DE19716727A1 - Differentialgetriebe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Differential­ getriebe, um die Vorder- sowie Hinterräder oder die rechten sowie linken Räder in einem Fahrzeug auszugleichen, und insbe­ sondere auf ein Differentialgetriebe, das eine Ausgleichun­ terdrückungs- oder -beschränkungsfunktion hat.

Diese Art eines Differentialgetriebes nach dem Stand der Technik wird grundsätzlich konstruiert, indem ein Paar von Eingangs-/Ausgangsrädern durch Ritzel verbunden wird, die auf einer ersten sowie zweiten Achse drehen. Dieses Differen­ tialgetriebe wird beispielsweise durch einen Planetenradme­ chanismus, in dem zwischen einem Sonnenrad sowie einem Ring­ rad angeordnete Ritzel durch einen Träger gehalten werden, durch ein Differential, in welchem ein Kegelradritzel zwi­ schen ein Paar von Kegelrad-Achswellenräder eingefügt ist, und durch ein in JP-A-8-502713 beschriebenes Differentialge­ triebe verkörpert.

Nachfolgend wird das in dieser Schrift beschriebene Differen­ tialgetriebe erläutert. Innerhalb eines Gehäuses 100 sind, wie in Fig. 11 gezeigt ist, zwei Wellen 101 und 102, die auf einer Achse X drehen können, in Tandemanordnung aufge­ nommen. Die eine Welle 101 ist mit einem Achswellenrad 103, die andere Welle 102 ist mit einem Achswellenrad 104 ausge­ stattet. Innerhalb des Gehäuses sind darüber hinaus ein mit dem Achswellenrad 103 kämmendes Ritzel 105 und ein mit dem Achswellenrad 104 kämmendes Ritzel 106 angeordnet. Wellen­ zapfen 105A und 106A der Ritzel 105 und 106 sind drehbar in dem Gehäuse 100 gehalten.

Die Ritzel 105 und 106 bestehen aus einem ersten Bereich 105a und 106a, die etwas breiter als die Zahnbereiche der Achswellenräder 103 und 104 sind, sowie aus einem zweiten schmaleren Bereich 105b und 106b, die in axialer Richtung von den ersten Bereichen 105a und 106a über zwischengefügte zahnfreie Bereiche 105c und 106c mit jeweils einer vorbe­ stimmten Länge beabstandet sind, wie in Fig. 12 gezeigt ist. Darüber hinaus ist der erste Bereich 105a des Ritzels 105 in Kämmeingriff mit dem Achswellenrad 103 sowie dem zweiten Bereich 106b des Ritzels 106, und der erste Bereich 106a des Ritzels 106 ist in Kämmeingriff mit dem Achswellenrad 104 sowie dem zweiten Bereich 105b des Ritzels 105. Der Grund, weshalb die zahnfreien Bereiche 105c und 106c in den Ritzeln 105 und 106 ausgebildet sind, liegt darin, deren Eingriffs­ störung mit den Zahnflächen der Achswellenräder 103 und 104, die auf der entgegengesetzten Seite angeordnet sind, zu ver­ meiden, so daß sie nicht mit den Ritzeln 105 und 106 kämmen.

Die Achswellenräder 103 und 104 sowie die Ritzel 105 und 106, die vorstehend beschrieben wurden, sind Schrägstirnräder, die axiale Schubkräfte erzeugen, wenn sie miteinander käm­ men, so daß Reibungskräfte an den gleitenden Teilen zwischen den Lagerzapfen 105A sowie 106A und dem Gehäuse 100 oder an den gleitenden Teilen zwischen dem Gehäuse und den Ritzeln 105 sowie 106 hervorgerufen werden, wodurch die Wellen 101 und 102 unterschiedlich eingeschränkt oder zurückgehalten werden.

In dem Differentialgetriebe zur Bewirkung der Ausgleichdre­ hung zwischen den zwei Abtriebswellen oder den Abtriebsglie­ dern durch die vorerwähnten Drehungen der Ritzel auf ihren Achsen kann sich das Verteilungsverhältnis des Drehmoments in Obereinstimmung mit der auf diese Abtriebswellen oder Abtriebsglieder einwirkenden Belastung ändern. Das extreme Beispiel hierfür ist das Durchgehen des Fahrzeugs, wenn ein Rad ausfällt. Falls dieser Zustand eintritt, wird das Dreh­ moment nicht auf das andere Rad, das belastet wird, verteilt, so daß der Durchdreh- oder Drehschleuderzustand des einen Rades aufrechterhalten wird. Bei dem vorerwähnten Differential­ getriebe ist es deshalb erwünscht, auch die Ausgleichbeschrän­ kung nach Bedarf zu bewirken, um das Drehmomentverteilungsver­ hältnis auf der Grundlage des Antriebszustandes zu verändern.

Bei dem beschriebenen Differentialgetriebe sind deshalb die einzelnen Getrieberäder Schrägstirnräder, so daß die Schub­ kraft erzeugt wird, wenn das Drehmoment übertragen wird, und der Ausgleich wird durch die Reibungskraft zwischen den Rit­ zeln sowie dem Gehäuse beschränkt. Als Ergebnis wird diese Ausgleichbeschränkungskraft im wesentlichen durch den Rei­ bungskoeffizienten an der Friktionsfläche bestimmt, so daß die Ausgleichbeschränkungskraft für ein gleiches Übertra­ gungsdrehmoment unverändert bleibt, solange irgendein beson­ deres Schlupfelement an der Friktionsfläche angeordnet ist.

Wenn die Vorder- und Hinterräder eines Fahrzeugs mit Vier­ radantrieb beispielsweise ausgeglichen werden sollen, kann das Verteilungsverhältnis (oder der Verteilungszustand) der Antriebskraft vorzugsweise zwischen einer Beschleunigung und einer Verlangsamung unterschiedlich gemacht werden. Bei dem oben erwähnten Getriebe nach dem Stand der Technik wird je­ doch die Ausgleichbeschränkungskraft durch die Größe des Drehmoments unabhängig von der Eingangsrichtung des Drehmo­ ments bestimmt, so daß das Drehmomentverteilungsverhältnis nicht automatisch in dem Fahrzeug mit Vierradantrieb in Übereinstimmung mit der Antriebsrichtung festgesetzt werden kann.

Bei dem in der oben erwähnten Veröffentlichung beschriebenen Differentialgetriebe müssen ferner die einzelnen Getrieberä­ der mit ihren Eingriffspositionen, die axial verschoben wer­ den, angeordnet werden. Als Ergebnis entstehen Probleme, daß die Gesamtlänge vergrößert wird, was die kompakte Konstruk­ tion schwierig macht, und daß das zulässige Drehmoment be­ grenzt wird.

Die vorliegende Erfindung ist konzipiert worden, um die oben herausgestellten Probleme zu lösen. Es ist deshalb ein Ziel dieser Erfindung, ein kompaktes Differentialgetriebe zu schaffen, das imstande ist, selbsttätig die Ausgleichbeschrän­ kungskraft entsprechend der Richtung des Eingangsdrehmoments unterschiedlich zu machen.

Um dieses Ziel zu erreichen, wird gemäß dieser Erfindung ein Differentialgetriebe geschaffen, in welchem ein Paar von Achs­ wellenrädern, die unterschiedliche Außendurchmesser haben, auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, in welchem ein erstes Ritzel, das länger als das diametrisch größere Achs­ wellenrad ist, mit dem diametrisch größeren Achswellenrad kämmt und an seinem einen Endabschnitt um den Außenumfang des diametrisch kleineren Achswellenrades herum verläuft, in welchem ein zweites Ritzel, das mit dem diametrisch kleine­ ren Achswellenrad kämmt, mit dem ersten Ritzel um den Außen­ umfang des diametrisch kleineren Achswellenrades herum kämmt und in welchem diese Ritzel in einem Gehäuse drehbar gelagert sowie mit der Innenfläche dieses Gehäuses in Berührung sind, um auf der Mittelachse der einzelnen Achswellenräder zu dre­ hen. Das Differentialgetriebe ist durch einen eine Ausgleich­ beschränkungskraft vermindernden Teil, der um den Außenumfang des zweiten Ritzels herum angeordnet ist, auf welches eine radiale Kraft zu den Achswellenrädern hin einwirkt, sobald ein Drehmoment übertragen wird, um eine Reibungskraft zwi­ schen dem Gehäuse sowie dem zweiten Ritzel zu vermindern oder zu eliminieren, wenn die genannte radiale Kraft einwirkt, gekennzeichnet.

Bei der vorliegenden Erfindung dreht insofern das gesamte Getriebe als Ganzes, wenn in den Achswellenrädern keine Aus­ gleichdrehung erfolgt, jedoch drehen die Ritzel auf ihren Achsen im Gehäuse, wenn die Ausgleichdrehung stattfindet. Gleichzeitig damit werden die Ritzel in Übereinstimmung mit der Übertragungsrichtung des Drehmoments an die Innenfläche des Gehäuses gedrückt. Wenn das genannte zweite Ritzel die radiale Kraft zum Achswellenrad hin empfängt, so steht es dem Teil des Gehäuses gegenüber, das zur Verminderung der Reibungskraft, d. h. der Ausgleichbeschränkungskraft, ausge­ bildet ist. Dieser Teil zur Verminderung der Ausgleichbe­ schränkungskraft ist entweder derjenige Bereich, der durch Beseitigen eines Teils des Gehäuses ausgebildet ist, um die Berührung mit dem Ritzel zu vermeiden, oder ist eine Fläche mit geringer Reibung. Bei dieser Konstruktion hat deshalb das zweite Ritzel keine Berührung mit dem Gehäuse, auch wenn es auf seiner Achse dreht, oder seine Berührungskraft wird herabgesetzt. Wenn das genannte zweite Ritzel die radiale Kraft in der entgegengesetzten Richtung empfängt, so kommt es andererseits mit der Innenfläche des Gehäuses in Berüh­ rung, um dadurch ein hohes Reibungsdrehmoment zu erzeugen. Im Ergebnis kann also die Ausgleichbeschränkungskraft in Abhängigkeit von der Richtung des Eingangsdrehmoments unter­ schiedlich gemacht werden.

Gemäß einem anderen Merkmal dieser Erfindung wird ein Diffe­ rentialgetriebe geschaffen, in welchem ein Paar von Achswel­ lenrädern auf einer gemeinsamen Achse angeordnet ist, in welchem ein erstes Ritzel, das mit dem ersten Achswellen­ rad kämmt, und ein zweites Ritzel, das mit dem zweiten Achs­ wellenrad kämmt, miteinander in Kämmeingriff sind und in wel­ chem diese Ritzel drehbar in einem Gehäuse aufgenommen sind, das auf der Mittelachse der genannten Achswellenräder dreh­ bar gehalten ist. Das Differentialgetriebe ist dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ritzel durch Lagerzapfen, die diametrisch kleiner als der Außendurchmesser des er­ sten Ritzels sind sowie von den axialen Endabschnitten dieses ersten Ritzels vorstehen, drehbar in dem Gehäuse ge­ lagert ist, während das zweite Ritzel durch das Gehäuse drehbar und mit seinem Außenumfang in Gleitberührung mit der Innenfläche des Gehäuses gelagert ist.

Wenn das Gehäuse als das Eingangsglied verwendet und zur Dre­ hung angetrieben wird, wird deshalb bei dieser Konstruktion das Drehmoment durch die Ritzel auf die einzelnen Achswellen­ räder übertragen. Wenn keine Ausgleichdrehung in den Achs­ wellenrädern vorliegt, dreht das gesamte Differentialgetrie­ be als Ganzes, so daß zwischen den Achswellenrädern und den Ritzeln keine Relativdrehung auftritt. Falls dagegen die Aus­ gleichdrehung an den Achswellenrädern erfolgt, drehen die Ritzel auf ihren Achsen im Gehäuse. Da in diesem Fall das eine Ritzel im Gehäuse durch Lagerzapfen gelagert ist, die kleinere Durchmesser gegenüber dem Außendurchmesser des Rit­ zels haben, ist das zwischen dem Ritzel und dem Gehäuse zu erzeugende Reibungsdrehmoment niedriger, weil die Lagerzap­ fen diametrisch kleiner gemacht sind als jene, durch die ein Ergebnis hervorgerufen wird, daß das zweite Ritzel mit dem Gehäuse an seinem Außenumfang in Gleitberührung gelangt. Wenn die radiale Kraft in der Richtung, um das erste Ritzel an die Innenfläche des Gehäuses zu drücken, als das zu über­ tragende Drehmoment erzeugt wird, wird das andere Ritzel nicht mit dem Gehäuse in Berührung kommen oder wird es eine niedrigere Druckkraft, wenn es in Berührung kommt, aufwei­ sen, so daß die Ausgleichbeschränkungskraft abgeschwächt wird. Falls andererseits die radiale Kraft, um das zweite Ritzel an die Innenfläche des Gehäuses zu drücken, in die­ ser Richtung gemäß der Drehmomentübertragung erzeugt wird, wächst das Reibungsdrehmoment hoch an, was auf den großen Radius an der die Reibungskraft erzeugenden Position zurück­ zuführen ist, so daß seine Ausgleichbeschränkungskraft dement­ sprechend hoch ansteigt. Kurz gesagt, ist die Ausgleichbe­ schränkungskraft in Abhängigkeit von der Richtung des Ein­ gangsdrehmoments unterschiedlich.

Die Erfindung wird im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei jedoch die Er­ findung in keiner Weise auf die speziellen, in den Zeich­ nungen gezeigten Ausführungsformen beschränkt werden soll.

Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung, die eine Ausführungsform des Differentialgetriebes gemäß dieser Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist der Querschnitt nach der Linie II-II in der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des in Fig. 1 gezeig­ ten Differentialgetriebes;

Fig. 4 ist eine fiktive Darstellung, die den Zustand zeigt, in welchem das Differentialgetriebe von Fig. 1 das Drehmoment bei einer Beschleunigung überträgt;

Fig. 5 ist eine fiktive Darstellung, die den Zustand zeigt, in welchem das Differentialgetriebe von Fig. 1 das Drehmoment bei einer Verlangsamung überträgt;

Fig. 6 ist eine Schnittdarstellung, die eine weitere Ausfüh­ rungsform des Differentialgetriebes gemäß dieser Erfindung zeigt;

Fig. 7 ist eine fiktive Darstellung, die den Zustand zeigt, in welchem das Differentialgetriebe von Fig. 6 das Drehmoment bei einer Beschleunigung überträgt;

Fig. 8 ist eine fiktive Darstellung, die den Zustand zeigt, in welchem das Differentialgetriebe von Fig. 6 das Drehmoment bei einer Verlangsamung überträgt;

Fig. 9 zeigt ein Drehmomentverteilungsdiagramm des Differen­ tialgetriebes nach dem Stand der Technik;

Fig. 10 ist ein Drehmomentverteilungsdiagramm des Differen­ tialgetriebes dieser Erfindung;

Fig. 11 ist eine Perspektivansicht des Differentialgetrie­ bes nach dem Stand der Technik;

Fig. 12 ist ein Anordnungsschema, das den Kämmeingriff zwi­ schen Getrieberädern, die in dem Differentialgetriebe von Fig. 11 zur Anwendung kommen, zeigt.

Die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben.

Bei der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten ersten Ausführungsform wird das Differentialgetriebe gemäß dieser Erfindung als ein Mittendifferential eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb verwen­ det. Gemäß den Fig. 1 bis 3 sind zylindrische Wellen 1A und 2A in Flucht auf einer gemeinsamen Mittelachse Y und dicht beieinander angeordnet. Auf den Außenumfang des Endabschnitts der einen Welle 1A ist ein Achswellenrad 1, das ein Schräg­ stirnrad ist, gekeilt. Einstückig mit dem Außenumfang des Endabschnitts der anderen Welle 2A ist dagegen ein Achswel­ lenrad 2 ausgebildet, das als ein Schrägstirnrad mit einem kleineren Durchmesser als demjenigen des Achswellenrades 1 gefertigt ist.

Mit dem diametrisch größeren Achswellenrad 1 ist ein Ritzel 3 in Kämmeingriff, das im allgemeinen so lang wie die Summe der Längen der beiden Achswellenräder 1 und 2 ist. Das Ritzel 3 verläuft längs der Seite des anderen oder zweiten Achswel­ lenrades 2. Um den Außenumfang des diametrisch kleineren Achswellenrades 2 herum ist andererseits ein Ritzel 4 ange­ ordnet, das im großen und ganzen so lang wie das Achswellen­ rad 2 ist. Dieses Ritzel 4 kämmt mit dem längeren Ritzel 3 sowie dem Achswellenrad 2. Das zweite, kürzere Ritzel 4 kommt an seinen Zähnen gemeinsam mit dem Achswellenrad 2 sowie dem Ritzel 3 in Kämmeingriff, so daß es diametrisch größer als das längere Ritzel 3 gemacht wird, um seine Festigkeit auf­ rechtzuerhalten.

Als Einrichtung, um die einzelnen Ritzel 3 und 4 zu halten, ist ein Gehäuse 5 vorgesehen. Dieses Gehäuse 5 nimmt die einzelnen Ritzel 3 und 4 drehbar so auf, daß diese Ritzel 3 und 4 auf der vorerwähnten Mittelachse Y drehen können. Insbesondere ist das Gehäuse 5 so aufgebaut, daß es ein zy­ lindrisches Gehäuseteil 5A, das die Ritzel 3 und 4 aufnimmt, sowie ein Stirnplattenteil 5B, das am Gehäuseteil 5A befe­ stigt ist, um dessen offene Stirnseite zu verschließen, um­ faßt. Wie die Fig. 2 zeigt, sind innenseitig des Gehäuse­ teils 5A Gehäuseteile 51a und 51b ausgebildet, um die Ritzel 3 bzw. 4 drehbar aufzunehmen.

Diese Gehäuseteile 51a und 51b sind zylindrische Hohlräume, denen ein geringfügig größerer Innendurchmesser im Vergleich zu den Außendurchmessern der jeweils zugeordneten Ritzeln 3 sowie 4 vermittelt wird und die parallel zur Mittelachse Y sich längs erstrecken. Darüber hinaus sind ihre individuel­ len Längen derart bestimmt, daß sie den Längen der jeweils darin untergebrachten Ritzel 3 und 4 entsprechen. Vor allem ist das Gehäuseteil 51a zur Aufnahme des diametrisch kleine­ ren Ritzels 3 als ein Zylinder ausgebildet, der etwas länger als die Summe der Längen der Achswellenräder 1 und 2 ist, während das andere Gehäuseteil 51b als ein Zylinder ausgebil­ det ist, der etwas länger als das andere oder zweite Achs­ wellenrad 2 ist.

Ferner sind diese Gehäuseteile 51a und 51b teilweise einander überlappt, um den darin aufgenommenen Ritzeln 3 und 4 ein Kämmen miteinander zu ermöglichen, und sie stehen miteinan­ der in Verbindung. Des weiteren ist das Gehäuseteil 51a, das das Ritzel 3 aufnimmt, im Querschnitt mit einer bogenförmigen Gestalt, die länger als ein Halbkreis ist, ausgebildet, wo­ gegen das andere Gehäuseteil 51b im Querschnitt zu einer bo­ genförmigen Gestalt ausgebildet ist, die eine Umfangslänge geringer als diejenige eines Halbkreises hat. Am Außenum­ fangsbereich des diametrisch größeren Ritzels 4 ist vor al­ lem ein zentraler Teil 52, der gestrichelt in Fig. 4 und 5 angegeben ist, in der radialen Richtung von der vorerwähn­ ten Mittelachse Y aus entfernt, um das Ritzel 4, wenn dieses Ritzel zum Achswellenrad 2 hin belastet wird, außer Berührung mit dem Innenumfang des Gehäuseteils 51b zu halten. Der offe­ ne Bereich, der durch die Gestaltung des Gehäuseteils 51b und durch Entfernen eines Teils des Innenumfangs des Gehäuse­ teils 51b gebildet ist, um die Berührung mit dem Ritzel 4 zu eliminieren, entspricht einem eine Ausgleichbeschränkungs­ kraft vermindernden Teil der vorliegenden Erfindung.

An notwendigen Stellen sind übrigens Zwischenfutterelemente B eingebaut, um die einzelnen Getrieberäder 1, 2, 3 und 4 in der axialen Richtung innenseitig des Gehäuses 5 zu posi­ tionieren.

Das derartig aufgebaute Differentialgetriebe ist in einem schematischen Diagramm in Fig. 3 dargestellt, aus welchem zu erkennen ist, daß das Differentialgetriebe mechanisch einem Planetenradmechanismus vom Typ mit zwei Ritzeln iden­ tisch ist. Wenn ein Drehmoment eingeführt wird, um das Gehäu­ se 5 zu drehen, so wird dieses durch die im Gehäuse 5 aufge­ nommenen Ritzel 3 und 4 auf die individuellen Achswellenrä­ der 1 und 2 übertragen. Bei dieser Übertragung stimmt das Drehmomentverteilungsverhältnis zwischen den Achswellenrä­ dern 1 und 2 mit dem zwischen den Radien der Teilkreise der Achswellenräder 1 und 2 überein. Wenn die Wellen 1A und 2A eine Vorderrad-Abtriebswelle bzw. eine Hinterrad-Abtriebs­ welle sind, so wird deshalb das von einem (nicht dargestell­ ten) Getriebe abgegebene Drehmoment mit einem vorbestimmten Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- sowie den Hinter­ rädern verteilt, so daß das Fahrzeug als das sog. "Fahrzeug mit permanentem Vierradantrieb" fährt.

Wenn zwischen den Vorder- und Hinterrädern keine Ausgleich­ drehung vorhanden ist, d. h., wenn zwischen den Achswellenrä­ dern 1 und 2 keine Ausgleichdrehung erfolgt, dreht das ge­ samte Differentialgetriebe als Ganzes, so daß die Ritzel 3 und 4 sowie das Gehäuse 5 relativ zueinander nicht drehen.

Im Ergebnis wird keine Reibungskraft erzeugt, selbst wenn die Innenumfänge der Gehäuseteile 51a und 51b des Gehäuses 5 mit den Ritzeln 3 bzw. 4 in Berührung kommen sollten, um die Ritzel 3 und 4 auf der Mittelachse Y zu drehen.

Falls jedoch eine Ausgleichdrehung zwischen den Achswellen­ rädern 1 und 2 durch den Schlupf von einem der Vorder- oder Hinterräder hervorgerufen werden sollte, so werden die Rit­ zel 3 und 4 auf ihren Achsen drehen, um den Drehungsausgleich zu ermöglichen. Wie oben beschrieben wurde, werden die Ritzel 3 und 4 vom Gehäuse 5 einem Druck ausgesetzt, um auf der Mit­ telachse Y zu drehen, so daß sie die Belastung von den Innen­ flächen der Gehäuseteile 51a und 51b empfangen. Im Ergebnis wird die Reibungskraft zwischen den Ritzeln 3 und 4 sowie dem Gehäuse 5 hervorgerufen, wenn die Ritzel 3 und 4 auf ihren Achsen drehen.

Die Fig. 4 und 5 sind Darstellungen, um die Reibungskraft, die erzeugt wird, zu erläutern. Während sich das Fahrzeug im Antriebszustand befindet und beschleunigt wird, wird das Drehmoment in der Pfeilrichtung F der Fig. 4 eingetragen. An den kämmenden Zahnflächen der Getrieberäder 1, 2, 3 und 4 wirkt die Belastung ferner in den durch die dünnen Doppel­ pfeile angegebenen Richtungen, um das Drehmoment zu übertra­ gen. Deshalb wirkt eine durch einen dicken Pfeil f angegebe­ ne radiale Kraft auf das diametrisch größere Ritzel 4 als die resultierende Kraft der die Drehmomentübertragung beglei­ tenden Belastung ein. Im Ergebnis wird das Ritzel 4 durch die resultierende Kraft f an die Innenfläche des Gehäuse­ teils 51b gedrückt, so daß es in diesem Zustand auf seiner Achse dreht, um die Reibungskraft hervorzurufen. Anderer­ seits kommt das diametrisch kleinere Ritzel 3 mit der Innen­ fläche des Gehäuseteils 51a in Gleitberührung, so daß die Reibungskraft ebenfalls am Außenumfang des Ritzels 3 er­ zeugt wird.

Diese Reibungskräfte wirken in den Richtungen, die Drehungen der Ritzel auf ihren Achsen zu begrenzen, so daß ihr resul­ tierendes Drehmoment zum Ausgleichbeschränkungsdrehmoment wird. Im vorerwähnten Fall eines Schlupfens der Vorder- und Hinterräder wirken beispielsweise die Reibungskräfte dahingehend, das Drehmoment auf die Räder zu übertragen, die nicht schlupfen, so daß dadurch die sog. "Entlastung" oder der sog. "Abbau" des Drehmoments durch den Schlupf ver­ hindert wird. Das heißt mit anderen Worten, es entsteht die Ausgleichbeschränkungswirkung, um das Drehmomentverteilungs­ verhältnis an dasjenige des Zustandes ohne eine Ausgleich­ drehung anzunähern.

Bei einer Verlangsamung wirkt dagegen das Drehmoment in der durch den Pfeil D in Fig. 5 angegebenen Richtung. Zu dieser Zeit fährt das Fahrzeug durch seine eigene Trägheitskraft, so daß die Ritzel 3 und 4 sowie das Gehäuse 5 auf der Mit­ telachse Y durch das Drehmoment gedreht werden, das von den Achswellenrädern 1 und 2 her kommt. Die Richtung der Bela­ stung an den kämmenden Zahnflächen der einzelnen Getriebe­ rader 1, 2, 3 und 4 in diesem Zustand ist durch die dünnen Doppelpfeile in Fig. 5 angegeben, so daß eine resultierende Kraft d auf das diametrisch größere Ritzel 4 einwirkt, um dieses zum Achswellenrad 2 hin zu drücken. Das Gehäuseteil 51b, das das Ritzel 4 aufnimmt, ist an seinem Umfangsbereich 52 teilweise ausgenommen, um eine bogenförmige Querschnitts­ gestalt aufzuweisen, die kleiner als ein Halbkreis ist. Wenn die resultierende Kraft d der Eingriffsreaktion, d. h. die die Drehmomentübertragung begleitende Belastung, auf diese Weise erzeugt wird, geht das Ritzel 4 von der Innenfläche des Gehäuseteils 51b weg, so daß die Reibungskraft zwischen diesen nicht hervorgerufen oder vermindert wird, selbst wenn das Ritzel 4 auf seiner Achse dreht. Übrigens kommt das dia­ metrisch kleinere Ritzel 3 mit der Innenfläche seines Ge­ häuseteils 51a in Gleitberührung, so daß die Reibungskraft zwischen diesen erzeugt wird.

Wie oben beschrieben wurde, wirkt die Reibungskraft zwischen den Ritzeln 3 und 4 sowie dem Gehäuse 5 als die Ausgleichbe­ schränkungskraft, jedoch wird ihr Ausgleichbeschränkungs­ drehmoment gemäß dem Radius für die zu erzeugende Reibungs­ kraft höher anwachsen. Bei der vorerwähnten Ausführungsform übt deshalb die durch das diametrisch größere Ritzel 4 her­ vorzurufende Reibungskraft einen ernsthaften Einfluß auf das Ausgleichbeschränkungsdrehmoment aus. Darüber hinaus ist die Reibungskraft des Ritzels 4 bei der Beschleunigung hoch, sie ist jedoch bei der Verlangsamung Null oder vermindert, so daß das Ausgleichbeschränkungsdrehmoment im gesamten Diffe­ rentialgetriebe zwischen der Beschleunigung und der Verlang­ samung in hohem Maß unterschiedlich ist.

Wenn ein Antiblockierbremssystem, das dem Fahrzeug eigen ist, zur Wirkung kommt, wird somit die Ausgleichbeschrän­ kung in erwünschter Weise aufgehoben, um die gegenseitige Beeinflussung zwischen den Vorder- und Hinterrädern zu un­ terbinden. Bei der Beschleunigung ist es andererseits er­ wünscht, daß die Antriebskraft durch alle vier Räder hervor­ gerufen werden soll. Somit ist das vorerwähnte Differential­ getriebe für ein solches Fahrzeug geeignet und kann die An­ triebs- sowie die Bremsleistung verbessern.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform dieser Erfin­ dung, und die Beschreibung des bereits im Zusammenhang mit der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Aufbaus wird weggelassen, indem bei den folgenden Figuren dieselben Bezugszahlen wie in den Fig. 1 bis 3 verwendet werden.

Bei dem in Fig. 6 gezeigten Differentialgetriebe ragen von den axialen Endabschnitten des diametrisch kleineren, je­ doch längeren Ritzels 3 längs der Mittelachse Y Lagerzapfen 31 vor, die einen geringeren Außendurchmesser gegenüber dem­ jenigen des Ritzels 3 haben. Diese Lagerzapfen 31 sind dazu vorgesehen, das Ritzel 3 drehbar im Gehäuse 5 zu halten, und sie sind an ihren Außenumfängen über Lagerelemente 7 in das Gehäuseteil 5A sowie das Stirnplattenteil 5B einge­ setzt. Diese Lagerelemente 7 können übrigens geeignete sein, wie Rollenlager oder Gleitlager. Bei der vorliegenden Erfin­ dung brauchen dagegen die Lagerelemente 7 nicht unbedingt verwendet zu werden, sondern können die Lagerzapfen 31 un­ mittelbar drehbar in das Gehäuse 5 eingepaßt sein. Zwischen den Achswellenrädern 1 und 2 ist andererseits ein Schublager 6, z. B. ein Nadellager, eingebaut, um die Reibungskraft zwi­ schen diesen zu vermindern.

Auch bei dem in Fig. 6 gezeigten Differentialgetriebe wird das Drehmoment zwischen den einzelnen Achswellenrädern 1 und 2 wie bei dem vorausgehenden, in Fig. 1 gezeigten Dif­ ferentialgetriebe verteilt. Die Ausgleichbeschränkung wird andererseits durch die Reibungskraft bewirkt, die durch die Drehungen der Ritzel 3 und 4 auf ihren Achsen hervorgerufen wird. Die an den Ritzeln 3 und 4 bei der Beschleunigung und der Verlangsamung aufzubringende Belastung ist gleichartig zu derjenigen des vorausgehenden Differentialgetriebes, wie in Fig. 7 und 8 gezeigt ist. Die durch die Drehung des dia­ metrisch kleineren Ritzels 3 auf seiner Achse hervorzurufen­ de Reibung tritt an den Lagerzapfen 31 auf, die an den axia­ len Endabschnitten des Ritzels 3 ausgebildet sind, so daß dessen Reibungsdrehmoment niedrig ist, weil die Lagerzapfen 31 im Durchmesser klein sind. Wenn die Lagerelemente 7 von Elementen mit niedriger Reibung gebildet werden, wie z. B. Rollenlager, so nimmt insbesondere das durch die Drehung des Ritzels 3 auf seiner Achse hervorzurufende Reibungsdreh­ moment einen bemerkenswert kleinen Wert an.

Das durch die Drehung des diametrisch größeren Ritzels 4 auf seiner Achse hervorzurufende Reibungsdrehmoment ist andererseits zwischen der Beschleunigung und der Verlangsa­ mung in erheblichem Maß unterschiedlich, wie bereits be­ schrieben wurde. Das heißt mit anderen Worten, daß gemäß der in Fig. 6 gezeigten Konstruktion das Ausgleichbeschrän­ kungsdrehmoment im wesentlichen durch die Reibungskraft am diametrisch größeren Ritzel 4 bestimmt wird, so daß das Aus­ gleichbeschränkungsdrehmoment zwischen der Beschleunigung und der Verlangsamung erheblich unterschiedlich gemacht werden kann.

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden das Drehmomentverteilungsverhältnis, das der Ausgleichbeschrän­ kung im Differentialgetriebe des Standes der Technik folgt, und das Drehmomentverteilungsverhältnis, das der Ausgleich­ beschränkung im Differentialgetriebe dieser Erfindung folgt, beschrieben. Die Fig. 9 zeigt das Drehmomentverteilungsver­ hältnis im Differentialgetriebe nach dem Stand der Technik. Wenn die Ausgleichbeschränkungskraft bei der Beschleunigung auftritt, wird das Drehmomentverteilungsverhältnis mit 70 : 30 (wie durch die Linie I angegeben ist) oder mit 30 : 70 (wie durch die Linie II angegeben ist) mit Bezug auf das Bezugsdrehmoment (das ein Verteilungsverhältnis von 50 : 50 hat) festgesetzt. Da eine gleichartige Aus­ gleichbeschränkungswirkung auch bei der Verlangsamung auf­ tritt, wird das Drehmomentverteilungsverhältnis mit 30 : 70 (wie durch die Linie III angegeben ist) oder mit 70 : 30 (wie durch die Linie IV angegeben ist) bestimmt. In dem Differentialgetriebe dieser Erfindung ist dagegen das Ausgleichbeschränkungsdrehmoment zwischen der Beschleu­ nigung und der Verlangsamung unterschiedlich, wie in Fig. 10 dargestellt ist, so daß das Drehmomentverteilungsverhältnis bei der Verlangsamung dem mechanisch bestimmten Verteilungs­ verhältnis, d. h. dem Verteilungsverhältnis von keiner Aus­ gleichbeschränkung (wie durch eine Linie IIIa oder eine Linie IVa angegeben ist), angenähert ist.

Es ist zu bemerken, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die vorausgehenden speziellen Ausführungsformen beschränkt werden soll, sondern mit einer notwendigen Anzahl größer als ein Paar von Ritzeln verwirklicht werden kann. Darüber hinaus brauchen die einzelnen Getrieberäder keine Schräg­ stirnräder zu sein, sondern können Geradstirnräder sein. Ferner soll derjenige Teil zur Verminderung der Ausgleich­ beschränkungskraft, wenn das eine Ritzel eine radial zur Mitte gerichtete Belastung empfängt, nicht auf denjenigen begrenzt sein, der durch teilweises Ausnehmen des Gehäuses gebildet und aus einer Berührung mit dem Ritzel ferngehal­ ten wird. Der Teil zur Verminderung der Ausgleichbeschrän­ kungskraft kann z. B. entweder durch Ausbilden einer Fläche mit geringer Reibung an der Innenfläche des das Ritzel auf­ nehmenden Teils oder durch Vermindern des Berührungsbereichs bzw. der Berührungsfläche gebildet sein.

Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es ein Ziel dieser Erfindung, ein kompaktes Differentialgetriebe zu schaffen, das imstande ist, eine Ausgleichbeschränkungskraft hervor­ zubringen, die gemäß der Eingangsrichtung eines Drehmoments unterschiedlich ist.

In dem Differentialgetriebe dieser Erfindung kämmt ein er­ stes Ritzel 3, das länger als das diametrisch größere Achs­ wellenrad ist, mit diesem diametrisch größeren Achswellen­ rad und verläuft an seinem einen Endabschnitt um den Außen­ umfang des diametrisch kleineren Achswellenrades herum. Das zweite Ritzel 4, das mit dem diametrisch kleineren Achswellen­ rad 2 kämmt, ist mit dem ersten Ritzel 3 um den Außenumfang des diametrisch kleineren Achswellenrades 2 herum in Kämm­ eingriff. Die beiden Ritzel 3 und 4 werden durch ein Gehäu­ se 5 drehbar gelagert. Zusätzlich ist ein eine Ausgleichbe­ schränkungskraft vermindernder Teil 52 vorgesehen, der um den Außenumfang des zweiten Ritzels 4, auf welches eine radiale Kraft zu den Achswellenrädern 1 und 2 hin einwirkt, wenn ein Drehmoment übertragen wird, angeord­ net ist, um eine Reibungskraft zwischen dem Gehäuse 5 sowie dem zweiten Ritzel 4 zu vermindern oder zu elimi­ nieren, wenn die radiale Kraft einwirkt.

Claims (5)

1. Differentialgetriebe, in welchem ein Paar von Achswel­ lenrädern (1, 2), die unterschiedliche Außendurchmes­ ser haben, auf einer gemeinsamen Achse angeordnet ist, in welchem ein erstes Ritzel (3), das länger als das diametrisch größere Achswellenrad (1) ist, mit dem diametrisch größeren Achswellenrad (1) kämmt und an seinem einen Endabschnitt um den Außenumfang des diametrisch kleineren Achswellenrades (2) herum verläuft, in welchem ein zweites Ritzel (4), das mit dem diametrisch kleineren Achswellenrad (2) kämmt, mit dem ersten Ritzel (3) um den Außenumfang des dia­ metrisch kleineren Achswellenrades (2) herum kämmt und in welchem die Ritzel (3, 4) in einem Gehäuse (5) drehbar gelagert sowie mit der Innenfläche dieses Ge­ häuses (5) in Berührung sind, um auf der Mittelachse der einzelnen Achswellenräder (1, 2) zu drehen, gekennzeichnet durch einen eine Ausgleichbeschränkungs­ kraft vermindernden Teil (52), der um den Außenumfang des zweiten Ritzels (4) herum angeordnet ist, auf welches eine radiale Kraft zu den Achswellenrädern (1, 2) hin einwirkt, sobald ein Drehmoment übertragen wird, um eine Reibungskraft zwischen dem Gehäuse (5) sowie dem zweiten Ritzel (4) zu vermindern oder zu eliminie­ ren, wenn die genannte radiale Kraft einwirkt.

2. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der die Ausgleichbeschränkungskraft vermin­ dernde Teil (52) ein Teil ist, der durch Beseitigen eines Bereichs des Gehäuses (5) gebildet ist, um die Berührungsfläche mit dem zweiten Ritzel (4) herabzu­ setzen.

3. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der die Ausgleichbeschränkungskraft vermin­ dernde Teil (52) eine Fläche mit geringer Reibung ist, die zum Teil in der Innenfläche des Gehäuses (5) aus­ gestaltet ist, um die Reibberührungskraft mit dem zwei­ ten Ritzel (4) herabzusetzen.

4. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bereich des Gehäuses (5), der den Außenumfang des zweiten Ritzels (4) abdeckt, mit einem bogenförmigen Querschnitt ausgebildet ist, welcher eine Länge in Umfangsrichtung hat, die kleiner als diejenige eines Halbkreises ist.

5. Differentialgetriebe, in welchem ein Paar von Achswellen­ rädern (1, 2) auf einer gemeinsamen Achse angeordnet ist, in welchem ein erstes Ritzel (3), das mit dem er­ sten Achswellenrad (1) kämmt, und ein zweites Ritzel (4), das mit dem zweiten Achswellenrad (2) kämmt, miteinander in Kämmeingriff sind und in welchem die Ritzel (3, 4) drehbar in einem Gehäuse (5) aufgenommen sind, das auf der Mittelachse der Achswellenräder (1, 2) drehbar gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ritzel (3) durch Lagerzapfen (31), die diametrisch kleiner als der Außen­ durchmesser des ersten Ritzels (3) sind sowie von den axialen Endabschnitten des ersten Ritzels (3) vorste­ hen, drehbar in dem Gehäuse (5) gelagert ist, während das zweite Ritzel (4) durch das Gehäuse (5) drehbar und mit seinem Außenumfang in Gleitberührung mit der In­ nenfläche des Gehäuses (5) gelagert ist.