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Ausgleichgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein Ausgleich-"er
etriebe, welches insbesondere bei Kraftwagen Verwendung finden kann, aber auch allgemein
verwendbar ist, um Geschwindigkeitsregelungen durchzuführen. Die Erfindung betrifft
Ausgleichgetriebe, bei welchem zwei drehbare Kupplungsscheiben und ein geben Drehung
gesicherter Tragkäfig für Kraftübertragungsrollen, die mit Zahnkränzen der Kupplungsscheiben
zusammenwirken, in einem Gehäuse untergebracht sind.
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Mit der Erfindung wird angestrebt, Ausgleiichgetriebe der letztgenannten
Art zu vervollkommnen, so daß sie den höchsiten praktischen Ansprüchen gerecht werden.
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Die Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß die Kupplungsscheiben
wenigstens zwei konzentrische Zahnkränze besitzen und der Tragkäfig entsprechende
Reihen von übertragungsrollen aufweist in solcher Anordnung, daß die aus je einer
Rollenreihe und je zwei Zahnkränzen bestehenden Gruppen sich in der Krafitiübertragung
abwechseln. Mit dieser Anordnung wird eine stetigere Kraft-Übertragung ermöglicht,
zugleich wird damit die Voraussetzung für eine gegen Selbstisperrung gesicherte
Kraftübertragung geschaffen.
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Es empfiehlt sich, für .die konzentrischen Zahnkränze der beiden Kupplungsscheiben
gleiche Winkelteilung anzuwenden, so, @daß die zwischen aufeinanderfolgenden Zähnen
jedes, Zahnkranzes eingeschlossenen Winkel gleich sind.
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Die erwähnte Selbstsperrung desi Getriebes wird in weiterer Ausbildung
der Erfindung dadurch zuverlässig vermieden, daß innerhalb jeder aus einer Rollenreihe
und zwei Zahnkränzen bestehenden
Gruppe der von der Tangente an
der Berührungsstelle der Rolle und der Umlaufebene des. Tragkäfigs eingeschlossene
Winkel im Antriebsbereich größer ist als der Keilwinkel, bei welchem die Selbstsperrung
eintreten kann.
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Weitere Kennzeichen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Erläuterung
der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsformen des Getriebes.
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Fig. i ist ein senkrechter Schnitt durch das Getriebe; Fig. 2 ist
eine der zum Getriebe gehörigen Kupplungsscheiben in Seitenansicht; Fig. 3 zeigt
den Tragkäfig, in welchem die Rollen eingesetzt sind, in Seitenansicht; Fig. 4 ist
ein senkrechter Schnitt durch die Kupplungsscheiten; Fig. 5a zeigt in schematischer
Darstellung die relative Lage der Rollen und der äußeren Laufbahnen der Kupplungsscheiben
in einer Stufe ihrer Bewegung; Fig. 5b zeigt in schematischer Darstellung die relative
Lage, welche von den inneren Laufbahnen der Kupplungslscheiben und den Rollen eingenommen
wird, wenn die äußeren Laufbahnen die Stellung gemäß Fig. 5a einnehmen; Fig. 6a
und 6b, 7a und 7b, 8a und 8b zeigen schematische Darstellungen, welche denjenigen
der Fig. 5a und 5b ähnlich sind, aber die relativen Stellungen zeigen, welche von
den Kupplungsscheiben und den Rollen bei aufeinanderfo:lgenden relativen Verdrehungen
der Küpplungs.scheiben um jeweils 71/2° eingenommen werden; Fig.9a und 9b. ioa und
iob, iia und iib sind vergrößerte schematische Darstellungen, welche mehr ins einzelne
gehend die Art und Weise veranschaulichen, in welcher die Antriebswirkung von einem
Laufbahnsatz auf den anderen übergeht, wenn der Widerstand gegen Verdrehung an einer
der Kupplungsscheiben größer ist als an der anderen; Fig. 12 zeigt einen der Fig.
i ähnlichen Teilschnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung; Fig. 13a zeigt
in schematischer Darstellung eine relative Stellung der Rollen und äußeren Laufbahnen
der Kupplungsscheiben bei der Ausführungsform gemäß Fig. i2; Fig. 13b zeigt in schematischer
Darstellung die relative Lage, die von den Rollen und inneren Laufbahnen der Kupplungsscheiben
eingenommen wird, wenn die äußeren Laufbahnen sich in der Stellung gemäß Fig. 13a
befinden; Fig:14a und i4b sind Darstellungen ähnlich derjenigen nach Fig. 13a und
13b in Verbindung mit einer anderen Ausführung der Laufbahnkonstruktion.
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Wie die Zeichnungen erkennen lassen, isst das Au.sgleichgetriebe in
einem Gehäuse io untergebracht, welches zweckmäßig aus zwei schalenförmigen Teilen
i i und 12 besteht, die z. B. mittels Bolzen 13 miteinander verbunden sind. Einer
der Teile ist mit einem gelochten Flansch 14 versehen, mittels 'dessen ein mit 'denn
Antrieb gekuppelter Zahnkranz (nicht dargestellt) angeschlossen werden kann. In
dem Gehäuse io sind zwei Kupplungsscheiben 15 und 16 angeordnet, deren Naben 17
in Lagern i 8 der Teile i i und 12 laufen. Die Kupplungsscheiben 15 und 16 sind.
mit genuteten Bohrungen 2o für die Aufnahmen der entsprechend genuteten Enden der
Achsen versehen, auf welchen die angetriebenen Räder des Fahrzeuges sitzen. Die
Gehäuseteile ii und 12 sind mit Lagern2i ausgestattet, welche mit den Bohrungen
2o der Scheiben 15 und 16 ausgerichtet sind und welche die Durchführung der Achsen
ermöglichen. Für die Aufnahme des von den Kupplungsscheiben 15 und 16 ausgeübten
Axialdrucks sind Stützscheiben i9 angebracht. Diese Stützscheiben so@rgen für 'die
erwünschte Reibung zwischen: den Scheiben 15 und 16 und der Innenseite der Gehäuseteile
i i und 12.
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Jede der Scheiben 15 und 16 ist mit einer inneren und einer äußeren
konzentrisch liegenden, gewellten Laufbahn 22 bzw. 23 versehen. Ein Tragkäfig 24
ist in dem Gehäuse io zwischen den Scheiben 15 und 16 angebracht und mit einer Reihe
radialer Ansätze 25 versehen, welche in Ausnehmungen 26 der Teile i i und 12 liegen,
so daß eine Antriebsverbindung zwischen dem Käfig und dem Gehäuse io zustande kommt.
Zwischen den Ansätzen-25@ ist der Käfig 24 mit radialen Schlitzen 27 ausg'estatte't,
in welchen zwei Reihen kegelstumpfförmiger Rollen 28 und 29 sitzen. Die äußeren
Enden der inneren Rollen 29 besitzen eine konvexe Begrenzungsfläche 3o, auf welcher
das innere konkave Ende 31 der äußeren Rolle 28 ruht. Die Sitzflächen 32 am Käfig
24 sind als Zylinderflächen ausgeführt, und die inneren Enden 33 der innenliegenden
Rollen 29 sind durch ebene Flächen, b& -grenzt, welche senkrecht zu den Achsen
der Rollen verlaufen. Die Flächen 30 und 31 liegen in einer Kugelfläche,
'deren Mittelpunkt in der Mitte des Tragkäfigs 24 liegt. Die äußeren Enden 34 der
Rollen 28 sind in ähnlicher Weise mit konvexen Oberflächen ausgestattet, 'deren
Mittelpunkt in der Mitte des Tragkäfigs 24 liegt. Die Endflächen det Rollen und
die Sitzflächen an .dem Tragkäfig sind in der angegebenen Weise ausgeführt, damit
die Rollen sich quer zum Tragkäfig 24 unter Beibehaltung ihrer radialen Ausrichtung
bewegen. Die Größe dieser Bewegung der Rollen. 28 und 29 wird durch die Wellungen
der Laufbahnen 22 und 23 bestimmt.
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Nach einer - bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen 'die
Wellunsgen auf der äußeren Laufbahn 23 aus einer Reihe radial verlaufender Zähne
36 von Kegelstumpf form, welche durch kegelstumpfförmige Bodenteile 37 voneinander
getrennt sind. Die Zähne 36 und die Bodenteile 37 besitzen glatte Rollflächen, deren
Neigung derjenigen der Kegelstumpfrollen 28 entspricht, so daß die Rollen bei ihrer
Bewegung in Seitwärtsrichtung-und in Umfangsrichtung von einem Kamm zum anderen
eine genaue radiale Lange mit Bezug auf den Tragkäfig 24 beibehalten. Mit anderen
Worten: die Neigung ist solcher Art, @daß 'die Rollen 2:8 in
den
Bodenteilen abrollen und nicht gleiten und daß dabei die Rollenachse um die Mitte
des Tragkäfigs 24 rotiert.
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Die innere Laufbahn 22 ist in ähnlicher Weise mit Zähnen 38 und Bodenteilen
39 versehen, welche mit den inneren Rollen 29 in einem ähnlichen Verhältnis: stehen,
so daß die Rollen bei der Bewegung von einem Kamm zum nächsten innerhalb der Ausnehmungen
27 seitwärts ver'schwenkt und in der Umfangsrichtung bewegt werden und dabei mit
Bezug auf :die Mitte des Tragkäfigs 24 eine genaue radiale Stellung beibehalten.
Wie ersichtlich, sind die Kämme 36 auf der äußeren Laufbahn 23 in der Umfangsrichtung
gegenüber den Kämmen 38 auf der inneren Laufbahn 22 versetzt. Die Kämme sind auf
diese Weiisie so angeordnet!, daß, wenn die Kämme 38. der Laufbahn 22 einander gegenüberliegen
die Kämme 3,6 auf den Laufbahnen 23 in der Umfangsrichtung gegeneinander versetzt
sind; die Versetzung ist vorzugsweise so: bemessen, d,aß in diesem Fall die Kämme
36 an einer Scheibe den Mitten der Bodenteile 37 der anderen Scheibe gegenüberliegen.
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Ein wichtiges Merkmal' der Erfindung besteht in der Ausführung der
Bodenteile und der Kämme jeder Laufbahn. Aus Fig. 9a bis Iib ist erkennbar, daß
die Radien der Bodenteile wesentlich größer sind als der Radius der zugehörigen
Zahnkämme. Die zusammengehörigen Radien bestimmen in weitem Ausmaß die Betrie :bsweise
der Vorrichtung, wie nachstehend noch näher beschrieben werden soll.
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Die Zahl der Kämme oder Zähne wird durch die zu übertragende Kraft
und natürlich durch die praktische Bemessungsmöglichkeit bestimmt. Nach der Darstellung
sind auf jeder Laufbahn zwölf Kämme oder Zähne unter einer Teilung von 30° vorgesehen;
die Kämme der äußeren Laufbahn sind gegenüber den Kämmen der inneren Laufbahn in
der Umfangsrichtung um 71/2° versetzt. In dein Tragkäfig 24 sind für je drei Zähne
der Kupplungsscheiben zwei Sätze von Rollen 28, 29, also: acht Sätze von Rollen
vorgesehen. Die Rollen sind in jeder Laufbahn so angeordnet, daß, wenn eine Rolle
sich in der Lage gemäß Fig. 5a befindet, in welcher sie die Scheiben 15 und. 16
in einer Richtung antreibt, die nächste Rolle: ,diejenige Lage einnimmt, in welcher
sie die Seheiben in der entgegengesetzten Richtung antreiben kann. Die Rollen sind
auf idiese Weise der Zahnzahl .so, angepaßt, :daß bei Umkehrung der Antriebsrichtung
ein toter Gang vermieden ist-.
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Die relativen, von den Rollen in jeder Laufbahn eingenommenen Stellungen
sind in Fig. 5a bis, 8b veranschaulicht. Nach Fig. 5a sind die Rollen der äußeren
Laufbahn in einer Stellung gezeigt, in welcher sie einen Antriebsdruck auf beide
Kupplungsscheiben ausüben., wenn der Tragkäfig 2q. in der angegebenen Pfeilrichtung
angetrieben wird. Die Rolle 2:8a liegt dabei auf den sich verjüngenden Bereichen
der Bodenteile 3711 der beiden Scheiben an, und zwar unmittelbar vor den Scheiteln
36a. Die Rolle 28b befindet sich in einer Stellung, in welcher sie ,die Scheiben:
15 und 16 ohne toten Gang antreiben kann, wenn die Drehrichtung des Trägerkäfigs
2,4 umgekehrt wird. Wenn die Rollen in der äußeren Laufbahn die in Fig. 5a gezeigten
Lagen einnehmen, befinden @sich die inneren Rollen 29 in der Umgehungslage gemäß
Fig. 5b. Die Rolle, 2911 liegt zwischen der tiefsten Stelle des Bodenteils- 3911
der Scheibe 15 und dem Zahn 38d der Scheibe 16; die benachbarte Rolle 29v
nimmt eine entgegengesetzte Lage ein. Nach Fig. 5b sind die Rollen 29 nicht in der
Lage, eine der Kupplungsscheiben anzutreiben. Das, Antriebsmoment des Tragkäfigs
24 wird demgemäß vollständig von den Rollen 28 auf die Kupplungsscheiben übertragen.
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Wenn die Umlaufgeschwindigkeit der Scheibe 15
mit Bezug auf
die Scheibe 16 verringert wird, wie es z. B. der Fall ist, wenn das Fahrzeug eine
Kurve durchfährt, so nehmen :die, Rollen und Scheiben nacheinander dieLagen ein,
welche in Fig. 6a bis 8b veranschaulicht sind. Wenn rd.ie Geschwindigkeit der Scheibe
15 kleiner wird, so: bewegt sieh die Rolle 2,811 in der Vertiefung 37d in Richtung
auf den Zahnkamm 36a (Fig. 6a). Dabei drückt die Rolle 2811 auf die Scheibe 16 und
bewegt sich gleichzeitig weiter in,der Vertiefung 37" der Scheibe 16, d. h. sie
entfernt sich von dem Zahnkamm 36a.
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Während :dieses Vorgangs :in der äußeren Laufbahn bewegt sich die
innere Rolle 29a in der Vertiefung 39a der Scheibe 15 in Richtung zum Zahnkamm 38a
(Fig. 6b) und übernimmt in zunehmendem Maße den Antrieb. Gemäß Fig.7a und 7b haben
die Rollen 28 in der äußeren Laufbahn die Umgehungshage erreicht, während die Rollen
29a in der inneren Laufbahn einen maximalen Antriebsdruck auf die beiden Kupplungsscheiben
ausüben. In Fig. 89, und 8b sind die Stellungen veranschaulicht, welche von
den beiden Rollensätzen eingenommen werden, wenn der Antrieb von den Rollen 29 wieder
auf die Rollen 28 übergeht.
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Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß, wenn die Zähne von zwei
zusammenwirkenden Laufbahnen einander gegenüberliegen, die Achse der an einem Zahnpaar
anliegenden Rolle von dem Zahnkamm einen Abstand hat, welcher einem Viertel der
Zahnteilung entspricht. Dias ist notwendig, da die Geschwindigkeit der sich schneller
bewegenden Kupplungsscheibe doppelt :so: groß ist wie die Geschwindigkeit des Tragkäfigs.
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Es hat sich gezeigt, daß bei geeigneter Gestaltung der Zähne und der
Vertiefungen jegliche Selbstsperrung des Getriebes, vermieden, wird., und zwar auch
für den Fall, da,ß der Widerstand gegen. Verdrehung an einer der Scheiben den entsprechenden
Widerstand an der anderen Scheibe wesentlich übersteigt. Es ist wahrscheinlich,
daß eine Selbstsperrung auftreten würde, wenn,der Antriebswinkel zwischen einer
Rolle und den Kupplungsscheiben, d. h. der Winkel zwischen der Tangente an dem Berührungspunkt
und der Drehebene der Kupplungsscheiben, kleiner ist als etwa io°. Diese auf Keilwirkung
beruhende Selbstsperrung wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung dadurch vermieden,
:daß eine Rolle, deren Antriebswinkel sich dem Keilwinkel nähert, durch eine Rolle:
des anderen Rollensatzes abgelöst wird und sich nach
einer solchen
vollständigen oder weitgehenden Entlastung ohne weiteres an einem Zahn vo.rbeibewegen
kann.
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Dieser Übergang der Antriebswirkung von einem Rollensatz auf den anderen
ist, in den Fig. g a bis iib- deutlicher veranschaulicht. Hieraus ist ersichtlich,
daß auf der äußeren Laufbahn der Radius Rt der Vertiefungen. 37 größer ist als der
Radius R, der Zahnkämme 36 und daß auf der inneren Laufbahn der Radius rt der Vertiefungen
39 größer ist alsi der Radius r, der Zahnkämme 38. Es ist weiterhin erkennbar, daß
der Radius. R der Rollen 28 größer isst als R, und kleiner als Rt und daß der Radius
r der Rollen 29 größer ist als r, und kleiner als rt.
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Für die Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß, wenn die Rollen
28 ihre Antriebsstellung entsprechend Fig. ga einnehmen, die Rollen 29 sich in der
Umgehungsstellung gemäß Fig. gb. befinden. Wenn nunmehr ein Antriebsmoment auf den
Tragkäfig 2,4 in; der angegebenen. Pfeilrichtung ausgeübt wird und die Scheibe 15
sich nicht mehr weiterdrehen kann, so bewegt sieh die Rolle 28 auf der Scheibe 15
längs der von dem Radius R, erzeugten Fläche in Richtung zu dem Zahnkamm 36; sie
wird dabei seitwärts abgelenkt und gelangt in die Vertiefung 37, welche auf der
Scheibe 16 mit dem Radius Rt erzeugt wurde. Auf diese Weise wird die Scheibe 16
in getrieben. Gleichzeitig bewegt sich die Rolle 29 auf der inneren Laufbahn der
Scheibe 15 längs der mit dem Radius rt erzeugten Fläche in Richtung zum Zahnkamm
38. Sie führt dabei eine Seitwärtsbewegung aus und rollt bei Vernachlässigung eines
etwaigen Spieles auf (der Fläche ab, welche auf der Scheibe 16 mit dem Radius r,
hergestellt worden ist. Es ist anzunehmen, daß, wenn die Rollen sich aus den Stellungen
gemäß Fig. 9:a und gb weiterbewegen, das von dem Käfig 24. auf die Rollen ausgeübte
Drehmoment vollständig von den Rollen 28 auf die Scheiben übertragen wird, bis die
Rollen die in Fig. i o a und i o b veranschaulichte Lage erreichen. Diese Seitwärtsbewegung
der Rollen 28 beim Abrollen auf dier Scheibe i5 -aus der Stellung gemäß Fig. ga
in die Stellung gemäß Fig. ioa wirkt sich dahin aus, .daß die Scheibe 16 stärker
beschleunigt wird als die Rolle 29, und zwar entsprechend der Differenz der Radien
der Vertiefungen und der Zahnkämme. Wenn jedoch die in Fig. ioa und iob gezeigte
Lage erreicht ist, wird die Geschwin=digkeit der Seitwärtshewegunng der Rolle 29
größer als die Geschwindigkeit der Seitwärtsbewegung der Rolle 28; die Rollen 29
üben nunmehr einen Druck auf die Kupplungsscheiben aus, und die Rollen 28 werden
von lern Antriebsdruck entlastet.
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Die Antriebswinkel der Rollen 28 beim Übergang des Antriebs. von den
Rollen 28 auf die Rollen 29 sind in Fig. ioa mit a und b bezeichnet; die kleinsten
Antriebswinkel an den Rollen 29, die beim Antriebsübergang bestehen,, sind in Fig.
iobi mit c und d bezeichnet. Die Winkel a, b, c und d sind
sämtlich größer als io°, d. h. größer als der angenommene Grenzwinkel, bei welchem
die Scheiben 15- und 16 infolge der Keilwirkung der Rollen blockiert würden.
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Die kleinsten Antriebswinkel a, b, c und d der beiden
Rollensätze können verkleinert werden, indem man die Radien Rt und rt der Vertiefungen
37 und 39 im Verhältnis zu den Radien R, und r, der Zahnkämme 36 und 38 vergrößert,
und umgekehrt. Es .ist daher möglich, durch geeignete Wahl der Radien für dieRollen,
dietVcrtiefungen und d.ie.Zahnkämme beliebige kleinste Antriebswinkel zu wählen.
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Während die Rollen 28 und 29 sich aus ihren Steillungen gemäß Fig.
g. a und 9b, in die Stellungen gemäß Fig. ioa und i ob bewegen, legen die, Rollen
28 die Strecke x und die Scheibe 16 die Strecke y
zurück. Die Strecke
y ist um ein: wenig kleiner als der doppelte Betrag der Streckei x.
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Wenn der Käfib 2,4 weitergedreht wird, bewegen sich die Rollen aus
den Stellungen gemäß Fig. ioa und i.orb in die Stellungen gemäß Flg. i 1 a und I
I b:. Während dieses Intervalls führt die Rolle 29 eine raschere Seitwärtsbewegung
aus als die Rolle 28; demgemäß übt sie auf die Scheibe 16 einen größeren Druck aus
als die Rolle 28. Die Rolle 28 wird also vom Antriebsdruck entlastet, wenn sie in
die Stellung gelangt, bei welcher sie die, Scheibe 16 umgeht. Von der Stellung gemäß
Fig. io a bis zur Stellung nach Fig. i i a hat sich die Rolle 28 wiederum um die
Strecke x vorwärts bewegt, während die Scheibe 16 um die Strecke z vorgerückt ist;
die Strecke z ist ein wenig größer als der doppelte Betrag der Strecke x. Das bedeutet,
daß bei dem Vorrücken aus der Stellung gemäß Fig. 9 a in die Stellung gemäß Fig.
ioa die Vorwärtsbewegung der Scheibe 16 langsamer wird und daß beim Übergang aus
der Stellung gemäß Fig. ioa in die Stellung gemäß Fig. ii a die Scheibe 16 eine
Beschleunigung erfährt.
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Nach Fig. i i b befindet sich die Rolle 29 in; der Stellung, die nach
Fig. 9 a von :der Rolle 28 eingenommen wird; die Rolle 29 übt .dabei einen Antriebsdruck
auf die Kupplungsscheiben aus, bis sie die Stellung erreicht, welche die Rolle 28
nach Fig. ioa einnimmt.
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Auf Grund dieser Antriebsverhältnisse zwischen Rollen und Scheiben
ist es leicht verständlich, daß beide Kupplungsscheiben Antrieb erhalten, selbst
wenn, der an einer Scheibe auftretende Widerstand den entsprechenden Widerstand
an der anderen Scheibe wesentlich überschreitet. Der von den Rollen auf die Kupplungsscheiben
ausgeübte Antriebsdruck ist-@dfabei stets, gegen die Drehebene ider Kupplungsscheiben
geneigt.
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Der Antriebsdruck p kann in zwei Komponenten zerlegt werden, von denen
eine parallel zur Drehebene und die andere senkrecht zur Drehebene verläuft. Diese,
Kraftkomponenten sind in Fig. io a dargestellt und mit m und n. bezeichnet.
Die Komponente m des Drucks p hat das Bestreben, die Kupplungsscheiben in Drehung
zu versetzen; die Komponente n dagegen drängt die Kupplungsscheiben seitwärts gegen
die Stützscheiben ig. Die Reibung an den Flächen der Stützscheiben ig wirkt der
Relativverdrehung zwischen den Kupplungsscheiben
einerseits und
dien Gehäuseteilen i i und 12 andererseits entgegen. Solange daher die auf eine
der Kupplungsscheiben ausgeübte Reibungs,mitnahm@ekraft die Tendenz der Rollen,
diese Scheibe schneller zu verdrehen, als das Gehäuse io angetrieben wird, überwiegt,
werden die Kupplungsscheiben und das Gehäuse mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben
und laufen als Einheit um. Praktisch bedeutet Idas, daß bei Verwendung der Einrichtung
an einem Fahrzeug beide Räder trotz Abweichung der an ihnen angreifenden Zu,&,-kraft
mit im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit umlaufen, solange der Gesamtwiderstand,
der sich aus der kleineren, an einem Rad angreifenden Zugkraft und der Reibungsmitnahmekraft
an der entsprechenden Kupplungsscheibe ergibt, größer ist als das, Bestreben der
Rollen., diese Kupplungsscheibe gegenüber der anderen zu beschleunigen. Die maximale,
in Auswärtsrichtung auf die. Kupplungsscheiben wirkende Kraft ist natürlich durch
den kleinsten Antrieb@swinkeil der Rollen bestimmt. Je flacher die Rollen sind,
desto größer ist dis nach außen wirkende Kraft und desto, mehr können die an dem
beiden, angetriebenen Rädern wirksamen Zugkräfte voneinander abweichen, bevor eines
der Räder rascher zu laufen. beginnt. Die Glätte ,und :die Art .der Oberflächen
der Stützscheibien i9 bestimmen natürlich auch bis zu einem gewissen Grad das maximale!
Verhältnis des Widerstandes an den beiden Kupplungsscheiben, innerhalb welchem ein
rascheres Laufen vermieden ist; denn diese Flächen bestimmen die Reibungsmitnahmekraft
an ,dein Kupplungsscheiben.
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Solange die Zugwirkungen an den, beiden Rädern in dem Rahmen bleiben,
bei welchem die Räder gleich schnell umlaufen, ist das Rad mit! der kleineren Zugwirkung
nicht in der Lage, die, Hälfte der verfügbaren Kraft aufzunehmen; daher wird das
Rad mit der größeren Zugwirkung dein größeren Anteil :des Drehmoments erhalten.
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Bei praktischen: Untersuchungen eines erfindungsgemäßen Getriebes
wurde dasselbe als Differential in einem Militärfahrzeug verwendet. Der äußere Durchmesser
des Gehäuses io betrug 1o6 mini. Die Kupplungsscheiben hatten. einen Durchmesser
von 82 minn und besaßen in jeder Reihe neun Zähne. Der größere Zahnkammradiu;s war
4,68 mm, während .der größere Vertiefungsradius 2o mm betrug. Die großen Rollen
besaßen einen mittleren Durchmess-er, von etwa 14,3 mm, während die kleinen Rollen
einen mittleren Durchmesser von etwa 10,3 mm besaßen. Bei einem Bremsversuch war
ran dem einen Rad eine konstante Belastung von 17,25o kg angebracht, an de!m anderen
Rad eine Belastung, die fortschreitend von 17,25akg um jeweils :2,2,70 kg
vermindert wurde. Beide Räder, liefen um, bis, die Belastung an, denn einen Rad
bis auf 2,72o kg vermindert war; bei dieselm Wert blieb :das mit i7,25:01 kg belastete
Rad stehen, während das mit 2,720 kg belastete Rad mit erhöhter Geschwindigkeit
weiterlief. Das Verhältnis der an den beiden: Rädern, wirksamen Belastungen wurde
also bis zu dem Wert 61/3 : i geändert, bevor das eine Rad :schneller zu laufen
begann. Wie weiter oben bereits ausgeführt wurde, kann dieses Verhältnis durch entsprechende
Bemessung der zusammengehörigen Radien der Zahnkämme und der Vertiefungen verändert
werden. Je größer dieses Verhältnis ist, desto größer ist aber die Gefahr, daß das
Getriebe sich selbst blockiert.
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Es ist verständlich, daß dank der Verwendung von Rollen für die Übertragung
des Drehmoments die, auftretenden Beanspruchungen wesentlich kleiner sind, als eis
der Fall wäre, wenn Kugeln oder Gleitzapfen als Übertragungsmittel verwendet würden.
Wenn ungewöhnlich hohe Drehmomente zu übertragen sind und die Größe des Getriebes
beschränkt sein muß, kann der bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fi:g. i
bis 8 b, an den Rollein auftretende spezifische Druck die D@r@uckfestigkeitsgrenze
der Rolle erreichen; für solche Fälle empfiehlt sich daher die Ausführungsform gemäß
Fig. 12 bis 13 b, wonach an Stelle einer Reihe von Einzelrollen in jeder äußeren
und inneren. Laufbahn eine Reihe von Rollenpaaren angeordnet ist.
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Wie Fig. 12 erkennen läßt, sind die Rollenreihen in den äußeren Laufbahnen
der Kupplungsscheiben als Rollenpaare 45, 46 angeordnet, während die Rollen in den
inneren Laufbahnen als Paare 47, 48 vorgesehen sind. Diese Rollen werden von dem
Tragkäfig 49 so gehalten, daß die Achsen der Rollen sich auf der Drehachse des Tragkäfigs
49 schneiden. Die Ansätze 50, zwischen welchen die Rollen liegen, sind derart, daß
sie einen Radialdruck auf beide Rollen jedes Paares ausüben, und zwar in einer Richtung
parallel zur Drehebene des Tragkäfigs 49. Der von den Ansätzen ausgeübte Druck wird
daher auf die Rollen jedes Paares verteilt, und die spezifische Beanspruchung wird
dadurch innerhalb der Festigkeitsgrenze gehalten. Die Wellungen 51 und 52 an den
inneren und äußeren Laufbahnen der Kupplungsscheiben 53 und 54 sind zweckmäßig der
Neigung der Rollen 45, 46, 47 und 48 angepaßt, und zwar in der gleichen Weise, wie
es in Verbindung mit Fig. i beschrieben wurde, so daß die Rollen eine genaue radiale
Ausrichtung mit Bezug auf die Drehachse des Tragkäfigs 49 beibehalten.
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Die Arbeitsweise des Getriebes nach Fig. 12 bis 13 b ist im wesentlichen
die gleiche, wie! sie mit Beazug auf die Fig. i bis i i b beschrieben, worden ist.
Wenn die Rollen in den äußeren oder in den inneren Laufbahnen sich in Ader Umgehungsstellung
befinden, so üben die Rollen in der anderen Laufbahn, ein maximales Drehmoment auf
beide Kupplun,gsscheibien aus. Wenn: eine Kupplungsscheibe ihrer Verdrehung einen
größeren Widerstand entgegensetzt als die andere, so sind die Rollen bestrebt, die
Wellungen an :der Kupplungsscheibe, welche ihrer Verdrehung den größten Widerstand
entgegensetzt, zu umgehen. Die Kupplungs.schei:ben 53 und 54 sind im Abstand voneinander
angeordnet, und die Radien der Wellungen 51 und 52 sind so- gewählt, daß der Antriebswinkel
der
Rollen, an den geneigten Flächen der Weblungen stets oberhalb io° und vorzugsweise
oberhalb i2° liegt. Bei einer solchen Begrenzung des Antriebswinkels ist ein Klemmurig
oder Blockierung dies Getriebes nicht möglich.
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In Fig. 14a und 14b isst eine abgeänderte Ausführungsform für die
Laufbahnen der Kupplungsscheiben dargestellt. Fig. 14a zeigt die relativen Stellungen,
der Rollen in der äußeren Laufbahn, wenn die Rollen in der inneren Laufbahn: die
Stellungen gemäß: Fig. 14b einnehmen. Die :mit 62 und 63 bezeichneten Kupplungsscheiben
etimmen im weisentlichen mit Kupplungsscheiben 15 und 16 überein, unterschiedlich
sind aber diel Rollen. Die inneren und äußeren Laufbahnen sind jeweils mit verschieden
geneigten Flächen 64, 65 auf den äußeren Laufbahnen und 66, 67 auf den inneren Laufbahnen
ausgestattet. Diese Schrägflächen sind zueinander geneigt und verlaufen auch schräg
zu der senkrechten Ebene des Trägers 68, so daß sie den kegeligen Flächen der kegelstumpfförmigen
Rollen 69 und 70 in den äußeren bzw. inneren Laufbahnen entsprechen. Jedes
benachbarte Paar von Schrägflächen 64 und 6.5 schneidet sich so-, daB ein Kamm 71
und eine Vertiefung 72 gebildet werden. Die Flächen 66 und 67 an den inneren Laufbahnen
bilden Kämme 73 und Vertiefungen 74. Die Radien an den Zahnkämmen und an den Bodenteilen
der Wellungen sind so gewählt, daß das gewünschte Antriebsverhältnis zwischen den
Rollen und :den Kupplungsscheiben besteht, wobei. der Antriebswinkel größer als
der Klemmwinkel gehalten ist.
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Es ist hieraus ersichtlich, daß mit der Erfindung ein Getriebe mit
sehr erwünschten Eigenschaften geschaffen. ist. ,Die Antriebswinkel zwischen den
Rollen und den Zähnen auf den Kupplungsscheiben können nicht kleiner werden als
der Keilwinkel, und daher ist eine Blockierung der Kupplungsscheibendurch Selbstsperrung
vermieden. Die Anordnung gewährleistet darüber hinaus eine Kraftübertragung auf
beide angetriebenen Teile auch dann noch, wenn :der. Widerstand. an einem der Teile
.den Widerstand an (dem anderen wesentlich überschreitet. Gleichzeitig ist das Getriebe
so ausgeführt, @daß, wenn beide Teile angetrieben werden, derjenige Teil, welcher
seiner Verdrehung den größten Widerstand entgegensetzt, einen größeren Kraftanteil
erhält.
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Das erfindungsgemäße Getriebe ist im übrigen sehr kompakt; eine verhältnismäßig
kleine Einheit ist in der Lage, ein sehr großes Drehmoment zu übertragen. Diese
Besonderheit ist besonders vorteilhaft, wenn das Getriebe als Differential in .
einem Kraftfahrzeug Verwendung findet. Die gedrungene Bauweise ist wesentlich durch
die Verwendung vom: Kegelstump.frollen als Mittel für die Drehmomentübertragung
ermöglicht. Diese Rollen bieten eine: verhältnismäßig große Kontaktfläche im Vergleich
zu Kugeln; sie vermeiden die unerwünschte gleitende Reibung und verringern die Abnutzungsgefahr.
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Es ist im, übrigen. klar, daß die beschriebenen Getriebe auch für
Zwecke der Geschwindigkeitsregelung anwendbar sind. Wenn. man auf leine Kupplungsscheibe
eine Kraft ausübt und die andere durch eine Cregenkraf an einer Drehung hindert,
so, wird der Tragkäfig mit verringerter Gveschwindigkeit umlaufen; dabei tritt an
der festgehaltenen Kupplungsscheibe ein nur geringes Gegendrehmoment auf. Es ist
außerdem verständlich, daü die ,gegenseitige Lage der Wellungen oder Vertiefungen
an den inneren und äußeren Laufbahnen; der Kupplungsscheiben anders sein kann, als
es in Fig. 2 gezeigt ist. Die gegenseitige Lage der Kämme hängt davon ab, wie die
Rollen 28 und 29 an dem Tragkäfig 24 angebracht sind. Wenn. die Rollen entsprechend
Fig. 3 radial ausgerichtet sind, soi erhalten die Laufbahnen an den Kupplungsscheiben
die Form nach Fig. 2. Wenn die Rolle; jedes Paares im Tragkäfig 24 in der Umfangsrichtung
gestaffelt sind; dann ist es klar, daß die gegenseitige Lage der Kämme und Vertiefungen
der beiden Laufbahnen von Fig.2 abweicht. Allgemein gilt die Regal, daß, wenn die
Kämme in einem Laufbahnensatz einander :gegenüberliegen, die Kämme in dem anderen
Laufbahnensatz in der Umfangsrichtung versetzt sind.