DE4402845A1 - Ausgleichsgetriebe - Google Patents

Description

Ausgleichsgetriebe, wie sie insbesondere in Kraftfahrzeugen zur Verteilung des Antriebsdrehmomentes auf die Fahrzeugräder einer Achse bzw. unterschiedliche Antriebsachsen verwendet werden, verteilen das auf das Ausgleichsgetriebe einwirkende, antreibende Drehmoment proportional der Zähnezahl der mit den Achswellen gekoppelten Zahnräder. Dadurch werden unterschiedliche Drehzahlen der Fahrzeugräder, wie sie etwa bei Kurvenfahrt etc. vorkommen, ohne Zwangsschlupf an den Fahrzeugrädern ausgeglichen.

Der Nachteil besteht jedoch darin, daß bei unterschiedlichen Schlupfverhältnissen an den Fahrzeugrädern das Drehmoment einseitig zu dem Fahrzeugrad mit dem geringeren Schlupf geleitet wird, mit der folge, daß selbst bei nur einem der Antriebsräder auf glatten Untergrund ein Vorwärtsbewegen des Fahrzeuges in der Regel nicht mehr möglich ist.

Zu diesem Zweck ist es bekannt, die Ausgleichsfunktion der Ausgleichsgetriebe entweder automatisch oder per Hand durch Einkuppeln von Klauenkupplungen etc. außer Kraft zu setzen. Favorisiert wird wegen der Einfachheit der Bedienung das automatische Außerfunktionsetzen. Zu diesem Zweck ist es beispielsweise aus der DE-AS 10 73 318, die als nächstreichender Stand der Technik gelten muß, bekannt, die Achswellen innerhalb des Käfigs des Ausgleichsgetriebes in jeweils einem Schneckenrad enden zu lassen. Diese beiden Schneckenräder sind über zusätzliche, die Ausgleichsfunktion bewirkenden Zahnräder, miteinander wirkverbunden. Dabei darf die Steigung der Schneckenräder maximal 45° betragen.

Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß ein Antriebsrad, welches ganz frei von Widerstand ist, immer noch durchgedreht wird, und in diesem Fall wiederum das Vorwärtsbewegen des Fahrzeuges nicht möglich ist. Erst wenn ein nennenswerter Widerstandswert an beiden Fahrzeugrädern vorhanden ist, wird das Antriebsdrehmoment in etwa gleichmäßig auf die Antriebsräder verteilt.

Dies bedeutet, daß die Drehmomentverteilung mit abnehmenden Schlupf an wenigstens einem der Fahrzeugräder im wesentlichen gleichbleibt, beim Erreichen eines minimalen Schwellenwertes dagegen vollständig einseitig auf das Fahrzeugrad mit dem mangelnden Schlupf umgeleitet wird.

Weiterhin ist es aus der DE-PS 36 32 104 bekannt, zusätzlich zu dieser Schneckenbauform eines Ausgleichsgetriebes die bekannte Form des Kegelrad-Aus­ gleichsgetriebes zu ergänzen, so daß einerseits über das Kegelrad-Ausgleichsgetriebe die Drehmomente bei unterschiedlich schnell laufenden Rädern verteilt werden und andererseits bei unterschiedlichem Schlupf über die Ausgleichsfunktion der Schneckenräder ein Drehmoment von dem Rad mit geringerer Reibung zu demjenigen mit größerer Reibung umgeleitet wird.

Die Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ausgleichsgetriebe zu schaffen, welches möglichst einfach in seinem Aufbau ist und dennoch ein vollständiges Durchdrehen eines Antriebsrades bei mangelnder Reibung oder völlig fehlender Reibung verhindert.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, daß das als Ausgleichsrad wirkende Schneckenrad mit der Verzahnung auf seiner Mantelfläche zwischen den beiden, den Achswellen zugeordneten Schnecken angeordnet ist, ist nur ein einziges Ausgleichsrad erforderlich.

Zusätzlich kann durch diese Anordnung - z. B. bei entsprechender leichter Schrägstellung der Schnecken oder der gesamten, die Schnecken tragenden Halbachsen gegenüber der Drehachse des Käfigs - die Schnecke jeweils direkt auf der Achswelle befestigt werden, so daß eine zusätzliche Umsetzung zwischen Achswelle und Schnecke mittels Zahnrädern etc. ebenfalls entfällt.

Um die Vermittlung der Drehwirkung zwischen den beiden Fahrzeugrädern in der gleichen Drehrichtung zu bewerkstelligen, sind die beiden Schnecken bei Aufsicht in Blickrichtung der Achse des Ausgleichsrades so angeordnet, daß die Steigung der Schneckung in dieser Aufsicht gleichlaufend und nicht gegenläufig ist.

Die Steigung der Schnecken ist vorzugsweise deutlich größer als 45°, nämlich annähernd 90°, während der Winkel des Schneckenrades - jeweils gemessen als Richtung der Verzahnung zur Richtung der Drehachse - deutlich unter 45 beträgt, da bei miteinander kämmendem Schneckenrad und Schnecke die so definierte Steigung des einem Teiles der Differenzwinkel zwischen der Steigung des anderen Teiles und 90° beträgt.

Wenn die Achswellen miteinander fluchten sollen, werden sie vorzugsweise koaxial mit der Drehachse des Käfigs und damit dessen Antriebsrades angeordnet.

Die Schnecken liegen dann parallel zu dieser Drehachse, aber radial nach außen versetzt, so daß eine Zahnradverbindung zwischen den Schnecken und den inneren Enden der Achswelle, vorzugsweise über Stirnzahnräder, notwendig ist.

In jedem Fall sollten sich zur symmetrischen Ausbildung die Drehachsen des Ausgleichsrades und des Käfigs 6 kreuzen, wobei jedoch ein rechtwinkliges Kreuzen nicht Bedingung ist.

Wenn darüber hinaus der Drehmomentfluß bei gleichen Reibungsverhältnissen an beiden Fahrzeugrädern, jedoch unterschiedlichen Drehzahlen (Kurvenfahrt, unterschiedlicher Raddurchmesser) mit möglichst geringer Verlustleistung ausgeglichen werden soll, kann das erfindungsgemäße Schneckrad-Ausgleichsgetriebe zusätzlich mit einem herkömmlichen Kegelrad-Ausgleichsgetriebe kombiniert werden:
In diesem Fall verlaufen die Achswellen vorzugsweise fluchtend zueinander und damit koaxial zum Käfig und dessen Antriebsrad und weisen neben den Stirnrädern für die Verbindung zu den ihnen zugeordneten Schnecken auch koaxial angeordnete, in das Zentrum des Ausgleichsgetriebes gerichtete Kegelräder auf.

In dem rotierend angetriebenen Käfig ist dann - zusätzlich zum kegelradförmigen Ausgleichsrad - wenigstens ein Kegelrad gelagert, welches in an sich bekannter Weise mit den beiden Kegelrädern der Achswellen kämmt.

Um ein bestimmtes Drehmoment mit einer möglichst kleinen Bauform des Ausgleichsgetriebes übertragen zu können, kann es vorzugsweise sinnvoll sein, innerhalb vorzugsweise ein- und desselben Gehäuses die Paarungen zwischen einem Ausgleichsrad und zwei, den beiden Achswellen zugeordneten, Schnecken mehrfach axial versetzt auszuführen. Dies würde bedeuten, daß nur einer einzigen Achswelle nicht nur eine, sondern zwei oder gar noch mehr Schnecken zugeordnet sind, die miteinander in Wirkverbindung stehen, und mit ein und demselben, mehrfach breiten, oder mehreren axial fluchtend angeordneten, drehfest miteinander verbundenen Ausgleichs­ rädern kämmen.

Eine spezielle bevorzugte Ausführungsform ergibt sich auch für Fahrzeuge, bei denen der antreibende Motor an der anzutreibenden, lenkbaren Achse sitzt, also bei PKW′s der typische Fall eines Frontmotor-Fahrzeuges.

In diesem Fall kann bei einer Ausrichtung der Schnecken leicht schräg zur Verbindungslinie zwischen den anzutreibenden Fahrzeugrädern die mit einem Kardangelenk auszustattende Kröpfung der Achswellen außerhalb des Gehäuses verlagert werden und so nahe an das anzutreibende Fahrzeugrad hin, daß dieses Kardangelenk mit dem üblicherweise bei lenkbaren, angetriebenen Rädern vorhandenen Kardangelenk direkt am anzutreibenden Rad zusammenfällt, so daß also insgesamt ein Kardangelenk je Halbachse eingespart wird.

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist nachfolgend beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung mit schräg verlaufenden Achswellen,

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung mit fluchtenden Achswellen,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung aus Fig. 1 und

Fig. 4 eine Einbausituation.

Fig. 1 zeigt ein aufgeschnittenes Gehäuse 6 eines Ausgleichsgetriebes, welches über ein damit drehfest verbundenes Antriebsrad 5 angetrieben wird.

Die Drehachse des Käfigs 6 ist dabei koaxial zu den beiden fluchtend von den Seiten her in das Ausgleichsgetriebe hineinragenden Achswellen 4, 4′ die die Antriebsräder 1, 1′ antreiben.

Innerhalb des Ausgleichsgetriebes bzw. dessen Käfig 6 verlaufen die Achswellen 4, 4′ gekröpft, z. B. mittels eines Kardangelenkes 9, und damit schräg zur Drehachse des Käfigs 6 weiter und sind mit ihrem freien Ende im Käfig gelagert.

Die gekröpften Teile 4a, 4a′ der Achswelle 4, 4′ befinden sich damit parallel und im Abstand zueinander. Auf jedem dieser Teile ist eine Schnecke 3, 3′ angeordnet, wobei diese beiden Schnecken in der Aufsicht der Fig. 1 gleichgerichtete und gleich große Steigung besitzen. Beide Schnecken kämmen gemeinsam mit einem Ausgleichsrad 2, welches sich zwischen den beiden Schnecken 3 befindet und ebenfalls im Käfig 6 drehbar gelagert ist. Die Achse des als Schneckenrad ausgebildeten Ausgleichsrades 2 verläuft quer, vorzugsweise rechtwinklig, zur Drehachse des Käfigs 6 und kreuzt sich mit dieser.

Die Steigung der Schnecken 3 beträgt zwischen 45° und 90°, dabei vorzugsweise näher an 90° heran.

Als Steigung der Schnecke wird dabei - gemäß Fig. 3 - der Winkel zwischen der Drehachse der Schnecke 3 und der in der Aufsicht betrachteten Richtung der Verzahnung der Schnecke 3 bezeichnet.

Die Steigung des Schneckenrades 2 - betrachtet quer zur Drehrichtung des Schneckenrades und damit wiederum in Blickrichtung der Drehachse der Schnecke 3 - beträgt damit immer den Komplementärwinkel zwischen der Steigung 14 der Schnecke und 90°, wenn die beiden miteinander kämmen sollen.

Anstelle der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform können - wie besser anhand Fig. 4 zu erkennen - die Achswellen 4, 4′ bereits außerhalb des Käfigs 6, beispielsweise bereits sehr nahe am Fahrzeugrad 1, 1′ gekröpft sein und dort das Kardangelenk 9 aufweisen.

Dadurch ergibt sich eine wesentlich geringere Kröpfung gegenüber der Lösung nach Fig. 1, um den für das Ausgleichsrad 2 notwendigen Abstand zu schaffen. Somit können grundsätzlich bereits einfachere und billigere Bauformen von Kardangelenken eingesetzt werden.

Eine solche Ausführungsform ist insbesondere sinnvoll, wenn es sich bei der angetriebenen Achse um eine gelenkte, geteilte Achse handelt, wie dies bei normalen PKW′s mit Frontantrieb der Fall ist.

Dies bringt den Vorteil, daß der Kardan 9 für das Ausgleichsgetriebe notwendige Kröpfung der Achswellen funktionsvereinigt wird mit dem Kardan, welcher normalerweise bei jedem anzutreibenden Rad einer gelenkten, angetriebenen Achse vorhanden sein muß, um die Lenkbewegungen mit zu vollziehen. Damit wird zum einen ein Kardangelenk je anzutreibendem Fahrzeugrad 1 eingespart, und der einzige vorhandene Kardan je Halbachse liegt sehr nahe am Fahrzeugrad 1, und zwar zwischen der radseitigen Radführung 15, die mit der Lenkung des Fahrzeugs wirkverbunden ist, und der in der Regel karosseriefesten Achswellenführung 16.

Ist dagegen eine fluchtende Ausrichtung der Achswellen 4a, 4a′ auch im Inneren des Käfigs gefordert, so können gemäß Fig. 2 die Schnecken 3, 3′ parallel radial nach außen gegenüber den fluchtenden Achswellen 4, 4′ versetzt werden, wobei jeweils eine der Schnecken 3, 3′ über Schneckenritzel 8, 8′ mit einer der Achswellen 4, 4′ wirkverbunden ist, welche in Achsritzeln 7, 7′ enden, die mit den Schneckenritzeln kämmen.

Claims (10)

1. Ausgleichsgetriebe für Kraftfahrzeuge, wobei

• - die Achswellen jeweils mit einer Schnecke (3) gleichsinnig und drehwinkeltreu drehfest verbunden sind und die
• - die Schnecken (3) miteinander über Ausgleichszahnräder wirkverbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Wirkverbindung der Schnecken (3) aus einem einzigen Ausgleichsrad (2) in Form eines Schneckenrades besteht und
• - die beiden Schnecken (3) auf den gegenüberliegenden Seiten des Ausgleichsrades (2) angeordnet sind und mit diesem kämmen.

2. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schnecken (3) parallel zueinander angeordnet sind.

3. Ausgleichsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecken (3) parallel zueinander und axial versetzt zur Drehachse des Käfigs (6) angeordnet sind.

4. Ausgleichsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung (14) der beiden Schnecken (3), gemessen als Winkel der Drehachse zu den in der Aufsicht betrachteten Gewindegängen, größer als 70° ist.

5. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung (14) der Schnecken 80° bis 88° beträgt.

6. Ausgleichsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen des Ausgleichsrades (2) sowie des Käfigs (6) sich kreuzen.

7. Ausgleichsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kardangelenke (9) in den Achswellen (4, 4′) außerhalb des Käfigs (6), nahe an den Fahrzeugrädern (1) angeordnet sind.

8. Ausgleichsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Achswelle (4, 4′) mehrere Schnecken (3) antreibt, welche mit dem gleichen oder drehfest miteinander verbundenen Ausgleichsrädern (2) kämmen.

9. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kardangelenke (9) des Ausgleichsgetriebes gleichzeitig die Kardangelenke an den Fahrzeugrädern (1) einer lenkbaren, geteilten, angetriebenen Achse des Fahrzeuges sind.