DE3805284C2 - Mittendifferential für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mittendifferential für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Wenn bei einem Fahrzeug mit Vierradantrieb die Vorderrad- Abtriebswelle und die Hinterrad-Abtriebswelle über ein starres Getriebe miteinander gekoppelt sind, kann es bei Kurvenfahrt wegen der dabei unterschiedlichen zurückgelegten Wege der Vorderräder und der Hinterräder zu einer unerwünschten Bremsung der Räder mit dem größeren Weg und/oder zu einem unerwünschten Schlupf der Räder mit dem kürzeren Weg kommen. Um dem vorzubeugen, wird ein sogenanntes Mittendifferential vorgesehen. Wenn dabei entweder die Vorderräder oder die Hinterräder nicht greifen, kann auch zu den greifenden Rädern kein ausreichendes Drehmoment übertragen werden, sofern in diesem Betriebszustand die Differentialwirkung nicht zumindest teilweise aufgehoben wird, das heißt, eine Differentialsperrung bewirkt wird.

Ein Mittendifferential mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 ist durch die Veröffentlichung DE-36 90 052 T1, Ausführungsform gemäß Fig. 5, bekannt. Bei diesem bekannten Mittendifferential ist die Reibschlußeinrichtung vorgesehen, die die Aufgabe hat, die Differential- bzw. Ausgleichswirkung des Mitten­ differentials unter bestimmten Betriebsbedingungen teilweise aufzuheben. Die Reibschlußeinrichtung des bekannten Mittendifferentials ist als sogenannte Visko- Kupplung ausgebildet. Die Kupplungsplatten und Kupp­ lungsscheiben befinden sich in einer mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllten Kammer. Dabei nimmt die Drehmoment­ übertragung zwischen Kupplungsnabe und Kupplungstrommel zu mit der Drehzahldifferenz zwischen Kupplungsnabe und Kupplungstrommel, die jeweils mit dem Ringrad bzw. Sonnenrad des Planetenradsatzes verbunden sind. Diese Visko-Kupplung hat die Aufgabe, dann, wenn eine der beiden Abtriebswellen durchzudrehen droht, von dieser Drehmoment zur anderen Abtriebswelle zu übertragen und auf diese Weise zumindest teilweise die Differentialwirkung des Planetenradsatzes aufzuheben, damit für ausreichende Traktion des Fahrzeugs gesorgt ist.

Bei der Reibschlußeinrichtung des bekannten Mitten­ differentials ist die Kupplungsnabe axial verschiebbar, damit die beiden Stützplatten zueinander bewegt werden können, um auf diese Weise die Kupplungsscheiben und die Kupplungsplatten in Axialrichtung aneinander drücken zu können und dadurch den Reibschluß zu erhöhen. Bei dem bekannten Mittendifferential ist eine Einrückeinrichtung in Form eines Nockenmechanismus vor­ gesehen, die eine Einrückkraft zum Einrücken der Reib­ schlußeinrichtung auf der Grundlage einer zwischen den Gliedern des Planetenradsatzes auftretenden Tangentialkraft erzeugt. Die bekannte Einrückeinrichtung in Form des Nockenmechanismus ist angeordnet zwischen der Kupp­ lungsnabe und dem Sonnenrad des Planetenradsatzes. Der Nockenmechanismus verschiebt die Kupplungsnabe im Sinne eines Einrückens der Reibschlußeinrichtung um so kräftiger, je größer das an der Kupplungsnabe wirkende Drehmoment ist. Dieses wiederum ist um so größer, je größer die Drehzahldifferenz zwischen Kupplungsnabe und Kupplungsglocke ist. Bei dem bekannten Mittendifferential erzeugt somit die Einrückeinrichtung in Form des Nockenmechanismus eine Einrückkraft, die mit zunehmender Drehzahldifferenz zwischen Kupplungstrommel und Kupplungsnabe bzw. zwischen den beiden Abtriebswellen größer wird.

Bei dem bekannten Mittendifferential ist die Abhängigkeit der Einrückkraft von den Betriebsbedingungen teilweise nachteilig. Beispielsweise bei Kurvenfahrt, bei der die Sperrung des Differentials in Form des Planeten­ radsatzes möglichst gering sein sollte, damit unter­ schiedliche Drehzahlen der beiden Abtriebswellen möglich sind, erzeugt die Einrückeinrichtung des bekannten Mittendifferentials aufgrund der dann vorliegenden Drehzahldifferenz eine erhöhte Einrückkraft und somit eine unerwünschte Bremswirkung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Mittendifferential dahingehend zu verbessern, daß mit einer einfachen Konstruktion erreicht wird, daß das Ein- und Ausrücken der Reibschlußeinrichtung den Betriebs- bzw. Fahrverhältnissen gut angepaßt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Mitten­ differential gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bei dem er­ findungsgemäßen Mittendifferential ist vorgesehen, daß nicht nur die Kupplungstrommel und das Ringrad einstückig miteinander ausgebildet sind, sondern auch die Kupplungsnabe und das Sonnenrad einstückig miteinander ausgebildet sind. Ferner ist vorgesehen, daß die Kupp­ lungstrommel gemeinsam mit dem Ringrad axial verschiebbar ist. Schließlich ist vorgesehen, daß die Zahnräder des Planetenradsatzes schrägverzahnt sind.

Der Planetenradsatz des erfindungsgemäßen Mittendiffe­ rentials bildet selbst die Einrückeinrichtung. Im Pla­ netenradsatz wirken auf das Sonnenrad und das Ringrad zueinander entgegengesetzte Axialkräfte, die um so größer sind, je größer das Eingangsdrehmoment am Träger des Planetenradsatzes ist. Aufgrund der übrigen wesentlichen Merkmale des Mittendifferentials werden diese Axialkräfte zu der Einrückkraft der Reibschlußeinrichtung. Die Einrückkraft hängt somit vom Eingangsdrehmoment am Träger in der Weise ab, daß sie mit dem Ein­ gangsdrehmoment wächst bzw. sinkt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung hat zur Folge, daß die Differentialsperre in Form der Reibschlußeinrichtung um so wirksamer ist, je höher das Eingangsdrehmoment ist, und um so weniger wirksam ist, je niedriger das Ein­ gangsdrehmoment ist. Dies ist beispielsweise bei Kurven­ fahrt von Vorteil. Gerade enge Kurven, bei denen die größte Drehzahldifferenz zwischen den beiden Abtriebswellen auftritt, werden üblicherweise ohne Gas oder mit nur wenig Gas gefahren, so daß dementsprechend das Ein­ gangsdrehmoment am Träger sehr gering ist und dementsprechend auch die Einrückkraft der Reibschlußeinrichtung. Die Differentialsperre hat somit bei diesem Fahrzustand die gewünschte schwache Wirkung bzw. keine Wirkung. Wenn eines der Radpaare durchzudrehen droht, führt jede Erhöhung des Drehwiderstandes dieses Radpaares im Mittendifferential zu größeren Axialkräften am Ringrad und Sonnenrad und somit zu einer erhöhten Einrückkraft, die wiederum - weil sie die beiden Ab­ triebswellen stärker miteinander koppelt - die Axialkräfte und damit die Einrückkraft weiter verstärkt. Dies ist für den beschriebenen Fahrzustand günstig. Bei dem gattungsgemäßen Mittendifferential würde dagegen die Erhöhung des Drehwiderstandes der betrachteten Räder aufgrund der dabei auftretenden Verringerung der Drehzahldifferenz zu einer Verringerung der Einrückkraft führen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Mittendifferential in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 bis 6 Längsschnitte von jeweils einem wesentlichen Teil einer zweiten bis sechsten Ausführungsform eines Mittendifferentials gemäß der Erfindung;

Fig. 7A und 7B eine Seiten- und eine Frontansicht eines bei der sechsten Ausführungsform zur Anwendung gelangenden Nockensteuergliedes;

Fig. 8A und 8B eine Seiten- und eine Frontansicht von bei der sechsten Ausführungsform verwendeten Steuerscheiben;

Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung von Steuerflächen der Steuerscheiben;

Fig. 10 einen Längsschnitt durch ein wesentliches Teil eines Mittendifferentials in einer siebenten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 11A und 11B eine Seiten- und eine Frontansicht eines bei der siebenten Ausführungsform verwendeten Nockensteuergliedes;

Fig. 12A und 12B eine Seiten- und eine Frontansicht von Steu­ erscheiben, die bei der siebenten Ausführungsform zur Anwendung kommen;

Fig. 13 bis 15 Längsschnitte von wesentlichen Teilen eines Mittendifferentials in einer achten bis zehnten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform.

Eine Antriebswelle 1 zur Übertragung einer Antriebskraft von einem nicht dargestellten Getriebe erstreckt sich von einem vorderen Gehäuse 2 in ein mit diesem verbundenes hinteres Gehäuse 3. Auf einen (in Fig. 1 nach rechts) sich erstreckenden Endabschnitt der Antriebswelle 1 ist ein Träger 4 eines Planetenradsatzes gekeilt. Der Träger 4 wird durch einen Sicherungsring 5 gegen eine in Fig. 1 nach links gerichtete Bewegung festgelegt und trägt ein schräg verzahn­ tes Planetenritzel 6, das seinerseits mit einem Ringrad 7 und einem Sonnenrad 8 kämmt. Selbstverständlich weisen das Ringrad 7 und das Sonnenrad 8 ebenfalls eine Schrägverzahnung wie das Ritzel 6 auf. Der Träger 4 und das Ritzel 6 wirken als Ein­ gangsglieder. Wegen der Schrägverzahnung wirkt das Ritzel 6 durch die Tangentialkraft an seiner Verzahnungsfläche derart, daß auf das Sonnenrad 8 eine nach rechts gerichtete Axialkraft und auf das Ringrad 7 eine nach links gerichtete Axialkraft bei Betrachtung der Fig. 1 aufgebracht wird.

Das Ringrad 7 ist auf den Außenumfang eines an der einwärts gerichteten Stirnseite einer Hinterrad-Antriebswelle 9 ausge­ bildeten Flansches 10 gekeilt und wird durch einen Sicherungs­ ring 11 daran gehindert, nach links in Fig. 1 auszuwandern, wobei ein vorbestimmter Zwischenraum C zwischen dem Ringrad und dem Sicherungsring 11 eingehalten wird. Dieser vorbestimmte Zwischenraum C ermöglicht es dem Ringrad 7, sich in Fig. 1 um die Länge des Zwischenraumes C nach links zu bewegen. Zwischen die Stirnflächen des Flansches 10 und des Trägers 4 ist eine Druckscheibe 12 eingesetzt, so daß der Träger 4 in der axialen Richtung durch die Druckscheibe 12 und einen Sicherungsring 5 positioniert ist und vorrichtungsfest gehalten wird.

Die Hinterrad-Abtriebswelle 9 wird durch ein Paar von Lagern 14 und 15 in einer mit dem hinteren Gehäuse 3 verbundenen Gehäuseverlängerung 13 drehbar gehalten. Zwischen den Lagern 14 und 15 ist auf der Hinterrad-Abtriebswelle 9 ein Tacho­ meter-Antriebsritzel 16 angebracht. Am äußeren Ende der Ge­ häuseverlängerung 13 der Hinterrad-Abtriebswelle 9 ist ein Gegenflansch 17 gehalten. Das zwischen das Tachometer-Antriebs­ ritzel 16 und den Gegenflansch 17 eingefügte Lager 15 wird in axialer Richtung durch einen Sprengring 18 festgehalten, so daß die Hinterrad-Abtriebswelle 9 in der axialen Richtung festliegt.

Das Sonnenrad 8 bildet einen Teil des Außenumfangs einer Sonnenradwelle 19, die auf den Außenumfang einer sich von einem treibenden Kettenrad 20 zum Planetenradsatz hin erstreckenden Nabe so aufgekeilt ist, daß sie in der axialen Richtung beweg­ lich ist. Das treibende Kettenrad 20 ist koaxial zur Antriebswelle 1 drehbar angebracht.

Das treibende Kettenrad 20 ist in einer Kettenkammer 12, die im vorderen sowie im hinteren Gehäuse 2 bzw. 3 ausgebildet ist, angeordnet und durch Lager 22 bzw. 23 mit Bezug zum vor­ deren sowie hinteren Gehäuse 2 bzw. 3 drehbar gehalten. Pa­ rallel zum treibenden Kettenrad 20 ist in der Kettenkammer 21 ein getriebenes Kettenrad 24 angeordnet, das ebenfalls durch ein Paar von Lagern 25 bzw. 26 mit Bezug zum vorderen und hinteren Gehäuse 2 bzw. 3 drehbar gehalten ist. Zur Bil­ dung eines Kettengetriebes läuft eine geräuscharme Zahnkette 27 über die Kettenräder 20 und 24. In das getriebene Ketten­ rad 24 ist längs dessen Achse eine Vorderrad-Abtriebswelle 28 eingesetzt und eingekeilt.

Somit werden durch eine Drehung des Trägers 4 zusammen mit der Antriebswelle 1 die Hinterrad-Abtriebswelle 9 über das Ringrad 7 und die Vorderrad-Abtriebswelle 28 durch das Son­ nenrad 8 sowie das Kettengetriebe gedreht. Das bedeutet, daß das Ringrad 7 und das Sonnenrad 8 die Ausgangsglieder des Planetenradsatzes bilden.

Im folgenden wird eine Reibschlußeinrichtung zum Sperren des Mittendifferentials beschrieben. Bei der in Fig. 1 gezeigten Aus­ führungsform besteht die Reibschlußeinrichtung aus einer Mehrscheibenkupplung 29.

Diese Mehrscheibenkupplung 29 wird von einer Mehrzahl von Reibplatten, die in Kupplungsscheiben 30 und Kupplungsplatten 31 unterteilt sind, gebildet, wobei die Kupplungsscheiben und -platten 30 bzw. 31 paarweise und abwechselnd miteinan­ der angeordnet sind, so daß sie sich in jedem Paar gegenüber­ liegen. Die Kupplungsscheiben 30 sind auf den Innenumfang einer allgemein zylindrischen Kupplungstrommel 32, die als ein erstes Halteteil wirkt, gekeilt. Die Kupplungstrommel 32 ist am oben erwähnten Ringrad 7 befestigt, so daß eine einstückige Konstruktion erhalten wird. Der Außenumfang der Sonnenradwelle 19 ist auf der linken Seite in Fig. 1 vom Sonnenrad 8 mit Keilnuten versehen, um eine Kupplungsnabe 33 zu bilden, auf die die Kupplungsplatten 31 gekeilt sind.

Der Zwischenraum C wird auch zwischen dem einen Ende der mit der Kupplungsnabe 33 versehenen Sonnenradwelle 19 und dem Träger 4 sowie zwischen dem anderen Ende der Sonnenradwelle 19 und dem Lager 22 gebildet, so daß der Sonnenradwelle 19 eine Bewegung nach rechts und nach links über die Länge des Zwischenraumes C ermöglicht wird.

Stützplatten 34 und 35 sind ebenfalls abwechselnd miteinander angeordnet, um auf die Kupplungsscheiben 30 und die Kupplungsplatten 31 einen Druck auszuüben, und sie sind an der Kupplungsnabe 33 oder an der Kupplungstrommel 32 mit Hilfe von Sicherungsringen 36 bzw. 37 gehalten.

Bei dem vorstehend beschriebenen Mittendifferential werden die Kupplungstrommel 32 und die Kupplungsnabe 33 durch die axialen Kräfte, die durch die Drehmomentübertragung zwischen dem Ritzel 6, dem Ringrad 7 und dem Sonnenrad 8 erzeugt wer­ den, in entgegengesetzten Richtungen bewegt. Als Ergebnis dessen werden die Kupplungsscheiben 30 und die Kupplungsplat­ ten 31 durch die zugeordneten Druckplatten 34 und 35 in und außer Anlage gebracht. Kurz gesagt, der Planetenradsatz mit den schräg verzahnten Rädern 6, 7 und 8 bildet eine Einrückeinrichtung zur Umsetzung der tangentialen Zahnkräfte des Planetenradsatzes in eine axiale Einrückkraft zum Einrücken der Mehrscheibenkupplung 29.

Wenn bei der oben beschriebenen Konstruktion der Träger 4 und das Ritzel 6 zusammen mit der Antriebswelle 1 drehen, dann wird die Antriebskraft durch das Ringrad 7 auf die Hin­ terrad-Abtriebswelle 9 und durch das Sonnenrad 8 auf die Vor­ derrad-Abtriebswelle 28 übertragen. In diesem Fall wirkt eine axiale Kraft in Fig. 1 nach links auf das Ringrad 7 und nach rechts auf das Sonnenrad 8, da das Ritzel 6 eine Schrägverzah­ nung hat. Das Ringrad 7 ist auf den Außenumfang des Flansches 10 der Hinterrad-Abtriebswelle 9 gekeilt, so daß es sich in axialer Richtung bewegen kann. Somit wird das Ringrad 7 zusam­ men mit der Kupplungstrommel 32 in Fig. 1 nach links bewegt, wenn es das Drehmoment vom Ritzel 6 empfängt. Andererseits wird die Sonnenradwelle 19 in Fig. 1 durch das vom Ritzel 6 übertragene Drehmoment nach rechts bewegt, weil für diese die Zwischenräume C an ihren beiden Enden vorhanden sind. Als Ergebnis dieser Bewegung werden die Kupplungsscheiben 30 und die Kupplungsplatten 31 zum Kuppeln durch die eine, erste Stützplatte 35, die sich in Fig. 1 auf der rechten Seite be­ findet und von der Kupplungstrommel 32 getragen wird, und durch die andere, zweite Stützplatte 34, die sich in Fig. 1 auf der linken Seite befindet und von der Kupplungsnabe 33 getragen wird, zusammengeklemmt, um eine Reibungskraft zu erzeugen.

Das heißt mit anderen Worten, daß das Ringrad 7 und das Son­ nenrad 8 miteinander durch die Mehrscheibenkupplung 29 ver­ bunden werden, so daß die Differentialwirkung oder der Aus­ gleich entsprechend der Größe der Reibungskraft der Mehrschei­ benkupplung 29 gesperrt wird. Da die Reibungskraft in der Mehrscheibenkupplung 29 entsprechend der dem vom Träger 4 in das Mittendifferential eingeführten Drehmoment proportio­ nalen Axialkraft erhöht oder vermindert wird, wird das Mitten­ differential in Übereinstimmung mit dem diesem vermittelten Eingangsdrehmoment gesperrt. Das Drehmoment wird durch die Mehrscheibenkupplung 29 zwischen dem Ringrad 7 und dem Sonnen­ rad 8 übertragen, so daß sich das Verhältnis in der Drehmo­ mentverteilung zwischen den Vorder- und Hinterrädern in Über­ einstimmung mit der Drehmoment-Übertragungsleistung der Mehr­ scheibenkupplung 29 ändern wird. In dem Fall, daß die Vorder- oder Hinterräder schlupfen und einen Unterschied in den Dre­ hungen oder Drehmomenten erzeugen, wird z. B. das Drehmoment der Vorder- oder Hinterräder, das wegen der leerlaufenden Drehungen nutzlos oder überflüssig ist, teilweise oder ganz auf die anderen Räder durch die Mehrscheibenkupplung 29 über­ tragen, so daß der Verlust in der Antriebskraft minimiert oder insgesamt eliminiert werden kann. Diese Änderung in der Drehmomentübertragung wird in Abhängigkeit vom Kräfteaus­ gleich unter den oben genannten Bauteilen bewirkt, so daß sie automatisch und augenblicklich ohne irgendeine besondere Regelung oder Steuerung herbeigeführt werden kann.

Bei dem Mittendifferential mit dem oben beschriebenen Aufbau wird das Drehmoment vom Ringrad 7 und Sonnenrad 8 eingebracht, wenn das Fahrzeug verlangsamt oder gebremst werden soll. Bei diesem Verzögerungs- oder Bremsbetrieb wird die axiale Kraft nach rechts in Fig. 1 am Ringrad hervorgerufen, während die axiale Kraft nach links in Fig. 1 am Sonnenrad 8 wirkt, wobei beide Richtungen zu den oben erwähnten Richtungen entgegen­ gesetzte Richtungen sind. Dann werden die Kupplungstrommel 32 und die Kupplungsnabe 33 in zu den vorher für diese er­ wähnten Richtungen entgegengesetzten Richtungen bewegt, so daß eine axial äußere, dritte Stützplatte 34 und eine axial äußere, vierte Druckplatte 35 die Kupplungsscheiben 30 und Kupplungsplatten 31 über die innen angeordnete erste bzw. zweite Druckplatte zusammenklemmen, um die Mehrscheibenkupplung 29 ein­ zurücken. Auch in diesem Fall wächst die Reibungskraft, d. h. die Drehmoment-Übertragungsleistung, die von der Mehrscheiben­ kupplung 29 zu liefern ist, im Verhältnis zu den axialen Kräf­ ten an. Im Fall einer abrupten Motorbremsung wird das Mittendifferential im wesentlichen gesperrt, um die Brems­ wirkung zu gewährleisten.

Wie sich aus der obigen Beschreibung klar ergibt, wird die Sperrung durch die Mehrscheibenkupplung 29 um so intensiver, je höher das Eingangsdrehmoment am Träger 4 ist. Dieses Mittendifferential wirft kein ernsthaftes Problem wäh­ rend der Kurvenfahrt auf, weil das Gaspedal für diese Fahrt entlastet wird, um die Motorausgangsleistung abzusenken. Das bedeutet, daß das Phänomen einer ungewollten Bremsung bei einer Kurvenfahrt verhindert werden kann.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt eines wesentlichen Teils einer zweiten Ausführungsform, wobei dieses Mittendifferential unterschiedliche Leistungen zwischen der Be­ schleunigung und der Verzögerung hat.

Die Kupplungstrommel 32 ist mit der Druckplatte 35 nur auf der rechten Seite in Fig. 2 der Kupplungsscheiben 30 und -platten 31 versehen. Die Druckplatte 35 wird durch den Si­ cherungsring 37 so gehalten, daß sie an einer Bewegung nach rechts in Fig. 2 gehindert ist. Insofern wird die Einrück­ kraft in der Mehrscheibenkupplung 29 nur dann erzeugt, wenn sich die Kupplungstrommel 32 bei Erhöhung des Eingangsdreh­ moments vom Träger 4 in Fig. 2 nach links bewegt. In das den Flansch 10 der Hinterrad-Abtriebswelle 9 überragende End­ stück des Ringrades 7 ist ein Paar von Sprengringen 38 einge­ setzt, die einen vorbestimmten Abstand C von der Stirnfläche des Flansches 10 haben. Die Sprengringe 38 werden an ihrem Außenumfang im Ringrad 7 durch eine Tellerfeder 39, die mit der Stirnfläche des Flansches 10 in Druck­ anlage ist, gehalten. Als Ergebnis dessen werden das Ringrad 7 und die Kupplungstrommel 32 nach rechts in Fig. 2 vor­ belastet oder -gespannt, um normalerweise das Ringrad 7 und die Kupplungstrommel 32 in den rechten Endlagen von Fig. 2 (ohne jegliches Spiel an der linken Seite der Fig. 2) zu po­ sitionieren. Der übrige Aufbau ist zu dem in Fig. 1 gezeigten gleichartig.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Konstruktion bewegt sich im Fall der Einführung des Drehmoments (bei einer Beschleunigung) durch den Träger 4 die Sonnenradwelle 19 nach rechts in Fig. 2, wobei die nach links in Fig. 2 gerichtete axiale Kraft auf das Ringrad 7 ausgeübt wird. Da die axiale Kraft schwächer ist als die elastische Kraft der Tellerfeder 39, werden das Ringrad 7 und die Kupplungstrommel 32 in der axialen Richtung festgehalten. In diesem Zustand wird die Einrückkraft auf die Mehr­ scheibenkupplung 29 nur von der Kupplungsnabe 33 ausgeübt, so daß die Einrückkraft zu schwach ist, um eine Dif­ ferentialsperrung bei niedrigen Drehmomenten zu erzeugen. Wenn die auf das Ringrad 7 ausgeübte axiale Kraft die elasti­ sche Kraft der Tellerfeder 39 übersteigt, bewegen sich das Ringrad 7 und die Kupplungstrommel 32 nach links in Fig. 2, wobei die Tellerfeder 39 gebogen wird. Dann werden die Kupp­ lungsscheiben 30 und -platten 31 durch die jeweiligen Druck­ platten 34 und 35 in Anlage miteinander geklemmt. Als Ergeb­ nis dessen wird die Differentialsperrung durch die an der Mehrscheibenkupplung 29 erzeugte Reibungskraft bewirkt.

Im Gegensatz hierzu wird bei einer Verzögerung das Drehmoment vom Ringrad 7 und Sonnenrad 8 eingeführt, so daß die axiale Kraft nach rechts in Fig. 2 auf das Ringrad 7 und nach links auf das Sonnenrad 8 ausgeübt wird. Da in diesem Fall das Ring­ rad 7 und die Kupplungstrommel 32 gegen eine nach rechts ge­ richtete Bewegung blockiert sind, wird die auf die Mehr­ scheibenkupplung 29 ausgeübte Kraft auf die aus der Bewegung der Sonnenradwelle 19 resultierende axiale Kraft beschränkt, so daß die Einrückkraft der Mehrscheibenkupplung 29 schwächer ist als die bei der Beschleunigung. Bei einem mit einem Frontmotor ausgestatteten Fahrzeug mit Vierradantrieb wird während der Verzögerung der Schwerpunkt vorwärts verschoben, so daß die Vorderräder zum Schlupfen kommen. Die­ ser Schlupf der Vorderräder wird durch die in Fig. 2 gezeigte Konstruktion verhindert, da der Anstieg, falls überhaupt vor­ handen, in der Übertragung des Drehmoments auf die Vorderrä­ der, was durch die Differentialsperrung während der Verzöge­ rung bewirkt wird, klein ist. Zusätzlich zu den durch die Ausführungsform von Fig. 1 zu erhaltenden Wirkungen wird durch die in Fig. 2 gezeigte Konstruktion ein weiterer Vorteil er­ langt, nämlich eine Erhöhung in der Stabilität während des Verzögerungs- oder Bremsbetriebs.

Wie sich aus den bisherigen Beschreibungen der Ausführungs­ beispiele ergibt, können Zustände, bei denen die eine Differentialsperrung erfolgt, durch Wahl der Zwischenräume und Anordnung der Stützplatten geändert werden. Zieht man diesen Grundgedanken in Betracht, so kann eine Differentialsperrung nur während der Beschleu­ nigung bewirkt werden, wie in Fig. 3 gezeigt ist.

Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, ist das Ringrad 7 um den Abstand C vom Sicherungsring 11 so beabstandet, daß es sich nach links in Fig. 3 nur dann bewegen kann, wenn es das Drehmoment vom Ritzel 6 empfängt. In die mit dem Ringrad 7 einstückige Kupplungstrommel 32 ist durch den Sicherungsring 37 die Stütz­ platte 36 eingesetzt, welche dazu dient, die Kupplungsschei­ ben 30 und -platten 31 nur nach links in Fig. 3 zu drücken. Andererseits stößt das eine Ende der Sonnenradwelle 19, das in Fig. 3 auf der linken Seite liegt, gegen das Lager 22, so daß sie lediglich eine Bewegung nach rechts in Fig. 3 aus­ führen kann. Darüber hinaus ist an der Kupplungsnabe 33 der Sonnenradwelle 19 durch den Sicherungsring 36 lediglich eine Druckplatte 34 gehalten, die dazu dient, die Kupplungsschei­ ben 30 und -platten 31 nur nach rechts in Fig. 3 zu drücken. Die Richtungen, in denen die Kupplungstrommel 32 und Kupplungs­ nabe 33 sich bewegen können, gelten hier, wenn die Mehrschei­ benkupplung 29 nicht eingerückt ist. Wenn dagegen die Mehr­ scheibenkupplung 29 gelöst wird, nachdem sie einmal eingerückt war, dann werden die Bewegungsrichtungen der Kupplungstrommel 32 und -nabe 33 naturgemäß zu den oben beschriebenen entge­ gengesetzt. Der übrige Aufbau der in Fig. 3 gezeigten Ausfüh­ rungsform ist zu derjenigen von Fig. 1 gleichartig.

Wenn bei der in Fig. 3 gezeigten Konstruktion das Drehmoment vom Träger 4 bei einer Beschleunigung einge­ führt wird, dann wird die axiale Kraft nach links in Fig. 3 auf das Ringrad 7 und die Kupplungstrommel 32 ausgeübt, weil die Räder 6, 7 und 8 eine Schrägverzahnung aufweisen, so daß das Ringrad 7 und die Kupplungstrommel 32 in Fig. 3 nach links bewegt werden. Andererseits empfängt die Sonnenradwelle 19 die nach rechts gerichtete axiale Kraft, um sich in der gleichen Richtung zu bewegen. Bei diesen Bewegungen werden die Kupplungsscheiben 30 und -platten 31 durch die jeweili­ gen Stützplatten 34 und 35 zusammengeklemmt, um die Reibungs­ kräfte hervorzurufen, durch die die Differentialsperrung bewirkt wird, so daß die Mehrscheibenkupplung 29 die vorge­ gebene Drehmomentübertragung zwischen dem Ringrad 7 und dem Sonnenrad 8, d. h. zwischen den Vorder- und den Hinterrädern, ausführt.

Bei einer Verzögerung wird andererseits das Drehmoment vom Ring­ rad 7 und Sonnenrad 8 eingeführt, so daß diese Räder 7 und 8 ihre jeweiligen axialen Kräfte in entgegengesetzten Rich­ tungen zu denjenigen des oben erwähnten Falls der Beschleuni­ gung empfangen. Jedoch ist dem Ringrad 7 nicht die Möglich­ keit für eine Bewegung nach rechts über die Position von Fig. 3 hinaus gegeben, noch kann sich die Sonnenradwelle 19 nach links bewegen, so daß die Mehrscheibenkupplung 29 nicht eingerückt wird. Das bedeutet, daß die Mehrscheiben­ kupplung 29 während der Verzögerung nicht eingerückt wird, um keine Differentialsperrung herbeizuführen, so daß durch die Mehrscheibenkupplung 29 ein Drehmoment zwischen den Vor­ der- und Hinterrädern nicht übertragen wird. Hierauf wird getrennt in Verbindung mit den Vorder- und Hinterrädern ein­ gegangen. Selbst wenn bei einem Bremsen des Fahrzeugs entwe­ der die Vorder- oder die Hinterräder blockiert werden, so empfangen die blockierten Räder kein von den anderen Rädern übertragenes Drehmoment. Das heißt mit anderen Worten, daß die Vorder- und Hinterräder ihr eigentliches Verhalten entsprechend der Masse des Fahrzeug­ aufbaus und der Straßenzustände bewahren, so daß ein Anti­ blockiersystem, falls es vorhanden ist, wirksam werden kann, um eine verbesserte Bremswirkung herbeizuführen. Darüber hinaus kann das Phänomen einer ungewollten Bremsung bei einer Kurvenfahrt während der Vorwärtsfahrt im wesentlichen voll­ ständig beseitigt werden, da es nicht eintritt, wenigstens bis das den Bremsvorgang bewirkende Drehmoment, d. h. das Mo­ ment zum Bremsen der Sonnenradwelle, vom Motordrehmoment über­ wunden wird. Das beruht darauf, daß das Motordrehmoment wäh­ rend der Kurvenfahrt im allgemeinen abgesenkt wird. Während der Rückwärtsfahrt kann andererseits das Bremsphänomen voll­ ständig und absolut unabhängig vom Motordrehmoment vermieden werden.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen ist die Kon­ struktion so vorgesehen, daß die Drehmomentübertragung zwi­ schen dem Ritzel 6, dem Ringrad 7 und dem Sonnenrad 8 herbei­ geführt wird, um die damit zusammenhängende Tangentialkraft in die Einrückkraft für die Mehrscheibenkupplung 29 umzuset­ zen. Infolgedessen wird die Kraft zum Einrücken der Mehrschei­ benkupplung 29 nicht zwangsläufig erzeugt, falls die Hinter- und Vorderräder nicht greifen, so daß es schwierig ist, das Fahrzeug aus dem nicht-greifenden Zustand zu befreien. Diese Schwierigkeit kann durch eine Ergänzung durch die in Fig. 4 gezeigte Konstruktion vermieden werden.

Die in Fig. 4 gezeigte Konstruktion stellt eine Verbesserung gegenüber der von Fig. 3 insofern dar, als die an der Kupp­ lungsnabe 33 gehaltene Stützplatte 34 gegen die Kupplungs­ scheiben 30 mittels einer Tellerfeder 40 gedrückt wird. Für diese Arbeitsweise wird die Stützplatte 34 an der Kupplungsna­ be 33 so gehalten, daß sie in der axialen Richtung nach rechts und links bewegt werden kann, wobei die Tellerfeder 40 an der auf der linken Seite in Fig. 4 gelegenen Rückseite der Stützplatte 34 durch einen Sicherungsring 41 festgehalten ist. Als Ergebnis dessen wird die Mehrscheibenkupplung 29 durch die Tellerfeder 40 vorgespannt, so daß die damit im Zusammenhang stehende Reibungskraft immer die Differential­ sperrung zwischen dem Ringrad 7 und dem Sonnenrad 8, d. h. zwischen den Hinter- und den Vorderrädern, bewirkt. Somit werden, selbst wenn entweder die Vorder- oder die Hinter­ räder nicht greifen, die verbleibenden Räder immer das Dreh­ moment empfangen, so daß das Fahrzeug durch die Antriebs­ kraft aus dem nicht-greifenden Zustand freikommen kann.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Konstruktion ist darüber hinaus die Druckrichtung der Tellerfeder 40 zu derjenigen der Axial­ kraft, die auf die Mehrscheibenkupplung 29 während der Be­ schleunigung aufzubringen ist, identisch, so daß die Diffe­ rential-Sperrleistung bei Beschleunigung höher ist als diejenige, die bei der obigen Ausführungsform von Fig. 3 erhal­ ten wird. Des weiteren wirkt die Tellerfeder 40 auch während der Verzögerung derart, daß die Differentialsperrung in einem gewissen Ausmaß erzeugt wird.

Eine fünfte Ausführungsform gemäß der Erfindung, die eine Verbesserung gegenüber derjenigen von Fig. 2 darstellt, wird unter Bezugnahme auf die Fig. 5 erläutert. Diese Ausführungs­ form weist eine solche Konstruktion auf, daß in einem Zustand mit niedrigem Drehmoment für die Kurvenfahrt, d. h. in dem Zustand, da die Federkraft der Tellerfeder 39 die Schubkraft des Ringrades über­ steigt, die Differentialsperrung völlig aufgehoben wird, um das Mittendifferential frei laufen zu lassen. Die Sonnenradwelle 19 stößt mit ihrem einen Ende gegen das das treibende Ketten­ rad 20 haltende Lager 22 an, während ihr anderes Ende gegen ein zwischen die Welle 19 und den Träger 4 eingefügtes Druck­ lager 42 stößt. Als Folge dessen ist die Sonnenradwelle 19 in der axialen Richtung blockiert. Die Stützplatte 34, die auf der Kupplungsnabe 33 sitzt, und der Sicherungsring 36 zur Einstellung der Lage der Stützplatte 34 sind mit einem vorbestimmten Zwischenraum C, der kleiner ist als der zwi­ schen dem Flansch 10 und den Sprengringen 38 gebildete Zwi­ schenraum C, voneinander beabstandet. Die übrige Konstruk­ tion ist zu der in Fig. 2 gezeigten gleichartig.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Konstruktion wird im Fall des Einführens des Drehmoments für die Beschleunigung vom Träger 4 die axiale Kraft nach links in Fig. 5 auf das Ringrad 7 ausgeübt, wie vorher beschrieben wurde. Da jedoch das Ringrad 7 nach rechts in Fig. 5 durch die Tellerfeder 39 vorgespannt ist, bewegt es sich zusammen mit der Kupplungstrommel 32 in der axialen Richtung, wenn seine Vorspannung durch die aus dem eingeführten Drehmoment resultierende axiale Kraft über­ wunden wird. In diesem Fall wird der Zwischenraum C zwischen der Stützplatte 34 und dem Sicherungsring 36 gebildet, so daß auf die Mehrscheibenkupplung 29 eine Kraft nicht aufge­ bracht wird, bis dieser Zwischenraum auf Null vermindert ist. Wenn die dem Eingangsdrehmoment entsprechende axiale Kraft ansteigt, so daß der Zwischenraum C verschwindet, dann übt die Stützplatte 36 auf die Kupplungsplatten 31 und -scheiben 30 einen Druck aus, so daß die Mehrscheibenkupplung 29 einge­ rückt wird, um durch ihre Reibungskraft die Differentialsper­ rung zu bewirken. Die ansteigende Tendenz der Ein­ rückkraft, d. h. das Differential-Sperrdrehmoment, ist in die­ sem Fall im allgemeinen proportional zum Eingangsdrehmoment. Mit einer kleinen Proportionalkonstanten, weil die elastische Kraft der Tellerfeder 39 dahin­ gehend wirkt, die Einrückkraft zu vermindern, und entspre­ chend deren Ablenkung größer wird. Das heißt mit anderen Worten, daß das Eingangsdrehmoment und die Differential-Sperr­ leistung durch entsprechende Ausbildung der Tellerfeder 39 bestimmt werden können.

Somit wird mit der in Fig. 5 gezeigten Konstruktion eine Differentialsperrung nicht bewirkt, bevor das Eingangsdreh­ moment in einem gewissen Ausmaß anwächst. Als Ergebnis dessen wird ein Bremsphänomen bei Kurvenfahrt nicht hervorgerufen, weil das Gas­ pedal freigegeben wird, um beispielsweise das Drehmoment für die Kurvenfahrt zu vermindern.

Im folgenden wird eine sechste Ausführungsform gemäß der Er­ findung beschrieben, die imstande ist, die Einrückkraft der Mehrscheibenkupplung für die Differential-Sperrkraft weiter zu erhöhen und in geeigneter Weise einzuregeln.

Ein wesentliches Merkmal der Konstruktion dieser Ausführungs­ form besteht, wie Fig. 6 zeigt, darin, daß die Mehrscheiben­ kupplung 29 sowohl durch die vom Planetenradsatz erzeugte Axialkraft als auch zusätzliche durch die von einem Nockensteuer­ mechanismus erzeugte Axialkraft eingerückt wird. Die Mehr­ scheibenkupplung 29 ist so aufgebaut, daß viele Kupplungs­ scheiben 30 und Kupplungsplatten 31 abwechselnd miteinander auf der Kupplungstrommel 32 und Kupplungsnabe 33 angeordnet und gehalten sind. Die einen derartigen Aufbau aufweisende Mehrscheibenkupplung 29 ist in ihrer Mitte mit einem Nockensteuer­ mechanismus 43 versehen, um eine tangentiale Kraft in eine axiale Kraft umzusetzen.

Dieser Nockensteuermechanismus 43 besteht aus einem sternförmigen Nocken­ steuerglied 44, wie die Fig. 7A und 7B zeigen, und aus einem Paar von Steuer­ scheiben 45 (s. Fig. 8A und 8B), die als Steuerstößel wirken. Das Nockensteuerglied 44 ist dadurch gebildet, daß sowohl vier Vor­ sprünge 47 von kreisförmigem Querschnitt am Außenumfang eines Rings 46, der lose am Außenumfang der Sonnenradwelle 19 ge­ halten wird, als auch Ausnehmungen 48 an den Vorsprüngen 47 entsprechenden Stellen auf der rechten und der linken Seite des Ringes 46 vorgesehen sind.

Andererseits hat jede der am Außenumfang des Rings 46 des Nockensteuergliedes 44 zu haltende Steuerscheibe 45 eine Druckplatte 49 und ein auf der einen Seite der Druckplatte 49 ausgebilde­ tes Nabenteil 50. Das Nabenteil 50 hat einen Außendurchmes­ ser, der gleich dem der äußeren Enden der Vorsprünge 47 ist, und vier Steuerflächen 51, die mit dem Außenum­ fang der einzelnen Vorsprünge 47 in Berührung kommen. Die Druckplatte 49 hat an ihrer Außenumfangskante Keilnuten, die mit denjenigen der Kupplungstrommel 32 zum Eingriff gelangen. Die Steuerflächen 51 bilden Schrägflächen, die sich unter einem vorbestimmten Winkel R mit Bezug zur Achsrichtung des Ringes 46 so öffnen, daß sie einen der Vorsprünge 47 aufnehmen, mit dem sie zusammenwirken, um die Kraft in der Drehrichtung, d. h. die tangentiale Kraft, entsprechend diesem Winkel R in eine axiale Kraft umzusetzen.

Das derart aufgebaute Nockensteuerglied 44 wird an der Sonnenradwelle 19 in der axialen Mitte der Mehrscheibenkupp­ lung 29 so gehalten, daß es drehen und in der axialen Rich­ tung sich bewegen kann. Die als Paar vorhandenen Steuerschei­ ben 45 werden auf den Außenumfang des Rings 46 so aufgesetzt, daß ihre Nabenteile 50 einander gegenüberliegen und ihre Steuerflächen 51 an den Vorsprüngen 47 anliegen. Die Steuer­ scheiben 45 sind ferner mit der Kupplungstrommel 32 verkeilt. An den zwei Außenseiten der Steuerscheiben 45 ist jeweils eine Platte 52 angeordnet, die mit den Kupplungsscheiben 30 oder -platten 31 in Flächenberührung kommen. Jede der Plat­ ten 52 steht mit den Ausnehmungen 48 des Rings 46 des Sterns 44 so in Eingriff, so daß dieses in der axialen Richtung relativ zur Kupp­ lungstrommel 32 und -nabe 33 eine Bewegung ausführen kann und relativ zur Kupplungstrommel 32 drehbar ist.

Die Verbindung zwischen der Kupplungsnabe 33 und der Kupp­ lungstrommel 32 durch den Nockensteuermechanismus 43 wird in der folgenden Weise erreicht: Keilverbindung zwischen der Kupp­ lungsnabe 33 und den Kupplungsplatten 31 - Gleitkontakt zwischen den Kupplungsplatten 31 und den Platten 52 - Ein­ griff zwischen den Platten 52 und dem Nockensteuerglied 44 - Eingriff zwischen dem Nockensteuerglied 44 und den Steuerscheiben 45 über die Vorsprünge 47 - Keilverbindung zwischen den Steuerscheiben 45 und der Kupplungstrommel 32.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Konstruktion ist das Ringrad 7 am Flansch 10 der Hinterrad-Abtriebswelle 9 befestigt, so daß es sich nicht in der axialen Richtung bewegen kann. Jedoch hat die Sonnenradwelle 19 die Möglichkeit, sich nach rechts hin zu bewegen, wie in der Fig. 6 gezeigt ist, weil der Zwischenraum C nur am rechten Ende der Welle 19 vorhan­ den ist. Ferner ist die die nach rechts gerichtete Kraft der Mehrscheibenkupplung 29 aufnehmende Stützplatte 35 an der Kupplungstrommel 32 gehalten, während die andere Stützplatte 34, die eine nach rechts gerichtete Kraft auf die Mehrschei­ benkupplung 29 ausübt, an der Kupplungsnabe 33 angebracht ist. Die übrige Konstruktion ist zu derjenigen von Fig. 1 gleichartig.

Bei der Konstruktion von Fig. 6 wird, wenn das Gaspedal für eine Beschleunigung niedergetreten wird, beispielsweise die axiale Kraft in der in Fig. 6 linken Richtung auf das Ringrad 7 ausgeübt, während die nach rechts gerichtete axiale Kraft auf die Sonnenradwelle 19 durch das vom Träger 4 eingebrach­ te Drehmoment ausgeübt wird. Da das Ringrad 7 in der axialen Richtung fest ist, wird lediglich die Sonnenradwelle 19 in Fig. 6 nach rechts bewegt, so daß der Druck der Stützplatte 34 auf die Mehrscheibenkupplung 29 aufgebracht wird, um die Kupplungsscheiben 30, die Kupplungsplatten 31, die Stützplat­ ten 34, 35 sowie die Platte 52 und die Steuerscheiben 45 in flächige Anlage für eine Drehmomentübertragung zu bringen.

Wenn in diesem Zustand die Hinterräder beispielsweise schlup­ fen, so wird zwischen dem Ringrad 7 und dem Sonnenrad 8, d.h. zwischen der Kupplungstrommel 32 und der Kupplungsnabe 33, eine Drehzahldifferenz hervorgerufen. In diesem Fall wird das Nockensteuerglied 44 mit der Kupplungsnabe 33 verbunden, weil die mit den Ausnehmungen 48 in Eingriff befindlichen Platten 52 in Gleitanlage an den Kupplungsplatten 31 sind, während die Steuerscheiben 45 auf die Kupplungstrommel 32 gekeilt sind, so daß eine Kraft in der Drehrichtung zwischen dem Nockensteuerglied 44 und den Steuerscheiben 45 erzeugt wird. Weil jedoch das Nockensteuerglied 44 und die Steuerscheiben 45 durch ihre Vorsprünge 47 und Steuerflächen 51 im Eingriff sind, wird in der tangentialen Richtung eine axiale Kraft erzeugt, durch die die als Paar vorhandenen Steuerscheiben 45 voneinander weg bewegt werden. Als Ergebnis dessen werden die Kupplungsscheiben 30 und -platten 31 vom Nockensteuermechanismus 43 stärker in Anlage miteinander gedrückt, um die Eingriffskraft der Mehrscheiben­ kupplung 29 zu erhöhen. Wenn die Mehrscheiben­ kupplung 29 in diesem Eingriffszustand ist, dann wird die Differentialsperrung des Mittendifferentials verstärkt, um die Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern zu beseitigen, so daß das Drehmoment, welches auf Grund des Schlupfens der Hinterräder zu dieser unnötig übertragen würde, auf die Vorderräder aufgebracht werden kann, um die stabile Fahrt ohne einen wesentlichen Verlust an Antriebskraft zu gewähr­ leisten.

Die Größe der durch den Nockensteuermechanismus 43 zu erzeugenden axialen Kraft kann hierbei durch den Winkel R der Steuerflächen 51 beeinflußt werden, wie auch die Ein­ griffskraft der Kupplungsscheiben 30 und der Kupplungsplatten 31 nicht nur durch die axiale Kraft, sondern auch durch die radiale Lage der oben erwähnten Platten 52 beeinflußt werden kann. Als Ergebnis dessen kann das Ab­ stimmen der Differential-Sperrleistung ohne Schwie­ rigkeiten bewerkstelligt werden, indem der beschriebene Nockensteuer­ mechanismus 43 zur Anwendung gelangt.

Die in Fig. 6 gezeigte Konstruktion bewirkt die Differential­ sperrung nur während der Beschleunigung. Wenn jedoch das Ringrad 7 und das Sonnenrad 8 in geeigneter Weise in der Axialrichtung bewegbar gemacht werden, indem ein Zwischen­ raum festgesetzt wird, um eine entsprechende Belastung auf die Mehrscheibenkupplung 29 auszuüben, kann die Differential­ sperrung entsprechend dem Eingangsdrehmoment auch während der Verzögerung bewirkt werden.

Die Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Nockensteuer­ mechanismus 53, der zu der Konstruktion von Fig. 6 unter­ schiedlich ist und wobei ein Nockensteuerglied 54 mit der Kupplungstrom­ mel 32 in Eingriff ist, zur Anwendung kommt. Wie die Fig. 11A und 11B zeigen, weist der Stern 54 vier Vorsprünge 56 von kreisförmigem Querschnitt am Außenumfang eines Rings 55 auf, welcher lose auf den Außenumfang der Kupplungsnabe 33 gesetzt ist, wobei die Länge der Vorsprünge 56 bis zu ihren freien Enden im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Kupplungstrommel 32 ist. Die freien Enden der Vorsprünge 56 sind mit Eingriffsteilen 57 für eine Keilverbindung versehen. Steuerscheiben 58 wirken in diesem Fall als die Druckplatten der Mehrscheibenkupplung 29 und bestehen, wie die Fig. 12A und 12B zeigen, aus ringförmigen Scheiben mit einem Innen- sowie Außendurchmesser, um sie lose am Außenumfang des Rings 55 des Nockensteuergliedes 54 und am Innenumfang der Kupplungstrommel 32 zu halten. Jede der Steuerscheiben 58 ist an ihrer einen Seite mit einem Nabenteil 59 versehen, das seinerseits vier Steuerflächen 60 ähnlich den in Fig. 9 gezeigten Steuerflä­ chen aufweist.

Das Nockensteuerglied 54 ist lose auf den Außenumfang der Kupplungsnabe 33 gesetzt, wobei die freien Enden seiner Vorsprünge 56 mit den Keilnuten der Kupplungstrommel 32 in Eingriff sind. Die als Paar vorhandenen Steuerscheiben 58 sind so auf den Außen­ umfang des Rings 55 des Nockensteuergliedes 54 gesetzt, daß sie sich in der Axialrichtung bewegen können, während ihre Steuerflächen 60 die Vorsprünge 56 festhalten. Die Kupplungsplatten 31 ste­ hen mit den Steuerscheiben 58 in flächiger Berührung, so daß die Kupplungsnabe 33 und die Kupplungstrommel 32 in der fol­ genden Weise verbunden sind: Eingriff der Kupplungsplatten 31 mit der Kupplungsnabe 33 - flächige Anlage zwischen den Kupplungsplatten 31 und den Steuerscheiben 58 - Eingriff zwischen den Steuerscheiben 58 und dem Nockensteuerglied 54 durch die Steuerflächen 60 - Eingriff des Nockensteuergliedes 54 mit der Kupplungs­ trommel 32. Die übrige Konstruktion ist zu derjenigen von Fig. 6 gleichartig.

Wenn bei der in Fig. 10 gezeigten Konstruktion die Hinter­ räder bei einer Beschleunigung schlupfen, so werden Relativ­ drehungen zwischen dem Ringrad 7 und dem Sonnenrad 8, d. h. zwischen der Kupplungstrommel 32 und der Kupplungsnabe 33, hervorgerufen. In diesem Fall dreht das Nockensteuerglied 54 zusammen mit der Kupplungstrommel 32. Da die Steuerscheiben 58 mit der Kupplungsnabe 33 verbunden sind, während sie in flächi­ ger Anlage mit den Kupplungsplatten 31 sind, wird eine Kraft in der Drehrichtung zwischen dem Nockensteuerglied 54 und den Steuerschei­ ben 58 hervorgerufen, um eine axiale Kraft an den Steuerflä­ chen 60 auf der Grundlage der tangentialen Komponente der vorerwähnten Kraft zu erzeugen. Durch diese Tangentialkraft werden die als Paar vorhandenen Steuerscheiben 58 auseinander­ bewegt, so daß eine Druckkraft, um die Kupplungsscheiben 30 und -platten 31 in Anlage zu bringen, auf die Mehrscheiben­ kupplung 29 ausgeübt wird.

Somit ist bei den in den Fig. 6 und 10 gezeigten Ausführungs­ formen zusätzlich zu den Einrückeinrichtungen in Form des Planeten­ radsatzes der Nockensteuermechanismus 43 bzw. 53 vorgesehen, der ebenfalls eine Einrückkraft erzeugt.

Die Steuermechanismen 43 oder 53, die vorstehend beschrieben wurden, können die in der axialen Richtung auf die Mehrscheiben­ kupplung 29 insgesamt auszuübende Einrückkraft somit vermehren oder ver­ stärken. Um diese axiale Kraft zu erzeugen, ist es notwendig, ein relatives Drehmoment zwischen dem Ringrad 7 und dem Son­ nenrad 8, d. h. zwischen der Kupplungstrommel 32 und der Kupp­ lungsnabe 33, hervorzurufen. In dem Fall, daß entweder die Vorder- oder die Hinterräder nicht greifen, wird ein solches relatives Drehmoment, selbst bei einer Drehzahldifferenz nicht ausgeübt, so daß das Drehmoment nicht vollständig auf diejenigen Räder übertragen werden kann, die greifen. Um diese Situtation zu meistern, ist es vorzuziehen, den Steuermechanismus 43 oder 53 mit einer geeigneten Feder, wie der Tellerfeder 40, zu versehen, um die Mehrscheibenkupplung 29 so wie bei der obigen vierten Ausführungsform vorzuspannen.

Die Fig. 13 zeigt einen Schnitt einer abgewandelten Ausfüh­ rungsform, die auf der in Fig. 6 gezeigten Konstruktion be­ ruht. Hierbei wird ein elastisches Element in Form einer Schraubenfeder 61 rund um den Außenumfang des Nockensteuergliedes 44 zwischen den Steuerscheiben 45 gehalten, die diese Steuerscheiben 45 auseinanderdrückt, wobei die Schraubenfeder 61 die Mehrscheibenkupplung 29 vorspannt.

Eine noch andere abgewandelte Ausführungsform ist in Fig. 14 gezeigt, wobei die Schraubenfeder 61 konzentrisch zwischen dem Außenumfang der Kupplungsnabe 33 und dem Innenumfang des Nockensteuergliedes 44 angeordnet ist.

Eine weitere abgewandelte Ausführungsform, die in Fig. 15 ge­ zeigt ist, beruht auf der Konstruktion gemäß der Fig. 10, und hierbei ist konzentrisch zwischen dem Außenumfang der Kupplungsnabe 33 und dem Innenumfang des Nockensteuergliedes 54 als elastisches Element eine Schraubenfeder 62 gehalten, durch die die Steuerscheiben 58 auseinandergedrückt werden, um die Mehrscheibenkupplung 29 vorzuspannen.

Bei jeder der abgewandelten Konstruktionen, wie sie oben erläutert wurden, werden die an der Kupplungstrommel 32 gehal­ tenen Kupplungsscheiben 30 und die an der Kupplungsnabe 33 gehaltenen Kupplungsplatten 31 durch die axialen Kräfte von variabler Größe in Anlage miteinander gedrückt. In dem Fall, daß die Kupplungstrommel 32 und die Kupplungsnabe 33 mit Bezug zueinander gedreht werden, wenn die Vorder- oder Hinterräder nicht greifen, wird die tangentiale Kraft zwischen dem Nockensteuerglied 44 oder 54 und den Steuerscheiben 45 oder 58 durch die Rei­ bungskraft zwischen den Kupplungsplatten 31 und den Platten 52 oder den Steuerscheiben 58 ausgeübt, so daß die axiale Kraft durch die Steuerflächen 51 oder 60 zur Wirkung kommt, um die Mehrscheibenkupplung 29 kräftiger einzurücken. Das heißt mit anderen Worten, daß, wenn entweder die Vorder- oder Hinter­ räder nicht greifen, das Mittendifferential gesperrt wird, so daß das wegen der Leerdrehungen nicht geforderte Drehmo­ ment auf die anderen Räder aufgebracht werden kann, um das Fahrzeug aus dem nicht-greifenden Zustand zu befreien.

Wenn die Konstruktion von Fig. 13 mit den Konstruktionen von Fig. 14 und 15 verglichen wird, so kann bei der erstgenannten Kon­ struktion (Fig. 13) der Außendurchmesser der Schraubenfeder 61 größer gemacht werden, um eine stärkere Vorspannung zu erzielen.

Bei den vorstehend beschriebenen einzelnen Ausführungsfor­ men ist die Mehrscheibenkupplung 29 vor dem Planetenradsatz, d. h. auf der Seite des Getriebes, angeordnet. Diese Anordnung wird lediglich angewendet, um die Richtung der vom Planetenradsatz erzeugten axialen Kräfte zu berücksichtigen. Falls der Verzahnungswinkel der schräg verzahnten Räder des Planetenradsatzes gegenüber den obigen Ausführungsformen umgekehrt wird, so kann die Reibschlußeinrichtung, also die Mehrscheibenkupplung 29, die das Mitten­ differential sperrt, auf der zu den obigen Ausführungsformen entgegengesetzten Seite angeordnet werden. Dann wird auch der Zwischenraum C auf die entgegengesetzte Seite verlegt. Ferner ist bei den beschriebenen Ausführungsformen der Planetenradsatz mit einem einzigen Planetenritzel versehen. Jedoch kann der Planetenradsatz auch zwei Planetenritzel aufweisen.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die zwischen den Ausgangsgliedern des Planetenradsatzes auftretende Tangentialkraft in die axiale Kraft umgesetzt, durch die die Reibschlußeinrichtung eingerückt wird, um die Differentialsperrung herbeizuführen. Diese Konstruktion macht irgendeine besondere Vorrichtung für eine Antriebs­ kraft, wie eine Druckölquelle, unnötig, so daß sie erheblich vereinfacht werden kann. Insofern kann das beschriebene Mitten­ differential in geeigneter Weise nicht nur bei einem Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe, sondern auch bei einem Fahrzeug mit einem Handschaltgetriebe zur Anwendung gelangen. Zugleich kann jegliche Verzögerung im Ansprechverhalten beseitigt wer­ den, um die Differentialsperrung in raschem Ansprechen auf die Straßenverhältnisse oder -situationen herbeizuführen.

Da von der axialen Kraft, die unvermeidbar durch die schräg verzahnten Räder des Planetenradsatzes erzeugt wird, Gebrauch gemacht wird, wird ein Bauteil, wie ein Druck- oder Schublager, das zur Aufnahme des Schubs ansonsten benötigt würde, entbehrlich, so daß die Anzahl der Teile vermin­ dert werden kann, um die Konstruktion zu vereinfachen. Das Abstimmen kann vereinfacht werden, weil die Diffe­ rential-Sperrleistung des Eingangsdrehmoments durch den Ver­ zahnungswinkel der Schrägzahnräder gewählt werden kann.

Claims (20)

1. Mittendifferential für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb,
das ein Getriebe, eine Vorderrad-Abtriebswelle (28) und eine Hinterrad-Abtriebswelle (9) aufweist,
mit einer Antriebswelle (1), die von der Getriebe- Abtriebswelle angetrieben wird,
mit einem Planetenradsatz (4, 6, 7, 8), der als Glieder einen Träger (4), ein vom Träger (4) getragenes Planetenritzel (6), ein mit dem Planetenritzel (6) kämmendes Sonnenrad (8) sowie ein mit dem Planetenritzel (6) kämmendes Ringrad (7) aufweist,
wobei die Antriebswelle (1) den Träger (4) antreibt, das Sonnenrad (8) eine der beiden Abtriebswellen (Vorderrad- Abtriebswelle (28) oder Hinterrad-Abtriebswelle (9)) an­ treibt und das Ringrad (7) die andere der beiden Abtriebswellen antreibt,
mit einer zwischen dem Ringrad (7) und dem Sonnenrad (8) wirkenden Reibschlußeinrichtung (29), die eine Kupplungsnabe (33), mehrere mit der Kupplungsnabe (33) drehfest verbundene Kupplungsplatten (31), eine Kupplungstrommel (32), mehrere mit der Kupplungstrommel (32) drehfest ver­ bundene Kupplungsscheiben (30), eine erste Stützplatte (35) und eine zweite Stützplatte (34) aufweist,
wobei die Kupplungsnabe (33) koaxial zum Sonnenrad (8) angeordnet und axial verschiebbar ist,
wobei die Kupplungstrommel (32) koaxial zur Kupplungsnabe (33) angeordnet und einstückig mit dem Ringrad (7) ausgebildet ist,
wobei die Kupplungsscheiben (30) und die Kupplungsplatten (31) in Axialrichtung zwischen der ersten Stützplatte (35) und der zweiten Stützplatte (34) abwechselnd aufein­ anderfolgend angeordnet sind,
wobei die erste Stützplatte (35) derart an der Kupplungstrommel (32) angeordnet ist, daß sie relativ zur Kupplungstrommel (32) an einer Axialbewegung weg von den Kupplungsscheiben und -platten (30, 31) gehindert ist,
und wobei die zweite Stützplatte (34) derart an der Kupp­ lungsnabe (33) angeordnet ist, daß sie relativ zur Kupp­ lungsnabe (33) an einer Axialbewegung weg von den Kupp­ lungsscheiben und -platten (30, 31) gehindert ist,
und mit einer Einrückeinrichtung, die eine Einrückkraft zum Einrücken der Reibschlußeinrichtung (29) auf der Grundlage einer zwischen den Gliedern (4, 6, 7, 8) des Planetenradsatzes auftretenden Tangentialkraft erzeugt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sonnenrad (8) einstückig mit der Kupplungsnabe (33) ausgebildet ist und gemeinsam mit dieser axial ver­ schiebbar ist,
daß die Kupplungstrommel (32) zusammen mit dem Ringrad (7) axial verschiebbar ist und
daß das Planetenritzel (6), das Ringrad (7) und das Sonnenrad (8) des Planetenradsatzes (4, 6, 7, 8) schräg­ verzahnt sind,
wobei der Planetenradsatz (4, 6, 7, 8) selber die Ein­ rückeinrichtung bildet und die Einrückkraft mit zunehmendem Eingangsdrehmoment am Träger (4) erhöht und umgekehrt.

2. Mittendifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stützplatte (35) sowie die zweite Stützplatte (34) jeweils durch einen Siche­ rungsring (37, 36, 41) an der Axialbewegung weg von den Kupplungsscheiben und -platten (30, 31) gehindert sind.

3. Mittendifferential nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen Druck auf die zweite Stützplatte (34) in Richtung auf die Kupplungsscheiben (30) hin ausübendes elastisches Element (40) zwischen die zweite Stützplatte (34) und den zugeordneten Sicherungsring (41) eingesetzt ist (Fig. 4).

4. Mittendifferential nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4) in Axialrichtung vorrichtungsfest ist.

5. Mittendifferential nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere, dritte Stützplatte (34) auf der von den Kupplungsplatten (31) abgewandten Seite der ersten Stützplatte (35) neben dieser an der Kupplungsnabe (33) derart angeordnet ist, daß sie relativ zur Kupplungsnabe (33) an einer Axial­ bewegung weg von den Kupplungsscheiben und -platten (30, 31) gehindert ist, und daß eine weitere, vierte Stützplatte (35) auf der von den Kupplungsscheiben (30) abgewandten Seite der zweiten Stützplatte (34) neben dieser an der Kupplungstrommel (32) derart angeordnet ist, daß sie relativ zur Kupplungstrommel (32) an einer Axialbewegung weg von den Kupplungsscheiben und -platten (30, 31) gehindert ist.

6. Mittendifferential nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringrad (7) auf einen am innen liegenden Ende der Hinterrad-Abtriebswelle (9) ausgebildeten Flansch (10) axial verschiebbar gekeilt ist.

7. Mittendifferential nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein in einer ein Lösen der Reib­ schlußeinrichtung (29) bewirkenden Richtung belastendes elastisches Element (39) zwischen das Ringrad (7) sowie den Flansch (10) eingefügt ist (Fig. 2 und 5).

8. Mittendifferential nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das elastische Element (39) eine Tellerfeder ist.

9. Mittendifferential nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsnabe (33) auf die Nabe eines treibenden Kettenrades (20) axial verschiebbar gekeilt ist und daß das treibende Kettenrad (20) mittels einer Kette (27) mit einem auf der Vorderrad-Abtriebswelle (28) festen, getriebenen Kettenrad (24) verbunden ist.

10. Mittendifferential nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Nockensteuermechanismus (43, 53).

11. Mittendifferential nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockensteuermechanismus (43, 53) ein Nockensteuerglied (44, 54) mit Vorsprüngen (47, 56) von zylindrischem Querschnitt am Außenumfang eines Ringes (46, 55) und ein Paar von Steuerscheiben (45, 58) umfaßt, zwischen denen die Vorsprünge derart angeordnet sind, daß die Vorsprünge bei einer Drehung des Nockensteuergliedes (44, 54) relativ zu den Steuerscheiben diese voneinander weg bewegen.

12. Mittendifferential nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Steuerscheiben (45, 58) mit den Vorsprüngen (47, 56) an mit Bezug zur axialen Richtung des Ringes (46, 55) geneigten Steuerflächen (51, 60) der Steuerscheiben (45, 58) in Berührung kommt.

13. Mittendifferential nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheiben (45, 58) bei ihrer Bewegung einen Druck auf die Kupplungsscheiben und -platten (30, 31) in axialer Richtung aufbringen.

14. Mittendifferential nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheiben (45) mit dem Innenumfang der Kupplungstrommel (32) verkeilt sind, daß das Nockensteuerglied (44) drehbar auf der Kupp­ lungsnabe (33) angeordnet ist und daß eine mit den Kupplungsplatten (31) in Gleitanlage befindliche Platte (52) drehfest am Nockensteuerglied (44) gehalten ist.

15. Mittendifferential nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenumfangsfläche des Ringes (55) und in dessen axialer Richtung wirkend ein elastisches Element (62) angeordnet ist, das auf die Steuerscheiben (58) eine diese axial auseinander­ drückende Vorspannung zum Einrücken der Reibschlußeinrichtung (29) aufbringt.

16. Mittendifferential nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockensteuermechanismus (43, 53) in axialer Richtung mittig in die Reibschlußeinrichtung (29) und zwischen ein Paar von Kupplungsplatten (31) eingesetzt ist.

17. Mittendifferential nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Steuerscheiben (45, 58) ein eine elastische, die paarweise vorhandenen Steuerscheiben auseinanderdrückende Kraft erzeugendes elastisches Element (61, 62) eingesetzt ist, das eine Vorspannung zum Einrücken der Reibschlußeinrichtung (29) aufbringt.

18. Mittendifferential nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (61) an der Außenumfangsfläche des Steuergliedes (44) und in axialer Richtung des Ringes (46) wirkend angeordnet ist.

19. Mittendifferential nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das elstische Element (61, 62) an der Innenumfangsfläche des Steuergliedes (44, 54) und in axialer Richtung wirkend angeordnet ist.

20. Mittendifferential nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Vorsprünge (56) des Steuergliedes (54) mit dem Innenumfang der Kupplungstrommel (32) in einer Keilverbindung stehen und daß die Steuerscheiben (52) drehbar auf der Kupplungsnabe (33) angeordnet sowie mit den Kupplungs­ platten (31) in Gleitanlage sind.