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Selbstsperrendes Ausgleichgetriebe für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
betrifft ein selbstsperrendes Ausgleichgetriehe für Kraftfahrzeuge, bei dem in einem
angetriebenen Ausgleichgetriebegehäuse auf einem mit dem Ausgleichgetriebegehäuse
drehfest verbundenen Armkreuz gelagerte Ausgleichkegelräder angeordnet sind, die
mit je eine Achswelle antreibenden, in der Achse der Achswellen verschiebbaren
Achswellenkegelrädem im Eingriff stehen, wobei zwischen den Achswellenkegelrädern
und den beiden gegenüberliegenden Innenseiten des Ausgleichgetriebegehäuses
je eine die Achswellen und das Ausgleichgetriebegehäuse verbindende Reibungskupplung
vorgesehen ist, die in Abhängigkeit vom eingeleiteten Drehmoment eingerückt werden,
wozu an der Rückseite mindestens eines der Achswellenkegelräder mit Schrägflächen
zum Erzielen eines Axialschubes versehene Kupplungszähne vorgesehen sind, die mit
gleichfalls mit Schrägflächen versehenen Gegenzähnen zusammenwirken, die an einem
drehfest, aber axial verschiebbar auf einer der Achswellen angeordneten Achswellenflansch
angeordnet sind, wobei der Achswellenflansch die eine Hälfte der Reibungskupplung
bildet, während die Achswellenkegelräder an einem zum übertragen der durch die Schrägflächen
erzeugten Kraft axial verschlebbaren Teil anliegen.
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Die heutzutage in den meisten Kraftfahrzeugen verwendeten, herkömmlichen
Ausgleichgetriebe verteilen das Antriebsmoment gleichmäßig auf beide Antriebsräder.
In diesem Zusammenhang ist aber darauf hinzuweisen, daß ein solches herkömmliches
Ausgleichgetriebe stets nur das Rad antreibt, welches sich am leichtesten drehen
läßt. Dies ist besonders beim Fahren unter ungünstigen Verhältnissen, wenn beispielsweise
der Reibungsdruck eines Rades nur begrenzt ist, ein schwerwiegender Nachteil.
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Die Erfindung beschäftigt sich daher in erster Linie mit der Aufgabe,
ein selbstsperrendes, Ausgleichgetriebe für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei welchem
ein Ausgleich der auf die beiden Reibungskupplungen wirkenden Kräfte möglich ist,
ohne daß dabei der Verzahnungseingriff zwischen den Ausgleichkegelrädern und den
Achswellenkegelrädem verändert wird.
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Es ist bereits ein Ausgleichgetriebe bekannt, das im wesentlichen
aus einem Gehäuse mit vier darin angeordneten zusammenwirkenden Kegehitzeln besteht,
die mit den seitlichen Zahnrädern im Eingriff stehen und auf fest im Gehäuse angeordneten
Achsen gelagert sind. Eines der seitlichen Kegelräder, das über Zwangsverdrückungswinkel
mit einem Kupplungsstück in Verbindung steht, ist auf einem Druckübertragungsteil
drehbar gelagert, das quer zur Achse der Kegelritzel und parallel zu den Abtriebswellen
verschiebbar angeordnet ist, wodurch die Möglichkeit der Druckübertragung auf die
andere Seite des Gehäuses geschaffen wird. Nachteilig ist bei diesem Getriebe, daß
unter der Einwirkung der Verschiebung des seitlichen Kegelrads und des übertragungsteils
der Abstand zwischen diesem seitlichen Zahnrad und der Achse der Kegelräder geändert
wird, so daß sich auch die Eingriffsverhältnisse ändern. Dies hat zur Folge, daß
entweder eine Spezialverzahnung angewendet werden muß, bei der die Änderung der
Eingriffsverhältnisse nur eine außerordentliche geringe Rolle spielt, oder daß erhöhter
Verschleiß und erhöhte Geräuschbildung in Kauf genommen werden müssen, die
bekanntlich stets dann auftreten, wenn die Eingriffsverhältnisse nicht den idealen
theoretischen Verhältnissen entsprechen.
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Ganz ähnliche Nachteile weist ein anderes Getriebe auf, bei welchem
ebenfalls die seitlichen Zahnräder beim Auftreten einer Drehmomentdifferenz unter
der Einwirkung von Zwangsverdrückungswinkeln, mit denen sie mit einem Kupplungsglied
ün Eingriff stehen, parallel zur Achse der Abtriebswellen verschoben werden. Als
Übertragungsmittel zwischen den beiden Zahnrädern dient ein Distanzstück, welches
parallel zu den Abtriebswellen verschiebbar zum Gehäuse geführt ist. Auch bei diesem
Getriebe werden bei der übertragung der Reibungskraft von der einen Abtriebswelle
auf die andere die Abstände zwischen den Seitenzahnrädern und den Kegelritzeln geändert,
weil die Kegelritzel mittels ihrer Achse zwar drehbar..jedoch uitiverschieblich
im
Gehäuse gelagert sind. Auch hier ändern sich also die Eingriffsverhältnisse.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Nachteile
zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird bei einem selbstsperrenden Ausgleichgetriebe der
eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Achswellenkegelräder
an einem Nabenabschnitt des die Ausgleichkegelräder tragenden Armkreuzes anliegen.
Dadurch, daß die übertragungsmittel aus einer Einheit bestehen, die im Gehäuse beweglich
angeordnet ist und durch die Übertragung des Drehmoments zwischen den Mitnehmern
den Ausgleich der auf die Reibungsflächen einwirkenden Axialkraft bewirkt, werden
die aufgezeigten Mängel vermieden. Während also bei den bekannten Getrieben bei
der Übertragung der Reibungskraft von der einen Welle zur anderen eine Relativbewegung
zwischen dem Seitenzahnrad und dem Gehäuse bzw. auch den Kegelritzeln parallel zu
den Abtriebswellen entsteht, wird bei dem Ausgleichgetriebe nach der Erfindung die
Relativbewegung zwischen den Seitenzahnrädern und den Kegelritzeln vermieden und
lediglich zwischen den Seitenzahnrädern mitsamt dem Übertragungsteil relativ zum
Gehäuse erzeugt, so daß keinerlei Veränderung der Eingriffsverhältnisse auftritt.
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Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Nabenabschnitt
Teil einer die Achswellenkegelräder drehbar tragenden Hülse, der zum Anliegen der
Achswellenkegelräder im Durchmesser größer als die die Lager für die Achswellenkegelräder
bildenden Teile der Hülse ist, wobei von der Hülse radial die die Ausgleichkegelräder
tragenden Arme des Armkreuzes ausgehen, deren Enden in zur Hülse achsparallele Ausschnitte
des Ausgleichgetriebegehäuses ragen.
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Das erfindungsgemäße Ausgleichgetriebe läßt sich in bereits vorhandene
Achsgehäuse einpassen, ohne daß diese abgeändert zu werden brauchen.
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In den Zeichnungen sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläuterte
Ausführungsbeispiele des selbstsperrenden Ausgleichgetriebes nach der Erfindung
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt in der Ebene der Achswellen
durch ein selbstsperrendes Ausgleichgetriebe gemäß der Erfindung, F i
g. 2 eine Teilansicht des Ausgleichgetriebegehäuses und eines in der Ebene
der Achswellen frei beweglichen, die Ausgleichkegelräder tragenden Armkreuzes im
Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1
und F i g. 3 einen Schnitt
ähnlich F i g. 1 durch eine abgewandelte Ausführungsform. des selbstsperrenden
Ausgleichgetriebes, bei dem eine Reibscheibenkupp-Jung die Sperrung des Ausgleiches
bewirkt.
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Das selbstsperrende Ausgleichgetriebe weist ein Ausgleichgetriebegehäuse
auf, das aus einem Gehäusekörper 10, einem Zwischengehäuse 11 und
einem Deckel 12 besteht, die miteinander verbunden sind. Der Gebäusekörper
10 ist mit einem Flansch 13
zum Befestigen eines nicht dargestellten
Ringzahnrads versehen, das mit einem Antriebsritzel im Eingriff steht und das Antriebsdrehmoment
in das Ausgleichgetriebe einleitet. Der Deckel 12 und der Gehäusekörper
10 sind mit Naben 14 bzw. 15 versehen, mit denen das Ausgleichgetriebegehäuse
in nicht dargestellten Lagern in einem Achsgetriebegehäuse drehbar gelagert ist.
Die Naben 14 und 15 sind mit Mittelbohrungen 16 bzw. 17 für
die Achswellen 18
versehen.
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Ein frei in der Ebene der Achswellen bewegliches Armkreuz
19 ist mit Zapfen 21 versehen, die radial von einer die gegenüberliegenden
Enden der Achswellen 18 umschließenden Hülse 22 abstehen. Die Zapfen 21 durchsetzen
am Zwischengehäuse 11 vorgesehene Ausschnitte 23, deren Längsausdehnung
eine Bewegung des Armkreuzes in jede Achswellenrichtung zuläßt. Es muß beachtet
werden, daß das Armkreuz 19 zwar drehfest im Zwischengehäuse 11
befestigt
ist, sich aber in jeder Achswellenrichtung relativ zu diesem bewegen kann. Dieser
Aufbau gewährleistet, daß das Armkreuz 19 beim Sperren seine eigene Mittellage
einnimmt und dabei die auf die Reibungskupplungseinrichtung einwirkende Belastung
ausgleicht.
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Zwei mit den Achswellenkegelrädern 26 der Achswellenverbindungen
20 im Eingriff stehende Ausgleichkegelräder 24 sind diesen gegenüber drehbar an
den Zapfen 21 angebracht. Zwischen den Rückseiten der Ausgleichkegelräder 24 und
dem Zwischengehäuse 11 sind Druckscheiben 25 zur Aufnahrne der Druckbelastungen
vorgesehen.
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Das Ausgleichgetriebe ist mit Ausnahme der Achswellenverbindung 20
in herkömmlicher Weise aufgebaut. Diese Achswellenverbindung 20 besteht aus den
Achswellenkegelrädern 26 und einem Achswellenflansch 27, wobei die
Achswellenkegelräder 26
an ihren Rückseiten mit Schrägflächen aufweisenden
Kupplungszähnen 28 versehen sind. Diese Kupplungszähne 28 stehen mit
an der Stirnseite des Achswellenflansches 27 vorgesehenen Gegenzähnen
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mit Schrägflächen im Eingriff und verschieben beim Ausgleich den Achswellenflansch
27 und das Achswellenkegelrad 26 axial in entgegengesetzte Richtungen.
Die Achswellenkegelräder 26 sind auf der Hülse 22 des frei beweglichen Armkreuzes
19 gelagert, und die Hülse 22 weist zur Anlage der Achswellenkegelräder
26 einen Nabenabschnitt 30 mit größerem Durchmesser auf. Durch die
Breite des Nabenabschnittes 30 wird der Zahneingriff zwischen den Achswellenkegelrädern
und den Ausgleichkegelrädern festgelegt. Die Achswellenflansche 27 besitzen
an ihren Rückseiten Naben 31, die sich in im Gehäusekörper 10 bzw.
im Deckel 12 vorgesehenen Lagerbohrungen 32 und 33 drehen. Die Achswellenflansche
27 sind durch Keilverzahnungen 34 an den Achswellen und Gegenverzahnungen
in den Mittelbohrungen ihrer Naben 31 mit den Achswellen drehfest, aber axial
verschiebbar, verbunden. Die Schrägflächen an den Kupplungszähnen 28 und
den Gegenzähnen stellen das Betätigungsmittel zum Belasten bzw. Entlasten von zwischen
den Achswellen und dem Ausgleichgetriebegebäuse angeordneten Reibungskupplungen
dar.
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Der im Durchmesser größere Nabenabschnitt 30
ist so zwischen
den Achswellenkegelrädern 26 angeordnet, daß Druckbelastungen zwischen diesen
ausgeglichen werden. Die Mantelfläche des im Durchmesser größeren Nabenabschnitts
steht in Lagerungsberührung mit den Ausgleichkegelrädern 24, um ein Verklemmen oder
Berühren der ineinandergreifenden Zähne mit ihren Kopf- und Fußkreisen zu verhindern.
Die mit dem Nabenabschnitt 30 zusammenwirkenden Stirnflächen der Ausgleich-
und Achswellenkegelräder 24 und 26 verstärken den Reibungswiderstand
gegenüber
der normalen Ausgleichwirkung.
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Gemäß Fig. 1 besteht die Reibungskupplung aus einwärts gerichteten,
mit Innenkonus versehenen Reibungsflächen 35 und 36 im Gehäusekörper
10 bzw. Deckel 12. Diese Reibungsflächen können in Eingriff mit auswärts
gerichteten Kegelflächen 37 an den Achswellenflanschen 27 gebracht
werden. Es ist dabei zu beachten, daß die Kegelwinkel der konischen Reibungsflächen
35 und 36 sowie der zugehörigen Kegelflächen 37 ausschlaggebend
sind, da zu große Winkel das Auftreten eines ausreichenden Reibungswiderstands zum
Aufhalten der Ausgleichbewegung der Kegelräder verhindern, so daß die Sperrung des
Ausgleichgetriebes nicht eintritt. Ein zu geringer Winkel würde zu große Kräfte
an den Reibungskupplungen erzeugen, so daß der für den normalen Fahrbetrieb erforderliche
Ausgleich nicht mehr stattfindet.
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Die Wirkungsweise des selbstsperrenden Ausgleichgetriebes ist folgende:
Das Ausgleichgetriebegehäuse wird über das Antriebsritzel und das Ringzahnrad mittelbar
von der Antriebsmaschine des Fahrzeugs angetrieben. Die mit dem Ausgleichgetriebegehäuse
drehfest verbundenen Ausgleichkegelräder 24 übertragen das eingeleitete Antriebsdrehmoment
auf die Achswellenkegelräder 26. Die Achswellenkegelräder 26 stehen
mit den Achswellenflanschen 27 mittels der Kupplungszähne 28 und der
Gegenzähne 29 in Verbindung. Da die Kupplungszähne 28 und die Gegenzähne
29 Schrägflächen besitzen, drückt das eingeleitete Antriebsdrehmoment die
Achswellenkegelräder 26 und die Achswellenflansche 27 in entgegengesetzte
Richtungen. Durch die Axialbewegung der Achswellenflansche 27 werden deren
Kegelflächen 37
gegen die Reibungsflächen 35 und 36 des Ausgleichgetriebegehäuses
gedrückt, wobei die Achswellenflansche 27 durch Reibung am Ausgleichgetriebegehäuse
mit diesem verbunden werden. In dieser Lage wird das Antriebsdrehmoment unmittelbar
vom Ausgleichgetriebegehäuse über die Achswellenflansche 27 auf die Achswellen
18 übertragen. Der auftretende Reibungswiderstand ergibt die übertragung
des Antriebsdrehmoments auf beide Fahrzeugräder, selbst wenn sich eines dieser Fahrzeugräder
auf rutschigem Untergrund befindet und wenig oder keinen Reibungsschluß mit der
Fahrbahn hat. Wenn das Fahrzeug eine Kurve durchfährt, wird das Antriebsdrehmoment
gewöhnlich vermindert, und es tritt, falls überhaupt, nur eine geringe Beeinträchtigung
der Ausgleichwirkung auf, falls diese benötigt wird.
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Gemäß der Ausführungsform der Fig. 3 wird die Reibungskupplung
zum Sperren des Ausgleichgetriebes durch eine aus zwischen den Flächen
38 jedes Achswellenflansches 27 und den gegenüberliegenden Seitenwänden
39 des Ausgleichgetriebegehäuses eingesetzten Scheiben 40 und 41 bestehenden
Reibscheib#enkupplung gebildet, von denen die einen Scheiben 40 drehfest mit dem
Achswellenflansch 27
und die anderen Scheiben 41 mit dem Ausgleichgetriebegehäuse
gekoppelt sind. In jeder anderen Hinsicht ist die Konstruktion und die Arbeitsweise
dieser Ausführungsform der vorher beschriebenen gleich.