DE2206107A1

DE2206107A1 - Zahnradausgleichgetriebe

Info

Publication number: DE2206107A1
Application number: DE19722206107
Authority: DE
Inventors: A F Myers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-02-09
Filing date: 1972-02-09
Publication date: 1972-08-17
Also published as: US3706239A; CA931380A; SE374801B; IT950618B; DE2206107B2; JPS5293134U; GB1372971A; DE2206107C3; FR2126823A5

Description

Zahnradausgleichgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Zahnradausgleichgetriebe zum Einbau in den Antriebsstrang eines Fahrzeuges zum Übertragen von Antriebsdrehmoment von einer Antriebswelle auf jede von zwei Antriebsachsen.

In einem Drehmoment übertragenden Antriebastrang eines mit Rädern ausgestatteten Fahrzeuges wird das Drehmoment vom Fahrzeugmotor über eine mehrstufige*Kraftübertragungsvorrichtung auf eine Fahrzeug-Antriebswelle übertragen, die an der Drehmomentausgangsseite über ein Universalgelenk drehfest mit einem Ausgleichritzel verbunden ist, das mit einem Ausgleichringrad in Eingriff steht. Über das Ausgleichgetriebe wird ein Antriebsdrehmomentstrang zwischen dem Eingrad und

oder mehrgängige

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jeder von zwei quer zur Antriebswelle ausgerichteten Halbachsen hergestellt.

Bei herkömmlichen Achsausgleichgetrieben wird der Drehmomentstrang durch das Ausgleichgetriebe geteilt, so daß eine gleichmäßige Verteilung des Antriebsdrehmomentes auf die Antriebsräder stattfindet, wenn die zwischen Rad und Fahrbahnoberfläche auftretende Reibung groß genug ist, um ein Durchrutschen des Rades zu verhindern. Geht aus irgendeinem Grund die Haftung an einem Rad verloren, so kommt dieses Rad zum Durchrutschen bzw. Durchdrehen gegenüber dem anderen Rad, so daß unabhängig von der Größe des Reibbeiwertes des anderen Rades ein Zugkraftverlust eintritt.

Es sind verschiedene Ausbildungen von Achsausgleichgetrieben bekannt, bei denen zur Verhinderung des Durchrutschens eines Antriebsrades gegenüber dem anderen Einrichtungen vorgesehen sind, die eine zwangläufige Zugkraft herstellen sollen. Man verwendet dabei beispielsweise Reibkupplungen, die eines der Seitenräder an das Ausgleichgehäuse ankuppeln. Ein Durchdrehen des einen Rades gegenüber dem anderen ist dann nur noch möglich, wenn zwischen den Reibflächen der Kupplung Sehlupf auftritt. Dadurch wird eine Drehmomentvorlast geschaffen, die bei geringer Haftung des Rades an der Fahrbahnoberfläche den Zugkraftverlust in Grenzen hält. Andere Ausgleichgetriebe mit zwangläufiger Zugkraft arbeiten mit Nocken- bzw. Klaueneinrichtungen, in die relativ zueinander verschiebbare Bauteile des Ausgleichgetriebes eingreifen. Sie werden bei Verschiebung gegenüber dem Ausgleichgehäuse wirksam und stellen einen lösbaren mechanischen Drehmomentstrang zwischen dem Ausgleichringrad und einer bzw. beiden Halbachsen her.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit einfachen Mitteln wirtschaftlich herstellbares Zahnradausgleichgetriebe zu schaffen, das unter Verzicht auf Reibkupplungen und/oder

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Klauen-Sperreinrichtungen den beschriebenen Zwecken in besonders zuverlässiger Weise entspricht.

Ein nach der Erfindung ausgebildetes Zahnradausgleichgetriebe der eingangs erwähnten Art besitzt einen Ausgleichgetriebe-Käfig zur Aufnahme eines Ausgleichringrades, ein Paar im Käfig drehbar und zueinander in koaxMer Anordnung gelagerte Seitenräder, die jeweils mit einer anderen Halbachse verbunden sind, sowie durch Paare von Ausgleichritzeln, deren Ritzel em Außendurchmesser mit Laufsitz versehen und jeweils einzeln in in den Käfig eingearbeiteten zylindrischen Aussparungen drehbar aufgenommen sind, wobei die Ritzel eines Paares miteinander kämmen und jeweils mit einem anderen Seitenrad in Eingriff sind, so daß beim übertragen des Drehmomentes über die Vorrichtung auftretende Zahnbelastungen an den Ritzeln beim Drehen der Ritzel in ihren jeweiligen Ritzelnestern zu Reibungswiderstand und damit zu einer Drehmomentvorlast in der Vorrichtung führen.

Die an der Drehmomentübertragung "bzw, -verteilung "beteiligten Zahnräder des Ausgleichgetriebes sind so ausgebildet? daB sie durch ihre relative Bewegung infolge der Ausgleichwirkung des Getriebes eine inhärente Reibungsvorlast erzeugen«, Der für die Kupplung bzw. die Klauen-Sperreinrichtungen gewöhnlich erforderliche Einbauraum ist überflüssig. Zur Erzeugung der Reibungsvorlast werden keine zusätzlichen^ die Herstellkosten verteuernden Bauteile benötigt.

In einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist der Ausgleichgetriebe-Käfig geteilt ausgeführt, wobei in jedem Käfigteil Ritzelnester in Form von zylindrischen Innenhöhlungen vorgesehen sind. Die geometrischen Achsen der Höhlungen tau. Wester sind parallel zu den Halbachsen ausgerichtet. Die !ester in den beiden I-JLf igt eilen stehen miteinander in Deckung, so daß nach de?? ..- wiinaasd er fügen der Käfigteile jedem einzelnen

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Ausgleichritzel eine einzige zylindrische Höhlung zur Verfügung steht.

Am Ausgleichkäfig ist drehbar ein Paar Ausgleichseitenräder aufgenommen. Mit jedem Seitenrad ist eine Halbachse verbunden. Der Ausgleichkäfig seinerseits ist drehbar in einem relativ feststehenden Ausgleichgehäuse gelagert, an welchem die Halbachsengehäuse fest gehaltert sind. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in der US-Patentschrift 3 283 611 beschrieben.

liie Ritzelnester sind paarweise angeordnet, wobei die Nester sines Paares sich schneiden. Die Ritzel sind so in ihre Nester -insetzbar, daß die zu einem Paar gehörigen Ritzel miteinander 'rammen. Sines der Ritzel jedes Paares steht seinerseits mit Binera Seitenrad, das andere Ritzel mit dem daneben angeordneten •Seitenrad in Eingriff. Die Ritzel eines Paares sind gegeneinander in axialer Richtung versetzt angeordnet. Die Seitenräder sind in einer mittigen Aufnahmebohrung des Ausgleichkäfigs ^;:vshbar gelagert.

3:!e miteinander kämmenden Abschnitte der Ausgleichritzel blitzen sich an einem zwischen den beiden Seitenrädern eingeritten Abstandsglied ab.

.'.."■'jweichend von bekannten Ausführungsformen, wie z.B. ent- ^sehend den US-Patentschriften 2 972 265 und 2 462 oOO, sind 'ά:3 Ausgleichritzel erfindungsgemäß nicht an im Käfig gelagerten ■■:.-,uzelwellen aufgenommen. Es sind keinerlei Ritzelwellen, er-..;JTderlicii. Die drehbare Aufnahme der Ritzel in ihrem jeweiligen Vs-st des Ausglsiehfcäfigs ist durch ihren Außendruciimesser i-i-jiierges'feellt, der mit Lauf sitz ausgeführt ist_o Die sich -aus

■ -\:i Sa!an'belasttings2i asi den Hitseln ergebenden quer gerichteten

■ •-!"■lite erzeugen sinen inhärenten Reibungswiderstand*an dem

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mit Laufsitz ausgeführten Außendurchmesser, und damit eine inhärente Drehmomentvorlast. Diese ist in ihrer Größe proportional der in Querrichtung wirkenden Zahnbelastung, die ihrerseits wieder dem durch das Ausgleichgetriebe übertragenen Drehmoment proportional ist.

Die Erfindung unterscheidet sich von herkömmlichen Ausbildungsformen, wie beispielsweise in den vorgenannten Patentschriften beschriebenen, weiterhin dadurch, daß keine speziellen Verzahnung^ formen erforderlich sind. Bs ist z.B. möglich, eine Verzahnung von etwa m = 3,175 (bzw. entsprechend 8 DP) mit einem üblichen Eingriffswinkel von beispielsweise 30 Grad zu wählen. Ein sonst üblicher Schrägungswinkel von 32 Grad ist gleichermaßen geeignet. Durch die Schrägverzahnung wird am jeweiligen Ausgleichritzel ein Axialschub erzeugt, der infolge des Reibangriffs der stirnseitigen Ritzelenden an den Basen ' der Ritzelnester des Ausgleichgetriebekäfigs zu einem Reibungswiderstand führt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Pig. 1 einen Schnitt durch ein Ausgleichgetriebe,

Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie 2-2 in Pig. 1,

Pig. 3 einen Schnitt durch die rechte Hälfte des Ausgleichgetriebekäfigs nach Pig. 1 längs der Linie 3-3 in Pig. 4,

Pig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Pig. 3,

Pig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Pig, 6 durch ein an der linken Seite des Ausgleichgetriebes nach Fig. 1 angeordneten Seitenrades,

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Pig. 6 eine Stirnansicht des Seitenrades nach Fig. 5,

Fig. 7 eine Stirnansicht eines an der rechten Seite des Ausgleichgetriebes nach Fig. 1 angeordneten Seitenrades,

Fig. 7A einen Schnitt längs der Linie 7A-7A in Fig. 7,

Fig. 8 eine Schrägansicht des im Ausgleichgetriebe nach Fig. 1 zwischen den beiden Seitenrädern eingesetzten Abstandgliedes,

Fig. 9 eine Seitenansicht eines der im Ausgleichgetriebe nach Fig. 1 verwendeten Ausgleichritzel und

Fig. 10 eine Stirnansicht mit Blickrichtung entsprechend der in Fig. 9 eingezeichneten Pfeile 10 des Ausgleichritzels nach Fig. 9.

Es sei nun auf Fig. 1 verwiesen. Ein Ausgleichringrad 10 ist so angeordnet, daß mit ihm ein Ausgleichantriebsrad bzw. -ritzel eines Achsausgleichgetriebes in Eingriff gebracht werden kann. Ein typisches Beispiel für eine derartige Anordnung ist aus der US-Patentschrift 3 283 611 zu ersehen.

Das Ringrad 10 ist durch eine Schraubverbindung bzw. in anderer Weise fest an einem Flansch 12 gehaltert, der am Außenumfang eines Ausgleichgetriebe-Käfigteils 14 angeordnet ist. Mit diesem Käfigteil 14 ist durch einen Schraubenbolzen 16 als Gegenstück ein weiterer Ausgleichgetriebe-Käfigteil 18 verbunden. Beide Käfigteile 14 bzw. 18 weisen radial ausgerichtete Flächen 20 bzw, 22 auf_s die bsim Zusaaimenbau der beiden Käfigteile zu einem eine Einheit MId. end en Käfig aneinander

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Im Käfigteil 14 sind vier Paar Ritzelaufnahmen bzw. Ritzelnester ausgebildet (Pig. 2). Jedes Paar weist ein Ritzelnest und ein Gegenritzelnest 26 auf. Diese Nester sind zylindrisch ausgebildet und mit ihren Achsen parallel zur Drehachse des Ringrades 10 ausgerichtet. Die Tiefe des Nestes 26 im Käfigteil 14 ist beträchtlich größer als die des Nestes 24 im gleichen Käfigteil. Ein im Nest 26 aufgenommenes" schrägverzahntes Ausgleichritzel 28 steht in Dreheingriff mit einem Seitenrad 3 Os welches in einer mittigen, gestuften Höhlung 32 im Käfigteil 14 gelagert ist. Das Seitenrad 30 weist zur drehfesten Verbindung mit dem Vielkeilprofil am inneren Ende einer (nicht gezeichneten) Halbachse ein Innenvielkeilprofil 34 auf. Das äußere Ende der Halbachse ist in drehfester Verbindung an eines der Antriebsräder des Fahrzeuges anschließbar.

Das in Pig. 5 gezeigte Seitenrad kann eine gewöhnliche Sehrägverzahnung, m = etwa 3»175 (bzw. entsprechend 8 DP), rechtssteigend, mit einem Eingriffswinkel von 30 Grad sein«, Das mit dem Seitenrad 30 kämmende Ritzel 28 muß notwendigerweise mit linkssteigender Schrägverzahnung ausgeführt sein. Der Luftspalt zwischen dem Außendurchmesser des Hitaels 28 und der zylindrischen Innenumfangsfläche des Nestes 24 ist zweckmäßig zwischen etwa 0,0508 und etwa 0,2032 mm gewählt.

Im Teil 18 des Ausgleichgetriebekäfigs sind ebenfalls axial ausgerichtete Ritzelnester vorgesehen und, wie in Fig. 3 gezeigt, paarweise angeordnet. Jeweils ein Nest eines Paares weist gegenüber dem anderen Nest des Paares eine größere Tiefe auf und ist, entsprechend Fig. 3» mit 36» das flacher ausgeführte Nest eines Paares mit 38 bezeichnet» In jedem der !Tester 36 ist ein Ausgleichritzel 40 mit rechtssteigender Schrägverzahnung aufgenommen, während in jedes de.r Nester 38 das rechte Ende eines der Ritzel 28 eindringt.

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Die Ritzel 40 sind in den Ritzelnestern 24 des Käfigteils 14 aufgenommen. Jedes Ritzel 40 eines Ritzelpaares steht in Dreheingriff mit dem Gegenritzel 28 desselben Paares und ist, wie dieses, in seinem Nest mit einem mit Laufsitz versehenen Außendurchmesser bei gleichem Laufspiel aufgenommen.

In einer mittig angeordneten, gestuften Ritzelaufnahmebohrung 44 im Käfigteil 18 ist ein Seitenrad 42 gelagert, das mit Ritzeln 40 kämmt. Einzelheiten dieses Seitenrades sind insbesondere in Fig. 7 und 7A gezeigt. Danach besitzt es ein Innenvielkeilprofil 46, mit dem die Verbindung mit dem Vielkeilprofil am inneren Ende der anderen, an das andere Antriebsrad des Fahrzeuges angeschlossenen Halbachse herstellbar ist.

Zwischen die beiden Seitenräder 30 und 42 ist eine Abstandbüchse 48 (Pig. 8) eingesetzt. Diese weist bogenförmig gekrümmte Umfangsflächenabschnitte auf, die sich jeweils aus zwei bogenförmigen Teilabschnitten 50 bzw. 52 zusammensetzen. Der Teilabschnitt 50 greift an den Außenflächen der Zahnköpfe der äii-gel 4O₃ die bogenförmigen Teilabschnitte 52 an entsprechenden Außenflächen der- Zahnköpfe der Ritzel 30 an, so daß die Ritzel 30 und 40 im- Bereich ihres gegenseitigen Dreheingriffs radial abgestützt sind.

Die Verteilung des Drehmomentes vom Ringrad 10 aus erfolgt über zwei parallele Drehmomentstränge, die über die im Eingriff miteinander stehenden Ausgleichritzel 28 und 40 führen. Dies verursacht an den Ritzeln eine radial gerichtete Zahnbelastung bzw. Zahnbeanspruchung, aus der sieh infolge der Drehbewegung ein Reibungswiderstand und damit eine inhärente Dreiimomenir/orlast ergibt. Da die Ritzel 28 und 40 sowie die •riit diesen siisajrüaenarbeitenden Seitenräder mit Schrägverz-ahm·:.:-^ 5,1.8geführt sind, wird an den Ritzeln ein Axialschub erzeugt eier infolge des Angriffs der üitzelenden an den Enden bzw, Eassr, ihrer jeweiligen Ritzelnester Reibungswiderstand

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hervorruft. Infolge der axial gerichteten Zahnbelastung an den beiden Seitenrädern ergibt sich auch an der Abstandbüchse eine Axialschubkraft. Eine weitere Axialschubkraft ergibt sich durch die auf Schultern 54 und 56 an den Käfigteilen 18 bzw. 14 übertragenen axial gerichteten Zähnbelastungen.

Bei der Drehmomentübertragung mit Hilfe eines herkömmlich ausgebildeten Ausgleichgetriebes bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges findet :μη Getriebe keine Ausgleichbewegung statt. Dort besteht daher keine Drehmomentvorlast, ausgenommen bei Kurvenfahrt bzw. wenn an einem der Antriebsräder die Haftung verlorengeht und das Rad durchzurutschen beginnt. Da es sich dabei jedoch um Übergangsbedingungen handelt, kann kein andauernder Verlust an Antriebsleistungsanteilen auftreten. Auch ist nicht mit Überhitzung und/oder mit einem Reißen des Ölfilms zu rechnen.

Zur Erzeugung eines normalen Schmierölfilms ist den Ritzel- und Zahnradaufnahmen über in die Käfigteile 18 und 14 eingearbietete Schmieröleinfüllöffnungen 58 bzw. 60 geeignetes Schmieröl zuführbar. Das normalerweise im Ausgleichgetriebegehäuse vorhandene Schmieröl dringtdurch diese Öffnungen in den Ausgleichgetriebekäfig ein.

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1. / Zahnradausgleichgetriebe zum Einbau in den Antriebsstrang eines Fahrzeuges zum Übertragen von Antriebsdrehmoment von einer Antriebswelle auf jede von zwei Antriebsachsen, gekennzeichnet durch einen Ausgleichgetriebe-Käfig (14,18) zur Aufnahme eines Ausgleichringrades (10), ein Paar im Käfig (14,18) drehbar und zueinander in koaxialer Anordnung gelagerte Seitenräder (30^42), die jeweils mit einer anderen Halbachse verbunden sind,, sowie durch Paare von Ausgleichritzeln (28,40), deren Ritzel am Außendurchmesser mit Laufsitz versehen und jeweils einzeln in in den Käfig (14,18) eingearbeiteten zylindrischen Aussparungen (24,26; 36,38) drehbar aufgenommen sind, wobei clie Ritzel .eines Paares miteinander kämmen und jeweils mit einem anderen Seitenrad (30,42) in Eingriff sind₅ so daß "bsisa ÜTbsrtragsa des Drehmomentes über die Yorrichirmg auftretende 2ahn.be= lastungen an den Ritzeln (28,40) foeiM Drehen der Bitzel in ihren jeweiligen Ritz eine stern (24«>26g 36_P33) zu Reibungswiderstand und damit zu einer Drehmomentvorlast in der Vorrichtung führen.

2. Zahnradausgleichgetriebe nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzel (28^40) mit Äußenschrägverzahnung ausgeführt sind_P daß das eine Ritzel (40) rechtssteigende, das andere Ritzel (28) linkssteigende Außeiischrägzähne aufweist, daß ein Ritzel jeden Paares mit einem-3nde mit dem ihm zugeordneten Seitenrad (30 bzw= 42), das andere Ritzel mit einem Ende mit dem ihm zugeordneten

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Seitenrad (30 bzw. 42) kämmt, daß die Ritzel (28,40) gegeneinander in axialer Richtung so versetzt angeordnet sind, daß ihre benachbarten anderen Enden miteinander in Eingriff stehen, und daß zwischen den Seitenrädern (30,42) eine Abstandbüchse (38) eingesetzt ist, die die Ritzel eines ,Jeden Paares im Bereich ihres gegenseitigen Eingriffs abstützt.

3. Zahnradausgleichgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennz eichnet, daß der Ausgleichgetriebe-Käfig zweiteilig ausgeführt ist, daß in jedem Käfigteil (14,18) paarweise angeordnete Ritzelnester (24,26; 36,38) geformt sind, und daß die Käfigteile (14,18) so in gegenseitiger Anlage aneinanderfügbar sind, daß ihre jeweiligen Ritzelnester zueinander in Deckung stehen und für jedes Ritzel eines Ritzelpaares ein einziges Ritzelnest bilden.

i'-o Zahnradausgleichgetriebe nach Anspruch 1, dadurch ■ 2 e k e η η ζ e i c h η e t, daß der Ausgleichgetriebe-Käfig 3W3itsilig ausgeführt ist, daß in jedem Käfigteil (14,18) paarweise angeordnete Ritzelnester (24,26; 36,38) geformt sind, daß die Käfigteile (14,18) so in gegenseitiger Anlage aneinanderfügbar sind, daß ihre jeweiligen Ritzelnester zueinander in Deckung stehen und für jedes Ritzel eines Ritzelpaares ein sinzigss Ritzelnest bilden, wobei die Ritzel (28,40) an den Basen ilirer jeweiligen Ritzelnester angreifen, so daß axial gerichtete Komponenten der an den Ritzeln angreifenden Zahnlastkräfts sine Reibungskomponente erzeugen, welche die sich iiue den an den Ritzeln angreifenden quer gerichteten Zahnbe-. .ast'tingsii ergebende Reibungskomponente ergänzt.

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