DE19731482C2 - Differentialgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Differentialgetriebe, das in einem Fahrzeug mit Vierradantrieb an derjenigen Achse verwendet wird, die vom Antrieb abgetrennt wird, wenn das Fahrzeug über zwei Räder angetrieben wird.

Als herkömmliches Differentialgetriebe dieser Art ist zum Beispiel eine in JP A SHO 56-135320 offenbarte Vorrichtung wohlbekannt. Das Differentialgetriebe ist am Abtriebsende auf einer Seite mit einem Einkuppel- und Auskuppelmechanismus ausgestattet, der die Übertragung des Antriebsmomentes trennt, wenn über zwei Räder angetrieben wird.

Der Einkuppel- und Auskuppelmechanismus weist auf: eine Kupplungsmuffe, die in der Achswellenrichtung bewegbar ist; eine Abtriebsachse des Differentialgetriebes; eine Achswelle, die längs der Verlängerung derselben nach außen angeordnet ist; und eine Umschalteinrichtung, die die Übertragung des Antriebsmomentes durch Auslösen der Bewegung der Kupplungsmuffe einkuppelt und auskuppelt. Der Einkuppel- und Auskuppelmechanismus ist außerhalb eines Differentialkorbes angeordnet und so positioniert, daß er die Abtriebsachse und die Achswelle nicht direkt verbindet.

Beim Antrieb über vier Räder wird eine Schaltgabel, die mit der Kupplungsmuffe verbunden ist, von einem Zweirichtungskabel gezogen, um sich zu bewegen, und die Kupplungsmuffe wird über der Abtriebsachse und der Achswelle positioniert, um die Abtriebsachse und die Achswelle zu verbinden. Beim Antrieb über zwei Räder bewegt sich die Kupplungsmuffe entlang der Abtriebsachse, und die Abtriebsachse und die Achswelle werden voneinander getrennt.

Bei der obigen Konstruktion ist jedoch der Einkuppel- und Auskuppelmechanismus (die Umschaltvorrichtung) außerhalb des Differentialkorbs angeordnet, so daß ein Differentialträger, in dem das Differentialgetriebe untergebracht ist, dementsprechend größer und die Kompatibilität mit anderen Differentialträgern beeinträchtigt wird.

Desweiteren unterscheidet sich das Differentialgetriebe auch von anderen Differentialgetrieben dadurch, daß die Abtriebsachse und die Achswelle getrennt sind, und daß eine Kupplungskonstruktion zur Verbindung der Abtriebsachse und der Achswelle und der Kupplungsmuffe notwendig ist, und daß eine damit einhergehende Haltekonstruktion oder dergleichen notwendig ist. Das heißt, in einem Differentialgetriebe für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb sind spezielle Elemente wie ein Differentialträger, eine Abtriebsachse und eine Achswelle notwendig. Folglich wird, wenn eine Einkuppel- und Auskuppelfunktion für das Antriebsmoment hinzukommt, so daß ein Fahrzeug mit Zweiradantrieb in ein Fahrzeug mit Vierradantrieb umgerüstet wird, die Anzahl der Teile größer, und der Umrüstungsaufwand wird größer. Demgemäß wird die Umrüstung eines Fahrzeugs mit Zweiradantrieb in ein Fahrzeug mit Vierradantrieb von einem starken Kostenanstieg begleitet.

Aus AT 310 573 ist ein Verteilergetriebe für Kraftfahrzeuge mit Hinter- und Vorderachsenantrieb bekannt, das ein zweigängiges Stirnradgetriebe umfaßt, wobei eines der auf der Vorgelegewelle des Stirnradgetriebes sitzenden Zahnräder den Steg eines als Stirnradplanetengetriebe ausgebildeten, sperrbaren Ausgleichsgetriebes antreibt, von dessen Außenrad der Hinterachsantrieb und von dessen Sonnenrad der Vorderachsantrieb abgeleitet sind.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Differentialgetriebe für ein Kraftfahrzeug zur Umschaltung zwischen einem Vierradantrieb und einem Zweiradantrieb zu schaffen und so zu gestalten, daß der Aufwand für die Umrüstung eines Kraftfahrzeugs mit Zweiradantrieb in ein Kraftfahrzeug mit umschaltbarem Vierradantrieb durch Ausstattung mit dem Differentialgetriebe gering ist.

Um die obige Aufgabe zu erfüllen, weist das Differentialgetriebe gemäß der Erfindung auf: einen Differentialkorb; einen Differentialgetriebemechanismus; eine Muffe; einen Kupplungsmechanismus; und einen Betätigungsmechanismus. Der Differentialkorb wird über das Antriebsmoment eines Motors in Drehung versetzt, und in den Differentialkorb sind eine erste Abtriebsachswelle und eine zweite Abtriebsachswelle koaxial zu der Rotationsachse des Differentialkorbs eingeführt. Der Differentialgetriebemechanismus ist im Differentialkorb angeordnet und weist ein erstes Sonnenrad, das koaxial zu der Rotationsachse angeordnet ist, und ein zweites Sonnenrad auf, das koaxial zu der Rotationsachse angeordnet ist und mit der zweiten Abtriebsachswelle verbunden ist und sich mit dieser dreht, und er verteilt das über den Differentialkorb eingebrachte Antriebsmoment des Motors zwischen dem ersten und dem zweiten Sonnenrad. Die Muffe ist im Differentialkorb untergebracht und mit der ersten Abtriebsachswelle verbunden und dreht sich mit dieser. Der Kupplungsmechanismus ist im Differentialkorb untergebracht und verbindet das erste Sonnenrad und die Muffe in einer solchen Weise, daß ein Entkuppeln möglich ist, und überträgt in einem ersten Zustand, in dem das erste Sonnenrad und die Muffe getrennt sind, die Rotation des ersten Sonnenrades nicht auf die Muffe, und überträgt in einem zweiten Zustand, in dem das erste Sonnenrad und die Muffe verbunden sind, die Rotation des ersten Sonnenrades auf die Muffe. Der Betätigungsmechanismus setzt den Kupplungsmechanismus in Gang und schaltet den Kupplungsmechanismus zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand um.

Desweiteren kann der Kupplungsmechanismus ein bewegbares Element und eine Schaltkupplung aufweisen. Das bewegbare Element kann sich frei entlang der Rotationsachse bewegen und ist so befestigt, daß es sich zusammen mit einem Element von der Muffe oder dem ersten Sonnenrad dreht. Die Schaltkupplung ist so angeordnet, daß sie das bewegbare Teil und das erste Sonnenrad trennt, um den ersten Zustand herzustellen, wenn sich das bewegbare Element in einer ersten Position getrennt von dem anderen Element von der Muffe oder dem ersten Sonnenrad befindet, und daß sie das bewegbare Teil und das erste Sonnenrad verbindet, um den zweiten Zustand herzustellen, wenn sich das bewegbare Element in einer zweiten Position dicht an dem anderen Element von der Muffe oder dem ersten Sonnenrad befindet.

Desweiteren kann der Betätigungsmechanismus eine Rückholfeder aufweisen, die das bewegbare Teil zu der ersten Position oder der zweiten Position drückt, und ein Stellglied, das das bewegbare Element umgekehrt in Richtung zur zweiten Position bzw. zur ersten Position schiebt und dieses entgegen der Druckkraft der Rückholfeder bewegt.

Desweiteren kann der Betätigungsmechanismus einen Betätigungskörper, der außerhalb des Differentialkorbs angeordnet ist, und ein Schiebeelement aufweisen, das in den Differentialkorb eingeführt ist und mit dem Betätigungskörper verriegelt ist und das bewegbare Element bewegt.

Desweiteren kann der Differentialgetriebemechanismus ein Mechanismus sein, der ausgestattet ist mit einem ersten Planetenrad und einem zweiten Planetenrad, die gleitend und drehbar in Aufnahmebohrungen enthalten sind, die in dem Differentialkorb ausgebildet sind, und die mit dem ersten bzw. dem zweiten Sonnenrad in Eingriff stehen und auch miteinander in Eingriff stehen.

Bei der obigen Konstruktion werden, wenn sich der Kupplungsmechanismus im ersten Zustand befindet, das erste Sonnenrad und die Muffe verbunden, und das Antriebsmoment des Motorswird über den Differentialgetriebemechanismus auf die Achswellen verteilt.

Wenn sich der Kupplungsmechanismus im ersten Zustand befindet, sind das erste Sonnenrad und die Muffe getrennt, und das erste Sonnenrad befindet sich im Freilaufzustand, und das Antriebsmoment des Motors wird nicht auf die erste Achswelle übertragen. Desweiteren wird, da das erste Sonnenrad in einen Freilaufzustand gelangt, das Antriebsmoment auch nicht auf die zweite Achswelle übertragen, und dann ist das Antriebsmoment ausgeschaltet.

Bei der obigen Konstruktion sind die Muffe, die mit der ersten Achswelle verbunden ist, und der Kupplungsmechanismus, der die Muffe und das erste Sonnenrad in einer solchen Weise verbindet, daß ein Entkuppeln möglich ist, in dem Differentialkorb angeordnet. Folglich kann ein Differential­ träger zum Lagern eines Differentialgetriebes von außen für ein Fahrzeug mit Zweiradantrieb ohne Abschaltfunktion für das Antriebsmoment, auch bei dem obigen Differentialgetriebe für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb verwendet werden. Desweiteren kann, da die erste und die zweite Achswelle nicht getrennt sind, eine Achswelle für ein Fahrzeug mit Zweiradantrieb bei dem obigen Differentialgetriebe für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb verwendet werden.

Das heißt, die Kompatibilität von Differentialträgern und Achswellen geht nicht verloren, und ein Differentialträger und eine Achswelle für ein Fahrzeug mit Zweiradantrieb können ohne jede Modifikation verwendet werden, und auch die Lagerungskonstruktion der Achswelle kann einfach sein. Folglich ist eine große Anzahl von Elementen zwischen einem Fahrzeug mit Zweiradantrieb und einem Fahrzeug mit Vierradantrieb kompatibel, und ein Fahrzeug mit Zweiradantrieb kann in ein Fahrzeug mit Vierradantrieb - und umgekehrt - ohne die Anzahl der Anschlußteile zu erhöhen und bei geringen Kosten umgerüstet werden.

Desweiteren ist es auch möglich, im Differentialkorb eine Öffnung zum Einführen eines Schiebeelementes in den Differentialkorb auszubilden, so daß Öl durch die Öffnung in den Differentialkorb eingebracht werden kann.

Gemäß der obigen Konstruktion wird es, da die Öffnung zum Einführen des Schiebeelementes in den Differentialkorb benutzt wird, um Öl einzubringen, unnötig, anderswo einen Öffnungsbereich zum Einbringen von Öl in den Differentialkorb auszubilden, und die Ausführungskosten können weiter gesenkt werden.

Desweiteren ist es auch möglich, daß die Muffe zwischen dem Differentialkorb und dem ersten Sonnenrad angeordnet wird und im Differentialgetriebe frei drehbar gelagert wird, und daß das erste Sonnenrad in der Muffe frei drehbar gelagert wird.

Desweiteren ist es auch möglich, daß auf einer Seite und auf der anderen Seite der Muffe in Richtung der Rotationsachse der Muffe jeweils kreisförmige periphere Flächen ausgebildet werden, und die periphere Fläche auf einer Seite der Muffe von außen gelagert wird in der kreisförmigen Innenfläche, die im Differentialkorb ausgebildet ist, und das erste Sonnenrad von innen gelagert wird an der peripheren Fläche auf der anderen Seite der Muffe.

Bei einer solchen Konstruktion lagert der Differentialkorb die Muffe, und die Muffe lagert das erste Sonnenrad, so daß die Lagerungskonstruktionen der Muffe und des ersten Sonnenrades kompakt werden.

Demgemäß kann ein Differentialgetriebe, das eine Ausschaltfunktion für das Antriebsmoment auf Grund der Verwendung der Muffe und des Kupplungsmechanismus enthält, hergestellt werden, ohne praktisch die Größe derselben zu erhöhen, und die oben erwähnte Umrüstung eines Fahrzeugs mit Zweiradantrieb in ein Fahrzeug mit Vierradantrieb - und umgekehrt - kann leichter vorgenommen werden.

Desweiteren kann die Schaltkupplung außerhalb des ersten Sonnenrades in radialer Richtung angeordnet werden.

Desweiteren ist es auch möglich, daß an dem ersten Sonnenrad ein Flanschabschnitt ausgebildet wird, der sich radial zu der Rotationsachse nach außen erstreckt, und daß das bewegbare Element dem Flanschabschnitt gegenüberliegend angeordnet ist, um zusammen mit der Muffe zu rotieren, und daß die Schaltkupplung zusammenwirkende Zähne aufweist, die jeweils an dem Flanschabschnitt und dem bewegbaren Element ausgebildet sind und miteinander in Eingriff kommen, wenn sich das bewegbare Element benachbart zu dem Flanschabschnitt befindet.

Bei der obigen Konstruktion ist die Schaltkupplung radial außerhalb des ersten Sonnenrades angeordnet, so daß der Durchmesser der Schaltkupplung größer ist als der Durchmesser des ersten Sonnenrades. Demgemäß kann die Schaltkupplung ein größeres Drehmoment übertragen als eine Kupplung mit einem kleinen Durchmesser, und die Dauerhaltbarkeit der Schaltkupplung nimmt zu.

Desweiteren kann ein Differentialgetriebe mit der obigen Konstruktion in einem Fahrzeug mit Vierradantrieb angebracht werden, das mit einem Schaltmechanismus ausgestattet ist, um die Momentübertragung zwischen dem Motor und dem Differentialgetriebe in einer solchen Weise zu schalten, daß auch ein Entkuppeln möglich ist.

Bei der obigen Konstruktion ist der Schaltmechanismus bei einem Antrieb über vier Räder im Kupplungszustand und der Kupplungsmechanismus befindet sich im zweiten Zustand und das Antriebsmoment des Motors wird über den Differentialgetriebemechanismus verteilt auf die erste und die zweite Achswelle übertragen.

Bei einem Antrieb über zwei Räder ist der Schaltmechanismus im Entkupplungszustand und der Kupplungsmechanismus befindet sich im ersten Zustand. Folglich gelangt das Kraftübertragungssystem auf der Schaltseite zwischen dem Schaltmechanismus und dem Differentialgetriebe in einen Zustand, in dem es vom Kraftübertragungssystem auf der Motorseite zwischen dem Motor und dem Schaltmechanismus einerseits und von der ersten und der zweiten Achswelle andererseits getrennt ist, und die erste und die zweite Achswelle drehen sich in einem Zustand, bei dem das Kraftübertragungssystem auf der Schaltseite einschließlich des Differentialkorbs ohne Antrieb ist. Das heißt, das Kraftübertragungssystem auf der Schaltseite dreht sich nicht zusammen mit der ersten und der zweiten Achswelle, und der Rotationswiderstand nimmt ab.

Auf diese Weise wird beim Antrieb über zwei Räder der Rotationsantrieb des Kraftübertragungssystems auf der Schaltseite unterbrochen, so daß Schwingungen reduziert werden, die Abnutzung verschiedener Teile des Kraftübertragungssystems abnimmt und die Dauerhaltbarkeit größer wird. Desweiteren nimmt die Belastung des Motors entsprechend der Abnahme des Rotationswiderstandes ab, und die Treibstoffverbrauchsmenge wird günstiger.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Differentialgetriebe gemäß der Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die ein anderes Differentialgetriebe gemäß der Erfindung zeigt.

Nunmehr wird eine Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 beschrieben, in der ein Differentialgetriebe 1 gezeigt ist. Im weiteren sind die rechte und die linke Richtung in der folgenden Beschreibung die rechte und die linke Richtung in Fig. 1, und in der Figur sind keine Elemente oder dergleichen dargestellt, die keine Bezeichnung tragen.

Das Differentialgetriebe 1 ist in einem Fahrzeug mit Vierradantrieb angebracht und an derjenigen Achse angeordnet, die bei einem Antrieb über zwei Räder vom Antrieb abgetrennt wird.

In dem Fahrzeug mit Vierradantrieb ist neben dem Differentialgetriebe 1 ein 2-4-Schaltmechanismus angebracht. Der 2-4-Schaltmechanismus ist in ein Kraftübertragungssystemeingeschaltet, der den Motor und das Differentialgetriebe 1 verbindet, und überträgt das Drehmoment von dem Motor zu dem Differentialgetriebe 1 in einer solchen Weise, daß ein Entkuppeln jederzeit möglich ist. Bei einem Antrieb über zwei Räder wird das Differentialgetriebe 1 vom Motor mittel des 2-4-Schaltmechanismus getrennt.

Das Differentialgetriebe 1 umfaßt: einen Differentialkorb 3; einen Differentialgetriebemechanismus 55; eine Muffe 21; einen Kupplungsmechanismus 60; und einen Betätigungsmechanismus 70.

Der Differentialkorb 3 umfaßt einen Differentialkorbkörper 5, ein Deckelelement 7 und einen Ring 11. Das Deckelelement 7 ist auf der rechten Seite des Differentialkorbkörpers 5 mit einer Schraube 9 befestigt, und der Ring 11 ist auf der linken Seite des Differentialkorbkörpers 5 mit einer Schraube befestigt. Der Differentialkorb 3 ist in einem Differentialträger angeordnet, und linke und rechte Nabenabschnitte 13, 15 des Differentialkorbs 1 sind über Lager drehbar in dem Differentialträger gelagert. In dem Differentialträger ist ein Ölbehälter ausgebildet.

An dem Differentialkorb 3 wird mit Schrauben ein Tellerrad befestigt. Das Tellerrad wird in Eingriff mit einem Abtriebszahnrad des Kraftübertragungssystems gebracht, und der Differentialkorb 3 wird so angetrieben, daß er sich unter dem Abtriebsmoment des Motors dreht.

In den Differentialkorb 3 sind von der rechten und von der linken Seite aus eine erste Achswelle 91 und eine zweite Achswelle 93 eingeführt. Die erste und die zweite Achswelle 91, 93 sind koaxial zu der Rotationsachse des Differentialkorbs 3 angeordnet.

Im Differentialkorb 3 sind auf der Abtriebsseite ein erstes Sonnenrad 19 und ein zweites Sonnenrad 17, die jeweils aus einem Schrägstirnrad bestehen, auf der rechten und der linken Seite angeordnet. An der rechten Seite des ersten Sonnenrads 19 ist die Muffe 21 angeordnet. Das erste und das zweite Sonnenrad 19, 17 und die Muffe 21 sind koaxial zu der Rotationsachse des Differentialkorbs 3 angeordnet.

An dem zweiten Sonnenrad 17 und an der Muffe 21 sind jeweils hohle Nabenabschnitte 23, 24, 26, 28 ausgebildet, die auf beiden Seiten in Axialrichtung verlaufen, und jeder der Nabenabschnitte 23, 24, 26, 28 besitzt eine periphere Fläche mit einem kreisförmigen Querschnitt. Auf beiden Seiten sind in der Axialrichtung im ersten Sonnenrad 19 Lagerungsabschnitte 27, 29 mit Innenflächen mit kreisförmigen Querschnitten ausgebildet. Desweiteren sind am Differentialkorbkörper 5 und am Deckelelement 7 jeweils Lagerungsabschnitte 25, 31 mit Innenseiten mit kreisförmigen Querschnitten ausgebildet.

Die periphere Fläche des Nabenabschnitts 23 auf der linken Seite des zweiten Sonnenrades 17 ist in Radialrichtung von außen drehbar gelagert in der Innenfläche des Lagerungs- Abschnitts 25 des Differentialkorbkörpers 5. Die Innenfläche des Lagerungsabschnitts 27 auf der linken Seite des ersten Sonnenrades 19 ist in Radialrichtung von innen drehbar gelagert in der peripheren Fläche des Nabenabschnitts 24 auf der rechten Seite des zweiten Sonnenrades 17. Die Innenfläche des Lagerungsabschnitts 29 auf der rechten Seite des ersten Sonnenrades 19 ist in Radialrichtung von innen drehbar gelagert aud der peripheren Fläche des Nabenabschnitts 28 auf der linken Seite der Muffe 21. Die periphere Fläche des Nabenabschnitts 26 auf der rechten Seite der Muffe 21 ist drehbar gelagert in der Innenfläche des Lagerungsabschnitts 31 des Deckelelementes 7.

Der Nabenabschnitt 23 des zweiten Sonnenrades 17 ist über einen Keil mit der zweiten Achswelle 93 verbunden, so daß sich das zweite Sonnenrad 17 zusammen mit der zweiten Achswelle 93 dreht. Die Muffe 21 ist über einen Keil mit der ersten Achswelle 91 verbunden, so daß sich die Muffe 21 zusammen mit der ersten Achswelle 91 dreht.

Zwischen dem zweiten Sonnenrad 17 und dem Differentialkorb 3, zwischen beiden Sonnenrädern 17, 19 und zwischen der Muffe 21 und dem Differentialkorb 3 sind jeweils Druckscheiben 33, 35, 37 angeordnet.

Im Differentialkorb 3 ist eine Mehrzahl von Paaren von langen und kurzen Aufnahmebohrungen 39, 41 in der Umfangsrichtung in gleichen Abständen ausgebildet. In den Aufnahmebohrungen 39, 41 sind jeweils ein erstes, langes Planetenrad 43 und ein zweites, kurzes Planetenrad 45, die jeweils aus einem Schrägstirnrad bestehen, gleitend drehbar untergebracht.

Das erste, lange Planetenrad 43 weist einen ersten Radabschnitt 47 und einen zweiten Radabschnitt 49 und einen Achsenabschnitt 51, der die Radabschnitte 47, 49 verbindet, mit einem kleinen Durchmesser auf. Der erste Radabschnitt 47 des ersten Planetenrades 43 greift in das erste Sonnenrad 19 ein. Das zweite, kurze Planetenrad 45 weist einen ersten Radabschnitt 53 und einen zweiten Radabschnitt 54 ohne Achsenabschnitt dazwischen auf. Der erste Radabschnitt 53 des zweiten Planetenrades 45 greift in das zweite Sonnenrad 17 ein. Bei jedem Planetenradpaar greifen die zweiten Radabschnitte 49, 54 des ersten und des zweiten Planetenrades 43, 45 auf der in der Axialrichtung linken Seite der Sonnenräder 17, 19 ineinander.

Somit umfaßt der Differentialgetriebemechanismus 55 das erste und das zweite Sonnenrad 19, 17; die ersten und die zweiten Planetenräder 43, 45 und die Aufnahmebohrungen 39, 41, die die Planetenräder 43, 45 aufnehmen. Das über den Differentialkorb 3 eingebrachte Antriebsmoment des Motors wird zwischen dem ersten und dem zweiten Sonnenrad 19, 17 verteilt.

Auf der peripheren Fläche des ersten Sonnenrades 19 ist ein scheibenartiges Flanschelement 57 befestigt, das sich in Axial- und in Radialrichtung nach außen erstreckt.

Der Kupplungsmechanismus 60 umfaßt ein bewegbares Element 61 und eine Klauenkupplung 69.

Um die Peripherie der Muffe 21 herum ist in Axialrichtung eine Keilnutverzahnung 59 ausgebildet. Mit der Keilnutverzahnung 59 werden das bewegbare Element 61 und eine Scheibe 63 axial bewegbar in Eingriff gebracht. An dem Flanschelement 57 und dem bewegbaren Element 61 sind jeweils zusammenwirkende Zähne 65, 67 ausgebildet, und die beiden zusammenwirkenden Zähne 65, 67 bilden die Klauenkupplung (Schaltkupplung) 69. Das bewegbare Element 61 ist dem Flanschelement 57 gegenüberliegend angeordnet. Beide zusammenwirkenden Zähne 65, 67 sind in Radialrichtung außerhalb des ersten Sonnenrades 19 angeordnet.

Wenn sich das bewegbare Element 61 in einer ersten Position entfernt von dem Flanschelement 57 (in einem ersten Zustand) befindet, sind die beiden zusammenwirkenden Zähne 65, 67 getrennt, und das erste Sonnenrad 19 und die Muffe 21 sind beabstandet und die Rotation des ersten Sonnenrades 19 wird nicht auf die Muffe 21 übertragen. Das heißt, im ersten Zustand, in dem die Klauenkupplung 69 ausgerückt ist, ist das erste Sonnenrad 19 nicht mit den Achswellen gekuppelt.

Wenn sich das bewegbare Element 61 in einer zweiten Position dicht an dem Flanschelement 57 (in einem zweiten Zustand) befindet, sind beide zusammenwirkenden Zähne 65, 67 im Eingriff, und das erste Sonnenrad 19 und die Muffe 21 sind gekuppelt und die Rotation des ersten Sonnenrades 19 wird auf die Muffe 21 übertragen. Das heißt, im zweiten Zustand, in dem die Klauenkupplung 69 eingekuppelt ist, ist das erste Sonnenrad 19 mit den Achswellen gekuppelt.

Im zweiten Zustand wird das Abtriebsmoment des Motors, das den Differentialkorb 3 in Drehung versetzt, über die ersten und die zweiten Planetenräder 43, 45 vom zweiten Sonnenrad 17 über die zweite Achswelle 93 auf das linksseitige Rad und gleichzeitig vom ersten Sonnenrad 19 über die Klauenkupplung 69, die Muffe 21 und die erste Achswelle 91 auf das rechtsseitige Rad übertragen. Desweiteren wird das Abtriebsmoment des Motors, wenn eine Differenz im Abtriebswiderstand zwischen dem linken und dem rechten Rad in einem Zustand, zum Beispiel dem Fahren auf unebenen Straßen, vorliegt, differentiell zwischen dem linken und dem rechten Rad verteilt mit Hilfe der Rotation dee ersten und der zweiten Planetenräder 43, 45.

Wird ein Drehmoment übertragen, werden die Spitzen der Zähne der ersten und der zweiten Planetenräder 43, 45 durch das Eingreifen in das jeweilige Sonnenrad 17, 19 infolge der Reaktionskraft gegen die Wandflächen der Aufnahmebohrungen 39, 41 gedrückt, und es wird ein Reibungswiderstand zwischen den Spitzen und den Wandflächen erzeugt. Desweiteren werden Reibungswiderstände erzeugt über die Schubkräfte beim Eingreifen der Schrägstirnräder zwischen den ersten und den zweiten Planetenrädern 54, 45 und dem Differentialkorb 3 und dem Ring 11, über die Druckscheibe 33 zwischen dem zweiten Sonnenrad 17 und dem Differentialkorb 3, über die Druckscheibe 35 zwischen dem ersten und dem zweiten Sonnenrad 17, 19 und über die Druckscheibe 37 zwischen der Muffe 21 und dem Differentialkorb 3.

Auf Grund der Reibungswiderstände wird eine auf das Drehmoment ansprechende Differentialbegrenzungsfunktion zustandegebracht.

Im ersten Zustand, in dem die Klauenkupplung 69 ausgerückt ist, wird der von der Muffe 21 ausgehende Teil mit der ersten Achswelle 91 bis zum rechten Rad vom Abtriebssystem des Motors abgetrennt, so daß er sich in einem freien Rotationszustand befindet, und das erste Sonnenrad 19 gelangt in einen Freilaufzustand. Somit wird das Antriebsmoment, da das erste Sonnenrad 19 in einen Freilaufzustand gelangt, nicht auf die zweite Achswelle 93 auf der Seite des zweiten Sonnenrades 17 und auf das linksseitige Rad übertragen, und das Antriebsmoment wird abgeschaltet.

Der Betätigungsmechanismus 70 umfaßt eine Rückholfeder 71 und ein Druckluftbetätigungsglied 73.

Die Rückholfeder 71 ist zwischen dem bewegbaren Element 61 und der Scheibe 63 (dem Flanschelement 57 des Sonnenrades 19) angeordnet. Die Rückholfeder 71 drückt das bewegbare Element 61 in Richtung des Wegbewegens vom Flanschelement 57 (in Richtung des Lösens der Verbindung der Klauenkupplung 69). Desweiteren erfolgt, wenn die Verbindung der Klauenkupplung 69 gelöst wird, ein Gleiten auf zwischen der Muffe 21 und dem ersten Sonnenrad 19 und zwischen dem Halter 63 und dem Flanschelement 57, und die durch das Gleiten bewirkte Last wird nicht auf die Rückholfeder 71 übertragen.

Das Druckluftbetätigungsglied 73 ist mit einem Betätigungskörper 74 und einem Druckring 83 als Schiebeelement versehen. Der Betätigungskörper 74 umfaßt eine Grundplatte 75, eine Membran 77, eine Druckkammer 79 und ein Auflageelement 81. Der Betätigungskörper 74 ist wie ein Ring geformt und um den Nabenabschnitt 15 herum auf der rechten Seite des Differentialkorbs 3 angeordnet. Der Betätigungskörper 74 wird durch ein Lagerungselement in dem Differentialträger gehalten.

Die Membran 77 ist luftdicht an der Grundplatte 75 befestigt, und zwischen diesen ist die Druckkammer 79 ausgebildet. Das Auflageelement 81 ist mit einer Schraube an der Membran 77 befestigt.

Der Druckring 83 ist auf der linken Seite der Membran 77 befestigt und weist einstückig damit einen Schenkel 87 am Kopfteil desselben auf.

Im Differentialkorb 3 ist eine Mehrzahl von Öffnungen 85 in Umfangsrichtung in gleichen Abständen ausgebildet. In jede Öffnung 85 ist der Schenkel 87 des Druckrings 83 eingeführt, und der Schenkel 87 liegt dem bewegbaren Element 61 gegenüber. Zusätzlich zu diesen Funktionen funktionieren die Öffnungen 85, Öl in den Differentialkorb 3 einzubringen.

Wird ein Luftdruck (Überdruck) in die Druckkammer 79 des Druckluftbetätigungsglieds 73 geführt, wird die Membran 77 nach links verformt und das bewegbare Element 61 wird über den Schenkel 87 des Druckrings 83 nach links bewegt und die Klauenkupplung 69 wird in Eingriff gebracht. Desweiteren kehrt das bewegbare Element 61, wenn die Zufuhr eines Luftdrucks in die Druckkammer 79 gestoppt wird, auf Grund der Druckkraft der Rückholfeder 71 nach rechts zurück und der Eingriff der Klauenkupplung 69 wird gelöst.

Der 2-4-Schaltmechanismus und die Klauenkupplung 69 werden so betätigt, daß eine Verbindung gleichzeitig entsteht, oder so betätigt, daß die Verbindung gleichzeitig gelöst wird.

Wenn der 2-4-Schaltmechanismus und die Klauenkupplung 69 eingekuppelt sind, wie oben erwähnt, verteilt der Differentialgetriebemechanismus 55 das Antriebsmoment des Motors auf die Räder und das Fahrzeug wird von vier Rädern angetrieben.

Wenn der 2-4-Schaltmechanismus zusammen mit der Klauenkupplung 69 ausgerückt ist, wird das Fahrzeug von zwei Rädern angetrieben. Beim Antrieb über zwei Räder gelangt das Kraftübertragungssystem auf der Schaltseite, das den 2-4- Schaltmechanismus mit dem Differentialkorb 3 verbindet, in einen Zustand, in dem es vollkommen von dem Abtriebsmoment des Motors (dem Kraftübertragungssystem auf der Motorseite, das den Motor mit dem 2-4-Schaltmechanismus verbindet), und von der Rotationskraft der Räder (der ersten und der zweiten Achswelle 91, 93) abgetrennt ist. Folglich werden in einem Zustand, in dem der Rotationantrieb des Kraftübertragungssystems auf der Schaltseite einschließlich des Differentialkorbs 3 unterbrochen ist, die Räder, die die Straßenoberfläche berühren, und die erste und die zweite Achswelle 91, 93, die mit den Rädern verbunden sind, so angetrieben, daß sie sich entsprechend der Fahrbewegung des Fahrzeugs drehen.

Auf diese Weise wird beim Antrieb über zwei Räder der Rotationsantrieb des Kraftübertragungssystems auf der Schaltseite unterbrochen, so daß Schwingungen reduziert werden und die Abnutzung verschiedener Teile des Kraftübertragungssystems reduziert wird und die Dauerhaltbarkeit größer wird, und desweiteren die Belastung des Motors entsprechend der Reduzierung des Rotationswiderstandes reduziert wird und der Treibstoffverbrauch günstiger wird.

Wenn sich das Differentialgetriebe 1 dreht, strömt das Öl aus dem Ölbehälter des Differentialträgers heraus in den Differentialkorb 3 durch die Öffnung 85 und die Öffnungen 89, 91, die links von den Endseiten der Aufnahmebohrungen 39, 41 angeordnet sind, und von dem einströmenden Öl werden die Keilnutevrzahnung 59 der Muffe 21, die Klauenkupplung 69, die Gleitfläche zwischen dem Flanschelement 57 des Sonnenrades 19 und der Scheibe 63 und dergleichen geschmiert. Desweiteren schmiert das Öl die Aufnahmebohrungen 39, 41 und die verschiedenen Zahnräder des Differentialgetriebemechanismus 55.

Wie oben erwähnt, ist in dem Differentialgetriebe 1 die Muffe 21 innerhalb des Differentialkorbs 3 angeordnet, und die Klauenkupplung 69 ist zwischen dem bewegbaren Element 61 auf der Muffe 21 und dem Flanschelement 57 des Sonnenrades 19 angeordnet. Das heißt, die Abschaltfunktion für das Antriebsmoment wird im Differentialkorb 3 gebildet, so daß Größe und Form des gesamten Differentialgetriebes 1 ziemlich ähnlich der Größe und Form eines Differentialgetriebes für ein Fahrzeug mit Zweiradantrieb ohne einen solchen Abschaltmechanismus für das Antriebsmoment ausgebildet werden können. Folglich kann ein Differentialträger für ein Fahrzeug mit Zweiradantrieb auch für das Differentialgetriebe 1 eines Fahrzeugs mit Vierradantrieb verwendet werden.

Desweiteren kann, da die erste und die zweite Achswelle 91, 93 nicht getrennt sind, eine Achswelle für ein Fahrzeug mit Zweiradantrieb auch für das Differentialgetriebe 1 für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb verwendet werden. Desweiteren kann auch die Lagerungskonstruktion (das Lager) der Achswellen 91, 93 einfach gestaltet werden.

Das heißt, die Kompatibilität des Differentialträgers mit den Achswellen 91, 93 geht nicht verloren, und es können ein Differentialträger und Achswellen für ein Fahrzeug mit Zweiradantrieb ohne jede Modifikation verwendet werden und auch die Lagerungskonstruktion der Achswellen 91, 93 kann einfach gestaltet werden.

Folglich wird es unnötig, spezielle Elemente wie den Differentialträger 3, die Achswellen 91, 93 und dergleichen anzufertigen, um die Abschaltfunktion für das Antriebsmoment einzubringen, und es wird möglich, eine große Anzahl von Elementen sowohl für ein Fahrzeug mit Zweiradantrieb als auch für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb zu verwenden, und es kann eine Umrüstung eines Fahrzeugs mit Zweiradantrieb in ein Fahrzeug mit Vierradantrieb - und umgekehrt - ohne die Anzahl der Teile zu erhöhen und bei geringen Kosten erfolgen.

Desweiteren ist es, da die Öffnung 85 zum Einführen des Schenkels 87 des Druckrings 83 in den Differentialkorb benutzt wird, um Öl in den Differentialkorb 3 einzubringen, unnötig, anderswo einen Öffnungsbereich zum Einbringen von Öl in den Differentialkorb 3 auszubilden, so daß die Herstellungskosten weiter gesenkt werden können.

Desweiteren ist die Muffe 21 im Lagerungsteil 31 des Differentialkorbs 3 gelagert, und das erste Sonnenrad 19 ist im Nabenabschnitt 28 der Muffe 21 gelagert, so daß die Lagerungskonstruktionen für die Muffe 21 und das erste Sonnenrades 19 kompakt wird.

Demgemäß kann das Differentialgetriebe 1, das die Abschaltfunktion für das Antriebsmoment unter Verwendung der Klauenkupplung 69 enthält, praktisch ohne Volumenvergrößerung hergestellt werden, und die Umrüstung eines Fahrzeugs mit Zweiradantrieb in ein Fahrzeug mit Vierradantrieb - und umgekehrt - kann leichter vorgenommen werden.

Zusätzlich dazu wird, da die Klauenkupplung 69 radial außerhalb des Zahnbereichs des ersten Sonnenrades 19 angeordnet ist, der Durchmesser der Klauenkupplung 69 größer als der Durchmesser des ersten Sonnenrades 19. Demgemäß kann die Klauenkupplung ein größeres Drehmoment übertragen als eine Klauenkupplung mit einem kleinen Durchmesser, und die Dauerhaltbarkeit wird größer.

Der Kupplungsmechanismus und der Betätigungsmechanismus sind nicht auf die Mechanismen in den obigen Ausführungsformen beschränkt.

Zum Beispiel ist es wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Differentialgetriebe 101 auch möglich, daß an den peripheren Flächen der Muffe 21 und des ersten Sonnenrades 19 Keilnut verzahnungen 103, 105 in Axialrichtung ausgebildet sind, und daß an der Innenfläche eines ringartigen bewegbaren Elementes 107 ein Zahnbereich 109 ausgebildet ist, der mit beiden Keilnutverzahnungen 103, 105 in Eingriff steht. In diesem Fall umfaßt eine Klauenkupplung 111 die Keilnutverzahnungen 103, 105 wie auch den Zahnbereich 109, und ein Kupplungsmechanismus 113 umfaßt das bewegbare Element 107 und die Klauenkupplung 111.

Das bewegbare Element 107 kann sich von der Seite des ersten Sonnenrades 19 zur Seite der Muffe 21 in der Richtung der Rotationsachse verschieben und ist so gestaltet, daß es sich zusammen mit dem ersten Sonnenrad 19 dreht. Das bewegbare Element 107 gelangt in einen ersten Zustand, wenn es sich in einer Position (einer ersten, von der Muffe 21 entfernten Position) befindet, nachdem es sich zu dem ersten Sonnenrad 19 bewegt hat, so daß es von der Muffe 21 getrennt ist. Im ersten Zustand steht der Zahnbereich 109 des bewegbaren Elementes 107 nur in Eingriff mit der Keilnutverzahnung 103 des ersten Sonnenrades 19, so daß das erste Sonnenrad 19 und die Muffe 21 getrennt sind. Desweiteren gelangt das bewegbare Element 107 in einen zweiten Zustand, wenn es sich in einer Position (einer zweiten, dicht an der Muffe 21 befindlichen Position) befindet, nachdem es sich zu der ersten Seite der Muffe 21 bewegt hat, so daß es über die Muffe 21 und das erste Sonnenrad 19 gelangt. Im zweiten Zustand steht der Zahnbereich 109 des bewegbaren Elementes 107 in Eingriff mit beiden Keilnutverzahnungen 103, 105, so daß das erste Sonnenrad 19 und die Muffe 21 verbunden sind.

Desweiteren kann die Rückholfeder 123 des Betätigungsmechanismus 121 einstückig mit dem Druckring 83 des Druckluftbetätigungsglieds 73 ausgebildet werden. Der Kopfteil der Rückholfeder 123 berührt die Außenseite des Differentialkorbs 3, und über die Rückholfeder 123 wird das bewegbare Element 107 in Richtung zu der ersten Position gedrückt. Der Schenkel 87 des Druckrings 83 greift in einen eingesenkten Abschnitt 125 ein, der in der peripheren Fläche des bewegbaren Elementes 107 ausgebildet ist.

Wird ein Luftdruck (Überdruck) in die Druckkammer 79 des Druckluftbetätigungsglieds 73 geführt, wird die Rückholfeder 123 verformt und das bewegbare Element 107 wird von dem Schenkel 87 des Druckrings 83 nach links bewegt und die Klauenkupplung 111 wird aus dem Eingriff gerückt. Desweiteren kehrt das bewegbare Element 107, wenn die Zufuhr eines Luftdrucks in die Druckkammer 79 gestoppt wird, auf Grund der Druckkraft der Rückholfeder 123 nach rechts zurück, und die Klauenkupplung 111 wird in Eingriff gerückt.

Bei einer solchen Konstruktion ist die Rückholfeder 123 einstückig mit dem Druckring 83 ausgebildet, so daß die Anzahl der Teile kleiner wird und das Differentialgetriebe 101 kompakter gestaltet wird.

Desweiteren wird bei einer solchen Konstruktion selbst dann, wenn das Druckluftbetätigungsglied 73 oder ein Druckluftversorgungssystem versagen, die Klauenkupplung 111 mit Hilfe der Druckkraft der Rückholfeder 123 eingerückt, und das bewegbare Element 107 gelangt in den zweiten Zustand, so daß das Antriebsmoment des Motors auf die Räder übertragen werden kann.

Desweiteren ist es auch möglich, das bewegbare Element so anzuordnen, daß es sich zusammen mit der Muffe dreht. In dem Falle gelangt das bewegbare Element in den zweiten Zustand, wenn es sich in einer Position (einer zweiten, dicht an dem ersten Sonnenrad befindlichen Position) über der Muffe und dem ersten Sonnenrad befindet, und gelangt in einen ersten Zustand, wenn es sich in einer Position (einer von dem ersten Sonnenrad entfernt befindlichen Position) befindet, nachdem es sich in Richtung zu der Muffe bewegt hat, so daß es vom ersten Sonnenrad getrennt ist.

Desweiteren kann, wenn eine solche Klauenkupplung radial außerhalb des Zahnbereiches des ersten Sonnenrades angeordnet wird, ein größeres Drehmoment übertragen werden, und die Dauerhaltbarkeit wird größer.

Desweiteren ist der Differentialgetriebemechanismus bei der Erfindung nicht auf Mechanismen in den obigen Ausführungsformen beschränkt. Dieser kann zum Beispiel ein Differentialgetriebemechanismus mit Kegelrädern sein.

Desweiteren ist das Betätigungsglied auch nicht auf Druckluftbetätigungsglieder in den obigen Ausführungsformen beschränkt. Dieses kann zum Beispiel ein Druckluftbetätigungs­ glied, das durch Einbringen eines in einem Ansaugkrümmer des Motors erzeugten Unterdrucks betätigt wird, ein Öldruckbetätigungsglied, ein Elektromotor oder dergleichen sein.

Desweiteren kann das Differentialgetriebe 1 gemäß der Erfindung sowohl als vorderes Differentialgetriebe (als Differentialgetriebe, das das Antriebsmoment des Motors zwischen dem linken und dem rechten Vorderrad verteilt) als auch als hinteres Differentialgetriebe (als Differentialgetriebe, das das Antriebsmoment des Motors zwischen dem linken und dem rechten Hinterrad verteilt) verwendet werden.

Claims (11)

1. Differentialgetriebe, aufweisend:
einen Differentialkorb (3), der von dem Abtriebsmoment eines Motors gedreht wird, und in den eine erste Achswelle (91) und eine zweite Achswelle (93) koaxial zur Rotationsachse des Differentialkorbs (3) eingeführt sind;
einen Differentialgetriebemechanismus (55), der in dem Differentialkorb (3) angeordnet ist und ein erstes Sonnenrad (19), das koaxial zur Rotationsachse des Differentialkorbs (3) angeordnet ist, und ein zweites Sonnenrad (17) aufweist, das koaxial zur Rotationsachse des Differentialkorbs (3) angeordnet und mit der zweiten Achswelle (93) drehfest verbunden ist, wobei der Differentialgetriebemechanismus (55) das über den Differentialkorb (3) eingebrachte Abtriebsmoment des Motors zwischen dem ersten Sonnenrad (19) und dem zweiten Sonnenrad (17) verteilt;
eine Muffe (21), die in dem Differentialkorb (3) angeordnet und mit der ersten Achswelle (91) drehfest verbunden ist;
einen Kupplungsmechanismus (60), der in dem Differentialkorb (3) angeordnet ist und das erste Sonnenrad (19) und die Muffe (21) entkuppelbar miteinander kuppelt, wobei der Kupplungsmechanismus (60) die Rotationsübertragung von dem ersten Sonnenrad (19) auf die Muffe (21) in deren entkuppeltem Zustand verhindert und in deren gekuppeltem Zustand ermöglicht; und
einen Betätigungsmechanismus (70), der den Kupplungsmechanismus (60) betätigt und diesen zwischen dem entkuppelten und dem gekuppelten Zustand umschaltet.

2. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, wobei der Kupplungsmechanismus (60) ein bewegbares Element (61) und eine Schaltkupplung (69) aufweist, wobei
das bewegbare Element (61) entlang der Rotationsachse des Differentialkorbs (3) frei bewegbar angeordnet und zusammen mit einem der beiden Elemente Muffe (21) und erstes Sonnenrad (19) drehbar ist,
die Schaltkupplung (69) ein Paar Eingriffsabschnitte (65, 67) aufweist, die an dem bewegbaren Element (61) und dem anderen der beiden Elemente Muffe (21) und erstes Sonnenrad (19) festgelegt sind, und
die Eingriffsabschnitte (65, 67) in dem entkuppelten Zustand des ersten Sonnenrades (19) und der Muffe (21) voneinander getrennt sind, wenn das bewegbare Element (61) im Abstand von dem anderen der beiden Elemente Muffe (21) und erstes Sonnenrad (19) positioniert ist, und in deren gekuppeltem Zustand miteinander in Eingriff stehen, wenn das bewegbare Element (61) benachbart zu dem anderen der beiden Elemente Muffe (21) und erstes Sonnenrad (19) positioniert ist.

3. Differentialgetriebe nach Anspruch 2, wobei der Betätigungsmechanismus (70) eine Rückholfeder (71) und ein Betätigungsglied (73) aufweist, von dem das bewegbare Element (61) entgegen der Vorspannkraft der Rückholfeder (71) bewegbar ist.

4. Differentialgetriebe nach Anspruch 3, wobei das Betätigungsglied (73) einen Betätigungskörper (74), der außerhalb des Differentialkorbs (3) angeordnet ist, und ein Schiebeelement (83) aufweist, das in den Differentialkorb (3) eingeführt und mit dem Betätigungskörper (74) verriegelt ist.

5. Differentialgetriebe nach Anspruch 4, wobei der Differentialkorb (3) eine Öffnung (85) zum Einführen des Schiebeelementes (83) in den Differentialkorb (3) aufweist, und Öl durch die Öffnung (85) hindurch in den Differentialkorb (3) zugeführt wird.

6. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, wobei die Muffe (21) zwischen dem Differentialkorb (3) und dem ersten Sonnenrad (19) angeordnet und von dem Differentialkorb (3) drehbar abgestützt ist, und das erste Sonnenrad (19) von der Muffe (21) drehbar abgestützt ist.

7. Differentialgetriebe nach Anspruch 6, wobei die Muffe (21) mit ihrem axial äußeren Ende in dem Differentialkorb (3) und mit ihrem axial inneren Ende in dem ersten Sonnenrad (19) gelagert ist.

8. Differentialgetriebe nach Anspruch 2, wobei die Schaltkupplung (69) radial außerhalb des ersten Sonnenrades (19) angeordnet ist.

9. Differentialgetriebe nach Anspruch 8, wobei
das erste Sonnenrad (19) einen Flanschabschnitt (57) aufweist, der in Radialrichtung nach außen verläuft, und
das bewegbare Element (61) dem Flanschabschnitt (57) zugewandt und zusammen mit der Muffe (21) drehbar ist, und
die Eingriffsabschnitte (65, 67) miteinander zusammenwirkende Zähne aufweisen, die an dem Flanschabschnitt (57) bzw. dem bewegbaren Element (61) angeordnet sind und miteinander in Eingriff stehen, wenn das bewegbare Element (61) dicht an dem Flanschabschnitt (57) positioniert ist.

10. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, wobei der Differentialgetriebemechanismus (55) ein erstes Planetenrad (43) und ein zweites Planetenrad (45) aufweist, die gleitend drehbar in Aufnahmebohrungen (39, 41) in dem Differentialkorb (3) untergebracht sind und miteinander in Eingriff stehen und über die das erste Sonnenrad (19) und das zweite Sonnenrad (17) miteinander gekuppelt sind.

11. Differentialgetriebe nach Anspruch 1, wobei das Differentialgetriebe in ein vierradgetriebenes Fahrzeug mit einem Schaltmechanismus eingebaut ist, von dem die Momentübertragungsverbindung zwischen dem Motor und dem Differentialgetriebe ein- bzw. ausschaltbar ist.