-
Selbstsperrendes ,Kegelrad-Ausgleichgetriebe,, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Selbstsperrende -Ausgleichgetriebe, wie sie vorzugsweise an geländegängigen Kraftfahrzeugen
gebraucht werden, haben zwei Aufgaben zu erfüllen: i: Sie müssem den Leistungsstrom
sowohl auf der geraden Fahrstrecke, auf der sich die beiden Treibachsenhälften ,mit
gleicher Geschwindigkeit drehen, wie auch in der Kurvenfahrt, in der die beiden
Treibachsen-Ulften unterschiedliche -Drehzahlen - haben, gleichmäßig auf diese abzweigen.
-
Beim Durchfahren einer Mulde oder einer 'anderen Unebenheit des- Bodens,-
während der die Bodenberührung eines der Treibräder zeitweise unterbrochen ist,
müssen sie den Leistungsstrom zu der Treibaehsenhälfte dieses Rades sperren, da
bei einem Leerlauf dieses Rades die Antriebsfähigkeit des Gegenrades verloren geht.
-
- -Bei dem zumeist vorkommenden Ausgleichgetrieben dieser Art wird
der für die -Selbstsperrung erforderliche Hemmwert durch eine entsprechende Wähl
der Zähnstegungswinkel erzielt. Als Sperrgetriebe verwendet man in den praktisch
ausgeführten Getrieben Schnecke und Schneckenrad..
-
Derartigen Getrieben haften noch mehrere Mängel an. Vor allem ist
es nachteilig; daß die Schneckengetriebe mehrere Urnlaufräderreihen erfordern: Dadurch-
entstehen große, für kleinere Wagen zu sperrige Bauformen. Außerdem bedingen die
-mehrfachen .Räderreihen verhältnismäßig hohe Herstellungskosten, welche die Anwendung
der Sperrgetriebe in kleineren Wagen ebenfalls erschweren.
-
Es ist bekannt, zur Beseitigung dieses Mangels die Ausgleichschnecken
mit einer sich überschneidenden . Schneckenverzahnung zu .versehen und sie- unmittelbar
in die auf den Treibachsenhälften sitzenden Schneckenräder eingreifen zu lassen.
Damit werden zwar die mehrfachen Umlaufräderreihen vermieden, jedoch auf Kosten
eines anderen Nachteiles, der die praktische Anwendbarkeit dieses Vorschlages zu
mindesten stark herabsetzt. Zufolge der kreuzweisen Verzahnung wird nämlich ein
großer Teil der-Zahnflanken weggeschnitten. Selbst "in dem denkbar günstigsten Fall,
in dem sich- die Zähne der beiden Verzahnungen rechtwinklig kreuzen, entstehen in
den Zahnflanken noch so große Lücken, daß die Übertragungsfähigkeit der Zähne unerträglich
stark :herabgesetzt wird.
-
Von dieser Erkenntnis ausgehend werden diejenigen selbstsperrenden
Ausgleichgetriebe, deren Umlaufräder mit nur je einer Verzahnung versehen sind,
also voll tragende Zähne haben, verbessert, -und zwar handelt es sich um Kegelradaüsgleichgetriebe;
deren Ausgleichkegelräder
erfindungsgemäß zwischen den beiden auf
den Treibachsenhälften sitzenden Kegelrädern ' achsversetzt sind und mit Schrägverzahnung
in die zu verbindenden Räder eingreifen, wobei der Schrägungswinkel der Ausgleichradzähne
nach dem angestrebten Sperrwert gewählt ist. -Dieses neue Ausgleichgetriebe unterscheidet
sich grundsätzlich von einem bekannten Vorschlag, welcher als Ausgleichräder Stirnräder
vorzieht, deren schwach gekrümmte Zähne in der Richtung der Ausgleichradachsen verlaufen.
Ein solches Ausgleichgetriebe hat den Nachteil, daß die Größe der Versetzung allein
von der Verzahnung der auf den Treibachsenhälften sitzenden Räder bestimmt wird.
Man ist infolgedessen mehr oder weniger an den sich aus den baulichen Zusammenhängen
notgedrungen ergebenden Sperrwert gebunden. Dieser Nachteil wird durch das vorgeschlagene
Getriebe beseitigt. In der Wahl seines Sperrwertes besteht wesentlich größere Bewegungsfreiheit.
-
Im einzelnen ist die Erfindung nachfolgend an Hand der in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es bedeuten: Abb. i einen Querschnitt
durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Ausgleichgetriebe, Abb. 2 das Getriebe nach
Abb. i mit schrägverzahnten Kegelrädern in Teilansicht von rechts, Ab b. 3 das Getriebe
nach Abb. i mit schrägverzahnten Kegelrädern in Teilansicht von links, Abb. 4 und
5 zwei den Bildern .2 und 3 entsprechende Ansichten, jedoch mit bogenverzahnten
Kegelrädern, Abb. 6 die Schnittzeichnung eines weiteren Ausgleichgetriebes, Abb.
7 eine Teilseitenansicht zu Abb. 6 in Blickrichtung A. . Soweit in der Beschreibung
Formeln benutzt werden, gelten folgende Bezeichnungen: Angaben für das als Ritzet
bezeichnete kleinere Kegelrad tragen den Index i, für die als Tellerräder bezeichneten
größeren Kegelräder den Index 2 bzw. 3.
Da das Ritzel mit zwei verschiedenen Tellerrädern kämmen soll, müssen im allgemeinen
Falle an der Eingriffsstelle folgende drei Bedingungen erfüllt sein, wenn das Ritzel
nur eine Verzahnung trägt: i. Die Schrägungsrichtungen (Zahnschräge) von Rad und
Ritzet müssen übereinstimmen. 2. Die Durchmesser der mit dem Ritzet kämmenden Räder
müssen nach der geometrischen Lage der Achsen berechnet sein.
-
3. Der Kegelwinkel des Ritzels muß aus der geometrischen Größe der
Achsenwinkel und dem Eingriff mit beiden Tellerradwinkeln bestimmbar sein.
-
Die Erfüllung dieser Bedingungen nach dem Gegenstand der Erfindung
ist im folgenden dargelegt: i. Die Übereinstimmung der Zahnschräge In Abb. i ist
ein Ausgleichgetriebe mit Kegelrädern bei achsversetzten Ritzeln gezeichnet. Als
Beispiel seien zunächst schrägverzahnte Kegelräder angenommen. Projiziert man nun
die Ansicht i nach beiden Seiten, also nach 2 und 3, so sieht man, daß die Verzahnung
längs der Eingriffslinie E-E, die gleichzeitig Projektion der Ritzelachse ist, verschiedene
Formen erfordert. Die Versetzung v von E-E aus der Mitte erfolgt in Abb.
3 mit der Schrägungsrichtung des hier rechtssteigend gezeichneten Rades 3. Dabei
erhält bei einem Schrägungswinkel ß3 des Rades 3, etwa in der Kranzmitte, der Schrägungswinkel
ß1 des Ritzels i die Größe (ß,3 +. e). Hingegen erfolgt bei dem Tellerrad 2 (Abb.
2) die Versetzung v gegen die Schrägungsrichtung; der Schrägungswinkelßi am Ritzet
muß somit die Größe (ß2 -) erhalten. Bei gerader Verzahnung ergibt sich auf der
einen Seite rechts-, auf der anderen Seite der Versetzung linkssteigende Verzahnung
des Ritzels.
-
Um nun mit ein und derselben Ritzelverzahnung sowohl in Rad :2 wie
auch in Rad 3 eingreifen zu können, wird nach der vorliegenden Erfindung, wie in
Abb. 2 und 3 dargestellt, bei einem Schrägungswinkel ß3 des Rades 3 der Schrägungsvvinkel
des Rades 2 i auf den Wert (ß3 + 2 e) erhöht. Dann erhält der Schrägungswinkel ß,
des Ritzels i am Eingriff von Rad 3, wo die Versetzung mit der Schrägüngsrichtung
des Rades 3 erfolgt, den Wert (ß3 -[-. e) ; am Eingriff mit Rad a, wo die Versetzung
gegen die Schrägungsrichtung des Rades :2 erfolgt, wird der Schrägungswinkel ß1
des Ritzels bestimmt zu (ß3 -f- 2 e) - e = (ß3 + e). Der gleiche Schrägungswinkel'von
der Größe (ß3 -E- e) am Rit- : zel ermöglicht also den Eingriff sowohl in Rad 3
wie auch in Rad 2.
" Es kommt demnach darauf an, daß sich an der
betrachteten . Stelle, also etwa in der Kranzmitte der Räder, die Schrägungswinkel
der beiden Tellerräder 2 und 3, die mit demselben Ritzel kämmen sollen, um den doppelten
Versetzungswinkel e unterscheiden; oder, auf das als Aüsgleichrad dienende Ritzel
bezögen, daß von den beiden mit dem achsversetzten A usgleichrad kämmenden Tellerrädern
der Schrägungswinkel des einen um den Versetzungswinkel größer und der des anderen
um den Versetzungswinkel" kleiner ist als der Schrägungswinkel des betreffenden
Binderades.
-
Nach den grundsätzlich gleichen Überlegungen werden die Spiralwinkel
bestimmt, wenn an Stelle der Schrägzahnkegelräder nach Abb. 2 und 3 Kegelräder mit
gekrümmten Zähnen nach den Abb. q. und 5 vorgesehen sind. 2.. Zusammenhang zwischen
den Durchmessern der Tellerräder Allgemein bestimmt der Schrägungs- bzw.
-
Spiralwinke1 den Stirnmodul m, Es gilt am Ausgleichräd die Beziehung
Für den Ausgleichraddurchrnesser an der betrachteten Stelle folgt somit
Für den Durchmesser des Rades 3 erhält man
und für den Durchmesser des Rades 2 -
In der Anordnung der Abb. i bis 5 müssen die Durchmesser der beiden Tellerräder
gleich sein, also d2 = d, Dann ergibt sich aus den_ beiden Gleichungen z und 3 zwischen
den Zähnezahlen der beiden Tellerräder die Beziehung
Die beiden Tellerräder z und- 3, in die das-. selbe i eingreift, erhalten
also bei Anordnung nach Abb. 2 bei gleichem' Durchmesser verschiedene Zähnezahlen.
-
3: Kegelwinkel Wie sirh,die Kegelwinkel von drei zusammen ' arbeitenden
Rädern trotz verschiedener Übersetzttngsverhältnisse, nämlich
ausgleichen lassen, ist im Schrifttum schon ausführlich beschrieben (Patentschrift
66420.2) und bedarf deshalb hier keiner besonderen Erklärungen.
-
Auf die beschriebene Art und Weise ist ein .einfaches Gietriehe mit
der gewünschten Sperrwirkuiiig geschaffen. Die Größe des Hemmwertes steigt mit der
Größe des Winkels-. Es ist zu beachten, daß der Hemmwert nicht zu groß, ,aber auch
nicht zu klein sein darf.
-
In Abb. 6 und 7 ist eine andere Anordnung des Ausgleichgetriebes gezeigt,
die sich vor allem für größere Sperrgetriebe eignet. Die beiden Treibachsenhälften
werden hier von den Tellerrädern 2, und 2b aus angetrieben. An dem Steg q. sind
zwei weitere Tellerräder 3a und 3b befestigt. Zwischen den Tellerräüern2a,` 2b,
3" und 3b liegen vier Ritzel i.- Der Getriebezug von einer Achse zur anderen, also
von 2d über i, 3d, i nach 2b geht nun über vier Zahneingriffe gegenüber nur zwei
nach der Anordnung gemäß Abb. i. Die Sperrwirkung wird bei dieser Anordnung: also
entsprechend verstärkt. Die Bedingung,, daß die Räder 2ä; 2b, 3" und 3b gleichen
Durchmesser haben müßten, besteht bei dieser Radanordnung nicht mehr. Nur die Beziehungen
der Gleichungen 2 und 3 bleiben bestehen: Also zilt.'
Wählt man also die Zähnezahlen, sieht man z. B. für alle vier Räder 2 und 3 die
gleichen Zähnezahlen vor, so sind nach dieser Gleichung q. die Durchmesser zu bestimmen.
-
Trotz der Erhöhung der Sperrwirkung erfordert diese Anordnung keine
wesentliche Vergrößerung der Getriebedurchmesser. Das. wirkt sich in der Konstruktion
von Hinterradbrücken günstig aus: Die vorstehenden Überlegungen gelten für einen
beliebigen Punkt P der Kranzbreite" unabhängig von der--Verzahnungsart, in der die
Kegelräder ausgeführt sind. Da aber der Hemmwert für die Sperrwirkung -von dem sich
vom einen zum anderen Zahnende verändernden Schrägungswinkel -abhängt, in dem praktisch
auch wirklich der Mittelpunkt der Zahnberührung liegt, ist es wichtig, solche Verzahnungsarten
zu wählen, die Gewähr dafür- geben, daß die Hauptbelastung nicht an den Zahnkanten
auftritt. Ein Kantentragen würde erhebliche Abweichungen von dem angestrebten Hemmwert
zur Folge haben. Zweckmäßig wählt man deshalb Zahnflanken mit in der Längsrichtung
balliger Anlage, also. Verzahnungen, - deren einander zugeordnete Flanken verschieden
stark gekrümmt- sind: Diese Verzahnungen haben einen gut feststellbaren Druckmittelpunkt,
der eine sichere
BeheYrschung des " Hemmwertes - zuläßt. In A-bb..
5 . sind- die einander zugeordneten, verschieden stärk gekrümmten Flanken mit a
und b bezeichnet.