DE60213695T2

DE60213695T2 - Differentialeinheit

Info

Publication number: DE60213695T2
Application number: DE60213695T
Authority: DE
Inventors: c/o Fuji Jukogyo KK Kenichi Shinjuku-ku Tsuchiya; c/o Fuji Jukogyo KK Seiji Shinjuku-ku Habara
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2022-03-06
Also published as: EP1239191B1; DE60213695D1; US20020124672A1; EP1239191A2; EP1239191A3; JP2002264675A; US7036391B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Differentialeinheit.
Stand der Technik
Im Allgemeinen wird in einem Antriebssystem für ein Automobil eine Differentialeinheit verwendet, um eine Übertragungsrichtung einer Antriebskraft um 90° zu verändern, und um eine letzte Untersetzung und eine Differentialfunktion auszuführen.
Gemäß 4 ist eine Differentialeinheit dieses Typs bekannt, welche mit einer Antriebsritzelwelle 109 und einem Antriebsritzel (Kegelritzel) ausgestattet ist, das mit einem (nicht dargestellten) angetriebenen Zahnrad an einem Ende in einem Gehäuse in Eingriff steht, das durch einen (nicht dargestellten) Differentialträger und eine Differentialabdeckung gebildet wird. Das angetriebene Zahnrad wird in dem Differentialträger von einem an dem angetriebenen Zahnrad befestigten (nicht dargestellten) Differentialmechanismus und durch (nicht dargestellte) Lager drehbar gelagert und ist mechanisch mit den (nicht dargestellten) Antriebsachsen für die linken und rechten Räder über den Differentialmechanismus verbunden.
Die Antriebsritzelwelle 109 ist drehbar auf dem Differentialträger durch drei Lager gelagert. Ein Mitnehmerflansch zum Verbinden mit der Antriebswelle, wie z.B. der Kardanwelle, ist an dem anderen Ende der Antriebsritzelwelle 109 durch eine Keilverzahnungsverbindung unter Verwendung einer Mutter befestigt. Zylindrische Abstandshalter sind zwischen den Innenringen der drei Lager, drehbar auf der Antriebsritzelwelle 109 montiert, eingefügt, um die Befestigungspositionen der entsprechenden Lager anzupassen. Die Abstandshalter rotieren zusammen mit der zwischen den Lagern angeordneten Antriebsritzelwelle 109.
In dieser bekannten Differentialeinheit ist jedoch der Innendurchmesser der Abstandshalter auf einen größeren Wert als der Außendurchmesser der Antriebsritzelwelle 109 eingestellt, da die Abstandshalter drehbar auf der Antriebsritzelwelle 109 befestigt sind. Aus diesem Grunde stimmt der Rotationsmittelpunkt der Antriebsritzelwelle 109 nicht genau mit den Rotationsmittelpunkten der Abstandshalter überein, und wenn die Abstandshalter zwischen den Lagern angeordnet sind, besteht die Möglichkeit, dass der Rotationsmittelpunkt C1 der Antriebsritzelwelle 109 nicht mit dem Rotationsmittelpunkt C2 der Abstandshalter übereinstimmt.
Wenn die Abstandshalter zwischen den Lagern in dieser Weise angeordnet sind, wobei der Rotationsmittelpunkt der Antriebsritzelwelle von dem der Abstandshalter versetzt ist, werden die Abstandshalter zu nicht ausgewuchteten Komponenten und es entsteht eine Unwucht in Bezug auf die Antriebsritzelwelle. Beispielsweise ist in dem Falle, in welchem die Masse eines Abstandshalters auf 300 g festgelegt ist und eine Differenz zwischen dem Innendurchmesser des Abstandshalters und des Außendurchmessers der Antriebsritzelwelle auf 1 mm festgelegt ist, der maximale Positionsversatz zwischen dem Rota tionsmittelpunkt der Antriebsritzelwelle und der des Abstandshalters 0,5 mm und es entsteht eine maximale Unwucht von 15 gcm.
Da die Abstandshalter zusammen mit der Antriebsritzelwelle rotieren, entstehen aufgrund der vorstehend beschriebenen Unwucht Schwingungen in der Differentialeinheit, wenn die Antriebsritzelwelle rotiert, und diese Getriebeschwingungen bewirken Fahrzeugkarosserieschwingungen.
Es wird auch Bezug auf US-A-1,556,875 genommen, die einen Differentialträger mit einem rohrartigen Trägerelement mit einer Querbohrung tangential zu dessen Innenoberfläche und eine Ritzelanpassungshülse offenbart, die in das rohrartige Element geschraubt ist: Der rohrartige Träger steht mit der Hülse an beiden Seiten der Querbohrung in dauernden Umfangseingriff. Klemmstopfen sind in der Bohrung in Eingriff mit der Hülse angeordnet und Einrichtungen sind vorgesehen, um die Stopfen aneinander zu ziehen, um die Hülse festzuklemmen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Differentialeinheit, die in der Lage ist, eine Unwucht in Bezug auf eine Antriebsritzelwelle zu reduzieren.
Erfindungsgemäß wird eine Differentialeinheit für ein Motorfahrzeug zum Übertragen einer Antriebskraft an ein Paar von Antriebsrädern unter Beseitigung einer Rotationsdifferenz zwischen diesen, bereitgestellt, die aufweist:
ein Gehäuse bzw. mehrere Gehäuse;
einen in dem(n) Gehäuse(n) untergebrachten Differentialmechanismus;
eine Antriebsritzelwelle zum Übertragen der Antriebskraft auf den Differentialmechanismus, wobei die Antriebsritzelwelle drehbar in dem(n) Gehäuse(n) mit wenigstens zwei Lagern mit einem Innenring gelagert ist;
einen rohrförmigen Abstandshalter mit einem größeren Innendurchmesser als ein Außendurchmesser der Antriebsritzelwelle, wobei der Abstandshalter zwischen den Innenringen der Lager so angeordnet ist, dass der Abstandshalter die Antriebsritzelwelle abdeckt; und
eine Radialpositionierungs-Regelungseinrichtung zum Regeln einer radialen Position des Abstandshalters in Bezug auf die Antriebsritzelwelle, wobei die Einrichtung zwischen einer Innenoberfläche des Abstandshalters und einer Außenoberfläche der Antriebsritzelwelle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialpositionierungs-Regelungseinrichtung einen vorstehenden Abschnitt aufweist, der auf der Innenoberfläche des Abstandshalters ausgebildet ist, um in einer radialen Richtung zu der Antriebsritzelwelle vorzustehen, der vorstehende Abschnitt an einer mittigen Position entlang einer mittigen axialen Richtung des Abstandshalters angeordnet und so ausgebildet ist, dass er sich entlang einer gesamten Umfangsrichtung des Abstandshalters erstreckt, und dass er eine Querschnittsform aufweist, welche entlang einer mittigen Richtung des Abstandshalters konvex ist, so dass eine Innenoberfläche des vorstehenden Abschnitts entlang einer gesamten mittigen axialen Richtung des Abstandshalters bogenförmig ist.
Lediglich im Rahmen eines Beispiels werden spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen ist:
1 schematische Querschnittszeichnung, die eine Differentialeinheit der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 die schematische Querschnittszeichnung, welche wesentliche Teile der in 1 dargestellten Differentialeinheit darstellt.
3 die schematische Querschnittszeichnung, die eine herkömmliche Differentialeinheit darstellt.
4 die Querschnittsansicht einer in 3 dargestellten Antriebsritzelwelle und eines Abstandshalters.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen einer Differentialeinheit der vorliegenden Erfindung werden im Detail unter Bezugnahme auf die nachstehenden Zeichnungen beschrieben. Gleiche Bezugszeichen und wiederholte Beschreibung werden weggelassen.
Zuerst wird eine Ausführungsform der Differentialeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine schematische Querschnittszeichnung, welche eine Differentialeinheit der Ausführungsform darstellt und 2 ist eine schematische Querschnittszeichnung von deren in 1 dargestellten wesentlichen Elementen.
Gemäß Darstellung in 1 ist die Differentialeinheit 1 in einem Gehäuse mit einer (nicht dargestellten) Differentialabdeckung eingeschlossen, die an einem Öffnungsabschnitt eines Differentialträgers 3 befestigt ist. Eine Antriebsritzelwelle 9 ist in das Innere des Gehäuses 5 eingeführt. Ein Antriebsritzel (Kegelritzel) 11, das in einem Stück auf einem Ende der Antriebsritzelwelle 9 ausgebildet ist, und ein (nicht dargestelltes) angetriebenes Zahnrad stehen dann miteinander in Eingriff. Ein (nicht dargestelltes) Differentialmechanismusgehäuse ist an dem angetriebenen Zahnrad mittels (nicht dargestellten) Schrauben befestigt, und das angetriebene Zahnrad wird drehbar durch das Differentialmechanismusgehäuse und dem Differentialträger 3 gelagert.
Die Antriebsritzelwelle 9 ist drehbar auf dem Differentialträger 3 durch nur ein Führungslager 13 und ein Paar von Kegelrollenlagern 15 und 17 gelagert. Ein Mitnehmerflansch 19 zum Verbinden mit (nicht dargestellten) Antriebswellen, wie z.B. Kardanwellen, ist mit dem anderen Ende der Antriebsritzelwelle 9 über eine Keilverzahnung verbunden, und ist durch einen Presssitz an einem Innenring 13a des Führungslagers 13 durch die Befestigungskraft einer Mutter 21 befestigt. Auf diese Weise ist der Mitnehmerflansch 19 auf einem Eingangsachsenende der Differentialeinheit 1 vorgesehen. Das Innere des Differentialträgers 3 ist luftdicht durch eine Öldichtung 23 abgeschlossen, die zwischen dem Differentialträger 3 und dem Mitnehmerflansch 19 vorgesehen ist.
Zylindrische Abstandshalter 25 und 27 sind jeweils nicht nur zwischen dem Innenring 13a des Führungslagers und einem Innenring 15a der Vorderseite des Kegelrollenlagers 15, sondern auch zwischen dem Innenring 15a des vorderen Kegelrollenlagers 15 und einem Innenring 17a des hinteren Kegelrollenlagers 17 auf der Antriebsritzelwelle 9 angeordnet. Die Abstandshalter 25 und 27 beschränken die Befestigungspositionen des Führungslagers 13 und der Kegelrollenlager 15 und 17.
Eine auf dem Mitnehmerflansch 19 durch die Mutter 21 ausgeübte Axialkraft wirkt über den Innenring 13a des Führungslagers 13 und den Abstandshalter 25 auf den Innenring 15a des vorderen Kegelrollenlagers 15. Andererseits wirkt die auf die Antriebsritzelwelle 9 durch die Mutter 21 ausgeübte Axialkraft über das Antriebsritzel 11 auf den Innenring 17a des hinteren Kegelrollenlagers 17. Auf diese Weise wirken axiale Kräfte in wechselseitig entgegengesetzten Richtungen auf die Innenringe 15a und 17a der zwei Kegelrollenlager 15 und 17 und werden einerseits durch den Abstandshalter 27 und die zwischen den zwei Innenringen 15a und 17a eingefügte Einstellscheibe 29 und andererseits durch den Differentialträger 3 über die entsprechenden Rollen 15b und 17b der Außenringe 15c und 17c aufgenommen. Demzufolge wird eine Vorspannungskraft mit derselben Größe auf die zwei Kegelrollenlager 15 und 17 ausgeübt. Die Lagerungssteifigkeit der Antriebsritzelwelle 9 wird dann durch diese Vorspannungskraft erhöht. Ferner wird eine relative Versetzung zwischen dem Antriebsritzel 11 und dem angetriebenen Zahnrad reduziert, wenn sie unter einer Belastung aufgebracht wird. Demzufolge wird es möglich, einen korrekten Zahnradeingriff aufrechtzuerhalten.
In dieser Ausführungsform, gemäß Darstellung in 2 steht ein vorstehender Abschnitt 31 (Positionsregelungseinrichtung) zu der Antriebsritzelwelle 9 an einem der Antriebsritzelwelle 9 gegenüberliegenden Innenseitenabschnitt vor. Ferner ist der vorstehende Abschnitt 31 in einem Stück auf dem zwischen den Innenringen 13a und 15a angeordneten vorderen Abstandshalter ausgebildet. Der vorstehende Abschnitt 31 ist in einer gekrümmten Form so ausgebildet, dass er im Allgemeinen entlang der gesamten mittigen axialen Richtung des Abstandshalters 25 konvex ist, und die Querschnittsform gebogen ist. Ferner kommt, da der vorstehende Abschnitt 31 zu der Antriebsritzelwelle 9 entlang der gesamten Innenumfangsrichtung des Abstandshalters 25 (Außenumfangsrichtung der Antriebsritzelwelle 9) vorsteht, die Innenoberfläche des vorstehenden Abschnittes 31 mit der Außenoberfläche der Antriebsritzelwelle 9 in Kontakt oder nahe an diese heran. Auf diese Weise ist, da die Innenoberfläche mit der Außenoberfläche der Antriebsritzelwelle 9 in Kontakt oder nahe an diese heran kommen und die Rotationsmittelpunkte der Antriebsritzelwelle 9 und des Abstandshalters 5 im Wesentlichen zueinander ausgerichtet sind, nur ein kleiner Positionsversatz zwischen diesen vorhanden.
In dieser Ausführungsform wird, da der der Antriebsritzelwelle 9 gegenüberliegende vorstehende Abschnitt 31 als Positionsregelungseinrichtung vorgesehen ist und der Positionsversatz dazwischen durch den vorstehenden Abschnitt 31 verringert wird, verhindert, dass der Abstandshalter ein nicht ausgewuchtetes Element wird. Demzufolge ist es möglich, die Unwucht zu reduzieren, die in Hinblick auf die Antriebsritzelwelle 9 entsteht.
Ferner besteht, da der vorstehende Abschnitt 31 in einem Stück mit dem Abstandshalter 25 vorgesehen ist, kein Bedarf, neue Komponenten als Positionsregelungseinrichtung vorzusehen, und es wird möglich, die Anzahl der Komponenten und Zusammenbauschritte zu reduzieren. Demzufolge ist es möglich, den Positionsversatz zwischen den Rotationsmittelpunkten der Antriebsritzelwelle 9 und den Abstandshalter 25 mit geringen Kosten einfach zu minimieren.
In der Differentialeinheit der vorliegenden Erfindung wird, da die Positionsregelungseinrichtung zwischen der Antriebsritzelwelle und dem Abstandshalter vorhanden ist, der Positionsversatz zwischen den Rotationsmittelpunkten der Antriebsritzelwelle und dem Abstandshalter reduziert, und verhindert, dass der Abstandshalter unwuchtig wird. Demzufolge ist es möglich, die Differentialeinheit in die Lage zu versetzen, eine bezüglich der Antriebsritzelwelle entstehende Unwucht zu reduzieren.
Obwohl die derzeit bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, dürfte es sich verstehen, dass diese Offenbarung dem Zweck der Darstellung dient, und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen ohne Abweichung von dem Schutzumfang der Erfindung ausgeführt werden können.

Claims

Differentialeinheit für ein Motorfahrzeug zum Übertragen einer Antriebskraft an ein Paar von Antriebsrädern unter Beseitigung einer Rotationsdifferenz zwischen diesen, aufweisend: ein Gehäuse bzw. mehrere Gehäuse; einen in dem (den) Gehäuse(n) untergebrachten Differentialmechanismus; eine Antriebsritzelwelle (9) zum Übertragen der Antriebskraft auf den Differentialmechanismus, wobei die Antriebsritzelwelle (9) drehbar in dem (den) Gehäuse(n) mit wenigstens zwei Lagern (13, 15) mit einem Innenring (13a, 15a) gelagert ist; einen rohrförmigen Abstandshalter (25) mit einem größeren Innendurchmesser als ein Außendurchmesser der Antriebsritzelwelle (9), wobei der Abstandshalter (25) zwischen den Innenringen (13a, 15a) der Lager (13, 15) so angeordnet ist, dass der Abstandshalter (25) die Antriebsritzelwelle (9) abdeckt; und eine Radialpositionierungs-Regelungseinrichtung zum Regeln einer radialen Position des Abstandshalters (25) in Bezug auf die Antriebsritzelwelle (9), wobei die Einrichtung zwischen einer Innenfläche des Abstandshalters (25) und einer Außenfläche der Antriebsritzelwelle (9) angeordnet ist, und einen vorstehenden Abschnitt (31) aufweist, der auf der Innenfläche des Abstandshalters (25) ausgebildet ist, um in einer radialen Richtung zu der Antriebsritzelwelle (9) vorzustehen, dadurch gekennzeichnet, dass der vorstehende Abschnitt (31) an einer mittigen Position entlang einer mittigen axialen Richtung des Abstandshalters (25) angeordnet und so ausgebildet ist, dass er sich entlang einer gesamten Umfangsrichtung des Abstandshalters (25) erstreckt, und dass er eine Querschnittsform aufweist, welche entlang einer mittigen Richtung des Abstandshalters (25) konvex ist, so dass eine Innenfläche des vorstehenden Abschnitts (31) entlang einer gesamten mittigen axialen Richtung des Abstandshalters (25) bogenförmig ist.
Differentialeinheit nach Anspruch 1, wobei der vorstehende Abschnitt (31) mehrere auf der Innenfläche des Abstandshalters (25) ausgebildete Vorsprünge so aufweist, dass sie in einer radialen Richtung des Abstandhalters (25) vorstehen, wobei die Vorsprünge in gleichen Intervallen in einer Umfangsrichtung des Abstandshalters (25) beabstandet sind, und jeweils eine Querschnittsform aufweisen, welche entlang einer mittigen Richtung des rohrförmigen Abstandshalters konvex ist, so dass eine Innenfläche des vorstehenden Abschnitts entlang einer gesamten mittigen axialen Richtung des Abstandshalters (25) bogenförmig ist.
Differentialeinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei drei Vorsprünge auf der Innenfläche des Abstandshalters ausgebildet und voneinander um 120° in der Umfangsrichtung beabstandet sind.
Differentialeinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei vier Vorsprünge auf der Innenfläche des Abstandshalters ausgebildet und voneinander um 90° in der Umfangsrichtung beabstandet sind.
Differentialeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der vorspringende Abschnitt (31) so konfiguriert ist, dass eine Innenfläche des vorspringenden Abschnitts (31) eine Außenfläche der Antriebsritzelwelle (9) berührt.
Differentialeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der vorspringende Abschnitt (31) einstückig auf der Innenfläche des Abstandshalters (25) ausgebildet ist.
Differentialeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der vorspringende Abschnitt (31) als eine getrennte Komponente in Bezug auf den Abstandshalter (25) vorgesehen ist.