DE4142888A1 - Sperr-differential - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Sperrdifferential und insbesondere ein Diffe­ rential, das wahlweise arretierbar ist, um eine Differenzierung zu verhindern.

Differentialgetriebe, allgemein nur Differential genannt, sind bekannte Vorrich­ tungen, die heute im Antriebszug der meisten Fahrzeuge verwendet werden. Das Differential ist gewöhnlich zwischen eine Eingangs-Antriebswelle (zum Beispiel der Antriebswelle eines Fahrzeugmotors) und einem Paar getriebener Ausgangswelle geschaltet (zum Beispiel einem Paar Achswellen, die mit den Fahrzeugrädern verbunden sind). Das Differential verteilt das Drehmoment von der Eingangswelle gleichmäßig auf die beiden Ausgangswellen, wobei diese trotzdem sich mit unterschiedlichen Drehzahlen unter bestimmten Bedingungen drehen können. Als Folge hiervon wird das Drehmoment auf beide Fahrzeugräder übertragen, wobei, wenn es eine Kurve fährt, das äußere Rad sich schneller dreht als das innere Rad.

In einem üblichen offenen Differential sind die Bewegungen der verschiedenen inneren Komponenten des Differentiales nicht in merklicher Weise beschränkt. Das Differential funktioniert in der gewünschten oben beschriebenen Weise unter den meisten Bedingungen. Wenn jedoch eines der Räder des Fahrzeuges die Traktion mit dem Boden verliert, was zum Beispiel bei nassen oder eisigen Oberflächen der Fall sein kann, wird der Anteil des Drehmomentes, der dem anderen Rad zugeführt wird, reduziert. Das Fahrzeug kann dadurch unbeweglich werden.

Um dies zu verhindern, sind einige Differentiale mit einer vom Fahrer zu betäti­ genden Differentialsperre versehen. Wenn diese betätigt wird, wird die Bewe­ gung der inneren Komponenten des Differentiales beschränkt, wodurch das volle Drehmoment des Motors auf beide Räder übertragen wird. Gleichzeitig jedoch werden beide Räder mit exakt der gleichen Drehzahl angetrieben. Gesperrte Differentiale sind daher nicht gut geeignet zur Verwendung auf nicht glatten Oberflächen. Es sind Vorrichtungen bekannt, um selektiv ein Differential in dieser Weise zu betätigen.

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Struktur für ein Sperrdifferential. Das Differential hat ein Gehäuse, das drehbar von einer Antriebsquelle angetrieben ist. Eine Querwelle ist im Gehäuse zur Drehung mit diesem eingebaut. Ein Paar Ritzel sind drehbar an den Enden der Querwelle gelagert. Die Ritzel kämmen mit Tellerrädern, die auf entsprechende Achswellen aufgekeilt sind. Wenn das Gehäuse in Drehung versetzt wird, wird Drehmoment über die Querwelle, die Ritzel und die Tellerräder auf die Achswellen übertragen. Eine Arretiermuffe ist drehbar auf einem der Tellerräder gelagert zur axialen Bewegung zwischen einer arretierten und einer nicht arretierten Position. In der arretierten Position ist die Sperrmuffe mit dem Tellerrad verbunden zur Drehung mit diesem. In der nicht arretierten Position kann sich das Tellerrad frei relativ zur Arretiermuffe drehen. Die Arretiermuffe ist verbunden mit einer Schaltmuffe durch eine Mehrzahl von Speichen, die sich durch entsprechende Schlitze im Gehäuse erstrecken. Lager sind vorgesehen in jedem der Schlitze zur Aufnahme und Führung der axialen Bewegung der Schaltmuffe und der Sperrmuffe.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Struktur für ein wahlweise sperrbares Differential zu schaffen. Dieses Differential soll mit Lagern versehen sein, zum Erfassen und Führen der axialen Bewegung einer Schaltmuffe und einer Sperrmuffe.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Ansprüchen.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend der Be­ schreibung im einzelnen erläutert, in der

Fig. 1 im Schnitt einen Teil eines wahlweise sperrbaren Differentiales nach der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt eine Stirnansicht des Teils des Differentiales nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in Draufsicht eine alternative Ausführungsform einer Lager-Klemme wie sie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Teil eines wahlweise sperrbaren Fahrzeug­ differentiales 10 nach der Erfindung. Das Differential 10 hat ein Gehäuse 11, das drehbar in einem nicht gezeigten Achsgehäuse in bekannter Weise gelagert ist. Das Gehäuse 11 hat einen in Umfangsrichtung verlaufenden Flansch mit einer Mehrzahl von Öffnungen 11a. Die Öffnungen 11a dienen zur Befestigung eines nicht gezeigten Zahnkranzes am Gehäuse 11. Der Zahnkranz steht in Eingriff mit anderen Komponenten des Antriebszuges des Fahrzeuges, um das Gehäuse 11 um eine Achse 12 im Achsgehäuse in Drehung zu versetzen.

Ein Paar Tellerräder 13 und 14 ist im Gehäuse 11 zur Drehung um die Achse 12 eingebaut. Entsprechende Schub-Ringe 13a und 14a sind zwischen den Tel­ lerrädern 13 und 14 und im Gehäuse 11 eingebaut. Die Tellerräder 13 und 14 sind auf entsprechende Achswellen 15 und 16 aufgekeilt, die sich axial aus­ wärts aus dem Gehäuse 11 heraus erstrecken. Eine Querwelle 17 erstreckt sich durch das Gehäuse 11 zwischen den Tellerrädern 13 und 14 und quer zur Achse 12. Die Enden der Querwelle 17 sind in entsprechend fluchtenden Bohrungen im Gehäuse 11 aufgenommen. Ein nicht gezeigter Haltestift oder eine ähnliche konventionelle Halteeinrichtung ist vorgesehen, um die Querwelle 17 im Gehäu­ se 11 zu halten. Ein Paar Ritzel 18 von denen nur eines dargestellt ist, ist drehbar auf den Enden der Querwelle 15 gelagert. Die Ritzel 18 kämmen mit den Tellerrädern 13 und 14 in bekannter Weise und bilden die Grundstruktur des Differentiales 10.

Eines der Tellerräder 13 ist mit einer oder mehreren axial nach außen gerichteten Klauen 13d versehen, die angrenzend an eine bearbeitete zylindrische Ober­ fläche 13b liegen. Eine allgemein ringförmige Arretiermuffe 20 ist drehbar auf dieser zylindrischen Oberfläche 13b gelagert zur axialen Verschiebebewegung auf dieser. Die Arretiermuffe 20 hat eine entsprechende Anzahl von axial ein­ wärts gerichteten Klauen 20a. Wenn die Arretiermuffe 20 in der in Fig. 1 gezeigten Position ist, treten die Klauen 20a der Arretiermuffe in Eingriff mit den Klauen 13d des Tellerrades. Wie noch erläutert wird, ist dies die Sperrposition der Arretiermuffe 20, in welcher das Differential 10 gesperrt ist, um eine Dreh­ zahldifferenz zwischen den beiden Tellerrädern 13 und 14 und damit zwischen den beiden Achswellen 15 und 16 zu verhindern. Wenn die Arretiermuffe 20 nach links bewegt wird aus der in Fig. 1 gezeigten Position heraus, lösen sich die Klauen 20a von den Klauen 13d, wodurch das Differential 10 entsperrt wird und eine solche Drehzahldifferenz zuläßt. Die Klauen oder Zähne 13d und 20a können auch durch andere entsprechende formschlüssige Verbindungen ersetzt werden, die am Tellerrad 13 und an der Arretiermuffe 20 ausgebildet werden. Eine Schaltmuffe 21 ist vorgesehen, um selektiv die Arretiermuffe 20 zwischen der Sperrposition und der nicht gesperrten Position zu verschieben beziehungs­ weise zu schalten. Die Schaltmuffe 21 hat einen äußeren ringförmigen Joch­ abschnitt 21a und eine Mehrzahl von radial einwärts verlaufenden Speichen oder Streben 21b. Die Speichen 21b erstrecken sich durch entsprechende Schlitze 11b, die im Gehäuse 11 ausgebildet sind und sie endigen in Endabschnitten, in welchen Öffnungen 21c ausgebildet sind. Entsprechend axial verlaufende Vorsprünge 20b sind an der Arretiermuffe 20 ausgebildet und verlaufen durch die Bohrungen 21c. Die freien Enden der Vorsprünge 20b haben nicht gezeigte ringförmige Nuten.

Eine Halteklammer 22 ist auf jedem der Enden der Vorsprünge 20b angeordnet und erstreckt sich in diese Nuten. Die Halteklammern 22 verbinden die Speichen 21b mit den Vorsprüngen 20b, so daß die Schaltmuffe 21 und die Arretiermuffe 20 sich als eine Einheit bewegen können. Es können nicht gezeigte konventio­ nelle Mittel vorgesehen werden, um den Jochabschnitt 21a der Schaltmuffe 21 zu fassen und im eine axiale Bewegung zwischen der gesperrten und der nicht gesperrten Position zu erteilen.

Da sich die Speichen 21b durch die entsprechenden Schlitze 11b im Gehäuse 11 erstrecken rotieren die Schaltmuffe 21 und die Arretiermuffe 20 beide mit dem Gehäuse 11. Wenn die Schaltmuffe 21 und die Sperrmuffe 20 in die Sperrposi­ tion bewegt werden, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, wird das Tellerrad 13 durch Eingriff der Klauen 13d und 20a mit diesen Teilen verbunden. Das Tel­ lerrad 13 ist damit in Gleichlauf mit dem Gehäuse 11 gebracht. Dies führt zur Sperrung des Differentiales 10, wodurch beide Achswellen 15 und 16 mit dem Gehäuse 11 rotieren. Wenn die Schaltmuffe 21 und die Arretiermuffe 20 in die Freigabeposition geschaltet werden, sind die Achswellen 15 und 16 frei und können sich relativ zueinander und zum Gehäuse 11 drehen.

Das Differentialgehäuse 11 wird zweckmäßiger Weise gegossen. Die Größen und die Lagen der Schlitze 11b haben daher gewöhnlich keine genauen Toleran­ zen. Als Folge hiervon können die Belastungen, die auf die Speichen 21b ein­ wirken, ungleich verteilt werden, was zu einem unerwünschtem Verschleiß führen kann. Um dies zu verhindern, trotzdem aber das Gehäuse 11 wirtschaft­ lich durch Gießen herstellen zu können, ist eine Lagereinrichtung in jedem der Schlitze 11b des Gehäuses 11 angeordnet. Die Lagereinrichtungen dienen zur Aufnahme und Führung der Speichen 21 b da diese axial zwischen der gesperr­ ten und der nicht gesperrten Position verschoben werden. Jede Lagereinrichtung besteht allgemein aus einer U-förmigen Klammer 23 die Flansche 23a hat, welche durch Reibung am Gehäuse 11 in jedem der Schlitze 11b gehalten sind. Die Klammern 23 werden vorzugsweise aus einem relativ harten aber etwas elastischen Material hergestellt, beispielsweise einem Kunststoff oder glasgefüll­ ten Nylon. Aber auch Metalle oder ähnliche Materialien können verwendet werden. Die Klammern 23 halten beziehungsweise führen die Speichenabschnit­ te 21 b wenn diese sich axial bewegen. Da solche Bewegungen auftreten können sich die Oberflächen der Klammern 23 abnützen und werden daher etwas verformt. Diese Abnutzung bewirkt, daß die Belastungen auf die Speichen­ abschnitte 21 b relativ gleichmäßig verteilt werden.

Fig. 3 zeigt eine Federklammer 30, die anstelle der Klammer 23 verwendet werden kann. Die Federklammer 30 hat ein Paar einwärts verlaufende elastische beziehungsweise federnde Arme 30a, welche die Seiten der Speichen 21b erfassen, beziehungsweise führen. Die elastischen Arme 30a dienen zur Positio­ nierung und Führung der Speichen 21b bei der oben beschriebenen Bewegung. Die Federklammer 30 kann aus denselben Materialien wie oben für die Klammer 23 genannt hergestellt werden.

Claims (9)

1. Sperrdifferential mit einem hohen Gehäuse, das um eine Achse rotieren kann und eine Mehrzahl von Öffnungen hat, einer im Gehäuse montierten Querwelle zur Drehung mit diesem, welche im wesentlichen quer zur Drehachse verläuft, einem Paar Ritzel auf der Querwelle zur Drehung relativ zu dieser, und mit einem Paar Tellerräder im Gehäuse zur Drehung um die Achse, wobei die Tellerräder in Eingriff mit den Ritzeln stehen, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Tellerräder wenigstens eine Sperr­ klaue aufweist, daß Einrichtungen vorgesehen sind, um selektiv in Eingriff mit dieser Sperrklaue zu treten, um eine relative Drehung zwischen den Tellerrädern und dem Gehäuse zu verhindern, daß diese Einrichtungen ein bewegliches Kupplungselement umfassen, das im Gehäuse eingebaut ist und eine Sperrklaue besitzt angrenzend an die Sperrklaue des Tellerrades, sowie eine Mehrzahl von Speichen, die sich entsprechend durch die Öffnungen im Gehäuse in Eingriff mit dem Kupplungselement erstrecken, um eine Bewegung zwischen einer gesperrten und einer nicht gesperrten Position zu bewirken, und daß Lagereinrichtungen in jeder der Öffnungen im Gehäuse angeordnet sind, um die Speichen zu halten und zu führen wenn sie zwischen einer eingerückten und einer ausgerückten Position relativ zum Gehäuse bewegt werden.

2. Sperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung allgemein in Form einer U-förmigen Klammer ausgebildet ist.

3. Sperrdifferential nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die U- förmige Klammer mit Flanschen versehen ist, welche in Reibungseingriff mit dem Differentialgehäuse stehen und dadurch an diesem gehalten sind.

4. Sperrdifferential nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die U- förmige Klammer aus Kunststoff besteht.

5. Sperrdifferential nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die U- förmige Klammer aus glasgefülltem Nylon besteht.

6. Sperrdifferential nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die U- förmige Klammer mit ein Paar federnden Armen versehen ist, welche die Seiten der Speichen halten beziehungsweise führen.

7. Sperrdifferential nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die U- förmige Klammer mit Flanschen versehen ist, welche durch Reibungsein­ griff die Klammer am Differentialgehäuse halten.

8. Sperrdifferential nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die U- förmige Klammer aus Kunststoff besteht.

9. Sperrdifferential nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die U- förmige Klammer aus glasgefülltem Nylon besteht.