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Selbstsperrendes Kegelradausgleichgetriebe für Kraftfahrzeuge Die
Erfindung bezieht .sich auf ein selbstsperrendes Kegelradausgleichgetriebe für Kraftfahrzeuge.
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Es -sind Ausgleichgetriebe bekannt, bei deren Ausgleiehgetrieberädern
Verzahnungen mit axialer Druckwirkung angewendet werden. Der AYialdnuck dieser Zahnräder
wirkt auf Reibungskupplungen, :die beide Abtriebswellen reibungsschlüssig mit dem
umlaufenden Gehäuse des Ausgleichgetriebes verbinden. Die Ausgleichgetriebebremsung
tritt in dem Augenblick ein, in dem die innerhalb :des umlaufenden Gehäuses befindlichen
Zahnräder sieh im Verhältnis zum umlaufenden Gehäuse zu drehen beginnen. Diese Zahnräder
beginnen sich zu drehen, wenn ,das. Fahrzeug eine Kurve fährt. Infolge dieser Bremswirkung
der Reibungskupplung tritt dann eine teilweise Abbremsung der Leistung :des Antriebsmotors
auf, wenn eine Kurve gefahren wird. In diesem Augenblick ist aber eine Bremswirkung
des Ausgleichgetriebes schädlich, insbesondere wenn beispielsweise bei Bergauffahrt
:die volle Motorleistung benötigt wird. Vermindert man :die Bremswirkung .der Kupplung,
dann ist die Sperrwirkung des Ausgleichgetriebes in :dem Augenblick, in dem ein
Antriebsrad infolge zu geringer Bodenhafteng durchzugehen droht, zu gering, und
:der beabsichtigte Erfolg tritt nicht ein. Eine solche Anordnung erfüllt ,den bei
dem Gegenstand,der Erfindung beabsichtigten Zweck gar nicht. Bei Kurvenfahrt soll
keine Bremsung eintreten. Die Sperrung der Ausgleichgetrieberäder soll erst bei
einem solchen Drehzahlunterschied der beiden Abtriebswellen erfolgen, der größer
isst als bei: Fahrt des Wagens in kleinstmöglicher Kurve. Der Sperrwiderstand soll
in beliebiger Größe festgelegt werden können.
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Erfindungsgemäß stehen die Abtriebswellen mit dem umlaufenden Gehäuse
sowohl kettenschlüssig in bekannter Weise über Kegelräder als auch reibungsschlüssig
'über zwei schräg verzahnte Räderpaare in Drehverbindung. Die innen verzahnten Räder
der zwei schräg verzahnten Räderpaare sind im feststehenden Gehäuse außermittig
drehbar und längs verschiebbar gelagert. Sie stehen stirnseitig über Reibungsflächen
mit dem :umlaufenden Gehäuse in Reibungsverbindung. Die Gegenräder der innen verzahnten
Räder sind
auf den Abtriebw ellen befestigt. Das umlaufende Gehäuse
steht auch mit den Kegelrädern des Ausgleichgetriebes über stirnseitige Reibungsflächen
in an sieh bekannter Weise in reibungsschlüssiger Drehverbindung, wobei die axiale
Reaktionskraft der schräg verzahnten Räder für den Andruck der Kegelräder an das
umlaufende Gehäuse nutzbar gemacht wird. Gegenüber anderen Bauarten weist der Gegenstand
der Erfindung wesentliche Vorteile auf. Reibungsverluste beim Befahren von Kurven
treten nicht auf. Der Sperrwert des Getriebes, d. h. das Verhältnis der beiden Drehmomente,
die von den Antriebsrädern übertragen werden können, wenn das Sperrgetriebe gerade
noch sperrt, kann beliebig gewählt werden, und zwar kann man zwischen zwei Möglichkeiten
(einer verschiedenen Zahnschrägung oder Anordnung mehrerer Bremsflächen in Form
einer Lamellenbreinse) wählen, wodurch außerordentlich günstige und sicher wirkende
Bauarten entwickelt werden.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
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Die Abbildung -neigt die Vorrichtung teilweise in einem Längsschnitt
und teilweise in Ansicht.
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Indem feststehenden Gehäuse i ist ein auf der Antriebswelle 2 des
Fahrzeuges befestigtes Kegelrad 3 drehbar angeordnet. Kegelrad 3 kämmt mit Kegelrad
d., das auf einem in dem feststellenden Gehäuse i umlaufenden Gehäuse 5 befestigt
ist. Für die Lagerung des umlaufenden Gehäuses 5 in dem feststehenden Gehäuse i
dienen zwei Kugellager 6, von denen nur eins sichtbar ist. In dem umlaufenden Gehäuse
5 sind vier miteinander kämmende Kegelräder 8, 9, io, i i angeordnet. Die Ausgleichkegelräder
9 und io sind auf im Gehäuse 5 befestigten Bolzen 12 und 13 drehbar; Kegelräder
8 und i i sind auf den im Gehäuse 5 drehbaren Abtriebswellen 1:I und 15 angeordnet.
Durch die Wellen 1:I und 1-werden die Treibräder des Kraftwagens getrieben. Auf
der Welle 14 ist erfindungsgemäß ein Zahnrad 16 mittig befestigt. Dieses Zahnrad
kämmt finit einem Hohlrad 17, das in der Flanschbüchse 18 drehbar und außermittig
gelagert ist. Flanschbüchse 18 ist mit dem feststehenden Gehäuse i fest verschraubt.
Die Zahnräder 16 und 17 sind schräg verzahnt, und zwar linksschraubig, wenn der
Drehsinn der Welle 14 dem eingezeichneten Pfeil und für Vorwärtsfahrt der Räder
entspricht.
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Der Welle 15 sind Zahnräder 16' und 17' zugeordnet, -.die in gleicher
Weise wirken wie Zahnräder 16 und 17.
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Die Wirkungsweise des Ausgleichgetriebes ist folgende: a) Geradeausfahrt
bei nicht erwünschter Sperrung des Ausgleichgetriebes: Kegelrad 3 wird durch den
Motor getrieben und wirkt über Kegelrad .I auf das umlaufende Gehättse 5, das die
Ausgleichkegelräder enthält, und treibt so über die Wellen 14 und 15 die Treibräder.
Die Wirkungsweise eines solchen --us:gleichgetriebes ist bekannt. Bei einer bestimmten
Drehzahl des umlaufenden Gehäuses 5 haben auch beide Abtriebswellen 14. und 15 die
gleiche Drehzahl. Daraus folgt, daß Zahnrad 16 sich mit gleicher Drehzahl dreht
und das Hohlrad 17 sich entsprechend dein Zähnezahlverhältnis langsamer dreht. Die
Stirnfläche 27 des Hohlrades 17 hat demgemäß eine geringere Geschwindigkeit als
die gegenüberliegende Stirnfläche des umlaufenden Gehäuses 5; Hohlrad 17 leistet
einer Drehung durch Zahnrad 16 einen Wideistand. Infolge dieses Widerstandes und
der schrägen Zähne steigt das Zahnrad 17 so lange auf, bis es sich mit seiner Stirnfläche
2; all die Stirnfläche des umlaufenden Gehäuses 5 legt. Beim Zusammentreffen beider
erwähnter Stirnflächen .erhält das Hohlrad infolge des Reibungsschlusses beider
Teile einen Vortrieb, so daß im Betriebe beide Teile 17 und 5 mit ihren Stirnflächen
leicht aneinandergleiten werden. Die nicht gezeichnete zweite Vorrichtung auf der
Welle 15 verhält sich gleich.
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b) Kurvenfahrt bei nicht erwünschter Sperrung des Ausgleichgetriebes:
Bei gleichbleibender Drehzahl ,des umlaufenden Gehäuses 5 dreht sich beispielsweise
die Welle 1:I schneller, -weil das zugehörige Treibrad die Außenseite einer Kurve
zu nehmen hat. Infolgedessen wird auch Hohlrad 17 schneller getrieben, ohne jedoch
die Geschwindigkeit des umlaufenden Gehäuses 5- zu erreichen. Der Grund dafür ist,
daß das Zähn:ezahlverhältnis beider Zahnräder 16 und 17 so gewählt ist, daß der
durch de kleinste Kurve bedingte Geschwindigkeitsunterschied zwischen Welle 1d.
und dem umlaufenden Gehäuse 5 stets kleiner ist als das Zähnezahlverhältnis zwischen
beiden Zahnrädern 16 und 17. Die Welle 15 dreht sich entsprechend langsamer, so
daß das Hohlrad 17' infolge des Reibungsschlusses mit umlaufendem Gehäuse 5 eine
urn so schnellere Drehung erhält.
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c) Sperrung des Ausgleichgetriebes bei versuchtem Durchgehen eines
Rades: Wird die Bodenhaftung des auf der Welle 14. sitzenden Rades sehr gering,
dann dreht sich dieses Rad mit zunehmender Geschwindigkeit. Der Wagen selbst verlangsamt
seine Geschwindigkeit entsprechend der langsamer werdenden Geschwindigkeit des gut
auf dem Boden haftenden Rades der Welle 15. In diesem Falle wird der Geschwindigkeitsunterschied
zwischen der Welle 14 und dem umlaufenden Gehäuse
5 größer als
unter b angegeben, und es kommt der Augenblick, da die Geschwindigkeit des umlaufenden
Gehäuses 5 und des Hohlrades 17 gleich groß sind. Infolge des Reibungsschlusses
zwischen den Stirnflächen ,des umlaufenden Gehäuses 5 und des Hohlrades 17 wird
die Welle 14 abgebremst. Noch schneller kann sich die Welle 14 nur bei Über-. windung
des Bremswiderstandes drehen. Der Bremswiderstand entsteht i. an den anliegenden
Stirnflächen des umlaufenden Gehäuses 5 und Hohlrades 17 infolge Drehung -beider
Teile mit verschiedenen Drehzahlen, 2. an den anliegenden Stirnflächen des um laufenden
Gehäuses 5 und Hohlrades 17 infolge außermittiger Lage und Drehung beider Teile
um ihre Mitten, 3. an den anliegenden Stirnflächen des umlaufenden Gehäuses 5 und
des Kegelrades 8 infolge ungleicher Drehung beider Teile gegeneinander, q.. an der
an der Flans'chbüchse 18 anliegenden Umfangsfläche des Hohlrades 17 infolge seiner
Drehung, 5. an den anliegenden Zahnflanken beider Schrägzahnräder 16 und 17 infolge
derAxialverschiebung des Hohlrades 17.
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Die Reibungskräfte i bis q. wirken verhindernd auf das Durchgehen
des Treibrades, so daß über das so gesperrte Ausgleichgetriebedas andere Treibrad
getrieben werden kann. Die Reibungskraft 5 wirkt einer Entwicklung der Reibungskräfte
i bis q. entgegen.
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Die Größe des Bremswiderstandes hängt ab von,dem Schrägungswinkel
der Zähne der Zahnräder 16 und 17 und von der Anzahl der vorgesehenen Bremsflächen.
Beispielsweise läßt sich die unter Punkt 3 und q. angegebene Bremswirkung durchEinbau
eines Wälzlagers ausschalten, oder es läßt sich die unter Punkt i und 2 angegebene
Bremswirkung durch Anordnung mehrerer Flächen in Form einer Lamelleäbremse vervielfachen.
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Die Welle i5 erreicht eine noch geringere Drehzahl als unter b. so
d'aß das Hohlrad 17 infolge des Reibungsschlusses mit umlaufendem Gehäuse 5 einen
um -so schnelleren Vortrieb erhält und infolgedessen eine Sperrwirkung durch die
-schrägen Zähne nicht eintreten kann.
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d) Rückwärtsgang des Wagens mit völliger Ausschaltung der Ausgleichgetriebesperrung:
Bei Rückwärtsgang des Wagens wird das Ausgleichgetriebe in umgekehrter Richtung
getrieben. Das Hohlrad 17, das nach Beendigung der Vorwärtsfahrt mit Reibungsschfuß
an .der Stirnseite des umlaufenden Gehäuses 5 anliegt, wird infolge des Reibungsschlusses
mit dem umlaufenden Gehäuse 5 schneller vorgetrieben, als @es Zahnrad 16 zuläßt
(Reibungskraft i des Abschnittes c). Diesem Vortrieb stehen zwei verschiedene Arten-
von Hindernissen entgegen: i. Der in Eingriff stehende Zahn des Zahnrades 16, der
eine geringere Geschwindigkeit hat und der infolge seiner Schräge das Hohlrad noch-stärlzer
gegen die Stirnseite des umlaufenden Gehäuses 5 drückt.
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2. Die Reibungskräfte 2, .a. und 5 des Abschnittes c. Die Reibungskraft
2 ist auch in diesem Falle eine Widerstandskraft, und zwar offenbar genau gleich
groß der Reibungskraft i. Unter dem Einfluß .dieser beiden Reibungskräfte wird sich
daher das Innenrad 17 vollkommen indifferent verhalten, d. h. es wird entweder sperren
oder nicht sperren, was von beherrschenden anderen Faktoren abhängt. Diese anderen
Faktoren (Reibungskräfte 4 und 5) wirken der Sperrung entgegen, und zwar sind diese
Kräfte grundsätzlich vorhanden und steigen verhältnisgleich mit der Sperrkraft,
d. h. also, je stärker die versuchte Sperrung, um so größer die überschüssige, das
Hohlrad 17 aus dem Reibungsschluß lösende Kraft.
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Sobald der Reibungsschluß zwischen den Stirnflächen des umlaufenden
Gehäuses 5 und dem Hohlrad 17 beseitigt ist, bleibt das Hohlrad 17 stehen, bis Zahnrad
16 .das Zahnspiel überwunden hat; dann wird auch Hohlrad 17 durch Zahnrad 16 getrieben
und wird infolge der schrägen Zähne auf die Nabe der Flanschbüchse 18 zu axial verschoben
und angedrückt. Es entsteht hier eine bremsende Reibungskraft, die entweder wie
im Ausführungsbeispiel in Kauf genommen wird, wenn die Schrägung der Zähne der Räder
16 und 17 gering ist und .die Bremswirkung für die Sperrund -des Ausgleichgetriebes
bei Vorwärtsfahrt durch Lamellenbremse ,erreicht wird, oder andernfalls durch ein
Wälzlager wirkungslos gemacht werden kann.
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Die Wirkung der Sperreinrichtung auf Welle i5 ist genau die gleiche
wie vorstehend beschrieben.