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Untersetzungs- und Ausgleichgetriebe für Kraftfahrzeuge Im Patent
801 12i ist ein .Ausgleichgetriebe für Kraftfahrzeuge beschrieben, das bei entsprechender
Auslegung auch als Untersetzungsgetriebe Anwendung finden kann, indem beispielsweise
die Antriebsseite des Getriebes eine sinusförmige Erhebung und die Abtriebsseite
je nach der Größe der Untersetzung mehrere sinusförrnige Erhebungen besitzt. Es
ist jede Paarung ungebrochener Zahlen möglich, und dies gelingt bis zu sehr hohen
Übersetzungsverhältnissen, beispielsweise i : 5o oder mehr. Durch Überlagerung mehrerer
Getriebe kann .die Übersetzung in alle praktisch auftretenden Verhältnisse festgelegt
werden. Daneben ist es möglich, die Sinuskurven räumlich in dreierlei Ebenen in
die Übertragungskörper einzuschneiden: i. radial nebeneinander, 2. axial nebeneinander
und 3. axial übereinander.
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Die ,Anordnung radial nebeneinander ergibt eine Verzerrung der reinen
Sinuskurve, sie ist fertigungstechnisch nicht einwandfrei herzustellen. Das Patent
801 421 zeigt die Anordnung axial übereinander. Die Wirkungsweise ist dort eingehend
beschrieben, es soll daher nachfolgend bevorzugt die Anordnung axial nebeneinander
betrachtet werden. Dies isst die einfachste Form für die Fertigung, da hier mit
einem von einem Exzenter gesteuerten Kugelfräser .die Stirnseiten von Drehkörpern
bearbeitet werden. Getriebe mit axial nebeneinander angeordneten Kurvenbahnen sind
als Ausgleichgetriehe bereits bekannt, jedoch herrscht über die
Geometrie
.dies er Kurven Unklarheit, es ist nirgends etwas darüber ausgesagt. .Außerdem wird
eine hohe Reibwirkung der axial gelagerten Schwingstücke angestrebt, um eine hemmende
Wirkung des Getriebes zu erreichen. Dagegen folgen die Kurvenbahnen .der Einrichtung
nach dem Erfindungsgedanken als Äquidistante von reinen Sinuskurven einem vorgeschriebenen
Gesetz. Sie besitzen den Vorteil einer einfachen und sehr genauen Herstellungsmöglichkeit.
Die eingelagerten Schwingstücke sind als Rollkörper, vorzugsweise Kugeln, aüsgebildet,
um die Getriebeverluste möglichst !klein z.ü aha Uten.
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Selbsthemmende Ausgleichgetriebe für Kraftfahrzeuge haben dem Nachteil
eines hohen Reifenverschleißes, da bei Kurvenfahrt die Hemmung des Getriebes durch
die 'Bodenhaftung der Reifen überwunden werden muß. Die Fahrpraxis ergibt, daß zum
Verhindern des Durchrutschens eines Antriebsrads genügt, wenn beide Antriebsrüder
ein nach vorn gerichtetes Moment erfahren, ohne daß sie von der Antriebsseite her
gegenseitig verkeilt werden. Die Einrichtung Läßt den Aufbau eines fast verlustlosen
Ausgleichs zwischen -den Treibrädern zu, so daß Reifenverschleiß durch Wal:karbeit
verhindert wird, jedoch erfahren trotzdem die Treibräder ein nach vorn gerichtetes
Moment, wodurch die Fahrsicherheit gegenüber Fahrzeugen mit normalem Kegelradausgleichgetriebe
wesentlich erhöht und verbessert wird. Wie im Patent 801 421 bereits dargelegt,
sind die Abstände der Schnittpunkte von überlagerten Sinuskurven auch .bei Verschiebung
der Phase immer ,gleich. Es ist daher das Getriebe stets formuni kraftschlüssig.
In den Umkehrpunkten der Sinuskurven des Abtriebs werden .die Druckkomponenten der
Rollkörper, vorzugsweise Kugeln, infolge der geringen Neigung der Kurven ungünstig
aufgenommen, und es würden -bei Benutzung dieses Kurventeils große Wirkungsverluste
entstehen, und das Getriebe kann zum Klemmen neigen. Es wird im Bereich der Umkehrpunkte
daher auf eine Kraftübertragung verzichtet, und nur der aufstrebende Ast der @S
inuskurven wird zur (Kraftübertragung benutzt, indem die Sinuskurven im !Bereich
ihrer Umkehrpunkte freigearbeitet werden. :Da stets gleichzeitig mehrere Rollkörper,
vorzugsweise Kugeln, im Eingriff.stehen und hintereinander zum Eingriff kommen,
ist die einwandfreie. Drehmomentübertragung gewährleistet, zumal nach dem iSinusgesetz
die Drehbewegung gleichförmig bleibt. Der für die Drehmomentübertragung verbleibende
Ast der Sinuskurven kann wahlweise eine Neigung aufweisen, die innrer- oder oberhalb
der Selbsthemmung liegt, so :daß das Getriebeähnlich wie bei @Schraubgetrieben auch
als selbsthemmendes Getriebe ausgelegt werden kann..
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Die Auslegung des Antriebs mit nur einer Sinuserhebung weist den Mangel
auf, daß das Getriebe einseitig belastet wird, da allein .der aufstrebende ,Ast
der Sinuskurve kraftschlüssig auf die Rollkörper, vorzugsweise Kugeln, einwirkt.
Zur besseren Lastverteilung kann der Antrieb mit zwei oder drei Sinuserhebungen
ausgeführt werden. Die auftretenden Kräfte sind dann um die Drehachse verteilt im
Gleichgewicht.
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Wie bei einem Räderumlaufgetriebe erfolgt die Anordnung der bewegten
Teile um eine gemeinsame Drehachse. Eine besondere Lagerung ist nicht erforderlich.
Antrieb, Abtrieb und Abstützung können funktionsmäßig wahlweise gegenseitig vertauscht
werden. Es ist :somit ein Getriebe von hoher Leistungsfähigkeit, vielfältigen AnwendunWsmögllicllrkeiten
und geringen Kosten geschaffen. Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung in
drei Beispielen, und es zeigt :Abt. _i ein Getriebe,mit der Antriebswelle i, dem
Abtrieb 4;: dem feststehenden Kugelkorb 2 und den zwischengelagerten Kugeln 3 in
Anordnung radial übereinander, Abb. 2 :die in den Antrieb i eingeschnittene,Kurvenbahn
ja von sinusförmiger Erhebung a, abgewickelt auf dem Durchmesser D der Abb. i, A'bb.
3 die in den Antrieb 4 eingeschnittene Kurvenbahn 4° yon sinusförmiger Erhebung
a, abgewickelt auf @dein Durchmesser D der Abb. i, Abb. 4 ein Getriebe mit der Antriebswelle
io, der feststehenden Kurvenbahn i i und dem abtreibenden Kugelkorb 12 mit :den
zwischengelagerten Kugeln 13 in Anordnung axial nebeneinander, Abb. 5 eine Draufsicht
der Abb. 4 auf den abtreibenden Kugelkorb ü2 mit den eingelagerten Kugeln 13, .Abt.
6 die inden Antrieb io eingeschnittene Kurvenbahn ioa von sinusförmiger Erhebung
a, abgewickelt auf dem Durchmesser Dl der Abb. 4, Abb. 7 die feststehende Kurvenbahn
i i von @sinusförnmiger Erhebung a, abgewickelt auf dem Durchmesser Dl der Abb.
4, Abb. 8 einen Ijängsschnitt durch eine Anordnung axial nebeneinander als Ausgleichgetriebe
mit Kurvernbahnen 21 und 22 für den Ausgleich der Antriebswellen 25 und 26, Abb.9
einen freigearbeiteten Kurvenabschnitt der Kurve 2i d er Abb. 8 in Ansicht abgewickelt
von oben und Abb. io einen abgeschnittenen Kurvenabschnitt der Kurve 21 der Abb.
8 in Ansicht abgewickelt von oben.
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Nach Alb. i bis 3 werden (beim Verdrehen der Antriebswelle i die Kugeln
3 im feststehenden Kugelkorb 2 von der Kurvenbahn ja in der Längsnut 2a in axialer
Richtung verschoben. Dabei (zwingen die Kugeln 3 den Abtrieb 4 über Kurvenbahnen
4a in eine der Antriebsrichtung gegenläufige Bewegung. Dies geschieht im Verhältnis
der Anzahl der.Sinuserhebungen der beiden 'Kurvenh"ahnen ja und 4a, im Beispiel
i : io. Bei einer vollsttändigen Drehung .des Antriebs i nach rechts dreht der Abtrieb
41/1o Umdrehung nach links. Das Getriebe nach Abb. i Ibis 3 ist in -sich selbst
gelagert, ,die auftretenden freien Kräfte heben ;sich gegenseitig auf, es bedarf
daher keiner zusätzlichen Lager. Bei Anwendung des Getriebes als Lenkgetriebe, vorzugsweise
in Kraftfahrzeugen, kann zwischen dem Antrieb i und dein Abtrieb 4 eine Feder in
der Weise
angeordnet werden, daß diese bei Geradeausfahrt in Nullisbellung
ver'h'arrt, bei Kurvenfahrt jedoch durch das gegenseitige Verdrehen der beiden Triebe
i und 4 gespannt wird und diese bei Rückkehr in die Geradeausfahrt selbsttätig in
die Nullstellung zurückführt.
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Dies geschieht zweckmäßig durch zwei Federstäbe 7 und 8, die in exzentrischen
Bohrungen einerseits im Antrieb i und andrerseits im Abtrieb 4 aufgenommen sind.
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Beim Verdrehen der beiden Triebe i und 4 gegeneinan@der werden die
Federstäbe 7 und 8 verdrillt und führen auch bei selbsthemmender Kurvenbahn t° das
Getriebe automatisch in die Nullstellung zurück.
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Nach Abb. 4 bis 7 werden beim Verdrehen der Antriebswelle io mit der
Kurvenbahn ioa die Kugeln 13 in den Bohrungen des Kugelkorbs 12 in axialer Richtung
verschoben. Dabei stützen sie sich an den sinusförmigen Erhebungen i ja der feststehenden
Kurvenbahn i i ab und zwingen den Kugelkorb 12 in eine dem Antriebsdrehsinn gleichgerichtete
Bewegung, und zwar im Verhältnis der Anzahl der Sinuiserhebungen der 'beiden Kurvenbahnen
joa und i ja, im Beispiel 3 : B. Die auftretenden Axialkräfte müssen bei
dieser Anordnung durch ein besonderes Drucklager 14 aufgenommen werden. Um ein gutes
Anschmiegen der Kugeln 13 in den Kurvenbahnen zu erreichen und geringe Fehler bei
der Bearbeitung auszugleichen, ist der Radius R2 der Kurvenbahnen um einen geringen
Betrag größer ausgeführt als der Radius R1 der Kugeln 13.
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Ähnlich wie bei Schneckengetrieben kann die Neigung der Kurvenbahn
ja oder joa des Antriebs i oder io unter der Selbsthemmung gewählt werden, so daß
der Abtrieb .4 oder r2 eine automatische Sperrung gegen den Antrieb i erfährt.
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Das Ausgleichgetriebe nach Abb. 8 besitzt ebenfalls axial nebeneinander
angeordnete Sinuskurven. Die Kurvenbahnen 21 und 22 sind als Äquidistante mit dem
Abstand R des Radius der Kugeln 23 zu den idealen Sinuskurven 21a und 22a ausgebildet
(Abb. 9 und io). Im Bereich der Umkehrpunkte der Kurvenbahnen 21 und 22 sind diese
um den,Betrag b freigearbeitet, um ein Tragen der Kugele 23 in diesen Bereich zu
verhindern. Praktisch kommen die Kugeln 23 also nur auf den Bereich S in der Kurvenbahn
21 zum Tragen, und somit ist ein mit gutem Wirkungsgrad verbundenes Abwälzen der
kraftschlüssigen Teile des Getriebes gewährleistet. In anderer Weise ist nach Abb.
io der nicht tragende Teil der
[email protected] abgeschnitten, um die Bearbeitung
zu vereinfachen und den Kugelkorb 27 breiter gestalten zu können.