DE102007000807B4

DE102007000807B4 - Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102007000807B4
Application number: DE102007000807A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Aichi Yoshimura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2011-07-07
Anticipated expiration: 2027-10-02
Also published as: JP2008089076A; US20080261746A1; DE102007000807A1; US7628722B2; JP4320668B2

Abstract

Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung (10) mit:
einem Gehäuse (40);
einer Differenzialvorrichtung (44), die ein in dem Gehäuse untergebrachtes Planetengetriebe verwendet;
einer Eingabewelle (42) zum Übertragen von Kraft auf die Differenzialvorrichtung; und
einer ersten Abgabewelle (46) und einer zweiten Abgabewelle (48), auf die über die Differenzialvorrichtung Kraft von der Eingabewelle abgegeben wird; wobei
die Differenzialvorrichtung einen Träger (CA), ein Sonnenrad (S) und ein Hohlrad (R) aufweist, und
der Träger an die Eingangswelle gekoppelt ist, und das Sonnenrad an ein Ende der ersten Abgabewelle gekoppelt ist und das Hohlrad an die zweite Abgabewelle gekoppelt ist, und
die erste Abgabewelle und die zweite Abgabewelle in Reihe koaxial an einer Achse angeordnet sind, wobei die Differentialvorrichtung zwischen der ersten Abgabewelle (46) und der zweiten Abgabewelle (48) zwischengeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das andere Ende der ersten Abgabewelle über ein erstes Axiallager (62), das eine zu dem anderen Ende...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Aufbau einer Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Stützaufbau für eine Differenzialvorrichtung, die in einer Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung vorgesehen ist.
2. Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
Eine Differenzialbegrenzungsvorrichtung, die ein Planetengetriebe verwendet, ist als eine Differenzialbegrenzungsvorrichtung bekannt, die in einem Mitteldifferenzial eines Fahrzeugs oder dergleichen verwendet wird, um während der Antriebskraftverteilung und des Differenzialbetriebs zwischen vorderen und hinteren Rädern eine Differenzialbegrenzungskraft zu erzeugen. 4 ist eine Schnittansicht einer Differenzialbegrenzungsvorrichtung 100, die ein Planetengetriebe gemäß einer sich auf die Erfindung beziehenden Technologie verwendet. Die eingreifenden Zähne des Ritzels P, des Hohlrads R und des Sonnenrads S des Planetengetriebes sind schraubenförmige Zähne bzw. Schrägverzahnungszähne. Das Hohlrad R und das Sonnenrad S sind koaxial an einer Achse D angeordnet, sodass sie relativ zueinander drehbar sind. Die schraubenförmigen Zähne der Ritzel P kämmen mit den schraubenförmigen Zähnen des Hohlrads R und des Sonnenrads S, und der Träger CA ist an der Achse D koaxial zu dem Sonnenrad S angeordnet, sodass er relativ zu dem Sonnenrad S und dem Hohlrad R drehbar ist und die Ritzel P frei drehbar stützt. Es ist dabei anzumerken, dass das Eingreifen der schraubenförmigen Zähne der Ritzel P mit den schraubenförmigen Zähnen des Hohlrads R und des Sonnenrads S ermöglicht, dass eine Axialkraft erzeugt wird. Wenn sich die Ritzel P in einer Richtung drehen (um ihre eigenen Achsen drehen), dann drücken die an dem Sonnenrad S und dem Hohlrad R erzeugten Axialkräfte das Hohlrad R oder das Sonnenrad S gegen den Träger CA; somit ist die Differenzialbewegung begrenzt, um die Drehdifferenz zwischen dem Träger CA und dem Sonnenrad S bzw. dem Hohlrad R zu verringern.
In der wie vorstehend beschrieben aufgebauten Differenzialbegrenzungsvorrichtung 100 ist es erforderlich, einen Aufbau vorzusehen, der die Axialkräfte abstützt, die an dem Sonnenrad S und dem Hohlrad R erzeugt werden, mit anderen Worten einen solchen Aufbau vorzusehen, der die Axialkräfte aufnimmt, die an dem Sonnenrad S und dem Hohlrad R erzeugt werden. Daher ist ein Gehäuse 102 dazu vorgesehen, das Hohlrad R abzudecken und die Axialkräfte werden über eine zwischen dem Hohlrad R und dem Gehäuse 102 angeordnete Anlaufscheibe 104 und eine zwischen dem Träger CA und dem Gehäuse 102 angeordnete Anlaufscheibe 106 an dem Gehäuse 102 abgestützt. Da es bei der Differenzialbegrenzungsvorrichtung 100 erforderlich ist, das Gehäuse 102 zum Abstützen der Axialkraft vorzusehen, liegt ein Problem der Differenzialbegrenzungsvorrichtung 100 folglich in der Zunahme ihrer Abmessung um einen Betrag, der einer Dicke (Δa) einer Außenwand des Gehäuses 102 entspricht.
Bezüglich dieses Problems offenbart die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-337442 ( JP-A-2005-337442 ) eine Technologie, die eine Differenzialbegrenzungsvorrichtung einer Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 betrifft. In dieser gattungsgemäßen Vorrichtung sind der Träger und das Sonnenrad zwischen einem ersten Seitenwandabschnitt und einem zweiten Seitenwandabschnitt zwischengeordnet, welche sich von den beiden Endabschnitten des Hohlrads radial einwärts erstrecken. Daher ist diese Technologie in der Lage, eine Differenzialbegrenzungsfunktion durchgängig durchzuführen, ohne ein Gehäuse vorzusehen, das das Hohlrad von der Außenseite abdeckt.
In Zusammenhang mit einer Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung, die mit einer Differenzialbegrenzungsvorrichtung ausgestattet ist, wie dies in der Japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-337442 ( JP-A-2005-337442 ) der Fall ist, ist darin keine Lehre oder Erwähnung hinsichtlich der Anordnung von Lagern offenbart, die eine an der Differenzialbegrenzungsvorrichtung angeschlossene Eingangswelle sowie verschiedene andere die Differenzialbegrenzungsvorrichtung bildende Elemente in axialen und radialen Richtungen stützen. Jedoch besteht vom Gesichtspunkt der Verringerung von Schwingungen, einer weiteren Abmessungsverkleinerung der Vorrichtung und der Zufuhr eines stabilisierten Differenzialbegrenzungsdrehmoments ein Bedarf, eine geeignete Anordnung von Lagern und dergleichen festzulegen.
Eine weitere Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung ist aus der DE 102 55 534 B3 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung bereitzustellen, die mit einer Differenzialvorrichtung der Planetengetriebebauart ausgestattet ist, welche in der Lage ist, die Differenzialvorrichtung auf geeignete Weise zu stützen und daher die Verringerung von Schwingungen, eine weitere Abmessungsverkleinerung der Vorrichtung und eine Stabilisierung des Differenzialbegrenzungsdrehmoments erreicht.
Die vorstehende Aufgabe wird durch eine Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
Diese Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung hat ein Gehäuse, eine Differenzialvorrichtung, die ein in dem Gehäuse aufgenommenes Planetengetriebe verwendet, eine Eingangswelle für die Kraftübertragung auf die Differenzialvorrichtung, sowie eine erste Abgabewelle und eine zweite Abgabewelle, auf die die Kraft von der Eingangswelle über die Differenzialvorrichtung abgegeben wird. Die Differenzialvorrichtung hat einen Träger, ein Sonnenrad und ein Hohlrad. Der Träger ist an die Eingangswelle gekoppelt und das Sonnenrad ist an ein Ende der ersten Abgabewelle gekoppelt und das Hohlrad ist an die zweite Abgabewelle gekoppelt. Die erste Abgabewelle und die zweite Abgabewelle sind koaxial in Reihe an einer Achse angeordnet, wobei die Differentialvorrichtung zwischen der ersten Abgabewelle und der zweiten Abgabewelle zwischengeordnet ist, und das andere Ende der erste Abgabewelle ist über ein erstes Axialkraftlager, das eine zu dem anderen Ende der ersten Abgabewelle gerichtete Achsschubkraft abstützt, in einer Richtung der Achse an dem Gehäuse abgestützt und die zweite Abgabewelle ist in der Richtung der Achse über ein zweites Axialkraftlager an dem Gehäuse abgestützt. Die Axialkraft des Sonnenrads wird durch das erste Axialkraftlager über die erste Abgabewelle abgestützt und die Axialkraft des Hohlrads wird durch das zweite Axialkraftlager abgestützt.
Gemäß der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der Erfindung sind das Sonnenrad und das Hohlrad der Differenzialvorrichtung an die ersten Abgabewelle bzw. die zweiten Abgabewelle gekoppelt. Ein Ende der ersten Abgabewelle ist in der Richtung der Achse über das erste Axialkraftlager an dem Gehäuse abgestützt und die zweite Abgabewelle ist in der Richtung der Achse über das zweite Axialkraftlager an dem Gehäuse abgestützt. Daher kann die Axialkraft des Sonnenrads durch das erste Axialkraftlager abgestützt werden, das die erste Abgabewelle in der Richtung der Achse stützt, und die Axialkraft des Hohlrads kann durch das zweite Axialkraftlager abgestützt werden, das die zweite Abgabewelle in der Richtung der Achse stützt. Dies macht es möglich, auf die Axialkraftlager zu verzichten, die zum Stützen des Sonnenrads und des Hohlrads in den Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtungen aus dem Stand der Technik erforderlich sind. Daher kann die Abmessung der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung verkleinert werden. Da im Übrigen die in der Differenzialvorrichtung erzeugte Axialkraft über die erste Abgabewelle und die zweite Abgabewelle abgestützt wird, werden das erste und das zweite Axialkraftlager ständig durch die Drehung der ersten und der zweiten Abgabewelle gedreht, während das Fahrzeug angetrieben wird. Dies beseitigt den Bedarf für ein relativ großes Drehanfangsmoment, das gemäß dem Stand der Technik zum Zeitpunkt des Anfangs der Drehung des ersten und des zweiten Axiallagers erzeugt wird, und ermöglicht somit einen stabilen Betrieb der Differenzialvorrichtung. Außerdem wird mit dieser Konstruktion zudem eine Stabilisierungswirkung des Differenzialdrehmoments trotz Änderungen in der Differenzialgeschwindigkeit erreicht und daher wird eine Wirkung des Zurückhaltens von Schwingungen erreicht, die durch die Schwankung des Differenzialdrehmoments verursacht werden, wenn das Fahrzeug in einem Kurvenfahrtzustand startet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung kann (a) die erste Abgabewelle mit Außenumfangszähnen versehen sein, die schraubenförmige Zähne bzw. Schrägverzahnungszähne sind, und eingreifende Zähne eines jeden Drehelements der Differenzialvorrichtung, die den Träger, das Sonnenrad und das Hohlrad aufweist, können mit schraubenförmigen Zähnen versehen sein, können (b) die an der ersten Abgabewelle vorgesehenen Außenumfangszähne und die schraubenförmigen Zähne des Sonnenrads in solchen Richtungen vorgesehen sein, dass die durch das Eingreifen der Außenumfangszähne der ersten Abgabewelle erzeugte Axialkraft und die durch das Eingreifen der schraubenförmigen Zähne des Sonnenrads erzeugte Axialkraft hinsichtlich ihrer Richtung einander entgegengesetzt werden, und kann (c) eine Drückfläche, die durch die Axialkraft der ersten Abgabewelle und durch die Axialkraft des Sonnenrads gedrückt wird, zwischen der ersten Abgabewelle und dem Sonnenrad angeordnet sein.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung ist die erste Abgabewelle mit den Außenumfangszähnen versehen, die schraubenförmige Zähne sind, und die eingreifenden Zähne eines jeden Drehelements der Differenzialvorrichtung sind schraubenförmige Zähne. Die an der ersten Abgabewelle vorgesehenen Außenumfangszähne und die schraubenförmigen Zähne des Sonnenrads sind in solchen Richtungen vorgesehen, dass die Richtung der durch das Eingreifen der Außenumfangszähne der ersten Abgabewelle erzeugten Axialkraft zu der Richtung der durch das Eingreifen der schraubenförmigen Zähne des Sonnenrads erzeugten Axialkraft entgegengesetzt ist, und die Drückfläche, die durch die Axialkraft der ersten Abgabewelle und durch die Axialkraft des Sonnenrads gedrückt wird, ist zwischen der ersten Abgabewelle und dem Sonnenrad ausgebildet. Daher drücken sich die erste Abgabewelle und das Sonnenrad an der Drückfläche infolge ihrer Axialkräfte aufeinander. Falls die Axialkraft des Hohlrads größer als die Axialkraft der ersten Abgabewelle ist, wirkt die Axialkraft über das erste Axialkraftlager an dem Gehäuse. Falls die Axialkraft der ersten Abgabewelle die größere ist, wirkt die Axialkraft über das zweite Axialkraftlager an dem Gehäuse. In der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung aus dem Stand der Technik kann das Gehäuse infolge der Axialkraft verformt werden und es kann einen Fehler in der Eingriffsübertragung der an der ersten Abgabewelle vorgesehenen Außenumfangszähne hervorgerufen werden. Andererseits können in der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung gemäß diesem Gesichtspunkt der Erfindung, falls der Schraubenwinkel und der Teilungsdurchmesser der an der ersten Abgabewelle vorgesehenen schraubenförmigen Zähne und der Schraubenwinkel und der Teilungsdurchmesser der schraubenförmigen Zähne des Sonnenrads auf geeignete Weise festgelegt sind, die Axialkräfte der ersten Abgabewelle und des Sonnenrads im Wesentlichen gleich gemacht werden. Somit gleichen sich die Axialkräfte der ersten Abgabewelle und die des Sonnenrads einander aus, die Axialkraft, die an dem Gehäuse wirkt, kann im Wesentlichen zu Null gemacht werden und die Zwangskraft, die an den Außenumfangszähnen auftritt, kann reduziert werden. Daher kann die Getriebegeräuschschwingung, die infolge der als Zwangskraft arbeitenden Axialkraft verursacht wird, reduziert werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung kann sowohl die erste Abgabewelle als auch die zweite Abgabewelle über ein Zylinderrollenlager in radialen Richtungen an dem Gehäuse abgestützt sein, sodass sie in der Axialrichtung beweglich sind.
Da gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung die erste Abgabewelle und die zweite Abgabewelle über ihre jeweiligen Zylinderrollenlager in Radialrichtung derart an dem Gehäuse abgestützt sind, dass sie in der Richtung der Achse beweglich sind, können die Axialkräfte der ersten und der zweiten Abgabewelle zuverlässig durch das erste und das zweite Axialkraftlager abgestützt werden und Bewegungen der ersten und der zweiten Abgabewelle in der Richtung der Achse können daher begrenzt werden.
Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung kann (a) die Differenzialvorrichtung eine Differenzialbegrenzungsvorrichtung aufweisen, die ein Planetengetriebe verwendet, können (b) eingreifende Zähne des Sonnenrads, des Hohlrads und des Ritzels, die in Zahneingriff sind, einen Schraubenwinkel haben, der dafür sorgt, dass eine Axialkraft erzeugt wird, und das Ritzel kann durch ein in dem Träger ausgebildetes Ritzelstützloch drehbar gestützt sein, und (c) Drückabschnitte, die infolge der Axialkräfte, die dann auftreten, wenn die Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung angetrieben wird, aufeinander gedrückt werden, können zwischen dem Träger und dem Sonnenrad und zwischen dem Träger und dem Hohlrad vorgesehen sein.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung haben die eingreifenden Zähne des Sonnenrads, des Hohlrads und der Ritzel der Differenzialvorrichtung, die in Zahneingriff stehen, einen Schraubenwinkel, der dafür sorgt, dass eine Axialkraft erzeugt wird. Wenn die Kraftübertragungsvorrichtung angetrieben wird, werden infolge ihrer Schraubenwinkel Axialkräfte an dem Sonnenrad und dem Hohlrad erzeugt. Da diese Axialkräfte das Sonnenrad und das Hohlrad gegen den Träger drücken, kann die Differenzialbewegung derart begrenzt werden, dass die Rotationsdifferenz zwischen dem Sonnenrad, dem Hohlrad und dem Träger klein wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorgenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ersichtlicher, wobei gleiche Bezugszeichen dazu verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen, und wobei:
1 ein schematisches Schaubild ist, das eine Konstruktion eines vorder- und hinterradgetriebenen Fahrzeugs auf Grundlage einer vorne montierten Kraftmaschine mit einem Vorderradantriebsverfahren zeigt, welches eine Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung aufweist, auf welche die Erfindung angewendet wird;
2 eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines Aufbaus eines Verteilers der in 1 gezeigten Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung zeigt;
3 eine vergrößerte Schnittansicht für eine ausführliche Veranschaulichung einer Stützstruktur für eine Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung zeigt, die in dem in 2 gezeigten Verteiler angeordnet ist; und
4 eine Schnittansicht einer Differenzialbegrenzungsvorrichtung der Planetengetriebebauart gemäß dem Stand der Technik zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im weiteren Verlauf werden Ausführungsbeispiele der Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein schematisches Schaubild, das einen Aufbau eines vorder- und hinterradgetriebenen Fahrzeugs auf Grundlage einer vorne montierten Kraftmaschine mit einem Vorderradantriebsverfahren (FF) zeigt, welches eine Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung 10 aufweist, auf die die Erfindung auf geeignete Weise angewendet wird. In 1 wird eine Antriebskraft (Drehmoment), die durch eine Kraftmaschine 12 erzeugt wird, die eine Antriebskraftquelle ist, über ein Automatikgetriebe 14 auf einen Verteiler 22 übertragen. Die auf den Verteiler 22 übertragene Antriebskraft wird auf eine Vorderraddifferenzialgetriebevorrichtung (vorderes Differenzial) 16 und eine Antriebswelle 24 verteilt, die eine Antriebskraftübertragungswelle ist. Die auf die Vorderraddifferenzialgetriebevorrichtung 16 übertragene Antriebskraft wird über ein Paar linker und rechter Vorderradachswellen 18l, 18r auf ein Paar linker und rechter Vorderräder 20l, 20r übertragen. Andererseits wird die auf die Antriebswelle 24 übertragene Antriebskraft über eine Hinterraddifferenzialgetriebevorrichtung 26 und ein Paar linker und rechter Hinterradachswellen 28l, 28r auf ein Paar linke und rechte Hinterräder 30l, 30r übertragen.
Die Kraftmaschine 12 ist eine Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Benzinkraftmaschine, die eine Antriebskraft durch die Verbrennung von in die Zylinder eingespritzten Kraftstoffs erzeugt, eine Dieselkraftmaschine usw. Im Übrigen ist das Automatikgetriebe 14 ein drehzahlabgestuftes Automatikgetriebe, das die von der Kraftmaschine 12 eingegebene Drehzahl vor dem Abgeben der Drehung auf ein vorbestimmtes Drehzahländerungsverhältnis γ reduziert oder erhöht. In dem Automatikgetriebe 14 wird wahlweise eine Vorwärtsfahrdrehzahländerungsstufe, eine Rückwärtsfahrdrehzahländerungsstufe oder ein neutraler Zustand ausgewählt, um die Drehzahländerung in Übereinstimmung mit dem Drehzahländerungsverhältnis γ des gewählten Drehzahländerungsschritts durchzuführen. Außerdem ist die Eingangswelle des Automatikgetriebes 14 über einen Drehmomentwandler oder dergleichen (der nicht gezeigt ist) an eine Ausgangswelle der Kraftmaschine 12 gekoppelt.
2 ist eine Schnittansicht zum Darstellen eines Aufbaus des Verteilers 22 der in 1 gezeigten Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung. Der Verteiler 22 hat in einem Gehäuse 40 eine Eingangswelle 42, auf die die Antriebskraft von dem Automatikgetriebe 14 eingegeben wird, eine Zentraldifferenzialgetriebevorrichtung 44, die eine Differenzialbegrenzungsfunktion hat, eine erste Abgabewelle 46, die die Antriebskraft zu der Vorderraddifferenzialgetriebevorrichtung (Vorderdifferenzial) 16 abgibt, sowie eine zweite Abgabewelle 48, die die Antriebskraft zu der Antriebswelle 24 abgibt. Die Antriebskraft der Eingangswelle 42 wird durch eine Zentraldifferenzialgetriebevorrichtung 44 auf die erste Abgabewelle 46 und die zweite Abgabewelle 48 verteilt und wird dadurch abgegeben. Die Antriebskraftabgabe auf die erste Abgabewelle 46 wird über ein Vorgelegezahnrad 50 und ein Abgabezahnrad 52 auf die Vorderraddifferenzialgetriebevorrichtung 16 (das Vorderdifferenzial) übertragen, wie dies durch eine Ein-Punkt-Strichlinie dargestellt ist. Im Übrigen wird die auf die zweite Abgabewelle 48 abgegebene Antriebskraft auf die Antriebswelle 24 übertragen, wie dies durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Ferner kann die Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 dieses Ausführungsbeispiels als eine Differenzialvorrichtung in der Erfindung betrachtet werden, die erste Abgabewelle 46 kann als eine erste Abgabewelle in der Erfindung betrachtet werden und die zweite Abgabewelle 48 kann als eine zweite Abgabewelle in der Erfindung betrachtet werden.
3 ist eine vergrößerte Schnittansicht zur ausführlichen Veranschaulichung einer Stützstruktur für die Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44, die in dem in 2 gezeigten Verteiler 22 angeordnet ist. Das Gehäuse 40 ist aus drei Gehäusen aufgebaut, das heißt, aus einem ersten Gehäuse 40a, einem zweiten Gehäuse 40b, und einem dritten Gehäuse 40c in dieser Reihenfolge von der Seite der zweiten Abgabewelle 48. Das erste, das zweite und das dritte Gehäuse sind mittels (nicht gezeigter) Schrauben einstückig miteinander verbunden. In dem Gehäuse 40 sind die Eingabewelle 42, auf die die Antriebskraft von dem Automatikgetriebe 14 eingegeben wird, und die zweite Abgabewelle 48, die die Antriebskraft auf die Antriebswelle 24 abgibt, koaxial in Reihe an einer Achse C angeordnet. Die mit der Differenzialbegrenzungsfunktion ausgestattete Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 ist an einem Außenumfang eines Abschnitts der Eingabewelle 42 angeordnet, der sich an einer Seite der zweiten Abgabewelle 48 befindet. Die Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 ist eine Vorrichtung zum Verteilen der Antriebskraft auf die Vorderräder und auf die Hinterräder. Insbesondere verteilt die Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 die Antriebskraft von der Eingabewelle 42 auf geeignete Weise auf die erste Abgabewelle 46 und die zweite Abgabewelle 48 in Übereinstimmung mit dem Zustand des Fahrzeugs.
Als Nächstes wird die Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 beschrieben. Die Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 ist eine Differenzialgetriebevorrichtung der Planetengetriebebausweise und hat einen Träger CA, durch den Träger CA gestützte Ritzel P, ein Sonnenrad S sowie ein Hohlrad R, die mit den Ritzeln P kämmen.
Der Träger CA ist durch eine Keilverzahnung so an der Eingabewelle 42 gekoppelt, dass er bezüglich der Eingabewelle 42 nicht verdrehbar ist, sodass der Träger CA und die Eingabewelle 42 einstückig gedreht werden. Der Träger CA hat eine Vielzahl von Ritzelstützlöchern zum Stützen der Ritzel P. Die Ritzel P sind jeweils in den Ritzelstützlöchern gestützt, sodass sie drehbar sind.
Das Hohlrad R ist radial außerhalb der Ritzel P angeordnet und das Sonnenrad S ist radial innerhalb der Ritzel P angeordnet. Das Hohlrad R, das Sonnenrad S und die Ritzel P kämmen derart miteinander, dass sie drehbar sind, und die eingreifenden Zähne eines jeden Zahnrads sind schraubenförmige Zähne, die einen Schraubenwinkel haben.
Das Hohlrad R hat eine Gestalt eines mit Boden versehenen Zylinders, der ein offenes Ende hat und der eine sich radial von einem Endabschnitt der zweiten Abgabewelle 48 erstreckende Seitenwand 49 hat sowie einen sich von einer Außenumfangskante der Seitenwand 49 in einer Richtung der Achse erstreckenden Zylinderabschnitt 51 hat. Die offene Endseite des Hohlrads R ist mit einem Seitenwandelement 54 versehen, das an einer Innenumfangsfläche des Hohlrads R keilverzahnt ist, sodass es bezüglich des Hohlrads R nicht verdrehbar ist, und das durch einen Federring, der an das Hohlrad R gepasst ist, in den Richtungen der Achse unbeweglich ist. Auf diese Weise sind zwei Enden des Trägers CA zwischen der Seitenwand 49 und dem Seitenwandelement 54 des Hohlrads R zwischengeordnet. Eine Anlaufscheibe 56 ist zwischen dem Seitenwandelement 54 und dem Träger CA angeordnet. Auf ähnliche Weise sind zwischen dem Sonnenrad S und dem Träger CA und zwischen dem Träger CA und der Seitenwand 49 des Hohlrads R Anlaufscheiben 58, 60 angeordnet. Ferner wird das Sonnenrad R einstückig mit der ersten Abgabewelle 46 gedreht, da ein Ende der Innenumfangsfläche des Hohlrads R durch eine Keilverzahnung unverdrehbar an einen Endabschnitt der ersten Abgabewelle 46 gekoppelt ist. Andererseits ist das Hohlrad R durch einstückige Formgebung an die zweite Abgabewelle 48 gekoppelt, sodass sich das Hohlrad R und die zweite Abgabewelle 48 einstückig drehen.
Die Drehung der Eingabewelle 42 wird auf den Träger CA übertragen, der mit der Eingabewelle 42 keilverzahnt ist. Dann wird die Drehung des Trägers CA auf die Ritzel P übertragen. Da die Ritzel P durch den Träger CA drehbar gestützt sind, verursacht eine Drehung des Trägers CA, dass die Ritzel P um die Achse C kreisen. Diese Kreisbewegungskraft wird auf das Hohlrad R und das Sonnenrad S übertragen. Somit wird die Drehung des Trägers CA über das Hohlrad R und die zweite Abgabewelle 48 auf die Antriebswelle 24 übertragen und wird zudem über das Sonnenrad S und die erste Abgabewelle 46 auf die Vorderraddifferenzialgetriebevorrichtung 16 übertragen.
Die Verteilung der auf das Sonnenrad S und das Hohlrad R übertragenen Antriebskräfte (Drehmomente) während der Kreisbewegung der Ritzel P wird durch den folgenden Ausdruck ausgedrückt. In dem Ausdruck gibt Tf ein auf das Sonnenrad S übertragenes Vorderradantriebsdrehmoment wieder und Tr gibt ein auf das Hohlrad R übertragenes Hinterradantriebsdrehmoment wieder. Ferner gibt Tc das in den Träger CA eingegebene Antriebsdrehmoment der Eingabewelle 42 wieder und r1 gibt den Abstand von der Achse C, die zudem die Mitte der Kreisbewegung der Ritzel P ist, zu den schraubenförmigen Zähnen des Sonnenrads S wieder und r2 gibt den Abstand von der Achse C zu den schraubenförmigen Zähnen des Hohlrads R wieder. Tf = r1/(r1 + r2) × Tc(%) (1) Tr = r2/(r1 + r2) × Tc(%) (2)
Wie aus den Ausdrücken (1) und (2) verstanden werden kann, sind das auf das Sonnenrad S übertragene Antriebsdrehmoment und das auf das Hohlrad R übertragene Antriebsdrehmoment voneinander verschieden, das heißt, das auf das Hohlrad R übertragene Antriebsdrehmoment ist größer, das heißt, das auf die Antriebswelle 24 (auf die Hinterräder) übertragene Antriebsdrehmoment ist größer.
Als Nächstes wird der Fall beschrieben, bei dem die Drehungen des Sonnenrads S und des Hohlrads R voneinander verschieden werden. Wenn die Drehungen des Sonnenrads S und des Hohlrads R voneinander verschieden werden, dann bringt der Drehungsunterschied dazwischen die mit dem Sonnenrad S und dem Hohlrad R in eingreifendem Eingriff stehenden Ritzel P dazu, sich um ihre eigenen Achsen in einer Richtung zu drehen, die dem Drehungsunterschied entspricht. Da die eingreifenden Zähne der Ritzel P, des Sonnenrads S und des Hohlrads R schraubenförmige Zähne sind, die einen Schraubenwinkel haben, tritt an dem Sonnenrad S und dem Hohlrad R eine Axialkraft auf. Wenn beispielsweise die Ritzel P an ihren eigenen Achsen infolge des Drehungsunterschieds in der einen Richtung gedreht werden und an dem Sonnenrad S in einer derartigen Richtung eine Axialkraft auftritt, dass die Anlagescheibe 58 gedrückt wird, wird das Sonnenrad S durch die Axialkraft über die Anlagescheibe 58 gegen den Träger CA gedrückt. Im Übrigen tritt an dem Hohlrad R eine Axialkraft in einer Richtung auf, die der Richtung der Axialkraft an dem Sonnenrad S entgegengesetzt ist, sodass das Hohlrad R über die Anlagescheibe 60 gegen den Träger CA gedrückt wird. Somit wird, wenn das Sonnenrad S und das Hohlrad R gegen den Träger CA gedrückt werden, die Differenzialbewegung derart beschränkt, dass die Drehungsdifferenz zwischen dem Träger CA, dem Sonnenrad S und dem Hohlrad R begrenzt ist. Wenn andererseits infolge der Drehungsdifferenz die Ritzel P um ihre eigenen Achsen in der Richtung gedreht werden, die der vorstehend erwähnten Richtung entgegengesetzt ist, tritt an dem Hohlrad R in der zu der vorstehend erwähnten Richtung entgegengesetzten Richtung eine Axialkraft auf und das mit dem Hohlrad R einstückig verbundene Seitenwandelement 54 wird über die Anlagescheibe 56 gegen den Träger CA gedrückt. Somit wird, wenn das Hohlrad R gegen den Träger CA über das Seitenwandelement 54 gedrückt wird, die Differenzialbewegung derart begrenzt, dass die Drehungsdifferenz zwischen dem Hohlrad R und dem Träger CA klein wird. Außerdem können die Anlagescheiben (56, 58, 60) in diesem Ausführungsbeispiel als ein Drückabschnitt in der Erfindung betrachtet werden.
Als Nächstes werden die Stützstrukturen für die Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44, die erste Abgabewelle 46 und die zweite Abgabewelle 48 beschrieben, welches Abschnitte der Erfindung sind. Die erste Abgabewelle 46 ist an der Außenumfangsseite der Eingangswelle 42 angeordnet und ein Ende der ersten Abgabewelle 46 an der Seite der Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 ist durch eine Keilverzahnung unverdrehbar an einen Innenumfangsabschnitt des Sonnenrads S gekoppelt. Ein erstes Axiallager 62 ist zwischen einem anderen Ende der ersten Abgabewelle 46 und dem dritten Gehäuse 40c angeordnet. Die erste Abgabewelle 46 ist in der Richtung der Achse des Gehäuses 40c über das erste Axiallager 62 gestützt. Im Übrigen ist die erste Abgabewelle 46 durch ein zwischen der ersten Abgabewelle 46 und dem Innenumfangsabschnitt des Seitenwandelements 54 angeordnetes schalenförmiges Nadellager 64, ein Zylinderrollenlager 66, das in der Richtung der Achse beweglich ist, welches so angeordnet ist, dass es neben dem schalenförmigen Nadellager 64 liegt und zwischen dem zweiten Gehäuse 40b und der ersten Abgabewelle 46 zwischengeordnet ist, und ein zweites Zylinderrollenlager 68, das in der Richtung der Achse beweglich ist und zwischen dem dritten Gehäuse 40c und der Außenumfangsfläche an einem anderen Endseitenabschnitt der ersten Abgabewelle 46 angeordnet ist, in Radialrichtungen gestützt. Das heißt, die erste Abgabewelle 46 ist durch das zweite Gehäuse 40b derart gestützt, dass sie in der Richtung der Achse über das erste Zylinderrollenlager 66 beweglich ist, und ist zudem durch das dritte Gehäuse 40c derart gestützt, dass sie über das zweite Zylinderrollenlager 68 in der Richtung der Achse beweglich ist. Außerdem kann das erste Axiallager 62 dieses Ausführungsbeispiels als ein erstes Axiallager der Erfindung betrachtet werden und das erste Zylinderrollenlager 66 und das zweite Zylinderrollenlager 68 können als Zylinderrollenlager der Erfindung betrachtet werden.
Die erste Abgabewelle 46 ist mit Außenrandzähnen 70 versehen, die mit dem Vorgelegezahnrad 50 kämmen. Die Außenumfangszähne 70 sind als schraubenförmige Zähne mit einem Schraubenwinkel ausgebildet und sind derart konstruiert, dass sie infolge des Schraubenwinkels beim Eingreifen der Außenumfangszähne 70 mit dem Vorgelegezahnrad 50 eine zu der Achse C parallel verlaufende Axialkraft erzeugen.
Ein zweites Axiallager 74 ist zwischen der Seitenwand 49 des Hohlrads R und dem ersten Gehäuse 40a zwischengeordnet. Das Hohlrad R und die an dem Hohlrad R angeschlossene zweite Abgabewelle 48 sind durch das erste Gehäuse 40a über das zweite Axiallager 74 in der Richtung der Achse gestützt. Dadurch wird die an dem Hohlrad R erzeugte Axialkraft durch das zweite Axiallager 74 abgestützt. Ein drittes Zylinderrollenlager 76 ist zwischen dem ersten Gehäuse 40a und der zweiten Abgabewelle 48 zwischengeordnet. Das Hohlrad R und die zweite Abgabewelle 48 sind durch das dritte Zylinderrollenlager 76, das in der Richtung der Achse beweglich ist, in Radialrichtungen gestützt. Das heißt, die zweite Abgabewelle 48 ist durch das erste Gehäuse 40a derart gestützt, dass sie über das dritte Zylinderrollenlager 76 in der Richtung der Achse beweglich ist. Im Übrigen kann das zweite Axiallager 74 dieses Ausführungsbeispiels als das zweite Axiallager der Erfindung betrachtet werden und das dritte Zylinderrollenlager 76 kann als ein Zylinderrollenlager der Erfindung betrachtet werden.
Die erste Abgabewelle 46 hat in der Nähe des schalenförmigen Nadellagers 64 einen abgestuften Abschnitt 78, der in Radialrichtungen vorsteht. Eine Drückfläche 80, an der die erste Abgabewelle 46 und das Sonnenrad S infolge der an der ersten Abgabewelle 46 und dem Sonnenrad S auftretenden Axialkräfte aufeinandergedrückt werden, ist zwischen einer Seitenfläche des in der ersten Abgabewelle 46 ausgebildeten abgestuften Abschnitts 78 und einer Seitenfläche des Sonnenrads S ausgebildet. Daher wird die in der Richtung zu der Seite des ersten Axiallagers 46 durch das Eingreifen des Sonnenrads S erzeugte Axialkraft durch die Drückfläche 80 und durch das erste Axiallager 62 über die erste Abgabewelle 46 abgestützt.
Die Ausrichtung des Schraubenwinkels der Außenumfangszähne 70, die an der ersten Abgabewelle 46 ausgebildet sind, ist so festgelegt, dass die durch das Eingreifen der Außenumfangszähne 70 mit dem Vorgelegezahnrad 50 bei der Abgabe eines Antriebsdrehmoments für eine Vorwärtsfahrrichtungsbeschleunigung von der Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 über das Sonnenrad S auf die erste Abgabewelle 46 an der ersten Abgabewelle 46 erzeugte Axialkraft in der Richtung zu der Seite des Sonnenrads S erzeugt wird. Die Ausrichtung des Schraubenwinkels des Sonnenrads S ist derart festgelegt, dass dann, wenn ein Antriebsdrehmoment, das eine Vorwärtsfahrrichtungsbeschleunigung hervorbringt, von den Ritzeln P auf das Sonnenrad S ausgegeben wird, die an dem Sonnenrad S durch das Eingreifen zwischen den Ritzeln P und dem Sonnenrad S erzeugte Axialkraft in der Richtung zu der Seite der ersten Abgabewelle 46 erzeugt wird. Das heißt, die Außenumfangszähne 70 der ersten Abgabewelle 46 und die schraubenförmigen Zähne des Sonnenrads S sind in solchen Richtungen vorgesehen, dass die an der ersten Abgabewelle 46 und dem Sonnenrad S durch ihre eigenen Kämmvorgänge zum Zeitpunkt der Beschleunigung des Fahrzeugs in der Vorwärtsfahrrichtung erzeugten Axialkräfte hinsichtlich der Richtung einander entgegengesetzt werden.
Wenn infolge der vorgenannten Konstruktion die Antriebskraft, die die Beschleunigung in der Vorwärtsfahrrichtung hervorbringt, auf die erste Abgabewelle 46 und das Sonnenrad S aufgebracht wird, dann werden die an der ersten Abgabewelle 46 erzeugte Axialkraft Fc und die an dem Sonnenrad S erzeugte Axialkraft Es durch die folgenden Ausdrücke ausgedrückt. In den Ausdrücken gibt Tf das auf die erste Abgabewelle 46 und das Sonnenrad S aufgebrachte vorderradseitige Antriebsdrehmoment wieder und ϕDcp gibt den Teilkreisdurchmesser der Außenumfangszähne 70 der ersten Abgabewelle 46 wieder und βc gibt den Schraubenwinkel der Außenumfangszähne 70 wieder. Ferner gibt ϕDsp den Teilkreisdurchmesser des Sonnenrads S wieder und βs gibt den Schraubenwinkel des Sonnenrads S wieder. Fc = Tf/(ϕDcp/2) × tanβc (3) Fs = Tf/(ϕDsp/2) × tanβs (4)
Zum Zeitpunkt der Beschleunigung des Fahrzeugs in der Vorwärtsfahrrichtung wirken die an der ersten Abgabewelle 46 erzeugte Axialkraft Fc und die an dem Sonnenrad S erzeugte Axialkraft Fs in den zueinander entgegengesetzten Richtungen und daher drücken die erste Abgabewelle 46 und das Sonnenrad S die Drückflächen 80 voneinander weg. Wenn die Axialkraftdifferenz F1(= Fc – Fs) einen positiven Wert hat, das heißt, wenn die Axialkraft Fc der ersten Abgabewelle 46 größer als die Axialkraft des Sonnenrads S ist, dann wirkt die Differenz F1 über den Träger CA, das Hohlrad R und das Axiallager 74 an dem ersten Gehäuse 40a. Wenn andererseits die Axialkraftdifferenz F1 einen negativen Wert hat, das heißt, wenn die Axialkraft Fs des Sonnenrads S größer als die Axialkraft Fc der ersten Abgabewelle 46 ist, dann wirkt die Axialkraftdifferenz F1 über das erste Axiallager 62 an dem dritten Gehäuse 40c. Somit heben sich infolge des Vorsehens der Drückflächen 80, an denen die erste Abgabewelle 46 und das Sonnenrad S aneinandergedrückt werden, deren Axialkräfte auf und daher kann die Axialkraft reduziert werden, die tatsächlich an dem Gehäuse 40 wirkt. Im Übrigen können durch geeignetes Festlegen des Teilkreisdurchmessers und des Schraubenwinkels der ersten Abgabewelle 46 und des Sonnenrads S die Axialkraft Fc und die Axialkraft Fs im Wesentlichen gleich zueinander gemacht werden. In diesem Fall werden sich die Axialkräfte Fc und Fs gegenseitig aufheben, sodass die Axialkraft, die tatsächlich an dem ersten Gehäuse 40a und dem dritten Gehäuse 40c wirkt, im Wesentlichen Null betragen wird. Daher kann eine Geräuschabstrahlung von dem Gehäuse 40 und dessen Schwingung infolge der als Zwangskraft arbeitenden vorstehend erwähnten Axialkraft reduziert werden. Falls ferner die Axialkraft, die an dem dritten Gehäuse 40c wirkt, klein festgelegt ist, wird die an dem ersten Axiallager 62 anliegende Last klein, sodass die Abmessung des ersten Axiallagers 62 verringert werden kann. Falls das Gehäuse 40 durch die Axialkraft verformt wird, kann ein Fehler in der eingreifenden Übertragung durch die Außenumfangszähne 70 auftreten, die an der ersten Abgabewelle 46 vorgesehen sind. Da jedoch die an dem Gehäuse 40 wirkende Axialkraft im Wesentlichen auf Null gebracht werden kann und die Zwangskraft, die an den Außenumfangszähnen 70 auftritt, wie vorstehend erwähnt reduziert werden kann, kann die Getriebegeräuschschwingung infolge der als Zwangskraft wirkenden Axialkraft reduziert werden.
Die Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 ist derart aufgebaut, dass die Axialkräfte des Sonnenrads S und des Hohlrads R über das erste Axiallager 62 und das zweite Axiallager 64 an dem Gehäuse 40 abgestützt werden. Dieser Aufbau benötigt nicht die Lager, die zum drehbaren Stützen der Drehelemente (des Sonnenrads S, des Trägers CA und des Hohlrads R) der Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 in der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung aus dem Stand der Technik erforderlich sind. Ferner werden die Axialkräfte des Sonnenrads S und des Hohlrads R der Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 an dem Gehäuse 40 abgestützt. Da während der Fahrt des Fahrzeugs die erste Abgabewelle 46 und die zweite Abgabewelle 48 selbst dann gedreht werden, wenn sich die Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 in einem differenzialbewegungsfreien Zustand befindet, befinden sich das erste Axiallager 62 und das zweite Axiallager 74 ständig in einem Drehzustand. Da sich das erste und das zweite Axiallager 62 und 74 ständig drehen, benötigt der Start der Differenzialbewegung der Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 kein relativ großes Drehanfangsmoment zum Anfang der Drehung dieser Lager 62, 74, sodass das unmittelbar auf den Anfang der Differenzialbewegung folgende Differenzialbegrenzungsdrehmoment stabilisiert werden kann. Infolge der Stabilisierung des Differenzialbegrenzungsdrehmoments kann eine Untersteuerung verhindert werden, die während einer frühen Zeitspanne des Abbiegens oder der Kurvenfahrt des Fahrzeugs auftritt. Eine weitere Wirkung der vorgenannten Konstruktion liegt darin, dass das Differenzialdrehmoment trotz Änderungen der Differenzialgeschwindigkeit stabil wird und daher die durch Schwankungen des Differenzialdrehmoments beim Start des Fahrzeugs in einem Kurvenfahrtzustand verursachten Schwingungen verhindert werden können.
Da ferner die erste Abgabewelle 46 und das Sonnenrad S so aufgebaut sind, dass sie während der Beschleunigung des Fahrzeugs in der Vorwärtsfahrrichtung aufeinandergedrückt werden, können diese Elemente als ein einziger Strukturkörper betrachtet werden, wenn sie aufeinandergedrückt werden. Es ist hierbei anzumerken, dass es dann, wenn der Teilkreisdurchmesser und der Schraubenwinkel sowohl der ersten Abgabewelle 46 als auch des Sonnenrads S derart festgelegt sind, dass die Axialkraftdifferenz F1(= Fc – Fs) einen negativen Wert erhält, das heißt, falls die Axialkraft Es des Sonnenrads S größer als die Axialkraft Fc der ersten Abgabewelle 46 wird, möglich wird, eine Ausgestaltung bereitzustellen, bei der die in der Berechnung der Lebensdauer des ersten Zylinderrollenlagers 66 erforderlichen Momentenlast in einer geteilten Art durch den eingreifenden Abschnitt des ersten Axiallagers 62 und den eingreifenden Abschnitt des Sonnenrads S hervorgebracht wird. Daher wird die auf das erste Zylinderrollenlager 66 aufgebrachte Momentenlast kleiner. Da ferner das schalenartige Nadellager 64 so vorgesehen ist, dass es neben dem ersten Zylinderrollenlager 66 liegt, wird die Momentenlast auf das schalenartige Nadellager 64 und das erste Zylinderrollenlager 66 aufgeteilt. Daher wird es möglich, eine Struktur bereitzustellen, in der eine beträchtlich reduzierte Momentenlast an dem ersten Zylinderrollenlager 66 wirkt und es wird daher möglich, die Abmessung des ersten Zylinderrollenlagers 66 zu verringern.
Wenn das Antriebsdrehmoment in der Entschleunigungsrichtung aufgeladen wird, beispielsweise während des Abbremsens der Kraftmaschine, empfangen das Sonnenrad S und das Hohlrad R Axialkräfte, die in entgegengesetzter Richtung zu den vorstehend erwähnten Axialkräften wirken, das heißt, das Sonnenrad S empfängt eine Axialkraft in einer solchen Richtung, dass es gegen die Anlagescheibe 58 drückt, und das Hohlrad R empfängt eine Axialkraft in einer solchen Richtung, dass es gegen die Anlaufscheibe 60 drückt. In einem solchen Fall drücken sich das Sonnenrad S und das Hohlrad R über den Träger CA gegenseitig und die Axialkräfte dieser Zahnräder heben sich gegenseitig auf. Daher wird die an dem zweiten Axiallager 74 wirkende Axialkraft kleiner, während eine durch die Außenumfangszähne 70 der ersten Abgabewelle 46 erzeugte Axialkraft an dem ersten Axiallager 62 wirkt. Da im Übrigen die an dem ersten Axiallager 62 in dem vorstehend erwähnten Fall wirkende Axialkraft verglichen mit dem Fall der Beschleunigung relativ klein ist, hat das erste Axiallager 62 in praktischer Anwendung eine kleinere Abmessung als das zweite Axiallager 74.
Wie vorstehend beschrieben ist, sind gemäß der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels das Sonnenrad S und das Hohlrad R der Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 jeweils an die erste Abgabewelle 46 bzw. die zweite Abgabewelle 48 gekoppelt und ein Ende der ersten Abgabewelle 46 ist über das erste Axiallager 62 in der Richtung der Achse an dem dritten Gehäuse 40c abgestützt und die zweite Abgabewelle 48 ist über das zweite Axiallager 74 in der Richtung der Achse an dem ersten Gehäuse 40a abgestützt. Daher kann die Axialkraft des Sonnenrads S durch das erste Axiallager 62 abgestützt werden, das die erste Abgabewelle 46 in der Richtung der Achse abstützt, und die Axialkraft des Hohlrads R kann durch das zweite Axiallager 74 abgestützt werden, das die zweite Abgabewelle 48 in der Richtung der Achse abstützt. Im Ergebnis können die zum individuellen Abstützen des Sonnenrads S und des Hohlrads R erforderlichen Axiallager ausgelassen werden und daher kann die Komponententeileanzahl reduziert werden und die Abmessung der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung 10 kann verringert werden. Im Übrigen wird die in der Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 auftretende Axialkraft durch das Gehäuse 40 abgestützt und das erste und das zweite Axiallager 62 und 74 sind während des Antriebs des Fahrzeugs ständig in Rotation. Dies beseitigt den Bedarf für ein relativ großes Drehanfangsmoment, das gemäß dem Stand der Technik zum Zeitpunkt des Anfangs der Drehung des ersten und des zweiten Axiallagers 62 und 74 erzeugt wird, und somit wird ein stabiler Betrieb der Differenzialvorrichtung ermöglicht.
Ferner ist gemäß der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung 10 des Ausführungsbeispiels die erste Abgabewelle 46 mit den Außenumfangszähnen 70 versehen, die einen Schraubenwinkel haben, und jedes der Rotationselemente der Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 ist mit schraubenförmigen Zähnen versehen. Die Außenumfangszähne 70 der ersten Abgabewelle 46 und die schraubenförmigen Zähne des Sonnenrads S sind in solchen Richtungen vorgesehen, dass die durch das Eingreifen der Außenumfangszähne 70 und das Eingreifen der schraubenförmigen Zähne erzeugten Axialkräfte hinsichtlich ihrer Richtung einander entgegengesetzt werden. Ferner ist zwischen der ersten Abgabewelle 46 und dem Sonnenrad S die Drückfläche 80 ausgebildet, die durch die Axialkraft der ersten Abgabewelle 46 und die Axialkraft des Sonnenrads S gedrückt wird. Daher drücken sich die erste Abgabewelle 46 und das Sonnenrad S infolge ihrer Axialkräfte an der Drückfläche 80 aufeinander. Falls die Axialkraft des Sonnenrads S größer als die Axialkraft der ersten Abgabewelle 46 ist, wirkt die Axialkraft über das erste Axiallager 62 an dem Gehäuse 40. Falls die Axialkraft der ersten Abgabewelle 46 die größere ist, dann wirkt die Axialkraft über das zweite Axiallager 74 an dem Gehäuse 40. Es ist hierbei anzumerken, dass dann, wenn der Schraubenwinkel βc und der Teilungsdurchmesser ϕDcp der an der ersten Abgabewelle 46 vorgesehenen schraubenförmigen Zähne und der Schraubenwinkel βs und der Teilungsdurchmesser ϕDsp der schraubenförmigen Zähne des Sonnenrads S auf geeignete Weise festgelegt sind, die Axialkräfte der ersten Abgabewelle 46 und des Sonnenrads S im Wesentlichen gleich zueinander gemacht werden können und die an dem dritten Gehäuse 40c wirkende Axialkraft im Wesentlichen zu Null gemacht werden kann, sodass die Geräuschabstrahlung und die Schwingung des Gehäuses 40, die infolge der als Zwangskraft wirkenden Axialkraft verursacht werden, reduziert werden können. Bei der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung aus dem Stand der Technik kann sich das Gehäuse 40 infolge der Axialkraft verformen und kann einen Fehler in der eingreifenden Übertragung der an der ersten Abgabewelle 46 vorgesehenen Außenumfangszähne 70 verursachen. Da jedoch in dem Ausführungsbeispiel die an dem Gehäuse 40 wirkende Axialkraft im Wesentlichen zu Null gemacht werden kann und die an den Außenumfangszähnen 70 auftretende erforderliche Kraft reduziert werden kann, wie dies vorstehend erwähnt ist, kann die infolge der als Zwangskraft arbeitenden Axialkraft verursachte Getriebegeräuschschwingung reduziert werden.
Ferner werden gemäß der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung 10 des Ausführungsbeispiels die erste Abgabewelle 46 und die zweite Abgabewelle 48 über die ersten bis dritten Zylinderrollenlager (66, 68, 76) in Radialrichtungen an dem Gehäuse 40 abgestützt, sodass sie in der Richtung der Achse beweglich sind. Daher kann die Axialkraft zuverlässig durch die ersten und zweiten Axiallager (62, 64) abgestützt werden und Bewegungen der internen Komponententeile in der Richtung der Achse können beschränkt werden.
Ferner haben gemäß der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung 10 des Ausführungsbeispiels die eingreifenden Zähne des Sonnenrads S, des Hohlrads R und der Ritzel P der Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44, die miteinander in eingreifendem Eingriff sind, einen Schraubenwinkel. Infolge des Schraubenwinkels werden zum Zeitpunkt des Antriebs an dem Sonnenrad S und dem Hohlrad R Axialkräfte erzeugt. Infolge der Axialkräfte werden das Sonnenrad S und das Hohlrad R über die Drückabschnitte gegen den Träger CA gedrückt, sodass die Differenzialbewegung unterdrückt werden kann, um die Rotationsdifferenz zwischen dem Sonnenrad S, dem Hohlrad R und dem Träger CA zu reduzieren.
Ferner können gemäß der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung 10 des Ausführungsbeispiels dann, wenn die Teilkreisdurchmesser und die Schraubenwinkel der Außenumfangszähne 70 der ersten Abgabewelle 46 und der eingreifenden Zähne des Sonnenrads S auf geeignete Weise festgelegt sind, die an dem ersten Axiallager 62 aufgeladenen Axialkräfte klein gemacht werden und daher kann die Abmessung des ersten Axiallagers 62 reduziert werden.
Da ferner gemäß der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung 10 des Ausführungsbeispiels die Axialkräfte des Sonnenrads S und des Hohlrads R der Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 über das erste Axiallager 62 und das zweite Axiallager 74 an dem Gehäuse 40 abgestützt werden, können Lager ausgelassen werden, die das Sonnenrad S und das Hohlrad R abstützen. Im Übrigen werden das erste Axiallager 62 und das zweite Axiallager 74 ungeachtet dessen gedreht, ob die Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 sich in dem Differenzialbewegungszustand oder in dem differenzialbewegungsfreien Zustand befindet. Daher ist das Drehanfangsmoment für jedes der Axiallager 62 und 74, das dem Anfang der Differenzialbewegung folgt, nicht erforderlich und das dem Abfang der Differenzialbewegung unmittelbar folgende Differenzialbegrenzungsdrehmoment kann stabilisiert werden. Wenn die Differenzialbegrenzungsdrehmomentzunahme stabilisiert wird, dann kann das Untersteuern, das wahrscheinlich dann auftritt, wenn das Fahrzeug mit der Kurvenfahrt beginnt, unterbunden werden. Ferner erreicht diese Konstruktion zudem eine Wirkung des Stabilisierens des Differenzialdrehmoments trotz Änderungen in der Differenzialgeschwindigkeit und sie erreicht daher eine Wirkung des Unterbindens der durch Schwankungen des Differenzialdrehmoments beim Losfahren des Fahrzeugs in einem Kurvenfahrtzustand verursachten Schwingungen.
Da ferner gemäß der Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung 10 des Ausführungsbeispiels eine Ausgestaltung verwendet wird, bei der die Momentenbelastung, die bei der Berechnung der Lebensdauer des ersten Zylinderrollenlagers 66 berücksichtigt wird, auf das erste Axiallager 62 und den eingreifenden Abschnitten des Sonnenrads S verteilt wird, kann die Momentenlast klein festgelegt werden. Da im Übrigen die Momentenlast auf das erste Zylinderrollenlager 66 und das dem ersten Zylinderrollenlager 66 nebengeordnete schalenförmige Nadellager 64 aufgeteilt wird, kann die Momentenlast beträchtlich klein gemacht werden. Daher kann die Abmessung des ersten Zylinderrollenlagers 66 reduziert werden.
Obwohl das Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben wurde, ist die Erfindung auch auf andere Arten einsetzbar.
Auch wenn in dem vorgenannten Ausführungsbeispiel das erste Axiallager 62 ein Axiallager ist, das in sich zylindrische Walzen hat, ist es beispielsweise ebenso zulässig, ein Axiallager einer anderen Bauweise, etwa eine Anlaufscheibe oder dergleichen zu verwenden. In diesem Fall ist es erforderlich, die Axialkräfte der ersten Abgabewelle 46 und des Sonnenrads S derart einzustellen, dass eine Axialkraft innerhalb eines zulässigen Axialkraftbereichs des ersetzten Axiallagers wirkt.
Obwohl in dem vorgenannten Ausführungsbeispiel die erste Abgabewelle 46 und das Sonnenrad S derart festgelegt sind, dass sich ihre Axialkräfte gegenseitig aufheben, wenn das Fahrzeug in der Vorwärtsfahrtrichtung beschleunigt, ist es ferner ebenso zulässig, die Ausrichtungen der Schraubenwinkel der ersten Abgabewelle 46 und des Sonnenrads S derart festzulegen, dass sich ihre Axialkräfte während einer Verlangsamung des Fahrzeugs gegenseitig aufheben. Das heißt, der Schraubenwinkel kann auf geeignete Weise derart festgelegt sein, dass er die Schwingung des Gehäuses 40 reduziert, die durch die Axialkraft während einer Betriebsart des Fahrzeugs verursacht, die ein Problem verstärkt.
Ferner ist in dem vorgenannten Ausführungsbeispiel die Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 ein Mitteldifferenzial, das die Antriebskraft ungleichmäßig auf die Vorderräder und die Hinterräder des Fahrzeugs während des differenzialbewegungsfreien Zustands verteilt. Falls jedoch die Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 auf eine Vorrichtungsbauweise geändert wird, die die Antriebskraft gleichmäßig auf die Räder verteilt, kann die Mitteldifferenzialgetriebevorrichtung 44 auf eine Vorderraddifferenzialgetriebevorrichtung (Vorderdifferenzial) und eine Hinterraddifferenzialgetriebevorrichtung (Hinterdifferenzial) angewendet werden.
Ferner wird in dem vorgenannten Ausführungsbeispiel die erste Abgabewelle 46 durch das schalenartige Nadellager 64 in Radialrichtungen abgestützt. Falls diese Abstützung in eine Abstützung durch das Gehäuse 40 geändert wird, kann der Betrag der Momentenlast, die dem ersten Zylinderrollenlager 66 zugeschrieben wird, im Wesentlichen zu Null gemacht werden.
Während die Erfindung unter Bezugnahme darauf beschrieben wurde, was als deren bevorzugte Ausführungsbeispiele betrachtet wird, ist es so zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele oder Konstruktionen beschränkt ist. Im Gegenteil, die Erfindung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Während verschiedene Elemente der offenbarten Erfindung in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen gezeigt sind, die exemplarisch sind, liegen zusätzlich andere Kombinationen und Konfigurationen, einschließlich mehrerer, weniger oder lediglich eines einzelnen Elements ebenso innerhalb des Wesens und Umfangs der Erfindung.
Die Axialkraft eines Sonnenrads (S) wird durch ein Axiallager (62) abgestützt, das eine erste Abgabewelle (46) in der Richtung ihrer Achse abstützt. Die Axialkraft eines Hohlrads (R) wird durch ein zweites Axiallager (74) abgestützt, das eine zweite Abgabewelle (48) in der Richtung der Achse abstützt.

Claims

Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung (10) mit: einem Gehäuse (40); einer Differenzialvorrichtung (44), die ein in dem Gehäuse untergebrachtes Planetengetriebe verwendet; einer Eingabewelle (42) zum Übertragen von Kraft auf die Differenzialvorrichtung; und einer ersten Abgabewelle (46) und einer zweiten Abgabewelle (48), auf die über die Differenzialvorrichtung Kraft von der Eingabewelle abgegeben wird; wobei die Differenzialvorrichtung einen Träger (CA), ein Sonnenrad (S) und ein Hohlrad (R) aufweist, und der Träger an die Eingangswelle gekoppelt ist, und das Sonnenrad an ein Ende der ersten Abgabewelle gekoppelt ist und das Hohlrad an die zweite Abgabewelle gekoppelt ist, und die erste Abgabewelle und die zweite Abgabewelle in Reihe koaxial an einer Achse angeordnet sind, wobei die Differentialvorrichtung zwischen der ersten Abgabewelle (46) und der zweiten Abgabewelle (48) zwischengeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende der ersten Abgabewelle über ein erstes Axiallager (62), das eine zu dem anderen Ende der ersten Abgabewelle gerichtete Achsschubkraft abstützt, in einer Richtung der Achse an dem Gehäuse abgestützt ist, und die zweite Abgabewelle über ein zweites Axiallager (74) in der Richtung der Achse an dem Gehäuse abgestützt ist, und die Axialkraft des Sonnenrads über die erste Abgabewelle an dem ersten Axiallager abgestützt ist, und die Axialkraft des Hohlrads an dem zweiten Axiallager abgestützt ist.
Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die erste Abgabewelle mit Außenumfangszähnen versehen ist, die schraubenförmige Zähne sind, und eingreifende Zähne eines jeden Rotationselements der Differenzialvorrichtung, die den Träger, das Sonnenrad und das Hohlrad aufweist, mit schraubenförmigen Zähnen versehen sind, die Außenumfangszähne, die an der ersten Abgabewelle vorgesehen sind, und die schraubenförmigen Zähne des Sonnenrads in solchen Richtungen vorgesehen sind, dass die Richtung der durch das Eingreifen der Außenumfangszähne der ersten Abgabewelle erzeugten Axialkraft zu der Richtung der durch das Eingreifen der schraubenförmigen Zähne des Sonnenrads erzeugten Axialkraft entgegengesetzt ist, und eine Drückfläche (80), die durch die Axialkraft der ersten Abgabewelle und durch die Axialkraft des Sonnenrads gedrückt wird, zwischen der ersten Abgabewelle und dem Sonnenrad ausgebildet ist.
Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei sowohl die erste Abgabewelle als auch die zweite Abgabewelle über ein Zylinderrollenlager (66, 68, 76) derart in radialen Richtungen an dem Gehäuse abgestützt sind, dass sie in der Richtung der Achse beweglich sind.
Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Differenzialvorrichtung eine Differenzialbegrenzungsvorrichtung der Planetengetriebebauart aufweist, eingreifende Zähne des Sonnenrads, des Hohlrads und eines Ritzels (P), die in Zahneingriff sind, einen Spiralwinkel haben, der dazu führt, dass eine Axialkraft erzeugt wird, und das Ritzel durch ein in dem Träger ausgebildetes Ritzelstützloch drehbar gestützt ist, und Drückabschnitte, die infolge der Achsschubkräfte, die dann auftreten, wenn die Fahrzeugkraftübertragungsvorrichtung angetrieben wird, aufeinander drücken, zwischen dem Träger und dem Sonnenrad und zwischen dem Träger und dem Hohlrad vorgesehen sind.