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Patent Searching and Data


Title:
DIFFERENTIAL COMPRISING A DECELERATION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/029211
Kind Code:
A1
Abstract:
Differentials having a clutch pack for applying a decelerating torque to the output shafts of the differential are known from the prior art. The aim is to design the deceleration device in such a way that deceleration is effective and the deceleration device is easy to service. To achieve said aim, the deceleration device (2) is a drum brake that includes a passive element having a cylindrical frictional surface and also includes brake shoes (25), the frictional surfaces of which can come into contact with the cylindrical frictional surface of the passive element (21, 30). The passive element (21, 30) can be a brake drum (21) or a radial brake disk (30), the cylindrical edge of which acts as a frictional surface. According to the invention, the passive element (21, 30) is fastened to the differential cage (9) and/or to one of the shafts (7, 11, 12). The brake shoes (25) are pivotally retained on a support plate (16, 31) that is externally fastened to the differential casing (2).

Inventors:
MEYER, Ulrike (Schumannstraße 53, Frankfurt, 60325, DE)
SEMSCH, Martin (Bergstr. 1, Maibach-Butzbach, 35510, DE)
BACH, Uwe (Tulpenweg 6b, Niedernhausen, 65527, DE)
HOFFMANN, Jens (Ludwig-Büchner-Straße 11, Darmstadt, 64285, DE)
SEFO, Ahmed (Pflugspfad 11A, Frankfurt, 65931, DE)
RITTER, Wolfgang (Burgstraße 12, Oberursel/Ts., 61440, DE)
GÄDKE, Martin (Römerstraße 12, Hofheim/Ts., 65719, DE)
VON HAYN, Holger (Friedensstraße 8a, Bad Vilbel, 61118, DE)
MESSNER, Adrian (Sandbergstrasse 65, Darmstadt, 64285, DE)
Application Number:
EP2017/070109
Publication Date:
February 15, 2018
Filing Date:
August 08, 2017
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG (Guerickestr. 7, Frankfurt, 60488, DE)
International Classes:
B61H5/00; B60T1/06; F16D49/16; F16D51/20; F16D65/092; F16D65/16; F16D69/04; F16H48/20; F16H48/22
Foreign References:
US3621957A1971-11-23
US4932278A1990-06-12
JPS62110034A1987-05-21
US2936035A1960-05-10
DE102009018828A12010-11-04
DE1655348A11971-10-21
CH276589A1951-07-15
DE3813528A11988-11-10
DE3935115A11990-05-17
DE102005018907A12006-11-09
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Claims:
Patentansprüche

1. Eine Bremseinrichtung aufweisendes Differentialgetriebe mit einer Antriebswelle (7), zwei Abtriebswellen (11, 12), einem Differentialgehäuse (3), das eine Eingangsöffnung (4) für die Antriebswelle (7) und zwei gegenüberliegende Ausgangsöffnungen (5, 6) für die Abtriebswellen (11, 12) aufweist, einem Dif¬ ferentialkorb (9) und mit wenigstens einer Bremseinrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Bremsein- richtung (2) eine Trommelbremse ist, die ein passives Element (21, 30), das eine zylindrischen Reibfläche besitzt, und Bremsba¬ cken (25) aufweist, deren Reibflächen an die zylindrische Reibfläche des passiven Elements (21, 30) anlegbar sind, dass das passive Element (21, 30) an dem Differentialkorb (9) und/oder einer der Wellen (7, 11, 12) derart befestigt ist, dass seine zylindrische Reibfläche koaxial zu der jeweiligen Öffnung (4, 5, 6) angeordnet ist, und dass die Bremsbacken (25) auf einer Trägerplatte (26, 31) schwenkbar gehalten sind, die an den Rand der genannten Öffnung (4, 5, 6) angeflanscht ist.

2. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das passive Element (21, 30) von einem Topf gebildet ist, der aus einem Boden (22) und einer umlaufenden Wand (23) besteht, wobei die Innenseite der Wand (23) die zylindrische Reibfläche bildet, dass die offene Seite des Topfes zum Dif¬ ferentialgehäuse (3) des Differentialgetriebes (1) weist, und dass innerhalb des Topfes die Bremsbacken (25) angeordnet sind.

3. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass das passive Element von einer Radialbremsscheibe (30) gebildet ist, deren Mantelfläche die zylindrische Reib¬ fläche bildet.

4. Differentialgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Trägerplatte (31) ein Deckel (32) lösbar befestigt ist, so dass die Trägerplatte (31), die Bremsbacken (25) und die Radialbremsscheibe (30) eingehaust sind.

5. Differentialgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zu beiden

Abtriebswellen (11, 12) jeweils eine Bremseinrichtung (2) installiert ist.

6. Differentialgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das passive Element (21, 30) der einen Brems¬ einrichtung (2) mit dem Differentialkorb (9) und das passive Element (21, 30) der anderen Bremseinrichtung (2) mit einer der Abtriebswellen (11, 12) gekoppelt ist.

7. Differentialgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Differentialkorb (9) an einer Seite koaxial zur dortigen Abtriebswelle (11, 12) mittels einer Verlänge- rungshülse (20) verlängert ist, um eine Befestigung des passiven Elements (21, 30) zu ermöglichen.

8. Differentialgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige Bremseinrichtung (2) an der Antriebswelle (7) angeordnet ist.

9. Differentialgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (26, 31) nach außen radial über das Differentialgehäuse (3) vorsteht, und an seiner Rückseite einen hydraulischen oder elektrischen Anschluss (27) für die Stelleinrichtung der Bremsbacken (25) aufweist.

10. Differentialgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Differentialkorb (9) mit der Abtriebswelle (44) eines Elektromotors (41) gekoppelt ist, wobei die Abtriebswelle (44) hohl ausgeführt ist und koaxial zu einer der Abtriebswellen (11, 12) des Differentialgetriebes (1) verläuft.

11. Differentialgetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgleichszahnrad in Form eines

Stirnzahnrades deaxial zu den Abtriebswellen im Differentialkorb gelagert ist, und dass die Abtriebswellen mit je einem

Abtriebzahnrad, das ebenfalls als Stirnzahnrad ausgebildet ist, in die Verzahnung des Ausgleichszahnrades eingreifen. 12. Differentialgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor und der Differentialkorb in einem gemeinsamen zylindrischen Gehäuse untergebracht sind, wobei die Abtriebswellen durch die

Stirnseite des Gehäuses hindurchgeführt sind und dass an einer oder beiden Stirnseite (n) je eine Bremseinrichtung angeordnet ist .

Description:
Eine Bremseinrichtung aufweisendes Differentialgetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf ein eine Bremseinrichtung aufweisendes Differentialgetriebe mit einer Antriebswelle, zwei Abtriebswellen, einem Differentialgehäuse, das eine Ein ¬ gangsöffnung für die Antriebswelle und zwei gegenüberliegende Ausgangsöffnungen für die Abtriebswellen aufweist, einem Differentialkorb und mit wenigstens einer Bremseinrichtung. Eine derartiges Differentialgetriebe ist z. B. in der DE 38 13 528 AI beschrieben. Demnach besitzt das Differentialgetriebe an seinen beiden Abtriebswellen jeweils eine Bremseinrichtung. Diese bestehen jeweils aus einer Vielzahl von Lamellen, die radial von der jeweiligen Abtriebswelle abstehen und zwischen Gegenlamellen ragen, die am Differentialgehäuse befestigt sind. Das so gebildete Lamellenpaket wird hydraulisch in axialer Richtung zusammengedrückt, um ein bremsendes Drehmoment an den Abtriebswellen zu erzeugen. Ein ähnliches Differentialgetriebe kann auch der DE 39 35 115 AI entnommen werden. Die DE 10 2005 018 907 AI sieht eine solche Lamellenbremsanordnung an der Antriebswelle vor.

Diese Anordnungen haben den Nachteil, dass die Lamellenpakete aufwändig zu warten sind, da diese innerhalb des Differenti- algehäuses des Differentialgetriebes angeordnet sind.

Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, die Bremseinrichtung an einem Differentialgetriebe baulich zu vereinfachen. Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass die we ¬ nigstens eine Bremseinrichtung eine Trommelbremse ist, die ein passives Element, das eine zylindrische Reibfläche besitzt, und Bremsbacken aufweist, deren Reibflächen an die zylindrische Reibfläche des passiven Elementes anlegbar sind, dass das passive Element an dem Differentialkorb und /oder einer der Wellen derart befestigt ist, dass seine zylindrische Reibfläche koaxial zu einer der Öffnungen angeordnet ist, und dass die Bremsbacken auf einer Trägerplatte schwenkbar gehalten sind, die an den Rand der genannten Öffnung angeflanscht ist.

Da nach dieser Konstruktion die Bremseinrichtung als gesondertes Bauteil außerhalb des Differentialgehäuses, aber im unmit ¬ telbaren Anschluss daran angeordnet ist, ist die Bremsein- richtung insbesondere für Wartungszwecke leicht zugänglich.

Vorzugsweise wird das passive Element, das ist das Element der Bremseinrichtung, das nicht verstellbar ist, von einem Topf gebildet, der aus einem Boden und einer umlaufenden Wand besteht, wobei die Innenseite der Wand die zylindrische Reibfläche bildet. Die offene Seite des Topfes weist zum Differentialgehäuse des Differentialgetriebes, wobei innerhalb des Topfes die Brems ¬ backen angeordnet sind. Auf diese Weise liegen die Bremsbacken, die gegen das passive Element verstellbar sind, gekapselt und geschützt in einer Kammer, die von der Trägerplatte und der Bremstrommel gebildet wird.

Alternativ kann das passive Element von einer Radialbremsscheibe gebildet sein, deren Mantelfläche die zylindrische Reibfläche bildet.

Um auch hier eine gekapselte Anordnung der Bremsbacken zu erreichen, ist auf der Trägerplatte ein Deckel lösbar befestigt, so dass die Trägerplatte mit den Bremsbacken und die Radial- bremsscheibe eingehaust sind.

Vorzugsweise ist an beiden Abtriebswellen jeweils eine

Bremseinrichtung installiert. Eine bessere Bremswirkung wird erzielt, wenn das passive Element der einen Bremseinrichtung mit dem Differentialkorb und das passive Element der anderen Bremseinrichtung mit einer der Abtriebswellen gekoppelt ist.

Damit das passive Element an dem Differentialkorb befestigt werden kann, ist dieser an einer Seite koaxial zur dortigen Abtriebswelle mittels einer Verlängerungshülse verlängert. In einigen Fällen wird es ausreichen, dass eine einzige

Bremseinrichtung an der Antriebswelle angeordnet ist. Deren Bremswirkung setzt sich über den Differentialkorb auf die Abtriebswellen fort. Um die Bremseinrichtung betätigen zu können, ist vorgesehen, dass die Trägerplatte nach außen radial über das Differentialgehäuse vorsteht, und an seiner Rückseite einen hydraulischen oder elektrischen Anschluss für die Stelleinrichtung der Bremsbacken aufweist .

Die Erfindung lässt sich auch besonders gut bei Differentialgetrieben einsetzen, die unmittelbar mit einem Elektromotor gekoppelt sind. Hier sind sehr kompakt bauende Anordnungen bekannt, bei denen das Getriebe selbst relativ flach ausgeführt ist und an der Stirnseite eines Elektromotors angeordnet wird.

Dabei ist ein zweiter, schwächerer Elektromotor vorgesehen, der ebenfalls zu einem Drehmomentausgleich beiträgt. Die Erfindung sieht daher vor, diesen zweiten Elektromotor mit entsprechenden Bremseinrichtungen, wie sie zuvor beschrieben sind, zu ersetzen. Dazu ist vorgesehen, dass der Differentialkorb mit der

Abtriebswelle eines Elektromotors gekoppelt ist, wobei die Abtriebswelle hohl ausgeführt ist, und koaxial zu einer der Abtriebswellen des Differentialgetriebes verläuft.

Um die kompakte Form des Differentialgetriebes zu erhalten, ist vorgesehen, dass ein Ausgleichszahnrad in Form eines Stirn ¬ zahnrades deaxial zu den Abtriebswellen im Differentialkorb gelagert ist und dass die Abtriebswellen mit je einem

Abtriebszahnrad, das ebenfalls als Stirnzahnrad ausgebildet ist, in die Verzahnung des Ausgleichszahnrades eingreifen.

Vorzugsweise werden der Elektromotor und der Differentialkorb in einem gemeinsamen zylindrischen Gehäuse untergebracht, wobei die Abtriebswellen durch die Stirnseiten des Gehäuses hindurchgeführt sind. Die Bremseinrichtungen können dann an einer oder beiden Stirnseiten angeordnet werden.

Im Folgenden soll anhand von drei Ausführungsbeispielen die Erfindung näher erläutert werden. Dazu zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Erfindung.

Zunächst wird zur Beschreibung des Differentialgetriebes auf die ersten beiden Figuren Bezug genommen. Diese zeigen jeweils im Schnitt ein Differentialgetriebe 1, das mit einer Bremsein ¬ richtung 2 versehen ist.

Das Differentialgetriebe 1 weist ein Differentialgehäuse 3 auf mit einer Eingangsöffnung 4 und zwei Ausgangsöffnungen 5 und 6. In der Eingangsöffnung 4 ist eine Antriebswelle 7 drehbar gelagert. Diese treibt über ein Kegelzahnrad 8 einen Diffe ¬ rentialkorb 9 an, der quer zur Achse der Antriebswelle 7 im Differentialgehäuse 3 drehbar gelagert ist.

In dem Differentialkorb 9 befindet sich eine Kegelzahn ¬ radanordnung 10, mit deren Hilfe eine erste Abtriebswelle 11 und eine zweite Abtriebswelle 12 angetrieben werden, die seitlich aus den Ausgangsöffnungen 5 und 6 hervorstehen. Die Abtriebswellen werden mit den Vorder- bzw. Hinterrädern eines Fahrzeuges verbunden, währen die Antriebswelle 7 mit dem Motor des

Fahrzeuges gekoppelt wird.

Falls beide Abtriebswellen 11, 12 gleicher Weise belastet sind, ist die Kegelzahnradanordnung 10 quasi gesperrt. Die Drehzahl der Abtriebswellen 11, 12 entspricht der Drehzahl des Differentialkorbes 9. Wenn sich die eine Antriebswelle nur langsamer drehen kann als die andere, weil z. B. bei einer Kurvenfahrt die eine Antriebswelle das innere Rad antreibt, so erfolgt ein Drehzahlausgleich über die Kegelzahnradanordnung 10.

Die Bremseinrichtung 2 wirkt auf den Differentialkorb 9 und bewirkt daher bei ihrer Betätigung die Abbremsung beider Abtriebswellen. Dazu besitzt der Differentialkorb 9 eine Verlängerungshülse 20, die aus einer der Ausgangsöffnungen 6 herausführt, und mit einem passiven Element der Bremseinrichtung 2 drehfest verbunden ist.

Gemäß der Ausführung nach Fig. 1 wird die Bremseinrichtung von einer Trommelbremse realisiert, wie sie in der Fahrzeugtechnik üblich ist. Demnach ist das passive Element eine topfförmige Bremstrommel 21, die aus einem scheibenförmigen Boden 22 und einer daran umlaufenden Wand besteht 23, deren Innenseite eine zylindrische Reibfläche bildet, die als Bremsfläche für zwei Bremsbacken 25 dient. Die Verlängerungshülse 20 ist mit dem Zentrum des Bodens 22 drehfest verbunden.

Die Bremsbacken 25 sind auf einer Trägerplatte 26 schwenkbar angeordnet, die um die Öffnung 6 herum und koaxial dazu angeordnet ist und an dem Differentialgehäuse 3 befestigt ist.

Auf der Trägerplatte 26 befinden sich - was hier nicht näher dargestellt ist - Betätigungseinrichtungen, z. B. hydraulische oder elektromotorische Betätigungseinrichtungen für die

Bremsbacken 25. Diese werden über einen Anschluss 27 versorgt, der sich an der Rückseite der Trägerplatte 26 befindet und zwar in einem Bereich, der radial über das Differentialgehäuse 3 hinausragt. Die Bremstrommel 21 hat in etwa den gleichen Au- ßendurchmesser wie die Trägerplatte 26, so dass beide eine Kammer einschließen, in der sich die Bremsbacken 25 geschützt vor Außeneinwirkungen befinden.

Eine alternative Form der Bremseinrichtung 2 ist in der Fig. 2 dargestellt. Hier ist die Bremstrommel als Radialbremsscheibe 30 ausgeführt, die mit dem Differentialkorb 9 verbunden ist und deren breite Mantelfläche als zylindrische Reibfläche dient. Die Bremsbacken 25 befinden sich auf einer topfförmigen Trägerplatte 31 und werden zu Bremsbetätigung nach innen gegen die Reibfläche gedrückt. Ein Deckel 32 verschließt die Trägerplatte 31 nach außen. Auch bei dieser Anordnung ist es möglich, die Radialbremsscheibe 30 unmittelbar mit der Antriebswelle 7 zu verbinden.

Für beide Ausführungen gilt grundsätzlich, dass die Bremstrommel 21 bzw. Radialbremsscheibe 30 nicht nur am Differentialkorb 9, sondern statt dessen direkt mit der jeweiligen Abtriebswelle 11, 12 gekoppelt ist. In diesem Fall sollten beide Abtriebswellen 11, 12 mit einer Bremseinrichtung 2 versehen sein. Denkbar wäre aber auch, dass eine Bremseinrichtung 2 vorgesehen ist, die auf den Differentialkorb 9 wirkt, während auf der anderen Seite des Differentialgehäuses eine Bremseinrichtung 2 vorgesehen ist, die mit der dortigen Abtriebwelle verbunden ist. Des Weiteren kann nur eine Bremseinrichtung 2 vorgesehen werden, die auf die Antriebswelle 7 wirkt. Die Bremseinrichtung wird entsprechend den Darstellungen in der Fig.l und 2 statt an einer der Ausgangsöffnung 5, 6 an der Eingangsöffnung 4 befestigt. In der Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, bei der die Bremseinrichtungen 2 an einem zylindrischen Gehäuse 40 für einen Elektromotor 41 und einem Differentialkorb 9 angeordnet sind. Der Rotor 42 und Stator 43 sind hier nur symbolisch angedeutet, um zu zeigen, dass jedwede Form von Elektromotoren möglich ist.

Die Abtriebswelle 44 des Elektromotors 41 ist hohl ausgeführt und erweitert sich zu einem flachen Topf 45, in dem der Diffe- rentialkorb 9 eingefasst ist, so dass er eine drehfeste Ver ¬ bindung mit der Abtriebswelle 44 eingeht.

Das Differentialgehäuse 3 besteht aus einem ringförmigen Träger 46, der einen nach innen weisenden Flansch 47 aufweist, an dem zwei Halbschalen 48 aus Blech befestigt sind, wobei in dem so gebildeten Hohlraum Abtriebszahnräder 49 gelagert sind, die in ihren Zentren die Abtriebswellen 11, 12 drehfest aufnehmen.

Beide Abtriebszahnräder 49 greifen in ein Ausgleichszahnrad 50 ein, das deaxial zu den Abtriebswellen 11, 12 zwischen den beiden Halbschalen 48 drehbar gelagert ist. Die eine der Abtriebswellen 11 ist durch die hohle Abtriebswelle 44 des Elektromotors 41 geführt und dort drehbar gelagert. Weitere Lager befinden sich in den Stirnseiten des Gehäuses 40. Wie schon weiter oben beschrieben, sind an den Abtriebswellen 11, 12 außerhalb des Gehäuses 40 Bremstrommeln 21 drehfest ange ¬ bracht. An den Stirnseiten des Gehäuses 40 sind, was hier nicht näher ausgeführt ist, Bremsbacken 25 gelagert, die durch nicht dargestellte Spreizmittel gegen eine umlaufende Wand 23 der Bremstrommel 21 gedrückt werden können, um ein bremsendes Moment auf die Abtriebswellen 11, 12 auszuüben. Dies entspricht der Ausführung nach Fig. 1. Denkbar ist allerdings eine Ausführung der Bremseinrichtung, wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist.

Bezugszeichenliste

1 Differentialgetriebe 26 Trägerplatte

2 Bremseinrichtung 27 Anschluss

3 Differentialgehäuse

4 Eingangsöffnung 30 Radialbremsscheibe

5 Ausgangsöffnung 31 Trägerplatte

32 Deckel

6 Ausgangsöffnung

7 Antriebswelle 40 zylindrisches Gehäuse

8 Kegelzahnrad 41 Elektromotor

9 Differentialkorb 42 Rotor

10 Kegelzahnradanordnung 43 Stator

44 Abtriebswelle

11 Abtriebswelle

12 Abtriebswelle 45 Topf

46 Träger

20 Verlängerungshülse 47 Flansch

21 Bremstrommel 48 Halbschalen

22 Boden 49 Abtriebszahnräder

23 umlaufende Wand

50 Ausgleichszahnrad 25 Bremsbacken