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Dokumentenidentifikation DE10151713B4 03.05.2007
Titel Differential
Anmelder Tochigi Fuji Sangyo K.K., Tochigi, JP
Erfinder Ishikawa, Yasuhiko, Tochigi, JP
Vertreter Viering, Jentschura & Partner, 80538 München
DE-Anmeldedatum 19.10.2001
DE-Aktenzeichen 10151713
Offenlegungstag 25.07.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 03.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.2007
IPC-Hauptklasse B60K 17/346(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60K 17/35(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Differential, das für ein vierradgetriebenes Fahrzeug und insbesondere ein wechselweise zwischen Vierradantrieb- und Zweiradantrieb schaltbares Fahrzeug anwendbar ist.

Herkömmlich ist ein Differentialgetriebe zum Übertragen der Antriebskraft aus den japanischen Patentanmeldungen JP 3-118233 A und JP 3-292437 A bekannt.

Das Getriebe ist an einem Hinterradantriebssystem eines Vierradantriebssystems angeordnet und weist ein Differential mit einem drehbaren Differentialgehäuse und ein Hohlrad für die Übertragung der Antriebskraft auf das Differentialgehäuse auf.

Das Hohlrad ist jedoch an einem anderen Teil als dem Differentialgehäuse, wie einer Welle, abgestützt. Beim Zweiradantrieb hat das Gleiten des Hohlrades an dem Differentialgehäuse oder der Welle einen Gleitwiderstand zur Folge. Dies bewirkt ein Festfressen und Scheuern, um einen Fahrwiderstand als Schlupfmoment zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs des Motors zu erzeugen.

Die US 49 11 260 offenbart ein Differential mit einem Drehmomentübertragungsteil, das mittels eines Motors drehbar ist, einem Differentialgehäuse, das mit dem Drehmomentübertragungsteil fest verbunden ist, und einem Kupplungssystem, das in dem Differentialgehäuse zum Sperren der Ausgleichsbewegung des Differentials angeordnet ist.

Die DE 41 24 894 C2 und US 39 63 085 beschreiben jeweils ein Differential mit einem Differentialgehäuse, das mittels eines Motors drehbar ist, und einem Kupplungssystem, das zwischen dem Motor und dem Differentialgehäuse zur Drehmomentübertragung angeordnet ist.

Das Abstract der JP 07071563 A beschreibt ein Differential mit einem Differentialgehäuse, das mittels eines Motors drehbar ist, und einem Kupplungssystem, das in dem Differentialgehäuse zum Begrenzen der Ausgleichsbewegung des Differentials angeordnet

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Differential zu schaffen, bei dem der Fahrwiderstand erheblich verringert wird.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Differential nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 gelöst.

Das Differential weis ein nicht sperrbares Differential und ein Sperrdifferential (L.S.D.) auf. Das (L.S.D.) weist eine Klauenkupplung, eine Mehrscheibenkupplung oder eine Kupplung mit einander parallelen Achsen auf.

Das Abstützteil weist ein Lager, eine Rolle und eine Kugel auf. Das Lager umfaßt ein Wälzlager und ein Gleitlager.

Vorzugsweise weist das Drehmomentübertragungsteil ein Zahnrad auf, wobei das Abstützteil koaxial innerhalb des Zahnrades angeordnet ist.

Vorzugsweise weist das Kupplungssystem eine erste Kupplung auf, die zwischen dem Drehmomentübertragungsteil und dem Differentialgehäuse vorgesehen ist. Das Kupplungssystem weist eine Betätigungseinrichtung zum Betätigen der ersten Kupplung auf. Die erste Kupplung ist axial zwischen dem Abstützteil und der Betätigungseinrichtung angeordnet.

Die erste Kupplung umfaßt eine Klauenkupplung und eine Reibkupplung. Die Betätigungseinrichtung ist vom elektromagnetischen Typ oder vom hydraulischen Typ.

Vorzugsweise stützt das Abstützteil zumindest zwei Stellen des Drehmomentübertragungsteils ab.

Vorzugsweise weist das Drehmomentübertragungsteil ein axiales Ende auf. Die Betätigungseinrichtung ist an dem Ende angeordnet. Die erste Kupplung ist von dem Ende axial zurückgesetzt.

Vorzugsweise weist die Betätigungseinrichtung eine zweite Kupplung zum Übertragen eines Antriebsdrehmoments von dem Drehmomentübertragungsteil auf. Die Betätigungseinrichtung weist einen Konverter auf, der zwischen der ersten und der zweiten Kupplung zum Umwandeln des Antriebsdrehmomentes in eine Druckkraft und zum Einkuppeln der ersten Kupplung vorgesehen ist.

Vorzugsweise weist die Betätigungseinrichtung ferner ein Elektromagnetsystem zum Einkuppeln der zweiten Kupplung auf.

Vorzugsweise weist das Elektromagnetsystem einen Kern auf. Das Elektromagnetsystem weist einen Rotor auf, der zwischen dem Kern und der zweiten Kupplung für einen magnetischen Fluß dazwischen angeordnet ist und an dem Differentialgehäuse abgestützt ist.

Vorzugsweise weist der Konverter einen Nockenmechanismus auf, der derart aufgebaut ist, daß er von der zweiten Kupplung betätigbar ist.

Vorzugsweise weist die zweite Kupplung erste Kupplungsscheiben auf, die im Abstand voneinander angeordnet und mit dem Drehmomentübertragungsteil verbunden sind. Die zweite Kupplung weist zweite Kupplungsscheiben auf, die mit dem Konverter verbunden sind und gleitend zwischen den ersten Kupplungsscheiben angeordnet sind.

Vorzugsweise sind die ersten Kupplungsscheiben radial im Abstand von dem Konverter angeordnet.

Vorzugsweise sind die zweiten Kupplungsscheiben radial im Abstand von dem Drehmomentübertragungsteil angeordnet.

Vorzugsweise weist das Elektromagnetsystem ferner einen Anker auf, der radial im Abstand von dem Drehmomentübertragungsteil angeordnet ist und derart aufgebaut ist, daß er zum Andrücken und Einkuppeln der zweiten Kupplung anziehbar ist.

Vorzugsweise weist der Rotor Öffnungen auf, die sich jeweils im Winkelabstand voneinander in einem Winkelbereich erstrecken und axial innerhalb einer Spule des Elektromagnetsystems angeordnet sind.

Vorzugsweise sind die Öffnungen dem Kern des Elektromagnetsystems zugewandt.

Vorzugsweise weist das Abstützteil Lager auf, die koaxial nebeneinander angeordnet sind.

Vorzugsweise ist das Drehmomentübertragungsteil mittels eines Untersetzungsmechanismus drehbar, der mittels des Motors antreibbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Antriebsstranges mit einem Differentialsystem, das ein Differential gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung aufweist.

2 einen Schnitt eines Differentialsystems aus 1, wobei ein Differential in zwei Richtungen im rechten Winkel von der Achse geschnitten ist;

3 eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils des Differentials aus 2, wobei R1 die Radialrichtung und A2 die Axialrichtung zeigen;

4 eine Vorderansicht eines Rotors in Richtung des Pfeils A1 in 3 gesehen;

5 einen Schnitt eines Differentials gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei das Differential in zwei Richtungen im rechten Winkel von der Achse geschnitten ist; und

6 einen Schnitt eines Differentials gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei das Differential in zwei Richtungen im rechten Winkel von der Achse geschnitten ist.

Mit Bezug auf die Zeichnung werden Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.

Wie aus 1 ersichtlich, ist ein Differentialsystem mit einem Differential gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zum Beispiel an einem Hybridfahrzeug mit einem Vierradantriebssystem angebracht. Das Vierradantriebssystem weist ein Vorderradantriebssystem und ein Hinterradantriebssystem auf. Ein Motor 2101 als Hauptantriebsquelle treibt die Vorderräder 2113, 2115 an. Ein Elektromotor 2129 treibt die Hinterräder 2125, 2127 an. Das Differentialsystem weist ein hinteres Differential 1A auf, das an einem Hinterradantriebssystem zum Verteilen des Antriebsdrehmoments auf die linken und die rechten Hinterräder 2125, 2127 montiert ist. Das Differentialsystem weist einen Untersetzungsmechanismus 3 auf, der mit dem hinteren Differential 1A verbunden ist.

Das Vorderradantriebssystem weist den Motor 2101 und ein Getriebe 2103 auf, die miteinander verbunden sind. Ein vorderes Differential 2107 verteilt die Antriebsleistung vom Motor 2101auf die linken und rechten Vorderräder 2113 und 2115. Vordere Wellen 2109 und 2111 verbinden die Vorderräder 2113, 2115 und das vordere Differential 2107 miteinander.

Der Motor 2129 des Hinterradantriebssystems ist mit dem Untersetzungsmechanismus 3 verbunden, welcher seinerseits mit einem Hohlrad 5A verbunden ist, das die Antriebsleistung auf das hintere Differential 1A überträgt. Das hintere Differential 1A und das Hohlrad 5A weisen ein Kupplungssystem 13A zum Verbinden und Trennen dazwischen auf. Das Kupplungssystem 13A weist eine Kupplung 49 und Betätigungseinrichtungen auf, um das Verbinden und Trennen der Kupplung 49 zu bewirken.

Ein Steuersystem weist einen Sensor 2135 zum Erfassen eines Antriebszustandes und zum Erzeugen eines Signals auf. Das Signal bewirkt, daß eine Steuereinrichtung 2133 ein Steuersignal erzeugt. Das Steuersignal bewirkt, daß der Motor 2129 angetrieben wird. Eine Batterie 2131 führt dem Motor 2129 Strom zu.

Beim normalen Antrieb treibt der Motor 2101 die Vorderräder 2113, 2115 an. Wenn erforderlich, zum Beispiel beim Starten, Beschleunigen oder Durchdrehen der Vorderräder, bewirkt das Antreiben des Motors 2129 das zusätzliche Antreiben der Hinterräder 2125, 2127.

Die Richtung der Ansicht des Fahrzeuges mit dem hinteren Differential 1A in 1 entspricht der Richtung der Ansicht in den 2 und 3. Die Teile ohne Bezugszeichen sind in den Figuren weggelassen.

2 zeigt das hintere Differential 1A und den Untersetzungsmechanismus 3.

Das hintere Differential 1A und der Untersetzungsmechanismus 3 sind in einem Gehäuse 15 untergebracht. Das Gehäuse 15 weist ein Getriebegehäuse 15a, das den Untersetzungsmechanismus 3 aufnimmt, ein Differentialgehäuse 15b, welches das hintere Differential 1A aufnimmt, und einen Deckel 15c auf, der an dem Getriebegehäuse 15a und dem Differentialgehäuse 15b zur Abdichtung befestigt ist. Ein innerer Abschnitt des Gehäuses 15 bildet ein abgedichtetes Ölreservoir zur Aufnahme von Öl.

Der Untersetzungsmechanismus 3 wird aus zweistufigen Sätzen von Untersetzungsgetrieben gebildet. Zusätzlich ist der Untersetzungsmechanismus 3 vorzugsweise an dreistufige Sätze von Untersetzungsgetrieben anpaßbar. Die jeweiligen Sätze der Untersetzungsgetriebe werden aus kleinen Antriebs- und großen Abtriebsuntersetzungsrädern gebildet. Der Untersetzungsmechanismus 3 verringert die Drehung des Motors 2129 in zwei Stufen, wodurch eine Vergrößerung des Drehmoments zur Drehung des Hohlrades 5A bewirkt wird.

Eine erste und eine zweite Welle 311, 319 sind versetzt zueinander in dem Getriebegehäuse 15a angeordnet. Die jeweiligen Sätze der Getrieberäder sind aus Stirnrädern zusammengesetzt.

Die erste Welle 311 ist zylindrisch ausgebildet und mittels Wälzlagern 312 drehbar an dem Getriebegehäuse 15a abgestützt. Das eine Ende 311a der ersten Welle 311 ist mit der Abtriebswelle des Motors 2129 als zusätzliche Antriebsleistung für den Hinterradantrieb verbunden. Der erste gestufte Satz Untersetzungsgetriebe weist ein Antriebsuntersetzungsrad 313 auf, das am anderen Ende 311b der ersten Welle 311 ausgebildet ist.

Die zweite Welle 319 ist zylindrisch ausgebildet und mit ihrem einen Ende mittels Wälzlagern 325 an dem Deckel 15c und mit ihrem anderen Ende mittels Wälzlagern 327 an dem Getriebegehäuse 15a drehbar abgestützt. Auf der zweiten Welle 319 ist ein ringförmiges Abtriebsuntersetzungsrad 317 fixiert. Das Untersetzungsrad 317 erstreckt sich von der zweiten Welle 319 radial nach außen. Die Untersetzungsräder 313, 317 greifen ineinander, um die auf die zweite Welle 319 zu übertragende Drehzahl der ersten Welle 311 zu verringern.

Der zweite gestufte Satz Untersetzungsräder weist ein Antriebsuntersetzungsrad 321 auf, das an der zweiten Welle 319 ausgebildet ist. Das Abtriebsrad ist das Hohlrad 5A, das an dem Kupplungsgehäuse 23 mittels Schweißen fixiert ist.

Wie aus 5 ersichtlich ist, weist das Gehäuse 15 vorzugsweise eine Öffnung 329 auf, die am linken Ende der zweiten Welle 319 vorgesehen ist. An der Öffnung 329 ist ein Deckel 330 montiert, um ein Eindringen von Fremdstoffen oder eine Leckage von Öl zu verhindern.

Das hintere Differential 1A weist ein Differentialgehäuse 7A auf, das koaxial zum Hohlrad 5A und radial zu diesem nach innen angeordnet ist. Das Hohlrad 5A und das Differentialgehäuse 7A weisen zwei dazwischen angeordnete Wälzlager 9 auf. Das Hohlrad 5A ist an dem Differentialgehäuse 7A zur Relativdrehung abgestützt. Das Kupplungssystem 13A ist zwischen dem Differentialgehäuse 7A und dem Kupplungsgehäuse 23 angeordnet. Das Differentialgehäuse 7A weist einen an seiner Innenseite angeordneten Kegelrad-Differentialmechanismus 11 auf.

Die Wälzlager 9 sind koaxial innerhalb eines Zahnrades 5Aa angeordnet. Die Wälzlager 9 sind an dem Hohlrad 5A und dem Differentialgehäuse 7A fixiert und vorzugsweise an einem oder beiden unter Verwendung eines Abstandshalters montiert.

Eine linke und eine rechte Antriebswelle 2121, 2123 treten durch jeweilige Naben 75, 77 des Differentialgehäuses 7A hindurch, wobei die Innenumfänge der Naben 75, 77 mit spiralförmigen Ölkanälen 79, 81 versehen sind. Das Differentialgehäuse 7A weist eine Öffnung 83 entsprechend der Hauptkupplung 49 auf. Das Kupplungsgehäuse 23 weist eine Öffnung 85 dahindurch auf.

Der Differentialmechanismus 11 zwischen dem linken und rechten Rad wird von einer Ritzelwelle 31, einem Ritzel 33 und einem linken und einem rechten Achswellenrad 35, 37 gebildet.

Die Ritzelwelle 31 ist radial zur Achse des Differentialgehäuses 7A angeordnet und mit ihrem einen Ende an dem Differentialgehäuse 7A festgelegt. Ein Ring 50 steht mit der Ritzelwelle 31 in Eingriff und ist durch einen Sprengring fixiert. Der Ring 50 blockiert die Drehung oder Verschiebung der Ritzelwelle 31.

Das Ritzel 33 ist drehbar an der Ritzelwelle 31 abgestützt. Zwischen dem Differentialgehäuse 7A und dem Ritzel 33 sind sphärische Scheiben 41 angeordnet, welche eine Zentrifugalkraft von den Ritzeln 33 aufnehmen und die Reaktionskraft von den Achswellenrädern 35, 37 blockieren.

Die Achswellenräder 35, 37 stehen mit dem Ritzel 33 in Eingriff. Zwischen den Achswellenrädern 35, 37 und dem Differentialgehäuse 7A sind Druckscheiben 43 angeordnet, welche die Reaktionskraft von den Achswellenrädern 35, 37 aufnehmen.

Die Achswellenräder 35, 37 sind mit der linken und rechten Antriebswelle 2121, 2123 keilwellenverbunden. Die Antriebswellen treten nach außen durch das Gehäuse 15 hindurch und sind mit dem linken und rechten Rad über Gelenke verbunden.

Zwischen den Antriebswellen 2121, 2123 und den Gelenken oder dem Gehäuse 15 sind Öldichtungen 45 angeordnet, um ein Leckage von Öl zu verhindern.

Die Antriebsleistung des Motors zum Drehen des Hohlrades 5A wird, wie später beschrieben, über das Kupplungssystem 13A auf das Differentialgehäuse 7A übertragen. Die Drehbewegung des Differentialgehäuses 7A wird mittels des Ritzels 33 auf die Achswellenräder 35, 37 verteilt. Zusätzlich bewirkt die Übertragung der Drehbewegung der Antriebswellen auf das linke und rechte Rad den Vierradantrieb des Fahrzeuges. Dies verbessert erheblich das Fortbewegen und die Fahreigenschaft auf schlechten Straßen, das Starten und die Beschleunigung, und die Stabilität der Fahrzeugkarosserie.

Wenn eine Differenz des Fahrwiderstandes des linken und rechten Rades auf einer schlechten Straße auftritt, verteilt die Drehbewegung des Ritzels 33 die Antriebsleistung des Motors auf das linke und rechte Rad.

Das Kupplungssystem 13A wird, wie in 3 gezeigt, von einem Elektromagneten 47 als Bedieneinheit, einer Mehrscheiben-Hauptkupplung 49 als erste Kupplung, einer Pilotkupplung 51A als zweite Kupplung, einem Kugelnocken 53 als Konverter, einer Rückzugfeder 55 und einer Steuereinrichtung 2133 gebildet.

Der Elektromagnet 47, die Hauptkupplung 49, die Pilotkupplung 51A, der Kugelnocken 53 und die Rückzugfeder 55 sind koaxial zu dem Differentialgehäuse 7A angeordnet. Die Hauptkupplung 49 und die Wälzlager 9 sind koaxial nebeneinander angeordnet.

Ein Kern 57 des Elektromagneten 47 ist an dem Gehäuse 15 fixiert, wobei sein Leitungskabel nach außen gezogen ist und mit der Batterie 2131 und der an dem Fahrzeug montierten Steuereinrichtung 2133 verbunden ist.

Das linke Ende des Differentialgehäuses 7A ist mittels des Wälzlagers 59 an dem Deckel 15c abgestützt, während das rechte Ende mittels des Wälzlagers 59 an dem Kern 57 (Gehäuse 15b) abgestützt ist. Das Differentialgehäuse 7A ist relativ zu dem Elektromagneten 47 und dem Gehäuse 15 drehbar.

Ein Rotor 61A aus magnetischem Material ist am Außenumfang der rechten Nabe 77 des Differentialgehäuses mittels eines Sprengringes 177 fixiert und daher axial positioniert. Der Rotor 61A dient als rechte Wand des Kupplungsgehäuses 23.

Die Hauptkupplung 49 ist rechts der Wälzlager 9 und zwischen dem Kupplungsgehäuse 23 und dem Differentialgehäuse 7A angeordnet. Die Hauptkupplung 49 weist Innenplatten 49a und Außenplatten 49b auf, welche als Reibkupplung aneinander gleiten. Die Innenplatten 49a sind mit dem Differentialgehäuse 7A keilwellenverbunden und erstrecken sich im axialen Abstand voneinander radial von dem Differentialgehäuse 7A nach außen. Die Außenplatten 49b sind mit dem Kupplungsgehäuse 23 keilwellenverzahnt und erstrecken sich zwischen den Innenplatten 49a radial nach innen.

Die Pilotkupplung 51A ist zwischen dem Kupplungsgehäuse 23 und einem Nockenring 65 angeordnet und weist Innenplatten 51Aa und Außenplatten 51Ab auf, die als Reibkupplung aneinander gleiten. Die Innenplatten 51Aa sind mit dem Nockenring 65 keilwellenverbunden und erstrecken sich in einem vorbestimmten Abstand voneinander radial von dem Nockenring 65 nach außen. Die Außenplatten 51Ab sind mit dem Kupplungsgehäuse 23 keilwellenverbunden und erstrecken sich zwischen den Innenplatten 51Aa radial von dem Kupplungsgehäuse 23 nach innen.

Der Kugelnocken 53 ist zwischen dem Nockenring 65 und einer Druckplatte 67 angeordnet. Die Druckplatte 67 ist mit dem Differentialgehäuse 7A keilwellenverbunden und daher axial bewegbar. Wie unten beschrieben, nimmt die Druckplatte 67 die Druckkraft des Kugelnockens 53 auf und drückt die Hauptkupplung 49 an.

Zwischen dem Rotor 61A und dem Nockenring 65 ist ein Drucklager 69 angeordnet, welches die Reaktionskraft des Kugelnockens 53 aufnimmt.

Die Rückzugfeder 55 ist zwischen der Druckplatte 67 und dem Differentialgehäuse 7A angeordnet, wobei die Druckplatte 67 gegen die Druckkraft der Hauptkupplung 49 vorgespannt wird.

Ein ringförmiger Anker 73A ist zwischen der Druckplatte 67 und der Pilotkupplung 51A axial bewegbar angeordnet. Der Innenumfang des Ankers 73A ist an einem abgestuften Teil 94 der Druckplatte 67 zentriert.

Der Rotor 61A, die Innen- und Außenplatten 51Aa, 51Ab der Pilotkupplung 51A, und der Anker 73A bilden den magnetischen Pfad des Elektromagneten 47. Wenn der Elektromagnet 47 erregt wird, wird eine magnetische Schleife 95 entlang des magnetischen Pfades erzeugt.

Zwischen dem Rotor 61A und dem Kern 57 des Elektromagneten 47 sind Luftspalte 97, 99 in einem Zwischenraum vorgesehen, der einen Teil des magnetischen Pfades bildet.

Der Rotor 61A weist, wie aus 4 ersichtlich, sechs bogenförmige Öffnungen 105 in einem Winkelbereich &thgr; und im gleichen radialen Abstand zwischen einem radial äußeren Abschnitt 101 und einem radial inneren Abschnitt 103 als zwei separate magnetische Pfade auf. Zwischen den Öffnungen 105 sind Brücken 107 vorgesehen, welche den äußeren Abschnitt 101 und den inneren Abschnitt 103 miteinander verbinden, wodurch eine Brückenstruktur gebildet wird.

Die Öffnungen 105 oder der magnetische Widerstand der innenseitigen Luftöffnungen 105 sind zwischen dem äußeren Abschnitt 101 und dem inneren Abschnitt 103 magnetisch isoliert. Dies verhindert einen Kurzschluß im magnetischen Pfad.

Infolge der Verbesserungen bezüglich der Verhinderung eines Kurzschlusses im magnetischen Pfad weisen die Brücken 107 an ihren beiden Seiten axiale Ausnehmungen auf, die axial dünn sind, wie aus 3 ersichtlich ist.

Außerdem weist der Rotor 61A sechs bogenförmige Öffnungen 105 auf, die in einem Winkelbereich &thgr; und im gleichen Winkelabstand voneinander axial innerhalb der magnetischen Schleife 95 ausgebildet sind.

Im Abstand von dem inneren Abschnitt 103 radial nach innen sind Öffnungen 203 ausgebildet, die durch Brücken 205 miteinander verbunden sind.

Die Anordnung der sechs Öffnungen 203 des Rotors 61A in Bogenform bewirkt, daß der äußere Abschnitt, der von der magnetischen Schleife 95 gebildet wird, und der innere Abschnitt, der an der Nabe 75 des Differentialgehäuses 7A abgestützt ist, infolge des magnetischen Widerstandes der Lufteinlaßöffnungen 203 magnetisch isoliert werden. Dies verhindert die Leckage von magnetischer Kraft (Fluß) aus der magnetischen Schleife 95 in den inneren Abschnitt 207 in Abweichung vom Stand der Technik.

Speziell weist die Ausführungsform die Abschnitte 203 als Erzeugungsbasis der Leckage von magnetischem Fluß auf, wobei die Abschnitte am nächsten zum Rotor 61A und zum Kern 57 vorgesehen sind, wodurch ein Kurzschluß des magnetischen Pfades wirksam verhindert wird.

Die Öffnungen 203 des Rotors 61A als Ölpfad ermöglichen, daß das Öl in dem Ölreservoir des Gehäuses durch diese hindurch hinein und heraus fließen kann. Dies verbessert die Schmier- und Kühlwirkung der Pilotkupplung 51A, des Drucklagers 69 und des Kugelnockens 53.

Speziell wird die Pilotkupplung 51A durch die Öffnungen 203 radial nach außen unter der Zentrifugalkraft wirksam mit Öl versorgt, wodurch der Gleitwiderstand zwischen den äußeren Platten 51Ab und den inneren Platten 51Aa stabilisiert wird.

In dem hinteren Differential 1A verhindern die Öffnungen 203 magnetische Kurzschlüsse in dem Rotor 61A durch Verhinderung von magnetischer Leckage aus der magnetischen Schleife 95, wodurch die magnetische Effizienz des Elektromagneten 47 erheblich verbessert wird. Dies verringert die Belastung der Batterie und verbessert den Kraftstoffverbrauch des Motors.

In dem hinteren Differential 1A verbessern, wie oben beschrieben, Ölpfadöffnungen 203 die Schmierwirkung der Pilotkupplung 51A. Die Stabilisierung der Druckkraft des Kugelnockens 63, die aus dem Eingriffsdrehmoment der Pilotkupplung 51A resultiert, verbessert erheblich die Steuerungsgenauigkeit des Eingriffsdrehmoments der Hauptkupplung 49 (die Motorantriebsleistung, die auf die Hinterräder zu übertragen ist) und die Haltbarkeit der Pilotkupplung 51A.

Die Innenumfänge 51Ab1 der Außenplatten 51Ab und des Kugelnockens 53 sind im Abstand voneinander angeordnet, um einen Raum 115 dazwischen zu definieren. Die Außenumfänge 51Aa1 der Innenplatten 51Aa und des Gehäuses 23 sind im Abstand voneinander angeordnet, um einen Raum 117 dazwischen zu definieren. Das Gehäuse 23 und der Außenumfang 73Aa des Ankers 73A sind im Abstand voneinander angeordnet, um einen Raum 119 dazwischen zu definieren. Die Räume 115, 117, 119 tragen auch zur Verhinderung von Kurzschlüssen in dem magnetischen Pfad bei.

Der untere Abschnitt des Gehäuses 23 ist in das Ölreservoir eingebettet, das an dem Gehäuse vorgesehen ist. Das Öl fließt von den Räumen 115, 117, 119 zu der Pilotkupplung 51A, dem Gleitabschnitt des Ankers 73A und der Druckplatte 67, dem Kugelnocken 53, dem Drucklager 69, der Hauptkupplung 49 und den Wälzlagern 9, wodurch diese geschmiert werden.

Das Öl fließt mit der Drehbewegung des Gehäuses in das Differentialgehäuse 7A durch spiralförmige Ölkanäle 79, 81 hindurch. Das Öl schmiert und kühlt den Eingriffsabschnitt der jeweiligen Räder und sphärischen Scheiben 41. Das Öl nimmt die Zentrifugalkraft auf, um durch die Öffnungen hindurch zur Hauptkupplung 49 hin zu fließen. Das Öl schmiert und kühlt die Hauptkupplung 49, die Wälzlager 9, den Kugelnocken 53, die Pilotkupplung 51A und das Drucklager 69. Das Öl fließt aus dem Raum 115, 117, 119 und der Öffnung 85 heraus, um in das Ölreservoir zurückzufließen.

Die Wälzlager 9 werden durch das durch die Drehung des Hohlrades 5A bewirkte Ölbad geschmiert und gekühlt.

Eine Spule 87 des Elektromagneten 47 wird durch das Öl gekühlt, wodurch ihre Eigenschaften stabilisiert werden. Die Erwärmung der Spule 87 erwärmt das Öl in dem Ölreservoir und den Umfang der Pilotkupplung 51A und des Kugelnockens 53.

Die Steuereinrichtung lenkt die Erregung des Elektro magneten 97, die Steuerung des elektrischen Erregerstroms und das Stoppen der Erregung (Demagnetisierung). Die Erregung und das Stoppen der Erregung bewirken, daß der Motor gedreht bzw. gestoppt werden kann.

Die Drehung des Elektromotors 2129 bewirkt, daß der Elektromagnet 47 erregt werden kann. Wenn der Elektromagnet 47erregt wird, daß der Anker 73A angezogen wird, um gegen die Pilotkupplung 51A zu drücken und diese einzukuppeln.

Wenn die Pilotkupplung 51A eingekuppelt ist, überträgt die Pilotkupplung 51A die Antriebskraft des Motors 2129 über den Nockenring 65 und die Druckplatte 67 auf den Kugelnocken 53. Während der Vergrößerung der Antriebskraft wandelt der Kugelnocken 53 die Antriebskraft in eine Nockendruckkraft zum Andrücken und Einkuppeln der Hauptkupplung 49 unter Verwendung der Druckplatte 67 um.

Wenn das Kupplungssystem 13A wie oben beschrieben eingekuppelt ist, wird die Drehung des Hohlrades 5A auf das Differentialgehäuse 7A übertragen. Der Differentialmechanismus 11 verteilt die Drehbewegung auf das linke und rechte Rad, wodurch bewirkt wird, daß das Fahrzeug im Vierradantrieb ist.

Wenn der Erregerstrom gesteuert wird, bewirkt die Änderung des Gleitens der Pilotkupplung 51A die Änderung der Druckkraft des Kugelnockens 53, wodurch die auf die Hinterräder zu übertragende Antriebskraft gesteuert wird.

Die Steuerung der Antriebskraft, zum Beispiel während der Kurvenfahrt, verbessert erheblich die Kurveneigenschaften und Stabilität.

Wenn der Elektromagnet 47 demagnetisiert wird, bewirkt das Trennen der Pilotkupplung 51A das Sinken der Druckkraft des Kugelnockens 53. Die Vorspannkraft der Rückzugfeder 55 dreht die Druckplatte nach rechts, wodurch bewirkt wird, daß die Hauptkupplung 49 getrennt wird. Dieses Auskuppeln des Kupplungssystems 13A bewirkt, daß das Fahrzeug in den Zweiradantrieb mit dem Vorderradantrieb mittels des Motors gelangt.

Gleichzeitig stoppt die Steuereinrichtung 2133, wie oben beschrieben, die Drehbewegung des Elektromotors 2129.

Wenn das Fahrzeug startet, bewirkt die Steuereinrichtung 2133, daß der Motor 2129 gedreht wird und das Kupplungssystem 13A für den Vierradantrieb eingekuppelt wird. Die Antriebsleistung des Motors und des Elektromotors verstärken die Antriebskraft, wodurch die Start- und Beschleunigungseigenschaften verbessert werden.

Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges einen vorbestimmten Wert, wie 20km/h, unter unnötiger Übertragung der Antriebskraft des Elektromotors erreicht, stoppt die Steuereinrichtung 2133 die Drehbewegung des Motors 2129. Dies bewirkt, daß das Kupplungssystem 13A ausgekuppelt ist, wodurch das Fahrzeug in den Zweiradantrieb gesetzt wird.

Die Steuereinrichtung bewirkt, daß das Fahrzeug im Vierradantrieb ist, wenn ein Anstieg bewältigt werden muß. Dies verstärkt die Antriebskraft des Fahrzeuges.

Wenn der Zurückrolleffekt beim Bergauffahren auftritt, d.h. das Rutschen der Vorderräder, das die Rückwärtsbewegung des Fahrzeuges bewirkt, stoppt die Steuereinrichtung die Drehbewegung des Elektromotors, wodurch das Kupplungssystem 13A ausgekuppelt wird.

Das Auskuppeln des Kupplungssystems 13A bewirkt, daß die Hinterräder eine Drehbewegung mit Schlupf ausführen und der Elektromotor 2129 von den Hinterrädern getrennt wird. Der Motor wird infolge der Drehbewegung der Hinterräder (positive Drehung während der Antriebsbewegung nach vorn oder umgekehrte Drehung während des Zurückrollens) von der Zwangsdrehung freigegeben.

Wenn ohne Beziehung zu einer vorbestimmten Geschwindigkeit nach dem zuvor erwähnten Starten das Antriebsdrehmoment während der Fahrt erhöht wird, verbessert der Eingriff des Kupplungssystems 13A infolge der Drehbewegung des Elektromotors weiter die Antriebsfähigkeit über einer Stufe oder einer Ausnehmung und die Beschleunigungseigenschaften des Fahrzeuges.

Gemäß der Ausführungsform weist das hintere Differential 1A wie oben beschrieben Wälzlager 9 auf, die zwischen dem Hohlrad 5A und dem Differentialgehäuse 7A angeordnet sind. Daher wird während des Zweiradantriebs, bei dem das Kupplungssystem 13A, das Hohlrad 5A und das Differentialgehäuse 7A nicht direkt miteinander in Kontakt stehen, eine erhebliche Verringerung des Rotationswiderstandes ermöglicht.

Bei der Ausführungsform ist das Kupplungssystem 13A zwischen dem Innenumfang des Hohlrades 5A und dem Außenumfang des Differentialgehäuses 7A angeordnet. Die linke und rechte Antriebswelle sind nur an dem Differentialgehäuse 7A abgestützt. Daher ist es im Gegensatz zum Stand der Technik nicht notwendig, daß die linke und rechte Antriebswelle durch das Hohlrad 5A abgestützt werden, und das Fehlen des Gleitkontakts zwischen ihnen beim Zweiradantrieb ermöglicht eine erhebliche Verringerung des Rotationswiderstandes.

Die koaxiale Anordnung der Wälzlager 9 innerhalb des Zahnrades 5Aa des Hohlrades 5A ermöglicht, daß die blockierende Reaktionskraft des Hohlrades 5A an den Wälzlagern 9 abgestützt wird. Dies verhindert ein Festfressen und Scheuern des Hohlrades 5A und des Differentialgehäuses 7A.

Daher blockieren das Hohlrad 5A und das Differentialgehäuse 7A nicht infolge von Festfressen und Scheuern, und die Trennwirkung der Hinterräder während des Zweiradantriebs wird sichergestellt.

Dies verhindert das Absenken der Kraftstoffkosten resultierend aus dem Fahrwiderstand infolge der Schlupf-Drehbewegung des Hinterradantriebssystems und begrenzt das Festfressen und Scheuern um die Antriebswelle herum. Daher werden die Differentialwirkung des Differentialmechanismus 11 und die Kurvenfahrt- und Lenkeigenschaften des Fahrzeuges verbessert.

Das Festfressen und Scheuern tritt nicht um die Antriebswellen herum auf. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist kein spezieller hoher Ölstand in dem Gehäuse (Gehäuse 15) erforderlich, wodurch die Menge an abzudichtendem Öl minimiert wird.

Selbst wenn die Öldichtung 45 beschädigt ist, tritt kein Öl aus, wodurch der Vorteil auch im Fehlermodus erhalten bleibt.

Die Verringerung der Menge an Öl ermöglicht eine Gewichtsreduzierung des Untersetzungsmechanismus 3 und des hinteren Differentials 1A, wodurch sich geringere Herstellungskosten ergeben.

Der geringe Rotationswiderstand zwischen dem Hohlrad 5A und dem Differentialgehäuse 7A, das Fehlen eines Gleitwiderstandes um die Antriebswellen herum, und die geringe Menge an Öl als Rotationswiderstand (Bewegungswiderstand) jedes Rotationsteils ermöglichen eine erhebliche Verringerung des Schlupfmoments. Dies verbessert den Kraftstoffverbrauch und die Kurveneigenschaften infolge des Schlupfmoments.

Bei der Ausführungsform blockiert nicht das Fahrzeug mit Vierradantrieb mittels des Elektromotors als zusätzliche Antriebskraft infolge Festfressens und Scheuerns. Wenn während des Zweiradantriebs oder einer Bergauffahrt der Zurückrolleffekt auftritt, ermöglicht das Kupplungssystem 13A ein sicheres Trennen des Elektromotors von den Hinterrädern. Diese elektromotorische Kraft verhindert eine große Belastung der Batterie, des Wechselstromgenerators oder des Elements des Steuerkreises.

Daher bleibt diese Wirkung erhalten und die Haltbarkeit verbessert sich erheblich.

Das Fehlen der Blockierung bewirkt, daß die Drehbewegung der Hinterräder nicht die Drehbewegung des Elektromotors mit sich zieht. Dies verringert die Belastung des Motors, den Temperaturanstieg, der an der Spule in einem Rotor oder einem Magnetfeld auftritt, und die Belastung, die auf die Lager ausgeübt wird.

Dies verbessert erheblich die Haltbarkeit des Elektromotors.

Bei dem Elektromotor des Schleifkontakt-Typs verringert die Verbesserung der Haltbarkeit eines Schleifkontakts die Anzahl der Ersetzungen des Schleifkontakts. Dies verringert die Wartungskosten erheblich.

Ohne Schlupfmoment, das eine mechanische Drehung des Elektromotors bewirkt, werden die Batterie, der Wechselstromgenerator und die Schaltkreiselemente geschützt, und die Haltbarkeit des Elektromotors wird verbessert.

Bei der Ausführungsform weist das hintere Differential 1A das Kupplungssystem 13A am Außenumfang des Differentialgehäuses 7A auf. Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo der Außenumfang eines äußeren Gehäuses (Nabe) und der Innenumfang eines inneren Gehäuses eine dazwischenliegende Mehrscheibenkupplung aufweisen, ermöglicht die Vergrößerung der Abmessungen und des Drehmoments des Kupplungssystems 13A die Übertragung eines großen Drehmoments.

Die Anordnung der Wälzlager 9 und des Kupplungssystems 13A koaxial nebeneinander ermöglicht ihnen geringe Abmessungen. Daher wird die Überlagerung des Gehäuses 15 mit der zweiten Welle 319 des Untersetzungsmechanismus 3 verhindert, wodurch die Ausstattung des Fahrzeuges verbessert wird und der Laderaum der Fahrzeugkarosserie vergrößert wird.

Die vorteilhafte Dimensionierung infolge der geringen Größe ermöglicht weiter große Abmessungen des Kupplungssystems 13A, wodurch sein Drehmoment erhöht wird.

Die großen Abmessungen des Kupplungssystems 13A verringern die Belastung, die auf die Reibfläche infolge der Erhöhung des Drehmoments bei identischem Volumen ausgeübt wird, wodurch die Haltbarkeit verbessert wird.

Die Vergrößerung der Druckkraft auf die Hauptkupplung 49 durch den Kugelnocken 53 bewirkt, daß die Hauptkupplung 49 ein ausreichendes Kupplungsvolumen selbst bei geringer Größe und geringem Gewicht erreicht. Dies ermöglicht eine ausreichende Antriebskraft, die auf die Hinterräder zu übertragen ist.

Das Vorsehen des Kugelnockens 53 für die Vergrößerung der Druckkraft der Hauptkupplung 49 ermöglicht eine geringe Größe des Kupplungssystems im Vergleich zu einem mit identischem Volumen ohne dem Verstärkungsmechanismus. Dies hat ein gerade kompakteres hinteres Differential 1A zur Folge, wodurch die Ausstattung des Fahrzeuges verbessert wird.

Die Hauptkupplung 49 wird infolge der Erwärmung des Elektromagneten 47 (Spule 87) erwärmt. Wenn das Kupplungssystem 13A ausgekuppelt ist, ermöglicht dies eine Verringerung des Schlupfmoments der Hinterräder, das infolge der Viskosität des Öls bei geringer Temperatur erzeugt wird. Dies verringert den Verlust von Antriebsleistung des Motors, wodurch der Kraftstoffverbrauch verbessert wird.

Die Hauptkupplung 49 des Mehrscheiben-Typs und die Pilotkupplung 51A sind in das Kupplungssystem 13A eingebaut. Dies verhindert die Erzeugung eines Ratschengeräusches von der Klauenkupplung, wodurch das Kupplungssystem sehr leise ist und von Stößen und Schlaggeräuschen während des Ein- und Auskuppelns befreit wird.

Das Kupplungssystem 13A mit der Hauptkupplung 49 des Mehrscheibentyps und der Pilotkupplung 51A erfordert keine Synchronisation der Drehbewegung während des Ein- und Auskuppelns. Das Fehlen der Notwendigkeit eines Synchronisationsmechanismus ermöglicht, daß das hintere Differential 1A leicht und kompakt bei geringen Herstellungskosten ist.

Das hintere Differential 1A, wie oben beschrieben, weist einen Rotor 61A auf, der von dem an der Innenseite liegenden Differentialgehäuse 7A, nicht aber vom Gehäuse 23 abgestützt wird.

Der Kugelnocken 53 ist, wie aus 1 ersichtlich, nahe an einer Drehachse angeordnet. Der Abstand L2 vom Wirkungspunkt, in dem die Nockendruckkraft auf den Abstützpunkt (Drehpunkt) des Rotors aufgenommen wird, ist erheblich kürzer als der herkömmliche. Dies ermöglicht eine Verringerung des Drehmoments, das durch die Nockendruckkraft erzeugt wird.

Daher ist die notwendige Stärke des Rotors 61A gering, wodurch ein geringeres Gewicht desselben ermöglicht wird.

Die geringe Belastung des Motors 61A ermöglicht eine alternative Ausbildung der Öffnungen 105 und Brücken 107 zwischen dem radial äußeren und inneren Abschnitt 101, 103 als Brückenstruktur. Dieses Ergebnis bewirkt, daß der Rotor 61a eine einstückige Struktur haben kann, wodurch im Gegensatz zu der dreistückigen Struktur des herkömmlichen Rotors ein geringes Gewicht bei geringen Herstellungskosten erreicht wird.

Der Raum 115 zwischen den Außenplatten 51Ab der Pilotkupplung 51A und dem Nockenring 65, der Raum 117 zwischen den Innenplatten 51Aa und dem Kupplungsgehäuse 23, und der Raum 119 zwischen dem Anker 73A und dem Kupplungsgehäuse 23 bewirken, daß der magnetische Verlust des Elektromagneten 47 gering ist und die Anziehungskraft des Ankers 73A stark ist. Dies verbessert die Bedienempfindlichkeit des Kupplungssystems 13A.

Entsprechend dem geringen Verlust an magnetischer Kraft hat der Elektromagnet eine geringe Größe, wodurch der Kraftstoffverbrauch des Motors verbessert wird.

Die Räume 115, 117, 119 als Öldurchlässe verbessern die Schmier- und Kühleigenschaften der Pilotkupplung 51A, des Kugelnockens 53 und der Hauptkupplung 49.

Der Anker 73A und das Kupplungsgehäuse 23 haben einen dazwischenliegenden Raum 119, um die Leckage an magnetischer Kraft zum Kupplungsgehäuse 23 hin zu verringern. Dies ermöglicht das Weglassen eines die Leckage von magnetischem Fluß verhindernden Teils, wie einem nicht-magnetischen Teil, das an das Differentialgehäuse auf herkömmliche Art angeschweißt wird (für die Verhinderung der Leckage von magnetischem Fluß). Daher wird die Struktur des Gehäuses vereinfacht und die Kosten werden gering gehalten.

Die vorgenannte Ausführungsform zeigt ein Beispiel, das an das Differential eines vierradgetriebenen Fahrzeuges angepaßt ist, welches einen Motor als Hauptantriebsquelle und einen Elektromotor als Zusatzantriebsquelle aufweist. Jedoch wird ohne Einschränkung auf das angepaßte Beispiel das Differential gemäß der Erfindung vorzugsweise auch bei Antriebsrädern eines vierradgetriebenen Fahrzeuges mit einem Motor als Antriebskraft verwendet, welche während des Zweiradantriebs getrennt sind.

In diesem Falle werden ähnliche Vorteile erreicht, abgesehen von denen des Elektromotors.

Bei der Ausführungsform sind das Hohlrad 5A, das Differentialgehäuse 7A und die Wälzlager 9 in axialer Position überlappt. Jedoch würde mit einer teilweisen Überlappung derselben in axialer Position die gleiche Wirkung erreicht werden.

Das Lager verwendet ein Wälzlager 9 als Beispiel, und ohne Einschränkung auf dieses wird vorzugsweise ein Gleitlager verwendet.

Der Bedienmechanismus der Pilotkupplung verwendet ohne Einschränkung auf den Elektromagneten vorzugsweise eine fluidhydraulische Betätigungseinrichtung, wie eine ölhydraulische Betätigungseinrichtung oder einen Elektromotor.

Die Haupt- und Pilotkupplung verwenden vorzugsweise eine Mehrscheibenkupplung oder zum Beispiel eine Einscheibenkupplung oder eine Klauenkupplung als Reibkupplung. Die Haupt- und Pilotkupplung sind vorzugsweise entweder eine Naß- oder Trockenkupplung.

Die Mehrscheiben- und die Einzelscheibenkupplung verwenden eine Kupplungsplatte aus Stahl, Kohlenstoff oder Pappe.

Der Differentialmechanismus verwendet ohne Einschränkung auf einen Kegelrad-Typ zum Beispiel einen Planetenrad-Typ, einen Schneckenrad-Typ, oder einen Differentialmechanismus, bei dem ein Ritzel, das gleitend in der Gehäuseöffnung eines Differentialgehäuses untergebracht ist, Achswellenräder miteinander verbindet.

Das Differential gemäß der Erfindung ist ohne Einschränkung auf die Konstruktion (Freilaufdifferential (F.R.D.)), bei der das Kupplungssystem der Ausführungsform eine Antriebskraft verbindet oder trennt, vorzugsweise an die Konstruktion (Sperrdifferential (L.S.D.)) angepaßt, bei der ein Kupplungsmechanismus die Differentialbewegung begrenzt.

Beim L.S.D. erreicht ein inneres Rotationsteil als Differentialdrehteil, wie Achswellenräder, und die Anordnung der Hauptkupplung zwischen einem Drehmomentübertragungsteil und dem inneren Rotationsteil eine Differentialbegrenzungswirkung zum Begrenzen der Differentialbewegung des Differentialmechanismus. Die Abstützung des Rotors an dem inneren Rotationsteil ermöglicht eine Anpassung der Erfindung.

Das Differential gemäß der Ausführungsform wird vorzugsweise bei einem vorderen Differential eingesetzt, das an das vierradgetriebene Fahrzeug angepaßt ist, bei dem die Vorderräder von einer Antriebsquelle während des Zweiradantriebs getrennt sind.

Wie aus 5 ersichtlich, ist bei einem Differential gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung die Ritzelwelle 31 mittels Federbolzen 39 an dem Differentialgehäuse 7A befestigt. Beim hinteren Differential 1B weist das rechte Ende des Differentialgehäuses 7A einen Rotor 61B aus magnetischem Material als Seitenwand auf. Der Rotor 61B ist mit dem Kupplungsgehäuse 23 keilwellenverbunden und axial mittels eines Sprengringes 63 positioniert, der an dem Innenumfang des Gehäuses 23 fixiert ist.

Der Rotor 61B bildet einen Teil des Magnetkreises des Elektromagneten 47. Der Rotor 61B und der Kern 57 weisen einen dazwischenliegenden Luftspalt G1 mit einer vorbestimmten Breite als Teil des Magnetkreises auf. Der Rotor 61B weist einen Ring 71 aus rostfreiem Stahl (nicht-magnetischem Material) auf, welcher zwischen dem radialen äußeren und inneren Abschnitt magnetisch aufspringt, wodurch ein magnetischer Kurzschluß verhindert wird.

Die Druckplatte 67 und die Pilotkupplung 51B weisen einen dazwischenliegenden, axial bewegbaren Anker 73B auf.

Wie aus 6 ersichtlich, ist ein hinteres Differential 1C gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung versehen mit einem Gehäuse 150 (Drehmomentübertragungsteil), einem Differentialgehäuse 7B, das von dem Gehäuse 150 radial nach innen angeordnet ist, einem Differentialmechanismus 11 des Kegelradtyps, einem Kupplungssystem 13A, und einem Rotor 61A, der einen Teil des Kupplungssystems 13A bildet.

Das hintere Differential 1C ist in einem Gehäuse 15 untergebracht. Das Gehäuse 15 weist ein Ölreservoir darin auf.

Das Gehäuse 150 wird durch ein Hohlrad 5B und ein Kupplungsgehäuse 23 gebildet. Das Kupplungsgehäuse 23 ist durch Pressen hergestellt und mit dem Hohlrad 5B verschweißt.

Das Hohlrad 5B ist an dem Differentialgehäuse 7B mittels großen und kleinen Wälzlagern 217, 219 abgestützt. Das Hohlrad 5B weist eine Schrägverzahnung 5Ba auf, die zum Beispiel mit einer zusammenpassenden Schrägverzahnung in Eingriff steht, die mit der Antriebswelle der Hinterräder verbunden ist.

Das Gehäuse 150 überträgt ein Drehmoment von dem Hohlrad 5B, woraus sich eine schwimmende Struktur ergibt, welche von der Stützwirkung eines Teils freigegeben wird.

Das Hohlrad 5B gibt infolge seines Steigungswinkels eine axial nach rechts blockierende Druckkraft an das Gehäuse 150 während der Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges und eine axial nach links blockierende Druckkraft während der Rückwärtsfahrt.

Der Außenring 221 des Wälzlagers 217 ist axial nach links an einem abgestuften Abschnitt 223 des Hohlrades 5B positioniert. Der Innenring 225 des Wälzlagers 217 ist axial nach rechts an einem abgestuften Abschnitt 228 des Differentialgehäuses 7B positioniert.

Der Außenring 229 des Wälzlagers 219 ist radial und nach rechts an einem abgestuften Abschnitt 231 des Hohlrades 5B positioniert. Der Innenring 233 des Wälzlagers 219 ist an einem Sprengring 237 positioniert, der an der linken Nabe 235 des Differentialgehäuses 7B montiert ist.

Der Sprengring 237 weist eine angemessene Festigkeit für eine ausreichende Positionierungswirkung und zur Selbstzerstörung bei Aufnahme einer größeren als der vorbestimmten Druckkraft.

Die linke Nabe 235 des Differentialgehäuses 7B ist an dem Gehäuse 15 mittels des Wälzlagers 59 abgestützt. Die rechte Nabe 255 ist an dem Gehäuse 15 mittels des Wälzlagers 59 und des Kerns 57 abgestützt.

Die Hauptkupplung 49 ist zwischen dem Gehäuse 150 (Teil 23) und dem Differentialgehäuse 7B angeordnet. Die Außenplatten 49b der Hauptkupplung 49 sind mit einem Keil 281 verbunden, der an dem Innenumfang des Kupplungsgehäuses 23 vorgesehen ist. Die Innenplatten 49a der Hauptkupplung 49 sind mit einem Keil 285 verbunden, der an dem Außenumfang des Differentialgehäuses 7B vorgesehen ist.

Eine Pilotkupplung 51A ist zwischen dem Kupplungsgehäuse 23 und dem Nockenring 65 angeordnet. Die Außenplatten 51Ab der Pilotkupplung 51A sind mit einem Keil 281 des Kupplungsgehäuses 23 verbunden. Die Innenplatten 51Aa der Pilotkupplung 51A sind mit einem Keil 291 verbunden, der an dem Außenumfang des Nockenringes 65 vorgesehen ist.

Der Keil 281 wird hergestellt, wenn das Kupplungsgehäuse 23 hergestellt wird, wobei er durch das Kupplungsgehäuse 23 hindurchtritt und sein rechtes Ende erreicht.

Der Rotor 61A und die Pilotkupplung 51A weisen eine Scheibe 109 auf, die dazwischen für die Verbesserung des Anliegens der Pilotkupplung 51A an dem mit einer Öffnung 105 versehenen Rotor 61A angeordnet ist. Die Scheibe 109 ist an dem Rotor 61A montiert, wobei deren drei Klauen in eine Ausnehmung 113 hinein gebogen sind, die an dem Außenumfang des Rotors 61A ausgebildet ist.

Wenn zum Beispiel ein Getriebegehäuse oder ein Lager zwischen dem Motor und dem hinteren Differential 1C festsitzt, bewirkt die Antriebsdrehbewegung der Hinterräder, daß sich das Hohlrad 5B geführt von der zusammenpassenden Schrägverzahnung dreht.

In diesem Zustand ist die Richtung des zwischen dem Hohlrad 5B und der Schrägverzahnung zu übertragenden Drehmoments identisch mit dem des hinteren Antriebs. Wie oben erwähnt, erzeugt das Ineinandergreifen der Schrägverzahnung eine Druckkraft für die Bewegung des Gehäuses 150 nach links. Wie oben erwähnt, ist der Sprengring 237 zum Positionieren des Wälzlagers 219 auf eine angemessene Spannung eingestellt. Das Aufnehmen der Druckkraft über das Wälzlager 219 bewirkt die Zerstörung des Sprengringes 237 bei Bewegung des Gehäuses 150 nach links. Die Bewegung bewirkt, daß die Außenplatten 51Ab von dem Keil 281 des Kupplungsgehäuses 281 getrennt werden.

Wenn die Außenplatten 51Ab von dem Keil 281 getrennt sind, bewirkt das Wegbleiben der Druckkraft des Kugelnockens 53 wie beim Auskuppeln der Pilotkupplung 51A, daß die Hauptkupplung 49 ausgekuppelt wird, wodurch die Hinterräder getrennt werden.

Daher werden, selbst wenn ein Festfressen im Motor beim Vierradantrieb auftritt, die Hinterräder automatisch getrennt. Das Aufnehmen der Drehbewegung der Hinterräder verschlechtert nicht den beschädigten festgefressenen Abschnitt, wodurch der Fehlermodus verbessert wird.

Wenn das Kupplungssystem 13A ausgekuppelt ist (Zweiradantriebsmodus), drehen sich die Innenplatten 51Aa der Pilotkupplung 51A, die Druckplatte 67, der Anker 73A, der Nockenring 65 (Kugelnocken 53), das Drucklager 69 und der Rotor 61A zusammen mit dem Differentialgehäuse 7B. Die Pilotkupplung 51A und die Außenplatten 51Ab drehen sich zusammen mit dem Gehäuse 150.

Bei der Konstruktion wird während des Zweiradantriebs, wenn die Außenplatten 51Ab dem Anker 73A zugewandt angeordnet sind, die Antriebskraft von den Außenplatten 51Ab auf den Anker 73A infolge der Reibung dazwischen übertragen. Dies bewirkt einen Schlupf an den Hinterrädern, wodurch die Kraftstoffkosten infolge des Energieverlustes verringert werden. Das hintere Differential 1C ist jedoch mit einander zugewandten Innenplatten 51Aa und dem Anker 73A versehen. Die fehlende Übertragung der Antriebsleistung infolge der Reibung verhindert den Schlupf der Hinterräder oder die Verringerung der Kraftstoffkosten.

Wenn der Rotor 61A an dem Gehäuse 150 während des Zweiradantriebs abgestützt ist, wird die Rotationskraft des Nockenringes 65 des Differentialgehäuses 7B relativ zum Rotor 61A des Gehäuses 150 auf das Drucklager 69 ausgeübt, wodurch die Haltbarkeit verringert wird. Jedoch wird bei dem hinteren Differential 1C, bei dem der Rotor 61A an dem Differentialgehäuse 7B abgestützt ist, das Drucklager 69 von der Relativdrehung freigegeben, wodurch die Verringerung der Haltbarkeit verhindert wird.

Die Abstützung des Rotors 61A durch das Differentialgehäuse 7B bewirkt, daß das Gehäuse 150 und das Kupplungsgehäuse 23 voneinander getrennt sind. Ohne die Notwendigkeit der Abstützung des Rotors 61A wird das Gehäuse 150 auch von der Abstützung eines an seiner Innenseite liegenden Teils freigegeben, wodurch eine Verringerung der Festigkeit und des Gewichtes erreicht wird.

Das Gehäuse 150, das von der Funktion als Abstützteil befreit ist, ist eine schwimmende Struktur. Dies verringert den Bedarf für eine Herstellungsgenauigkeit, wodurch es möglich ist, daß das Kupplungsgehäuse 23 durch Pressen hergestellt wird.

Daher ist im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem ein Differentialgehäuse nach dem Schmieden oder Gießen mit hoher Genauigkeit durch Trennen hergestellt wird, das hintere Differential 1C leicht und kostengünstig.


Anspruch[de]
Differential, aufweisend:

ein Drehmomentübertragungsteil, das mittels eines Motors (2129) drehbar ist;

ein Differentialgehäuse (7A; 7B), das separat von dem Drehmomentübertragungsteil drehbar ist;

ein Kupplungssystem (13A; 13B), das kuppelbar ist, um das Drehmomentübertragungsteil und das Differentialgehäuse (7A; 7B) für den Antrieb des Differentialgehäuses (7A; 7B) mittels des Drehmomentübertragungsteils miteinander zu verbinden; und

ein Abstützteil, das zwischen dem Drehmomentübertragungsteil und dem Differentialgehäuse (7A; 7B) angeordnet ist, um das Drehmomentübertragungsteil und das Differentialgehäuse (7A; 7B) relativ zueinander zu drehen,

wobei das Abstützteil und das Kupplungssystem (13A; 13B) koaxial nebeneinander angeordnet sind.
Differential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungssystem (13A; 13B) aufweist:

eine erste Kupplung (49), die zwischen dem Drehmomentübertragungsteil und dem Differentialgehäuse (7A; 7B) vorgesehen ist; und

eine Betätigungseinrichtung zum Betätigen der ersten Kupplung (49),

wobei die erste Kupplung (49) axial zwischen dem Abstützteil und der Betätigungseinrichtung angeordnet ist.
Differential nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil zumindest zwei Stellen des Drehmomentübertragungsteils abstützt. Differential nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützteil Lager aufweist, die koaxial nebeneinander angeordnet sind. Differential nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentübertragungsteil ein Zahnrad (5Aa) aufweist, wobei das Abstützteil koaxial innerhalb des Zahnrades (5Aa) angeordnet ist. Differential nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentübertragungsteil ein axiales Ende aufweist, an dem die Betätigungseinrichtung angeordnet ist und von dem die erste Kupplung (49) axial zurückgesetzt ist. Differential nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung aufweist:

eine zweite Kupplung (51A; 51B) zum Übertragen eines Antriebsdrehmoments von dem Drehmomentübertragungsteil; und

einen Konverter, der zwischen der ersten und der zweiten Kupplung (49, 51A; 51B) zum Umwandeln des Antriebsdrehmomentes in eine Druckkraft und zum Einkuppeln der ersten Kupplung (49) vorgesehen ist.
Differential nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung ferner ein Elektromagnetsystem zum Einkuppeln der zweiten Kupplung (51A; 51B) aufweist. Differential nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektromagnetsystem aufweist:

einen Kern (57); und

einen Rotor (61A; 61B), der zwischen dem Kern (57) und der zweiten Kupplung (51A; 51B) für einen magnetischen Fluß dazwischen angeordnet ist und an dem Differentialgehäuse (7A; 7B) abgestützt ist.
Differential nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Konverter einen Nockenmechanismus aufweist, der mittels der zweiten Kupplung (51A; 51B) betätigbar ist. Differential nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (51A) aufweist:

erste Kupplungsscheiben (51Ab), die im Abstand voneinander angeordnet und mit dem Drehmomentübertragungsteil verbunden sind; und

zweite Kupplungsscheiben (51Aa), die gleitend zwischen den ersten Kupplungsscheiben (51Ab) angeordnet und mit dem Konverter verbunden sind.
Differential nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kupplungsscheiben (51Ab) radial im Abstand von dem Konverter angeordnet sind. Differential nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kupplungsscheiben (51Aa) radial im Abstand von dem Drehmomentübertragungsteil angeordnet sind. Differential nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektromagnetsystem ferner einen Anker (73A; 73B) aufweist, der radial im Abstand von dem Drehmomentübertragungsteil angeordnet und zum Andrücken und Einkuppeln der zweiten Kupplung (51A; 51B) anziehbar ist. Differential nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (61A; 61B) Öffnungen (105) aufweist, die sich jeweils im Winkelabstand voneinander in einem Winkelbereich (&thgr;) erstrecken und axial innerhalb einer magnetischen Schleife (95) des Elektromagnetsystems angeordnet sind. Differential nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (105) dem Kern (57) des Elektromagnetsystems zugewandt sind. Differential nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentübertragungsteil mittels eines Untersetzungsmechanismus (3) drehbar ist, der mittels des Motors (2129) antreibbar ist.






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