DE833749C - Sperrbares Stirnrad-Ausgleichgetriebe - Google Patents

Description

• Sperrbares Stirnrad-Ausgleichgetriebe Ausgleichgetriebe mit zusätzlich angebauten Klauenkupplungen, die eine Sperrung bzw. Aufhebung der Differentialwirkung bezwecken, sind mehrfach ausgeführt worden. Alle diese Anbauten sind mehr oder minder platzversperrend und machen keine harmonische Baueinheit aus. Sie sind mit Sicherheit nur bei Stillstand oder langsamem Leerlauf schaltbar. Es sind auch, um Bruchschäden zu vermeiden, u. a. Einrichtungen bekanntgeworden, die ein Abbremsen eines Laufrades bewerkstelligen, wodurch das andere Laufrad noch frei beweglich bleibt und eine Überbrückung des einseitigen Hindernisses ermöglicht werden soll. Derartige Lösungen befriedigen nur teilweise.
• Nachstehende Erfindung soll die vorbeschriebenen Nachteile mit einfachen Mitteln beheben und insbesondere eine Schaltung der Sperre bei vollem Umlaufen sicher und mit geringfügigem Kraftaufwand ermöglichen.
• Man erreicht dies vorzugsweise mit einem Stirnrad-Ausgleichgetriebe, indem man in bekannter Weise unter sich versetzt angeordnete und nur auf einem Teil ihrer Länge im Eingriff stehende, aber besonders breit ausgeführte Planetenräderpaare durch geeignete Schaltmittel mechanischer, elektrischer oder hydraulischer Art gegenläufig verschiebt. Infolge des gleichen Verzahnungsmoduls schiebt sich das jeweils mit einem Achswellenstirnrad kämmende Planetenrad in das zweite Achswellenstirnrad ein. Hierdurch kommt eine Kupplungswirkung zustande, die erfindungsgemäß die Sperrwirkung ergibt.
• Die Abb. r, 2 und 3 zeigen in Vorder-, Seitenansicht und Grundriß den Erfindungsgedanken als Prinzipskizzen in der üblichen Arbeitsstellung, während die Abb. 4 das Getriebe in der Sperrstellung erkennen läßt. Eine weitere Ausführungsform des Herstellungsgegenstandes ist analog aus den Abb. 5 bis 7 ersichtlich, wobei die Abb. 8 die Sperrwirkung zeigt.
• M'ie aus den Abb. i und 2 näher hervorgeht, steht das Achswellenstirnrad i mit dem Planetenrad 3 und das Planetenrad 4 mit dem Achswellenstirnrad 2 im Eingriff. Die Planetenräder 3 und 4 stehen, wie auch die Abb. 3 erkennen läßt, untereinander zwischen den Stirnrädern i und 2 auf einem Teil ihrer Länge im Eingriff, wobei das beispielsweise als Hauptantriebsrad angeordnete Tellerrad 5 mit dem angebauten Ausgleichge'häuse 5°, durch das Antriebskegelrad 6 angetrieben, umläuft und so die Differentialwirkung ermöglicht.
• Verschiebt man im Sinne der in Abb.3 eingezeichneten Pfeile das Planetenrad 3 um einen gewissen Betrag nach rechts, das Planetenrad 4 gegenläufig gleichzeitig um denselben Betrag nach links, wodurch die Planetenräder 3, 4 nunmehr über ihre ganze Länge in Eingriff kommen, so gelangt durch diesen Vorgang das Planetenrad 3 mit dem Achswellenstirnrad 2 und das Planetengegenrad 4 mit dem Achswellenstirnrad i in kämmenden Eingriff. Infolge des gleichen Verzahnungsmoduls und damit bedingten gegenseitigen Abrollens der Räder i bis 4 mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit geht dieser Schaltvorgang nicht nur störungs- und bruchfrei, sondern auch schnell selbst bei hoher Umlaufzahl des Antriebsrades 5 vor sich. Die Differentialwirkung kann nicht mehr eintreten, und das Getriebe ist gesperrt. Beim Auseinanderschieben der Planetenräder 3 und 4 in die ursprüngliche Ausgangsstellung zurück stellt sich augenblicklich die Ausgleichwirkung ein.
• Wie aus der Schnittdarstellung der Abb. 5 als weiteres Ausführungsbeispiel näher hervorgeht, sind die Stirnräder 1, 2 auf den Achswellen 1a, 2a fest aufgebracht, wobei zwischen den Achswellen etwa ein Stein angeordnet sein kann. Das zwischen die Stirnräder geschaltete Hauptantriebsrad bzw. Schneckenrad 5 ist fliegend angeordnet und jeweils zur Hälfte unverrückbar auf den Achswellen i°, 2a gelagert. Die Planetenräder greifen in bekannter `'eise versetzt so ineinander ein, daß, wie dargestellt, das Planetenrad 3 mit dem Achswellenstirnrad i und das Planetenrad 4 mit dem Achswellenstirnrad 2 im Eingriff steht. Erfindungsgemäß sind die Planetenräder, wie auch die Draufsicht der Abb. 6 erkennen läßt, durch das Hauptantriebsrad 5 beiderseitig so hindurchgeführt, daß dieselben an den besagten Angriffstüllen vom Hauptantriebsrad 5 erfaßt bzw. gelagert sind. Die freien Enden der Planetenräder 3, 4 weisen Zapfen auf, die in flanschartigen Scheiben 7, 8, die auf den Achshälften ia, 2a umlaufen, nochmals gelagert sind. Damit ist jedes Planetenrad dreifach gelagert. Als zusätzliche Führungselemente sind am Hauptantriebsrad 5 Entlastungsbolzen 9, io vorgesehen, die in entsprechend an den Scheiben 7, 8 vorgesehenen Bohrungen eingeführt sind. Beim Umlaufen des Hauptantriebsrades 3 werden die Scheiben 7, 8 von'den Bolzen 9, io mitgenommen und damit die Planetenzapfenlager entlastet. Über die Bolzen mit Vorspannung gesteckte Druckfedern 11, 12 halten die Scheiben 7, 8 in der gezeichneten Außenstellung, so daß beim Umlaufen des Systems stets die Ausgleichwirkung gewährleistet wird. An den Scheiben 7, 8 anliegende, im Sinne von Längskugellagern wirksame Druckringe 13, 14 sind in Gelenken drehbar an den gabelförmigen Enden der Winkelliebel 15, 16 aufgehängt. Die Winkelhebel 15, 16 sind um die Drehpunkte 17, 18 schwenkbar. Wird im Sinne des in Abt. 7 gezeigten Pfeiles das Gestänge nach unten betätigt, so folgen dementsprechend die Winkelhebel nach und schlagen nach innen ein, um so durch das Zusammenschieben der Scheiben 7, 8 mit den Planetenrädern 3, 4 die Sperrung herzustellen. Um ein gleichmäßiges Anziehen .der Anordnung zu gewährleisten, ist der am Gestänge i9 vorgesehene Hebel 2o als Waagebalken durchgebildet.
• Beim Loslassen des Gestänges i9 führt die Druckfeder 21 das Gestänge in die Entspannungsstellung zurück. Die unter Einwirkung der Druckfedern 11, 12 stehenden Scheiben 7, 8 werden auf ihre Ausgangsstellung zurückgeschoben. Die als Anschlag an den Scheiben 7, 8 vorgesehenen Mitnehmerköpfe 22, 23, Nvelche mit den Planetenräderzapfen verbunden sind, nehmen letztere (3, 4) beim Rücklauf mit und sorgen für ein gleichmäßiges Lösen aus den Achswelleiistirnrädern 1, 2, wodurch ein schaltungssicheres Wiederherstellen der Ausgleichwirkung gewährleistet wird. Die Mitnehmerköpfe 22, 23 erleichtern Li. a. auch die Montage sowie die Demontage.
• Die zeichnerische Behandlung beschränkte sich auf die Darstellung mit einem Planetenräderpaar. Sind jedoch, wie in der Praxis üblich, beispielsweise drei Planetenräderpaare angeordnet und rechnet man überschlägig damit, daß beim Zahnrad je zwei Zähne an der Kraftübertragung beteiligt sind, so bedeutet dies pro Planetenpaar vier Zähne. Insgesamt nehmen alsdann zwölf Zähne mit ihren Zahnfußquerschnitten auf ihrer Gesamtbreite außer den sechs Entlastungsbolzen (9, io) das erhöhte Drehmoment auf. Durch die erfindungsgemäß sich ergebenden Auflagerungs- und Einspannverhältnisse für die einzelnen Bauelemente werden hierdurch günstige Festigkeitsverhältnisse erreicht. Die Planetenräder selbst wirken praktisch wie in das Antriebsrad eingespannte Bolzen. Die erforderlichen Verschiebeschaltkräfte sind bei dem in 01 laufenden System geringfügig.
• An Stelle des Gestänges 19, 20 kann man zwischen die freien Enden der Winkelhebel 15, 1f> auch einen hydraulischen Zylinder mit zwei gegenläufigen Kolben anordnen, derart, daß die zu den Kolben gehörigen Druckbolzen n uf die etwas aufgekröpften Winkel'hel)el 17, 18 wirken. Beim Erhöhen des Flüssigkeitsdruckes gehen die beiden Kolben nach außen und lösen. wie bereits beschriehen, den Sperrvorgang aus. Zur ßet;itigung des Gestänges i9, 2o kann man einen verrastbaren Fußhebel vorsehen. Als Verrastungselement kann man bedarfsweise einen zweiarmigen Hebel benutzen. Das eine freie Ende hält man durch Niedertreten eines Fußhebels fest. Das andere freie Ende umfaßt mit seiner gabelförmigen Auskröpfung den Lenkstockhebel der Steuerung. Wird nun beim Einschlagen des Lenkrades der Lenkstockhebel vor- oder rückwärts bewegt, so wird der zweiarmige Hebel infolge seiner gabelförmigen Umfassung zwangsläufig mitgenommen. Bei fortschreitendem Schwenken des besagten Hebels aus seiner Mittelstellung heraus löst sich alsdann der Fußhebel aus der Verrastung, wodurch die Sperrwirkung aufgehoben wird. Beim Fahren mit gesperrtem Differential löst sich demgemäß, sobald der Radeinschlag über einen festlegbaren Gradwinkel hinausgeht, der ein schädliches Rucken hervorrufen würde, die Verrastung automatisch. Falls zwingende Gründe vorliegen, kann jedoch durch stetiges Fußhebeltreten die Sperrung beibehalten werden. Es empfiehlt sich, den Sperrfußliebel mit dem linken Fuß zu betätigen, damit bei Talfahrt der rechte Fuß auf dem Bremshebel verbleiben kann. Als Kontrollorgan kann eine Glimmlampe eingebaut werden.
• Ergänzend sei ausgeführt, daß im Sinne der bei Differentialen bekanntgewordenen verschiedenen Schalt- und Abrollmöglichkeiten auf Grund der beschriebenen Sperrwirkung weitere Anwendungsbereiche offenstehen. So kann z. B. zwischen dem :Motor und (lern Getriebe selbst die Sperrwirkung als Kupplungsmittel benutzt werden, wie dies auch hei irgendwelchen umlaufenden Maschinenteilen erwünscht ist, sei es nun an einer Werkzeugmaschine oder einem sonstigen Gerät.
• Betrachtet man im Sinne vorstehender Darlegungen das Achswellenstirnrad i als Motorwellenantriel>, so ergibt sich als Abtrieb zum Getriebe des Fahrzeuges oder einer Arbeitsmaschine das Achswellenstirnrad 2 mit den dazwischengeschalteten Planetenrädern 3, 4. Läuft nun der Motor bzw. das Achswellenstirnrad i um und wird vc5rausgesetzt, daß zum Betrieb des Getriebes 1>zw. des Fahrzeuges ein gewisser Größenwert als Widerstand wirksam ist, so kann das Achswellenstirnrad 2 als feststehend angenommen werden. Die Planetenräder 3, 4 rollen alsdann mit dem Gehäuse 5° auf (lern feststehenden Achswellenstirnrad 2 ab. Wird nun die Sperrung der Planetenräder 3, 4 vorgenommen, so sind Motor und Getriebe gekuppelt. Wird entsperrt bzw. entkuppelt, so tritt die Ausgleichwirkung ein, d. h. die Abtriebswellenumlaufzahl 2 sinkt fortschreitend bis zum Stillstand ab. Unter Ausnutzung der in der Abtriebswelle 2 vorhandenen kinetischen Energie läuft dieselbe, 2, mit dem Achswellenstirnrad i trotz der Entkupplung noch eine gewisse Zeit synchron, um zwischenzeitlich die nächsthöhere Geschwindigkeitsstufe schalten zu können mit nachfolgendem Kupplungsmanöver. Selbst dann, wenn sich die Umlaufzahlen beider Wellen nicht mehr ganz synchron verhalten, erfolgt im Gegensatz zu dem bisher üblichen Kuppeln hier kein zufälliges, sondern ein sicher führendes schlupffreies Fassen. Bedingt durch die Abrollverhältnisse ist kein Reibbelag erforderlich. Durch die Ausgleichwirkung bleibt eine gewisse Elastizität gewährleistet. Ein Fressen oder Rutschen der Kupplung, Nachstellarbeiten und ähnliche Reparaturen entfallen, so daß dieses Bauelement einer geringen Wartung bedarf.
• Hält man aber im entkuppelten Zustande, etwa durch ein Bremsband, das Gehäuse 5a fest, so läuft nunmehr die Abtriebswelle 2 entgegengesetzt zur Antriebswelle i um. Das bedeutet, daß etwa bei einem üblichen Fahrzeuggetriebe in diesem Falle sämtliche Vorwärtsgangübersetzungen für Rückwärtsfahrt benutzt werden können, während der bisherige Rückwärtsgang zum kleinsten Vorwärtsgang wird.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Sperrbares Stirnrad-Ausgleichgetriebe, bei dem in bekannter Weise das eine Achswellenstirnrad mit einem Planetenrad, und das Planetengegenrad mit einem anderen Ach.swellenstirnrad frei beweglich umlaufen kann, dadurch gekennzeichnet"daß die besonders breit gehaltenen Planetenrä.derpaare (3, 4) derart jeweils unter sich zwischen den Stirnrädern (i und 2) in partiellem Eingriff stehen, daß bedarfsweise das Planetenrad (3) mit dem Planetengegenrad (4) gegenläufig durch geeignete Schaltmittel mechanischer, elektrischer oder hydraulischer Art zusammengeschoben werden 'können, so daß die Planetenräder (3, 4) sowohl untereinander als auch gemeinsam mit den beiden Achswellenstirnrädern (i, 2) zur Sperrung des Ausgleichgetriebes in Eingriff treten können.
2. 2. Sperrbares Stirnrad-Ausgleichgetriebe nach _1,nspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die AchswelIenstirnräder (i, 2) beiderseitig des Hauptantriebsrades (5) angeordnet sind, wobei die unter sich versetzt und teilweise miteinander im Eingriff stehenden Planetenräderpaare (3, 4) an den Eingriffsstellen durch das Hauptantriebsrad (5) derart hindurchgeführt und in demselben gelagert sind, daß beim gegenseitigen Verschieben der Planetenräderpaare durch geeignete Schaltmittel letztere mit den Achswellenstirnrädern (i, 2) und unter sich in Zahneingriff kommen.
3. 3. Sperrbares Stirnrad-Ausgleichgetriebe nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptantriebsrad (5) fliegend auf den beiden Achswelle.nhälften (ia, 2a) gelagert ist, während die Planetenräder (3, 4) durch auf den Achswellenhälften (Va, 2a) frei umlaufende flanschartige Scheibenkörper (7, 8) derart gehalten und geführt sind, daß beim Zusammenschieben mittels geeigneter Schaltmittel ein Eingriff der Planetenräderpaare (3, 4) mit den Achswellenstirnrädern (i, 2) bewirkt wird.
4. 4. Sperrbares Stirnrad-Ausgleicligetriebe nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hauptantriebsrad (5) vorgesehene Entlastungsbolzen (9, io) führend in die Scheibenkörper (7, 8) eingreifen und als Mitnehmer wirken, wobei die über die Entlastungsbolzen (9, io) mit Vorspannung aufgesteckten Federn (11, 12) die Scheibenkörper (7,8) bzw. Planetenräder (3, 4) in Entsperrungsstellung halten.
5. 5. Sperrbares Stirnrad-Ausgleichgetriebe nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als mechanisches Schaltmittel jeweils ein in einem entsprechend gegabelten Winkelhebel (15, 16) gelenkig aufgehängter Kugellagerdruckring (13, 14) vorgesehen ist, der die Scheibenkörper (7, 8) unter Druckwirkung nach dem Hauptantriebsrad (5) zu bewegt, wobei die Winkelhebel (15, 16) unter Vorschalfung eines zweiarmigen Hebels (20) mittels eines Gestänges (i9) gemeinsam betätigt werden.
6. 6. Sperrbares Stirnrad-Ausgleichgetriebe nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den freien Enden der Winkelhebel (15, 16) ein hydraulischer Zylinder derart angeordnet ist, daß die zu den beiden Kolben gehörigen Druckbolzen jeweils an den freien Enden der Winkelhebel (15, 16) angreifen, um bei Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes eine Betätigung der Winkelhebel (15, 16) zu bewirken. Sperrbares Stirnrad-Ausgleichgetriebe nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, ,daß als Verrastungselement für das Sperrschaltungspedal bzw. Gestänge (i9) ein zweiarmiger Hebel dient, der mit einem Ende den Fußhebel festhält, während das andere gabelförmig ausgebildete Ende den Lenkstockhebel der Steuerung derart umfaßt, daß bei der Betätigung desselben über einen bestimmten Gradeinschlag hinweg der vom Lenkstockhebel mitgenommene Verrastungshebel das Sperrschaltungspedal auslöst und die Sperrwirkung aufhebt. B. Sperrbares Stirnrad-Ausgleichgetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch das gegenläufige Zusammenschieben der Planetenräder (3, 4) ein als Antriebsrad dienendes Achswellenstirnrad (i) mit einem als Abtriebsrad dienenden Achswellenstirnrad (2) zusammengekuppelt umläuft, so daß bei Aufhebung der Sperrwirkung das Achswellenstirnrad (2) wieder zum Stillstand kommt und bedarfsweise durch geeignetes Festhalten des Differentialgehäuses (5a) ein Umlaufen des Achswellenstirnrades (2) in umgekehrter Drehrichtung zum Achswellenstirnrad (i) erfolgt.