DE3738280C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lamellensperrdifferential nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Lamellensperrdifferentiale zur Schlupfbegrenzung des Differentialgetriebes kommen vornehmlich bei Personenkraftwagen mit Frontantrieb zur Anwendung. Sie zeichnen sich oft durch eine nur teilweise Sperrwirkung (im allgemeinen ca. 20%) aus. Denn eine 100%ige Sperrwirkung ist in der Regel bei frontangetriebenen Fahrzeugen nicht erwünscht, weil sie das Lenk- und Fahrverhalten im Normalbetrieb ungünstig beeinflussen könnte.

Ein Lamellensperrdifferential der eingangs bezeichneten Art ist durch die DE-AS 16 30 426 bekannt geworden. Die Sperre ist ein- und auskuppelbar. Es handelt sich nach ihrer konstruktiven Auslegung vielfach um eine insgesamt umfangreiche und aufwendige Konstruktion. Denn dabei ist die zum Ein- und Ausschalten der Differentialsperre vorgesehene Lamellenkupplung offensichtlich in den Differentialkorb integriert. Das Schaltgestänge zur Betätigung der Lamellenkupplung greift in nicht immer einfach zu gestaltender Weise an einer Schalthülse an, die konzentrisch zu einer der beiden Achswellen des Differentialgetriebes angeordnet ist. Hierbei ist die Schalthülse axial hin- und herbewegbar.

Durch die DE-OS 35 14 947 ist des weiteren ein Allradantrieb für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem im Antriebsstrang zwischen Vorder- und Hinterachse eine Sperrvorrichtung angeordnet ist, die ein mit der Drehzahldifferenz zwischen Vorderachse und Hinterachse ansteigendes Drehmoment überträgt. Die Sperrvorrichtung ist durch eine schaltbare Kupplung mit dem Antriebsstrang drehmomentübertragend verbunden. Hierbei handelt es sich also um einen Stand der Technik, bei dem sich die der vorliegenden Anmeldung zugrundeliegenden speziellen Probleme nicht unmittelbar stellen. Denn diese ergeben sich - wie eingangs angedeutet - bei einem Lamellensperrdifferential für ein- und dieselbe angetriebene Fahrzeugachse, insbesondere die Vorderachse frontangetriebener Fahrzeuge. Bei der Verbindung zweier angetriebener Achsen (Vorder- und Hinterachse) durch ein sperrbares Differential entsprechend der DE-OS 35 14 947 tritt dagegen das erfindungsgemäße Problem nicht ohne weiteres in Erscheinung, das Grunddifferential mit der Differentialsperre möglichst kompakt zu verbinden, dabei aber räumlich trotzdem so zu trennen, daß ein nachträglicher Einbau der Lamellensperre möglich ist.

Ein sperrbares Differential für ein- und dieselbe Antriebsachse eines Fahrzeuges ist weiterhin durch das JP-Abstract 61-16 67 25 (A) bekannt geworden. Es geht dort um ein Differentialgetriebe mit integriertem Schaltgetriebe. Bezüglich des Differentials scheint eine federbelastete Lamellensperrvorrichtung vorgesehen zu sein. Ein Betätigungsmechanismus scheint - ähnlich wie beim Gegenstand der DE-AS 16 30 426 - insgesamt in den Differentialkorb integriert zu sein. Dieser Mechanismus dient zum Betätigen einer zweiten Differentialsperre.

Ausgehend von einem Stand der Technik gemäß DE-AS 16 30 426 besteht somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Lamellensperrdifferential der eingangs bezeichneten Art so zu gestalten, daß ein kompaktes funktionsfähiges Grunddifferential für Kraftfahrzeuge entsteht, an das eine Lamellensperre von außen nachträglich angeflanscht werden kann, die höhere Sperrwerte als 20% ermöglicht, ohne daß dabei das Lenk- und Fahrverhalten eines Fahrzeugs nachteilig beeinflußt wird.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Gegenstand gemäß dem Oberbegriff durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die vorliegende Erfindung wird es in vorteilhafter Weise möglich, Schlupfbegrenzungen an Lamellensperrdifferentialen der eingangs bezeichneten Art zu verwirklichen, die eine Sperrwirkung von weit mehr als 20% haben können. Eine Beeinträchtigung des Lenk- und Fahrverhaltens im Normalbetrieb entfällt, da die erfindungsgemäße Schlupfbegrenzung nur im Bedarfsfall, d. h. in Extremsituationen, eingeschaltet wird, im Normalbetrieb dagegen ausgeschaltet bleibt. Die erfindungsgemäße Schlupfbegrenzung ist daher für Fahrzeuge mit Frontantrieb, auch bei solchen mit hoher Motorleistung, besonders geeignet.

Ferner zeichnet sich das erfindungsgemäße Lamellensperrdifferential trotz seiner kompakten Konzeption im räumlichen und funktionellen Zusammenhang mit dem Grunddifferential durch einen konstruktiv einfachen und raumsparenden Aufbau bei zugleich optimaler Wirksamkeit aus.

Zur Veranschaulichung und näheren Erläuterung der Erfindung dient ein Ausführungsbeispiel, welches in der Zeichnung dargestellt und nachstehend ausführlich beschrieben ist. Die Zeichnung zeigt - im Längsschnitt - eine (teilweise) Darstellung eines Differentialgetriebes für ein frontangetriebenes Personenkraftfahrzeug.

Es bezeichnet 10 das Getriebegehäuse eines Differentialgetrie­ bes. Innerhalb des Gehäuses 10 sind zu erkennen drei Differen­ tial-Kegelzahnräder 11, 12 und 13 sowie der sog. Differential- Käfig, der mit 14 beziffert ist. Im Differential-Käfig 14, diesen diametral durchsetzend, ist eine Achse 15 angeordnet, auf der die Kegelräder 11 und 13 gelagert sind. Der Differen­ tial-Käfig 14 selbst ist mittels eines Kegelrollenlagers 16 im Differential-Getriebegehäuse 10 gelagert. Die Zeichnung läßt ferner eine der beiden vom Differentialgetriebe ausgehen­ den Antriebswellen des betreffenden Fahrzeugs erkennen. Die Antriebswelle, welche zum Antrieb eines der Vorderräder des Fahrzeugs dienen kann, ist mit 17 bezeichnet. Sie wird durch das Differential-Kegelrad 12 in Drehung versetzt.

Die Zeichnung zeigt des weiteren, daß die Antriebswelle 17 von einem Lamellengehäuse 18 umschlossen ist, welches bei 19 über Verzahnungen mit dem Differential-Käfig 14 drehfest verbunden ist. Das Lamellengehäuse 18 besitzt an seinem Innenumfang eine Keilverzahnung 20, auf der Außenlamellen 21 drehfest mit dem Lamellengehäuse 18 verbunden angeordnet sind.

Auf der Antriebswelle 17 ist des weiteren eine Zahnhülse 22 gelagert, die eine Keilverzahnung 23 aufweist. Auf der Keilverzahnung 23 sitzen, hierdurch drehfest mit der Zahnhülse 22 verbunden, Innenlamellen 24, die radial in die Zwischenräume zwischen den Außenlamellen 21 eingreifen. Durch eine vorgespann­ te Tellerfeder 25, die sich einerseits am Lamellengehäuse 18, andererseits an den Außenlamellen 21 abstützt, stehen die Außenlamellen 21 in ständiger reibschlüssiger Verbindung mit den Innenlamellen 24. Der von der Tellerfeder 25 ausge­ übte Federdruck wird auf der anderen Seite des Lamellenpakets 21, 24 von Nockenscheiben 26 und einem Sicherungsring 27, welche Teile als Gegenlager für die Tellerfeder 25 dienen, aufgenommen.

Die Zahnhülse 22 ist Bestandteil einer insgesamt mit 28 bezeichneten Kupplungsvorrichtung. Sie besitzt zu diesem Zweck eine Außenverzahnung 29. Angrenzend an die Zahnhülse 22 ist an der Antriebswelle 17 ein Absatz 30 ausgebildet, der eine der Verzahnung 29 der Zahnhülse 22 entsprechende und auf gleicher Höhe wie diese befindliche Verzahnung 31 besitzt. Der Absatz 30 dient zugleich als axiale Begrenzungs­ fläche für die Zahnhülse 22. Mit den Verzahnungen 29 und 31 von Zahnhülse 22 bzw. Antriebswelle 17 wirkt eine Schalt­ muffe 32 zusammen, die zu diesem Zweck eine entsprechende Innenverzahnung 33 besitzt. Die Schaltmuffe 32 ist durch eine Schaltstange 133 in Axialrichtung (vgl. Doppelpfeil 34) betätigbar. Zu diesem Zweck ist auf der Schaltstange 133 bei 35 eine mit 36 bezifferte Schaltklaue befestigt, die in eine Ringnut 37 der Schaltmuffe 32 eingreift. Die Schaltmuffe 32 ist auf diese Weise zwar durch die Schaltklaue 36 axial betätigbar, jedoch gegenüber dieser drehbeweglich. Schaltstange 133, Schaltklaue 36 sowie die bereits erwähnten Verzahnungen 29, 31 und 33 sind ebenfalls Bestandteile der insgesamt mit 28 bezifferten Kupplungsvorrichtung. Die gesamte Kupplungsvorrichtung 28, einschließlich der Innen- und Außen­ lamellen 24 bzw. 21 sowie der diese beaufschlagenden Teller­ feder 25 ist in einem Gehäuse 38 integriert, welches bei 39 mittels Schrauben 40 an dem Differential-Getriebegehäuse 10 angeflanscht ist. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite ist das Gehäuse 38 durch einen Gehäusedeckel 41 abgeschlos­ sen und durch Lippendichtungen 42, 43 nach außen abgedichtet.

Bei der in der oberen Hälfte der Zeichnung gezeigten Stellung der Kupplungsvorrichtung 28 bzw. der Schaltmuffe 32 sind die Verzahnungen 29, 31 von Zahnhülse 22 und Antriebswelle 17 miteinander gekuppelt. Das heißt, die Zahnhülse 22, ein­ schließlich der Innenlamellen 24, ist bei dieser Stellung der Kupplungsvorrichtung 28 drehfest mit der Antriebswelle 17 verbunden. Da die Innenlamellen 24 mit den Außenlamellen 21 im Reibschluß stehen und sich die Außenlamellen 21 über das Lamellengehäuse 18 mit dem Differential-Käfig 14 in formschlüssiger Wirkverbindung befinden, ist somit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Differential-Käfig 14 und der Antriebswelle 17 hergestellt. Der Grad der hierdurch bewirkten Differentialsperre hängt von der Stärke des Reib­ schlusses zwischen den Innenlamellen 24 und den Außenlamellen 21 ab. Der Sperrwert läßt sich zum Beispiel durch entsprechende Dimensionierung der Innen- und Außenlamellen 24 bzw. 21 sowie der diese beaufschlagenden Tellerfeder 25 - je nach Bedarf - hoch oder niedrig auslegen.

In der unteren Hälfte der Zeichnung ist die Kupplungsvorrich­ tung 28 in ausgerückter Stellung dargestellt (s. strichpunktierte Linien). Hierbei sitzt die Schaltmuffe 32 nurmehr auf der Verzahnung 31 des Absatzes 30 der Antriebswelle 17. Die Verzahnung 29 der Zahnhülse 22 dagegen ist von der Schaltmuffe 32 entkuppelt, so daß sich die Zahnhülse 22 frei mit Bezug auf die Antriebswelle 17 drehen kann. Aus dem Obengesagten ergibt sich, daß in dieser ausgerückten Stellung der Kupplungsvorrichtung 28 die Sperre des Differentials aufgehoben ist.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht somit darin, daß - durch entsprechende Betätigung der Kupplungsvorrichtung 28 - die Sperrwirkung für das Differentialgetriebe je nach Belieben ein- oder ausgeschaltet zu werden vermag.

Claims (1)

1. Lamellensperrdifferential für Kraftfahrzeuge, insbesondere für frontgetriebene Personenkraftfahrzeuge, mit einer schaltbaren Sperre, die aus einer federbelasteten Lamellenkupplung (21, 24, 25) besteht, deren Außenlamellen (21) drehfest mit einem in einem ersten Gehäuse (10) rotierend gelagerten Differentialkorb (14) und deren Innenlamellen (24) mit einer Zahnhülse (22) drehfest verbunden sind, die im ungesperrten Zustand gegenüber einer Antriebswelle (17) frei drehbar ist und die im gesperrten Zustand mit einer zu einer Kupplung (28) gehörenden Schaltmuffe (32) kämmt, welche rotationsfest mit der Antriebswelle (17) verbunden ist und welche über ein Schaltgestänge (133) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnhülse (22) in axialem Abstand von den Innenlamellen (24) eine Außenverzahnung (29) besitzt, die mit einer Innenverzahnung (33) einer axial verschieblichen Schaltmuffe (32) in Eingriff bringbar ist, welche mit ihrer Innenverzahnung (33) mit einer an die Außenverzahnung der Zahnhülse (22) angeordneten Außenverzahnung (31) der Antriebswelle (17) in Eingriff steht, daß die Außenlamellen (21) über ein als einziges Bauteil ausgeführtes Lamellengehäuse (18) drehfest mit dem Differentialkorb (14) verbunden sind, daß die Lamellenkupplung (21, 24, 25) und die Schaltmuffe (32) in einem zweiten Gehäuse (38) außerhalb des ersten Gehäuses (10) angeordnet sind, daß das zweite Gehäuse (38) an das erste (10) seitlich koaxial zur Antriebswelle (17) angeflanscht ist und daß das Schaltgestänge (133) radial außerhalb der Außenlamellen (21) im zweiten Gehäuse (38) axial verschiebbar geführt ist.