LOCKABLE DIFFERENTIAL GEARING FOR CARS

Abstract: 1. A lockable differential gear for motor vehicles having a stationary gear housing (1), a differential housing (5) rotatably mounted therein and in which differential gear wheels (6, 7) mesh with axle shaft wheels (8, 9) of the driven shafts (10, 11), and having cluts plates (13) arranged in the differential housing which can be loaded in the axial direction of the driven shafts, through an axial bearing (20) initially stressed by spring force, by at least one pressure piston (17) mounted in the gear housing, the pressure piston being capable of being moved from a rest position into a working position to effect frictional engagement between the clutch plates, characterized in that the axial bearing (20) is provided between a bearing plate (19) connected with the pressure piston (17) and a thrust ring (21) acting upon the clutch plates (12, 13), and that at least one axially-directed compression spring (23) is arranged between bearing plate (19) and gear housing (1).

Description: Sperrbares Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein sperrbares Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Ein solches Ausgleichsgetriebe zeigt die US-PS 3 899 938. Hier ist der Druckkolben als Ringkolben in dem Getriebegehäuse geführt. Er beaufschlagt über ein Axiallager einen mir dem Ausgleichsgehäuse umlaufenden hülsenartigen Druckkörper, der wiederum auf das Lamellenpaket wirkt. Eine Druckfeder, die sich am Ausgleichsgehäuse abstützt, presst den Druckkörper gegen das Axiallager und gibt ihm die für seine Funktion notwendige Votspannung. Auf das Lamellenpaket wirkt die Druckfeder nicht. Heutzutage geht man dazu über, den Sperrwert des Ausgleichsgetriebes nicht mehr wie bisher auf einen konstanten Wert einzustellen, sondern er soll den unterschiedlichen Differenzdrehzahlen folgen. Hierfür ist es notwendig, den Druck des Mediums, das den Druckkolben beaufschlagt, zu steuern. Desweiteren sind nur dann befriedigende Ergebnisse möglich, wenn sich die Verhältnisse während der Lebensdauer des Ausgleichsgehäuses nicht ändern, insbesondere muss der Hub des Druckkolbens im wesentlichen gleich gross bleiben. Andererseits verschleissen die Kupplungslamellen mit der Zeit, ihre Abstände zueinander werden immer grösser. Bei dem vorbekannten Ausgleichsge triebe hat dies, bedingt durch seine Konstruktion, die vorgenannte schädliche Wirkung, dass der Kolben einen immer grösseren Hub zurücklegen muss, um die Kupplungslamellen in Reibschluss zu bringen. Ein gezieltes Steuern des Sperrwertes in Abhängigkeit der Raddifferenzdrehzahl ist daher über die Lebensdauer gesehen nicht möglich. Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemässes Ausgleichsgetriebe aufzufinden, bei dem der Lamellenverschleiss keine oder zumindest nur eine vernachlässigbare Rückwirkung auf den Sperrwert hat. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nach der Erfindung wird der Druckkolben in seiner Grundstellung dem Lamellenverschleiss nachgeführt; der Hub zwischen Grund- und Betriebsstellund bleibt konstant. Für die Druckansteuerung kann daher während der gesamten Lebensdauer des Ausgleichsgehäuses von einem immer gleich grossen Hub ausgegangen werden. Die Nachstellung erfolgt bei einer vorteilhaften Ausführung automatisch. Hierfür ist in der Führungsbohrung des Druckkolbens ein elastischer Rückstellring vorgesehen, der an der Mantelfläche des Druckkolbens haftet. Der Hub des Druckkolbens ist verhältnismässig gering und der Rückstellring bleibt während des gesamten Hubes am Druckkolben in Reibschluss, verformt sich aber elastisch, da er andererseits in einer Nut der Führungsbohrung gehalten ist. Ist der Sperrvorgang beendet, baut sich also der Steuerdruck am Druckkolben ab, zieht der Rückstellring den Kolben in seine Grundstellung zurück. Beim allmählichen Verschleissen der Kupplungslamellen muss der Kolben zunächst einen immer grösseren Hub zurücklegen. Hierfür reicht aber der Haft reibung ssch luss zwischen dem Rückstell ring und dem Druckkolben nicht mehr aus. Der Druckkolben rutscht etwas durch und beim Zurückziehen nimmt er eine neue, etwas vorverlagerte Grundstellung ein. Der Druckkolben wandert in seiner Grundstellung also allmählich, in Abhängigkeit von dem Lamellenverschleiss in Betätigungsrichtung nach vorne, so dass er faktisch bei einem Sperrvorgang immer nur den gleichen Hub zurücklegt. Das Ausgleichsgetriebe geht von einem sogenannten Bifluid-System aus, d.h. der Kreislauf des Druckmediums ist von dem Schmiermittelkreislauf des Getriebes getrennt. Auf diese Weise kann als Druckmedium die ohnehin vorhandene Bremsflüssigkeit verwendet werden. Diese Flüssigkeit ist aber sehr aggressiv. Würde sie sich mit dem Schmiermittel des Getriebes vermischen, wäre das Getriebe alsbald unbrauchbar. Die Erfindung sieht deshalb in einer vorteilhaften Ausgestaltung zwei Dichtungen für den Druckkolben und eine mit ihm verbundenen Kolbenstange vor. Zwischen diesen Dichtungen bleibt ein nach aussen führender Freiraum offen. Sollte nun das System im Bereich des Druckmediums lecken, so kann das Druckmedium nach aussen abfliessen. Eine Vermischung mit dem Schmiermittel ist ausgeschlossen. In einer zweckmässigen Konstruktionsausführung der Erfindung ist das Axiallager zwischen einer mit dem Druckkolben verbundenen Lagerplatte und einem auf die Kupplungslamellen wirkenden Druckring vorgesehen. Die Vorspannung des Axiallagers bewirkt eine zwischen der Lagerplatte und dem Getriebegehäuse angeordnete Druckfeder. Durch die Druckfeder wird aber bei dieser Konstruktion auch das Lamellenpaket vorgespannt. Das ist nicht unbedingt erwünscht, wenigstens soll diese Vorspannung sich in vertretbare Grenzen halten. Andererseits ergibt die so beschriebene Konstruktion einen kompakten, in ihren Dimensionen klein gehaltenen Aufbau. Um diesen beiden Zielen gerecht zu werden, sieht die Erfindung in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eine Entlastungsfeder vor, die der Druckfeder entgegenwirkt. Die Anordnung der Entlastungsfeder zwischen Druckring und Ausgleichsgehäuse hebt die Kraft der Druckfeder auf das Lamellenpaket teilweise auf, sichert aber zugleich die erforderliche Vorspannung für das Axiallager. Durch die Wahl der Federkonstante dieser Entlastungsfeder lässt sich die Vorspannung auf das Lamellenpaket einstellen. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, sie kleiner zu halten als die Federkonstante der Druckfeder. Dadurch bleibt eine gegebenenfalls ge wünschte Restvorspannung auf das Lamellenpaket erhalten. Nachfolgend ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben und in der dazugehörigen Zeichnung dargestellt. In der einzigen Figur der Zeichung ist ein sperrbares Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge dargestellt mit einem feststehenden Getriebegehäuse 1, das auf einer Seite mit einem angeschraubten Gehäusedeckel 2 abgeschlossen ist. Das Getriebegehäuse 1 nimmt ein drehbar gelagertes Antriebsritzel 3 auf, das mit einem Tellerrad 4 eines Ausgleichsgehäuses 5 kämmt. Das Ausgleichsgehäuse 5 wiederum ist drehbar im Getriebegehäuse 1 gelagert. lm Inneren des Ausgleichsgehäuses 5 sind Ausgleichszahnräder 6 und 7 in Kegelradbauweise angeordnet, die in die Zähne von Achswellenräder 8 und 9 greifen. Die Achswellenräder 8, 9 sind verdrehfest auf Ab triebswellen 10, 11 gehalten, die wiederum im Ausgleichsgehäuse 5 drehbar gelagert sind. Im Inneren des Ausgleichsgehäuses 5 sind Kupplungslamellen 12, 13 vorgesehen, die in abwechselnder Folge mit dem Ausgleichsgehäuse 5 und dem Achswellenrad 8 in Antriebsverbindung stehen. Hierzu weist das Achswellenrad 8 einen hohlzylindrischen Fortsatz auf mit einer in Achsrichtung sich erstreckenden Keilverzahnung auf der äusseren Mantelfläche. In diese Keilverzahnung greifen die Kupplungslamellen 13 mit ihrem inneren, entsprechend ausgeformten Rand ein. Ähnliche Ausformungen weisen die Kupplungslamellen 12 auf, die mit einer entsprechenden Keilverzahnung des Ausgleichsgehäuses 5 zusammenwirken. Über diese Keilverzahnung steht ausserdem ein den Ausgleichsrädern zugewandter Anschlagring 14 in Antriebsverbindung mit dem Ausgleichsgehäuse 5. Der Anschlagsring 14 stützt das Lamellenpaket gegenüber dem Ausgleichsgehäuse 5 ab, das hierfür eine ringförmige Innenschulter 15 vorsieht. Auf der anderen Seite des Lamellenpakets befindet sich eine Druckscheibe 16, die frei drehbar ist. Der Gehäusedeckel 2 weist mehrere domförmige Anschlussstutzen 2a auf, in denen jeweils ein Druckkolben 17 geführt ist. Durch die Darstellungsart lässt die Zeichnung lediglich zwei solcher Dome 2a erkennen. Zum Druckkolben 17 führt eine Anschlussbohrung 2b, über die der Druckkolben 17 mit Drucköl beaufschlagt wird. Der Druckaufbau ist abhängig von den einzelnen Fahrzuständen, insbesondere beeinflussen ihn die Differenzdrehzahlen der angetriebenen Fahrzeugräder. Durch eine nicht näher dargestellte elektronische Auswertschaltung und einem entsprechenden Steuerventil kann der Druckkolben auch durch andere Parameter, wie Bremsen des Fahrzeuges, Anfahren, Zug- oder Schubbetrieb gesteuert werden. Der Druckkolben 17 ist in einer Sacklochbohrung 27 des Gehäusedeckels 2 geführt. Die Innenwand der Bohrung weist eine umlaufende Nut auf, in die ein elastischer Rückstellring 28. eingelegt ist. Der Rückstellring 28 haftet an der Mantelfläche des Druckkolbens 17 und macht dessen Bewegung unter Verformung bis zu einem gewissen Grad mit. Wird die Hubbewegung des Druckkolbens 17 zu gross, rutscht er etwas unter dem Rückstellring 28 durch. Die Zeichnung zeigt den Druckkolben 17 in der anfänglichen Grundstellung. Er stösst dabei gegen den Boden der Sacklochbohrung 27. Bei dem sich über die Lebensdauer der Kupplung gesehenen Verschleiss der Lamellen 12, 13 entfernt sich der Druckkolben 17 in seiner Grundstellung immer mehr von diesem Boden. Vom Druckkolben-17 aus führt eine Kolbenstange 18 durch die Wand des Getriebegehäuses 1 hindurch zu einer Lagerplatte 19, mit der sie drehfest verbunden ist. Eine Dichtung 29 ist zwischen dem Druckkolben 17 und einem im Durch messer erweiterten Endabschnitt der Sacklochbohrung 27 vorgesehen. Eire weitere Dichtung 30 befindet sich zwischen der Kolbenstange 18 und der Gehäusewand des Getriebegehäuses 1. Zwischen den beiden Dichtungen 29, 30 verbleibt ein Freiraum, der nach aussen Verbindung hat. Dies ist allgemein mit der Kennziffer 31 bezeichnet. Die Lagerplatte 19, sie ist wie das Getriebegehäuse 1 feststehend, nimmt ein Axialdrucklager 20 auf. Das Axialdrucklager 20 ermöglicht einem Druckring 21 das Drehen mit dem Ausgleichsgehäuse 5. Im gleichmässigen Abstand am Umfang sind am Druckring 21 einstückige Zapfen 22 vorge sehen. Sie ragen durch Bohrungen in das Innere des Ausgleichsgehäuses 5 und beaufschlagen dort die Druckscheibe 16. Gleichmässig verteilt angeordnete Druckfedern 23 sitzen in dem Getriebe gehäuse 1. Sie stützen sich einmal an dem Gehäusedeckel 2 ab, zum anderen drücken sie auf die Lagerplatte 19 und über das Axiallager 20 und Druckring 21 auf das Lamellenpaket. Mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Entlastungsfedern 24 sind in Sacklochbohrungen des Ausgleichsgehäuses 5 eingelegt. Sie wirken auf den Druckring 21 in dem Sinne, dass sie der Federkraft der Druckfedern 23 entgegenwirken. Dadurch verringern sie die Vorspannung des Lamellenpakets. Andererseits bleibt die für das Axiallager 20 notwendige Vorspannung erhalten. In dem Druckring 21 sind noch mehrere Durchflussbohrungen 25 vorgesehen, ebenso in dem Getriebegehäuse 1. Diese Bohrungen ermöglichen es, dem Schmieröl auch in schlecht zugängliche Bereiche zu gelangen. Desweiteren weist das Ausgleichsgehäuse 5 mehrere Durchdflusskanäle 32 auf (in der Zeichnung ist nur einer sichtbar). Diese Durchflusskanäle 32 führen radial aus dem Innern des Ausgleichsgehäuse 5 im Bereich des Lamellenpakets nach aussen. Durch sie wird verhindert, dass sich das Schmieröl im Bereich des Lamellenpakets staut und dort übermässig erhitzt. Durch die Durchflusskanäle 32 wirkt der Ausgleichskorb wie eine Art Kreiselpumpe, die das erwärmte öl nach aussen fördert und so den Zufluss von kühlerem öl zu dem Lamellenpaket ermöglicht. Wird über die Anschlussbohrung 2b dem Druckkolben 17 Drucköl zugeführt, bewegt er sich nach rechts und presst über die Lagerplatte 19 und die Zapfen 22 des Druckringes 21 das Lamellenpaket zusammen. Dadurch wird die Abtriebswelle 10 gegen das Ausgleichsgehäuse 5 abgebremst, was faktisch eine Kopplung der Abtriebswellen 10 und 11 zur Folge hat. Bei entsprechender konstruktiver Auslegung wäre auch ein direktes Abbremsen der Abbtriebswellen gegeneinander möglich. Ebensowenig ist die Erfindung auf ein Ausgleichsgetriebe in Kegelbauweise beschränkt, und schliesslich lässt sich das Ausgleichsgetriebe sowohl als Achsgetriebe einer angetriebenen Achse, als auch als Verteilergetriebe eines Vierradantriebs verwenden.

Claims: Patentansprüche 1. Sperrbares Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einem feststehen den Getriebegehäuse, einem darin drehbar gelagerten Ausgleichsgehäuse, in dem Ausgleichszahnräder mit Achswellenräder der Abtriebswellen kämmen, und mit im Ausgleichsgehäuse angeordneten Kupplungslamel len, die in Achsrichtung der Abtriebswellen durch wenigstens einen im Getriebegehäuse gelagerten Druckkolben über ein durch Federkraft vorgespanntes Axiallager beaufschlagbar sind, wobei sich der Druck- kolben von einer Grundstellung in eine den Reibschluss zwischen den Kupplungslamellen bewirkenden Betriebsstellung bewegen lässt, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundstellung des Druckkolbens (17) in Ab hängigkeit des Lamellenverschleisses einstellbar ist. 2. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (17) in einer Sacklochbohrung (27) eines das Getriebene häuse (1) verschliessenden Gehäusedeckels (2) geführt ist und dass wenigstens ein in einer Ringnut der Bohrungswand eingesetzter elasti scher Rückstellring (28) an der Mantelfläche des Druckkolbens (17) reibschlüssig haftet. 3. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (17) mit einer durch die Gehäusewand des Getriebegehäu ses (1) hindurchgreifenden Kolbenstange (18) versehen ist, dass der Druckkolben (17) gegen den Gehäusedeckel (2) und die Kolbenstange (18) gegen die Gehäusewand abgedichtet sind und dass zwischen den Dichtungen (29, 30) ein nach aussen führender Freiraum (31) verbleibt. 4. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (20) zwischen einer mit dem Druckkolben (17) verbundenen Lagerplatte (19) und einem auf die Kupplungslamellen (12, 13) wirken den Druckring (21) vorgesehen und dass zwischen Lagerplatte (19) und Getriebegehäuse (1) wenigstens eine axial ausgerichtete Druckfeder (23) angeordnet ist. 5. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwi schen Druckring (21) und Ausgleichsgehäuse (5) wenigstens eine der Druckfeder (23) entgegenwirkende Entlastungsfeder (24) angeordnet ist. 6. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (23) eine grössere Federkonstante als die Entlastungsfeder (24) aufweist. 7. Ausgleichsgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgleichsgehäuse (5) im Bereich der Kupplungslamellen (12, 13) radial nach aussen verlaufende Durchflusskanä le (32) vorgesehen sind.

Inventors: KUZMA, GYOEZOE, LICHNOFSKY, RUDIGER, LOFFLER, ALBERT, MARTIN, HARRY, Lichnofsky, Rüdiger, Löffler, Albert
Applicants: BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: F16H1
IPC codes: F16H48