DE3911382A1 - Sperrdifferential - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sperrdifferential mit einem antreibbaren Differentialgehäuse, in dem zwei koaxiale Abtriebs­ räder und wenigstens ein zusammenwirkendes, den Abtriebsrädern zugeordnetes Paar Ausgleichsräder drehbar lagern, wobei die Abtriebsräder und die jeweils zugehörigen Ausgleichsräder Schneckengetriebe bilden.

Unter einem solchen Sperrdifferential ist ein Differential zu verstehen, das durch bewußt erhöhte mechanische Reibung einen schlechten Wirkungsgrad aufweist, so daß ohne eine konstruktive Trennung von Ausgleichs- und Sperrfunktion eine vom Antriebsmo­ ment abhängige Sperrwirkung erreicht wird. Ein sogenanntes Torsen-Differential ist eine Sperrdifferential-Bauart, bei der durch die Verwendung von Schneckengetrieben für die Abtriebs­ und Ausgleichsräder der gewünschte innere Reibungseffekt entsteht und diese Torsen-Differentiale haben sich wegen ihrer Robustheit und Belastbarkeit bereits durchaus bewährt. Wie allerdings die EP-A- 1 39 679 (WO 84/03 747) zeigt, dienen bisher die Schnecken als Abtriebsräder und die Schneckenräder als Ausgleichsräder dieser Differentialgetriebe, wobei die Schneckenräder paarweise parallel zueinander angeordnet sind und über Stirnräder ineinandergreifen. Es ist daher eine Vielzahl von Zahnrädern erforderlich, die einen hohen Herstellungsaufwand bedeuten und darüber hinaus vor allem auch ein beträchtliches Bauvolumen des Sperrdifferentials bedingen.

Gemäß der EP-A- 1 48 641 gibt es auch schon Sperrdifferentiale, die zur Ausgleichsverbindung ihrer schrägverzahnten Abtriebs­ räder parallel gerichtete Schnecken aufweisen, von denen jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende über ein Schneckenrad zusammenwirken. Auch hier kommt es zu einem hohen Bau- und Konstruktionsaufwand und durch die Anordnung der Schneckenräder zwischen den Abtriebsrädern und der achsparallelen Lage von Ausgleichs- und Abtriebsrädern zu einem besonders großen Platzbedarf. Ähnliches gilt für die EP-B- 1 30 806, die ein Sperrdifferential mit als Schraubengetriebe ausgebildeten Abtriebs- und Ausgleichsrädern beschreibt. Die Ausgleichsräder sind gleichmäßig um den Umfang verteilte Planetenräder für die als Sonnenräder dienenden Abtriebsräder und greifen abwechselnd ineinander ein, so daß sich neben der Vielzahl der Zahnräder auf Grund der Achsparallelität von Ausgleichs- und Abtriebsrädern einerseits und einer die Sonnenräder voneinander trennenden inneren Druckeinrichtung anderseits der aufwendige und großvolumige Aufbau ergibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und ein Sperrdifferential der eingangs geschilderten Art zu schaffen, das sich durch seinen verhältnismäßig geringen Bau- und Herstellungsaufwand auszeichnet und eine besonders kompakte, kleinbemessene Konstruktion ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß die Abtriebsräder als Schneckenräder und die Ausgleichsräder als Schnecken der Schneckengetriebe vorgesehen sind, wobei die Ausgleichsräder jedes Ausgleichsräderpaares gegeneinander winkelversetzte Achsen aufweisen und direkt miteinander kämmen. Durch die Ausbildung der Ausgleichsräder als Schnecken können die jeweils paarweise einander zugeordneten Ausgleichsräder ohne ein Zwischenschalten von Zwischenrädern zusammenwirken, was die Zahl der erforderlichen Zahnräder senkt und damit den Herstellungs- und Bauaufwand beträchtlich verringert. Darüber hinaus wird durch das unmittelbare Ineinandergreifen der den Abtriebsrädern zugehörenden Schneckengetriebe mit den jeweils in einer Normalebene zu den Abtriebsräderachsen liegenden Schnecken eine besonders kurze axiale Baulänge sichergestellt, so daß sich auf rationelle, platzsparende Weise ein funktionssicheres, robustes Sperrdifferential ergibt.

Die Ausgleichsräder eines Ausgleichsräderpaares können mit ihren Schneckengewinden unmittelbar ineinandergreifen, doch ist es auch möglich, daß erfindungsgemäß das eine Ausgleichsrad eines Ausgleichsräderpaares zum Kämmen mit dem anderen einen ein Schneckenradgewinde tragenden Endabschnitt aufweist, um durch die Kombination von Schneckenradgewinde und Schneckengewinde das übertragbare Drehmoment zu erhöhen.

Aus Festigkeits- und Unwuchtsgründen werden zumindest zwei Ausgleichsräderpaare vorgesehen sein, die sich symmetrisch um die Abtriebsräderachse verteilen, wobei die einfachste Ausführung zwei einander diametral gegenüberliegende Ausgleichs­ räderpaare umfaßt. Zweckmäßig kann es aber auch sein, den Abtriebsrädern drei Ausgleichsräderpaare zuzuordnen und die Abtriebsräder jeweils zwischen den zugehörigen Ausgleichsrädern schwimmend zu lagern, was den Aufwand und die Baugröße weiter verringert. Durch die drei Ausgleichsräderpaare werden jedem Abtriebsrad drei zueinander 60° winkelversetzte Ausgleichsräder zugeordnet, die die Abtriebsräder zwischen sich aufnehmen und deren gesonderte Lagerung unnötig machen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Ausgleichsräder an der einen und/oder anderen Stirnseite über ein Nadellager im Differentialgehäuse abgestützt, wodurch sich auch beim vorhandenen engen Raumangebot die Reibungsverhältnisse und damit die erreichbaren Sperrwirkungen gut beeinflussen lassen. Gibt es nur einseitig die Nadellager, werden sogar von der Antriebsrichtung abhängige, unterschiedliche Sperrwirkungen möglich.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausführungsbeispieles rein schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Sperrdifferential im Axialschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 und

Fig. 3 und 4 Lagerungsbeispiele für die Ausgleichsräder dieses Differentials in größerem Maßstab.

Ein Differential 1 weist ein Differentialgehäuse 2 auf, das über einen angedeuteten Außenzahnkranz 3 antreibbar ist. In diesem Gehäuse 2 sitzen drehbar zwei koaxiale Abtriebsräder 4, 5 über die unter Aufteilung des Antriebsmomentes nicht weiter dargestellte Halbachsen einer Fahrzeugantriebsachse od.dgl. angetrieben werden können. Dazu sind den Abtriebsrädern 4, 5 zwei Paar Ausgleichsräder 6, 7 zugeordnet, die ebenfalls frei drehbar im Gehäuse 2 lagern und nicht nur mit den zugehörigen Abtriebsrädern 4, 5 kämmen, sondern auch paarweise zusammen­ wirken. Die Abtriebsräder 4, 5 ergeben dabei mit den zugehörigen Ausgleichsrädern 6, 7 Schneckengetriebe 8, deren Schneckenräder 8 a die Abtriebsräder 4, 5 und deren Schnecken 8 b die Ausgleichs­ räder 6,7 bilden. Die Ausgleichsräder 6, 7 eines jeden Aus­ gleichsräderpaares sind gegeneinander und jeweils zu den Abtriebsrädern 4, 5 um 90° winkelversetzt und die Ausgleichs­ räder 6, 7 kämmen paarweise unmittelbar miteinander und mit den zugehörigen Abtriebsrädern 4, 5. Es kommt zu einer sehr kompakten platzsparenden Bauweise, wobei die wenigen Zahnräder und deren einfache, im wesentlichen durch Gehäusebohrungen 9 gegebene Lager eine rationelle, aufwandsarme Herstellung des Sperrdifferentials 1 gewährleisten.

Um das durch die paarweise zusammenwirkenden Ausgleichsräder 6, 7 übertragbare Moment zu vergrößern, kann, wie in Fig. 2 strichliert angedeutet, jeweils ein Ausgleichsrad 7 eines Ausgleichsräderpaares 6, 7 zum Kämmen mit dem jeweils anderen Ausgleichsrad 6 einen ein Schneckenradgewinde 8 c tragenden Endabschnitt 7 a aufweisen, so daß sich durch das Zusammenspiel des Schneckenradgewindes 8 c mit dem entsprechenden Abschnitt der Schnecke 8 b günstigere Übertragungsverhältnisse bei den Ausgleichsräderpaaren 6, 7 ergeben.

Das erfindungsgemäße Sperrdifferential 1 zeichnet sich durch seine geringe Baugröße, durch seine aufwandsarme Herstellung und nicht zuletzt durch seine Kompaktheit aus, wobei die Sperr­ wirkung durch die inneren mechanischen Reibungsverhältnisse der Schneckengetriebe 8 momentengesteuert ist. Um diese Reibungsver­ hältnisse ändern und damit den selbstsperrenden Effekt beein­ flussen zu können, lassen sich die Verzahnungsformen der Schneckengetriebe und vor allem auch deren Radlagerungen zweck­ mäßig wählen. So ist es möglich, die Ausgleichsräder 6, 7 direkt in den Gehäusebohrungen 9 zu lagern, was eine hohe Sperrwirkung mit sich bringt, oder sie, wie in Fig. 3 angedeutet, über stirn­ seitig angeordnete Axialnadellager 10 abzustützen, um die Sperrwirkung zu senken. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 können die Ausgleichsräder 6, 7 auch über endseitige Lager­ zapfen 11 mit oder ohne Lagerbüchsen 12 gelagert sein und die Zapfenlagerung kann in nicht weiter dargestellter Weise auch mit einer Nadellagerung kombiniert werden. Sind an den beiden Stirnseiten der Ausgleichsräder unterschiedliche Lagerbe­ dingungen vorgesehen, kommt es je nach Antriebsrichtung sogar zu geänderten Sperrwirkungen, wodurch sich ganz spezielle Einsatz­ möglichkeiten des Sperrdifferentials eröffnen.

Claims (4)

1. Sperrdifferential (1), mit einem antreibbaren Differentialge­ häuse (2), in dem zwei koaxiale Abtriebsräder (4, 5) und wenigstens ein zusammenwirkendes, den Abtriebsrädern (4, 5) zugeordnetes Paar Ausgleichsräder (6, 7) drehbar lagern, wobei die Abtriebsräder (4, 5) und die jeweils zugehörigen Ausgleichsräder (6, 7) Schneckengetriebe (8) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebsräder (4, 5) als Schneckenräder (8 a) und die Ausgleichsräder (6, 7) als Schnecken (8 b) der Schneckengetriebe (8) vorgesehen sind, wobei die Ausgleichsräder (6, 7) jedes Ausgleichsräderpaares gegeneinander winkelversetzte Achsen aufweisen und direkt miteinander kämmen.

2. Sperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ausgleichsrad (7) eines Ausgleichsräderpaares (6, 7) zum Kämmen mit dem anderen (6) einen ein Schneckenradgewinde (8 c) tragenden Endabschnitt (7 a) aufweist.

3. Sperrdifferential nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Abtriebsrädern (4, 5) drei Ausgleichsräderpaare (6, 7) zugeordnet und die Abtriebsräder jeweils zwischen den zugehörenden Ausgleichsrädern schwimmend gelagert sind.

4. Sperrdifferential nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsräder (6, 7) an der einen und/oder anderen Stirnseite über ein Nadellager im Differentialgehäuse abgestützt sind.