DE1780623A1

DE1780623A1 - Hypoid-Ausgleichgetriebe

Info

Publication number: DE1780623A1
Application number: DE19641780623
Authority: DE
Inventors: Saari Oliver I
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1963-04-30
Filing date: 1964-04-27
Publication date: 1971-07-15
Also published as: GB992220A; DE1530895B1; SE308255B; US3154969A; CH415311A

Description

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Dr. Λ. Mrnizol Dipl.-lng. W. OaMke f" a'rnte η λ ;Ί i. ·;

Relrefh L^i Köln Frenkenicrii 13/

P 15 30 895*9-2.A

13. August 1970 Wa/D

Illinois Tool Works, Inc. Chicago, Illinois, V.St.A.

"Selbstsperrendes Ausgleichgetriebe^tt

Die Erfindung betrifft ein se|/bstsperrendes Ausgleichgetriebe für zwei koaxiale Treibradachsen, die in einem Gehäuse gelagert sind, das ebenso ein Ausgleichgetriebegehäuse mit einem Zahnkranz am Umfang drehbar lagert, mit in dem Ausgleichgetriebegehäuse angeordneten Tellerrädern an den Enden der Treib- radaohsen und mit diesen kämmenden, mit dem Ausgleichgetriebegehäuse rotierenden und in diesem drehbar gelagerten Ausgleich-

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ritzelpaaren auf jeweils einer gemeinsamen, quer zur Achse der Tellenfider, versetzt zu dieser angeordneten Welle.

Aus der deutschen Patentschrift 706 727 und aus der US-Patentschrift 1 213 258 ist ein Ausgleichgetriebe bekannt, bei dem jeweils ein Ritzel mit beiden Tellerrädern kämmt. Das erfordert eine spezielle Ausbildung der Zähne an den Tellerrädern und führt zu einem Ausgleichgetriebe, das relativ zu seiner Größe außerordentlich schwach ist. Die Ausführung, die aus der deutschen Patentschrift 706 727 bekannt ist, erfordert eine geometrische "Überkreuz"-Konstruktion der Ritzelzähne. Das Ritzel besteht aus zwei Spiralzahnformen, die einander überlagern. Das Ergebnis ist eine außerordentlich schwache Konstruktion. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbstsperrendes Ausgleichgetriebe zu schaffen, das sich für eine hohe Beanspruchung eignet, relativ wenig Raum einnimmt, bei dem das Zusammenwirken zwischen Aohswellenrad und Ausgleichritzel gleitend erfolgt und bei dem dieses Zusammenwirken innerhalb eines bestimmten Bereiches von Wirkungsgraden einen niedrigen Wirkungsgrad hat und dessen Wirkungsgrad innerhalb eines großen Bereichs ausgewählt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die beiden Tellerräder verschiedene Durchmesser besitzen und daß die Ausgleichritzelpaare, von denen jeweils ein Ritzel mit dem größeren bzw. mit dem kleineren Tellerrad kämmt,

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in Aussparungen einer zwischen den Tellerrädern befindlichen, mit dem Ausgleiohgetriebegehäuse rotierenden Trägerplatte gelagert sind, wobei als Ausgleich Ritzelschraubenräder dienen und die Tellerräder Zahnräder sind, die ebenso wie die zugehörigen Ausgleichritzel jeweils entgegengesetzt zueinander verzahnt sind, wobei die Ritzel konstante Zahnsteigung aufweisen.

Durch die Kombination des Ritzelpaares in Schrägverzahnung mit den zugehörigen Tellerrädern wird eine Konstruktion gesohaffen, die bei geringer räumlicher Abmessung eine optimale Leistungsübertragung und eine gute Sperrwirkung für solche Fälle erbringt, bei denen das hemmende Drehmoment an einem Rad gegenüber dem am anderen Rad Schwankungen unterliegt. Gleichzeitig sind die Festigkeitneigenschaften des erfindungsgemäßen Ausgleichgetriebes im Vergleich zu seinen räumlichen Abmessungen wesentlich gegenüber den bekannten Ausgleichgetrieben verbessert.

Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung sind:

i?ig. 1 ein Schaubild einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs mit dem Ausgleichgetriebe gemäß

der Erfindung}

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Fig. 2 ein Schnitt an der Linie 2-2 der Fig. 1 und

Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 2, in der die Ritzel weggelassen worden sind.

In Fig. 1 ist die Hinterachse IO eines Fahrzeugs gezeigt. Ein Ausgleichgetriebe 12 sitzt in einem Gehäuse 14, in dem auch eine Antriebswelle 16 mit einem Kegelrad 18 gelagert ist. Die Antriebswelle 16 und das Kegelrad 18 dienen dazu, die Treibradachsen 20 und 22 anzutreiben. Die Treibradachsen 20 und 22 führen dabei von entgegengesetzten Seiten des Ausgleichgetriebes 12 zu den Rudern 24 und 26.

Da die Räder 24 und 26 an entgegengesetzten Seiten des Fahrzeugs sitzen, müssen sie sich beim Durchfahren von Kurven mit verschiedenen Drehzahlen drehen, wenn beide Räder zum Boden, zur Straßenoberfläche o.dgl. eine rollende - nicht rutschende Beziehung behalten sollen. Das Ausgleichgetriebe 12 sorgt dafür. Ein Ausgleichgetriebegehäuse 28 des Ausgleichgetriebes wird durch den Motor des Fahrzeugs über einen Zahnkranz 30 angetrieben, der an dem Ausgleiohgetriebegehäuse 28 angeordnet ist und einen Teil desselben bildet. Der Zahnkranz 30 steht im Eingriff mit dem Kegelrad 18. Die Drehachse des Ausgleichgetriebegehäuaes 28 liegt koaxial zur Drehachse der beiden Achsen 20 und 22.

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Das Ausgleichgetriebegehäuse 28 weist neben dem Zahnkranz 30 Armkreuzteile 32 und 34 auf, die sich von gegenüberliegenden Seiten des Ausgleichgetriebegehäuses wegerstrecken, um Lagerstellen 36 und 38 für die Achsen 20 bzw. 22 zu bilden.

Die genaue Form der Lagerstellen 36 und 38 ist für das Verständnis des Prinzips der Erfindung nur insofern von Bedeutung, als sich die Achsen 20 und 22 sowohl gegeneinander als auch gegen das Ausgleichgetriebegehäuse 28 und gegen das Gehäuse drehen können· An dem Ausgleichgetriebegehäuse 28 sitzt eine Trägerplatte 40, die an den Armkreuzteilen 32 und 34 befestigt ist. Das Ausgleichgetriebegehäuse 28 ist so angebracht, daß es sich als Ganzes drehen kann, und die Platte 40 liegt zwischen den Endflächen der beiden Achsen 20 und 22« Die Trägerplatte 40 weist in der in Pig. 3 gezeigten Form mehrere rechteckige Aussparungen 42, die symmetrisch um die Drehachse der Platte herum angeordnet sind. In der Platte 40 befinden sich Bohrungen 44, die die Aussparungen längs der durch die Ziffern 44 in Fig· 3 bezeichneten Linien durchqueren, wobei zu beachten ist, daß die Linien 44 abseits der Achse der Trägerplatte 40 verlaufen.

In den Bohrungen 44 können jeweils Wellen 46 eingepaßt werden, auf denen in djeder Aussparung 42 ein Ritzelpaar 48 sitzt. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 und 3 befinden sich in den' sechs Aussparungen sechs Ritzelpaare 48. von denen jedes ein

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erstes Ritzel 50 und ein zweites Ritzel 52 umfaßt, die beide auf einer gemeinsamen Welle 46 sitzen. Die Welle 46 bildet also eine Kopplung für die Ritzel 50 und 52, und da die Ritzel 50 und 52 koaxial angeordnet sind und auf derselben Welle sitzen, liegen die Drehebenen der Ritzelpaare natürlich parallel zueinander.

Die Ritzel 50 und 52 haben eine allgemein zylindrische Form, und ihr Durchmesser ist größer als die Dicke der Platte 40. Das Ritzel 52 ist größer als das Ritzel 50 und sitzt diesem gegenüber in radialer Richtung außerhalb der Drehachse der Platte 40. Das Ritzel 52 steht im Angriff mit dem Tellerrad

54,und das Ritzel 50 steht im Eingriff mit dem Tellerrad 56. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 und 2 hat das Tellerrad 54 einen größeren Durchmesser als das Tellerrad 56, und die Beziehung zwischen den Abmessungen der Ritzel 50 und 52 einerseits und den Abmessungen 4er Tellerräder 54 und 56 andererseits ist so gewählt, daß das Ritzel 52 nur mit dem Tellerrad 54 und das Ritzel 50 nur mit dem Tellerrad 56 kämmen, wobei die Kopplung zwischen den beiden Tellerrädern durch die Ritzel 50 und 52 und deren gemeinsame Welle 46 erfolgt. Jede der Aussparungen 42 enthält ein identisches Ritzelpaar 48 mit den Ritzeln 50 und 52, die an jeder der in Fig. 5 gezeigten sechs Stellen auf der Welle 46 sitzen. Die Ritzelpaare können sich also sowohl in als auch mit der Trägerplatte 40 und damit dem Ausgleichgetriebegehäuse 28 drehen.

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Die beiden Tellerräder 54 und 56 sind mit Hilfe geeigneter Keilnuten - wie etwa 58 - auf den Achsen 20 bzw. 22 aufgezogen. Bei normalem Antrieb wird dazu die Kraft vom Kegelrad 18 auf den Zahnkranz 30 übertragen, so daß sich die Platte 40 dreht. Wenn nun die auf die läder 24 und 26 wirkenden, eine Winkelbewegung derselben hemmenden Kräfte, praktisch identisch sind, so werden sich - unter Zugrundelegung praktisch identischer Reibungsverhältnisse in den Lagern usw. - die Ritzel 50 und 52 nicht auf ihren Wellen drehen, weil die auf die Ritzel 50 und 52 und deren Tellerräder 56 bzw. 54 wirkenden Kräfte einander ausgleichen. Bei der üblichen, normalen G-eradeausbewegung beider Räder 24 und 26 findet keine relative Bewegung zwischen dem Zahnkranz 30 einerseits und den Achsen 20 und und den darauf sitzenden Tellerrädern andererseits statt. Die Ritzel 50 und 52 drehen sich dann zwar mit, drehen sich aber nicht in der Trägerplatte 40. Man sieht, daß die beiden Tellerräder 54 und 56 und auch die beiden Räder 50 und 52 jeweils entgegengesetzt verzahnt sind. Beim Ausgleichgetriebe 12, bei dem es sich um eine selbstsperrende Ausführung handelt, wird die Herabsetzung des Wirkungsgrades durch das besondere Zusammenwirken zwischen den Tellerrädern und den Ritzeln erreicht. Man kann die Tellerräder und Ritzel,für einen bestimmten Wirkungsgrad dadurch auslegen, daß man für ein bestimmtes Maß an Gleitreibung zwischen den Zähnen des Ritzels und den damit kämmenden Zähnen des Tellerrade sorgt. Man kann durch diese Maßnahme einen Wirkungsgrad zwisohen etwa 15$ und etwa

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90 i» erreichen, für die meisten praktischen Anwendungsfälle ist jedoch ein Wirkungsgrad von zwischen 40 udn 75 $> zweckmäßig. Um einen Wirkungsgrad zwischen 40 und 75 # zu erreichen, wählt man den Gewindegangwinkel im Bereich zwischen 20 und 35°. Wie Fig. 2 und 3 zeigen, können im Interesse der dynamischen Auswuohtung, eines geringen Verschleißes und einer hohen Festigkeit bis zu sechs Ritzelpaare 48 mit den Tellerrädern 54 und 56 kämmen. Jedes einzelne Ritzel jedes der Ritzelpaare wird gegenüber den Tellerradzähnen mit denen es kämmt, so angeordnet, daß es in dem für richtiges Zusammenwirken mit den letzteren richtigen Quadraten angeordnet ist. Die Tellerräder 54 und 56 sind zwar entgegengesetzt verzahnt und verschieden groß, haben aber dieselbe Anzahl Zähne, so daß das Verhältnis 1:-1 gewahrt bleibt, wobei die Ritzel 50 und 52 unangetrieben mitlaufen und nur zum Umkehren der Drehrichtung dienen. Das Ritzel 52 und das Tellerrad 54 und das Ritzel 50 und das Tellerrad 56 müssen nicht unbedingt die gleiche Anzahl von Zähnen haben, d.h. die Ritzel können weniger Zähne als die Tellerräder haben, es muß aber das Verhältnis zwischen jedem Ritzel und seinem Tellerrad stets dasselbe sein. Bei Getrieben dieser Art kann der Wirkungsgrad des Getriebes durch Verändern dieses Verhältnisses variiert werden, wodurch der Steigungswinkel des Ritzels beeinflußt wird. Bei dem in Pig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis zwischen den Ritsein und den einzelnen Tellerrädern 48i7 und der Steigungswinkel beträgt etwa 20°. Diese Kombination führt au eineά Wirkungs-

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grad des Ausgleichgetriebes 12 von annähernd 50 bis 60 #. Durch Verändern des Steigungswinkels kann der Wirkungsgrad je nach den gewünschten Sperreigenschaften des Ausgleichgetriebes vergrößert oder verkleinert werden.

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Claims

Γ/80623 Patentansprüche

1. Hypoid-Ausgleichgetriebe mit zwei koaxial ausgerichteten Treibachsen, deren innere Enden im Abstand zueinanderliegen, jeweils am inneren Ende der beiden koaxialen Treibachsen angeordneten Tellerrädern, die mit ihrer Verzahnung jeweils auf eine Ebene gerichtet sind, die sich quer zur Achse der beiden koaxialen Treibachsen erstreckt und zwischen den beiden innenliegenden Achsenenden liegt, einem Ausgleichgetriebegehäuse, das treibend um eine Achse rotierbar ist, die mit der Achse der beiden koaxialen Treibachsen zusammenfällt, und mindestens zwei je zwei Ritzel um fassenden Ritzelsätzen, deren Ritzel jeweils im Abstand voneinander zur Rotation in und mit dem Ausgleichgetriebegehäuse gelagertjsind und jeweils mit den zugehörigen Tellerrädern kämmen, wobei die beiden Ritzel jeweils eines Ritzelpaares miteinander gekoppelt sind und mit ihren Achsen in die Achse der beiden Tellerräder nicht schneidender Lager angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzel (50, 52) eines Ritzelpaar(J jeweils mit den entsprechenden Tellarädern (54, 56) so im Eingriff stehen, dob bei stehendem AuugleLchgetriebegehUuse (20)

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die Tellerräder (54, 56) in entgegengesetzte Richtungen rotierbar sind, wobei die mit dem einen Tellerrad (54) kämmenden Ritzel (52) in einer Ebene und die mit dem anderen Tellerrad (56) kämmenden Ritzel (50) in einer dazu parallelen Ebene rotierbar gelagert sind und wobei die Ritzel (52, 50) eines Ritzelpaars jeweils durch auf den zugehörigen, gegeneinander parallelen Lagerwellen (60, 62) gelagerte, im Eingriff miteinander befindliche Ritzel (64, 66) gekoppelt Bind.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Durohmesser beider Tellerräder gleich ist und beide Tellerräder (54) gleichsinnig verzahnt sind, daß die mit dem einen Tellerrad (54) kämmenden Ritzel (52) und die mit dem anderen Tellerrad (56) kämmenden Ritzel (50) in gleicher Form mit gleichsinniger Verzahnung vorgesehen sind und daß die Ritzel (64, 66) gleich groß und gleich geformt sind·

3. Getriebe nach Anspruoh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ritzelpaare (50, 52) in an sich bekannter Weise symmetrisch um lie Achse des Ausgleichgetriebegehäuses (28) herum zueinander symmetrisch angeordnet sind.

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