JP6543270B2 - 自動車の差動装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の差動装置、詳細には乗用車の車軸差動装置に関し、この差動装置は、入力部材であって、この入力部材を介して駆動力が車軸差動装置に導入される入力部材と、２つの出力部材であって、この出力部材を介して駆動力が動力消費部に伝達される２つの出力部材と、差動ユニットとを有し、この差動ユニットは、嵌合式（ｐｏｓｉｔｉｖｅ−ｌｏｃｋｉｎｇ ｍａｎｎｅｒ）に作用し、入力部材と出力部材の間に配置され、差動機構の差動部材を有し、この差動ユニットを介して、出力部材間で速度差が許容される状態で、駆動力が入力部材から分岐して出力部材に伝達され得る。

このような車軸差動装置は一般に従来技術において知られており、実質的に各自動車にある物体である。車軸差動装置は、特に、湾曲部を曲がって走行中に、同じ軸の湾曲部内側の被駆動輪と湾曲部外側の被駆動輪の速度差を補正するために使用される。

自動車のドライブトレインが、常時駆動される一次ドライブトレインを有し、全輪駆動（ハングオン全輪コンセプト）をもたらすためにその一次ドライブトレインに二次ドライブトレインが連結され得る場合には、二次ドライブトレインが駆動されないときに、二次ドライブトレイン構成要素を一次ドライブトレインから完全に切り離してそれらを止める、すなわち、二次ドライブトレイン構成要素を、一次ドライブトレインからも二次駆動輪からも切り離すことが有利である。二次ドライブトレイン構成要素が、路上で回転する二次ドライブトレインの車輪によって走行中に引きずられるとき、通常であれば摩擦損失（係合した歯車、軸受摩擦の発生）、飛散損失（油貯留部に導入される構成要素）、またはさらなる回転加速要求により引き起こされ得る、連結解除され停止した二次ドライブトレインの動力損失、特に引きずり損失は、これによって防止される。有利には停止することが意図され得る二次ドライブトレイン構成要素は、二次ドライブトレインに設けられる車軸差動装置の構成要素を含んでもよい。

このような駆動コンセプトは、補正ユニットを使用する事例においてＥＰ２４１９０３６Ａ２で開示されており、その補正ユニットは嵌合式に動作せず、さらにその補正ユニットには制動装置を有する同期装置がＰＴＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｔａｋｅ−Ｏｆｆ Ｕｎｉｔ：パワーテイクオフユニット）の領域に設けられており、その同期装置を介して、二次ドライブトレインが一次ドライブトレインから切り離され得るだけでなく、さらに、オフに切り替えられた二次ドライブトレインの構成要素が完全に停止し得ることが保証される。しかし、同期装置および制動装置をＰＴＵに配置した結果、これらの構成要素は、停止される構成要素の実質的な集まりを形成する構成要素から離れて作用する。これにより、この同期機能および制動機能を全ブレーキトレインにマッピングすることはそれほど小型化にはならず、同期動作および制動動作中に加えられることが意図される力は、強力なアクチュエータシステムの構成要素によってしか保証され得ず、そのアクチュエータシステムの構成要素は、比較的大きな寸法でなくてはならない。このことは、ドライブトレインがＥＰ２４１９０３６Ａ２で開示された差動装置のないクラッチ制御の補正ユニットを有さず、代わりに重い構成要素で形成された嵌合式に動作する従来の差動機構が設けられる場合、特に当てはまる。

本発明の目的はとりわけ、常時駆動される一次ドライブトレインに対して二次ドライブトレインを、概してより中心的に、より小型化して、より耐久性があるがエネルギー効率のよい方法で、連結解除および連結するために使用される機械機構を構成することである。

この目的は、入力部材と出力部材との間の駆動力流れに配置されるクラッチ装置が提供され、そのクラッチ装置によって、出力部材と入力部材が互いに切り離され得ることによって、達成される。

そのような差動装置のさらなる第１の部分的な態様は、二次ドライブトレインの連結、すなわち一次ドライブトレインに対する連結解除２ＷＤ動作（以降、連結解除動作）から連結ＡＷＤ動作（以降、連結動作）への切り替えが、嵌合式に作用するクラッチ装置を介して走行中に同期して実行されなくてはならない、すなわち、動力伝達構成要素の嵌合式の相互係合を可能にするためには、嵌合式に結合されることが意図される構成要素間で、速度の適応がなされなくてはならないことである。そのような同期部は、全体的な構成に容易に導入されなくてはならず、さらなる構造的な空間をほとんど取らず、構造上簡単に構成され、動作する上で信頼性が高く迅速に反応するように動作することが可能でなくてはならない。

この第１の部分的な態様に関するこれらの部分的な目的は、差動装置が、入力部材に連結された外部差動バスケットと、嵌合式に作用する差動機構を受ける内部差動バスケットとを有すること、および、差動装置が、外部差動バスケットと内部差動バスケットの間に配置された同期ユニットを備え、その同期ユニットによって、外部差動バスケットと内部差動バスケットの速度が連結動作のために適応され得ること、によって達成される。

本発明のさらなる第２の部分的な態様は、連結解除動作中の引きずり損失の最小化に関する。この場合には、差動装置の構成要素が可能な限り包括的に停止され得ること、すなわち、二次ドライブトレインを形成する構成要素の集まりの重要な部分が同様に引きずられることなく、軸受および歯車の可能な限り大きい部分が静止しており、潤滑を可能な限り広く不要にすること、を保証することが意図されている。理想的な事例では、連結可能な全輪駆動は、二次ドライブトレインが連結されていない場合には、連結可能な二次ドライブトレインすら有さない車両に比べていかなる追加的な引きずり動力も発生させない。

第２の部分的な態様に関するこの目的は、差動機構の差動部材が軸方向および径方向に案内され、内部差動バスケットの内側でそれぞれ支持されることによって実現される。この場合、内部差動バスケットは差動ハウジングおよび／または外部差動バスケットにおいて案内される。

一方では、これにより、直進走行中の連結解除動作中に、内部差動部材が回転運動を隣接する構成要素に対して実行することを防止し、その隣接する構成要素に対しては、内部差動部材が軸受によって案内される。他方では、このような構成により、特に差動装置の補正輪、補正輪キャリア、および横方向輪を含む、ひとまとまりで全体として回転可能であることから連結解除中には潤滑の必要がない差動機構がもたらされる。さらに、歯車の係合によって起きる摩擦も、直進走行中には発生しない。横方向シャフトで回転する差動ユニットであって、その差動ユニットには差動機構の差動部材に加えて差動装置の内部差動バスケットも帰属する差動ユニットは、こうしてそれ自体が実質的な内部動力損失を発生させることなく、低摩擦で、差動ハウジングおよび／または外部差動バスケットに支持され得る。

外部差動バスケットは、横方向に開口したカップ状の差動バスケットとして構成されてもよい。この構成により、クラッチ装置および同期部を、差動バスケットの横方向開口部の側に配置することができ、組立て中に内部差動バスケットを有する差動ユニットを、横方向に開口した外部差動バスケットに簡単に挿入することができるようになる。入力部材として提供されるリングギアは、外部差動バスケットの外周に配置されてもよい。カップ状の構成とは、特に、外部差動バスケットが軸方向にその最も狭い位置から形成する開口部の断面が、拡大する、または一定であることである。

クラッチ装置に面する横方向開口部の外部横方向縁部を介して、差動ハウジングに支持される外部差動バスケットが、さらに提供されてもよい。ころ軸受を有する、従来の軸受に比べて増大した軸受は、クラッチ装置、同期部、制動装置、および構成要素を作動させるために必要なアクチュエータシステムのためのさらなる空間を軸受の径方向内側に提供する。したがって、クラッチ装置、および／または同期部、および／または制動装置、および／またはこれらの構成要素を作動させるために必要なアクチュエータシステムは、外部差動バスケットの軸受の径方向内側に少なくとも部分的に位置づけられてもよい。

言及されたこの構成により、力流れが連結動作中に外側から内側へ、すなわち、リングギア（入力部材）から外部差動バスケットおよびクラッチ装置を介して内部差動バスケットに至るのをさらに保証できるようになる。

最後に、導入部で言及された差動装置の第３の部分的な態様は、切り離し動作、すなわち連結動作から連結解除動作への移行に関する。二次ドライブ構成要素が走行後の影響を受けて、または流体力学的な摩擦の影響を受けて回転し続けることがないよう、また、望ましくない引きずり力を発生させることがないよう保証することができるように、この動作の下流に連結されることが意図されている、二次ドライブトレイン構成要素の制動装置が存在する。制動装置は、一方では、二次ドライブトレイン構成要素全体に迅速にブレーキをかけることができるように、充分な制動力を保証することができなくてはならない。他方では、車両の耐用寿命の観点から見れば、連結動作中の時間部分は、典型的には非常に少ないので、二次ドライブトレイン構成要素の制動は、それ自体で自動的にかつ受動的に実行され得ることが保証されるべきである。「それ自体」という言葉は、連結解除動作中のブレーキの作動が、システム自体によって（例えば、一体化し、それに対応して配置された弾性要素によって）加えられることを意味し、「受動的」という言葉は、例えば常時加えられる油圧または他の能動的なエネルギー供給を提供することなどによって、常時、能動的にブレーキの作動力をこの目的のために発生させる必要なしに、ブレーキが連結解除動作中に常時作動した状態に保持されることを意味する。

この第３の部分的な態様が当業者のために提示する部分的な目的は、出力部材が入力部材から切り離されるときに、入力部材または入力部材に回転可能に固定して連結された二次ドライブトレイン構成要素に制動力を加える制動装置が、差動装置に設けられることによって達成される。

制動装置を差動装置に配置した結果、ブレーキをかけられる集まりを実質的に構成する二次ドライブトレイン構成要素に対し制動力が直接作用することができる、小型化された構造形態を有することが可能になる。これについて、例えば、典型的には入力部材を構成するリングギアは、Ｖドライブの一部として確実ロック式に長手方向シャフトと係合するので、長手方向シャフトも迅速にブレーキをかけられる。

好ましくは、制動装置は弾性要素を備え、入力部材または入力部材に回転可能に固定して連結された二次ドライブトレイン構成要素に弾性的に負荷を加えて作用する。弾性要素は、それに対応する寸法を有し、高い制動力を発生させることが可能であり、弾性要素が受動的な構成要素として使用され得、その休止位置ではエネルギーの連続供給に依存しないことから、制動力を維持するためにエネルギーの連続供給は不要である。したがって、制動動作に必要な弾性力を提供する弾性要素は、弾性要素が制動力を提供する連結解除動作中に弾性要素の休止状態が取られるように、差動装置に一体化されることが好ましい。こうして、追加的なエネルギーを供給することなく、連結解除動作中には常時、制動力が利用可能である。したがって、連結解除動作に比べて実質的に短い時間部分を取る連結動作、すなわち、二次ドライブ部材の結合動作、および結合状態で常時保持すること、に対してのみ、エネルギーが供給されなくてはならない。

制動力を提供する個々のばね、またはばね組立体の弾性特性が、ここで説明される用途に関する一部の部分において、負である、または少なくとも逓減的（「漸減的に変化する」という意であり、以下同様）であることが特に有利であると考えられる。したがって、連結動作中に弾性要素の弾性力に反して切り離し装置を保持するために必要な結合力は、非逓減的な、または真に負ではない弾性特性を有する弾性要素に比べて効果的に制限され得る。同時に、連結解除動作中に弾性要素が提供することができる制動力は、非逓減的な特性を有するばねに比べて結合力に対して高くなり得ることが保証される。

上述した構成では、弾性要素が切り離し装置の復元ばねとして使用され得ることがさらに有利である。この場合、弾性力は、入力部材および出力部材がともに結合されて駆動力を伝達する結合位置から、入力部材および出力部材が互いに切り離されている切り離し位置へとクラッチ装置を押しのける復元力として作用する。したがって、結合および同期は、能動的なエネルギーの供給によって、好ましくは油圧によって実行され、この場合、弾性要素は引っ張られている。切り離しは、外部のエネルギー供給がオフに切り替えられるとき、弾性要素が緩んだ結果、自動的に実行される。

特に有利な方法では、弾性要素として円板ばね組立体または個々の円板ばねが使用され、弾性要素は、円板ばねがゼロ位置またはそれを超えるまで変形され得るように、差動装置に配置される、または一体化されることが好ましい。この目的で、円板ばね組立体の円板ばね間にスペーサ要素が提供されてもよく、このスペーサ要素は、円板ばね組立体の個々の円板ばねがひとまとまりで動き得ることを防止することから、スペーサ要素はゼロ位置を超える変形を可能にする。

連結解除動作中に弾性要素が取る位置は、この例ではゼロ位置の一方の側であり、連結動作中に弾性要素が取る位置は、連結解除動作中の位置と比較すると、ゼロ位置の直ぐ上流か、ゼロ位置自体であるか、ゼロ位置を通過した後のゼロ位置の他方の側である。

切り離し装置は、弾性要素およびクラッチ装置の結合部材に対して径方向外側に位置づけられた圧力ピストンをさらに有することが好ましい。このことは、好ましくは環状ピストンの形態である圧力ピストンの動きが、構造上簡単に、結合動作のために必要なエネルギーを用いてハウジングの壁によって実行され得、差動ハウジングの内側に延在する通常であれば必要な加圧油孔、またはケーブルもしくは電線の導管をなしに済ませることができるという利点を有する。特定の実施形態において、差動機構および／またはその軸受に対する潤滑油の供給が、圧力ピストンを介してなされてもよい。

上記で別々に検討された３つの部分的な態様は、それぞれ、別々の状態で互いに独立している特許出願の、独立した主題であり得る独立した発明であると考えられるが、それらはすべて、共通の共働した方法で説明された全体的な目的にかなうものである。

本発明のさらなる特徴および利点は、従属請求項、および図１に示される好ましい実施形態の以下の説明から、理解されよう。

入力部材を出力部材から切り離すためのクラッチ装置を有する、乗用車の車軸差動装置を示す図である。 図１に示される車軸差動装置の代替的な車軸差動装置の実施形態を示す図である。 図１による車軸差動装置の弾性要素として使用されるばね円板組立体の概略図、およびその弾性特性を示す図である。 図２による車軸差動装置の弾性要素として使用され得る個々の円板ばねの概略図、およびその弾性特性を示す図である。

図１は、差動ハウジング２に受けられる、乗用車の差動装置１を示す。差動バスケットの外側に回転可能に固定して配置されるリングギア３によって入力部材が形成される。リングギア３を介して差動装置１に導入される駆動力（アングルギアを形成するためにリングギア３に係合する長手方向シャフトおよび駆動輪は、図示されない）は、差動機構５の差動部材（７、８、９）を介して差動装置１の２つの出力部材６に分岐して伝達され、次いでその出力部材は、車軸に関連づけられた駆動輪に、横方向シャフトを介して駆動力を伝達する。差動機構５の差動部材は、特に、補正輪キャリア７、補正輪８、および横方向輪９である。この点に関しては、図１に示される差動装置は、従来の差動装置の基本的な構造と変わらない。

しかし、従来の差動装置の場合とは異なり、図１に示す構成は、単一の差動バスケットを有するのみではなく、クラッチ装置１１を介して互いに結合することができる、または互いに切り離すことができる外部差動バスケット４および内部差動バスケット１０も有する。これは、車両のドライブトレイン全体（これに対して図１に示される差動装置が規定に従い提供される）が、連結または連結解除することができる常時駆動される一次ドライブトレイン部分と二次ドライブトレイン部分とを有するドライブトレインであるという背景に基づき、実行される。図１に示され、二次ドライブトレイン用の二次ドライブトレイン構成要素として提供される差動装置１の構成は、ＰＴＵまたは他のクラッチ装置と、差動装置のクラッチ装置との間に位置づけられるドライブトレインの一部分を完全に停止させることができるように、二次ドライブトレインの一部分を単に一次ドライブトレインだけから切り離すのではなく（これは、一次車軸または他のクラッチ装置の領域に設けられるＰＴＵを介して実行され得る）、二次ドライブトレインの一部分を二次駆動輪からも同時に切り離すために特に使用される。

クラッチ装置１１は、軸方向に移動可能な摺動ブッシュ１２を有し、この摺動ブッシュ１２は、外部に配置された歯を介して嵌合式に外部差動バスケット４と協働する。外部差動バスケット４に対して内部差動バスケット１０が自由に回転することができる連結解除位置で図１に示される摺動ブッシュ１２は、油圧により作動される結合および同期機構１１を介して連結位置に動かされ得、連結位置では、摺動ブッシュ１２の内部に配置された歯が動いて、内部バスケット１０と、または図１の通り、内部バスケット１０に回転可能に固定して設けられているキャリアリング１３と係合する。次いで結合位置では、摺動ブッシュ１２の外部および内部に配置された歯を介して、外部差動バスケットから内部差動バスケット１０に駆動力が伝達される。

同期リング１４は、同期部１５を介して摺動ブッシュ１２と協働し、摺動ブッシュ１２が連結解除位置から連結位置に移動する場合には、通常であれば連結解除位置にある摺動ブッシュ１２、およびそれに係合している二次ドライブトレイン構成要素を同期速度まで加速させて、その後摺動ブッシュ１２が連結位置で係合することができるようにする。

スペースを取らない方法でクラッチ装置１１を同期ユニットとともに差動ハウジング内に配置する、さらには内部差動バスケット１０の近くに配置することができるようにするため、外部差動バスケット４はカップ状に構成され、さらにころ軸受１６（従来の差動バスケット軸受に比べて内径が大きい）を介して差動ハウジング２（連結解除動作中には停止しており、いかなる摩擦も発生させない）内で支持される。したがって、閉じて構成されている内部差動バスケット１０は、外部差動バスケット４に容易に挿入され得、結合および同期装置１１はころ軸受１６の内側に空間を有する。

外部差動バスケットを説明したように構成した結果、結合および同期装置を作動させるために必要な作動部材が、特に外部差動バスケットを介して係合する必要がなくなり、それにより概して実質的に構成を簡単にする。

内部差動バスケット１０は、さらなるころ軸受１７を介して、ハウジングまたは外部差動バスケット４内に低摩擦で支持される。差動部材７、８、９は、閉じた内部差動バスケット１０の内側でさらにもっぱら、したがって、特に内部差動バスケット１０内に突出している半シャフト（出力部材６）に対して、および／または内部差動バスケット１０に位置づけられる補正輪キャリア７に対して、および／または内部差動バスケット１０自体に対して、もっぱら支持される。この利点は、内部差動バスケットが、連結解除動作中にひとまとまりで回転することができ、また、ころ軸受１７を介して内部差動バスケット１０が支承されることを考慮すると、連結可能な二次車軸のない純粋な２ＷＤ車両に比べてさらなる動力損失なく、湾曲部を曲がって走行中に差動部材に対して生じる補正運動しか発生させないということである。

図１に示される実施形態の例として、結合および同期装置１１の作動は油圧により行われる。当然、他の作動機構、例えば電磁的な作動、またはモータ駆動式の傾斜路機構を介する作動などが提供されてもよい。

油圧作動機構は、圧力ピストンとして外部環状ピストン１８を有し、油圧室には、単に差動ハウジングのみを貫通して延在する加圧油孔１９を介して直接到達可能である。したがって、ハウジングの内部にまで延在する複雑な加圧油孔は不要である。

結合および同期装置１１の油圧作動中に、環状ピストンが、それに対して軸方向に固定されているキャリア円板または圧力円板２０を介して、円板ばね組立体２１を押し込め、この円板ばね組立体２１は、差動ハウジングに対する軸方向の移動に対抗して固定されている。この円板ばね組立体２１は、負荷がかかったときにそのゼロ位置を超えて円板ばね組立体２１が圧縮され得るように、スペーサリング２２を介して空間をあけて保持される複数の円板ばねを有し、ゼロ位置の周辺で、好ましくはゼロ位置を少し過ぎたところで、摺動ブッシュ１２が連結位置に到達し、その結果、連結位置を常時保持するために提供されなくてはならないエネルギーが、逓減的な弾性挙動の結果、制限され得る。環状ピストン１８の最大移動経路、または差動ハウジング２に対する軸方向の移動経路の限界は、それに対して適応される。このようなばね組立体は、弾性特性とともに図２に概略的に示されている。キャリア円板または圧力円板２０は、差動ハウジングの一部分に突出することができるように、その径方向内側の縁部にスロットが設けられ、その差動ハウジングの内側に円板ばね組立体２１が案内される。このスロットは同時に回転防止部材になる。

同時に、円板ばね組立体２１は復元ばねとして作用し、その復元ばねによって、環状ピストン１８が、油圧が減少した場合に、連結動作中に取る位置から連結解除動作中に取る位置（図１）へと押し戻されるだけでなく、緩んだばね組立体２１は、キャリア円板２０および環状ピストン１８を介して、環状ピストン１８が軸方向に係合する摺動ブッシュ１２も、連結位置から連結解除位置へと押しのける。結果として、ばね組立体２１は、環状ピストンの復元ばねであるだけではなく、さらにクラッチ装置の弾性的に負荷を加えられた係合解除機構の係合解除ばねを形成する。

さらに、ばね組立体２１は、制動面として形成されたその表面領域で、制動リング２３の対応する制動面に対抗して摺動ブッシュ１２を押しのける。この制動リング２３は、回転可能に固定されて差動ハウジング内で支持され、自動車の連結解除動作中には停止することが意図されている二次ドライブトレイン構成要素の制動を保証する。その結果、摺動ブッシュ１２に加えて、制動面と、停止される二次ドライブトレイン構成要素との間の中間要素として、単一の要素のみが提供されればよい。

構成空間が極めて小さいにも関わらず、制動リング２３の有効な制動面を可能な限り大きく構成するために、また、制動リング２３と摺動ブッシュ１２の間で作用する制動力を増大させるために、互いに対抗して作用する制動面は円錐台表面の形態で円錐状に構成される。さらに、制動リング２３は、差動ハウジングに向かうその表面で差動ハウジングに当接しており、その結果、制動リングと差動ハウジングの間にさらなる表面の対合部が形成され、好ましくは同じく円錐状に構成される差動ハウジングの表面を介して、制動力が差動ハウジング上で支持される。概して、制動リング２３は、したがって制動動作中には摺動ブッシュと差動ハウジングの間で締め付けられ、制動力は、制動リング２３が介在した状態で、または制動リングを介して、非常に決定的に差動ハウジングに対して支持される。制動リング２３は、こうして特に効率的に作用することができるだけでなく、制動動作中にほとんどもっぱら生じる負荷を分配した結果、薄く、スペースを取らないように構成することができる。

したがって、ばね組立体２１は、環状ピストンの復元ばね、およびクラッチ装置の係合解除ばねであるだけでなく、制動機構の制動ばねでもある。
図１に示される実施形態の弾性要素２１は、摺動ブッシュ１２に対して直接的にではなく、追加の構成要素が介在する状態で間接的にのみ作用し、摺動ブッシュ１２が、最終的に外部差動バスケットと内部差動バスケットの間で嵌合式の力の伝達を保証する。この力流れの形態により、摺動ブッシュ１２と、結合動作中（連結解除動作⇒連結動作）または切り離し動作中（連結動作⇒連結解除動作）に摺動ブッシュに直接作用する構成要素、すなわち圧力リング２０および環状ピストン１８、との間に遊びを構成することができるようになる。これにより、摺動ブッシュ１２が、連結動作中に低摩擦で、軸方向の力を受けることなく回転することができるようになり、摺動ブッシュ１２が軸方向に漂動する危険があるとき、摺動ブッシュ１２が環状ピストン１８または圧力リング２０でのみ支持されることができるようになる。

図１に示されるように、摺動ブッシュ１２は、軸方向外側に突出するキャリアカラー２６により、圧力円板２０と環状ピストン１８の間のギャップに係合する。このピストン１８は、キャリアカラーの軸方向の材料厚さに対して、上述した遊びが保証されるような幅寸法を有する。原則として、環状ピストン１８とキャリアカラー２６の間に、および／またはキャリアカラー２６と圧力円板２０の間に、さらなるころ部材が設けられ得るが、これは図１に示される実施形態では省かれている。この背景としては、これらの位置では、切り離し動作中（歯付き係合からの摺動ブッシュの係合解除）または結合動作中（歯付き係合での摺動ブッシュの係合）に加えられなくてはならない力だけを支持すればよいということがある。言及された位置で存在する摺動軸受は、この目的に充分かなうことがわかっている。

環状ピストン１８は、さらに潤滑油孔２４を有し、この潤滑油孔２４は環状ピストン１８に形成され、環状ピストン１８が連結位置に位置づけられるとき、潤滑油孔２４が動いて差動ハウジングの入口孔２５と位置合わせされ、その結果潤滑油の供給が環状ピストンを介して実行され得る。

図２は、図１に示される実施形態の代替としての車軸差動装置の実施形態を示す。図１に対する重要な相違点のみが、以下で強調される。
実質的に関係する相違点は、差動ハウジング内のその位置に対して、および置き換えられた摺動ブッシュ１２に対して、圧力ピストン１８を一方の側に配置すること、ならびに弾性要素２１および制動リング２３を他方の側に配置することである。圧力ピストン２３は、弾性要素２１および制動リング２３の径方向内側、ならびに摺動ブッシュ１２の径方向内側に位置づけられる。それに応じて摺動ブッシュ１２は、径方向内側に突出するキャリアカラー２６を有する。

この実施形態の欠点は、左の半シャフト６のフランジを通過して加圧油を案内できるようにするために、いかなる加圧油孔も差動ハウジングの壁を通って圧力ピストン１８に向かうようにしなくてはならない（図２には示さず）ことであるが、図２に示される実施形態は、それでもなお利点も有する。

図１および図３に示されるばね組立体は、単一の弾性要素、特に単一の円板ばねプレート２１（図４も参照）に置き換えることができ、その理由は、そのような弾性要素は、直径を大きくした結果、必要なばね移動を単体で保証することができるからである。弾性力は、材料を適切に選択すること、および材料厚さを選択することによって容易に影響され得、結合動作中のゼロ位置を超える変形も可能であるが、図１に示されるばね組立体に比べてさらに有利な、真に負の弾性特性が、単一の円板ばねプレートだけでより良好にもたらされ得、このことは以下に説明する図３および図４により示される。

図２に示される実施形態のもう１つの特定の特徴は、図１に示される実施形態においても使用することができるが、それは内部差動バスケットが出力部材でのみ支持されるということである。差動ハウジング２で内部差動バスケット１０が支持される径方向軸受は、提供されない。

図４は、単一の円板ばねとして上記ですでに検討された弾性要素２１を示し、図３は、円板ばね組立体としての弾性要素２１を、３つの異なる状態（ａ）、（ｂ）、および（ｃ）で示す。状態（ａ）は連結解除状態を示し、連結解除状態では、外部の作動力は弾性要素に作用せず、制動装置が制動力を供給する。状態（ｃ）は連結状態を示し、連結状態では、図３および図４に示される例においてゼロ位置を超えて弾性要素２１が圧縮されており、円板ばね組立体においてこれが可能になるのは、所望の逓減的な弾性特性を保証するために、軸方向に移動可能で組立体の個々の円板ばねを互いに離間するスペーサ部材２２を配置したからである。状態（ｂ）は、中間の状態、この例では弾性要素のそれぞれのほぼゼロ位置を説明している。

個々の円板ばねの弾性特性（その特性は図４に示され、関連する部分領域において負である）を参照すると、キャリア円板に加えられることが意図され、ばね組立体を圧縮する（結合動作、連結解除⇒連結の開始）ために必要な弾性力Ｆ_ａは、弾性要素が継続的に係合しているにも関わらず、ばね組立体を状態（ｃ）（連結動作）に保持するために必要な弾性力Ｆ_ｃよりも大きいことがわかる。したがって、結合動作を続けるためにゼロ位置を通過する間に最小値でばね組立体に加えられることが意図される弾性力Ｆ_ｂは、好ましくはＦ_ａとＦ_ｃの間（Ｆ_ａ＞Ｆ_ｂ＞Ｆ_ｃ）である。

図３に示される円板ばね組立体が使用される場合、構造的に妥当なレベルの複雑さでは、真に負の弾性特性を容易にもたらすことができず、したがって、弾性要素として使用される円板ばね組立体は、説明される用途に関する一部分において、実質的に逓減的な特性を有しており、逓減的な特性では、キャリア円板に加えられることが意図され、ばね組立体を圧縮する（結合動作、連結解除⇒連結の開始）ために必要な弾性力Ｆ_ａは、ばね組立体が継続的に圧縮されているにも関わらず、ばね組立体を状態（ｃ）（連結動作）に保持するために必要な弾性力Ｆ_ｃよりもわずかに少ないだけである。

こうして、連結動作中に常時提供されなくてはならない能動的な作動力は、同時に保証される高い受動的な制動作動力で、最小限にされ得る。
以上説明したように、本発明は以下の形態を有する。
［形態１］
入力部材（３）および少なくとも２つの出力部材（６）と、
嵌合式に作用し、前記入力部材（３）と前記出力部材（６）の間に配置された差動ユニット（４、５、１０）であって、前記差動ユニット（４、５、１０）を介して駆動力流れが前記入力部材（３）から前記出力部材（６）に伝達される、差動ユニット（４、５、１０）とを備える、自動車の差動装置（１）であって、
前記入力部材（３）と前記出力部材（６）との間にクラッチ装置（１１）が設けられ、前記クラッチ装置（１１）によって、前記出力部材（６）と前記入力部材（３）が互いに切り離され得ることを特徴とする、差動装置（１）。
［形態２］
前記差動装置（１）が、前記入力部材（３）に連結された外部差動バスケット（４）と、差動機構（５、７、８、９）を受ける内部差動バスケット（１０）とを備えることを特徴とする、形態１に記載の差動装置。
［形態３］
前記差動装置（１）が、前記外部差動バスケット（４）と前記内部差動バスケット（１０）の間に配置された同期ユニット（１４、１５）を備えることを特徴とする、形態２に記載の差動装置。
［形態４］
前記差動機構（５）の前記差動部材（７、８、９）が、前記内部差動バスケット（１０）の内側でもっぱら案内されることを特徴とする、形態２または３に記載の差動装置。
［形態５］
前記内部差動バスケット（１０）が、差動ハウジング（２）および／または外部差動バスケット（４）にもっぱら支持されることを特徴とする、形態２から４の一項に記載の差動装置。
［形態６］
前記外部差動装置（４）が、横方向に開口したカップ状の差動バスケットとして構成されることを特徴とする、形態２から５の一項に記載の差動装置。
［形態７］
前記外部差動バスケット（４）が、前記横方向開口部の外部横方向縁部を介して前記差動ハウジング（２）に支持されることを特徴とする、形態２から６の一項に記載の差動装置。
［形態８］
前記クラッチ装置（１１）、および／または前記同期部（１４、１５）、および／または制動装置（１２、２３）、および／またはこれらの構成要素を作動させるために必要なアクチュエータシステムが、前記外部差動バスケット（４）の軸受（１６）の径方向内側に少なくとも部分的に位置づけられることを特徴とする、形態７に記載の差動装置。
［形態９］
駆動力を伝達するために前記出力部材（６）が前記入力部材（３）に結合される連結動作中に、力流れが外側から内側へ至るように保証されることを特徴とする、形態１から８の一項に記載の差動装置。
［形態１０］
前記出力部材（６）が前記入力部材（３）から切り離されるときに、前記入力部材（３）または前記入力部材（３）に回転可能に固定して連結された二次ドライブトレイン構成要素（４、１２）に制動力を加える制動装置（１２、２３、２）が、前記差動装置（１）に設けられることを特徴とする、形態１から９の一項に記載の差動装置。
［形態１１］
前記入力部材に回転可能に固定して連結された二次ドライブトレイン構成要素（１２）と前記差動ハウジング（２）との間で制動動作中に締め付けられる制動リング（２３）が設けられることを特徴とする、形態１０に記載の差動装置。
［形態１２］
前記制動装置（１２、２３、２）が、摩擦係合により互いに対抗して作用する制動面の少なくとも１つの対合部を備え、前記制動面が、円錐台表面を形成する、または単一の円錐台表面の一部分を構成することを特徴とする、形態１０または１１に記載の差動装置。
［形態１３］
前記制動装置（１２、２３、２）が弾性要素（２１）を備え、前記入力部材（３）または前記入力部材（３）に回転可能に固定して連結された二次ドライブトレイン構成要素（１２、４）に、弾性的に負荷を加えて作用することを特徴とする、形態１０から１２の一項に記載の差動装置。
［形態１４］
前記制動動作に必要な弾性力を提供する弾性要素（２１）は、前記出力部材（６）が前記入力部材（３）から切り離され前記弾性要素（２１）が前記制動力を提供する連結解除動作中には前記弾性要素（２１）の休止状態が取られるように、前記差動装置と一体化されることを特徴とする、形態１０から１３の一項に記載の差動装置。
［形態１５］
前記制動力を提供する弾性要素（２１）の弾性特性が、負であるまたは逓減的であることを特徴とする、形態１０から１４の一項に記載の差動装置。
［形態１６］
弾性要素（２１）が、前記クラッチ装置（１１）の復元ばねとして使用されることを特徴とする、形態１０から１５の一項に記載の差動装置。
［形態１７］
前記弾性要素（２１）が、円板ばね組立体または個々の円板ばねによって形成され、そのゼロ位置までまたはそのゼロ位置を超えて変形することができるように配置されることを特徴とする、形態１３から１６の一項に記載の差動装置。
［形態１８］
前記差動装置（１）が、前記弾性要素（２１）および前記クラッチ装置（１１）の結合部材（１２）に対して径方向外側に位置づけられた圧力ピストン（１８）を備えることを特徴とする、形態１３から１７の一項に記載の差動装置。
［形態１９］
前記クラッチ装置（１１）を作動させるための前記差動装置（１）が、圧力ピストン（１８）を備えること、ならびに、前記差動機構（５）および／またはその前記軸受のために前記圧力ピストン（１８）によって潤滑油が供給されることを特徴とする、形態１から１８の一項に記載の差動装置。

１ 差動装置
２ 差動ハウジング
３ リングギア
４ 外部差動バスケット
５ 差動機構
６ 出力部材
７ 補正輪キャリア
８ 補正輪
９ 横方向輪
１０ 内部差動バスケット
１１ 結合および同期装置
１２ 摺動ブッシュ
１３ キャリアリング
１４ 同期リング
１５ 同期部
１６ ころ軸受（外部差動バスケットの軸受）
１７ ころ軸受（内部差動バスケットの軸受）
１８ 環状ピストン
１９ 加圧油孔
２０ キャリア円板
２１ 円板ばね組立体
２２ スペーサリング
２３ 制動リング
２４ 潤滑油孔
２５ 入口孔
２６ キャリアカラー

Claims (16)

1. 自動車の差動装置（１）であって、
   少なくとも一部が差動ハウジング（２）内に配置された入力部材（３）および少なくとも２つの出力部材（６）と、
   嵌合式に作用し、前記入力部材（３）と前記出力部材（６）の間に配置された差動ユニット（４、１０、１２）であって、前記差動ユニット（４、１０、１２）を介して駆動力流れが前記入力部材（３）から前記出力部材（６）に伝達される、差動ユニット（４、１０、１２）と、
   前記入力部材（３）と前記出力部材（６）との間に設けられ、前記出力部材（６）と前記入力部材（３）を互いに切り離し得るクラッチ装置（１１）とを備え、前記入力部材（３）から前記差動装置（１）へ駆動力が導入され、且つ該駆動力は差動部材（７、８、９）を経由して前記出力部材（６）へ伝達される自動車の差動装置（１）において、
   前記差動ユニット（４、１０、１２）は、外部差動バスケット（４）及び内部差動バスケット（１０）と、該外部差動バスケット（４）及び内部差動バスケット（１０）の連結及び連結解除を切り替える前記クラッチ装置（１１）の連結切換要素（１２）とを備え、
   前記差動装置（１）に制動装置（２３）が設けられ、該制動装置（２３）が前記入力部材（３）、該外部差動バスケット（４）又は連結切換要素（１２）に制動力を加え、且つ該外部差動バスケット（４）又は連結切換要素（１２）は前記出力部材（６）が前記入力部材（３）から連結解除されたときに前記入力部材（３）に対して一体回転可能に連結されており、
   前記差動装置（１）が、前記連結切換要素（１２）と前記外部差動バスケット（４）及び内部差動バスケット（１０）との連結を可能とするべく同期させる同期ユニット（１５）を備えることを特徴とする、差動装置。
2. 請求項１に記載の差動装置であって、 前記差動部材（７、８、９）は、補正輪キャリア（７）、補正輪（８）及び横方向輪（９）含み、前記内部差動バスケット（１０）の内側でもっぱら案内されることを特徴とする、差動装置。
3. 請求項１又は２に記載の差動装置であって、前記外部差動バスケット（４）は前記差動ハウジング（２）内にもっぱら支持されることを特徴とする、差動装置。
4. 請求項１から３の何れかに記載の差動装置であって、前記外部差動バスケット（４）が、横方向に開口したバスケットとして構成されることを特徴とする、差動装置。
5. 請求項４に記載の差動装置であって、前記外部差動バスケット（４）が、前記横方向に開口したバスケットの外部横方向縁部を介して前記差動ハウジング（２）に支持されることを特徴とする、差動装置。
6. 請求項１から５の何れかに記載の差動装置であって、前記クラッチ装置（１１）、前記同期ユニット（１５）、前記制動装置（２３）、およびこれらの構成要素を作動させるために必要なアクチュエータシステムが、前記外部差動バスケット（４）の二つの軸受（１６）の半径方向位置の間に配置されることを特徴とする、差動装置。
7. 請求項１から６の何れかに記載の差動装置であって、前記制動装置（２３）は制動リング（２３）を備え、該制動リング（２３）は、前記入力部材（３）に一体回転可能に連結された前記連結切換要素（１２）と前記差動ハウジング（２）との間で制動動作中に締め付けられることを特徴とする、差動装置。
8. 請求項１から７の何れかに記載の差動装置であって、駆動力を伝達するために前記出力部材（６）が前記入力部材（３）に結合される連結位置において、力流れが外側から内側へ至るように保証されることを特徴とする、差動装置。
9. 請求項１から８の何れかに記載の差動装置であって、前記制動装置（２３）が、摩擦係合により互いに対抗して作用する制動面の少なくとも１つの対合部を備え、前記制動面が、円錐台表面を形成する、または単一の円錐台表面の一部分を構成することを特徴とする、差動装置。
10. 請求項１から９の何れかに記載の差動装置であって、前記制動装置（２３）は弾性要素（２１）を備え、該弾性要素（２１）が、前記入力部材（３）に直接的に、又は前記入力部材（３）に一体回転可能に連結された前記連結切換要素（１２）を介して前記入力部材（３）に間接的に、弾性的に負荷を加えて作用することを特徴とする、差動装置。
11. 請求項１から９の何れかに記載の差動装置であって、前記差動装置は弾性要素（２１）を備え、該弾性要素（２１）は、前記差動装置（１）と一体化されると共に、前記制動装置（２３）を動作させるに必要な弾性力を、前記出力部材（６）が前記入力部材（３）から切り離され且つ前記弾性要素（２１）が前記制動力を提供するような連結解除動作中に前記弾性要素（２１）の休止状態が取られるように、提供することを特徴とする、差動装置。
12. 請求項１０又は１１に記載の差動装置であって、前記弾性要素（２１）は、ばね移動に対する弾性力が漸減的に変化する（negative or degressive）ばね特性カーブを有する形態とされたことを特徴とする、差動装置。
13. 請求項１０から１２の何れかに記載の差動装置であって、前記弾性要素（２１）が、前記クラッチ装置（１１）を復元させる復元ばねとして追加的に使用されることを特徴とする、差動装置。
14. 請求項１０から１３の何れかに記載の差動装置であって、前記弾性要素（２１）が、円板ばね組立体または個々の円板ばねによって形成されることを特徴とする、差動装置。
15. 請求項１０から１４の何れかに記載の差動装置であって、前記クラッチ装置（１１）が、前記弾性要素（２１）及び連結切換要素（１２）に半径方向に隣接して配置された圧力ピストン（１８）を備え、
    前記連結切換要素（１２）は軸方向に変位可能な摺動ブッシュ（１２）であり、該摺動ブッシュ（１２）は嵌合形式で外部に配置された歯を経由して前記外部差動バスケット（４）と共働可能であり、
    前記摺動ブッシュ（１２）が連結解除位置にあるとき、前記内部差動バスケット（１０）が前記外部差動バスケット（４）に対して自由に回転し、また前記摺動ブッシュ（１２）は前気ピストン（１８）を経由して、前記出力部材（６）が前記入力部材（３）に結合される連結位置まで移動可能であり、該連結位置において、前記摺動ブッシュ（１２）の内部に配置された歯は前記内部差動バスケット（１０）又は前記内部差動バスケット（１０）上に一体回転可能に設けられたキャリアリング（１３）と係合するように移動し、
    前記連結位置において、駆動力が前記外部差動バスケット（４）から前記摺動ブッシュ（１２）の外部及び内部に配置された歯を経由して前記内部差動バスケット（１０）まで伝達される、ことを特徴とする、差動装置。
16. 請求項１５に記載の差動装置であって、前記差動部材（７、８、９）を構成する、補正輪キャリア（７）、補正輪（８）及び横方向輪（９）および／または前記外部差動バスケット（４）の二つの軸受（１６）のための潤滑油が前記圧力ピストン（１８）によって供給されることを特徴とする、差動装置。

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