DE3720280A1 - Selbstsperrdifferential - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Selbstsperrdifferential nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Um unter ungünstigen Bedingungen noch eine Vorschubkraft für ein Fahrzeug zu erhalten, sind Selbstsperrdifferentiale be­ kannt, deren Wirkung auf einer Bremsung der Ausgleichsbewe­ gung des Differentialgetriebes beruht. Hierzu sind die ver­ schiedensten Mittel, wie z.B. Reibungskräfte, Freilaufein­ richtungen und hydraulische Mittel bekannt. Selbstsperrdiffe­ rentiale mit Reibelementen, wie z.B. Lamellenbremsen, werden im allgemeinen am häufigsten eingesetzt. Mit ihnen wird er­ reicht, daß auch dann, wenn ein Rad z.B. auf einem rutschi­ gen Untergrund nicht mehr antreiben kann, noch genügend An­ triebskraft auf das andere Rad übertragen wird.

In der DE-OS 35 36 578 ist bereits ein Selbstsperrdifferen­ tial vorgeschlagen worden, bei dem eine der beiden Achswel­ len mit einer Verlängerung mit einem Exzenter versehen ist. Der Exzenter ragt in einen freien Innenraum der anderen Achs­ welle oder des anderen Achskegelrades und das andere Achske­ gelrad ist im Bereich des Exzenters mit über den Umfang ver­ teilten Radialbohrungen versehen. Durch den Exzenter werden die Radialkolben entsprechend radial nach außen und innen verschoben. Auf den von dem Exzenter abgewandten Seiten der Radialkolben sind Druckräume mit Einlaß- und Auslaßbohrungen für ein Druckmittel vorhanden. In den Druckräumen sind Brems­ kolben verschiebbar angeordnet, die bei einer radial nach außen gerichteten Verschiebung der Radialkolben über das Druckmittel in den Druckräumen ebenfalls radial nach außen geschoben und dabei gegen den Differentialkolben gedrückt werden. Auf diese Weise ergibt sich die gewünschte Bremswir­ kung. Im Prinzip liegt damit die Funktionsweise einer Radial­ kolbenpumpe vor. Die mit dem Exzenter versehene Achswelle stellt praktisch die Pumpenwelle dar und das andere Achske­ gelrad bildet das Pumpengehäuse mit den Radialkolben. Findet aufgrund unterschiedlicher Bodenhaftung eine Relativbewegung zwischen den beiden Achswellen statt, so wird durch den Um­ lauf des Exzenters eine Pumpwirkung erzeugt. Damit fördern die Radialkolben das in den Druckräumen angeordnete Druckmit­ tel, im allgemeinen Öl, wobei während der Verkleinerung der Druckräume eine entsprechende Druckerhöhung stattfindet und die in den sich verkleinernden Druckräumen angeordneten Bremskolben damit zunehmend gegen den Differentialkorb ange­ preßt werden. Auf diese Weise ergibt sich auch eine Bremswir­ kung, welche drehzahlabhängig ist. Ein Durchdrehen eines der Antriebsräder wird damit erschwert. Die Wirkung verstärkt sich mit zunehmender Differenzdrehzahl. Der Anpreßdruck der Bremskolben an den Differentialkorb ist dabei abhängig von der Fördermenge des Druckmittels und dem vorliegenden Druck. Bei nur geringem Schlupf liegt nur ein geringer Druck vor, wodurch sich nur eine relativ geringe Anpressung des Brems­ kolbens an den Differentialkorb ergibt. Hingegen stellt sich bei einem hohen Schlupf, z.B. bei einem Durchdrehen eins der beiden Räder, ein hoher Druck und damit eine hohe Anpreß­ kraft ein.

Ein derartiges Selbstsperrdifferential ist einfach im Aufbau und läßt sich im allgemeinen im Vergleich zu anderen Selbst­ sperrdifferentialen kleiner in seinen Abmessungen halten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Selbstsperrdifferential dieser Art unter Beibehaltung ihres Prinzipes so zu verbessern, daß dessen Einsatzmöglichkeiten erweitert werden und/oder dessen Wirkungsgrad noch besser wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnen­ den Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.

Statt einer Anordnung von Bremskolben in den Druckräumen der Radialkolben sind nun gesonderte Bremsdruckkammern vorgese­ hen, die entsprechend mit den Druckräumen verbunden sind. In den Bremsdruckkammern sind Druckkolben angeordnet, die auf hydraulische Weise entweder direkt oder über gesonderte Bremsglieder das gewünschte Bremsmoment erzeugen.

Diese Ausgestaltung hat den bedeutenden Vorteil, daß man da­ mit in weiten Bereichen unabhängig von den Anordnungen und Ausgestaltungen der Radialkolben ist. Dies bedeutet, daß man bezüglich der Anordnung und Ausgestaltung der Bremsglieder relativ frei ist und diese in Abhängigkeit von Fahrzeugtyp, gewünschter Selbstsperrung u.dgl. wählen kann. Ebenso läßt sich durch entsprechende Ausgestaltungen das Bremsmoment bes­ ser und/oder präziser einstellen.

In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann hierzu vorgesehen sein, daß wenigstens teilweise entlang der inneren Umfangswand des Differentialkorbes Bremsringe ange­ ordnet sind, die von den Druckkolben aus betätigbar sind.

Durch diese Ausgestaltung wird praktisch das Prinzip einer Trommelbremse verwirklicht, wie es zum Bremsen von Rädern üblich ist. Je nach der durch die Druckkolben erzeugten hy­ draulischen Kraft oder durch diese selbst werden die Brems­ ringe mehr oder weniger stark an den Differentialkorb ange­ preßt.

Hierzu kann vorgesehen sein, daß jeweils ein Bremsring zwi­ schen zwei Druckkolben angeordnet ist, die an beiden Enden des Bremsringes angreifen und diesen an die Innenumfangswand des Differentialkorbes anpressen.

Auf diese Weise kann man in geschickter Form den gesamten Innenumfang des Differentialkorbes mit Bremsringes belegen. Damit erhält man im Bedarfsfalle ein hohes Bremsmoment, wo­ bei gleichzeitig auch genügend große Flächen für eine Wärme­ abfuhr vorhanden sind.

Um hohe Andruckkräfte für die Bremsringe bei relativ kurzen Wegen erreichen zu können, kann vorgesehen sein, daß die Druckkolben an ihren den dem Differentialkorb zugewandten Seiten Keilflächen aufweisen, an die die Bremsringe anlie­ gen.

Hierzu kann vorgesehen sein, daß die Keilflächen als Stege ausgebildet sind, die aus den Stirnseiten der Druckkolben herausragen, die dem Differentialkorb zugewandt sind.

Eine weitere sehr vorteilhafte Weiterbildung der erfindungs­ gemäßen Lösung besteht darin, daß ein oder mehrere in axia­ ler Richtung in Nuten in dem Differentialkorb in dessen inne­ ren Umfangswand angeordnete Lamellen vorgesehen sind, die gegenüber dem Differentialkorb radial unverdrehbar, jedoch axial verschiebbar sind, wobei die Lamellen an die Druckrin­ ge oder an mit den Druckringen verbundene Zwischenglieder an­ drückbar sind.

Durch eine derartige Ausgestaltung wird praktisch das Prin­ zip einer Scheibenbremse verwirklicht.

Dabei kann vorgesehen sein, daß jeweils zwei auf Abstand sich gegenüberliegende Druckringe zusammenarbeiten, die je­ weils eine gemeinsame Bremsdruckkammer bilden, wobei die Außenlamellen zwischen den beiden Druckringen angeordnet sind.

Auf diese Weise ergibt sich eine Vergrößerung der Fläche zur Erzeugung eines Bremsmomentes. Außerdem werden durch die sich in axialer Richtung gegenüberliegenden Druckringe die auftretenden Axialkräfte ausgeglichen.

Wenn vorgesehen ist, die Zwischenglieder aus ein oder mehre­ ren Innenlamellen ausgebildet sind, die jeweils abwechselnd mit dazwischenragenden Außenlamellen zusammenarbeiten, wird das bekannte Zusammenwirken zwischen Innen- und Außenlamel­ len für den neuen Anmeldungsfall verwendet. Die Wirkungen der Lamellen tritt jedoch nicht wie bisher bei den bekannten Selbstsperrdifferentialen durch eine Verschiebung von Druck­ ringen aufgrund der auftretenden Zentrifugalkraft, sondern wesentlich präziser durch die hydraulische Wirkung auf.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß die Verbindungsboh­ rungen zwischen den Druckräumen und den Bremsdruckkammern mit Rücklaufventilen versehen sind.

Auf diese Weise wird eine umgekehrte Strömungsrichtung unter ungünstigen Verhältnissen vermieden.

Wenn in den Druckauslaßleitungen Blenden, Drosselkanten o.dgl. vorgesehen sind, kann die Selbstsperrung erhöht bzw. entsprechend genau eingestellt werden.

Ist in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, daß in den Druckauslaßleitungen der Bremsdruckkammern Regelstifte zur Einstellung der Auslaßquerschnitte angeordnet sind, so las­ sen sich die Auslaßquerschnitte einstellen. Auf diese Weise können je nach Wunsch unterschiedliche Selbstsperrungen er­ zeugt bzw. unterschiedliche Zustände berücksichtigt werden. Ggf. kann sogar eine vollständige Sperrung durch den Regel­ stift erzeugt werden. Auf diese Weise wird die Differential­ wirkung praktisch vollständig aufgehoben.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem weitere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile hervorge­ hen, anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Selbstsperrdifferential mit Bremsringen,

Fig. 2 eine Ansicht aus Pfeilrichtung X in der Fig. 2,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in der Fig. 2,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch ein Selbstsperrdifferential mit Innen- und Außenlamellen.

Die beiden dargestellten Selbstsperrdifferentiale sind grund­ sätzlich von bekanntem Aufbau, weshalb nachfolgend im wesent­ lichen nur die für die Erfindung bedeutenden Teile näher be­ schrieben werden. Insbesondere sind auch die beiden darge­ stellten Ausführungsbeispiele bis auf die Bremsringe bzw. Innen- und Außenlamellen von gleichem Aufbau.

Auf sich gegenüberliegenden Achswellen 1 und 2 (in der Fig. 4 gestrichelt dargestellt) befinden sich Achskegelräder 3 und 4, welche ggf. mit ihren dazugehörigen Achswellen ein­ stückig sein können.

Die Achswelle 1 ist mit einer Verlängerung 5 versehen, die mit einem darin eingeformten Exzenter 6 in einen freien In­ nenraum des Achskegelrades 4 bzw. der Achswelle 2 und einem damit verbundenen Verbindungsteil 7 ragt. Das Achskegelrad 4 bzw. das Verbindungsteil 7 ist mit mehreren Radialbohrungen 8 versehen, in denen Radialkolben 9 angeordnet sind. Die Ra­ dialkolben sind als Hohlkolben ausgebildet, wobei in deren Innenraum ein Stift 10 ragt, der mit einer vergrößerten Rück­ wand 10 A den entstehenden ringförmigen Druckraum 11 auf der Außenseite abschließt. Eine Feder 12 sorgt für die Rück­ stellkraft des Radialkolbens 9 während des Umlaufes des Ex­ zenters 6.

Über jeweils eine Verbindungsbohrung 13 mit einem Rückschlag­ ventil 14 steht jeder Druckraum 11 mit einer Bremsdruckkam­ mer 15 in Verbindung. Über eine gemeinsame Ringleitung 16 sind alle Bremsdruckkammern (wie dargestellt vier Stück) mit­ einander verbunden. Über eine Auslaßbohrung 17 erfolgt der Rücklauf des verdrängten Druckmittels.

Nachfolgend wird das erste Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 1-3 beschrieben. Wie dargestellt befindet sich in jeder Bremsdruckkammer 15 ein Druckkolben 18. Jeder Druckkolben 18 ist auf seiner äußeren Stirnseite mit einem sich quer über die Stirnseite erstreckenden Steg 19 versehen. Der Steg 19 verläuft in Längsrichtung des Selbstsperrdifferentiales und ist im Querschnitt gesehen keilförmig ausgestaltet, wobei er sich nach außen zu konisch verjüngt.

An der Innenumfangswand 20 des Differentialkorbes 21 liegen vier Bremsringe 22 an. An ihren Schmalseiten weisen die Bremsringe 22 Abschrägungen auf, die der Keilform des Steges 19 entsprechen. Werden nun während des Umlaufes des Exzen­ ters 6 die Radialkolben 9 nach außen bewegt, so entsteht auf­ grund der Verdrängung des Druckmittels in den Bremsdruckkam­ mern 15 entsprechend ein Druckaufbau, wodurch die Druckkol­ ben 18 nach außen verschoben werden. Aufgrund der Keilwir­ kung der Stege 19 werden damit die Bremsringe 22 an die inne­ ren Umfangswand 20 des Differentialkorbes 21 angepreßt. Da jedesmal ein Bremsring 22 zwischen zwei Druckkolben 18 und deren Stege 19 eingeklemmt wird, ergibt sich eine gleichmäßi­ ge Bremswirkung.

In der Fig. 4 ist eine Ausgestaltung ersichtlich, wobei in jeder Bremsdruckkammer 15 zwei Druckringe 23 und 24 angeord­ net sind, die sich auf Abstand axial gegenüberliegen. Über ein oder mehrere nicht dargestellte Verbindungsbohrungen ist die Druckkammer 15 mit einer weiteren Druckkammer 15 A verbun­ den, die den Druckring 23 gegen den Druckring 24 bei Einfüh­ rung von Druckmittel verschiebt. Mit anderen Worten: die Bremsdruckkammer 15 ist in diesem Falle zweiteilig.

Zwischen den beiden Druckringen 23 und 24 befinden sich in einer üblichen Anordnung Innenlamellen 25 (drei Stück) und dazwischenliegende Außenlamellen 26. Die Außenlamellen 26 be­ finden sich in einer Längsnut 27 in dem Differentialkorb 21. Dies bedeutet, sie sind drehfest, jedoch axial verschiebbar in dem Differentialkorb 21 angeordnet.

Tritt aufgrund des Umlaufes des Exzenters 6 wiederum auf­ grund unterschiedlicher Abtriebsdrehzahlen an den Achswellen 1 und 2 eine Relativbewegung zwischen dem Exzenter 6 und dem Verbindungsteil 7 auf, so werden die Radialkolben 10 in den Druckräumen 8 verschoben, wodurch sich ein entsprechender Druckaufbau in den Bremsdruckkammern 15 und ggf. 15 A ein­ stellt. Dadurch werden die beiden Druckringe 23 und 24 auf­ einander zu bewegt und bewirken eine Klemmwirkung zwischen den Innenlamellen 25 und den Außenlamellen 26. An deren ein­ ander sich berührenden Reibflächen wird in üblicher Weise ein Bremsmoment erzeugt, das die Selbstsperrwirkung bewirkt.

In der Druckauslaßleitung 17 kann ggf. eine Drosselblende und/oder ein Regelstift angeordnet sein (nicht näher darge­ stellt).

Claims (12)

1. Selbstsperrdifferential mit einem Differentialkorb, mit zwei auf Achswellen angeordneten Achskegelrädern und mit da­ zwischenliegenden Ausgleichskegelrädern, wobei eine der bei­ den Achswellen mit einem Exzenter versehen ist, mittels dem Radialkolben verschiebbar sind, wobei auf den von dem Exzen­ ter abgewandten Seiten der Radialkolben Druckräume mit Ein­ laß- und Auslaßbohrungen für ein Druckmittel liegen, wobei eine der Achswellen eine Verlängerung aufweist, auf der der Exzenter angeordnet ist, der in einen freien Innenraum der anderen Achswelle des anderen Achskegelrades oder ein mit dem Achskegelrad verbundenen Teil ragt und wobei das andere Achskegelrad oder ein mit der Antriebswelle verbundenes Ver­ bindungsteil im Bereiche des Exzenters mit über den Umfang verteilten Radialbohrungen versehen ist in denen die Radial­ kolben durch den Exzenter verschiebbar sind und dabei in die Druckräume Druckmittel fördern, durch deren Druck Bremsglie­ der an den Differentialkorb anpressbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckräume (8) über Verbindungsbohrungen oder -leitungen mit Bremsdruckkammern (15, 15 A) verbunden sind, in denen Druckkolben (18) oder Druckringe (23, 24) verschiebbar sind, die direkt als Bremsglieder oder über gesonderte Bremsglie­ der (22, 25, 26), die über die Druckkolben bzw. Druckringe be­ tätigbar sind, an den Differentialkorb (21) anpressbar sind.

2. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens teilweise entlang der inneren Umfangswand (20) des Differentialkorbes (21) Bremsringe (22) angeordnet sind, die von den Druckkolben (18) aus betätigbar sind.

3. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Bremsring (22) zwischen zwei Druckkolben (18) an­ geordnet sind, die an beiden Enden des Bremsringes angreifen und diesen an die Innenumfangswand (20) des Differentialkor­ bes (21) anpressen.

4. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkolben (18) an ihren den dem Differentialkorb (21) zugewandten Seiten Keilflächen (19) aufweisen, an die die Bremsringe (22) anliegen.

5. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen als Stege (19) angeordnet sind, die aus den Stirnseiten der Druckkolben (18) herausragen, die dem Diffe­ rentialkorb (21) zugewandt sind.

6. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere in axialer Richtung in Nuten (27) in dem Differentialkorb (21) in dessen inneren Umfangswand angeord­ nete Lamellen (26) vorgesehen sind, die gegenüber dem Diffe­ rentialkorb (21) radial unverdrehbar, jedoch axial verschieb­ bar sind, wobei die Lamellen an die Druckringe (23, 24) oder an mit den Druckringen verbundene Zwischenglieder (25) an­ drückbar sind.

7. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei auf Abstand sich gegenüberliegende Druckringe (23, 24) zusammenarbeiten, die jeweils eine gemeinsame Brems­ druckkammer (15, 15 A) bilden, wobei die Außenlamellen (26) zwischen den beiden Druckringen (23, 24) angeordnet sind.

8. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenglieder als ein oder mehrere Innenlamellen (25) ausgebildet sind, die jeweils abwechselnd mit dazwischenra­ genden Außenlamellen (26) zusammenarbeiten.

9. Selbstsperrdifferential nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsbohrungen zwischen den Druckräumen (8) und den Bremsdruckkammern (15, 15 A) mit Rückschlagventilen (14) versehen sind.

10. Selbstsperrdifferential nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckräume (8) durch eine gemeinsame Ringleitung (16) miteinander verbunden sind.

11. Selbstsperrdifferential nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Druckausgangsleitungen der Bremsdruckkammern (15, 15 A) Blenden angeordnet sind.

12. Selbstsperrdifferential nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Druckausgangsleitungen der Bremsdruckkammern (15, 15 A) Regelstifte zur Einstellung der Auslaßquerschnitte angeord­ net sind.