DE4204847A1 - Getriebeanordnung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung, die beispielsweise als Ausgleichgetriebe
für ein Kraftfahrzeug verwendet werden kann.
Ein Ausgleichgetriebe für ein Kraftfahrzeug weist zwei einander gegenüberliegende, mit
Abtriebswellen, beispielsweise Achsen, gekoppelte Seitenräder und Ritzel auf, die mit
einem Antriebsteil gekoppelt sind, das seinerseits an eine Antriebswelle angekoppelt ist.
Wenn eine Differenz bezüglich der Drehzahlen von rechtem und linkem Rad auftritt,
drehen sich die Ritzel zwischen den Seitenrädern, wodurch ein Antriebsdrehmoment
auf die betreffenden Abtriebswellen entsprechend der Belastung der betreffenden Rä
der übertragen wird.
Bei einem solchen einfachen Ausgleichgetriebe, das nur aus miteinander kämmenden
Seitenrädern und Ritzeln besteht, wird aber, wenn eines der Räder von der Fahrbahn
abkommen sollte oder auf eine überfrorene oder schneebedeckte Oberfläche gelangt
und dadurch die auf das Rad einwirkende Belastung steil abfällt, das Drehmoment nur
auf das leerlaufende nichtbelastete Rad übertragen, während eine Drehmomentüber
tragung zu dem Rad, das noch Straßenhaftung hat, vollständig aufhört.
Um diesem Problem zu begegnen, wurden zahlreiche Vorrichtungen vorgeschlagen,
welche die Differentialfunktion eines Ausgleichgetriebes begrenzen. Zu typischen Bei
spielen gehört ein Ausgleichgetriebe mit einer Flüssigkeitsreibungskupplung, über die
das Antriebsdrehmoment auf das unter hoher Belastung stehende Rad übertragen wer
den kann, wobei von dem Scherwiderstand eines hochviskosen Fluids Gebrauch ge
macht wird. Bei einer anderen bekannten Getriebeanordnung ist eine Mehrzahl von
Reibscheiben und elastischen Gliedern vorgesehen, mittels deren die Drehbewegung
der Seitenräder verzögert werden kann, um dadurch das Antriebsdrehmoment auf beide
Abtriebswellen zu übertragen.
Bei Anordnungen mit Flüssigkeitsreibungskupplung ist jedoch bei geringen Unterschie
den der Drehzahlen der Abtriebswellen der Scherwiderstand des hochviskosen Fluids
gering, so daß kein ausreichendes Antriebsdrehmoment erzielt werden kann. Versucht
man, den Scherwiderstand bei niedrigen Umdrehungszahlen zu steigern, treten leicht
Hemmomente auf, wenn das Fahrzeug eine enge Kurve mit niedriger Geschwindigkeit
durchfährt.
Bei der Anordnung mit Reibscheiben ist der Aufbau des Ausgleichgetriebes relativ
kompliziert und schwer. Wenn das Fahrzeug eine enge Kurve mit in Arbeitsstellung
befindlichen Reibscheiben durchfährt, wird durch die Reibungskraft auf die Seitenräder
ein Hemmoment erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeanordnung zu schaffen, die
einen relativ einfachen Aufbau hat, die sowohl eine Differentialfunktion als auch eine
Sperrdifferentialfunktion (Schlupfbegrenzungsfunktion) hat und die Drehzahlunter
schiede zwischen den Abtriebswellen absorbieren kann, ohne daß ein Hemmoment er
zeugt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Getriebeanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform
versehen mit einem eine Bohrung aufweisenden Außenring, einer in der
Bohrung fest angeordneten Halterung, Wälzkörpern, die in der Halterung derart gela
gert sind, daß sie sich drehen können, wenn der Außenring rotiert, zwei Antriebswellen
die derart koaxial zu einer Drehachse des Außenringes angeordnet sind, daß sie die
Wälzkörper von beiden Seiten einschließen, mit in der Bohrung zu beiden Seiten der
Antriebswellen drehbar gelagerten Abtriebswellen, mit zwischen der Abtriebswellen
und dem Außenring drehbar gelagerten Käfigen, die mit Taschen versehen sind, mit in
den Taschen sitzenden Anlagekörpern, die bei relativer Drehung zwischen den Käfigen
und den Abtriebswellen in der einen oder der anderen Richtung mit gegenüberliegen
den Oberflächen des Außenringes und der Abtriebswellen in Eingriff bringbar sind, so
wie mit elastischen Bauteilen, die in den Taschen angeordnet sind und die Anlagekörper
in einer Außereingriffsstellung zu halten suchen, wobei die Käfige und die Abtriebswel
len mit den betreffenden Antriebswellen derart gekoppelt sind, daß eine Antriebskraft
zwischen den Antriebs- und Abtriebswellen übertragen werden kann, und wobei die
Antriebs- und Abtriebswellen miteinander derart gekoppelt sind, daß zwischen beiden
Spalte in der Drehrichtung gebildet werden.
Entsprechend einer zweiten Ausführungsform ist die Getriebeanordnung erfindungsge
mäß ausgestattet mit zwei Abtriebswellen, zwei den Abtriebswellen gegenüberliegenden
Seitenrädern, einem Antriebsteil, Ritzeln, die mit dem Antriebsteil gekoppelt sind und
mit den Seitenrädern kämmen, wobei eines der Seitenräder mit einer der Abtriebswel
len gekoppelt ist und das andere Seitenrad von der anderen Abtriebswelle getrennt ist
und wobei die andere Abtriebswelle und das Antriebsteil an ihren einander gegenüber
liegenden Oberflächen mit Anlageflächen versehen sind, ferner mit einem zwischen den
Anlageflächen drehbar gelagerten und mit Taschen versehenen Käfig, mit in den
Taschen angeordneten Anlagekörpern, die mit den Anlageflächen in Eingriff kommen
können, wenn der Käfig und die andere Abtriebswelle sich mit Bezug aufeinander dre
hen, mit elastischen Bauteilen, die in den Taschen sitzen und die die Anlagekörper
außer Eingriff mit den Anlageflächen zu halten suchen, sowie mit einer koaxial zu der
anderen Abtriebswelle angeordneten Zwischenwelle, wobei der Käfig und die andere
Abtriebswelle sowie das andere Seitenrad über die Zwischenwelle miteinander derart
gekoppelt sind, daß Drehmoment zwischen diesen Bauteilen übertragen werden kann,
und wobei die Zwischenwelle und die andere Abtriebswelle unter Bildung von Spalten
in der Drehrichtung lose miteinander gekoppelt sind.
Entsprechend einer dritten Ausführungsform ist eine Getriebeanordnung erfindungs
gemäß versehen mit einem Ausgleichgetriebe, das ein Gehäuse, zwei einander gegen
überliegende Seitenräder und zusammen mit dem Gehäuse drehbare Ritzel aufweist,
die mit den Seitenrädern kämmen, ferner mit zwei mit den betreffenden Seitenrädern
gekoppelten Abtriebswellen, mit zwei auf den Abtriebswellen drehbar gelagerten
Außenringen, mit zwischen den betreffenden Abtriebswellen und den Außenringen
sitzenden Käfigen, die sich zusammen mit den Abtriebswellen oder den Außenringen
unter Ausbildung von dazwischenliegenden, sich in Drehrichtung erstreckenden Spalten
drehen können und die mit Taschen versehen sind, mit Anlagekörpern, die in den Ta
schen angeordnet sind und mit einander gegenüberliegenden Flächen der Abtriebswel
len und der Außenringe in Eingriff bringbar sind, wenn sich die Abtriebswellen und die
Käfige in der einen oder der anderen Richtung gegeneinander drehen, mit in den Ta
schen sitzenden elastischen Bauteilen, welche die Anlagekörper in einer Neutralstellung
zu halten suchen, in der die Anlagekörper außer Eingriff mit den einander gegen
überliegenden Flächen stehen; wobei das Gehäuse des Ausgleichgetriebes und die
Außenringe mit einer Antriebswelle so gekoppelt sind, daß sie sich zusammen drehen
können, ferner mit an den Koppelstellen sitzenden Getriebeanordnungen zum Erhöhen
der Umdrehungszahlen beider Außenringe, und mit Differentialanordnungen, die für
eine Differenz zwischen den Drehzahlen der Käfige und der Abtriebswellen oder der
damit gekoppelten Außenringe sorgen.
Wenn bei der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung der
Außenring rotiert, werden die Antriebswellen über die Wälzkörper mit der gleichen
Drehzahl gedreht, und die Käfige drehen sich mit Bezug auf die Abtriebswellen um eine
Strecke entsprechend der Größe des sich in der Drehrichtung erstreckenden Spalts an
der Koppelstelle. Auf diese Weise kommen die Anlagekörper zwischen den einander
gegenüberliegenden Oberflächen des Außenringes und der Abtriebswellen in Eingriff,
so daß sich der Außenring und die Abtriebswellen zusammen drehen können.
Wenn dabei die Drehzahl der Abtriebswellen höher wird als die Drehzahl des Außen
ringes, eilen die Abtriebswellen den Käfigen um eine Strecke vor, die der Größe der
Spalte an den Koppelstellen entspricht. Die Anlagekörper werden aktiv auf diese Weise aus
der Einrückstellung zurückbewegt; die Abtriebswellen können gesondert von dem
Außenring leerlaufen.
Wenn andererseits eine Differenz bezüglich der Drehzahl zwischen den betreffenden
Abtriebswellen vorliegt, wird in der zuvor erläuterten Weise dafür gesorgt, daß die Ab
triebswelle leerläuft, die sich rascher dreht als der Außenring. Diese Bewegung der
Abtriebswelle wird über den Käfig und die Antriebswelle auf die Wälzkörper übertra
gen und bewirkt eine Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit derselben. Diese Bewegung
der Wälzkörper dient ihrerseits der Verringerung der Drehzahl der Antriebswelle auf
der anderen Seite. Die Käfige drehen sich daher langsamer als die Abtriebswellen, und
die Anlagekörper werden außer Eingriff gebracht. Dadurch werden die Abtriebswellen
und der Außenring voneinander getrennt.
Wenn bei der zweiten Ausführungsform der Getriebeanordnung nach der Erfindung das
Antriebsteil rotiert, wird die Zwischenwelle über die Seitenräder gedreht, so daß sich
der Käfig gegenüber den Abtriebswellen um eine Strecke dreht, die gleich der Größe
der Spalte an den Koppelstellen ist. Die Anlagekörper werden mit den Anlageflächen in
Eingriff gebracht. Auf diese Weise wird eine der Abtriebswellen von dem Antriebsteil
unmittelbar angetrieben, während der Antrieb der anderen Abtriebswelle über das
Ritzel und das Seitenrad erfolgt.
Wenn in diesem Zustand die Drehzahl der einen mit der Zwischenwelle gekoppelten
Abtriebswelle die Drehzahl des Antriebsteils übertrifft, überholen die Abtriebswellen
die Anlagekörper, wodurch die Abtriebswellen und das Antriebsteil voneinander ge
trennt werden. Wenn dagegen die Drehzahl der anderen Abtriebswelle die Drehzahl
des Antriebsteils übersteigt, wird das mit der Zwischenwelle gekoppelte Seitenrad in der
entgegengesetzten Richtung durch das Ritzel gedreht, das seinerseits durch die Be
wegung dieser Abtriebswelle gedreht wird. Dadurch werden die Anlagekörper außer
Eingriff gebracht. Jetzt werden beide Abtriebswellen nur mittels der Ritzel und der
Seitenräder im Differentialbetrieb gesteuert.
Wenn eine der Abtriebswellen in den unbelasteten Zustand übergeht, wird die Zwi
schenwelle durch die Ritzel gedreht, und die Anlagekörper werden in Eingriff gebracht.
Eine der Abtriebswellen wird so von dem Antriebsteil unmittelbar angetrieben. In die
sem Fall rotieren das Antriebsteil, die Ritzel und die Seitenräder zusammen (im Sperr
differentialbetrieb), weil keine Last auf die Ritzel und die Seitenräder aufgebracht wird.
Das Antriebsdrehmoment kann auch auf die belastete Abtriebswelle verteilt werden.
Wenn bei der Getriebeanordnung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung
das Ausgleichgetriebe und die Außenringe von der Antriebswelle gedreht werden, dreht
die Getriebeanordnung die Außenringe rascher als die Abtriebswellen. Über die
Differentialanordnungen werden die Käfige und die Abtriebswellen oder Außenringe
mit Bezug aufeinander gedreht, wodurch die Anlagekörper in die Eingriffs- oder Ar
beitsstellung gebracht werden.
Wenn dabei die Drehbewegung der Abtriebswellen langsamer ist als die der Außen
ringe, laufen die Außenringe vor, wodurch die Kupplung außer Eingriff gehalten wird.
Die Drehbewegung der Antriebswelle wird über das Ausgleichgetriebe auf die Ab
triebswellen übertragen. Wenn andererseits die Drehbewegung der Abtriebswellen ra
scher als die der Außenringe ist, kommen die Anlagekörper in Eingriff, so daß die
Drehbewegung der Antriebswelle von den Außenringen unmittelbar auf die Abtriebs
wellen übertragen wird, wodurch das Ausgleichgetriebe gesperrt wird.
Bei dieser Anordnung können die Anlagekörper für beide Richtungen der relativen
Drehbewegung zwischen den Abtriebswellen und den Außenringen in Eingriff kommen.
Auf diese Weise kann die Sperrdifferentialfunktion für beide Drehrichtungen aktiviert
werden.
Weil ferner die Anlagekörper spielfrei für einen Eingriff bereitgehalten werden, läßt
sich die Kupplung augenblicklich einrücken. Dies erlaubt ein stoßfreies, glattes Um
schalten.
Bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung sitzt zwischen dem Antriebsteil und den
Abtriebswellen eine mechanische Kupplung. Wenn eine Differenz bezüglich der Dreh
zahlen der Abtriebswellen vorliegt, werden die Abtriebswellen von dem Antriebsteil
getrennt, so daß sie frei rotieren können. Befinden sich die Abtriebswellen im unbelaste
ten Zustand, kommen die Anlagekörper in Eingriff, wodurch die Differentialfunktion
gesperrt wird. Die Getriebeanordnung nach der Erfindung hat trotz ihres sehr einfachen
Aufbaus sowohl Differentialfunktion als auch Sperrdifferentialfunktion. die erlaubt es,
die Größe des Antriebssystems zu verringern.
Durch Ausnutzung des mechanischen Eingriffs der Anlagekörper kann bereits eine
kleine Differenz der Drehzahlen der Abtriebswellen bewirken, daß das Antriebsteil und
die Abtriebswellen voneinander getrennt werden. Anders als bei Anordnungen, bei
denen mit einem hochviskosen Öl oder mit Reibscheiben gearbeitet wird, wird kein
Hemmoment erzeugt. Dies gewährleistet eine stoßfreie und leichtgängige Differential
bewegung und Antriebsmomentübertragung. Selbst wenn die Drehzahl niedrig ist, kann
eine große Antriebskraft übertragen werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil der Getriebeanordnung gemäß einem er
sten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 1,
Fig. 5 bis 7 Schnittdarstellungen zur Erläuterung der Funktionsweise der Getriebean
ordnung,
Fig. 8 eine Draufsicht, die den Einbau der Getriebeanordnung in das Fahrwerk eines
Kraftfahrzeuges erkennen läßt,
Fig. 9 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Getriebeanordnung gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 10 einen Schnitt entlang der Linie X-X der Fig. 9,
Fig. 11 einen Teilschnitt zur Erläuterung der Funktionsweise der Getriebeanordnung,
Fig. 12 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Getriebeanordnung gemäß einer
dritten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 13 einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII der Fig. 12,
Fig. 14 einen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV der Fig. 12,
Fig. 15 einen Teilschnitt zur Erläuterung der Funktionsweise der Getriebeanordnung,
Fig. 16 eine schematische Draufsicht, welche die Montage der Getriebeanordnung im
Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs erkennen läßt,
Fig. 17 einen Längsschnitt durch einen Teil einer vierten Ausführungsform der Getrie
beanordnung nach der Erfindung,
Fig. 18 einen Schnitt entlang der Linie XVIII-XVIII der Fig. 17,
Fig. 19 einen Längsschnitt durch einen Teil einer fünften Ausführungsform der Ge
triebeanordnung nach der Erfindung,
Fig. 20 in größerem Maßstab einen Teillängsschnitt durch die Getriebeanordnung
nach Fig. 19,
Fig. 21 einen Schnitt entlang der Linie XXI-XXI der Fig. 20, und
Fig. 22 einen Teillängsschnitt einer sechsten Ausführungsform der Getriebeanordnung
nach der Erfindung.
In den Fig. 1 bis 7 ist eine erste Ausführungsform der Getriebeanordnung dargestellt.
Die insgesamt mit A bezeichnete Getriebeanordnung ist entsprechend Fig. 8 auf einem
Vier-Rad-Fahrzeug mit Hinterradantrieb als Vorderrad-Ausgleichgetriebe zum Über
tragen der Antriebskraft von einer von einem Verteilergetriebe B abgehenden An
triebswelle C auf die Achsen D und E der Vorderräder montiert.
Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, sind beide Enden der Außenumfangsfläche ei
nes Außenringes 1 in einem Gehäuse 2 über Lager 3 drehbar abgestützt. Der Außenring
1 ist in seinem mittleren Teil mit einem Zahnring 5 einstückig verbunden, der mit einem
Ritzel 4 kämmt, das am Ende der Antriebswelle C sitzt.
Eine scheibenförmige Halterung 6 ist in einer Bohrung 1a des Außenringes 1 über einen
Stift 7 fest angebracht. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Halterung 6 mit einer Mehrzahl
von Taschen 8 versehen, die mit Bezug auf das Zentrum der Halterung symmetrisch
verteilt und in Umfangsrichtung in gleichförmigen Abständen angeordnet sind.
In jeder der Taschen 8 sitzt als Wälzkörper eine Rolle 9. Die Rollen 9 sind so ausgerich
tet, daß ihre Achsen sich zum Zentrum der Halterung 6 erstrecken. Die Rollen 9 kön
nen sich in der gleichen Richtung abrollen, in welcher der Außenring 1 rotiert.
Zu beiden Seiten der Rollen 9 sitzen zwei Antriebswellen 10 und 11 (Fig. 1). Auf den
Antriebswellen 10 und 11 sind Abtriebswellen 12 bzw. 13 über Lager 14 drehbar gela
gert.
Jede der Antriebswellen 10 und 11 weist eine an die Rollen 9 anstoßende Scheibe 15
und eine Welle 16 auf, die mit der Scheibe 15 über einen Keil oder dergleichen fest ver
bunden ist. Die Wellen 16 sind in Führungsöffnungen 17 der Abtriebswellen 12 und 13
drehbar eingesetzt. Elastische Bauteile 18 sind zwischen den Scheiben 15 und den die
Abtriebswellen 12, 13 abstützenden Lagern 14 angeordnet, um die Scheiben mit Bezug
auf die Lager vorzuspannen und auf diese Weise einen Schlupf zwischen den Scheiben
15 und den Rollen 9 zu verhindern. Hülsen 20 und 21 sind über Stifte 19 mit Bezug auf
die Innenumfangsfläche der Bohrung 1a des Außenringes 1 derart festgelegt, daß sie
den Abtriebswellen 12 und 13 gegenüberliegen. An der Innenumfangsfläche jeder der
Hülsen 20 und 21 sind zylindrische Anlagefläche 22 ausgebildet. Die Umfangsflächen
der Abtriebswellen 12 und 13 haben in einem den Anlageflächen 22 gegenüberliegen
den Bereich die Form von polygonalen Schäften 23 (Fig. 3). Die Außenumfangsfläche
jedes polygonalen Schafts 23 weist eine Mehrzahl von Anlageflächen 24 auf, die im Zu
sammenwirken mit den Anlageflächen 22 keilförmige Nockenflächen bilden.
Zwischen den Anlageflächen 22 und den Anlageflächen 24 sind ringförmige Käfige 25
drehbar gelagert. Die Käfige 25 sind mit einer Mehrzahl von Taschen 26 versehen, de
ren Anzahl der Anzahl der Anlageflächen 24 der Abtriebswellen 12 und 13 entspricht.
In jeder Tasche 26 sitzen zwei als Anlagekörper wirkende Rollen 27 und 28 sowie ein
elastisches Bauteil 29 zum Andrücken der Rollen 27 und 28 an die Seitenflächen der
Tasche 26.
Zwischen den Rollen 27 und 28 und der Anlagefläche 22 wird im montierten Zustand
normalerweise ein Spalt gebildet. Wenn sich die Käfige 25 in der einen oder der ande
ren Richtung mit Bezug auf die Abtriebswellen drehen, üben sie eine Schubkraft auf die
Rollen 27 und 28 aus, wodurch eine der Rollen in Eingriff zwischen den Anlageflächen
22 und 24 gebracht wird.
Die Käfige 25 sind mit den Antriebswellen 10 und 11 über Stifte 31 gekuppelt, die in
Stiftöffnungen 30 eingesetzt sind, welche in den Abtriebswellen 12 und 13 ausgebildet
sind (Fig. 4). Die Stifte 31 sind in die Käfige 25 und in die Antriebswellen 10 und 11 fest
eingepaßt. Ein gewisser Spalt 32 wird jedoch in der Drehrichtung zwischen den Stiften
31 und den Stiftöffnungen 30 in den Antriebswellen 12, 13 gebildet. Die Größe des
Spalts 32 entspricht der Strecke, um welche sich die Rollen 27 und 28 von ihrer
Neutralstellung aus bewegen, bis sie mit den Anlageflächen 22 und 24 in Berührung
kommen.
Im Betrieb ist entsprechend den Fig. 1 und 8 die Getriebeanordnung A so montiert,
daß die Antriebskraft von dem Motor auf den Außenring 1 über den Zahnring 5 und das
Ritzel 4 übertragen wird. Die Achsen D und E, welche das linke und das rechte Vor
derrad F tragen, sind mit den Enden der Abtriebswellen 12 bzw. 13 gekoppelt.
In dem in Fig. 5 veranschaulichten Außerbetriebszustand, in dem keine Antriebskraft
übertragen wird und die Rollen 27 und 28 in ihrer Neutralstellung zwischen dem
Außenring 1 und den Abtriebswellen 12 und 13 stehen, dreht sich, wenn die Hinterräder
G antgetrieben werden, gleichzeitig die Antriebswelle C. Infolgedessen wird der
Außenring 1 zusammen mit der Halterung 6 gedreht.
Wenn die Halterung 6 rotiert, wird durch Kontakt mit den Rollen 9 das gleiche Dreh
moment auf die Scheiben 15 der Antriebswellen 10 und 11 übertragen. Infolgedessen
drehen sich die linke und die rechte Antriebswelle 10 und 11 mit der gleichen Drehzahl
wie der Außenring 1.
Bei Drehung der Antriebswellen 10 und 11 drehen sich entsprechend Fig. 6 die Käfige
25 mit Bezug auf die Abtriebswellen 12 und 13 um eine Strecke, die gleich der Größe
des Spalts 32 ist, der in der Drehrichtung um die Stifte 31 gebildet wird; dadurch werden
die Rollen 27 und 28 in Eingriff mit den Anlageflächen 22 und 24 gebracht. Wenn in
diesem Zustand das Kraftfahrzeug gestoppt ist, drehen sich die Abtriebswellen nicht.
Die Rollen 27 werden daher zwischen den Anlageflächen 22 und 24 verkeilt, wenn sich
der Außenring 1 dreht, so daß die Drehung der Antriebswelle C über die Rollen und die
Abtriebswellen auf die Vorderräder übertragen wird.
Bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges sollten sich, da die Hinter- und Vorderräder mit der
gleichen Drehzahl rotieren, auch die Antriebswelle C und die Vorderräder D und E mit
der gleichen Drehzahl drehen. Weil jedoch die Antriebsräder, das heißt die Hinterräder,
schlupfen, neigt die Fahrzeuggeschwindigkeit dazu, etwas niedriger zu sein, als dies der
Drehzahl der Hinterräder entspricht. Die Antriebswelle C dreht sich daher etwas ra
scher als die Vorderräder, so daß der Außenring 1 rascher als die Abtriebswellen 12 und
13 rotiert. Dies bringt die Rollen 27 in Eingriff, wodurch der Außenring 1 und die
Abtriebswellen 12 und 13 miteinander gekuppelt werden. Die Vorderräder werden da
her angetrieben, so daß sich das Fahrzeug jetzt im Vierradantriebszustand befindet.
Wenn auch die Hinterräder Schlupf haben, nimmt die Fahrzeuggeschwindigkeit ab, so
daß die Drehzahl der Vorderräder (oder Abtriebswellen) niedriger wird als die Dreh
zahl der Antriebswelle (oder des Außenrings). Die Rollen 27 und 28 kommen mit dem
Außenring 1 und den Abtriebswellen 12 und 13 in Eingriff. Das Fahrzeug befindet sich
im Vierradantriebszustand.
Wenn dagegen das Fahrzeug beispielsweise in Fig. 8 eine Linkswende fährt, das heißt,
wenn sich die Umdrehungen des rechten und des linken Vorderrades voneinander un
terscheiden, wird der Außenring 1 über den Zahnring 5 mit der gleichen Geschwindig
keit wie die Antriebswelle C gedreht. Die Abtriebswelle 13, die mit dem bezogen auf die
Wenderichtung inneren Vorderrad gekoppelt ist, rotiert jedoch langsamer als der
Außenring 1, während die Abtriebswelle 12, die mit dem bezüglich der Wenderichtung
äußeren Vorderrad gekoppelt ist, rascher als der Außenring rotiert.
Weil in diesem Fall die Abtriebswelle 12 rascher als der Außenring 1 rotiert, dreht sich
gemäß Fig. 7 die Abtriebswelle 12 vor dem Käfig 25 um eine Strecke, die gleich der
Größe des in der Drehrichtung gebildeten Spaltes 32 ist. Infolgedessen kehren die
Rollen 27, die in Eingriffsstellung standen, wegen der Relativdrehung zwischen der Ab
triebswelle und dem Käfig in die Neutralstellung zurück, so daß die Abtriebswelle 12
freikommen oder sich getrennt von dem Außenring 1 drehen kann.
Wenn die Abtriebswelle 12 rascher als der Außenring 1 rotiert, rotieren der Käfig 25,
der Stift 31 und die Antriebswelle 10, die mit dieser Abtriebswelle gekoppelt sind, ra
scher als der Außenring 1. Infolgedessen werden die im mittleren Teil des Außenrings 1
angeordneten Rollen 9 von der Antriebswelle 10 einem Drehmoment ausgesetzt, das in
Richtung einer Beschleunigung der Rollen wirkt. Die Rollen führen daher eine Dreh
bewegung oder einen Spin von der einen Antriebswelle 10 in Richtung auf die andere
Antriebswelle 11 aus.
Die Drehbewegung der Rollen 9 dient der Verzögerung der Rotation der Antriebswelle
11, wodurch die Drehbewegung der Antriebswelle und des damit gekoppelten Käfigs 25
mit Bezug auf den Außenring 1 verzögert werden. In Fig. 5 dreht sich infolgedessen der
Käfig 25 in Rückwärtsrichtung, wodurch die Rollen 27 in ihre Neutralstellung zurückge
bracht werden. Dies hat zur Folge, daß auch die Abtriebswelle 13 leerläuft. Beide Vor
derräder werden infolgedessen an einem Zwangsantrieb gehindert, weil sie von der
Antriebswelle C getrennt sind, während die Wende gefahren wird.
Da während des Wendemanövers auf keines der Vorderräder Antriebskraft übertragen
wird, erfolgt der Antrieb des Fahrzeugs nur mittels der beiden Hinterräder. Wenn wäh
rend der Wende jedoch die Hinterräder schlupfen sollten, sinkt die Drehzahl des mit
Bezug auf die Wenderichtung äußeren Vorderrades unter die Drehgeschwindigkeit der
Antriebswelle C, so daß die Drehgeschwindigkeit des Außenringes relativ zunimmt.
Wenn in diesem Zustand die Drehgeschwindigkeit des Außenringes 1 die Drehge
schwindigkeit der Abtriebswelle übersteigt, die mit dem Vorderrad an der Außenseite
der Drehrichtung des Fahrzeuges gekoppelt ist, kommen die Rollen 27 und 28 mit den
Anlageflächen 22 und 24 in der oben beschriebenen Weise in Eingriff. Die Antriebskraft
wird jetzt auf die Vorderräder übertragen, und das Fahrzeug wird mittels aller 4 Räder
20 angetrieben.
Bei der vorliegend erläuterten Ausführungsform erfolgt also bei Geradeausfahrt ein
Vierradantrieb des Fahrzeuges und beim Kurvenfahren oder Wenden ein Zweiradan
trieb. Wenn die Hinterräder während der Geradeausfahrt oder der Kurvenfahrt schlup
fen sollten, wechselt die Antriebsart selbsttätig auf den Vierradantrieb. Dies gewährlei
stet einen sicheren und verläßlichen Antrieb.
Wenn die Drehrichtung der Antriebswelle C wechselt, bewegt sich der Käfig in entge
gengesetzter Richtung, wodurch die Rollen 27 und 28 in die andere Eingriffsstellung ge
bracht werden. Der Übergang zwischen Zweirad- und Vierradantrieb kann daher in
genau der gleichen Weise erfolgen, wenn das Fahrzeug entweder vorwärts oder rück
wärts fährt. Die Fig. 9 bis 11 zeigen eine zweite Ausführungsform, bei welcher Anlage
flächen 45 und 46 an der Innenumfangsfläche von an einem Außenring 41 angebrachten
Hülsen 42 und an der Außenumfangsfläche von Abtriebswellen 43 bzw. 44 ausgebildet
sind. Zwischen den Anlageflächen 45 und 46 sind mit den Abtriebswellen 43, 44
verbundene Käfige 47 und 48 drehbar angeordnet, wobei es sich bei dem Käfig 47 um
einen Steuerkäfig mit verhältnismäßig großem Durchmesser und bei dem Käfig 48 um
einen Festkäfig von relativ kleinem Durchmesser handelt.
Die Käfige 47 und 48 sind in ihren Umfangsflächen mit einer Mehrzahl von einander
gegenüberliegenden Taschen 49 und 50 versehen (Fig. 10). Gleitsteine 51 sitzen als
Anlagekörper in den Taschen 49 und 50. Es sind ferner elastische Bauteile 52 vorgese
hen, die eine Druckkraft auf beide Seiten der Gleitsteine 51 ausüben und diese dadurch
in ihrer Neutralstellung zu halten suchen. Bei jedem Gleitstein 51 sind die äußere und
die innere Umfangsfläche als gekrümmte Flächen 53 ausgebildet, deren Krümmungs
mittelpunkte auf der Mittelachse des Gleitsteins liegen. Wenn die Gleitsteine entweder
im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn geneigt werden, kommen sie mit
den Anlageflächen 45 und 46 in Eingriff, wodurch sie den Außenring 41 mit den Ab
triebswellen 43 und 44 koppeln.
Im übrigen entspricht diese Ausführungsform der zuvor erläuterten ersten Ausführungs
form. Einander funktionsmäßig entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen und bedürfen keiner weiteren Erläuterung.
Wenn bei dieser Ausführungsform der Außenring 41 und die Antriebswellen 10 und 11
rascher rotieren als die Abtriebswellen 43 und 44, drehen sich entsprechend Fig. 11 die
Steuerkäfige 47 mit Bezug auf die Abtriebswellen 43 und 44. Durch die relative Dreh
bewegung zwischen den Käfigen 47 und 48 werden die Gleitsteine 51 in ihre Eingriffs
stellung gekippt.
In den Fig. 12 bis 15 ist eine dritte Ausführungsform der Getriebeanordnung darge
stellt.
Eine Getriebeanordnung A dieser Art wird entsprechend Fig. 16 auf einem über die
Hinterräder G angetriebenen Kraftfahrzeug als hinteres Ausgleichsgetriebe montiert,
um die Antriebskraft der von dem Verteilergetriebe B ausgehenden Antriebswelle H
auf die Achsen I der Hinterräder G zu übertragen. Wie aus Fig. 12 hervorgeht, ist bei
dieser Ausführungsform ein zylindrisches Antriebsteil 61 über Lager 63 in einem Ge
häuse 62 drehbar gelagert, das auf dem Kraftfahrzeug montiert ist. Das Antriebsteil 61
steht an seiner Außenumfangsfläche in seinem mittleren Teil mit einem Zahnring 65 in
einstückiger Verbindung. Der Zahnring 65 kämmt mit einem Antriebsritzel 64, das am
Ende der Antriebswelle H sitzt. Das Antriebsteil 61 weist eine Bohrung 61a auf, in der
Hülsen 68 und 69 über Stifte 66 und 67 festgelegt sind. Eine Trägerwelle 70 erstreckt
sich zwischen diametral gegenüberliegenden Teilen der Innenumfangsfläche der Hülse
68. Auf der Trägerwelle 70 sind zwei einander gegenüberliegende Ritzel 71 drehbar ge
lagert. Zu beiden Seiten der Ritzel 71 sitzen zwei einander gegenüberstehende Seiten
räder 72 und 73. Die Seitenräder 72 und 73 kämmen mit den Ritzeln 71, so daß die Rit
zel um die Seitenräder rotieren.
Von den beiden Seitenrädern ist das linke Seitenrad 72 mit einer linken Abtriebswelle
75 über eine Preßsitz-Keilverzahnung 74 fest verbunden, während das rechte Seitenrad
73 von einer rechten Abtriebswelle 76 getrennt ist, die in der Hülse 69 des Antriebsteils
61 über Lager 77 drehbar abgestützt ist. Zylindrische Anlageflächen 78 und 79 sind an
der Außenumfangsfläche der rechten Abtriebswelle 76 bzw. der Innenumfangsfläche der
Hülse 69 ausgebildet. Zwischen den Anlageflächen 78 und 79 sitzen ein drehbarer Steu
erkäfig 80 von relativ großem Durchmesser und ein mit der rechten Abtriebswelle 76
über einen Stift verbundener Festkäfig 81 von relativ kleinem Durchmesser.
In den Umfangsflächen der Käfige 80 und 81 ist eine Mehrzahl von Taschen 82 bzw. 83
ausgebildet, die einander gegenüberliegen (Fig 13). In jedem Taschenpaar 82, 83 sitzen
ein als Anlagekörper dienender Gleitstein 84 und elastische Bauteile 85. Wie aus Fig. 15
hervorgeht, ist jeder Gleitstein 84 mit gekrümmten Flächen 86 versehen, deren Krüm
mungsmittelpunkte auf der Mittelachse des Gleitsteins liegen. Wenn die Gleitsteine 84
in der einen oder der anderen Richtung um einen vorbestimmten Winkel gekippt wer
den, klemmen sie sich zwischen die Anlageflächen 78 und 79, wodurch das Antriebsteil
61 mit der rechten Abtriebswelle 76 gekoppelt wird. Die elastischen Bauteile 85 sind an
dem Steuerkäfig 80 befestigt. Sie drücken von beiden Seiten auf die Gleitsteine 84 und
suchen dadurch die Gleitsteine in ihrer Neutralstellung zu halten, in welcher die Gleit
steine mit den Anlageflächen 78 und 79 nicht in Eingriff stehen.
Die rechte Abtriebswelle 76 ist an ihrer dem Seitenrad 73 zugewendeten Stirnfläche mit
einer malen Öffnung 87 versehen, in die eine Zwischenwelle 88 drehbar eingreift. Das
Seitenrad 73 ist auf dem einen Ende der Zwischenwelle 88 über eine Preßsitz-Keilver
zahnung 89 befestigt.
Ein Stift 91 erstreckt sich diametral durch eine Stiftöffnung 90, die in der rechten Ab
triebswelle 76 und dem anderen Ende der Zwischenwelle 88 ausgebildet ist. Der Steu
erkäfig 80 ist mit beiden Enden des Stifts 91 gekoppelt. Der Stift 91 steht mit dem Käfig
80 und der rechten Abtriebswelle 76 in enger Verbindung, ohne daß Spalte zwischen
den betreffenden Bauteilen gebildet werden (Fig. 14), während sich der Stift 91 durch
die Stiftöffnung 90 lose hindurch erstreckt, wobei in der Drehrichtung ein Spalt 92 zwi
schen beiden gebildet wird. Der Spalt 92 ist so bemessen, daß er größer als die Strecke
ist, um die sich die Gleitsteine 84 von ihrer Neutralstellung bis zum Eingriff mit den
Anlageflächen 78 und 79 entgegen der Kraft der elastischen Bauteile 85 bewegen.
Im folgenden sei die Funktionsweise für die verschiedenen Fahrbedingungen erläutert.
Wenn das Antriebsteil 61 mittels des Antriebsritzels 64 gedreht wird, werden das linke
und das rechte Seitenrad 72 und 73 über die Trägerwelle 70 und die Ritzel 71 in der
gleichen Richtung gedreht.
In diesem Fall wird auf der linken Seite des Antriebsteils 61 das Antriebsdrehmoment
unmittelbar von dem Seitenrad 72 auf die linke Abtriebswelle 75 übertragen, während
auf der rechten Seite die Zwischenwelle 88 zusammen mit dem Seitenrad 73 rotiert.
Entsprechend Fig. 15 dreht sich daher der Steuerkäfig 80 mit Bezug auf den Festkäfig 81
um eine Strecke, die gleich der Größe des in Drehrichtung verlaufenden Spalts 92 ist.
Infolgedessen kommen die Gleitsteine 84 mit den Anlageflächen 78 und 79 in Eingriff.
Nunmehr wird das Antriebsdrehmoment von dem Antriebsteil 61 über die Gleitsteine
84 auf die rechte Abtriebswelle 76 übertragen.
Während sich das Fahrzeug geradeausbewegt, werden damit sowohl die linke als auch
die rechte Abtriebswelle 75 und 76 gleichzeitig über das Antriebsteil 61 angetrieben, so
daß die Antriebskraft auf die Abtriebswellen 75 und 76 gleichmäßig verteilt wird.
Wenn das Fahrzeug in Fig. 16 eine Rechtskurve fährt, dreht sich aufgrund des Unter
schiedes der Wenderadien der rechten und linken Räder die rechte Abtriebswelle 76,
die an der Innenseite der Kurve liegt, langsamer als das Antriebsteil 61, während die auf
der Kurvenaußenseite liegende linke Abtriebswelle 75 rascher als das Antriebsteil 61
rotiert.
In diesem Zustand sucht das linke Seitenrad 72 rascher als das Antriebsteil 61 zu rotie
ren, und die Ritzel 71 beginnen, sich entsprechend zu drehen. Aufgrund dieser Drehbe
wegung der Ritzel 71 wird das rechte Seitenrad 73 in einer Richtung gedreht, die der
Drehrichtung des linken Seitenrades 72 entgegengesetzt ist.
Ausgehend von dem Zustand gemäß Fig. 15 dreht sich dabei der Steuerkäfig 80 in einer
Richtung, die der Drehrichtung des Antriebsteils 61 entgegengesetzt ist. Die Gleitsteine
84 werden außer Eingriff gebracht, und das Antriebsteil 61 und die rechte Abtriebswelle
76 werden voneinander getrennt. In diesem Zustand wird das Antriebsdrehmoment von
den Ritzeln 71 über das rechte Seitenrad 73, die Zwischenwelle 88 und den Stift 91 auf
die rechte Abtriebswelle 76 übertragen.
Die Übertragung von Drehmoment auf die linke und die rechte Abtriebswelle 75 und 76
erfolgt über die mit Bezug auf die Seitenräder 72 und 73 drehbaren Ritzel 71, so daß je
der Unterschied der Drehgeschwindigkeit zwischen den Abtriebswellen 75 und 76 durch
die Differentialfunktion (Ausgleichsfunktion) der Seitenräder und der Ritzel
aufgefangen wird.
Wenn das Kraftfahrzeug eine Linkskurve fährt, dreht sich entgegen dem vorstehend er
läuterten Verhalten die linke Abtriebswelle 75, die mit Bezug auf die Kurvenfahrt des
Fahrzeuges an der Innenseite liegt, langsamer als das Antriebsteil 61, während die
rechte Abtriebswelle 76, die sich auf der Außenseite der Kurve befindet, rascher rotiert.
In diesem Fall wird auf der linken Seite des Antriebsteils 61 Drehmoment von dem Rit
zel 71 über das Seitenrad 72 auf die linke Abtriebswelle 75 übertragen, während auf der
rechten Seite die Gleitsteine 84 außer Eingriff mit den Anlageflächen 78 und 79 gehal
ten werden, weil die rechte Abtriebswelle 76 rascher rotiert als das Antriebsteil 61, so
daß das Antriebsteil 61 und die rechte Abtriebswelle 76 voneinandergetrennt sind. In
diesem Zustand wird Antriebsdrehmoment auf die rechte Abtriebswelle 76 über das
Ritzel 71, das rechte Seitenrad 73, die Zwischenwelle 88 Und den Stift 91 übertragen.
Entsprechend der Erläuterung in den Abschnitten (b) und (c) sind während der Kur
venfahrt des Fahrzeuges die linke und die rechte Abtriebswelle 75 und 76 von dem
Antriebsteil 61 getrennt, und sie werden über die Ritzel 71 und die Seitenräder 72 und
73 gedreht. Dabei wirkt nur die Ausgleichsfunktion der Ritzel und der Seitenräder, so
daß jede Differenz der Drehzahl zwischen der linken und der rechten Abtriebswelle
wirkungsvoll absorbiert wird und Antriebsdrehmoment auf die betreffenden Abtriebs
wellen entsprechend der Belastung der linken und rechten Räder verteilt wird.
Weil während der Kurvenfahrt die Gleitsteine 84 außer Eingriff mit den Anlageflächen
78 und 79 gehalten werden und daher das Antriebsteil 61 und die Abtriebswellen 75 und
76 voneinander getrennt sind, wird kein Widerstandsmoment erzeugt, selbst wenn das
Fahrzeug eine enge Kurve mit niedriger Geschwindigkeit fährt.
Wenn das linke Rad aus der Spur oder von der Straßenoberfläche wegkommen sollte
oder auf eine eis- oder schneebedeckte Straßenoberfläche treffen sollte, wirkt keine
Last auf die linke Abtriebswelle 75; nur die rechte Abtriebswelle 76 ist mit dem unter
Last stehenden rechten Rad gekoppelt.
Weil dabei das Antriebsteil 61 mittels des Antriebsritzels 64 gedreht wird, suchen die
Ritzel 71 das linke und das rechte Seitenrad 72 und 73 zu drehen. Wenn dabei die Zwi
schenwelle 88 von dem rechten Seitenrad 73 gedreht wird, kommen die Gleitsteine 83
aufgrund der Relativdrehung zwischen dem Steuerkäfig 80 und der rechten Abtriebs
welle 76 in Klemmeingriff. Daher wird die rechte Abtriebswelle 76 von dem Antriebsteil
61 über die Gleitsteine 84 unmittelbar gedreht. Weil in diesem Fall keine Last von den
Ritzeln 71 auf die Seitenräder 72 und 73 und umgekehrt übertragen wird, rotieren diese
Räder gemeinsam mit dem Antriebsteil 61, während sie keine Drehbewegung mit Bezug
aufeinander ausführen.
Die linke und die rechte Abtriebswelle 75 und 76 rotieren auf diese Weise mit gleicher
Drehzahl, wobei die Ausgleichsfunktion gesperrt ist, so daß das Antriebsdrehmoment
auf die antreibbare rechte Abtriebswelle 76 übertragen wird. Das Kraftfahrzeug kann
daher in Fahrt gehalten werden.
In diesem Fall wirkt keine Last auf die rechte Abtriebswelle 76. Nur die mit dem linken
Rad gekoppelte linke Abtriebswelle 75 kann angetrieben werden.
Weil dabei das Antriebsteil 61 mittels des Antriebsritzels 64 gedreht wird, suchen die
Ritzel 71 aufgrund der Drehung des Antriebsteils zusammen mit dem linken und dem
rechten Seitenrad 72 und 73 zu rotieren. In diesem Fall wird der Widerstand von der
Straßenoberfläche über das linke Rad auf das linke Seitenrad 72 übertragen. Dieser
Widerstand bewirkt eine Drehbewegung der Ritzel 71.
Aufgrund dieser Bewegung der Ritzel wird das rechte Seitenrad 73 in Vorwärtsrichtung
gedreht. Dies führt seinerseits zu einer Drehbewegung der Zwischenwelle 88, so daß die
Gleitsteine 84 mit den Anlageflächen 78 und 79 in Eingriff kommen. Die rechte
Abtriebswelle 76 wird daher von dem Antriebsteil 61 unmittelbar gedreht.
Bei direktem Antrieb der rechten Abtriebswelle 76 durch das Antriebsteil 61 wird die
Ausgleichsfunktion in der oben erläuterten Weise gesperrt, so daß beide Seitenräder 72
und 73 zusammen mit dem Antriebsteil 61 rotieren können. Antriebsdrehmoment wird
jetzt auch auf die linke Abtriebswelle 75 übertragen, so daß das Fahrzeug bewegt wer
den kann.
Diese Funktionsweise gilt nicht nur für die Drehung des Antriebsteils 61 in der einen
Richtung. Wenn sich das Antriebsritzel 64 in einer zu der oben erläuterten Richtung
entgegengesetzten Richtung dreht, dreht sich der Steuerkäfig 80 im entgegengesetzten
Sinn, so daß die Gleitsteine 84 mit den Anlageflächen 78 und 79 in entgegengesetzter
Richtung in Eingriff kommen. Die oben erläuterte Funktionsweise läuft daher sowohl
bei Vorwärtsfahrt als auch bei Rückwärtsfahrt in genau gleicher Weise ab.
In den Fig. 17 und 18 ist eine vierte Ausführungsform veranschaulicht, bei welcher die
der Hülse 69 des Antriebsteils 61 gegenüberliegende Umfangsfläche einer rechten Ab
triebswelle 100 als polygonaler Teil 101 ausgebildet ist. Der polygonale Teil 101 weist an
seiner Außenumfangsfläche eine Mehrzahl von Anlageflächen 102 auf, die im Zusam
menwirken mit einer zylindrischen Anlagefläche 103 der Hülse 69 keilförmige Räume
bilden.
Ein ringförmiger Käfig 104 mit Taschen 105 ist zwischen den Anlageflächen 102 und 103
angeordnet. Jede Tasche 105 nimmt als Anlagekörper zwei Rollen 106 und 107 auf.
Ferner befindet sich in jeder der Taschen 105 ein elastisches Bauteil 108 zum Andrüc
ken der Rollen 106 und 107 an die in Umfangsrichtung einander gegenüberliegenden
Seitenflächen der Taschen 105.
Wenn sich bei dieser Ausbildung die Zwischenwelle 88 und der Käfig 104 in der einen
oder der anderen Richtung mit Bezug auf die Abtriebswelle 100 drehen, wird derart
Druck auf die Rollen 106 und 107 ausgeübt, daß die eine oder die andere Rolle mit den
Anlageflächen 102 und 103 in Klemmeingriff kommt, wodurch das Antriebsteil 61 mit
der rechten Abtriebswelle 100 gekoppelt wird.
Im übrigen entsprechen Aufbau und Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels dem
Aufbau und der Funktionsweise des zuvor erläuterten dritten Ausführungsbeispiels.
Entsprechend sind äquivalente Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen, und sie
sind nicht nochmals näher erläutert.
Sowohl bei der dritten als auch bei der vierten Ausführungsform können als Anlagekör
per, die zwischen dem Eingangsteil und der betreffenden Abtriebswelle anzuordnen
sind, Paare von Gleitsteinen vorgesehen werden, von denen in Abhängigkeit von der
Drehrichtung jeweils der eine oder der andere mit den Anlageflächen in Eingriff
kommt.
Die Getriebeanordnungen gemäß dem dritten und dem vierten Ausführungsbeispiel
können auch als vorderes Ausgleichsgetriebe, das mit den vorderen Radachsen eines
Fahrzeuges mit Frontantrieb gekoppelt ist, oder als Ausgleichgetriebe für ein Fahrzeug
mit Vierradantrieb verwendet werden.
In den Fig. 19 bis 21 ist eine fünfte Ausführungsform der Getriebeanordnung veran
schaulicht. Entsprechend Fig. 19 ist eine Antriebswelle 112 über Lager 113 in einem
Gehäuse 111 drehbar gelagert. Ein Kegelrad 114 ist mit der Antriebswelle 112 drehfest
verbunden. Mit dem Kegelrad 114 kämmt ein Ritzel 116, das auf einer externen An
triebswelle 115 sitzt.
Drei eine Getriebeeinheit 117 bildende Wechselräder 118, 119 und 120 sind auf der An
triebswelle 112 gelagert. Das mittlere Rad 119 kämmt mit einem Zahnring 122, der an
der Außenumfangsfläche eines Ausgleichgetriebes 121 sitzt. Das Ausgleichgetriebe 121
weist ein Ausgleichgehäuse 123, mit dem Ausgleichgehäuse 123 über eine Trägerwelle
124 gekoppelte Ritzel 125 und zwei Seitenräder 126 und 127 auf, die mit den Ritzeln
125 kämmen. Wenn das Ausgleichgehäuse 123 mittels des Rades 119 gedreht wird, wird
eine Drehkraft über die Ritzel 125 auf die Seitenräder 126 und 127 übertragen. Falls
sich die Drehzahlen der Seitenräder 126 und 127 voneinander unterscheiden, drehen
sich die Ritzel 125 und die Seitenräder 126 und 127 mit Bezug aufeinander, wodurch der
Unterschied der Drehzahlen aufgefangen wird, so daß von der Last abhängige Dreh
kräfte auf die betreffenden Seitenräder 126 und 127 übertragen werden.
Die Seitenräder 126 und 127 des Ausgleichgetriebes 121 sind mit Abtriebswellen 128
und 129 gekoppelt, die an dem Gehäuse 111 drehbar abgestützt sind. Außenringe 131
und 132 sind auf den Abtriebswellen 128 und 129 über Lager 130 drehbar gelagert. Die
Außenringe 131 und 132 sind an ihren Außenumfangsflächen mit Verzahnungen 133
versehen, die mit den Rädern 118 und 120 auf beiden Seiten der Antriebswelle 112
kämmen.
Die Übersetzungsverhältnisse an den miteinander kämmenden Teilen zwischen den
Rädern 118 und 120 sowie den Außenringen 131 und 132 sind so eingestellt, daß sie
größer als das Übersetzungsverhältnis an dem Kämmeingriffsteil zwischen dem mittle
ren Rad 119 und dem Ausgleichgetriebe 121 sind, so daß bei Rotation der Antriebswelle
112 beide Außenringe 131 und 132 rascher rotieren als das Ausgleichgehäuse 123.
Wie aus den Fig. 20 und 21 hervorgeht, sind die einander gegenüberliegenden Innen
und Außenflächen der Außenringe 131 und 132 sowie der Abtriebswellen 128 und 129
als koaxiale zylindrische Flächen 134 und 135 ausgebildet. Zwischen den zylindrischen
Flächen 134 und 135 sitzen mit den Außenringen 131 und 132 über Stifte verbundene
Festkäfige 136 von kleinerem Durchmesser sowie Steuerkäfige 137 von größerem
Durchmesser. Die Steuerkäfige 137 sind an ihren Außenumfangsflächen mit Flanschen
138 ausgestattet, die mit Stiftöffnungen 139 versehen sind, in die Stifte 140, die an den
Stirnflächen der Außenringe 131 und 132 befestigt sind, lose eingreifen, so daß die Kä
fige 137 zusammen mit den Außenringen gedreht werden können. Die Steuerkäfige 137
und die Außenringe 131, 132 können jedoch gegeneinander um eine Strecke gedreht
werden, die gleich dem Spalt ist, der in der Drehrichtung zwischen den Stiften 140 und
den Stiftöffnungen 139 gebildet wird. Der Verzögerungswinkel der Steuerkäfige 137 mit
Bezug auf die Außenringe wird durch die Größe der Spalte in der Drehrichtung be
stimmt. Diese Größe ist so eingestellt, daß sie größer als die Strecke ist, um die sich
(weiter unten erläuterte) Gleitsteine 146 von ihrer Neutralstellung zwischen den zylin
drischen Flächen 134 und 135 bewegen, bis sie über elastische Bauteile 147 mit beiden
Anlageflächen in Kontakt kommen.
Differentialanordnungen 141 sind mit den Steuerkäfigen 137 gekuppelt, um die Dreh
bewegung der Käfige mit Bezug auf die Außenringe zu verzögern. Jede Differentialan
ordnung 141 weist eine an dem Gehäuse 111 befestigte Reibscheibe 142 und eine koni
sche Feder 143 auf, die zwischen der Reibscheibe 142 und dem Flansch 138 des Steuer
käfigs 137 angeordnet ist. Die gegen die Flansche 138 angedrückten konischen Federn
143 schlupfen mit Bezug auf die Reibscheiben 142. Die durch den Schlupf verursachte
Reibungskraft bewirkt eine Verzögerung der Drehbewegung der Steuerkäfige mit Bezug
auf die Außenringe.
Die Steuerkäfige 137 und die Festkäfige 136 sind mit einer Mehrzahl von einander ge
genüberliegenden, in Umfangsrichtung verteilten Taschen 144 und 145 versehen. In je
dem Paar der Taschen 144 und 145 sitzt ein Gleitstein 146, der mit den zylindrischen
Flächen 134 und 135 in Eingriff kommen kann, wenn er entweder im Uhrzeigersinn
oder entgegen dem Uhrzeigersinn kippt. In den Taschen sind ferner elastische Bauteile
147 angeordnet, welche die Gleitsteine 146 in ihrer Neutralstellung zu halten suchen, in
welcher sie außer Eingriff mit den zylindrischen Flächen 134 und 135 stehen.
Wenn die Getriebeanordnung gemäß der fünften Ausführungsform auf einem Fahrzeug
montiert wird, wird die Antriebswelle 115 mit der vom Motor angetriebenen Antriebs
welle gekoppelt, während die Abtriebswellen 128 und 129 mit den Rädern auf beiden
Seiten gekoppelt werden.
Wenn Drehmoment von der Antriebswelle 115 über die Ritzel 116 und das Kegelrad
114 auf die Antriebswelle 112 übertragen wird, werden das Ausgleichgetriebe 121 und
die Außenringe 131 und 132 mittels der drei Wechselräder 118, 119 und 120 in Rotation
versetzt. Wegen des Unterschiedes der Übersetzungsverhältnisse der Wechselräder
werden dabei die Außenringe 131 und 132 rascher gedreht als das Ausgleichgetriebe
121.
In diesem Zustand rotieren die Außenringe und die Steuerkäfige 137 zusammen; die
Drehbewegung der Steuerkäfige 137 wird jedoch unter dem Einfluß der Differentialan
ordnungen 141 mit Bezug auf die Außenringe um eine Strecke verzögert, die der Größe
der Spalte entspricht, die in der Drehrichtung zwischen den Stiften 140 und den Stift
öffnungen 139 vorgesehen sind. Die Steuerkäfige 137 und die Festkäfige 136 werden in
folgedessen gegeneinander verdreht, wodurch die Gleitsteine 146 kippen, bis sie mit den
zylindrischen Flächen 134 und 135 in Kontakt kommen. Dies ist die Einrück-Bereit
schaftsstellung.
Während einer normalen Fahrt des Fahrzeuges überholen die Außenringe die Gleit
steine 146, weil die mit dem Ausgleichgetriebe 121 gekoppelten Abtriebswellen 128 und
129 langsamer als die Außenringe 131 und 132 rotieren; die Kupplung ist infolgedessen
ausgerückt. Die Drehbewegung der Antriebswelle 112 wird infolgedessen über das
Ausgleichgetriebe 121 auf die Abtriebswellen 128 und 129 übertragen, so daß alle Diffe
renzen in den Raddrehzahlen durch die Differentialfunktion des Ausgleichgetriebes 121
absorbiert werden. Wenn dagegen eines der Räder (beispielsweise das in Fig. 19 rechte
Rad) schlupft oder die Haftung auf der Straßenoberfläche verliert, nimmt die Drehzahl
der mit diesem Rad gekoppelten Abtriebswelle 128 zu. Wenn diese Drehbewegung
rascher wird als die Drehbewegung der Außenringe 131, kommen die Gleitsteine 146
sofort mit den zylindrischen Flächen 134 und 135 in Eingriff. Daher wird die
Drehbewegung der Antriebswelle 112 von dem Außenring 131 unmittelbar auf die Ab
triebswelle 128 übertragen, wobei das Ausgleichgetriebe 121 gesperrt wird. Es erfolgt
jetzt eine Übertragung der Antriebskraft auch auf die andere Abtriebswelle 128 und
damit auf das Rad, das mit der Straßenoberfläche in festem Eingriff steht. Dies gewähr
leistet eine stabile Fahrt des Fahrzeuges.
Die Kupplung wird in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Drehzahlen des
Ausgleichgetriebes 121 und der Außenringe 131 und 132 sowie der Drehzahlen der
Abtriebswellen 128 und 129 selbsttätig ein- und ausgeschaltet. Durch Einstellen der
oben genannten Drehzahldifferenz auf einen größeren Wert als die Drehzahldifferenz
der Vorder- und Hinterräder während minimaler Kurvenfahrt des Fahrzeuges im Nor
malzustand kann die Differentialfunktion selbsttätig gesperrt werden, wenn eines der
Räder den Kontakt mit der Straßenoberfläche verlieren oder schlupfen sollte. Dies stellt
eine stabile Fahrt des Fahrzeuges sicher.
Wenn sich bei der vorstehend erläuterten Anordnung die Richtung, in welcher die An
triebswelle 112 von der Antriebswelle 115 gedreht wird, umkehrt, kippen die Gleitsteine
146 in der anderen Richtung, um mit den zylindrischen Flächen 134 und 135 in Eingriff
zu kommen. Die Differentialbegrenzungsfunktion erfolgt daher in genau gleicher Weise
unabhängig davon, ob sich das Fahrzeug vorwärts oder rückwärts bewegt.
Fig. 22 zeigt eine sechste Ausführungsform mit abgewandelter Differentialanordnung.
Die Differentialanordnung 141′ weist in diesem Fall ein Differentiallager 149 auf, des
sen Innenring auf einen Flansch 138′ eines Steuerkäfigs 137′ aufgepaßt ist. Es ist ferner
ein Rahmen 150 vorgesehen, welcher das Differentiallager 149 mit dem Gehäuse 111
koppelt. Der Rahmen 150 ist so montiert, daß er eine Ausdehnung des Außenringes des
Differentiallagers 149 nach außen zuläßt, eine Drehbewegung dieses Ringes jedoch
verhindert.
Das Differentiallager 149 hat einen Radialspalt von Null oder mit einem negativen
Wert, und es steht unter einer Vorspannung, die höher als ein normalerweise auftreten
der Druck ist, um den Widerstand gegen eine Drehbewegung zu erhöhen. Dieser
Drehwiderstand dient der Verzögerung des Steuerkäfigs 137′, so daß sich dieser lang
samer dreht als der Außenring 131.
Bei der fünften und der sechsten Ausführungsform sind als Anlagekörper Gleitsteine
146 dargestellt, die durch Kippen im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn in
Eingriff gebracht werden. Stattdessen können auch Gleitsteine vorgesehen werden, die
symmetrisch angeordnet sind und sich nur in einer Richtung in Eingriff bringen lassen.
Es können an Stelle der Gleitsteine aber auch Rollen vorgesehen werden.
Bei der fünften und der sechsten Ausführungsform wird die Getriebeanordnung als
Radausgleichgetriebe benutzt. Die Getriebeanordnung läßt sich aber auch als zentrales
Ausgleichgetriebe eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb einsetzen. In diesem Fall wird die
mit der Antriebswelle 112 gekoppelte Antriebswelle 115 mit der Antriebswelle des
Motors verbunden, und eine der beiden Abtriebswellen 128 und 129 wird mit den Ab
triebswellen für die Vorderräder sowie die andere mit den Abtriebswellen für die Hin
terräder verbunden.
Claims (3)
1. Getriebeanordnung mit einem eine Bohrung (1a) aufweisenden Außenring (1, 41),
einer in der Bohrung fest angeordneten Halterung (6), Wälzkörpern (9), die in der
Halterung derart gelagert sind, daß sie sich drehen können, wenn der Außenring
rotiert, zwei Antriebswellen (10, 11), die derart koaxial zu einer Drehachse des
Außenringes angeordnet sind, daß sie die Wälzkörper von beiden Seiten ein
schließen, in der Bohrung zu beiden Seiten der Antriebswellen drehbar gelagerten
Abtriebswellen (12, 13, 43, 44), zwischen den Abtriebswellen und dem Außenring
drehbar gelagerten Käfigen (25, 47), die mit Taschen (26, 49) versehen sind, in den
Taschen sitzenden Anlagekörpern (27, 28, 51), die bei relativer Drehung zwischen
den Käfigen und den Abtriebswellen in der einen oder der anderen Richtung mit
gegenüberliegender Oberflächen (22, 24, 45, 46) des Außenringes und der Ab
triebswellen in Eingriff bringbar sind, und elastischen Bauteilen (29, 52), die in den
Taschen angeordnet sind und die Anlagekörper in einer Außereingriffsstellung zu
halten suchen, wobei die Käfige und die Abtriebswellen mit den betreffenden
Antriebswellen derart gekoppelt sind, daß eine Antriebskraft zwischen den
Antriebs- und Abtriebswellen übertragen werden kann, und wobei die Antriebs
und Abtriebswellen miteinander derart gekoppelt sind, daß zwischen beiden Spalte
(32) in der Drehrichtung gebildet werden.
2. Getriebeanordnung mit zwei Abtriebswellen (75, 76, 100), zwei den Abtriebswel
len gegenüberliegenden Seitenrädern (72, 73), einem Antriebsteil (61, 68, 69),
Ritzeln (71), die mit dem Antriebsteil gekoppelt sind und mit den Seitenrädern
kämmen, wobei eines der Seitenräder (72) mit einer der Abtriebswellen (75) ge
koppelt ist und das andere Seitenrad (73) von der anderen Abtriebswelle (76, 100)
getrennt ist und wobei die andere Abtriebswelle (76, 100) und das Antriebsteil an
ihren einander gegenüberliegenden Oberflächen mit Anlageflächen (78, 79, 102,
103) versehen sind, ferner mit einem zwischen den Anlageflächen drehbar gelager
ten und mit Taschen (82, 105) versehenen Käfig (80, 104), mit in den Taschen an
geordneten Anlagekörpern (84, 106, 107), die mit den Anlageflächen in Eingriff
kommen können, wenn der Käfig und die andere Abtriebswelle sich mit Bezug
aufeinander drehen, mit elastischen Bauteilen (85, 108), die in den Taschen sitzen
und die die Anlagekörper außer Eingriff mit den Anlageflächen zu halten suchen,
sowie mit einer koaxial zu der anderen Abtriebswelle angeordneten Zwischenwelle
(88), wobei der Käfig und die andere Abtriebswelle sowie das andere Seitenrad
über die Zwischenwelle miteinander derart gekoppelt sind, daß Drehmoment zwi
schen diesen Bauteilen übertragen werden kann, und wobei die Zwischenwelle
und die andere Abtriebswelle unter Bildung von Spalten (92) in der Drehrichtung
lose miteinander gekoppelt sind.
3. Getriebeanordnung mit einem Ausgleichgetriebe (121), das ein Gehäuse (123),
zwei einander gegenüberliegende Seitenräder (126, 127) und zusammen mit dem
Gehäuse drehbare Ritzel (125) aufweist, die mit den Seitenrädern kämmen, ferner
mit zwei mit den betreffenden Seitenrädern gekoppelten Abtriebswellen (128,
129), mit zwei auf den Abtriebswellen drehbar gelagerten Außenringen (131, 132),
mit zwischen den betreffenden Abtriebswellen und den Außenringen sitzenden
Käfigen (137), die sich zusammen mit den Abtriebswellen oder den Außenringen
unter Ausbildung von dazwischen liegenden, sich in Drehrichtung erstreckenden
Spalten drehen können und die mit Taschen (145) versehen sind, mit Anlagekör
pern (146), die in den Taschen angeordnet sind und mit einander gegenüberlie
genden Flächen (134, 135) der Abtriebswellen und der Außenringe in Eingriff
bringbar sind, wenn sich die Abtriebswellen und die Käfige in der einen oder der
anderen Richtung gegeneinander drehen, mit in den Taschen sitzenden elastischen
Bauteilen (147), welche die Anlagekörper in einer Neutralstellung zu halten
suchen, in der die Anlagekörper außer Eingriff mit den einander gegenüberliegen
den Flächen stehen, wobei das Gehäuse des Ausgleichgetriebes und die Außen
ringe mit einer Antriebswelle (112) so gekoppelt sind, daß sie sich zusammen drehen
können, ferner mit an den Koppelstellen sitzenden Getriebeanordnungen (118,
120, 133) zum Erhöhen der Umdrehungszahlen beider Außenringe, sowie mit Dif
ferentialanordnungen (141, 141′), die für eine Differenz zwischen den Drehzahlen
der Käfige und der Abtriebswellen oder der damit gekoppelten Außenringe sor
gen.
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