DE19615406C2

DE19615406C2 - Differential

Info

Publication number: DE19615406C2
Application number: DE19615406A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiko Ishikawa; Sakuo Kurihara; Kazushige Nakane; Masao Teraoka; Takao Tashiro
Original assignee: Tochigi Fuji Sangyo KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 1995-04-18
Filing date: 1996-04-18
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2016-04-19
Also published as: DE19615406A1; US5728025A; GB9607278D0; GB2300234A; GB2300234B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Differential nach dem Ober begriff des Anspruches 1.

Ein bekanntes Differential bzw. Ausgleichsgetriebe ist in der ja panischen Patentveröffentlichung (kokai) Nr. 5-280596 beschrieben und in Fig. 17 dargestellt. Das Differential 201 weist ein Diffe rentialgehäuse 203, ein Paar von schrägverzahnten bzw. spiralför migen seitlichen Ritzeln bzw. Zahnrädern 205, 207, welche an der Abtriebseite des Differentials 201 koaxial angeordnet sind, sowie entsprechende Paare von langen und kurzen schrägverzahnten bzw. spiralförmigen Planetenrädern 209, 211 auf. Die jeweiligen Plane tenräder 209 sind in Bohrungen bzw. Öffnungen 213 aufgenommen, welche im Differentialgehäuse 203 ausgebildet sind, so dass die Räder 209 mit Reibung in den Öffnungen 213 rotieren. Die Planeten räder 211 sind in weiteren Öffnungen aufgenommen, welche in Fig. 17 nicht dargestellt sind. Die Planetenräder 209, 211 weisen je weils erste Zahnrad- bzw. Radbereiche 215, 217 auf, die mit den entsprechenden seitlichen Rädern 205, 207, kämmen. Zusätzlich wei sen die Planetenräder 209, 211 jeweils zweite Zahnrad- bzw. Räder bereiche 219, 221 auf, welche ineinander kämmen. Jedes lange schrägverzahnte Planetenrad 209 ist mit einem Achsenbereich 223 mit kleinem Durchmesser ausgebildet, welcher den ersten Zahnbe reich 215 mit dem zweiten Zahnbereich 219 verbindet. Die von einem Motor stammende Antriebskraft zum Drehen des Differentialgehäuses 203 wird von den Planetenrädern 209, 211 durch die seitlichen Zahnräder 205, 207 auf Fahrzeugräder übertragen.

Die entsprechenden vorderen Enden bzw. Spitzen der jeweiligen Pla netenräder 209, 211 werden bei Drehmomentübertragung durch die beim Kämmen der seitlichen Zahnräder 205, 207 auftretende Reakti onskraft gegen Wände der Öffnungen gedrückt, so dass ein Reibungs widerstand zwischen den Planetenrädern 209, 211 und den Öffnungen entsteht. Zusätzlich wird aufgrund der Druck- bzw. Schubkraft der kämmenden schrägverzahnten Zahnräder ein Reibungswiderstand zwi schen dem seitlichen Zahnrad 205 und dem seitlichen Zahnrad 207, zwischen den jeweiligen Planetenrädern 209, 211 und dem Differen tialgehäuse 203 und zwischen den jeweiligen seitlichen Zahnrädern 205, 207 und dem Differentialgehäuse 203 erzeugt. Hierdurch kann eine "Drehmoment-ansprechende" Differentialbegrenzungsfunktion bzw. Differenzialgrenzfunktion des Differentials durch jeden Rei bungswiderstand geschaffen werden.

In den Fig. 18, 19 und 20 stellt ein durch das Bezugszeichen 225 gekennzeichneter Pfeil die Drehrichtung des Differentialgehäuses 203 dar, wenn das Fahrzeug vorwärts fährt. Bei einer derartigen Vorwärtsfahrt ist jedes lange Planetenrad 209 derart angeordnet, dass es in Drehrichtung 225 des Differentialgehäuses 203 dem kur zen Planetenrad 211 vorauseilend rotiert.

Wenn sich das Differentialgehäuse 203 in Richtung 225 von Fig. 18 dreht, werden durch gestrichelte Pfeile dargestellte Drehmomente 227, 229 auf den ersten Zahnbereich 215 des Planetenrades 209 und den ersten Zahnbereich 217 des Planetenrades 211 von den jeweili gen Öffnungen aufgebracht. Gleichzeitig wird durch die jeweiligen Öffnungen ein Lastmoment 231, 233 - durch durchgezogene Pfeile dargestellt - als Reaktionskraft auf das Differentialgehäuse 203 aufgebracht.

Anschliessend werden, wie in den Fig. 18 und 19 dargestellt, käm mende Reaktionskräfte F1, F2 durch das Kämmen der Zahnräder in entgegengesetzter Richtung an den zweiten Zahnbereichen 221, 219 der jeweiligen Planetenräder 211, 209 erzeugt. Andererseits werden an den jeweiligen ersten Zahnbereichen 217, 215 kämmende Reakti onskräfte F3, F4 in gleicher Richtung durch die kämmenden Vorgänge der Planetenräder 211, 209 mit den jeweiligen seitlichen Zahnrä dern 207, 205, wie in Fig. 19 dargestellt, erzeugt.

Aus Fig. 20 ist ersichtlich, dass ein Kippmoment auf das lange Planetenrad 209 wirkt, da die Richtungen der auf das Planetenrad 205 wirkenden Kräfte F2, F4 einander entgegengesetzt sind, während die Richtungen der auf das Planetenrad 211 wirkenden Kräfte F1, F3 im Wesentlichen einander identisch sind. Da die langen und kurzen Planetenräder 209, 211 zur Rotation in den Öffnungen des Differen tialgehäuses 203 aufgenommen sind und ein geringes Spiel zwischen den Öffnungen und den Planetenrädern 209, 211 existiert, wird je des lange Planetenrad 209 durch das Kippmoment zur Drehachse ge neigt. Hierdurch werden die jeweiligen Axialenden der Planetenrä der 209 von den jeweiligen Positionen ohne Lastzustand (sind in durchgezogenen Linien dargestellt) zu den Positionen bei Lastzu stand - sind in doppelten gestrichenen Linien in Fig. 18 darge stellt - versetzt.

Wenn das Antriebsmoment auf das Differentialgehäuse 203 übertragen wird, so dass sich das Gehäuse 203 in Richtung 225 dreht, wird das Planetenrad 211 als Planetenrad der hohen Reaktionskraftseite be zeichnet, da die Reaktionskräfte in gleicher Richtung auf das Pla netenrad 211 wirken. Gleichzeitig wird das Planetenrad 209 als Planetenrad der niedrigen Reaktionskraftseite bezeichnet, da die Reaktionskraft vom zweiten Planetenradbereich 221 des Planetenra des 211 in entgegengesetzter Richtung auf den zweiten Zahnbereich 219 des Planetenrades 209 wirkt.

Der erste Zahnbereich 215 kommt aufgrund der Neigung des Planeten rades 209 in lokalen Kontakt mit dem seitlichen Zahnrad 205, wäh rend der zweite Zahnbereich 219 an entsprechenden, mit Pfeilen 235, 237 in Fig. 21 dargestellten lokalen Flächen das kurze Planetenrad 211 berührt. Aufgrund dieses in Fig. 22 dargestellten loka len Kontaktes werden die jeweiligen Zahnlager- bzw. Tragbildflä chen 239, 241 der jeweiligen verzahnten Oberflächen einer "Nickbe wegung" ausgesetzt, so dass die verzahnten Oberflächen in kleinen Stücken abbrechen. Demzufolge wird die Haltbarkeit der Planetenrä der 209, 211, des seitlichen Zahnrades 205 oder dergleichen beein trächtigt, so dass schliesslich auch die Haltbarkeit des Differen tials 201 verkürzt wird.

Wenn andererseits das Fahrzeug rückwärts fährt, während sich das Differentialgehäuse 203 in zur Richtung 225 entgegengesetzter Richtung dreht, werden die Planetenräder 209 durch die Öffnungen des Differentialgehäuses 203 dem Drehmoment an den ersten und zweiten Zahnbereichen 219, 215 auf der hohen Reaktionskraftseite ausgesetzt. Somit werden die sich drehenden kurzen Planetenräder 211 vor den Planetenrädern 209 geneigt bzw. schräggestellt, so dass die Kippbewegung bzw. das Kippen durch den lokalen Kontakt der Räder 209 verursacht wird. Hierdurch verkürtzt sich wiederum die Haltbarkeit bzw. Lebensdauer des Differentials 201.

US 5,346,443 beschreibt ein Differential mit parallelen Achsen. Bei dem Differential mit parallelen Achsen sind Taschenpaare in einem inneren Umfang eines Gehäuses ausgebildet und Planeten radpaare sind in den Taschenpaaren jeweils drehbar aufgenommen. Befinden sich die äußeren Umfangsflächen der Planetenräder in Kon takt mit den inneren Umfangsflächen der Taschen, werden die Plane tenräder relativ zum Gehäuse gedreht. Endabschnitte der Schrauben verzahnung, die sich an gegenüberliegenden Endabschnitten eines jeden Planetenrads befinden, sind hinsichtlich ihrer Höhe in Rich tung der Enden des Planetenrads abgeschrägt. Die abgeschrägten Endabschnitte dienen als Kontaktfläche ineinandergreifender Zähne, wenn die Planetenräder geringfügig geneigt sind.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Differential zu schaffen, das bei geneigten Planetenrädern eine bessere Haltbar keit des Differentials erzielt.

Die Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 ge löst; die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen zum In halt.

Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten An sprüchen in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung ersichtlich.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Differentials entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines langen Planetenrades im Differen tial von Fig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung der jeweiligen Tragbildfläche der Plane tenräder des Differentials von Fig. 1;

Fig. 4 eine Abwicklung eines langen Planetenrades eines Differen tials entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorlie genden Erfindung;

Fig. 5 eine vergrösserte Ansicht eines Bauteils von Fig. 4;

Fig. 6 eine erläuternde Darstellung des langen Planetenrades ent sprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 7 eine erläuternde Darstellung eines langen Planetenrades eines Differentials entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine Seitenansicht eines langen Planetenrades eines Diffe rentials entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung;

Fig. 9 eine Darstellung der jeweiligen Tragbildfläche des langen Planetenrades von Fig. 8;

Fig. 10 eine Abwicklung eines langen Planetenrades eines Diffe rentials entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der vor liegenden Erfindung;

Fig. 11 eine erläuternde Darstellung einer Zahnrad-Anordnung eines Differentials entsprechend einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 eine erläuternde Darstellung einer Zahnrad-Anordnung eines Differentials entsprechend einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 eine erläuternde Darstellung einer Zahnrad-Anordnung eines Differentials entsprechend einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht einer Zahnrad-Anordnung eines Differentials entsprechend einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht einer Zahnrad-Anordnung eines Differentials entsprechend einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht einer Zahnrad-Anordnung eines Differentials entsprechend einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 17 eine Längsschnittansicht eines bekannten Differentials;

Fig. 18 eine perspektivische Ansicht der Getriebeanordnung von Fig. 17, wobei geneigte Planetenräder der Zahnrad-Anordnung darge stellt sind;

Fig. 19 eine Teil-Schnittansicht des Differentials von Fig. 17, wobei jeweilige Richtungen der zwischen den kämmenden Planetenrä dern erzeugten Reaktionskräfte dargestellt sind;

Fig. 20 eine perspektivische Ansicht der Zahnrad-Anordnung des Differentials von Fig. 17, wobei die jeweiligen Richtung der zwi schen den kämmenden langen und kurzen Planetenrädern erzeugten Re aktionskräfte dargestellt sind;

Fig. 21 eine Seitenansicht der Zahnrad-Anordnung des Differenti als von Fig. 17, wobei die jeweiligen Positionen der versetzten Lagerfläche dargestellt sind, welche durch das geneigte Planeten rad verursacht wird; und

Fig. 22 eine Darstellung, welche die jeweiligen Positionen der Nickbewegung darstellt, welche in Tragbildflächen der Planetenrä der von Fig. 21 erzeugt werden.

Ein erstes erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 1, 2 und 3 beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Differential bzw. ein Ausgleichgetriebe 1 ent sprechend dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung. In Fig. 1 entsprechen die linken und rechten Richtungen in der Figur den linken und rechten Richtungen der Fig. 2 bzw. 3.

Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht ein Differentialgehäuse 3 des Differentials 1 aus einem Gehäuserumpf 5 und einem Deckel 7, wel che durch Bolzen 9 miteinander verbunden sind. Das Differential ist innerhalb eines nicht dargestellten Differentialträgers ange ordnet, wobei linke und rechte Nabenteile bzw. -elemente 11, 13 des Differentialgehäuses 3 durch den Differentialträger mittels Lager gestützt werden. Der Differentialträger ist mit einem in der Figur nicht dargestellten Ölreservoir ausgestattet. In dieser An ordnung weist das Differential 1 einen unteren in das Ölreservoir eintauchenden Bereich auf. Während der Rotation des Differentials 1 wird Öl vom Ölreservoir hochgespritzt.

Ein Paar von linken und rechten schrägverzahnten seitlichen Zahn rädern 15, 17 sind im Differentialgehäuse 3 aufgenommen. Die schrägverzahnten seitlichen Zahnräder 15, 17 weisen hohle Naben teile bzw. -elemente 19, 21 auf, welche durch Lagerteile bzw. -elemente 23, 25 des Differentialgehäuses 3 drehbar gestützt sind. Öffnungen 27, 29 sind innerhalb des jeweiligen Nabenelementes 23, 25 ausgebildet. Radial innerhalb der Öffnungen 23, 25 ist ein Druckblock bzw. ein Druckelement 31 angeordnet, welches die jeweiligen freien Enden der schrägverzahnten seitlichen Zahnräder 15, 17 zu deren Zentrierung stützt.

Nicht dargestellte linke und rechte hintere Achsen, welche durch die Nabenelemente 11, 13 des Differentialgehäuses 3 hindurchlaufen sind mit den Nabenelementen 19, 21 der jeweiligen schrägverzahnten seitlichen Zahnräder 15, 17 keilverbunden. Druck- bzw. Sicherungs scheiben 33, 33 sind zwischen den jeweiligen schrägverzahnten seitlichen Zahnrädern 15, 17 und dem Differentialgehäuse 3 ange ordnet. Eine Druck- bzw. Sicherungsscheibe 33 ist zwischen den schrägverzahnten seitlichen Zahnrädern 15 und 17 positioniert. Entlang der Aussenumfänge der schrägverzahnten seitlichen Zahnrä der 15, 17 weist der Gehäuserumpf 5 mehrere Paare von langen und kurzen Öffnungen bzw. Bohrungen 37, 39 auf, welche derart ausge bildet sind, dass sie parallel zur Drehachse der Antriebswellen verlaufen. Im Gehäuserumpf 5 sind lange schrägverzahnte Planeten räder 41 aufgenommen, welche mit Reibungskontakt in den langen Öffnungen 37 rotieren. Die kurzen schrägverzahnten Planetenräder 43 sind mit Reibungskontakt rotierend in jeweiligen kurzen Öffnun gen bzw. Bohrungen 39 aufgenommen.

Jedes lange schrägverzahnte Planetenrad 41 besteht aus einem er sten Zahnbereich 45, einem zweiten Zahnbereich 47 und einem Achs bereich 49, welcher die Zahnbereiche 45, 47 miteinander verbindet. Der erste Zahnbereich 45 kämmt mit dem rechten schrägverzahnten seitlichen Zahnrad 17. Andererseits besteht jedes kurze schrägver zahnte Planetenrad 43 aus einem ersten Zahnbereich 51 und einem zweiten Zahnbereich 53, zwischen welchen kein Achsbereich angeord net ist. Der erste Zahnbereich 51 des kurzen schrägverzahnten Pla netenrades 43 ist kämmend mit dem linken schrägverzahnten seitli chen Zahnrad 15 angeordnet. Der zweite Zahnbereich 53 kämmt mit dem zweiten Zahnbereich 47 des langen schrägverzahnten Planetenra des 41.

Bei Betrieb wird eine das Differentialgehäuse 3 drehende Antriebs kraft vom Motor übertragen und auf linke und rechte Antriebswellen durch die schrägverzahnten Planetenräder 41, 43 und die nachfol genden schrägverzahnten seitlichen Zahnräder 15, 17 verteilt. Bei spielsweise wird die Antriebskraft des Motors auf die linken und rechten Antriebswellen durch die Rotation der schrägverzahnten Planetenräder 41, 43 unterschiedlich verteilt, wenn aufgrund der Fahrt des Fahrzeuges auf einer schlechten Strasse ein unterschied licher Fahrwiderstand zwischen der linken und der rechten An triebswelle erzeugt wird.

Bei der Antriebsmomentübertragung werden die jeweiligen Zahnköpfe der schrägverzahnten Planetenräder 41, 43 gegen innere Umfangswän de der Öffnungen 37, 39 durch ihre Reaktionskräfte mit den schräg verzahnten seitlichen Zahnrädern 17, 15 gedrückt, so dass ein Rei bungswiderstand zwischen den Zahnrädern 41, 43 und den Öffnungen 37, 39 erzeugt wird. Zusätzlich wird aufgrund der Druckkraft zwi schen diesen schrägverzahnten Zahnrädern, zwischen den jeweiligen Endflächen der schrägverzahnten Planetenräder 41, 43 und dem Dif ferentialgehäuse 3, zwischen den schrägverzahnten seitlichen Zahn rädern 15, 17 und dem Differentialgehäuse 3 durch die Sicherungs scheiben 33, 33 und ferner zwischen dem schrägverzahnten seitli chen Zahnrad 15 und dem schrägverzahnten seitlichen Zahnrad 17 durch die Sicherungsscheibe 35 Reibungswiderstand erzeugt. Hier durch kann eine "Drehmoment-ansprechende" Differentialgrenzfunkti on des Differentials 1 durch den oben genannten Reibungswiderstand geschaffen werden.

Das Differentialgehäuse 3 ist mit Öffnungen 55, 57 und 59 ausge bildet. Das Differentialgehäuse 3 weist ferner schraubenförmige Ölkanäle bzw. -nuten 61, 61 auf, die auf dem Innenumfang der Na benelemente 11, 13 ausgebildet sind. Während der Rotation des Dif ferentials 1 strömt das vom Ölreservoir (hoch)spritzende Öl durch die Öffnungen 55, 57, 59 und die Ölkanäle 61, 61 in und aus dem Differentialgehäuse 3, so dass die jeweiligen Öffnungen 37, 39 und die kämmenden Elemente der jeweiligen schrägverzahnten Zahnräder des Differentials 1 geschmiert bzw. geölt werden.

Bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs entsprechen die kurzen schrägver zahnten Planetenräder 43 denjenigen auf der Seite der hohen Reak tionskraft. Die langen schrägverzahnten Planetenräder 41 entspre chen denjenigen auf der Seite der niedrigen Reaktionskraft und ro tieren bezüglich der Drehachse des Differentialgehäuses 3 voraus laufend. Anschliessend werden die langen schrägverzahnten Plane tenräder 41 einem Kippmoment für eine Kippbewegung, aufgrund bei der Reaktionskräfte, welche auf die ersten Zahnbereiche 45 vom rechten schrägverzahnten seitlichen Zahnrad 17 und aufgrund der Reaktionskräfte, welche auf die zweiten Zahnbereiche 47 von den zweiten Zahnbereichen 53 der schrägverzahnten Planetenräder 43 ausgeübt werden, ausgesetzt.

Deshalb sind entsprechend dem Ausführungsbeispiel die ersten und zweiten Zahnbereiche 45, 47 des langen schrägverzahnten Planeten rades 41 derart verjüngt ausgestaltet, dass die Kopffläche der Zähne von einem Axialende des Planetenrades 41 zum anderen Zahnbe reich 45, 47 hin abnimmt, wie in Fig. 2 dargestellt ist. In Fig. 2 steht:
L1 für die komplette "Zahn"-Breite des Planetenrades 41;
L2 für 80% der kompletten Breite L1 (der Abstand zwischen Punkt B und B');
t für die Neigung der Verjüngung am Punkt B (oder B');
u für die Zahndicke entlang dem Teilkreisdurchmesser am Punkt A (der Mittelpunkt der kompletten Zahnbreite L1); und
u' für die Zahndicke entlang dem Teilkreisdurchmesser an den Punkten C, C' (die Abstände der jeweiligen Mittelpunkte der Zahn breite der Zahnbereiche 45, 47).

Der Verjüngungsgrad ist an den Punkten B, B' gleich 80% der kom pletten Zahnbreite L1 festgelegt. Da die Zahndicke u' an den jeweiligen Punkten C, C' grösser als die Zahndicke u bei dessen ver jüngter Anordnung ist, wird ein imaginärer Zahnkopfhöhe- Änderungskoeffizient derart festgelegt, dass die Dicke u' einen vorgegebenen Wert annimmt. Da zusätzlich die Führungsfläche (Ober fläche der Flankenlinie) aufgrund der verjüngten Anordnung eine gekrümmte Fläche darstellt, wird der Verjüngungsgrad derart be stimmt, dass der Tangentialwinkel an jedem Punkt C, C' dem korrek ten Winkel entspricht. Zudem wird der Verjüngungsgrad unter Be rücksichtigung eines Spiels zwischen dem schrägverzahnten Plane tenrad 41 und der Öffnung 37 bestimmt.

Bei einer derart verjüngten Anordnung sind die ersten und zweiten Zahnbereiche 45, 47 des schrägverzahnten Planetenrades 41 mit Schrägungswinkeln, wie in Fig. 2 mit dicken durchgezogenen Linien dargestellt, ausgebildet. Die bekannte Schrägungswinkel-Anordnung ist in Fig. 2 mit gestrichelten Linien dargestellt. Demzufolge können derartige in Fig. 3 dargestellte Tragbildflächen 63, 65 in den Zahnbereichen 45, 47 erzielt werden, welche mit dem schrägver zahnten seitlichen Zahnrad 17 bzw. dem zweiten Zahnbereich 53 des schrägverzahnten Planetenrades 43 in wesentlichen Flächen in Kon takt sind. Im Unterschied zum bekannten in Fig. 22 dargestellten Beispiel kann eine versetzte Lagerung und Kippbewegung verhindert werden, so dass die Haltbarkeit beträchtlich verbessert wird.

Im Folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die Fig. 4 bis 6 beschrieben.

In den nachfolgend beschriebenen Figur weisen mit den Elementen des ersten Ausführungsbeispiels übereinstimmende Elemente die gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel auf und deren Be schreibung wird weggelassen.

Fig. 4 zeigt ein abgewickeltes langes schrägverzahntes Planetenrad 41 auf der niedrigen Reaktionskraftseite, entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei dieses Zahnrad sich bezüglich der Dreh richtung des Differentialgehäuses 3 bei Vorwärtsfahrt vorauslau fend dreht.

Analog dem ersten Ausführungsbeispiel ist das lange schrägverzahn te Planetenrad 41 in der langen Öffnung 37 des Differentialgehäu ses 3 aufgenommen und dreht sich darin in Reibungskontakt. Das schrägverzahnte Planetenrad 41 besteht aus dem ersten Zahnbereich 45, dem zweiten Zahnbereich 47 und dem Achsenbereich 49, welcher die Zahnbereiche 45, 47 miteinander verbindet. Der erste Zahnbe reich 45 kämmt mit dem rechten schrägverzahnten seitlichen Zahnrad 17. Der zweite Zahnbereich 47 kämmt mit dem zweiten Zahnbereich 53 des kurzen schrägverzahnten Planetenrades 43.

Während der Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs dreht sich das Differenti algehäuse 3 von jedem kurzen schrägverzahnten Planetenrad 43 in Richtung zu jedem langen schrägverzahnten Planetenrad 41. Demzu folge werden die langen schrägverzahnten Planetenräder 41 einem Kippmoment ausgesetzt, welche von Reaktionskräften resultieren, die auf die ersten und zweiten Zahnbereiche 45, 47 ausgeübt wer den, so dass die Zahnräder 41 bezüglich ihrer jeweiligen Drehachse eine Kippbewegung ausführen.

Entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Zähne der ersten und zweiten Zahnbereiche 45, 47 jedes langen schrägverzahn ten Planetenrades 41 verjüngt, so dass die Dicke der Zahnköpfe von jedem Axialende zum anderen Zahnbereich allmählich abnimmt. Wie in Fig. 5 dargestellt, ist jeder Zahn des Ausführungsbeispiels derart ausgestaltet, dass die gegenüberliegenden Zahnflanken um Neigungs winkel θ1, θ2 verglichen mit den normalen Flankenlinien geneigt sind, welche mit gestrichelten Linien in der Fig. 5 dargestellt sind.

Obwohl lediglich der erste Zahnbereich 45 in Fig. 5 dargestellt ist, entspricht die verjüngte Anordnung des zweiten Zahnbereiches 47 derjenigen, welche durch Rotation des ersten Zahnbereiches 45 um 180° erzielt wird. Demgemäss entspricht der Neigungswinkel der oberen Zahnflanke des ersten Zahnbereiches 45 demjenigen der unte ren Zahnflanke des zweiten Zahnbereiches 47. Der Neigungswinkel der unteren Zahnflanke des ersten Zahnbereiches 45 entspricht dem jenigen der oberen Zahnflanke des zweiten Zahnbereiches 47.

Wie in Fig. 6 dargestellt, wird eine derartige verjüngte Anordnung des Ausführungsbeispiels ermittelt, indem der Verjüngungsgrad t zwischen den jeweiligen Punkten B und B' spezifiziert wird, welche die Zahnbreite L2 gleich 80% der kompletten Zahnbreite L1 jedes Zahnes festlegen. Die Zahndicke bzw. -stärke u' entlang dem Teil kreisdurchmesser am Punkt C in der Nähe des Mittelpunktes der Zahnbreite wird auch spezifiziert, um die verjüngte Anordnung zu bestimmen.

Vergleicht man das obige zweite Ausführungsbeispiel mit dem vorge nannten ersten Ausführungsbeispiel wird ersichtlich, dass die Haltbarkeit des Differentials 1 im Vergleich zum ersten Ausfüh rungsbeispiel weiter verbessert wird. Der Zahnbereich 45 des zwei ten Ausführungsbeispiels gelangt durch die in Fig. 3 dargestellte Tragbildfläche 63 in gleichmässigem Kontakt mit dem seitlichen Zahnrad 17. Der Zahnbereich 45 des ersten Ausführungsbeispiels tritt aufgrund der gekrümmten konkaven Zahnflanke mit dem seitli chen Zahnrad 17 an beiden Axialenden des Bereiches 45 intensiv in Kontakt.

Im Folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die Fig. 7 beschrieben.

Auch Fig. 7 zeigt ein abgewickeltes dargestelltes langes schräg verzahntes Planetenrad 41 der niedrigen Reaktionskraftseite, wel ches sich bezüglich der Drehrichtung des Differentialgehäuses 3 bei Vorwärtsfahrt vorauseilend dreht.

Entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel sind die ersten und zweiten Zahnbereiche 45, 47 des langen schrägverzahnten Planeten rades 41 verjüngt ausgebildet, so dass die Dicke der Köpfe jedes Zahnes entlang durchgehend konvex gekrümmter Linien von jedem Axialende zum anderen Zahnbereich allmählich abnimmt. Die verjüng te Anordnung bzw. Ausgestaltung des zweiten Zahnbereiches 47 ent spricht derjenigen, welche durch Drehung des ersten Zahnbereiches 45 um 180 ∅ erzielt wird. Demzufolge ähnelt das Profil der oberen Zahnflanke des ersten Zahnbereiches 45 derjenigen der unteren Zahnflanke des zweiten Zahnbereiches 47, während das Profil der unteren Zahnflanke des ersten Zahnbereiches 45 dem Profil der obe ren Zahnflanke des zweiten Zahnbereiches 47 ähnelt bzw. ent spricht.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird die oben genannte ver jüngte Ausgestaltung bzw. Anordnung ermittelt, indem der Verjün gungsgrad t zwischen den jeweiligen Punkte B und B' festgelegt wird, welche die Zahnbreite L2 gleich 80% der kompletten Zahn breite L1 jedes Zahnes definieren, sowie durch die Festlegung der Zahndicke u' entlang dem Teilkreisdurchmesser am Punkt C in der Nähe des Mittelpunktes der Zahnbreite.

Obwohl erwartet wird, dass die Zahnbereiche 45, 47 des ersten und zweiten Ausführungsbeispieles an beiden Axialenden in intensivem Kontakt mit dem begleitenden bzw. zugeordneten Zahnrad ist, wenn das Planetenrad 41 stark geneigt wird, kann das "Nicken" bzw. die "Nickbewegung" an den jeweiligen Axialenden ausgeschlossen werden, so dass die Haltbarkeit des Differentials 1 verbessert wird, da die Enden der Zahnbereiche 45, 47 des dritten Ausführungsbeispiels derart ausgestaltet sind, dass sie von den zugeordneten Zahnrädern austreten.

Zusätzlich kann die verjüngte Anordnung entweder bei den ersten oder bei den zweiten Zahnbereichen entsprechend einer Modifikation angewendet werden, obwohl diese verjüngte Anordnung bei den oben genannten drei Ausführungsbeispielen sowohl bei den ersten Zahnbe reichen 45, 49, 93 als auch bei den zweiten Zahnbereichen 47, 71, 95 angewendet wird.

Zudem kann das Paar von Planetenrädern durch Planetenräder mit gleicher Länge ersetzt werden, obgleich das Paar von Planetenrä dern in den oben genannten Ausführungsbeispielen durch die langen und kurzen Planetenräder gebildet wird, wobei die Planetenrädern in einem Raum miteinander kämmen, welcher in einer Modifikation zwischen den seitlichen Zahnrädern definiert ist. Alternativ kann das Paar von Planetenrädern durch ein Paar von Planetenrädern mit gleicher Länge gebildet werden, welche auf beiden Seiten der seit lichen Zahnräder in Axialrichtung miteinander kämmen.

Obgleich die verjüngte Anordnung der Erfindung bei dem langen Pla netenrad in jedem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele an gewendet wird, kann diese verjüngte Ausgestaltung auch beim kurzen Planetenrad zur Anwendung kommen. Wie oben ausgeführt, zeigt wahr scheinlich das kurze Planetenrad das Nickphänomen durch dessen er höhten Neigungswinkel auf. Aber selbst in diesem Fall kann die Zahnlagerfunktion des Differentials verbessert werden, um ein mög liches Auftreten einer Nickbewegung zu verringern, da die verjüng te Ausgestaltung des Planetenrades eingesetzt wird. Somit ist die Haltbarkeit des Differentials erheblich verbesserbar.

Im Folgenden wird ein viertes Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die Fig. 8 und 9 beschrieben.

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht des langen schrägverzahnten Planeten rades 41, das bezüglich der Drehrichtung des Differentials 3 (Fig. 1) bei Vorwärtsfahrt vorauseilend dreht.

Entsprechend dem vierten Ausführungsbeispiel ist bei den ersten und zweiten Zahnbereichen 45, 47 des langen schrägverzahnten Pla netenrades 41 jeder Zahnradzahn in Form einer konvexen Kurve aus gebildet, so dass die Dicke des Kopfes am Mittelpunkt der Axiallänge jedes Zahnbereiches, wie in Fig. 8 dargestellt, das Ma ximum erreicht. Bei dieser Anordnung, bei welcher jeder Zahnrad zahn eine konvexe Kurvenform aufweist, können ausreichende Trag bildflächen 63, 65 für einen Kontakt zwischen dem Zahnbereich 45 und dem schrägverzahnten seitlichen Zahnrad 17 und zwischen dem Zahnbereich 47 und dem zweiten Zahnbereich 53 des schrägverzahnten Planetenrades 43, wie mit gestrichelten Linien in Fig. 9 darge stellt, sichergestellt werden. Im Unterschied zu dem bekannten in Fig. 22 dargestellten Beispiel kann mit der erfindungsgemässen An ordnung eine versetzte Lagerung und eine Nickbewegung verhindert werden, wodurch die Haltbarkeit bemerkenswert verbessert wird.

Wenn das Differential 1 des vierten Ausführungsbeispiels bei einem Fahrzeug angewendet wird, kann die Bewegung einer nicht darge stellten Fahrzeugkarosserie bei einem grossen Drehmoment aufgrund der Fahrzeugbeschleunigung, der Fahrzeugabbremsung oder dgl. durch die Drehmoment-ansprechende Differentialgrenzfunktion stabilisiert werden. Ferner kann die Betriebsweise und Stabilität des Fahrzeugs über eine längere Zeit verbessert werden.

Im Folgenden wird das fünfte Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die Fig. 10 beschrieben. Die Fig. 10 zeigt das lange schrägverzahnte Planetenrad 41, welches sich bezüglich der Drehrichtung des Diffe rentialgehäuses 3 bei Vorwärtsfahrt vorauseilend dreht.

Gemäss dem fünften Ausführungsbeispiel sind bei den ersten und zweiten Zahnbereichen 45, 47 des langen schrägverzahnten Planeten rades 41 die jeweiligen Zahnradzähne derart mit durchgehend konve xen Krümmungen ausgebildet, dass die Dicke des Kopfes jedes Zahnes nahe dem axialen Zentrum C des Zahnbereiches 45 (oder 47) zum an deren Zahnbereich 47 (oder 45) allmählich abnimmt. In dem darge stellten Ausführungsbeispiel ist die jeweilige Verzahnung der Zahnbereiche 45, 57 derart ausgestaltet, dass eine linke Zahnflanke jedes Zahnes in Drehrichtung des Planetenrades 41 eine Krümmung aufweist, welche von der Krümmung der rechten Zahnflanke des Zah nes abweicht. Zusätzlich entspricht die gekrümmte Anordnung bzw. Ausgestaltung des zweiten Zahnbereiches 47 derjenigen, welche durch Drehung des ersten Zahnbereiches 45 um eine nicht darge stellte Mittellinie zwischen den Bereichen 45 und 47 um 180° er zielt wird. Mit anderen Worten: die Krümmung jeder Zahnflanke auf der einen Seite jedes Zahnes des ersten Zahnbereiches 45 ent spricht derjenigen jeder Zahnflanke auf der gegenüberliegenden Seite jedes Zahnes des zweiten Zahnbereiches 47. Analog entspricht die Krümmung der Zahnflanke auf der gegenüberliegenden Seite jedes Zahnes des ersten Zahnbereiches 45 derjenigen der Zahnflanke auf der einen Seite des Zahnes des zweiten Zahnbereiches 47.

Hierdurch besteht die Möglichkeit die Zahndicke jedes Zahnes der Zahnbereiche 45, 47, verglichen mit derjenigen jedes Zahnes bei identischen Krümmungen, zu vergrössern, da die ersten und zweiten Zahnbereiche 45, 47 der Planetenräder 41 derart ausgebildet sind, dass sie linke und rechte Zahnflanken mit unterschiedlichen Krüm mungen in Drehrichtung des Planetenrades 51 aufweisen, so dass die Haltbarkeit des Differentials 1 verbessert werden kann.

Des weiteren kann aufgrund obiger Ausbildung der ersten und zwei ten Zahnbereiche 45, 47, selbst wenn eine derartig konvexe Ausbil dung lediglich beim Planetenrad 41 angewendet wird, ein lokaler Kontakt der Zähne an deren jeweiligen Axialenden verhindert wer den, welcher unabhängig von der Drehrichtung des Differentialge häuses 3 durch die Neigung der schrägverzahnte Planetenräder 41, 43 verursacht würde, so dass die Nickbewegung verhinderbar ist, wodurch die Haltbarkeit des Differentials 1 verbessert wird.

Zusätzlich kann eine ausreichende Tragbildfläche in jeder Zahn flanke sichergestellt werden, da die oben genannte gekrümmte An ordnung bzw. Ausgestaltung im Zahnbereich ausschliesslich auf der dem anderen Zahnbereich gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist, so dass die Haltbarkeit des Differentials 1 verbessert wird, selbst wenn keine Neigung in den schrägverzahnten Planetenrädern 41, 43 auftritt.

Im Folgenden wird das sechste Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die Fig. 11 beschrieben. Fig. 11 zeigt schrägverzahnte Planetenrä der 41, 43, welche um die seitlichen Zahnräder 17, 19 rotieren.

Wie oben ausgeführt, wird bei Drehung das Differentialgehäuse 3 in Richtung 69 das vorauseilende lange Planetenrad 41 derart geneigt, dass der Winkel jeder Flankenlinie 75 durch die Reaktionskräfte F4, F2 ansteigt, welche auf die ersten und zweiten Zahnbereiche 45, 47 ausgeübt werden. Somit sind gemäss dem Ausführungsbeispiel die jeweiligen Zähne des Planetenrades 41 derart ausgebildet, dass der Winkel jeder Flankenlinie 75 zu einem Wert durch den Neigungs winkel des geneigten Planetenrades 41 in umgekehrter Weise korrigiert wird, welcher kleiner als die bekannte (mit einer gestri chelten Linie dargestellten) Flankenlinie 83 ist.

Wenn die Parameter des Planetenrades 41 wie folgt ausgedrückt wer den:
Neigungswinkel des Zahnrades 41: Δ1
Innendurchmesser der Öffnung 37: Dc
Aussendurchmesser der Bohrung 41: D1
Länge des Planetenrades 41: L1
Länge des Achsenbereiches 49: L1'
dann ergibt sich der Winkel von Δ1 durch den folgenden Ausdruck:

Δ1 = sin^-1[(Dc - D1)/(L1 - L1')]

Dann beträgt beispielsweise unter der Annahme, dass der Abstand L1 - L1' zwischen Lagerpunkten des Planetenrades 41, 39 mm und der Radialabstand Dc - D1: 0,1 mm beträgt, der Neigungswinkel Δ1:

Δ1 = sin^-1[(0.1)/(38)] = 0.15 (deg)

Nimmt man die Verarbeitungstoleranz von ±0,05 deg hinzu, so er gibt sich für den resultierenden Winkel Δ1:

0.10 ≦ = Δ1 (deg) ≦ 0.20

Der Neigungswinkel Δ1 des Planetenrades 41 wird durch den Radial abstand (Dc - D1) ermittelt, wobei je grösser der Abstand von L1 - L1' variiert, umso grösser wird das Drehmoment, welches die Nei gung des Planetenrades 41 verursacht. Zudem hängt der Ort, an wel chem die Nickbewegung bei der Neigungsbewegung auftritt sowohl vom Radialabstand von Dc - D1 als auch vom Abstand L1 - L1' ab. Somit wird der Korrekturwinkel der Flankenlinie 75 durch den Neigungs winkel Δ1, basierend auf obigen Faktoren, bestimmt, wobei der Ver arbeitungs-Tolerenzbereich berücksichtigt wird.

Aufgrund oben beschriebener Korrektur hinsichtlich der Flankenli nie kann eine während der Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs verursachte Neigung des langen Planetenrades 41 ausgeschaltet bzw. kompensiert werden, so dass der normale Kämmbetrieb mit dem seitlichen Zahnrad 17 und dem Planetenrad 43 bei geneigtem Zustand des Zahnrades 41 realisierbar ist. Es tritt eine geringe Neigung um das kurze Pla netenrad 53 auf, welches dem Zahnrad 41 nachfolgend rotiert.

Hierdurch kann eine versetzte Lagerung und die Nickbewegung an allen Kämmflächen der jeweiligen Zahnräder verhin dert werden, so dass die Haltbarkeit verbessert ist. Zusätzlich können im Unterschied zum bekannten Differential die zusätzlichen Herstellungskosten gespart werden, da kein Bedarf an einer Erhö hung der Festigkeit der jeweiligen Zahnräder besteht, um die Nick bewegung zu verhindern.

Bei der Korrektur des Flankenlinienwinkels des langen Planetenra des 41, welches einem hohen Kippmoment ausgesetzt wird, kann die Kippbewegung in beträchtlichem Masse verhindert werden.

Da die jeweiligen Zahnbereiche 45, 47 in dem Ausführungsbeispiel die gleichen Flankenlinien 75 aufweisen, können diese Bereich 45, 47 durch einen simultanen Verzahnungsvorgang erzeugt werden. Da zudem die oben ausgeführte Korrektur der Flankenlinien 75 während der Verzahnung bzw. dem Zahnschneiden oder Fräsen ausgeführt wird, führt sie zu keiner Zunahme der Herstellungskosten. Das Differen tial 1 des Ausführungsbeispiels ist derart aufgebaut. Wenn das Differential 1 des Ausführungsbeispiels beim Fahrzeug angewendet wird, kann die Bewegung einer nicht dargestellten Fahrzeugkarosse rie bei hohem Drehmoment bei Fahrzeugbeschleunigung, beim Abbrem sen des Fahrzeuges oder dgl. aufgrund der Drehmoment-ansprechenden Differentialgrenzfunktion stabilisiert und zudem eine verbesserte Betriebsweise und Stabilität des Fahrzeuges über eine längere Zeitdauer erzielt werden.

Fig. 12 zeigt das schrägverzahnte Planetenrad 41 entsprechend ei nem sieben Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Analog dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung rotiert bei Vor wärtsfahrt des Fahrzeuges das Differentialgehäuse 3 in Richtung 69.

Das oben genannte Lagerphänomen ist an der Kämmfläche zwischen dem zweiten Zahnbereich 47 und dem Zahnbereich 53 beträchtlich. Des halb wird entsprechend dem Ausführungsbeispiel der zweite Zahnbe reich 47 des Planetenrades 41 derart verarbeitet, dass der Winkel jeder Flankenlinie 75 durch den Neigungswinkel des geneigten Pla netenrades 41 korrigiert wird, so dass die Flankenlinie 75 kleiner als die nicht korrigierte Flankenlinie 83 ist.

Der Korrekturwinkel der Flankenlinie 75 wird basierend auf dem Ra dialabstand Dc - D1 und dem Abstand L1 - L1' des schrägverzahnten langen Planetenrades 41, analog dem Planetenrad 41 von Fig. 11, bestimmt.

Entsprechend oben ausgeführter Korrektur der Flankenlinie kann ei ne bei Fahrzeug-Vorwärtsfahrt verursachte Neigung des langen Pla netenrades 41 am zweiten Zahnbereich 47 ausgeschaltet werden, so dass der normale Eingriffbetrieb mit dem Planetenrad 43 in geneig tem Zustand des Rades 41 möglich ist. Das kurze Planetenrad 43, welches dem Rad 41 nachfolgend rotiert, ist nur geringfügig ge neigt.

Auf diese Art kann eine versetzte Lagerung und eine Nickbewegung effektiv verhindert werden, indem nur die Flankenlinien des Ge triebebereiches 47 korrigiert werden. Zudem können zusätzliche Herstellungskosten, im Vergleich zum bekannten Differential, ge spart werden, da die Festigkeit der jeweiligen Zahnräder nicht er höht werden muss, um die Nickbewegung zu verhindern.

Da die jeweiligen Zahnbereiche 45, 47 voneinander abweichende Flankenlinien 83, 75 aufweisen, werden die Zahnradschneidevorgänge getrennt durchgeführt. Da jedoch die Zahnbereiche 47 des Ausfüh rungsbeispiels durch den Zahnrad-Fräsvorgang nach der Winkelkor rektur der Flankenlinien von Anfang an erzielbar und kein weiterer Korrektur-Zahnradfräsvorgang erforderlich ist, entstehen keine er höhten Herstellungskosten.

Das achte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf Fig. 13 beschrieben.

Fig. 13 zeigt eine Zahnradanordnung 87, welche in einem Differen tial 1 entsprechend dem achten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Diese Zahnradanordnung 87 besteht aus schrägverzahnten Planetenrä dern 89, 91 mit gleicher Länge und aus den schrägverzahnten seit lichen Zahnrädern 17, 19.

Die schrägverzahnten Planetenräder 89, 91 sind aus ersten und zweiten Zahnbereichen 93, 95, 97, 99 zusammengesetzt. Wenn sich das Fahrzeug vorwärts bewegt, dreht sich das schrägverzahnte Pla netenrad 89 der niedrigen Reaktionskraftseite bezüglich der Dreh richtung 69 des Differentialgehäuses 3 voreilend. Der ersten Zahn bereich 93 des schrägverzahnten Planetenrades 89 kämmt mit dem rechten schrägverzahnten seitlichen Zahnrad 17. Der erste Zahnbe reich 97 des schrägverzahnten Planetenrades 91 kämmt mit dem rech ten seitlichen Zahnrad 19. Desweiteren kämmen die zweiten Zahnbe reich 95, 99 der schrägverzahnten Planetenräder 89, 91 miteinan der.

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel ist die jeweilige Verzahnung des Planetenrades 89 derart ausgebildet, dass der Winkel jeder Flankenlinie 103 reziprok um den Neigungswinkel des Planetenrades 89 korrigiert wird, so dass der Winkel der Flankenlinie 103 klei ner als der der bekannten Flankenlinie 107 ist, wie mit gestri chelter Linie dargestellt ist.

Wenn die Parameter des Planetenrades 89 wie folgt ausgedrückt wer den:
Neigungswinkel des Zahnrades 89: Δs
Innendurchmesser der Öffnung: Dc
Aussendurchmesser der Öffnung 89: Ds
Länge des Planetenrades 89: Ls,
ergibt sich der Winkel Δs durch den folgenden Ausdruck:

Δ1 = sin^-1[(Dc - Ds)/Ls]

Auf diese Weise hat sich herausgestellt, dass der Neigungswinkel Δs des Planetenrades 89 durch den Radialabstand (Dc - Ds) ermittelt wird, wobei je länger die Länge Ls des Planetenrades 89 wird, umso grösser wird das Neigungsmoment des Planetenrades 41. Deswei teren hängt der Ort, an welchem die Nickbewegung bei Neigung stattfindet sowohl vom Radialabstand Dc - D1 als auch der Länge Ls ab. Demzufolge wird der Korrekturwinkel der Flankenlinie 103 durch die obigen Faktoren bestimmt.

Aufgrund der oben ausgeführte Korrektur der Flankenlinie kann eine bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges verursachte Neigung des Planeten rades 89 ausgeschaltet werden, so dass der normale Kämmbetrieb des seitlichen Zahnrades 17 und des Planetenrades 91 im Neigungszu stand des Zahnrades 89 möglich ist. Hierbei ist anzumerken, dass nur eine geringe Neigung um das Planetenrad 89 auftritt, welches dem Zahnrad 89 nachfolgend bzw. -laufend rotiert.

Hierdurch kann die Haltbarkeit verbessert werden. Zusätzlich kön nen weitere Herstellungskosten, verglichen mit dem bekannten Dif ferential, vermieden werden, da kein Bedarf an einer erhöhten Fe stigkeit der jeweiligen Zahnräder besteht, um die Nickbewegung zu verhindern. Da zudem das Planetenrad 89 des Ausführungsbeispiels durch einen Zahnrad-Fräsvorgang hergestellt wird, nachdem der Win kel der Flankenlinien von Anfang an korrigiert wurde, und keine weitere Korrektur des Zahnrad-Fräsvorganges erforderlich ist, er geben sich keine erhöhten Herstellungskosten.

Ein erfindungsgemässes neuntes Ausführungsbeispiel wird nachfol gend mit Bezug auf Fig. 14 beschrieben.

Fig. 14 zeigt eine Zahnradanordnung 109, welche im Differential 1 entsprechend dem neunten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Diese Zahnradanordnung 109 besteht aus einem Paar von langen und kurzen schrägverzahnten Planetenrädern 111, 113 und einem Paar von schrägverzahnten seitlichen Zahnrädern 115, 117. Wie in Fig. 14 dargestellt, weist das lange schrägverzahnte Planetenrad 111 einen ersten Zahnbereich 119, einen zweiten Zahnbereich 121 und einen die Zahnbereiche 119, 121 miteinander verbindenden Achsenbereich 123 auf. Der erste Zahnbereich 119 kämmt mit dem linken seitlichen Zahnrad 119. Das kurze schrägverzahnte Planetenrad 113 besteht aus einem ersten Zahnbereich 125 und einem zweiten Zahnbereich 127. Der erste Zahnbereich 125 des kurzen schrägverzahnten Planetenra des 113 ist derart angeordnet, dass es mit dem rechten schrägver zahnten seitlichen Zahnrad kämmt. Der zweite Zahnbereich 127 kämmt mit dem zweiten Zahnbereich 121 des langen schrägverzahnten Plane tenrades 111.

In Fig. 14 ist die Drehrichtung 69 des Differentialgehäuses 13 bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges, eine Anordnung der Planetenräder 111, 113 bezüglich der Drehrichtung 69 und die jeweiligen Richtun gen der Flankenlinien 129, 131, 133, 135 der seitlichen Zahnräder 115, 117 und der Planetenräder 111, 113 dargestellt. Wie Fig. 14 zeigt ist bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges das lange schrägver zahnte Planetenrad 111 derart angeordnet, dass es hinsichtlich dem kurzen schrägverzahnten Planetenrad 113 in Drehrichtung 69 des Differentialgehäuses 3 vorauseilend rotiert. Wenn sich das Fahr zeug vorwärts bewegt werden die schrägverzahnten seitlichen Zahn räder 115, 117 axial nach innen gerichteten Schubkräften durch ih re Kämmvorgänge mit den Planetenrädern 111, 113 aufgrund der je weiligen Richtungen der Flankenlinien 129, 131 ausgesetzt. In die sem Ausführungsbeispiel ist jede Flankenlinie 131 des langen Pla netenrades 111 nach oben rechts gerichtet.

Somit wird die jeweilige Verzahnung des Planetenrades 111, ent sprechend diesem Ausführungsbeispiel, derart ausgebildet, dass der Winkel der Flankenlinie 133 reziprok um den oben genannten Nei gungswinkel des geneigten Planetenrades 111 erhöht wird, da das vorauseilende lange Planetenrad 111 geneigt ist, so dass der Win kel jeder Flankenlinie 133 durch die auf die ersten und zweiten Zahnbereiche 119, 121 aufgebrachten Reaktionskräfte F4, F2 ver kleinert wird.

Der Korrekturwinkel der Flankenlinie 133 wird basierend auf dem Radialabstand Dc - D1 gegenüber der Öffnung 37 und dem Abstand L1 - L1' des schrägverzahnten langen Planetenrades 111 bestimmt.

Durch die oben ausgeführte Korrektur der Flankenlinie kann eine bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges verursachte Neigung des Planeten rades 111 ausgeschaltet werden, so dass der normale Kämmvorgang des seitlichen Zahnrades 129 und des Planetenrades 113 im geneig ten Zustand des Zahnrades 111 möglich ist. Es tritt nur eine ge ringe Neigung um das dem Rad 111 nachfolgend rotierende Planeten rad 113 auf, da die Reaktionskräfte F3, F1 die gleiche Richtung aufweisen.

Hierdurch kann die Haltbarkeit verbessert werden. Zusätzlich kön nen weitere Herstellungskosten, verglichen mit dem bekannten Dif ferential, eingespart werden, da kein Bedarf an einer Festigkeits zunahme der jeweiligen Zahnräder besteht, um die Nickbewegung zu verhindern.

Indem die Winkel der Flankenlinien des langen Planetenrades 111 korrigiert werden, welches einem grossen Kippmoment ausgesetzt wird, kann die Nickbewegung in beträchtlichem Umfang verhindert werden.

Da die Flankenlinien 133 der jeweiligen Zahnbereiche 119, 121 in diesem Ausführungsbeispiel einander identisch sind, können diese Bereiche 119, 121 durch einen simultanen Zahnrad-Fräsvorgang er halten werden. Da zudem die jeweiligen Zahnbereiche 119, 121 des Ausführungsbeispiels durch den Zahnrad-Fräsvorgang, nachdem von Anfang an der Winkel der Flankenlinien korrigiert wurde, erhalten wird und keine weitere Korrektur des Zahnrad-Fräsvorganges erfor derlich ist, entstehen keine zusätzlichen Herstellungskosten.

Ein zehntes erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel wird nachfol gend mit Bezug auf Fig. 15 beschrieben.

Fig. 15 zeigt eine Zahnradanordnung 141, welche beim Differential entsprechend dem zehnten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Diese Zahnradanordnung 141 besteht aus einem Paar von langen und kurzen schrägverzahnte Planetenrädern 143, 145 und aus schrägverzahnten seitlichen Zahnrädern 17, 19. Die jeweiligen Planetenräder 143, 145 sind in Öffnungen bzw. Bohrungen 37, 39 aufgenommen und drehen sich jeweils darin.

Wie in der Fig. 15 dargestellt, besteht das lange schrägverzahnte Planetenrad 143 aus einem ersten Zahnbereich 147, einem zweiten Zahnbereich 149 und einem Achsbereich 151, welcher die Zahnberei che 147, 149 miteinander verbindet. Der erste Zahnbereich 147 kämmt mit dem linken schrägverzahnten seitlichen Zahnrad 17. Das kurze schrägverzahnte Planetenrad 145 kämmt mit einem ersten Zahn bereich 153 und einem zweiten Zahnbereich 145. Der erste Zahnbe reiche 153 des kurzen schrägverzahnten Planetenrades 145 ist der art angeordnet, dass es mit dem rechten schrägverzahnten seitli chen Zahnrad 19 kämmt. Der zweite Zahnbereich 155 kämmt mit dem zweiten Zahnbereich 149 des langen schrägverzahnten Planetenrades 143.

In Fig. 15 ist die Drehrichtung 69 des Differentialgehäuses 3 bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges, eine Anordnung der Planetenräder 143, 145 bezüglich der Drehrichtung 69 und die jeweiligen Richtun gen der Flankenlinien 71, 73, 157, 159 der seitlichen Zahnräder 17, 19 und der Planetenräder 143, 145 dargestellt. Wie in Fig. 15 gezeigt, ist bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges das kurze schrägver zahnte Planetenrad 145 derart angeordnet, dass es hinsichtlich des langen und schrägverzahnten Planetenrades 143 in Drehrichtung 69 des Differentialgehäuses 3 vorauseilend rotiert.

Somit ist gemäss dem Ausführungsbeispiel die jeweilige Verzahnung des Planetenrades 145 derart ausgebildet, dass der Winkel jeder Flankenlinie 159 reziprok um den oben genannten Neigungswinkel des geneigten Planetenrades 145 erhöht wird, da das vorauslaufende kurze schrägverzahnte Planetenrad 145 geneigt ist, so dass der Winkel jeder Flankenlinie 159 durch die Reaktionskräfte F3, F2 ab nimmt, welche auf die ersten und zweiten Zahnbereiche 153, 155 ausgeübt werden. Der Korrekturwinkel der Flankenlinie 159 wird ba sierend auf dem Radialabstand Dc - Ds gegenüber der Öffnung 39 und dem Abstand Ls des schrägverzahnten kurzen Planetenrades 145 be stimmt.

Aufgrund der oben genannten Korrektur der Flankenlinie wird eine bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges verursachte Neigung des Planeten rades 145 ausgeschaltet, so dass der normale Kämmbetrieb des seit lichen Zahnrades 19 und Planetenrades 143 möglich ist, selbst wenn das Zahnrad 145 geneigt ist. Es ist anzumerken, dass eine geringe Neigung um das Planetenrad 141 auftritt, welches dem Zahnrad 143 nachfolgend rotiert, da die Reaktionskräfte F4, F1 die gleiche Richtung aufweisen.

Hierdurch besteht die Möglichkeit, die Haltbarkeit zu verbessern. Zusätzlich können weitere Herstellungskosten, verglichen mit dem bekannten Differential, eingespart werden, da kein Bedarf an einer Festigkeitszunahme der jeweiligen Zahnräder besteht, um die Nick bewegung zu verhindern. Da zudem das Planetenrad 145 des Ausfüh rungsbeispieles durch einen Zahnrad-Fräsvorgang bei Korrektur des Winkels der Flankenlinie von Anfang an ausgebildet wird und kein weiterer Korrektur-Zahnradfräsvorgang erforderlich ist bedarf das Planetenrad keiner zusätzlichen Herstellungskosten.

Ein erfindungsgemässes elftes Ausführungsbeispiel wird nachfolgend mit Bezug auf Fig. 16 beschrieben.

Fig. 16 zeigt eine Zahnradanordnung 161, welche im Differential entsprechend dem elften Ausführungsbeispiel verwendet wird. Diese Zahnradanordnung 161 besteht aus einem Paar von langen und kurzen schrägverzahnten Planetenrädern 163, 165 und aus seitlichen Zahn rädern 115, 117. Die jeweiligen Planetenräder 163, 165 sind in Bohrungen bzw. Öffnungen 37, 39 aufgenommen und rotieren jeweils darin.

Wie in Fig. 16 dargestellt besteht das lange schrägverzahnte Pla netenrad 163 aus einem ersten Zahnbereich 167, einem zweiten Zahn bereich 169 und einem die beiden Zahnbereiche 167, 169 verbinden den Achsenbereich 171. Der erste Zahnbereich 167 kämmt mit dem linken schrägverzahnten seitlichen Zahnrad 115. Das kurze schräg verzahnte Planetenrad 165 besteht aus einem ersten Zahnbereich 173 und einem zweiten Zahnbereich 175. Der erste Zahnbereich 173 des kurzen schrägverzahnten Planetenrades 165 ist derart angeordnet, dass es mit dem rechten schrägverzahnten seitlichen Zahnrad 117 kämmt. Der zweite Zahnbereich 175 kämmt mit dem zweiten Zahnbe reich 169 des langen schrägverzahnten Planetenrades 163.

In Fig. 16 ist die Drehrichtung 69 des Differentialgehäuses 3 bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges, eine Anordnung der Planetenräder 163, 165 bezüglich der Drehrichtung 69 und die jeweiligen Richtun gen der Flankenlinien 129, 131, 177, 179 der seitlichen Zahnräder 115, 117 und der Planetenräder 153, 165 dargestellt. Wie Fig. 16 zeigt, ist bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges das kurze schrägver zahnte Planetenrad 165 derart angeordnet, dass es hinsichtlich des langen schrägverzahnten Planetenrades 167 in Drehrichtung 69 des Differentialgehäuses 3 vorauseilend rotiert.

Somit ist, entsprechend dem Ausführungsbeispiel, die jeweilige Verzahnung des Planetenrades 165 derart ausgebildet, dass der Win kel jeder Flankenlinie 179 reziprok um den oben genannten Nei gungswinkel des geneigten Planetenrades 165 erhöht wird, da das voreilende kurze schrägverzahnte Planetenrad 165 geneigt ist, so dass der Winkel jeder Flankenlinie 179 durch Reaktionskräfte F3, F2 zunimmt, welche auf die ersten und zweiten Zahnbereiche 173, 175 ausgeübt werden. Der Korrekturwinkel der Flankenlinie 179 wird basierend auf dem Radialabstand Dc - Ds gegenüber der Bohrung bzw. Öffnung 39 und auf dem Abstand Ls des schrägverzahnten kuren Pla netenrades 165 bestimmt.

Aufgrund oben ausgeführter Korrektur der Flankenlinie kann die bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges verursachte Neigung des Planetenrades 165 ausgeschaltet werden, so dass die Möglichkeit besteht, den normalen Kämmvorgang des seitlichen Zahnrades 117 und des Plane tenrades 163 durchzuführen, selbst wenn das Zahnrad 165 geneigt ist. Es ist anzumerken, dass eine geringfügige Neigung um das Pla netenrad 163 existent ist, welches dem Zahnrad 165 nachfolgend ro tiert, da die Reaktionskräfte F4, F1 die gleiche Richtung aufwei sen.

Hierdurch kann die Haltbarkeit verbessert werden. Zusätzlich kön nen weitere Herstellungskosten, im Vergleich zum bekannten Diffe rential, vermieden werden, da kein Bedarf an einer Festigkeitszu nahme der jeweiligen Zahnräder besteht, um die Nickbewegung zu verhindern. Da zudem das Planetenrad 165 des Ausführungsbeispiels durch einen Zahnrad-Fräsvorgang ausgebildet wird, nachdem der Win kel der Flankenlinien von Anfang an korrigiert wurde, und zudem kein Korrektur-Zahnradfräsvorgang erforderlich ist, nehmen die Herstellungskosten nicht zu.

Wenn der Korrekturwinkel der jeweiligen Flankenlinien des sechsten bis neunten Ausführungsbeispieles entsprechend einem Radialabstand (Dc - Ds) und einer Länge Ls des schrägverzahnten Planetenrades bestimmt wird, kann der Korrekturwinkel der Erfindung den Wert n = 165 einnehmen.

Da der oben genannte, an die obigen Ausführungsbeispiele angepass te Korrekturwinkel sehr klein ist, um den Zahnlagervorgang des Differentials zu verbessern, beeinflusst der Winkel die Schubkräf te beim schrägverzahnten Zahnrad als Planetenrad nicht oder er zeugt keine Schubkraft bei einem stirnverzahnten Rad als Planeten rad.

Ausserdem können die schrägverzahnten Zahnräder, die Planetenräder und die seitlichen Zahnräder der Ausführungsbeispiele als stirn verzahnte Räder ausgebildet sein. Hierbei kann die oben genannte Flankenlinienkorrektur ausgeführt werden, so dass bei Neigung bzw. Schrägstellung des Planetenrades jede Flankenlinie in Axialrich tung des Zahnrades verläuft.

Zudem ist das Differential der vorliegenden Erfindung bei jedem Vorderachsen-Differential für Vorderräder, Hinterachsen- Differential für Hinterräder und Mitten-Differential zum Verteilen der Antriebskräfte auf die Vorder- und Hinterräder anwendbar.

Claims

1. Differential:
mit einem ersten seitlichen Zahnrad (17), welches um eine Ach se drehbar ist;
mit einem zweiten seitlichen Zahnrad (15), welches um die Ach se drehbar ist;
mit einem Gehäuse (3), welches um die Achse drehbar ist sowie das erste und zweite seitliche Zahnrad (15, 17) aufnimmt;
mit einer ersten Öffnung (37), welche in dem Gehäuse (3) aus gebildet ist und parallel zur Achse verläuft;
mit einem ersten Planetenrad (41), welches in die erste Öff nung (37) eingepasst ist und eine relativ zur ersten Öffnung (37) erste Position, in welcher das Planetenrad (4) parallel zur Achse mit Reibung drehbeweglich ist sowie eine zweite, ge neigte Position einnehmen kann, wobei das erste Planetenrad (41) einen ersten Zahnbereich (45) aufweist, welcher mit dem ersten seitlichen Zahnrad (17) kämmt;
mit einer zweiten in dem Gehäuse (3) ausgebildeten Öffnung (39), welche parallel zur Achse verläuft; und
mit einem zweiten Planetenrad (43), welches mit Reibung dreh beweglich in die zweite Öffnung (39) eingepasst ist sowie ei nen ersten Zahnbereich (51), welcher mit dem zweiten seitli chen Zahnrad (15) kämmt, und einen zweiten Zahnbereich (53) aufweist, welcher mit dem zweiten Zahnbereich (47) des ersten Planetenrades (41) kämmt,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zähne der ersten und/oder zweiten Zahnbereiche (45, 47) des ersten Planetenrades (41) eine Flankenlinienkorrektur aufweisen, sodass in der zweiten geneigten Position des ersten Planetenrades (41) das erste Planetenrad (41) mit dem zweiten seitlichen Zahnrad (17) und/oder zweiten Planetenrad (43) ent lang seiner Zahnbreite gleichmäßig mit der Gegenverzahnung kämmt.

2. Differential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Flankenlinienkorrektur der Kopffläche der Zähne von einem Axialende des Plantenrades (41) zum anderen Zahnbereich (45, 47) hin abnimmt.

3. Differential nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Planetenrad (41) einen Achsbereich (49) zwischen den er sten und zweiten Zahnbereichen (40, 47) aufweist; und dass die Zähne des ersten und/oder zweiten Zahnbereiches (45, 47) der art ausgestaltet sind, dass die gegenüber liegenden Zahnflan ken um Neigungswinkel, verglichen mit normalen Flankenlinien, geneigt sind.

4. Differential nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel der oberen Zahnflanke des ersten Zahnbereiches (45) demjenigen der unteren Zahnflanke des zweiten Zahnbe reichs (47) entspricht, und dass der Neigungswinkel der unte ren Zahnflanke des ersten Zahnbereichs (45) demjenigen der oberen Zahnflanke des zweiten Zahnbereichs (47) entspricht.

5. Differential nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopffläche der Zähne des ersten Planetenrades (41) eine im Wesentlichen gerade Längsseite (Flanke) aufweist.

6. Differential nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopffläche der Zähne des ersten Planetenrades (41) eine krummlinige Längsseite (Flanke) aufweist.

7. Differential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne des ersten Planetenrades (41) zwischen ihren beiden En den lateral nach außen gewölbt sind.

8. Differential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne des ersten Planetenrades (41) an der einen Seite gewölbt sind.

9. Differential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnflanke der Zähne des ersten Planetenrades einen Winkel zur Zahnflanke der Gegenverzahnung in Abhängigkeit von der Kombi nation des Abstands zwischen Lagerpunkten für die erste Öff nung (37), um das erste Planetenrad (41) zu stützen, und einem Radiusspalt zwischen der ersten Öffnung (37) und dem ersten Planetenrad (41) aufweist, wenn das erste Planetenrad (41) sich in der ersten Position befindet.

10. Differential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die ersten und zweiten seitlichen Zahnräder (17, 15) mit Rä dern des Fahrzeugs verbunden sind;
das Gehäuse (3) in einer ersten Umfangsrichtung um die Achse rotiert; und
die erste Öffnung (37) für das erste Planetenrad (41) an einer der zweiten Öffnung (39) für das zweite Planetenrad (43) in der ersten Umfangsrichtung vorhergehenden Winkelposition aus gebildet ist.

11. Differential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Planetenrad (41) einen in Radialrichtung verminderten Achsbereich (49) zwischen dem ersten und zweiten Zahnbereich (45, 47) aufweist.

12. Differential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Planetenrad (41) eine schraubenförmige Verzahnung auf weist.