DE3419462A1

DE3419462A1 - Ausgleichsgetriebe

Info

Publication number: DE3419462A1
Application number: DE19843419462
Authority: DE
Inventors: Walter L. Southfield Mich. Dissett
Original assignee: Tractech Inc
Current assignee: Tractech Inc
Priority date: 1984-02-13
Filing date: 1984-05-24
Publication date: 1985-08-14
Also published as: DE3419462C2; US4677876A; AU573263B2; CA1221252A; IT1179728B; IT8467695A1; FR2559565B1; MX160520A; AU3380584A; FR2559565A1; BR8403692A; GB2153930B; GB8415103D0; GB2153930A; IT8467695A0; JPS60175843A; JPH0133701B2

Description

Ausgleichsgetriebe

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Drehmomentaufteilende Ausgleichsgetriebe der Schraubzahn-Bauart sind bekannt (ÜS-PS 3,706,239 und 4,365,524). Bei solchen Ausgleichsgetrieben wird eine innere Drehmomentenverspannung erzeugt, wenn eine relative Bewegung aufgrund einer Ausgleichswirkung des Getriebes herrscht. Das Getriebegehäuse weist zwei Abschnitte auf, die jeweils Ausnehmungen für Ausgleichs-Schraubzahnräder in Gestalt innerer zylindrischer Hohlräume aufweisen, welche parallel zu den angetriebenen Achswellen liegen. Somit fluchten die Hohlräume in dem einen Gehäuseabschnitt mit denjenigen im anderen Gehäuseabschnitt, so daß in zusammengebautem Zustand ein einziger zylindrischer Hohlraum für jedes Ausgleichs-Schraubzahnrad gebildet ist."

Die Hohlräume für die Schraubzahnräder sind in gesonderten Paaren vorgesehen, wobei der eine Hohlraum jedes Paares denjenigen des anderen Paares schneidet. Wenn die Schraubzahnräder in ihren entsprechenden Hohlräumen montiert sind, kämmen die Ausgleichs-Schraubzahnräder jedes gesonderten Paares miteinander. Ein Ausgleichsrad jedes Paares kämmt mit einem Achswellenrad, während das andere Ausgleichsrad des betreffenden Paares mit dem anderen Achswellenrad kämmt. Die Schraubzahnräder jedes Paares sind axial zueinander versetzt. Die Achswellen-

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räder sind zentral in einer entsprechenden Öffnung im Getriebegehäuse gelagert.

Bei dem Ausgleichsgetriebe nach der US-PS 4,365,524 ist eine stauchbare und spreizbare Spreizblock-Baugruppe vorgesehen, um die Abtriebs-Achswellen in Abstand zu halten und axial einwärts gerichtete Kräfte abzustützen. Bei der Montage des Ausgleichsgetriebes wird die Spreizblock-Baugruppe in zusammengeschobenem Zustand über ein Querloch in den Raum zwischen den Achswellen eingeführt, worauf die Spreizblock-Baugruppe axial in stützende Anlage an den benachbarten Enden der Achswellen ausgespreizt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Ausgleichsgetriebe der beschriebenen Art zu schaffen, das einfacher, billiger, leichter, widerstandsfähiger und im Betrieb dauerhafter ist, das ferner die Achswellen und Achswellenräder in einem gewünschten Abstand hält und dabei die Bauteile gegen axial wirkende Kräfte während Ausgleichsvorgängen unterstützt.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der zwischen die benachbarten Enden der Antriebswellen ragende Querstift stützt mit seinem Schaftabschnitt die Achswellen gegen axial einwärts gerichtete axiale Kräfte ab. Der Rückhalter erstreckt sich vorzugsweise quer durch den Kopf des Querstiftes und ist in eine Gewindebohrung in einem Stützschenkel des Getriebegehäuses eingeschraubt. Die neue Gestaltung erlaubt es, die Achswellenräder anstatt an einer Spreizblock-Baugruppe axial am Mittelabschnitt

des Getriebegehäuses abzustützen. Dabei lassen sich bei beträchtlichen Kosteneinsparungen verminderte Maßtoleranzen einhalten. Außerdem ist die Endmontage des Ausgleichsgetriebes in die Achskonstruktion wesentlich einfacher und mit geringerem Zeitaufwand bewerkstelligbar. Der neue Querstift hat lediglich eine Funktion, nämlich diejenige eines Achswellen-Abstandhalters (im Gegensatz zu der bekannten Spreizblock-Baugruppe, welche auch noch als Lager für die Achswellenräder dient, wenn diese in Richtung axial nach innen belastet werden).

Aufgrund der Unterteilung des Getriebegehäuses gemäß der Erfindung in einen Mittelabschnitt sowie ein Paar Endabschnitte können übliche axiale Lageroder Stützscheiben vermieden werden. Hierzu sind gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mindestens die Endabschnitte aus kugel-perlitischem Eisen ausgebildet, und die benachbarten Oberflächen der Endabschnitte, welche an entsprechenden Endflächen am Mittelabschnitt anliegen, sind gehärtet. Diese neue Gestaltung ermöglicht nicht nur die Vermeidung von axialen Lager- bzw. Stützscheiben, welche bisher zur -Abstützung axialer Kräfte auf die Ausgleichs- und Schraubzahnräder zum Erzielen eines günstigen Verschleißverhaltens erforderlich waren, sondern führt gleichzeitig zu einer erheblichen Kosteneinsparung und ermöglicht außerdem eine Längenvergrößerung der Ausgleichs- und Achswellenräder und damit eine größere Belastbarkeit.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß beide Endabschnitte mit den entsprechenden Enden des Mittelabschnittes über relativ kurze Schrauben verbunden sind. Dies erübrigt

den Bedarf für Gehäusetoleranzen, im Gehäusekörper fluchtende Bohrungen und erlaubt eine größere Toleranz für die Anordnung der Verbindungslöcher in jedem Endabschnitt. Ferner wird durch diese Maßnahme die Montagezeit beträchtlich reduziert, wodurch weitere bedeutende Kostensenkungen erzielbar sind.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung mit Schraubzahnrädern;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines zylindrischen Querstiftes gemäß der Erfindung;

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig.

und

Fig. 5 und 6 Draufsicht und Stirnansicht des

zylindrischen Querstiftes.

Gemäß Fig. 1 und 2 umfaßt ein Getriebegehäuse 10 einen Mittelabschnitt 10a_f einen mit einem Flansch versehenen Endabschnitt 10b und einen Endabschnitt 10c, wobei die Endabschnitte starr mit dem Mittelabschnitt durch relativ kurze Schrauben 12 verbunden sind. Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung sind die Endabschnitte aus kugel-perlitischem Eisen hergestellt und haben zueinanderweisende Oberflächen, die flammen- oder induktionsgehärtet sind, so daß die Endabschnitte direkt anliegend an den Endflächen des Mittelabschnittes angeschraubt werden können, wodurch die Verwendung üblicher Lager- bzw. Stützscheiben vermieden werden kann. Der Mittelabschnitt 10a

kann aus kugel-ferritischem Eisen oder aus kugelperlitischem Eisen bestehen. Im letzteren Falle können die Endflächen des Mittelabschnittes ebenfalls flammen- oder induktionsgehärtet sein, wenn erwünscht. Wie im folgenden noch genauer beschrieben ist, lagern die gehärteten, aufeinander zuweisenden End- oder Stirnflächen der Endabschnitte 10b und 10c die Stirnflächen der Ausgleichs-Schraubzahnräder 24 und 26 und die voneinander wegweisenden Stirnflächen der Achswellen-Schraubzahnräder 28 und 30 axial.

Das Getriebegehäuse 10 wird von einer Antriebswelle über ein Ritzel 16 und ein Tellerrad 18 getrieben, das mit dem Getriebegehäuse mittels Schrauben 19 verbolzt ist, um die Abtriebs-Halbwellen 20 und normalerweise über Paare von zusammenwirkenden links- und rechtsgängigen Ausgleichs-Schraubzahnrädern 24 und 26 und Achswellen-Schraubzahnrädern 28 und anzutreiben, welche undrehbar mit den Achswellen und 22 verkeilt sind. Eine Auswärtsbewegung in Achsrichtung der Achswellen 20 und 22 relativ zu den Achswellen-Schraubzahnrädern 28 und 30 wird durch C-förmige Verriegelungsglieder 34, wie geschlitzte Pederringe, verhindert, die nachgiebig in entsprechenden Umfangsnuten in den keilverzahnten Enden der Achswellen sitzen.

Die Ausgleichsräder 24 und 26 sind frei drehbar in entsprechenden Längsbohrungen 40 und 42 aufgenommen, welche in entgegengesetzte Enden des Mittelabschnittes 10a eingearbeitet sind, wobei die Längsbohrungen mit ihren benachbarten Enden kommunizieren, um dadurch ein Kämmen zwischen den benachbarten Endabschnitten der Ausgleichs-Schraubzahnräder und 26 zu ermöglichen. Die Achswellen-Schraubzahnräder 28 und 30 sind drehbar in entsprechenden

Bohrungen aufgenommen, welche in entgegengesetzte Enden des Mittelabschnittes eingearbeitet sind. Die Ausgleichs-Schraubzahnräder 24 und 26 haben je eine rechtsgängige und eine linksgängige Schrägverzahnung, wobei jedes Rad normalerweise acht Schrägzähne mit einem Druckwinkel von etwa 30° und einem Schraubenwinkel von etwa 40° aufweist (vgl. ÜS-PS 4,365,524).

Gemäß einem anderen bedeutenden Merkmal der Erfindung erstreckt sich ein Querstift 50 quer zur Gehäusemitte zwischen den benachbarten bzw. aufeinander zuweisenden Enden der Achswellen 20 und 22, um diese axial im Abstand zu halten. Wie in Fig. 2 im einzelnen gezeigt ist, weist der Querstift 50 an seinem einen Ende einen Schaftabschnitt 50a auf, der sich durch ein Querloch 52 im Mittelabschnitt 10a des Gehäuses erstreckt. An seinem anderen Ende hat der Querstift einen erweiterten Kopf 50b, der in einer angesenkten zylindrischen Aussparung 54 im Gehäuseabschnitt 10a aufgenommen ist. Eine axiale Verlagerung des Querstiftes relativ zum Mittelabschnitt wird durch einen Rückhaltebolzen 56 vermieden, der durch eine diametral angeordnete öffnung 58 im Kopf 50b des Querstiftes und durch damit fluchtende Bohrungen 60 in äußeren, beabstandeten Stützschenkeln des Mittelabschnittes hindurchgeht.

Funktion:

Es sei angenommen, daß die Achswellenräder 28 und auf die Keilverzahnungen der Achswellen 20 und aufgefädelt sind und daß die C-förmigen Federringe in die Umfangsnuten auf den Enden der Achswellen eingeschnappt sind. Nachdem das Tellerrad 18 mittels

der Schrauben 19 mit dem Flansch des Endabschnittes 10b verbolzt ist, wird der Querstift 50 in das Querloch 52 und die angesenkte Bohrung 54 gemäß Fig. 2 eingeschoben, so daß die zueinanderweisenden Enden der Achswellen in Kontakt mit dem zylindrischen Schaftabschnitt 50a des Querstiftes stehen. Der Rückhaltebolzen wird durch das Durchgangsloch 58 eingeführt und mit dem Gewindeloch 60 im Stützschenkel 1Oe des Mittelabschnittes verschraubt, so daß der Querstift in seiner Betriebsstellung gemäß Fig. verriegelt ist.

Bei Drehung der Antriebswelle 14 werden die Abtriebs-Achswellen 20 und 22 normalerweise mit gleicher Geschwindigkeit über das Antriebsritzel 16, das Tellerrad 18, das Gehäuse 10, die Ausgleichsräder und 26 und die Achswellenräder 28 und 30 angetrieben. Somit wird das Antriebsmoment über das Tellerrad gleichmäßig über die beiden parallelen Drehmomentpfade verteilt, welche die miteinander kämmenden Paare von Ausgleichsrädern 24 und 26 miteinschließen, wodurch radiale Zahnbelastungen erzeugt werden, welche zu einem Reibwiderstand aufgrund der Drehung und damit zu einem Verspannmoment führen. Aufgrund des Schraubenwinkels der Verzahnungen der Ausgleichsräder 24 und 26 sowie der jeweils zugehörigen Achswellenräder wird eine Axialkraft an den Rädern erzeugt, welche einen Reibwiderstand aufgrund des Zusammenwirkens der Ausgleichsräder mit den Endwänden ihrer entsprechenden Aufnahmeräume zur Folge hat. Axialkräfte werden ferner auf den Querstift bzw. aufgrund der axialen Zahnkräfte ausgeübt, welche auf die beiden Achswellenräder wirken. Schließlich wird eine weitere Axialkraft auf die Ausgleichsräder

ausgeübt, die durch die axialen Zahnkräfte erzeugt werden, wobei diese Axialkraft direkt an den gehärteten einander zugewandten End- oder Stirnflächen der Endabschnitte des Getriebegehäuses abgestützt werden. Somit nehmen die gehärteten Stirnflächen der Endabschnitte sowohl die Axialkräfte der Ausgleichsräder 24 und 26 als auch diejenigen der entsprechenden Stirnflächen der Achswellenräder auf.

Unter normalen Bedingungen gleicher Vortriebskräfte an jedem Eeifen wird von jedem Achswellenrad ein gleicher Widerstand erzeugt, so daß die Ausgleichsräder nicht relativ zueinander drehen. Wenn jedoch ein Achswellenrad einen größeren Widerstand gegenüber dem Antriebsmoment des Ausgleichsrades (aufgrund unterschiedlicher üntergrund-Reibkoeffizienten) ausübt, trachten die damit kämmenden Ausgleichsräder nach einem Entfernen von dem Achswellenrad und nach einem Verklemmen in den Gehäuseaufnahmen.

Wenn das Antriebsmoment zunimmt, nimmt auch die Klemm- oder Sperrwirkung der Ausgleichsräder im Gehäuse zu. Wenn der Reibkoeffizient unter jedem Antriebsrad variiert, wird das Drehmoment auf jedes Rad automatisch entsprechend proportional aufgeteilt, so daß der Schlupf unter dem Reifen mit schlechtester Traktion kontrolliert wird.

Bei dem Ausgleichsgetriebe nach der Erfindung nimmt die Drehmomentverspannung mit dem Antriebsmoment zu. Dies ist ein wünschenswertes Verhalten, weil bei hohen Geschwindigkeiten das Ausgleichsgetriebe ein niedriges Drehmoment erhält und folglich wie ein übliches Ausgleichsgetriebe arbeitet. Bei niedrigen Geschwindigkeiten und hohen Momenten sperrt jedoch das Ausgleichsgetriebe automatisch einen größeren

Momentenanteil des Antriebsmomentes für dasjenige Rad, welches den höheren Widerstand gegenüber einem Durchdrehen aufweist.

Das Ausgleichsgetriebe verlangt einen gewissen Mindestwiderstand auf dem Untergrund, um die Verspann- bzw. Sperrwirkung zu starten, - etwa einen Widerstand, der von einem Transporterreifen auf Schnee entwickelt wird. Das Ausgleichsgetriebe sperrt nicht, wenn das durchdrehende Rad vom Untergrund abgehoben ist. Wenn der Reibkoeffizient unter 0,1 oder sogar bei 0 liegt (der letztere Fall betrifft ein vom Untergrund abgehobenes Rad) betätigt der Fahrer lediglich leicht die Bremsen, bis genügend Drehwiderstand entwickelt ist, um die Sperrwirkung des Ausgleichsgetriebes erneut zu starten und das Fahrzeug zu bewegen.

Ein geeignetes Schmieröl zum Schaffen eines normalen Schmierölfilms kann in die Aufnahmeräume für die Getrieberäder über den Schmieröleinlaß 80 im Endabschnitt 10c zugeführt werden.

Durch Variieren des Schraubenwinkels der Schraub- bzw. Schrägzahnräder kann die Axialbelastung der Ausgleichsräder je nach dem Anwendungsfall erhöht oder vermindert werden. Durch Variieren des Druckwinkels der Getrieberad-Verzahnungen kann die zwischen den Ausgleichsrädern und Achswellenrädern wirkende Trennkraft erhöht oder erniedrigt werden. Durch Variieren der Anzahl von Ausgleichsrad-Paarungen kann die Größe des übertragbaren Drehmomentes des Ausgleichsgetriebes erhöht oder erniedrigt werden. Durch Variieren des Schraubenwinkels und des Druckwinkeis der Getrieberad-Verzahnungen kann eine gewünschte Drehmomentverteilung oder Drehmomentverspannung erzielt werden.

Claims

Dr.-Ing. Roland Liesegang Patentanwalt European Patent Attorney Sckellstrasse 1 D-8000 München 80 Ί L 1 q L R ? Telefon (089) 4 48 24 Telex 52143B2 pah d Telekopierer (089) 27204 80 27204 Telegramme patemus munchen Postsctier:« Muncnen 3941B-802 hypobank Munchen 6400194 333 ReuscnelbanK München 260300" TRACTECH, INC. Michigan, USA P 104 11 Ausgleichsgetriebe Patentansprüche -

1. Ausgleichsgetriebe zum übertragen eines Antriebsmomentes von einer Antriebswelle zu einem Paar fluchtende, axial int Abstand angeordnete Abtriebswellen, gekennzeichnet durch (a) ein geteiltes Getriebegehäuse (10), das mittels der Antriebswelle (14) drehangetrieben ist und einen Mittelabschnitt (10a) sowie ein Paar Endabschnitte (10b,10c) aufweist, die an gegenüberliegenden Enden des Mittelabschnitts angeschlossen sind, wobei der Mittelabschnitt (10a) ein zentrales Querloch (52) von Kreisquerschnitt aufweist, dessen eines Ende auf einer Seite des Mittelabschnittes zur Bildung einer Aussparung (54) erweitert ist;

(b) ein Paar ringförmige Achswellen-Schraubzahnräder (28,30), die in miteinander fluchtenden Bohrungen in entgegengesetzten Enden des Mittelabschnittes gelagert sind und keilverzahnte Innenbohrungen aufweisen, mit

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welchen sie auf den Abtriebswellen (20,22) sitzen, deren einander benachbarte Enden in fluchtende Öffnungen in den Endabschnitten (10b,10c) hineinragen und axial beabstandet sind;

(c) mehrere Paare Ausgleichs-Schraubzahnräder (24,26) mit Schrägverzahnungen entgegengesetzter Steigung, wobei die Ausgleichs-Schraubzahnräder jedes Paars mit ihrem Außendurchmesser passend in Längsbohrungen (40,42) in entgegengesetzten Enden des Mittelabschnitts (10a) des Gehäuses aufgenommen sind, wobei die benachbarten Enden dieser Bohrungen (40,42) mit den benachbarten Enden der Ausgleichs-Schraubzahnräder (24,26) kommunizieren, so daß diese miteinander kämmen, und wobei die Ausgleichs-Schraubzahnräder parallele Achsenlage mit der Achse der Achswellen-Schraubzahnräder (28,30) haben und mit den letzteren kämmen, so daß das über das Ausgleichsgetriebe übertragene Moment die Zähne der Ausgleichs-Schraubzahnräder belastet, was ein Widerstands-Reibmoment der drehenden Ausgleichs-Schraubzahnräder in ihren Bohrungsaufnahmen und damit eine Momentenverspannung des Ausgleichsgetriebes hervorruft;

(d) eine Verriegelung (34) zum Verhindern axialer Verlagerung der Abtriebswellen (20,22) nach außen relativ zu den Achswellen-Schraubzahnrädern (28,30) und

(e) eine Abstandhaltevorrichtung zum Halten

der Abtriebswellen (20,22) axial im Abstand, wobei diese Abstandhaltevorrichtung umfaßt: (1) einen Querstift (50) mit einem zylindrischen Schaftabschnitt (50a), der in dem Quer-

loch (52) anstoßend an die benachbarten Enden der Abtriebswellen (20,22) aufgenommen ist;

(2) einen in der Aussparung (54) aufgenommenen erweiterten Kopf (50b) am anderen Ende

des Querstiftes (50) und

(3) einen Rückhalter (56) zum Verhindern axialer Verlagerung des Querstiftes (50) relativ zum Mittelabschnitt (10a) des Gehäuses.

2. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (50b) des Querstiftes (50) zylindrisch ausgebildet ist und die Aussparung (54) eine zylindrische Wand aufweist, deren Durchmesser im wesentlichen mit demjenigen des Kopfes (50b) übereinstimmt.

3. Ausgleichsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, daß der Rückhalter ein Rückhalteglied (56) aufweist, das sich durch eine diametral angeordnete Öffnung im Kopf (50b) mit mindestens einem Ende in eine entsprechende Öffnung in einem Stützschenkel (1Oe) des Mittel-"abschnitts (10a) des Gehäuses benachbart der Aussparung (54) erstreckt.

4. Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endabschnitte (10b,10c) des Gehäuses aus kugel-perlitischem Eisen bestehen und die benachbarten Oberflächen der Endabschnitte, welche an entsprechenden Endflächen am Mittelabschnitt (10a) liegen, gehärtet sind.

5. Ausgleichsgetriebe nach einem der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Endabschnitte (10b_f10c) mit den entsprechenden Enden des Mittelabschnitts (10a) über relativ kurze Schrauben (12) verbunden sind.