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Die
Erfindung betrifft ein Differential mit einer Schlupfbegrenzungsfunktion.
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Die
japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr. 5(1993)-80855 offenbart ein Differential, welches das
Drehmoment eines Motors über
ein Differentialgehäuse,
Ritzel und ein Paar Achswellenräder
auf linke und rechte Antriebsräder
verteilt. Wenn das linke oder rechte Antriebsrad beim Fahren auf
einer schlechten Straße
oder einer Straße
mit geringer Reibung oder beim Starten oder Beschleunigen auf geringen
Widerstand trifft, drehen sich die Ritzel um das Achswellenrad mit
dem meisten Widerstand, während
sie das andere Achswellenrad mit zusätzlicher Drehzahl antreiben.
Das Differential ist zwischen dem Differentialgehäuse und
jedem Achswellenrad mit einer Kegelkupplung versehen, welche durch
eine Reaktionsdruckkraft des Achswellenrades eingekuppelt wird,
das mit den Ritzeln in Eingriff steht, die das Achswellenrad antreiben,
und ein Drehmoment erzeugt, um die Ausgleichsbewegung zwischen dem
Differentialgehäuse
und den Achswellenrädern
zu begrenzen. Dies verbessert die Handhabung, das Fahrverhalten
und die Fahrstabilität
eines Fahrzeuges.
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Im
Allgemeinen sind in Reibabschnitten (z. B. Kegelkupplungsflächen) zwischen
dem Differentialgehäuse
und den Achswellenrädern
tiefe Rillen in groben Abständen
ausgebildet, um das gewünschte Schlupfbegrenzungsmoment
(Reibwiderstand μ)
zu erreichen, wobei den Reibabschnitten Schmieröl zugeführt wird.
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Jedoch
läuft,
da die tiefen Rillen ein leichtes Herausfließen des Schmieröls ermöglichen,
das Schmieröl
leicht an Gleitreibungsflächen
der Reibabschnitte aus. Insbesondere gelangen in dem Gehäuse der
Kegelkupplungen beim Auslaufen des Schmieröls die Gleitreibungsflächen in
metallischen Kontakt miteinander, was eine Klemm-Schlupf-Erscheinung, bei
der Klemmen und Schlupf wiederholt werden, Vibrationen, bezeichnet
als Lärm,
Schwingung, Härte
(NVH), und damit verbundene Geräusche
verursachen kann. Darüber
hinaus wird der Widerstand gegen Festfressen der Gleitreibungsflächen verringert,
und die Schlupfbegrenzungsfunktion und die Fahrstabilität des Fahrzeuges
können
auch verschlechtert werden.
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Andererseits
muss ein Differential mit der Schlupfbegrenzungsfunktion die folgenden
harten Leistungsanforderungen erfüllen. Speziell muss das Differential
unabhängig
von der Art des Schmieröls, welches
nicht nur teures Schmieröl
für ein
Differential mit begrenztem Schlupf (LSD-Öl), bei dem ein Netzmittel
hinzugefügt
ist, sondern auch Automatikgetriebeöl (ATF), Handschaltgetriebeöl (MTF),
Hypoidöl, und
dergleichen umfasst, normal funktionieren und mit geringen Kosten
benutzt werden. Jedoch treten in dem Falle, in dem ATF, MTF und
Hypoidöl
benutzt werden, und besonders in dem Falle, in dem diese Öle bei hoher
Temperatur benutzt werden, bei welcher die Viskosität des Schmieröls sinkt,
die oben beschriebenen Erscheinungen, die mit dem Auslaufen von
Schmieröl
verbunden sind, leicht auf. Selbst in dem Falle, in dem LSD-Öl benutzt
wird, wird beim Auslaufen des Schmieröls an den Gleitreibungsflächen das
Schlupfbegrenzungsmoment mit der Senkung des Reibwiderstandes (μ) verringert,
obwohl das Auftreten von Geräuschen
durch die Wirkung eines Zusatzstoffes verhindert wird. Daher kann
die Fahrstabilität
eines Fahrzeuges verschlechtert werden.
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Die
DE 2454067 A1 ,
US 3930424 A und
DE 10014875 A1 offenbaren
jeweils ein Differential mit einem Gehäuse, einem Getriebemechanismus
und einem Schlupfbegrenzungsmechanismus, der einen Reibabschnitt
mit zwei einander gegenüberliegenden Gleitreibungsflächen aufweist,
die beide sphärisch ausgebildet
und in ihrer Form aneinander angepasst sind.
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Die
US 6066063 A beschreibt
ein Differential mit einem Gehäuse,
einem Getriebemechanismus und einem Schlupfbegrenzungsmechanismus,
der einen Reibabschnitt mit zwei einander gegenüberliegenden Gleitreibungsflächen aufweist,
die beide konisch ausgebildet und in ihrer Form aneinander angepasst
sind.
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Mit
der Erfindung wird ein Differential geschaffen, welches unabhängig von
der Art des Schmieröls
normal funktioniert, leicht zu entwickeln ist und mit geringen Kosten
benutzt werden kann, wobei eine Klemm-Schlupf- Erscheinung, Vibrationen (NVH) und Geräusche verhindert
werden und der Widerstand gegen Festfressen und die Schlupfbegrenzungsfunktion
verbessert werden.
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Dies
wird gemäß der Erfindung
mit einem Differential nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 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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1 ein
Schema eines Fahrzeuges mit einem Differential gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 einen
Schnitt des Differentials gemäß der Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts A aus 2; und
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4A und 4B vergrößerte Ansichten einer
Gleitreibungsfläche
eines Reibabschnitts des Differentials gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
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Mit
Bezug auf die Zeichnung wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben,
wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Wie
in 1 gezeigt, weist ein Antriebsstrang DT eines Fahrzeuges
V einen Motor ENG, ein Getriebe TM, ein vorderes Differential 1,
eine linke und eine rechte vordere Achse AX1 und AX2, ein linkes
und ein rechtes Antriebs-Vorderrad W1 und W2, und ein linkes und
ein rechtes Hinterrad W3 und W4 auf. Das Antriebsdrehmoment des
Motors ENG wird von dem Getriebe TM an das vordere Differential 1 übertragen
und von dem vorderen Differential 1 über die Vorderachsen AX1 und
AX2 an das linke und das rechte Vorderrad W1 und W2 verteilt.
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Wie
in 2 gezeigt, weist das vordere Differential 1 ein
Differentialgehäuse
(Gehäuse) 3,
einen Differentialgetriebemechanismus (Getriebemechanismus) 13,
und einen linken und einen rechten Schlupfbegrenzungsmechanismus 17 auf
und ist in einem Differentialträger 1a (1)
drehbar aufgenommen, welcher in Bezug auf das Fahrzeug V feststehend
ist.
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Das
Differentialgehäuse 3 weist
eine linke und eine rechte Nabe 31 und 33 auf,
die an dem Differentialträger 1a mit
Lagern (nicht gezeigt) drehbar abgestützt sind. Ein Tellerrad (nicht
gezeigt) ist mittels Schrauben an einem Flansch 3a befestigt,
der an dem Differentialgehäuse 3 ausgebildet
ist, und steht mit einem Abtriebsrad des Getriebes TM in Eingriff. Das
Differentialgehäuse 3 ist
daher über
das Tellerrad mit dem Motor ENG verbunden und wird von dem Antriebsdrehmoment
des Motors ENG drehbar angetrieben. In dem Differentialträger 1a ist
eine Schmierölwanne
vorgesehen, in der eine vorbestimmte Menge an Schmieröl enthalten
ist. Das in der Schmierölwanne
enthaltene Schmieröl
fließt
in das Differentialgehäuse 3,
wenn das Differentialgehäuse 3 gedreht
wird.
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Der
Differentialgetriebemechanismus 13 weist eine Ritzelwelle 5,
welche an dem Differentialgehäuse 3 montiert
ist und sich zusammen mit diesem dreht, Ritzel 7 als Ausgleichsräder, welche
an der Ritzelwelle 5 drehbar abgestützt sind, und ein Paar einander
gegenüberliegende
Achswellenräder 9 und 11 als
Abtriebsräder
auf, die mit den Ritzeln 7 zur Ausgleichsdrehung in Eingriff
stehen.
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Ein
Endabschnitt der Ritzelwelle 5 ist in eine Öffnung 40 eingesetzt,
die in einem Abschnitt mit großem
Durchmesser des Differentialgehäuses 3 ausgebildet
ist, und ist mittels eines Federbolzens 35 an dem Differentialgehäuse 3 derart
befestigt, dass er sich weder relativ dazu dreht, noch von diesem
lösbar
ist. Eine sphärische
Scheibe 37 ist zwischen jedem Ritzel 7 und dem
Differentialgehäuse 3 angeordnet
und ist einer Zentrifugalkraft, die durch die Drehung des Differentialgehäuses 3 erzeugt
und auf die Ritzel 7 ausgeübt wird, und einer Reaktionsdruckkraft
ausgesetzt, die durch den Eingriff der Ritzel 7 mit den
Achswellenrädern 9 und 11 erzeugt
wird. Das linke Achswellenrad 9 ist mit dem linken Vorderrad W1 über die
Achse AX1 verbunden, welche an dem Innenumfang 32 der linken
Nabe 31 des Differentialgehäuses 3 drehbar abgestützt ist
und an ihren Enden mit dem linken Achswellenrad 9 über ein
an dessen Innenumfang ausgebildetes Keilwellenprofil 9a verbunden
ist. Das rechte Achswellenrad 11 ist mit dem rechten Vorderrad
W2 über
die Achse AX2 verbunden, welche an dem Innenumfang 34 der
rechten Nabe 33 des Differentialgehäuses 3 drehbar abgestützt ist
und an ihren Enden mit dem rechten Achswellenrad 11 über ein
an dessen Innenumfang ausgebildetes Keilwellenprofil 11a verbunden
ist.
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Der
Schlupfbegrenzungsmechanismus 17 besteht aus Kegelkupplungen,
die zwischen den Achswellenrädern 9 und 11 und
konischen Ringen 15 als Reibelemente ausgebildet sind,
die zwischen dem Differentialgehäuse 3 und
den Achswellenrädern 9 und 11 vorgesehen
sind. Jeder Schlupfbegrenzungsmechanismus 17 hat einen
Reibabschnitt zum Erzeugen eines Schlupfbegrenzungsmoments (Schlupfbegrenzungskraft),
welches die Ausgleichsdrehung der Achswellenräder 9 und 11,
d. h. die Relativdrehung zwischen dem Differentialgehäuse 3 und
den Ritzeln 7 begrenzt. Einer der Reibabschnitte ist zwischen
einer Gleitreibungsfläche 19 des
Achswellenrades 9 und einer Gleitreibungsfläche 16 des linken
konischen Ringes 15 ausgebildet. Der andere Reibabschnitt
ist zwischen einer Gleitreibungsfläche 21 des Achswellenrades 11 und
einer Gleitreibungsfläche 16 des
rechten konischen Ringes 15 ausgebildet. Die beiden Achswellenräder 9 und 11 sind
Reaktionsdruckkräften
ausgesetzt, die durch ihren Eingriff mit den Ritzeln 7 erzeugt
werden, indem die Gleitreibungsflächen 19 und 21 der
Achswellenräder 9 und 11 gegen
die Gleitreibungsflächen 16 der
konischen Ringe 15 gedrückt
werden, während
sie sich relativ zu den konischen Ringen 15 drehen. Der
Reibwiderstand gegen die Relativdrehung ist das Schlupfbegrenzungsmoment,
welches die Ausgleichsdrehung der Achswellenräder 9 und 11 begrenzt.
Die Gleitreibungsflächen 16 der
konischen Ringe 15 oder die Gleitreibungsflächen 19 und 21 der
Achswellenräder 9 und 11 sind
mit Schmierölhaltemitteln 23 zum
Halten des Schmieröls
daran versehen.
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Jeder
konische Ring 15 weist einen konischen Reibplattenabschnitt 27,
der zwischen einer der Gleitreibungsflächen 19 und 21 der
Achswellenräder 9 und 11 und
einer inneren konischen Fläche 22 des
Differentialgehäuses 3 angeordnet
ist, und einen Verbindungsabschnitt 29 auf, der mit dem
Differentialgehäuse 3 verbunden
ist. Der Verbindungsabschnitt 29 des konischen Ringes 15 steht
mit Ausnehmungen 39 in Eingriff, die in vorbestimmten Winkelabständen in
der Innenfläche
des Differentialgehäuses 3 an
der radialen Innenseite der konischen Fläche 22 vorgesehen
sind, wodurch die Drehung des konischen Ringes 15 relativ
zu dem Differentialgehäuse 3 zurückgehalten
wird und der konische Ring 15 zusammen mit dem Differentialgehäuse 3 dreht.
Die Gleitreibungsflächen 19 und 21 der
Achswellenräder 9 und 11 sind
jeweils mit ihren radial nach außen gerichteten Außenumfangsflächen an der äußersten
Stelle in Radialrichtung der Achswellenräder 9 und 11 vorgesehen.
Jede Gleitreibungsfläche 19 und 21 hat
eine konische Form, die zu der jeweiligen Achse AX1 und AX2 konvergiert
und ihren Scheitelpunkt auf der Drehachse des jeweiligen Achswellenrades 9 und 11 hat.
Die konischen Flächen 22 des
Differentialgehäuses 3 sind
gegenüberliegend
und im Wesentlichen parallel zu den jeweiligen Gleitreibungsflächen 19 und 21 der
Achswellenräder 9 und 11.
Jeder Reibplattenabschnitt 27 der konischen Ringe 15 ist
der Gleitreibungsfläche 19 des Achswellenrades 9 bzw.
der Gleitreibungsfläche 21 des
Achswellenrades 11 zugewandt und weist an seiner radial
nach innen gerichteten Seite oder am Innenumfang die Gleitreibungsfläche 16 auf,
die mit der Gleitreibungsfläche 19 bzw. 21 in
Kontakt steht. Wie die Gleitreibungsflächen 19 und 21 der
Achswellenräder 9 und 11 hat
jede Gleitreibungsfläche 16 eine konische
Form, die zu der jeweiligen Achse AX1 und AX2 konvergiert und ihren
Scheitelpunkt auf der Drehachse des jeweiligen Achswellenrades 9 und 11 hat.
Speziell hat jede Gleitreibungsfläche 19 und 21 der
Achswellenräder 9 und 11 eine
konvexe konische Form mit einer gewölbten Fläche, die zu der Gleitreibungsfläche 16 des
konischen Ringes 15 in einem Abschnitt entlang einer Ebene,
welche die Drehachse jedes Achswellenrades 9 und 11 einschließt, leicht konvex
ist. Die Gleitplattenabschnitte 27 der konischen Ringe 15 sind
derart konfiguriert, dass sie sich entlang der konvexen konischen
Flächen
der Gleitreibungsflächen 19 und 21 in
dem Falle elastisch verformen, in dem die Achswellenräder 9 und 11 mit
ihren Gleitreibungsflächen 19 und 21 gegen
die Gleitreibungsflächen 16 gedrückt werden,
wenn der Schlupfbegrenzungsmechanismus 17 das Schlupfbegrenzungsmoment
erzeugt.
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Wie
in 3 gezeigt, weisen die Schmierölhaltemittel 23 einen
Satz von Mikropools 25 auf, die in den Gleitreibungsflächen 16 der
konischen Ringe 15 ausgebildet sind. Die Mikropools 25 weisen
eine Mehrzahl von kontinuierlichen oder diskontinuierlichen feinen
Vertiefungen 51 auf, welche in den Gleitreibungsflächen 16 unregelmäßig angeordnet
sind.
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Die
Schmierölhaltemittel 23 werden
durch Kugelstrahlen der Gleitreibungsfläche 16 des konischen
Ringes 15 unter Verwendung von Kugeln mit einem Partikeldurchmesser
von etwa 300 μm
oder weniger gebildet und geben dieser ein unregelmäßiges willkürlich gewelltes
Muster mit einer gewünschten
Rautiefe [vorzugsweise in einem Bereich von Rz 6,0 bis 18,0 (JIS)].
Nach dem Kugelstrahlen wird eine Wärmebehandlung an der Gleitreibungsfläche 16 durchgeführt, um
die Formen der geformten Vertiefungen 51 beizubehalten.
Speziell wird Nitrierung, vorzugsweise Nitrotec (Trademark), Aufbringen
on diamantartigem Kohlenstoff, oder dergleichen durchgeführt. 4A ist
eine Draufsicht eines Teils der Gleitreibungsfläche 16 nach der Behandlung,
und 4B ist eine perspektivische Ansicht der Fläche aus 4A.
Wie in diesen Figuren gezeigt, sind viele Vertiefungen 51,
welche die Mikropools 25 als Schmierölhaltemittel 23 bilden,
unregelmäßig über einen
breiten Bereich an der Gleitreibungsfläche 16 ausgebildet.
Ferner sind die Vertiefungen 51 Löcher mit einem durchschnittlichen
Durchmesser von etwa 20 bis 100 μm
und in solchen Formen ausgebildet, dass die Oberflächenspannung
des darin befindlichen Schmieröls
reduziert wird und die Benetzbarkeit des Schmieröls entsprechend der Art des
verwendeten Schmieröls
und den Betriebsbedingungen erhöht wird.
In den Vertiefungen 51 werden Ölpools 49 gehalten.
Es wird angemerkt, dass Senken und Ausbuchtungen weit feiner als
der durchschnittliche Durchmesser der Vertiefungen 51 durch
Pressformen des konischen Ringes 15 gebildet und in der Fläche belassen
werden.
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Das
Differentialgehäuse 3 ist
mit Öffnungen 41, 43 und 45 versehen,
durch welche hindurch das Schmieröl aus der Schmierölwanne des
Differentialträgers 1a in
das Differentialgehäuse 3 eingeführt wird.
In den Innenumfängen 32 und 34 der
Naben 31 und 33 sind Schmierölnuten 36 bzw. 38 in
einem schraubenförmigen
Muster ausgebildet. Das Schmieröl
fließt
durch die Öffnungen 41, 43 und 45 in das
Differentialgehäuse 3 hinein
und aus diesem heraus, wenn das Differentialgehäuse 3 gedreht wird, wodurch
der Differentialgetriebemechanismus 13, die Schlupfbegrenzungsmechanismen 17,
andere drehende Teile, und deren Gleitflächen geschmiert und gekühlt werden.
Das Schmieröl,
welches in die schraubenförmigen
Schmierölnuten 36 und 38 geflossen
ist, wird einer Schraubenpumpkraft infolge der Drehung des Differentialgehäuses 3 relativ
zu den Achsen AX1 und AX2 ausgesetzt und zu Schmierölpassagen 47 gefördert, die
zwischen dem Differentialgehäuse 3 und
den Achswellenrädern 9 und 11 vorgesehen
sind. Das Schmieröl,
welches über
die Öffnungen 45 und
die schraubenförmigen Schmierölnuten 36 und 38 in
die Schmierölpassagen 47 geflossen
ist, fließt
weiter durch die Schmierölpassagen 47 hindurch,
indem es von einer Zentrifugalkraft gepumpt wird, die mit der Drehung
des Differentialgehäuses 3 verbunden
ist, wodurch die beiden Schlupfbegrenzungsmechanismen 17 wirksam
geschmiert und gekühlt
werden.
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Wie
in 3 gezeigt, wird das Schmieröl, das den Schlupfbegrenzungsmechanismen 17 zugeführt wird, über einen
breiten Bereich der Gleitreibungsfläche 16 verteilt und
als Ölpools 49 in
den Vertiefungen 51 (Mikropools 25) gehalten,
wodurch das Auslaufen des Schmieröls und der metallische Kontakt
zwischen den Gleitreibungsflächen 16, 19 und 21 verhindert
werden und die Schlupfbegrenzungsmechanismen 17 ausreichend
geschmiert und gekühlt werden,
um eine Abnutzung und Wärmeerzeugung zu
verhindern, wodurch deren Haltbarkeit verbessert wird.
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Wie
zuvor beschrieben, ist die Gleitreibungsfläche 16 jedes konischen
Ringes 15 an dem radial nach innen gerichteten Innenumfang
seines Reibplattenabschnitts 27 ausgebildet und hat eine
konische Form, die zu der Achse AX1 bzw. AX2 konvergiert. Wenn sich
das Differentialgehäuse 3 dreht, wirkt
eine Zentrifugalkraft, die in Radialrichtung der Achswellenräder 9 und 11 nach
außen
gerichtet ist, an den Ölpools 49,
die in den Vertiefungen 51 gehalten werden. Jedoch ist,
da die Neigung der Gleitreibungsfläche 16 mit dem Kegelerzeugungswinkel α gering ist,
die Komponente der Zentrifugalkraft parallel zu der Gleitreibungsfläche 16 gering.
Daher wird verhindert, dass das Schmieröl übermäßig aus der Gleitreibungsfläche 16 heraus
fließt,
und die Ölpools 49 werden
von den Vertiefungen 51 gehalten. Daher wird ein Schmierölfilm an
der Gleitreibungsfläche 16 sicher
gebildet und aufrechterhalten.
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Das
Antriebsdrehmoment des Motors ENG wird über das Tellerrad an das Differentialgehäuse 3 übertragen
und von dem Differentialgehäuse 3 über die
Ritzelwelle 5 und die Ritzel 7 an die jeweiligen Achswellenräder 9 und 11 und
das linke und das rechte Vorderrad W1 und W2 verteilt. Wenn das
linke oder das rechte Vorderrad W1 und W2 beim Fahren auf einer
schlechten Straße
oder einer Straße
mit geringer Reibung oder beim Starten oder Beschleunigen auf geringen
Widerstand trifft, drehen sich die Ritzel 7 um das Achswellenrad
mit dem meisten Widerstand, während
sie das andere Achswellenrad mit zusätzlicher Drehzahl antreiben.
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Wenn
das Fahrzeug V vor oder zurück
fährt, werden
infolge des Eingriffs der Achswellenräder 9 und 11 mit
den Ritzeln 7 Druckkräfte
auf die Achswellenräder 9 und 11 ausgeübt. Daher
werden die Gleitreibungsflächen 19 und 21 der
Achswellenräder 9 und 11 gegen
die Gleitreibungsflächen 16 der
konischen Ringe 15 gedrückt
und die Schlupfbegrenzungsmechanismen 17 in Eingriff gebracht,
um dadurch die Ausgleichsbewegung des Differentialgetriebemechanismus 13 zu
begrenzen. Diese Druckkräfte
steigen proportional zu der Größe des übertragenen
Drehmoments an. Dementsprechend wird eine drehmomentempfindliche
Schlupfbegrenzungsfunktion in jedem Schlupfbegrenzungsmechanismus 17 erreicht.
Zum Beispiel wird beim Starten oder Beschleunigen, wo ein großes Antriebsdrehmoment
auf das vordere Differential 1 ausgeübt wird, das Schlupfbegrenzungsmoment
entsprechend der Anstiegsgröße des vorhergehenden
Drehmoments erhöht.
Daher werden die Handhabung und Stabilität des Fahrzeuges V erheblich
verbessert.
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Wie
oben beschrieben, verformen sich, da die Gleitreibungsflächen 19 und 21 der
Achswellenräder 9 und 11 zu
den Gleitreibungsflächen 16 der konischen
Ringe 15 konvex ausgebildet sind, die Reibplattenabschnitte 27 der
konischen Ringe 15, um sich an diese konvexen konischen
Flächen
anzupassen, wenn die Gleitreibungsflächen 19 und 21 der Achswellenräder 9 und 11 gegen
die Gleitreibungsflächen 16 der
konischen Ringe 15 gedrückt
werden. Dies verhindert einen ungleichmäßigen Kontakt zwischen den
Gleitreibungsflächen 16 der
konischen Ringe 15 und den Gleitreibungsflächen 19 und 21 der Achswellenräder 9 und 11,
und die Gleitreibungsflächen 16, 19 und 21 gelangen
in einem breiten Bereich über
ihren Überlappungsabschnitten
in Gleitkontakt miteinander. Dementsprechend werden die Wärmeerzeugung
und die ungleichmäßige Abnutzung
infolge von Reibung reduziert.
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Das
Auslaufen der Schmieröls
und der metallische Kontakt zwischen den Gleitreibungsflächen 16, 19 und 21 werden
somit durch Vorsehen der Schmierölhaltemittel 23 an
den Gleitreibungsflächen 16 der
konischen Ringe 15 verhindert. Ergebnisse von Haltbarkeitstests
zeigen, dass die Erhöhung
des Reibwiderstandes μ bedeutend
unterdrückt
wird, eine Klemm-Schlupf-Erscheinung, Vibrationen (NVH) und Geräusche verhindert
werden, der Widerstand gegen Festfressen der Gleitreibungsflächen 16, 19 und 21 verbessert
wird, und die Schlupfbegrenzungsfunktion und die Fahrstabilität des Fahrzeuges
V ebenfalls verbessert werden. Es wird angemerkt, dass nach der
Durchführung
der Haltbarkeitstests die Vertiefungen 51 der Teststücke erhalten
geblieben und keine Probleme in der Funktion des Haltens der Ölpools 49 aufgetreten
sind.
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Darüber hinaus
kann, da das Auslaufen des Schmieröls wie oben beschrieben verhindert
wird, das vordere Differential 1 unabhängig von der Art des Schmieröls normal
funktionieren. Speziell kann nicht nur LSD-Öl, sondern auch ATF, MTF, Hypoidöl, und dergleichen
in dem vorderen Differential 1 verwendet werden, wodurch
die Flexibilität
der Gestaltung des vorderen Differentials 1 verbessert
wird und das vordere Differential 1 mit geringen Kosten
benutzt werden kann.
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Da
die Schmierölhaltemittel 23 von
der Mehrzahl der feinen Vertiefungen 51 (Mikropools 25)
gebildet werden, die in einem unregelmäßigen Muster über einen
breiten Bereich jeder Gleitreibungsfläche 16 ausgebildet
sind, wird wirksam verhindert, dass das Schmieröl aus den Reibabschnitten (Gleitreibungsflächen 16, 19 und 21)
heraus fließt,
im Gegensatz zu den herkömmlichen
tiefen Rillen, die in groben Abständen angeordnet sind. Daher
kann eine bessere Schmierölhaltefunktion
(Funktion der Verhinderung des Auslaufens des Schmieröls) erreicht werden.
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Ebenso
ist die Konfiguration der Schmierölhaltemittel 23 dadurch
vorteilhaft, dass die Mehrzahl ihrer feinen Vertiefungen 51 mit
geringen Kosten durch Kugelstrahlen auf die gewünschte Rautiefe gebracht werden
können.
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Darüber hinaus
hat jede Gleitreibungsfläche 19 und 21 der
Achswellenräder 9 und 11 die
konvexe konische Form, deren Fläche
konvex zu der Gleitreibungsfläche 16 des
konischen Ringes 15 ist. Dementsprechend verformen sich,
wenn die Achswellenräder 9 und 11 Druckkräften ausgesetzt
und mit ihren Gleitreibungsflächen 19 und 21 gegen
die Gleitreibungsflächen 16 gedrückt werden,
die Reibplattenabschnitte der konischen Ringe 15, um sich
an die konvexen konischen Flächen
anzupassen. Daher gelangen die Gleitreibungsflächen 16 der konischen Ringe 15 und
die Gleitreibungsflächen 19 und 21 der Achswellenräder 9 und 11 über ihren Überlappungsabschnitten
in Kontakt miteinander in einen Zustand, in dem ein ungleichmäßiger Kontakt
zwischen ihnen verhindert wird. Dementsprechend werden die Wärmeerzeugung
und die ungleichmäßige Abnutzung
reduziert, der Widerstand gegen Festfressen der Gleitreibungsflächen 16, 19 und 21 wird
weiter verbessert, und die Schlupfbegrenzungsfunktion wird weiter
stabilisiert.
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Die
hierin beschriebene bevorzugte Ausführungsform ist nur erläuternd und
nicht beschränkend, und
die Erfindung kann auch in anderer Weise ausgestaltet werden. In
der zuvor erwähnten
Ausführungsform
sind die Schmierölhaltemittel 23 (Mikropools 25)
in den konischen Ringen 15 vorgesehen. Jedoch können die
Schmierölhaltemittel
auch in den Gleitreibungsflächen
der Achswellenräder
oder sowohl in den Gleitreibungsflächen der konischen Ringe als
auch in den Gleitreibungsflächen
der Achswellenräder
vorgesehen sein. Darüber
hinaus können das
Differentialgehäuse 3 und
die Achswellenräder 9 und 11 direkt
an der inneren konischen Fläche 22 des Differentialgehäuses 3 und
den Gleitreibungsflächen der
Achswellenräder 9 und 11 aneinander
gleiten, ohne dass die konischen Ringe 15 dazwischen angeordnet
sind. In diesem Falle bilden die Gleitreibungsflächen 19 und 21 der
Achswellenräder 9 und 11 und die
innere konische Fläche 22 des
Differentialgehäuses 3 Reibungsabschnitte.
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Darüber hinaus
können
die Schmierölhaltemittel
durch einen anderen Bearbeitungsvorgang als Kugelstrahlen gebildet
werden, z. B. durch Walzen, Schmieden, Pressformen und Ätzen.
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Ferner
umfassen Differentiale, bei denen die Erfindung angewendet wird,
nicht nur ein Kegelrad-Differential, sondern auch ein Planetenrad-Differential
und ein parallelachsiges Differential mit einem Einzel- oder Doppelritzel,
einem Hohlrad und einem Sonnenrad, welche in einer in dem Differentialgehäuse ausgebildeten Öffnung angeordnet
sind. Die Erfindung kann bei den Gleitreibungsflächen dieser Differentiale angewendet
werden.
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Als
Schmierölhaltemittel
können
auch viele feine nutartige Muster oder Haarlinienriefen anstelle der
in den Gleitreibungsflächen
der zuvor erwähnten Ausführungsform
ausgebildeten, unregelmäßigen gewellten
Muster gebildet werden. Solche feine nutartige Muster weisen gewisse
Zeichen vom Pressen, Walzen, oder Fräsen und Schleifen auf, wobei
die Nuten eine Breite und Teilung von nicht mehr als 100 μm haben und
in konzentrischen oder spiralförmigen Mustern
mit ihren Mittelpunkten in der Drehachse eines drehenden Teils ausgebildet
sind. In dem Falle, dass diese feinen nutartigen Muster in den konischen Gleitreibungsflächen der
zuvor erwähnten
Ausführungsform
ausgebildet sind, können
diese feinen nutartigen Muster verhindern, dass das Schmieröl infolge
der Zentrifugalkraft entlang der Gleitreibungsflächen radial nach außen fließt.
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Ferner
kann das Differential gemäß der Erfindung
nicht nur bei einem vorderen Differential, sondern auch bei einem hinteren
Differential (Differential zur Verteilung des Antriebsdrehmoments
auf das linke und das rechte Antriebs-Hinterrad) oder einem Mittendifferential
(Differential zur Verteilung des Antriebsdrehmoments auf die vorderen
und hinteren Antriebsräder)
angewendet werden.