DD294664A5

DD294664A5 - Differantialgetriebe

Info

Publication number: DD294664A5
Application number: DD90341042A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Bergang
Original assignee: ��@��@��k��
Priority date: 1989-06-07
Filing date: 1990-05-28
Publication date: 1991-10-10
Also published as: DE3918565C2; IT9020500A0; IT1248836B; GB2234022A; US5021038A; FR2648203A1; IT9020500A1; JPH0320143A; GB9012559D0; DE3918565A1; FR2648203B1; GB2234022B; DD294764A5

Abstract

Differentialgetriebe mit einer Sperranordnung in Form einer Viskositaetskupplung, von deren gegeneinander verdrehbaren, die Sperrwirkung erzeugenden Teilen die einen mit dem Differentialtraeger oder einem der Achswellenraeder drehfest verbunden und die anderen mit dem anderen der Achswellenraeder wahlweise verbindbar sind, mit einer Entkopplungsvorrichtung fuer das Herstellen und Loesen einer formschluessigen Verbindung zwischen den zweiten der gegeneinander verdrehbaren Teile der Sperranordnung und dem zweiten der Achswellenraeder, die radial verschiebbare Sperrglieder, die in radialen OEffnungen eines Huelsenelementes gefuehrt sind, und eine im Huelsenelement axial gefuehrte Schaltwelle, mit zumindest einem von innen auf die Koppelglieder wirkenden Schaltwulst aufweist, wobei Huelsenelement und Schaltwelle axial gegeneinander verschiebbar sind und die Koppelglieder in einer ersten Relativstellung von Huelse und Welle zum Entkoppeln in das Huelsenelement zuruecktreten und in einer zweiten Relativstellung von Huelse und Welle zum Einkoppeln aus dem Huelsenelement vortreten und radial von der Schaltwelle verriegelt werden. Fig. 1{Differentialgetriebe; Sperranordnung; Viskositaetskupplung; Differentialtraeger; Achswellenraeder; Entkopplungsvorrichtung; Sperrglieder; Huelsenelement; Schaltwelle; Koppelglied; Huelse; Welle; Huelsenelement; Schaltwelle}

Description

Titel der Erfindung

Differentialgetriebe

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe insbesondere zur Verwendung in einer Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges, mit einer Sperranordnung, insbesondere in Form einer Viskositätskupplung, deren Sperrwirkung von der Drehzahldifferenz zwischen den beiden Achswellenrädern abhängig ist und von deren gegeneinander verdrehbaren die Sperrwirkung erzeugenden Teilen die einen mit dem Differentialträger oder einem der Achswellenräder drehfest verbunden und die anderen mit dem anderen der Achswellenräder wahlweise verbindbar sind, mit einer Entkopplungsvorrichtung für das Herstellen und Lösen einer formschlüssigen Verbindung zwischen den zweiten der gegeneinander verdrehbaren Teile der Sperranordnung und dem zweiten der Achswellenräder.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ein Differentialgetriebe der vorstehend genannten Art ist aus der DE 37 07 106.8 bekannt. Grundsätzlich dienen Getriebe dieser Art der Verbesserung der Traktion bei Schlupfdifferenzen zwischen den Rädern der Antriebsachse. Bei der hierdurch hervorgerufenen Drehzahldifferenz zwischen den Achswellenrädern tritt die als Viskositätskupplung ausgelegte Sperranordnung mit ihrer drehzahlabhängigen Sperrwirkung in Funktion. Beim Bremsvorgang, insbesondere bei Anwendung eines Antiblockiersystems ist diese Sperrwirkung, die sich bei unterschiedlichem Schlupf der Antriebsräder in gleicher Art einstellt, jedoch unerwünscht, da die fehlerfreie Funktion eines Antiblockiersystems hierdurch verhindert wird. Es ist somit bekannt,

für diesen Fall eine Anordnung vorzusehen, die die Sperrwirkung beim Bremsen aufhebt. Nach der vorstehend genannten Veröffentlichung ist hierfür eine extern ansteuerbare Schaltkupplung vorgesehen, die vorzugsweise bei Betätigung der Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs die Kopplung zwischen einem der Achswellenräder und dem zugeordneten Teil der Viskositätskupplung freigibt.

Das vorstehende gilt in gleicher Weise für ein Differentialgetriebe im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen angetriebener Vorder- und Hinterachse. Auch hier verlangt die fehlerfreie Funktion eines Antiblockiersystems ein Entkoppeln der Achsen beim Bremsen. Als nachteilig bei dieser Anordnung kann angesehen werden, daß zur Betätigung des verwendeten Schaltringes große Schaltkräfte erforderlich sind.

Aufgabe der Erfindung

Hiervon ausgehend soll der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrundeliegen, eine betriebssichere schnell ansprechende und mit kleinen Schaltkräften arbeitende Entkopplungsvorrichtung für das Herstellen und Lösen einer formschlüssigen Verbindung in einem Differentialgetriebe der eingangs genannten Art bereitzustellen.

Wesen der Erfindung

Die Lösung hierfür besteht darin, daß die Entkopplungsvorrichtung radial verschiebbare Koppelglieder, die in radialen Öffnungen eines Hülsenelementes geführt sind, und eine im Hülsenelement axial geführte Schaltwelle mit zumindest einem von innen auf die Koppelglieder wirkenden Schaltwulst aufweist, wobei Hülsenelement und Schaltwelle axial gegeneinander verschiebbar sind und die Koppelglieder in einer ersten Relativstellung von Hülse und Welle zum Entkoppeln in das Hülsenelement zurücktreten und in einer zweiten Relativstellung von Hülse und Welle zum Einkoppeln

aus dem Hülsenelement vortreten und radial von der Welle verriegelt werden und daß die Entkopplungsvorrichtung radial verschiebbare Koppelglieder, die in radialen Öffnungen eines Hülsenelementes geführt sind, und eine im Hülsenelement axial geführte Schaltwelle mit zumindest einem von innen auf die Koppelglieder wirkenden Schaltwulst aufweist, wobei Hülsenelement und Schaltwelle axial gegeneinander verschiebbar sind und die Koppelglieder in einer ersten Relativstellung von Hülse und Welle zum Entkoppeln in das Hülsenelement zurücktreten und in einer zweiten Relativstellung von Hülse und Welle zum Einkoppeln aus dem Hülsenelement vortreten und radial von der Schaltwelle verriegelt werden und daß eine Stell- und Sperrhülse oder ein Stell- und Sperrzapfen von einem Stellglied axial beaufschlagbar ist und die Schaltwelle mittels der von der Sperrhülse oder dem Sperrzapfen über die Anlaufringfläche radial oder axial verlagerten Sperrgliedern axial in . die Koppelstellung verschiebbar ist und daß mindestens eine der die Sperrglieder beaufschlagenden Stellflächen der Schaltwelle in solcher Art konisch ausgeführt sind, daß die Sperrglieder durch die insbesondere durch Drehmomentbeaufschlagung bewirkte axiale Rückstellkraft der Schaltwelle oder des Hülsenelementes eine in Entriegelungsrichtung wirkende Radialkraftkomponente erfahren, und daß die Stell- und Sperrhülse oder der Stell- und Sperrzapfen mit einer zylindrischen oder konischen Sperrfläche zum Festhalten der Sperrglieder gegen die radiale Rückstellkraft versehen ist.

Als Koppelglieder sind vorzugsweise Kugeln vorzusehen, die insbesondere auf mehreren axial hintereinanderliegenden Teilkreisen angeordnet sein können, so daß relativ kleine Koppelglieder und damit ein relativ geringer Wellendurchmesser möglich werden.

-4-

Mit einer derartigen Vorrichtung sind die Schaltkräfte unter Last äußerst gering zu halten; insbesondere bei konisch ausgeführtem Schaltwulst findet das Entriegeln unter Unterstützung durch das am entsprechenden Achswellenrad anliegende Drehmoment statt. Sobald die entsprechende Außenkontur der Schaltwelle dies zuläßt, werden die Koppelglieder durch das Drehmoment in ihre radial innenliegende Position verschoben. Auch das Einrücken der Koppelglieder ist mit geringen Kräften möglich.

In einer bevorzugten Ausführung ist das Hülsenelement drehfest mit einem der Achswellenräder verbunden und axial im Gehäuse des Differentialgetriebes festgelegt, während die Schaltwelle im Hülsenelement axial verschiebbar ist.

Nach einer ersten Ausführungsform kann die Außenkontur der Schaltwelle im Bereich des Schaltwulstes zylindrisch oder konisch selbsthemmend gegenüber einem radialen Kraftangriff der Koppelglieder unter Drehmomentbelastung sein. Hierbei ist es vorgesehen, daß die Schaltwelle gegenüber dem Hülsenelement federnd abgestützt ist und die Schaltwelle entgegen der Federkraft verstellt wird.

Nach einer günstigen, konstruktiven Ausführung können mit der Schaltwelle verbundene Speichen durch öffnungen im Hülsenelement radial hindurchgreifen und ein Schaltring auf diesen befestigt sein, der von einem axial wirksamen Stellelement beaufschlagbar ist.

Hierbei kann der Schaltring in einer ersten Ausgestaltung zumindest eine etwa radiale Anlauffläche aufweisen und ein mit zur Schaltwelle radialer Drehachse im Gehäuse des Getriebes angeordneter Exzenter vorgesehen sein, der auf diese Anlauffläche einwirkt.

-5-

Als Stellglieder für die Betätigung der Stellelemente am Schaltring sind Elektromagnete, Pneumatik- oder Hydraulikzylinder verwendbar.

Nach einer zweiten möglichen Ausführung ist die Außenkontur der Schaltwelle im Bereich der Schaltwulstes konisch nicht selbsthemmend gegenüber im radialen Kraftangriff der Koppelglieder unter Drehmomentbelastung ausgeführt. Um keine zusätzlichen

Betätigungsglieder erforderlich zu machen, sind bevorzugt eine Stell- und Sperrhülse oder ein Stell- und Sperrzapfen von einem Stellglied axial beaufschlagbar und die Schaltwelle mittels der von der Stell- und Sperrhülse oder dem Stell- und Sperrzapfen über eine Anlaufringfläche zumindest radial verlagerbaren Sperrglieder axial in die Koppelstellung verschiebbar. Hierbei kann zumindest eine der die Sperrglieder beaufschlagenden Stellflächen in solcher Art konisch ausgeführt sein, daß die Sperrglieder durch die insbesondere durch Drehmomentbeaufschlagung bewirkte axiale Rückstellkraft der Schaltwelle eine in Entriegelungsrichtung wirkende Radialkomponente erfahren und daß die Stell- und Sperrhülse oder der Stell- und Sperrzapfen mit einer zylindrischen oder konischen Sperrfläche zum Festhalten der Sperrglieder gegen die radiale Rückstellkraft versehen ist.

Als Sperrglieder sind ebenfalls bevorzugt Kugeln vorzusehen, die in eine Ringnut in das Hülsenelements eintreten können. Eine außerhalb des Hülsenelements liegende Stell- und Sperrhülse kann in einem Stellring drehbar gelagert sein, wobei als Stellglied für den Stellring Elektromagneten Pneumatik- oder Hydraulikzylinder vorgesehen sein können. Die Stell- und Sperrhülse

kann auch unmittelbar elektromagnetisch, insbesondere durch einen sie umgebenden Ringmagneten beaufsch .agbar sein, wobei der Stellring als Magnetanker ausgeführt und die Stell- und Sperrhülse aus magnetisch nichtleitendem Werkstoff bestehen kann. Bei einem koaxial und in Verlängerung zur Schaltwelle liegenden Stell- und Sperrzapfen kann das Stellglied unmittelbar in einem Achswellenflansch integriert sein. Hierbei kann der Stell- und Sperrzapfen unmittelbar durch einen druckbelastbaren Kolben beaufschlagbar sein, dem über Bohrungen im Achsewellenflansch Überdruck oder Unterdruck von außen aufgegeben werden kann. Alternativ kann der Stell- und Sperrzapfen unmittelbar elektromagnetisch beaufschlagt werden, wobei der Betätigungsstrom über Schleifkontakte zugeführt wird. Nach einer letzten Möglichkeit wird der Stell- und Sperrzapfen durch Fliehgewichte beaufschlagt, die gegen eine Rückstellfeder arbeiten. Derartige Fliehgewichte können auf einem oder zwei Lagernocken in einer Ringnut im Achswellenflansch gelagert sein, wobei sie von einer oder mehreren Ringfedern umschlungen sind und wobei die Beaufschlagung des Stell- und Sperrzapfens durch Schaltnocken an den Fliehgewichten erfolgt.

Ausführungsbeispiel

In den Zeichnungen sind mehrer Ausführungsformen der Erfindung dargestellt:

Figur 1 zeigt ein Getriebe im Halbschnitt, mit einer Entkopplungsvorrichtung, bei der Speichen an der Schaltwelle durch öffnungen im Hülsenelement radial hindurchgeführt sind, an denen ein Schaltring befestigt ist, der von einem axial wirksamen Exzenter mit zur Schaltwelle radialer Drehachse über einen Hebelarm betätigbar ist.

-7-

Figur 2 zeigt die Entkopplungsvorrichtung nach Figur 1 als Einzelheit in ihren beiden Schaltpositionen.

Figur 3 zeigt eine Entkopplungsvorrichtung mit aus dem Hiilsenelement herausragenden, rein radial verlagerbaren und die Schaltwelle verriegelnden Sperrkugeln, wobei die Entkoppungsvorrichtung durch einen im Lagerträger des Getriebegehäuses integrierten Ringmagneten elektrisch betätigbar ist, in ihren beiden Schaltpositionen.

Figur 4 zeigt eine Entkopplungsvorrxchtung mit radial und axial verlagerbaren und die Schaltwelle verriegelnden Sperrkugeln, wobei die Entkopplungsvorrichtung durch zwischen Wellendichtringen in die rotierde Welle aufgegebenen Über- oder Unterdruck mittels eines im Achswellenflansch integrierten Membrankolbens betätigbar ist, in ihren beiden Schaltpositionen.

Figur 5 zeigt eine Entkopplungsvorrxchtung mit radial und axial verlagerbaren und die Schaltwelle verriegelnden Sperrkugeln, wobei die Entkopplungsvorrxchtung durch einen über Schleifringe stromversorgten in den Achswellenflansch intergrierten Elektromagneten betätigbar ist, in ihren beiden Schaltpositionen.

Figur 6 zeigt eine Betätigungseinrichtung, für eine Entkopplungsvorrxchtung die durch radial verlagerbare Fliehgewichte mittels eines axial verlagerbaren Schalt- und Sperrzapfens betätigbar ist.

-8-

In Figur 1 sind Teile eines Getriebegehäuses 46 erkennbar, in dem über Wälzlager 19, 20 ein Differentialkorb 21 gelagert ist, der aus einem Gehäusetopf 23 und einem Ge-' häusedeckel 22 zusammengesetzt ist. Das zweite der Wälzlager ist dabei unmittelbar in einem ringförmigen Lagerträger 8 gehalten, der über eine Dichtung 24 und über einen außenliegenden Deckel 26 gegenüber dem Differentialgetriebegehäuse 46 und über eine innenliegende gleitende Dichtung 25 gegenüber dem Hülsenelement 1 abgedichtet ist, das auf einer Keilverzahnung 28 das eine der Achswellenräder 27 trägt. Das Hülsenelement 1 geht auf der Getriebeaußenseite in einen Achswellenflansch 40 zur Verbindung mit einer Achswelle über. Das zweite der Achswellenräder 29 ist mittelbar drehfest mit einer Achswellennabe 30 verbunden, die eine Innenverzahnung 32 zur Aufnahme einer Achswelle hat. Die Nabe 30 bildet zugleich das Gehäuse 33 einer Viskositätskupplung, in dem ein Außenlamellensatz 44 in einer Innenverzahnung 43 drehfest gehalten ist. Das Gehäuse ist mit einem Deckel 34 abgeschlossen, der unmittelbar die Verbindung zum Achswellenrad 29 darstellt. Im Gehäuse 33 läuft eine Hülse 31, die auf einer Außenverzahnung 41 drehfest den Innenlamellensatz 42 der Viskositätskupplung aufnimmt und die gegenüber dem Gehäuse 33, beziehungsweise dem Achswellenrad 29 mittels verschiedener Dichtungen abgedichtet ist.

Die Hülse 31 weist innenliegende Nuten 35 auf, in die Kugeln 11 eintreten können, um eine drehfeste Verbindung zwischen der Hülse 1 und der Hülse 31 herzustellen, wenn die Schaltwelle 2 axial verschoben ist und die Kugeln 11 über ihre Außenkontur in die Rillen 35 drückt. Die Verschiebung der Schaltwelle 2 erfolgt mittels eines Exzenters 9, der auf einen Schaltring 6 einwirkt. Der Exzenter 9 ist in einer Hülse 18 im Lagerträger 8 gelagert und

-9-

mittels einer Dichtung 13 nach außen abgedichtet. Der Hebel 10 ist mit einer Schraube 17 auf dem Exzenter 9 festgelegt und liegt auf einer Scheibe 16 auf. Der Schaltring 6 ist auf Speichen 3 an einer Hülse 36 festgelegt, die durch öffnungen 37 im Hülsenelement 1 hindurchgreifen. Die Hülse 36 wirkt unmittelbar auf einen Druckring 5 auf dem Sperrzapfen 87. Auf dem Sperrzapfen 87 ist eine Druckfeder 14 vorgesehen, die sich mittels einer Scheibe 7 am Hülsenelement 1 abstützt. Der Stell- und Sperrzapfen 87 beaufschlagt mit seiner stirnseitigen Anlaufringfläche 79 und mit einer Sperrfläche radial und axial verlagerbare Sperrkugeln 68. Diese stützen sich an einer Stützfläche 78 der Schaltwelle 2 ab. In der oberen Hälfte von Fig. 2 ist die eingeschaltete Stellung und in der unteren Hälfte die entkoppelte Stellung dargestellt. Zur Bewegung der Schaltwelle 2 aus der entkoppelten Stellung in die eingeschaltete Stellung wird über den vom Hebelarm 10 verdrehten Exzenter 9 der Schaltring 6, hierüber die Schalthülse 36 und von dieser über die Scheibe 6 der Sperrzapfen 87 in Pfeilrichtung auf die Schaltwelle 2 zu bewegt. Die Anlaufringfläche 75 des Sperrzapfens 87 beaufschlagt die Sperrkugeln 68 und diese dia Stützfläche 78 der Schaltwelle 2. Die Schaltwelle 2 wird nach links bewegt, wodurch die Kugeln 11 auf den konischen Flächen der Schaltwulst 45 radial nach außen aus den' sie aufnehmenden Bohrungen des Hülsenelementes 1 vortretend bewegt werden und in die Rillen 35 des Innenlamellenträgers 31 eintreten und eine drehfetäte Verbindung zwischen Hülsenelement 1 und Innenlamellenträger 31 bewirken. Gleichzeitig können die Sperrkugeln 68 radial ausweichen und in einem Ringraum mit einer konischen Stützfläche 61 eintreten. Der Sperrzapfen 87 verhindert mit seiner Außenfläche eine Bewegung der Sperrkugeln 68 radial nach innen.

-ίο-

Die Eingriffsstellung der Kugeln 11 und der Schaltwelle 2 wird hierdurch gesichert. Am Hebelarm 10 ist nur die Kraft aufzubringen, die erforderlich ist, um die von der • Druckfeder 14 auf die Schalthülse 36 und den Sperrzapfen 87 ausgeübte Kraft zu überwinden. Wird die Beaufschlagung des Hebelarms 10 aufgehoben, wandert der Sperrzapfen 87 durch die Kraft der Druckfeder 14 nach rechts und gibt die Sperrkugeln 68 frei. Die aus der Form der Rillen 11 resultierende Kraft bei Drehung bewegt die Kugeln 11 radial nach innen und verstellt die Schaltwelle 2 in die in der unteren Hälfte von Fig. 2 dargestellte Stellung nach rechts, so daß die Kugeln 11 gänzlich außer Eingriff zu den Rillen 35 kommen und eine Entkopplung eintritt. Über die mit dem Innenlamellenträger 31 verbundenen Innenlamellen 42, die unter Erzeugung von Reibungskräften auf die Außenlamellen 44 und das damit verbundene Gehäuse 33 wirken, ist dann der Antriebswellenflansch 40 bei in Eingriff mit den Rillen 35 befindlichen Kugeln 11 in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz der Achswellenräder hemmend mit der Achswellenhülse 30 verbunden. Die Form der Schaltwülste 45 ist selbsthemmend gegenüber der radialen Beaufschlagung durch die Kugeln 11 unter Drehmomenteinfluß. Es wird eine teilsperrende Wirkung des Differentialgetriebes durch die Wirkung der Viskositätskupplung erzeugt.

Bei der in der unteren Bildhälfte von Figur 2 dargestellten Postition ist das Achswellenrad 27 mit dem Achswellenrad 29 ausschließlich über das Ausgleichsrad 38 verbunden, das auf einem im Differentialgehäuse 21 eingesetzen Zapfenstern 39 drehbar gelagert ist.

In Figur 3 ist ein Achswellenflansch 96 erkennbar, der mit dem Hülsenelement 1 verbunden ist und radiale Ausnehmungen aufweist, in denen Sperrkugeln 48 radial verlagerbar sind. Weiterhin ist ein Lagerträger 100 eines Differentialgetriebegehäuses erkennbar, in dem eine Magnetwicklung 52 auf einem Spulenträger 56 gehalten ist, dem über ein Kabel

Ein Stellring 51 ist als Magnettanker ausgeformt und s.tützt sich an axial wirksamen Druckfedern 54, die in Ausnehmungen des Stellringes 51 und des Spulenträgers 56 untergebracht sind, an dem Spulenträger 56 ab. In dem Stellring 51 ist eine Stell- und Sperrhülse 49 drehbar galgert und mittels eines Sicherungsringes 50 axial gesichert.

Die zusammen mit dem Stellring 51 axial verschiebbare Stell- und Sperrhülse 49 wirkt mit ihrer Innenkontur, die aus einer Anlaufringfläche 59 und einer Sperrfläche 60 besteht, auf die Sperrkugeln 48. Diese wiederum stützen sich an der Stützfläche 58 axial gegen den Achswellenflansch 96 ab und wirken auf einen Schaltkonus 47, der axial auf der Schaltwelle 2 festgelegt ist.In der in der oberen Bildhälfte der Figur 3 dargestellten Position ist die Entkopplungsvorrichtung offen und eine Drehmomentübertragung vom Achswellenrad 27 auf das Achswellenrad 29 ausschließlich über die Ausgleichsräder möglich.

In der in der unteren Bildhälfte dargestellten Position ist das Hülsenelement 1 über die Koppelkugeln 11 formschlüssig mit der Hülse 31 verbunden. In dieser Position wird der als Magnetanker ausgeformte Stellring 51 durch das Kraftfeld des Elektromagneten gegen die Rückstellkraft der Druckfedern 54 in der äußersten linken Position gehalten. Die Sperrfläche 60 der Stell- und Sperrhülse 49 hält die Sperrkugeln 48 gegen einen Rückstellkraft zwischen der Stützfläche 58 im Achswellenflansch und der Stützfläche 61 des Schaltkonus 47 in Position. Die mit dem Schaltkonus 47 axial fest verbundene Schaltwelle 2 unterstützt die Koppelkugeln 11 an den konisch nicht selbsthemmend gegenüber der radialen Beaufschlagung der Koppelkugeln ausgeformten Schaltwülsten 45 gegen eine durch das übertragene Drehmoment verursachte Rückstellkraft.

Wird ausgehend von der in Figur 3 unten dargestellten Ppsition der Strom abgeschaltet, so bricht das Kraftfeld des Elektromagneten zusammen und die Druckfedern 54 stellen den Stellring 51 und die darauf gelagerte Stell- und Sperrhülse 49 in die in Figur 3 oben dargestellte äußerste rechte Position. Hierdurch wird die Verriegelung der Sperrkugeln 48 aufgehoben, worauf sie sich durch die von der Schaltwelle 2 auf den Schaltkonus 47 wirkende axiale Rückstellkraft radial nach außen bewegen und den Schaltkonus 47 axial entriegeln. Die vom Drehmoment verursachten und auf die Koppelkugeln 11 radial nach innen wirkenden Rückstellkräfte führen durch die konische Außenkontur der Schaltwülste 45 zum Verschieben der Schaltwelle 2 in die oben dargestellte Position, worauf die Koppelkugeln 11 die formschlüssige Verbindung mit der Hülse 31 unterbrechen.

Wird der Strom eingeschaltet, so fährt der Schaltring wieder in die unten dargestellte Position, nachdem die Schalt- und Sperrhülse 49 über die Anlaufringläche 59 die Sperrkugeln 48 radial nach innen verlagert hat und diese über die Schaltfläche 62 des Schaltkonus 47 die mit ihr verbundene Schltwelle 2 in die rechte Position verschoben und diese wiederum die Koppelkugeln 11 radial nach außen in die unten dargestellte Position verlagert hat.

In Figur 4 ist ein Achswellenflansch 98 erkennbar, der über eine Bohrung 73 im Lagerträger 99 und 'über einen Ringspalt 101, der gegenüber dem Inneraum des Getriebes mit einem Wellendichtring 74 und gegenüber der Umgebung mit einem Wellendichtring 75 abgedichtet ist, druckbeaufschlagbar ist.

-13-

Der Ringspalt 101 steht über Bohrungen 72 mit einem Arbeitsraum 102 im Achswellenflansch 98 in Verbindung. Der Arbeitsraum 102 ist auf der linken Seite begrenzt durch " die Innenkontur des Achsewellenflansches 98 und auf der rechten Seite durch einen mit einer Membranfeder 71 gegenüber dem Achswellenflansch 98 abgedichteten Kolben 70. Der axial verschiebbare Kolben 70 trägt einen Stell- und Sperrzapfen 69, der in eine Bohrung des Hülsenelementes 1 hineinragt und gegenüber dieser durch einen Dichtring 64 abgedichtet ist. Der Stell- und Sperr zapf en 69 ist an seinem freien Ende in eine Sperrfläche 67 und einen Anlaufringfläche 79 ausgeformt, über die er auf Sperrkugeln 68 wirksam ist. Die Sperrkugeln 68 stehen einerseits mit dem Stell- und Sperrzapfen 69 und andererseits über eine Stützfläche 78 mit der Schaltwelle 2 in kraftschlüssigem Eingriff.

In der in Figur 4 unten dargestellten Schaltposition ist die Schaltwelle 2 gegen eine Rückstellkraft durch die in einer Ringnut 76 gehaltenen Sperrkugeln 68 axial verriegelt, wodurch eine formschlüssige Verbindung zur Übertragung von Drehmoment zwischen Hülse 31 und Hülsenelement 1 über die durch die Schaltwelle 2 radial in ihrer Postition gehaltenen Koppelkugeln 11 hergestellt ist.

In einer überdruckbetätigten Ausführung wird der Kolben 70 durch die als Druckfeder ausgelegte Membranfeder oder eine andere nicht dargestellte Druckfeder in Schließrichtung beaufschlagt. Ausgehend von der unten dargestellten Schaltposition wird der Kolben 70 durch Druckaufgabe auf den Arbeitsraum 102 über die Bohrung 73, den Ringspalt 101 und die Bohrungen 72, axial verschoben, so daß er die Sperrkugeln 68 freigibt und die oben dargestellte Position einnimmt. Das Entriegeln der Koppelkugeln 11 erfolgt dann entsprechend der Funktionsbeschreibung von Figur 4.

In einer unterdruckbetätigten Ausführung ist der Arbeitsraum 102 in der in Figur 4 unten dargestellten Schließposition der Entkopplungsvorrichtung mit Unterdruck beaufschlagt, wodurch der Kolben 70 gegen die als Zugfeder ausgelegte Membranfeder 71 oder eine in Öffnungsrichtung wirkende Druckfeder 54 in der unten dargestellten Position gehalten wird. Durch Aufgabe von Umgebungsdruck auf die Bohrung 73 wandert der Kolben 71 bedingt durch die Kraft der Rückstellfeder, in die in Figur 4 oben dargestellte Position, wobei der bereits beschriebene Entriegelungsvorgang abläuft.

In Figur 5 ist ein Achswellenflansch 103 dargestellt, in dem eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung integriert ist. Im Achswellenflansch 103 ist auf einem Spulenträger 85, der in einen Isolierring 86 übergeht, eine Magnetwicklung eingesetzt. Über einen oder je nach Ausführung zwei am Lagerdeckel 14 befestigte Schleifkontakte 82 ist der Betätigungsstrom zuführbar.

Ein Stell- und Sperrzapfen 87, der an einer Seite in einen Magnetanker 81 übergeht und in einer Lagerhülse 84 gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder 105 axial verschiebbar gelagert ist, wirkt mit einer Anlaufringfläche 79 und mit einer Sperrfläche auf radial und axial verlagerbare Sperrkugeln 68. Die Sperrkugeln 68 stehen einerseits mit dem Stell- und Sperrzapfen und andererseits über eine Stützfläche 78 mit der Schaltwelle 2 in kraftschlüssigen Eingriff.

Die in Figur 5 dargestellte elektromagnetisch betätigte Entkopplungsvorrichtung unterscheidet sich in der Funktion gegenüber der bereits beschriebenen Entkopplungsvorrichtung nach Figur 4 nur in der Art und Weise der Betätigung.

Bei eingeschaltetem Strom wird der Magnetanker durch das Kraftfeld des Elektromagneten gegen die Kraft der Rückstellfeder 105 in die unten dargestellte Position verlagert, wodurch die Kupplung geschlossen wird. Bei abgeschaltetem Strom schiebt die Druckfeder 105 die Sperrhülse in die oben dargestellte Position, was zum Abschalten der Kupplung führt.

In Figur 6 ist ein Achswellenflansch 106 erkennbar, in dem in einer Ringnut Fliehgewichte 92 gegen die Rückstellkraft einer Ringfeder 91 im wesentlichen radial verlagerbar auf Lagernocken 94 in einer Ringnut 90 gelagert sind. Die Fliehgewichte 92 tragen an ihrer radial nach innen liegenden Seite Schaltnocken 93, die über Scheiben 89 und Sicherungsringe 88 axial wirksam formschlüssig mit einem Stell- und Sperrzapfen 87 in Verbindung stehen.

Wird das Kräftegleichgewicht zwischen Fliehkraft der Fliehgewichte 92 und Rückstellkraft der Ringfeder 91 zugunsten der Fliehkraft überschritten, so werden die Fliehgewichte radial nach außen verlagert und Stell- und Sperrzapfen 87 über die Schaltnocken 93 der axial verschoben.

Claims

Patentansprüche

1. Differentialgetriebe, insbesondere zur Verwendung in einer Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges, mit einer Sperranordnung, insbesondere in Form einer Viskositätskupplung, deren Sperrwirkung von der Drehzahldifferenz zwischen den beiden Achswellenrädern (27, 29) abhängig ist und von deren gegeneinander verdrehbaren, die Sperrwirkung erzeugenden Teilen (42, 44) die einen (44) mit dem Differentialkorb (21) oder einem der Achswellenräder (29) drehfest verbunden und die anderen (42) mit dem anderen der Achswellenräder (27) wahlweise verbindbar sind, mit einer Entkopplungsvorrichtung für das Herstellen und Lösen einer formschlüssigen Verbindung zwischen den zweiten der gegeneinander verdrehbaren Teile (42) der Sperranordnung und dem zweiten der Achswellenräder (27),

dadurch gekennzeichnet,

daß die Entkopplungsvorrichtung radial verschiebbare Koppelglieder (H), die in radialen Öffnungen eines Hülsenelementes (1) geführt sind, und eine im Hülsenelement axial geführte Schaltwelle (2) mit zumindest einem von innen auf die Koppelglieder (11) wirkenden Schaltwulst (45) aufweist, wobei Hülsenelement (1) und Schaltwelle (2) axial gegeneinander verschiebbar sind und die Koppelglieder (11) in einer ersten Relativstellung von Hülse und Welle zum Entkoppeln in das Hülsenelement (1) zurücktreten

und in einer zweiten Relativstellung von Hülse und Welle zum Einkoppeln aus dem Hülsenelement (1) vortreten und radial von der Schaltwelle (2) verriegelt werden und daß eine Stell- und Sperrhülse (49) oder ein Stell- und Sperrzapfen (69, 87) von einem Stellglied axial beaufschlagbar ist und die Schaltwelle (2) mittels der von der Sperrhülse (49) oder dem Sperrzapfen (69, 87) über die Anlaufringfläche (59, 79) radial oder axial verlagerten Sperrgliedern (48, 68) axial in die Koppelstellung verschiebbar ist und daß mindestens eine der die Sperrglieder (48, 68) beaufschlagenden Stellflächen (66, 78; 58, 61) der Schaltwelle (2). in solcher Art konisch ausgeführt sind, daß die Sperrglieder (48, 68) durch die insbesondere durch Drehmomentbeaufschlagung bewirkte axiale Rückstellkraft der Schaltwelle (2) oder des Hülsenelementes (1) eine in Entriegelungsrichtung wirkende Radialkraftkomponente erfahren, und daß die Stell- und Sperrhülse' (49) oder der Stell- und Sperrzapfen (69, 87) mit einer zylindrischen oder konischen Sperrfläche (67, 60) zum Festhalten der Sperrglieder (48, 68) gegen die radiale Rückstellkraft versehen ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Außenkontur der Schaltwelle (2) im Bereich des Schaltwulstes (45) zylindrisch oder konisch selbsthemmend gegenüber einem radialen Kraftangriff der Koppelglieder ausgeführt ist und daß sich die Schaltwelle (2) gegenüber dem Hülsenelement (1) federnd abstützt.
4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß zumindest eine Ausnehmung (57, 76) im

Hülsenelement (1), in die die Sperrglieder (48, 68)

zum axialen Verriegeln der Schaltwelle (29) eintreten können, vorgesehen ist.
5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß als Stellglied Elektromagneten, Pneumatik- oder Hydraulikzylinder vorgesehen sind.
6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Sperrhülse (49) elektromagnetisch, insbesondere durch einen sie umgebenen Ringmagneten beaufschlagbar ist. (Figur 3)
7. Getriebe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Sperrhülse (49) in einem Stellring (51) drehbar gelagert ist.(Figur 3)
8. Getriebe nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Stellring (51) als Magnetanker ausgeführt und die Sperrhülse (49) aus magnetisch nicht leitendem Werkstoff besteht. (Figur 3)
9. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß als Stellglied für den Stellring (51) Pneumatik- oder Hydraulikzylinder vorgesehen sind.
10. Getriebe nach Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Sperrzapfen (69) von einem in den Achswellenflansch (40) integrierten Stellglied beaufschlagbar ist. (Figur 4-6)
11. Getriebe nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Sperrzapfen (69) unmittelbar durch einen Kolben beaufschlagbar ist, dem eine Über- oder Unterdruck über Bohrungen (72) im Achswellenflansch von außen zugeführt wird. (Figur 4)
12. Getriebe nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Sperrzapfen (69, 87) unmittelbar elektromag netisch beaufschlagbar ist der Betätigungsstrom Schleifkontakte (82) zugeführt wird. (Figur 5)
13. Getriebe nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Sperrzapfen (87) durch Fliehgewichte (92) gegen eine Rückstellfeder (91) beaufschlagbar ist. (Figur 6)
14. Getriebe nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Fliehgewichte (92) auf einem oder zwei Lagernocken (94) in einer Ringnut (90) im Achswellenflansch (40) gelagert sind, daß sie von einer oder mehreren Ringfedern (91) umschlungen sind und daß die Beaufschlagung des Sperrzapfens (87) durch Schaltnocken (93) erfolgt.( Figur 6)
15. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,

daß als Koppelglieder (11) Kugeln - insbesondere auf mehreren axial hintereinanderliegenden Teilkreisen angeordnet - vorgesehen sind.

Hierzu &