Selbstsperrendes Stirnräder-Ausgleichgetriebe. Die Erfindung betrifft ein selbstsperren des Stirnrad - Ausgleichgetriebe, das sich durch relativ guten Wirkungsgrad bei allen Fahrzuständen und einer sicheren selbsttätig sich verstärkenden Sperrwirkung im Falle der erwünschten Selbstsperrung auszeichnet.
Es sind bereits selbstsperrende Ausgleich getriebe mit schräg verzahnten Stirnrädern bekannt geworden, die durch eine in axialer Richtung wirkende Zahndruckkomponente über im Ausgleichgehäuse angeordnete Bremsflächen eine Selbstsperrung ermög lichen sollen. Dazu ist ein ständig vorhan dener schlechter Wirkungsgrad des Getriebes in Kauf genommen, der durch die fehlende Berücksichtigung der verschiedenen Verhält nisse für die Normalfahrt und den Schleuder fall bedingt ist. Dies rührt daher, dass bei diesen bekannten Getrieben die aus der Schrägverzahnung herrührenden Axialdrücke, insbesondere der Trabanten- oder Umlauf räder, ständig eine Brems-Sperrwirkung mit tels der Bremsvorrichtung verursachen.
Zwang läufig wird also insbesondere bei jeder Kur- venfahrt ein Teil der Motorleistung durch die Bremsvorrichtungen vernichtet und steht für .den Vortrieb nicht mehr zur Verfügung. Abgesehen von der Verminderung der Vor triebsleistung, wird der Verschleiss in dem Ausgleichgetriebe durch die ständige Brem sung stark gefördert.
Die Erfindung vermeidet für solche Aus gleichgetriebe mit schrägverzahnten Stirn rädern diese Nachteile .durch eine klare Tren nung der Ausgleich- und Sperrwirkung des Getriebes.
Erfindungsgemäss bilden die Ausgleich brücken je eine achsiale Schiebeeinheit, welche Einheiten nur bei auf den beiden Abtriebsseiten ungleichen, aus der Schräg verzahnung sich ergebenden Axialkräften durch letztere einseitig verschoben werden, so dass ihre Wellen über Bremsflächen und Gegenflächen des Ausgleichgehäuses abge bremst werden, um eine Sperrwirkung zu er zeugen.
Bei auf beiden Abtriebsseiten glei chen axialen Drücken ist die Brücke in Mittelstellung gehalten, so dass für die Ge- radeausfahrt und normale Kurvenfahrt eine Bremsung als Sperrwirkung und damit Wir kungsgradverschlechterung nicht eintritt, sondern lediglich auf den Schleuderfall be schränkt bleibt, in welchem Fall das schleu dernde Rad als Abstützung der Gegenkraft für die zugehörige Axialkomponente ent fällt und damit eine einseitige Verschiebung der Gesamtbrücke mit Sperrwirkung eintritt.
Es empfiehlt sich, die Ausgleichräder selbst mit einer steileren Schrägverzahnung als die der Abtriebsräder, vornehmlich einer an sich bekannten Stumpfverzahnung, zu versehen, was zwar einen ungünstigeren Wirkungsgrad zur Folge hat, dafür aber den einseitigen Axialschub für die Anstellung der Bremsen im Schleuderfall eines Rades erhöht. Die Ausgleichbrücken können je zwei Wellen be sitzen und je für sich mittels der beiden Wellen zu einer gesonderten axialen Schiebe einheit gekuppelt sein, und es können zusätz lich noch alle vorhandenen Ausgleichbrücken durch einen gemeinsamen Verbindungssteg zu einer Gesamtschiebeeinheit vereinigt sein.
In der Zeichnung sind zwei Ausfüh- rungsbeispiele des selbstsperrenden Stirn räder-AusgleicLgetriebes nach der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein Gesamtgetriebeschema einer ersten Ausführungsform und Fig. 2 eine Ausgleichbrücke für sich; Fig. 3 und 4 geben einen Längs- und Querschnitt einer andern Ausführungsform des Getriebes wieder, während Fig. 5 eine abgewandelte Einzelheit zu diesem Beispiel zeigt.
Das selbstsperrende Stirnradausgleich getriebe nach Fig. 1 und \? erhält seinen Antrieb vorn Motor bezw. dem Wechsel getriebe über ein Ritzel a, das den fest mit dem Umlaufgehäuse c verbundenen Zahn kranz b treibt. Im Umlaufgehäuse c sind auf jeder der mehrfach vorgesehenen Aus gleichbrücken zwei mit Schrägverzahnung versehene Ausgleichräder 1, 2 vorgesehen. Die Welle des einen Ausgleichrades 1 trägt ein mit dem linkseitigen Abtriebsrad 8 der Abtriebswelle 6 in Eingriff stehendes Stirn- rad 4, die Welle des andern Ausgleichrades 2 ein mit dein rechtseitigen Abtriebsrad 9 der Abtriebswelle 7 in Eingriff stehendes Stirnrad 5.
Beide Eingriffsräder 4 und 5 tragen, wie die Abtriebsräder 8 und 9, Schrägverzahnungen von gegensätzlicher Steigung, die jedoch kleiner ist als die der Räder l und 2. Auf den Aussenenden der beiden Brückenwellen sind konische Brems stücke 10 bezw. 11 vorgesehen, die mit ent sprechenden Bremsgegenflächen des Umlauf e-, ehäuses c in Anlage kommen können.
Die Ausgleichräder 1 und \? jeder Ge triebebrücke sind gegen eine axiale Ver schiebung zueinander durch ein separates Gehäuse 3 umschlossen, das nur eine ge meinsame Axialverschiebung der beiden zu einer Ausgleichbrücke gehörigen Wellen ge stattet.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 sind sämtliche drei Ausgleichbrücken durch einen gemeinsamen Verbindungssteg 3a in axialer Richtung miteinander gekuppelt. Der Verbindungssteg 3a kann sich auf einer Führungsbüchse 3b nach der einen oder an dern Seite so -,weit verschieben, dass die auf den Umlaufradwellen vorgesehenen Brems kegel 10 und 11 an den Gegenkonen 10a, lla des Umlaufgehäuses c zur Anlage kommen.
Nach Fig. 5 ist der die Ausgleich brücken axial kuppelnde Verbindungssteg 3a aus zwei Ringhälften gebildet, die durch zwischengeschaltete Federn gespreizt werden. Die Spreizung des Ringes bewirkt, dass die eine Welle der Brücken nach der einen, die andere nach der andern Seite leicht ange drückt wird und dadurch eine geriligere Bremsung ergibt, die zur Einleitung der Sperrwirkung erwünscht ist. Diese Ausfüh rung lässt auf eine Sonderverzahnung der in Eingriff miteinander stehenden Ausgleich- räder 1, 2 verzichten.
Die Wirkungsweise des Ausgleichgetrie- bes sei vornehmlich an Hand des Getriebe schemas der Fig. 1 und 2 erläutert.
Es sei angenommen, das rechte Fahrzeug rad verliere die Bodenhaftung und laufe durch; das linke Fahrzeugrad und damit das Abtriebsrad $ steht also still. Sein Ein griffrad 4 auf der Ausgleichbrücke 4, 1, 2, 3, 5 will daher auf dem Umfang des Rades 8 frei abrollen, da nach der rechten Seite hin eine Stützkraft infolge des Schleuderns des rechten Rades fehlt und die Bewegung des Eingriffrades 4 daher über die Triebe der Ausgleichbrücke nach der rechten Seite hin leer abzulaufen vermag.
Der zwischen Rad 4 und 8 auf der lin ken Getriebeseite herrschende grössere Zahn druck als auf der durchlaufenden rechten Seite schiebt infolge der durch .die Schräg verzahnung gegebenen axialen Komponente das Rad 4, gemäss dem angedeuteten Pfeil in Fig. 2, nach links. Im gleichen Sinne suchen zusätzlich die Schrägflächen der Verzahnung an den Ausgleichrädern 1, 2 selbst zu wirken, da das sich drehende Rad 1 gegenüber dem um seine eigene Achse nicht gedrehten, son dern lediglich mit dem Gehäuse c bezw. dem schleudernden Rad 9, 7 mitgeschwenkten Ausgleichrad 2 auf Grund der verhältnis mässig steilen Schrägverzahnung ebenfalls noch einen Axialschub nach links erhält.
Durch den Kupplungsrahmen 3, der die Ausgleichräder 1 und 2 und damit die beiden Wellen der Ausgleichbrücke axial starr mit einander kuppelt, bewegt sich daher die ganze Brücke 4, 1, 2, 3, 5 nach links. Da durch kommt der Konusbremsteil 10 zum Ansprechen und will das freie Abrollen des Rades 4 auf dem Abtriebskegelrad 8 ver hindern. Hierdurch werden die Tangential kräfte an dieser Stelle immer grösser, was wieder zu einer Verstärkung der Brems wirkung führt. Dieser Vorgang dauert so lange, bis die vollständige Selbstsperrung eingetreten ist und das Abtriebsrad 8 schliess lich von dem Eingriffsrad 4 mitgenommen wird, und hört auf, wenn das gegenüberlie gende schleudernde Rad wieder Bodenhaf tung gewinnt.
Mit dem Anwachsen des Zahndruckes oder Drehmomentes durch die wieder gewonnene Bodenhaftung auf der rechten Radseite er hält dann das Eingriffrad 5 einen Axial schub, und zwar entgegengesetzt zu dem des Rades 4, so dass die Ausgleichbrücke 4, 1, 2, 3, 5 wieder in die Mittellage kommt und der Antrieb sich auf beide Radseiten wieder gleichmässig verteilt.
In gleicher Weise gestaltet sich durch die gegensätzlichen Schrägflächen der Räder auf beiden Getriebeseiten die Selbstsperrung mit Hilfe des Bremsorganes 11 beim Durchgehen des linken Laufrades.
Die Selbstsperrung ist also drehmoment abhängig. Daraus ergibt sich, dass beim normalen Kurvenfahren, wo beide Fahrzeug räder Bodenhaftung haben, eine Bremswir kung nicht eintritt. Der Ausgleich vollzieht sich dann ohne grösseren Leistungsverlust, da der Wirkungsgrad der schrägverzahnten Stirnräder ein verhältnismässig guter ist. Erst der Verlust der Bodenhaftung und der Weg fall der Stützkraft für die Bildung eines mehr oder weniger ausgeglichenen Zahndruk- kes auf beiden Radseiten führt in erwünsch ter Weise zur Selbstsperrung.
Self-locking spur gear differential. The invention relates to a self-locking of the spur gear differential, which is characterized by relatively good efficiency in all driving conditions and a safe, automatically reinforcing locking effect in the event of the desired self-locking.
There are already self-locking differential gear with helical gears are known that are to enable a self-locking by an acting in the axial direction tooth pressure component on braking surfaces arranged in the differential housing. In addition, a constant POW dener poor efficiency of the transmission is accepted, which is due to the failure to take into account the various ratios for normal travel and the skid case. This is due to the fact that in these known transmissions, the axial pressures resulting from the helical gearing, in particular the satellite or epicyclic wheels, constantly cause a brake-locking effect with means of the braking device.
Inevitably, part of the engine power is thus destroyed by the braking devices, particularly with every cornering, and is no longer available for propulsion. Apart from the reduction of the drive power before, the wear in the differential is strongly promoted by the constant Brem solution.
The invention avoids these disadvantages for such off equal gears with helical spur gears. Through a clear separation of the balancing and locking effect of the gear.
According to the invention, the compensation bridges each form an axial sliding unit, which units are only shifted on one side by the latter when the axial forces resulting from the helical gearing are unequal on the two output sides, so that their shafts are braked via braking surfaces and counter surfaces of the differential housing to create a locking effect to create.
With the same axial pressures on both output sides, the bridge is held in the middle position, so that braking as a locking effect and thus a deterioration in efficiency does not occur for straight-ahead driving and normal cornering, but only remains limited to skidding, in which case the Schleu The wheel as a support for the opposing force for the associated axial component falls ent and thus a one-sided shift of the entire bridge with locking effect occurs.
It is advisable to equip the differential gears themselves with steeper helical gears than those of the driven gears, primarily a butt gearing that is known per se, which results in less efficient efficiency, but increases the one-sided axial thrust for applying the brakes in the event of a wheel spinning . The equalizing bridges can each have two shafts and each be coupled to a separate axial sliding unit by means of the two shafts, and all existing equalizing bridges can also be combined by a common connecting web to form an overall sliding unit.
In the drawing, two exemplary embodiments of the self-locking spur gear balancing gear according to the invention are shown.
FIG. 1 shows an overall transmission diagram of a first embodiment and FIG. 2 shows a compensation bridge by itself; 3 and 4 show a longitudinal and cross section of another embodiment of the transmission, while FIG. 5 shows a modified detail of this example.
The self-locking spur gear equalization according to Fig. 1 and \? receives its drive from the engine or the change gear via a pinion a, which drives the ring gear firmly connected to the circulating housing c. In the circulating housing c two helical gears 1, 2 are provided on each of the multiple provided from equal bridges. The shaft of one differential gear 1 carries a spur gear 4 that engages with the left-hand output gear 8 of the output shaft 6, the shaft of the other differential gear 2 carries a spur gear 5 that engages with the right-hand output gear 9 of the output shaft 7.
Both mesh gears 4 and 5 wear, like the driven gears 8 and 9, helical gears of opposite pitch, which is smaller than that of the wheels l and 2. On the outer ends of the two bridge shafts are conical brake pieces 10 respectively. 11 provided, which can come into contact with corresponding brake counter surfaces of the circulation e, ehäuses c.
The differential gears 1 and \? each Ge gear bridge are enclosed against an axial displacement to each other by a separate housing 3, which equips only a common axial displacement of the two shafts belonging to a compensation bridge ge.
In the embodiment according to FIGS. 3 and 4, all three equalizing bridges are coupled to one another in the axial direction by a common connecting web 3a. The connecting web 3a can move on a guide bush 3b to one or the other side so far that the brake cones 10 and 11 provided on the planetary gear shafts come to rest on the counter cones 10a, 11a of the circulating housing c.
According to Fig. 5, the bridging the compensation axially coupling connecting web 3a is formed from two ring halves, which are spread by interposed springs. The spreading of the ring has the effect that one wave of the bridges is pressed slightly on the one side and the other on the other side, which results in a smoother braking, which is desired to initiate the locking effect. This embodiment allows the intermeshing differential gears 1, 2 to be dispensed with.
The mode of operation of the differential gear will primarily be explained with the aid of the gear diagram of FIGS. 1 and 2.
Let us assume that the right vehicle wheel loses grip and runs through; the left vehicle wheel and thus the driven wheel $ are stationary. His A grip wheel 4 on the equalizing bridge 4, 1, 2, 3, 5 therefore wants to roll freely on the circumference of the wheel 8, since the right side lacks a supporting force due to the skidding of the right wheel and the movement of the engagement wheel 4 therefore over the shoots of the compensation bridge can run empty to the right side.
The greater tooth pressure prevailing between wheel 4 and 8 on the left side of the gearbox than on the continuous right side pushes wheel 4 to the left, as indicated by the arrow in FIG. 2, due to the axial component given by .die helical toothing. In the same sense, the inclined surfaces of the teeth on the differential gears 1, 2 also seek to act themselves, since the rotating wheel 1 relative to the not rotated about its own axis, son countries only with the housing c respectively. the centrifugal gear 9, 7 swiveled with the differential gear 2 also receives an axial thrust to the left due to the relatively moderately steep helical toothing.
The entire bridge 4, 1, 2, 3, 5 therefore moves to the left through the coupling frame 3, which couples the differential gears 1 and 2 and thus the two shafts of the differential bridge axially rigidly with one another. Since the cone brake part 10 comes through to respond and wants to prevent the free rolling of the wheel 4 on the driven bevel gear 8 ver. As a result, the tangential forces are always greater at this point, which again leads to an increase in the braking effect. This process lasts until the complete self-locking has occurred and the driven gear 8 is finally taken along by the engagement gear 4, and stops when the opposing skidding wheel regains ground grip.
With the increase in tooth pressure or torque due to the regained grip on the right side of the wheel, he then holds the engagement wheel 5 an axial thrust, opposite to that of wheel 4, so that the compensation bridge 4, 1, 2, 3, 5 is back in the central position comes and the drive is again evenly distributed on both sides of the wheel.
In the same way, through the opposing inclined surfaces of the wheels on both sides of the transmission, the self-locking with the aid of the braking element 11 when the left wheel passes through.
The self-locking is therefore torque dependent. This means that during normal cornering, where both vehicle wheels have grip on the ground, there is no braking effect. The compensation then takes place without any major loss of performance, since the efficiency of the helical-toothed spur gears is relatively good. Only the loss of traction and the loss of the supporting force for the formation of a more or less balanced tooth pressure on both sides of the wheel leads to self-locking in the desired manner.