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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Reduktionsgetriebe.
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Die japanische Offenlegungsschrift
JP 2005-029117 A zeigt ein konventionelles Reduktionsgetriebe, das mit einem geradverzahnten Ritzel, das mit einer Motorwelle verbunden ist und ein großes geradverzahntes Zahnrad umfasst, das mit dem Ritzel kämmt. Das große geradverzahnte Zahnrad umfasst einen Wellenabschnitt, einen Flanschabschnitt und einen Zahnradabschnitt. Ein Sonnenrad ist mit dem Wellenabschnitt einstückig ausgebildet. Das Sonnenrad kämmt mit einer Vielzahl von Planetenrädern und jedes Planetenrad kämmt mit einem Hohlrad.
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In dem oben beschriebenen Reduktionsgetriebe sind der Wellenabschnitt und der Flanschabschnitt des großen geradverzahnten Zahnrads einstückig ausgebildet. Diese Konfiguration macht die Form des großen geradverzahnten Zahnrads komplex und die Herstellung des großen geradverzahnten Zahnrads schwierig, mit dem Ergebnis, dass die Herstellungskosten steigen können. Daher ist es wünschenswert, den Wellenabschnitt des großen geradverzahnten Zahnrads, mit dem das Sonnenrad einstückig ausgebildet ist, und den Flanschabschnitt, der einen Zahnradabschnitt hat, getrennt auszubilden.
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Beim Zusammenbauen einer Welle mit einem Zahnradabschnitt und einem Hohlrad, das getrennt von der Welle vorgesehen ist, können die Welle und das Hohlrad durch Presspassung, Schrumpfpassung, Dehnpresspassung oder eine Keilverzahnung miteinander befestigt sein. Mit einer solchen Presspassung, Schrumpfpassung und Dehnpresspassung kann eine relative Drehung zwischen der Welle und dem Hohlrad aufgrund von Schlupf des Hohlrads auf der Welle auftreten, wenn ein großes Drehmoment von dem Hohlrad auf die Welle übertragen wird. Obwohl die Keilverzahnung den Schlupf des Hohlrades relativ zu der Welle verhindern kann, können die Welle und das Hohlrad sich in Axialrichtung relativ zueinander verschieben, sodass eine präzise Positionierung der Welle und des Hohlrades in Axialrichtung schwierig wird.
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Die vorliegende Erfindung, die angesichts der oben genannten Aufgaben gemacht wurde, ist darauf gerichtet, ein Reduktionsgetriebe vorzusehen, das die relative Drehung der Welle und des Hohlrades verhindert und eine präzise Positionierung der Welle und des Hohlrades in deren Axialrichtung erlaubt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist ein Reduktionsgetriebe vorgesehen, dass eine Welle mit einem Zahnradabschnitt und ein Hohlrad umfasst, dass auf der Welle an einer Stelle montiert ist, die abseits des Zahnradabschnitts der Welle ist. Die Welle hat an der Stelle an ihrem Außenumfang eine Vielzahl von abgestuften ersten Zähnen, die entlang einer Umfangsrichtung der Welle angeordnet sind. Jeder erste Zahn hat einen niedrigeren Abschnitt und einen höheren Abschnitt, der höher ist als der niedrigere Abschnitt und in Axialrichtung der Welle benachbart zu dem niedrigeren Abschnitt ist. Das Hohlrad hat an seinem Innenumfang eine Vielzahl von zweiten Zähnen, die entlang eines Innenumfangs des Hohlrads angeordnet sind, und wobei die zweiten Zähne in Nuten zwischen den ersten Zähnen mittels Keilverzahnung eingesetzt sind. Die zweiten Zähne sind in Berührung mit den Stufenflächen der ersten Zähne gesetzt.
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Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die mittels Beispielen die Grundlagen der Erfindung darstellen, offenkundig.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung, zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen, kann am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, von denen:
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1 eine Schnittansicht einer Antriebsvorrichtung ist, die mit einem Reduktionsgetriebe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen ist;
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2A und 2B Schnittansichten der Antriebsvorrichtung entlang der Linien IIA-IIA bzw. IIB-IIB der 1 sind, die den Aufbau einer Welle und eines Hohlrads zeigen;
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3 eine perspektivische Ansicht eines Montageabschnitts ist, der in der Welle ausgebildet ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHRIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Im Rahmen der Beschreibung sind ähnliche oder gleiche Teile oder Elemente in unterschiedlichen Ausführungsformen durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.
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Bezugnehmend auf 1 ist dort eine Antriebsvorrichtung 1 gezeigt, die ein Rad (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs drehbar antreibt. Die Antriebsvorrichtung 1 ist mit einem zweistufigen Reduktionsgetriebe 2 versehen.
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Das Reduktionsgetriebe 2 umfasst eine Welle 3, die sich in Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt, und ein Hohlrad 4, das auf der Welle 3 montiert ist.
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Die Welle 3 hat einen Zahnradabschnitt 5, der ein Sonnenrad und einen Montageabschnitt 6 ausbildet, auf dem das Hohlrad 4 montiert ist. Der Montageabschnitt 6 ist nach innen (nach links in 1) bezüglich des Zahnradabschnitts 5 in Breitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet. Anders gesagt, ist der Montageabschnitt 6 an einer Stelle abseits der Zahnradabschnitte 5 der Welle 3 in ihrer Axialrichtung angeordnet. Der Montageabschnitt 6 hat einen Durchmesser, der größer ist als der des Zahnradabschnitts 5. Eine Vielzahl von Zähnen 5A ist um den Zahnradabschnitt 5 der Welle 3 ausgebildet.
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Das Hohlrad 4 ist auf dem Montageabschnitt 6 der Welle 3 montiert und durch ein Radhalteelement 7 drehbar gehalten, dass an einem Gehäuse (nicht gezeigt) durch ein Lager 8 befestigt ist. Das Lager 8 ist angeordnet, um die Bewegung des Hohlrades 4 in Breitenrichtung des Fahrzeugs nach innen zu begrenzen. Das Hohlrad 4 hat an seinem Außenumfang eine Vielzahl von Zähnen 4A. Das Hohlrad 4 kämmt mit einem Ritzelverzahnung 9, das mit einer Motorwelle (nicht gezeigt) verbunden ist. Eine Struktur zum montieren des Hohlrades 4 auf der Welle 3 wird später beschrieben.
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Eine Vielzahl von Planetenrädern 10 (beispielsweise drei Planetenräder) kämmt mit dem Zahnradabschnitt 5, der das Sonnenrad bildet. Jedes Planetenrad 10 ist auf einem Stift 12 montiert, der aus dem Ende einer Achswelle 11 über ein zylindrisches Element 13 vorsteht. Die Achswelle 11 ist an dem Rad (nicht gezeigt) des Fahrzeugs befestigt. Zusätzlich kämmt jedes Planetenrad 10 mit einer Innenverzahnung 14, die an dem Gehäuse (nicht gezeigt) befestigt ist. Ein Lager 15 ist zwischen dem Ende der Achswelle 11 und dem äußeren Ende der Welle 3 angeordnet.
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Wenn sich die Motorwelle (nicht gezeigt) in diesem Reduktionsgetriebe 2 dreht, wird die Drehung der Motorwelle durch das Ritzelverzahnung 9 und das Hohlrad 4 auf die Welle 3 übertragen. Auf diese Weise wird der Zahnradabschnitt 5 der Welle 3 gedreht, wodurch verursacht wird, dass die Planetenräder 10 um den Zahnradabschnitt 5 umlaufen. Die Achswelle 11 wird gedreht und das Rad (nicht gezeigt) wird entsprechend gedreht.
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Zusätzlich ist die Antriebsvorrichtung 1 mit einer Nassscheibenbremse 16 zum Bremsen des Rades versehen. Die Nassscheibenbremse 16 umfasst eine Vielzahl von äußeren Bremsscheiben 18, die durch ein Scheibenhalteelement 17 gehalten wird, dass an dem Gehäuse (nicht gezeigt) befestigt ist, sowie eine Vielzahl von inneren Bremsscheiben 19, die durch den Montageabschnitt 6 der Welle 3 gehalten wird. Die inneren Bremsscheiben 19 sind an dem Außenumfang des Montageabschnitts 6 an Stellen befestigt, die dem Zahnradabschnitt 5 entgegengesetzt ist. Die äußeren Bremsscheiben 18 und die inneren Bremsscheiben 19 sind wechselweise angeordnet.
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Im Folgenden wird die Montage des Hohlrades 4 auf der Welle unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben.
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Eine Vielzahl von abgestuften ersten Zähnen 20 ist an dem Außenumfang des Montageabschnitts 6 der Welle 3 ausgebildet und entlang einer Umfangsrichtung der Welle 3 angeordnet. Jeder erste Zahn 20 umfasst einen niedrigeren Abschnitt 21 und einen höheren Abschnitt 22, der Seite an Seite an dem niedrigeren Abschnitt 22 und in Breitenrichtung des Fahrzeugs außerhalb des tieferen Abschnitts 21 angeordnet ist. Anders gesagt, ist der höhere Abschnitt 22 in Axialrichtung der Welle 3 zu dem niedrigeren Abschnitt 21 benachbart angeordnet. Der höhere Abschnitt 22 hat eine Stufenfläche, die benachbart zu den niedrigeren Abschnitt 21 ist.
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Das Ende des höheren Abschnitts 22 ist bogenförmig gekrümmt und eine obere Deckfläche jedes höheren Abschnitts hat an ihrem Rand eine Fase 22A. Das Abmaß des höheren Abschnitts 22, von der Fläche des Montageabschnitts 6 der Welle 3 zu dem Ende des höheren Abschnitts 22 aus gemessen ist etwa doppelt so groß wie das des niedrigeren Abschnitts 21.
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Die Welle 3, die den Montageabschnitt 6 mit einer Vielzahl der ersten Zähne 20 umfasst, kann wie folgt ausgebildet sein. Zunächst wird ein runder Stab auf einer Drehbank geschnitten oder zu einer Welle einer gewünschten Form gedreht, die einen abgestuften Abschnitt in dem Bereich hat, der den Montageabschnitt 6 entspricht. Dann werden Zahnkränze auf dem Wellenwerkstück geschnitten, um eine Vielzahl der ersten Zähne 20 und der Zähne 5A an Stellen auszubilden, die dem Montageabschnitt 6 bzw. dem Zahnradabschnitt 5 entsprechen. Als Ergebnis ist die Welle 3 mit dem Zahnradabschnitt 5 und dem Montageabschnitt 6 hergestellt.
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Das Hohlrad 4 hat ein Loch 4B, durch das der Montageabschnitt 6 der Welle eingesetzt ist. Das Hohlrad 4 hat in seinem Innenumfang eine Vielzahl von zweiten Zähnen 24, die in dem Innenumfang des Lochs 4B des Holrades 4 ausgebildet ist und entlang einer Umfangsrichtung des Hohlrades 4 angeordnet ist, und wobei die zweiten Zähne 24 in Nuten zwischen dem niedrigeren Abschnitt 21 der ersten Zähne 20 mittels Verkeilen eingesetzt sind. Anders gesagt, sind die zweiten Zähne 24 und die Nuten zwischen den niedrigeren Abschnitten 21 der ersten Zähne 20 verkeilt. Der zweite Zahn 24 hat eine Kontaktfläche 25, die in Berührung mit der Stufenfläche 23 des ersten Zahns 20 gebracht ist.
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Das Hohlrad 4 hat ferner an seinem Innenumfang einen Befestigungsabschnitt 26, der Seite an Seite mit dem zweiten Zahn 24 und in Breitenrichtung des Fahrzeugs außerhalb des zweiten Zahns 24 angeordnet ist, und wobei der höhere Abschnitt 22 der Vielzahl der ersten Zähne 22 in den Befestigungsabschnitt 26 eingepresst ist. Anders gesagt, ist der Befestigungsabschnitt 26 in Axialrichtung des Hohlrads 4 benachbart zu dem zweiten Zahn 24 angeordnet und ist eingerichtet, den höheren Abschnitt 22 des ersten Zahns 20 zu befestigen. Der Befestigungsabschnitt 26 bildet ein zylindrisches Loch. Bei eingepresstem höheren Abschnitt 22 jedes ersten Zahns 20 in den Befestigungsabschnitt 26 berührt das Ende des höheren Abschnitts 22 des ersten Zahns 20 den Befestigungsabschnitt 26. Dann ist ein Raum S durch den Befestigungsabschnitt 26, den Außenumfang des Befestigungsabschnitts 6 und die Seitenfläche des ersten Zahns 20 ausgebildet.
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Wie im Falle der Welle 3, ist das Hohlrad 4 durch Drehen und Zahnkranzschneiden ausgebildet.
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Beim Zusammenbauen der Welle 3 und des Hohlrads 4 wird der Montageabschnitt 6 der Welle 3 durch das Loch 4B des Hohlrads 4 von der Seite des Befestigungsabschnitts 26 eingesetzt. Dadurch ist der niedrigere Abschnitt 21 des ersten Zahns 20 der Welle 3 mit dem zweiten Zahn 24 des Hohlrads 4 verkeilt und der höhere Abschnitt 22 des ersten Zahns 20 ist in den Befestigungsabschnitt 26 des Hohlrads 4 eingepresst. Anders gesagt, sind die zweiten Zähne 24 in die Nuten zwischen den niedrigeren Abschnitten 21 der ersten Zähne 20 eingesetzt.
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Mit der in Berührung mit der Stufenfläche 23 des ersten Zahns 20 gebrachten Kontaktfläche 25 des ersten Zahns 24 ist das Hohlrad 4 darin beschränkt, sich in Breitenrichtung des Fahrzeugs nach außen zu bewegen. Infolgedessen ist das Hohlrad 4 durch die Stufenfläche 23 des ersten Zahns 20 und das Lager 8 axial gehalten, d.h., dass das Hohlrad 4 in Bezug auf den Montageabschnitt 6 axial positioniert ist.
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Wie oben beschrieben wurde, sind die Vielzahl der ersten Zähne 20, die entlang eines Außenumfangs des Montageabschnitts 6 der Welle 3 angeordnet ist, und die Vielzahl der zweiten Zähne, die entlang eines Innenumfangs des Hohlrad 4 angeordnet ist, miteinander in Eingriff, genauer gesagt, sind die zweiten Zähne in Nuten zwischen den ersten Zähnen durch Verkeilung eingesetzt. Anders gesagt, sind die zweiten Zähne 24 und die Nuten zwischen den ersten Zähnen 20 verkeilt. Diese Konfiguration verhindert, dass das Hohlrad 4 relativ zu der Welle 3 in deren Drehrichtung schlüpft, sodass keine Relativdrehung zwischen der Welle 3 und dem Hohlrad 4 auftritt. Infolgedessen wird das Drehmoment des Hohlrads 4 erfolgreich auf die Welle 3 übertragen.
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Der erste Zahn 20 hat den niedrigeren Abschnitt 21 und den höheren Abschnitt 22, der in Axialrichtung der Welle 3 benachbart zu dem jeweiligen niedrigeren Abschnitt 21 angeordnet ist, und wobei der zweite Zahn 24 mit der zwischen dem niedrigeren Abschnitt 21 und dem höheren Abschnitt 22 ausgebildeten Stufenfläche 23 in Berührung gebracht ist, was eine Relativbewegung der Welle 3 und des Hohlrads 4 in Axialrichtung begrenzt und eine präzise Positionierung der Welle 3 und des Hohlrads 4 ermöglicht. Daher ist zum axialen Positionieren der Welle 3 und des Hohlrads 4 kein zusätzliches Teil, wie etwa ein Sprengring, erforderlich, sodass die Herstellungskosten des Reduktionsgetriebes verringert werden können.
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Zusätzlich ist der höhere Abschnitt 22 der Vielzahl von ersten Zähnen 20 an dem Befestigungsabschnitt 26 befestigt, der in dem Innenumfang des Hohlrads 4 ausgebildet ist, sodass die Welle 3 und das Hohlrad 4 koaxial fluchten und der erste Zahn 20 und der zweite Zahn 24 sicher eingesetzt sind, mit dem Ergebnis, dass Geräuscherzeugung und Zerspanung der ersten Zähne 20 und der zweiten Zähne 24 verhindert werden können.
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Der ein zylindrisches Loch bildende Befestigungsabschnitt 26, der eine runde Form im Querschnitt hat, kann einfach ausgebildet werden.
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Das Ausbilden der Fase 22A in dem höheren Abschnitt 22 des ersten Zahns 20 verhindert die Zerspanung des Rands des höheren Abschnitts 22 beim Einpressen des Montageabschnitts 6 der Welle 3 in den Befestigungsabschnitt 26 des Hohlrads 4 und erleichtert auch den Einpressvorgang.
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Die Konfiguration des ersten Zahns 20, der den niedrigeren Abschnitt 21 umfasst, der eine Höhe hat, die etwa die Hälfte der Höhe des höheren Abschnitts 22 beträgt, stellt das problemlose Verkeilen zwischen den niedrigeren Abschnitten 21 und den zweiten Zähnen 24 sowie eine Berührung zwischen den zweiten Zähnen 24 und der Stufenfläche 23 der ersten Zähne 20 sicher.
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Der abgestufte erste Zahn 20 ist zeitgleich mit der Bearbeitung der Welle 3 durch Drehen ausgebildet. Weil kein zusätzlicher Bearbeitungsvorgang erforderlich ist, sind die Herstellungskosten nicht erhöht.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weisen, wie unten veranschaulicht ist, verändert werden.
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Bei der Vielzahl der ersten Zähne 20 kann der höhere Abschnitt 22 in Breitenrichtung des Fahrzeugs einwärts des niedrigeren Abschnitts 21 angeordnet sein. In diesem Fall ist der Befestigungsabschnitt 26 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs einwärts der zweiten Zähne 24 in dem Hohlrad 4 angeordnet.
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Die obere Deckfläche des höheren Abschnitts 22 des ersten Zahns 20 muss nicht notwendigerweise die Fase 22A umfassen.
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Anstatt den Befestigungsabschnitt 26 mit einer runden Form im Querschnitt auszubilden, kann eine Vielzahl von Zähnen in dem Innenumfang des Hohlrads 4 zum Verkeilen mit dem höheren Abschnitt 22 des ersten Zahns 20 ausgebildet sein. Anders gesagt, kann der zweite Zahn 24, der in dem Innenumfang des Hohlrads 4 ausgebildet ist, eine abgestufte Form haben, die ähnlich den ersten Zähnen 20 ist.
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Der höhere Abschnitt 22 eines jeden ersten Zahns 20 muss nicht an der Innenumfangsfläche des Hohlrads 4 befestigt sein.
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Obwohl das Reduktionsgetriebe 2 der vorliegenden Ausführungsformen angepasst ist für eine Verwendung in der Antriebseinheit 1, die mit der Nassscheibenbremse 16 versehen ist, ist das Reduktionsgetriebe 2 in einer Antriebseinheit anwendbar, die keine Scheibenbremse hat. Zusätzlich ist die Verwendung des Reduktionsgetriebes 2 nicht auf die Antriebseinheit beschränkt, die ein Rad eines Fahrzeugs drehbar antreibt, sondern ist bei jeder anderen Antriebsvorrichtung als der für Fahrzeuge anwendbar.
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Das Reduktionsgetriebe 2 ist nicht auf ein zweistufiges Reduktionsgetriebe beschränkt, so lange wie das Reduktionsgetriebe mit einer Welle mit einem Zahnradabschnitt und einem auf der Welle montierten Hohlrad versehen ist. In diesem Fall kann das Reduktionsgetriebe so konfiguriert sein, dass die Drehung des Hohlrads auf den Wellenabschnitt übertragen wird oder die Drehung der Welle auf das Hohlrad übertragen wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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