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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.
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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 Freilaufdifferential) durchführen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
DE 718 383 C beschreibt
eine Differentialvorrichtung mit zwei langen Ritzelwellen, die über jeweils
eine Ausnehmung miteinander in Verbindung stehen.
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Die
DE 41 20 475 A1 offenbart
eine Differentialvorrichtung mit einer langen und zwei kurzen Ritzelwellen,
wobei die lange Ritzelwelle eine Öffnung, die eine kurze Ritzelwelle
einen Vorsprung, und die andere kurze Ritzelwelle eine Öffnung aufweist,
in welche der Vorsprung der einen kurzen Ritzelwelle eingreift.
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Die
DE 24 58 595 A1 offenbart
eine Differentialvorrichtung mit einer langen und zwei kurzen Ritzelwellen,
wobei die lange Ritzelwelle eine Öffnung, die eine kurze Ritzelwelle
einen Vorsprung, und die andere kurze Ritzelwelle als Buchse ausgebildet
ist, in welche der Vorsprung der einen kurzen Ritzelwelle eingreift.
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Die
WO 01/88 414 A1 beschreibt eine Differentialvorrichtung mit vier
kurzen Ritzelwellen, deren Endflächen
jeweils als spitz zulaufender Keil ausgebildet sind.
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Die
DE 102 16 290 A1 beschreibt
eine Differentialvorrichtung mit nur einer einzigen langen Ritzelwelle.
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Die
EP 0 864 779 A1 offenbart
eine Differentialvorrichtung mit einer langen und zwei kurzen Ritzelwellen,
wobei die lange Ritzelwelle eine Öffnung aufweist, und die beiden
kurzen Ritzelwellen jeweils einen Vorsprung aufweisen und an einem
inneren Drehteil lose und einem äußeren Drehteil
in Nuten fixiert sind.
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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.
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Dies
wird gemäß der Erfindung
durch eine Differentialvorrichtung nach den Merkmalen aus einem
der Ansprüche
1, 2 und 3 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die
Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1A, 1B, 1C und 1D eine Differentialvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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2A, 2B, 2C und 2D eine Differentialvorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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3A, 3B, 3C und 3D eine Differentialvorrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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4A, 4B, 4C und 4D eine Differentialvorrichtung
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung; und
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5A, 5B, 5C und 5D eine herkömmliche
Differentialvorrichtung,
wobei 1A–5A jeweils
eine Verbindung von Ritzelwellen, 1B–5B jeweils
einen Schnitt der Ritzelwellen und Ritzel innerhalb eines Differentials
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.
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Mit
Bezug auf die Zeichnung werden Ausführungsformen einer Differentialvorrichtung
gemäß der Erfindung
beschrieben.
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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.
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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 innerhalb eines
Differentials, 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.
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Die
Differentialvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform
basiert auf dem Aufbau des grundlegendsten Differentialgetriebes
mit Ausgleichsrädern.
Wie aus 1C ersichtlich, innerhalb eines
Differentials 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.
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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 4B sicherzustellen
und beizubehalten. Da die Verbindung 8 im Drehzentrum liegt,
ist es einfacher, die Genauigkeit beizubehalten.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.