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Title:
SELF-LOCKING DIFFERENTIAL FOR MOTOR VEHICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1987/006668
Kind Code:
A1
Abstract:
In the self-locking differential a hydraulic pump/motor system (21 - 28) is connected between at least one of the axle shafts (1, 3) and the differential housing (7). This system comprises gear wheels (21) rotatably mounted in radial flanges (15) of the differential housing (7) at a radial distance from the axle shaft (3), said gear wheels being engaged with one freely rotatably gear wheel (22) arranged coaxially on the axle shaft (3) and, with the aid of a hydraulic gear wheel pump, pumping the oil present in the differential housing from one pair of gear wheels (21, 22) to the next pair of gear wheels (21, 22) in a peripheral direction via connecting ducts (24, 25). Four peripherally distributed gear wheel pairs (21, 22) are connected with one another by four connecting ducts (24, 25). These connecting ducts (24, 25) contain shut-off devices (26, 27) in the form of ball-valves, which shut off the connecting ducts when a certain oil speed is attained. The differential housing (7) is then connected via the no longer rotatable gear wheels (21, 22) with the axle shaft (3) and as a result the differential operation is inhibited.

Inventors:
KOEPFLI JOSEF (CH)
Application Number:
PCT/CH1986/000060
Publication Date:
November 05, 1987
Filing Date:
May 01, 1986
Export Citation:
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Assignee:
KOEPFLI JOSEF
International Classes:
F16H48/26; (IPC1-7): F16H1/455
Foreign References:
DE1208138B1965-12-30
US2397374A1946-03-26
US3590954A1971-07-06
DE931633C1955-08-11
US2949792A1960-08-23
DE3115035A11982-10-28
DE592033C1934-01-31
GB853446A1960-11-09
US3145583A1964-08-25
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Selbstsperrdifferential für Kraftfahrzeuge, mifeinem rotierend antreibbaren Differenti al korb, in diesem auf den Differenti al achsen drehbar gelagerten Ausgleichszahnrädern und mit diesen in Eingriff stehenden, auf den beiden Achswellen angeordneten Achszahnrädern, gekennzeichnet durch ein zwischen mindestens einer der beiden Achswellen (1,3) und dem Differenti al korb (7, 7a, 7b) zwischengeschaltetes hydraulisches Pumpen/MotorSystem (2128, 40,41) mit als Pumpe oder Motor arbeitenden Ver¬ drängungskörpern (21,22), deren Arbeitsräume (23) durch einen Strömunskreislauf für das hydraulische Medium bildende Leitungen (24,25,40,41) miteinander in Verbindung stehen, in welchen Verbindungsleitungen Drossel oder Absperrorgane (26,27,28) angeordnet sind, welche den nur bei Auftreten einer Relativdrehung zwischen Achswelle (1,3) und Differen¬ tialkorb (7,7a,7b) einsetzenden Förderstrom des Pumpen/Motor Systems bei Ueberschrei ten eines festlegbaren Grenzwertes drosseln oder absperren, wodurch das infolgedessen drehge¬ hinderte oder drehgesperrte Pumpen/MotorSystem eine mindestens annähernd verlustfreie Drehmomentübertragung zwischen Differenti al korb (7, 7a, 7b) und Achswelle (1,3) herbeiführt.
2. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, dass zwischen jeder der beiden Achswellen (1,3) und dem Differenti al korb (7a) ein auf die beiden Achswellenseiten aufgeteiltes hydraulisches Pumpen/Motor System (21,22,23,40,41) mit als Pumpe oder als Motor arbeitenden Verdrängungskörpern (21,22) zwischengeschaltet ist, deren Arbeitsräume (23) durch einen Strömungskreislauf für das hydraulische Medium bildende und zwischen den Verdrängungskörpern (21,22) auf der einen und auf der anderen Achswel lensei te sich erstreckende und Drosseloder Absperrorgane (2628) enthaltende Leitungen (40,41) mitein ι P ' ander in Verbindung stehen. , .
3. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 1 und2 dadurch gekennzeichnet, von der Achswelle (1,3) im drehgelagerter und mit der Ac kweTle in Drehverbindung stehender Verdrängungskörper (21) und ein koaxial zur Achswelle (1,3) auf dieser angeordneter weiterer Verdrän¬ gungskörper (22) zusammenwirken und eine hydraulische Pumpe oder Motor bilden. | .
4. Sei bstsperrdiffjerenti al nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zweck;i Vervielfachung der Anzahl hydraulischer Pumpen oder Motoren ein koaxial zur Achswelle (1,3) auf dieser angeordneter Verdrängungskörper (22) mit einer Mehrzahl von in radialem Abstand von der Achswelle (1,3) im Differenti al korb (7, 7a, 7b) drehbar gelagerten und mit der Achswelle (1,3) in Drehverbindung stehenden Verdrängungskörpern (21) zusammenwirkt, welche auf einem zur Achswelle konzentrischen Kreis in gleichen Winkelab¬ ständen voneinander im Differenti al korb (7, 7a, 7b) drehbar gelagert sind.
5. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die in radialem Abstand von der Achswelle (1,3) angeordneten Verdrängungskörper (21) mittels Drehachsen (20) in Radialflanschen (14,15) des Differentialkorbes (7, 7a, 7b) drehbar gelagert sind und dass das die Arbeitsräume (23) für die Verdrängungskörper (21) enthaltende Gehäuse von einem entsprechende Bohrungen (23) zur Aufnahme der Verdrängungskörper (21) aufweisenden, 20 zwischen den Radialflanschen (14,15) angeordneten, ring¬ förmigen Teil (16,16a) des Differenti al korbes (7, 7a, 7b) gebildet ist.
6. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Achswelle (1,3) koaxiale Verdrängungskörper (22) drehfest auf der Achswelle (1,3) angeordnet ist und die Mehrzahl der mit diesem in Eingriff stehenden und auf einem konzentrischen Kreis angeordneten Verdrängungskörper (21) direkt antreibt.
7. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Achswelle (1,3) koaxiale Verdrängungskörper (22) freidrehend auf der Achswelle (1,3) angeordnet ist und die Mehrzahl der mit diesem in Eingriff stehenden und auf einem konzentrischen Kreis angeordneten Verdrängungskörper (21) auf ihren jeweiligen, in den Radialflanschen (14,15) des" Differential korbes (7,7a,7b) gelagerten Drehachsen (20), einwärts vom inneren Radialflansch (15) ein Zahnrad (35) tragen, welches mit einem auf der Achswelle (1,3) drehfest angeord¬ neten Zahnrad, beispielsweise einem an dem mit den Aus¬ gleichszahnrädern (5) in Eingriff stehenden Achszahnrad (2,4) zusätzlich ausgebildeten Aussen oder Innenzahnkranz (36,42),ein Uebersetzungsgetriebe bildet, zwecks Antrieb aller Verdrängungskörper (21) mit höherer Drehzahl und. infolgedessen schnellerem Schliessen der in den Verbindungs leitungen (24,25,40,41) angeordneten Absperrorgane (2628).
8. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen einer der beiden Achswellen (1,3) und dem Differential korb (7,7b) zwischengeschaltete hydraulische Pumpen/MotorSystem (2128) in dem die Bohrungen (23) zur Aufnahme der Verdrän¬ gungskörper (21) aufweisenden ringförmigen Teil (16) des Differentialkorbes (7,7b) von einer zur in Umfangs¬ richtung nächstfolgenden Bohrung (23) führende Kanäle (24,25) aufweist, die jeweils aus einem axialen (24) und von diesem zu den Bohrungen (23) sich erstreckenden radialen Kanal abschnitten (25) als Verbindungsleitung für das hydraulische Medium bestehen, und dass in dem axialen Kanal abschnitt (24) in jeder der beiden möglichen Drehrichtungen des Verdrängungskörpers (21) wirksame Absperrorgane (2628) oder Drosselorgane angeordnet sind.
9. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen jeder der beiden Achswellen (1,3) und dem Differenti al korb (7a) zwischengeschalte Pumpen/MotorSystem (21,22,40,41) einen der einen Achswelle (1) zugeordneten ringförmigen Teil (16a) und einen weiteren, der anderen Achswelle (3) zugeord¬ neten ringförmigen Teil (16a) mit Bohrungen (23) zur Aufnahme der Verdrängungskörper (21) aufweist und dass jede der Bohrungen (23) in dem einen ringförmigen Teil (16a)' mit einer zugeordneten Bohrung (23) in dem anderen ringförmigen Teil (16a) über jeweils zwei durch den Differen¬ tialkorb (7a) sich erstreckende Kanäle (40,41) in Verbindung steht, die im Eingriffsbereich der zusammen eine Pumpe oder einen Motor bildenden Verdrängungskörper (21,22) in die Bohrung (23) münden und die in dem von der einen zur anderen Seite des Differenti al korbes (7a) sich er¬ streckenden Kanal abschnitt (40) in jeder der beiden möglichen Drehrichtungen der Verdrängungskörper (21) wirksame Absperr¬ organe (2628) oder Drosselorgane aufweisen.
10. Selbstsperrdifferential nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absperrorgane in einem Kanalabschnitt (24,40) angeordnete und durch Federkraft (28) in Offenstellung gehaltene vorzugsweise als Kugelventile ausgebildete Ventile (26,27) sind, die in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit des hydraulischen Mediums die Kanäle (24,25,40,41) schlies¬ sen. 22 .
11. Selbstsperrdifferential nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängungskörper (21,22) des Pumpen/MotorSystems (2T28,40,41 ) Zahnräder sind, die als Zahnradpumpen oder Zahnradmotoren arbeiten.
12. Selbstsperrdifferential nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierend antreibbare Differenti al korb (7, 7a, 7b) von einem Aussengehäuse (11) umschlossen ist, welches bis etwa zur Höhe der Achswelle (1,3) mit dem hydraulischen Medium gefüllt ist, dass innerhalb des Aussengehäuses (11) ein zum Abstreifen (34) des an der Aussenseite des umlaufenden Differenti al korbes (7,7a,7b) anhaftenden hydraulischen Mediums bestimmter Abstreifer angeordnet ist, der das hydraulische Medium in eine zwischen dem Stirnende des Differential korbes (7, 7a,7b) und dem Aussen¬ gehäuse (11) vorhandene und nur beim Abstreifer (34) offene Kammer (33) leitet.
13. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (33) über ein im Differentialkorb (7,7a, 7b) angeordnetes Ventil (31,32) mit dem Arbeitsraum (23) f ür das hydraulische Medium des Pumpen/MotorSystems in Verbindung steht und das Ventil (31,32) ein zum Ausgleich von Leckverlusten selbst¬ tätig ansaugendes, durch Federwirkung in Schi iessstel 1 ung gehaltenes Ventil ist.
14. Selbstsperrdifferential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichszahnräder die Planetenräder (52) eines Planetenverteilerdifferen¬ tials zur Kraftverteilung des Motordrehmoments auf einen vorderen und einen hinteren Fahrzeugantrieb sind, die im Differenti al korb (7) gelagert sind und mit einem auf einer ersten Welle (1) angeordneten Kronenrad (50) und mit einem auf einer zweiten Welle (3) angeordneten Sonnenrad (51) in Eingriff stehen, wobei die beiden Wellen (1,3) zu einer hinteren und einer vorderen Fahrzeugantriebsachse führen und dass die im Differenti al korb (7) gelagerten Drehachsen (20) der Planetenräder (52) die als Zahnräder (21) ausgebildeten Verdrängungskörper des hydraulischen Pumpen/MotorSystems (21,22) tragen, die mit einem koaxial zu der einen Welle (3) auf dieser angeordneten und als Zahnrad (22) ausgebildeten Verdrängungskörper zusammenwirken und die in einem die Arbeitsräume (23) für die Verdrängungskörper (21,22) enthaltenden, ring¬ förmigen Teil (16) des Differenti al korbes (7) umlaufen, in welchem eine Mehrzahl von umfangsmässig verteilt angeordnete Arbeitsräume (23) miteinander verbindende Kanäle (24,25) ausgebildet sind, in denen Absperrorgane (2628) oder Drosselorgane angeordnet sind.
Description:
für Kraftfahrzeuge, mit einem rotierend ahtre. bb ren Differenti al orb, in diesem auf den Differenti al achsen drehbar gelagerten Ausgleichszahnrädern und niit diesen in Eingriff stehenden, auf den beiden Achswellen angeord¬ neten Achszahnrä'dern.

Selbstsperrdifferentiale haben die Aufgabe, zu , verhi ndern , dass das Motordrehmoment dem , Antriebsrad mit der schlechteren Bodenhaftung zufliesst, wie es bei einem normalen Differential ohne Sperre der Fall ist, was dann beispielsweise dazu führt, dass bei einer einseitig schlechten Bodenhaftung das Drehmoment von dem durchrutschenden Rad nicht aufgenommen werden kann und somit auch das andere Rad kein Drehmoment übertragen kann. Wenn bei einem leistungsstarken Fahrzeug in der Kurvenfahrt das kurveninnere Rad entlastet wird, neigt auch dieses Rad zum Durchdrehen und kann durch Springen die Bodenhaftung verlieren, und wenn das Rad dann wieder greift und das Drehmoment sich rückartig vergrös- sert, kann das Fahrzeug leicht ins Schleudern geraten.

Zur Vermeidung dieser den normalen Differentialen anhaftenden Nachteile werden Differentialbremsen und Differentialsperren verwendet, die besonders in abseits von Strassen verkehrenden Fahrzeugen wie Baumaschinen und Traktoren etc. zum Einsatz kommen, weil bei diesen Fahrzeugen die Bodenhaftung der Antriebsräder häufig sehr unterschiedlich ist.

Es sind verschiedene Differentialbremsen und Selbstsperrd ' ifferentiale bekannt, bei denen mit Hilfe

von zwischen . ' dem Differenti al korb und den Achswellen wirkenden Maschinenelementen eine Relativdrehung der Achswellen zum Differential korb erschwert wird. Diese Maschinenelemente bestehen beispielsweise aus auf im Differential korb gelagerten Wellenpaaren angeordneten Schneckenrädern, von denen je eines mit einer auf einer Achswelle angeordneten Schnecke in Eingriff steht, derart, dass die Schneckenräder die Schnecken sperren und die Achswellen dadurch in Drehung versetzt werden. Das annähernd selbsthemmende Schneckengetriebe ermöglicht den Rollausgleich in der Kurvenfahrt.

Eine andere Möglichkeit zur Erschwerung einer Relati drehung der Achswellen zum Differenti al korb besteht in der bei einem bekannten Selbstsperrdifferential z.ur Anwendung kommenden Anordnung je einer Lamellenbremse zwischen den Achswellen und dem- Differenti al korb, wobei die Aussenl amel len verdrehfest mit dem Differenti al korb und die Innenlamellen verdrehfest mit den Achskegelrädern verbunden sind. Es ist auch bereits bekannt, ein Differential mit einer Viskose-Kupplung zu verbinden, bei der die Eigenschaft einer zähen Flüssigkeit wie Silikon ausgenutzt wird, das Fliessverhalten in Abhängigkeit von Druck und Temperatur zu verändern. Bei dieser Kupplung befindet sich die zähe Flüssigkeit in einem Zylinder, in dem Lamellenräder umlaufen. Die Lamellen besitzen Schlitze und Löcher und bei Auftreten einer Differenz der Um¬ drehungszahlen wird das langsamere Lamellenrad aufgrund der Scherkräfte durch das schnellere Lamellenrad mitge- nόmmen, wobei mit zunehmendem Drehzahlünterschied die Wirkung der Scherkräfte zunimmt, wobei eine Erwärmung auftritt, wodurch sich die vorhandene Luft als kleine Bläschen in der Flüssigkeit verteilt und diese Flüssigkeit

im Extremfall nahezu fest wird. Der Nachteil dieser Viskose-Kupplung ist die Wärmeabhängigkeit, weil nach einer mit zunehmenden Scherkräften auftretenden Erwärmung bis zur vollständigen Sperrung im Extremfall auch wieder eine Abkühlung für den normalen Betriebszustand eintreten uss .

Differentialbremsen mit Schneckengetrieben am Differential verteuern das Antriebssystem merkbar und sind daher vorwiegend in teuren Fahrzeugen anzutref- fen. Bei anderen Konstruktionen wie beispielsweise bei den in das Differential integrierten Lamellenkupp¬ lungen muss man mit einem Verschleiss rechnen.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, ein Sel stsperrdifferential zu schaffen, das wenige und preiswert herstellbare zusätzliche Elemente zu dem eigentlichen Ausgleichsgetriebe benötigt, das den Rol 1 ausgleich in der Kurvenfahrt nicht beeinträchtigt ' und die Differenti alwi rkung erst von einem vorher festleg¬ baren Grenzwert an aufhebt und dabei elastisch arbeitet. Dies wird erfindungsgemäss durch ein zwischen mindestens einer der beiden Achswellen und dem Differenti al korb zwischengeschaltetes hydraulisches Pumpen/Motor-System mit als Pumpe oder Motor arbeitenden Verdrängungskörpern erreicht, deren Arbeitsräume durch einen Strömungskreislauf für das hydraulische Medium bildende Leitungen miteinander in Verbindung stehen, wobei in den Verbindungsleitungen Drossel- oder Absperrorgane angeordnet sind, welche den nur bei Auftreten einer Relativdrehung zwischen Achswelle und Differenti al korb einsetzenden Förderstrom des Pumpen/Motor-Systems bei Ueberschrei ten eines festleg¬ baren Grenzwertes drosseln oder absperren, wodurch

das infolgedessen drehgehinderte oder drehgesperrte Pumpen/Motor-System eine mindestens annähernd verlustfreie Dehmomentübertragung zwischen Differenti al orb und Achswelle herbeiführt. Das nur an einer Achswelle vorhandene hydraulische Pumpen/Motor-System stellt die einfachste Ausführungsform dar, bei der das Drehmoment auf die zweite Achswelle über die mit den Achszahnrädern ständig in Eingriff stehenden Ausgleichszahnrädern übertragen wird. In der häufigsten Ausführungsform des Differentials sind die auf den Achswellen angeordneten Achszahnräder sowie die auf den Differenti al achsen gelagerten Ausgleichszahn¬ räder Kegelräder, über die das Drehmoment von der einen Seite zur anderen Seite übertragen wird, sobald beim Auftreten einer Relativdrehung zwischen der Achswelle und dem vom Motor angetriebenen Differenti al korb das in diesem Moment zu arbeiten beginnende Pumpen/Motor- System durch von der Strömungsgeschwindigkeit abhängiges Schliessen der Absperrorgane in den Verbindungsleitungen blockiert wird, wodurch dann die Differenti alWirkung aufgehoben ist.

Das Motordrehmoment lässt sich noch wirkungsvoller auf beide Achswellen übertragen, wenn in weiterer Ausge¬ staltung des Selbstsperrdifferentials zwischen jeder der beiden Achswellen und dem Differenti al korb ein auf die beiden Achswellensei ten aufgeteiltes hydraulisches Pumpen/Motor-System mit als Pumpe oder als Motor arbeiten¬ den Verdrängungskörpern zwischengeschaltet ist. Man hat dann eine auf beiden Achswel enseiten symmetrisch gleiche Anordnung mit dem Ergebnis einer direkten Dreh- momentüb ' ertragung von dem Differential korb auf jede der beiden Achswellen. Das Drehmoment muss dann nicht mehr über die Ausgleichskegelräder von der das Motor/Pum¬ pen-System aufweisenden einen Seite zu der anderen

Achswelle übertragen werden.

Verschiedene Aüsführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigen: , ' j , | Fig. 1 einen Axialschnitt durc eine erste

Ausführungsform ■' des, Seil.tbsItsperrdiffe ι r.e1ntiaJls;

Fig. 2 'einem' '|UιersII!cLhni t nach dIerl.lLi l n ? ie 2-2

1 l ' ij in Fig. 1 durch einen Töil des Differrentj.ialkorbes ohne die darin enthaltenen Verdrängungskörper,; Fig.i 3 einen Schnitt durch den' in Fig. 2 darge¬ stellten Teil entlang der Linie 3-3; ! j .

Fig. 4 einen Schnitt durch den in Fig. 2 dargje 14 - stellten Teil entlang der Linie 4-4;

Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Selbstsperrdifferentials mit auf. I beiden Achswellenseiten symmetrisch angeordneten Verdrän¬ gungskörpern des hydraulischen Pumpen/Motor-Systems;

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5 durch den Differentialkorb; Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie , 7-7 in Fig. 5 duch den Differentialkorb;

Fig. 8 einen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform, mit Ausnahme der Getriebeübersetzung gleich wie Fig. 5; Fig. 9 einen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform,' ohne Getriebeübersetzung und im übrigen gleich wie Fig. 5;

Fig. 10 die Ausführungsform gemäss Fig. 9 mit einer zusätzlichen Axialkolbenpumpe; Fig.' 11 einen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform, mit einem in zwei Gehäuse unterteilten Differentialkorb;

Fig. 12 einen Axialschnitt durch eine Ausfüh¬ rungsform als Planetenverteilerdifferential.

Das Selbstsperrdifferential ge äss Fig. 1 weist eine linke Achswelle 1 mit einem am Ende drehfest angeord¬ neten Achskegelrad 2 und ferner eine rechte Achswelle 3 mit einem am Ende drehfest angeordneten Achskegelrad 4 auf. Die beiden Achskegelräder 2 und 4 stehen im Eingriff mit einer Mehrzahl von Ausgleichskegelrädern 5, von denen in Fig. 1 nur ein Ausgleichskegelrad 5 dargestellt ist, welches auf einer Differenti al achse 6 drehbar gelagert ist, die im Di fferenti al korb 7 gehalten ist. Der Differenti al korb 7 stellt ein die AcJiskegel räder 2 und 4 und sämtliche Differenti al kegelräder 5 umschlies- sendes Gehäuse dar, welches bis etwa zur Mittelachse der Achswellen 1 und 2 mit Oel gefüllt ist. Am Differen¬ tialkorb 7 ist an der einen Stirnseite das Tellerrad 8 festgeschraubt, welches durch in der Zeichnung nicht dargestellte Getriebemittel vom Fahrzeugmotor angetrieben wi rd .

Der Differenti al korb 7 mit dem Tellerrad 8 ist über ein linkes Wälzlager 9 und ein rechtes Wälzlager 10 in einem äusseren Gehäuse 11 drehbar gelagert. An dieses Gehäuse 11 sind an beiden Seiten je eine Achstrom¬ pete 12 angeschraubt. Das äussere Gehäuse 11 ist mit dem vorzugsweise aus Oel bestehenden hydraulischen Medium bis etwa zur Achsmitte der Achswellen 1 und 2 gefüllt. Der Differenti al korb 7 umfasst einen die rechte Endfläche bildenden Radialflansch 14 und einen inneren Radialflansch 15 und einen dazwischen angeordneten ringförmigen Tei 1 16, der im Querschnitt in Fig. 2 dargestellt ist. Die Radialf ansche 14 und 15 und der dazwischen angeordnete ringförmige Teil 16 sind gemeinsam an einem sich anschl iessenden zylindrischen Teil 17 des Differentialkorbes 7 mit Hilfe einer Mehrzahl von durchgehenden Schrauben 18 festgeschraubt, wobei alle

Teile 14, 15, 15 und 17 zusammen den Differenti al korb 7 bilden. Die Schraubenbohrungen 19 im ringförmigen Teil 16 sind in Fig. 2 erkennbar.

Im radialen Abstand von der Achswelle 3 sind 5 in den Radialflanschen 14 und 15 umfangsmässig in gleichen Winkelabständen voneinander verteilt vier Drehachsen

20 drehbar gelagert, die jeweils einen Verdrängungskörper in Form eines Stirnzahnrades 21 tragen. Auf der Achswelle 3 ist koaxial zu dieser ein weiteres Stirnzahnrad 22

10 frei drehbar angeordnet. Dieses Stirnzahnrad 22 bildet zusammen mit einem im radialen Abstand von der Achswelle 3 angeordneten Stirnzahnrad 21 eine hydraulische Pumpe oder einen hydraulischen Motor. Um die Wirkung zu verviel¬ fachen, sind im dargestellten Beispiel vier Stirnzahnräder

15 21 im radialen Abstand von der Achswelle 3 angeordnet, die alle gleichzeitig mit dem auf der Achswelle angeord¬ neten Stirnzahnrad in Eingriff stehen. Die Stirnzahnräder

21 sind in Bohrungen 23 in dem ringförmigen Teil 16 aufgenommen. Diese in Fig. 2 erkennbaren Bohrungen

20 23 bilden die Arbeitsräume für das Pumpen/Motor-System. Von jeder Bohrung 23 führt zu der in Umfangsrichtung nächst folgenden Bohrung 23 ein aus Kanal abschnitten

24 und 25 bestehender Kanal für das hydraulische Medium, wobei dieser Kanal 24, 25 aus einem axial sich erstrecken-

25 den- Kanal abschnitt 24 und von diesem zu benachbarten Bohrungen 22 sich radial erstreckenden Kanal abschnitten

25 besteht. Diese Kanal abschnitte 25 münden im Eingriffsbe¬ reich der Stirnzahnräder 21 und 22. Der in axialer Richtung sich erstreckende Kanal abschnitt 24 ist eine

30 stufenförmig abgesetzte Bohrung, wodurch zwei Ventilsitze

26 gebildet sind, gegen die jeweils eine Kugel 27 als Absperrorgan (Fig. 1) angedrückt wird, um den Kanal .

24, 25 abzusperren. Zwischen den beiden Kugeln 27 befindet

8 sich eine Druckfeder, die die beiden Kugeln 27 in der Offenstellung hält. Je nach Drehrichtung der Stirnzahn¬ räder 21 und 22 schliesst eine Kugel 27 den Kanal 24, 25, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Oels einen 5 bestimmten Wert übersteigt. Statt der Absperrorgane könnten an dieser Stelle auch nur Drosseln in Form einer Querschnittsverengung des Kanals vorgesehen sein, was in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Die in Fig. 2 über den axial sich erstreckenden Kanal abschni tt

10 24 in radialer Richtung bis an den Aussenrand des ring¬ förmigen Teils 16 sich erstreckenden Abschnitte der sich radial erstreckenden Kanal abschnitte 25, dienen nur zur Herstellung des Kanals und werden am Aussenrand bei 29 verschlossen. Das Zusammenwirken der im radialen

1 . 5 Abstand von der Achswelle 3 angeordneten vier Stirnzahn¬ räder 21 mit dem koaxial zur Achswelle 3 angeordneten auf der Achswelle 3 frei umlaufenden Stirnzahnrad 22 geht auch aus den Querschnitten gemäss Fig. 6 und 7 hervor, wobei dort nur die Strömungskanäle für das

20 Oel anders ausgebildet sind.

In den Arbeitsraum bzw. die Bohrung 23 für die Aufnahme der Stirnzahnräder 21 mündet ferner ein Ansaugkanal 30, der über ein selbsttätig ansaugendes und durch die Wirkung einer Feder 31 in Schi iessstellung

25 gehaltenes Kugelventil 32 mit einer Kammer 33 ausserhalb des Differentialkorbes 7 in Verbindung steht. Aus dieser mit Oel gefüllten Kammer 33 wird durch Ansaugen Oel in das System nachgefüllt, damit dieses immer zuverlässig arbeitet und der bei der hier verwendeten Art der Zahnrad-

30 pumpen immer auftretende Leckverlust ausgeglichen wird. Das Oel gelangt in diese Kammer 33 durch einen Abstreifer 34, der das an dem im Oelbad umlaufenden Differenti al korb 7 anhaftende Oel am Aussenu fang abstreift und in die Kammer 33 leitet.

Jedes der in dem ringförmigen Teil 16 angeordneten Stirnzahnräder 21 steht in Eingriff mit dem koaxial auf der Achswe le 3 angeordneten Stirnzahnrad 22 und bildet durch Zusammenwirken mit diesem Stirnzahnrad 5

Fahrzeuges nicht auf, aber beispielsweise dann, wenn 10 ein Fahrzeugrad 'durchrutscht . Um die Wirkung der Pumpe noch zu erhöhen, [ ist bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 noch ein Uebersetzungsgetriebe vorgesehen. Zu diesem Zweck trägt jede Drehachse 20 des Stirnzahnrades

21 einwärts vom inneren Radialflansch 15 ein Zahnrad 15 35,. welches mit einem auf der Achswelle 3 drehfest angeordneten weiteren Zahnrad 36 in Eingriff steht. Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist dieses Zahnrad 36 ein am Achskegelrad 4 ausgebildeter Aussenzahnkranz 36. Der Durchmesser dieses Zahnkranzes 36 ist grösser 0 als der Durchmesser des Stirnzahnrades 22, womit eine

Uebersetzung ins Schnelle erreicht wird. Das Stirnzahnrad

22 muss daher auf der Achswelle 3 frei drehbar sein.

Eine einfachere Ausführungsform ohne Uebersetzung erreicht man mit einem drehfest auf der Achswelle 3 angeordneten 5 Stirnzahnrad 22. Eine solche Ausführungsform ohne Ueber¬ setzung ist in den Fig. 9 und 10 dargestellt.

Die Wirkungsweise des Selbstsperrdifferentials ist wie folgt:

Wenn ein Antriebsrad des Fahrzeuges gute Boden- 0 haftung und das andere Antriebsrad schlechte Bodenhaftung hat, beginnt das letztgenannte Antriebsrad durchzudrehen. In diesem Moment tritt eine Relativdrehung zwischen dem Differential korb 7 und den Achswellen 1 und 3 auf.

10

Es ist gleichgültig, ob die Achswelle 1 oder die Achswelle 3 durchdreht und die jeweils andere aufgrund der besseren Bodenhaftung nicht dreht, weil in jedem Fall gegenüber dem angetriebenen Differential korb 7 eine Rel ati vdrehurig

5 auftritt. Dies hat zur Folge, dass die im radialen

Abstand von der Achswelle 3 angeordneten Stirnzahnräder 21 um ihre Achse zu rotieren beginnen und dadurch in dem hydraulischen Pumpen/Motor-System ein Förderstrom einsetzt, wobei das Oel von den zusammen als Pumpe

10 arbeitenden Zahnrädern 21 und 22 durch die Kanal abschnitte 24 und 25 des Verbindungskanals zu dem in Umfangsrichtung nächst folgenden Zahnradpaar gefördert wird, das aus dem Stirnzahnrad 21 und dem gleichen koaxial auf der Achswelle angeordneten Stirnzahnrad 22 besteht. Jedes

15 der vier Zahnradpaarungen pumpt Oel durch die Kanalab¬ schnitte zu der nächstfolgenden Zahnradpaarung, jedoch wird dieser Förderstrom bei Erreichen einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit des Oels durch Schliessen des aus dem Ventilsitz 26 und der Kugel 27 bestehenden

20 Absperrorgans in dem Kanal abschnitt 24 unterbrochen. In diesem Moment können die Stirnzahnräder 21 sich nicht mehr um ihre Achse drehen, und da die Drehachse 20 jedes der vier Zahnräder 21 in dem Differenti al korb 7 gelagert ist und die auf allen vier Drehachsen 20

25 angeordneten Zahnräder 35 mit dem Zahnkranz" 36 an dem Achskegelrad 4 in Eingriff stehen, wird das vom Motor . kommende Drehmoment über den Differenti al korb 7 und die vorerwähnten in Eingriff stehenden Zahnräder 35 und, 36 auf die Achswelle 3 übertragen. Durch die Auswahl -30 der Stärke der Feder 28, die gegen die Ventilkugel

27 drückt, kann festgelegt werden, bei welcher Strömungs¬ geschwindigkeit das Ventil schliessen soll. Statt des Ventils kann an dieser Stelle auch ein Drosselorgan vorgesehen sein, das den Oelstrom drosselt, wenn ein

anderes Verhalten gewünscht wird.

Da die beiden Achskegelräder 2 und 4 mit den Ausgleichskegelrädern 5 in Eingriff stehen, wird das Drehmoment von der einen Achswelle zur anderen Αchswel le über diese Kegelräder übertragen, gleichgültig auf welcher Seite sich das Antriebsrad mit der schlechteren Bodenhaftung befindet. Wenn beispielsweise das mit der gemäss Fig. 1 rechten Achswelle 3 verbundene Fahrzeug¬ rad durchdreht und nach Schliessen der Absperrorgane in Form der Kugelventile 26, 27 die Zahnräder .21 , 22 kein Oel mehr fördern können, wird das Drehmoment über die Kegelräder 2, 4 und 5 auf die Achswelle 1 mit dem die bessere Bodenhaftung aufweisenden Fahrzeugrad über¬ tragen. Eine bessere Wirkung hinsichtlich der Uebertragung des Drehmoments erhält man jedoch mit einer Ausführungs¬ form des Selbstsperrdifferentials gemäss Fig. 5. Hier ist zwischen jeder der beiden Achswellen 1 und 3 und dem Differenti al korb 7 ein auf die beiden Achswellenseiten aufgeteiltes hydraulisches Pumpen/Motor-System zwischen¬ geschaltet. Mit der ersten Ausführungsform übereinstimmen¬ de Teile des Selbstsperrdifferentials sind in den Fig. 5, 6 und 7 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Der Unterschied besteht darin, dass im Differenti al korb 7a auf jeder der beiden Seiten ein ringförmiger Teil 16a mit den Bohrungen 23 zur Aufnahme der Zahnräder 21 angeordnet ist. Auf jeder Seite arbeiten jeweils vier Zahnräder 21 mit einem axial zu der Achswelle 1 bzw. 3 angeordneten Zahnrad 22 zusammen und arbeiten als Pumpe oder als Motor. Die Arbeitsräume der Pumpen auf der einen Seite stehen über Verbindungskanäle 40, die sich als achsparallele Bohrungen durch den Differen¬ tialkorb 7a hindurcherstrecken, mit den Arbeitsräumen

der Pumpen auf der anderen Seite in Verbindung. Jeder Verbindungskanal 40 erstreckt sich auf beiden Seiten bis in den inneren Radialflansch 15, in welchem die vier Zahnräder 21 drehbar gelagert sind und verläuft innerhalb dieses Radialflansches 15 als radial sich erstreckender Kanal abschnitt 41 bis in den Eingriffsbe¬ reich der St.irnzahnräder 21 und 22. In jedem der in axialer Richtung durch den Differenti al korb 7a sich erstreckenden Verbindungskanäle 40 ist ein Absperrorgan in Form eines Kugelventils mit einer Kugel 27. un.d zwei Ventilsitzen 26 vorhanden, damit dieses Kugelventil in beiden Strömungsrichtungen wirksam ist. Eine auf jeder Seite der Kugel angeordnete Feder 28 hält das Kugelventil in der Offenstellung. Wie aus den Querschnittfiguren 6 und 7 hervorgeht, die hier auch die Zahnräder 21 und 22 eingezeichnet enthalten, sind jedem Zahnrad 21, das zusammen mit dem für alle gemeinsamen Zahnrad 22 jeweils eine Pumpe bzw. einen Motor bildet, zwei Verbindungskanäle 40 zugeordnet, die sich von der einen Seite zur gegenüber¬ liegenden Seite des Differenti al korbes 7a erstrecken, und mit dem sich radial erstreckenden Kanal abschnitt 41 in den Eingriffsbereich der Zahnräder münden. In allen acht vorhandenen Verbindungskanälen 40 ist ein Absperrorgan 26, 27 vorhanden.

Wenn das linke und rechte Fahrzeugrad des Fahr¬ zeuges ungleiche Bodenhaftung haben und beispielsweise ein Fahrzeugrad durchrutschen will, beginnen auf dieser Seite die aus den Zahnrädern 21 und 22 bestehenden Zanhradpumpen das Oel durch die zugeordneten Verbindungs¬ kanäle -40 auf die andere Seite zu pumpen, wo die Zahnräder 21 und 22 ' als Motor arbeiten, aber ihrerseits das Oel wieder zurück durch den zugeordneten zweiten Verbindungs-

kanal 40 auf die andere Seite pumpen, da zwischen allen Arbeitsräumen der Zahnräder und den Verbindungskanälen ein geschlossener Kreislauf vorhanden ist. Dies läuft ngs-

es-

1 Drehachsen angeordneten Zahnräder 35, die rπit ' einem

Innenzahnkranz 42 am Achskegelrad 2 bzw. Achskegelrad

4 in Eingriff stehen, auf dieses Achskegelrad übertragen wird. Mit dem Innenzahnkranz 42 unterscheidet sich

15 die Ausbildung des Achskegelrades 2 bzwi.i 4 noch von der Ausführungsform gemäss Fig. 1, bei άer ein Aussenzahn- kranz 36 vorhanden ist. Mit dem Innenzajh'nkrahz 42 erreicht i man ein grösseres Uebersetzungsverhältni s , um ein schnel¬ leres Ansprechen der Sperre herbeizuführen. 20 Die AusfUhrungsform gemäss Fig. 5 hat den Vorteil , dass die Sperrung an beiden Achswellen unmittelbar wirksam wird und nicht wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 1 das Drehmoment über die Ausgleichskegelräder

5 zur anderen Seite übertragen werden muss.

25 Aus Fig. 6 und 7 ist erkennbar, dass die Zahnräder 21 in dem einen ringförmigen Teil 16a um 45° versetzt zu den Zahnrädern 21 in dem anderen ringförmigen Teil 16a angeordnet sind, damit die geradlinigen Verbindungs¬ kanäle 40 zwischen diesen jeweils auf der einen bzw.

30 auf der anderen Seite in den Eingriffsbeeich der Zahnräder münden. Ferner sind in den Fig. 6 und 7 die insgesamt acht Schrauben 18 erkennbar, mit denen auf der linken und auf der rechten Seite die Teile des Differenti al korbes 7a zusammengeschraubt sind.

Eine in Fig. 8 dargestellte weitere Ausführungs- form des Selbstsperrdifferentials unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäss Fig. 5 nur durch die Ausgestaltung des Uebersetzungsgetriebes zwischen jedem der Achskegelräder 2 und 4 und den Drehachsen 20, auf denen jeweils ein Zahnrad 21 angeordnet ist. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 8 ist in Ueberei nstimmung mit der Ausführungsform gemäss Fig. 1 am Achskegelrad ein Aussenzahπkranz 36 ausgebildet, der mit dem Zahnrad 35 auf der Drehachse 20 in Eingriff steht. Das Ueber- setzungsverhältnis ist daher kleiner als jenes bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5.

Eine weitere Ausführungsform des Selbstsperrdif¬ ferentials gemäss Fig. 9 unterscheidet sich von den Ausführungsformen gemäss Fig. 5 und 8 durch das Fehlen einer Getriebeübersetzung zwischen den Achskegelräder 2 bzw. 4 und den Drehachsen 20 der Zahnräder 21. Daher ist bei dieser Ausführungsform das koaxial zu der Achswel¬ le 1 bzw. 3 angeordnete Zahnrad 22 drehfest auf der jeweiligen Achswelle angeordnet. Jedes dieser Zahnräder 22 steht mit vier Zahnrädern 21 in Eingriff. Jedes dieser Zahnräder 21 arbeitet mit dem koaxial auf der Achswelle 1 bzw. 3 angeordneten Zahnrad 22 als Pumpe bzw. Motor. Bei Unterbrechung des Oelförderstroms durch die Absperrorgane 26, 27 in den Verbindungskanälen 40 wird das Drehmoment von dem Differenti al korb über die.ses Zahnrad 22 auf die Achswelle übertragen. Im Unterschied dazu ist bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 1, Fig. 5 und Fig. 8 das auf der Achswelle 3 drehbar angeordnete Zahnrad 22 notwendig, um als Verdrängungskör¬ per mit den übrigen Zahnrädern 21 zusammen eine Pumpe zu' bilden, wobei dieses Zahnrad wegen d-er vorhandenen Getriebeübersetzung schneller rotiert als die Achswelle. Die Ausführungsform gemäss Fig. 9 ist wegen der fehlenden

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Getriebeübersetzung in der Achsrichtung kürzer als die zuvor beschriebenen Ausführungsformen, in den übrigen Teilen stimmen diese Ausführungsformen jedoch vollständig überein .

5 Eine weitere Ausführungsform gemäss Fig. 10 < stimmt im wesentlichen mit der Ausführungsform gemäss Fig., 9 überein und weist zusätzlich nur noch eine koaxial zur Achswelle 3 angeordnete Axi al kolbenpumpe 45 auf, die in der bei dieser Ausführungsform grösseren Kammer

10 33 arbeitet, welche durch den Abstreifer 34 mit ; Oel gefüllt gehalten wird. Diese Axial -Kolbenpumpe 45^ läuft mit dem Differenti al korb 7a um und steht über das eingangs bereits beschriebene, im Differenti al korb angeordnete Ventil 31, 32, welches vorzugsweise ein Kugel -Rückschi ag- 15 ventil ist, mit dem Arbeitsraum 23 für das hydraulische

Pumpen/Motor-System in Verbindung, um zu erreichen, dass in diesem Arbeitsraum immer ein ausreichender Druck aufrechterhalten bleibt. Dies gilt für den Fall, dass das zuvor beschriebene, bei den Ausführungsformen

20 gemäss Fig. 1 - 9 vorhandene Ventil 30, 31 diese Aufgabe nicht ausreichend erfüllt.

Die in Fig. 11 dargestellte weitere Ausführungsform des Selbstsperrdifferentials stellt eine weitere Variante dar, bei der der Differenti al korb 7b in zwei einzelne

25 Gehäuse unterteilt ist, so dass sich auf diese Weise auch ein vorhandenes Differential mit weiteren Bauteilen zu einem Selbstsperrdifferential erweitern lässt. Der unterteilte Differenti al korb 7b umfasst ein nur die Achskegelräder und die Ausgleichskegelräder umschl iessen-

30 des Differentialgehäuse 46 und ein in Achsrichtung anschl iessendes und mit diesem drehfest gekuppeltes Pumpen/Motor-Gehäuse 47, durch welches sich die Achswelle 3 hindurcherstreckt. Zwischen dieser Achswelle 3 und dem Pumpen/Motor-Gehäuse 47 als Teil des Differenti al -

35 korbes 7b ist das hydraulische Pumpen/Motor-System

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zwischengeschaltet, welches genau so arbeitet, wie das vorstehend im Zusammenhang mit den anderen Ausführungs¬ formen beschriebene Prinzip. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 11 stimmen die Teile innerhalb des Gehäuses 47 mit den entsprechenden Teilen der Ausführungs orm gemäss Fig. 1 überein. Somit ist die Ausführungsform gemäss Fig. 11 eine Variante der Ausführungsform gemäss Fig. 1, bei der lediglich der Differenti alkorb in zwei Gehäuse unterteilt ist. Die beiden Gehäuse 46 und 47 sind durch eine Kupplungshülse 48 drehfest miteinander verbunden. Man kann mit dieser Konstruktion auf einfache Weise ein bestehendes Differential zu einem Selbstsperrdif¬ ferential erweitern.

Bei dem in Fig. 12 dargestellten weiteren Aus- führungsbeispiel ist das gleiche Prinzip für die Sperrung eines Kraftverteilerdifferentials angewendet, welches hier als Pl anetenvertei lerdifferential ausgebildet ist und zur Kraftverteilung des Motordrehmoments auf einen vorderen und einen hinteren Fahrzeugantrieb dient. Eine zu der hinteren Antriebsachse führende Welle 1 trägt ein Kronenrad oder Aussenrad 50 und eine zu der vorderen Antriebsachse führende Welle 3 trägt ein Sonnenrad 51 und die Planetenräder 52 des Planetengetriebes 50, 51, 52 stehen mit dem Sonnenrad 51 und dem Kronenrad 50 in Eingriff. Auf Grund des grösseren Durchmessers des Kronenrads 50 wird auf die Welle 1 ein grösseres Drehmoment übertragen als auf die Welle 3 mit dem am Ende angeordneten Sonnenrad 51. Die in Mehrzahl vorhandenen Planetenräder 52 sind im Differenti al korb 7 drehbar gelagert. Der weitere Aufbau entspricht der Ausführungsform gemäss Fig. 1 - 4. Dabei ist auf der Drehachse 20 jedes Planetenrades 52 ein Zahnrad 21 drehfest angeordnet,

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das den Verdrängungskörper des hydraulischen Pumpen/Mo¬ tor-Systems bildet. Vier in dem ringförmigen Teil 16 angeordnete Zahnräder 21 wirken mit einem auf der Welle 3 koaxial zu dieser angeordneten Zahnrad 22 zusammen. Der Differenti al korb 7 wird über eine die Welle 3 um- schliessende Hohlwelle 53 und durch ein auf dieser Hohlwelle drehfest angeordnetes Stirnzahnrad 54 ange¬ trieben. Die in dem Differenti al korb 7 drehbar gelagerten Planetenräder 52 nehmen das Kronenrad 50 und das Sonnenrad 51 mit, so dass die Wellen 1 und 3 und der Differenti al korb 7 mit gleicher Umdrehungszahl rotieren. Wenn zwischen den Wellen 1 und 3 ein Drehzahl untersch ed auftritt, weil beispielsweise eine Antriebsachse durchrutscht, rotieren die Planetenräder 52 um ihre eigene Achse, während sie sich auf einer der mit ihnen in Eingriff stehenden Verzahnungen vom Kronenrad 50 oder Sonnenrad 51 abwälzen. Bei Drehung der Planetenräder 52 um ihe eigene Achse beginnt das hydraulische Motor/Pumpen-System in der vorstehend beschriebenen Weise zu arbeiten und bewirkt die Sperrung mit dem Ergebnis, dass sich beide Wellen 1 und 3 drehen.

Bei hydraulischen Pumpen der hier beschriebenen Art treten immer Leckverluste auf, die hier einkalkuliert sind und zu der Wirkung führen, dass das Selbstsperrdif- ferential weich und elastisch arbeitet und dass der

Rollausgleich bei langsamer Kurvenfahrt niemals beinträch- tigt ist.