inc
Current assignee: Tractech Inc
Priority date: 1984-10-29
Filing date: 1985-04-23
Publication date: 1986-04-30
Also published as: JPS61109938A; SU1403994A3; CA1226148A; GB2166207A; GB2166207B; SE8500464D0; SE8500464L; BR8501986A; US4644818A; IT8567237A0; IT8553111V0; AU563669B2; AU4026685A; GB8501866D0; FR2572153A1; IT1183779B

Description

HOEGER, STELLR-E-CHT & PARTNER 3514578

PATENTANWÄLTE

UHLANDSTRASSE 14- c ■ D 70OO STUTTGART 1

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A 46 501 u Anmelder: Tractech, Ine

11445 Stephens Drive

Warren, Michigan 48090, U.S.A.

Be s c h r e i b u η g:

Differentialgetriebe bzw. Ausgleichsgetriebe zum Antreiben zweier Ausgangswellen von einer Eingangsantriebswelle aus sind bekannt, wozu beispielsweise verwiesen wird auf die US-Patentschriften 2 329 059, 2 638 794, 3 397 593, 2 667 087, 2 830 466, 3 651 907 und 3 791 238. Wie es durch diese Patentschriften zum Ausdruck gebracht wird, ist es in dieser Technik üblich, Stütz -bzw. Halteringe vorzusehen, die zwischen einer Kupplungseinrückstellung und Kupplungsausrückstellung relativ zu einem antreibenden Teil oder mittleren Zahnkranz im Winkel verschiebbar sind, um einen Kupplungsteil in einem zeitweilig ausgerückten Zustand zu halten, der einer angetriebenen Welle zugeordnet ist, welche die andere angetriebene Welle überläuft, wie dies beispielsweise auftreten kann, wenn ein Motorfahrzeug eine Kurve fährt. Wenn der Überlaufzustand beendet ist, wird der Haltering im Winkel in seine Ausgangsstellung relativ zu dem mittleren antreibenden Teil zurückgeführt, woraufhin der zugeordnete Kupplungsteil wiederum in Eingriff mit dem mittleren antreibenden Teil federbelastet wird.

Die Verwendung eines Schnappringes zum Zentrieren des mittleren Nockenteiles relativ zu dem mittleren antreibenden Teil ist in den oben genannten Patentschriften offenbart, wobei der

mittlere Nockenteil relativ zu dem mittleren antreibenden Teil zentriert wird mittels Steuernocken auf jeder Seite des mittleren Nockens.

Es sind fortgesetzt Anstrengungen unternommen worden, um die Arbeitsweise zu verbessern und um die Kosten solcher Ausgleichsgetriebe zu verringern. Die vorliegende Erfindung bezweckt/ ein verbessertes Ausgleichsgetriebe derjenigen Art, die einen mittleren Nocken aufweist, zu schaffen, bei welchem Verwendung eines Schnappringes vermieden ist zusätzlich dazu, daß die Verwendung der Stütz- bzw. Halteringe vermieden ist.

Ein Hauptzweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ausgleichsgetriebe zu schaffen, welches einen mittleren Nockenteil aufweist, der innerhalb des antreibenden Teiles durch die Seitenzahnräder oder AchswellenZahnräder zentriert ist, um dadurch die Beseitigung des üblichen Schnappringes zu ermöglichen. Gemäß einem kennzeichnenden Merkmal der Erfindung weist der mittlere Nockenteil an seinem Innenumfang einen ringförmigen mittig angeordneten radial einwärts gerichteten Zentrierflansch auf, an dessen End- bzw. Stirnflächen die benachbarten Enden oder Stirnseiten der Achswellenzahnräder anliegen. Die Achswellenzahnräder sind ihrerseits mit äußeren Anschlagflanschen versehen, deren entfernt liegende Endflächen an den benachbarten Wänden der Gehäusekammer anliegen, um dadurch den mittleren Nockenteil relativ zu dem antreibenden Teil genau zu positionisieren, wodurch die Verwendung eines Schnappringes nicht mehr erforderlich ist.

Ein speziellerer Zweck der Erfindung besteht darin, ein Ausgleichsgetriebe der oben beschriebenen Art zu schaffen, in welchem die Verwendung der üblichen Stütz- oder Halteringe vermieden ist. Demgemäß sind die Komplexität und die Herstellungskosten in großen Ausmaß verringert als Folge der Beseitigung der Halteringe, der Halteringnuten in den Kupplungsteilen, der Halteringschlitze in dem mittleren Nocken, des

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Schnappringes zwischen dem mittleren Nocken und den antreibenden Teilen und der Schnappringnut in dem antreibenden Teil und in dem mittleren Nockenteil. Die Kupplungsteile können im geschmiedeten Zustand vorliegen, wobei ein Räumen nur an der Innengestalt der Keilnuten erforderlich ist. Weiterhin ist die Bearbeitung mit kleiner Toleranz vermieden, die zuvor an den Rampen des mittleren Nockens erforderlich war, wenn Halteringe verwendet wurden. Die Länge der inneren Nabe der Achswellenantriebszahnräder ist verringert, um zwangsläufige Positionierung mit der ringförmigen radial einwärts gerichteten Verlängerung an dem mittleren Nocken zu schaffen. Demgemäß ist die Anzahl der Arbeitsvorgänge oder der Bauteile verringert und eine einfache wirksame Arbeitsweise ist erzielt, und Toleranzeinstufungskontrolle ist weniger empfindlich ohne Halteringvorkehrungen oder Halteringmaßnahmen an den Bauteilen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Figur 1 ist eine Längsschnittansicht eines Ausgleichsgetriebes gemäß der Erfindung.

Figur 2 ist eine Längsschnittansicht eines der Achswellenantriebszahnräder des Getriebes gemäß Figur 1.

Figur 3 ist eine Teilansicht einer Tragschulter des Achswellentriebs Zahnrades gemäß Figur 2.

Figur 4 ist eine Vorderansicht eines der Kupplungsteile gemäß Figur 1.

Figur 5 ist eine Längsschnittansicht eines der Kupplungsteile gemäß Figur 1.

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Figur 6 ist eine Schnittansicht nach Linie 6-6 der Figur 4.

Figur 7 ist eine Schnittansicht eines der Federhaiteelemente gemäß Figur 1.

Figur 8 ist eine Vorderansicht des aus Pulvermetall gebildeten mittleren Nockenteiles gemäß Figur 1.

Figur 9 ist eine Schnittansicht nach Linie 9-9 der Figur 8. Figur 10 ist eine Schnittansicht nach Linie 10-10 der Figur 8.

Figur 11 ist eine Teilschnittansicht nach Linie 11-11 der Figur 1.

Figur 12 ist eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform eines bearbeiteten mittleren Nockens.

Figur 13 ist eine Schnittansicht nach Linie 13-13 der Figur 12. Figur 14 ist eine Schnittansicht nach Linie 14-14 der Figur 12.

Gemäß Figur 1 umfaßt ein Differentialgetriebe bzw. Ausgleichsgetriebe gemäß der Erfindung einen ringförmigen mittleren antreibenden Teil oder Drehkranz 2, der in einem Gehäuse 4 angeordnet ist, welches mit unterbrochenen Linien dargestellt ist und welches Abschnitte 4a und 4b aufweist, die miteinander verbolzt sind, um den mittleren antreibenden Teil 2 zu halten. Das Gehäuse 4 wird von einer Antriebswelle 6 über ein Antriebsrad 7 und ein Ringzahnrad 8 angetrieben. An jeder Seite weist der mittlere antreibende Teil 2 Antriebszähne auf, mit denen gewöhnlich entsprechende Kupplungszahne 10a und 12a im Eingriff stehen, die an einem ringförmigen Kupplungsteil 10 bzw. 12 gebildet sind. Jeder Kupplungsteil 10, 12 ist an einem Seitenzahnrad bzw. Achswellenantriebszahnrad 14 bzw. 16 konzentrisch angebracht mittels einer Keilnutenverzahnung 10b,

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14a bzw. 12b, 16a für axiale Verschiebung relativ zu dem Achswellenantriebszahnrad 14 bzw. 16/ die jeweils mittels einer Keilnutenverzahnung 14b bzw. 16b mit einer Ausgangswelle 18 bzw. 20 undrehbar verkeilt sind. Die Kupplungsteile 10 und sind gewöhnlich nach innen in Richtung gegen den mittleren antreibenden Teil 2 durch eine Schraubendruckfeder 22 bzw. 24 vorgespannt, die zwischen einem Federhalter 26 bzw. 28 und dem Kupplungsteil 10 bzw. 12 wirkt.

In dem mittleren antreibenden Teil 2 ist ein ringförmiger mittlerer Nockenteil 30 konzentrisch angeordnet, der aus gesintertem Eisenpulver gebildet ist und an seinen gegenüberliegenden Seiten Nockenzähne 30a aufweist, die im Eingriff mit Teilen der Kupplungszähne 10a und 12a stehen, die relativ zu denjenigen Kupplungsζahnteilen, die mit den Zähnen des mittleren antreibenden Teiles 2 im Eingriff stehen, radial einwärts angeordnet sind. Gemäß einem kennzeichnenden Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der mittlere Nockenteil 30 an seinem Innenumfang mit einer radial nach innen gerichteten ringförmigen Zentrier- oder Anschlagschulter 30b versehen, an deren gegenüberliegenden Seiten die benachbarten Enden der Achswellenantriebszahnräder 14 und 16 anliegen, wie dies aus Figur 1 ersichtlich ist. Gemäß den Figuren 8 und 9 ist der mittlere Nokkenteil 30 für begrenzte Winkelbewegung relativ zu dem mittleren antreibenden Teil 2 verkeilt, und der mittlere antreibende Teil 2 ist mit einem inneren sich axial erstreckenden Keil 2a versehen, der sich radial einwärts in einen überdimensionierten bzw. größeren Schlitz 32 erstreckt, der in einem äußeren Gewichtsteil 30c gebildet ist, welcher am Außenumfang des mittleren Nockenteiles 30 angebracht ist. Diametral angeordnete Gewichtsmittel 3Od sind vorgesehen als ein Ausgleich für die den Schlitz bildenden Flanschteile 30c.

Gemäß Figur 2 umfaßt das Achswellenantriebszahnrad 14 äußere Keilnutenζahne 14a, mit denen die inneren Keilnutenzähne 10b des axial verschiebbaren Kupplungsteiles 10 im Eingriff stehen,

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und innere Keilnutenζahne 14b für undrehbare Verbindung des Achswellenantriebszahnrades mit der Ausgangswelle 18. Das Achswellenantriebszahnrad 14 ist weiterhin mit einem äußeren ringförmigen Tragflänsch 14c versehen, der sowohl als Tragschulter für den ringförmigen Federhalter 26, als auch als ein Wiederlager für Eingriff mit der benachbarten Stirnwand der Gehäusekammer 4c dient, wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Falls es gewünscht wird, kann der Endteil des Achswellenantriebszahnrades neben dem mittleren Nockenteil 30 mit einer Senkbohrung 14d versehen sein, die eine glatte zylindrische Innenfläche aufweist für Aufnahme eines Endes eines wahlweise vorgesehenen zylindrischen Abstandsteiles 36, der zwischen den benachbarten Enden der Ausgangswellen 18 und 20 angeordnet ist. Das Achswellenantriebszahnrad 16 hat eine entsprechende Gestaltung.

Wie in Figur 7 dargestellt, hat der Federhalter 26 eine innere ·. Keilnut en verzahnung, die es ihm ermöglicht, von dem rechten Ende des Achswellenantriebszahnrades über die Keilnutenζahne 14a in eine Stellung in Eingriff mit der Tragschulter 14c geschoben zu werden. Der Federhalter ist mit inneren Keilnuten versehen für Aufnahme der Keilnutenζahne 14a und 16a, wenn der Federhalter 26 an dem Achswellenantriebszahnrad axial angebracht wird. Der Federhalter 28 hat eine entsprechende Ausführung.

Nachstehend wird die Arbeitsweise des Ausgleichsgetriebes erläutert .

Wenn angenommen wird, daß das Ausgleichsgetriebe sich in seinem normalen Betriebszustand befindet, der in Figur 1 dargestellt ist, so erzeugt eine Drehung der Antriebswelle 6 ein Antreiben der Ausgangswellen 18 und 20 mit gleicher Drehgeschwindigkeit, und zwar über das Ringzahnrad 8, den mittleren antreibenden Teil 2, die Kupplungsteile 10 und 12 und die Achswellenantriebszahnräder 14 und 16. Da der Abstand d (Figur 2) zwischen

dem Federhaltertragflanschen 14c bzw.16c von der Anschlagfläche an der betreffenden Fläche der inneren Zentrier- oder Anschlagschulter 30b des mittleren Nockens 30 jeweils gleich ist/ " werden an die Kupplungsteile 10 und 12 von den Schraubenfedern 22 und 24 gleiche Vorspannkräfte angelegt, die dazu verwendet werden, die Kupplungen in Eingriff mit dem mittleren antreibenden Teil 2 zurückzubringen.

In dem Fall, in welchem die Drehgeschwindigkeit der gemäß Figur 1 linken Ausgangswelle 18 die Drehgeschwindigkeit der rechten Ausgangswelle 20 überschreitet, wie es auftreten kann, wenn das Fahrzeug eine Rechtskurve fährt, wird der mittlere Nockenteil 30 relativ zu dem mittleren antreibenden Teil 2 im Winkel verschoben, woraufhin die Kupplungszahne 10a (Figur 11) des Kupplungsteiles 10 an den Seiten der Zähne 30a des mittleren Nockens 30 auflaufen, um den Kupplungsteil 10 relativ zu dem antreibenden Teil 2 auszurücken und dadurch die * Kupplungszahnteile 10a außer Eingriff mit den entsprechenden Antriebsζahnen des mittleren antreibenden Teiles 2 zu bringen. Der Kupplungsteil 10 wird in einem ausgerückten indexierten Zustand gehalten, bis die Kurvenfahrt des Fahrzeuges beendet ist und die Drehgeschwindigkeiten der Antriebswellen 18, .20 wieder gleich sind, woraufhin das Ausgleichsgetriebe in seinen normalen Betriebszustand zurückkehrt. Demgemäß ist ersichtlich, daß das Ausgleichsgetriebe ohne die Verwendung von Halteringen arbeitet, wobei der mittlere Nockenteil 30 innerhalb des antreibenden Teiles 2 genau zentriert gehalten ist durch das Zusammenarbeiten der benachbarten Enden der Achswellenantriebszahnräder 14, 16 mit der sich radial einwärts erstreckenden Anschlagschulter 30b des mittleren Nockens

Bei einer abgewandelten Ausführungsform des mittleren Nockens ist der überdimensionierte oder größere Schlitz 132 für Aufnahme des inneren Keiles an dem mittleren antreibenden Teil 2 direkt in dem Körper 130 des mittleren Nockens gebildet. Bei dieser Ausführungsform ist der Körper 130 des mittleren -

Nockens aus bearbeitetem Stahl 8620 gebildet.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Kupplungsteile 10, 12 im geschmiedeten Zustand verwendet werden können, da nur die innere Keilnutengestalt bearbeitet bzw. geräumt zu werden braucht. Demgemäß fallen die Kosten für die Halteringe und die Kosten für das Bearbeiten der Halteringnuten in den Kupplungsteilen fort. Weiterhin ergibt sich eine beträchtliche Kostenverringerung als Folge der verringerten Anzahl von Bauteilen, und es ist einfache wirksame Arbeitsweise erzielt mit erhöhter Zuverlässigkeit. Schließlich ist als Folge der Beseitigung der Halteringe die Toleranzeinstufungskontrolle weniger empfindlich.

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Claims

HOEGER, STELLRE-CHT & PARTNER 3514578 Patentanwälte uhlandstrasse 14 ο · d 70oo stuttgart 1 A -46 501 u Anmelder: Tractech, Inc. 11445 Stephens Drive Warren, Michigan 48090, U.S.A. Patentansprüche

1. Ausgleichsgetriebe zum Antreiben zweier gleichachsig angeordneter Ausgangswellen (18,20) von einer Eingangswelle (6), ' mit

(a) einem Gehäuse (4) welches eine Kammer enthält, die gegen- _% überliegende Endwände bestimmt, die ausgerichtete Öffnungen S~ für Aufnahme je einer der Ausgangswellen enthalten,

(b) einem ringförmigen antreibenden Teil (2), der in der Kammer in konzentrischer Abstandlage um die Längsachse der Ausgangswellen angeordnet ist, und mit

(c) einer Kupplungseinrichtung, die gewöhnlich eine Antriebsverbindung zwischen dem antreibenden Teil und den Ausgangswellen herstellt und die zwei ringförmige Achswellenantriebszahnräder (14,16), die an den benachbarten Enden der Ausgangswellen angebracht sind, zwei angetriebene Kupplungsteile (10,12), die für axiale Verschiebung:.aüf„den genannten Achswellenantriebszahnrädern auf gegenüberliegenden Seiten des antreibenden Teiles angebracht sind und Kupplungszähne (10a,10b bzw. 12a,12b) aufweisen, die mit entsprechenden antreibenden Zähnen an gegenüberliegenden Seiten des antreibenden Teiles (2) in Eingriff treten können, und eine Federeinrichtung (22,24) aufweist, welche die angetriebenen Kupplungsteile einwärts in Kupplungseinrück-

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richtung gegen den antreibenden Teil vorspannt, dadurch gekennzeichnet/ daß

(d) eine mittlere Nockeneinrichtung (30) vorgesehen ist, die, wenn eine der Ausgangswellen (18 oder 20) die andere über-... läuft, wirksam wird, um den der überlaufenden Welle zugeordneten angetriebenen Kupplungsteil (10 bzw. 12) außer Eingriff mit dem antreibenden Teil (2) zu bringen, die mittlere Nockeneinrichtung

(1) einen ringförmigen mittleren Nockenteil (30), der in dem antreibenden Teil konzentrisch und zwischen den Kupplungsteilen angeordnet ist und auf gegenüberliegenden Seiten Nockenzähne (30a) aufweist für Eingriff mit Teilen der Kupplungsζahne (10a,12a) der benachbarten Kupplungsteile, und

(2) eine Einrichtung (2a,32) aufweist, welche den mittleren Nockenteil anschließt für begrenzte Winkelverschiebung zwischen der Kupplungseinrückstellung und der Kupplungsausrückstellung relativ zu dem antreibenden Teil, wobei die Nockenzähne an dem mittleren Nockenteil mit den zugeordneten Kupplungszähnen zusammenarbeiten können, um unter Nockenwirkung in den ausgerückten Zustand des der überlaufenden Welle zugeordneten Kupplungsteiles zu gelangen,

(e) eine Einrichtung vorgesehen ist zum Positionieren des mittleren Nockenteiles an einer mittleren Stellung relativ zu dem antreibenden Teil, die

(1) einen ringförmigen Zentrierflansch (30b) aufweist, der an dem Innenumfang des mittleren Nockenteiles mittig angeordnet ist und sich zwischen den Achswellenantriebszahnrä-

dern radial einwärts erstreckt, und daß

(2) die benachbarten Enden der Achswellenantriebszahnräder sich in Anlageeingriff mit den Stirnflächen des Zentrierflansches befinden und die Achswellenantriebszahnräder jeweils eine äußere ringförmige Tragschulter (14c,16c) aufweisen, deren entfernt liegende Fläche sich gegen die be-"treffende benachbarte Gehäuseendwandfläche legt, um dadurch den mittleren Nockenteil relativ zu dem antreibenden Teil genau zu zentrieren.

2. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsteile (10,12) für axiale Verschiebung an den benachbarten Enden der Achswellenantriebszahnräder (14,16) angeschlossen sind, und daß die Federeinrichtung folgendes umfaßt:

(1) zwei Federhalterteile (26,28), deren jeder um das betreffende Achswellenantriebszahnrad in angrenzendem Eingriff mit der benachbarten Fläche der Tragschulter konzentrisch angebracht ist, und

(2) zwei Schraubendruckfedern (22,24), deren jede zwischen dem betreffenden Federhalterteil und dem zugeordneten Kupplungsteil angeordnet ist und gleichmäßige Vorspannkraft an den betreffenden Kupplungsteil anlegen kann.

3. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 2, d a d u r c h gekennzeichnet , daß jedes der Achswellenantriebs-

• Zahnräder (14,16) innere (14b,16b) und äußere (14a,16a) Keilnutenζahne zum Verbinden des Achswellenantriebszahnrades mit der zugeordneten Ausgangswelle (18 bzw. 20) bzw. mit dem zugeordneten Kupplungsteil (10 bzw. 12) hat.

4. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet , daß die benachbarten Endteile der

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Achswellenantriebszahnräder (14,16) jeweils eine Senkbohrung (14d bzw. 16d) aufweisen mit glatter innerer zylindrischer Fläche, und daß weiterhin

(f) ein zylindrischer Abstandsteil (36) vorgesehen ist, der in dem mittleren Nockenteil (30) für Eingriff der Ausgangswellen mit seinen gegenüberliegenden Enden konzentrisch angeordnet ist und sich an seinen gegenüberliegenden Enden in die Senkbohrungen der AchswellenantriebsZahnräder erstreckt .

5. Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die den mittleren Nockenteil (30) für Winkelverschiebung relativ zu dem antreibenden Teil (2) anschließt ,eine sich axial erstreckende innere Rippe (2a) an dem antreibenden Teil aufweist, die sich radial einwärts in einen größeren sich axial erstreckenden Schlitz (32) erstreckt, der im Außenumfang des mittleren Nockenteiles enthalten ist.

6. Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) eine Mehrzahl von Abschnitten (4a,4b) aufweist, die miteinander verbunden sind, um ein starres Gehäuse zu bilden.