JP2009520169A - 一緒に作動される２つの軸方向調節装置を有するディファレンシャル装置 - Google Patents

Abstract

可変にトルクを分配するためのディファレンシャル装置であって、回転駆動可能なディファレンシャルケージを有する１つのディファレンシャルギヤ装置と、１回転軸線Ａの上に支承された２つの出力軸（３，３′）とを有し、出力軸（３，３′）がディファレンシャルケージ（４）に、ディファレンシャルギヤセット（７，９，９′）を介して駆動結合されており、ディファレンシャルケージ（４）と各出力軸（３，３′）との間に第１の駆動トレーンが形成されており、出力軸（３，３′）あたり、１つのギヤ段（１４，１４′）を備えており該ギヤ段（１４，１４′）が一方ではディファレンシャルケージ（４）と他方では出力軸（３，３′）の一方と駆動結合されており、ギヤ段（１４，１４′）あたり、第２の駆動トレーンを接続・遮断するための１つの摩擦クラッチ（１５，１５′）を備えており、摩擦クラッチ（１５，１５′）あたり、該摩擦クラッチを作動するためにボールランプ装置の形をした１つの軸方向調節装置（１６，１６′）を備え、該軸方向調節装置（１６，１６′）がそれぞれ回転軸線Aに対し同軸的な２つの円板（４２，４３；４２′，４３′）を有し、該円板（４２，４３；４２′，４３′）が互いに向き合った端面に複数の深さの変化する球溝（４４，４５；４４′，４５′）を有し、該球溝（４４，４５；４４′，４５′）内に球（４１）が保持されており、さらに両方の軸方向調節装置（１６，１６′）の回転駆動可能な円板（４３；４３′）と駆動結合された唯一の電気モータ（５２）を備えているディファレンシャル装置。

Description

本発明は、自動車の駆動トレーンにおいて、変化するトルク分配を行なうためのディファレンシャル装置であって、１つの入力軸と、互いに補償作用を有する２つの出力軸とを有している形式のものに関する。可変なトルク分配を行なうディファレンシャル装置の作用は以下の通りである。入力軸を介して導入されたトルクの１部は両方の出力軸に分配される前にディファレンシャルケージから分岐される。分岐されたトルク成分は両方の出力軸の１つに常時のトルク分配後に付加的に加えられる。このためには出力軸あたり１つのギヤ段と１つの摩擦クラッチとが設けられている。ギヤ段はディファレンシャルケージによって駆動された入力歯車を有し、この入力歯車は出力歯車を加速するか又は減速する。出力歯車を、ディファレンシャルの対応する出力軸に連結することによって出力軸は加速又は減速される。この結果、両方の出力軸の一方に必要な形式で、自動車の走行安全性を高めるために他方の出力軸に対するよりも大きなトルクを伝達することができる。このようなディファレンシャル装置はＤＥ１０３４２１６４Ａ１号から公知であるように軸ディファレンシャルの両方の側方軸の間でトルクを分配するために使用するか又は多軸駆動された自動車の中央ディファレンシャルの両方の車軸の間の制御されたトルクの分配のために使用することができる。

ＷＯ２００５／０３５２９４Ａ１号からは２つの駆動された軸を有する自動車の駆動装置であって、軸がそれぞれ個別の摩擦クラッチを介して切換え伝動装置の出力軸に連結可能である形式の駆動装置が公知である。摩擦クラッチを作動するためには１つの電気モータとこれにより駆動された２つのボールねじ伝動装置とを有するＡｋｔｕａｔｏｒｉｋが設けられている。ボールねじ伝動装置はそれぞれ１つのナットとスピンドルを有し、これらの構成部分の一方は対応する積層板パッケージと作用的に結合されている。スピンドルの調節は電気モータの回転方向に関連して、互いに反対に向けられている。これは電気モータの第１の回転方向で第１のクラッチが閉じられる一方、第２のクラッチが開放されることを意味する。電気モータが反対の方向に作動されると第２のクラッチが閉じられ、第１のクラッチが開かれる。

ＤＥ１０１６００２６Ａ１号からは２重機能を有する軸方向調節装置が公知である。この軸方向調節装置は段ギヤと、摩擦クラッチを用いてロック可能なディファレンシャルギヤとを有する中間軸伝動装置の１部である。この軸方向調節装置はボールランプ装置の形で構成され、１つの中央の円板と摩擦クラッチを負荷するための第１の外側にある１つの円板と、段ギヤ装置のための切換えスリーブを負荷するための第２の外側にある１つの円板とを有している。円板を回動させるためには唯一の電気モータが設けられている。この場合には中央の円板が駆動されるのに対して外側の円板が回動不能に保持されるか又は外側の円板が同期的に駆動されるのに対して中央の円板が回動不能に保持される。

本発明の課題は、自動車の駆動トレーンにおいて２つの軸の間でトルクを変化可能に分配するために２つの摩擦クラッチを有するディファレンシャル装置を改良して、短い応働時間が得られ、構造が簡単にかつ費用的に好適な製作が可能になるように構成することである。

本発明による課題の解決策の特徴は、自動車の駆動トレーンにおいて変化可能にトルクを分配するディファレンシャル装置であって、回転駆動可能な１つのディファレンシャルケージと１つの回転軸線の上に支承された２つの出力軸とを有するディファレンシャルギヤを備え、前記出力軸が前記ディファレンシャルケージにディファレンシャル歯車セットを介して駆動結合されているディファレンシャル装置において、ディファレンシャルケージと出力軸との間にそれぞれ第１の駆動トレーンが形成されており、出力軸あたり１つのギヤ段があり、ギヤ段が一方ではディファレンシャルケージと駆動結合されかつ他方では出力軸の１つと駆動結合されかつ第１の駆動トレーンに対し機能的に平行な第２の駆動トレーンの部分であり、ギヤ段あたり、第２の駆動トレーンを開閉するための１つの摩擦クラッチを有し、摩擦クラッチあたり、摩擦クラッチを作動する、ボールランプ装置の形をした１つの軸方向調節装置を有し、該軸方向調節装置がそれぞれ回転軸線に対し同軸な２つの円板を有し、これらの円板の一方が軸方向に支持されかつ他方が軸方向で移動可能でありかつ前記円板の少なくとも１つが回転駆動可能であり、両方の前記円板が互いに向き合った端面に複数の球溝を有し、該球溝が、それぞれ−前記端面に対する平面図で見て−同じ周方向に変化する深さを有しており、互いに向き合った球溝の対偶にそれぞれ１つの球が受容されており、唯一の電気モータが両方の軸方向調節装置の回転駆動可能な円板と駆動結合されていることである。

本発明によるディファレンシャル装置の利点は、この装置が両方の軸方向調節装置を作動するために唯一の電気モータしか備えていないので少ない部品数しか有しないことである。この結果、装置の構成空間は小さく、重量も小さくなる。両方の軸方向調節装置の球溝は有利には深さが変化するように構成され、電気モータを一方の回転方向に作動した場合に第１の軸方向調節装置の両方の円板が互いに離れるのに対し、第２の軸方向調節装置の両方の円板が互いに同じ軸方向の間隔を維持するようになっている。電気モータを反対の回転方向に駆動した場合にはまず第１の軸方向調節装置の両方の円板が互いに接近し、零位置を通過したあとで第２の軸方向調節装置の両方の円板相互の離反が行なわれる。第２の軸方向調節装置の円板が軸方向で拡開する間、第１の軸方向調節装置の円板はその相互間の間隔を維持する。

有利な１実施例によれば回転駆動される円板の球溝は、それぞれ端面に対する平面図で見て、同じ周方向で変化する深さを有している。この場合、電気モータは、駆動された円板が常に同じ回転方向に回動させられるように、該円板に駆動結合されている。両方の駆動された円板の球溝の同じ構成は製作される構成部分が同じ構成を有するという意味で特に有利である。しかし、両方の駆動された円板が電気モータの作動時に異なる回転方向に駆動される回転方向反転段を有する構成も考えられる。このためには両方の駆動された円板の球溝は、それぞれ端面に対する平面図で見て、反対の周方向で変化する深さを有していなければならない。有利には両方の軸方向調節装置の軸方向で支持される円板はそれぞれ回動不能にケーシングに保持されているのに対し、軸方向で移動可能な円板はそれぞれ電気モータにより回転駆動される。

さらに両方の軸方向調節装置の両方の円板の球溝は深さの変わらない空行程区分とこれに続く、変化するリードを有する作用区分とを有している。この場合、空行程区分と作用区分との間には有利には１つの零点状態が規定されている。有利な更なる構成によれば作用領域の全長に亙って一杯の機能性を保証するために空行程区分は作用区分と同じ長さに又はこれよりも長く設定されている。これにより、向き合ったボールランプ装置の球が空行程領域の終端位置に当たることは回避される。両方の軸方向調節装置の球溝は、電気モータを作動した場合に、零点状態から発して、一方の軸方向調節装置の球が空行程区分へ案内されるのに対し、他方の軸方向調節装置の球が作用区分へ案内されるように構成されている。有利な構成によれば、零点状態は係止切欠きによって与えられ、該係止切欠きが両方のボールランプ装置の少なくとも一方の球溝にて、それぞれ作用区分と空行程区分との間の移行領域に配置されており、該係止切欠き内に対応する球が係止できるように構成されている。規定された零点状態によって当該システムは運転中に調整されることができるので、摩擦クラッチのためのロックモーメントの適正な調整が常時行なわれることができる。これにより自動車の走行ダイナミックの特に良好な干渉が達成されるので高い走行安定性が保証される。

有利な構成によれば両方の軸方向調節装置の作用区分はそれぞれ１つのリードの大きい第１の部分区分と、これに続く１つのリードの小さい第２の部分区分とを有している。この場合には第１の部分区分は有利には第２の部分区分よりも小さい円弧区分に亙って延在している。この構成の利点は、両方の円板が、相互に最短の間隔を有している零点状態から発して、積層板パッケージの遊びを克服するために、まず回動角に対して大きな軸方向の調節距離を移動することである。第１の部分区分に続く第２の部分区分は比較的に平らなリードを有しており、したがってここでは回動角に関して小さい軸方向の調節距離が発生する。この第２の部分区分は摩擦クラッチの作業領域での摩擦クラッチの制御に役立つ。平らなリードによって軸方向調節装置の微細な調節、ひいては摩擦クラッチの特に正確な制御が得られる。第１の溝区分が第２の溝区分よりも比較的に短い円弧区分に亙って延在していることによって特に短い応働時間と作業領域における特に微細な制御が可能である。

具体的には電気モータは１つの出力軸を有し、該出力軸は中間伝動装置を介して、両方の軸方向調節装置の回転駆動可能な円板と駆動結合されている。中間伝動装置は有利には回転軸線に対し平行に延びる中間軸を有している。これにより、半径方向でコンパクトな構成配置が得られる。電気モータは有利には軸方向で両方の摩擦クラッチの一方の領域、つまり第１と第２の摩擦クラッチの領域に配置されている。

本発明によるディファレンシャル装置の摩擦クラッチは定置に構成されていることができる。つまり摩擦クラッチは定置のケーシングに対し位置的に不動に保持されていることができる。この場合にはギヤ段は回転軸線を中心として回転する。この場合、ギヤ段は有利にはそれぞれ１つの、ディファレンシャルケージと回動不能に結合された第１の太陽歯車と、対応する出力軸と回動不能に結合された第２の太陽歯車と、両方の太陽歯車と噛合う少なくとも１つの遊星歯車と、少なくとも１つの遊星歯車を保持し、長手方向軸線を中心として回転できる１つのウエブエレメントとを有している。定置の摩擦クラッチはそれぞれ、ケーシングと回動不能に結合された外積層板とギヤ段のウエブエレメントと結合された内積層板とを有している。選択的な実施形態では摩擦クラッチは摩擦クラッチが回転軸線を中心として回転するように構成されていることもできる。この場合にはギヤ段はケーシング内に位置固定的に配置される。

次に図面に基づき本発明の有利な１実施例を詳細に説明する。

図１と図２とに関しては以下、一緒に説明する。図面には自動車の駆動トレーンにおいて変化するトルクの分配を行なうためのディファレンシャル装置２が示されている。ディファレンシャル装置２は図示されていない段付き伝動装置により駆動軸を介して駆動され、入力するトルクは２つの側方軸３，３′に分配される。ディファレンシャル装置２はディファレンシャルケージ４を有し、該ディファレンシャルケージ４は定置のディファレンシャルケーシング５内で回転軸線Ａを中心として転がり軸受１１，１１′を用いて回転可能に支承されている。ディファレンシャルケージ４には皿形歯車６が固定されている。この皿形歯車６は自動車の駆動軸により駆動される。ディファレンシャルケージ４内では複数の補償歯車７が回転軸線Ａに対し垂直なピン８に回転可能に支承されている。該ピン８はディファレンシャルケージ４と一緒に回転する。補償歯車７は２つの側方軸歯車９，９′と噛合う。これらの側方軸歯車９，９′は対応する側方軸３，３′と回動不能に結合されている。補償歯車７と側方軸歯車９，９′は一緒になって、ディファレンシャルケージ４から側方軸３，３′にトルクを伝達するためのディファレンシャル歯車セットを形成する。この結果、ディファレンシャルケージと側方軸３，３′との間にそれぞれ第１の駆動トレーンが形成される。ディファレンシャルギヤは、傘歯車ディファレンシャルギヤの形に形成されている。この場合、補償歯車７は円筒歯車で側方軸歯車９，９′は冠歯車である。拡開力を受止めるためには冠歯車とディファレンシャルケージ４との間にそれぞれスラスト軸受１０，１０′が設けられている。図２だけに示されている脚１２，１２′はディファレンシャルケーシング５と一体に結合されており、自動車の車体にギヤ装置を取付けるために役立つ。

ディファレンシャルギヤ２１に側方で隣接して、各側方軸３，３′は変化するトルク分配のためにギヤモジュール１３，１３′を備えている。これは同じく構成されているので同じ構成部分には同じ符号が付けられている。この場合、左側のギヤモジュール１３，１３′の符号はダッシュを備えている。ギヤモジュール１３，１３′は構成グループとしてそれぞれ１つのギヤ段１４，１４′と１つの摩擦クラッチ１５，１５′と１つの軸方向調節装置１６，１６′とを有している。ギヤ段１４，１４′は一方ではディファレンシャルケージ４と、他方では所属する側方軸３，３′と駆動結合されている。ギヤ段１４，１４′は第１の駆動トレーンに対し機能的に並列接続された第２の駆動トレーンの部分である。軸方向調節装置１６，１６′は回転軸Ａに対し同軸に配置され、これに対し同軸的な摩擦クラッチ１５，１５′を作動するために役立つ。摩擦クラッチ１５，１５′は平行な第２の駆動トレーンを制御しかつこれを開放又は閉鎖することができ、これによって側方軸３，３′の間のトルク分配が変化させられる。ギヤモジュール１３，１３′はそれぞれフランジ結合１７，１７′を介してディファレンシャルケーシング５と結合されている。両方のギヤモジュールはその構造とその機能形式に関し互いに相応するので、例として一方だけについて記述する。

ギヤモジュール１３はケーシング１８と、ケーシング１８内で回転軸線Ａ上に回転可能に支承された、各側方軸３，３′と一体に構成された第１の軸１９，１９′と、同軸的に第１の軸１９，１９′に回転可能に支承された第２の軸２０，２０′とを有している。この場合、第１の軸１９，１９′は転がり軸受２２，２２′を用いてケーシング１８内で回転可能に支承されておりかつ軸シールリング２３，２３′を用いてこれに対しシールされている。入口側に第１の軸１９，１９′は長手方向歯２４，２４′を有し、該長手方向歯２４，２４′は対応する側方軸歯車９，９′の対抗歯に回動不能に挿込まれている。出力側には第１の軸は、図示されていない自動車の車軸と結合するためのフランジ２５，２５′を有している。中空軸の形に構成され、第１の軸１９，１９′の上に滑動するように支承された第２の軸２０，２０′は長手方向歯２６，２６′を有し、該長手方向歯２６，２６′はディファレンシャルケージ４における対応する対抗歯に回動不能に挿込まれている。

ギヤ段１４，１４′は中空軸２０，２０′と一体に結合されている第１の太陽歯車２７，２７′と、該太陽歯車２７，２７′と噛合う複数の遊星歯車２８と、該遊星歯車２８と噛合う第２の太陽歯車２９，２９′とを有している。この太陽歯車２９，２９′は第１の軸と長手方向歯３０，３０′を介して回動可能に結合されている。遊星歯車２８はそれぞれ一体に構成され、２つの歯区分３２，３３；３２′，３３′を有し、歯区分３２，３３；３２′，３３′の一方は第１の太陽歯車２７，２７′と噛合いかつ他方は第２の太陽歯車２９，２９′と噛合う。両方の太陽歯車の間にはスラスト軸受３４，３４′が設けられている。第１の軸とこれに支承された中空軸との間で回転数を変えて伝達するためには両方の太陽歯車は異なる歯数を有している。この場合、遊星歯車２８と太陽歯車との歯数は、第１の軸と中空軸との間に１５％までの回転数差が達成されるように選択されている。遊星歯車２８はウエブエレメント３６，３６′におけるピン３５の上にニードル軸受３１によって回転可能に受容されている。ウエブエレメント３６，３６′はケージ形に構成されかつ外へ向かってほぼ閉じられている。ウエブエレメント３６，３６′の外周面３７，３７′には摩擦クラッチ１５，１５′の内側積層板３８，３８′に回動不能に係合する係合手段が設けられている。

摩擦クラッチ１５，１５′は回転軸Ａの上で軸方向に移動可能に保持されている内積層板３８，３８′の他に、これに対し同軸的な外積層板３９，３９′を有している。この外積層板３９，３９′はケーシング１８に対し回転阻止されかつ回転軸線Ａに沿って軸方向に移動可能に保持されている。外積層板３９，３９′と内積層板３８，３８′は軸方向で交互に配置され、一緒に積層板パッケージを形成する。この積層板パッケージはケーシング１８に対し軸方向で支えられている。摩擦クラッチ１５，１５′を作動することによりギヤ段１４，１４′の回転するウエブエレメント３６，３６′は定置のケーシング１８，１８′に対し制動され、付加的なトルクを直接的にディファレンシャルケージ４にて取出しかつ平行な第２の駆動トレーン、つまり中空軸２０，２０′とギヤ段１４，１４′とを介して対応する側方軸３，３′に伝達する。

必要なクラッチモーメントを生ぜしめるために摩擦クラッチ１５，１５′を制御することは、対応する軸方向調節装置１６，１６′を介して行なう。該軸方向調節装置１６，１６′はボールランプ装置として形成され、回転軸線Ａと同軸的な２つの円板４２，４３；４２′，４３′を有している。この場合、第１の円板は支持円板４２，４２′として構成され、ディファレンシャルケーシング５に対し軸方向で支えられ、これに対し回動不能に保持されている。第２の円板は軸方向に移動可能でかつ回転駆動可能な調節円板４３，４３′として形成されている。両方の円板は互いに向き合った端面に周方向に分配されかつ周方向に延びる複数の球溝４４，４５；４４′，４５′を有している。球溝４４，４５；４４′，４５′は逆向きに変化する深さを有している。互いに向き合った球溝４４，４５；４４′，４５′のそれぞれ１つの対偶には１つの球４１が受容されており、この球４１を介して両方の円板は互いに支えられている。この場合、調節円板４３，４３′は主として支持円板４２，４２′に対し半径方向で支承されている。この場合、支持円板はディファレンシャルケーシング５内に固定されている。軸方向で両方の円板の間には周方向に分配された窓を有するリング円板状のケージ４６が設けられている。各窓内には球４１の１つが受容され、球４１は周方向で互いに規定された１つの位置に保持される。

出発状態では、つまり摩擦クラッチ１５，１５′が完全に開放されている状態では調節円板４３，４３′と支持円板４２，４２′は互いにできるだけ近い位置にある。あとでさらに詳しく述べるように調節円板４３，４３′が適当に回動させられると、球４１は深さのわずかな領域に移動する。この結果、円板の間で拡開が行なわれ、その際、調節円板４３，４３′は軸方向で摩擦クラッチ１５，１５′に向かって移動させられる。調節円板４３，４３′はその背面に半径方向の加圧面を有し、該加圧面は中間に接続されたスラスト軸受４７，４７′を介して押圧プレート４８，４８′を軸方向に負荷する。スラスト軸受４７，４７′は球軸受として構成されている。この場合には第１の支承溝が調節円板４３，４３′の押圧面に設けられかつ第２の支承溝が押圧プレート４８，４８′の向き合った面に加工されている。押圧プレート４８，４８′は積層板パッケージに軸方向で接触しかつこれをボールランプ装置が作動した場合に軸方向の力で閉鎖方向に負荷する。したがってボールランプ装置の作動は摩擦クラッチ１５，１５′の所定のロックをもたらし、ひいては回転するギヤ段１４，１４′を停止しているケーシング１８，１８′に連結させる。摩擦クラッチ１５，１５′をあらためて開放するためには調節円板４３，４３′は反対方向に作動される。この場合には当該断面図では見ることのできない、軸方向でギヤケーシングに支えられた、調節円板４３，４３′を負荷する圧縮ばねは調節円板４３，４３′を支持円板４２，４２′の方向へ戻す。

調節円板４３，４３′の回転運動を達成するためには調節円板４３，４３′は外周面に外歯４９，４９′を備えている。外歯４９，４９′にはピニオン５０，５０′が噛合う。このピニオン５０，５０′はケーシング１８，１８′に回転可能に支承されておりかつ電気モータ５２と駆動結合されている。本発明の特殊性は第１の摩擦クラッチ１５の調節円板４３を回動させるためと第２の摩擦クラッチ１５′の調節円板４３′を回動させるためにと唯一の電気モータ５２しか設けられていないことである。電気モータ５２はケーシング１８にフランジ結合され、中間伝動装置５３，５３′を介してボールランプ装置の両方の調節円板４３，４３′と駆動結合されている。

特に図３と４から判るように、中間伝動装置５３，５３′は２つの歯車５４，５４′と１つの中間軸５５とを有している。該中間軸５５に両方の歯車は中間軸５５の反対側の端部にて回動不能に結合されている。この場合、回動不能な結合は通常の形式でスプライン軸プロフィールを介して行なわれる。モータ側の歯車５４は一方では電気モータ５２の駆動ピン５６と噛合い、これによって中間軸５５を駆動し、他方では歯車５４はケーシング１８に回転可能に支承されたピニオン５０と噛合う。このピニオン５０はモータ側のボールランプ装置の調節円板４３の外歯４９と噛合っている。向き合った駆動装置の歯車対偶は同じく構成されている。中間軸５５に坐着された左側の歯車５４′はそれに対応する、ケーシング１８′に回転可能に支承されたピニオン５０′と噛合っている。このピニオン５０′は第２のボールランプ装置の調節円板４３′の外歯４９′と噛合っている。両方のピニオン５０，５０′は滑り軸受を介して各ケーシング部分１８，１８′に挿入されたピン５７，５７′に回転可能に保持されている。中間軸５５はその外側の端部にてニードル軸受５８，５８′を用いてケーシング孔５９，５９′に回転可能に支承されている。この場合、歯車５４，５４′は軸方向でわずかな間隔をおいて支承部位に近隣して配置され、中間軸５５に作用する横力をわずかに保っている。モータ側では中間軸５５はケーシングカバーに対しシールリング６０でシールされている。このようにして右側の出力軸３のモータ側のギヤモジュール１３と反対に向けられた、左側の出力軸３′のためのギヤモジュール１３′との間の潤滑剤室の分離が行なわれる。

電気モータ５２、中間伝動装置５３，５３′、右側と左側のボールランプ装置並びに右側と左側の摩擦クラッチ１５，１５′から成る当該ユニットは図３に示されている。摩擦クラッチ１５，１５′は作動されていないので、両方のボールランプ装置の調節円板４３，４３′と支持円板４２，４２′とは相互間に最小の間隔を有している。両方のボールランプ装置の球４１はこの図には示されていない。何故ならば球４１は図とは別の断面にあるからである。両方のピニオン５０，５０′は、調節円板が軸方向に移動させられた場合でも外歯と噛合ったままであるために各調節円板４３，４３′よりも大きな軸方向の長さに亙って延びている。図４には前述の構成部分もしくはその部分は平面図で示されている。ピニオン５０は歯車５４と噛合う直径の大きい方の第１の歯区分６２と調節円板４３の外歯４９と噛合う直径の小さい方の歯区分６２とを有していることが判る。

図５と図６とにおいては、両方のボールランプ装置の一方の支持円板４２と調節円板４３とが示されている。各円板４２，４３あたり、周方向に分配された４つの球溝４４，４５が設けられていることが示されている。これらの球溝４４，４５は互いに同じく構成されている。つまり周方向でそれぞれ同じプロフィールを有している。調節円板４３は孔５１を有し、この孔５１内には回動不能な固定を行なう確保ピンが挿入される。ほぼ直径方向で向き合って１つの切欠き６１が設けられ、この切欠き６１において対応するピニオン５０が通過案内されている。図７には両方の円板４２，４３を代表して球溝４４が溝底を周方向に断面して示されている。この図からは球溝４４が深さの変わらない空行程区分６４と、これに続く、空行程区分６４から発して深さの減少する作用区分６５とを有している。この場合、空行程区分６４は作用区分６５の円弧区分（α＋β）よりも大きい円弧区分（Ｙ）に亙って延在している。第１のボールランプ装置１６の空行程区分６４と作用区分６５は第２のボールランプ装置１６′の空行程区分６４′と作用区分６５′と比較して、零点状態から発して、電気モータを第１の回転方向へ作動した場合に第１のボールランプ装置の球が作用区分へ移動するのに対し、第２のボールランプ装置の球が空行程区分へ移動するように配置されている。球が空行程区分６４，６４′にあると、対応する円板４２，４３；４２′，４３′は互いに最小の間隔を有し、対応する摩擦クラッチ１５，１５′は作動されていない状態にある。これに対し円板の作用区分６５，６５′においては円板は互いに軸方向へ離れるので、対応する摩擦クラッチ１５，１５′は作動される。

両方のボールランプ装置１６，１６′の作用区分６５，６５′はリードの大きい方の第１の部分区分６６，６６′もしくは作用領域と、これに接続した、リードの小さい方の第２の部分区分６７，６７′もしくは作用領域とを有している。この場合、第１の作用領域６６，６６′は直線的なほぼ５°から１０°までのリードで５°までの円弧区分αに亙って延在している。この第１の作用区分６６，６６′は比較的に急勾配のリードを有しているので、回動角に対し大きな調節距離が与えられる。これは−作動されていない状態から発して−摩擦クラッチ１５，１５′の連結遊びを迅速に克服するために有利である。第２の作用領域６７，６７′は３０°までの円弧区分βに亙って、ほぼ１．５°から２．５°までの直線的なリードで延在している。第２の作用領域のゆるやかな勾配は摩擦モーメントを正確に調節できるために摩擦クラッチ１５，１５′の作用領域にとって特に好適である。両方の作用領域６６，６７；６６′，６７′の間にはこれを接続する移行領域６８，６８′が設けられている。この移行領域６８，６８′は小さな半径で湾曲されかつ比較的に短い長さを有している。空行程区分６４，６４′は３５°までの円弧区分Ｙを有している。この円弧区分Ｙはボールランプ装置の有効性が向き合ったボールランプ装置の終端衝突によって妨げられることなく作用区分の全長に亙って維持されるように作用区分６５，６５′の円弧区分よりも大きい。もちろん、作用領域の円弧区分及びリードは周方向に分配された球溝の数に関連することは明らかである。この球溝の数は４とは異なることもできる。

図８と図９は第２のボールランプ装置の円板４２′，４３′を示している。この第２のボールランプ装置４２′，４３′はその構成と作用形式とに関して、ほぼ第１のボールランプ装置の構成と作用形式とに相応しているので、全体に関しては先きの記述を参照されたい。ここで述べる円板の唯一の相違は、球溝４４′，４５′の空行程区分６４′と作用区分６５′との間に係止切欠き６９が設けられており、この係止切欠き６９に対応する球４１が係止されることである。係止切欠き６９は当該システムを運転中に調整すること、つまり零点状態を規定するために役立つ。係止切欠き６９はそれぞれ球溝に対し横方向に延びる溝として構成され、溝底を通る周方向断面図で見て、コンカーブに湾曲させられておりかつ球４１よりも小さい半径を有している。したがって零点状態にある球４１は、溝底を通る周方向断面で見て、２点で支えられ、規定された周方向位置に保持される。球４１のこの零点状態は図８と図９とにおいて符号Ａで示されているのに対し、軸方向の拡開が大きい球状態は符号Ｂで示され、空行程区分内の終端位置にある球状態は符号Ｃで示されている。

ボールランプ装置１６，１６′は極端に短い応働時間と好感度の作用領域とを有している。この場合には零点規定を用いた当該システムの通常の調整は全寿命に亙って正確な制御を保証する。この結果、ギヤモジュール１３，１３′は自動車の駆動モーメントの正確な調整を可能にする。

両方のボールランプ装置１６，１６′のために唯一の電気モータ５２を使用することは部品数が少なくかつ構造がコンパクトである利点を有している。この場合、装置は、零点状態から発して、電気モータ５２を第１の回転方向に作動した場合に第１のボールランプ装置の球４１がその作用区分へ移動するのに対し、第２のボールランプ装置の球４１がその空行程区分へ移動するように構成されている。したがって第１の摩擦クラッチ１５が閉鎖方向に作動される。電気モータ５２が反対の回転方向に運転されると第２のボールランプ装置が、零点状態をあらためて通過したあとで拡開させられるのに対し、第１のボールランプ装置は空行程状態にある。したがって第２の摩擦クラッチ１５′が閉鎖方向に作動される。すなわち、一時点では両方の摩擦クラッチ１５，１５′の一方だけが変化するトルクの分配のために作動されるのに対し、他方の摩擦クラッチ１５′，１５は開放しており、トルクの分配には影響を持たない。

本発明によるディファレンシャル装置縦断面図。 図１のディファレンシャル装置を他の長手方向断面に沿って断面した図。 図１の摩擦クラッチ−ボールランプユニットを個別に示した縦断面図。 図１の摩擦クラッチ−ボールランプユニットの横断面図。 第１図の第１のボールランプ装置の調節円板の平面図。 図５の調節円板に対応する支持円板の平面図。 図５の調節円板もしくは図６の支持円板の溝底の周方向断面図。 図１の第２のボールランプ装置の調節円板の平面図。 図８の調節円板に対応する支持円板の平面図。

符号の説明

２ ディファレンシャル装置、 ３ 側方軸、 ４ ディファレンシャルケージ、 ５ ディファレンシャルケーシング、 ６ 皿形歯車、 ７ 補償歯車、 ８ ピン、 ９ 側方軸歯車、 １０ スラスト軸受、 １１ 転がり軸受、 １２ 脚部、 １３ ギヤモジュール、 １４ ギヤ段、 １５ 摩擦クラッチ、 １６ 軸方向調節装置、 １７ フランジ結合、 １８ ケーシング、 １９ 第１の軸、 ２０ 第２の軸、 ２１ ディファレンシャルギヤ、 ２２ 転がり軸受、 ２３ 軸シール、 ２４ 長手方向歯、 ２５ フランジ、 ２６ 長手方向歯、 ２７ 太陽歯車、 ２８ 遊星歯車、 ２９ 太陽歯車、 ３０ 長手方向歯、 ３１ ニードル軸受、 ３２ 第１の歯区分、 ３３ 第２の歯区分、 ３４ スラスト軸受、 ３５ ピン、 ３６ ウエブエレメント、 ３７ 外周面、 ３８ 内積層板、 ３９ 外積層板、 ４１ 球、 ４２ 第１の円板／支持円板、 ４３ 第２の円板／支持円板、 ４４ 第１の球溝、 ４５ 第２の球溝、 ４６ ケージ、 ４７ スラスト軸受、 ４８ 押圧プレート、 ４９ 外歯、 ５０ ピニオン、 ５１ 孔、 ５２ 電気モータ、 ５３ 中間伝動装置、 ５４ 歯車、 ５５ 中間軸、 ５６ 駆動ピン、 ５７ ピン、 ５８ ニードル軸受、 ５９ ケーシング孔、 ６０ シール、 ６１ 切欠き、 ６２ 第１の歯区分、 ６３ 第２の歯区分、 ６４ 空行程区分、 ６５ 作用区分、 ６６ 第１の作用区分、 ６７ 第２の作用区分、 ６８ 移行区分、 ６９ 係止切欠き、 Ａ 回転軸線

Claims (15)

1. 自動車の駆動トレーンにて可変にトルクを分配するためのディファレンシャル装置（２）であって、
   回転駆動可能な１つのディファレンシャルケージ（４）と、１回転軸線（Ａ）の上に支承された２つの出力軸（３，３′）とを有し、該出力軸（３，３′）がディファレンシャルケージ（４）と、ディファレンシャルギヤセット（７，９，９′）を介して駆動結合されており、ディファレンシャルケージ（４）と各出力軸（３，３′）との間に第１の駆動トレーンが形成されているディファレンシャルギヤ（２１）を有しており、出力軸（３，３′）あたり、ディファレンシャルケージ（４）と出力軸（３，３′）の一方とに駆動結合され、第１の駆動トレーンに対し機能的に並列である第２の駆動トレーンの部分である１つのギヤ段（１４，１４′）を有しており、ギヤ段（１４，１４′）あたり、第２の駆動トレーンを接続及び遮断するための１つの摩擦クラッチ（１５，１５′）を有しており、摩擦クラッチ（１５，１５′）あたり、摩擦クラッチを作動するためのボールランプ装置の形をした１つの軸方向調節装置（１６，１６′）を有しており、軸方向調節装置（１６，１６′）が回転軸線（Ａ）に対し同軸的な２つの円板（４２，４３；４２′，４３′）をそれぞれ有しており、これらの円板（４２，４３；４２′，４３′）の一方が軸方向に支えられかつ他方が軸方向で調節可能でありかつこれらの円板（４２，４３；４２′，４３′）の一方が回転駆動可能であって、これらの円板（４２，４３；４２′，４３′）の両方が互いに向き合った端面に複数の球溝（４４，４５；４４′，４５′）を有し、該球溝（４４，４５；４４′，４５′）がそれぞれ端面に対する平面図で見て、同じ周方向に変化する深さを有しており、互いに向き合う球溝（４４，４５；４４′，４５′）の対偶にそれぞれ１つの球（４１）が受容されており、両方の軸方向調節装置（１６，１６′）の回転駆動可能な円板（４３；４３′）に駆動結合された唯一の電気モータ（５２）を有していることを特徴とする、ディファレンシャル装置。
2. 両方の軸方向調節装置（１６，１６′）の球溝（４４，４５；４４′，４５′）が深さが変化するように構成され、電気モータ（５２）を一方の回転方向に作動した場合に両方の円板（４２，４３；４２′，４３′）が互いに接近するのに対し、他方の軸方向調節装置（１６′，１６）の円板（４２′，４３′；４２，４３）が互いに同じ間隔を維持し、かつその反対であるように構成されている、請求項１記載のディファレンシャル装置。
3. 両方の軸方向調節装置（１６，１６′）の回転駆動可能な円板（４３；４３′）の球溝（４５；４５′）が、それぞれ端面に対する平面図で見て、同じ周方向に、変化する深さを有しており、電気モータ（５２）が回転駆動可能な円板（４３；４３′）と駆動結合され、電気モータ（５２）が作動させられた場合に前記円板（４３；４３′）が同じ回転方向に回動させられる、請求項１又は２記載のディファレンシャル装置。
4. 両方の軸方向調節装置（１６，１６′）の軸方向で支えられた円板（４２；４２′）がそれぞれ回動不能にケーシング（５）に保持されており、両方の軸方向調節装置（１６，１６′）の軸方向に移動可能な円板（４３；４３′）がそれぞれ電気モータ（５２）により回転駆動可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載のディファレンシャル装置。
5. 両方の軸方向調節装置（１６，１６′）の両方の円板（４２，４３；４２′，４３′）の球溝（４４，４５；４４′，４５′）がそれぞれ深さの変わらない空行程区分（６４，６４′）とこれに続く変化するリードを有する作用区分（６５，６５′）とを有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のディファレンシャル装置。
6. 空行程区分（６４，６４′）が少なくとも、作用区分（６５，６５′）と同じ大きさの円弧区分に亙って延びている、請求項５記載のディファレンシャル装置。
7. 空行程区分（６４，６４′）と作用区分（６５，６５′）との間に零点状態が規定されている、請求項５又は６記載のディファレンシャル装置。
8. 電気モータ（５２）を作動した場合に、零点状態から発して、一方の軸方向調節装置（１６，１６′）の球（４１）が空行程区分（６４，６４′）へ案内される一方、他方の軸方向調節装置（１６，１６′）の球（４１）が作用区分（６５′，６５）へ案内されるように両方の軸方向調節装置（１６，１６′）が構成されている、請求項７記載のディファレンシャル装置。
9. 軸方向調節装置（１６，１６′）の少なくとも一方の球溝（４４，４５；４４′，４５′）にてそれぞれ作用区分（６５，６５′）と空行程区分（６４，６４′）との間の移行領域に設けられた係止切欠き（６９）によって零点状態が与えられるように形成され、前記係止切欠き（６９）に対応する球（４１）が係止できる、請求項７又は８記載のディファレンシャル装置。
10. 両方の軸方向調節装置（１６，１６′）の作用区分（６５，６５′）がリードの大きい第１の部分区分（６６，６６′）とこれに続くリードの小さい第２の部分区分（６７，６７′）とを有している、請求項５から９までのいずれか１項記載のディファレンシャル装置。
11. 第１の部分区分（６６，６６′）が第２の部分区分（６７，６７′）よりも小さな円弧区分（α）に亙って延びている、請求項１０記載のディファレンシャル装置。
12. 電気モータ（５２）が駆動ジャーナル（５６）を有し、該駆動ジャーナル（５６）が中間伝動装置（５３）を介して、両方の軸方向調節装置（１６，１６′）の回転駆動される円板（４３；４３′）と駆動結合されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載のディファレンシャル装置。
13. 中間伝動装置（５３）が回転軸（Ａ）に対し平行に延びる中間軸（５５）を有している、請求項１２記載のディファレンシャル装置。
14. 電気モータ（５２）が軸方向で両方の摩擦クラッチの一方の領域に、つまり第１又は第２の摩擦クラッチの領域に配置されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のディファレンシャル装置。
15. 出力軸（３，３′）あたりギヤ段（１４，１４′）がそれぞれ、ディファレンシャルケージ（４）と回動不能に結合された第１の太陽歯車（２７，２７′）と、対応する出力軸（３，３′）と回動不能に結合された第２の太陽歯車（２９，２９′）と、両方の太陽歯車（２７，２９；２７′，２９′）と噛合う少なくとも１つの遊星歯車（２８，２８′）と、少なくとも１つの遊星歯車（２８，２８′）を保持する、長手方向軸線（Ａ）を中心として回転するウエブエレメント（３６，３６′）とを有しており、摩擦クラッチ（１５，１５′）がギヤ段（１４，１４′）あたりそれぞれ、ケーシング（１８，１８′）と回動不能に結合された外積層板（３９，３９′）と、ギヤ段（１４，１４′）のウエブエレメント（３６，３６′）と結合された内積層板（３８，３８′）とを有している、請求項１から１４までのいずれか１項記載のディファレンシャル装置。

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