DE3813305C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Weiterentwicklung eines sperrbaren Ausgleichsgetriebes, welches ein gleichmäßiges Arbeiten eines Fahr­ zeuges dadurch gewährleistet, daß die Unterschiede der Dre­ hung der rechten und linken Räder ausgeglichen werden, wenn das Fahrzeug die Fahrtrichtung ändert, wie dies beispiels­ weise beim Durchfahren einer Kurve der Fall ist.

Wenn sich die Fahrtrichtung bei einem üblichen Fahrzeug ändert, zum Beispiel beim Durchfahren einer Kurve, bewirkt eine Differentialeinrichtung einen Ausgleich für die rechten und linken Räder, um eine gleichmäßige Funktion sicherzustellen. Wenn jedoch eines der Räder auf einer Fahr­ bahnoberfläche rutscht, die einen niedrigen Reibungskoeffi­ zienten hat, z. B. eine Fahrbahn in sumpfigem oder mora­ stigem Gebiet, kann die Antriebskraft mit Hilfe dieser Konstruktion nicht auf das andere Rad übertragen werden, und da­ her kann das Fahrzeug nicht aus dem sumpfigen oder morasti­ gen Gebiet herausbewegt werden. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, hat eine Differentialeinrichtung eine Differen­ tialsperre zum Sperren des Differentials, welche dazu dient, das Fahrzeug aus dem sumpfigen oder morastigen Gebiet heraus­ zubewegen, wenn eines der Räder auf einer morastigen oder sumpfigen Straße durchrutscht, wobei ein Ausgleich zwischen den rechten und linken Rädern geschaffen wird.

Die Differentialeinrichtung, die mit einer derartigen Dif­ ferentialsperre versehen ist, ist in der japanischen ver­ öffentlichten Patentanmeldung 57-4 536 beispielsweise be­ schrieben und in Fig. 1 gezeigt.

Gemäß Fig. 1 nimmt der Differentialträger 101 eine Differentialgetriebeeinrichtung 102 auf, und trägt drehbeweglich ein Differentialgehäuse 104 der Differentialgetriebeeinrichtung 102 unter Zwischen­ schaltung eines Lagers 103. Ein zylindrischer Abschnitt 105 ist im Differentialträger 101 ausgebildet. Wenn ein Arbeitsöl dem zylindrischen Abschnitt 105 zugeführt wird, drückt ein in dem zylindrischen Abschnitt 105 angeordne­ ter Kolben 106 über ein Andrückelement 107 Reibungsplatten 108 an, die in dem Differentialgehäuse 104 als Differen­ tialsteuereinrichtung angeordnet sind. Wenn die Reibungs­ platten 108 durch den Kolben 106 mit einer Druckkraft be­ aufschlagt werden, drehen sich das Differentialgehäuse 104 und ein Abtriebsrad 109 der Differentialgetriebeeinrich­ tung 102 einteilig miteinander, wodurch der Ausgleich zwi­ schen den rechten und linken Rädern begrenzt bzw. gesperrt wird.

Wenn jedoch bei einer derart üblichen Differentialein­ richtung, die eine Differentialsperre 108 hat, das Ar­ beitsöl dem zylindrischen Abschnitt 105 zugeführt wird, drückt der Kolben 106 die Reibungsplatten 108 über das Andrückelement 107 durch den Druck des Arbeitsöls an. Zu diesem Zeitpunkt wird das Differentialgehäuse 104 in Fig. 1 zusammen mit den Reibungsplatten 108 nach rechts ge­ drückt. Wenn das Differentialgehäuse 104 in die Richtung nach rechts gedrückt wird, wird auch das Lager 103, das zwischen dem Differentialgehäuse 104 und dem Differential­ träger 101 angeordnet ist, ebenfalls nach rechts gedrückt, so daß eine innere Lauffläche 103a des Lagers 103 nach rechts gedrückt wird. Wenn die innere Lauffläche 103a nach rechts gedrückt wird, wird ein Wälzkörper 103b des Lagers 103 zusätzlich belastet, wodurch die Haltbarkeit des Lagers 103 herabgesetzt wird.

Ferner ist die übliche Differentialeinrichtung so bemessen, daß die mechanische Belastbarkeit gering ist, und die Auslegung der Einrichtung muß in starkem Maße geändert werden, um die Steifigkeit zu erhöhen. Ferner besteht die Neigung, daß Vibrationen in der Einrichtung erzeugt werden.

Ein sperrbares Ausgleichsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist mit der DE-OS 33 45 927 bekanntgeworden. Bei diesem bekannten Ausgleichsgetriebe stützt sich der Ringzylinder in radialer Richtung am Ausgleichsgehäuse ab. Hierdurch können Reibung und Verschleiß entstehen, wodurch die Lebensdauer und die mechanische Belastbarkeit reduziert werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein sperrbares Ausgleichsgetriebe zu schaffen, welches die mechanische Belastbarkeit verbessert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.

Zu bevorzugende Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht eines üblichen sperrbaren Differentials,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines sperrbaren Differentials gemäß einer bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung, und

Fig. 3 eine Schnittansicht eines hinteren sperrbaren Differentials eines Fahrzeuges gemäß einer weiteren Ausbildungsform nach der Erfindung.

Die bevorzugten Ausbildungsformen nach der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 2 zeigt eine Differentialeinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausbildungsform nach der Erfindung.

Entsprechend Fig. 2 sitzt ein Ritzel 5 drehbeweglich auf einer Ritzelwelle 3, die etwa in einem Mittelteil eines Differentialgehäuses 1 eingesetzt ist. Abtriebsräder 7a und 7b sind auf den rechten und linken Seiten des Ritzels 5 angeordnet und stehen in Kämmeingriff mit dem Ritzel 5. Abtriebs­ wellen 9 und 11 sind in die Abtriebsräder 7a und 7b einge­ setzt und sind jeweils mit den linken und rechten Rädern verbunden, die nicht gezeigt sind. Eine Reibungskupplung 13 ist zwischen dem Differentialgehäuse 1 und dem Abtriebsrad 7a angeordnet und umfaßt eine Mehrzahl von Kupplungs­ platten bzw. Reibungsplatten als Differential­ sperreinrichtung zum Begrenzen des Ausgleichs durch Rei­ bungskraft. Ein Hohlrad 17a ist in einem Flanschabschnitt angeordnet, der im äußeren Umfang des Differentialgehäuses 1 auf einer Seite der Ritzelwelle 3, z. B. auf der linken Seite hiervon, angeordnet ist. Ein Antriebszahnrad 17b ist an einem Ende einer Eingangswelle 15 angeordnet und bildet zusammen mit dem Hohlrad 17a ein Hypoidkegelgetriebe. Somit wird ein Eingangsmoment von der Eingangswelle 15 auf das Differentialgehäuse 1 übertragen und die Differen­ tialeinrichtung wird hierdurch angetrieben.

Die Hälfte 21 der Reibungsplatten der Reibungskupplung 13 ist durch eine Druckkraft beweglich und in Eingriff mit einem Keil im Innenumfang des Differentialgehäuses 1. Die andere Hälfte 19 der Reibungsplatten ist durch eine Druck­ kraft beweglich und in Eingriff mit einem Keil in dem äu­ ßeren Umfang eines Vorsprungs des Abtriebsrades 7a. Die Hälften 21 und 19 der Reibungsplatten sind wechselweise in axialer Richtung zueinander angeordnet.

Ein Druckring 23 ist in axialer Rich­ tung auf der äußeren Umfangsfläche des Differentialgehäu­ ses 1 beweglich angeordnet und kann sich zur Erhöhung der Reibungskraft bewegen, um die Reibungskupp­ lung 13 dadurch einzurücken, daß die Reibungsplatten 19 und 21 gegeneinander gedrückt und bewegt werden, wobei sie in Kontakt miteinander kommen. Der Druckring 23 und die Rei­ bungskupplung 13 sind miteinander über eine Schubstange 25 verbunden, die gleitbeweglich in eine Öffnung 1a eingesetzt ist, die in axialer Richtung einer Abtriebswelle 11 im Differentialgehäuse 1 ausgebildet ist.

Das Differentialgehäuse 1 ist an seinen rechten und lin­ ken Enden mittels eines Differentialträgers 31 und unter Zwischenschaltung von Lagern 45 und 27 drehbar gelagert. Ein ringförmiger Öldruckzylinder 29 ist als Antriebs­ einrichtung zwischen dem Lager 27 und dem Druckring 23 an­ geordnet. Ein zylindrischer Abschnitt 29a des Öldruckzy­ linders 29 hat einen vorspringenden Abschnitt 29b an sei­ nem hinteren Ende, der in eine Lageröffnung 33 des Diffe­ rentialträgers 31 paßt. Ein ringförmiger Kolben 35, der dem Druckring 23 gegenüberliegt, ist hermetisch gleitbeweg­ lich in den zylindrischen Absatz 29a des Öldruckzylinders 29 mit Hilfe eines Dichtungselements oder eines O-Ringes 37 eingesetzt.

Ein Arbeitsöl bzw. Drucköl wird einer Arbeitsölkammer bzw. Druckölkammer 42 des Öldruck­ zylinders 29 zugeleitet, und der Kolben 35 wird durch das Arbeitsöl nach links gedrückt, und zugleich wird der Öl­ druckzylinder 29 nach rechts gedrückt. Ein Anschlag 51, welcher verhindert, daß der Öldruckzylinder 29 sich nach rechts bewegt, ist in dem Differentialgehäuse 1 auf der rechts liegenden Seite des Öldruckzylinders 29 angeordnet. Ein Nadellager 52 und ein Zwischenelement 53 sind zwischen dem Anschlag 51 und dem Öldruckzylinder 29 angeordnet.

Ein Axial(Druck)-Lager 39 ist zwischen einer vorderen End­ fläche des Kolbens 35 und einer hinteren Endfläche des Druckrings 23 angeordnet und hat einen Träger, auf des­ sen innerer Umfangsfläche drehbeweglich ein nach hinten abgestufter Abschnitt 23a des Druckrings 23 in Eingriff kommt. Das Differentialgehäuse 1, die Abtriebsräder 7a und 7b und das Ritzel 3 bilden insgesamt ein Differential­ getriebe 55.

Das Differentialgetriebe 55 ist an dem Differen­ tialträger 31 angeordnet, und eine Arbeitsölzufuhröffnung 41 ist in einem Abschnitt der Verbindungsfläche zwischen dem Differentialträger 31 und einem Differentialdeckel 40 zu Wartungszwecken ausgebildet, der auf der unteren Flä­ chenseite des Differentialträgers 31 angeordnet ist. Ein Verschlußdeckel 41a ist fest mit der Arbeitsölzufuhröffnung 41 verbunden und dieser ist als ein elastisches Teil ausge­ legt. Ein Arbeitsölrohr 43 ist in einen im allgemeinen mitt­ leren Abschnitt des Deckels 41a eingesetzt und mit der Ar­ beitsölkammer 42 des Öldruckzylinders 29 verbunden. Wenn daher Arbeitsöl in das Arbeitsölrohr 43 eingeleitet wird und dieses der Arbeitsölkammer 42 zugeführt wird, bewegt sich der Kolben 35 durch den Druck des Arbeitsöls in Form einer Gleitbewegung, wodurch der Druckring 23 mit einer Druckkraft beaufschlagt wird. Der Druckring 23 drückt die Reibungskupplung 13 über die Schubstange 25 in einer Rich­ tung zur Erhöhung der Reibungskraft.

Der Öldruckzylinder 29, der als Betätigungseinrich­ tung für das Andrücken der Reibungskupplung 13 dient, wird bezüglich der zugeführten Menge des Arbeitsöls eingeregelt und sein Arbeiten wird basierend auf den Straßenzuständen mit Hilfe eines nicht dargestellten Steuersystems gesteuert, das von Sensoren, Steuerschaltungen, Reglern, usw. gebil­ det wird.

Die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen sperrbaren Differentials wird nachfolgend beschrieben:

Wenn entweder das rechte oder das linke Rad eines Fahrzeugs auf einer schlüpfrigen Fläche, wie einem morastigen oder sumpfigen Bereich, durchrutscht, wird ein Ausgleich während des Betriebs des Fahrzeuges zwischen diesen geschaffen, wo­ bei der Ausgleich des Differentialgetriebes 55 durch die Differentialsperre 13 begrenzt ist. Insbesondere wird Arbeitsöl von einer nicht dargestellten Ölpumpe, usw. der Arbeitsölkammer 42 von der Arbeitsölleitung 43 aus zugeleitet. Der Kolben 35 drückt den Druckring 23 durch den Druck des Arbeitsöls, der der Arbeitsölkammer 42 zu­ geführt wurde, wodurch die Reibungskupplung 13 durch die Schubstange 25 des Druckrings 23 in Richtung der Erhöhung der Reibungskraft gedrückt wird, d. h. in Fig. 2 in Rich­ tung nach links gedrückt wird. Wenn die Reibungskupplung 13 mit einer Druckkraft beaufschlagt wird, ist die rela­ tive Drehung des Abtriebsrades 7a und des Differentialge­ häuses 1 nach Maßgabe der Zunahme der Andrückkraft begrenzt, wodurch der Ausgleich des Differentialgetriebes 55 begrenzt wird.

Zu diesem Zeitpunkt wird der Kolben 35 durch den Druck des Arbeitsöls, das der Arbeitsölkammer 42 zugeführt wurde, mit einer Druckkraft beaufschlagt und zugleich wird der Öldruckzylinder 29 durch eine Reaktionskraft in einer Richtung entgegen der Richtung zur Erhöhung der Reibungs­ kraft gedrückt, d. h. in Fig. 2 in Richtung nach rechts gedrückt. Selbst wenn der Öldruckzylinderteil 29 gedrückt wird, verhindert der Anschlag 51, daß der Öldruckzylinder 29 über das Nadellager 52 und das Zwischenteil 53 bewegt wird.

Wenn der Anschlag bzw. die Sperre 51 durch den zylindrischen Abschnitt 29a in Gegenrichtung zur Richtung der Erhöhung der Reibungskraft, d. h. in Fig. 2 in Richtung nach rechts, gedrückt wird, wirkt eine Kraft in Richtung nach rechts auf das Differentialgehäuse 1 ein, da der Anschlag bzw. die Sperre 51 im Differentialgehäuse 1 angeordnet ist. Zu­ gleich wirkt die Reibungskraft in Richtung der Erhöhung derselben, d. h. in Richtung nach rechts wirkend, auf das Differentialgehäuse 1 durch den Kolben 35 über die Druckele­ mente 23 und 25, die Reibungskupplung 13, usw. ein. Somit wird die Andrückkraft auf das Differentialgehäuse 1 durch den zylindrischen Abschnitt 29a in Richtung nach rechts durch die Kraft des Kolbens 35 in Richtung nach links auf­ gehoben. Somit läßt sich die Druckkraft in Richtung der Erhöhung der Reibungskraft stark bezüglich des Lagers 45 herabsetzen, wodurch die Haltbarkeit des Lagers 45 verbes­ sert wird.

Da die Arbeitsölzufuhröffnung bzw. Druckölzufuhröffnung 41 in einem Teil der Verbin­ dungsfläche zwischen dem Differentialträger 31 und dem Differentialdeckel 40 ausgebildet ist, hat der Differen­ tialträger 31, der in dem sperrbaren Differential als Dif­ ferentialsperreinrichtung 13 verwendet wird, denselben Auf­ bau wie ein Differentialträger, der keine Arbeitsölzufuhr­ öffnung hat, d. h. denselben Aufbau wie ein Differential­ träger, der bei einem Differential verwendet wird, das keine Differentialsperre hat. Daher kann der Dif­ ferentialträger 31, der bei dem sperrbaren Differential ver­ wendet wird, in einem Differential verwendet wer­ den, das keine Differentialsperre hat. Als Folge hiervon reicht es aus, nur einen Differentialträger 31 herzustellen, so daß sich die Kosten des Differentialträgers 31 senken lassen, und die Arbeitsölzufuhröffnung 41 läßt sich einfach ausbilden.

Fig. 3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausbildungsform nach der Erfindung. In Fig. 3 ist ein Hohlrad 239 in Eingriff mit einem Antriebsritzelrad 243, das einteilig an dem hin­ teren Ende einer Antriebsradwelle 241 ausgebildet ist, die mit einer Antriebswelle eines Fahrzeugs verbunden ist. Keile 255 und 257 sind in den äußeren Umfangsflächen von Naben­ elementen 245 und 247 angeordnet, die in einem Paßabschnitt 253 an einander angepaßt sind und relativ zueinander dreh­ bar sind. Ein Keil 259 ist an der inneren Umfangsfläche eines Gehäusekörpers 357 angeordnet. Eine linke Reibungs­ kupplung 265 umfaßt eine Mehrzahl von Reibungsplatten 261 und 263, die alternierend bezüglich einander ausgelegt sind und jeweils in Eingriff mit den Keilen 255 und 259 in Dreh­ richtung kommen. Eine rechte Reibungskupplung 271 umfaßt eine Mehrzahl von Reibungsplatten 267 und 269, die alternie­ rend bezüglich einander angeordnet sind und die jeweils mit einem Keil 257 und einem oberen Keil in Drehrichtung in Eingriff kommen. Ein Druckring 273 ist beweglich in Ein­ griff mit dem Keil 259 des Gehäusekörpers 357 in axialer Richtung und berührt das rechte Ende der linken Rei­ bungskupplung 265. Ein Trennelement 275 ist zwischen dem Druckring 273 und der rechten Reibungskupplung 271 angeord­ net und fest mit dem inneren Umfang des Gehäusekörpers 357 verbunden.

Betätigungseinrichtungen 329 und 331 umfassen Kolbenteile 343 und 345, die gleitbeweglich in einem gemeinsamen Zylin­ derteil 333 angeordnet sind, und es sind Druckkammern vor­ gesehen, die über entsprechende O-Ringe 335, 337, 339 und 341 abgedichtet sind. Die Kolbenteile 343 und 345 berühren ringförmige Druckelemente 347 und 349 unter Zwischenlage von Nadellagern 303 und 305. Schubstangen 311 und 313 sind jeweils an die Druckelemente 347 und 349 angeschweißt. Das zylindrische Element 333 ist von einem Differentialträger­ gehäuse 351 unterteilt und drehbeweglich in Eingriff mit dem Trägergehäuse 351 in einem Wellenlagerabschnitt 353. Ein Gehäuse 355 umfaßt einen Deckel 329 und einen Gehäusekörper 357, und ein ringförmiger Anschlag bzw. eine ringförmige Sperre 359 ist in dem Gehäusekörper 357 derart angeordnet, daß die nach rechts gerichtete Bewegung der Sperre 359 durch einen Anschlagring 361 begrenzt ist. Die Sperre 359 berührt das zylindrische Element 333 über ein Nadellager 363. Somit ist die linke Seitenfläche der Sperre 359 eine Fläche zur Aufnahme einer Druckkraft, die eine Reaktions­ druckkraft ist, wenn die Betätigungseinrichtungen 329 und 331 in Betrieb sind. Ein Öldruck wird zu den Druckkammern übertragen, die in den Betätigungseinrichtungen 329 und 331 angeordnet sind, und zwar von einer Öldruckquelle 319 über Ölleitungen 323 und 325 und eine Steuerventileinrichtung 321, die über eine Signalleitung 327 manuell betätigbar ist. Die Betätigungseinrichtungen 329 und 331 sind außen so be­ dienbar, daß die zugeordneten Reibungskupplungen 265 und 271 gesondert ein- und ausrückbar sind.

Somit wird die Druckkraft der Betätigungseinrichtungen 329 und 331 durch die Sperre 359 unterbrochen und wirkt nicht auf ein Lager 235 und das Trägergehäuse 351 ein, so daß die Haltbarkeit des Lagers 235 nicht herabgesetzt wird und das Trägergehäuse 351 nicht verformt wird. Daher ist es nicht erforderlich, die Steifigkeit des Trägergehäuses 351 zu er­ höhen, wodurch sich auch das Gewicht desselben erhöhen wür­ de, was auf diese Weise vermieden wird. Ferner wird die me­ chanische Festigkeit beim Eingriffszustand des Hohlrades 239 und des Antriebszahnrades 243 nicht infolge der Verfor­ mung des Trägergehäuses 351 herabgesetzt, so daß diese Rä­ der normal in Eingriff sind und diese Räder nicht beschädigt werden und keine abnormen Geräusche erzeugen.

Gemäß der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausbildungs­ form nach der Erfindung hat die Vorrichtung eine Funktion der Ausgleichsverteilung einer Antriebskraft und eine Funk­ tion zur Steuerung einer Ausgleichsdrehbewegung, wobei diese Funktionen über weite Bereiche hinweg einstellbar sind. Fer­ ner läßt sich der Änderungsaufwand hinsichtlich der Auslegung eines Trägergehäuses, usw. stark herabsetzen, die Anzahl der Teile läßt sich vermindern, und die Gestaltungsfreiheit er­ weitert sich. Ferner ist die mechanische Festigkeit der Vor­ richtung hoch und Geräusche, die infolge von Vibrationen er­ zeugt werden, lassen sich in starkem Maße reduzieren.

Claims (3)

1. Sperrbares Ausgleichsgetriebe mit einem in einem Differentialträger drehbar gelagerten, angetriebenen Ausgleichsgehäuse, in das zwei koaxiale Abtriebswellen hineinragen, die jeweils ein Abtriebszahnrad aufweisen, welche vom Ausgleichsgehäuse mit Hilfe von Ausgleichsrädern antreibbar sind, und von denen eines über eine im Ausgleichsgehäuse angeordnete Lamellenbremse gegenüber diesem abzubremsen ist, wobei die Lamellenbremse über Stangen unter Zwischenschaltung eines Axiallagers über einen hydraulisch betätigten Ringkolben beaufschlagt werden, der in einem unverdrehbar zum Getriebegehäuse gehaltenen Ringzylinder aufgenommen ist, wobei der Ringzylinder über einen Anschlag am Ausgleichsgehäuse in axialer Richtung festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringzylinder (29; 329) an seinem hinteren, dem Kolben abgewandten Ende einen vorspringenden Abschnitt (29b; 359) aufweist, welcher in eine Lageröffnung (33; 353) des Differentialträgers (31; 351) eingepaßt ist, so daß in radialer Richtung der Ringzylinder (29; 329) am Differentialträger (31; 351) festgelegt ist.

2. Sperrbares Ausgleichsgetriebe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringzylinder (29) über ein Druckölrohr (43) mit Drucköl versorgt wird, wobei sich dieses Druckölrohr (43) durch einen Verschlußdeckel (41a) hindurch erstreckt, der eine Druckölzuführöffnung (41) verschließt, die in einem Abschnitt der Verbindungsfläche zwischen dem Differentialträger (3l) und einem Differentialdeckel (40) ausgebildet ist.

3. Sperrbares Ausgleichsgetriebe gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußdeckel (41a) als elastisches Teil ausgebildet ist.