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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um die Verbesserung eines Differenzialgetriebes, das insbesondere mit einem ringförmigen über einen Zahnkranz usw. zur Rotation angetriebenen Antriebselement, mit einem sich mit diesem Antriebselement in Einheit drehenden kreuzförmigen Schaftkörper, der als integrale Teile einen ersten Schaft, dessen beide Enden von dem Antriebselement gehalten werden, und einen zweiten Schaft, der sich mit dem ersten Schaft orthogonal kreuzt und um dessen Achsenlinie die Drehung erfolgt, besitzt, mit Ritzeln, die von dem ersten Schaft frei drehbar getragen werden, und mit einem Paar Seitenräder, die in die Ritzel greifen und jeweils an eine von zwei Abtriebswellen angeschlossen sind, ausgestattet ist und das von dem Antriebselement auf den kreuzförmigen Schaftkörper übertragene Drehmoment über die Ritzel und das Paar Seitenräder auf das Paar Abtriebswellen verteilt.
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Erläuterung der relevanten Technik
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Ein solches Differenzialgetriebe ist herkömmlich bekannt und findet sich z. B. auch im
US-Patent Nr. 8360921 . Bei den herkömmlichen Vorrichtungen dieser Art, die ohne Differenzialgehäuse für die Kraftübertragung zwischen Antriebselement und Ritzelschaft auskommen, da der Ritzelschaft (der erste Schaft) an dem ringförmigen Antriebselement direkt befestigt wird, muss extra ein Seitenrad-Haltegehäuse für die Aufnahme eines Differenzialmechanismus angebracht werden, um die Seitenräder an der Position zu halten, an der sie in die Ritzel greifen.
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Ein oben genanntes herkömmliches Differenzialgetriebe kommt zwar ohne ein Differenzialgehäuse für die Kraftübertragung aus, aber da ein relativ großes Seitenrad-Haltegehäuse für die Aufnahme eines aus Ritzeln, Ritzelschaft und Seitenrädern bestehenden Differenzialmechanismus angebracht werden muss, gibt es das Problem, dass es nicht möglich ist, das ganze Differenzialgetriebe trotz Weglassens des Differenzialgehäuses im Aufbau ausreichend zu vereinfachen oder im Gewicht zu reduzieren. Daneben besteht als weiteres Problem, dass es schwierig ist, die Genauigkeit des Differenzialmechanismus für sich allein sicherzustellen, da der Differenzialmechanismus nicht als eigene Einheit mit einer bestimmten Genauigkeit montiert werden kann, ohne dass gleichzeitig das Seitenrad-Haltegehäuse angebracht wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts dieser Situation gemacht mit dem Ziel, ein Differenzialgetriebe, das ohne Differenzialgehäuse auskommt und mit dem trotzdem die oben aufgeführten Probleme des herkömmlichen Differenzialgetriebes gelöst werden können, und ein Herstellungsverfahren dafür zur Verfügung zu stellen.
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Um das oben genannte Ziel zu erreichen, ist das Differenzialgetriebe der vorliegenden Erfindung mit einem ringförmigen zur Rotation angetriebenen Antriebselement, mit einem sich mit dem genannten Antriebselement in Einheit drehenden kreuzförmigen Schaftkörper, der als integrale Teile einen ersten Schaft, dessen beide Enden von dem Antriebselement gehalten werden, und einen zweiten Schaft, der sich mit dem ersten Schaft orthogonal kreuzt und um dessen Achsenlinie die Drehung erfolgt, besitzt, mit Ritzeln, die von dem ersten Schaft frei drehbar getragen werden, und mit einem Paar Seitenräder, die in die Ritzel greifen und jeweils an eine von zwei Abtriebswellen angeschlossen sind, ausgestattet und so aufgebaut, dass es das von dem genannten Antriebselement auf den genannten kreuzförmigen Schaftkörper übertragene Drehmoment über die genannten Ritzel und das genannte Paar Seitenräder auf das genannte Paar Abtriebswellen verteilt, wobei in jedem der genannten Seitenräder eine Bohrung mit einem kleineren Durchmesser, durch die der genannte zweite Schaft läuft und relativ zu der er sich frei drehen kann, und eine Bohrung mit einem größeren Durchmesser, die sich über einem Absatz am in Achsenrichtung äußeren Ende der Bohrung mit einem kleineren Durchmesser erstreckt und zur Außenseite des betreffenden Seitenrads geöffnet ist, ausgebildet ist und in jeder Bohrung mit einem größeren Durchmesser ein Befestigungselement, das mit dem jeweiligen Ende des genannten zweiten Schafts verbunden ist und verhindert, dass das jeweilige Seitenrad von dem zweiten Schaft fällt, angebracht ist und an einer Stelle dieser Bohrung, die sich in Achsenrichtung weiter außen als das Befestigungselement befindet, eine genannte Abtriebswelle so eingefügt ist, dass sie sich nicht relativ zur Bohrung drehen kann. (Dies ist das erste Merkmal.)
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Da durch das genannte erste Merkmal in jedem Seitenrad eine Bohrung mit einem kleineren Durchmesser, durch die der zweite Schaft läuft und relativ zu der er sich frei drehen kann, und eine Bohrung mit einem größeren Durchmesser, die sich über einem Absatz am in Achsenrichtung äußeren Ende der Bohrung mit einem kleineren Durchmesser erstreckt und zur Außenseite des betreffenden Seitenrads öffnet, ausgebildet ist und in jeder Bohrung mit einem größeren Durchmesser ein Befestigungselement, das mit dem jeweiligen Ende des genannten zweiten Schafts verbunden ist und verhindert, dass das jeweilige Seitenrad von dem zweiten Schaft fällt, angebracht ist und so die Seitenräder mit diesen Befestigungselementen mit einer bestimmten Montagegenauigkeit exakt an dem zweiten Schaft des kreuzförmigen Körpers gehalten werden können, kann der aus den Ritzeln, dem kreuzförmigen Schaftkörper und den beiden Seitenrädern bestehende Differenzialmechanismus als eigene Montageeinheit behandelt werden, so dass nicht extra ein großes den Differenzialmechanismus aufnehmendes Gehäuse oder ein herkömmliches Differenzialgehäuse angebracht werden muss, um die Montageposition der Seitenräder zu fixieren (d. h. den Montagezustand des Differenzialmechanismus zu sichern); dadurch kann ein großer Beitrag zur Vereinfachung des Aufbaus und zur Gewichtsreduzierung des ganzen Differenzialgetriebes und darüber hinaus zur Kosteneinsparung geleistet werden. Außerdem wird dadurch, dass ein solcher gehäuseloser Differenzialmechanismus geschaffen wird, der mit einer bestimmten Genauigkeit zusammengebaut werden kann, auch ermöglicht, dass die Genauigkeit des Differenzialmechanismus für sich allein sichergestellt werden kann. Da ferner die Stelle, an der die jeweilige Abtriebswelle so in die genannte Bohrung mit einem größeren Durchmesser eingefügt wird, dass sie sich nicht relativ zu dieser drehen kann, in Achsenrichtung weiter außen als das jeweilige Befestigungselement liegt, können die Abtriebswellen problemlos, ohne mit den Befestigungselementen zu kollidieren, mit dem zweiten Schaft verbunden werden.
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Bei dem Differenzialgetriebe nach der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise zwischen ein genanntes Befestigungselement und den genannten jeweiligen Absatz eine ringförmige Unterlegscheibe so eingefügt, dass zwischen beiden eine relative Drehung möglich ist. (Dies ist das zweite Merkmal.)
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Da durch das genannte zweite Merkmal zwischen ein Befestigungselement und den genannten Absatz des jeweiligen Seitenrads eine ringförmige Unterlegscheibe so eingefügt wird, dass zwischen beiden eine relative Drehung möglich ist, kann der Abstand zwischen einem Seitenrad und einem Befestigungselement durch die Wahl der in unterschiedlichen Dicken zur Verfügung stehenden Unterlegscheibe exakt eingestellt – die relative Position der Seitenräder zu dem zweiten Schaft in Achsenrichtung muss unter Berücksichtigung des durch den wechselseitigen Eingriff von Ritzeln und Seitenrädern bedingten Rückstoßes usw. eingestellt werden – und so einfacher die Genauigkeit des Differenzialmechanismus für sich allein sichergestellt werden.
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Beim Differenzialgetriebe der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise in dem genannten Antriebselement auf einer Linie, die achsengleich mit dem genannten ersten Schaft ist, ein Paar Lagerbohrungen angebracht, in die jeweils eines der beiden Enden des ersten Schafts haltend eingefügt wird, wobei der Innendurchmesser von einer dieser Lagerbohrungen größer als der Außendurchmesser von einem dieser Schaftenden ausgebildet wird, damit dieses eine Schaftende bei Neigung des ersten Schafts zur Lagerbohrungsachse in diese eine Lagerbohrung eingesteckt werden kann, und zwischen dem genannten einen Ende und der genannten einen Lagerbohrung ein Einsatz angebracht wird, der dieses eine Ende koaxial zu dieser einen Lagerbohrung hält. (Dies ist das dritte Merkmal.)
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Ferner beinhaltet das Herstellungsverfahren für das Differenzialgetriebe der vorliegenden Erfindung vorzugsweise mindestens die folgenden Verfahrensschritte: Einen Verfahrensschritt, in dem an dem genannten ersten Schaft des genannten kreuzförmigen Schaftkörpers die genannten Ritzel montiert werden und so eine Unterbaugruppe gebildet wird, einen Verfahrensschritt, in dem das eine Ende des ersten Schafts dadurch, dass dieser zur Achsenlinie der Lagerbohrungen des genannten Antriebselements geneigt wird, in die genannte eine Lagerbohrung gesteckt wird und diese Unterbaugruppe dann nach Rücknahme der genanntem Neigung entlang der Achsenlinie des ersten Schafts verschoben wird und dadurch das andere Ende des ersten Schafts in die andere Lagerbohrung gesteckt wird, einen Verfahrensschritt, in dem anschließend zwischen dem genannten einen Ende des ersten Schafts und der genannten einen Lagerbohrung der genannte Einsatz eingefügt wird, um dieses eine Ende koaxial zu dieser einen Lagerbohrung zu halten, und so der genannte erste Schaft an dem genannten Antriebselement befestigt wird, und einen Verfahrensschritt, in dem anschließend das genannte Paar Seitenräder mit den genannten Bohrungen mit einem kleineren Durchmesser auf die beiden Enden des genannten zweiten Schafts geschoben wird und nach dieser Zusammenfügung das genannte Paar Befestigungselemente in den genannten Bohrungen mit einem größeren Durchmesser mit den beiden Enden des genannten zweiten Schafts verbunden wird, so dass die beiden Seitenräder an den beiden Enden des zweiten Schafts gehalten werden und nicht abfallen können. (Dies ist das vierte Merkmal.)
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Da durch das oben genannte dritte und das oben genannte vierte Merkmal die Ritzel an dem ersten Schaft des kreuzförmigen Schaftkörpers montiert werden und so eine Unterbaugruppe gebildet wird, anschließend ein Ende des ersten Schafts durch Neigen dieser Unterbaugruppe in eine Lagerbohrung gesteckt wird und die Unterbaugruppe dann nach Rücknahme der Neigung entlang der Achsenlinie des ersten Schafts verschoben wird und dadurch das andere Ende des ersten Schafts in die andere Lagerbohrung gesteckt wird, anschließend zwischen dem einen Ende des ersten Schafts und der einen Lagerbohrung ein Einsatz eingefügt wird, um dieses eine Ende koaxial zu dieser einen Lagerbohrung zu halten, und so der erste Schaft an dem Antriebselement befestigt wird und anschließend das Paar Seitenräder mit den Bohrungen mit einem kleineren Durchmesser auf die beiden Enden des zweiten Schafts geschoben wird und nach dieser Zusammenfügung das Paar Befestigungselemente in den Bohrungen mit einem größeren Durchmesser mit den beiden Enden des zweiten Schafts verbunden wird, so dass die beiden Seitenräder an den beiden Enden des zweiten Schafts gehalten werden und nicht abfallen können, kann die Unterbaugruppe als kleiner Montagekörper mit am kreuzförmigen Schaftkörper vormontierten Ritzeln auf einmal an dem Antriebselement und das Paar Seitenräder auf einfache Weise an diesem Montagekörper montiert werden, so dass die Montagearbeit für das Differenzialgetriebe insgesamt vereinfacht und so ein Beitrag zur Produktivitätssteigerung geleistet werden kann.
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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.
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Vereinfachte Erläuterung der Figuren
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1 ist ein Längsschnitt (Schnitt entlang der Linie 1-1 in 2) durch das Differenzialgetriebe und seine Umgebung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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2 ist ein Schnitt entlang der Linie 2-2 in 1,
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3A bis 3D zeigen zur Erläuterung des Verfahrens die erste Hälfte eines Beispiels für die Verfahrensschritte zur Montage des genannten Differenzialgetriebes,
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4A bis 4C zeigen zur Erläuterung des Verfahrens die zweite Hälfte eines Beispiels für die Verfahrensschritte zur Montage des genannten Differenzialgetriebes.
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Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert unter Benutzung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, die in den beigefügten Figuren gezeigt werden.
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Zunächst wird in 1 und 2 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.
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Das Getriebegehäuse 1 besteht aus mindestens einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil 1a und 1b; diese Gehäuseteile 1a und 1b klemmen das Differenzialgetriebe D ein und sind mittels eines Verbindungsmittels wie eines Bolzens b abnehmbar verbunden. Ferner befinden sich in dem ersten und zweiten Gehäuseteil 1a und 1b Durchbohrungen 1ah und 1bh, in die die Abtriebswellen A eingesetzt werden, und zwischen dem inneren Umfang der Durchbohrungen 1ah und 1bh und dem äußeren Umfang der Abtriebswellen A befinden sich ringförmige Dichtungselemente 3a und 3b, die die Zwischenräume abdichten, und Lager 4a und 4b, die bezüglich der ringförmigen Dichtungselemente 3a und 3b weiter außen angeordnet sind und die Abtriebswellen A frei drehbar tragen.
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Das genannte Differenzialgetriebe D besteht aus einem Zahnkranz R, der als letztes angetriebenes Zahnrad ein Drehmoment von einem als Kraftquelle dienenden Motor erhält, einem zylinderförmigen Antriebselement I, an dessen äußerem Umfang dieser Zahnkranz R als integraler Teil hervorsteht, und einem Differenzialmechanimus DM, der das über den Zahnkranz R auf dieses Antriebselement I übertragene Drehmoment rechts und links auf das Paar Abtriebswellen A verteilt. Das Antriebselement I wird an seinem äußeren Umfang von dem ersten und zweiten Gehäuseteil 1a und 1b des Getriebegehäuses 1 mit Hilfe zweier Lager 2a und 2b, die in einem Abstand zueinander rechts und links angeordnet sind, frei drehbar getragen.
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Der Zahnkranz R besteht aus einem ringplattenförmigen Basisteil Rm, der an der äußeren Mantelfläche des Antriebselements I im, in Achsenrichtung des Antriebselements gesehen, mittleren Bereich in Radialrichtung nach außen hervorsteht (und zwar so, dass er rechts und links von dem genannten Lagerpaar 2a und 2b eingefasst wird), und aus einer breiten Antriebsverzahnung Rg, die den Basisteil Rm am äußeren Umfang integral fortsetzt, wobei im Basisteil Rm mehrere Aussparungen Rma gebildet sind. Diese Aussparungen Rma tragen zur Gewichtsreduzierung des Differenzialgetriebes D bei und können für einen ersten Schaft SH1, wie später beim Montageverfahren für den Differenzialmechanimus DM beschrieben, als Ausweichbereich dienen. Im Übrigen können der Zahnkranz R und
das Antriebselement I durch verschiedene formgebende Fertigungsverfahren wie eine spanende Fertigung hergestellt werden. Wenn sie insbesondere durch Schmieden geformt werden, können in diesem Umformverfahren auch die Aussparungen Rma einfach angelegt werden. Ferner kann der Zahnkranz R getrennt von dem Antriebselement I hergestellt und nachträglich mit einem geeigneten Befestigungsverfahren wie Verschrauben, Schweißen, Einpressen, Nieten usw. an dem Antriebselement I befestigt werden. Ferner kann es sich bei der Antriebsverzahnung Rg des Zahnkranzes R um ein Schräg- oder ein Geradstirnrad handeln.
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Weiter ist der Differenzialmechanismus DM mit einem Paar Ritzel P, einem kreuzförmigen Schaftkörper SH, der so am Antriebselement I montiert wird, dass er sich zusammen mit diesem dreht, und der die beiden Ritzel P frei drehbar trägt, und einem Paar Seitenräder S, die an ihrem äußeren Umfang eine ringförmige Antriebsverzahnung Sg besitzen, die in die beiden Ritzel P greift, und mit der rechten bzw. linken Abtriebswelle A verbunden sind, ausgestattet und so aufgebaut, dass das von dem Antriebselement I auf den kreuzförmigen Schaftkörper SH übertragene Drehmoment über die Ritzel P und das Paar Seitenräder S auf das Paar Abtriebswellen A verteilt werden kann.
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Der genannte kreuzförmige Schaftkörper SH ist ein sich zusammen mit dem Antriebselement I drehender kreuzförmiger Körper, der als integrale Teile einen ersten Schaft SH1, dessen beide Enden 21, 22 von dem Antriebselement I gehalten werden, und einen zweiten Schaft SH2, der sich mit dem ersten Schaft SH1 orthogonal kreuzt und um dessen Achsenlinie L2 die Drehung erfolgt, besitzt. Das Ritzelpaar P wird von dem ersten Schaft SH1 an den beiden Enden 21, 22 frei drehbar getragen, wobei die äußeren Enden der Ritzel P an der inneren Mantelfläche des Antriebselements I mit dazwischen eingefügten Unterlegscheiben 11, 12 in Kugelschalenform anliegen und frei drehbar gehalten werden.
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Jedes Seitenrad S besteht aus einem ringförmigen Radhauptkörper Sm, einer auf der Fläche auf der Innenseite des Radhauptkörpers Sm ausgebildeten Antriebsverzahnung Sg, die in die Ritzel P greift, und einem sich in Achsenrichtung nach außen erstreckenden zylindrischen Achsenteil Sj, der aus der Fläche auf der Außenseite des Radhauptkörpers Sm herausragt und mit letzterem eine Einheit bildet.
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Ferner ist im jeweiligen Achsenteil Sj des Seitenradpaars S als Innenmantel eine abgestufte Bohrung ausgebildet, die aus einer durchgängigen Bohrung 6i mit einem kleineren Durchmesser, die ein Ende 31 bzw. 32 des zweiten Schafts SH2 des kreuzförmigen Schaftkörpers SH frei drehbar trägt, und einer Bohrung 6o mit einem größeren Durchmesser, die sich über einem Absatz 6s am in Achsenrichtung äußeren Ende dieser Bohrung 6i mit einem kleineren Durchmesser erstreckt und an der Außenseite des Seitenrads S (d. h. am äußeren Ende des Achsenteils Sj) geöffnet ist, besteht. Andererseits besitzen die beiden Enden 31, 32 des zweiten Schafts SH2 Teile 31i, 32i mit einem größeren Durchmesser und Teile 31o, 32o mit einem kleineren Durchmesser, die mit den Teilen 31i, 32i mit einem größeren Durchmesser eine abgestufte Einheit bilden und sich am äußeren Ende dieser Teile etwas nach außen erstrecken, wobei die Teile 31i, 32i mit einem größeren Durchmesser in die genannten Bohrungen 6i mit einem kleineren Durchmesser relativ zu diesen frei drehbar eingefügt sind und die Teile 31o, 32o mit einem kleineren Durchmesser in die genannten Bohrungen 6o mit einem größeren Durchmesser ragen.
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Im Übrigen werden in dem in den Figuren gezeigten Beispiel die beiden Enden 31, 32 (insbesondere die Teile 31i, 32i mit einem größeren Durchmesser) des zweiten Schafts SH2 direkt in die Bohrungen 6i mit einem kleineren Durchmesser frei drehbar eingefügt, aber an den Einfügungsstellen können auch Lagerbuchsen angebracht werden.
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Ferner sind in den Bohrungen 6o mit einem größeren Durchmesser im Achsenteil Sj der Seitenräder S Befestigungselemente T, die mit den Enden 31, 32 des zweiten Schafts SH2 verbunden sind und verhindern, dass die Seitenräder von dem zweiten Schaft SH2 abfallen, untergebracht. In dem in den Figuren gezeigten Beispiel sind diese Befestigungselemente T als kreisförmige Ringplatten ausgebildet. Zwischen sie und den genannten Absatz 6s, der die Öffnung am äußeren Ende der Bohrungen 6i mit einem kleineren Durchmesser umgibt, ist jeweils eine ringförmige Unterlegscheibe 10 zur Abstandeinstellung relativ zu diesen frei drehbar eingefügt. Die Befestigungselemente T werden an den beiden Enden 31, 32 des zweiten Schafts SH2 (in dem in den Figuren gezeigten Beispiel am äußeren Mantel der Teile 31o, 32o mit einem kleineren Durchmesser) angebracht und die beiden Flächen, die durch die Anbringung einander gegenüber liegen, werden durch Schweißen (w) miteinander verbunden. Im Übrigen kann anstelle des Schweißens (w), das im Fall des in den Figuren gezeigten Beispiels verwendet wird, für die Verbindung ein anderes geeignetes Befestigungsverfahren wie z. B. Einpressen, Nieten, Verschrauben usw. verwendet werden.
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Ferner ist an der Fläche auf der Innenseite der Befestigungselemente T ein hervorstehender ringförmiger Eingriffsteil Ta angebracht, an den die ringförmige Unterlegscheibe 10 mit ihrem inneren Umfang angefügt wird. Die Stirnseite dieses hervorstehenden Eingriffsteils Ta liegt der Stufe, die zwischen den genannten Teilen 31i, 32i mit einem größeren Durchmesser und den Teilen 31o, 32o mit einem kleineren Durchmesser an den beiden Enden 31, 32 des zweiten Schafts SH2 besteht, durch einen ringförmigen Spalt 14 getrennt gegenüber. Im Übrigen kann, was in den Figuren nicht gezeigt ist, zwischen die einander gegenüber liegenden Flächen der beiden Enden 31, 32 des zweiten Schafts SH2 und der hervorstehenden Eingriffsteile Ta eine Unterlegscheibe eingefügt werden, um den genannten Spalt 14 zu füllen, oder es kann mindestens eine der einander gegenüber liegenden Flächen der beiden Enden 31, 32 des zweiten Schafts SH2 und der hervorstehenden Eingriffsteile Ta in den genannten Spalt 14 durch Verlängerung zur anderen Seite hin verlegt werden, damit die einander gegenüber liegenden Flächen direkt aneinander liegen.
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Ferner sind in den Bohrungen 6o mit einem größeren Durchmesser der Achsenteile Sj der Seitenräder S die Zähne einer Kerbverzahnung 15 ausgebildet, die so in die Zähne einer Kerbverzahnung 16, die am Außenumfang der inneren Enden der Abtriebswellen A ausgebildet sind, greifen, dass dazwischen keine relative Drehung möglich ist.
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Als Nächstes wird der Aufbau der Montage des kreuzförmigen Schaftkörpers SH an dem Antriebselement I erläutert. In dem Antriebselement I ist auf der gleichen Achse wie der des ersten Schafts SH1 (d. h. auf der Achsenlinie L1 des ersten Schafts SH1) ein Paar Lagerbohrungen Ia, Ib angebracht, in die die beiden Enden 21, 22 des ersten Schafts SH1 haltend eingefügt werden, wobei der Innendurchmesser d2 der einen Lagerbohrung Ia ausreichend größer als der Außendurchmesser des entsprechenden einen Endes 21 des ersten Schafts SH1 und der Innendurchmesser d1 der anderen Lagerbohrung Ib etwa gleich groß wie der Außendurchmesser des entsprechenden anderen Endes 22 des ersten Schafts SH1 ausgebildet ist, so dass dieses Ende 22 in die betreffende andere Lagerbohrung Ib eingesteckt und aus ihr herausgezogen werden kann und andererseits hier ohne Spiel eingefügt und gehalten werden kann.
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Da somit der Innendurchmesser der einen Lagerbohrung Ia ausreichend größer als der Außendurchmesser des entsprechenden einen Endes 21 des ersten Schafts SH1 ausgebildet ist, ist es in dem weiter unten beschriebenen Verfahren für die Montage des kreuzförmigen Schaftkörpers SH am Antriebselement I (3A bis 3D) möglich, den ersten Schaft SH1 zur Mittelachsenlinie der Lagerbohrung Ia zu neigen und das eine Ende 21 des ersten Schafts SH1 in die eine Lagerbohrung Ia einzufügen (siehe 3B bis 3D), und weiter, nachdem dies geschehen ist, die Neigung des ersten Schafts SH1 zurückzunehmen und das andere Ende 22 des ersten Schafts SH1 koaxial in die andere Lagerbohrung Ib einzufügen (siehe 3D bis 4B).
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Ferner wird zwischen dem genannten einen Ende 21 des ersten Schafts SH1 und der genannten einen Lagerbohrung Ia des Antriebselements I eine Buchse B als Einsatz, der das eine Ende 21 koaxial in der einen Lagerbohrung Ia hält, durch Einpressen eingefügt und fixiert. Diese Buchse B erlaubt es, das genannte Ende 21 des ersten Schafts SH1 ohne Spiel in die eine Lagerbohrung Ia des Antriebselements I einzufügen und mit dieser so zu verbinden, dass außerdem eine bestimmte Reibungskraft wirkt. Im Übrigen kann für die Befestigung dieser Buchse B anstelle des Einpressens ein anderes geeignetes Befestigungsverfahren wie Schweißen, Nieten usw. angewendet werden.
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Wenn ferner in dem Zustand, in dem die beiden Enden 21, 22 des ersten Schafts SH1 im Lagerbohrungspaar 1a, 1b des Antriebselements I eingefügt sind und gehalten werden, der Innenring 2bi des Lagers 2b von der rechten oder linken Seite am äußeren Umfang des Antriebselements I durch Einpressen fixiert wird, hat dieser Innenring 2bi die beiden Stirnflächen des ersten Schafts SH1 im Griff, so dass die Befestigung des ersten Schafts SH1 am Antriebselement I besser gesichert ist.
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Als Nächstes wird die Wirkung der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Wenn auf das Antriebselement I des Differenzialgetriebes D der vorliegenden Ausführungsform über den Zahnkranz R ein Drehmoment vom Motor übertragen wird, werden, falls sich die Ritzel P dann nicht um die Achsenlinie L1 des ersten Schafts SH1 drehen, sondern mit dem kreuzförmigen Schaftkörper SH um die Achsenlinie L2 des zweiten Schafts SH2 umlaufen, das linke und das rechte Seitenrad 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 um die Achsenlinie L2 des zweiten Schafts SH2 laufen, auch um die Achsenlinie L1 des ersten Schafts SH1, 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.
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Im Übrigen werden bei dem Montageverfahren der vorliegenden Ausführungsform zunächst der Differenzialmechanismus DM, dessen Hauptkomponenten die Ritzel P, der kreuzförmige Schaftkörper SH und die beiden Seitenräder S sind, und das Antriebselement I zu einem das Differenzialgetriebe D bildenden Aggregat zusammengebaut und anschließend wird das Antriebselement I des Differenzialgetriebes D über die Lager 2a, 2b am ersten und zweiten Gehäuseteil 1a, 1b des Getriebegehäuses montiert und die Montage des Differenzialgetriebes D im Getriebegehäuse 1 abgeschlossen. Von diesem Zustand ausgehend werden die beiden Abtriebswellen A mit den beiden Seitenrädern S verbunden, indem in den Achsenteilen Sj des rechten und linken Seitenrads S des Differenzialgetriebes D an den Enden auf der Innenseite der rechten und linken Abtriebswelle A die Zähne 15 und 16 zum Eingriff gebracht werden.
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Als Nächstes wird anhand der 3A bis 3D sowie 4A bis 4C ein Beispiel für das Montage-(d. h. Herstellungs-)Verfahren für das oben aufgeführte Differenzialgetriebe D erläutert.
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Das Montageverfahren für das Differenzialgetriebe D der vorliegenden Ausführungsform enthält mindestens die folgenden Verfahrensschritte [1] bis [6].
- [1] Verfahrensschritt, in dem zunächst wie in 3A gezeigt an dem ersten Schaft SH1 des kreuzförmigen Schaftkörpers SH das Ritzelpaar P und die Unterlegscheibe 11 montiert werden und so eine Unterbaugruppe U1 gewonnen wird.
- [2] Verfahrensschritt, in dem als Nächstes wie in 3B gezeigt der erste Schaft SH1 der genannte Unterbaugruppe U1 zur Achsenlinie der einen Lagerbohrung Ia des Antriebselements I geneigt wird und das eine Ende 21 des ersten Schafts SH1 etwas in die eine Lagerbohrung Ia eingeführt wird.
- [3] Verfahrensschritt, in dem als Nächstes wie in den 3B bis 3D gezeigt die Lage der genannten Unterbaugruppe U1 langsam so geändert wird, dass die Neigung des ersten Schafts SH1 rückgängig gemacht wird, und die Unterbaugruppe U1 gleichzeitig entlang der Achsenlinie L1 des ersten Schafts SH1 zu einer Seite (im in den Figuren gezeigten Bespiel nach unten) verschoben wird und auf diese Weise das eine Ende 21 des ersten Schafts SH1 tief in die eine Lagerbohrung Ia eingeführt wird.
- [4] Verfahrensschritt, in dem als Nächstes wie in 4A gezeigt die genannte Unterbaugruppe U1, nachdem die genannte Neigung rückgängig gemacht ist, entlang der Achsenlinie L1 des ersten Schafts SH1 zur anderen Seite hin (im in den Figuren gezeigten Beispiel nach oben) verschoben wird, so dass das andere Ende 22 des ersten Schafts SH1 tief in die andere Lagerbohrung Ib koaxial eingeführt und das eine Ende 21 des ersten Schafts SH1 noch einmal aus der einen Lagerbohrung Ia herausgezogen wird, und an dem einen Ende 21 des ersten Schafts SH1 die andere Unterlegscheibe 12 angebracht wird.
- [5] Verfahrensschritt, in dem als Nächstes wie in den 4B und 4C gezeigt das eine Ende 21 des ersten Schafts SH1 wieder in die eine Lagerbohrung Ia eingeführt wird und danach zwischen dem einen Ende 21 des ersten Schafts SH1 und der einen Lagerbohrung Ia eine Buchse B eingepresst wird, so dass das betreffende eine Ende 21 in der betreffenden einen Lagerbohrung Ia koaxial gehalten wird und der erste Schaft SH1 am Antriebselement I befestigt ist; auf diese Weise wird eine sekundäre Unterbaugruppe U2 gewonnen, die aus den Ritzeln P, dem kreuzförmigen Schaftkörper SH und dem Antriebselement I besteht.
- [6] Verfahrensschritt, in dem als Nächstes wie in 4C gezeigt die beiden Seitenräder S mit den Bohrungen 6i mit einem kleineren Durchmesser auf die Teile 31i, 32i mit einem größeren Durchmesser der beiden Enden 31, 32 des zweiten Schafts SH2 geschoben werden und anschließend das Befestigungselementepaar T in den Bohrungen 6o mit einem größeren Durchmesser der beiden Seitenräder S mit den Teilen 31o, 32o mit einem kleineren Durchmesser der beiden Enden 31, 32 des zweiten Schafts SH2 verbunden wird, so dass die beiden Seitenräder S an den beiden Enden 31, 32 des zweiten Schafts relativ zu diesem frei drehbar und gegen Abfallen gesichert gehalten werden; damit ist der Zusammenbau des Differenzialgetriebes D endgültig abgeschlossen.
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Im Übrigen wird die in dem genannten Verfahrensschritt [1] gewonnene Unterbaugruppe U1 in den anschließenden Verfahrensschritten dadurch in dem montierten Zustand gehalten, dass der Monteur die Ritzel P manuell oder mit einer zur Montagevorrichtung gehörenden (und in den Figuren nicht gezeigten) Einspannvorrichtung so hält, dass sie nicht von dem ersten Schaft fallen. Ferner dringt in dem genannten Verfahrensschritt [3] das eine Ende 21 des ersten Schafts SH1 vorübergehend in eine der Aussparungen Rma des Zahnkranzes R ein und weicht dem Zahnkranz R so ohne Schwierigkeit aus, so dass die Lageänderung der Unterbaugruppe U1 (d. h. die in den 3B bis 3D gezeigte Rückbewegung aus der Neigung) ohne Schwierigkeit durchgeführt werden kann.
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Ferner ist der Ablauf zur Montage der genannten Unterlegscheiben 11, 12 an dem ersten Schaft SH1 nicht auf den der oben aufgeführten Ausführungsform beschränkt; er kann in geeigneter Weise abgeändert werden, solange dadurch der Ablauf die Montage der Unterbaugruppe U1 am Antriebselement I nicht gestört wird. Z. B. kann die Unterlegscheibe 11 im Stadium von 3D montiert werden und die Unterlegscheibe 12 kann, wenn dadurch nicht in einem späteren Zeitpunkt die Montage der Baugruppe U1 am Antriebselement I gestört wird, im Stadium von 3A montiert werden.
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Somit können bei der vorliegenden Ausführungsform durch den Einsatz der oben aufgeführten Verfahrensschritte dadurch, dass die Ritzel P am ersten Schaft SH1 des kreuzförmigen Schaftkörpers SH montiert werden und die Unterbaugruppe U1 hergestellt wird und dann diese Unterbaugruppe U1 in eine geneigte Lage, in der der erste Schaft SH1 zur Achsenlinie der einen Lagerbohrung Ia des Antriebselements I geneigt ist, gebracht und das eine Ende 21 des ersten Schafts SH1 erst in die eine Lagerbohrung Ia eingeführt und, nachdem dies geschehen ist, die Lage der Unterbaugruppe U1 so geändert wird, dass die genannte Neigung langsam rückgängig gemacht wird, und die Unterbaugruppe U1 gleichzeitig entlang der Achsenlinie L1 des ersten Schafts SH1 in geeigneter Weise hin her geschoben wird, die beiden Enden 21, 22 des ersten Schafts SH1 koaxial in die Lagerbohrungen Ia, Ib eingefügt werden. Dadurch, dass anschließend zwischen dem einen Ende 21 des ersten Schafts SH1 und der einen Lagerbohrung Ia eine Buchse B eingepresst wird, so dass das betreffende eine Ende 21 in der betreffenden einen Lagerbohrung Ia koaxial gehalten wird, kann der erste Schaft SH1 am Antriebselement I befestigt werden und dadurch, dass danach die beiden Seitenräder S mit den Bohrungen 6i mit einem kleineren Durchmesser auf die beiden Enden 31, 32 des zweiten Schafts SH2 geschoben werden und anschließend das Befestigungselementepaar T in den Bohrungen 6o mit einem größeren Durchmesser der beiden Seitenräder S mit den beiden Enden 31, 32 des zweiten Schafts SH2 verbunden wird, können die beiden Seitenräder S an den beiden Enden 31, 32 des zweiten Schafts SH2 relativ zu diesem frei drehbar und gegen Abfallen gesichert gehalten werden.
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Somit ist durch den Einsatz dieses Montageverfahrens der vorliegenden Ausführungsform dadurch, dass die Unterbaugruppe U1, für die die Ritzel P an dem kreuzförmigen Schaftkörper SH vormontiert werden, als Ganzes und in einem Schritt an dem Antriebselement I montiert wird und außerdem das Paar Seitenräder S an dem auf diese Weise gewonnenen Aggregat (d. h. der genannten sekundären Unterbaugruppe U2) einfach und ohne Störung durch das Antriebselement I montiert wird, die Montagearbeit insgesamt einfach, so dass die Produktivität gesteigert werden kann.
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Ferner dadurch, dass bei der oben aufgeführten Ausführungsform in den Seitenrädern S Bohrungen 6i mit einem kleineren Durchmesser, durch die der zweite Schaft SH2 des kreuzförmigen Schaftkörpers SH frei drehbar läuft, und Bohrungen 6o mit einem größeren Durchmesser, die sich über einem Absatz 6s am äußeren Ende dieser Bohrungen 6i mit einem kleineren Durchmesser erstrecken und am äußeren Ende der Seitenräder S geöffnet sind, ausgebildet sind und in den Bohrungen 6o mit einem größeren Durchmesser Befestigungselemente T, die mit den Enden 31, 32 des zweiten Schafts SH2 verbunden sind und verhindern, dass die Seitenräder S von dem zweiten Schaft SH2 fallen, untergebracht sind, werden die beiden Seitenräder S an den Enden 31, 32 des zweiten Schafts SH2 mit Hilfe dieser Befestigungselemente T exakt mit einer bestimmten Montagegenauigkeit gehalten und der aus den Ritzeln P, dem kreuzförmigen Schaftkörper SH und den beiden Seitenrädern S bestehende Differenzialmechanismus DM kann ohne Gehäuse als eigene Montageeinheit behandelt werden.
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Dadurch, dass deshalb nicht extra ein großes den Differenzialmechanismus DM aufnehmendes Gehäuse oder ein herkömmliches Differenzialgehäuse angebracht werden muss, um die Montageposition der Seitenräder S zu fixieren (d. h. den Montagezustand des Differenzialmechanismus DM zu sichern), kann eine Vereinfachung des Aufbaus und eine Gewichtsreduzierung des ganzen Differenzialgetriebes D erreicht werden. Außerdem wird dadurch, dass ein solcher gehäuseloser Differenzialmechanismus DM geschaffen wird, der mit einer bestimmten Genauigkeit zusammengebaut werden kann, auch ermöglicht, dass die Genauigkeit des Differenzialmechanismus DM für sich allein sichergestellt werden kann. Da ferner die Stellen, an denen die Abtriebswellen A in den genannten Bohrungen 6o mit einem größeren Durchmesser mit ihren Zähnen so zum Eingriff gebracht werden, dass sie sich nicht relativ dazu drehen können, in Achsenrichtung weiter außen als die Befestigungselemente T liegen, können die Abtriebswellen A, ohne mit den Befestigungselementen zu kollidieren, mit dem zweiten Schaft SH2 exakt verbunden werden.
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Da außerdem die Befestigungselemente T der vorliegenden Ausführungsform mit dem zweiten Schaft SH2 so verbunden werden, dass zwischen ihnen und dem Absatz 6s, der die Öffnungen am äußeren Ende der Bohrungen 6i mit einem kleineren Durchmesser der Seitenräder S umgibt, eine ringförmige Unterlegscheibe 10 eingefügt wird, kann im Montageverfahren des Differenzialmechanismus DM der Abstand zwischen den Seitenrädern S und den Befestigungselementen T durch die Wahl der in unterschiedlichen Dicken zur Verfügung stehenden Unterlegscheiben 10 einfach und exakt eingestellt – die relative Position der Seitenräder S zu dem zweiten Schaft SH2 in Achsenrichtung muss unter Berücksichtigung des durch den wechselseitigen Eingriff der Ritzel P und der Seitenräder S bedingten Rückstoßes usw. eingestellt werden – und so noch einfacher die Genauigkeit des Differenzialmechanismus DM für sich allein sichergestellt werden. Im Übrigen können die oben genannten ringförmigen Unterlegscheiben 10 weggelassen werden, wenn die Genauigkeit ohne sie gesichert werden kann.
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Obwohl die oben dargestellte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert wurde, wird die vorliegende Erfindung nicht auf die genannte Ausführungsform beschränkt. Soweit nicht vom Wesentlichen abgewichen wird, sind verschiedene Konstruktionsänderungen möglich.
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Z. B. wurde bei der zuvor behandelten Ausführungsform eine Variante gezeigt, bei der zuerst in dem genannten Verfahrensschritt [2] das eine Ende 21 des ersten Schafts SH1 bei geneigter Unterbaugruppe U1 etwas in die eine Lagerbohrung Ia eingeführt wird (3B) und dann in dem genannten Verfahrensschritt [3] die Lage der Unterbaugruppe U1 geändert (die Neigung rückgängig gemacht) und die Unterbaugruppe U1 gleichzeitig entlang der Achsenlinie L1 des ersten Schafts SH1 verschoben wird und dadurch das eine Ende 21 des ersten Schafts SH1 tief in die eine Lagerbohrung Ia eingeführt wird (3B und 3C), aber das Verfahren für die Einführung wird nicht auf das der vorliegenden Ausführungsform beschränkt. Z. B. wenn der Innendurchmesser der genannten einen Lagerbohrung Ia (also der Spalt zwischen der Lagerbohrung Ia und dem einen Ende 21 des ersten Schafts SH1) ausreichend groß ausgelegt wird, kann das eine Ende 21 des ersten Schafts SH1 auch auf Anhieb tief in die eine Lagerbohrung Ia eingeführt werden (Zustand in 3C), während die Neigung der Unterbaugruppe U1 in dem genannten Verfahrensschritt [2] unverändert bleibt; in diesem Fall findet die Operation zur Änderung der Lage der Unterbaugruppe U1 (d. h. die Rücknahme der genannten Neigung) nach dem Einführen statt.
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Ferner wurde bei der zuvor behandelten Ausführungsform eine Variante gezeigt, bei der in dem genannten Verfahrensschritt [3] das eine Ende 21 des ersten Schafts SH1 vorübergehend in eine Aussparung Rma des Zahnkranzes R eindringt und so dem Zahnkranz R ohne Schwierigkeit ausweicht, aber es ist vorstellbar, dass in dem genannten Verfahrensschritt [3] das eine Ende 21 der ersten Schafts SH1 dem Zahnkranz R auch dann ohne Schwierigkeit ausweichen kann, wenn dieser nicht mit den Aussparungen Rma versehen ist; in diesem Fall können die Aussparungen Rma weggelassen werden.
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Ferner wurde bei der zuvor behandelten Ausführungsform eine Variante gezeigt, bei der ringförmige Befestigungselemente T, die in den Bohrungen 6o mit einem größeren Durchmesser untergebracht und mit den beiden Enden 31, 32 des zweiten Schafts SH2 verbunden sind, verwendet werden, um die Seitenräder S so zu halten, dass sie nicht von dem zweiten Schaft SH2 fallen, aber die Struktur der Form dieser Befestigungselemente T wird nicht auf die der vorliegenden Ausführungsform beschränkt; es kann eine Form mit einer unterschiedlichen Struktur verwendet werden, solange die Befestigungselemente T in den Bohrungen 6o mit einem größeren Durchmesser liegen und die Funktion erfüllen, die Seitenräder S an den beiden Enden 31, 32 des zweiten Schafts SH2 relativ zu diesem frei drehbar zu halten und gegen Abfallen zu sichern, und nicht mechanisch mit den Abtriebswellen A kollidieren.
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Ferner wurde bei der zuvor behandelten Ausführungsform eine Variante gezeigt, bei der die aus den Ritzeln P und dem kreuzförmigen Schaftkörper SH bestehende Unterbaugruppe U1 an dem Antriebselement I montiert wird, indem der erste Schaft SH1 in das Lagerbohrungspaar Ia, Ib des Antriebselements I eingefügt und dort gehalten wird, und danach die beiden Seitenräder S rechts und links an dem zweiten Schaft SH2 befestigt werden, aber je nach der Art, wie der erste Schaft SH1 an dem Antriebselement I gehalten wird, ist es auch möglich, die beiden Seitenräder S rechts und links an dem zweiten Schaft SH2 zu befestigen, und danach (d. h. nachdem der aus den Ritzeln P, dem kreuzförmigen Schaftkörper SH und den Seitenrädern S bestehende Differenzialmechanismus DM zu einer Unterbaugruppe vormontiert worden ist) das Ganze an dem Antriebselement I zu montieren.
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Ferner wurde bei der zuvor behandelten Ausführungsform eine Variante gezeigt, bei der durch das Differenzialgetriebe D unterschiedliche Drehungen der rechten und linken Fahrzeugachsen zugelassen werden, aber es ist auch eine Variante möglich, bei der unterschiedliche Drehungen der Vorder- und Hinterräder zugelassen werden.
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Der Aufbau eines Differenzialgetriebes wird vereinfacht und sein Gewicht reduziert, indem es möglich gemacht wird, ohne ein großes den Differenzialmechanismus aufnehmendes Gehäuse und ohne ein herkömmliches Differenzialgehäuse auszukommen, was es auch ermöglicht, die Genauigkeit des Differenzialmechanismus für sich allein sicherzustellen. Das Differenzialgertriebe ist mit einem sich mit einem Antriebselement in Einheit drehenden kreuzförmigen Schaftkörper, der als integrale Teile einen ersten Schaft und einen zweiten Schaft, der sich mit dem ersten Schaft orthogonal kreuzt und um dessen Achsenlinie die Drehung erfolgt, mit Ritzeln, die von dem ersten Schaft getragen werden, und einem Paar Seitenräder, in die die Ritzel greifen, ausgestattet, wobei in jedem der genannten Seitenräder eine Bohrung mit einem kleineren Durchmesser, durch die der genannte zweite Schaft läuft, und eine Bohrung mit einem größeren Durchmesser, die sich über einem Absatz am äußeren Ende der Bohrung mit einem kleineren Durchmesser erstreckt, ausgebildet ist und in jeder Bohrung mit einem größeren Durchmesser ein Befestigungselement, das mit dem jeweiligen Ende des genannten zweiten Schafts verbunden ist und verhindert, dass das jeweilige Seitenrad von dem zweiten Schaft fällt, angebracht ist und in die innere Mantelfläche dieser Bohrung an einer Stelle, die sich in Achsenrichtung weiter außen als das Befestigungselement befindet, eine Abtriebswelle so eingefügt ist, dass sie sich nicht relativ zur Bohrung drehen kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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