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DE19963269A1 - Differential für ein Fahrzeug mit zeitweiligem Allradantrieb - Google Patents

Differential für ein Fahrzeug mit zeitweiligem Allradantrieb

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Publication number
DE19963269A1
DE19963269A1 DE19963269A DE19963269A DE19963269A1 DE 19963269 A1 DE19963269 A1 DE 19963269A1 DE 19963269 A DE19963269 A DE 19963269A DE 19963269 A DE19963269 A DE 19963269A DE 19963269 A1 DE19963269 A1 DE 19963269A1
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DE
Germany
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differential
outer housing
power transmission
lever
power
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Withdrawn
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DE19963269A
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English (en)
Inventor
Tae-Woo Kim
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Hyundai Motor Co
Original Assignee
Hyundai Motor Co
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Publication date
Application filed by Hyundai Motor Co filed Critical Hyundai Motor Co
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Es wird ein Differential für ein Fahrzeug mit zeitweiligem Allradantrieb offenbart. Das Differential weist eine Differentialanordnung, die an einer Vorderachswelle angeordnet ist, um für Vorderräder zuzulassen, dass sie sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, wenn sich das Fahrzeug in einer Kurve befindet, ein äußeres Gehäuse zur Aufnahme von Kraft von einem Kraftübertragungsgehäuse über eine vordere Antriebswelle, wobei das äußere Gehäuse um die Vorderachswelle angeordnet ist, während es die Differentialanordnung umschließt, und eine Kupplungshebelanordnung auf, die zwischen dem äußeren Gehäuse und der Differentialanordnung angeordnet ist, um das äußere Gehäuse wahlweise mit der Differentialanordnung zu kuppeln, wobei die Kupplungshebelanordnung an dem äußeren Gehäuse derart angebracht ist, dass sie in einer Kupplungsrichtung zu der Differentialanordnung durch Zentrifugalkraft betrieben wird, die erzeugt wird, wenn das äußere Gehäuse durch Kraft, die von dem Kraftübertragungsgehäuse übertragen wird, gedreht wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Differential für ein Fahrzeug mit zeitweiligem Allradantrieb und insbesondere ein Differential für ein Fahrzeug mit zeitweiligem Allradantrieb, das mit einer Kraftabschaltvorrichtung zur Verhinderung, dass Kraft umkehrbar von den vorderen Rädern über eine vordere Antriebswelle zu einem Kraftübertragungsgehäuse übertragen wird, ausgestattet ist.
Stand der Technik
Im Allgemeinen kann ein Fahrzeug mit zeitweiligem Allradantrieb durch den Bediener von einem Allradantriebsmodus zu einem Zweiradantriebsmodus und umgekehrt verändert werden. Fig. 1 zeigt einen Antriebszug eines herkömmlichen Fahrzeugs mit zeitweiligem Allradantrieb. Die Begriffe "vorne" und "hinten", wie sie in diesem Zusammenhang verwendet werden, sollen die jeweilige Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Fahrzeugkörpers bedeuten und sich auf diese beziehen. An eine Ausgangsseite eines Getriebes 52 ist ein Kraftübertragungsgehäuse 53 angebracht, das dafür verwendet wird, wahlweise die Kraft zu entweder beiden oder einem der Vorder- und Hinterradsätze 60 und 57, je nach dem Antriebsmodus des Fahrzeugs, zu übertragen.
D. h., das Kraftübertragungsgehäuse 53 ist über eine hintere Antriebswelle 54 mit einem hinteren Differential 55 verbunden, um Kraft zu der Hinterachswelle 56 zu übertragen, welche die hinteren Räder 57 trägt. Das Kraftübertragungsgehäuse 53 ist ferner über eine vordere Antriebswelle 58 mit einem vorderen Differential 70 verbunden, um wahlweise die Kraft zu einer Vorderachswelle zu übertragen, welche die Vorderräder 60 trägt.
Demzufolge überträgt das Kraftübertragungsgehäuse 52 in einem Allradantriebsmodus die Kraft sowohl zu den Vorder- als auch den Hinterradsätzen 60 und 57, und in einem Zweiradantriebsmodus nur zu dem Hinterradsatz 57.
Jedoch wird bei dem Zweiradantriebsmodus eine Kraft, die durch die Drehung der Vorderräder erzeugt wird, umkehrbar durch die Vorderachswelle 59 zu der vorderen Antriebswelle 58 übertragen, was zu einem Kraftverlust und der Erzeugung von Geräuschen führt.
Um die genannten Probleme zu lösen, wurde eine Kraftabschaltvorrichtung, wie beispielsweise ein Freilaufnabensystem oder ein Mittelachs-Trennungssystem, zwischen der Vorderachswelle und den Vorderrädern vorgesehen, um die Kraft, die von den Vorderrädern zu der vorderen Antriebswelle übertragen wird, abzuschalten.
Jedoch weisen die genannten weitbekannten Kraftabschaltvorrichtungen große, komplizierte Gestaltungen auf, was zu einer Erhöhung der Herstellungskosten führt.
Darstellung der Erfindung
Demzufolge besteht eine Notwendigkeit für eine Kraftabschaltvorrichtung für ein Fahrzeug mit zeitweiligem Allradantrieb, die einfach im Aufbau ist, während für eine verbesserte Leistungsfähigkeit gesorgt wird, wodurch Herstellungskosten verringert werden können.
Um diese Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung ein Differential für ein Fahrzeug mit zeitweiligem Allradantrieb, wobei das Differential Folgendes aufweist: eine Differentialanordnung, die an einer Vorderachswelle angeordnet ist, um zuzulassen, dass sich Vorderräder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, wenn sich das Fahrzeug in einer Kurve befindet; ein äußeres Gehäuse zur Aufnahme von Kraft von einem Kraftübertragungsgehäuse über eine vordere Antriebswelle, wobei das äußere Gehäuse um die Vorderachswelle angeordnet ist, während es die Differentialanordnung umschließt; und eine Kupplungshebelanordnung, die zwischen dem äußeren Gehäuse und der Differentialanordnung angeordnet ist, um das äußere Gehäuse wahlweise mit der Differentialanordnung zu kuppeln, wobei die Kupplungshebelanordnung an dem äußeren Gehäuse derart angebracht ist, dass sie in einer Kupplungsrichtung zu der Differentialanordnung durch Zentrifugalkraft betrieben wird, die erzeugt wird, wenn das äußere Gehäuse durch Kraft, die von dem Kraftübertragungsgehäuse übertragen wird, gedreht wird.
Die Kupplungshebelanordnung weist wenigstens einen Hebel, der drehbar an das äußere Gehäuse angebracht ist, wobei der Hebel in der Nähe eines ersten Endes mit einem Kupplungsvorsprung versehen ist, der mit einer Ausnehmung, die an der Differentialanordnung ausgebildet ist, durch Zentrifugalkraft, die erzeugt wird, wenn das äußere Gehäuse durch Kraft, die von dem Kraftübertragungsgehäuse übertragen wird, gedreht wird, in Eingriff gebracht wird, und eine Rückführfeder zum Vorspannen des Hebels derart, dass der Kupplungsvorsprung in einem von der Ausnehmung der Differentialanordnung außer Eingriff gebrachten Zustand gehalten wird, wenn Kraft nicht von dem Kraftübertragungsgehäuse zu dem äußeren Gehäuse übertragen wird, auf.
Der Hebel ist an einem zweiten Ende mit einer Masse zum Verstärken einer Drehbewegung des Hebels durch Zentrifugalkraft versehen.
Das Differential kann ferner eine elektromagnetische Anordnung aufweisen, die in der Umgebung der Kupplungshebelanordnung vorgesehen ist, um die Kupplungshebelanordnung zwangsweise von dem Differentialgehäuse außer Eingriff zu bringen, wenn die Kraftübertragung von dem Kraftübertragungsgehäuse gelöst wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft diese eine Kraftabschaltvorrichtung, die einem Differential zugeordnet ist, das in einem Fahrzeug mit zeitweiligem Allradantrieb verwendet wird, wobei die Kraftabschaltvorrichtung Folgendes aufweist: ein äußeres Gehäuse zur Aufnahme von Kraft von einem Kraftübertragungsgehäuse über eine vordere Antriebswelle, wobei das äußere Gehäuse um eine Achswelle angeordnet ist, während sie das Differential umschließt; und eine Kupplungshebelanordnung, die zwischen dem äußeren Gehäuse und dem Differential angeordnet ist, um das äußere Gehäuse wahlweise mit dem Differential zu kuppeln, wobei die Kupplungshebelanordnung an dem äußeren Gehäuse derart angebracht ist, dass sie in einer Kupplungsrichtung zu dem Differential durch Zentrifugalkraft betrieben wird, die erzeugt wird, wenn das äußere Gehäuse durch Kraft gedreht wird, die von dem Kraftübertragungsgehäuse übertragen wird.
Die Kupplungshebelanordnung weist zumindest einen Hebel, der drehbar an das äußere Gehäuse angebracht ist, wobei der Hebel an einem ersten Ende mit einem Kupplungsvorsprung versehen ist, der mit einer Ausnehmung, die an der Differentialanordnung ausgebildet ist, durch Zentrifugalkraft, die erzeugt wird, wenn das äußere Gehäuse durch Kraft, die von dem Kraftübertragungsgehäuse übertragen wird, gedreht wird, in Eingriff gebracht wird, und eine Rückführfeder zum Vorspannen des Hebels derart, dass der Kupplungsvorsprung in einem von der Ausnehmung der Differentialanordnung außer Eingriff gebrachten Zustand gehalten wird, wenn Kraft nicht von dem Kraftübertragungsgehäuse zu dem äußeren Gehäuse übertragen wird, auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beigefügten Zeichnungen, die in die Beschreibung eingearbeitet sind und einen Teil derselben bilden, zeigen Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Grundgedanken der Erfindung zu erläutern.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Antriebszuges eines herkömmlichen Fahrzeugs mit zeitweiligem Allradantrieb, bei dem ein Differential gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
Fig. 2 ist eine Einzel-Schnittansicht eines vorderen Differentials, das mit einer Kraftabschaltvorrichtung für ein Fahrzeug mit zeitweiligem Allradantrieb ausgestattet ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von Fig. 2, wenn sich das Differential in einem Zweiradantriebsmodus befindet; und
Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von Fig. 2, wenn sich das Differential in einem Allradantriebsmodus befindet.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend und im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung wird auf andere Teile, die nicht in enger Beziehung mit der vorliegenden Erfindung stehen, anhand Fig. 1 Bezug genommen, die einen herkömmlichen Antriebszug eines Fahrzeugs mit zeitweiligen Allradantrieb darstellt.
Fig. 2 zeigt ein Differential, das mit einer Kraftabschaltvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgerüstet ist. Das erfindungsgemäße vordere Differential 700 weist eine Differentialanordnung 71, die an der Vorderachswelle 59 angeordnet ist, um zuzulassen, dass sich die Vorderräder 60 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, wenn sich das Fahrzeug in einer Kurve befindet, ein äußeres Gehäuse 77 zur Aufnahme von Kraft von dem Kraftübertragungsgehäuse 53 über die vordere Antriebswelle 58, das um die Vorderachswelle 59 angeordnet ist, während es die Differentialanordnung 51 umschließt, und eine Kupplungshebelanordnung 80 auf, die zwischen dem äußeren Gehäuse 77 und der Differentialanordnung 71 angeordnet ist, um eine Kraftkupplung zwischen dem äußeren Gehäuse 77 und der Differentialanordnung 71 zu verwirklichen, wenn Kraft von dem Kraftübertragungsgehäuse 53 zu dem äußeren Gehäuse 77 übertragen wird.
Die Differentialanordnung 71 weist zwei entgegengesetzte Seitenzahnräder 72, die jeweils, wenn die Vorderachswelle in zwei Bereiche 59L und 59R eingeteilt ist, an entgegengesetzten Enden der beiden Bereiche 59L und 59R befestigt sind, zwei entgegengesetzte Kegelzahnräder 73, die mit den seitlichen Zahnrädern 72 kämmen, und ein Differentialgehäuse 75 auf, das um die Vorderachswelle 59 mit dazwischen angeordneten Lagern angeordnet ist, während die Kegelzahnräder 73 gelagert werden.
Ein Ringzahnrad 78 ist um das äußere Gehäuse 77 angeordnet und steht mit der Antriebswelle 58 zur Aufnahme von Drehkraft von dem Kraftübertragungsgehäuse 53 in Eingriff. Lager 76 sind zwischen dem Differentialgehäuse 75 und dem äußeren Gehäuse 77 angeordnet, um eine unabhängige Drehung zwischen diesen zuzulassen.
Zusätzlich ist die Kupplungshebelanordnung 80 durch Umfangsschlitze 77a angebracht, die in dem äußeren Gehäuse 77 ausgebildet sind. Dies wird im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 3 beschrieben.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von Fig. 2.
Die Kupplungshebelanordnung 80 weist zwei Hebel 800 und 801 auf, die durch Drehlager 81 drehbar an Seitenwänden angebracht sind, die Umfangsschlitze 77a definieren. Das Differentialgehäuse 75 ist mit mehreren Ausnehmungen 75a versehen, und die Hebel 800 und 801 sind jeweils mit Kupplungsvorsprüngen 84 versehen, die in der Umgebung der jeweiligen ersten Enden der Hebel 800 und 801 ausgebildet sind, die mit den Ausnehmungen 75a des Differentialgehäuses 75 durch Zentrifugalkraft in Eingriff kommen sollen, die erzeugt wird, wenn Kraft von dem Kraftübertragungsgehäuse 53 zu dem äußeren Gehäuse 77 übertragen wird. Zusätzlich sind die Hebel 800 und 801 durch eine Rückführfeder 85 derart vorgespannt, dass die Kupplungsvorsprünge 84 in einem außer Eingriff gebrachten Zustand von den Ausnehmungen 75a des Differentialgehäuses 75 gehalten werden, wenn keine Kraft von dem Kraftübertragungsgehäuse 53 zu dem äußeren Gehäuse 77 übertragen wird.
Ein jedes zweites Ende der Hebel 800, 801 definiert einen Massenabschnitt 82 zur Verstärkung der Drehbewegung des Hebels durch Zentrifugalkraft.
Zusätzlich sind die Hebel 800, 801 dafür gestaltet, von dem Differentialgehäuse 75 durch die Vorspannungskräfte der Rückführfeder 85 außer Eingriff gebracht zu werden, wenn die Kraft von der Kraftübertragung 53 abgeschaltet wird. Wenn das Fahrzeug jedoch mit hohen Geschwindigkeiten fährt, kann die Außer-Eingriffsbetätigung durch die Rückführfedern 85 nicht korrekt durchgeführt werden. Deshalb kann gemäß der vorliegenden Erfindung ferner eine elektromagnetische Anordnung 900 in der Umgebung der Hebel 800, 801 vorgesehen sein, um die Hebel 800, 801 zwangsweise von dem Differentialgehäuse 75 außer Eingriff zu bringen, wenn die Kraftübertragung von dem Kraftübertragungsgehäuse 53 getrennt wird. Die elektromagnetische Anordnung 900 ist vorzugsweise derart gestaltet, dass sie durch einen Betätigungsschalter S/W betätigt wird.
Die Betriebsweise des beschriebenen Differentials wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben.
In einem Zweiradantriebsmodus wird, da Kraftübertragung von dem Kraftübertragungsgehäuse 53 zu den Vorderrädern 60 über die vordere Antriebswelle 58 getrennt wird, eine Kraft, die von dem Motor 51 zu dem Getriebe 52 übertragen wird, von dem Kraftübertragungsgehäuse 53 über die hintere Antriebswelle 54 zu dem hinteren Differential 55 übertragen und treibt dann die Hinterräder 57 durch die Hinterachswelle 56 an.
Zu diesem Zeitpunkt wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, da die Hebel 800, 801 von dem Differentialgehäuse 75 durch die Rückführfedern außer Eingriff gebracht sind, keine Drehkraft von den Vorderrädern zu der vorderen Antriebswelle 58 übertragen, wodurch ein Kraftverlust und eine Erzeugung von Geräuschen vermieden wird.
In einem Allradantriebsmodus wird Kraft von dem Kraftübertragungsgehäuse 53 sowohl zu der hinteren als auch der vorderen Antriebswelle 58 und 54 übertragen. Deshalb wird das äußere Gehäuse 77 durch die Kraft gedreht, die durch das Ringzahnrad 78 übertragen wird.
Zu diesem Zeitpunkt werden die Hebel 800, 801 um die Drehlagerungen 81 gedreht, da auf die Massenabschnitte 82 der Hebel 800, 801 die Zentrifugalkraft wirkt, die durch die Drehung des äußeren Gehäuses 77 erzeugt wird, wodurch die Kupplungsvorsprünge 84 mit den Ausnehmungen 75a in Eingriff gebracht werden, die um das Differentialgehäuse 75 ausgebildet sind. Im Ergebnis wird eine Antriebskraft, die zu dem äußeren Gehäuse 77 übertragen wird, ferner zu dem Differentialgehäuse 75, das mit der Kupplungshebelanordnung 80 gekoppelt ist, und dann über die Kegelzahnräder 73 und die Seitenzahnräder 72 zu den Vorderrädern 60 übertragen, wodurch ein Allradantrieb realisiert wird.
Während die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben wurde, was derzeit als die für die Praxis geeignetste und bevorzugte Ausführungsform angesehen wird, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern es im Gegenteil beabsichtigt ist, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die im Schutzbereich und Grundgedanken der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims (8)

1. Differential für ein Fahrzeug mit zeitweiligem Allradantrieb, mit:
einer Differentialanordnung, die an einer Vorderachswelle angeordnet ist, um zuzulassen, dass sich Vorderräder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, wenn sich das Fahrzeug in einer Kurve befindet;
einem äußeren Gehäuse zur Aufnahme von Kraft von einem Kraftübertragungsgehäuse über eine vordere Antriebswelle, wobei das äußere Gehäuse um die Vorderachswelle angeordnet ist, während es die Differentialanordnung umschließt; und
einer Kupplungshebelanordnung, die zwischen dem äußeren Gehäuse und der Differentialanordnung angeordnet ist, um das äußere Gehäuse wahlweise mit der Differentialanordnung zu kuppeln, wobei die Kupplungshebelanordnung an dem äußeren Gehäuse derart angebracht ist, dass sie in einer Kupplungsrichtung zu der Differentialanordnung durch Zentrifugalkraft betrieben wird, die erzeugt wird, wenn das äußere Gehäuse durch Kraft, die von dem Kraftübertragungsgehäuse übertragen wird, gedreht wird.
2. Differential nach Anspruch 1, wobei die Kupplungshebelanordnung Folgendes aufweist: wenigstens einen Hebel, der drehbar an das äußere Gehäuse angebracht ist, wobei der Hebel in der Nähe eines ersten Endes mit einem Kupplungsvorsprung versehen ist, der mit einer Ausnehmung, die an der Differentialanordnung ausgebildet ist, durch Zentrifugalkraft, die erzeugt wird, wenn das äußere Gehäuse durch Kraft, die von dem Kraftübertragungsgehäuse übertragen wird, gedreht wird, in Eingriff gebracht wird; und
eine Rückführfeder zum Vorspannen des Hebels derart, dass der Kupplungsvorsprung in einem von der Ausnehmung der Differentialanordnung außer Eingriff gebrachten Zustand gehalten wird, wenn Kraft nicht von dem Kraftübertragungsgehäuse zu dem äußeren Gehäuse übertragen wird.
3. Differential nach Anspruch 2, wobei der Hebel an einem zweiten Ende mit einer Masse zum Verstärken einer Drehbewegung des Hebels durch Zentrifugalkraft versehen ist.
4. Differential nach Anspruch 1, ferner mit einer elektromagnetischen Anordnung, die in der Umgebung der Kupplungshebelanordnung vorgesehen ist, um die Kupplungshebelanordnung zwangsweise von dem Differentialgehäuse außer Eingriff zu bringen, wenn die Kraftübertragung von dem Kraftübertragungsgehäuse gelöst wird.
5. Kraftabschaltvorrichtung, die einem Differential zugeordnet ist, das in einem Fahrzeug mit zeitweiligem Allradantrieb verwendet wird, wobei die Kraftabschaltvorrichtung Folgendes aufweist:
ein äußeres Gehäuse zur Aufnahme von Kraft von einem Kraftübertragungsgehäuse über eine vordere Antriebswelle, wobei das äußere Gehäuse um eine Achswelle angeordnet ist, während sie das Differential umschließt; und
eine Kupplungshebelanordnung, die zwischen dem äußeren Gehäuse und dem Differential angeordnet ist, um das äußere Gehäuse wahlweise mit dem Differential zu kuppeln, wobei die Kupplungshebelanordnung an dem äußeren Gehäuse derart angebracht ist, dass sie in einer Kupplungsrichtung zu dem Differential durch Zentrifugalkraft betrieben wird, die erzeugt wird, wenn das äußere Gehäuse durch Kraft gedreht wird, die von dem Kraftübertragungsgehäuse übertragen wird.
6. Kraftabschaltvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kupplungshebelanordnung Folgendes aufweist:
wenigstens einen Hebel, der drehbar an das äußere Gehäuse angebracht ist, wobei der Hebel an einem ersten Ende mit einem Kupplungsvorsprung versehen ist, der mit einer Ausnehmung, die an der Differentialanordnung ausgebildet ist, durch Zentrifugalkraft, die erzeugt wird, wenn das äußere Gehäuse durch Kraft, die von dem Kraftübertragungsgehäuse übertragen wird, gedreht wird, in Eingriff gebracht wird; und
eine Rückführfeder zum Vorspannen des Hebels derart, dass der Kupplungsvorsprung in einem von der Ausnehmung der Differentialanordnung außer Eingriff gebrachten Zustand gehalten wird, wenn Kraft nicht von dem Kraftübertragungsgehäuse zu dem äußeren Gehäuse übertragen wird.
7. Kraftabschaltvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Hebel an einem zweiten Ende mit einer Masse zum Verstärken einer Drehbewegung des Hebels durch Zentrifugalkraft versehen ist.
8. Kraftabschaltvorrichtung nach Anspruch 5, ferner mit einer elektromagnetischen Anordnung, die in der Umgebung der Kupplungshebelanordnung vorgesehen ist, um die Kupplungshebelanordnung zwangsweise von dem Differentialgehäuse außer Eingriff zu bringen, wenn die Kraftübertragung von dem Kraftübertragungsgehäuse gelöst wird.
DE19963269A 1999-08-04 1999-12-27 Differential für ein Fahrzeug mit zeitweiligem Allradantrieb Withdrawn DE19963269A1 (de)

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