DE3047550C2

DE3047550C2 - Differentialgetriebe

Info

Publication number: DE3047550C2
Application number: DE3047550T
Authority: DE
Inventors: Yves Jean 48010 Birmingham Mich. Kemper
Original assignee: VADETEC CORP TROY MICH US; Vadetec Corp Troy Mich
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1979-05-30
Filing date: 1980-05-29
Publication date: 1985-01-10
Also published as: EP0029452A1; EP0029452A4; SE421825B; DE3047550T1; GB2061426B; GB2061426A; SE8100662L; EP0029452B1; WO1980002730A1; JPS56500620A; US4296647A; AU533652B2; JPS6321058B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Differentialgetriebe ist in der älteren, nicht vorveröffenti ichten DE-OS 2942775 beschrieben.

In der US-PS 4152946 sind verschiedene Ausführungsformen von stufenlos regelbaren Getrieben ofienbart, bei denen drei gehäuseunterstützte Arbeitskörper die Übertragung einer mechanischen Eingangsieisiung zu einer drehbaren Ausgangswelle bei stufenlos regelbaren Drehzahlverhältnissen innerhalb des Konstruktionsbereichs des Getriebes bewirken. Aus Definitionsgründen für diese Hintergrunderörterung sowie für die nachfolgende detaillierte Beschreibung der Erfindung und für die Ansprüche können die drei Arbeitskörper jeweils Kurbelkorper, welcher vom Getriebegehäuse unterstützt wird, um mit einer ersten Achse konzentrisch zu sein. Paar von Kegelkörpern, welches konzentrisch zu einer zweiten Achse ist, die im Verhältnis zur ersten Achse geneigt ist und diese erste Achse in einem Achsenschnittpunkt schneidet, und Paar von Ringkörpern, das vom Gehäuse getragen wird oder einen Teil des Gehäuse bildet, um ebenfalls konzentrisch zur ersten Achse zu sein, genannt werden. Obwohl irgendeiner dieser drei Körper um die jeweilige Achse, zu welcher er konzentrisch ist, drehbai sein kann, ist einer der drei Körper gegen Drehung arretiert, um ein Reaktionsmoment zu erzeugen, wohingegen die anderen beiden Körper drehbar sind und entweder direkt oder über Zahnradvorgelege mit der jeweiligen Eingangs- und Ausgangswelle des Getriebes verbunden sind.

Es wird angemerkt, daß die Begriffe Kurbelkorper, Kegelkörper und Ringkörper als solche die hierdurch bestimmten Bauteile weder auf die Getriebeklasse entsprechend der Offenbarung der US-PS 41 52946 noch auf den speziellen hiernach beschriebenen Aufbau beschränken. Die Begriffe geben jedoch eine Definitionskonsistenz in der nachfolgenden Beschreibung und erleichtern das Verständnis der verschiedenen Drehzahlverhältnisse, ausgedrückt durch algebraische Gleichungen.

Die Fähigkeit solcher Getriebe, stufenlos regelbare Drehzahlverhältnisse zu erzeugen, ist bekannt. Die Paare von Rollbahnen auf den Kegelkörpern und Ringkörpern werden in Reibeingriff gegeneinander an zwei Berührungspunkten- oder Berührungszonen gehalten, deren Position einstellbar ist, um das Verhältnis des Kegelkörper-Bahnradius Rg zum Ringkörper-Bahnradius Ä« zu verändern. Wenn der Kurbelkorper mit einer Geschwindigkeit α um die erste Achse drehbar ist, die Rotationsgeschwindigkeit des Paares von Kegelkörpern um die zweite Achse in einem ortsfesten Bezugssystem β ist und die Rotaiionsgeschwindigkeit des Paares von Ringkörpern um die erste Achse ω ist, stehen die jeweiligen Geschwindigkeiten der drei Körper in der nachfolgenden Beziehung zueinander:

ω -α + (ff -jS)Äft/Ä„. = 0

Da sich eine Einheit des Paares von Kegelkörpern oder des Kurbelkörpers innerhalb der anderen Einheit erstreckt, ist das Radiusverhältnis R_B/R_W entweder kleiner als 1 (wobei R₈ immer kleiner als R _w ist) oder größer als 1 (wobei R_B immer größer ais/i, ist). Die Funktion ρ wird hiernach zur Bestimmung entweder von R_B/R,_y oder dem Reziproken R _W/R_B verwendet, welches Verhältnis auch immer größer als 1 ist. Hierbei wird angemerkt, daß ρ und sein reziproker Wert l/p in richtiger Weise verwendet werden.

Eine aligemein bevorzugte Betriebsart solcher Getriebe besteht darin, dem Kurbelkörper ein Eingangsdrehmoment zuzuführen, das Paar von Kegelkörpern in einer Taumelbewegung zu führen und das Paar von Ringkörpem gegen Drehung festzuhalten (ώ = 0). Das Paar von Kegelkörpern ist mit einer um die erste Achse drehbaren Ausgangswelle über ein Zahnradvorgelege mit einem Übersetzungsverhältnisfaktor k verbunden, der theoretisch irgendeinen Wert annehmen kann und auch entweder positiv oder negativ sein kann in Abhängigkeit von dem besonderen verwendeten Zalmradvorgclegeaufbau. Im Lichte des Vorhergehenden, wobei θ die AüSgangsdrehzahl der Einheit ist und unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses k des Vorgeleges, wird das Ausgang/Eingang-Drehzahlverhältnis der Einheit durch folgende Gleichung bestimmt:

θ/β = 1 - kp.

Ein Hauptvorteil der Betriebsart, dargestellt durch Gleichung (2), besteht darin, daß die körperlichen bzw. physikalischen Parameter solcher Getriebe leicht einen Bereich der Werte für die Funktion k ermöglichen, der einen stufenlos regelbaren Ausgang/Eingang-Drehzahlverhältnisbereich von 0 bis 1 ermöglicht (1,0 > kp > 0,5). Dieser Bereich kann auch verschoben werden, um eine Ausgangsumkehr durch Null zu beinhalten, ledigHch durch Auswahl eines Übersetzungsverhältnisses (*), so daß die Funktion (kp) einen numerischen Wert von 1 umfaßt (z. B. 1,2 > kp > 0,7).

Zusätzlich zu der oben genannten US-PS 41 52946 wird noch auf die US-PS 29 328 (Reissue-Patent) und die US-PS 41 12 779 und 4112 780 verwiesen. Diese Patenlschriften offenbaren zusätzliche Variationen der stufenlos regelbaren Getriebe der vorliegenden Art. Wie aus diesen verschiedenen früheren Patentschriften hervorgeht, kann die besondere Konfiguration des Kurbelkörpers, der Kegelkörper und der Ringkörper in den jeweils offenbarten Ausführungsformen verändert werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Differentialgetriebe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei dem die Eingangswelle die beiden Ausgangswellen in unabhängig voneinander veränderbaren Drehzahlverhältnisbereichen antreiben kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Differentialgetriebe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden der grundsätzliche Aufbau und die Eigenschaften der Veränderung des Drehzahlverhältnisses der früher offenbarten, stufenlos regelbaren Getriebe einer leistungsaufteilenden Differentialeinheit angepaßt, durch welche eine Eingangsleistun.p.in gesteuerter Weise zu einer Welle oder beiden Wellen von zwei Differentialaus-

(1) gangswellen übertragen wird, die z.B. mit einem Paar von Antriebsrädern oder Antriebsketten auf entgegengesetzten Seiten eines steuerbaren, selbst angetriebenen Fahrzeugs verbunden sind. Wie in früheren Getrie- beaufbauten definiert ein Einheitsgehäuse eine erste Achse und lagert einen Kurbd körper für eine Drehung um diese Achse. In diesem Beispiel trägt der Kurbelkörper um eine zweite Achse, die in Bezug zur ersten Achse geneigt ist und diese in einem Achsenschnittpunkt schnei-

!0 det, ein Paar von koaxialen Kegelkörpern, welche unabhängig um die zweite Achse drehbar sind. Jeder Kegelkörper weist eine Drehrollbahn um die zweite Achse auf, welche in Reibeingriff mit einer einzigen Risigkörper-Drehrollbahn um die erste Achse steht. Wenn die letztere Bahn als innere kreisförmige Bahn auf einem der beiden Ringkörper ausgebildet ist, welche an einer Drehung um die erste Achse gehindert, aber längs dieser Achse verschiebbar sind, weist jede Kegelkörper-Drehrollbahn eine äußere kegelstumpfformige Gestalt auf. Die beiden kegelstumpfiormigen Bahnen sind entgegengesetzt konvergent und werden figen die jeweiligen kreisförmigen Bahnen der Ringkörper unier einer Normalkraflbelastung gehalten, die von einer kräfteerzeugenden Einrichtung entwickelt wird, weiche eine Trennung der beiden Kegelkörper weg voneinander längs de·· zweiten Achse anstrebt. Jeder Kegelkörper ist triebmäßig durch ein Zahnradvorgelege mit eineT der beiden Ausgangswellen verbunden.

Das Verhältnis der Eingangsdrehzahl zur Ausgangs-(2) 30 drehzahl für jede Ausgangswelle ist stufenlos regelbar entsprechend der obigen Gleichung (2) durch axiales Verschieben eines jeden Ringkörpers längs der ersten Achse zur Änderung des Radiusverhältnis der Bahnradien der Kegelkörper und der Ringkörper an deren Berührungspunkten. Dieses Radiusverhältnis an jedem Berührungspunkt ist unabhängig ausgestaltet vom Radiusverhältnis an dem anderen Berührungspunkt mit Hilfe eines Ringkörper-Einstellsystems, welches derart arbeitet, daß die Ringkörper aufeinander zu und vcnein ander weg mit gleichen Bewegungsgeschwindigkeiten bewegt werden und daß hierdurch das Verhältnis der Bahicradien der Kegelkörper und der Ringkörper an den beiden Berührungspunkten in gleicherweise verändert wird und/oder daß beide Ringkörper in de; gleichen Richtung gleichzeitig bewegt werden, um die entsprechenden Verhältnisse der Bahnradien an den beider. Berührungspunkten entgegengesetzt zu verändern. Solch ein Einstellsystem kann z. B. durch eine Anordnung von mit gegenläufigem Gewinde versehenen, drehbaren Einstellschrauben verwirklicht werden, die in Bezug auf das Einheitsgehäuse axial verschiebbar gelagert sind. Durch eine eirfache Drehung der Schrauben werden die Ringkörper gleichzeitig aufeinander zu und voneinander weg bewegt, wohingegen eine axiale Einstel- lung der Schrauben eine Bewegung der beiden Ringkörper in der gleichen Richtung bewirken würde oder eine Bewegung von nur einem Ringkörper, wobei der axialen Einstellung der mit gegenläufigem Gewinde versehenen Schrauben gleichzeitig durch Drehung dergleichen Schraube, jedoch nur auf einer Seite, entgegengewirkt Wird.

Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im nachfolgenden in Vetbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 einen Läng-schnitt in einer horizontalen Mittelebene durch ein Differentialgetriebe gemäß einer Ausfuhrungsform, Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten Teilquerschnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 einen Teilquerschnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 3,

F i g. 5 eine schematische Ansicht, in welcher die Anonfaung einer Variation der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 illustriert ist und

Fig. 6 einen der Fig. 2 ähnlichen Querschnitt einer anderen Ausfiihrungsform.

In den Fi₁J-I und 2 ist eine Ausfiihrungsform eines Differentialgetriebes H gezeigt, das ein Gehäuse 12 mit äußeren Seitenwinden 14 und 16 aufweist, welche jeweils durch vordere und hintere Endwände 18 und 20 verbunden sind. Ein im allgemeinen zylindrisches Innengehäuse 22 erstreckt sich zwischen den Endwänden IS und 2t des Gehäuses 12 und ist an diesem befestigt.

An gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 12 erstreckt sich ein Paar von Ausgangswellen 24 und 26, die mindestens teilweise im Gehäuse durch Lager 28 und 30 drehbar gelagert sind. Jede dieser Wellen erstreckt sich innerhalb des Gehäuses 12 zwischen den Sciicnwariuen 14,16 und dem Innengehäuse 22 und ist jeweils mit angetriebenen Kegelrädern 32 und 34 verkeilt. Wie in F ig. 1 gezeigt ist, sind die Ausgangswellen 24 und 26 koaxial und liegen als solche auf einer gemeinsamen Achse 36. Die Zahnräder 32 und 34 springen jeweils nur auf einer Seite durch eine öffnung 3t, 40 hervor, um mit den äußeren Zähnen 42, 44 auf einem Paar von Zahnkränzen 46 und 48 zu kämmen. Die Zahnkränze 46 und 4t sind in den Endwänden It, 2t des Gehäuses 12 in Lagern St und 52 gelagert, um koaxial zueinander und konzentrisch mit einer ersten Achse 54 zu sein. Konzentrisch zur Achse 54 ist ebenfalls eine Eingangswelle 56 angeordnet, die mit einer Triebwelle 5t durch ein Universalgelenk 6t verbunden ist. Die Darstellung in F i g. 1 ist unvollständig in Bezug auf die inneren Komponenten, durch welche die Leistung bzw. Energie von der Eingangswelle 56 auf die jeweiligen Ausgangswelien 24 JJJ.J 24 über!™"" %v:rd. Seichs inneren SCc~~"ii"iiri sind vollständig in den F i g. 2 bis 4 dargestellt und werden im einzelnen im nachfolgenden unter Bezugnahme auf diese Figuren beschrieben.

In Fig. 2 ist die Eingangswelle 56 als einstöckige Stummelwelle an einem Ende eines Kurbelkörpers 62 gezeigt, der auch an seinem entgegengesetzten Ende eine Stummelwelle 64 aufweist. Mit Hilfe der in Lagern 66 und 68 aufgenommenen Stummelwellen 56 und 64 ist der Kurbelkörper 62 in Bezug auf das Innengehäuse 22 und die Zahnkränze 46,48 sowie um die erste Achse 54 drehbar.

Der Kurbelkörper 62 unterstützt ein Paar von unabhängig drehbaren Kegelkörpern 70 und 72, die in koaxialer Ausrichtung mit und drehbar um eine zweite Achse 74 angeordnet sind, die in Bezug auf die erste Achse 54 geneigt ist und diese in einem Achsenschnittpunkt S schneidet. Die beiden Kegelkörper 70 und 72 sind jeweils im Kurbelkörper durch innere und äußere Lager 76 und 78 gelagert, welche jeden geeigneten Aufbau aufweisen können, wie z.B. hydrodynamische Lager, Rollenlager oder dergleichen, welche jedoch eine geringfügige axiale Bewegung der Körper 70 und 72 längs der Achse 74 nicht beschränken.

Die Kegelkörper 70 und 72 bestimmen jeweils eine äußere kegelförmige Drehrollbahn 80,82 um die zweite Achse 74. Die Drehrollbahnen 80 und 82 sind daher entgegengesetzt konvergent unter einem Winkel, welcher ungefähr doppelt so groß ist wie der Winkel, unter wel· chem sich die Achsen 54 und 74 schneiden. Die Bahnen 80 und 82 stehen darüber hinaus in Rollreibeingriff an diametral entgegengesetzten Punkten P\ und Pl mit Drehrollbahnen 84 und 86, welche als innere kreisförmige Oberflächen auf einem Paar von Ringkörpern 88 und 90 ausgebildet sind, welche gegen eine Drehung um die erste Achse 54 z. B. durch Lappen 92 in gehäusebestimmten Schlitzen 94 gesichert sind. Die Bahnen 84 und 86 sind daher Drehflächen um die erste Achse 54 mit einem konstanten Radius R_w und sind längs der Achse 54 von der äußersten in F i g. 2 dargestellten Position nach innen zu einer Position bewegbar, in welcher sie in der Nähe des Achsenschnittpunktes Sangeordnet sind. Die kegelförmigen Drehrollbahnen 80 und 82 auf den Ringkörpern 70 und 72 haben andererseits einen veränderbaren Radius R₈ in Abhängigkeit vom Ort der Berührungspunkte P1 und Pl, weiche ihrerseits durch die axiale Position der Ringkörper 88 und 90 bestimmt werden.

Um die jeweiligen Bahnen der Kegelkörper und Ringkörper in Drehmomente übertragendem Rollreibeingrifi* gegeneinander zu hauen, sind die Kcgclkcrper 70 und 72 jeweils mit einem konzentrischen Kolben 96 und Zylinder 98 ausgebildet, welcher durch eine verschiebbare und drehbare Dichtung, in Fig. 2 als O-Ring 100 dargestellt, geschlossen ist. Hydraulisches Strömungsmittel von einer äußeren Quelle 102, zugeführt unter Druck über einen Kanal 104 im Kurbelkörpcr 62 und einen zentralen Durchlaß 106 in dem Kegelkörper 72, bewirkt eine zwangsweise Trennung der Kegelkörper 70 und 72 «nd zwingt diese Körper in Rollreibeingriff mit den Ringkörpern 88 und 90. Es wird angemerkt, daß das beschriebene hydraulische System nur ein Beispiel von möglichen Einrichtungen darstellt, durch welche die Kegel körper 70 und 72 zwangsweise voneinander längs der Achse 74 in Eingriff mit den Bahnen 84 und 86 getrennt werden können, wobei zur gleichen Zeit eine Relativdrehung der Körper 70 und 72 ermöglicht wird.

Jeder Kegelkörper 70 und 72 trägt an seinem äußeren c_nH_e jau,₅;!_{£ 5}in Antriebszahnrad 108 und 110. die jeweils mit Innenzähnen 112,114 auf den Zahnkränzen 46 und 48 kämmen. Ein Übersetzungsverhältnisfaktor k, bestimmt durch Teilung des Durchmessers eines jeden Antriebszahnrades 108,110 durch den Durchmesser der Innenzähne 112,114, ist jeweils der gleiche für jeden Zahnradsatz 108,112 und 110,114.

Die Leistungsübertragung von der Eingangswelle 56 zu den jeweiligen Ausgangswellen 24 und 26 kann nunmehr aus der vorhergehenden Beschreibung der Komponenten, dargestellt in den Fig. 1 und 2, verstanden werden. Die an der Eingangswelle 56 vorhandene Leistung bzw. Antriebskraft versetzt den Kurbelkörper 62 um die erste Achse 54 in Drehung, um beide Kegelkörper 70 und 72 sowie die zweite Achse 74 in Taumelbewegung um die erste Achse 54 zu versetzen. Eine Kombination der Umlaufbewegung eines jeden Antriebszahnrades 10t und 11t und der Drehung dieser Antriebszahnräder um die zweite Achse 74 als Ergebnis des Rollreibeingriffs der Bahnen 80 und 82 mit den Bahnen 84 und 86 treibt jeweils die Zahnkränze 46 und 48 um die Achse 54 an. Die Drehung der Zahnkränze 46 und 48 verursacht ihrerseits eine Drehung der Kegelräder 32 und 34 und demzufolge einen Antrieb der Ausgangswellen 24 und 26.

Wie erwähnt, ist der Übersetzungsverhältnisfaktor k der gleiche für die beiden Kegelkörper 70 und 72 und ist bei einer gegebenen Konstruktion festgelegt oder konstant. Das Radiusverhältnis R «ΛΚ· oder der Faktorp für jeden Bahnberührungspunkt P1 oder Pl ist veränder-

lieh. Wenn insbesondere die Rptationsgeschwindigkeit der Zahnkränze 46 und 48 θ und die Rotationsgeschwindigkeit der Eingangswelle 56 α ist, wird das Ausgang/Eirgang-Drehzahlverhältnis oder die Drehzahl der Zahnkränze relativ zur Drehzahl der Eingangswelle 56 durch die obige Gleichung (2) bestimmt.

Wie erwähnt, wird das Radiusverhältnis ρ an jedem Balirtjerührungspunkt P\ oder Pl durch die axiale Stellung der Ringkörper 88 und 90 bestimmt. Das Verhältnis der Bahnradien oder die Funktion ρ ist an jedem Berührungspunkt PX und Pl unabhängig einstellbar durch ein Ringkörper-Einstellsystem, mit dessen Hilfe beide Ringkörper 88 und 90 zueinander und voneinander weg mit gleichen Raten bewegt werden können, so daß das Radiusverhältnis an jedem Berührungspunkt gleich ist, oder mit dessen Hilfe beide Ringe gleichzeitig in der gleichen Richtung bewegt werden können, so daß das Radiusverhältnis an einem der beiden Berührungspunkte erhöht wird, während das Radiusverhäitnis an dem anderen der beiden Berührungspunkte erniedrigt wird. Ein solches Einstellsystem ist in den Fig. 2 bis 4 dargestellt und weist eine mit gegenläufigem Gewinde versehene drehbare Einstellschraube 116 auf, welche in Schraubeingriff mit den Ringkörpern 88 und 90 steht und axial mittig an einem Schlitten 118 befestigt ist. Wie in F i g. 2 und 3 gezeigt ist, ist der Schlitten 118 im Innengehäuse 22 durch Führungsbahnen 120 in einer Richtung parallel zur Achse 54 verschiebbar gelagert. Eine solche axiale Bewegung des Schlittens 118 wird durch eine hydraulische Kolben/Zylinder-Einheit 122 bewirb, welche durch einen Durchlauf von hydraulischem Strömungsmittel durch Leitungen 124 und 125 in bekannter Art gesteuert wird. Die Dreheinstellung der Schraube 116 wird von einem Elektromotor 126 bewirkt, der fest auf der Außenseite des Gehäuses 22 montiert ist und ein Ausgangszahnrad 128 aufweist, das mit Ajngm relativ °rcßsri 3n^aetr£eber.*ri Z«*hr.r£c! 130 kämmt, welches an der mit gegenläufigem Gewinde versehenen Schraube 116 verkeilt ist. Das Motorantriebszahnrad 128 ist verlängert, um sich einer Bewegung des Zahnrades 130 mit dem Schlitten 118 anpassen zu können. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ist der Rahmen 22 mit einer Öffnung 132 zur Aufnahme eines herabhängenden Gablungsabschnittes 134 des Schlittens 118 versehen. Wie in den F i g. 2 und 4 gezeigt ist, ist das Zahnrad 130 zwischen gegenüberliegenden Wänden 136 und 138 des herabhängenden Gablungsabschnittes 134 gelagert. Eine relative axiale Bewegung der Schraube 116 und des Schlittens wird durch Schnappringe 140 verhindert, die zwischen dem Zahnrad 130 und den Wänden 136 und 138 angeordnet sind.

Das in den Fig. 3 und4 illustrierte Einstellsystem für die Ringkörper stellt nur beispielhaft eine mögliche Form anderer in Betracht zu ziehender Variationen dar. So genügt z. B. die Verwendung einer mit gegenläufigem Gewinde versehenen Einstellschraube 116, um die Ringkörper 88 und 90 axial zu positionieren aufgrund der Tatsache, daß die Einstellkräfte, die zur Bewegung der Ringkörper erforderlich sind, relativ klein sind, wenn die Kegelkörper 70 und 72 in Bewegung sind. Es wird jedoch in Betracht gezogen, daß zwei oder drei sol· eher Einstellschrauben 116 vorgesehen sind und jeder der gleiche oder synchron bewegte Schlitten 118 zugeordnet ist. Jede der beiden oder mehreren Einstellschrauben kann von getrennten elektrisch synchronisierten Schrittmotoren angetrieben werden, oder ein einziger Motor kann triebmäßig mit jeder der Einstellschrauben 116 über eine äußere Wellenführung (nicht gezeigt) verbunden werden.

Wenn vorausgesetzt wird, daß jede der Ausgangswellen 24 und 26 z. B. mit Antriebsrädern auf gegenüberliegenden Seiten eines Fahrzeugs verbunden ist und daß die Antriebswelle 58 direkt mit dem Motor eines solchen Fahrzeugs verbunden ist, kann der Betrieb zur Veränderung des Drehzahlverhältnisses der beiden Ausgangswellen 24 und 26 in gleicher Weise relativ zur Eingangswelle 56 konventionelle Fahrzeuggetriebe an passen durch Einstellung des Schlittens 118 zur Zentrie rung der Schraube 116 in einer Ebene, welche den Achsenschnittpunkt Sschneidet, und durch Einstellung beider Ringkörper 88 und 90 aufeinander zu und voneinander weg durch einfache Drehung der Schraube 116.

Auf diese Weise werden beide Ausgangswellen 24 und 26 mit der gleichen Drehzahl angetrieben, welche stufenlos regelbar ist von einem Ausgang/Eingang-Verhältnis von Null (betrachte obige Gleichung (2) und die Diskussion der Parameter λ und p) bis zu einem Aus gang/Eirgang-Verhältnis, das sich 1/1 oder der Einheit nähert in Abhängigkeit vom Bereich der Radiusverhältnisse bei einer gegebenen Konstruktion des Differentialgetriebes 10. Wenn das Fahrzeug eine Kurve nimmt und eine der Wellen 24 oder 26 mit größerer Drehzahl

2J als die andere anzutreiben ist, wird der Schlitten 118 axial verschoben mit oder ohne Drehung der Schraube 116, um die Drehzahl zu verändern, mit welcher die jeweiligen Wellen 24 und 26 für eine gegebene Rotationsgeschwindigkeit der Eingangswelle 56 angetrieben wer- den.

Das Differentialgetriebe 10 kann in Kettenfahrzeugen oder Fahrzeugen, welche durch Veränderung der Drehzahl gesteuert werden, eingesetzt werden, bei welchen die mit dem Boden in Eingriff stehenden Ketten oder Rädern auf gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs mit unterschiedlichen Drehzahlen oder in entgegengezter. Richtunge

gehenden festgestellt worden ist, können die Ringkörper 88 und 90 durch geeignete Auswahl der Parameter k und ρ derart eingestellt werden, daß die Ausgangswellen 24 und 26 für eine gegebene Drehrichtung der Eingangswelle 56 in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden. Durch Einstellung der beiden Ring körper 88 und 90 in eine axiale Position, in welcher die Drehung der Zahnkränze 46 und 48 sich Null nähert, kann einer der Zahnkränze 4t und 4t und daher eine der Wellen 24 und 26 in einer Richtung angetrieben werden, wohingegen der andere der Zahnkränze und die andere der Ausgangswellen 24 und 26 in der entgegengesetzten Richtung angetrieben wird durch Betätigung des Schlittens 118 zur Verschiebung beider Ringkörper Sf und 90 in gleicher Richtung. Die gleiche Einstellart kann bei relativ hohen Ausgang/Eingang-Drehzahlverhiluiissen, z. B. in Fahrzeugen bewirkt werden, um eine Servolen kungshilfe zu schaffen. Mit anderen Worten, jede hand betätigte Fahrzeuglenkung kann unterstützt werden durch Einstellung des Schlittens 118, um einen Antrieb der Antriebsräder auf gegenüberliegenden Seiten der Fahrzeuge mit Drehzahlen zu bewirken, die mit einer Servolenkungshilfe konsistent sind. Eine Servolenkungshilfe dieser Art ist insbesondere für Fahrzeuge mit Vorderradantrieb einsetzbar.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die erste Achse 54 gekippt und verläuft unter einem Winkel im Verhältnis zur Achse 36 der Ausgangsweilen 24 und 26. Darüber hinaus wird angemerkt daß die Achse 3« durch den Achsenschnittpunkt 5 verläuft. Der Grund für das schräge Verhältnis der Achsen 54 und 36 besteht darin, daß das

JVJ t/ JJKJ

angetriebene Kegelrad 32 direkt mit den Außenzähnen 42 und 44 auf den Zahnkränzen 46 und 48 kämmen kann. Darüber hinaus ist diese Anordnung erforderlich, um beide Ausgangswellen 24 und 26 auf der gleichen Achse 36 anzuordnen, wenn ein direktes Kämmen der Zahnräder, wie gezeigt, vorausgesetzt wird. In Fig. S ist eine Variation schematisch gezeigt, bei welcher sich ein Paar von Ausgangswellen 24 α und 26 α auf parallel, zu einer Achse 36 a versetzt angeordneten Achsen erstreckt, wobei die Achse 36 a ihrerseits senkrecht zur Achse 54 α verläuft. Die angetriebenen Kegelräder 32 α und 34 α haben einen ausreichend großen Durchmesser, um mit nur einem der Zahnkränze 46 α und 48 α zu kämmen, ohne die anderen Zahnkränze zu behindern. Wie ohne weiteres klar ist, kann eine andere als die in den Fig. 1 und S beispielhaft dargestellte Geometrie vorgesehen werden, um gewünschte Übersetzungsreduktionsfaktoren zwischen den Zahnkränzen 46 und 48 und den Ausgangswellen 24 und 26 zu erzielen.

In Fig. 6 ist eine alternative Ausfiihmngsfnrm des JO Differentialgetriebes illustriert, wobei Elemente, die mit Elementen gemäß Fig. 2 identisch sind, durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und Elemente, welche strukturell abgeändert sind, aber der gleichen oder äquivalenten Funktion dienen, durch die gleichen gestrichenen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Daher bleiben die Kegelkörper 70 und 72, die Ringkörper 88 und 90 sowie das Einstellsystem für die Ringkörper unverändert. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch der Kurbelkörper 62' abgeändert und weist ein angetriebenes Zahnrad 141 auf, das mit einem Zwischenzahnrad 142 in Eingriff steht, das in dem Gehäuse 12' gelagert ist und durch ein Antriebszahnrad 144 angetrieben werden kann. Das Antriebszahnrad 144 kann seinerseits mit einer Antriebsquelle (nicht gezeigt) verbunden sein, welche z. B. einen inneren Verbrennungsmotor enthält, der parallel zur Achse 54 orientiert ist. Wie dem Fachmann geläufig ist, ist eine solche Anordnung besonders geeignet für Fahrzeuge mit Vorderradantrieb.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 sind die Ausgangswellen 24' und 26' direkt mit den Zahnkränzen 46' und 48' verbunden, weiche in rliesem Falle nur Innenzähne 112 und 114 aufweisen, welche jeweils mit den Antriebszahnrädern 108 und UO in Eingriff stehen. Bei dieser Ausführungsform wird angemerkt, daß der Durchlaß für das hydraulische Strömungsmittel von der äußeren Quelle 102' zum Zylinder 98 durch einen radialen Kanal 146 in der Ausgangswelle 24' und der Stummelwelle 64' des Kurbelkörpers verläuft. Axial beab- so standete und drehbare Dichtungssätze 148 und 150 zwischen dem Gehäuse und der Ausgangswelle 24' einerseits und der Ausgangswelle 24' und der Stummelwelle 64' andererseits tragen zur Schaffung eines Strömungsmitteldurchlasses bei, mit dessen Hilfe hydraulisches Druckströmungsmittel von der Quelle 102' die Kraft steuern kann, mit welcher die Kegelkörper 70 und 72 zwangsweise zum Eingriff mit den Ringkörpern 88 und 90 getrennt werden.

Der Betrieb der Ausführungsform gemäß F i g. 6 ist im wesentlichen ähnlich zu dem beschriebenen Betrieb der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2. Der prinzipielle Unterschied besteht in der direkten Verbindung der Ausgangswelle 24' und 26' mit den Zahnkränzen 46' und 48' bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 im Vergleich zum Ausgangswellenkegelrad der Ausfühningsform gemäß den Fig. 1 und 2.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Differentialgetriebe mit einem Gehäuse, welches eine erste Achse (54) bestimmt, einem Kurbel- körper (42), welcher durch das Gehäuse (22) für eine Drehung um die erste Achse gelagert und mit der Eingangswelle (54) verbunden ist, einem Paar von Kegelkörpern (7«, 72), welche von dem Kurbelkorper um eine zweite Achse (74)getragen sind, welche zur ersten Achss geneigt ist und die erste Achse in einem Achsenschnittpunkt (S) schneidet, und welche jeweils eine kegelförmige Drehrollbahn (M, 82) um die zweite Achse aurweisen, einem vom Gehäuse getragenen Paar von Ringkörpern (88,9Φ), i> die jeweils eine kreisförmige Drehrollbahn (84,86) um die erste Achse aufweisen, welche auf gegenüberliegend«« Seiten des Achsenschnittpunktes positioniert sind, wobei die kegelförmigen und kreisförmigen Drehrollbahnen an zwei Berührungs- punkten (Pl, P 2) in Reibeingriff stehen, von denen jeweils einer auf jeder Seite des Achsenschnittpunktes angeordnet ist, und wobei eine Taumelbewegung des Paares von Kegelkörpern eine Drehmomentübertragung zwischen den kegelförmigen und kreis- formigen Drehrollbahnen bewirkt, wobei das Verhältnis (ρ) des Radius (R_s) de? kegelförmigen Drehrollbahnen zu dem Radius (Ä») der kreisförmigen Drehrollbahnen an den Berührungspunkten durch relative Verschiebung der Kegelkörper und Ringkör-. per veränderbar ist, mit Einrichtungen (108, UO, 46, 48,32,34) zum triebmäßigen Verbinden eines Paares der Paare von Kegel-r.nd Riß^körpern mit den Ausgangswellen (24, Ii) und mit Einrichtungen (92,94), welche das andere Paar der P \are von Kegel- und Ringkörpern an einer Drehung hindern, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Körper (70, 72, 88, 9β) eines Paares der Paare von Kegel- und Ringkörpern für eine unabhängige Drehung gelagert sind und daß die relative Verschiebung der Kegel- und Ringkörper zur Veränderung des Verhältnisses (p) der Radien (R_B, R _w) der kegelförmigen und kreisförmigen Drehrollbahnen (80, 82, 84, 86) an den jeweiligen Berührungspunkten unabhängig einstellbar ist.

2. Differentialgetriebe, bei dem die Ringkörper (88,90) zu- und voneinander weg einstellbar sind zur gleichen Veränderung des Verhältnisses (p) der Radien der kegelförmigen und kreisförmigen Drehrollbahnen (80, 82, 84, 86) an den beiden Beruh- rungspunkten (Pl, Pl), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkörper gleichzeitig in der gleichen Richtung einstellbar sind zur entgegengesetzten Veränderung des Verhältnisses (p) der Radien der kegelförmigen und kreisförmigen Drehrollbahnen an den beiden Berührungspunkten.

3. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis (Zc) der Einrichtungen zum triebmäßigen Verbinden eines Paares der Paare von Kegel- und Ringkörpern mit den Ausgangswellen und das Radiusverhältnis (p) der Drehrollbahnen (M, 82, 84, 86) derart in Beziehung zueinander stehen, daß ein Ausgang/ Eingang-Drehzahlverhältnis geschaffen wird, daß sich für jede Ausgangswelle (24, 26) bis zu Null erstreckt.

4. Differentialgetriebe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswellen (24,26) auf einer dritten Achse (36) ausgerichtet sind, welche den Achsenschnittpunkt (S) schneidet und im Verhältnis zur ersten Achse (54) schräg verläuft (Fig. 1).

5. Differentialgetriebe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswellen (24 a, 26 a) parallel und entgegengesetzt versetzt zu einer dritten Achse (36 a) angeordnet sind, welche senkrecht zur ersten Achse (54a) verläuft (Fig. 5).