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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebeelement eines Differentialgetriebes
für ein
Fahrzeug, und im Besonderen die Konfiguration von Stirnrädern an
den gegenüberliegenden
Enden des Getriebeelements.
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3 ist
ein Längsschnitt
eines herkömmlichen
Getriebeelements eines Differentialgetriebes für Fahrzeuge. Das Differentialgetriebe
enthält
ein Getriebeelement A, das mittig mit einem Stirnrad B ausgebildet
ist, das mit Kegelrädern
im Zahneingriff steht, die direkt mit linken und rechten Rädern gekoppelt
sind, und das mit Stirnrädern
C an seinen gegenüberliegenden
Enden ausgebildet ist. Zwei Elementräder A, A sind in einer parallelen
Beziehung in dem Differentialgetriebe für das Fahrzeug angeordnet, und
die Spulenräder
B, B, die mittig an den beiden Getriebeelementen A, A angeordnet
sind, stehen in Zahneingriff mit linken und rechten Kegelrädern, während die
Stirnräder
C, C, die an gegenüberliegenden
Enden angeordnet sind, miteinander in Zahneingriff stehen.
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Das
Stirnrad C des Getriebeelements A wurde durch eine Formgebung (shaping
Operation) im Stand der Technik ausgebildet, da aber die Formgebung
eine Zeitdauer benötigt,
wurde in jüngster
Vergangenheit eine Fräsbehandlung
angewendet, um es zu auszuformen. Um einen normalen Zahneingriff zwischen
den Stirnrädern
C der Getriebeelemente A zu erreichen, muss das Zentrum E des Fräswerkzeugs
D sich durch eine Position bewegen, an der eine Flächenbreite,
die beim Wälzkreis
F des Stirnrads C gemessen wird, überschritten ist. Allerdings ist
der Vorschub des Werkzeugs D durch einen Punkt G der Störung (Behinderung)
mit dem Spulenrad B begrenzt und demzufolge kann eine ausreichende Breite
des Stirnrads C nicht sichergestellt werden.
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In
dem herkömmlichen
Getriebeelement A des Differentialgetriebes für ein Fahrzeug, wie oben beschrieben,
ist der Aufbau so, dass das Spulenrad B mittig an dem Getriebeelement
A ausgebildet ist und die Stirnräder
C an gegenüberliegenden
Seiten davon ausgebildet sind, und dementsprechend kann keine befriedigende
Flächenbreite
für das
Stirnrad C erzielt werden, wenn eine Fräsbehandlung gewählt wurde,
um es auszuformen, womit eine befriedigende Festigkeit nicht sichergestellt
werden kann.
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Die
US-A-3,849,862 offenbart
einen Differentialgetriebemechanismus, in dem die Radeinheiten an
gegenüberliegenden
Enden Ausgleichsräder
15 aufweisen,
wobei die Zähne
der Ausgleichsräder gekrümmte innere
Flächen
aufweisen, so dass sie breitere Wurzeln an den inneren Flächen aufweisen. Da
die Zähne
der Ausgleichsräder
an einem Durchmesser im Wesentlichen außerhalb des äußeren Durchmessers
eines mittig angeordneten Schneckenrads
14 ausgebildet
sind und in Längsrichtung davon
beabstandet sind, tritt keine Störung
mit dem Schneckenrad
14 auf, wenn Ausgleichsräder
15 hergestellt
werden. Allerdings werden die Größe und das
Gewicht durch diese Anordnung der Radeinheiten erhöht.
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Entsprechend
eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Getriebeelement
für ein Differentialgetriebe
für ein
Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Getriebeelement ein Spulenrad,
das mittig angeordnet ist, und Stirnräder, die an den entgegengesetzten
Enden davon angeordnet sind, enthält, wobei jedes Stirnrad eine
vergrößerte Flächenbreite in
einem Bereich, der unterhalb des Wälzkreises des Stirnrads angeordnet
ist, aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass jedes Stirnrad
einen unvollständigen
Radbereich in dem vergrößerten Flächenbreitenbereich
aufweist, der durch eine Fräsbehandlung
erzeugt wird, wenn das Stirnrad bearbeitet wird.
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In
dem Getriebeelement eines Differentialgetriebes für ein Fahrzeug
entsprechend der vorliegenden Erfindung ist die Flächenbreite
des Stirnrads in einem Bereich vergrößert, der unterhalb des Wälzkreises
angeordnet ist, und dementsprechend kann die Festigkeit des Rads
erhöht
werden, ohne die allgemeine Größe des Rads
zu verändern.
Daher ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein Getriebeelement
eines Differentialgetriebes für
ein Fahrzeug bereitzustellen, das erlaubt, die Festigkeit eines
Stirnrads zu verbessern. Ferner, obwohl die Fertigung des vergrößerten Bereichs
einen unvollständigen
Radbereich zur Folge hat, hat ein solcher Bereich keinen Einfluss
auf den Zahneingriff, wobei keinerlei Probleme auftreten.
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Entsprechend
eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Herstellung eines Getriebeelements bereitgestellt, das ein Spulenrad,
das zentral angeordnet ist, und Stirnräder, die an den entgegengesetzten
Enden davon angeordnet sind, enthält, wobei das Verfahren umfasst:
Bearbeiten von Stirnrädern
an gegenüberliegenden
Enden des Getriebeelements durch eine Fräsbehandlung, so dass unvollständige Radbereiche
in vergrößerten Flächenbreitenbereichen
der Stirnräder
unterhalb des Wälzkreises
jeden Stirnrads erzeugt werden.
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Um
ein besseres Verständnis
der vorliegenden Erfindung zu erhalten und um zu zeigen, wie selbige
ausgeführt
werden kann, wird im Folgenden, lediglich anhand von Beispielen,
auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
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1 ein
Längsschnitt
eines Getriebeelements eines Differentialgetriebes für ein Fahrzeug entsprechend
einer Ausführungsform
der Erfindung ist;
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2 ein
Längsschnitt
eines Differentialgetriebes ist, das das Getriebeelement von 1 enthält; und
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3 ein
Längsschnitt
eines herkömmlichen Getriebeelements
eines Differentialgetriebes für
ein Fahrzeug ist.
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Ein
Differentialgetriebe für
Fahrzeuge der Art, das in 2 gezeigt ist, ist im Stand der
Technik wohl bekannt, und wird kurz beschrieben. Zwei linke und
rechte Räder 4, 4 sind
drehbar in einem Gehäuse 2 gelagert,
und mit Rippen 4a, 4a um ihren inneren Umfang
ausgebildet, die mit den zwei Seitenachsen, nicht gezeigt, gekoppelt
sind, um mit linken und rechten Antriebsrädern verbunden zu sein.
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Die
Kegelräder 4, 4 stehen
in Zahneingriff mit zwei der Getriebeelemente 6, 6,
die bezüglich
der Kegelräder
tangential angeordnet sind. Die Getriebeelemente 6, 6 werden
drehbar durch das Gehäuse 2 durch
Achsgins 8, 8 getragen. Wie in 1 gezeigt ist,
weisen die zwei Getriebeelemente 6, 6, die mit den
beiden Kegelrädern 4, 4 in
Zahneingriff stehen, Spulenräder 6b auf,
die mittig davon ausgebildet sind, die in Zahneingriff mit Kegelrädern 4, 4 stehen, die
Schnecken umfassen. Ferner stehen Stirnräder 6c, die an den
gegenüberliegenden
Seiten der Spulenräder 6b ausgebildet
sind, in jedem Paar in Zahneingriff mit den Stirnrädern des
anderen Getriebeelements, was dazu führt, dass die beiden Getriebeelemente 6, 6 sich
in entgegengesetzte Richtungen drehen. Im Allgemeinen sind drei
Paare von Getriebeelementen 6, 6 um die Kegelräder 4, 4 in
gleichem Abstand angeordnet, aber es versteht sich, dass die Paare
nicht auf drei Paare beschränkt
sind
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Scheiben 10 sind
zwischen den zwei Kegelrädern 4, 4 angeordnet
und sind hintereinander in dem Gehäuse 2 und auch zwischen
jedem Kegelrad 4 und dem Gehäuse 2 angeordnet.
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Mit
dem Differentialgetriebe für
ein Fahrzeug, das auf die oben beschriebene Weise aufgebaut ist,
wird ein Antrieb von einem Motor von außen auf das Gehäuse 2 übertragen,
um es zu drehen. Wenn ein Fahrzeug geradeaus auf einer ebenen Straße fährt, drehen sich
beide, linke und rechte Antriebsräder auf eine identische Weise.
Die Getriebeelemente 6, 6 drehen sich selbst nicht
um die Achse 01 des Rads 6, sondern drehen sich um die
Achse 02 des Gehäuses 2 und
das Kegelrad 4, und übertragen infolgedessen
die Drehung des Gehäuses 2 auf
die Kegelräder 4, 4.
Mit anderen Worten drehen sich die Kegelräder 4, 4 integral
mit dem Gehäuse 2 und
den Getriebeelementen 6, 6, wobei das Motordrehmoment
direkt auf die beiden seitlichen Antriebsräder übertragen wird.
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Während einer
Differentialoperation, bei einer Kurvenfahrt, drehen sich das Gehäuse 2,
die Getriebeelemente 6, 6 und die Kegelräder 4, 4 um
die Achse 02 als ganzes, während
die Drehung der Getriebeelemente 6, 6 um die Achse
01 eine differentiale Drehung korrigiert. Genauer gesagt dreht sich
eines der Getriebeelemente 6 um seine eigene Achse in eine
Richtung, um das Kegelrad 4 zu verlangsamen, während sich
das andere Getriebeelement 6 um seine eigene Achse in eine
Richtung dreht, um das Kegelrad 4 zu beschleunigen, und
infolgedessen eine differentiale Drehung der Antriebsräder zu korrigieren.
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Wenn
es einen Unterschied des Reibungskoeffizienten gibt, den linke und
rechte Räder
von der Straßenoberfläche erfahren
und in einen Unterschied der Haftung der linken und rechten Antriebsräder resultiert,
ist eine Drehmomentverteilung (eine Begrenzung des differentialen
Einflusses) vorgesehen. Wenn eines der Antriebsräder seine Geschwindigkeit,
wie beispielsweise durch einen Schlupf, erhöht, wird eine Bremswirkung
auf dieses Antriebsrad auf eine proportionale Weise zu einem Eingabedrehmoment
darauf angewendet, während
ein Antrieb, der äquivalent
zu dem Bremsmoment ist, auf das andere Antriebsrad zugeteilt wird,
das eine höhere
Haftung aufweist. Um ein Bremsmoment zu erzeugen, werden Reibungskräfte ausgenutzt,
die sich an verschiedenen Teilen entwickeln. Genauer gesagt findet
die Momentverteilung unter Verwendung von Reibungskräften, die
sich an Reibungszahnflächen
zwischen den beiden Kegelrädern 4, 4 und
den Getriebeelementen 6, 6 entwickeln, Reibungsoberflächen zwischen
den gegenüberliegenden
Endflächen
der beiden Kegelräder 4, 4 und
den Scheiben 10, Reibungsoberflächen zwischen den Endflächen der
Getriebeelemente 6, 6 und dem Gehäuse 2,
Reibungsoberflächen
zwischen dem Getriebeelement 6 und dem Achsgin 8,
und den eingreifenden Teilen der Stirnräder 6C, 6C auf
dem Getriebeelement 6, 6 statt.
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Wie
durch 1 angedeutet wird, unterscheidet sich das Getriebeelement
der vorliegenden Erfindung von dem Aufbau des herkömmlichen
Getriebeelements A (vgl. 3) bezüglich des Aufbaus der Zahnflanke 6Ca der
Stirnräder 6C,
die an gegenüberliegenden
Enden ausgebildet sind. Genauer gesagt, für beide Stirnräder 6C weist
jede innere Oberfläche
oder die Oberfläche,
die dem mittig angeordneten Spulenrad 6B zugewandt ist,
einen erweiterten winkligen Abschnitt für die Zahnflanke 6Ca auf,
die unterhalb des Wälzkreises 6F angeordnet
ist, wobei sie infolgedessen die Flächenbreite der Zahnflanke 6C vergrößert. Wenn
das Getriebeelement 6 auf diese Weise aufgebaut ist, kann
die Festigkeit des Stirnrads 6C ohne Änderung der allgemeinen Größe erhöht werden.
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Wenn,
wie oben angedeutet ist, das Stirnrad 6C durch eine Fräsbehandlung
für das
Getriebeelement 6 hergestellt wird, wobei das Spulenrad 6B mittig
angeordnet ist und wobei die Stirnräder 6C an gegenüberliegenden
Seiten davon angeordnet sind, verhindert eine Störung (Behinderung) mit dem
mittig angeordneten Spulenrad 6B, die gesamte Flächenbreite
inklusive des Zahnkopfs zu vergrößern. Demzufolge
wird lediglich die Flächenbreite
der Zahnflanke vergrößert. Wenn
lediglich die Flächenbreite
der Zahnflanke 6Ca vergrößert wird, resultiert die Fräsbehandlung
in der Erzeugung eines unvollkommenen Radabschnitts 6H,
in einem Bereich der sich von dem Wälzkreis 6F zu der
Zahnflanke 6Ca erstreckt, da aber der Abschnitt 6H und
ein Eingriffsabschnitt 6J sich nicht stören, gibt es hinsichtlich der
Radfunktion keine Probleme.