DE102015222671A1

DE102015222671A1 - Differenzialgetriebe

Info

Publication number: DE102015222671A1
Application number: DE102015222671.9A
Authority: DE
Inventors: Yoichi YANASE; Hiroyuki Mori
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2016-05-19
Also published as: US20160138702A1

Abstract

Bei einem Differenzialgetriebe können auch in dem Fall, in dem die Verzahnung der Seitenräder aufgrund einer Vergrößerung des Durchmessers der Seitenräder von den Abtriebswellen weiter entfernt ist, und in dem Fall, in dem die Ritzel unter harten Betriebsbedingungen mit hoher Geschwindigkeit rotieren, die Teile der Ritzel, in die die Seitenräder greifen, und die gleitenden Teile der Ritzel von der Seite der Abtriebswellen her ausreichend mit Schmieröl versorgt werden, so dass ein Festfressen an diesen Stellen wirksam verhindert werden kann. Auf mindestens einer Seite besitzt das Seitenrad am Wellenteil Schmierölkanäle, die Schmieröl in Achsenrichtung vom äußeren zum inneren Ende des Wellenteils leiten, und an der dem anderen Seitenrad gegenüberliegenden Innenseite Schmierölnute, die Schmieröl von den genannten Schmierölkanälen zur Seite der genannten Verzahnung bringen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Differenzialgetriebe, das insbesondere das Drehmoment eines Antriebselements, das Ritzel (d. h. Umlaufräder) tragende Ritzelträgerteile (d. h. Umlaufradträgerteile) hält und sich zusammen mit den genannten Trägerteilen drehen kann, über ein Paar Seitenräder (d. h. Abtriebsräder) auf ein Paar Abtriebswellen verteilt.
Erläuterung der relevanten Technik
Herkömmlich ist ein solches Differenzialgetriebe, wie es sich in der Veröffentlichung der japanischen Patentoffenlegung Nr. 2008-89147 findet, bekannt; diese herkömmlichen Differenzialgetriebe sind so konzipiert, dass durch einen Spalt, der jeweils zwischen dem Rücken eines Seitenrads und einem Differenzialgehäuse angelegt ist, und durch eine Kerbverzahnung zwischen dem inneren Umfang der Seitenräder und dem äußeren Umfang der Abtriebswellen eine ausreichende Versorgung der gleitenden Teile der Ritzel und der Teile der Ritzel, in die die Seitenräder greifen, mit Schmieröl erfolgt.
Aber bei den herkömmlichen Differenzialgetrieben lässt sich nicht effektiv eine größere Menge Schmieröl für die Teile der Ritzel, in die die Seitenräder greifen, sammeln und speichern, so dass z. B. in dem Fall, in dem die ineinander greifenden Teile aufgrund einer Vergrößerung des Durchmessers der Seitenräder von den Abtriebswellen weiter entfernt sind, und in dem Fall, in dem die Ritzel unter harten Betriebsbedingungen mit hoher Geschwindigkeit rotieren, die Gefahr besteht, dass die gleitenden Teile der Ritzel und die Teile der Ritzel, in die die Seitenräder greifen, nicht ausreichend mit Schmieröl versorgt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts dieser Situation gemacht mit dem Ziel, ein Differenzialgetriebe der oben erwähnten Art, mit dem die oben aufgeführten Probleme gelöst werden können, zur Verfügung zu stellen.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, besitzen bei dem Differenzialgetriebe der vorliegenden Erfindung, das das Drehmoment eines Antriebselements, das Ritzel tragende Ritzelträgerteile hält und sich zusammen mit diesen drehen kann, über ein Paar Seitenräder, die in die Ritzel greifen, auf ein Paar Abtriebswellen verteilt, die Seitenräder des genannten Seitenräderpaars jeweils eine Verzahnung, die am äußeren Umfang eines genannten Seitenrads angebracht ist und in die genannten Ritzel greift, und einen Wellenteil, der am inneren Umfang eines genannten Seitenrads angebracht ist, und mit einer Abtriebswelle des genannten Paars Abtriebswellen verbunden ist, wobei mindestens eines der genannten Seitenräder an dem genannten Wellenteil Schmierölkanäle, die Schmieröl in Achsenrichtung vom äußeren zum inneren Ende des genannten Wellenteils leiten, und an der dem anderen Seitenrad gegenüberliegenden Innenseite Schmierölnute, die Schmieröl von den genannten Schmierölkanälen zur Seite der genannten Verzahnung bringen, besitzt. (Dies ist das erste Merkmal.)
Da mit dem genannten ersten Merkmal mindestens eines der Seitenräder an dem genannten Wellenteil Schmierölkanäle, die Schmieröl in Achsenrichtung vom äußeren zum inneren Ende des Wellenteils leiten, und an der dem anderen Seitenrad gegenüberliegenden Innenseite Schmierölnute, die Schmieröl von den genannten Schmierölkanälen zur Seite der Verzahnung bringen, besitzt, kann das Schmieröl, das in den Schmierölkanälen fließt, unter Nutzung der durch die Rotation des Antriebselements erzeugten Fliehkraft durch die genannten Schmierölnute an der Innenseite der Seitenräder effizient zur Verzahnung der Seitenräder geführt werden. Dadurch können auch in dem Fall, in dem die Verzahnung aufgrund einer Vergrößerung des Durchmessers der Seitenräder weiter von den Abtriebswellen entfernt ist, und in dem Fall, in dem die Ritzel unter harten Betriebsbedingungen mit hoher Geschwindigkeit rotieren, die Teile der Ritzel, in die die Seitenräder greifen, und die gleitenden Teile der Ritzel ausreichend mit Schmieröl versorgt werden, so dass ein Festfressen der ineinander greifenden und gleitenden Teile wirksam verhindert werden kann.
Beim Differenzialgetriebe der vorliegenden Erfindung besitzen die Seitenräder des genannten Seitenräderpaars vorzugsweise jeweils einen flachen Mittelwandteil, der den genannten Wellenteil und die genannte Verzahnung, die von diesem Wellenteil in Radialrichtung des Antriebselements nach außen versetzt ist, zu einer Einheit verbindet, und mindestens bei einem der Seitenräder besitzt der genannte Mittelwandteil an der Innenseite die genannten Schmierölnute. (Dies ist das zweite Merkmal.)
Da mit dem genannten zweiten Merkmal die Seitenräder des Seitenräderpaars jeweils einen flachen Mittelwandteil, der den Wellenteil und die Verzahnung, die von dem Wellenteil nach außen in Radialrichtung des Antriebselements versetzt ist, zu einer Einheit verbindet, besitzen und der Mittelwandteil mindestens bei einem der Seitenräder an der Innenseite die genannten Schmierölnute besitzt, können die Seitenräder im Vergleich zu den Ritzeln genügend groß ausgelegt werden, um so die Zähnezahl der Seitenräder ausreichend größer als die Zähnezahl der Ritzel zu machen, wodurch die Belastung der Ritzelträgerteile bei der Drehmomentübertragung von den Ritzeln auf die Seitenräder reduziert, der effektive Durchmesser der Ritzelträgerteile verkleinert und darüber hinaus die Breite der Ritzel in Achsenrichtung verkleinert werden kann, so dass auf diese Weise gekoppelt mit dem Effekt, dass der genannte Mittelwandteil flach ist, ein Beitrag zur Reduzierung der Breite des Differenzialgetriebes in Achsenrichtung geleistet werden kann. Außerdem können auch dann, wenn die Verzahnung der Seitenräder durch die oben genannte Vergrößerung des Durchmessers der Seitenräder von den Abtriebswellen in Radialrichtung weiter entfernt ist, die Verzahnung und darüber hinaus die genannten ineinander greifenden und die genannten gleitenden Teile durch die oben genannten, eigens an der Innenfläche eines Mittelwandteils angebrachten Schmierölnute von den Abtriebswellen aus ausreichend mit Schmieröl versorgt werden.
Beim Differenzialgetriebe der vorliegenden Erfindung besitzen die genannten Schmierölnute vorzugsweise einen geraden Nutenteil, der sich geradlinig erstreckt, und einen Führungsnutenteil, der sich am äußeren Ende des genannten geraden Nutenteils in der genannten Radialrichtung erstreckt, wobei der Boden der genannten Führungsnute schräg zum Boden des genannten geraden Nutenteils ist. (Dies ist das dritte Merkmal.)
Da mit dem genannten dritten Merkmal die genannten Schmierölnute einen geraden Nutenteil, der sich geradlinig erstreckt, und einen Führungsnutenteil, der sich am äußeren Ende des genannten geraden Nutenteils in der genannten Radialrichtung erstreckt, besitzen und der Boden des genannten Führungsnutenteils schräg zum Boden des genannten geraden Nutenteils ist, kann Schmieröl, das direkt durch den geraden Nutenteil der Schmierölnute fließt, vom Führungsnutenteil dazu gebracht werden, gleichmäßig zur Verzahnung des Seitenrads zu fließen, so dass der Schmiereffekt für die genannten ineinander greifenden Teile und die genannten gleitenden Teile erhöht werden kann.
Beim Differenzialgetriebe der vorliegenden Erfindung besitzen die genannten Ritzelträgerteile vorzugsweise im äußeren Mantel Einschnittsflächen, von denen sich jeweils mindestens ein Teil gegenüber dem inneren Mantel eines genannten Ritzels befindet, wobei die genannten Führungsnutenteile und die genannten Teile der Einschnittsflächen in Sicht auf eine zur Achsenlinie der genannten Abtriebswellen orthogonale Projektionsfläche auf demselben Umfang eines Kreises mit dem Mittelpunkt auf der betreffenden Achsenlinie liegen. (Dies ist das vierte Merkmal.)
Da mit dem genannten vierten Merkmal die genannten Ritzelträgerteile im äußeren Mantel Einschnittsflächen, von denen sich jeweils mindestens ein Teil gegenüber dem inneren Mantel eines Ritzels befindet, und die genannten Führungsnutenteile und die genannten Teile der Einschnittsflächen in Sicht auf eine zur Achsenlinie der Abtriebswellen orthogonale Projektionsfläche auf demselben Umfang eines Kreises mit dem Mittelpunkt auf der betreffenden Achsenlinie liegen, können die Schmierölsammelstellen (d. h. die Spalte an den genannten Einschnittfsflächen), an denen die Ritzel und die Ritzelträgerteile ineinander eingreifen und es bei schneller Rotation leicht zum Festfressen kommen kann, mit Hilfe der durch die Rotation des Differenzialmechanismus bewirkten Kräfte effektiv mit Schmieröl versorgt werden.
Ferner um das oben genannte Ziel zu erreichen, besitzen bei dem Differenzialgetriebe der vorliegenden Erfindung, das das Drehmoment eines Antriebselements, das Umlaufräder tragende Umlaufradträgerteile hält und sich zusammen mit diesen drehen kann, über ein Paar Abtriebsräder, die in die Umlaufräder greifen, auf ein Paar Abtriebswellen verteilt, die Abtriebsräder des genannten Paars Abtriebsräder jeweils eine Verzahnung, die am äußeren Umfang eines genannten Abtriebsrads angebracht ist und in die genannten Umlaufräder greift, und einen Wellenteil, der am inneren Umfang eines genannten Abtriebsrads angebracht ist und mit einer Abtriebswelle des genannten Paars Abtriebswellen verbunden ist, wobei mindestens eines der genannten Abtriebsräder an dem genannten Wellenteil Schmierölkanäle, die Schmieröl in Achsenrichtung vom äußeren zum inneren Ende des genannten Wellenteils leiten, und an der dem anderen Abtriebsrad gegenüberliegenden Innenseite Schmierölnute, die Schmieröl von den genannten Schmierölkanälen zur Seite der genannten Verzahnung bringen, besitzt und wobei
und Z1/Z2 > 2 erfüllt sind, wenn Z1 die Zähnezahl eines genannten Abtriebsrads, Z2 die Zähnezahl eines genannten Umlaufrads, d2 der Durchmesser eines genannten Umlaufradträgerteils und PCD der Teilkegelabstand ist. (Dies ist das fünfte Merkmal.)
Da mit dem genannten fünften Merkmal mindestens eines der Abtriebsräder an dem Wellenteil Schmierölkanäle, die Schmieröl in Achsenrichtung vom äußeren zum inneren Ende des Wellenteils leiten, und an der dem anderen Abtriebsrad gegenüberliegenden Innenseite Schmierölnute, die Schmieröl von den Schmierölkanälen zur Seite der Verzahnung bringen, besitzt, kann das Schmieröl, das in den Schmierölkanälen fließt, unter Nutzung der durch die Rotation des Antriebselements erzeugten Fliehkraft durch die genannten Schmierölnute an der Innenseite der Abtriebsräder effizient zur Verzahnung der Abtriebsräder geführt werden. Dadurch können auch in dem Fall, in dem die Verzahnung der Abtriebsräder aufgrund einer Vergrößerung des Durchmessers der Abtriebsräder weiter von den Abtriebswellen entfernt ist, und in dem Fall, in dem die Umlaufräder unter harten Betriebsbedingungen mit hoher Geschwindigkeit rotieren, die Teile der Umlaufräder, in die die Abtriebsräder greifen, und die gleitenden Teile der Umlaufräder von den Abtriebswellen aus ausreichend mit Schmieröl versorgt werden, so dass ein Festfressen der ineinander greifenden und gleitenden Teile wirksam verhindert werden kann. Mit dem oben genannten fünften Merkmal kann das Differenzialgetriebe insgesamt ausreichend schmal in Achsenrichtung der Abtriebswellen gemacht und gleichzeitig eine mit konventionellen Differenzialgetrieben vergleichbare Festigkeit (z. B. Festigkeit gegenüber einer statischen Torsionslast) und ein vergleichbarer Maximalwert der Drehmomentübertragung sichergestellt werden, so dass das Differenzialgetriebe auch in ein Übertragungssystem, bei dem es viele Layout-Einschränkungen in der Umgebung des Differenzialgetriebes gibt, mit großer Freiheit und ohne Schwierigkeit eingebaut werden kann und das Differenzialgetriebe sehr vorteilhaft für eine kompaktere Gestaltung des Übertragungssystems ist.
Das Differenzialgetriebe der vorliegenden Erfindung erfüllt vorzugsweise Z1/Z2 ≧ 4. (Dies ist das sechste Merkmal.)
Das Differenzialgetriebe der vorliegenden Erfindung erfüllt vorzugsweise Z1/Z2 ≧ 5,8. (Dies ist das siebte Merkmal).
Mit dem genannten sechsten und dem genannten siebten Merkmal kann das Differenzialgetriebe insgesamt ausreichend schmal in Achsenrichtung der Abtriebswellen gemacht und gleichzeitig eine mit konventionellen Differenzialgetrieben vergleichbare Festigkeit (z. B. Festigkeit gegenüber einer statischen Torsionslast) und ein vergleichbarer Maximalwert der Drehmomentübertragung sichergestellt werden.
Die oben genannten und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung dürften durch die ausführliche Erläuterung von geeigneten Ausführungsbeispielen klar werden, die im Folgenden anhand der beigefügten Figuren gegeben wird.
Vereinfachte Erläuterung der Figuren
1 ist ein Längsschnitt (Schnitt entlang der Linie 1-1 in 2) durch das Differenzialgetriebe und seine Umgebung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 ist eine Seitenansicht, teilweise weggebrochen, (Schnitt entlang der Linie 2-2 in 1) des genannten Differenzialgetriebes,
3 ist ein Schnitt entlang der Linie 3-3 in 1,
4 ist ein Schnitt entlang der Linie 4-4 in 1, in dem nur das Seitenrad mit durchgezogenen Linien dargestellt ist,
5A ist eine Vergrößerung des Teils, auf den der Pfeil 5 in 1 zeigt, und 5B ist ein Schnitt entlang der Linie B-B in 5A,
6 ist ein Teil eines Schnitts entsprechend 5 und zeigt eine Variante des Umlaufradträgerteils des genannten Differenzialgetriebes,
7 ist ein Längsschnitt, der ein Beispiel für ein herkömmliches Differenzialgetriebe zeigt,
8 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit und dem Übersetzungsverhältnis bei einer Zähnezahl der Ritzel von 10 zeigt,
9 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen den Veränderungsraten von Zahnradfestigkeit und Teilkegelabstand zeigt,
10 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen der Veränderungsrate des Teilkegelabstands und dem Übersetzungsverhältnis, um die Zahnradfestigkeit bei einer Zähnezahl der Ritzel von 10 zu 100% aufrechtzuerhalten, zeigt,
11 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Verhältnis von Schaftdurchmesser zu Teilkegelabstand und dem Übersetzungsverhältnis bei einer Zähnezahl der Ritzel von 10 zeigt,
12 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Verhältnis von Schaftdurchmesser zu Teilkegelabstand und dem Übersetzungsverhältnis bei einer Zähnezahl der Ritzel von 6 zeigt,
13 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Verhältnis von Schaftdurchmesser zu Teilkegelabstand und dem Übersetzungsverhältnis bei einer Zähnezahl der Ritzel von 12 zeigt,
14 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Verhältnis von Schaftdurchmesser zu Teilkegelabstand und dem Übersetzungsverhältnis bei einer Zähnezahl der Ritzel von 20 zeigt.
Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert unter Benutzung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die in den beigefügten Figuren gezeigt werden.
Zunächst wird in 1 bis 3 ein Differenzialgetriebe D betrachtet, das dazu dient, das von einem in einem Fahrzeug eingebauten (und in den Figuren nicht gezeigten) Motor gelieferte Antriebsdrehmoment auf ein Paar Abtriebswellen A zu verteilen, die jeweils rechts und links mit einer Achse eines Achsenpaars in Reihe verbunden sind, und dadurch eine rechte und eine linke Achse so anzutreiben, dass an ihnen voneinander verschiedene Drehungen möglich sind, und das von einem Getriebegehäuse 1 umschlossen und getragen ist, das z. B. neben dem Motor im vorderen Fahrzeugteil angeordnet ist.
Das Differenzialgetriebe D ist ausgestattet mit mehreren Ritzeln (Umlaufrädern) P, einem Ritzelschaft PS als Ritzelträgerteil (Umlaufradträgerteil), das die Ritzel P frei drehbar trägt, einem Antriebselement I in Form eines kurzen Zylinders, das den Ritzelschaft PS so hält, dass es sich zusammen mit diesem Ritzelschaft PS drehen kann, einem Paar Seitenräder (Abtriebsräder) S rechts und links davon, die jeweils von rechts und links in die Ritzel greifen und jeweils rechts und links mit einer Abtriebswelle des Abtriebswellenpaars A verbunden sind, und einem Paar von Abdeckungsteilen C, C', die jeweils rechts und links die Außenseite eines Rads der beiden Seitenräder S abdecken und sich mit dem Antriebselement I in Einheit drehen und so mit dem Antriebselement I zusammen ein Differenzialgehäuse DC bilden.
Im Übrigen wird mit der vorliegenden Ausführungsform der Fall eines Differenzialgetriebes mit zwei Ritzeln P gezeigt, bei dem der als Ritzelträgerteil verwendete Ritzelschaft PS als geradeliniger Stab, der sich entlang eines Durchmessers des Antriebselements I erstreckt, ausgebildet ist und an jedem der beiden Enden ein Ritzel P trägt, es können aber auch drei oder mehr Ritzel P angebracht werden. In diesem Fall wird der Ritzelschaft PS so gebildet, dass entsprechend zu den drei oder mehr Ritzeln P drei oder mehr radiale Abzweigungen von der Rotationsachse L des Antriebselements I gebildet werden, so dass sich eine Form sich schneidender Stäbe (bei vier Ritzeln P z. B. ein Kreuz) ergibt, die an den Enden des Ritzelschafts PS jeweils ein Ritzel P halten.
Ferner können die Ritzel P direkt auf den Ritzelschaft PS gesteckt oder mit einem zwischen beiden eingefügten Lagermittel (nicht in den Figuren gezeigt) wie einer Lagerbuchse angebracht werden. Ferner kann der Ritzelschaft PS stabförmig mit einem auf der ganzen Länge gleichen Durchmesser oder stabförmig mit Abstufungen ausgebildet werden. Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform an den beiden Enden des Ritzelschafts PS in einem bestimmten Bereich der Mantelfäche, der breiter als die von den aufgesteckten Ritzeln P belegte Fläche ist, jeweils ein Paar Einschnittsflächen 20 mit zueinander parallelen ebenen Böden ausgebildet. Durch die eigens angebrachten Einschnittsflächen 20 werden die Schmiereigenschaften im Umfeld der Ritzel P und der Teile der Ritzel P und des Ritzelschafts PS, die miteinander gleiten und ineinander greifen, verbessert. Im Übrigen sind für die Form der genannten Einschnittsflächen 20 neben derjenigen der vorliegenden Ausführungsform verschiedene andere Varianten möglich, z. B. eine spiralförmige konkave Nut oder eine gerade Nut, die sich entlang der Achsenlinie des Schafts erstreckt. Im Übrigen können die Einschnittsflächen 20 auch weggelassen werden.
Das Differenzialgehäuse DC wird mit Hilfe von Lagern 2 rechts und links frei drehbar vom Getriebegehäuse 1 gehalten. Ferner gibt es im Getriebegehäuse 1 Durchbohrungen 1a, in die jeweils eine der Abtriebswellen A eingesetzt wird, wobei ein ringförmiges Dichtungselement 3, das zwischen dem inneren Umfang einer Durchbohrung 1a und dem äußeren Umfang der jeweiligen Abtriebswelle A angebracht wird, den Zwischenraum abdichtet. Ferner ist am Boden des Getriebegehäuses 1 eine Ölwanne (nicht in der Figur gezeigt) angebracht, die mit einer bestimmten Menge Schmieröl gefüllt wird; dadurch, dass dieses Schmieröl im Getriebegehäuse 1 durch die Rotation des Differenzialgehäuses DC und anderer rotierender Elemente im Umfeld des Differenzialgetriebes D herumgeschleudert wird, werden die gekoppelten mechanischen Teile, die sich inner- und außerhalb des Differenzialgehäuses DC befinden, geschmiert.
Am äußeren Umfang des Antriebselements I ist eine Antriebsverzahnung Ig als letztes angetriebenes Zahnrad angebracht, in die ein Antriebsrad (nicht in der Figur gezeigt) greift, das von der Antriebskraft des Motors zur Rotation gebracht wird. Im Übrigen ist diese Eingangsverzahnung Ig in der vorliegenden Ausführungsform direkt am Antriebselement I am äußeren Umfang in voller Breite (d. h. der vollen Breite in Achsenrichtung) ausgebildet, aber die Eingangsverzahnung Ig kann auch mit einer geringeren Breite als der des Antriebselements I gebildet werden oder unabhängig vom Antriebselement I gebildet und nachträglich am Außenumfang des Antriebselements I befestigt werden.
Die Ritzel P und die Seitenräder S in der vorliegenden Ausführungsform sind ferner als Kegelräder ausgebildet und werden jeweils in Gänze einschließlich der Verzahnung durch umformende Verarbeitung wie Schmieden usw. hergestellt. Deswegen kann die Verzahnung der Ritzel P und der Seitenräder S anders, als wenn sie spanend hergestellt wird, ohne durch die Bearbeitung bedingte Beschränkung mit einem beliebigen Übersetzungsverhältnis und hoher Präzision gebildet werden. Im Übrigen können anstelle der genannten Kegelräder andere Räder verwendet werden, z. B. können die Seitenräder S mit einer Planarverzahnung versehen und die Ritzel P als Stirn- oder Schrägstirnräder ausgebildet werden.
Ferner bestehen die Räder des genannten Seitenradpaars S jeweils aus einem zylindrischen Wellenteil Sj, in den das innere Ende der jeweiligen Abtriebswelle A mit einer Kerbverzahnung eingepasst ist, einer ringförmigen Verzahnung Sg, die in die Ritzel P greift und sich an einer von diesem Wellenteil Sj nach außen in Radialrichtung des Antriebselements I entfernten Position befindet, und einem als flache ringförmige Platte ausgebildeten Mittelwandteil Sw, der orthogonal zur Achse L der Abtriebswellen A ist und den Raum zwischen dem Wellenteil Sj und der Verzahnung Sg schließt und mit diesen eine Einheit bildet.
Am inneren Umfang der Wellenteile Sj der Seitenräder S ist eine Kerbverzahnung 21 angebracht, die in eine Kerbverzahnung 24 am äußeren Umfang der Abtriebswellen A so greift, dass keine relative Drehung zueinander möglich ist. Dabei sind dadurch, dass ein Teil der Zähne der Kerbverzahnung 21 weggelassen ist, zwischen den Teilen 21n mit einem fehlenden Zahn und der Kerbverzahnung 24 am äußeren Umfang der Abtriebswellen A mehrere Schmierölkanäle 22 angelegt, die sich in Achsenrichtung erstrecken und in dieser Richtung Schmieröl vom äußeren zum inneren Ende des Wellentels Sj leiten. Das Schmieröl, das durch die Rotation des Differenzialgehäuses DC im Getriebegehäuse 1 herumgeschleudert wird, kann in diese Schmierölkanäle 22 dringen.
Wie den 4, 5A und 5B entnehmbar ist, sind jeweils an der Innenseite eines Seitenrads S, die dem anderen Seitenrad S gegenüberliegt, Schmierölnute 23 in mehreren radialen Streifen ausgebildet, die das Schmieröl unter Wirkung der Fliehkraft vom inneren Ende des jeweiligen Schmierölkanals 22 zur Seite der Verzahnung Sg des Seitenrads leiten.
Die Schmierölnute 23 besitzen jeweils einen geraden Nutenteil 23s, dessen Boden zu einer virtuellen Ebene, die sich mit der Achsenlinie L der Abtriebswellen A orthogonal kreuzt, parallel ist und der sich in Radialrichtung des Seitenrads S erstreckt, und einen Führungsnutenteil 23g, der sich am äußeren Ende des geraden Nutenteils 23s in der genannten Radialrichtung erstreckt. Dabei erstreckt sich der Boden des Führungsnutenteils 23g schräg zum Boden des geraden Nutenteils 23s so, dass seine Tiefe vom Boden des geraden Nutenteils 23s aus in der genannten Radialrichtung nach außen (d. h. zur Verzahnung Sg des Seitenrads S hin) allmählich abnimmt.
Außerdem liegen die Führungsnutenteile 23g und ein Teil der genannten Einschnittsflächen 20, die am Mantel des Ritzelschafts PS ausgebildet sind, wie aus 2 ersichtlich in einer zur Achsenlinie L der Abtriebswellen A orthogonalen Projektionsfläche auf demselben Umfang eines Kreises mit dem Mittelpunkt auf der betreffenden Achsenlinie L. Dadurch können im Betrieb des Differenzialgetriebes D die Schmierölsammelstellen (d. h. die Spalte an den genannten Einschnittfsflächen 20), an denen die Ritzel und die Ritzelträgerteile ineinander greifen und es bei schneller Rotation leicht zum Festfressen kommen kann, mit Hilfe der durch die Rotation des Differenzialmechanismus bewirkten Kräfte effektiv mit Schmieröl versorgt werden.
Ferner wird der Mittelwandteil Sw eines Seitenrads S so gestaltet, dass seine Breite t1 in Radialrichtung größer ist als der größte Durchmesser d1 eines Ritzels P und seine größte Wandstärke t2 in Richtung der Abtriebswellen A kleiner ist als der effektive Durchmesser d2 des Ritzelschafts PS (siehe 1). Der Durchmesser der Seitenräder S kann dadurch wie später beschrieben groß genug ausgelegt werden, um die Zähnezahl Z1 der Seitenräder S ausreichend größer als die Zähnezahl Z2 der Ritzel P zu machen, und die Seitenräder S können in der Achsenrichtung der Abtriebswellen A ausreichend dünnwandig ausgebildet werden. Im Übrigen ist in der vorliegenden ausführlichen Beschreibung ”der effektive Durchnesser d2” der Außendurchmesser d2 des Schafts, der von dem Ritzel getrennt oder mit ihm zusammen in Einheit gebildet wird und als Ritzelträgerteil am Antriebselement I angebracht wird (d. h. des Ritzelschafts PS oder eines später erläuterten Trägerwellenteils PS').
Ferner wird der Abdeckungsteil C des Abdeckungsteilpaars C, C' getrennt vom Antriebselement I hergestellt und mit Hilfe von Bolzen b abnehmbar mit dem Antriebselement I verbunden, wobei neben der Schraubverbindung verschiedene andere Verbindungsmethoden wie z. B. Schweißen oder Nieten verwendet werden können. Weiter wird der andere Abdeckungsteil C' als integraler Teil des Antriebselements I ausgebildet. Es ist im Übrigen auch möglich, den anderen Abdeckungsteil C' genauso wie den Abdeckungsteil C getrennt vom Antriebselement I herzustellen und mit Bolzen b oder einer anderen Verbindungsmethode am Antriebselement I zu befestigen.
Ferner sind die Abdeckungsteile C, C' jeweils mit einer zylinderförmigen Nabenbuchse Cb, die den Wellenteil Sj der Seitenräder S konzentrisch umgibt und frei drehbar trägt, und einem plattenförmigen Seitenwandteil Cs, dessen Außenseite eine ebene Fläche ist, die orthogonal zur Drehachse L des Antriebselement I ist, und der mit dem in Achsenrichtung inneren Ende der Nabenbuchse Cb zu einer Einheit verbunden ist, ausgestattet.
Als Nächstes wird unter Bezug auf die 5A und 5B erläutert, wie die Montage des Ritzelschafts PS als Ritzelträgerteil an dem Antriebselement I aufgebaut ist. Die beiden Enden des Ritzelschafts PS werden jeweils mittels eines Montagekörpers T mit dem Antriebselement I verbunden und von diesem gehalten, wobei der Montagekörper T mit einer Aufnahmebohrung Th versehen ist, die ein Ende des Ritzelschafts PS mit seinem ganzen Umfang passend aufnehmen und halten kann (siehe 1). Ferner sind an der inneren Mantelfläche des Antriebselements I Montagenute Ia mit einem Querschnitt in rechteckiger U-form angelegt, die eine Öffnung in der Seitenfläche des Antriebselements I auf der Seite des einen Abdeckungsteils C haben und sich in Achsenrichtung der Abtriebswellen A erstrecken; in die Montagenute Ia wird von der Öffnung des Antriebselements I aus jeweils ein quaderförmiger Montagekörper T geschoben. Die Befestigung der Montagekörper T am Antriebselement I erfolgt dadurch, dass der eine Abdeckungsteil C mit den Bolzen b am Antriebselement I befestigt wird, während die Montagekörper T in die Montagenute Ia des Antriebselements I eingeschoben sind. Ferner wird zwischen einen Montagekörper T und das Ende eines Ritzel P auf der Seite mit dem großen Durchmesser eine Anlaufscheibe 25 gelegt.
Mit dem oben aufgeführten Aufbau der Montage des Ritzelschafts PS am Antriebselement I ist es möglich, den Ritzelschaft PS einfach und stark mit Hilfe der blockförmigen Montagekörper T, die die Enden des Ritzelschafts PS mit dem ganzen Umfang des Ritzelschafts PS passend aufnehmen und halten können, mit den Montagenuten Ia des Antriebselements I zu verbinden und dort zu befestigen, so dass der Ritzelschaft PS mit hoher Festigkeit mit dem Antriebselement I verbunden und von diesem gehalten werden kann, ohne dass für die Unterstützung des Ritzelschafts Durchbohrungen im Antriebselement I gebildet werden müssen und die Effizienz der Montagearbeit leidet. Außerdem ermöglicht die vorliegende Ausführungsform eine Vereinfachung des Aufbaus, da der Abdeckungsteil C die Außenseite des einen Seitenrads S abdeckt und gleichzeitig als Mittel zur Befestigung der Montagekörper T dient, indem er verhindert, dass diese herausfallen.
Somit entsteht in dem Zustand, in dem die beiden Enden des Ritzelschafts PS mittels der Montagekörper T mit dem Antriebselement I verbunden sind und von diesem gehalten werden, zwischen dem äußeren Ende auf der Seite mit dem großen Durchmesser eines vom Ritzelschaft PS frei drehbar unterstützten Ritzels P und der inneren Mantelfläche des Antriebselements I ein Spalt 10 in radialer Richtung. Da sich in dem Spalt 10 leicht Schmieröl ansammeln kann, wirkt dies dahin, ein Festfressen des am Spalt 10 liegenden Endes des Ritzels P und seiner Umgebung zu verhindern.
Im Übrigen ist der Seitenwandteil Cs des einen Abdeckungsteils C so aufgebaut, dass er in ersten bestimmten Bereichen, die Bereiche einschließen, die sich in der Seitenansicht von außen in Achsenrichtung der Abtriebswellen A (d. h. wie in 2) gesehen mit den Ritzeln P überlappen, mit Ölrückhalteteilen 7, die die Rückseite des Seitenrads S verdecken, und in zweiten bestimmten Bereichen, die sich in der Seitensicht nicht mit den Ritzeln P überlappen, mit Aussparungen 8, die die Rückseite des Seitenrads S zum Außenbereich des Differenzialgehäuses DC hin offen legen, und mit Verbindungsarmen 9, die von den Ölrückhalteteilen 7 in der Umfangsrichtung des Antriebselements I abgesetzt sind und sich in die Radialrichtung des Antriebselements I erstrecken und den Nabenbuchsenteil Cb mit dem Antriebselement I verbinden, ausgestattet ist. In anderen Worten ist die Form des Aufbaus so, dass dadurch, dass der im Wesentlichen scheibenförmige Seitenwandteil Cs des einen Abdeckungsteils C in Umfangsrichtung in Abständen mit mehreren der Aussparungen 8 in der Art von Nuten versehen wird, auf der einen Seite von jeder Aussparung 8 in Umfangsrichtung ein Ölrückhalteteil 7 und auf anderen Seite ein Verbindungsarm 9 ausgebildet ist.
Mit dieser Form des Aufbaus des Seitenwandteils Cs, insbesondere mit den Ölrückhalteteilen 7, kann das Schmieröl, das dazu tendiert, unter der Fliehkraft aufgrund der Rotation des Antriebselements I in Radialrichtung nach außen zu wandern, leichter dazu gebracht werden, sich in den von den Ölrückhalteteilen 7 und dem Antriebselement I begrenzten Räumen aufzuhalten und an den Ritzeln P und ihrem Umfeld zu bleiben. Somit kann das Schmieröl effzient zu den Ritzeln P und ihrem Umfeld gebracht werden, so dass auch unter harten Betriebsbedingungen bei Rotation der Ritzel P mit hoher Geschwindigkeit usw. die gleitenden Teile der Ritzel P und die Teile der Ritzel P, in die die Seitenräder S greifen, effizient mit Schmieröl versorgt werden und ein Festfressen der gleitenden und ineinander greifenden Teile wirksam verhindert wird.
Da außerdem der Abdeckungsteil C mit den Aussparungen 8 ausgestattet ist, kann das Schmieröl durch die Aussparungen 8 in das Differenzialgehäuse DC hinein und aus dem Differenzialgehäuse DC heraus fließen, so dass das Schmieröl angemessen ausgetauscht/gekühlt und eine Verschlechterung des Öls wirksam verhindert werden kann. Da außerdem keine größere Menge Schmieröl in dem Differenzialgehäuse DC eingeschlossen werden muss und der Abdeckungsteil C selber um die Aussparungen 8 erleichtert ist, wird ein entsprechender Beitrag zur Gewichtsreduzierung des Differenzialgetriebes D geleistet.
Im Übrigen sind die Aussparungen 8 in der vorliegenden Ausführungsform so nutenartig ausgebildet, dass das jeweilige Ende am Außenumfang des Seitenwandteils Cs offen ist, sie können aber auch als Durchbohrungen ausgebildet werden, bei denen das Ende am Außenumfang nicht offen ist.
Ferner werden bei der vorliegenden Ausführungsform, wie aus 3 ersichtlich ist, bei dem anderen Abdeckungsteil C' genauso wie bei dem einen Abdeckungsteil C Aussparungen 8 im Seitenwandteil Cs ausgebildet. Allerdings werden beim Seitenwandteil Cs des anderen Abdeckungsteils C' die Ölrückhalteteile 7 und das Antriebselement I als Einheit ausgebildet. Im Übrigen kann der Seitenwandteil Cs bei einem der Abdeckungsteile C und C' scheibenförmig ohne Aussparungen (also den Mittelwandteil Sw und den gesamten Rücken der Verzahnung des jeweiligen Seitenrads S abdeckend) ausgebildet werden.
Im Übrigen ist der Aufbau der Verbindung der Ölrückhalteteile 7 und der Verbindungsarme 9 mit dem Antriebselement I so wie der oben dargestellte Aufbau der Verbindung der Abdeckungsteile C, C' mit dem Antriebselement I. Das heißt, die Ölrückhalteteile 7 sowie die Verbindungsarme 9 können als Einheit mit dem Antriebselement I gebildet werden oder in einer anderen Gestaltung getrennt von diesem, in welchem Fall sie wie in der vorliegenden Ausführungsform durch Verschraubung z. B. mittels Bolzen b usw. oder mit Hilfe einer anderen von verschiedenen Verbindungsmethoden (z. B. Schweißen, Nieten usw.) angebunden werden.
Außerdem haben die Abdeckungsteile C, C' der vorliegenden Ausführungsform in den Randbereichen der Aussparungen 8 schräge Flächen zur Ölführung f, die das Schmieröl während der Rotation des Antriebselements I ins Innere des Antriebselements I leiten können. Die schrägen Ölführungsflächen f bestehen aus geneigten Flächen, die in einer Schnittansicht (siehe den Teilschnitt in 2), die die Ölrückhalteteile 7 und die Verbindungsarme 9 in der Umfangsrichtung des Antriebselements I quert, beim Ölrückhalteteil 7 und Verbindungsarm 9 jeweils von der äußeren zur inneren Seitenfläche auf die in Umfangsrichtung Mitte von Ölrückhalteteil 7 bzw. Verbindungsarm 9 zu geneigt sind. Damit ermöglicht die Ölführungswirkung der schrägen Ölführungsflächen f, dass mit der Rotation des Differenzialgehäuses DC Schmieröl glatt von der Außenseite der Abdeckungsteile C, C' zur Innenseite fließen kann und so der Schmiereffekt für die Ritzel P usw. erhöht wird.
Im Übrigen sind für die Form der Aussparungen 8 (und so der Ölrückhalteteile 7 und der Verbindungsarme 9) in den Abdeckungsteilen C, C' verschiedene Varianten vorstellbar, sie ist nicht auf die der Ausführungsform in 2 und 3 beschränkt.
Als Nächstes wird die Wirkung der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Wenn auf das Antriebselement 1 des Differenzialgetriebes D der vorliegenden Ausführungsform ein Drehmoment von der Kraftquelle übertragen wird, werden, falls sich die Ritzel P dann nicht um den Ritzelschaft PS drehen, sondern mit dem Antriebselement I um die Achsenlinie L des Antriebselements I umlaufen, das linke und das rechte Seitenrad S mit der gleichen Drehzahl bewegt und die linke und die rechte Abtriebswelle A mit der gleichen Antriebskraft versorgt. Wenn es dann bei der Fahrt durch einen Schwenk usw. des Fahrzeugs zu einer Differenz zwischen den Drehzahlen der linken und der rechten Abtriebswelle A kommt, drehen sich die Ritzel P, während sie umlaufen, auch um die eigene Achse, wodurch bei der Übertragung des Drehmoments von den Ritzeln P auf das linke und das rechte Seitenrad S ein Drehzahlunterschied zugelassen wird. Das Obige ist gleich wie bei den bekannten herkömmlichen Differenzialgetrieben.
Somit dringt im Betrieb des Differenzialgetriebes D ein Teil des Schmieröls, das durch die Rotation des Differenzialgehäuses DC heftig im ganzen Getriebegehäuse 1 herumgeschleudert wird, in die Schmierölkanäle 22 ein, die zwischen den Teilen 21n mit einem fehlenden Zahn der Kerbverzahnung 21 am inneren Umfang der Wellenteile Sj der Seitenräder S und der Kerbverzahnung am äußeren Umfang 24 der Abtriebswellen A gebildet sind, gelangt durch die Schmierölkanale 22 weiter zum Zentrum der Innenseite der Seitenräder S, fließt aufgrund der Fliehkraft in den Schmierölnuten 23 auf der Innenseite der Seitenräder S in Radialrichtung nach außen und erreicht die Verzahnung Sg der Seitenräder S. Dadurch können auch in dem Fall, in dem die Verzahnung Sg der Seitenräder aufgrund einer Vergrößerung des Durchmessers der Seitenräder S weiter von den Abtriebswellen A entfernt ist, und in dem Fall, in dem die Ritzel P unter harten Betriebsbedingungen mit hoher Geschwindigkeit rotieren, die Teile der Ritzel P, in die die Seitenräder S greifen, und die gleitenden Teile der Ritzel P von den Abtriebswellen P aus ausreichend mit Schmieröl versorgt werden, so dass ein Festfressen der ineinander greifenden und gleitenden Teile wirksam verhindert werden kann.
Da die Schmierölnute 23 jeweils einen geraden Nutenteil 23s, dessen Boden zu einer virtuellen Ebene, die sich mit der Achsenlinie L der Abtriebswellen A orthogonal kreuzt, parallel ist und der sich in Radialrichtung des Seitenrads S erstreckt, und einen Führungsnutenteil 23g, der sich am äußeren Ende des geraden Nutenteils 23s erstreckt, besitzen und der Boden des Führungsnutenteils 23g sich schräg zum Boden des geraden Nutenteils 23s so erstreckt, dass seine Tiefe vom Boden des geraden Nutenteils 23s aus in der genannten Radialrichtung nach außen (d. h. zur Verzahnung Sg des Seitenrads S hin) allmählich abnimmt, wird in dieser Situation Schmieröl, das durch den geraden Nutenteil 23s der Schmierölnute 23 direkt in Radialrichtung fließt, vom Führungsnutenteil 23g dazu gebracht, gleichmäßig zur Verzahnung Sg des Seitenrads zu fließen, so dass damit der Schmiereffekt für die Teile der Ritzel P, in die die Seitenräder S greifen, erhöht werden kann.
Ferner sind bei der vorliegenden Ausführungsform in den beiden Abdeckungsteilen C, C', die die Rückseiten des rechten und linken Seitenrads wie oben beschrieben abdecken, Aussparungen 8 angelegt und Schmieröl, das im Getriebegehäuse 1 im Umfeld des Differenzialgetriebes D herumgeschleudert wird, dringt auch durch diese Aussparungen 8 effizient in das Differenzialgehäuse DC ein. Dadurch kann der Schmiereffekt für die Teile der Ritzel P, in die die Seitenräder S greifen, und für die gleitenden Teile der Ritzel P erhöht werden.
Weiter sind bei dem Differenzialgetriebe D der vorliegenden Ausführungsform die Seitenräder S jeweils mit einem Wellenteil Sj, der mit einer Abtriebswelle A verbunden ist, und einem Mittelwandteil Sw, der in Form einer flachen Ringplatte ausgebildet ist, orthogonal zur Achsenlinie L der Abtriebswellen A ist und den Wellenteil Sj und die Verzahnung Sg, zwischen denen er angeordnet ist, zu einer Einheit verbindet, ausgestattet, wobei der Mittelwandteil Sw so ausgelegt ist, dass seine Breite t1 in Radialrichtung größer als der größte Durchmesser d1 eines Ritzels P ist. Da deswegen der Durchmesser der Seitenräder S relativ zu den Ritzeln groß genug gewählt werden kann, um die Zähnezahl Z1 eines Seitenrads S ausreichend größer als die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P zu machen, kann die Belastung des Ritzelschafts PS bei der Drehmomentübetragung vom Ritzel P auf die Seitenräder S reduziert und so der effektive Durchmesser d2 des Ritzelschafts PS und folglich die Breite der Ritzel P in Achsenrichtung der Abtriebswellen A verkleinert werden.
Da ferner die auf die Seitenräder S wirkende Gegenkraft sinkt, wenn die Belastung des Ritzelschafts P wie oben aufgeführt reduziert wird, und außerdem der Mittelwandteil Sw oder der Rücken der Verzahnung Sg auf der Abdeckungsseite an dem Wandteil Cs gestützt wird, kann auch dann, wenn der Mittelwandteil Sw der Seitenräder S dünnwandig ausgebildet wird, auf einfache Weise sichergestellt werden, dass die Festigkeit der Seitenräder S die erforderliche Stärke besitzt, d. h. der Mittelwandteil Sw der Seitenräder S kann ausreichend dünnwandig ausgebildet werden, während die Festigkeit, mit der ein Seitenrad S gestützt wird, sichergestellt wird. Da ferner bei der vorliegenden Ausführungsform die maximale Wandstärke t2 des Mittelwandteils Sw der Seitenräder S noch kleiner als der effektive Durchmesser d2 des Ritzelschafts PS, dessen Durchmesser wie oben ausgeführt verkleinert werden kann, gebildet wird, kann eine weitere Reduzierung der Wandstärke des Mittelwandteils Sw der Seitenräder erreicht werden. Da außerdem der Abdeckungsseitenwandteil Cs so in Plattenform ausgebildet ist, dass seine Außenseite als ebene Fläche orthogonal zur Achsenlinie L der Abtriebswellen A ist, kann auch eine Verdünnung des Abdeckungsseitenwandteils Cs selber erreicht werden.
Daraus ergibt sich, dass das Differenzialgetriebe D insgesamt in Achsenrichtung der Abtriebswellen A ausreichend schmal gemacht werden kann, während eine mit konventionellen Differenzialgetrieben vergleichbare Festigkeit (z. B. Festigkeit gegenüber einer statischen Torsionslast) und ein vergleichbarer Maximalwert der Drehmomentübertragung sichergestellt wird. Dadurch kann das Differenzialgetriebe D auch in ein Übertragungssystem, bei dem es viele Layout-Einschränkungen im Umfeld des Differenzialgetriebes D gibt, mit großer Freiheit und ohne Schwierigkeit eingebaut werden und dadurch ist das Differenzialgetriebe D sehr vorteilhaft für die kompaktere Gestaltung eines Übertragungssystems.
Im Übrigen wurde in der oben behandelten Ausführungsform eine Variante gezeigt, bei der als Ritzelträgerteil ein langer Ritzelschaft PS verwendet wird, aber wie in 6 gezeigt kann ein Ritzelträgerteil auch mit einem Trägerwellenteil PS', der mit dem Ende eines Ritzels P auf der Seite des großen Durchmessers koaxial zu einer Einheit verbunden ist, aufgebaut werden. Mit diesem Aufbau braucht in einem Ritzel P keine Durchbohrung zur Einfügung des Ritzelschafts PS gebildet zu werden, so dass ein Ritzel P einen kleineren Durchmesser erhalten (Reduzierung der Breite in Achsenrichtung) und das Differenzialgetriebe D in Achsenrichtung der Abtriebswellen A flacher gestaltet werden kann. D. h. für einen Ritzelschaft PS, der durch ein Ritzel P läuft, muss in einem Ritzel P eine Durchbohrung mit einer dem Durchmesser des Ritzelschafts entsprechenden Größe gebildet werden, aber mit einem Trägerwellenteil PS' als integralem Bestandteil am Ende eines Ritzels P kann der Durchmesser eines Ritzels P unabhängig vom Durchmesser des Trägerwellenteils PS' verkleinert (Reduzierung der Breite in Achsenrichtung) werden.
Und weiter bestehen bei der hier vorliegenden Ausführungsform die Schmierölnute 23, die an der inneren Fläche eines Seitenrads S gebildet werden, nur aus dem geraden Nutenteil 23s, dessen Boden zu einer virtuellen Ebene, die sich mit der Achsenlinie L der Abtriebswellen A orthogonal kreuzt, parallel ist, und der sich in Radialrichtung des Seitenrads S erstreckt, d. h. sie besitzen keinen dem Führungsnutenteil 23g der vorherigen Ausführungsform entsprechenden Nutenteil mit einem schrägen Boden.
Außerdem wird bei der hier vorliegenden Ausfühungsform zwischen der äußeren Mantelfläche des Trägerwellenteils PS' und der inneren Mantelfläche der Haltebohrung Th des Montagekörpers T, in die dieser eingesetzt wird, eine Lagerbuchse 12 als Lager, das relative Drehungen zwischen ihnen zulässt, eingefügt. Im Übrigen kann für das genannte Lager auch ein Nadellager usw. benutzt werden. Ferner kann das Lager weggelassen werden und der Trägerwellenteil PS' direkt in die Haltebohrung Th des Montagekörpers T eingefügt werden.
Im Übrigen wird bei einem oben aufgeführten herkömmlichen Differenzialgetriebe, wie es sich z. B. in den oben genannten Veröffentlichungen des japanischen Patents Nr. 4803871 und der japanischen Patentoffenbarung Nr. 2002-364728 findet, für die Zähnezahl Z1 eines Seitenrads (Abtriebsrads) und die Zähnezahl Z2 eines Ritzels (Umlaufrads) üblicherweise, wie in der japanischen Patentoffenbarung Nr. 2002-364728 angegeben, 14 × 10. 16 × 10 oder 13 × 9 verwendet, so dass sich in diesen Fällen für das Übersetzungverhältnis Z1/Z2 zwischen Abtriebs- und Umlaufrad 1,4 bzw. 1,6 bzw. 1,44 ergibt. Weiter sind für die herkömmlichen Differenzialgetriebe auch andere Kombinationen der Zähnezahlen Z1 und Z2 bekannt wie 15 × 10, 17 × 10, 18 × 10, 19 × 10 oder 20 × 10 mit den entsprechenden Übersetzungverhältnissen 1,5, 1,7, 1,8, 1,9 und 2,0.
Auf der anderen Seite gibt es heute immer mehr Kraftübertragungsvorrichtungen mit vielen Layout-Einschränkungen im Umfeld des Differenzialgetriebes, so dass auf dem Markt eine ausreichende Reduzierung der Differenzialgetriebe in der Breite (d. h. Verflachung) in Achsenrichtung der Abtriebswellen bei gleichzeitiger Sicherstellung ihrer Zahnradfestigkeit gefordert wird. Dagegen haben die herkömmlich existierenden Differenzialgetriebe, wie aus den oben genannten Kombinationen der Übersetzungsverhältnisse ersichtlich ist, im Aufbau eine in Achsenrichtung der Abtriebswellen breite Form, so dass man sich in einer schwierigen Lage befindet, was die genannte Anforderung des Marktes betrifft.
Deswegen werden im Folgenden konkret Strukturbeispiele eines Differenzialgetriebes D, das bei gleichzeitiger Sicherstellung seiner Zahnradfestigkeit in Achsenrichtung der Abtriebswellen ausreichend schmaler (d. h. flacher) ausgebildet werden kann, spezifiziert, wobei der Gesichtspunkt ein anderer als bei der oben genannten Ausführungsform ist. Im Übrigen ist der Aufbau der einzelnen Komponenten des Differenzialgetriebes D, das diesen Strukturbeispielen entspricht, identisch mit dem Aufbau der einzelnen Komponenten des Differenzialgetriebes D der oben genannten Ausführungsform, die mit den 1 bis 6 erläutert wurde, so dass zur Bezeichnung der einzelnen Komponenten die gleichen Zeichen wie bei der oben genannten Ausführungsform verwendet werden und auf die Erläuterung des Aufbaus verzichtet wird.
Zunächst werden im Folgenden anhand von 7 die Grundgedanken erläutert, mit denen das Differenzialgetriebe D in Achsenrichtung der Abtriebswellen ausreichend schmaler (d. h. flacher) gemacht wird.

[1] Das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 zwischen einem Seitenrad S, d. h. Abtriebsrad, und einem Ritzel P, d. h. Umlaufrad, größer als bei einem herkömmlich existierenden Differenzialgetriebe machen. (Dadurch nimmt einerseits der Zahnrad-Modul (und folglich die Zahndicke) ab, so dass die Zahnradfestigkeit sinkt, aber da der Teilkreisdurchmesser eines Seitenrads S zunimmt, verringert sich andererseits die übertragene Last im Zahnrad-Eingriffsteil, so dass die Zahnradfestigkeit zunimmt; insgesamt nimmt die Zahnradfestigkeit aber wie später beschrieben ab.)
[2] Den Teilkegelabstand PCD eines Ritzels P größer als bei einem herkömmlich existierenden Differenzialgetriebe machen. (Dadurch nehmen der Zahnrad-Modul und die Zahnradfestigkeit zu und, da der Teilkreisdurchmesser eines Seitenrads S zunimmt, verringert sich die übertragene Last im Zahnrad-Eingriffsteil, so dass die Zahnradfestigkeit zunimmt; insgesamt nimmt die Zahnradfestigkeit wie später beschrieben sehr stark zu.)

Als Folge können das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 und der Teilkegelabstand PCD so ausgelegt werden, dass sich die genannte Abnahme der Zahnradfestigkeit durch [1] und die genannte Zunahme der Zahnradfestigkeit durch [2] ausgleichen oder die genannte Zunahme der Zahnradfestigkeit durch [2] größer als die genannte Abnahme der Zahnradfestigkeit durch [1] ist, so dass eine Zahnradfestigkeit erreicht werden kann, die insgesamt genauso gut oder besser wie bei herkömmlich existierenden Differenzialgetrieben ist.
Als nächstes werden die Veränderungen der Zahnradfestigkeit, die sich wie genannt durch [1] und [2] ergeben, anhand von Formeln konkret festgestellt. Im Übrigen wird diese Feststellung mit der folgenden Ausführungsform erläutert. Zunächst wird ein Differenzialgetriebe D', bei dem die Zähnezahl Z1 eines Seitenrads S den Wert 14 und die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P den Wert 10 hat, als ”Referenz-Differenzialgetriebe” festgelegt. Als ”Veränderungsrate” wird für die verschiedenen Variablen die auf den jeweiligen Wert (d. h. 100%) des genannten Referenz-Differenzialgetriebes D' bezogene Veränderungsrate definiert.
Zu [1]
Mit dem Modul M eines Seitenrads S, dem Teilkreisdurchmesser PD₁, dem Teilkreiswinkel θ₁, dem Teilkegelabstand PCD, der im Zahnrad-Eingriffsteil übertragenen Last F und dem übertragenen Drehmoment T ergeben die allgemeinen Formeln für ein Kegelrad M = PD₁/Z1 PD₁ = 2 PCD·sinθ₁ θ₁ = tan^–1(Z1/Z2)
Mit diesen Formeln ergibt sich für den Zahnrad-Modul M = 2 PCD·sin{tan^–1(Z1/Z2)}/Z1 (1) und für den Modul des Referenz-Differenzialgetriebes D' 2PCD·sin{tan^–1(7/5)}/14.
Folglich ergibt sich durch Division der rechten Seiten der beiden Formeln die Modul-Veränderungsrate bezüglich des Referenz-Differenzialgetriebes D' gemäß der folgenden Formel (2).
Ferner ist das Widerstandsmoment der Verzahnung, das der Zahnradfestigkeit (d. h. der Biegefestigkeit der Verzahnung) entspricht, proportional zum Quadrat der Zahndicke, während die Zahndicke in ungefähr linearer Beziehung zum Modul M steht. Folglich entspricht das Quadrat der Modul-Veränderungsrate nicht nur der Veränderungsrate des Widerstandsmoments der Verzahnung, sondern auch der Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit. Somit lässt sich die Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit durch Herleitung aus der genannten Formel (2) mit der nachfolgenden Formel (3) ausdrücken. Diese Formel (3) ist in 8 als L1 aufgetragen, wobei die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P den Wert 10 hat. Man erkennt, dass durch die Abnahme des Moduls mit steigendem Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 die Zahnradfestigkeit abnimmt.
Im Übrigen ergibt sich mit den genannten allgemeinen Formeln für ein Kegelrad der Drehmomentübertragungsabstand eines Seitenrads S gemäß der folgenden Formel (4) zu PD₁/2 = PCD·sin{tan^–1(Z1/Z2)} (4)
Mit dem Drehmomentübertragungsabstand PD₁/2 ist die übertragene Last F gegeben durch F = 2T/PD₁. Folglich ist bei konstantem Drehmoment T an einem Seitenrad S des Referenz-Differenzialgetriebes D' die übertragene Last F umgekehrt proportional zum Teilkreisdurchmesser PD₁. Weiter ist die Veränderungsrate der übertragenen Last F auch umgekehrt proportional zur Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit, so dass letztere gleich groß wie die Veränderungsrate des Teilkreisdurchmessers PD₁ ist.
Dadurch ergibt sich durch Anwendung der Formel (4) für die Veränderungsrate des Teilkreisdurchmessers PD₁ die folgende Formel (5).
Diese Formel (5) ist in 8 als L2 aufgetragen, wobei die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P den Wert 10 hat. Man erkennt, dass durch den Rückgang der übertragenen Last mit steigendem Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 die Zahnradfestigkeit zunimmt.
Schließlich lässt sich die Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit, die sich mit der Zunahme des Übersetzungsverhältnisses Z1/Z2 ergibt, mit der nachfolgenden Formel (6) ausdrücken, indem die Abnahme-Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit bedingt durch die Abnahme des Moduls M (die rechte Seite der genannten Formel (3)) mit der Zunahme-Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit bedingt durch die Abnahme der übertragenen Last (der rechten Seite der genannten Formel (5)) multipliziert wird.
Diese Formel (6) ist in 8 als L3 aufgetragen, wobei die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P den Wert 10 hat. Man erkennt, dass die Zahnradfestigkeit mit steigendem Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 insgesamt abnimmt.
Zu [2]
Wenn der Teilkegelabstand PCD eines Ritzels P gegenüber dem Teilkegelabstand im Referenz-Differenzialgetriebes D' vergrößert wird, ergibt sich mit den genannten allgemeinen Formeln für ein Kegelrad bei konstanter Zähnezahl die durch die Veränderung von PCD bedingte Veränderungsrate des Moduls zu (PCD2/PCD1), wobei der Teilkegelabstand PCD vor und nach der Änderung PCD1 bzw. PCD2 ist.
Auf der anderen Seite hat die obige Herleitung der Formal (3) gezeigt, dass die Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit eines Seitenrads S dem Quadrat der Veränderungsrate des Moduls entspricht, so dass sich Zahnradfestigkeits-Veränderungsrate in Abhängigkeit von Modul-Zunahme = (PCD2/PCD1)² (7) ergibt.
Diese Formel (7) ist in 9 als L4 aufgetragen. Man erkennt, dass durch die Zunahme des Moduls mit wachsendem Teilkegelabstand PCD die Zahnradfestigkeit zunimmt.
Ferner wenn der Teilkegelabstand PCD größer als der Teilkegelabstand PCD1 des Referenz-Differenzialgetriebes D' gemacht wird, nimmt die übertragene Last F ab, aber die Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit ist dabei wie oben beschrieben gleich groß wie die Veränderungsrate des Teilkreisdurchmessers PD1. Außerdem ist der Teilkreisdurchmesser PD1 eines Seitenrads S proportional zum Teilkegelabstand PCD. Folglich erhält man Zahnradfestigkeits-Veränderungsrate in Abhängigkeit von Übertragungs-Last-Abnahme = PCD2/PCD1 (8)
Diese Formel (8) ist in 9 als L5 aufgetragen. Man erkennt, dass durch die Abnahme der übertragenen Last mit wachsendem Teilkegelabstand PCD die Zahnradfestigkeit zunimmt.
Somit lässt sich die Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit, die sich mit der Zunahme des Teilkegelabstands PCD ergibt, mit der nachfolgenden Formel (9) ausdrücken, indem die Zunahme-Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit bedingt durch die Zunahme des Moduls M (die rechte Seite der genannten Formel (7)) mit der Zunahme-Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit bedingt durch die Abnahme der übertragenen Last aufgrund der Zunahme des Teilkreisdurchmessers PD (der rechten Seite der genannten Formel (8)) multipliziert wird. Zahnradfestigkeits-Veränderungsrate in Abhängigkeit von Teilkegelabstand-Zunahme = (PCD2/PCD1)3 (9)
Diese Formel (9) ist in 9 als L6 aufgetragen. Man erkennt, dass mit wachsendem Teilkegelabstand PCD die Zahnradfestigkeit sehr stark zunimmt.
Damit wird das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 in Kombination mit dem Teilkegelabstand PCD so festgelegt, dass die Größe der Abnahme der Zahnradfestigkeit aufgrund des obigen Verfahrens [1] (Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses) ausreichend durch die Größe der Zunahme der Zahnradfestigkeit aufgrund des obigen Verfahrens [2] (Vergrößerung des Teilkegelabstands) kompensiert wird, und die Zahnradfestigkeit des Differenzialgetriebes insgesamt dadurch genauso gut oder besser wie die Zahnradfestigkeit der herkömmlich existierenden Differenzialgetriebe gemacht wird.
Z. B. behält man 100% der Zahnradfestigkeit eines Seitenrads S des Referenz-Differenzialgetriebes D', wenn die durch die Zunahme des Übersetzungsverhältnisses bedingte Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit (die rechte Seite der genannten Formel (6)), die man mit dem obigen Verfahren [1] erhält, multipliziert mit der durch die Zunahme des Teilkegelabstands bedingten Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit (der rechten Seite der genannten Formel (9)), die man mit dem obigen Verfahren [2] erhält, 100% ergibt. Dabei kann man den Zusammenhang zwischen dem Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 und der Veränderungsrate des Teilkegelabstands, mit dem man 100% der Zahnradfestigkeit des Referenz-Differenzialgetriebes D' behält, der folgenden Formal (10) entnehmen. Diese Formel (10) ist in 10 als L7 aufgetragen, wobei die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P den Wert 10 hat.
Wie oben ausgeführt gibt die Formel (10) den Zusammenhang zwischen dem Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 und der Veränderungsrate des Teilkegelabstands an, mit dem man 100% der Zahnradfestigkeit eines Referenz-Differenzialgetriebes D' behält, bei dem das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 = 14/10 beträgt (siehe 10). Die in 10 auf der Vertikalachse aufgetragene Veränderungsrate des Teilkegelabstands kann in das Verhältnis d2/PCD umgewandelt werden, wobei d2 der Schaftdurchmesser des Ritzel P tragenden Ritzelschafts PS (d. h. des Ritzelträgerteils) ist. Tabelle 1

PCD Schaftdurchmesser (d2) d2/PCD

31 13 42%

35 15 43%

38 17 45%

39 17 44%

41 18 44%

45 18 40%
Denn eine Zunahme-Veränderung des Teilkegelabstands PCD ist bei den herkömmlich existierenden Differenzialgetrieben wie in der obigen Tabelle 1 gezeigt mit einer Zunahme-Veränderung von d2 verbunden und drückt sich bei konstantem d2 in einem abnehmendem Verhältnis d2/PCD aus. Da außerdem die obige Tabelle 1 zeigt, dass d2/PCD bei einem herkömmlich existierenden Differenzialgetriebe als Referenz-Differenzialgetriebe D' in einem Bereich zwischen 40 und 45% liegt, und da die Zahnradfestigkeit mit wachsendem PCD zunimmt, kann eine Zahnradfestigkeit, die genauso gut oder besser wie die Zahnradfestigkeit der herkömmlich existierenden Differenzialgetriebe ist, erreicht werden, wenn der Schaftdurchmesser d2 des Ritzelschafts PS und der Teilkegelabstand PCD im Fall des Referenz-Differenzialgetriebes D' mindestens so festgelegt werden, dass d2/PCD 45% oder kleiner ist. Das heißt, im Fall des Referenz-Differenzialgetriebes D' genügt es, d2/PCD ≦ 0,45 zu erfüllen. Das bedeutet in diesem Fall, wenn PCD2 der Teilkegelabstand ist, der sich durch Veränderung von PCD ergibt und größer oder kleiner als der Teilkegelabstand PCD1 des Referenz-Differenzialgetriebes D' ist, dass es genügt, d2/PCD2 ≦ 0,45/(PCD2/PCD1) (11) zu erfüllen. Weiter kann durch Anwendung dieser Formel (11) auf die genannte Formel (10) der Zusammenhang zwischen d2/PCD und dem Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 in die folgende Formel (12) umgewandelt werden.
Im Fall der Gleichheit ergibt die Formel (12) bei dem Wert 10 für die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P die Linie L8 in 11. Gleichheit in Formel (12) liefert den Zusammenhang zwischen d2/PCD und dem Übersetzungsverhältnis Z1/Z2, bei dem man 100% der Zahnradfestigkeit des Referenz-Differenzialgetriebes D' behält.
Im Übrigen sind bei den herkömmlich existierenden Differenzialgetrieben üblicherweise nicht nur solche im Einsatz, bei denen das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 wie oben beim Referenz-Differenzialgetriebe D' beschrieben den Wert 1,4 hat, sondern auch solche, bei denen das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 1,6 oder 1,44 beträgt. Auf Basis dieser Tatsache und unter der Annahme, dass mit dem Referenz-Differenzialgetriebe D' (Z1/Z2 = 1,4) ein für die Anforderung ausreichendes Maß, d. h. 100%, an Zahnradfestigkeit gewonnen werden kann, lässt sich feststellen, dass bei den herkömmlich existierenden Differenzialgetrieben, bei denen das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 den Wert 16/10 hat, die Zahnradfestigkeit wie aus 8 ersichtlich auf 87% der Zahnradfestigkeit des Referenz-Differenzialgetriebes D' sinkt. Trotzdem wird eine auf dieses Niveau gesunkene Zahnradfestigkeit in der Praxis bei herkömmlich existierenden Differenzialgetrieben als Festigkeit akzeptiert und eingesetzt. Daher ist vorstellbar, dass auch für ein in Achsenrichtung flaches Differenzialgetriebe die Zahnradfestigkeit ausreichend gesichert ist und akzeptiert wird, wenn sie im Vergleich zu dem genannten Referenz-Differenzialgetriebe D' mindestens 87% ausmacht.
Wenn man unter diesem Aspekt zunächst den Zusammenhang zwischen dem Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 und der Veränderungsrate des Teilkegelabstands PCD für den Fall ermittelt, dass 87% der Zahnradfestigkeit des Referenz-Differenzialgetriebes D' beibehalten werden, gelangt man mit den Schritten, mit denen die genannte Formel (10) hergeleitet worden ist, (d. h. indem man so vorgeht, dass die Multiplikation der Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit bedingt durch die Zunahme des Übersetzungsverhältnisses (der rechten Seite der genannten Formel (6)) mit der Veränderungsrate der Zahnradfestigkeit bedingt durch die Zunahme des Teilkegelabstands (der rechten Seite der genannten Formel (9)) 87% ergibt) für diesen Zusammenhang zu der folgenden Formel (10').
Durch Anwendung der oben genannten Formel (11) auf diese Formel (10') kann dann der Zusammenhang zwischen d2/PCD und dem Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 für den Fall, dass 87% der Zahnradfestigkeit des Referenz-Differenzialgetriebes D' beibehalten werden, in die folgende Formel (13) umgewandelt werden. Allerdings wird hier in der Formel ein Gleichheitszeichen benutzt, obwohl bei der Berechnung für die effektiven Zahlenwerte der Faktoren, die nicht mit Variablen dargestellt werden, mit drei Stellen gearbeitet wird und die weiteren Stellen abgerundet werden, so dass sich aufgrund der Rechnungsabweichungen tatsächlich nur eine ungefähre Gleichheit ergeben kann.
Wenn in der Formel (13) die Gleichheitsbeziehung gilt, ergibt sich bei dem Wert 10 für die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P die Darstellung in 11 (konkreter die Linie L9 in 11); der Bereich, der Formel (13) entspricht, ist dann der Bereich auf und unter der Linie L9 in 11. Somit ist ein spezifizierter Bereich, der in 11 in dem Bereich, in dem diese Formel (13) erfüllt ist, rechts von der Linie L10 liegt, wo ein Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 über 2,0 erfüllt ist, (der schraffierter Bereich in 11) genau der Bereich, in dem Z1/Z2 und d2/PCD für ein in der Achsenrichtung flaches Differenzialgetriebe mit dem Wert 10 für die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P so eingestellt sind, dass eine Zahnradfestigkeit von mindestens 87% im Vergleich zu dem genannten Referenz-Differenzialgetriebe D' sichergestellt ist und das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 mehr als 2,0 beträgt. Im Übrigen werden in 11 als Referenzbeispeile mit einem rautenförmigen Punkt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 40/10 und d2/PCD 20,00% ist, und mit einem dreieckigen Punkt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 58/10 und d2/PCD 16,67% ist, gezeigt; beide Punkte liegen in dem genannten spezifizierten Bereich. In einer Festigkeitsanalyse, die durch Simulation mit diesen Ausführungsbeispielen durchgeführt wurde, wurde festgestellt, dass die erreichte Zahnradfestigkeit genauso gut oder besser wie bisher ist (konkreter 87% oder mehr der Zahnradfestigkeit des Referenz-Differenzialgetriebes D' beträgt).
Damit kann ein flaches Differenzialgetriebe, das sich in dem oben genannten spezifizierten Bereich befindet, insgesamt in Achsenrichtung der Abtriebswellen ausreichend schmal gemacht und gleichzeitig eine mit konventionellen Differenzialgetrieben vergleichbare Festigkeit (z. B. Festigkeit gegenüber einer statischen Torsionslast) und ein vergleichbarer Maximalwert der Drehmomentübertragung sichergestellt werden, so dass das Differenzialgetriebe auch in ein Übertragungssystem, bei dem es viele Layout-Einschränkungen im Umfeld des Differenzialgetriebes gibt, mit großer Freiheit und ohne Schwierigkeit eingebaut werden kann und große Vorteile wie den bietet, dass das Übertragungssystem kompakter gestaltet werden kann.
Ferner wenn ein flaches Differenzialgetriebe, das sich in dem oben genannten spezifizierten Bereich befindet, z. B. den oben beschriebenen Aufbau der zuvor genannten Ausführungsform (konkreter den in den 1 bis 6 gezeigten Aufbau) hat, kann das flache Differenzialgetriebe, das sich in dem oben genannten spezifizierten Bereich befindet, auch die Effekte, die sich mit dem bei der zuvor genannten Ausführungsform gezeigten Aufbau ergeben, realisieren.
Im Übrigen wurden die obigen Erläuterungen (insbesondere die, welche die 8, 10 und 11 betreffen) für ein Differenzialgetriebe mit dem Wert 10 für die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P gemacht, aber die vorliegende Erfindung wird nicht auf ein solches Differenzialgetriebe beschränkt. Z. B. kann auch mit den Werten 6, 12 und 20 für die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P ein flaches Differenzialgetriebe, mit dem die oben genannten Effekte erreicht werden können, mit der Formel (13) dargestellt werden, wie die Schraffuren in den 12, 13 und 14 zeigen. Denn die Formel (13), die wie oben beschrieben abgeleitet worden ist, kann unabhängig von Änderungen der Zähnezahl Z2 eines Ritzels P angewendet werden und die oben genannten Effekte werden z. B. mit den Werten 6, 12 und 20 für die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P genauso erreicht wie mit dem Wert 10, wenn die Zähnezahl Z1 eines Seitenrads S, die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P, der Schaftdurchmesser d2 des Ritzelschafts PS und der Teilkegelabstand PCD so eingestellt werden, dass die Formel (13) erfüllt ist.
Ferner werden in 13 als Referenzbeispiele für den Fall, dass die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P den Wert 12 hat, mit einem rautenförmigen Punkt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 48/12 und d2/PCD 20,00% ist, und mit einem dreieckigen Punkt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 70/12 und d2/PCD 16,67% ist, gezeigt. In einer Festigkeitsanalyse, die durch Simulation mit diesen Ausführungsbeispielen durchgeführt wurde, wurde festgestellt, dass die erreichte Zahnradfestigkeit genauso gut oder besser wie bisher ist (konkreter 87% oder mehr der Zahnradfestigkeit des Referenz-Differenzialgetriebes D' beträgt). Wie 13 zeigt, liegen diese Ausführungsbeispiele in dem genannten spezifizierten Bereich.
Zum Vergleich werden Beispiele gezeigt, die nicht in dem genannten spezifizierten Bereich liegen, und zwar in 11 für den Fall, dass die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P den Wert 10 hat, mit einem sternförmigen Punkt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 58/10 und d2/PCD 27,50% ist, und mit einem kreisförmigen Punkt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 40/10 und d2/PCD 34,29% ist, und in 13 für den Fall, dass die Zähnezahl Z2 eines Ritzels P den Wert 12 hat, mit einem sternförmigen Punkt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 70/12 und d2/PCD 27,50% ist, und mit einem kreisförmigen Punkt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Übersetzungsverhältnis Z1/Z2 48/12 und d2/PCD 34,29% ist. In einer Festigkeitsanalyse, die durch Simulation mit diesen Ausführungsbeispielen durchgeführt wurde, wurde festgestellt, dass keine Zahnradfestigkeit erreicht wurde, die genauso gut oder besser wie bisher ist (konkreter 87% oder mehr der Zahnradfestigkeit des Referenz-Differenzialgetriebes D' beträgt). Kurzum konnte festgestellt werden, dass bei Ausführungsbeispielen, die nicht in dem genannten spezifizierten Bereich liegen, die oben genannten Effekte nicht gewonnen werden können.
Obwohl die oben dargestellte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert wurde, wird die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Soweit nicht vom Wesentlichen abgewichen wird, sind verschiedene Konstruktionsänderungen möglich.
Z. B. wurde mit der oben beschriebenen Ausführungsform ein Fall gezeigt, bei dem die Schmierölnute 23 gerade Nute sind, die sich vom inneren Ende eines Schmierölkanals 22 in Radialrichtung des Seitenrads S (d. h. radial) nach außen erstrecken, aber die Schmierölnute 23 der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die der vorliegenden Ausführungsform beschränkt; es sind verschiedene Varianten möglich, solange die Nutenform so ist, dass allein durch die Fliehkraft Schmieröl gleichmäßig von dem jeweiligen Schmierölkanal 22 zur Seite der Verzahnung Sg eines Seitenrads gebracht werden kann, z. B. sind auch Nute möglich, die mindestens teilweise gebogen sind oder die gerade sind, aber schräg zur Radialrichtung des Seitenrads S verlaufen. Im Übrigen ist es bei jeder Nutenform vorzugsweise so, dass man das eine Ende einer Schmierölnut 23 am inneren Ende des Schmierölkanals 22 und das andere Ende an der Verzahnung Sg des Seitenrads ohne (oder mit nur geringem) Übergang anschließen lässt.
Ferner wurde mit der oben beschriebenen Ausführungsform ein Fall gezeigt, bei dem das Schmieröl, das im Getriebegehäuse 1 beliebig herumgeschleudert wird, wahllos in die Schmierölkanäle 22 eindringt, aber es sind auch Konzepte möglich, bei denen das Schmieröl gezielt in die Schmierölkanäle 22 eindringt, indem es durch die Drehung des Differenzialgetriebes D im Getriebegehäuse 1 in eine bestimmte Richtung geschleudert wird oder indem es dazu gebracht wird, vom Deckenteil des Getriebegehäuses 1 auf bestimmte Stellen zu tropfen, oder Konzepte, bei denen das Schmieröl mit einer Schmierölpumpe unter Druck zwanghaft in die Schmierölkanäle 22 transportiert wird.
Ferner werden im Fall der oben beschriebenen Ausführungsform im Seitenwandteil Cs von mindestens einem der Abdeckungsteile C, C' auf der rechten und linken Seite Aussparungen 8 gebildet, aber es ist auch möglich, bei keinem Abdeckungsteil C, C' auf der rechten und linken Seite Aussparungen 8 im Seitenwandteil Cs zu bilden, so dass bei jedem Seitenrad die gesamte Rückseite von dem jeweiligen Seitenwandteil Cs verdeckt wird.
Ferner wurde mit der oben beschriebenen Ausführungsform ein Fall gezeigt, bei dem die Antriebsverzahnung Ig integraler Teil des Antriebselements I ist, der Aufbau kann aber auch so erfolgen, dass ein Zahnkranz getrennt vom Antriebselement I gebildet und nachträglich am Antriebselement I befestigt wird. Weiter kann das Antriebselement I der vorliegenden Erfindung auch ohne die oben beschriebene Antriebsverzahnung Ig oder den Zahnkranz aufgebaut werden z. B. so, dass das Antriebselement I dadurch in Rotation versetzt wird, dass es mit einem Antriebselement, das ihm im Übertragungsweg der Antriebskraft vorgelagert ist, (z. B. dem Abtriebselement eines Planetenrad- oder Reduziergetriebes, dem mit einem Endlosriemen angetriebenen Rad eines Kraftübertragungsmechanismus usw.) gekoppelt wird.
Ferner wurde mit der oben beschriebenen Ausführungsform ein Fall gezeigt, bei dem die Rückseite von jedem Seitenrad des Seitenradpaars S von einem Abdeckungsteil des Abdeckungsteilpaars C, C' abgedeckt wird, aber bei der vorliegenden Erfindung kann auch für die Rückseite von nur einem Seitenrad ein Abdeckungsteil angebracht werden. In diesem Fall kann der Aufbau auch so erfolgen, dass an der Seite ohne Abdeckungsteil das dem Antriebeselement I vorgelagerte Antriebselement positioniert wird und dass an der Seite ohne Abdeckungsteil das vorgelagerte Antriebselement und das Antriebselement des Differenzialgetriebes gekoppelt werden.
Ferner wurde mit der oben beschriebenen Ausführungsform ein Fall gezeigt, bei dem die am Wellenteil Sj eines Seitenrads S angelegten Schmierölkanäle 22, die Schmieröl in Achsenrichtung vom äußeren zum inneren Ende des Wellenteils Sj leiten, dadurch gebildet werden, dass ein Teil der Zähne der Kerbverzahnung 21 am inneren Umfang des Wellenteils Sj weggelassen wird, aber die Schmierölkanäle der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt; die Schmierölkanäle können z. B. auch als spiralförmige Nute am inneren Umfang des Wellenteils Sj eines Seitenrads S ausgebildet werden.
Ferner werden bei der oben beschriebenen Ausführungsform durch das Differenzialgetriebe D unterschiedliche Drehungen der rechten und linken Fahrzeugachsen zugelassen, aber das Differenzialgetriebe der vorliegenden Erfindung kann auch als ein Mitteldifferenzial, das die Drehzahldifferenz der Vorder- und Hinterräder absorbiert, ausgeführt werden.
Bei einem Differenzialgetriebe können auch in dem Fall, in dem die Verzahnung der Seitenräder aufgrund einer Vergrößerung des Durchmessers der Seitenräder von den Abtriebswellen weiter entfernt ist, und in dem Fall, in dem die Ritzel unter harten Betriebsbedingungen mit hoher Geschwindigkeit rotieren, die Teile der Ritzel, in die die Seitenräder greifen, und die gleitenden Teile der Ritzel von der Seite der Abtriebswellen her ausreichend mit Schmieröl versorgt werden, so dass ein Festfressen an diesen Stellen wirksam verhindert werden kann. Auf mindestens einer Seite besitzt das Seitenrad am Wellenteil Schmierölkanäle, die Schmieröl in Achsenrichtung vom äußeren zum inneren Ende des Wellenteils leiten, und an der dem anderen Seitenrad gegenüberliegenden Innenseite Schmierölnute, die Schmieröl von den genannten Schmierölkanälen zur Seite der genannten Verzahnung bringen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008-89147 [0002]
JP 4803871 [0070]
JP 2002-364728 [0070, 0070]

Claims

Differenzialgetriebe, das das Drehmoment eines Antriebselements (I), das Ritzel (P) tragende Ritzelträgerteile (PS, PS') hält und sich zusammen mit den genannten Ritzelträgerteilen (PS, PS') drehen kann, über ein Paar Seitenräder (S) auf ein Paar Abtriebswellen (A) verteilt, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenräder des genannten Paars Seitenräder (S) jeweils eine Verzahnung (Sg), die am äußeren Umfang eines genannten Seitenrads (S) angebracht ist und in die genannten Ritzel (P) greift, und einen Wellenteil (Sj), der am inneren Umfang eines genannten Seitenrads (S) angebracht ist und mit einer Abtriebswelle des genannten Paars Abtriebswellen (A) verbunden ist, besitzen, und dass mindestens eines der genannten Seitenräder (S) an dem genannten Wellenteil (Sj) Schmierölkanäle (22), die Schmieröl in Achsenrichtung vom äußeren zum inneren Ende des genannten Wellenteils (Sj) leiten, und an der dem anderen Seitenrad (S) gegenüberliegenden Innenseite Schmierölnute (23), die Schmieröl von den genannten Schmierölkanälen (22) zur Seite der genannten Verzahnung (Sg) bringen, besitzt.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenräder des genannten Paars Seitenräder (S) jeweils einen flachen Mittelwandteil (Sw), der den genannten Wellenteil (Sj) und die genannte Verzahnung (Sg), die von diesem Wellenteil (Sj) in Radialrichtung des Antriebselements (I) nach außen versetzt ist, zu einer Einheit verbindet, besitzen und dass bei mindestens einem der Seitenräder (S) der genannte Mittelwandteil (Sw) an der Innenseite die genannten Schmierölnute (23) besitzt.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Schmierölnute (23) jeweils einen geraden Nutenteil (23s), der sich geradlinig erstreckt, und einen Führungsnutenteil (23g), der sich am äußeren Ende des genannten geraden Nutenteils (23s) in der genannten Radialrichtung erstreckt, besitzen und der Boden des genannten Führungsnutenteils (23g) schräg zum Boden des genannten geraden Nutenteils (23s) ist.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Ritzelträgerteile (PS) im äußeren Mantel Einschnittsflächen (20), von denen sich jeweils mindestens ein Teil gegenüber dem inneren Mantel eines genannten Ritzels (P) befindet, besitzen und die genannten Führungsnutenteile (23g) und der genannte Teil der Einschnittsflächen (20) in Sicht auf eine zur Achsenlinie (L) der genannten Abtriebswellen (A) orthogonalen Projektionsfläche auf demselben Umfang eines Kreises mit dem Mittelpunkt auf der betreffenden Achsenlinie (L) liegen.
Differenzialgetriebe, das das Drehmoment eines Antriebselements (I), das Umlaufräder (P) tragende Umlaufradträgerteile (PS, PS') hält und sich zusammen mit den genannten Umlaufradträgerteilen (PS, PS') drehen kann, über ein Paar Abtriebsräder (S) auf ein Paar Abtriebswellen (A) verteilt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebsräder des genannten Paars Abtriebsräder (S) jeweils eine Verzahnung (Sg), die am äußeren Umfang eines genannten Abtriebsrads (S) angebracht ist und in die genannten Umlaufräder (P) greift, und einen Wellenteil (Sj), der am inneren Umfang eines genannten Abtriebsrads (S) angebracht ist und mit einer Abtriebswelle des genannten Paars Abtriebswellen (A) verbunden ist, besitzen und dass mindestens eines der genannten Abtriebsräder (S) an dem genannten Wellenteil (Sj) Schmierölkanäle (22), die Schmieröl in Achsenrichtung vom äußeren zum inneren Ende des genannten Wellenteils (Sj) leiten, und an der dem anderen Abtriebsrad (S) gegenüberliegenden Innenseite Schmierölnute (23), die Schmieröl von den genannten Schmierölkanälen (22) zur Seite der genannten Verzahnung (Sg) bringen, besitzt, wobei
und Z1/Z2 > 2 erfüllt sind, wenn Z1 die Zähnezahl eines genannten Abtriebsrads (S), Z2 die Zähnezahl eines genannten Umlaufrads (P), d2 der Durchmesser eines genannten Umlaufradträgerteils (PS, PS') und PCD der Teilkegelabstand ist.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass Z1/Z2 ≧ 4 erfüllt ist.
Differenzialgetriebe nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass Z1/Z2 ≧ 5,8 erfüllt ist.