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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte Differentialgetriebevorrichtung,
worin ein Planetengetriebemechanismus und ein Differentialgetriebemechanismus,
entsprechend dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 8, in ein Gehäuse eingebaut sind.
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STAND DER
TECHNIK
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Ein
Allradantriebsfahrzeug, das einen Quermotor mit Frontantrieb aufweist,
umfasst eine vordere Differentialgetriebevorrichtung, die mit einer
frontgetriebenen Beschleunigungswelle verbunden ist, eine hintere
Differentialgetriebevorrichtung, die mit einer heckgetriebenen Beschleunigungswelle
verbunden ist, und eine Art Kopplung zur Kraftübertragung aus einem Getriebe
zu den Front- und Heck-Differentialgetriebevorrichtungen sowie zur
Differentialdrehung zwischen den Front- und Heck-Differentialgetriebevorrichtungen.
Eine zentrale Differentialgetriebevorrichtung stellt eine erwünschte Möglichkeit
der normalen Kraftverteilung zur Front- und Heck-Differentialgetriebevorrichtung
dar. Ein Allradantriebsfahrzeug, das einen Quermotor mit Frontantrieb
aufweist, verfügt
mitunter jedoch nicht über den
ausreichenden Platz, um einen Einfach-Eingangs- und einen Zweifach-Ausgangs-Mechanismus einzubauen,
der für
eine zentrale Differentialgetriebevorrichtung erforderlich ist.
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Das
Dokument mit dem der vorliegenden Erfindung nächstliegenden Stand der Technik,
die EP-A-857892, offenbart eine Differentialgetriebeanordnung, worin
ein Stützschaft
senkrecht zur Drehachse des Gehäuses
steht. Planetenräder
drehen sich mit dem Gehäuse
und sind in Eingriff mit den Seitenzahnrädern.
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Im
US-Patent 5.484.348 ist eine kombinierte Differentialgetriebevorrichtung
offenbart, worin ein Differentialgetriebemechanismus und ein Planetengetriebemechanismus
in ein Gehäuse
eingebaut sind. Wenn diese kombinierte Differentialgetriebevorrichtung
in einem Allradantriebsfahrzeug, das einen Quermotor mit Frontantrieb
aufweist, Anwendung findet, wird der Differentialgetriebemechanismus
als zentrale Differentialge triebevorrichtung und der Planetengetriebemechanismus
als vordere Differentialgetriebevorrichtung verwendet. Deshalb ist
die vorliegende kombinierte Differentialgetriebevorrichtung fähig, das
oben erläuterte
Problem des Platzmangels bezüglich
des Einbaus der zentralen Difterentialgetriebevorrichtung ohne weiteres
zu lösen.
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Eine
Anordnung einer vorderen Differentialgetriebevorrichtung in einem
Fahrzeug mit Frontantrieb, das einen Quermotor mit Frontantrieb
aufweist, erfordert Folgendes: Abstand von der Bodenoberfläche, Position
in einer Vorwärts/Rückwärts-Richtung zur
Erzielung einer Reduktion des Gewichts der überhängenden Teile und eine Anordnung
in Links/Rechts-Richtung zwischen zwei Beschleunigungswellen. Damit
diese Erfordernisse so gut wie möglich
erfüllt
werden, wird eine große
externe Abschrägung
auf dem Gehäuse
der vorderen Difterentialgetriebevorrichtung gebildet. Diese große externe Abschrägung wird
gegenüberliegend
einer ähnlichen Abschrägung eines
Drehmomentwandlers oder einer Kupplung angeordnet. Diese Anforderung
muss ebenfalls erfüllt
werden, damit ein Allradantriebsfahrzeug fertiggestellt wird, indem
eine kombinierte Difterentialgetriebevorrichtung in einen Raum eingebaut wird,
worin die vordere Difterentialgetriebevorrichtung ausreichend Platz
hat.
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Der
Differentialgetriebemechanismus der in obigem US-Patent 5.484.348
offenbarten kombinierte Differentialgetriebevorrichtung weist jedoch
ein Paar an Seitenzahnrädern
auf, das auf einer Drehachse eines Gehäuses angeordnet ist, wobei
in einem dieser Seitenzahnräder
ein Planetengetriebemechanismus angeordnet ist. Somit verfügt dieses Seitenzahnrad über einen
vergleichsweise großen Durchmesser.
Das andere Seitenzahnrad weist in Übereinstimmung mit dem Durchmesser
des zuerst angeführten
Seitenzahnrads einen ebenfalls großen Durchmesser auf. Die zwei
Seitenzahnräder
mit jeweils großen
Durchmessern sind nebeneinander in axialer Richtung zum Gehäuse angeordnet.
Zudem ist ein Paar an Planetenrädern,
das mit den entsprechenden Seitenzahnrädern verbunden werden soll, an
einer äußeren Seite
davon angeordnet. Sofern keine große Anzahl an solchen Planetenrädern in Umfangsrichtung
angeordnet ist, ist es erforderlich, die Zahnbreite der jeweiligen
Seitenzahnräder
und folglich auch der jeweiligen Planetenräder zu vergrößern, damit
ein ausreichender Widerstand gegeben ist. Dies führt zu dem Problem, dass dadurch
die Ausbildung einer Abschrägung
am Gehäuse
nur schwer zu erzielen ist. Da der Einsatz einer großen Anzahl
von Planetenrädern
sowohl bei der zentralen Differentialgetriebevorrichtung als auch
bei der vorderen Differentialgetriebevorrichtung erforderlich wird,
ergibt sich darüber
hinaus ein weiteres Problem, das den Anstieg der Herstellungskosten
betrifft.
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In
der DE-A-3600385 ist eine Differentialgetriebeanordnung mit einem
ersten Differentialgetriebe und einem zweiten Differentialgetriebe
offenbart, die konzentrisch in einem gemeinsamen Gehäuse eingebaut
sind. Beide Differentialgetriebe sind als Ausgleichsstirnräder ausgebildet.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer kombinierten
Differentialgetriebevorrichtung, in welcher eine große Abschrägung auf
einem Gehäuse
ausgebildet werden kann.
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Zur
Erreichung dieses Ziels ist eine erste Art der Ausführung der
vorliegenden Erfindung in Anspruch 1 dargelegt.
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Gemäß der ersten
Art der Ausführung
der vorliegenden Erfindung kann es sein, dass das Planetenrad drehbar
in einer Tasche vorliegt, die im Gehäuse ausgebildet ist. Vorzugsweise
werden Kegelräder
als das Elementzahnrad und das Seitenzahnrad verwendet, wobei das
Elementzahnrad um seine eigene Drehachse orthogonal zur Drehachse
angeordnet ist. Es wird auch bevorzugt, dass eine kegelige Abschrägung an
einem Endabschnitt des Gehäuses
ausgebildet ist.
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Eine
zweite Art der Ausführung
der vorliegenden Erfindung ist in Anspruch 8 dargelegt.
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Gemäß der zweiten
Art der Ausführung
der vorliegenden Erfindung kann es sein, dass das Planetenrad drehbar
in einer Tasche vorliegt, die im Gehäuse ausgebildet ist. Vorzugsweise
werden Kegelräder
als das Elementzahnrad und das Seitenzahnrad verwendet, wobei das
Elementzahnrad um seine eigene Drehachse orthogonal zur Drehachse
angeordnet ist. Es wird auch bevorzugt, dass eine kegelige Abschrägung an
einem Endabschnitt des Gehäuses
ausgebildet ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt
eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y aus 2 und
eine erste Ausführungsform der
ersten Art der Durchführung
der vorliegenden Erfindung dar.
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2 stellt
eine Schnittansicht entlang der Linie X-X aus 1 dar.
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3 stellt
eine Draufsicht dar, die einen schematischen Aufbau eines Getriebesystems
eines Fahrzeugs zeigt, das mit der kombinierten Differentialgetriebevorrichtung
der 1 und 2 ausgestattet ist.
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4 stellt
eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y aus 5 und
ein erstes Ausführungsbeispiel
der zweiten Art der Ausführung
der vorliegenden Erfindung dar.
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5 stellt
eine Schnittansicht entlang der Linie X-X aus 4 dar.
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BESTE ART
DER AUSFÜHRUNG
DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Die 1 bis 3 zeigen
ein erstes Ausführungsbeispiel
einer ersten Art der Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Eine kombinierte Differentialgetriebevorrichtung 1 umfasst
gemäß dieser
Ausführungsform
ein Gehäuse 10,
das um eine Drehachse L drehbar angetrieben wird, einen Planetengetriebemechanismus 20 und
einen Differentialgetriebemechanismus 30, die in dem Gehäuse 10 angeordnet
sind.
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Das
Gehäuse 10 weist
zwei Gehäusebauteilkörper 11, 12 auf,
wobei die Gehäusebauteilkörper 11, 12 in
Richtung der Drehachse L so angeordnet sind, dass diese einander
gegenüber
liegen und durch einen Bolzen 42 miteinander verbunden
sind.
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Ein
Antriebszahnrad 41 ist an einem Außenumfang des Gehäusebauteilkörpers 11 durch
den Bolzen 42 befestigt. Wie in 3 angeführt, wird
dieses Antriebszahnrad 41 von einem Abtriebszahnrad Tg
eines Getriebes T drehbar angetrieben. Dadurch wird das Gehäuse 10 um
die Drehachse L gedreht.
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Der
Planetengetriebemechanismus 20 umfasst ein Innenzahnrad 21,
ein Planetenrad 22 und ein Sonnenrad 23. Das Innenzahnrad 21 ist
im Inneren des Gehäuses 10 drehbar
angeordnet, wobei dessen Achse mit der Drehachse L fluchtend ausgerichtet
ist.
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Das
Planetenrad 22 ist im Inneren des Gehäuses 10 angeordnet,
wobei dessen Achse parallel zur Drehachse L ausgerichtet ist. Es
wird zumindest ein solches Planetenrad verwendet. In dieser Ausführungsform
werden mehrere Planetenräder 22 verwendet.
Diese Planetenräder 22 sind
in gleichen Abständen
in Umfangsrichtung des Gehäuses 10 angeordnet.
Die Planetenräder 22 liegen
drehbar in Taschen 12a vor, die zusammen mit dem Gehäuse 10 um
die Drehachse L gedreht werden. Jedes der Planetenräder 22 kann
sich auch um seine eigene Achse drehen. Die Planetenräder 22 sind
mit dem Innenzahnrad 21 verzahnt.
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Das
Sonnenrad 23 ist zylinderförmig konfiguriert. Das Sonnenrad 23 ist
innerhalb des Gehäuses 10 drehbar
angeordnet, wobei dessen Achse mit der Drehachse L fluchtend ausgerichtet
ist. Ein Endabschnitt (linker Endabschnitt in 1)
des Sonnenrads 23 ist in das Innenzahnrad 21 eingefügt. Ein äußerer Radabschnitt 23a ist
auf dem Außenumfang eines
Endabschnitts des Sonnenrads 23 ausgebildet. Dieser äußere Radabschnitt 23a ist
mit dem Planetenrad 22 verzahnt. Wenn sich das Planetenrad 22 nicht
um seine eigene Achse dreht, dreht sich das Sonnenrad 23 folglich
in gleicher Geschwindigkeit in Übereinstimmung
mit dem Innenzahnrad 21. Wenn sich das Planetenrad 22 hingegen
um seine eigene Achse dreht, dreht sich das Sonnenrad 23 in
höherer oder
geringer Geschwindigkeit übereinstimmend
mit der Umdrehungsgeschwindigkeit des Planetenrads 22 in
Bezug auf das Innenzahnrad 21. Ob sich das Sonnenrad 23 bei
hoher oder geringer Geschwindigkeit dreht, hängt von der Beziehung zwischen
der Umdrehungsrichtung und der Drehrichtung des Planetenrads 22 ab.
Wenn sich das Planetenrad 22 um seine tenrads 22 ab.
Wenn sich das Planetenrad 22 um seine eigene Achse dreht,
kommt es zu einem Reibungswiderstand zwischen der Außenumfangsoberfläche des
Planetenrads 22 und der Innenumfangsoberfläche der
Tasche 12a. Folglich ist die Differentialdrehung zwischen
Innenzahnrad 21 und Sonnenrad 23 in gleichem Ausmaß wie der
Reibungswiderstand eingeschränkt,
und das Ausmaß des
Drehmoments, das dem Reibungswiderstand entspricht, wird aus dem
Sonnenrad 23 oder Innenzahnrad 21, das sich in
hoher Geschwindigkeit mit dem Innenzahnrad 21 dreht, oder
dem Sonnenrad 23, das sich bei geringer Geschwindigkeit
dreht, angetrieben. Das andere Ende des Sonnenrads 23 steht über den
Gehäusebauteilkörper 12 nach
außen vor.
Am anderen Ende des Sonnenrads 23 wird ein Schiebekeil 23b ausgebildet,
wobei dieser Schiebekeil 23b mit einer Heckdifferentialgetriebevorrichtung 44 mit
einem wie später
beschriebenen Drehübertragungsmechanismus 43 verbunden.
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Der
Differentialgetriebemechanismus 30 umfasst eine Ummantelung 31.
Diese Ummantelung 31 liegt drehbar im Inneren des Gehäuses 10 vor,
wobei deren Achse mit der Drehachse L fluchtend ausgerichtet ist.
Die Ummantelung 31 umfasst einen hohlen zylinderförmigen Aufnahmeabschnitt 31a und
einen Scheibenabschnitt 31b. Der Aufnahmeabschnitt 31a ist
im Sonnenrad 23 mit einem Krümmungsradius aufgenommen, der
mit der Drehachse L ausgerichtet ist. Ein Getriebeabschnitt 31c ist
auf der Außenumfangsoberfläche des
Scheibenabschnitts 31b ausgebildet. Dieser Getriebeabschnitt 31c ist
mit dem Innenzahnrad 21 verzahnt. Der Getriebeabschnitt 31c und
das Innenzahnrad 21 sind schiebekeilartig miteinander verbunden.
Folglich dreht sich die Ummantelung 31 in Übereinstimmung
mit dem Innenzahnrad 21.
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Ein
zur Drehachse senkrechter Lagerschaft 32 ist an einem Zentralbereich
des Aufnahmeabschnitts 31a befestigt. Elementzahnräder 33, 33 sind an
gegenüberliegenden
Enden des Lagerschafts 32 im Innern des Aufnahmeabschnitts 31a drehbar
gelagert. Folglich kann sich jedes der Elementzahnräder 33 um
die Drehachse L drehen sowie auch um den Lagerschaft 32.
Obwohl mehrere Elementzahnräder 33 eingesetzt
werden, kann (hierfür)
nur eines verwendet werden. Obwohl ein Kegelrad als Elementzahnrad 33 verwendet
wird, kann (hierfür)
nur ein Stirn- oder Schrägstirnrad
wie in bekannten vergleichbaren Differentialgetriebevorrichtungen
eingesetzt werden.
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In
diesem Fall ist das Stirn- oder Schrägstirnrad parallel zur Drehachse
L angeordnet.
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Ein
Paar Seitenzahnräder 34, 34 sind
drehbar im Aufnahmeabschnitt 31a aufgenommen, wobei deren
Achsen mit der Drehachse L ausgerichtet sind. Jedes der Seitenzahnräder 34 ist
mit den Elementzahnrädern 33 verzahnt.
Wenn sich das Elementzahnrad 33 nicht um die eigene Achse
dreht, für
den Fall, dass sich die Ummantelung 31 zusammen mit dem
Innenzahnrad 21 dreht, dreht sich das Paar der Seitenzahnräder 34, 34 mit
gleicher Geschwindigkeit. Andererseits, wenn das Elementzahnrad 33 um seine
eigene Achse rotiert, dreht sich das Paar der Seitenzahnräder 34, 34 in
gegenseitig unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Ein Schiebekeilloch 34a ist in
einem Zentralbereich jedes der Seitenzahnräder 34 ausgebildet.
Die linken und rechten Vorderräder WF1,
WF2 sind, wie später
beschrieben, mit den entsprechenden Schiebekeillöchern 34a, 34a verbunden.
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Eine
Abschrägung 12b um
die Drehachse L ist auf einer Außenoberfläche des Gehäusebauteilkörpers 12 ausgebildet.
Diese Abschrägung 12b ist groß genug
dimensioniert, damit die kombinierte Differentialgetriebevorrichtung 1 in
ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb, das einen Quermotor aufweist, problemlos
eingebaut werden kann. Da der Differentialgetriebemechanismus 30 in
das Sonnenrad 23 aufgenommen ist, bedeutet dies, dass das
Sonnenrad 23 in dieser kombinierten Differentialgetriebevorrichtung 1 einen
vergleichsweise großen
Durchmesser erhält.
Das Innenzahnrad 21 erhält
damit übereinstimmend
ebenfalls einen großen
Durchmesser. Das Innenzahnrad 21 und das Sonnenrad 23 sind
jedoch an der Außen-
und Innenseite des Gehäuses 10 in Radialrichtung
und nicht nebeneinander in Richtung der Drehachse L angeordnet.
Folglich kann die Breite eines Außenumfangsseitenabschnitts
des Gehäuses 10 in
Richtung der Drehachse L reduziert werden. Obwohl die zwei Seitenräder 34, 34 des
Differentialgetriebemechanismus 30 nebeneinander in Richtung der
Drehachse L angeordnet sind, ist der Außendurchmesser des jeweiligen
Seitenzahnrads 34 gering. Folglich vergrößert sich
der Durchmesser des Außenumfangsseitenabschnitts
des Gehäuses 10 in Richtung
der Drehachse L, dadurch dass die zwei Seitenzahnräder 34, 34 im
Gehäuse 10 aufgenommen
werden, nicht, wobei es jedoch zu einer Vergrößerung der Breite der Innenumfangsseite
des Gehäuses 10 in
Richtung der Drehachse L kommt. Wie erläutert, kann die Breite des
Gehäuses 10 in
Richtung der Drehachse L auf der Außenumfangsseite reduziert werden,
wenn sich auch dadurch die Breite auf der Innenumfangsseite vergrößert. Folglich
kann eine große
Abschrägung 12b auf
dem Gehäuse 10 ausgebildet
werden.
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Wie
in 3 gezeigt, ist die kombinierte Differentialgetriebevorrichtung 1 an
einem Fahrzeug (nicht angeführt)
angebracht, wobei deren Abschrägung 12b gegenüberliegend
einer Abschrägung
Cc des Drehmomentwandlers oder der Kupplung C angeordnet ist. Das
Sonnenrad 23 des Planetengetriebemechanismus 20 ist
mit der Heckdifterentialgetriebevorrichtung 44 mittels
eines Drehübertragungsmechanismus 43 verbunden
und aus der Heckdifferentialgetriebevorrichtung 44 sodann
mit den linken und rechten Hinterrädern WR1, WR2 verbunden. Das Paar
der Seitenzahnräder 32, 32 des
Difterentialgetriebemechanismus 30 sind mit den linken
bzw. rechten Vorderrädern
WF1, WF2 verbunden. Folglich wird ein Teil des Drehmoments eines
Motors E, der auf die kombinierte Differentialgetriebevorrichtung 1 über einen
Drehmomentwandler oder eine Kupplung C übertragen wird, ein Abtriebszahnrad
Tg des Getriebes T und ein Antriebszahnrad 41 auf die linken und
rechten Hinterräder
WR1, WR2 über
das Planetenrad 22, das Sonnenrad 23, den Drehübertragungsmechanismus 43 und
die Heckdifferentialgetriebevorrichtung 44 übertragen.
Ein Teil des restlichen Drehmoments von Motor E wird auf die linken und
rechten Vorderräder
WF1, WF2 durch das Planetenrad 22, das Innenzahnrad 21,
die Ummantelung 31, den Lagerschaft 32, das Elementzahnrad 33 und die
Seitenzahnräder 34, 34 übertragen.
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Die 4 und 5 stellen
eine Ausführungsform
der zweiten Art der Ausführung
der vorliegenden Erfindung dar. In einer kombinierten Differentialgetriebevorrichtung 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform
ist ein zylindrisches Drehübertragungselement 25 drehbar
im Gehäuse 10 bereitgestellt,
wobei dessen Achse mit der Drehachse L ausgerichtet ist. Ein Getriebeabschnitt 25a ist
an einem Ende dieses Drehübertragungselements 25 ausgebildet.
Der Getriebeabschnitt 25a ist mit dem Innenzahnrad 21 schiebekeilartig
verbunden, wodurch sich das Drehübertragungselement 25 in Übereinstimmung
mit dem Innenzahnrad 21 dreht. Das andere Ende des Drehübertragungselements 25 steht über das
Gehäuse 10 nach
außen
vor. Ein Schiebekeilabschnitt 25b ist statt des Schiebekeilabschnitts 23b des
Sonnenrads 23 der oben erläuterten Ausführungsform
auf dem vorstehenden Abschnitt des Drehübertragungselements 25 ausgebildet.
Der Schiebekeilabschnitt 25b ist mit der Heckdifferentialgetriebevorrichtung 44 über einen
Drehübertragungsmechanismus 43 verbunden.
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Eine
Tasche 11a ist statt der im Gehäusebauteilkörper 12 der oben erläuterten
Ausführungsform
ausgebildeten Tasche 12a im Gehäusebauteilkörper 11 ausgebildet.
Ein Planetenzahnrad 22 ist drehbar in dieser Tasche 11a aufgenommen.
Es kann sein, dass der Gehäusebauteilkörper 11 mit
einem Schaft bereitgestellt ist, der parallel entlang der Drehachse 11 verläuft, und
das Planetenzahnrad 22 auf diesem Schaft angeordnet ist.
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Das
Sonnenrad 23 ist als Ringzahnrad mit einem äußeren Radabschnitt 23a ausgebildet.
Eine Ummantelung 31A ist statt der Ummantelung 31 nicht-drehbar
mittels Schiebekeileinpassung oder dergleichen mit einem Innenumfang
des Sonnenrads 23 verbunden. Ein Paar Elementzahnräder 33,33 und
ein Paar Seitenzahnräder 34, 34 sind
in der Ummantelung 31A auf gleiche Weise wie in der oben
erläuterten
Ausführungsform
aufgenommen. Der gesamte restliche Aufbau entspricht jenem der oben
erläuterten
kombinierten Differentialgetriebevorrichtung 1.
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GEWERBLICHE
ANWENDBARKEIT
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Eine
kombinierte Differentialgetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
wird nicht nur als Zentral- und Heckdifferentialgetriebevorrichtung
für allradgetriebene
Fahrzeuge, die einen Quermotor mit Frontantrieb aufweisen, verwendet,
sondern auch als Zentral- und Heckdifferentialgetriebevorrichtung
für allradgetriebene
Fahrzeuge, die einen Quermotor mit Heckantrieb aufweisen.