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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Differentialgetriebe
für ein
Fahrzeug und insbesondere auf ein Differentialgetriebe für ein Fahrzeug mit
einem Planetengetriebemechanismus, auf einem Planetenrad für den Planetengetriebemechanismus und
auf ein Verfahren zum Herstellen einer Zahnspitze des Planetenrades.
Die Oberbegriffe der Ansprüche
1 und 2 basieren auf JP-A-2003056672.
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Ein
Differentialgetriebe für
ein Fahrzeug mit einem Planetengetriebemechanismus umfasst ein Hohlrad
mit inneren Zähnen,
die um eine innere Umfangsfläche
hiervon gebildet sind, ein Sonnenrad, das auf einem Kreis innerhalb
von und konzentrisch zu dem Hohlrad angeordnet ist, eine Mehrzahl
von Planetenrädern,
die zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad angeordnet in Zahneingriff
mit beiden Zahnrädern
sind, und einen Planetensteg (Planetenträger) zum Tragen der Planetenräder zur
Rotation um die Rotationsachse des Hohlrades und des Sonnenrades,
während
den Planetenrädern
ermöglicht wird,
um ihre eigenen Achsen zu rotieren. Der Planetenträger kann
mit einer Welle verbunden sein, die einen Antrieb von einem Motor überträgt, während beispielsweise
das Hohlrad und das Sonnenrad mit Vorder- bzw. Hinterrädern eines
Vierrad-getriebenen Fahrzeugs verbunden sein können.
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10 zeigt
ein beispielhaftes Differentialgetriebe für ein Fahrzeug, wie oben erwähnt (vgl. JP-A.2003-056,672),
und die Konstruktion eines herkömmlichen
Differentialgetriebes für
ein Fahrzeug vom Planetenradtyp wird nachfolgend kurz unter Bezugnahme
auf 10 erläutert.
Innerhalb eines Gehäuses,
das ein erstes Gehäuse 202A und
zweites Gehäuses 202B aufweist,
ist ein Hohlrad 204 vorgesehen, und ein Sonnenrad 206 ist
auf einem Kreis gelegen, der innerhalb von und konzentrisch zu dem Hohlrad 204 gelegen
ist. Eine Mehrzahl von Planetenrädern 208,
die durch eine Planetenträger 210 getragen
sind, sind zwischen dem Hohlrad 204 und dem Sonnenrad 206 in
Zahneingriff mit beiden Zahnrädern 204 und 206 vorgesehen.
Der Planetenträger 210 ist
an dem Gehäuse 202 durch
eine Schraube 212 zur integralen Rotation hiermit befestigt.
In der Anordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung besitzen das Hohlrad 204, das Sonnenrad 206 und
die Planetenräder 208 jeweils
schraubenförmige
Zahnradzähne,
die in Zahneingriff miteinander sind.
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Das
Hohlrad 204 besitzt einen zylindrischen Abschnitt 204e und
einen Flansch 204f, der sich radial nach innen von einem
Ende (rechten Ende betrachtet in 10) des
zylindrischen Abschnitts 204e erstreckt. Innere Zahnradzähne 204b sind
an der inneren Umfangsfläche
des zylindrischen Abschnitts 204e gebildet, während Keilnuten 204a in
der inneren Umfangsfläche
des Flansches 204f gebildet sind. Keilnuten 222a,
die um den äußeren Umfang
eines Kupplungsstücks 222 gebildet
sind, sind in Passeingriff mit den Keilnuten 204a in dem
Flansch 204f.
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In
dem Differentialgetriebe für
ein Fahrzeug, das auf die oben beschriebene Weise aufgebaut ist, sind
die Keilnuten 210a, die um den inneren Umfang des Planetenträgers 210 gebildet
sind, in Eingriff mit den Keilnuten, die um eine nicht gezeigte
Welle gebildet sind, welche einen Antrieb von einem Motor überträgt, und
die Keilnuten 222b, die um den inneren Umfang des Kupplungsstücks 222 gebildet
sind, welches eine Keilverbindung mit dem Hohlrad 204 aufweist,
sind mit einem der Vorder- und Hinterräder eines vierradgetriebenen
Fahrzeugs verbunden, während
die Keilnuten 206b, die um den inneren Umfang des Sonnenrades 206 gebildet
sind, mit dem anderen der Vorder- und Hinterräder verbunden sind.
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Wenn
ein Antrieb von einem Motor übertragen
wird, arbeitet das Fahrzeugdifferentialgetriebe derart, dass der
Planetenträger 210,
der die Planetenräder 208 trägt, zur
Rotation angetrieben wird. Falls das Fahrzeug vorwärts auf einer
guten Straßenoberfläche fährt, rotieren
die Planetenräder 208, die
durch den Planetenträger 210 getragen
sind, sowie das Hohlrad 204 und das Sonnenrad 206,
die mit den Planetenrädern 208 kämmen, auf
integrale Weise ohne eine Relativrotation zwischen diesen. Beim Kurvenfahren
rotieren die Planetenräder 208,
die durch den Planetenträger 210 getragen
werden, um ihre eigenen Achsen, wodurch sie Differentialrotationen
der Vorder- und Hinterräder
korrigieren, die mit dem Hohlrad 204 bzw. dem Sonnenrad 206 verbunden
sind. Wenn die Reibungskoeffizienten, welche die Vorder- und Hinterräder von
der Straßenoberfläche erfahren,
unterschiedlich sind, wodurch eine Differenz im Grip der Vorder-
und Hinterantriebsräder erzeugt
wird, werden ein Axialschub, der aus Reaktionen der kämmenden,
schraubenförmigen
Zahnradzähne
beim Rotieren entsteht, und eine Reibungskraft, die an den Anlageflächen an
dem Planetenträger 210 und
den Planetenrädern 208 entwickelt
werden, wirksam, um eine Drehmomentverteilung oder eine Begrenzung
der Differentialwirkung vorzusehen.
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Wenn
in einem Differentialgetriebe vom Planetenradtyp entsteht die Differentialwirkung
begrenzenden Kraft aus einem Reibungswiderstand, der durch eine
Gleitbewegung zwischen einem Planetenträger und Planetenräder dargestellt
wird, und dementsprechend gibt es Probleme, dass falls ein Schmieröl nicht
zu den Gleitflächen
dieser Elemente in einer ausreichenden Menge zugeführt wird,
ein Festfressen auftritt an oder ein Abrieb von Gleitflächen des
Planetenträgers
und der Planetenräder
auftreten kann. Es besteht ebenso eine Wahrscheinlichkeit, dass
eine Geräuschvibration
erzeugt werden kann.
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Um
dem zu begegnen, wurde eine Vielzahl von Konstruktionen zum Zuführen eines
Schmieröls zu
Gleitteilen zwischen einem Zahnrad in dem Differentialgetriebe,
das ein Drehmoment übertragt,
und eine Aufnahmeöffnung,
in welcher das Zahnrad aufgenommen ist, vorgeschlagen (vgl. JP-A-8178017). In
der in der genannten Anmeldung offenbarten Konstruktion ist die
Zahnspitze jedes Zahnradabschnitts eines Ritzels mit einem Netzwerk
von Ölnuten
durch einen Rändelvorgang
gebildet.
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In
einem herkömmlichen
Differentialgetriebe für
Fahrzeuge, wie oben beschrieben, erstreckt sich das Netzwerk der Ölnuten,
das in der Zahnspitze des Zahnrades gebildet ist, kontinuierlich
von Ende zu Ende der Zahnspitze (von einer Endfläche oder Seitenfläche des
Zahns zu der anderen Endfläche
oder Seitenfläche).
Dementsprechend kann, während
es einfach ist, das Schmieröl
in die Ölnut
zuzuführen, das
Schmieröl
nicht in der Ölnut
gehalten werden, sondern findet leicht seinen Weg nach außen, was
zu einem Versagen führt,
eine zufrieden stellende Verbesserung der Schmierwirkung zu erzielen.
Als Konsequenz hieraus besteht die Wahrscheinlichkeit eines Festfressens
oder einer Geräuschvibration.
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AUFGABE UND
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Differentialgetriebe
für ein
Fahrzeug bereitzustellen, mit einem Planetengetriebemechanismus,
der in der Lage ist, die Schmierwirkung einer Gleitfläche an der
Zahnspitze eines Planetenrades zu verbessern und einen Festfresswiderstand
zu verbessern, während
das Auftreten einer Geräuschschwingung
während
einer Gleitbewegung vermindert wird.
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Die
obige Aufgabe wird durch Konstruieren eines Differentialgetriebes
für ein
Fahrzeug mit einem Planetengetriebemechanismus gelöst, umfassend
ein Hohlrad, ein Sonnenrad, das auf einem Kreis innerhalb von und
konzentrisch zu dem Hohlrad angeordnet ist, Planetenräder, die
in Zahneingriff mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad zwischen diesen angeordnet
sind, und einen Träger,
der in Gleitverbindung mit einer Zahnspitze des Planetenrads angeordnet
ist und die Planetenräder
derart trägt,
um in der Lage zu sein, um die Rotationsachse des Sonnenrades und
um ihre eigenen Achsen zu rotieren, und durch Bilden der Zahnspitze
des Planetenrades mit einer Konfiguration, die eine Anzahl von Vertiefungen
besitzt, welche unregelmäßig bleiben.
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Die
obige Aufgabe wird ebenso durch Bilden der Zahnspitze des Planetenrades
mit einer Konfiguration, die diskontinuierliche Vertiefungen besitzt,
gelöst.
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In
dem Differentialgetriebe für
ein Fahrzeug mit einem Planetengetriebemechanismus gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
ein Schmieröl, das
in die Vertiefungen der Zahnspitze zugeführt wird, auf zuverlässige Weise
aufrecht zu erhalten, wodurch die Schmierwirkung, der Abriebwiderstand der
gleitenden Teile zwischen den Planetenrädern und dem Träger und
der Festfresswiderstand verbessert werden. Zusätzlich kann das Auftreten einer
Geräuschvibration
vermindert werden.
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Die
obige Aufgabe wird ebenso in einem Differentialgetriebe für ein Fahrzeug
mit einem Planetengetriebemechanismus gelöst, der ein Hohlrad, ein Sonnenrad,
das auf einem Kreis vorgesehen, der konzentrisch zu dem Hohlrad
ist, Planetenräder,
die zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad in Zahneingriff mit beiden
Zahnrädern
vorgesehen sind, und einen Träger,
der in Gleitkontakt mit der Zahnspitze der Planetenräder ist
und die Planetenräder
derart trägt,
um zu einer Rotation um die Rotationsachse des Sonnenrades und um
ihren eigenen Achsen in der Lage zu sein, und zwar durch Bilden
eines abgeschrägten
Abschnitts zwischen der Zahnspitze des Planetenrades und der Seitenfläche der
Zähne.
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Die
obige Aufgabe wird ebenso durch Ausformen einer Kante zwischen der
Zahnspitze und der Seitenfläche
des Planetenrades mit einem Krümmungsradius
gelöst.
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Die
obige Aufgabe wird ebenso durch Ausformen einer Kante zwischen der
Zahnspitze des Planetenrades und dem abgeschrägten Abschnitt mit einem Krümmungsradius
gelöst.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird durch Ausformen eines abgeschrägten Abschnitts oder durch
Ausformen einer Kante mit einem Krümmungsradius oder durch Verwenden
solcher Techniken in Kombination das Einführen eines Schmieröls auf die
Zahnspitze erleichtert, wodurch der Abriebwiderstand der Gleitteile
zwischen den Planetenrädern und
dem Träger
sowie der Festfresswiderstand verbessert werden. Zusätzlich können Geräusche und Vibrationen,
die während
der Gleitbewegung auftreten, vermindert werden.
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Ein
Differentialgetriebe für
ein Fahrzeug mit einem Planetengetriebemechanismus, der zum Lösen der
Aufgabe in der Lage ist, kann durch ein nachfolgend beschriebenes
Verfahren hergestellt werden.
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Genauer
gesagt wird, nachdem die Spitzenfläche des Planetenrades ausgeformt
ist, eine Oberflächenbearbeitung
auf die Zahnspitze des Planetenrades angewendet, und die bearbeitete
Fläche
wird derart belassen, um flach zu sein, verglichen mit der Tiefe
der in der Zahnspitze gebildeten Vertiefungen, um die Vertiefungen
in der Zahnspitze zu belassen, wodurch eine Zahnspitze nach Anspruch
1 oder 2 erhalten werden kann.
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Wenn
das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
wird ein Bearbeitungsvorgang nur auf die Oberfläche aufgebracht, um eine glatte
Oberfläche
vorzusehen und dementsprechend kann das Schmieröl an seinem Ort gehalten werden,
um eine sanfte Gleitbewegung zu ermöglichen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Schnittansicht eines Differentialgetriebes für ein Fahrzeug
mit einem Planetengetriebemechanismus gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung, geführt
entlang der Rotationsachse hiervon;
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2 ist
eine Schnittansicht einer Ebene, die in einer Richtung senkrecht
zu der Achse des Differentialgetriebes für ein Fahrzeug geführt ist;
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3 ist
eine Draufsicht, die ein in dem Differentialgetriebe für ein Fahrzeug
verwendetes Planetenrad zeigt;
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4 ist
eine Seitenansicht des Planetenrades;
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5 ist
eine Schnittansicht eines Differentialgetriebes für ein Fahrzeug
gemäß einer
zweiten Ausführungsform,
geführt
entlang der Rotationsachse hiervon;
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6 ist
eine Schnittansicht des Differentialgetriebes für ein Fahrzeug durch eine Ebene,
die senkrecht zu der Achse des Differentialgetriebes für ein Fahrzeug
ist;
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7 ist
eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines Planetenrades
für ein
Differentialgetriebe für
ein Fahrzeug gemäß einer
dritten Ausführungsform
zeigt;
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8 ist
eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines Planetengetriebes
für ein
Differentialgetriebe für
ein Fahrzeug gemäß einer
vierten Ausführungsform
zeigt;
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9 ist
eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines Planetengetriebes
für ein
Differentialgetriebe für
ein Fahrzeug gemäß einer
fünften Ausführungsform
zeigt; und
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10 ist
eine Schnittansicht eines herkömmlichen
Differentialgetriebes für
ein Fahrzeug, geführt
entlang der Rotationsachse hiervon.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Verschiedene
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben. Ein Differentialgetriebe für ein Fahrzeug enthält in einem
im wesentlichen zylindrischen Gehäuse 2 einen Planetengetriebemechanismus,
der ein Hohlrad 4, ein Sonnenrad 6 und eine Mehrzahl
von Planetenrädern 8 und
einen Planetenträger 10,
der die Planetenräder 8 trägt, aufweist.
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Auf
einer Seite (der linken Seite in 1) des Zylinders
besitzt das Gehäuse 2 einen
Boden 2a und einen nach außen hervorstehenden zylindrischen
Abschnitt 2b mit einem verminderten Durchmesser, und ein
Hohlrad 4 mit inneren Zähnen 4a,
die an seiner inneren Umfangsfläche
gebildet sind, ist drehbar innerhalb des Gehäuses 2 zu dem Boden 2a enthalten.
Ein Sonnenrad 6, das um dieselbe Achse wie die Rotationsachse
L1 des Hohlrades 4 rotiert, ist innerhalb des Hohlrades 4 vorgesehen.
Das Sonnenrad 6 stellt ein äußeres Zahnrad bereit, das mit
Zähnen 6a um
die äußere Umfangsfläche gebildet
ist. Eine Mehrzahl von Planetenrädern 8,
die durch einen Planetenträger 10 getragen
sind, ist zwischen dem Hohlrad 4 und dem Sonnenrad 6 in
Zahneingriff mit beiden Zahnrädern 4 und 6 vorgesehen.
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Der
Planetenträger 10 rotiert
um die Rotationsachse A1 des Hohlrades 4 und des Sonnenrades 6.
Jedes Planetenrad 8, das durch den Planetenträger 10 getragen
ist, ist derart angeordnet, dass seine Mittelachse L2 in der Lage
ist, um die Rotationsachse L1 des Planetenträgers 10 zu rotieren,
und das Planetenzahnrad ist ebenso in der Lage, um die Achse L2
innerhalb des Raums in dem Planetenträger 10 zu rotieren,
in welchem es aufgenommen ist. Bei der Anordnung der vorliegenden
Erfindung besitzen das Hohlrad 4, das Sonnenrad 6 und
die Planetenräder 8 jeweils
Schraubenzahnradzähne,
und jedes Planetenrad 8 ist in Zahneingriff mit dem Hohlrad 4,
das auf der Außenseite
gelegen ist, und mit dem Sonnenrad 6, das auf der Innenseite
gelegen ist.
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Der
Planetenträger 10 besitzt
einen ringförmigen
Boden 10a und eine Mehrzahl von Streben 10b, die
an dem Boden 10a in einem vorgegebenen Abstand und unter
einem rechten Winkel zu dem Boden 10a montiert sind. Ein
Planetenradtragraum ist zwischen zwei benachbarten Streben 10b gebildet, und
jedes Planetenrad 8 ist innerhalb des Planetenradtragraumes
aufgenommen und getragen. Der Planetenträger 10 ist in das
Gehäuse 20 mit
dem gegenüberliegenden
Ende (offenen Ende) von dem Boden 10a der Strebe 10b zu
dem Boden 2a des Gehäuses 2 gerichtet
eingefügt,
während
die Planetenräder 8 in die
Tragräume
zwischen den Streben 10b eingefügt sind. Keile 10c sind
um den äußeren Umfang
des Bodens 10a gebildet und sind in Eingriff mit Keilen 10c, die
in der inneren Fläche
der Öffnung
des Gehäuses 2 gebildet
sind, wodurch der Planetenträger 10 und das
Gehäuse 2 rotationsmäßig miteinander
gekoppelt werden.
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Jede
Strebe 10b des Planetenträgers 10 besitzt gegenüberliegende
Seitenwände 10ba (siehe 2),
welche das Planetenzahnrad 8 tragen und bogenförmig mit
einem Durchmesser sind, der im wesentlichen zu dem Durchmesser des
Außenkreises des
Planetenrades 8 passt. Wenn das Planetenrad 8 um
seine eigene Achse rotiert, gleitet die Zahnspitze des Planetenrades 8 an
den Seitenwänden 10ba der Streben 10b.
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Das
Hohlrad 4 besitzt einen zylindrischen Abschnitt 4b und
einen Flansch 4c, der sich radial nach innen von einem
Ende (linken Ende betrachtet in 1) des zylindrischen
Abschnitts 4b erstreckt. Hohlradzähne 4a sind an der
inneren Umfangsfläche des
zylindrischen Abschnitts 4b gebildet, während Keilnuten 4d an
der inneren Umfangsfläche
des Flansches 4c gebildet sind. Die Keilnuten 4d in
dem Flansch 4c sind in Passeingriff mit den Keilnuten 14a, die
um den äußeren Umfang
der Kupplung 14 gebildet sind.
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Scheiben 16A, 16B und 16C sind
zwischen einen axialen Ende (rechte Endfläche betrachtet in 1)
des Sonnenrades 6 und dem Boden 10a des Planetenträgers 10 und
zwischen der anderen Endfläche
des Sonnenrades 6 und der Kupplung 14, die mit
dem Hohlrad 4 zum Widerstehen von Schüben, die während einer Relativrotation
in Bezug auf die Planetenräder 8 entstehen
können,
vorgesehen. In ähnlicher
Weise sind Scheiben 18A und 18B zwischen einer
axialen Endfläche
(rechte Endfläche
betrachtet in 1) des Hohlrades 4 und
dem Boden 10a des Planetenträgers 10 und zwischen
der anderen Endfläche
des Hohlrades 4 und dem Boden 2a des Gehäuses 2 zum
Widerstehen von Schüben, welche
während
einer Relativrotation in Bezug auf die Planetenräder 8 entstehen können, vorgesehen.
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Das
Planetenrad 8 besitzt schraubenförmige Zahnradzähne 8A,
wie zuvor erwähnt
(siehe 3 und 4) und jeder Zahnradzahn 8A besitzt
eine Zahnspitze, die mit Vertiefungen versehen oder pockig ist.
In anderen Worten ist eine Anzahl feiner Vertiefungen über die
gesamte Zahnspitze 8a in einem unregelmäßigen oder in einem nicht gleichmäßigen, zufälligen Zustand
verteilt. Eine solche Konfiguration der Zahnspitze 8a kann
durch Aufbringen eines Kugelstrahl-Vorganges, nachdem das Planetenrad 8 ausgeformt
worden ist, erhalten werden, oder die Oberfläche des Zahnrades, die durch
einen Schneidvorgang erhalten ist, um dieses zu formen, kann direkt
verwendet werden. In einem herkömmlichen Zahnrad
wird ein Bearbeitungsvorgang auf die Oberfläche des Zahnrades aufgebaut,
nachdem es ausgeformt worden ist, um es zu glätten. Nach dem Ausformen der
Zahnspitze 8a wie beispielsweise durch einen hobbing Vorgang
zum Erzielen einer Konfiguration mit unregelmäßigen Vertiefungen, wird ein
Bearbeitungsvorgang (beispielsweise ein Schleifvorgang) auf die
Oberfläche
der Zahnspitze 8a aufgebracht, um diese glatt zu machen.
Dabei bleiben, da der Bearbeitungsvorgang über eine sehr geringe Dicke
der Oberfläche
aufgebracht wird, Vertiefungen intakt, die in der Zahnspitze 8a gelegen
sind. Zusätzlich
kann die Zahnspitze jedes Zahns 8A des Planetenrades 8 einem
Beschichtungsvorgang unterworfen werden.
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Es
wird ersichtlich werden, dass das Planetenrad 8 gegenüberliegend
zu der Bodenfläche
des Planetenradtragraumes in dem Planetenträger 10 an seinem einen
Ende (rechtes Ende betrachtet in 1) vorgesehen
ist, und gegenüberliegend
zu einer Scheibe 12 vorgesehen ist, die zwischen dem Planetenrad
und dem Flansch 4c des Hohlrades 4 an dem anderen
Ende eingelegt ist, und dementsprechend wird es, wenn es einem Schub
als Ergebnis eines Zahneingriffs mit dem Hohlrad 4 und
dem Sonnenrad 6 unterworfen wird, gegen den Planetenträger 10 oder
die Scheibe 12 gezwängt.
Dementsprechend können
die gegenüberliegenden
Endflächen 8b des
Planetenrades 8 ebenso mit einer Anzahl von Vertiefungen
in einem unregelmäßigen Zustand
auf ähnliche
Weise wie die Zahnspitze 8a ausgeformt sein.
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Im
Gebrauch kann das Differentialgetriebe für ein Fahrzeug, das auf die
oben genannte Weise aufgebaut ist, derart angeordnet sein, dass
der Planetenträger 10 einen
Antrieb von einem Motor zu dem äußeren Umfang 2d des
Gehäuses 2 überträgt, das über eine
Keilverbindung hiermit verbunden ist, und die Vorder- oder Hinterräder eines
vierradgetriebenen Fahrzeugs können
mit den Keilnuten 14b verbunden sein, die um den inneren
Umfang des Kupplungsstücks 14 gebildet
sind, welches über
eine Keilverbindung mit dem Hohlrad 4 verbunden ist, während die
anderen der Vorder- und Hinterräder
mit den Keilnuten 6b verbunden sein können, die um den inneren Umfang
des Sonnenrades 6 gebildet sind.
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Der
Betrieb des Differentialgetriebes für ein Fahrzeug mit dem auf
die oben genannte Weise aufgebauten Planetengetriebemechanismus
wird nun unter Annahme beschrieben, dass das Gehäuse 2, das Hohlrad 4 und
das Sonnenrad 6 mit dem Motor und den Vorder- und Hinterräder des
vierradgetriebenen Fahrzeugs als Beispiel verbunden sind. Wenn das
Fahrzeug geradeaus auf einer normalen, ebenen Straße fährt, rotieren
die vorderen und hinteren Antriebsräder auf identische Weise, und
dementsprechend bleiben das Hohlrad 4, die Planetenräder 8 und
das Sonnenrad 6 in Zahneingriff ohne eine Relativrotation
dazwischen, und das gesamte Differentialgetriebe rotiert um die
Rotationsachse L1 auf integrale Weise.
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Wenn
es eine Differentialrotation zwischen den Vorder- und Hinterrädern gibt,
wie bei Kurvenfahren, wird die Differentialrotation durch die Planetenräder 8 ausgeglichen,
welche durch den Planetenträger 10 getragen
sind, der um die Rotationsachse L1 rotiert, während er ebenso um die Mittelachse
L2 rotiert. Somit wird die Differentialfunktion durch die Rotation
der Planetenräder 8 um
ihre eigenen Achse in einer Richtung zum Beschleunigen des einen
und zum Verlangsamen des anderen des Hohlrades 4 und des
Sonnenrades 6, die mit den Vorder- bzw. Hinterrädern verbunden
sind.
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Wenn
eine Differenz im Griff der Vorder- und Hinterräder auftritt, wie beispielsweise
wenn das vierradgetriebene Fahrzeug auf einer schlechten Straße fährt, stellt
das Differentialgetriebe eine Drehmomentverteilung bereit. Genauer
gesagt, wirken Reibungskräfte,
die auf dem Zahneingriff zwischen den Zahnrädern 4, 6 und 8 resultieren,
um die Rotationskraft des durchdrehenden Antriebsrades zu vermindern,
und ein Drehmomentbetrag, welcher der Verminderung entspricht, wird
direkt auf das Antriebsrad übertragen,
das eine höhere
Traktion besitzt, wodurch eine Drehmomentverteilung oder Differentialwirkungsbeschränkende Funktion
bereitgestellt wird. Genauer gesagt rotieren, wenn eines der Antriebsräder schlupft,
die Planetenräder 8,
die mit dem Hohlrad 4 und dem Sonnenrad 6 kämmen, um
ihre eigenen Achsen. Da das Hohlrad 4, das Sonnenrad 6 und die
Planetenräder 8 schraubenförmige Zahnradzähne besitzen,
folgt hieraus, dass bei Auftreten einer Relativrotation dazwischen
Reaktionen auf die gemeinsame Rotation einen Axialschub erzeugen,
und eine Reibungskraft wird an den Anlageflächen des Planetenträgers 10 und
der Planetenräder 8 entwickelt.
Diese Reibungskraft stellt eine Differentialwirkungsbegrenzende
Kraft bereit. Es ist ebenso zu beachten, dass das Hohlrad 4 und
das Sonnenrad 6 axial beweglich sind, und dass dem Schub
durch die Scheiben 16A, 16B und 18A widerstanden
wird, die zwischen den Planetenrädern
und dem Planetenträger 8 vorgesehen,
und durch die Scheiben 16C und 18B widerstanden
wird, die zwischen dem Kupplungsstück 14 und dem Gehäuse 2 vorgesehen
sind, und die entstehende Reibungskraft stellt eine Differentialwirkungsbegrenzende
Kraft bereit.
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Wie
oben erwähnt,
ist das Differentialgetriebe dieser Ausführungsform angeordnet, um eine
Differentialwirkungsbegrenzende Funktion durch eine Reibungskraft
bereitzustellen, die entwickelt wird, wenn die Zahnspitze 8a des
Planetenrades 8 an dem Planetenradtragraum des Planetenträgers 10 (oder den
Seitenflächen 10ba der
Streben 10b, die auf den gegenüberliegenden Seiten vorgesehen
sind, gleitet). Da allerdings die Zahnspitze 8a des Planetenrades 8 mit
einer Anzahl feiner Vertiefungen in einem unregelmäßigen Zustand
gebildet ist, ist es möglich, das
Schmieröl
auf zufrieden stellende Weise zu erhalten, das in die Zahnspitze 8a eingeführt wird.
Da insbesondere die Vertiefungen nicht in der Form kontinuierlicher
Nuten sind, sondern in der Form einzelner, unabhängiger Taschen sind, kann das
Schmieröl auf
zuverlässige
Weise gehalten werden. Als Ergebnis hieraus wird die Schmierwirkung
verbessert, wodurch ermöglicht
wird, dass der Restfresswiderstand verbessert wird. Dies verhindert
ebenso einen Verschleiß,
der aus einer Gleitbewegung zwischen den Seitenflächen 10ba der
Streben 10b an dem Planetenträger 10 und der Zahnspitze 8a des
Planetenrades 8 resultiert, und vermindert ebenso eine
Geräuschvibration.
Da zusätzlich
der Oberflächenbereich
der Zahnspitze erhöht
wird, kann die Anhaftung eines Beschichtungsmaterials verbessert
werden, wenn eine Beschichtung angewendet wird.
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5 und 6 zeigen
ein Differentialgetriebe mit einem Planetenradmechanismus gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
Genauer gesagt ist 5 ein entlang der Rotationsachse
L1 geführter Querschnitt,
und 6 ist ein entlang einer Ebene, die senkrecht zu
der Achse L1 ist, geführter
Querschnitt. Das Differentialgetriebe dieser Ausführungsform
umfasst eine integrale Konstruktion einer Frontdifferentialeinheit 120 vom
Kegelradtyp und einer Mitteldifferentialeinheit 122 vom
Planetenradtyp. Die Frontdifferentialeinheit 120 vom Kegelradtyp
und die Mitteldifferentialeinheit 122 vom Planetenradtyp
werden integral in einem Gehäuse 102 eingebaut,
das ein erstes Gehäuse 122A und
ein zweites Gehäuse 122B aufweist,
welche in aneinander anliegender Beziehung vorgesehen sind.
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Ein
Hohlrad 104, das innere Zahnradzähne 104a besitzt,
die an dessen innerer Umfangsfläche gebildet
sind, ist drehbar in das Gehäuse 102 eingesetzt.
Ein Sonnenrad 106, das um dieselbe Achse wie die Rotationsachse
L1 des Hohlrades 104 rotiert, ist innerhalb des Hohlrades 104 vorgesehen.
Eine Mehrzahl von Planetenrädern 108,
die durch einen Planetenträger 110 getragen
sind, sind zwischen dem Hohlrad 104 und dem Sonnenrad 106 vorgesehen.
Die Planetenräder 108 sind
innerhalb einer Mehrzahl von Tragräumen getragen, die in dem Planetenträger 110 in
einem vorgegebenen Umfangsabstand gebildet sind, und jede Zahnspitze
ist in Gleitkontakt mit der inneren Oberfläche des Tragraumes (den Seitenflächen 110ba der
Streben 110b) vorgesehen. Es ist zu beachten, dass in dieser
Ausführungsform
der Planetenträger 110 integral
mit dem ersten Gehäuse 102A gebildet
ist. Das Hohlrad 104, das Sonnenrad 106, das Planetenrad 108 und
der Planetenträger 110 bilden
zusammen die Mitteldifferentialeinheit 122 vom Planetenradtyp.
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Der
Planetenträger 110 rotiert
um die Rotationsachse L1 des Hohlrades 104, und das Sonnenrad 106 um
die Planetenräder 108,
die durch den Planetenträger 110 getragen
sind, sind derart angeordnet, dass die Mittelachse L2 des Planetenrades
um die Rotationsachse L1 des Planetenträgers 110 bei einer Rotation
des Planetenträgers 110 rotieren
kann, und so dass das Planetenrad 108 um seine eigene Achse L2
innerhalb des Planetenradtragraumes in dem Planetenträger 110 rotieren
kann. In dieser Ausführungsform
besitzen das Hohlrad 104, das Sonnenrad 106 und
die Planetenräder 108 schraubenförmige Zahnradzähne, und
jedes Planetenrad 108 ist im Eingriff mit dem Hohlrad 104,
das auf der Außenseite
gelegen ist, und mit dem Sonnenrad 106, das auf der Innenseite
gelegen ist. Das Hohlrad 104 ist mit einem zylindrischen
Abschnitt 104e um den inneren Umfang hiervon gebildet,
und der zylindrische Abschnitt 104e erstreckt sich nach
außerhalb
des Gehäuses 102.
Eine Hinterachse ist mit dem zylindrischen Abschnitt 104e verbunden.
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Ein
Gehäuse 124 mit
einer kugelförmigen
Innenfläche
ist mit dem inneren Umfang des Sonnenrades 106 durch Keile 106a und 124a verbunden.
Das Gehäuse 124 ist
mit einem Paar von kreisförmigen Öffnungen 124b gebildet,
die sich diametral durch die zylindrische Wand erstrecken, und gegenüberliegende
Enden eines Ritzelstiftes 126 sind in die obere und die
untere kreisförmige Öffnung 124b eingefügt.
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Ritzelzahnräder 128 sind über den
Ritzelstift 126 an Stellen zu den gegenüberliegenden Enden hiervon
gepasst. Das Paar von Ritzelzahnrädern 128 ist in Zahneingriff
mit einem Paar von Seitenzahnrädern 130,
die sich auf den lateralen Seiten der Rotationsachse L1 des Hohlrades 104 und
des Sonnenrades 106 der Differentialeinheit 122 vom
Planetenradtyp vorgesehen sind. Der Ritzelstift 126, der
in die kreisförmigen Öffnungen 124b in
dem Gehäuse 124 eingefügt ist,
das Paar von Ritzelzahnrädern 128,
die über
den Ritzelstift 126 gepasst sind, und das Paar von Seitenzahnrädern 130,
die an den beiden lateralen Seiten vorgesehen sind und mit den Ritzelzahnrädern 128 kämmen, bilden
gemeinsam die Frontdifferentialeinheit 120 vom Kegelradtyp.
Das linke und das rechte Seitenzahnrad 130 ist mit der
vorderen, linken bzw. rechten Achse verbunden.
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In
dem Differentialgetriebe, das durch eine integrale Konstruktion
mit der Frontdifferentialeinheit 120 und die Mitteldifferentialeinheit 122 gebildet
ist, rotiert beispielsweise, wenn ein Antrieb von einem Motor zu
dem Gehäuse 102 eingeben
wird, der Planetenträger 110,
der integral mit dem Gehäuse 102 ist,
und eine solche Rotation wird durch die Planetenräder 108,
die hierdurch getragen werden, übertragen,
um das Hohlrad 104 und das Sonnenrad 106 um die
Rotationsachse L1 zu rotieren. Der zylindrische Abschnitt 104e,
der zu der Mitte des Hohlrades 104 gebildet ist, ist mit
der Hinterachse verbunden, und der Antrieb wird durch das Hohlrad 104 auf
die Hinterräder übertragen.
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Wenn
der Ritzelstift 126, der durch das Gehäuse 124 eingefügt ist,
in Antwort auf die Rotation des Zahnrades 106 rotiert,
rotiert das Paar von Ritzelzahnrädern 128,
die an dem Ritzelstift 126 montiert sind, um die Rotationsachse
L1 des Hohlrades 104 und des Sonnenrades 106 (die
eine Mittelachse der vorderen linken und rechten Achse ist). Wenn
ein Fahrzeug geradeaus auf einer ebenen Straße fährt, sind die Rotationswiderstände des
linken und des rechten Antriebsrades gleich, und dementsprechend bewegen
sich das linke und das rechte seitliche Zahnrad 130 mit
einer gleichen Drehzahl, wenn die Ritzelzahnräder 128 rotieren,
wodurch die gesamte Anordnung als einzelner Block rotiert. Beim
Kurvenfahren rotieren die beiden Ritzelzahnräder 128 um den Ritzelstift 126,
wodurch eine Differentialrotation des linken und des rechten Rades
oder des linken und des rechten Seitenzahnrades 130 ausgeglichen werden.
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Auch
in dieser Ausführungsform
ist die Zahnspitze des Planetenrades mit einer Anzahl feiner Vertiefungen
in einen unregelmäßigen Zustand
gebildet, wie in 3 und 4 veranschaulicht,
wodurch eine ähnliche
funktion und Wirkung wie oben in Verbindung mit der ersten Ausführungsform
beschrieben erzielt wird.
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7 bis 9 veranschaulichen
einen einzelnen Zahnradzahn 8A in einem vergrößerten Maßstab eines
Planetenrades 8, das in einem Differentialgetriebe für ein Fahrzeug
mit einem Planetengetriebemechanismus gemäß einer dritten bzw. bis fünften Ausführungsform
verwendet wird. Es ist zu beachten, dass die allgemeine Anordnung
des Planetengetriebes dieselbe bleibt wie in der ersten und zweiten
Ausführungsform,
und dementsprechend werden zugehörige
Teile unter Einsatz derselben Bezeichnungen beschrieben, wie sie
in 1 und 2 verwendet werden.
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In 7 ist
ein abgeschrägter
Abschnitt 8d zwischen einer Zahnspitze 8a und
einer Seitenfläche 8c eines
Zahns 8A eines Planetenrades 8 vorgesehen. Wenn
der abgeschrägte
Abschnitt 8d an den beiden Seiten des oberen Endes (Zahnspitze 8a)
des Zahns 8A gebildet ist, wird die Einführung eines Schmieröls auf die
Zahnspitze 8a, die eine Gleitfläche zu dem Planetenträger 10 darstellt,
erleichtert, wodurch die Schmierwirkung verbessert wird. Da die Einführung des
Schmieröls
auf die Zahnspitze 8a erleichtert wird, wird der Abriebwiderstand
der Zahnspitze 8a des Planetenrades sowie des Planetenradtragraums
des Planetenträgers 10,
welcher der Zahnspitze 8a gegenüberliegt (Seitenflächen 10ba der
Streben 10b), verbessert, wodurch wiederum der Festfresswiderstand
verbessert wird. Zusätzlich
können
Geräusche
und Vibrationen, die während
der Gleitbewegung entwickelt werden können, vermindert werden.
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In 8 ist
ein Zahnspitzenrad 8e, der zwischen einer Zahnspitze 8a und
einer Seitenfläche 8c eines
Zahns 8A eines Planetenrades 8 gelegen ist, mit
einem Krümmungsradius
gebildet. Wenn der Rand 8a der Zahnspitze mit einem Krümmungsradius
gebildet ist, wird die Einführung
eines Schmieröls auf
die Gleitfläche
(die Zahnspitze 8a) auf ähnliche Weise erleichtert,
wie wenn die abgeschrägten
Abschnitte 8d vorgesehen sind, wodurch die Schmierwirkung,
der Abriebwiderstand und der Festfresswiderstand verbessert werden.
Auch können
Geräusche
und Vibrationen, die während
der Gleitbewegung entwickelt werden können, vermindert werden.
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In 9 werden
die in 7 und 8 gezeigten Anordnungen in Kombination
verwendet. Somit ist ein abgeschrägter Abschnitt 8d zwischen
einer Zahnspitze 8a und einer Seitenfläche 8c eines Zahns 8A eines
Planetenrades 8 gebildet, und ein Rand 8e, der
zwischen dem abgeschrägten
Abschnitt 8d und der Zahnspitze 8a gelegen ist,
ist mit einem Krümmungsradius
gebildet. Erneut können
eine Funktion und Wirkung ähnlich
zu denjenigen erzielt werden, die durch die 7 und 8 gezeigten
Anordnungen erzielt werden können.
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Ein
Bearbeitungsvorgang, der zum Erzielen der in 7 bis 9 gezeigten
Anordnungen für das
Planetenrad 8 des Differentialgetriebes für ein Fahrzeug
erforderlich ist, ist nicht auf irgendeinen bestimmten Vorgang beschränkt. Der
Abschrägvorgang oder
der Abrundungsvorgang zum Vorsehen eines Krümmungsradius können stattfinden,
nachdem die Zahnkonfiguration geformt worden ist, können jedoch ebenso
gleichzeitig mit dem Zahnschneidvorgang angewendet werden.
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Die
in der ersten und der zweiten Ausführungsform gezeigten Anordnungen
sind darauf gerichtet, ein Schmieröl an der Zahnspitze 8a des
Planetenrades 8 einzuführen
und zu erhalten, und die in 7 bis 9 gezeigten
Anordnungen sind ebenso darauf gerichtet, das Einführen eines
Schmieröls
auf die Zahnspitze 8a des Planetenrades 8 zu erleichtern,
und dementsprechend können
diese Anordnungen in Kombination verwendet werden. Somit kann die
Zahnspitze 8a des Planetenrades 8 mit einer Anzahl
feiner Vertiefung in einem unregelmäßigen Zustand gebildet sein
(siehe 3), und gleichzeitig kann ein abgeschrägter Abschnitt 8d zwischen
der Zahnspitze 8a des Planetenrades 8 und der
Seitenfläche 8c des
Zahns 8A vorgesehen sein, oder der Rand 8e kann
mit einem Krümmungsradius
gebildet sein, oder der abgeschrägte
Abschnitt 8a und der zu der Zahnspitze gelegene Rand 8e können mit
einem Krümmungsradius
gebildet sein. Wenn eine solche Auswahl vorgenommen wird, wird das
Einführen
eines Schmieröls
auf die Zahnspitze 8a des Zahnes 8A des Planetenrades 8 erleichtert,
und das Schmieröl kann
zuverlässig
an seinem Ort gehalten werden, wodurch zu einer weiteren Verbesserung
der oben beschriebenen Wirkungen beigetragen wird.