DE3918565A1 - Differentialgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe insbeson­ dere zur Verwendung in einer Antriebsachse eines Kraft­ fahrzeuges, mit einer Sperranordnung, insbesondere in Form einer Viskositätskupplung, deren Sperrwirkung von der Drehzahldifferenz zwischen den beiden Achswellenrädern ab­ hängig ist und von deren gegeneinander verdrehbaren die Sperrwirkung erzeugenden Teilen die einen mit dem Dif­ ferentialträger oder einem der Achswellenräder drehfest verbunden und die anderen mit dem anderen der Achswellen­ räder wahlweise verbindbar sind, mit einer Entkopplungs­ vorrichtung für das Herstellen und Lösen einer form­ schlüssigen Verbindung zwischen den zweiten der gegen­ einander verdrehbaren Teile der Sperranordnung und dem zweiten der Achswellenräder.

Ein Differentialgetriebe der vorstehend genannten Art ist aus der DE 37 07 106.8 bekannt. Grundsätzlich dienen Ge­ triebe dieser Art der Verbesserung der Traktion bei Schlupfdifferenzen zwischen den Rädern der Antriebsachse. Bei der hierdurch hervorgerufenen Drehzahldifferenz zwi­ schen den Achswellenrädern tritt die als Viskositäts­ kupplung ausgelegte Sperranordnung mit ihrer drehzahlab­ hängigen 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 uner­ wünscht, da die fehlerfreie Funktion eines Antiblockier­ systems 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 Differen­ tialgetriebe im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwi­ schen angetriebener Vorder- und Hinterachse. Auch hier verlangt die fehlerfreie Funktion eines Antiblockier­ systems ein Entkoppeln der Achsen beim Bremsen. Als nach­ teilig bei dieser Anordnung kann angesehen werden, daß zur Betätigung des verwendeten Schaltringes große Schaltkräfte erforderlich sind.

Hiervon ausgehend soll der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrundeliegen, eine betriebssichere schnell an­ sprechende und mit kleinen Schaltkräften arbeitende Ent­ kopplungsvorrichtung für das Herstellen und Lösen einer formschlüssigen Verbindung in einem Differentialgetriebe der eingangs genannten Art bereitzustellen. 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 Schalt­ wulst aufweist, wobei Hülsenelement und Schaltwelle axial gegeneinander verschiebbar sind und die Koppelglieder in einer ersten Relativstellung von Hülse und Welle zum Ent­ koppeln 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.

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 Wellendurch­ messer möglich werden.

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 Achswellen­ rad 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 Kraft­ angriff der Koppelglieder unter Drehmomentbelastung sein. Hierbei ist es möglich, daß die Schaltwelle gegenüber dem Hülsenelement federnd abgestützt ist und die Schaltwelle entgegen der Federkraft verstellt wird. Es ist jedoch auch möglich, die Schaltwelle durch in beiden Richtungen wirksame Stellglieder zwangsweise zu verstellen.

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. Sofern die Rückstellung nicht durch eine federnde Abstützung bewirkt wird, kann der Exzenter auch zugleich auf eine entsprechende Gegenfläche am Schaltring einwirken.

In einer abweichenden Ausgestaltung kann der Schaltring zumindest eine im wesentlichen konischen Form aufweisen, über die er durch zumindest ein im wesentlichen senkrecht zur Schaltwelle wirkendes Stellelement betätigbar ist. Auch hierbei kann die Rückstellung über eine federnde Abstützung bewirkt werden oder über einen Gegenkonus, der über zumindest ein zweites im wesentlichen senkrecht zur Schaltwelle wirkendes Stellelement betätigbar ist, beziehungsweise über zumindest ein Stellelement, das auf je einen sich gegenüberliegenden Innen- und Außenkonus einwirkt.

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

Dadurch, daß die Koppelglieder in eingekoppelter Stellung keine axialen Kräfte auf die Schaltwelle ausüben, sind nur geringe Haltekräfte erforderlich.

Nach einer zweiten möglichen Ausführung ist die Außen­ kontur der Schaltwelle im Bereich der Schaltwulstes ko­ nisch nicht selbsthemmend gegenüber im radialen Kraftan­ griff der Koppelglieder unter Drehmomentbelastung ausgeführt und im Hülsenelement zumindest eine Ausnehmung vorgesehen, in die Sperrglieder zum axialen Verriegeln der Schaltwelle eintreten können. 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 Sperr­ fläche zum Festhalten der Sperrglieder gegen die radiale Rückstellkraft versehen ist.

Als Sperrglieder sind ebenfalls bevorzugt Kugeln vorzusehen, die in eine Ringnut in das Hülsenelement 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 Hydraulik­ zylinder vorgesehen sein können. Die Stell- und Sperrhülse kann auch unmittelbar elektromagnetisch, insbesondere durch einen sie umgebenden Ringmagneten beaufschlagbar 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.

In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsformen der Er­ findung dargestellt:

Fig. 1 zeigt ein Getriebe im Halbschnitt, mit einer Entkopplungsvorrichtung, bei der Speichen an der Schaltwelle durch Öffnungen im Hülsen­ element radial hindurchgeführt sind, an denen ein Schaltring befestigt ist, der von einem axial wirksamen Exzenter mit zur Schaltwelle radialer Drehachse über einen Hebelarm betä­ tigbar ist.

Fig. 2 zeigt die Entkopplungsvorrichtung nach Fig. 1 als Einzelheit in ihren beiden Schalt­ positionen.

Fig. 3 zeigt eine Entkopplungsvorrichtung mit aus dem Hülsenelement herausragenden, rein radial verlagerbaren und die Schaltwelle verriegeln­ den Sperrkugeln, wobei die Entkoppungsvor­ richtung durch einen im Lagerträger des Ge­ triebegehäuses integrierten Ringmagneten elektrisch betätigbar ist, in ihren beiden Schaltpositionen.

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

Fig. 5 zeigt eine Entkopplungsvorrichtung mit radial und axial verlagerbaren und die Schaltwelle verriegelnden Sperrkugeln, wobei die Entkopp­ lungsvorrichtung durch einen über Schleif­ ringe stromversorgten in den Achswellen­ flansch integrierten Elektromagneten betä­ tigbar ist, in ihren beiden Schaltpositionen.

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

In Fig. 1 sind Teile eines Getriebegehäuses 46 erkennbar, in dem über Wälzlager 19, 20 ein Differentialkorb 21 ge­ lagert ist, der aus einem Gehäusetopf 23 und einem Ge­ häusedeckel 22 zusammengesetzt ist. Das zweite der Wälz­ lager ist dabei unmittelbar in einem ringförmigen Lager­ träger 8 gehalten, der über eine Dichtung 24 und über einen außenliegenden Deckel 26 gegenüber dem Differential­ getriebegehäuse 46 und über eine innenliegende gleitende Dichtung 25 gegenüber dem Hülsenelement 1 abgedichtet ist, das auf einer Keilverzahnung 28 das eine der Achswellen­ räder 27 trägt. Das Hülsenelement 1 geht auf der Getriebe­ außenseite in einen Achswellenflansch 40 zur Verbindung mit einer Achswelle über. Das zweite der Achswellenräder 28 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 un­ mittelbar die Verbindung zum Achswellenrad 29 darstellt. Im Gehäuse 33 läuft eine Hülse 31, die auf einer Außen­ verzahnung 41 drehfest den Innenlamellensatz 42 der Visko­ sitätskupplung 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 Ver­ schiebung der Schaltwelle 2 erfolgt mittels eines Exzen­ ters 9, der auf einen Schaltring 6 einwirkt. Der Exzenter 9 ist in einer Hülse 18 im Lagerträger 8 gelagert und 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 Schalt­ ring 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 der Schaltwelle 2. Auf der Welle ist eine Druckfeder 14 vorgesehen, die sich mittels einer Scheibe 7 an der Hülse 1 abstützt.

In der auch in Fig. 2 in der oberen Bildhälfte darge­ stellten Postition ist das Achswellenrad 27 mit dem Achs­ wellenrad 29 ausschließlich über das Ausgleichsrad 38 verbunden, das auf einem im Differentialgehäuse 21 einge­ setzen Zapfenstern 39 drehbar gelagert ist. Wird ausgehend von der jeweils oben dargestellten Position der Exzenter 9 mittels des Hebels 10 verdreht, so drückt die Feder 14 die Hülse 36 und damit den Schaltring 6 in die in Fig. 2 in der unteren Bildhälfte dargestellte Position, in der die Schaltwülste 45 die Kugeln 11 nach außen drücken und in formschlüssigen Eingriff mit den Rillen 35 in der Hülse 31 bringen. Über die mit dieser verbundenen Innenlamellen 42, die unter Erzeugung von Reibungskräften auf die Außen­ lamellen 44 und das damit verbundene Gehäuse 33 wirken, ist dann der Antriebswellenflansch 40 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 Koppelkugeln 11 unter Drehmomenteinfluß. Es wird eine teilsperrende Wirkung des Differentialgetriebes durch die Wirkung der Viskositätskupplung erzeugt.

In Fig. 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 Differentialge­ triebegehäuses erkennbar, in dem eine Magnetwicklung 52 auf einem Spulenträger 58 gehalten ist, dem über ein Kabel 55 Strom zugeführt wird.

Ein Stellring 51 ist als Magnetanker ausgeformt und stützt 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 gelagert und mittels eines Sicherungsringes 50 axial ge­ sichert.

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 Achswellen­ flansch 86 ab und wirken auf einen Schaltkonus 47, der axial auf der Schaltwelle 2 festgelegt ist. In der in der oberen Bildhälfte der Fig. 3 dargestellten Position ist die Entkopplungsvorrichtung offen und eine Drehmomentüber­ tragung 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 form­ schlüssig 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 ge­ halten. Die Sperrfläche 80 der Stell- und Sperrhülse 49 hält die Sperrkugeln 48 gegen eine 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 Fig. 3 unten dargestellten Position 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 Fig. 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 Schaltwelle 2 in die rechte Position verschoben und diese wiederum die Koppelkugeln 11 radial nach außen in die unten dargestellte Position verlagert hat.

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

Der Ringspalt 101 steht über Bohrungen 72 mit einem Ar­ beitsraum 102 im Achswellenflansch 98 in Verbindung. Der Arbeitsraum 102 ist auf der linken Seite begrenzt durch die Innenkontur des Achswellenflansches 98 und auf der rechten Seite durch einen mit einer Membranfeder 71 gegen­ über dem Achswellenflansch 98 abgedichteten Kolben 70. Der axial verschiebbare Kolben 70 trägt einen Stell- und Sperrzapfen 89, der in eine Bohrung des Hülsenelementes 1 hineinragt und gegenüber dieser durch einen Dichtring 64 abgedichtet ist. Der Stell- und Sperrzapfen 69 ist an seinem freien Ende in eine Sperrfläche 67 und einen An­ laufringfläche 79 ausgeformt, über die er auf Sperrkugeln 68 wirksam ist. Die Sperrkugeln 68 stehen einerseits mit dem Stell- und Sperrzapfen 89 und andererseits über eine Stützfläche 78 mit der Schaltwelle 2 in kraftschlüssigem Eingriff.

In der in Fig. 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 Fig. 4.

In einer unterdruckbetätigten Ausführung ist der Arbeits­ raum 102 in der in Fig. 4 unten dargestellten Schließ­ position 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 Fig. 4 oben dargestellte Position, wobei der bereits beschriebene Entriegelungs­ vorgang abläuft.

In Fig. 5 ist ein Achswellenflansch 103 dargestellt, in dem eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung inte­ griert ist. Im Achswellenflansch 103 ist auf einem Spulen­ träger 85, der in einen Isolierring 86 übergeht, eine Magnetwicklung eingesetzt. Über einen oder je nach Aus­ führung 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 verschieb­ bar gelagert ist, wirkt mit einer Anlaufringfläche 79 und mit einer Sperrfläche auf radial und axial verlagerbare Sperrkugeln 68. Die Sperrkugeln 88 stehen einerseits mit dem Stell- und Sperrzapfen und andererseits über eine Stützfläche 78 mit der Schaltwelle 2 in kraftschlüssigen Eingriff.

Die in Fig. 5 dargestellte elektromagnetisch betätigte Entkopplungsvorrichtung unterscheidet sich in der Funktion gegenüber der bereits beschriebenen Entkopplungsvor­ richtung nach Fig. 4 nur in der Art und Weise der Be­ tätigung.

Bei eingeschaltetem Strom wird der Magnetanker durch das Kraftfeld des Elektromagneten gegen die Kraft der Rück­ stellfeder 105 in die unten dargestellte Position ver­ lagert, wodurch die Kupplung geschlossen wird. Bei abge­ schaltetem Strom schiebt die Druckfeder 105 die Sperrhülse in die oben dargestellte Position, was zum Abschalten der Kupplung führt.

In Fig. 6 ist ein Achswellenflansch 108 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 zu­ gunsten der Fliehkraft überschritten, so werden die Flieh­ gewichte radial nach außen verlagert und Stell- und Sperrzapfen 87 über die Schaltnocken 93 axial verschoben.

Bezugszeichenliste

  1 Hülsenelement
  2 Schaltwelle (Ziehkeil)
  3 Speiche
  4 Sicherungsring
  5 Scheibe
  6 Schaltring
  7 Anschlagring
  8 Lagerträger
  9 Exzenter
 10 Hebelarm
 11 Kugel
 12 Dichtring
 13 Dichtring
 14 Druckfeder
 15 Sicherungsring
 16 Scheibe
 17 Schraube
 18 Buchse
 19 Wälzlager
 20 Wälzlager
 21 Differentialkorb
 22 Korbdeckel
 23 Korbgehäuse
 24 Dichtring
 25 Wellendichtring
 26 Schutzring
 27 Achswellenrad
 28 Keilverzahnung
 29 Achswellenrad
 30 Achswellennabe
 31 Innenlamellenträger
 32 Innenverzahnung
 33 Außenlamellenträger
 34 Deckel
 35 Rille
 36 Schalthülse
 37 Öffnung
 38 Ausgleichsrad
 39 Zapfenstern
 40 Achswellenflansch
 41 Außenverzahnung
 42 Innenlamelle
 43 Außenrille
 44 Außenlamelle
 45 Schaltwulst
 46 Differentialgehäuse
 47 Schaltkonus
 48 Sperrkugel
 49 Sperrhülse
 50 Sicherungsring
 51 Stellring
 52 Magnetwicklung
 53 Elektromagnet
 54 Druckfeder
 55 Kabel
 56 Spulenträger
 57 Ausnehmung
 58 Stützfläche
 59 Anlaufringfläche
 60 Sperrfläche
 61 Stützfläche
 62 Schaltfläche
 63 Deckel
 64 Dichtring
 65 Schutzhülse
 66 Stützfläche
 67 Sperrfläche
 68 Sperrkugel
 69 Sperrzapfen
 70 Kolben
 71 Membranfeder
 72 Bohrung
 73 Bohrung
 74 Wellendichtung
 75 Wellendichtung
 76 Ringnut
 77 Deckel
 78 Stützfläche
 79 Anlaufringfläche
 80 Magnetwicklung
 81 Anker
 82 Schleifkontakt
 83 Sicherungsring
 84 Lagerhülse
 85 Spulenträger
 86 Isolierung
 87 Sperrzapfen
 88 Sicherungsring
 89 Scheibe
 90 Ringnut
 91 Ringfeder
 92 Fliehgewicht
 93 Schaltnocken
 94 Lagernocken
 95 Schaltzapfen
 96 Achswellenflansch
 97 Stützkonus
 98 Achswellenflansch
 99 Lagerträger
100 Lagerträger
101 Ringspalt
102 Arbeitsraum
103 Achswellenflansch
104 Lagerträger
105 Druckfeder

Claims (20)

1. Differentialgetriebe, insbesondere zur Verwendung in einer Antriebsachse eines Kraftfahrzeuges, mit einer Sperranordnung, insbesondere in Form einer Viskositäts­ kupplung, deren Sperrwirkung von der Drehzahldifferenz zwischen den beiden Achswellenrädern (27, 28) 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 Entkopplungsvor­ richtung für das Herstellen und Lösen einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem zweiten der gegeneinander verdrehbaren Teile (42) der Sperr­ anordnung und dem zweiten der Achswellenräder (27), dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplungsvorrichtung radial verschiebbare Koppelglieder (11), 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 Hülsenele­ ment (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.

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.

3. 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 die Schaltwelle (1) zwei Anlaufflächen für Stellglieder aufweist.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Schaltwelle (2) verbundene Speichen (3) durch Öffnungen (37) im Hülsenelement (1) radial hindurchgreifen und ein Schaltring (6) auf diesen befestigt ist, der von einem axial wirksamen Stellelement beaufschlagbar ist.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring (8) zumindest eine etwa radiale Anlauffläche aufweist und ein mit zur Schaltwelle (2) im wesentlichen radialer Drehachse - insbesondere im Gehäuse (46) des Getriebes - angeordneter Exzenter (9) als auf den Schaltring (6) axial einwirkendes Stellelement vorgesehen ist.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltring (6) zumindest eine im wesentlichen konische Anlauffläche aufweist, über die er durch zumindest ein im wesentlichen senkrecht zur Schaltring­ achse bewegbares, axial wirkendes Stellelement betätig­ bar ist.

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

8. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur der Schaltwelle (2) im Bereich des Schaltwulstes (45) konisch nicht selbsthemmend gegenüber einem radialen Kraftangriff der Koppelglieder ausgeführt ist und zumindest eine Ausnehmung (57, 76) im Hülsenelement (1), in die die Sperrglieder (48, 68) zum axialen Verriegeln der Schaltwelle (29) eintreten können, vorgesehen ist.

9. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, 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 (Fig. 3-6).

10. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichent, 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) eine in Entriegelungsrichtung wirkende Radialkraftkompo­ nente 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 (Fig. 3-6).

11. Getriebe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrhülse (49) elektromagnetisch, insbesondere durch einen sie umgebenen Ringmagneten beaufschlagbar ist (Fig. 3).

12. Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrhülse (49) in einem Stellring (51) drehbar gelagert ist (Fig. 3).

13. Getriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellring (51) als Magnetanker ausgeführt und die Sperrhülse (49) aus magnetisch nicht leitendem Werkstoff besteht (Fig. 3).

14. Getriebe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellglied für den Stellring (51) Pneumatik- oder Hydraulikzylinder vorgesehen sind.

15. Getriebe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrzapfen (69) von einem in den Achs­ wellenflansch (40) integrierten Stellglied beaufschlagbar ist (Fig. 4-6).

16. Getriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrzapfen (69) unmittelbar durch einen Kolben beaufschlagbar ist, dem ein Über- oder Unterdruck über Bohrungen (72) im Achswellenflansch von außen zugeführt wird (Fig. 4).

17. Getriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrzapfen (69, 87) unmittelbar elektromag­ netisch beaufschlagbar ist und der Betätigungsstrom über Schleifkontakte (82) zugeführt wird (Fig. 5).

18. Getriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrzapfen (87) durch Fliehgewichte (92) gegen eine Rückstellfeder (91) beaufschlagbar ist (Fig. 6).

19. Getriebe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte (92) auf einem oder zwei Lagernocken (94) in einer Ringnut (90) im Achs­ wellenflansch (40) gelagert sind, daß sie von einer oder mehreren Ringfedern (91) umschlungen sind und daß die Beaufschlagung des Sperrzapfens (87) durch Schaltnocken (93) erfolgt (Fig. 6).

20. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Koppelglieder (11) Kugeln - insbesondere auf mehreren axial hintereinanderliegenden Teilkreisen angeordnet - vorgesehen sind.