DE60005496T2

DE60005496T2 - Differentialsperre

Info

Publication number: DE60005496T2
Application number: DE60005496T
Authority: DE
Inventors: Erik GÖRAS
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2020-04-14
Also published as: DE60005496D1; EP1171727A1; SE522798C2; ES2207505T3; SE9901311L; BR0009720A; WO2000061972A1; ATE250731T1; SE9901311D0; EP1171727B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Differentialsperre für ein Differentialgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wie in JP-6200992 offenbart.
Stand der Technik
Differentialsperren verschiedener Bauarten werden in verschiedenen Arten von Kraftfahrzeugen benutzt, um deren Laufeigenschaften in bestimmten Situationen zu verbessern. Aus Platzgründen liegt der zum Betätigen der Differentialsperre erforderliche Steuermechanismus oft teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Getriebegehäuse, in welchem das Differentialgetriebe eingebaut ist. Beispielsweise enthält eine bekannte Konstruktion einen an der Außenseite des Getriebegehäuses angebrachten Betätigungszylinder im rechten Winkel zur Ausgangswelle, wo das Sperrelement der Differentialsperre liegt. Im Innern des Getriebegehäuses gibt es dann einen abgewinkelten Armmechanismus, der eine Bewegung vom Betätigungszylinder zum beweglichen Sperrelement überträgt. Dieser Steuermechanismus ist verhältnismäßig kompliziert und sperrig. Außerdem ist der Betätigungszylinder aufgrund seiner Lage für äußere Einflüsse z. B. beim Fahren in schwierigem Gelände, anfällig.
Aufgaben der Erfindung
Die Erfindung zielt darauf, eine Differentialsperre zu schaffen, die die erwähnten Nachteile nicht aufweist und einfacher konstruiert und besser geschützt ist. Eine weitere Aufgabe ist, eine Differentialsperre zu schaffen, die einfacher zusammenzubauen ist.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Ausbildung gemäß Patentanspruch 1. Die Betätigungsvorrichtung, die konzentrisch mit dem beweglichen Sperrelement innerhalb des Getriebegehäuses untergebracht und angeordnet ist, ergibt eine sehr kompakte und gut geschützte Differentialsperre.
Ein besonderer Vorteil wird erreicht, wenn das Zylinderelement der Betätigungsvorrichtung so ausgestaltet ist, daß es axial an ein zum Differentialgehäuse gehörendes Lager stößt. Dies bedeutet, daß die Betätigungsvorrichtung die früher übliche Einstellschraube ersetzen kann, die zum Festlegen der Stellung und der Vorspannung des Lagers und zum Festlegen des Eingriffs zwischen einem Eingangsritze) und einem Kronenrad verwendet wurde, das am Differentialgehäuse montiert ist. Dies ermöglicht nicht nur eine Verminderung der Anzahl von Bauteilen, sondern auch eine kompakte Ausführung.
Die Betätigungsvorrichtung enthält auch vorteilhafterweise eine Rückführvorrichtung, die auf den Kolben der Betätigungsvorrichtung wirkt und die Differentialsperre ausgerückt hält, wenn die Betätigungsvorrichtung drucklos ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung und den Patentansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden mit Verweis auf eine in den beigefügten Zeichnungen dargestellte Ausführungsform detaillierter erläutert.
Liste der Zeichnungen
1 zeigt einen Schnitt durch ein Differentialgetriebe, das mit einer Differentialsperre gemäß der Erfindung versehen ist,
2 zeigt eine Endansicht der in 1 dargestellten Betätigungsvorrichtung für die Differentialsperre,
3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie III-III in 2, und
4 zeigt in einem größeren Maßstab die Differentialsperre und die Betätigungsvorrichtung, die in 1 dargestellt sind, wobei der obere Teil der Zeichnung die Differentialsperre ausgerückt darstellt, während der untere Teil der Zeichnung die Differentialsperre eingerückt zeigt.
Beschreibung einer Ausführungsform
Ein für ein Kraftfahrzeug bestimmtes Differentialgetriebe 1 ist gemäß 1 mit einem Getriebegehäuse 2 versehen, in welchem in herkömmlicher Weise ein Differentialgehäuse 3, dem ein fest montiertes Kronenrad 4 zugeordnet ist, auf beiden Seiten von Lagern 5, 6 drehbar gehalten wird. Das Kronenrad 4 wird durch ein Eingangsritze) 8 angetrieben, das mit einer angetriebenen Eingangswelle 7 verbunden ist. Über mehrere Differentialritze) 9 steht das Differentialgehäuse 3 mit zwei Ausgangsritzeln 10, 11 in Eingriff, von denen jedes auf seiner jeweiligen Ausgangswelle 12 bzw. 13 zur gemeinsamen Drehung mit ihr montiert ist. Dies bedeutet, dass die beiden Ausgangswellen 12, 13 nötigenfalls, z. B. wenn ein Kraftfahrzeug eine Kurve durchfährt, mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen können.
Eine zwischen dem Differentialgehäuse 3 und einer der Ausgangswellen, in diesem Fall der Ausgangswelle 12, wirkende Differentialsperre 14 ermöglicht, die Ausgangswelle 12 und das Differentialgehäuse 3 nötigenfalls gegeneinander zu sperren. Dies führt dazu, dass die beiden Ausgangswellen 12, 13 miteinander verriegelt sind. Die Differentialsperre 14 enthält ein erstes Sperrelement 15, das auf der Ausgangswelle 12 so montiert ist, dass es sich nicht um sie dreht, aber ihr entlang bewegbar ist, und das dafür gedacht ist, mit einem zweiten Sperrelement 16 am Differentialgehäuse 3 in Eingriff gebracht werden zu können. Zum Betätigen des ersten Sperrelements 15 ist im Getriebegehäuse 2 eine in 2 und 3 detaillierter dargestellte Betätigungsvorrichtung 17 eingebaut.
Die Betätigungsvorrichtung 17 hat die Form eines hydraulischen Zylinders, dessen kreisförmiger äußerer Abschnitt 18 einen inneren Abschnitt 19 enthält, der in der axi alen Richtung beweglich ist und als Kolben dient. Der äußere Abschnitt 18 ist mit einem Außengewinde 20 versehen, mit dessen Hilfe die Betätigungsvorrichtung 17 fest in das Getriebegehäuse 2 einzuschrauben ist. Durch entsprechendes Festziehen kann das Spiel in den beiden Lagern 5, 6 und der Eingriffsgrad zwischen dem Kronenrad 4 und dem Eingangsritze) 8 nach Wunsch eingestellt werden.
Der äußere Abschnitt 18 besteht aus einem Schalenteil 21 und einem Abdeckteil 22, die durch mehrere Befestigungselemente 23, hier in Form von Schrauben, miteinander verbunden sind. Der innere Abschnitt 19 hat einen Außenflansch 24, der axial an die Innenseite des Abdeckteils 22 stoßen kann und mittels einer Dichtung 25 gegen das Innere des Schalenteils 21 abdichtet. Der innere Abschnitt 19 hat auch einen Innenflansch 26, der so ausgestaltet ist, dass er das erste Sperrelement 15 der Differentialsperre 14 mitnimmt. Die Außenseite des inneren Abschnitts 19 dichtet gegen die Innenseite eines zylindrischen Abschnitts des Abdeckteils 22 mittels einer Dichtung 27 ab. Der Schalenteil 21 hat einen einwärts gerichteten Flansch 28, der eine Abstützung für ein Ende einer Druckfeder 29 liefert, deren anderes Ende gegen den Außenflansch 24 des inneren Abschnitts 19 drückt und dazu tendiert, den äußeren Abschnitt 18 und den inneren Abschnitt 19 in Richtung auf die in 3 gezeigte Ruhestellung zu drängen.
Im äußeren Abschnitt 18 gibt es eine ringförmige Nut, die dem Außenflansch 24 des inneren Abschnitts 19 zugewandt ist und zusammen mit dem Außenflansch 24 eine Zylinderkammer 30 bildet, die über eine Leitung 31 im äußeren Abschnitt 18 unter Druck gesetzt werden kann. Durch Unterdrucksetzung der Zylinderkammer 30 kann der innere Abschnitt 19 gegen die Kraft der Druckfeder 29 in Bezug auf den äußeren Abschnitt 18 bewegt werden. Wenn die Unterdrucksetzung endet, schiebt die als Rückstellfeder wirkende Druckfeder 29 den inneren Abschnitt 19 zur Anfangsstellung in 3 zurück.
4 zeigt die im Getriebegehäuse 2 in Stellung gebrachte Betätigungsvorrichtung 17 in Kontakt mit dem äußeren Laufring des Lagers 5, das ein Kegelrollenlagers ist. Wie vorher angegeben wurde, wird der Grad, bis zu dem die Betätigungsvorrichtung 17 eingeschraubt ist, zum Einstellen des Eingriffs zwischen dem Kronenrad 4 und dem Eingangsritze) 8 genutzt. Über einen im Getriebegehäuse 2 angeordneten Anschluß 32 für ein Druckmedium kann die Betätigungsvorrichtung 17 mit Druckmedium, vorteilhafterweise Druckluft, über ihre Leitung 31 versorgt werden. Am Ende des dem Lager 15 zugewandten äußeren Abschnitts 18 kann die Leitung 31 vorteilhafterweise in eine Umfangsnut führen, die nach außen radial offen ist und unabhängig von der Drehlage des äußeren Abschnitts 18 eine Verbindung zwischen der Leitung 31 und der Verbindung 32 für das Druckmedium erlaubt.
Eine Sperrvorrichtung 33 auf dem ersten Sperrelement 15 hält den Innenflansch 26 in der Betätigungsvorrichtung 17 gegen eine Schulter 34 auf dem Sperrelement 15 axial gesperrt, so daß der Innenflansch 26 als Träger für das erste Sperrelement 15 dient.
In der oberen Stellung in 4 ist die Betätigungsvorrichtung 17 drucklos, und die Druckfeder 29 hält den inneren Abschnitt 19 in der Ruhelage im äußeren Abschnitt 18, so daß einander zugewandte Sperrvorrichtungen 35, 36 (z. B. hier in Form von Sperrzähnen) am ersten und zweiten Sperrelement 15, 16 voneinander getrennt gehalten werden. Dies bedeutet, daß das Differentialgehäuse 3 und die Ausgangswelle 12 sich nötigenfalls in Bezug aufeinander drehen können.
Ein Eingriff der Differentialsperre 14 bewirkt eine Unterdrucksetzung der Sperrvorrichtung 17, so dass der innere Abschnitt 19 sich in die im unteren Teil von 4 dargestellte eingerückte Position bewegt, wobei die Zylinderkammer 30 ihre maximale Größe hat und die Sperrvorrichtungen 35, 36 miteinander in Eingriff gebracht und das Differentialgehäuse 3 und die Ausgangswelle 12 miteinander verriegelt sind. Um eine gegenseitige Drehung zwischen der Betätigungsvorrichtung 17 und dem ersten Sperrelement 15 zu erleichtern, das auf der Ausgangswelle 12 zur gemeinsamen Drehung mit ihr montiert ist, ist es vorteilhaft, daß der Flansch 26, der auf der der Sperrvorrichtung 33 zugewandten Seite der Betätigungsvorrichtung 17 einwärts gerichtet ist, mit einem aus geeignetem Werkstoff hergestellten Gleitweg 37 versehen ist. Eine Drehung des inneren Abschnitts 19 im äußeren Abschnitt 18 wird durch die Tatsache verhindert, daß die Formen ihrer Teile aneinander angepaßt sind, z. B. indem eine oder mehrere ebene Flächen 38 (2) auf einem Halsabschnitt des Abdeckteils 22 vorhanden sind.
Innerhalb des Umfangs der Erfindung kann die Form sowohl der Differentialsperre 14 als auch der Betätigungsvorrichtung 17 auf mehrere verschiedene Arten von der hier gezeigten Ausgestaltung abgewandelt werden, wobei die Betätigungsvorrichtung 17 als aus einem mit dem ersten Sperrelement 15 oder der Ausgangswelle 12 konzentrisch zusammengebauten hydraulischen Zylinder bestehend betrachtet werden kann, der äußere Abschnitt 18 ein Zylinderelement bildet und der innere Abschnitt 19 einen Kolben bildet.

Claims

Differentialsperre für ein Differentialgetriebe, in dem ein Differentialgehäuse (3) in einem Getriebegehäuse (2) drehbar montiert ist und Endabschnitte zweier Ausgangswellen (12, 13) aufnimmt, die darin gleichfalls drehbar montiert sind, von denen eine der Ausgangswellen ein erstes Sperrelement (15) trägt, das in Bezug auf diese Ausgangswelle nicht drehbar, sondern in Bezug auf sie axial beweglich ist und zusammen mit einem entsprechenden zweiten Sperrelement (16) auf dem Differentialgehäuse (3) eine Differentialsperre (14) bildet, deren Einrücken und Ausrücken durch eine Betätigungsvorrichtung (17) gesteuert werden, die auf das erste Sperrelement (15) wirkt, wobei die Betätigungsvorrichtung (17) aus einem hydraulischen Zylinder besteht, der mit dem ersten Sperrelement (15) konzentrisch zusammengebaut ist und dessen Kolben (19) mit dem ersten Sperrelement (15) und dessen Zylinderabschnitt (18) fest mit dem Getriebegehäuse (2) verbunden und so gestaltet ist, dass er axial an einen Teil eines Lagers (5) stößt, das zum Differentialgehäuse (3) gehört, und welcher im Getriebegehäuse (2) für eine axiale Einstellung der Position des letzteren eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderabschnitt (18) mit einem Außengewinde (20) ausgestattet ist, mit dessen Hilfe die Betätigungsvorrichtung (17) fest in das Getriebegehäuse (2) einzuschrauben ist, und dass durch geeignetes Festziehen der Betätigungsvorrichtung (17) im Getriebegehäuse (2) die Position des Lagers (5) eingestellt werden kann, und dadurch, dass der Zylinderabschnitt (18) so gestaltet ist, dass er ungeachtet seiner Rotationsposition in Bezug auf das Getriebegehäuse (2) imstande ist, mit einer im Getriebegehäuse (2) angeordneten Verbindung (32) für ein Druckmedium in Verbindung zu stehen.
Differentialsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (17) eine Rückführvorrichtung (29) enthält, die auf den Kolben (19) wirkt und dafür eingerichtet ist, das Differentialgetriebe ausgerückt zu halten, wenn die Betätigungsvorrichtung im drucklosen Zustand ist.
Differentialsperre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführvorrichtung aus einer zwischen dem Kolben und dem Zylinderabschnitt wirkenden Druckfeder besteht.
Differentialsperre nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (19) der Betätigungsvorrichtung und das erste Sperrelement (15) für eine gemeinsame Bewegung in die Differentialsperre einrückenden und ausrückenden Richtungen verbunden sind.
Differentialsperre nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderabschnitt (18) und Kolben (19) der Betätigungsvorrichtung gegen Rotation in Bezug aufeinander in der Umfangsrichtung gesperrt sind.
Differentialsperre nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderabschnitt (18) der Betätigungsvorrichtung die Form zweier miteinander verbundener Sektionen (21, 22) aufweist.