DE102005037559B4

DE102005037559B4 - Sperrbares Differenzial

Info

Publication number: DE102005037559B4
Application number: DE102005037559.6A
Authority: DE
Inventors: Ditmar Salg; Stefan Reicheneder
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-08-10
Filing date: 2005-08-10
Publication date: 2021-03-25
Anticipated expiration: 2025-08-11
Also published as: DE102005037559A1; US7527575B2; US20070037655A1

Abstract

Sperrbares Differenzial, bei welchem ein angetriebener Differenzialkorb (5), ein Achskegelrad (2) und eine Schiebemuffe (4) koaxial auf einer gemeinsamen Drehachse (7) angeordnet sind, mit einer Steckwelle, welche verdrehfest mit dem Achskegelrad (2) und der Schiebemuffe (4) verbunden ist, und ein mit dem Differenzialkorb (5) drehfest verbundenes Bauteil (6) ein erstes Kupplungsteil einer formschlüssigen Kupplung (12) bildet, und die Schiebemuffe (4) ein zweites Kupplungsteil der formschlüssigen Kupplung (12), wobei durch Verschieben der Schiebemuffe (4) entlang der gemeinsamen Drehachse (7) die Kupplung im Schließ- und Öffnungssinne betätigbar ist, wobei die Schiebemuffe (4) durch Druckbeaufschlagung eines koaxial zur Schiebemuffe (4) angeordneten Kolbens (15) verschiebbar ist, wobei der Kolben (15) die Verschiebekraft über eine Lagerung (14) auf die Schiebemuffe (4) aufbringt, wobei der Kolben (15) eine Anlagefläche (16) und die Schiebemuffe (4) eine Anlagefläche (13) aufweisen und wobei die Lagerung (14) zwischen diesen beiden Anlageflächen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (19) die Lagerung (14) auf die Anlagefläche (16) des Kolbens (15) drückt, wobei die Lagerung (14) zwischen der Anlagefläche (16) des Kolbens (15) und der Feder (19) fixiert ist, so dass durch einen Sicherungsring (20) die Kraft der Feder (19) ausschließlich über die Lagerung (14) auf die Schiebemuffe (4) übertragen werden kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein sperrbares Differenzial nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Die DE 199 50 171 B4 offenbart ein sperrbares Differenzial, bei welchem eine Schiebemuffe verdrehfest mit einer Steckwelle verbunden und durch Verschieben der Schiebemuffe eine formschlüssige Kupplung im Öffnungs- oder Schließsinne betätigbar ist.
Aus der DE 40 21 653 A1 ist eine Kupplung bekannt, bei der zum Sperren eines Differentialgetriebes für ein Fahrzeug eine bewegliche Hälfte der Kupplung mittelbar über eine Schiebehülse und Zwischenglieder in Schließrichtung geschoben wird. Danach hält die Schiebehülse mit einer Sperrfläche die Zwischenglieder zwischen einer Stützfläche der beweglichen Hälfte und einer axial festen Haltefläche in einer Sperrlage fest.
Die DE 600 05 496 T2 offenbart eine Differentialsperre für ein Differentialgetriebe, in dem ein Differentialgehäuse in einem Getriebegehäuse drehbar montiert ist und Endabschnitte zweier Ausgangswellen aufnimmt, die darin gleichfalls drehbar montiert sind. Eine der Ausgangswellen trägt ein erstes Sperrelement, das in Bezug auf diese Ausgangswelle axial beweglich ist und zusammen mit einem entsprechenden zweiten Sperrelement eine Differentialsperre bildet, deren Einrücken und Ausrücken durch eine Betätigungsvorrichtung gesteuert wird. Die Betätigungsvorrichtung besteht aus einem hydraulischen Zylinder, der mit dem ersten Sperrelement konzentrisch zusammengebaut ist und dessen Kolben mit dem ersten Sperrelement und dessen Zylinderabschnitt fest mit dem Getriebegehäuse verbunden und so gestaltet ist, dass er axial an einen Teil eines Lagers stößt, das zum Differentialgehäuse gehört.
Aus der GB 1 474 518 A ist ein Differential bekannt, umfassend ein Ritzel, ein Kronenrad, das mit dem Ritzel in Eingriff steht, einen Planetenträger, der fest an dem Kronenrad befestigt ist, Planetenräder, die in dem Planetenträger montiert sind sowie mindestens zwei Sonnenräder, die mit den Planetenrädern kämmen und jeweils treibend mit einer jeweiligen Antriebswelle verbunden sind. Eine Kupplungsfläche an dem Planetenträger und eine Kupplung an jeweils einer der Antriebswellen, die mit der Kupplungsfläche in Eingriff steht, um eine der Antriebswellen mit dem Planetenträger zu verbinden, können durch einen hydraulischen Aktuator in Eingriff gebracht werden kann. Der Aktuator ist um eine Antriebswelle angeordnet und elastisch in eine Richtung vorgespannt, um das Ausrücken der Kupplung zu bewirken.
Die GB 1 429 492 A zeigt eine Achse mit einer Klauenkupplung mit einem ersten Element, das treibend mit einem Differentialgehäuse verbunden ist, und mit einem zweiten Element, das treibend mit einer Halbwelle verbunden ist. Die Achse umfasst weiterhin ein Verlängerungsrohr, das die Halbwelle innerhalb eines umgebenden Achsrohrs umgibt, und Betätigungsmittel für die Klauenkupplung, welche neben den äußeren Enden des Verlängerungsrohrs und des Achsrohrs angeordnet sind. Das Verlängerungsrohr dient dazu, die Bewegung zwischen einem der Kupplungselemente und den Betätigungsmitteln oder dem Differentialgehäuse zu übertragen.
Durch Schließen der Kupplung wird die Steckwelle mit einem Tellerrad drehfest verbunden. Die Schiebemuffe wird über eine Schaltgabel, welche auf einem beabstandet angeordneten Kolbenbolzen angeordnet ist, verschoben. Diese Art der Betätigungseinrichtung benötigt viel Bauraum und ist für die Integration in einem Getriebe nicht geeignet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein sperrbares Differential zu schaffen, dessen Betätigungseinrichtung kompakt und einfach aufgebaut ist.
Die Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen sperrbaren Differenzial gelöst.
Erfindungsgemäß weist das sperrbare Differenzial eine Betätigungseinrichtung auf, deren Kolben koaxial zur Schiebemuffe angeordnet ist. Der Kolben ist in einem Gehäuse angeordnet, welches den Zylinder für den Kolben bildet und vorzugsweise eine Lagerung für den Differenzialkorb und in einer weiteren Ausgestaltungsform die Federkraft einer Rückstellfeder für den Kolben aufnimmt. Zwischen dem Kolben und der Schiebemuffe ist eine Lagerung angeordnet, welche die axialen Kräfte des Kolbens auf die Schiebemuffe überträgt.
Erfindungsgemäß wirkt die Rückstellfeder für den Kolben direkt auf diese Lagerung, wodurch diese Lagerung ortsfest im Kolben gehalten ist. Die Schiebemuffe weist an ihrer Stirnfläche eine formschlüssige Verzahnung auf, welche in eine formschlüssige Verzahnung eines Bauteils, welches mit dem Differenzialkorb drehfest verbunden ist, eingreifen kann. Die Rückstellfeder und der Kolben sind im Bereich der Schiebemuffe radial außerhalb der Schiebemuffe angeordnet, wodurch durch Verwendung einer formschlüssigen Kupplung eine kompakte Baueinheit geschaffen werden kann.
Weitere Merkmale sind der Figuren-Beschreibung zu entnehmen.
Die einzige Figur zeigt einen Ausschnitt eines sperrbaren Differenzials, bei welchem die Steckwelle entfernt worden ist. Die nicht gezeigte Steckwelle weist eine erste Mitnahmeverzahnung auf, welche in die Mitnahmeverzahnung 1 des Achskegelrades 2 eingreift und somit die Steckwelle mit dem Achskegelrad 2 drehfest verbindet. Des weiteren weist die Steckwelle eine Mitnahmeverzahnung auf, welche in die Mitnahmeverzahnung 3 der Schiebemuffe 4 eingreift und somit die Schiebemuffe 4 drehfest mit der Steckwelle verbindet. Ein mit dem Differenzialkorb 5 drehfest verbundenes Bauteil 6 weist eine entlang der Drehachse 7 verlaufende Bohrung 8 auf, innerhalb welcher die Steckwelle angeordnet ist, wobei sich das Bauteil 6 frei um die Steckwelle drehen kann. Der Differenzialkorb 5 wird von einem nur teilweise gezeigten Tellerrad 9 angetrieben. Das Bauteil 6 weist an seiner, dem Differenzialkorb abgewandten Seite eine Stirnverzahnung 10 auf, welche mit der Stirnverzahnung 11 auf der Schiebemuffe 4 in Wirkverbindung bringbar ist. Durch die Stirnverzahnung 10 und die Stirnverzahnung 11 wird eine formschlüssige Kupplung 12 geschaffen, welche durch Verschieben der Schiebemuffe 4 entlang der Drehachse 7 im Schließ- und Öffnungssinne betätigbar ist. Die Schiebemuffe 4 weist eine Anlagefläche 13 auf, an welcher eine Lagerung 14 anliegt, und der Kolben 15 weist eine Anlagefläche 16 auf, an welcher ebenfalls die Lagerung 14 anliegt. Das Gehäuse 17 bildet einen Zylinder 18, in welchem der Kolben 15 angeordnet ist. Durch Druckbeaufschlagung des Kolbens 15 bewegt sich dieser entlang der Drehachse 7 und überträgt diese Kraft über die Lagerung 14 auf die Schiebemuffe 4, um die Kupplung 12 im Schließsinne zu betätigen. Dabei bewegt sich der Kolben 15 entgegen einer Federkraft einer Feder 19, welche den Kolben im drucklosen Zustand in seine Ausgangsposition zurückschiebt. Indem die Feder 19 auf die Lagerung 14 wirkt, ist die Lagerung 14 zwischen der Anlagefläche 16 und der Feder 19 fixiert. Durch einen Sicherungsring 20 kann die Kraft der Feder 19 über die Lagerung 14 auf die Schiebemuffe 4 übertragen werden. Das Bauteil 6 ist über die Lagerung 21 ebenfalls im Gehäuse 17 gelagert. Die Feder 19 stützt sich über den Sicherungsring 22 im Gehäuse 17 ab. Durch die Verwendung einer formschlüssigen Kupplung 12 ist es möglich, die Feder 19 und den Kolben 15 radial außerhalb der Schiebemuffe 4, jedoch im axialen Bereich der Schiebemuffe 4, anzuordnen und dadurch ein einfaches, kompakt aufgebautes sperrbares Differenzial zu schaffen.
Bezugszeichenliste

1: Mitnahmeverzahnung
2: Achskegelrad
3: Mitnahmeverzahnung
4: Schiebemuffe
5: Differenzialkorb
6: Bauteil
7: Drehachse
8: Bohrung
9: Tellerrad
10: Stirnverzahnung
11: Stirnverzahnung
12: Kupplung
13: Anlagefläche
14: Lagerung
15: Kolben
16: Anlagefläche
17: Gehäuse
18: Zylinder
19: Feder
20: Sicherungsring
21: Lagerung
22: Sicherungsring

Claims

Sperrbares Differenzial, bei welchem ein angetriebener Differenzialkorb (5), ein Achskegelrad (2) und eine Schiebemuffe (4) koaxial auf einer gemeinsamen Drehachse (7) angeordnet sind, mit einer Steckwelle, welche verdrehfest mit dem Achskegelrad (2) und der Schiebemuffe (4) verbunden ist, und ein mit dem Differenzialkorb (5) drehfest verbundenes Bauteil (6) ein erstes Kupplungsteil einer formschlüssigen Kupplung (12) bildet, und die Schiebemuffe (4) ein zweites Kupplungsteil der formschlüssigen Kupplung (12), wobei durch Verschieben der Schiebemuffe (4) entlang der gemeinsamen Drehachse (7) die Kupplung im Schließ- und Öffnungssinne betätigbar ist, wobei die Schiebemuffe (4) durch Druckbeaufschlagung eines koaxial zur Schiebemuffe (4) angeordneten Kolbens (15) verschiebbar ist, wobei der Kolben (15) die Verschiebekraft über eine Lagerung (14) auf die Schiebemuffe (4) aufbringt, wobei der Kolben (15) eine Anlagefläche (16) und die Schiebemuffe (4) eine Anlagefläche (13) aufweisen und wobei die Lagerung (14) zwischen diesen beiden Anlageflächen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (19) die Lagerung (14) auf die Anlagefläche (16) des Kolbens (15) drückt, wobei die Lagerung (14) zwischen der Anlagefläche (16) des Kolbens (15) und der Feder (19) fixiert ist, so dass durch einen Sicherungsring (20) die Kraft der Feder (19) ausschließlich über die Lagerung (14) auf die Schiebemuffe (4) übertragen werden kann.
Sperrbares Differenzial nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass das drehfest verbundene Bauteil (6) über eine Lagerung (21) in einem Gehäuse (17) gelagert ist, wobei dieses Gehäuse (17) einen Zylinder (18) für den Kolben (15) bildet.
Sperrbares Differenzial nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Kolben (15), entgegen einer Federkraft, durch Druckbeaufschlagung verschiebbar ist.
Sperrbares Differenzial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Kolben (15) wirkende Feder (19) sich im Gehäuse (17) abstützt.
Sperrbares Differenzial nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kupplung (12) durch Druckbeaufschlagung, entgegen einer Federkraft, im Schließsinne betätigbar ist und durch Drucklosschaltung durch die Federkraft im Öffnungssinne betätigbar ist.