DE3814206A1 - Selbsttaetig begrenzt sperrendes kegelradausgleichsgetriebe, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kegelradausgleichsgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten, angetrieben Differentialkorb, zwei achsgleich zu diesem, im Differentialkorb drehbar aufgenommenen Abtriebskegelrädern, die jeweils mit einer Antriebswelle drehfest verbindbar sind, mit den Abtriebskegelrädern kämmenden Ausgleichskegelrädern, die auf Lagerzapfen, die zur senkrecht zur Drehachse des Differentialkorbes verlaufen, drehbar aufgenommen sind, und mit Mitteln zum selbsttätigen begrenzten Sperren der Ausgleichsbewegung.

Es sind selbsttätig sperrende Kegelradausgleichsgetriebe bekannt, bei denen die Sperrung über eine Viskosekupplung bewirkt wird. Dabei erfolgt immer dann eine Sperrung, wenn eine Drehzahldifferenz auftritt. Bei Fahrzeugen, die jedoch mit einem eine Blockierung verhindernden Brems­ system ausgerüstet sind, kann sich eine Interferenz ergeben. Darum wird in solchen Fällen der Sperrwert für die Viskosekupplung gering ausgelegt, was auf der anderen Seite bewirkt, daß je nach Einsatzbedingung nicht genügend Traktion erzielt werden kann.

Es sind ferner selbsttätig sperrende Kegelradausgleichs­ getriebe bekannt, bei denen die Sperrung über eine Reibkupplung bewirkt wird. Die Sperrung ist drehmoment­ abhängig. Von Nachteil dabei ist, daß die Zuschaltung abrupt erfolgt, was sich auf die Richtungstabilität des Fahrzeuges auswirkt. Von Nachteil ist bei der ohne Vorspannung arbeitenden Lösung ferner, daß bei bestimmten Situationen nur das Beschleunigungsmoment zum Aufbau eines Sperrmomentes genutzt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbsttätig begrenzt sperrendens Ausgleichsgetriebe zu schaffen, das eine gegenüber den bekannten Ausgleichsgetrieben verbesserte Verträglichkeit im Zusammenhang mit einem Blockierverhinderer aufweisenden Bremssystem besitzt, wobei jedoch andererseits die Feinfühligkeit der Sperrung, wie sie bei den bekannten Viskosekupplungen gegeben ist, weiterhin, jedoch bei einem höheren erzielbaren Sperrwert gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Mittel zum selbsttätigen begrenzten Sperren eine über die Lagerzapfen der Ausgleichskegelräder und über einen mit dem Differentialkorb drehfest aber axial verschiebbar verbundenen Druckring beaufschlagbare Reibkupplung und eine darüber ankoppelbare Viskosekupplung, die wiederum mit einer der Antriebswellen drehfest verbunden ist, vorgesehen sind.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß die Reibungskupplung von einer dem anliegenden Moment proportionierten Normalkraft beaufschlagt wird, wenn ein Drehmoment im Kegelradausgleichsgetriebe ansteht. Bei Betätigung der Fahrzeugbremse wirkt im Kegelradaus­ gleichsgetriebe nur das relativ geringe Bremsmoment des Motors, so daß die Reibkupplung nur von einer geringen Normalkraft beaufschlagt wird und dementsprechend praktisch keine Sperrwirkung zwischen den beiden Ausgängen des Kegelradausgleichsgetriebes erzeugt wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Druckring mit radialen Vorsprüngen versehen ist, die in axial in der Innenwandfläche des Differentialkorbes verlaufend angebrachten Nuten geführt sind.

Ferner sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung den Zapfen zur Beaufschlagung der Reibkupplung Druckstücke zugeordnet, die jeweils zwischen den Außenflächen der Ausgleichskegelräder und der Innenwandfläche des Differentialkorbes radial geführt angeordnet sind und die axial einerseits am Differentialkorb und andererseits über eine Nockenfläche an einer Stützfläche des Druckringes abgestützt sind.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß die Zapfen und damit die Einheit aus Ausgleichskegelrädern und Abtriebs­ kegelräder keine Verschiebebewegung einander gegenüber in Achsrichtung der Drehachse des Differentialkorbes ausführt. Es ergibt sich lediglich eine geringe Verstellung in Umfangsrichtung.

Bevorzugt besitzt nach einem weiteren Merkmal die Reib­ kupplung zwei Sätze von abwechselnd angeordneten Reib­ lamellen, von denen die Reiblamellen des einen Satzes drehfest aber axial verschiebbar mit dem Differentialkorb und die Reiblamellen des anderen Satzes mit dem Gehäuse der Viskosekupplung drehfest aber axial verschiebbar verbunden sind.

Die Beaufschlagung der Reibanordnung erfolgt über als V-förmige Ausnehmungen ausgebildete Stützflächen des Druckringes, an deren Schrägflächen die Druckstücke mit ihren kreisförmigen Nockenflächen anliegen.

Die der Nockenfläche gegenüberliegende und am Diffe­ rentialkorb abgestützte Fläche ist eben ausgebildet und stützt sich an einer Schulter des Differentialkorbes ab.

Zweckmäßigerweise werden die Nuten für die Vorsprünge des Druckringes gleichzeitig zur drehfesten Aufnahme der dem Differentialkorb zugeordneten Reiblamellen genutzt.

Schließlich ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß die Viskosekupplung aus einem Gehäuse, einer darin drehbar aufgenommenen Nabe sowie abwechselnd angeordneten Außen- und Innenlamellen besteht, wobei die Außenlamellen drehfest dem Gehäuse und die Innenlamellen drehfest der Nabe zugeordnet sind und der von den Lamellen nicht besetzte Innenraum zumindest teilweise mit einem viskosen Medium, insbesondere einem Siliconöl, gefüllt ist.

Die Außenlamellen sind bevorzugt über Distanzringe auf einen fixen Abstand zueinander gehalten.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kegelradaus­ gleichsgetriebes nach der Erfindung sowie dessen Anwendung auf zwei verschiedene Antriebskonzeptionen in anhand der Zeichnung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 ein Antriebsschema eines frontgetriebenen Kraft­ fahrzeuges mit einem erfindungsgemäßen Kegelrad­ ausgleichsgetriebe,

Fig. 2 ein Antriebsschema eines vierradgetriebenen Kraft­ fahrzeuges mit einem erfindungsgemäßen, zwischen den Achsen angeordneten Kegelradausgleichsgetriebe,

Fig. 3 eine Seitenansicht durch den Differentialkorb im Halbschnitt,

Fig. 4 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 die gegenseitige Zuordnung der Ausgleichskegel­ räder mit den Druckstücken zu dem Druckring.

Das in Fig. 1 dargestellte Antriebsschema betrifft ein frontgetriebenes Kraftfahrzeug. Die beiden Vorderräder 1, 2 werden angetrieben, während die beiden Hinterräder 3, 4 mitgeschleppt werden. Der Antrieb der beiden Vorderräder 1, 2 erfolgt vom Motor 5 über das Schaltgetriebe 6 und das Kegelradausgleichsgetriebe 7 und die daran angeschlossenen Antriebswellen 8, 9 auf die Vorderräder 1, 2.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Antriebsschema handelt es sich um ein solches für ein vierradgetriebenes Kraftfahr­ zeug, d.h. sowohl die beiden Vorderräder 1, 2, als auch die Hinterräder 3, 4 sind angetrieben. Der Antrieb erfolgt dabei vom Motor 5 über das Schaltgetriebe 6 auf das als Verteilergetriebe ausgebildete vordere Kegelradausgleichsgetriebe 7 und von diesen über Antriebswellen 8, 9 auf die Vorderräder 1, 2, soweit von dem Verteilergetriebe 7 über eine Längswelle 45 auf ein zweites Kegelradausgleichsgetriebe 7 nach hinten und auf ein weiteres Kegelradausgleichsgetriebe 7 und diesem über Antriebswellen 8, 9 auf die beiden Hinterräder 3, 4. Bei einer solchen Konzeption können die Kegelradausgleichs­ getriebe 7 entsprechend dem Kegelradausgleichsgetriebe nach der vorliegenden Erfindung oder aber eines oder zwei können als sogenanntes offenes Kegelradausgleichsgetriebe, bei dem keine Sperrmöglichkeit gegeben ist, ausgebildet sein.

Nachfolgend wird auf die Ausbildung des erfindungsgemäßen Kegelradausgleichsgetriebe nach der Ausgestaltung entsprechend den Fig. 3 und 4, bezuggenommen. Das Kegelradausgleichsgetriebe 7 besteht aus einem Gehäuse 10 in dem der Differentialkorb 11 über Lager drehbar aufgenommen ist. Der Differentialkorb 11 ist an einem Ende flanschartig erweitert und durch einen Deckel 16 ver­ schlossen. Im Bereich des Deckels 16 bzw. der flansch­ artigen Erweiterung des Differentialgehäuses 11 ist je nach Einsatz des Kegelradausgleichsgetriebes ein Stirnrad oder ein Kegelrad angeschlossen, das zum Antrieb des Differentialkorbes 11 dient. Achsgleich zur Drehachse X-X des Differentialkorbes 11 sind in diesem zwei Abtriebs­ kegelräder 12, 13 drehbar angeordnet, die jeweils Bohrungen mit Verzahnungen 42, 43 aufweisen, und die über in diese eingreifende Antriebswellen 8, 9 mit den anzutreibenden Rädern 1 bzw. 2 oder 3 bzw. 4 oder bei dem Antriebsschema nach Fig. 2 auch beispielsweise mit der ersten Längswelle 45 bzw. zweiten Längswelle 46 drehfest verbunden sind. Die beiden Abtriebskegelräder 12, 13 kämmen mit Ausgleichskegelrädern 14. Die Ausgleichs­ kegelräder 14 sind auf Lagerzapfen 15 drehbar aufgenommen. Wie insbesondere aus der Zeichnungsfigur 4, 5 ersichtlich ist, sind vier Ausgleichskegelräder 14 vorgesehen. Die Enden 23 der Lagerzapfen 15 sind abgesetzt und besitzen, Abflachungen 24, die in entsprechenden Durchbrüchen 25 der Druckstücke 21 flächig anliegen. Die Druckstücke 21 sind zwischen den Außenflächen 26 der Ausgleichskegelräder 14 und der Innenwandfläche 27 des Differentialkorbes 11 angeordnet. Die Druckstücke 21 besitzen Anlageflächen 47, mit denen sie an einer entsprechenden Schulter 44 des Differentialkorbes 11 abgestützt sind. Ferner weisen die Druckstücke 21 Nockenflächen 28 auf, die an entsprechenden schräg­ verlaufenden Stützflächen 29 eines Druckringes 17 ab­ gestützt sind. Die Stützflächen 29 entstehen durch V-förmige Ausnehmungen bzw. Vertiefungen im Druckring 17. Der Druckring 17 besitzt umfangsverteilt radial vor­ stehende Vorsprünge 20, mit denen er in Nuten 22 in der Innenwandfläche 27 des Differentialkorbes 11 geführt ist. Die Nuten 22 verlaufen parallel zur Drehachse X-X des Differentialkorbes 11. Der Druckring 17 ist also drehfest aber axial verschiebbar im Differentialkorb 11 aufge­ nommen. Der Druckring 17 dient zur Beaufschlagung einer Reibanordnung in Form einer Reibkupplung 18. Die Reib­ kupplung 18 besitzt äußere Reiblamellen 30, die drehfest dem Differentialkorb 11 zugeordnet sind und innere Reiblamellen 31, die drehfest dem Gehäuse 32 einer Viskosekupplung 19 zugeordnet sind. Die äußeren Reiblamellen 30 besitzen auf ihrem Außenumfang jeweils Vorsprünge mit denen sie in den Nuten 21, die zur Führung des Druckringes 17 vorgesehen sind aufgenommen sind. Das Gehäuse 32 der Viskosekupplung 19 besitzt zur Seite des Druckringes 17 hin einen Ringansatz 41, der an die nach innen gerichtete Stegwand des Kupplungsgehäuses 32 angeschlossen ist. Auf der Außenfläche des Ringansatzes 41 ist eine Verzahnung 40 vorgesehen, auf der die inneren Reiblamellen 31 mit einer entsprechenden Verzahnung aufgenommen sind. Die Reiblamellen 30, 31 sind axial verschiebbar und über den Druckring 17 gegen die Außen­ fläche des Steges des Kupplungsgehäuses 32 anpreßbar. Die Druckbeaufschlagung der Reibanordnung der Reibkupplung 18 erfolgt über eine drehmomentabhängige Verstellung der die Ausgleichskegelräder 14 tragenden Lagerzapfen 15 der Druckstücke 21 in Umfangsrichtung, d.h. in Drehrichtung um die Drehachse X-X herum relativ zum Druckring 17. Die als Kreisringfläche ausgebildete Nockenfläche 28 der Druckstücke 21 gleitet dabei auf die als Schrägflächen ausgebildeten Stützflächen 29, während sich die Druckstücke 21 andererseits über ihre Stützflächen 47 axial an der Schulter 44 des Differentialkorbes 11 abstützen. Hierdurch erfolgt eine Verstellung des Druckringes 17 in axialer Richtung auf die Reiblamellen 30, 31 der Reibkupplung 18 zu, so daß der Reibschluß erhöht wird. Hierdurch wird eine Mitnahme des Kupplungsgehäuses 32 der Viskosekupplung 19 bewirkt. Die Viskosekupplung 19 besitzt neben dem Gehäuse 32 eine in diesem koaxial gelagerte Nabe 33. Im Innenraum der Viskosekupplung 19 sind in Achsrichtung abwechselnd Innenlamellen 35 und Außenlamellen 34 angeordnet. Die Außenlamellen 34 sind über eine Verzahnung 37 im Gehäuse 32 und einer entsprechenden, auf ihrem Außenumfang angebrachten Verzahnung drehfest miteinander in Eingriff. Die Innenlamellen 35 weisen in ihrer Bohrung ebenfalls eine Verzahnung auf, mit der sie auf einer Verzahnung 38 der Nabe 33 drehfest aufgenommen sind. Die Außenlamellen 34 sind über Distanzringe 36 auf Abstand zueinander gehalten, während die Innenlamellen 35 axial in den Verzahnungen 38 verschiebbar gehalten sind. Der nicht von den Außenlamellen 34 und Innenlamellen 35 besetzte Innenraum der Viskosekupplung 19 ist zumindest teilweise durch ein viskoses Medium, nämlich ein Siliconöl gefüllt. Die Nabe 33 der Viskosekupplung 19 besitzt eine Bohrung 39, die verzahnt ist. Diese Bohrung 39 entspricht im wesentlichen der ebenfalls verzahnten Bohrung 43 des Abtriebskegelrades 13. Eine der Antriebswellen 8, 9 ist so ausgebildet, daß sie gleichzeitig mit dem Abtriebskegelrad 13 und der Nabe 39 der Viskosekupplung 19 drehmomentmäßig verbunden ist.

Wenn, wie oben dargestellt, die Reibanordnung der Reibkupplung 18 über den Druckring 17 beaufschlagt ist, und das Kupplungsgehäuse 32 mitnimmt, baut sich aufgrund der Drehzahldifferenz zwischen den Außenlamellen 34 und den Innenlamellen 35 für den Fall, daß eines der Abtriebskegelräder 12 bzw. 13 wesentlich schneller läuft, als das andere, daß ein Drehmoment anliegt, ein Moment auf, so daß auch eine Mitnahme der dem der Nabe 33 und dem Abtriebskegelrad 13 gemeinsam zugeordneten Abtriebswelle 8 bzw. 9 erfolgt.
Bezugszeichenliste

1, 2 Vorderräder
3, 4 Hinterräder
5 Motor
6 Schaltgetriebe
7 Kegelradausgleichsgetriebe
8, 9 Antriebswelle
10 Gehäuse
11 Differentialkorb
12, 13 Antriebskegelrad
14 Ausgleichkegelräder
15 Lagerzapfen
16 Deckel
17 Druckring
18 Reibkupplung
19 Viskosekupplung
20 Vorsprünge am Druckring
21 Druckstück
22 Nuten im Differentialkorb
23 Zapfenende
24 Abflachung
25 Durchbruch
26 Außenfläche des Ausgleichskegelrades
27 Innenfläche des Differentialkorbes
28 Nockenfläche
29 Stützfläche
30 äußere Reiblamellen
31 innere Reiblamellen
32 Gehäuse der Viskosekupplung
33 Nabe der Viskosekupplung
34 Außenlamellen
35 Innenlamellen
36 Distanzring
37 Verzahnung im Gehäuse
38 Verzahnung auf Nabe
39 verzahnte Bohrung in Nabe
40 Verzahnung für Reiblamellen
41 Ringansatz des Gehäuses
42 Bohrung im Abtriebskegelrad
12, 43 Bohrung im Abtriebskegelrad
13, 44 Schulter
45 ersten Längswelle
46 zweiten Längswelle
47 Anlagefläche des Druckstückes

Claims (9)

1. Kegelradausgleichsgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten, angetriebenen Differentialkorb, mit zwei achsgleich zu diesem, im Differentialkorb drehbar aufgenommenen Abtriebskegelrädern, die jeweils mit einer Antriebswelle drehfest verbindbar sind, mit den Abtriebskegelrädern kämmenden Ausgleichskegelrädern, die auf Lagerzapfen, die senkrecht zur Drehachse des Differentialkorbes verlaufen, drehbar aufgenommen sind, und mit Mitteln zum selbsttätigen begrenzten Sperren der Ausgleichsbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum selbststätigen, begrenzten Sperren eine über die Lagerzapfen (15) der Ausgleichskegel­ räder (14) und über einen mit dem Differentialkorb (11) drehfest aber axial verschiebbar verbundenen Druckring (17) beaufschlagbare Reibkupplung (18) und eine darüber ankoppelbare Viskosekupplung (19), die wiederum mit einer der Antriebswellen (8, 9) drehfest verbunden ist, vorgesehen sind.

2. Kegelradausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (17) mit radialen Vorsprüngen (20) versehen ist, die in axial in der Innenwandfläche (27) des Differentialkorbes (11) verlaufend angebrachten Nuten (22) geführt sind.

3. Kegelradausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Zapfen (15) Druckstücke (21) zugeordnet sind, die jeweils zwischen den Außenflächen (26) der Aus­ gleichskegelräder (14) und der Innenwandfläche (27) des Differentialkorbes (11) radial geführt angeordnet sind und die axial einerseits am Differentialkorb (11) und andererseits über eine Nockenfläche (18) an einer Stützfläche (29) des Druckringes (17) abgestützt sind.

4. Kegelradausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibkupplung (18) zwei Sätze von abwechselnd angeordneten Reiblamellen (30, 31) aufweist, von denen die Reiblamellen (30) des einen Satzes drehfest, aber axial verschiebbar mit dem Differentialkorb (11) und die Reiblamellen (31) des anderen Satzes mit dem Gehäuse (32) der Viskosekupplung (19) drehfest aber axial verschiebbar verbunden sind.

5. Kegelradausgleichsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen (29) des Druckringes (17) als V-förmige Ausnehmungen ausgebildet sind, an deren Schrägflächen die Druckstücke (21) mit ihren kreisförmigen Nockenflächen (28) anliegen.

6. Kegelradausgleichsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkorb (11) mit einer radial ebenflächig ausgebildeten Schulter (44) versehen ist, an der die Druckstücke (21) abgestützt anliegen.

7. Kegelradausgleichsgetriebe nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (22) für die Vorsprünge (20) des Druckringes (21) gleichzeitig zur drehfesten Aufnahme der dem Differentialkorb (11) zugeordneten Reiblamellen (30) dienen.

8. Kegelradausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskosekupplung (19) aus einem Gehäuse (32), einer darin drehbar aufgenommenen Nabe (33) sowie abwechselnd angeordneten Außen- und Innenlamellen (34, 35) besteht, wobei die Außenlamellen (34) drehfest mit dem Gehäuse (32) und die Innenlamellen (35) drehfest der Nabe (33) zugeordnet sind und der von den Lamellen nicht besetzte Innenraum zumindest teilweise mit einem viskosen Medium, insbesondere einem Siliconöl, gefüllt ist.

9. Kegelradausgleichsgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenlamellen (34) über Distanzringe (36) auf einem fixen Abstand zueinander gehalten sind.