DE1959281A1

DE1959281A1 - Self-locking differential gear for motor vehicles

Info

Publication number: DE1959281A1
Application number: DE19691959281
Authority: DE
Inventors: Franz Matyl; Richard Strehler
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1969-11-26
Filing date: 1969-11-26
Publication date: 1971-06-03

Description

Selbstsperrendes Ausgleichsgetriebe für KraftfahrzeugS Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstsperrendes Ausgleichsgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei denen innerhalb eines antreibbaren Ausgleichsgehäuses auf radial angeordneten Zapfen gelagerte Ausgleichskegelräder mit Achswellenkegelrädern kämmen, die mittels Reibungskupplungen kraftschlüssig mit dei usgleichsgehäuse verbindbar sind. Self-locking differential gear for motor vehicles S The invention refers to a self-locking differential gear, especially for motor vehicles, where within a drivable differential housing on radially arranged Pin mounted differential bevel gears mesh with side shaft bevel gears, which by means of Friction clutches can be positively connected to the compensating housing.

Der Erfindung ist die Aufgabe gestellt, ein Ausgleichsgetriebe mit einer momentabhängigen Sperre zu erstellen, bei dem ein Spiel zwischen den Ausgleichskegelrädern und den Achswellenkegelrädern auch im moment freien Zustand vermieden ist. Die Erfindung soll ferner die Möglichkeit geben, durch variieren der Form der Ubertragungselemente die Funktion der Monentabhängigkeit zu wählen.The object of the invention is to provide a differential gear with to create a torque-dependent lock in which there is a backlash between the differential bevel gears and the side bevel gears is avoided even in the moment-free state. The invention should also give the opportunity to vary the shape of the transmission elements to choose the function of the Monent dependence.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Reibungskupplung mittels mindestens eines Druckringes betätigbar ist, der mit einer Verzahnung in einer Gegenverzahnung des Ausgleichsgehäuses zusammenwirkt, über deren ansteigenden Zahnflanken ein Teil des Drehmoments vom Ausgleichsgehäuse über die Reibungskupplungen auf die Achswellenkegelräder und der andere Teil die Reibungskupplung umgehend auf die radialen Zapfen übertragen wird.The object on which the invention is based is achieved in that the friction clutch can be actuated by means of at least one pressure ring, which is connected with a toothing interacts in a counter-toothing of the differential housing, Part of the torque from the differential housing via the rising tooth flanks Via the friction clutches on the side bevel gears and the other part the Friction clutch is immediately transferred to the radial pin.

Nach einer weiteren Ausgestaltung ist das Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung so gestaltet, daß die die Ausgleichskegelräder tragenden Zapfen in einem Ausgleichßkäfig gelagert sindt der mit einer Innenyerzahnung versehen ist, in der mit einer entsprechenden Verzahnung Außenlamellen eingreifen, zwischen welche Innenlamellen angeordnet sind, die mit einer Innenverzahnung in eine Aussenverzahnung von Achswellen oder jeweils eines damit verbundenen Teils eingreifen.According to a further embodiment, the differential gear is according to the invention designed so that the pin bearing the pinion gears in a compensating cage is mounted which is provided with an internal serration, in the outer disks with a corresponding toothing intervention, between which inner lamellae are arranged, which with an internal toothing in an external toothing of axle shafts or a respective part connected to it intervention.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung geht dahin, daß die Außenlamellen oder Innenlamellen axial federnd angeordnet sind, wobei sich eine einfache Bauart ergibt, wenn die Lamellen selbstfedernd sind.Another advantageous embodiment of the invention is that the outer discs or inner discs are arranged axially resiliently, with a simple design results when the slats are self-resilient.

Ein geringer statischer Sperrwert, d.h. eine kleine Reibung im unbelasteten Fall, ergibt sich, wenn die federnden Lamellen erfindungsgemäß in Form von Tellerfedern ausgebildet sind. Andererseits ist durch dieses Merkmal der Erfindung erreicht, daß einerseits das'Spiel zwischen den Rädern im lastlosen Zustand aufgehoben ist. Andererseits können die Lamellen so eingebaut werden, daß sie imlastfreienZustand nicht mit Flächen anliegen, sondern daß nur eine Linienberührung längs Kreisen vorhanden ist.A low static locking value, i.e. a small amount of friction in the unloaded Case arises when the resilient lamellae according to the invention in the form of disc springs are trained. On the other hand is achieved by this feature of the invention, that on the one hand the play between the wheels is canceled in the no-load condition. On the other hand, the slats can be installed in such a way that they are in the no-load condition do not rest with surfaces, but that there is only a line contact along circles is.

Ein besonders wichtiges und vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß in die Verzahnung von Druckring und Ausgleichsgehäuse Wälzkörper eingelegt sind. Durch diese Ausgestaltung geht das Einleiten der Sperrwirkung nämlich weitgehend reibungsfrei vor sich, so daß gewährleistet ist, daß die Sperre stets bei dem gleichen Moment oder bei gleichem Momentverlauf wirksam wird.There is a particularly important and advantageous feature of the invention in that rolling elements are inserted into the teeth of the thrust ring and differential housing are. This configuration enables the blocking effect to be initiated to a large extent without friction in front of you, so that it is guaranteed that the lock is always at the same Moment or with the same moment curve becomes effective.

Für die Betriebssicherheit ist es zweckmäßig, wenn die Wälzkörper Rollen sind, vorzugsweise sollten es erfindungsgemäß Kegelrollen sein.For operational safety, it is useful if the rolling elements Rollers are, preferably according to the invention, they should be tapered rollers.

Ein weiteres günstiges Merkmal der Erfindung ist, daß der Ausgleichskäfig axial verschiebbar ist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung geht dahin, daß der Ausgleichskäfig parallel zu den Achsen der Ausgleichskegelräder geteilt ist, in einen Teil in dem die Zapfen gelagert sind und in mindestens einen, die Außenlamellen aufnehmenden Teil, wobei die Teile längsverschiebbar aber nicht drehbar untereinander verbunden sind.Another advantageous feature of the invention is that the compensating cage is axially displaceable. Another advantageous embodiment is that the compensating cage is divided parallel to the axes of the differential bevel gears, in a part in which the journals are stored are and in at least one, the outer disks receiving part, but the parts are longitudinally displaceable are not rotatably connected to each other.

Die eingangs erwähnte Variierung der Momentabhängigkeit wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die Flanken der Verzahnungen von Druckring und Ausgleichsgehäuse gerade sind und schiefe Ebenen bilden, oder daß die Flanken der Verzahnungen von Druckring und Ausgleichsgehäuse nach Kurven geformt sind. Insbesondere kann in einer solchen Gestaltung vorteilhaft sein, daß die Flanken nach Evolventen gekrümmt sind.The variation of the moment dependency mentioned at the beginning is according to the invention achieved in that the flanks of the teeth of the pressure ring and differential housing are straight and form inclined planes, or that the flanks of the teeth of The thrust ring and differential housing are shaped according to curves. In particular, in a Such a design be advantageous that the flanks are curved to involute.

Eine sehr betriebssichere und einfache Bauart ergibt sich, wenn der die Reibungskupplungen umgehende Teil des Drehmomentes vom Druckring aus über den Ausgleichskäfig, die radialen Zapfen und die Ausgleichskegelräder auf die Achswellenkegelräder formschlüssig übertragen wird.A very reliable and simple design results when the the friction clutches bypassing part of the torque from the pressure ring via the The differential cage, the radial journals and the differential bevel gears on the side shaft bevel gears is transmitted positively.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung.Further features and advantages of the invention emerge from the following Description.

Die Erfindung ist anhand der Figuren 1 bis 8 erläutert.The invention is explained with reference to FIGS.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung.Fig. 1 shows a longitudinal section through a differential gear the invention.

Fig. 2 zeigt als Detail eine Flanschbefestigung.Fig. 2 shows a flange attachment as a detail.

Fig. 3 zeigt als Detail die Draufsicht auf einen Druckring nach der Erfindung.Fig. 3 shows as a detail the plan view of a pressure ring according to the Invention.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform einer Kupplungsverzahnung nach der Erfindung.Fig. 4 shows an embodiment of a coupling toothing according to the Invention.

Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung der Kupplungsverzahnung nach der Erfindung.Fig. 5 shows an embodiment of the coupling teeth according to the invention.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung.Fig. 6 shows a further embodiment of the invention.

Fig. 7 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Kupplungslamelle nach der Erfindung.Fig. 7 shows schematically a section through a clutch plate according to the invention.

Fig. 8 zeigt einen Wälzkörper (Rolle) nach der Erfindung.Fig. 8 shows a rolling element (roller) according to the invention.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein selbstsperrendes Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung. Ein zylinderisches Ausgleichsgehäuse 10 ist auf der einen Seite mit einer Stirnwand 11 und auf der anderen Seite mit einem Flansch 12 versehen. An dem Flansch 12 ist ein das Ausgleichsgehäuse verschließender Deckel 13 mit Schraubenl3a angeschraubt. An dem genannten Flansch ist ein Teller-Kegelrad 14 mit Schrauben 15 befestigt, das das Antriebsmoment aufnimmt. In der Stirnwand 11 und in dem Deckel 13 sind axial zum Ausgleichsgehäuse die beiden Achswellen 16, 17 mit geeigneten Lagern gelagert. Das Ausgleichsgehäuse ist zum Zwecke der Schmierung mit Löchern 18, 19 versehen.Fig. 1 shows a section through a self-locking differential gear according to the invention. A cylindrical differential housing 10 is on one side provided with an end wall 11 and with a flange 12 on the other side. On the flange 12 there is a cover 13 closing the differential housing with screws 13a screwed on. A bevel gear wheel 14 with screws is attached to said flange 15 attached, which receives the drive torque. In the end wall 11 and in the cover 13, the two axle shafts 16, 17 are axially to the differential housing with suitable Storage stored. The differential housing is for the purpose of lubrication with holes 18, 19 provided.

In dem Ausgleichsgehäuse 10 ist ein Ausgleichskäfig 20 gelagert, der vorteilhafterweise senkrecht zur Rotationsachse des Ausgleichsgehäuses zweimal geteilt sein kann, so daß dann der Ausgleichskäfig aus drei Teilen besteht und zwar aus einem Mittelteil 21 und zwei Außenteilen, die Kupplungsringe 22, 23 genannt sein sollen. Der Mittelteil und die Seitenteile sind erfindungsgemäß, beispielsweise mittels Stifte 24 oder Verzahnungen, formschlüssig miteinander verbunden. Im Mittelteil sind Zapfen 25, 26 gelagert. Einer der Zapfen, nämlich 26 reicht etwa über den ganzen Innendurchmesser des Ausgleichsgehäuses, während zwei andere Zapfen 26 von der Innenwandung des Ausgleichsgehäuses bis zum Zapfen 25 reichen.In the differential housing 10, a compensating cage 20 is mounted, the advantageously divided twice perpendicular to the axis of rotation of the differential housing can be, so that the compensating cage then consists of three parts, namely from a central part 21 and two outer parts, the coupling rings 22, 23 are called should. The middle part and the side parts are according to the invention, for example by means of pins 24 or teeth, positively connected to one another. In the middle part pins 25, 26 are mounted. One of the pegs, namely 26, extends roughly over the whole Inner diameter of the differential housing, while two other pins 26 from the inner wall of the differential housing extend to pin 25.

Auf diesen 3 radial zum Ausgleichsgehäuse gerichteten Zapfen sind 4 Ausgleichskegelräder 27 gelagert, die mit zwei axial zur Rotationsachse des Ausgleichsgehäuses angeprdneten Achswellenkegelrädern 28 kämmen. Die Achswellenkegelräder sitzen mit einer Mitnehmerverzahnung 29 in einer entsprechenden Kupplungsverzahnung 30, mit der die Achswellen versehen sind. Scheiben 31 dienen dazu, die Achswellen in dem Differential axial zu sicherns wozu in den Scheiben ein zentrales Gewinde 31a zur Aufnahme von Bolzen vorgesehen ist. Die Zapfen 25, 26 sind im Bereich der Ausgleichsgehäuseachsen mit einem Aufnahmekreuz 32 miteinander verbunden und 80 gegen Verschränken gesichert. Außerdem sind die Zapfen mit Schmiernuten 33 o.dgl. versehen. Die Ausgleichskegelräder sind an der größeren der beiden Stirnflächen kugelkalottenartig ausgebildet.- Mit der Kalotte 34 liegen sie in einer entsprechenden Ausnehmung des Mittelteils des Ausgleichskäfigs. An dem einen der beiden Kupplungsringe ist auf der den Kegelrädern abgewendeten Seite ein Druckring 35 befestigt, der mit einer stirnseitigen Verzahnung 36 versehen ist (siehe auch Fig. 3).On these 3 pins directed radially to the differential housing are 4 pinion gears 27 mounted, which are axially to the axis of rotation of the Differential housing mesh with attached side shaft bevel gears 28. The axle shaft bevel gears sit with a driver toothing 29 in a corresponding coupling toothing 30, with which the axle shafts are provided. Discs 31 are used to the axle shafts in the Differential to secure axially including a central thread 31a in the discs Recording of bolts is provided. The pins 25, 26 are in the area of the differential housing axes connected to one another with a mounting cross 32 and 80 secured against entanglement. In addition, the pins with oil grooves 33 or the like. Mistake. The differential bevel gears are formed like a spherical cap on the larger of the two end faces the dome 34 they lie in a corresponding recess of the central part of the Compensation cage. One of the two coupling rings is on the bevel gears facing away from a pressure ring 35 attached, which has a front toothing 36 is provided (see also Fig. 3).

Der vorher genannte Deckel 13 ist auf der'der oben genannten Verzahnung zugekehrten Seite ebenfalls mit einer stirnseitigen Verzahnung 37 versehen (siehe auch Fig. 4 bis 6). In den Spalt 38 zwischen den Flanken der Verzahnungen sind Wälzkörper eingelegt, die in dem vorliegenden Ausiührungsbeispiel vorteilhafterweise Kegelrollen 39 sind. Flansch 13 und Druckring 35 sind entsprechend kegelig ausgebildet. Der Durchmesser der Kegelrollen 39 und die Längen des Druckrings, der Kupplungsringe und des Mittelteils sind zur Länge des Ausgleichsgehäuses erfindungsgemäß so abgestimmt, daß zwischen den genannten Teilen ein Längsspiel vorhanden ist wie in Fig. 1 mit den Spalten 40, 41 angedeutet ist. Die Kupplungsringe 22, 23 sind am Innendurchmesser mit einer Innenverzahnung 42 versehen.The above-mentioned cover 13 is on the above-mentioned toothing the side facing it is also provided with frontal toothing 37 (see also Fig. 4 to 6). In the gap 38 between the flanks of the teeth there are rolling elements inserted, which in the present Ausiührungsbeispiel advantageously tapered rollers 39 are. Flange 13 and pressure ring 35 are correspondingly conical. Of the Diameter of the tapered rollers 39 and the lengths of the pressure ring, the coupling rings and the middle part are matched to the length of the differential housing according to the invention in such a way that that between the parts mentioned there is a longitudinal play as in Fig. 1 with the columns 40, 41 is indicated. The coupling rings 22, 23 are on the inside diameter provided with internal teeth 42.

In dem axialen Abstand zwischen dem Druckring und dem einen Achewellenkegelrad einerseits und der Stirnwand 11 und dem anderen Achawellenkegelrad andererseits sind erfindungsgemäß abwechselnd Innenlamellen 43 und Außenlamellen 44 eingelegt und zwar greifen die Inntnlamellen mit einer Verzahnung in die Mitnehmerverzahnung der Achswellenkegelräder und die Außenlamellen mit einer Verzahnung in die Innenverzahnung der Kupplungsringe ein. Die Lamellen sind axial federnd ausgebildet. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind alle oder einige Lamellen ähnlich Tellerfedern geformt, wie in Fig. 7 schematisch dargestellt ist.In the axial distance between the pressure ring and the one axle shaft bevel gear on the one hand and the end wall 11 and the other Achawellenkegelrad on the other hand According to the invention, inner discs 43 and outer discs 44 are inserted alternately namely, the inner lamellae engage with a toothing in the driver toothing the side bevel gears and the outer disks with a toothing in the internal toothing of the coupling rings. The lamellae are designed to be axially resilient. After a advantageous embodiment of the invention, all or some of the slats are similar Disc springs shaped as shown in Fig. 7 schematically.

Die Figuren 4 bis 6 zeigen, daß die Flanken der Zähne 37, 39 erfindungsgemäß verschieden geformt sein können; jede Flankenform entspricht einem bestimmten Verlauf der Ubertragung des Drehmoments vom Tellerkegelrad bzw. vom Flansch 13 auf den Druckring 35 bzw. den im Kraftfluß nachgeordneten Teilen. So sind nach Fig. 4 die Flanken gerada. Nach Fig. 5 sind die Flanken der Zähne 36 konvex gekrümmt und die Flanken der Zähne 37 konkav. Nach Fig. 6 sind die Flanken der Zähne 36 konkav und die der Zähne 37 konvex gekrümmt. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die Krümmungen nach Evolventen verlaufen. Mit jeder dieser Formgebungen kann ein bestimmtes Betriebsverhalten des Sperrdifferentials erreicht werden.Figures 4 to 6 show that the flanks of the teeth 37, 39 according to the invention can be shaped differently; each flank shape corresponds to a specific course the transmission of the torque from the disc bevel gear or from the flange 13 to the pressure ring 35 or the subordinate parts in the power flow. Thus, according to Fig. 4, the flanks straight. According to FIG. 5, the flanks of the teeth 36 are convexly curved and the flanks of teeth 37 concave. According to Fig. 6, the flanks of the teeth 36 are concave and those of the Teeth 37 convexly curved. According to a further embodiment of the invention, can the curvatures are involute. With each of these shapes a certain operating behavior of the limited slip differential can be achieved.

Wenn ein Drehmoment vom Flansch 13 auf den Druckring 35 übertragen wird sind die beiden genannten Teile mehr oder weniger bestrebt, sich gegeneinander zu verdrehen. Je nach dem Verdrehwinkel, also je nach dem Drehmoment stellt sich durch Zusammenwirken der Flanken und der Wälzkörper erfindungsgemäß eine Axialbewegung ein, die sich auf die Lamellenkupplungen (Innen- und Außenlamellen) überträgt. Von dfm Druckring bzw. von der Stirnwand aus wird das Drehmoment erfindungsgemäß auf zwei Wegen auf die Achswellen übertragen. Der eine Weg verläuft über die Kupplungsringe 22; 23, das Mittelteil 21, die Ausgleichskegelräder 27 und die Achswellen,-kegelräder auf die Achswellen. Der andere Weg verläuft vom Druckring 35 aus über die Lamellen auf die Achswellen. Je nach Größe des übertragenen Drehmoments wird dadurch ein Teil des Drehmoments über die Lamellenkupplungen direkt auf die Achswellen übertragen.When a torque is transmitted from the flange 13 to the thrust ring 35 the two parts mentioned are more or less eager to stand against each other to twist. Depending on the angle of rotation, i.e. depending on the torque, it arises an axial movement according to the invention by the interaction of the flanks and the rolling elements which is transferred to the multi-plate clutches (inner and outer plates). from dfm pressure ring or from the front wall, the torque is increased according to the invention Transferred two ways to the axle shafts. One way is through the coupling rings 22; 23, the middle part 21, the differential bevel gears 27 and the axle shafts, bevel gears on the axle shafts. The other path runs from the pressure ring 35 over the lamellae on the axle shafts. Depending on the size of the transmitted torque, a Part of the torque is transmitted directly to the axle shafts via the multi-plate clutches.

Claims

REQUIREMENTS

Self-locking differential gear, especially for motor vehicles, where within a drivable differential housing on radially arranged Pin mounted differential bevel gears mesh with side shaft bevel gears, which by means of Friction clutches can be positively connected to the differential housing, thereby characterized in that the friction clutch by means of at least one pressure ring (35) is actuated, which with a toothing (36) in a counter-toothing (37) of the Compensating housing (10) cooperates, over the rising tooth flanks a part of the torque from the differential housing via the friction clutches to the side shaft bevel gears and the other part immediately transmits the friction clutch to the radial journals will.

2) differential gear according to claim 1, characterized in that'die the pinion (25, 26) carrying the pinion gears (27) in a compensating cage (20) are stored, which is provided with internal teeth (42) into which a corresponding toothing outer disks (44) engage, between which Inner disks (43) are arranged, which with an internal toothing in an external toothing engage by axle shafts (16, 17) or each of a part connected therewith.

3) differential gear according to claim 1 or 2, characterized in that that the outer disks (44) or inner disks (43) are arranged in an axially resilient manner.

4) Aix'sgleichsetriebe according to claim 3, characterized in that the slats are self-resilient.

5) differential gear according to claim 4, characterized in that the resilient lamellae are shaped like spring plates.

6) differential gear according to claim 1, characterized in that Rolling elements are inserted into the teeth of the pressure ring (35) and the differential housing (10, 13) are.

7) differential gear according to claim 6, characterized in that the rolling elements are rollers.

8) differential gear according to claim 7, characterized1 that the rolling elements are tapered rollers (39).

9) differential gear according to claim 1 or 2, characterized in that that the compensating cage (20) is axially displaceable.

10) differential gear according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the compensating cage is divided parallel to the axes of the differential bevel gears is, in a part (21) in which the pins are mounted and in at least one, the outer lamellae (44) receiving part (22, 23) wherein the parts are longitudinally displaceable, abei are not rotatably connected to each other.

11) differential gear according to claim 1, characterized in that the flanks of the teeth of the thrust ring (35) and differential housing (13) are straight are and form inclined planes.

12) differential gear according to claim 1, characterized in that the flanks of the teeth of the thrust ring (35) and differential housing (13) Curves are shaped.

13) differential gear according to claim 12, characterized in that the flanks are curved according to involute.

14) differential gear according to claim 1, characterized in that the part of the torque which bypasses the friction clutches from the pressure ring (35) Via the compensating cage (20), the radial pins 125, 26) and the compensating bevel gears (27) is positively transmitted to the side bevel gears (28).

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