DE102004008224A1

DE102004008224A1 - Differentialvorrichtung

Info

Publication number: DE102004008224A1
Application number: DE102004008224A
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Sudou
Original assignee: Tochigi Fuji Sangyo KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2024-02-20
Also published as: US7081065B2; DE102004008224B4; US20040166985A1

Abstract

Differentialvorrichtung, aufweisend Ritzelwellen (4), die an einem Drehteil (1, 3) radial angeordnet sind, Ritzel (5), die an den jeweiligen Ritzelwellen (4) drehbar abgestützt sind, ein Paar Achswellenräder (6, 7), die mit den Ritzeln (5) in Eingriff stehen und koaxial zu dem Drehteil (1, 3) angeordnet sind, und eine Verbindung (8), an welcher die Ritzelwellen (4) durch sich selbst miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Differentialvorrichtung mit radial angeordneten Ritzelwellen, die zwischen einem Paar von Achswellenrädern angeordnete und mit diesen in Eingriff stehende Ritzel drehbar abstützen.

Diese Art von Differentialvorrichtung mit radial angeordneten Ritzelwellen, die zwischen einem Paar von Achswellenrädern angeordnete und mit diesen in Eingriff stehende Ritzel drehbar abstützen, wird oft als eine Differentialvorrichtung für ein Fahrzeug verwendet, da diese einen einfachen Aufbau hat und kostengünstig ist. Diese Art von Differentialvorrichtung führt Differentialfunktionen durch den Eingriff zwischen einem Paar schräg verzahnter Achswellenräder und Ritzel durch. Ferner kann diese Art von Differentialvorrichtung die Funktion des Stoppens dieser Differentialfunktionen (Differentialsperre), wie zum Beispiel in JP-A-10-096461 beschrieben ist, oder die Funktion des Stoppens der Kraftübertragung (Unterbrechung der Kraftübertragung in einem Freilauf differential) durchführen.

Ein Beispiel eines Differentialsperrmechanismus, wie in JP-A-10-096461 offenbart ist, wird mit Bezug auf 5C und 5D beschrieben. Die bekannte Differentialvorrichtung weist ein Differentialgehäuse 21, Ritzelwellen 27, Ritzel 41, Achswellenräder 43 und 45, und einen Antriebsnocken 25 auf, der neben dem Achswellenrad 45 angeordnet ist. Zwischen dem Achswellenrad 45 und dem Antriebsnocken 25 ist eine Klauenkupplung 31 angeordnet. Innerhalb des Außenumfangs des Differentialgehäuses 21 ist ein Druckteil 69 angeordnet, um den Antriebsnocken 25 auf die Auslösung einer Betätigungseinrichtung 65 durch Drücken in Bewegung zu versetzen. Ein Schalter 55 steht mit einer unteren Platte 51 der Betätigungseinrichtung 65 in Eingriff, um ein Umschalten der Betätigungseinrichtung 65 in den Differentialbetrieb zu erfassen.

Gemäß der oben beschriebenen herkömmlichen Differentialvorrichtung wird eine Antriebskraft von einem Motor auf das Differentialgehäuse 21 übertragen, über die Ritzelwellen 27 und die an diesen drehbar abgestützten Ritzel 41 auf die Achswellenräder 43 und 45 differenziert verteilt, und auf das rechte und linke Antriebsrad (nicht gezeigt) übertragen. Bei einer übermäßigen Differentialwirkung infolge beispielsweise des Durchdrehens eines Antriebsrades in einem unwegsamen Gelände wird die Betätigungseinrichtung 65 ausgelöst, um zu bewirken, dass das Druckteil 69 den Antriebsnocken 25 axial bewegt, damit die Klauenkupplung 31 einkuppelt und das Differential durch Verbindung des Achswellenrades 45 mit dem Differentialgehäuse 21 gesperrt wird, so dass das Fahrzeug in dem unwegsamen Gelände voran kommt.

Bei der oben beschriebenen herkömmlichen Differentialvorrichtung sind die Ritzelwellen 27, an denen die vier Ritzel 41 drehbar abgestützt sind, üblicherweise in radialer Anordnung in dem Differentialgehäuse 21 montiert, wie in 5A und 5B gezeigt ist. Die radialen Ritzelwellen 27 weisen eine diametral angeordnete lange Ritzelwelle 27A und im rechten Winkel zu dieser über ein Drucklager 28 angeordnete kurze Ritzelwellen 27B auf. Um die kurzen Ritzelwellen 27B im rechten Winkel zu der langen Ritzelwelle 27A anzuordnen, stützt sich die herkömmliche Montagestruktur für die Ritzelwellen auf die Ausrichtfunktion des Drucklagers 28, wie in dem Beispiel gezeigt ist. Das heißt, die lange Ritzelwelle 27A ist durch eine Öffnung 28A des Drucklagers 28 hindurch montiert, und die kurzen Ritzelwellen 27B sind durch Öffnungen 28B hindurch montiert, wobei die Öffnungen 28B senkrecht zu der Öffnung 28A ausgebildet sind.

Bei der oben beschriebenen Montagestruktur für die Ritzelwellen unter Verwendung des Drucklagers 28 ist jedoch eine hohe Passgenauigkeit der Öffnungen 28A und 28B in dem Drucklager 28 erforderlich. Wenn die Passgenauigkeit zwischen den Öffnungen 28A und 28B und den Ritzelwellen 27 gering ist, ist die kurze Ritzelwelle 27B nicht einwandfrei in der Öffnung 28B positioniert. Darüber hinaus ist es notwendig, dass eine hohe Passgenauigkeit zwischen der langen Ritzelwelle 27A und der Öffnung 28A besteht, um das Drucklager 28 in der Position zu fixieren.

Ferner kann es passieren, dass das von den Zähnen der Klauenkupplung übertragene Drehmoment in Abhängigkeit von der Passgenauigkeit zwischen den Öffnungen 28A und 28B im Drucklager 28 und den Ritzelwellen 27A und 27B nicht gleichmäßig von den vier Ritzelwellen aufgenommen wird, sondern gelegentlich nur von der langen Ritzelwelle 27 allein. Insbesondere kann ein Fehler dadurch vergrößert werden, dass die Positionen der Öffnungen 28A und 28B in dem Drucklager 28 relativ weit von der Drehachse entfernt sind, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Daher ist, während eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit der Öffnungen erforderlich ist, um eine ungleichmäßige Übertragung einer Last auf die Zähne der Klauenkupplung 31 zu vermeiden, eine kostenaufwendige und komplizierte Wärmebehandlung der gesamten Zähne oder die Auswahl eines Materials mit hoher Festigkeit erforderlich, um eine ungleichmäßige hohe Belastung zu bewältigen.

Folglich wird die Anzahl der Bearbeitungsschritte erhöht, während zusätzliche Teile für das Drucklager benötigt werden und außerdem die Freiheit bei der Auswahl der Materialien eingeschränkt wird.

Mit der Erfindung wird eine Differentialvorrichtung geschaffen, bei der eine hohe Einbaugenauigkeit unter Verringerung der Anzahl von Teilen erreicht wird und die Haltbarkeit der Kupplungszähne bei gleichmäßiger Kraftübertragung verbessert wird.

Dies wird gemäß der Erfindung durch eine Differentialvorrichtung erreicht, die ein Drehteil, ein Paar Achswellenräder, Ritzelwellen, Ritzel und eine Verbindung aufweist. Die Ritzelwellen sind an dem Drehteil radial angeordnet. Die Ritzel sind an den jeweiligen Ritzelwellen drehbar abgestützt. Das Paar Achswellenräder stehen mit den Ritzeln in Eingriff und sind koaxial zu dem Drehteil angeordnet. An der Verbindung sind die Ritzelwellen durch sich selbst miteinander verbunden.

Ferner weist gemäß der Erfindung die Verbindung eine erste Verbindungswand auf, die zwischen den einander benachbarten Ritzelwellen ausgebildet ist und eine Axialbewegung einer der Ritzelwellen relativ zu der anderen der Ritzelwellen begrenzt.

Ferner weist gemäß der Erfindung die Verbindung eine zweite Verbindungswand auf, die zwischen den einander benachbarten Ritzelwellen ausgebildet ist und eine Drehbewegung einer der Ritzelwellen relativ zu der anderen der Ritzelwellen begrenzt.

Ferner sind gemäß der Erfindung die Ritzelwellen symmetrisch zu einer Drehachse des Drehteils ausgebildet. Ferner weisen die Ritzelwellen eine lange Ritzelwelle und eine kurze Ritzelwelle auf, die im rechten Winkel zu der langen Ritzelwelle mit dieser verbunden ist.

Ferner weist gemäß der Erfindung die lange Ritzelwelle einen konkaven Abschnitt auf.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1A, 1B, 1C und 1D eine Differentialvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2A, 2B, 2C und 2D eine Differentialvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
3A, 3B, 3C und 3D eine Differentialvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
4A, 4B, 4C und 4D eine Differentialvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung; und 5A, 5B, 5C und 5D eine herkömmliche Differentialvorrichtung, wobei 1A-5A jeweils eine Verbindung von Ritzelwellen, 1B-5B jeweils einen Schnitt der Ritzelwellen und Kitzel in einem inneren Differential als ein inneres Drehteil, 1C-5C jeweils einen Schnitt der gesamten Differentialvorrichtung entlang der Linie X-X in 1B-5B, und 1D-5D jeweils einen Schnitt der gesamten Differentialvorrichtung entlang der Linie Y-Y in 1B-5B zeigen.
Mit Bezug auf die Zeichnung werden Ausführungsformen einer Differentialvorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.
Die Differentialvorrichtung gemäß der Erfindung wird beispielsweise bei einem Freilaufdifferential angewendet, bei dem durch Ein- oder Auskuppeln einer Klauenkupplung ein Zweirad- oder Vierrad-Antriebsmodus ohne bzw. mit Übertragung eines Antriebsdrehmoments von einem Differentialgehäuse auf einen Differentialmechanismus mit einem Differentialgetriebe erreicht wird.
Mit Bezug auf 1A, 1B, 1C und 1D wird eine Differentialvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Wie in 1C und 1D gezeigt ist, weist die Differentialvorrichtung ein inneres Drehteil 3 als ein inneres Differential, ein äußeres Drehteil 1 als ein Differentialgehäuse, eine Klauenkupplung 2, Ritzelwellen 4 (4A und 4B), Ritzel 5, ein Paar Achswellenräder 6 und 7, eine Verbindung 8, und einen Kraftübertragungsabschnitt 9 für eine gleichmäßige Kraftübertragung auf. Die Ritzelwellen 4A und 4B sind radial in dem inneren Drehteil 3 angeordnet. Das innere Drehteil 3 ist in dem äußeren Drehteil 1 beweglich eingebaut und kann mittels der Klauenkupplung 2 mit dem äußeren Drehteil 1 verbunden und von diesem getrennt werden. Die Ritzel 5 sind an den jeweiligen Ritzelwellen 4A und 4B drehbar abgestützt. Die Achswellenräder 6 und 7 stehen mit den Ritzeln 5 an deren beiden Seiten in Eingriff und sind koaxial zu dem äußeren Drehteil angeordnet. Die Ritzelwellen 4A und 4B sind an der Verbindung 8, die in jenem Abschnitt einer Drehachse des inneren Drehteils ausgebildet ist, wo die radialen Ritzelwellen 4A und 4B zusammentreffen, durch sich selbst miteinander verbunden. Der Kraftübertragungsabschnitt 9 ist in der Verbindung 8 ausgebildet und überträgt ein Drehmoment gleichmäßig von dem äußeren Drehteil 1 auf die Klauenkupplung 2.
Die Differentialvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform basiert auf dem Aufbau des grundlegendsten Differentialgetriebes mit Ausgleichsrädern. Wie aus 1C ersichtlich, ist ein inneres Differential 3 als das innere Drehteil koaxial und drehbar in einem Differentialgehäuse 1 als das äußere Drehteil eingebaut. Das Differentialgehäuse 1 wird durch Befestigen zweier axial geteilter Gehäuseteile miteinander gebildet. Die lange Ritzelwelle 4A ist radial und diametral in dem inneren Differential 3 im rechten Winkel zur Drehachse des Differentialgehäuses 1 eingebaut. Die Ritzel 5 sind an der langen Ritzelwelle 4A drehbar abgestützt, wie aus 1B ersichtlich ist. In einem axial mittleren Abschnitt der langen Ritzelwelle 4A ist eine Öffnung 12 ausgebildet. An dem einen Ende der kurzen Ritzelwellen 4B ist jeweils ein Vorsprung 13 ausgebildet, dessen Durchmesser r2 kleiner als der Durchmesser r1 der jeweiligen kurzen Ritzelwelle 4B ist (r1 > r2). Der Vorsprung 13 der jeweiligen kurzen Ritzelwelle 4B ist in die Öffnung 12 der langen Ritzelwelle 4A eingepasst, wie noch beschrieben wird. Somit ist die Richtung der Öffnung 12 senkrecht zur Längsrichtung der langen Ritzelwelle 4A.
Die kurzen Ritzelwellen 4B sind im rechten Winkel zu der langen Ritzelwelle 4A mittels Bolzen 100 an dem inneren Differential 3 befestigt. Die Ritzel 5 sind an der jeweiligen kurzen Ritzelwelle 4B drehbar abgestützt. Die an den axialen Enden der kurzen Ritzelwellen 4B ausgebildeten Vorsprünge 13 sind in die in dem axial mittleren Abschnitt der langen Ritzelwelle 4A ausgebildeten Öffnungen 12 eingesetzt, wie in 1A gezeigt ist, wodurch die Ritzelwellen 4A und 4B miteinander verbunden sind. Die direkte Verbindung durch Einsetzen des Vorsprungs 13 an der jeweiligen kurzen Ritzelwelle 4B in die Öffnung 12 in der langen Ritzelwelle 4A bildet eine Verbindung 8 von hoher Genauigkeit. Die hochgenaue und komplementäre Montage an der Verbindung 8 macht es möglich, die Genauigkeit der direkten senkrechten Verbindung zwischen der langen Ritzelwelle 4A und den kurzen Ritzelwellen 48 sicherzustellen und beizubehalten. Da die Verbindung 8 im Drehzentrum liegt, ist es einfacher, die Genauigkeit beizubehalten.
Bei der oben beschriebenen Verbindung 8 bilden die genauen Passflächen zwischen der Öffnung 12 und dem Vorsprung 13 und die Fläche, wo eine zwischen der kurzen Ritzelwelle 4B und deren Vorsprung 13 ausgebildete Schulter den Außenumfang der langen Ritzelwelle 4A kontaktiert, einen Kraftübertragungsabschnitt 9 zur gleichmäßigen Kraftübertragung. An dem Kraftübertragungsabschnitt 9 wirken die Flächen zusammen, um eine zuverlässige Positionierung der senkrechten Verbindung zwischen der langen Ritzelwelle 4A und den kurzen Ritzelwellen 4B sicherzustellen und beizubehalten, um somit eine gleichmäßige Kraftübertragung an den Ritzelwellen 4A und 4B zu ermöglichen.
Da die Ritzelwellen 4A und 4B an der Verbindung 8 in der oben beschriebenen Weise miteinander verbunden sind, wird in der Verbindung 8 eine erste Verbindungswand zwischen der Öffnung 12 und dem Vorsprung 13 gebildet. Durch die erste Verbindungswand wird eine Axialbewegung der langen Ritzelwelle 4A begrenzt. Selbst wenn die lange Ritzelwelle 4A in dem inneren Differential 3 nur eingepasst und nicht durch zusätzliche Teile an diesem befestigt ist, bewegt sich durch die Begrenzung der ersten Verbindungswand die lange Ritzelwelle 4A nicht in deren Axialrichtung. Somit ist es nicht notwendig, die lange Ritzelwelle 4A mittels Bolzen oder dergleichen an dem inneren Differential 3 zu befestigen. Dementsprechend werden die Anzahl von Teilen und die Herstellungsschritte verringert.
Ferner wird, da die Ritzelwellen 4A und 4B an der Verbindung 8 in der oben beschriebenen Weise miteinander verbunden sind, in der Verbindung 8 eine zweite Verbindungswand zwischen der Öffnung 12 und dem Vorsprung 13 gebildet. Durch die zweite Verbindungswand wird eine Drehbewegung der langen Ritzelwelle 4A begrenzt. Selbst wenn die lange Ritzelwelle 4A in dem inneren Differential 3 nur eingepasst und nicht durch zusätzliche Teile an diesem befestigt ist, bewegt sich durch die Begrenzung der zweiten Verbindungswand die lange Ritzelwelle 4A nicht in deren Drehrichtung. Somit ist es nicht notwendig, die lange Ritzelwelle 4A mittels Bolzen oder dergleichen an dem inneren Differential 3 zu befestigen. Dementsprechend werden die Anzahl von Teilen und die Herstellungsschritte verringert.
Darüber hinaus sind die lange Ritzelwelle 4A und die kurzen Ritzelwellen 4B symmetrisch zu der Drehachse des äußeren Differentials 1 ausgebildet. Daher können die Ritzelwellen 4A und 4B ohne irgendein Richtungskennzeichen in das innere Differential 3 eingebaut werden. Dementsprechend wird die Herstellungseffizienz erhöht, und die Anzahl von Teilen wird reduziert.
Da die lange Ritzelwelle 4A die Öffnung 12 aufweist, wird die Steifigkeit der langen Ritzelwelle 4A an der Verbindung 8 verringert. Dementsprechend wird die Differenz zwischen dem auf die lange Ritzelwelle 4A einwirkenden Drehmoment und dem auf die kurzen Ritzelwellen 4B einwirkenden Drehmoment reduziert.
Da keine ungleichmäßige Belastung auf ein spezielles Teil der Klauenkupplung 2 ausgeübt wird, ist es nicht notwendig, die Klauenkupplung einer kostenaufwendigen und komplizierten Wärmebehandlung zu unterziehen oder ein Material mit hoher Festigkeit hierfür auszuwählen.
Ein erstes und ein zweites Achswellenrad 6 und 7 sind koaxial zu der Drehachse des Differentialgehäuses 1 in Schrägverzahnungseingriff mit den Ritzeln 5 beiderseits deren Achse angeordnet. Eine die Klauenkupplung definierende Klauenverzahnung 3A ist an der einen Seite des inneren Differentials 3 ausgebildet. Ein Kupplungsring 10 mit einer der Klauenverzahnung 3A gegenüberliegenden Klauenverzahnung 10A ist an der Innenseite des Differentialgehäuses 1 angeordnet. Ein Betätigungsvorsprung 10B ist an einer der Klauenverzahnung 10A abgewandeten Seite des Kupplungsringes 10 ausgebildet und steht durch mehrere am Umfang der Seite des Differentialgehäuses 1 ausgebildete Öffnungen hindurch nach außen vor. Der Betätigungsvorsprung 10B wird durch Expansion einer Membran in einer an einem feststehenden Abschnitt angeordneten pneumatischen Betätigungseinrichtung 11 in Gleitkontakt nach vorn gedrückt und ermöglicht durch das Einkuppeln der Klauenkupplung 2 die Übertragung eines Antriebsdrehmoments von dem Differentialgehäuse 1 auf das innere Differential 3, das normalerweise von dem Differentialgehäuse 1 getrennt ist.
Mit Bezug auf 2A, 2B, 2C und 2D wird eine Differentialvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Gemäß dieser Ausführungsform weist die Verbindung 8 im Drehzentrum zwischen der langen Ritzelwelle 4A und den kurzen Ritzelwellen 4B einen Abschnitt 14 mit geringem Durchmesser und eine bogenförmige Nut 16 auf, wie aus 2A ersichtlich ist. Der Abschnitt 14 mit geringem Durchmesser ist in einem mittleren Bereich der langen Ritzelwelle 4A ausgebildet. Die bogenförmige Nut 16 ist in dem axialen Ende der jeweiligen kurzen Ritzelwelle 4B ausgebildet und kontaktiert die Umfangsfläche des Abschnitts 14 mit geringem Durchmesser in einer komplementären Weise. Die lange Ritzelwelle 4A ist in dem inneren Differential 3 eingebaut, und die kurzen Ritzelwellen 4B sind im rechten Winkel zu der langen Ritzelwelle 4A in dem inneren Differential 3 eingebaut und mittels Bolzen 100 an dem inneren Differential 3 befestigt. Dementsprechend wird ein Kraftübertragungsabschnitt 9 für eine gleichmäßige Kraftübertragung in der Verbindung 8 zwischen der Umfangsfläche des Abschnitts 14 mit geringem Durchmesser an der langen Ritzelwelle 4A und der bogenförmigen Nut 16 der jeweiligen kurzen Ritzelwelle 4B und zwischen den Schultern 15 des Abschnitts 14 mit geringem Durchmesser an der langen Ritzelwelle 4A und der Umfangsfläche der jeweiligen kurzen Ritzelwelle 4B gebildet, um die senkrechte Anordnung der Ritzelwellen 4A und 4B zueinander sicherzustellen und beizubehalten.
Daher wird der Kraftübertragungsabschnitt 9 durch Nutzung der Umfangsfläche und des diametralen Abschnitts der jeweiligen kurzen Ritzelwelle 4B in einem relativ großen Bereich gebildet und kann die senkrechte Anordnung der Ritzelwellen 4A und 4B zueinander zuverlässiger sicherstellen und beibehalten.
Da die Ritzelwellen 4A und 4B an der Verbindung 8 in der oben beschriebenen Weise miteinander verbunden sind, wird in der Verbindung 8 eine erste Verbindungswand zwischen dem Abschnitt 14 mit geringem Durchmesser und der bogenförmigen Nut 16 gebildet. Durch die erste Verbindungswand wird eine Axialbewegung der langen Ritzelwelle 4A begrenzt. Selbst wenn die lange Ritzelwelle 4A in dem inneren Differential 3 nur eingepasst und nicht durch zusätzliche Teile an diesem befestigt ist, bewegt sich durch die Begrenzung der ersten Verbindungswand die lange Ritzelwelle 4A nicht in deren Axialrichtung. Somit ist es nicht notwendig, die lange Ritzelwelle 4A mittels Bolzen oder dergleichen an dem inneren Differential 3 zu befestigen. Dementsprechend werden die Anzahl der Teile und die Herstellungsschritte verringert.
Ferner sind die lange Ritzelwelle 4A und die kurzen Ritzelwellen 4B symmetrisch zu der Drehachse des äußeren Differentials 1 ausgebildet. Daher können die Ritzelwellen 4A und 4B ohne irgendein Richtungskennzeichen in das innere Differential 3 eingebaut werden. Dementsprechend wird die Herstellungseffizienz erhöht, und die Anzahl von Teilen wird reduziert.
Da die lange Ritzelwelle 4A den Abschnitt 14 mit geringem Durchmesser aufweist, wird die Steifigkeit der langen Ritzelwelle 4A an der Verbindung 8 verringert. Dementsprechend wird die Differenz zwischen dem auf die lange Ritzelwelle 4A einwirkenden Drehmoment und dem auf die kurzen Ritzelwellen 4B einwirkenden Drehmoment reduziert.
Ferner kann eine auf eine Klauenkupplung 2 (2C) beim Einkuppeln ausgeübte Belastung durch die Ritzelwellen 4A und 4B gleichmäßig aufgenommen werden, so dass keine ungleichmäßige Belastung auf ein spezielles Teil der Klauenkupplung 2 ausgeübt werden kann, und daher ist es nicht notwendig, die Klauenkupplung einer kostenaufwendigen und komplizierten Wärmebehandlung zu unterziehen oder ein Material mit hoher Festigkeit hierfür auszuwählen.
Mit Bezug auf 3A, 3B, 3C und 3D wird eine Differentialvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Gemäß dieser Ausführungsform weist die Verbindung 8 im Drehzentrum zwischen der langen Ritzelwelle 4A und den kurzen Ritzelwellen 4B ein Paar Nuten 17 auf, die in einem mittleren Abschnitt der langen Ritzelwelle 4A an einander gegenüberliegenden Seiten ausgebildet sind, um den Außendurchmesser der jeweiligen kurzen Ritzelwelle 4B in einer komplementären Weise darin aufzunehmen. Die Nuten 17 der langen Ritzelwelle 4A weisen Bodenflächen auf, mit denen axiale Endflächen der kurzen Ritzelwellen 4B kontaktieren. Die lange Ritzelwelle 4A ist in dem inneren Differential 3 eingebaut, und die kurzen Ritzelwellen 4B sind im rechten Winkel zu der langen Ritzelwelle 4A in dem inneren Differential 3 eingebaut und mittels Bolzen 100 an dem inneren Differential 3 befestigt. Dementsprechend wird ein Kraftübertragungsabschnitt 9 für eine gleichmäßige Kraftübertragung in der Verbindung 8 durch die Umfangs- und Bodenflächen der Nuten 17 der langen Ritzelwelle 4A und die Umfangs- und axialen Endflächen der in die Nuten 17 eingepassten kurzen Ritzelwellen 4B gebildet, um die senkrechte Anordnung der Ritzelwellen 4A und 4B zueinander sicherzustellen und beizubehalten.
Daher wird der Kraftübertragungsabschnitt 9 durch Nutzung der gesamten Umfangs- und Endflächen der jeweiligen kurzen Ritzelwelle 4B in einem noch größeren Bereich gebildet und kann die senkrechte Anordnung der Ritzelwellen 4A und 4B zueinander noch zuverlässiger sicherstellen und beibehalten.
Da die Ritzelwellen 4A und 4B an der Verbindung 8 in der oben beschriebenen Weise miteinander verbunden sind, wird in der Verbindung 8 eine erste Verbindungswand zwischen den Nuten 17 und dem axialen Ende der kurzen Ritzelwelle 4B gebildet. Durch die erste Verbindungswand wird eine Axialbewegung der langen Ritzelwelle 4A begrenzt. Selbst wenn die lange Ritzelwelle 4A in dem inneren Differential 3 nur eingepasst und nicht durch zusätzliche Teile an diesem befestigt ist, bewegt sich durch die Begrenzung der ersten Verbindungswand die lange Ritzelwelle 4A nicht in deren Axialrichtung. Somit ist es nicht notwendig, die lange Ritzelwelle 4A mittels Bolzen oder dergleichen an dem inneren Differential 3 zu befestigen. Dementsprechend werden die Anzahl der Teile und die Herstellungsschritte verringert.
Ferner wird, da die Ritzelwellen 4A und 4B an der Verbindung 8 in der oben beschriebenen Weise miteinander verbunden sind, in der Verbindung 8 eine zweite Verbindungswand zwischen der Bodenfläche der Nuten 17 und den axialen Endflächen der kurzen Ritzelwellen 4B gebildet. Durch die zweite Verbindungswand wird eine Drehbewegung der langen Ritzelwelle 4A begrenzt. Selbst wenn die lange Ritzelwelle 4A in dem inneren Differential 3 nur eingepasst und nicht durch zusätzliche Teile an diesem befestigt ist, bewegt sich durch die Begrenzung der zweiten Verbindungswand die lange Ritzelwelle 4A nicht in deren Drehrichtung. Somit ist es nicht notwendig, die lange Ritzelwelle 4A mittels Bolzen oder dergleichen an dem inneren Differential 3 zu befestigen. Dementsprechend werden die Anzahl von Teilen und die Herstellungsschritte verringert.
Die lange Ritzelwelle 4A und die kurzen Ritzelwellen 4B sind symmetrisch zu der Drehachse des äußeren Differentials 1 ausgebildet. Daher können die Ritzelwellen 4A und 4B ohne irgendein Richtungskennzeichen in das innere Differential 3 eingebaut werden. Dementsprechend wird die Herstellungseffizienz erhöht, und die Anzahl von Teilen wird reduziert.
Da die lange Ritzelwelle 4A die Nuten 17 aufweist, wird die Steifigkeit der langen Ritzelwelle 4A an der Verbindung 8 verringert. Dementsprechend wird die Differenz zwischen dem auf die lange Ritzelwelle 4A einwirkenden Drehmoment und dem auf die kurzen Ritzelwellen 4B einwirkenden Drehmoment reduziert.
Ferner wird eine auf eine Klauenkupplung 2 (3C) beim Einkuppeln ausgeübte Belastung durch die Ritzelwellen 4A und 4B sicherer gleichmäßig aufgenommen, so dass keine ungleichmäßige Belastung auf ein spezielles Teil der Klauenkupplung 2 ausgeübt werden kann. Dementsprechend ist es nicht notwendig, die Klauenkupplung einer kostenaufwendigen und komplizierten Wärmebehandlung zu unterziehen oder ein Material mit hoher Festigkeit hierfür auszuwählen.
Mit Bezug auf 4A, 4B, 4C und 4D wird eine Differentialvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Diese Ausführungsform wird beispielsweise bei einem Sperrdifferential verwendet. Die Differentialvorrichtung weist ein Differentialgehäuse 1 als ein äußeres Drehteil, eine Klauenkupplung 131, Ritzelwellen 4A und 4B, Ritzel 5, ein Paar Achswellenräder 6 und 7, eine Verbindung 8, und einen Kraftübertragungsabschnitt 9 für eine gleichmäßige Kraftübertragung auf. Die Ritzelwellen 4A und 4B sind radial an dem Differentialgehäuse 1 angeordnet. Die Ritzel 5 sind an den jeweiligen Ritzelwellen 4A und 4B drehbar abgestützt. Die Achswellenräder 6 und 7 stehen mit den Ritzeln 5 an deren beiden Seiten in Eingriff und sind koaxial zu dem Differentialgehäuse 1 derart angeordnet, dass sie mittels der Klauenkupplung 131 mit dem Differentialgehäuse 1 verbunden und von diesem getrennt werden können. Die Ritzelwellen 4A und 4B sind an der Verbindung 8 durch sich selbst miteinander verbunden, die in jenem Abschnitt einer Drehachse des Differentialgehäuses 1 ausgebildet ist, wo die radialen Ritzelwellen 4A und 4B zusammentreffen. Der Kraftübertragungsabschnitt 9 ist in der Verbindung 8 ausgebildet und überträgt ein Drehmoment gleichmäßig von dem äußeren Drehteil auf die Klauenkupplung.
In einem axial mittleren Abschnitt der langen Ritzelwelle 4A ist eine Öffnung 12 ausgebildet. An dem einen Ende der kurzen Ritzelwellen 4B ist jeweils ein Vorsprung 13 ausgebildet, der in die Öffnung 12 der langen Ritzelwelle 4A eingepasst ist. Die an den axialen Enden der kurzen Ritzelwellen 4B ausgebildeten Vorsprünge 13 sind in die in dem axial mittleren Abschnitt der langen Ritzelwelle 4A ausgebildeten Öffnungen 12 eingesetzt, wie in 4A gezeigt ist, wodurch die Ritzelwellen 4A und 4B in derselben Verbindungsstruktur miteinander verbunden sind, wie sie mit Bezug auf 1A und 1B beschrieben ist.
Die direkte Verbindung durch Einsetzen der Vorsprünge 13 an den kurzen Ritzelwellen 4B in die Öffnung 12 in der langen Ritzelwelle 4A bildet eine Verbindung 8 von hoher Genauigkeit. Die hochgenaue und komplementäre Montage an der Verbindung 8 macht es möglich, die Genauigkeit der direkten senkrechten Verbindung zwischen der langen Ritzelwelle 4A und den kurzen Ritzelwellen 4B sicherzustellen und beizubehalten. Da die Verbindung 8 im Drehzentrum liegt, ist es einfacher, die Genauigkeit beizubehalten.
Da die Ritzelwellen 4A und 48 an der Verbindung 8 in der oben beschriebenen Weise miteinander verbunden sind, wird in der Verbindung 8 eine erste Verbindungswand zwischen der Öffnung 12 und dem Vorsprung 13 gebildet. Durch die erste Verbindungswand wird eine Axialbewegung der langen Ritzelwelle 4A begrenzt. Selbst wenn die lange Ritzelwelle 4A in dem Differentialgehäuse 1 nur eingepasst und nicht durch zusätzliche Teile an diesem befestigt ist, bewegt sich durch die Begrenzung der ersten Verbindungswand die lange Ritzelwelle 4A nicht in deren Axialrichtung. Somit ist es nicht notwendig, die lange Ritzelwelle 4A mittels Bolzen oder dergleichen an dem Differentialgehäuse 1 zu befestigen. Dementsprechend werden die Anzahl der Teile und die Herstellungsschritte verringert.
Ferner wird, da die Ritzelwellen 4A und 4B an der Verbindung 8 in der oben beschriebenen Weise miteinander verbunden sind, in der Verbindung 8 eine zweite Verbindungswand zwischen der Öffnung 12 und dem Vorsprung 13 gebildet. Durch die zweite Verbindungswand wird eine Drehbewegung der langen Ritzelwelle 4A begrenzt. Selbst wenn die lange Ritzelwelle 4A in dem Differentialgehäuse 1 nur eingepasst und nicht durch zusätzliche Teile an diesem befestigt ist, bewegt sich durch die Begrenzung der zweiten Verbindungswand die lange Ritzelwelle 4A nicht in deren Drehrichtung. Somit ist es nicht notwendig, die lange Ritzelwelle 4A mittels Bolzen oder dergleichen an dem Differentialgehäuse 1 zu befestigen. Dementsprechend werden die Anzahl der Teile und die Herstellungsschritte verringert.
Darüber hinaus sind die lange Ritzelwelle 4A und die kurzen Ritzelwellen 4B symmetrisch zu der Drehachse des Differentialgehäuses 1 ausgebildet. Daher können die Ritzelwellen 4A und 4B ohne irgendein Richtungskennzeichen in das Differentialgehäuse 1 eingebaut werden. Dementsprechend wird die Herstellungseffizienz erhöht, und die Anzahl von Teilen wird reduziert.
Da die lange Ritzelwelle 4A die Öffnung 12 aufweist, wird die Steifigkeit der langen Ritzelwelle 4A an der Verbindung 8 verringert. Dementsprechend wird die Differenz zwischen dem auf die lange Ritzelwelle 4A einwirkenden Drehmoment und dem auf die kurzen Ritzelwellen 4B einwirkenden Drehmoment reduziert.
Anstelle der oben beschriebenen Verbindung zwischen den Ritzelwellen 4A und 4B kann die Differentialvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform dieselbe Verbindungsstruktur annehmen, wie mit Bezug auf 2A-2D und 3A-3D beschrieben ist.
Bei dieser Ausführungsform wird eine auf eine Klauenkupplung bei einer Differentialsperre ausgeübte Belastung durch die Ritzelwellen noch sicherer gleichmäßig aufgenommen. Daher kann keine ungleichmäßige Belastung auf ein spezielles Teil der Klauenkupplung ausgeübt werden. Dementsprechend ist es nicht notwendig, die Klauenkupplung einer kostenaufwendigen und komplizierten Wärmebehandlung zu unterziehen oder ein Material mit hoher Festigkeit hierfür auszuwählen.
Für geeignete alternative Ausführungsformen der Erfindung kann zum Beispiel folgendes ausgewählt werden:
die Form der Differentialvorrichtung mit der Eingriffsweise zwischen den Ritzeln und Achswellenrädern;
der Typ der Differentialvorrichtung, d.h. nicht nur der Typ mit vier Ritzeln als eine Kombination von im rechten Winkel zueinander kreuzenden langen und kurzen Ritzelwellen, sondern auch der Typ mit drei Ritzeln als eine Kombination von im Winkel von 120° zueinander kreuzenden Ritzelwellen;
die Form und der Typ des üblichen Differentials, des Freilaufdifferentials oder des Sperrdifferentials;
die Form der Klauenkupplung;
der Typ der Klauenkupplung, d.h. nicht nur eine Klauenverzahnung, sondern auch eine andere adäquate Verzahnung oder ein Reibungseingriff;
die Art des Ein- und Auskuppelns der Klauenkupplung mittels eines Kupplungsringes usw.;
die Form des Kraftübertragungsabschnitts in der Verbindung;
die Form der Betätigungseinrichtung;
der Typ der Betätigungseinrichtung, wie pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder mechanisch, oder eine Kombination daraus; und
die Stelle des Einbaus der Betätigungseinrichtung. Gemäß der Erfindung weist eine Differentialvorrichtung ein Drehteil, ein Paar Achswellenräder, Ritzelwellen, Ritzel und eine Verbindung auf. Die Ritzelwellen sind an dem Drehteil radial angeordnet. Die Ritzel sind an den jeweiligen Ritzelwellen drehbar abgestützt. Die Achswellenräder stehen mit den Ritzeln in Eingriff und sind koaxial zu dem äußeren Drehteil angeordnet. An der Verbindung sind die Ritzelwellen durch sich selbst miteinander verbunden.
Wie oben ausführlich beschrieben ist, kreuzen die Ritzelwellen einander in jenem Abschnitt der Drehachse, wo die Ritzelwellen zusammentreffen, wobei die Positionsbeziehung der Ritzelwellen ohne einen wesentlichen Fehler zuverlässig sichergestellt und beibehalten wird. Da keine zusätzlichen Teile, wie ein Drucklager, erforderlich sind, ist es möglich, die Anzahl von Teilen zu reduzieren und die Differentialvorrichtung effizient zu montieren.
Ferner ist es möglich, die Kraft gleichmäßig auf die Ritzelwellen zu übertragen. Da keine ungleichmäßige Kraft auf irgendein spezielles Teil der Klauenkupplung ausgeübt wird, wenn ein Antriebsdrehmoment von dem äußeren Drehteil auf das innere Drehteil übertragen wird, ist es nicht notwendig, die Klauenkupplung einer kostenaufwendigen und komplizierten Wärmebehandlung zu unterziehen oder ein Material mit hoher Festigkeit dafür auszuwählen.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine erste Verbindungswand in der Verbindung zwischen den einander benachbarten Ritzelwellen gebildet. Da die erste Verbindungswand eine Axialbewegung einer der Ritzelwellen relativ zu den anderen Ritzelwellen begrenzt, sind keine zusätzlichen Teile zum Begrenzen der Axialbewegung einer der Ritzelwellen, wie Bolzen oder dergleichen, erforderlich. Dementsprechend werden die Anzahl der Teile und die Herstellungsschritte reduziert.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine zweite Verbindungswand in der Verbindung zwischen den einander benachbarten Ritzelwellen gebildet. Da die zweite Verbindungswand eine Drehbewegung einer der Ritzelwellen relativ zu den anderen Ritzelwellen begrenzt, sind keine zusätzlichen Teile zum Begrenzen der Drehbewegung der Ritzelwellen, wie Bolzen oder dergleichen, erforderlich. Dementsprechend werden die Anzahl der Teile und die Herstellungsschritte reduziert.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung sind die Ritzelwellen symmetrisch zu einer Drehachse des Drehteils ausgebildet. Daher können die Ritzelwellen ohne irgendein Richtungskennzeichen an das Drehteil montiert werden.
Dementsprechend wird die Herstellungseffizienz erhöht und die Anzahl von Teilen wird reduziert.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung weisen die Ritzelwellen eine lange Ritzelwelle und eine kurze Ritzelwelle auf, die im rechten Winkel zu der langen Ritzelwelle mit dieser verbunden ist, und ein konkaver Abschnitt, wie eine Öffnung, ein Abschnitt mit geringem Durchmesser, oder eine Nut ist in der langen Ritzelwelle ausgebildet. Daher wird die Steifigkeit der langen Ritzelwelle an der Verbindung verringert. Dementsprechend wird die Differenz zwischen dem auf die lange Ritzelwelle einwirkenden Drehmoment und dem auf die kurzen Ritzelwellen einwirkenden Drehmoment reduziert.

Claims

Differentialvorrichtung, aufweisend: Ritzelwellen (4), die an einem Drehteil (1, 3) radial angeordnet sind; Ritzel (5), die an den jeweiligen Ritzelwellen (4) drehbar abgestützt sind; ein Paar Achswellenräder (6, 7), die mit den Ritzeln (5) in Eingriff stehen und koaxial zu dem Drehteil (1, 3) angeordnet sind; und eine Verbindung (8), an welcher die Ritzelwellen (4) durch sich selbst miteinander verbunden sind.
Differentialvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbindung (8) eine erste Verbindungswand aufweist, die zwischen den in einer Drehrichtung des Drehteils (1, 3) einander benachbarten Ritzelwellen (4) ausgebildet ist und eine Axialbewegung einer der Ritzelwellen (4) relativ zu der anderen der Ritzelwellen (4) begrenzt.
Differentialvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbindung (8) eine zweite Verbindungswand aufweist, die zwischen den in einer Drehrichtung des Drehteils (1, 3) einander benachbarten Ritzelwellen (4) ausgebildet ist und eine Drehbewegung einer der Ritzelwellen (4) relativ zu der anderen der Ritzelwellen (4) begrenzt.
Differentialvorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest eine der Ritzelwellen (4) symmetrisch zu einer Drehachse des Drehteils (1, 3) ausgebildet ist.
Differentialvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ritzelwellen (4) aufweisen: eine lange Ritzelwelle (4A), und eine kurze Ritzelwelle (4B), die im rechten Winkel zu der langen Ritzelwelle (4A) mit dieser verbunden ist.
Differentialvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die lange Ritzelwelle (4A) einen konkaven Abschnitt aufweist.
Differentialvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die lange Ritzelwelle (4A) eine Öffnung (12) und die kurze Ritzelwelle (4B) einen an deren axialem Ende ausgebildeten Vorsprung (13) aufweisen, der in die Öffnung (12) eingesetzt ist, so dass die lange Ritzelwelle (4A) und die kurze Ritzelwelle (4B) miteinander verbunden sind.
Differentialvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die lange Ritzelwelle (4A) einen Abschnitt (14) mit geringem Durchmesser und die kurze Ritzelwelle (4B) eine an deren axialem Ende ausgebildete bogenförmige Nut (16) aufweist, die eine Umfangsfläche des Abschnitts (14) mit geringem Durchmesser kontaktiert.
Differentialvorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Paar Nuten (17) in der langen Ritzelwelle (4A) ausgebildet sind und Bodenflächen aufweisen, die axiale Endflächen der kurzen Ritzelwellen (4B) kontaktieren.
Differentialvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Drehteil ein äußeres Drehteil (1) und ein inneres Drehteil (3) aufweist, das innere Drehteil (3) in dem äußeren Drehteil (1) bewegbar eingebaut ist und mittels einer Klauenkupplung (2) mit dem äußeren Drehteil (1) verbindbar und von diesem trennbar ist, und die Ritzelwellen (4) an dem inneren Drehteil (3) radial angeordnet sind.
Differentialvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Klauenkupplung (2) an zumindest einem der Achswellenräder (6, 7) vorgesehen ist und mit dem Drehteil (1) verbindbar und von diesem trennbar ist.