DE19747617A1

DE19747617A1 - Differentialvorrichtung

Info

Publication number: DE19747617A1
Application number: DE19747617A
Authority: DE
Inventors: Masao Teraoka
Original assignee: Tochigi Fuji Sangyo KK
Current assignee: GKN Driveline Japan Ltd
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2017-10-29
Also published as: JP3989578B2; JPH10129295A; US5904634A; DE19747617C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Differentialvorrichtung für ein Fahrzeug und insbesondere einen Steuermechanismus zum Verteilen der Antriebskraft des Fahrzeuges.

Eine herkömmliche Differentialvorrichtung ist zum Beispiel in der japanischen Patentanmeldung Nr. 8-40103 offenbart.

Bei einer hinteren Differentialvorrichtung eines Fahrzeuges mit Vierradantrieb gemäß dem oben genannten Stand der Technik wird die Antriebskraft des Motors über ein Antriebsritzel auf einen Zahnkranz übertragen, der an einem Differentialgehäuse festgelegt ist. Ein rechtes und ein linkes Nebenrad eines Kegelrad-Differentialmechanismus sind mit einer rechten bzw. einer linken Abtriebswelle verbunden. Ein Antriebsrad eines Steuermechanismus ist mit dem Differential gehäuse verbunden und steht mit einem ersten Ritzel in Eingriff. Das erste Ritzel ist einstückig mit benachbarten zweiten und dritten Ritzeln ausgebildet, welche mit einem ersten bzw. einem zweiten Sonnenrad in Eingriff stehen. Von dem ersten Sonnenrad an einer Drehzahlübersetzungsseite und dem zweiten Sonnenrad an einer Drehzahluntersetzungsseite werden jeweils Kupplungen mit variabler Drehmomentkapazität angetrieben, wobei das Drehmoment über die jeweiligen Kupplungen, die einstückig ausgebildet sind, auf eine rechte Abtriebswelle übertragen wird. Gleichzeitig wird ein Reibmoment infolge des Betriebs der Kupplung umgekehrt über das erste Sonnenrad, das zweite Ritzel, das erste Ritzel und das Antriebsrad, oder über das zweite Sonnenrad, das dritte Ritzel, das erste Ritzel und das Antriebsrad auf das Differential gehäuse übertragen. Daher wird die Verteilung der Antriebskraft zwischen der rechten und der linken Abtriebswelle durch die Tatsache gesteuert, daß die Drehzahlübersetzungskupplung oder die Drehzahluntersetzungskupplung in einem Zustand der Antriebskraftübertragung ist.

Andererseits ist in der japanischen Patentanmeldung Nr. 8-21492 eine andere Differentialvorrichtung offenbart, die eine vordere Differentialvorrichtung eines Fahrzeuges mit Front antrieb zum Steuern einer Verteilung der Antriebskraft zwischen der rechten und der linken Abtriebswelle ist, ähnlich wie die oben genannte Differentialvorrichtung. Bei dieser vorderen Differentialvorrichtung wird die Antriebskraft des Motors auf ein Hohlrad einer vorderen Planeten getriebe-Differentialvorrichtung mit einem Doppelritzel übertragen, das mit einem Antriebsrad in Eingriff steht. Dann wird die Antriebskraft über zwei Stufen von Ritzeln, die mit einem zweiten Antriebsrad, das an der linken Abtriebswelle befestigt ist, einem ersten Sonnenrad und einem Ritzelträger in Eingriff stehen, auf eine rechte Abtriebswelle übertragen.

Das zweite Sonnenrad und das Hohlrad des Planetengetriebe mechanismus mit dem Doppelritzel, das linksseitig angeordnet ist, sind an der linken Abtriebswelle festgelegt, die mit einem Sonnenrad eines Differentialmechanismus verbunden ist. Eine Drehzahluntersetzungskupplung zur direkten Untersetzung der Drehzahl eines Trägerteils ist in dem Trägerteil angeordnet, welches das Ritzel abstützt, das mit dem zweiten Sonnenrad in Eingriff steht, und eine Drehzahlübersetzungskupplung zur Übersetzung der Drehzahl des Planetengetriebemechanismus ist angeordnet.

Hierbei tritt jedoch das Problem auf, daß der axiale Raum groß ist, da die vorhergehende hintere Differentialvorrichtung mit drei Reihen von Ritzeln in dem Steuermechanismus versehen ist und die letztere vordere Differentialvorrichtung mit drei Reihen von Rädern versehen ist, die das erste und das zweite Sonnenrad und den Planetengetriebemechanismus aufweisen.

Durch die Erfindung wird eine Differentialvorrichtung geschaffen, die eine Steuerung der Verteilung der Antriebskraft ohne Vergrößerung des axialen Raumes ermöglicht.

Dies wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung erreicht durch eine Differentialvorrichtung, mit einem Trägergehäuse; einem Differentialgetriebemechanismus, der innerhalb des Trägergehäuses drehbar montiert ist, wobei der Differentialgetriebemechanismus ein Antriebsteil, das von der Antriebskraft des Motors drehbar angetrieben ist, und eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle aufweist, welche Abtriebswellen die Antriebskraft des Motor auf die Fahrzeugräder verteilen; einem Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus, der in dem Trägergehäuse benachbart zu dem Differentialgetriebemechanismus montiert ist, wobei der Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungs mechanismus ein Antriebsrad, das mit dem Antriebsteil verbunden ist, eine Drehzahlübersetzungseinrichtung, welche die Drehzahl des Antriebsrades übersetzt, und eine Drehzahluntersetzungs einrichtung aufweist, welche die Drehzahl des Antriebsrades untersetzt, wobei die Drehzahlübersetzungseinrichtung und die Drehzahluntersetzungseinrichtung parallel zueinander in einer Ebene quer zur Achse der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle angeordnet sind; einer Drehzahlübersetzungs kupplung, die an dem Trägergehäuse montiert ist, wobei die Drehzahlübersetzungskupplung die Drehbewegung des Antriebsrades auf die zweite Abtriebswelle überträgt und von dieser trennt, wobei die Drehzahlübersetzungskupplung eine Betätigungs einrichtung aufweist, welche die Drehzahlübersetzungskupplung intermittierend betätigt; und einer Drehzahluntersetzungs kupplung, die an dem Trägergehäuse montiert ist, wobei die Drehzahluntersetzungskupplung die Drehbewegung des Antriebsrades auf die zweite Abtriebswelle überträgt und von dieser trennt, wobei die Drehzahluntersetzungskupplung eine Betätigungseinrichtung aufweist, welche die Drehzahl untersetzungskupplung intermittierend betätigt; wobei die Drehzahlübersetzungskupplung und die Drehzahluntersetzungs kupplung parallel zueinander in einer Ebene quer zur Achse der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle angeordnet sind.

Nach dem ersten Aspekt der Erfindung kann, da die Drehzahlübersetzungseinrichtung und die Drehzahluntersetzungs einrichtung in der Ebene quer oder senkrecht zur Achse der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle angeordnet sind und die Drehzahlübersetzungskupplung und die Drehzahluntersetzungskupplung in der anderen Ebene ebenfalls quer zur Achse der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle angeordnet sind, die Größe der Differentialvorrichtung gemäß der Erfindung auf ein geringes Maß beschränkt werden, das von der Struktur der herkömmlichen dreistufigen Getriebeanordnung abweicht. Ferner kann ein geringes Gewicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung erreicht werden kann.

Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung sind, soweit er von dem ersten Aspekt abhängig ist, die Drehzahlübersetzungs kupplung und die Drehzahluntersetzungskupplung steuerbare Mehrscheibenkupplungen; wobei die Drehzahlübersetzungskupplung und die Drehzahluntersetzungskupplung im wesentlichen das Drehmoment des Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungs mechanismus variieren und kontinuierlich auf die zweite Abtriebswelle übertragen.

Da die Druckkraft der jeweiligen hydraulischen Betätigungseinrichtung kontinuierlich gesteuert werden kann, kann das übertragene Drehmoment der Drehzahlübersetzungs kupplung und der Drehzahluntersetzungskupplung ebenfalls kontinuierlich gesteuert werden, wie sich das übertragene Drehmoment verändert.

In anderen Worten werden der Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus und die Drehzahlübersetzungs kupplung und die Drehzahluntersetzungskupplung durch eine zweistufige Anordnung gebildet, so daß die axiale Länge der Differentialvorrichtung zusammen mit dem Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus auf eine geringe Größe, die von der Struktur der herkömmlichen dreistufigen Getriebeanordnung abweicht, beschränkt werden kann und ein geringes Gewicht der Vorrichtung erreicht werden kann.

Dementsprechend kann, da das übertragene Drehmoment durch die Drehzahlübersetzungskupplung und die Drehzahluntersetzungs kupplung kontinuierlich eingestellt werden kann, die Verteilung der Antriebskraft auf die erste bzw. die zweite Abtriebswelle ebenfalls kontinuierlich und fein eingestellt werden.

Nach einem dritten Aspekt der Erfindung, soweit er von dem ersten Aspekt oder dem zweiten Aspekt abhängig ist, sind die Drehzahlübersetzungskupplung und die Drehzahluntersetzungs kupplung als Einrichtungen ausgebildet sind, die zum Anbringen an das Trägergehäuse geeignet sind.

Die Drehzahlübersetzungskupplung und die Drehzahl untersetzungskupplung sind jeweils als eine Einrichtung ausgebildet, so daß die Montage der Kupplung und deren Wartung leicht durchgeführt werden können und die radiale Größe des Trägergehäuses infolge der freien Auswahl der Montageposition auf ein geringes Maß begrenzt werden kann.

Nach einem vierten Aspekt der Erfindung ist, soweit er von einem des ersten bis dritten Aspektes abhängig ist, die zweite Abtriebswelle derart angeordnet, daß sie sich durch einen hohlen axialen Mittelabschnitt des Antriebsrades des Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus hindurch erstreckt.

Nach einem fünften Aspekt der Erfindung weist, soweit er von einem des ersten bis vierten Aspektes abhängig ist, der Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus ein Übertragungsrad auf, das mit der zweiten Abtriebswelle verbunden ist; wobei die Drehzahlübersetzungseinrichtung des Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus ein Antriebsseitenrad, das mit dem Antriebsrad in Eingriff steht, und ein Abtriebsseitenrad aufweist, das mit dem Übertragungsrad in Eingriff steht, wobei sich das Antriebsseitenrad und das Abtriebsseitenrad durch Profilverschiebung in ihrer Zähnezahl voneinander unterscheiden, wobei der Abstand zwischen der Mittelachse des Antriebsrades und der Mittelachse des Antriebsseitenrades gleich dem Abstand zwischen der Mittelachse des Übertragungsrades und der Mittelachse des Abtriebsseiten rades ist; und die Drehzahluntersetzungseinrichtung des Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus ein Antriebsseitenrad, das mit dem Antriebsrad in Eingriff steht, und ein Abtriebsseitenrad aufweist, das mit dem Übertragungsrad in Eingriff steht, wobei sich das Antriebsseitenrad und das Abtriebsseitenrad durch Profilverschiebung in ihrer Zähnezahl voneinander unterscheiden, wobei der Abstand zwischen der Mittelachse des Antriebsrades und der Mittelachse des Antriebsseitenrades gleich dem Abstand zwischen der Mittelachse des Übertragungsrades und der Mittelachse des Abtriebsseiten rades ist.

Nach einem sechsten Aspekt der Erfindung ist, soweit er von einem des ersten bis fünften Aspektes abhängig ist, das Antriebsteil ein Differentialgehäuse des Differentialgetriebe mechanismus.

Nach einem siebten Aspekt der Erfindung ist, soweit er von einem des ersten bis sechsten Aspektes abhängig ist, der Differentialgetriebemechanismus aus einem Planetengetriebe aufgebaut.

Nach einem achten Aspekt der Erfindung ist, soweit er von dem siebten Aspekt abhängig ist, das Planetengetriebe des Differentialgetriebemechanismus aus einem Hohlrad, das von der Antriebskraft des Motors gedreht wird, einem Sonnenrad, das mit der zweiten Abtriebswelle verbunden ist, und einem Planetenrad aufgebaut, das mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad in Eingriff steht, wobei das Planetenrad von einem Träger drehbar abgestützt ist; und wobei das Antriebsteil der Träger ist, der mit der ersten Abtriebswelle verbunden ist.

Nach einem neunten Aspekt der Erfindung weist, soweit er von dem achten Aspekt abhängig ist, der Träger einen Hohlnabenabschnitt auf, der derart ausgebildet ist, daß er sich zur Seite der zweiten Abtriebswelle hin parallel zu dieser erstreckt; wobei der Träger mit dem Antriebsrad des Drehzahl übersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus über den Hohlnabenabschnitt des Trägers verbunden ist.

Daher kann gemäß der Erfindung die Größe der Differentialvorrichtung auf ein geringes Maß beschränkt werden ein geringes Gewicht der Vorrichtung erreicht werden kann.

Ferner kann, da das übertragene Drehmoment durch die Drehzahlübersetzungskupplung und die Drehzahluntersetzungs kupplung kontinuierlich eingestellt werden kann, die Verteilung der Antriebskraft auf die erste bzw. die zweite Abtriebswelle ebenfalls kontinuierlich und fein eingestellt werden.

Außerdem wird, da der Differentialgetriebemechanismus aus dem Planetengetriebe aufgebaut ist, die Antriebskraft oder das Drehmoment, welches die zweite Abtriebswelle von der Drehzahlübersetzungskupplung und der Drehzahluntersetzungs kupplung aufnimmt, direkt auf die erste Abtriebswelle übertragen. In anderen Worten wird die Antriebskraft oder das Drehmoment von der Drehzahlübersetzungskupplung und der Drehzahluntersetzungskupplung direkt auf die erste und die zweite Abtriebswelle ohne direkte Beeinflussung durch die Drehbewegung oder die Drehzahl des Hohlrades übertragen, welches wie ein sogenanntes Differentialgehäuse ist und durch die Antriebskraft des Motors gedreht wird.

Ferner können, da die Drehzahlübersetzungskupplung und die Drehzahluntersetzungskupplung jeweils als Kupplungseinrichtung ausgebildet sind, die Montage der Kupplung und deren Wartung leicht durchgeführt werden und die radiale Größe des Trägergehäuses infolge der freien Auswahl der Montageposition auf ein geringes Maß begrenzt werden.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Differential vorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Ansicht entlang der Linie II-II aus Fig. 1; und

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Differential vorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Mit Bezug auf die Zeichnung werden Ausführungsformen einer Differentialvorrichtung nach der Erfindung beschrieben, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist ein Antriebsritzel 5 in einem Trägergehäuse 3 drehbar montiert, wobei die Antriebskraft des Motors auf einen Zahnkranz 7 übertragen wird, der mit dem Antriebsritzel 5 in Eingriff steht. Der Zahnkranz 7 ist an einem Differentialgehäuse 11 als Antriebsteil eines hinteren Differentials 1 sowie als Differentialgetriebemechanismus, der einem Kegelrad-Differentialmechanismus entspricht, festgelegt, welcher an einer aus Fig. 1 gesehen linken Hälfte (dem einem Ende) des Trägergehäuses 3 über Lager 9 drehbar abgestützt ist.

Innerhalb des Differentialgehäuses 11 ist eine Antriebsachse 13 festgelegt, auf welcher ein Antriebsnebenrad 15 drehbar abgestützt ist, mit dem einander gegenüberliegende Abtriebsnebenräder 17 und 19 an seiner rechten bzw. linken Seite in Eingriff stehen. Ein linkes Rad 25 als Fahrzeugrad ist mit dem linken Abtriebsnebenrad 17 über eine linke Abtriebswelle 21 als erste Abtriebswelle verbunden. Das rechte Abtriebsnebenrad 19 ist an einem Ende eines Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus 31 angeordnet, der nachfolgend beschrieben wird. Eine rechte Abtriebswelle 23 als zweite Abtriebswelle, die mit dem Abtriebsnebenrad 19 verbunden ist, erstreckt sich über ein Antriebsrad 33 (wird nachfolgend erläutert) des Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus 31 nach rechts und ist mit einem rechten Rad 27 als Fahrzeugrad verbunden.

Ferner ist der Drehzahlübersetzungs- und Drehzahlunter setzungsmechanismus 31 in dem Trägergehäuse 3 derart untergebracht, daß er benachbart zu der rechten Seite des hinteren Differentials 1 angeordnet ist. Das Antriebsrad 33 (bei dieser Ausführungsform ist die Zähnezahl gleich 30), das eine Hohlwelle aufweist, die mit dem Differentialgehäuse 11 verbunden ist, ist an der rechten Abtriebswelle 23 über ein Lager 35 drehbar abgestützt. Der Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus 31 weist einen Drehzahlüber setzungsmechanismus 37 als Drehzahlübersetzungseinrichtung und einen Drehzahluntersetzungsmechanismus 39 als Drehzahlunter setzungseinrichtung auf. Der Drehzahlübersetzungsmechanismus 37 weist ein Antriebsseitenrad 41 und ein Abtriebsseitenrad 43 auf und der Drehzahluntersetzungsmechanismus 39 weist ein Antriebsseitenrad 45 und ein Abtriebsseitenrad 47 auf. Der Drehzahlübersetzungsmechanismus 37 ist mit einer hydraulischen Mehrscheibenkupplung 53 oder dergleichen als Drehzahlübersetzungskupplung verbunden und der Drehzahluntersetzungsmechanismus 39 ist mit einer anderen hydraulischen Mehrscheibenkupplung 53 als Drehzahluntersetzungskupplung verbunden. Die Antriebsseitenräder 41 und 45 (bei dieser Ausführungsform ist die Zähnezahl 16 bzw. 17) stehen mit dem oben genannten Antriebsrad 33 in Eingriff.

Der Drehzahlübersetzungsmechanismus 37 und der Drehzahluntersetzungsmechanismus 39 sind parallel zueinander in einer Ebene quer oder senkrecht zu der Achse der linken Abtriebswelle 21 und der rechten Abtriebswelle 23 angeordnet. Ferner sind die hydraulischen Mehrscheibenkupplungen 53 auch parallel zueinander in einer anderen Ebene quer oder senkrecht zu der Achse der linken Abtriebswelle 21 und der rechten Abtriebswelle 23 angeordnet.

Zwei Wellenabschnitte 41a und 45a des jeweiligen Antriebsseitenrads 41 bzw. 45 in dem Drehzahlübersetzungsmechanismus 37 und dem Drehzahluntersetzungsmechanismus 39 stehen nach rechts von einer rechten Seitenwand 3a des Trägergehäuses 3 vor. Ferner sind die Abtriebsseitenräder 43 und 47 (bei dieser Ausführungsform ist die Zähnezahl 17 bzw. 16) an den Hohlwellenabschnitten nach rechts benachbart zu den Antriebsseitenrädern 41 bzw. 45 derart angeordnet, daß sie sich koaxial zueinander drehen. Ferner stehen diese Abtriebsseitenräder 43 und 47 mit einem Abtriebsrad 49 (bei dieser Ausführungsform ist die Zähnezahl 30) in Eingriff, das an der rechten Abtriebswelle 23 festgelegt ist.

In diesem Falle sind, da sich die Antriebsseitenräder 41 und 45 und die Abtriebsseitenräder 43 und 47 jeweils durch Profilverschiebung um einen Zahn voneinander unterscheiden, der Abstand zwischen der Mittelachse des Antriebsrades 33 und der Mittelachse des Antriebsseitenrades 41 bzw. 45 sowie der Abstand zwischen der Mittelachse des Abtriebsrades 49 und der Mittelachse des Abtriebsseitenrades 43 bzw. 47 gleich.

Ferner kann die axiale Position des Antriebsrades 33 und des Antriebsseitenrades 41 bzw. 45, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, derart vorgesehen sein, daß der axiale Raum der gesamten Vorrichtung durch Verschieben der Position aus dem Zustand, der in Fig. 1 gezeigt ist, zu dem hinteren Ende des Differentials 1 hin (in Fig. 1 nach links) gering gehalten wird.

Ferner sind die hydraulischen Mehrscheibenkupplungen 53 (nachfolgend kurz als Kupplung bezeichnet) zum Übersetzen und Untersetzen der Drehzahl, die jeweils in einem Kupplungsgehäuse 51 untergebracht sind und einheitlich sind, an der rechten Seitenwand 3a des Trägergehäuses 3 montiert. Kupplungstrommeln 55 der jeweiligen Kupplungen 53 sind an den Wellenabschnitten 41a bzw. 45a der jeweiligen Antriebsseitenräder 41 und 45 des oben genannten Drehzahlübersetzungsmechanismus 37 bzw. Drehzahluntersetzungsmechanismus 39 derart festgelegt, daß sie sich jeweils als ein einziger einheitlicher Körper drehen. Die Kupplungstrommeln 55 sind jeweils alternativ mit einer äußeren Scheibe 57, die in Drehrichtung verriegelt ist, und einer inneren Scheibe 59 versehen, die mit den Abtriebsseitenrädern 43 und 47 in Drehrichtung verriegelt ist. Ferner sind hydraulische Betätigungseinrichtungen 61 zum Verbinden und Trennen der Übertragung der Antriebskraft der jeweiligen Kupplung 53 an der rechten Seite angeordnet. Da die Druckkraft der jeweiligen hydraulischen Betätigungseinrichtung 61 kontinuierlich gesteuert werden kann, kann das übertragene Drehmoment der Kupplung 53 ebenfalls kontinuierlich gesteuert werden, wie sich das übertragene Drehmoment verändert.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Kupplungsgehäuse 51 zur Unterbringung der jeweiligen Kupplung 53 an dem oberen Abschnitt der Diagonalen des Trägergehäuses 3 montiert, um eine V-förmige Anordnung zu bilden. Infolge der Einheitlichkeit der Kupplungen 53 wird eine Automatikgetriebeflüssigkeit (ATF) für den Betrieb der hydraulischen Betätigungseinrichtung 61 und für die Schmierung des Kupplungsgehäuses 51 verwendet, und eine Hypoidgetriebeflüssigkeit wird für die Schmierung des Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus 31 und des hinteren Differentials 1 verwendet.

Als nächstes wird der Betrieb der Differentialvorrichtung erläutert.

Da die Antriebskraft des Motors auf das Differential gehäuse 11 übertragen wird, wird die Antriebskraft von den Abtriebsnebenrädern 17 und 19 auf die linke Abtriebswelle 21 und die rechte Abtriebswelle 23 übertragen, wobei das Antriebsrad 33 des Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus 31 die jeweiligen Antriebsseitenräder 41 und 45 des Drehzahlüber setzungsmechanismus 37 bzw. des Drehzahluntersetzungs mechanismus 39 antreibt. In dem Fall, daß beide Kupplungen zur Drehzahlübersetzung und Drehzahluntersetzung freigegeben werden, überträgt das hintere Differential 1 immer die gleiche Antriebskraft auf die linke und die rechte Abtriebswelle 21 und 23.

Wenn die Kupplung 53 zur Drehzahlübersetzung mittels der hydraulischen Betätigungseinrichtung 61 gekuppelt wird und die Kupplung 53 zur Drehzahluntersetzung freigegeben wird, übersetzt der Drehzahlübersetzungsmechanismus 37 die Drehzahl der rechten Abtriebswelle 23 im Verhältnis 17/16. Die Größe der Drehzahlübersetzung durch den Drehzahlübersetzungsmechanismus 37 kann durch Steuerung der Druckkraft der hydraulischen Betätigungseinrichtung 61 (des übertragenen Drehmoments der Kupplung) kontinuierlich eingestellt werden. Dementsprechend wird die Antriebskraft der rechten Abtriebswelle 23 erhöht und die Antriebskraft der linken Abtriebswelle 21 wird um den entsprechenden Betrag verringert.

Die Antriebskraft, die auf die linke und die rechte Antriebswelle 21 und 23 beim Kuppeln der Kupplung 53 zur Drehzahlübersetzung verteilt wird, wird durch die folgenden Gleichungen definiert:

T_R = (T_i/2) + (T_c) - (T_c/2)
T_L = (T_i/2) - (T_c/2)

wobei T_R ein Verteilungsmoment der rechten Abtriebswelle 23 ist, T_L ein Verteilungsmoment der linken Abtriebswelle 21 ist, T_i ein Antriebsmoment des hinteren Differentials 1 (des Zahnkranzes 7) ist und T_c ein Drehzahlübersetzungsmoment der rechten Abtriebswelle 23 (des Abtriebsrades 49) ist, das durch Kuppeln der Drehzahlübersetzungskupplung 53 erzeugt wird.

Wenn die Drehzahlübersetzungskupplung 53 in dem Moment gekuppelt wird, in dem das Fahrzeug nach links fährt, wie oben erwähnt, kann ein untersteuerungszustand verhindert werden, da die Drehkraft, welche das Fahrzeug in Drehrichtung nach innen (in Richtung nach links innen) dreht, erhöht wird, wodurch das Drehverhalten des Fahrzeuges verbessert werden kann.

Ferner kann beim Starten des Fahrzeuges in dem Fall, daß das linke Fahrzeugrad 25 mit einem geringen Reibkoeffizienten auf der Straße steht und leicht gleiten kann, der Start des Fahrzeuges durch Erhöhen des Verteilungsmomentes auf das rechte Fahrzeugrad 27, welches schwer gleitet, wie in oben genannter Weise leicht durchgeführt werden.

Als nächstes untersetzt, wenn die Kupplung 53 zur Drehzahluntersetzung mittels der hydraulischen Betätigungs einrichtung 61 gekuppelt wird und die Kupplung 53 zur Drehzahlübersetzung freigegeben wird, der Drehzahlunter setzungsmechanismus 39 die Drehzahl der rechten Abtriebswelle 23 (des rechten Fahrzeugrades) im Verhältnis 17/16. Die Größe der Drehzahluntersetzung durch den Drehzahluntersetzungs mechanismus 39 kann durch Steuerung der Druckkraft der hydraulischen Betätigungseinrichtung 61 (des übertragenen Drehmoments der Kupplung) kontinuierlich eingestellt werden. Dementsprechend wird die Antriebskraft der rechten Abtriebswelle 23 verringert und die Antriebskraft der linken Abtriebswelle 21 wird um den entsprechenden Betrag erhöht.

Die Antriebskraft, die auf die linke und die rechte Antriebswelle 21 und 23 beim Kuppeln der Kupplung 53 zur Drehzahluntersetzung verteilt wird, wird durch die folgenden Gleichungen definiert:

T_R = (T_i/2) - (T_c) + (T_c/2)
T_L = (T_i/2) + (T_c/2)

wobei T_R ein Verteilungsmoment der rechten Abtriebswelle 23 ist, T_L ein Verteilungsmoment der linken Abtriebswelle 21 ist, T_i ein Antriebsmoment des hinteren Differentials 1 (des Zahnkranzes 7) ist und T_c ein Drehzahlübersetzungsmoment der rechten Abtriebswelle 23 (des Abtriebsrades 49) ist, das durch Kuppeln der Drehzahluntersetzungskupplung 53 erzeugt wird.

Derselbe Vorgang und dieselbe Wirkung wie bei dem Kupplungsvorgang der Drehzahlübersetzungskupplung 53, der oben erläutert ist, kann durch Kuppeln der Drehzahluntersetzungs kupplung 53 entsprechend dem Drehzustand des Fahrzeuges und dem Straßenzustand beim Starten des Fahrzeuges erreicht werden.

Daher wird gemäß der Erfindung der Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus 31 durch eine zweistufige Anordnung mit den jeweiligen Antriebsseitenrädern 41 und 45 sowie den jeweiligen Abtriebsseitenrädern 43 und 47 gebildet, so daß die axiale Länge der Differentialvorrichtung zusammen mit dem Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungs mechanismus 31 auf eine geringe Größe, die von der Struktur der herkömmlichen dreistufigen Getriebeanordnung abweicht, beschränkt werden kann und ein geringes Gewicht der Vorrichtung erreicht werden kann.

Ferner kann, da das übertragene Drehmoment durch die hydraulische Mehrscheibenkupplung 53 kontinuierlich eingestellt werden kann, die Verteilung der Antriebskraft auf die jeweilige Abtriebswelle 21 und 23 kontinuierlich und fein eingestellt werden.

Desweiteren können, da die Kupplungen 53 einheitlich ausgebildet sind, die Montage der Kupplung 53 und deren Wartung leicht durchgeführt werden und die freie Auswahl der Montage position am Trägergehäuse 3 erweitert werden. Die Kupplung kann an einem oberen Abschnitt der Diagonale des Trägergehäuses 3 wie bei der Ausführungsform angeordnet sein, so daß ein Vorstehen der Kupplung von dem unteren Abschnitt des Trägergehäuses 3 zur Straßenseite hin verhindert werden kann. Dementsprechend kann das Risiko einer Kollision der Kupplung mit einem von der Straßenoberfläche vorstehenden Gegenstand vermieden werden.

Mit Bezug auf Fig. 3 wird eine Differentialvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung erläutert.

Die Differentialvorrichtung hat außer einem Differential getriebe dieselbe Struktur wie die Differentialvorrichtung nach der ersten Ausführungsform. Dementsprechend werden die Bauteile mit derselben Funktion mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Ein Hohlrad 73 einer hinteren Differentialvorrichtung 71, die einem Planetengetriebe-Differentialmechanismus entspricht, ist an der linken Hälfte (dem einem Ende) des Trägergehäuses 3 über Lager 9 drehbar abgestützt. Der Zahnkranz 7 ist am äußeren Umfang des Hohlrades 73 festgelegt und steht mit dem Antriebsritzel 5 in Eingriff, das an dem Trägergehäuse 3 drehbar abgestützt ist. Die Antriebskraft des Motors wird über das Antriebsritzel 5 auf den Zahnkranz 7 übertragen.

Ein Antriebsnebenradträger 77 als Träger, der eine Mehrzahl von Antriebsnebenrädern 75 als Planetenräder, die mit dem Hohlrad 73 in Eingriff stehen, drehbar abstützt, ist koaxial zu dem Hohlrad 73 angeordnet. Ein Sonnenrad (das andere der Abtriebswellenräder) 79 ist koaxial zu dem Hohlrad 73 angeordnet und steht mit den Antriebsnebenrädern 75 in Eingriff.

Ferner ist ein linker Träger 77a des Antriebsnebenrad trägers 77 mit der linken Abtriebswelle 21 verbunden, so daß das linke Fahrzeugrad 25 angetrieben wird. Ein Hohlnabenabschnitt 77c eines rechten Trägers 77b in dem Antriebsnebenradträger 77 erstreckt sich zu dem rechts benachbarten Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungs mechanismus 31 hin. Das Antriebsrad 33 des Drehzahl übersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus 31 weist die Hohlwelle auf. Das Antriebsrad 33 ist an der vorderen Seite des Hohlnabenabschnitts 77c festgelegt.

Andererseits ist die rechte Abtriebswelle 23 mit dem Sonnenrad 79 verbunden und erstreckt sich durch den axial mittleren Abschnitt des Hohlnabenabschnitts 77c hindurch, der an dem rechten Träger 77b des Antriebsnebenradträgers 77 derart ausgebildet ist, so daß die Antriebswelle 23 von der rechten Seitenwand 3a des Trägergehäuses 3 nach rechts vorsteht, wodurch sie das rechte Fahrzeugrad 27 antreibt.

Bei der oben genannten Struktur sind gemäß der Erfindung der Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus 31 außer der hinteren Differentialvorrichtung 71 die Einrichtung der hydraulischen Mehrscheibenkupplung 53 und die Struktur der hydraulischen Betätigungseinrichtung 61 dieselbe wie die nach der oben genannten ersten Ausführungsform, wobei derselbe Betrieb und dieselbe Wirkung wie nach der ersten Ausführungsform erreicht werden können.

Die Drehzahlübersetzungskupplung und die Drehzahluntersetzungskupplung nach der Erfindung sind nicht auf die Struktur nach den oben genannten Ausführungsformen beschränkt, das heißt, daß sie benachbart zu dem Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus sind, sondern können auch relativ zu dem Differentialgetriebe mechanismus einander gegenüberliegend angeordnet sein.

Claims

1. Differentialvorrichtung, mit:
einem Trägergehäuse (3);
einem Differentialgetriebemechanismus (1; 71), der innerhalb des Trägergehäuses (3) drehbar montiert ist, wobei der Differentialgetriebemechanismus (1; 71) ein Antriebsteil (11; 77), das von der Antriebskraft des Motors drehbar angetrieben ist, und eine erste Abtriebswelle (21) und eine zweite Abtriebswelle (23) aufweist, welche Abtriebswellen (21, 23) die Antriebskraft des Motor auf die Fahrzeugräder (25 bzw. 27) verteilen;
einem Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungs mechanismus (31), der in dem Trägergehäuse (3) benachbart zu dem Differentialgetriebemechanismus (1; 71) montiert ist, wobei der Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus (31) ein Antriebsrad (33), das mit dem Antriebsteil (11; 77) verbunden ist, eine Drehzahlübersetzungseinrichtung (37), welche die Drehzahl des Antriebsrades (33) übersetzt, und eine Drehzahluntersetzungseinrichtung (39) aufweist, welche die Drehzahl des Antriebsrades (33) untersetzt, wobei die Drehzahlübersetzungseinrichtung (37) und die Drehzahlunter setzungseinrichtung (39) parallel zueinander in einer Ebene quer zur Achse der ersten Abtriebswelle (21) und der zweiten Abtriebswelle (23) angeordnet sind;
einer Drehzahlübersetzungskupplung (53), die an dem Trägergehäuse (3) montiert ist, wobei die Drehzahlüber setzungskupplung (53) die Drehbewegung des Antriebsrades (33) auf die zweite Abtriebswelle (23) überträgt und von dieser trennt, wobei die Drehzahlübersetzungskupplung (53) eine Betätigungseinrichtung (61) aufweist, welche die Drehzahl übersetzungskupplung (53) intermittierend betätigt; und
einer Drehzahluntersetzungskupplung (53), die an dem Trägergehäuse (3) montiert ist, wobei die Drehzahlunter setzungskupplung (53) die Drehbewegung des Antriebsrades (33) auf die zweite Abtriebswelle (23) überträgt und von dieser trennt, wobei die Drehzahluntersetzungskupplung (53) eine Betätigungseinrichtung (61) aufweist, welche die Drehzahl untersetzungskupplung (53) intermittierend betätigt;
wobei die Drehzahlübersetzungskupplung (53) und die Drehzahluntersetzungskupplung (53) parallel zueinander in einer Ebene quer zur Achse der ersten Abtriebswelle (21) und der zweiten Abtriebswelle (23) angeordnet sind.

2. Differentialvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drehzahlübersetzungskupplung (53) und die Drehzahl untersetzungskupplung (53) steuerbare Mehrscheibenkupplungen sind; und
die Drehzahlübersetzungskupplung (53) und die Drehzahl untersetzungskupplung (53) im wesentlichen das Drehmoment des Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus (31) variieren und auf die zweite Abtriebswelle (23) kontinuierlich übertragen.

3. Differentialvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Drehzahlübersetzungskupplung (53) und die Drehzahl untersetzungskupplung (53) als Einrichtungen ausgebildet sind, die zum Anbringen an das Trägergehäuse (3) geeignet sind.

4. Differentialvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Abtriebswelle (23) derart angeordnet ist, daß sie sich durch einen hohlen axialen Mittelabschnitt des Antriebsrades (33) des Drehzahlübersetzungs- und Drehzahl untersetzungsmechanismus (31) hindurch erstreckt.

5. Differentialvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei
der Drehzahlübersetzungs- und Drehzahluntersetzungs mechanismus (31) ein Übertragungsrad (49) aufweist, das mit der zweiten Abtriebswelle (23) verbunden ist;
die Drehzahlübersetzungseinrichtung (37) des Drehzahl übersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus (31) ein Antriebsseitenrad (41), das mit dem Antriebsrad (33) in Eingriff steht, und ein Abtriebsseitenrad (43) aufweist, das mit dem Übertragungsrad (49) in Eingriff steht, wobei sich das Antriebsseitenrad (41) und das Abtriebsseitenrad (43) durch Profilverschiebung in ihrer Zähnezahl voneinander unterscheiden, wobei der Abstand zwischen der Mittelachse des Antriebsrades (33) und der Mittelachse des Antriebsseitenrades (41) gleich dem Abstand zwischen der Mittelachse des Übertragungsrades (49) und der Mittelachse des Abtriebs seitenrades (43) ist; und
die Drehzahluntersetzungseinrichtung (39) des Drehzahl übersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus (31) ein Antriebsseitenrad (45), das mit dem Antriebsrad (33) in Eingriff steht, und ein Abtriebsseitenrad (47) aufweist, das mit dem Übertragungsrad (49) in Eingriff steht, wobei sich das Antriebsseitenrad (45) und das Abtriebsseitenrad (47) durch Profilverschiebung in ihrer Zähnezahl voneinander unterscheiden, wobei der Abstand zwischen der Mittelachse des Antriebsrades (33) und der Mittelachse des Antriebsseitenrades (45) gleich dem Abstand zwischen der Mittelachse des Über tragungsrades (49) und der Mittelachse des Abtriebsseitenrades (47) ist.

6. Differentialvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Antriebsteil (11) ein Differentialgehäuse des Differentialgetriebemechanismus (1) ist.

7. Differentialvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Differentialgetriebemechanismus (71) aus einem Planetengetriebe aufgebaut ist.

8. Differentialvorrichtung nach Anspruch 7, wobei
das Planetengetriebe des Differentialgetriebemechanismus (71) aus einem Hohlrad (73), das von der Antriebskraft des Motors gedreht wird, einem Sonnenrad (79), das mit der zweiten Abtriebswelle (23) verbunden ist, und einem Planetenrad (75) aufgebaut ist, das mit dem Hohlrad (73) und dem Sonnenrad (79) in Eingriff steht, wobei das Planetenrad (75) von einem Träger (77) drehbar abgestützt ist; und
das Antriebsteil der Träger (77) ist, der mit der ersten Abtriebswelle (21) verbunden ist.

9. Differentialvorrichtung nach Anspruch 8, wobei
der Träger (77) einen Hohlnabenabschnitt (77c) aufweist, der derart ausgebildet ist, daß er sich zur Seite der zweiten Abtriebswelle (23) hin parallel zu dieser erstreckt; und
der Träger (77) mit dem Antriebsrad (33) des Drehzahl übersetzungs- und Drehzahluntersetzungsmechanismus (31) über den Hohlnabenabschnitt (77c) des Trägers (77) verbunden ist.