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Differentialgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Die Erfindung
bezieht sich auf ein Übertragungsgetriebe derjenigen Art, bei der von einer mit
konstanter Geschwindigkeit umlaufenden Welle aus zwei Wellen mit größeren oder kleineren
Geschwindigkeiten angetrieben werden können und außerdem die Geschwindigkeiten der
beiden angetriebenen Wellen verschieden sein können. Von den bekannten Getrieben
dieser Art unterscheidet sich das Getriebe nach der Erfindung zunächst
dadurch,
daß der Antrieb der beiden angetriebenen Wellen bzw. der auf diesen Wellen sitzenden
Räder derart eingerichtet werden kann, daß die beiden Räder sich nicht nur mit verschiedenen
Geschwindigkeiten in gleicher Richtung, sondern auch mit gleichen oder verschiedenen
Geschwindigkeiten in entgegengesetzter Richtung drehen. Dies hat zur Folge, daß,
wenn das Getriebe bei einem Kraftwagen zum Antrieb der auf den beiden Seiten des
Fahrzeuges angeordneten Räder oder sonstigen Antriebsorgane verwendet wird, die
Lenkbarkeit des Fahrzeuges wesentlich .erhöht wird.
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Das Wesen eines Getriebes nach der Erfindung liegt demnach darin,
daß die Kraft auf die beiden durch das Differentialgetriebe angetriebenen Räder
von der Kraftquelle aus mittels eines Hauptgetriebes und zweier unabhängig von dem
Hauptgetriebe und voneinander anzutreibender Hilfsgetriebe mittels eines in seiner
Bauart an sich bekannten Umlaufgetriebes derart übertragbar ist, daß die beiden
angetriebenen Räder allein durch das Hauptgetriebe oder allein durch die beiden
Hilfsgetriebe oder gleichzeitig durch das Hauptgetriebe und ein oder beide Hilfsgetriebe
angetrieben werden können. Durch das Hinzuschalten der Hilfsgetriebe zu dem Hauptgetriebe
wird eine Änderung der allein durch das Hauptgetriebe erzeugten Geschwindigkeit
der angetriebenen Räder ähnlich wie bei den bekannten einen Geschwindigkeitswechsel
ermöglichenden Umlaufgetrieben erzielt, die ihren Antrieb mittels eines Riementriebes
und eines Kettentriebes erhalten. Die beiden angetriebenen Räder erhalten eine weitere
Antriebsgeschwindigkeit dann, wenn bei ausgeschaltetem Hauptgetriebe die beiden
Hilfsgetriebe die beiden Räder allein antreiben. Der Antrieb beider Räder kann hierbei
in gleicher Vorwärts- oder Rückwärtsdrehrichtung oder in verschiedener Drehrichtung
erfolgen, je nachdem die Antriebswellen der Hilfsgetriebe in gleicher oder verschiedener
Drehrichtung angetrieben werden. So ist es schließlich auch möglich, dem einen Rad
einen Rückwärtsantrieb durch eines der beiden Hilfsgetriebe zu erteilen, während
das andere Rad eine beliebige Vorwärtsgeschwindigkeit erhält, je nachdem, ob es
allein durch das Hauptgetriebe oder durch das andere Hilfs-Betriebe oder durch die
beiden letzteren Getriebe zusammen angetrieben wird.
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Ein Getriebe entsprechend der Erfindung zeichnet sich schließlich
noch dadurch aus, daß bei ihm zur Änderung der Geschwindigkeiten -der angetriebenen
Räder es weder notwendig ist, einen leicht Längungen ausgesetzten Riementrieb längs
konischer Riemenscheiben zu verschieben, noch ruhende Zahnräder ein- oder auszurücken.
Durch dv gekennzeichnete Ausbildung des Getriebe: wird überdies seine Konstruktion
w esentlicl vereinfacht, die Herstellungskosten erniedrigt und das Gewicht verringert.
Außer dem wird bei ihm jede Geschwindigkeitsänderung selbst bei Handhabung durch
einer sorglosen Führer ohne jede Bruchgefahr be. wirkt, und die Geschwindigkeiten
können unmittelbar von der niedrigsten bis zur höchsten Stufe geändert wenden, ohne,daß
die Maschine angehalten zu werden braucht, also während sie mit voller Kraft arbeitet.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Abb. i zeigt einen Horizontalschnitt durch das Getriebe.
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Abb.2 zeigt eine Seitenansicht des Getriebegehäuses mit punktiert
'angeordneten Getriebeteilen.
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Abb. 3 stellt eine perspektivische Ansicht des Rädergetriebes dar.
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Abb. d. stellt eine Seitenansicht eines Mechanismus der Erfindung
dar, der an einem Untergestell eines Wagens befestigt ist. Die Ansicht zeigt hauptsächlich
den Antriebsmechanismus durch die Hauptwelle und die beiden Hilfswellen.
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Abb. 5 ist ein Schnitt nach der Linie 5-5 der Abb.4 gegen das Schwungrad
gesehen. Abb. 6 ist ein :Schnitt nach der Linie 6-(-) der Abb. 5, und Abb. 7, 8
und g sind einzelne Räder oder Getriebe in perspektivischer Ansicht.
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Auf der Zeichnung bezeichnet io den Motor, i i sein Schwungrad, welches
mit einem äußeren und inneren ringförmigen Kranz 12 und 13 versehen ist, 14. ist
das eigentliche Radgehäuse und 15 das Wagengestell, auf welchem die Triebteile befestigt
sind. Der Räderantrieb ist mit dem Schwungrad i i durch eine Hauptwelle 16 und zwei
Hilfswellen 17 und 17' verbunden, die tiefer als die Welle 16 und an jeder Seite
von ihr angeordnet sind. Die durch die Übertragungsglieder umgeformte Kraft wird
an die angetriebenen Glieder oder Kettenräder 18 und 18' mit verringerter Geschwindigkeit
abgegeben. Die Verbindung zwischen den drei Antriebswellen und den angetriebenen
Kettenrädern erfolgt durch Zahnräder.
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Jedes der angetriebenen Glieder 18 und 18' ist durch eine Kette i9
mit einem Kettenrad 2o verbunden, das an dem Gestell des Zugwagens gelagert und
mit den nicht gezeichneten Treibrädern in irgendeiner geeigneten Art und Weise verbunden
ist.
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Die Elemente, welche das Getriebe bilden, sollen jetzt näher beschrieben
werden. Auf dem Ende der Hauptwelle 16, welche wie die Hilfstreibwellen 17, 17'
in einem Lager des
Gehäuses 14 ruht, ist ein Kegelrad :2i aufgekeilt,
das mit einem Kegelrad 22 in Eingriff steht, .das sich mit seiner Radnabe um _die
durch das Gehäuse 14 gehende Achse 23 dreht. Zur Aufnahme eines Sicherungsbolzens
oder einer Spinde125, auf deren Enden die Räder 26, 27 und 26', 27' sitzen, sind
auf dem Steg des Radesi 22 hülsenförmige Gußkörper 24 vorgesehen. Aus Abb. i ist
ersichtlich, daß ein Satz dieser Räder auf jeder Seite der Achse 23 angebracht ist,
wie es bei Differentialgetrieben zum Massenausgleich üblich ist. Die Räder 26, 27
und 26'; 27' kreisen bei der Drehung des Rades 22 planetenartig um die Achse 23.
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Da die Räder auf beiden Seiten des Rades 22 identisch sind, soll nur
die eine Seite beschrieben werden, und die Glieder der anderen Seite sind mit entsprechenden
Bezugszeichen unter Hirnzufügung eines Striches versehen.
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Die Welle 17 endet in eine Schnecke 28 (Ab-b. 2), deren zugehöriges
Schneckenrad 29 mit dem in das Rad 27 eingreifenden Rade 30 verbunden ist.
Die beiden Räder 29 und 30 haben eine gemeinsame Nabe 31, die sieh um die
Hülse 32 dreht. Durch die Bohrung der Hülse 32 geht die Achse 23, um die sich .die
Hülse mit den Rädern dreht. An dem inneren Ende der Hülse ist das Zahnrad 33 angebracht,
mit dem die Räder 26 kämmen. Das andere Ende der Hülse 32 ist in dem Gehäuse drehbar
gelagert und trägt das aufgekeilte Kettenraid 18. Gegenmuttern 34 und 35 auf der
Hülse 32, Gegenmuttern 34', 35' auf der Hülse 32 dienen dazu, die Antriebsräder
gegen Verschiebung auf der zugehörigen Hohlwelle 32 bzw. 32' zu sichern. In dem
Gehäuse 14 sind außerdem noch Lagerböcke 36, 36' vorgesehen, in welchen die Enden
der Hilfswellen 17, 17' entsprechend gelagert sind,.
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Die Wellen 16 und 17 und 17' sind voneinander unabhängig durch das
Schwungrad antreibbar. Jede der Hilfswellen ist fähig, in entgegengesetzter Richtung
unabhängig von der anderen umzulaufen und die Bewegung, wie nachher beschrieben
wenden wind, durch Idas Rädergetriebe auf die Kettenräder 18 und 18' zu übertragen.
Ebenso überträgt auch die Hauptwelle 16 ihre Bewegung auf dli,e Kettenräder. ,Bevor
die Räderbewegung und die Wirkung der Getriebeteile dargelegt wird, worin hauptsächlich
das Wesen der Erfindung besteht, soll eine Beschreibung ides Wechsel- und Bremsmechanismus
in Verbindung mit der Hauptwelle und den Hilfswellen, wie in den Abb.4, 5 und 6
dargestellt, gegeben werden.
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Wie aus diesen Abbildungen ersichtlich, bilden die ringförmigen Flanschen
12, 13 des Schwungrades innere und äußere Reibungsflächen 37 und 38 sowie eine Reibungsfläche
38' für einen Friktionsring bekannter Art mit Klaue 39. Die Hauptwelle greift miit
ihrem 65 Kupplungsende in eine Lagerhülse 4o des Schwungrades ein und trägt einen
konischen Bremsring 42, welcher mit dem an dem Gehäuse befestigten Bremskonus 41
in Eingriff gebracht werden kann, um die Welle zu 70 bremsen. ' Der Bremskonus 42
bildet mit dem Klla@uenring 43 ein Stück, das mittels eines Keiles 44 unverdrehbar
und achsial verschiebbar auf der Welle angeordnet ist. Außerdem ist der Ring 43
mit einem Zapfen- 75 ring 45 ausgestattet und trägt angelerikt einen Kupplungsdaumen
46, welcher den Expansionsring öffnet bzw. schließt. Mit 47 ist ein Handhebel ibezeichnet
und mit 48 ein ,die Kupplung betätigender Hebel, dessen oberes 8o gegabeltes Ende
den Ring 45 angreift und der von dem Handh elbel47 ,aus durch die Verbindungsstange
49 bewegt wird.
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Der Klauerihebel 48 ist bei so an dem Arm 5 1 eines Rähmenteiles
oder Trägers 57 ,ge- 85 lagert, der quer zu den Rahmenteilern is verläuft
und an seinen Enden an diesen befestigt ist (Abb. 5). Um idie Klaue 39 von der Friktionsfläche
38' ,zu entfernen und, die Bremse anzuziehen, um die Hauptwelle r6 an der go weiteren
Drehung zu verhindern, wird oder Handhebel 47 durch den Führer vorwärts bewegt.
Dadurch wird ;der Ring 43 rückwärts bewegt, was zur Folge hat, daß durch den Daumen
46 und die Rolle 52 die Verbindung 95 mit dem Schwungrad gelöst wird, während gleichzeitig
die Bremskegel 41 und 42 in Eingriff gebracht werden. Die Inbetriebsetzung der Bremse
der Hauptwelle kann unabhängig von der Drehung der Hilfswellen .erfolgen. ioo Diese
Hilfswellen 17 und 17 besitzen Universalgelenke 53, 53' und tragen an ihren En.
den starr befestigt Reibungsräder 54, 54', deren ,Durchmesser etwas geringer ist
als die Entfernung zwischen den beiden Rei- 105
bungsflächen 37, 38, mit denen
sie in Eingriff gebracht werden können. Die Universalgelenke ermöglichen hierbei
die notwendige Beweglichkeit innerhalb der durch die Friktionsflächen bestimmten
Grenzen. Esi ist 110
klar, daß, wenn eines der Reibungsräder 54, 54! in Berührung
mit der Fläche 37 gebracht wird, es sich in einer bestimmten Richtung dreht, während
es sich in der entgegengesetzten Richtung dreht, wenn es mit der Fläche 115 38 in
Berührung gebracht wird. Jedes (dieser Räder kann unabh gängig von dem anderen mit
einer Reibungsfläche in Berührung gebracht werden, so kann z. B. das eine Rad mit
der Fläche 37 in Berührunggebracht wenden, 120 während das andere Rad mit der Fläche
38 in Berührung gebracht wird. Hierdurch bekommen
die «\#%'ellen
entgegengesetzte Drehrichtung. Die Hilfswellen können sich auch in gleicher Richtung,
entweder vorwärts oder rückwärts, drehen, und hierbei kann die Hauptwelle .sich
vorwärts drehen. Auf diese Weise erzielt man vier Geschv-intdigkeiten in der Vorwärtsrichtung
und .eine Rückwärtsgeschwind,igkeit, und zwar ohne ein Rädergetriebe durch Ein-
und: Ausschalten von Rädern von einer Geschwindigkeit in eine anfiere iV)erzuführen.
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,Die Hilfswelle 17 ist in einer exzentrischen Scheibe 55 gelagert,
welche ihrerseits in dem ()tierträger 57 gelagert ist und mit einem abw ärts i
. hängenden Hebel 56 versehen ist (Abb.6). In ähnlicher ""eise ist auch die
Welle 17' in einer Scheibe 55' und einem Heliel 5(ä gelagert. Um diese beiden Hebel
zu betätigen, d. h. um die Reibungsräder 5.1 und 5d' mit den Flächen 37 oder 38
in Berührung zu bringen, sind die beiden Handräder 58 und 59 vorgesehen.
Dias erste Handrad sitzt auf fler äußeren höhlen Welle 6o, die in dem Bock bi gelagert
ist und an ihrem unteren Ende einen Hebel 62 besitzt. Das zweite Handrad sitzt auf
der vollen Welle 63, (die beweglich iti der Hohlwelle (-.o gelagert ist un'd in
der Nähe ihres unteren Endes in einem Lager 6.1 belagert ist und an ihrem unteren
Ende einen .Hebelarm 65 trägt. Eine Lenkstange 66 verbinviet die beiden Hebel 56
und 65, sie ist an ihren Enden mit Kugelgelenken a versehen. Die Verbindungsstange
67, ebenfalls mit Ku geigelenken b an den Enden versehen, verbindet die Enden der
Hebel 56' und 62. Aus ler eben beschriebenen Konstruktion ist ers#c.litlich, daß
der Hebel 56' durch dias Handrad 58 und der Hebel 56 durch das Handrad 5q
betätigt wird (Abb.4 und 5).
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In cler Abb. 5 sind die Reibungsräder in Berührung mit der inneren
Reibungsfläche 38 gezeichnet. Um das keiil)ungsra!d: 5.1 zu lösen, wird das Handrad
59 einige Grad im entegengesetzten Sinne des Uhrzeigers gedreht, wodurch
der Hebel 56 nach rechts bewegt wird und das Rad 5.1 von der Fläche 38 entfernt
wirrt und in eine .neutrale Lage zwischen Alen beiden Flächen 37 und 38 gebracht
wird. Eine weitere Drehung ,des Handrades würde bewirken, d'aß das Reibungsrad 5.1
mit ',er ch wungradfläcbe 37 in Berührung kommt und hierdurch eine entgegengesetzte
Drehung des Rades 5.1 eintritt. Das Rad. 5-# wird in ähnlicher Weise durch (las
Handrad 5 8 betätigt, wenn dieses im Sinne des Uhrzeigers gedreht wird. Eine Bewegung
der Handräder in umgekehrter Richtung wird naturgemäß die Reibungsräder wieder in
Berührung finit d-er Schwungradfläche 38 bringen. Die Bewegung des einen Mechanismus
ist unabhängig von der des anderen. Um ein mit dieser Einrichtung versehenes Fahrzeu
zu steuern, ist es nur erforderlich, daß, tuen die Reibungsräder die in der Abb.
5 gezeicl; riete Lage haben, eins von ihnen in die neu tra'le Lage gebracht wird.
Wenn eine Dre hung des Fährzeuges um einen Punkt nöti; isst, wird das eine Reibungsrad
noch weite h@eiwegt, bis es in Eingriff mit der Fläche 3; gelangt.
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Was die in den Abb. 1, 2 und 3 darge stellte Einrichtung anbelangt,
so sei voraus gesetzt, daß die Reibungsräder sich in de neutralen Lage befinden
und die Schneckei 28 und 28' die Hilfswellen 17 und 17' gegel eine unbeabsichtigte
Drehung sperren. Wir( nunmehr die Reibungskupplung 39 in Mit nahineverbindung mit
der Schwungradfläch38' gebracht, so wird das Kegelrad 21 da Kegelrad 22 antreiben.
Infolgedessen wer. den auch die Räder 26 und 27 planetenarti= um diie Welle 23 als
Mittelachsie mit herum bewegt. Da das Verhältnis der Durchrnessei der Räder 27 unid
30 verschieden von den der Räder 26 und 33 ist, so wird dem Rad 31 eine Drehbewegung
erteilt, da,.s auf seines Hülse 32 das angetriebene Kettenrad 1f trägt. In gleicher
Weise wird auch auf des anderen Seite das Kettenrad 18' angetrieben Daher gibt dieser
Antrieb eine Differentialgeschwindigkeitsverri.ngerung. Die beschriebene Anordnung
stellt die unmittelbar vorn Motor übertragene Geschwindigkeitsstufe der Transmdssion
oder des Zugwagens dar.
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Unter der Voraussetzung, daß die Hauptwelle durch die Bremse gegen
Drehung gesichert ist, und durch den Handhebel ,17 außer Berührung mit dem Schwungrad
gebracht ist, wird alsdann eine Drehung der Hilfswelle 17 durch die Schnecke 28
das Schneckenrad! 29 antreiben, .das seinerseits die Räder 30, 27, 26 und 33 sowie
das Kettenrad 18 in Drehung versetzt. Es ist öhne weiteres ersichtlich, daß durch
diese Antriebsweise sich eine starke Herabminderung der Geschwindigkeit zwischen
dem Reibungsrad und dem Kettenrad ergibt. Dieses eben beschriebene Rädergetriebe
bildet eine gesrhlo&sene Einheit und bildet den Hilfsantrieb auf der rechten
,Seite des Getriebes. Der Hilfsantrieb auf der linken Seite sowie seine Inbetriebsetzung
durch .sie Hilfswelle 17' ist vollkommen Übereinstimmend mit jenem auf der rechten
Seite. Langsamer Gang wird erzielt, wenn die Reihun",sräder der Wellen 17 und 17'
in Berührung mit der Sch@vungradinnenfläche 38 stehen, unfd Rückwärtsgang, wenn
die Reibun-räder der beiden Wellen 17 und 17' mit der äußeren Reibungsfläche 37
des Schwungrades in Berührung gebracht sind. Wenn jetzt im ersteren dieser beiden
Fälle die Hauptwelle 16 in Tätigkeit gesetzt wird und
das Getriebe
antreibt, während die Hilfswellen mit langsamer @Geschw!indigkeit die angetriebenen
Glieder anzurtreibensüchen, so Wird
,das Resultat die Summe der beiden Geschwindigkeiten
sein, nämlich hohe Geschwindigkeit. Im zweiten Falle wird sich, wenn die Hauptwel4e
eingeschaltet Wird, während die angetriebenen Glieder in Rückwärtsrichtung,sich
drehen, .eine Kombination von direktem Antrieb und! Rüdkwärtsgang ergeben, was eine
niedrhge Geschwindigkeit als Resultat ergeben wird. Beispielsweise würlde also,
wenn in einem gegebenen Falle die 'direkte GeschwindigkeIt, d. h. wenn nur die Hauptwelle
angetrieben wind, etwa vier Meülen-die Stunde betragen ,würde, das Verhälthis der
verschiedenen Geschwindigkeit folgenldes sein: hone Geschwindigkeit zu direktem.
Antrieb zu niedriger und langsamer Geschnvindigkeit und Rückwärtsgang etwa wie s
-4: 2 : i : -2 sein.
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Diese proportionnalen! Ziffern oder Verhältnisgeschwindigkeiten !dienen
als Grundlage für die Vervollständigung des die Steuerung betreffenden Beschreibungsteiles,
in dem bereits ausgeführt ist, dlaß es zur Steuerung notwendig .ist, das eine Reibungsraid
in die neutrale Lage zu bringen, während. !das andere Rad, in reibender Berührung
mit der inneren .Fläche 38 verbleibt. In diesem Fahle würde das Treibrad oder .die
sons't'ige Bewe- . gungseinrichtung auf .,der einen Seite des Fahrzeuges sich mit
einer Geschwinjdigkeit von einer Meile pro Stunde vorwärts .bewegen und eine Schwenkungsbewegung
um die Fortbewegungsvorrichtung auf der anderen Seite des Fährzeugesi ausführen,
die stehen bleibt. Wenn man das Reibungsrad aus der neutralen Lage an die äußere
Reibungsfläche' 37 des Schwungrades heranbringt, so Wird dieses Reibungsrad
in entgegengesetzter Richtung .gedreht. Die Folge hiervon ist, daß die eine Fortbewegungseinrichtung
etwa mit einer Meile pro Stunde sich vorwärts bewegen würde, während' die anidere
Fortbewegungsvorrichtung sich mit etwa zwei Meilen die Stunde rückwärts bewegen
würde. Dieses würde eine Drehung des Fahrzeuges um einen Punkt und' innerhalb seiner
eigenen Länge zur Folge haben. Ferner kann bei eingerückter Hauptwelle und einem
Antrieb des Fahrzeugges mit direkter @Gesehwindigkeit von etwa vier Meilen die Stunde
irgendeines 'der Hilfsgetriebe durch eine der Reibungsflächen des Schhwwungraides
angetrieben werden, um die Geschwindigkeit der Fortbewegungsrvorrichtun@gen zu diifferenzieren
und das Fahrzeug 'in einer langen Kurve zu wenden. Es itst auch offenbar möglieh,
@daß eine Seite des .Getriebes die zugehörige Fortbewegungseinrichtung mit niedriger,
direkter oder hoher Geschwindigkeit antreiben kann, während die entgegengesetzte
Seite des Getriebes :in demselben Augenblick mit irgendeiner dieser Geschwindigkeiten
laufen kann.
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Bei einer jeden Kombination von ungleichen Geschwindigkeiten wird
das Fahrzeug in einer flachen Kurve sich fortbewegen, und jede Kombination hat ein
bestimmtes Übersetzungsverhältnis im Rädergetriebe zur Folge, nd!ais den Wagen in
einem Kreis von bestimmtem Rad'iu's steuert.
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Bei d--en erläuterten Drehungsrichtungen und Gesdhwindigkeitsverhältnissen
ist vorausgesetzt, daß das Schwungrad sich im Uhrzeigersin.ne dreht, und daß die
entsprechenden Glieder auf den beiiden iSeiten des Getriebes die gleiche Zähnezahl
haben und in allem übereinstimmen, und d!aß -der Steigungswinke4 des Schneckenrades
@derart ist, daß die Schnecke28 das SChneckenrald29 antreibt, dagegen das letztere
nicht die Schnecke antreibt. Ferner ist auch noch darauf hinzuweisen, daß .die Durchmesser
der beiden Reibungsräder gleich. groß sind, und. daß auch die angetriebenen Kettenränder
gleichen Durchmesser haben.
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Bei jeder der Vorwärtsgeschwindigkeiten und bei dem Rückwärtsgang
wird jede Fort-?@ewegungseinrichtung in demselben Ge-@chwindigkeitsv erhältnis eng
etrieben, und beide Partbewegungsvorrichtungen drehen sich mit derselben Geschwindigkeit
auf ihrer zweiteiligen Welle oder Achse so, als ob sie auf einer Welle befestigt
wären. Hierdurch wird die Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges in gerader Linie bewirkt.
Fahrzeuge, die ein sogenanntes freies Differential haben, werden .einer plötzlichen
Drehung aus ihrer Laufrichtung unterworfen und gefähriden hierdurch oft dies Leben
oder -die Glieder .des Führers, wenn ein großer Stein oder auch kleine feste Gegenstände
im Wege 'liegen. Dadurch, daß durch die Erfindlung,ein jzwangmäßig kontrolliertes
Differential- und Geschwind'igkeitsänderungsgetriebe geschaffen ist, werden diese
Nachteile gänzlich beseitigt, da beide Fortbewegungsvorrichtungen bei jeder Art
zwangmäßig angetrieben werden.