Selbstsperrendes Sperrdifferential

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein selbstsperrendes Sperrdifferential für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Antriebsrad zur Einleitung eines Antriebsdrehmoments auf ein Gehäuse, wobei ein erster und ein zweiter Planetensatz drehbar am Gehäuse gelagert sind, und wobei der erste Planetensatz mit einer ersten Sonne kämmt, der zweite Planetensatz mit einer zweiten Sonne kämmt und die beiden Planetensätze zumindest paarweise miteinander kämmen, wobei ferner die jeweilige Sonne zumindest mittelbar mit einer jeweiligen Abtriebswelle verbunden ist und axial verschiebbar gelagert ist, und wobei ein Verstellmechanismus auf die jeweilige Sonne einwirkt, um durch eine axiale Ver- Schiebung der jeweiligen Sonne ein Reibmoment zu erzeugen.

Gebiet der Erfindung

Aus der US 2009/0186739 A1 geht ein selbstsperrendes Sperrdifferential hervor, geht ein selbstsperrendes Sperrdifferential für ein Kraftfahrzeug hervor, umfassend ein Gehäuse, das um eine Achse angetrieben wird, sowie innerhalb des Gehäuses angeordnete erste und zweite Sonnenräder. Ferner sind erste und zweite Planetenräder in dem Gehäuse drehbar gelagert und befinden sich im Zahneingriff mit den Sonnenrädern. Die Planetenräder und die Sonnenräder weisen eine Schrägverzahnung auf, die dazu vorgesehen ist, die Sonnenräder mit einer Axialkraft zu beaufschlagen und stirnseitig gegen Reibflächen am Gehäuse oder einem zwischen dem jeweiligen Sonnenrad und dem Gehäuse angeordnetem Reibringelement zu drücken. Aufgrund der Schrägverzahnung ist der Sperrwert des selbstsperrenden Sperrdifferentials abhängig von der Drehrichtung des Antriebsrades und somit davon abhängig ob das Kraftfahr- zeug vorwärts oder rückwärts fährt.

Aufgabenstellung Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein selbstsperrendes Sperrdifferential weiterzuentwickeln und einen identischen Sperrwert für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs zu generieren.

Erfindungsgemäße Lösung

Erfindungsgemäß weist der Verstellmechanismus ein erstes und ein zweites Verstell- element auf, wobei das jeweilige Verstellelement mindestens eine in Umfangsrichtung axial ansteigende Rampe und mindestens eine in der gleichen Umfangsrichtung axial abfallende Rampe aufweist, und wobei die beiden Verstellelemente stirnseitig über die jeweiligen Rampen miteinander in Wirkverbindung stehen, um eine axiale Verschiebung der jeweiligen Sonne zu realisieren und dadurch ein Reibmoment zu erzeugen. Bei einer Relativdrehung zwischen dem ersten Verstellelement und dem zweiten

Verstellelement führt die mindestens eine in Umfangsrichtung axial ansteigende Rampe des ersten Verstellelements bei einem Aufeinandertreffen mit der in Umfangsrichtung axial ansteigenden Rampe des zweiten Verstellelements zu einer axialen Verschiebung der beiden Verstellelemente aufgrund der Abscherung an den beiden Rampen. Bei einer Drehrichtungsumkehr kommt es zu einer axialen Verschiebung der beiden Verstellelemente aufgrund der mindestens einen in Umfangsrichtung axial abfallenden Rampe des ersten Verstellelements bei einem Aufeinandertreffen mit der in Umfangsrichtung axial abfallenden Rampe des zweiten Verstellelements. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das jeweilige Verstellelement eine Vielzahl, abwechselnd in Umfangsrichtung axial ansteigender und axial abfallender Rampen auf. Mit anderen Worten weisen die beiden Verstellelemente eine axiale Verzahnung auf, die auch als Hirthverzahnung bekannt ist. Die Funktionsweise des Verstellmechanismus ist die gleiche wie bei der Aufführung des Verstellmechanismus mit mindestens einer in Umfangsrichtung axial ansteigenden Rampe und mindestens einer in der gleichen Umfangsrichtung axial abfallenden Rampe.

Des Weiteren bevorzugt ist die jeweilige Sonne an einem jeweiligen Aufnahmeelement gelagert, wobei das jeweilige Aufnahmeelement drehfest mit der jeweiligen Abtriebswelle verbunden ist. Dazu ist beispielsweise sowohl an dem jeweiligen Aufnahmeelement als auch an der jeweiligen Abtriebswelle eine Steckverzahnung ausgebildet. Vorzugsweise ist das erste Verstellelement stirnseitig an der jeweiligen Sonne angeordnet und das zweite Verstellelement stirnseitig an dem jeweiligen Aufnahmeelement angeordnet. Vorteilhafterweise sind die Stirnflächen an der jeweiligen Sonne und an dem jeweiligen Aufnahmeelement gleichmäßig und eben ausgebildet.

Besonders bevorzugt ist das jeweilige erste Verstellelement drehfest mit der jeweiligen Sonne verbunden oder einteilig mit der jeweiligen Sonne ausgebildet. Mit anderen Worten kann das jeweilige erste Verstellelement beispielsweise durch einen Pressverband drehfest mit der jeweiligen Sonne ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die jeweilige Sonne dafür eine ringförmige Aussparung an der Stirnfläche auf, in der das jeweilige Verstellelement radial gesichert ist. Vorteilhafterweise kann das Verstellelement, insbesondere die mindestens eine in Umfangsrichtung axial ansteigende Rampe und die mindestens eine in der gleichen Umfangsrichtung axial abfallende Rampe aber auch direkt stirnseitig an der jeweiligen Sonne ausgebildet und somit einteilig mit der jeweiligen Sonne ausgebildet sein.

Des Weiteren bevorzugt ist das jeweilige zweite Verstellelement drehfest mit dem jeweiligen Aufnahmeelement verbunden. Es kommen sowohl eine kraftschlüssige, als auch eine stoffschlüssige oder formschlüssige Verbindung in Betracht. Vorteilhafterweise können auch zwei Verbindungsarten miteinander kombiniert werden. Beispielsweise ist das jeweilige Verstellelement durch einen Pressverband und zusätzlichem Laserschweißen drehfest mit dem Aufnahmeelement verbunden.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die beiden Sonnen bei einer axialen Verschiebung mindestens einer Sonne stirnseitig aneinander zur Anlage kommen, um ein Reibmoment zu erzeugen. Die axiale Verschiebung wird durch den Verstellmechanismus realisiert. Das Reibmoment ist im Wesentlichen von der axialen Verschiebung und den beiden Reibflächen abhängig. Die Reibflächen können insbesondere reibwerterhöhende Mittel aufweisen. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die beiden Sonnen jeweils einen konischen Abschnitt auf, wobei die erste Sonne einen Innenkonus und die zweite Sonne einen dazu komplementär ausgebildeten Außenkonus zur Erzeugung eines Reibmoments zwischen den beiden Sonnen aufweist. Die konischen Reibflächen wei- sen im Vergleich zu senkrechten Reibflächen eine größere Fläche auf. Ferner erfolgt eine automatische Zentrierung der beiden Sonnen aufgrund der konischen Reibflächen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die beiden Planetensätze mindestens vier Planeten auf, wobei die insgesamt mindestens acht Planeten zur Realisierung eines Schwerlastdifferentials miteinander geschlossen im Zahneingriff stehen. Mit anderen Worten bilden die insgesamt mindestens acht Planeten einen geschlossenen Kranz. Dadurch erhöht sich erheblich die Belastungsgrenze des selbstsperrenden Sperrdifferentials.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen

Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines erfindungsgemäßen selbstsperrenden Sperrdifferentials, Figur 2 eine vereinfachte perspektivische Schnittdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus des erfindungsgemäßen selbstsperrenden Sperrdifferentials gemäß Figur 1 ,

Figur 3 eine seitliche Röntgendarstellung eines erfindungsgemäßen Verstellelements, das stirnseitig an einem Aufnahmeelement angeordnet ist, und

Figur 4 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Verstellelements, das stirnseitig an einer Sonne angeordnet ist. Ausführliche Beschreibung der Zeich

Nach Figur 1 umfasst ein erfindungsgemäßes selbstsperrendes Sperrdifferential für ein Kraftfahrzeug ein Antriebsrad 1 zur Einleitung eines Anthebsmoments auf ein Ge- häuse 2, das aus zwei Gehäuseteilen 2a, 2b besteht. Ein erster und ein zweiter Planetensatz 3a, 3b sind drehbar am Gehäuse 2 gelagert. Der erste Planetensatz 3a kämmt mit einer ersten Sonne 4a und der zweite Planetensatz 3b kämmt mit einer zweiten Sonne 4b. Ferner kämmen die beiden Planetensätze 3a, 3b paarweise miteinander, wobei dies aufgrund der perspektivischen Schnittdarstellung von Figur 2 besser her- vorgeht.

Des Weiteren umfasst das selbstsperrende Sperrdifferential einen Verstellmechanismus 6 mit einem ersten und einem zweiten Verstellelement 6a, 6b. Dabei ist das erste Verstellelement 6a stirnseitig an der jeweiligen Sonne 4a, 4b angeordnet und das zweite Verstellelement 6b stirnseitig an einem jeweiligen Aufnahmeelement 8a, 8b angeordnet. Das jeweilige erste Verstellelement 6a ist drehfest mit der jeweiligen Sonne 4a, 4b verbunden und das jeweilige zweite Verstellelement 6b ist drehfest mit dem jeweiligen Aufnahmeelement 8a, 8b verbunden. Ferner ist das jeweilige Aufnahmeelement 8a, 8b drehfest mit der jeweiligen Abtriebswelle 5a, 5b verbunden. Dazu weisen die beiden Aufnahmeelemente 8a, 8b jeweils eine Steckverzahnung 12a, 12b auf, die jeweils zur Aufnahme der Abtriebswelle 5a, 5b vorgesehen ist. Mithin ist die jeweilige Sonne 4a, 4b über das jeweilige Verstellelement 6a, 6b mit dem Aufnahmeelement 8a, 8b und somit mit der jeweiligen Abtriebswelle 5a, 5b verbunden. Das jeweilige Verstellelement 6a, 6b weist eine Vielzahl in Umfangsrichtung axial ansteigende Rampen 7a und eine Vielzahl in Umfangsrichtung axial abfallende Rampen 7b auf, die in den Figuren 3 und 4 besser dargestellt sind. Die beiden Verstellelemente 6a, 6b stehen stirnseitig über die jeweiligen Rampen 7a, 7b miteinander in Wirkverbindung, um eine axiale Verschiebung der jeweiligen Sonne 4a, 4b zu realisieren. Bei einer axialen Verschiebung mindestens einer Sonne 4a, 4b kommen die beiden Sonnen 4a, 4b stirnseitig aneinander zur Anlage, um ein Reibmoment zu erzeugen. Die beiden Sonnen 4a, 4b weisen jeweils einen konischen Abschnitt 9a, 9b auf, wobei die erste Sonne 4a einen Außenkonus 9a und die zweite Sonne 4b einen dazu komplementär ausgebildeten Innenkonus 9b aufweist. Aufgrund der in Umfangsrichtung axial ansteigenden Rampen 7a und der in gleicher Umfangsrichtung axial abfallenden Rampen 7b wird bei einem Unterschied zwischen Antriebsmoment und Abtriebsmoment, bzw. bei einem Unterschied zwischen den Abtriebsmomenten der beiden Abtriebswellen sowohl bei Vorwärtsfahrt, als auch bei Rückwärtsfahrt des Kraftfahrzeugs ein identischer Sperrwert im selbstsperrenden Sperrdifferential generiert. Mithin ist die Sperrwirkung des selbstsperrenden Sperrdifferentials unabhängig von der Antriebsrichtung des Antriebsrades 1 . Zur Vereinfachung werden in Figur 2 das Antriebsrad 1 , sowie das Gehäuse 2 und die beiden Abtriebswellen 5a, 5b nicht dargestellt. Die beiden Planetensätze 3a, 3b umfassen jeweils vier Planeten 3, wobei die insgesamt acht Planeten 3 zur Realisierung eines Schwerlastdifferentials miteinander geschlossen im Zahneingriff stehen. Gemäß Figur 3 ist das jeweilige zweite Verstellelement 6b durch einen Pressverband und zusätzlichem Laserschweißen drehfest mit dem Aufnahmeelement 8a verbunden. Aufgrund der seitlichen Röntgendarstellung lassen sich die Vielzahl in Umfangsrichtung axial ansteigender Rampen 7a und die Vielzahl in Umfangsrichtung axial abfallender Rampen 7b, die eine Hirthverzahnung bilden, gut erkennen.

Nach Figur 4 ist das erste Verstellelement 6a stirnseitig an der Sonne 4a angeordnet. Ferner ist das erste Verstellelement 6a vorliegend durch einen Pressverband drehfest mit der Sonne 4a verbunden. Eine einteilige Ausbildung der Sonne 4a mit dem ersten Verstellelement 6a ist ebenso denkbar. Auch das erste Verstellelement 6a weist eine Vielzahl in Umfangsrichtung axial ansteigender Rampen 7a und eine Vielzahl in Umfangsrichtung axial abfallender Rampen 7b auf, die eine Hirthverzahnung bilden. Bezugszeichenliste

Antriebsrad

Gehäuse

a, 2b Gehäuseteil

Planet

a, 3b Planetensatz

a, 4b Sonne

a, 5b Abtriebswelle

Verstellnnechanisnnus

a, 6b Verstellelement

a, 7b Rampe

a, 8b Aufnahmeelement

a, 9b konischer Abschnitt

2a, 12b Steckverzahnung