Patentanspruch: Selbstsperrendes Ausgleichgetriebe für Fahrzeuge,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit in einem angetriebenen Ausgleichgetriebegehäuse
mittels einer Ritzelwelle, deren Längsachse tangential zu einem um die Drehachse
des Ausgleichgetriebegehäuses gelegten Kreis verläuft, gelagerten, aus je zwei schraubverzahnten
Ausgleichritzeln bestehenden Ausgleichritzelpaaren, die zwischen den Enden zweier
Achswellen liegen, auf .denen je ein als schraubverzahntes Tellerrad ausgebildetes
Achswellenrad sitzt, wobei das eine Ausgleichritzel jedes Ausgleichritzelpaares
mit dem Achswellenrad der einen Achswelle kämmt und das andere Ausgleichritzel jedes
Ausgleichritzelpaares mit dem Achswellenrad auf der anderen Achswelle in Eingriff
steht und die Sperrwirkung durch den Steigungswinkel der in Eingriff befindlichen
schraubverzahnten Ausgleichritzel und Achswellenräder bestimmt ist, d adurch gekennzeichnet,
daß die Ausgleichritzelpaare (48) in Öffnungen (42) einer mit dem
Ausgleichgetriebegehäuse (28) verbundenen zentralen Trägerplatte (40) angeordnet
sind und das eine im Durchmesser größere Ausgleichritzel (52) jedes Ausgleichritzelpaares
(48) mit dem Achswellenrad (54) größeren Durchmessers kämmt sowie das im Durchmesser
kleinere Ausgleichritzel (50) jedes Ausgleichritzelpaares (48) mit dem im Durchmesser
kleineren Achswellenrad (56) in Eingriff steht, wobei die Eingriffe der gekoppelten
Ausgleichritzel (50 und 52) mit dem entsprechenden Aehswellenrad (56 bzw. 54) im
; gleichen Quadranten erfolgen, und die Ausgleichritzel ebenso wie die zugehörigen
Achswellenräder jeweils entgegengesetzt zueinander verzahnt sind und konstante Steigungswinkel
aufweisen. Die Erfindung betrifft ein selbstsperrendes Ausgleichgetriebe für Fahrzeuge,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit in einem angetriebenen Ausgleichgetriebegehäuse
mittels einer Ritzelwelle, deren Längsachse tangential zu einem um die Drehachse
des Ausgleichgetriebegehäuses gelegten Kreis verläuft, ; gelagerten, aus je zwei
schraubverzahnten Ausgleichritzeln bestehenden Ausgleichritzelpaaren, die zwischen
den Enden zweier Achswellen liegen, auf denen je ein als schraubverzahntes Tellerrad
ausgebildetes Achswellenrad sitzt, wobei das eine Ausgleichritzel ; jedes Ausgleichritzelpaares
mit dem Achswellenrad der anderen Achswelle kämmt und das andere Ausgleichritzel
jedes Ausgleichritzelpaares mit dem Achswellenrad auf der anderen Achswelle in Eingriff
steht und die Sperrwirkung durch den Steigungswinkel .der in Eingriff befindlichen
schraubverzahnten Ausgleichritzel und Aehswellenräder bestimmt ist. Aus :der deutschen
Patentschrift 706 727 und aus der USA.-Patentschrift 1213 258 ist ein Ausgleichgetriebe
bekannt, bei dem jeweils ein Ritzel mit beiden Tellerrädern kämmt. Das erfordert
eine spezielle Ausbildung der Zähne an den Tellerrädern und führt zu einem Ausgleichgetriebe,
das relativ zu seine= Größe außerordentlich schwach ist. Die Ausführung, die aus
der deutschen Patentschrift 706 727 bekannt ist, erfordert eine geometrische »überkreuz«-
Konstruktion der Ritzelzähne. Das Ritzel besteht aus zwei Spiralzahnformen, die
einander überlagern: Das Ergebnis ist eine außerordentlich schwache Konstruktion.
Aus der USA.-Patentschrift 2 823 559 ist darüber hinaus ein Ausgleichgetriebe bekannt,
bei dem zwischen .den gegenüberliegenden Tellerrädern vier Ausgleichritzel sitzen,
die jeweils paarweise starr miteinander verbunden sind und von denen das eine Ritzel
eines Paares mit dem einen Tellerrad und das andere Ritzel eines Tellerpaars mit
dein gegenüberliegenden Tellerrad kämmt. In dieser Konstruktion ist lediglich Platz
für insgesamt vier Ritzel, von denen zwei mit dem einen Tellerrad und zwei mit dem
anderen Tellerrad kämmen. Die übertragbare Leistung ist also sehr beschränkt, und
als Folge des Kämmens lediglich zweier Ritzel mit einem Tellerrad ist die Sperrwirkung
bei Verlust der Bodenhaftung an einem Rad sehr gering. Die selbstsperrende Eigenschaft
dieses Ausgleichgetriebes reicht selbst für normale Verhältnisse kaum aus. Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbstsperrendes Ausgleichgetriebe zu schaffen,
das sich für eine hohe Beanspruchung eignet, das relativ wenig Raum einnimmt, bei
dem das Zusammenwirken zwischen Achswellenrad und Ausgleichritzel gleitend erfolgt
und bei dem dieses Zusammenwirken innerhalb eines bestimmten Bereiches von Wirkungsgräden
einen niedrigen Wirkungsgrad hat und dessen Wirkungsgrad innerhalb eines großen
Bereichs ausgewählt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß die Ausgleichritzelpaare- in öffnungen einer mit dem Ausgleichgetriebegehäuse
verbundenen zentralen Trägerplatte angeordnet sind und das eine im Durchmesser größere
Ausgleichritzel jedes Ausgleichritzelpaars mit dem Achswellenrad größeren Durchmessers
kämmt sowie das im Durchmesser kleinere Ausgleichritzel jedes Ausgleichritzelpaars
mit dem im Durchmesser kleineren Achswellenrad in Eingriff steht, wobei die Eingriffe
der gekoppelten Ausgleichritzel mit dem entsprechenden Achswellenrad im gleichen
Quadranten erfolgen, und die Ausgleichritzel ebenso wie die zugehörigen Achswelienräder
jeweils entgegengesetzt zueinander verzahnt sind und konstante Steigerungswinkel
aufweisen. Durch diese Maßnahmen wird ein Ausgleichgetriebe geschaffen, bei dem
über den Umfang der Achswellenräder eine Vielzahl von Ausgleichritzeln verteilt
werden können, beispielsweise sechs, wodurch hohe Festigkeitseigenschaften im Vergleich
zu den räumlichen Abmessungen des Ausgleichgetriebes entstehen und bei geringer
räumlicher Abmessung eine optimale Leistungsübertragung erfolgt. Ferner wird eine
gute Sperrwirkung bei Verlust der Bodenhaftung an einem Rad hervorgerufen. Das selbstsperrende
Ausgleichgetriebe nach der Erfindung ist im nachfolgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind F
i g. 1 ein schematisches Schaubild einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs mit dem
Ausgleichgetriebe gemäß der Erfindung, F i g. 2 ein vergrößerter Teilschnitt längs
der Linie 2-2 in F i g. 1 und
F i g. 3 eine Darstellung entsprechend
F i g. 2 in kleinerem Maßstab, aus der die Anordnung der Öffnungen in einer zentralen
Trägerplatte des Ausgleichgetriebegehäuses hervorgeht, wobei die Ausgleichritzel
weggelassen worden sind. In F i g. 1 ist die Hinterachse 10 eines Fahrzeugs gezeigt.
Ein Ausgleichgetriebe 12 ist in einem Achsgetriebegehäuse 14 angeordnet, in dem
auch eine Antriebswelle 16 mit einem Antriebsritzel 18 gelagert ist. Die Antriebswelle
16 und das Antriebsritzel 18
dienen dazu, die Achswellen 20 und 22
anzutreiben. Die Achswellen 20 und 22 führen dabei von entgegengesetzten Seiten
des Ausgleichgetriebes 12 zu den Rädern 24 und 26. Da die Räder 24 und 26
an entgegengesetzten Seiten des Fahrzeugs sitzen, müssen sie sich beim Durchfahren
von Kurven mit verschiedenen Drehzahlen drehen, wenn beide Räder zum Boden, zur
Straßenoberfläche od. dgl. eine rollende - nicht rutschende- Verbindung behalten
sollen. Das Ausgleichgetriebe 12 sorgt dafür. Ein Ausgleichgetriebegehäuse 28 des
Ausgleichgetriebes wird durch den Antrieb des Fahrzeugs, etwa eine Antriebsmaschine
mit Wechselgetriebe, über ein Tellerrad 30 angetrieben, das an dem Ausgleichgetriebegehäuse
28 befestigt ist und einen Teil desselben bildet. Das Tellerrad 30 steht
im Eingriff mit dem Antriebsritzel 18.
Die Drehachse des Ausgleichgetriebegehäuses
28 und des damit verbundenen Tellerrads 30 liegt koaxial zur Drehachse der
beiden Achswellen 20
und 22. Das Ausgleichgetriebegehäuse 28 weist neben dem
Tellerrad 30 Gehäuseteile 32 und 34 auf, die sich nach gegenüberliegenden Seiten
des Tellerrades erstrecken und Lagerungen 36 und 38 für die Achswellen 20 bzw. 22
bilden. Die genaue Form der Lagerungen 36 und 38 ist nur insofern von Bedeutung,
als sich die Achswellen 20 und 22 sowohl gegeneinander als auch gegenüber
dem Ausgleichgetriebegehäuse 28 und gegenüber dem Achsgetriebegehäuse 14 drehen
können. An dem Ausgleichgetriebegehäuse 28 sitzt eine zentrale Trägerplatte 40,
an der die Gehäuseteile 32 und 34 befestigt sind. Das Ausgleichgetriebegehäuse 28
ist so angebracht, daß es sich als Ganzes drehen kann, und die zentrale Trägerplatte
40 liegt zwischen den Enden der beiden Achswellen 20 und 22. Die zentrale Trägerplatte
40 weist in der in F i g. 3 gezeigten Form mehrere rechteckige öffnungen
42 auf, die symmetrisch um die Drehachse der Trägerplatte herum angeordnet sind.
In der Trägerplatte 40 befinden sich Bohrungen 44, die die Öffnungen längs durchqueren,
wobei zu beachten ist, daß die Achsen der Bohrungen 44 tangential an einen gedachten
Kreis um die Achse der Trägerplatte 40 laufen. In jeder der Bohrungen 44 ist eine
Ritzelwelle 46 angeordnet, auf denen in jeder Öffnung 42 ein Ausgleichritzelpaar
48 sitzt. Gemäß der Darstellung in F i g. 2 und 3 befinden sich in den sechs Öffnungen
sechs Ausgleichritzelpaare 48, von denen jedes ein erstes Ausgleichritze150 und
ein zweites Ausgleichritze152 umfaßt, die beide auf der gemeinsamen Ritzelwelle
46 sitzen. Die Ritzelwelle 46 verbindet daher die Ausgleichritzel 50 und 52, und
da die Ausgleichritze150 und 52 koaxial angeordnet sind und auf derselben Ritzelwelle
sitzen, liegen die Drehebenen der Ausgleichritzelpaare natürlich parallel zueinander.
Die Ausgleichritze150 und 52 haben eine zylindrische Form, und ihr Durchmesser ist
größer als die Dicke der zentralen Trägerplatte 40. Das Ausgleichritze152 ist größer
als das Ausgleichritze150 und sitzt diesem gegenüber in radialer Richtung weiter
außerhalb der Drehachse der zentralen Trägerplatte 40. Das Ausgleichritzel 52 steht
im Eingriff mit einem als Tellerrad ausgebildeten Achswellenrad 54, und das Ausgleichritzel
50 steht im Eingriff mit einem als Tellerrad ausgebildeten Achswellenrad 56. Gemäß
der Darstellung in F i g. 1 und 2 hat das Achswellenrad 54 einen größeren Durchmesser
als das Achswellenrad 56, und die Beziehung zwischen den Abmessungen der Ausgleichritzel50
und 52 einerseits und den Abmessungen der Achswellenräder 54 und 56 andererseits
ist so gewählt, daß das Ausgleichritzel 52 nur mit dem Achswellenrad 54 und das
Ausgleichritzel 50 nur mit dem Achswellenrad 56 kämmen, wobei die Kopplung zwischen
den beiden Achswellenrädern durch die Ausgleichritzel 50 und 52 und
deren gemeinsame Ritzelwelle 46 erfolgt. Jede der Öffnungen 42 enthält ein
identisches Ausgleichritzelpaar 48 mit den Ausgleichritzeln 50 und 52, die
an jeder der in F i g. 3 gezeigten sechs Stellen auf der Ritzelwelle 46 sitzen.
Die Ausgleichritzelpaare können sich also sowohl in als auch mit der Trägerplatte
40 und damit mit dem Ausgleichgetriebegehäuse 28 drehen. Die beiden Achswellenräder
54 und 56 sind mittels Keilnuten auf den Achswellen 20 bzw.
22 befestigt. Bei normalem Antrieb wird die Kraft vom Antriebsritzel 18 auf
das Tellerrad 30 übertragen, so daß sich die Trägerplatte 40 und das Ausgleichgetriebegehäuse
28 dreht. Wenn nun die auf die Räder 24 und 26 wirkenden, eine Winkelbewegung derselben
hemmenden Kräfte, praktisch identisch sind, so werden sich - unter Zugrundelegung
praktisch identischer Reibungsverhältnisse in den Lagern usw. - die Ausgleichritzel
50 und 52 mit ihren Ritzelweilen 46 nicht um ihre Achsen drehen,
weil die auf die Ausgleichritzel 50 und 52 und deren Achswellenräder 56 bzw. 54
wirkenden Kräfte einander ausgleichen. Bei der üblichen, normalen Geradeausbewegung
beider Räder 24 und 26 findet keine relative Bewegung zwischen dem Tellerrad
30 einerseits und den Achswellen 20
und 22 und den darauf sitzenden
Achswellenrädern andererseits statt. Die Ausgleichritzel 50 und 52 mit ihren Ritzelwellen
46 drehen sich dann zwar um die Achse der Trägerplatte 40, drehen sich aber
nicht um ihre Achsen in der Trägerplatte 40. Man sieht, daß die beiden Achswellenräder
54 und 56 und auch die beiden Ausgleichritze150 und 52 jeweils entgegengesetzt verzahnt
sind. Beim selbstsperrenden Ausgleichgetriebe 12 wird die Herabsetzung des Wirkungsgrades
durch das besondere Zusammenwirken zwischen den Achswellenrädern und den Ausgleichritzeln
erreicht. Man kann die Achswellenräder und die Ausgleichritzel für einen bestimmten
Wirkungsgrad dadurch auslegen, daß man für ein bestimmtes Maß an Gleitreibung zwischen
den Zähnen des Ausgleichritzels und .den damit kämmenden Zähnen des Achswellenrads
sorgt. Man kann durch diese Maßnahme einen Wirkungsgrad zwischen etwa 15 % und etwa
90 % erreichen, für die meisten praktischen Anwendungsfälle ist jedoch ein Wirkungsgrad
von zwischen 40 und 75 % zweckmäßig. Um einen Wirkungsgrad zwischen 40 und 75 %
zu erreichen, wählt man den Steigungswinkel im Bereich zwischen 20
und
35°. Wie F i g. 2 und 3 zeigen, können im Interesse der dynamischen Auswuchtung,
eines geringen Verschleißes und einer hohen Festigkeit bis zu sechs Ausgleichritzelpaare
48 mit den Achswellenrädern 54 und 56 kämmen. Jedes einzelne Ausgleichritzel jedes
der Ausgleiehritzelpaare wird gegenüber den Achswe'llenradz'ähnen mit denen es kämmt,
so angeordnet, daß es in dem für richtiges Zusammenwirken mit den letzteren richtigen
Quadranten angeordnet ist. Die Achswellenräder 54 und 56 sind zwar entgegengesetzt
verzahnt und verschieden groß, haben aber dieselbe Anzahl Zähne, so daß das Verhältnis
1: 1 gewahrt bleibt, wobei die Ausgleichritze150 und 52 unangetrieben mitlaufen
und nur zum Umkehren der Drehrichtung dienen. Das Ausgleichritzel 52 und das Achswellenrad
54 und das Ausgleichritzel 50 und das Achswellenrad 56 müssen nicht unbedingt die
gleiche Anzahl von Zähnen haben, d. h., die Ausgleichritzel können weniger Zähne
als die Achswellenräder haben, es muß aber das Verhältnis zwischen jedem Ausgleichritzel
und seinem Achswellenrad stets dasselbe sein. Bei selbst-5 sperrenden Ausgleichgetrieben
dieser Art kann der Wirkungsgrad durch Ändern dieses Verhältnisses variiert werden,
wodurch der Steigungswinkel des Ausgleichritzels beein#iußt wird. Bei dem in F i
g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt das io Verhältnis zwischen
den Ausgleichritzeln und den einzelnen Achswellenrädern 48: 7, und der Steigungswinkel
beträgt etwa 20°. Diese Kombination führt zu einem Wirkungsgrad des selbstsperrenden
Ausgleichgetriebes 12 von annähernd 50 bis 60fl/o. 15 Durch Ändern des Steigungswinkels
kann der Wirkungsgrad je nach den gewünschten Sperreigenschaften des Ausgleichgetriebes
vergrößert oder verkleinert werden.