(57)【要約】本発明は、切換え可能なインタメディエイト・ギヤによってドライブ・ケージとアウトプット・シャフトが連結されており、ドライブ・シャフト回転数に対してアウトプット・シャフトの加速が可能であるような車両用ディファレンシャル・ギヤに関するものである。このことによって、ヨーイング・モーメントを適切に発生させることができるようになり、走行性能を向上させるため、あるいは、危険な状況において修正的に作用させるための使用が可能となる (「アクティブ・ヨー」ディファレンシャル)。そのためにインタメディエイト・ギヤは、プラネタリ・ギヤ・ペアを装備したプラネタリ・ユニットを含んでいる。このプラネタリ・ユニットは、固定ギヤ・ハウジングに比べ、ヨーイング・モーメントを発生させるため、ブレーキ装置によって制動されることが可能である。発明に基づいて、ブレーキ装置は両側面で作用し、少なくとも部分的にプラネタリ・ギヤ・ペアに隣り合っている。このことによって、また、その他の適切な構造上の単純化によって、先行技術に比べ、とりわけ、コンパクト性、可制御性、重量および製造の面で有利となる。【選択図】図２
2009506280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動ドライブ・ケージ (1)、1つのプラネタリ・ギヤ、または、ディファレンシャル・ギヤを介してドライブ・ケージ (1) と連結された2つのアウトプット・シャフト (2) ならびに固定ギヤ・ハウジング (3) を有し、その際、各アウトプット・シャフト  (2) には、プラネタリ・ユニット (5) をもつインタメディエイト・ギヤ (4) が準備され、プラネタリ・ユニット (5) は複数のプラネタリ・ギヤ・ペア (6) およびプラネタリ・ギヤ・キャリア (7) を含み、プラネタリ・ギヤ・ペア (6) はプラネタリ・ギヤ・キャリア (7) に接続されたプラネタリ・ギヤ・ペア・シャフト (8) の上に配置され、それぞれ第一プラネタリ・ギヤ (9) と第二プラネタリ・ギヤ (10) を有するが、その際、第一プラネタリ・ギヤ (9) および第二プラネタリ・ギヤ (10) は、互いが同軸に配置され、トルク耐性に相互に接続されており、また、第一プラネタリ・ギヤ (9) および第二プラネタリ・ギヤ (10) は様々な有効直径を有し、第一プラネタリ・ギヤ (9) はトルク耐性にドライブ・ケージ (1) と接続された第一サン・ギヤ (11) とかみ合い、第二プラネタリ・ギヤ (10) はトルク耐性にアウトプット・シャフトと接続された第二サン・ギヤ (12) とかみ合い、この第二サン・ギヤは第一サン・ギヤ (11) に対して同軸上に配置され、その際、ブレーキ・トルクを生じるブレーキ力の調達手段を有するブレーキ装置 (13) が準備され、このブレーキ・トルクは、固定ギヤ・ ハウジング (3) に比べ、プラネタリ・ユニット (5) を制動することができ、この時、プラネタリ・ユニット (5) はブレーキ・トルクをプラネタリ・ユニット (5) に伝達するために準備された作用面 (14) を有しているという車両用ディファレンシャル・ギヤであって、作用面 (14) がプラネタリ・ギヤ・ペア (6) の両側に準備され、少なくとも部分的にプラネタリ・ギヤ・ペア (6) の横側に並んで配置されていることを特徴とする車両用ディファレンシャル・ギヤ。
【請求項２】
ブレーキ・トルクをプラネタリ・ユニット (5) に伝達するためのブレーキ装置 (14) がプラネタリ・ユニット (5) の両側にフリクション・ディスク (15) を有することを特徴とする、請求項1に記載のディファレンシャル・ギヤ。
【請求項３】
少なくともブレーキ力を加える媒体の方に向けられたフリクション・ディスク (15) が、力伝達ディスク (15') として、アウトプット・シャフト・アクスルの方向へ移動可能であり、ブレーキ力の方向に向けられたプラネタリ・ユニットの作用面 (14) にブレーキ力を伝達することを特徴とする、請求項2に記載のディファレンシャル・ギヤ。
【請求項４】
ブレーキ力を加えるための媒体がプラネタリ・ユニット (5) の片側だけに配置され、プラネタリ・ユニット (5) のもう一方に配置されたフリクション・ディスク (15) が、ブレーキ力とブレーキ・トルクを固定ギヤ・ハウジングに保持するサポート・ディスク (15”) として形成されることを特徴とする、前記の2つの請求項に記載のディファレンシャル・ギヤ。
【請求項５】
フリクション・ディスク (15) がトルク耐性に固定ギヤ・ハウジング (3) の中に配置されていることを特徴とする、請求項2〜4のいずれかに記載のディファレンシャル・ギヤ。
【請求項６】
サポート・ディスク (15”) が固定ギヤ・ハウジング (3) に固定接続されていることを特徴とする、前記2つの請求項のいずれかに記載のディファレンシャル・ギヤ。
【請求項７】
プラネタリ・ユニット (5) の作用面 (14) が、フリクション・ディスク (15) のフリクション・ライニングのようなフリクション・ライニングを有していることを特徴とする、前記の請求項のいずれかに記載のディファレンシャル・ギヤ。
【請求項８】
プラネタリ・ギヤ・キャリア (7) が、少なくとも片側に、フリクション・ディスクのように形成されたサポート・リング (16) を有し、その際、プラネタリ・ギヤ・ペア(6) 側を向いたサポート・リング (16) の側面上にある作用面 (14) には、ブレーキ装置 (13) と協力して作用するための、フリクション・ライニングが備え付けられていることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のディファレンシャル・ギヤ。
【請求項９】
ブレーキ装置 (13) が固定ギヤ・ハウジング (3) の中に配置されていることを特徴とする、前記の請求項のいずれかに記載のディファレンシャル・ギヤ。
【請求項１０】
ブレーキ・トルクを生じるブレーキ力を加えるための媒体が、ギヤ・ハウジング (3) 内またはこれに接して配置されている少なくとも1つの油圧シリンダをもつハイドロリック・ユニットと力伝達ディスク (15') に作用するプランジャ (17) とを有していることを特徴とする、請求項3〜9のいずれかに記載のディファレンシャル・ギヤ。
【請求項１１】
プランジャ (17) および力伝達ディスクが一体の構成部品であることを特徴とする、請求項10に記載のディファレンシャル・ギヤ。
【請求項１２】
インタメディエイト・ギヤ (4) の標準ギヤ比にはi0<1、優先的には0.85 < io <0.95 、さらに優先的なのは 0.89 < io < 0.91 が有効であることを特徴とする、前記の請求項のいずれかに記載のディファレンシャル・ギヤ。
【請求項１３】
第一プラネタリ・ギヤ (9) の有効直径と第二プラネタリ・ギヤ (10) の有効直径との比Zが0.90 〜 0.98であり、優先的には0.93 〜 0.95、さらには0.94 であることを特徴とする、前記の請求項のいずれかに記載のディファレンシャル・ギヤ。
【請求項１４】
第一サン・ギヤ (11) の有効直径と第二サン・ギヤ (12) の有効直径との比Sが1.01 〜 1.07 であり、優先的には 1.03 〜 1.05、さらには 1.04 であることを特徴とする、前記の請求項のいずれかに記載のディファレンシャル・ギヤ。
【請求項１５】
第一サン・ギヤ (11) の有効直径と第一プラネタリ・ギヤ (9) の有効直径との比R１が1.4 〜 1.6 であり、優先的には 1.48 〜 1.52、さらには1.50 であることを特徴とする、前記の請求項のいずれかに記載のディファレンシャル・ギヤ。
【請求項１６】
第ニプラネタリ・ギヤ (10) の有効直径と第ニサン・ギヤ (12) の有効直径との比R2が0.68 〜 0.78 であり、優先的には 0.72 〜 0.74、さらには0.735 であることを特徴とする、前記の請求項のいずれかに記載のディファレンシャル・ギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、以下を装備した、車両用ディファレンシャル・ギヤに関するものである。
・被駆動ドライブ・ケージ
・1つのプラネタリ・ギヤまたはディファレンシャル・ギヤを介してドライブ・ケージと連結された、2つのアウトプット・シャフト
・固定ギヤ・ハウジング
その際、各アウトプット・シャフトには、プラネタリ・ユニットをもつインタメディエイト・ギヤが準備され、プラネタリ・ユニットは複数のプラネタリ・ギヤ・ペアおよびプラネタリ・ギヤ・キャリアを含み、プラネタリ・ギヤ・ペアはプラネタリ・ギヤ・キャリアに接続されたプラネタリ・ギヤ・ペア・シャフトの上に配置され、それぞれ第一プラネタリ・ギヤと第二プラネタリ・ギヤを有している。その際、
・第一プラネタリ・ギヤおよび第二プラネタリ・ギヤは、お互いが同軸上に配置され、トルク耐性に相互に接続されている。
・第一プラネタリ・ギヤおよび第二プラネタリ・ギヤは、様々な有効直径を有している。
・第一プラネタリ・ギヤはトルク耐性にドライブ・ケージと接続された第一サン・ギヤとかみ合い、第二プラネタリ・ギヤはトルク耐性にアウトプット・シャフトと接続された第二サン・ギヤとかみ合っており、この第二サン・ギヤは第一サン・ギヤに対して同軸上に配置されている。
その際、ブレーキ・トルクを生じるブレーキ力を加えるための媒体を有するブレーキ装置が準備されており、このブレーキ・トルクは、固定ギヤ・ハウジングに比べ、プラネタリ・ユニットを制動することができる。この時、プラネタリ・ユニットは、ブレーキ・トルクをプラネタリ・ユニットに伝えるために準備された作用面を有している。
【０００２】
ディファレンシャル・ギヤは、カーブを曲がる際、走行する軌道の距離が異なることにより生じるホイール回転数の差を左右で調整するものとして使用される。通常、駆動トルクは、左右対称に、従ってヨーモーメントなしに、個々のホイールへ伝達される。しかし、特定の走行状態において、あるいは自動車の走行特性に影響を与えるために、ドライビング・フォースを分配することを目的として、または、危険な状況における運転者の負荷を軽減する目的で、個々のホイールに作用し、それによってハンドリングを最良化することは望ましいことであり得る。このことは、ブレーキの介入によっても、また、ディファレンシャル・ギヤが駆動力を個々のホイールへ配分することによる影響によっても起り得る。
【０００３】
冒頭に述べた種類のディファレンシャル・ギヤは、ブレーキ装置が作動した場合、さらにドライブ・ケージおよびアウトプット・シャフトと一緒に回転しているプラネタリ・ユニットが制動またはブロックされるという特性を有する。
【０００４】
ブレーキ装置が作動していない場合、プラネタリ・ユニットはブロックの中でアウトプット・シャフトを中心に回転している。このディファレンシャル・ギヤは、通常のディファレンシャル機能を満たしている。ブレーキ装置が作動すると、プラネタリ・ギヤ・ペアの個々のプラネタリ・ギヤが異なる有効直径を有しているので、プラネタリ・ユニットが制動される結果として、インタメディエイト・ギヤを介してアウトプット・シャフトへトルクを伝達する。ブレーキ装置が非作動になると、トルクは、アウトプット・シャフトを作動時と比べ加速するか、または減速する。このことによって、駆動輪の回転数の相違またはその結果生じる様々な駆動輪モーメントあるいは駆動輪回転数により、車両の両側に生じるヨーイング・モーメントが適切に生み出される。フル・ブロックの場合にアウトプット・シャフト回転数の同期化が最大となるアクティブ・ブロックだけを有するディファレンシャルに対して、通常のディファレンシャルの場合には、カーブ外側の軌道が長いためカーブ内側の駆動輪よりも速く回転するカーブ外側の駆動輪自体が、走行軌道の長さから生じるホイール回転数を超えて加速することが可能となる。
【０００５】
ヨーイング・モーメントの効果的な切換えにより、様々な走行状況に応じて、車両のハンドリングに介入することが可能であり、または、特殊な走行特性、とりわけ特別なカーブのステアリング特性をもつ車両を作ることができる。ヨーイング・モーメントが制御可能であることにより、このようなギヤは、「アクティブ・ヨー」ギヤとも呼ばれる。
【背景技術】
【０００６】
このようなディファレンシャル・ギヤは、US6,120,406から周知である。このディファレンシャル・ギヤの場合、プラネタリ・ユニットは、プラネタリ・キャリアのディスク形ボディ外面に配置されているブレーキ装置によって制動がかけられる。そのために、ブレーキ装置は、ハイドロリック・ユニットによって圧縮可能なフリクション・ディスクを有している。その際、プラネタリ・キャリアには、インナ・ディスクという形で作用面が準備されており、インナ・ディスクは、インナ・ディスク・キャリアとして働くプラネタリ・キャリアにトルク耐性に配置され、一方、アウタ・ディスクは固定ギヤ・ハウジングにトルク耐性に配置されている。
【０００７】
しかし、この仕様は、ブレーキ装置と作用面がプラネタリ・ユニットからかなり離れているという欠点があり、このことによって、プラネタリ・ユニットは構造的に複雑で大きくなり、その結果として、比較的重量があり、高コストのプラネタリ・ユニットにつながる。加速し、制動を受けるプラネタリ・ユニットの質量は比較的大きい。また、このような形態によって、ディファレンシャル・ギヤ全体が必要とする構造空間を増大させることになる。さらに、第一および第二プラネタリ・ギヤの直径が異なることにより、これらのプラネタリ・ギヤに作用する力はプラネタリ・ユニットにトルクを加えるが、周知の実施形態の場合では、経費のかかるプラネタリ・ユニットのベアリングによってこのトルクを受け止められなければならない。さらに、コストの高いプラネタリ・ユニットの軸方向ベアリングは、ブレーキ装置に対して正確な位置決めを必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発明の課題は、先行技術の欠点がないような、冒頭に述べた種類のディファレンシャル・ギヤを作ることである。そのディファレンシャル・ギヤは、コンパクトで、調整し易く、軽量で、低コストに製造できなければならない。さらに、長い耐久性を有し、必要構造空間が少なく、構造上の複雑性も少ないことを特徴とし、効率がよくなければならない。
【０００９】
この課題は、作用面がプラネタリ・ギヤ・ペアの両側に準備され、少なくとも部分的にプラネタリ・ギヤ・ペアの隣側面に配置されることによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
このように作用面を配置することによって、コンパクトな構造が可能となる。ブレーキ力は、プラネタリ・ユニットのすぐ横で作用することができる。インタメディエイト・ギヤの回転軸から離れた場所にブレーキ装置を配置する必要はない。プラネタリ・ユニットの外側部分において、動かさなければならない質量が減少する。プラネタリ・ユニットの両側に作用面を配置することによって、作動中にプラネタリ・ギヤ・ペアを介してプラネタリ・ユニットに作用する力とトルクは、直接、作用面を介してブレーキ装置に作用し、ブレーキ装置によって取り込まれる。ブレーキ力とブレーキ・トルクは、構造的に複雑に形成されるプラネタリ・キャリアを介して、ラジアル方向に取り付けられている外部ブレーキ装置まで伝達される必要がなく、直接プラネタリ・ユニットの部分で作用する。また、これによって、高コストの軸方向ベアリングが不要になる。ブレーキ装置は直接作用面に隣接しているため、プラネタリ・ユニットの正確な位置決めは保証されている。
【００１１】
発明に基づく仕様は、必要構造空間が小さいこと、単純な構造形態および軽量であることから、作動中のコストも、また開発コストおよび製造コストも同様に節約する。さらに、先行技術に比べ軽量であり、構造がコンパクトであることは、プラネタリ・ユニットを安定させ、軽量化することにつながり、それによって、ブレーキ装置は、より確実かつ正確・迅速に、そして、適切に作用することができる。従って、動作の調整およびモニタリングが最適化される。
【００１２】
さらに、ブレーキ力とブレーキ・トルクをプラネタリ・ユニットに伝えるため、ブレーキ・トルクをプラネタリ・ユニットに伝えるブレーキ装置には、プラネタリ・ユニットの両側にフリクション・ディスクが装備される。フリクション・ディスクはフリクション・ライニングを有し、このフリクション・ライニングは、通常、ボディの上に取り付けられている。必要なブレーキ・トルクは、このフリクション・ライニングを介して、非常に効率的に作用面からプラネタリ・ユニットへ伝達されることができる。さらに、フリクション・ディスクは、ブレーキ・トルクを伝えるその他の措置と比較すると、単位出力重量が非常に高く、必要空間が少なく済み、同時に、わずかな経費で優れた耐久性を有している。このことが、ディファレンシャル・ギヤをコンパクトで、構造的に簡素化することに貢献している。
【００１３】
優先的な形態においては、ブレーキ力を加える媒体側に向けられたフリクション・ディスクが、少なくとも力伝達ディスクとして、ブレーキ力の方向へ移動可能であり、その方向に向いたプラネタリ・ユニットの作用面にブレーキ力を伝える。これによって、プラネタリ・ユニットが自由に回転するために必要な遊びは、プラネタリ・ユニットの作用面がブレーキ装置に接触し、効果的にブレーキがかけられる前に、力伝達ディスクによって橋架されることが可能となる。
【００１４】
ディファレンシャル・ギヤを構造的にさらに単純化するため、ブレーキ力を加える媒体がプラネタリ・ユニットの片側だけに配置され、プラネタリ・ユニットのもう一方に配置されたフリクション・ディスクは、ブレーキ力とブレーキ・トルクを固定ギヤ・ハウジングに保持するサポート・ディスクとして形成されることが優先的に準備される。ブレーキ力を加える媒体をプラネタリ・ユニットの両側に配置することは、必ずしも必要ではない。アウトプット・シャフトの周りを全体で回転しているプラネタリ・ユニットを減速する場合には、ブレーキ力を加える媒体に対面するプラネタリ・ユニットの面が隣接するフリクション・ディスクにしっかりと接するまで、プラネタリ・ユニットはブレーキ力の作用によって、少なくともプラネタリ・ユニット側面の遊びの分だけまず軸方向にずれる。それによって、ブレーキ力は左右対称にプラネタリ・ユニットに作用することができる。
【００１５】
プラネタリ・ユニットに伝達されるトルクは、固定ギヤ・ハウジングの中に保持されなければならない。このことは、有利な方法において、フリクション・ディスクがトルク耐性に固定ギヤ・ハウジングの中に配置されることによって達成され得る。ブレーキ・トルクは、次にフリクション・ディスクによって保持される。ブレーキ装置のその他の構成部品には、トルクは伝達されない。これらの構成部品は、それに応じて単純に設計され、考案され得る。
【００１６】
力伝達ディスクとは異なり、サポート・ディスクは、それが同時にギヤ・ハウジングに接している限り、軸方向にずれてはならないため、サポート・ディスクは固定ギヤ・ハウジングに固定接続されている。とくに、サポート・ディスクは、フリクション・ライニングを直接固定ギヤ・ハウジングの表面に取り付けることによって形成され得る。例えば、ここでは、フリクション・ライニングをボルトで固定するか、または接着することが可能である。これによって、構造がさらに単純化され、構成部品とコストが節約される。
【００１７】
ブレーキ・トルクのプラネタリ・ユニットへの伝達をさらに向上させるため、プラネタリ・ユニットの作用面が、フリクション・ディスクのフリクション・ライニングと同じく、フリクション・ライニングを有しているように準備することができる。それによって、レスポンスと操作性をさらに向上させる効果的な摩擦面のペアが実現され得る。
【００１８】
さらに、プラネタリ・ギヤ・キャリアの少なくとも一方は、フリクション・ディスクのように形成されたサポート・リングを有するように準備することができる。その際、サポート・リングのプラネタリ・ギヤ・ペア側の作用面には、ブレーキ装置のフリクション・ディスクと組んで作用するためのフリクション・ライニングが装備されている。従って、こうしたサポート・リングは、ユニットとして、プラネタリ・ギヤ・ペアの保持および支持に適した構造エレメントと、ブレーキ・トルクの伝達に適した作用面とを形成している。
【００１９】
フリクション・ライニングは、サポート・リングと接着されるか、ボルトで固定することが可能である。プラネタリ・キャリアが主として左右対称に構成され、前述のサポート・リングを両側に有していることは有利である。プラネタリ・ギヤ・ペア・シャフトは、サポート・リングに配置されており、とくにボルトやリベットまたは溶接によってサポート・リングと固定接続されている。
【００２０】
ブレーキ装置は、固定ギヤ・ハウジングに有利に配置することができる。固定ギヤ・ハウジングは、主として車両に固定配置され、例えばハイドロリック・オイル、プレッシャ・エアまたは電気など、ブレーキ装置の作動に必要な力伝達物質は、比較的相互に動かされる構成部品のシーリングやスライディング・コンタクトがなくても、固定ギヤ・ハウジングへ伝達されることが可能である。
【００２１】
とくに、ブレーキ・トルクを生じるブレーキ力を加えるための媒体は、ギヤ・ハウジング内、または、これに接して配置されている少なくとも1つの油圧シリンダを備えたハイドロリック・ユニットと力伝達ディスクに作用するプランジャとを有している。このような配置によって、ブレーキ力は、プランジャと力伝達ディスクを介してプラネタリ・ユニットへ伝達される。その際、ブレーキ力は、力伝達ディスクによって受け取られ、力伝達ディスクが固定ギヤ・ハウジングにトルク耐性に配置されている限り、力伝達ディスクによっても支持される。プランジャは、トルクを受け取る必要がないため、プラネタリ・ユニットの作用面と直接的に接触しておらず、構造的に単純に形成され得る。ブレーキ力をプラネタリ・ユニットに均等に加えるために、優先的に複数のプランジャが全体に配分されるか、ブレーキ装置の作動時に力伝達ディスクに均等に当たるような環状のプランジャが準備されている。
【００２２】
とくに有利な形態では、プランジャと力伝達ディスクがひとつの構成部品を形成している。プランジャは、とくにボルトやリベットまたは溶接など、取外し可能または取外し不可能な固定手段によって、力伝達ディスクと接続することができる。サポート・リングがプラネタリ・ギヤ・ペア・シャフトに取り付けられているように、プランジャ付き力伝達ディスクを同じ構成部品によって形成することができる。それによって、ディファレンシャル・ギヤはさらに単純化される。
【００２３】
インタメディエイト・ギヤの標準ギヤ比には、主に0.85 < io <0.95 が選択され、さらに優先的なのは 0.89 < io < 0.91 である。標準ギヤ比は、プラネタリ・ユニットがブロックされた場合に生じるギヤ比である。ギヤ比は、ドライブ・ケージ回転数とアウトプット・シャフト回転数との比を示している。インタメディエイト・ギヤが、これに割り当てられている各アウトプット・シャフトを加速するのではなく、減速する場合、前述の標準ギヤ比に相当する標準ギヤ比は、1より大きいものを選択することができる。それによって、プラネタリ・ギヤまたはディファレンシャル・ギヤにおける回転数調整によって、それぞれ他のアウトプット・シャフトが加速される。
【００２４】
第一プラネタリ・ギヤの有効直径と第二プラネタリ・ギヤの有効直径との比Zは、0.90 〜 0.98であり、優先的には0.93 〜 0.95、さらには0.94 である。第一サン・ギヤの有効直径と第二サン・ギヤの有効直径との比Sは1.01 〜 1.07 であり、優先的には 1.03 〜 1.05、さらには 1.04 である。第一サン・ギヤの有効直径と第一プラネタリ・ギヤの有効直径との比R１は1.4 〜 1.6 であり、優先的には 1.48 〜 1.52、さらには1.50 である。第ニプラネタリ・ギヤの有効直径と第ニサン・ギヤの有効直径との比R2は0.68 〜 0.78 であり、優先的には 0.72 〜 0.74、さらには0.735 である。これらの規定によって、ブレーキ・トルクを伝えるための十分な作用面をもつコンパクトな構造と必要な標準ギヤ比ならびに高い効率が実現される。
【００２５】
本発明の適用は、もちろん、説明されているベベル・ギヤ式ディファレンシャル構造に制限されない。とくに遊星構造におけるスパー・ギヤ・ディファレンシャルやウォーム・ギヤ・ディファレンシャルといった、その他のディファレンシャル構造形状も同様に発明に属するものと見なされる。さらに、車両のドライブ・ダイナミックへ適切に介入するため、フロントおよびリヤ・アクスルを様々に加速または減速しなければならない場合には、トランスファにおける適用も考えられる。発明に基づくディファレンシャル・ギヤは、選択的または追加的に、例えば横滑り防止装置など他のコントロール・システムにも使用することができる。
【００２６】
図1には、一般的な機能の仕方を説明するため、先行技術に基づく周知のディファレンシャル・ギヤの概要図が示されている。ドライブ・シャフトによって、駆動力はドライブ・ケージ1に送り込まれ、そこでディファレンシャルに関しては周知の方法によって2つのアウトプット・シャフト2へ分配される。ディファレンシャル・ギヤの構造は、両方のアウトプット側に対して本質的に左右対称である。さらに、アウトプット・シャフト2は、それぞれインタメディエイト・ギヤ4を介してドライブ・ケージ1と連結されている。ディファレンシャル、ドライブ・ケージ1、アウトプット・シャフト2およびインタメディエイト・ギヤ4は、少なくとも部分的に固定ギヤ・ハウジング3の中に配置され、その中で支持されている。
【００２７】
各インタメディエイト・ギヤ4は、1つのプラネタリ・ユニット5を有し、例えばヨーイング・モーメントのない直進走行の場合に、このプラネタリ・ユニットがドライブ・ケージ1およびアウトプット・シャフト2と一緒に全体として回転する。プラネタリ・ユニット5は、範囲に応じて一定の間隔で適切に配置された複数のプラネタリ・ギヤ・ペア6を有している。図1では、1つのインタメディエイト・ギヤ4とプラネタリ・ギヤ5が2つのプラネタリ・ギヤ・ペア6を有していることを確認することができる。これらのプラネタリ・ギヤ・ペアは、プラネタリ・ギヤ・キャリア7と接続されているプラネタリ・ギヤ・ペア・シャフト8の上にそれぞれ配置されている。各プラネタリ・ギヤ・ペア6は、第一プラネタリ・ギヤ9と第二プラネタリ・ギヤ10とを有している。第一プラネタリ・ギヤ9は、ドライブ・ケージ1とトルク耐性に接続されている第一サン・ギヤ11とかみ合い、第二プラネタリ・ギヤ10は、それぞれのアウトプット・シャフト2とトルク耐性に接続されている第ニサン・ギヤ12とかみ合う。
【００２８】
さらに、図1は、ブレーキ力をプラネタリ・ユニット5に伝達することのできる、各アウトプット・エンドのブレーキ装置13を示している。ブレーキ装置13は、固定ギヤ・ハウジング3およびプラネタリ・ユニット5との間で作用する。
【００２９】
プラネタリ・ユニット5がアウトプット側でブレーキがかけられるか、またはブロックされる場合、プラネタリ・ユニット5は、それ以上自由な回転運動ができなくなるか、または、固定ギヤ・ハウジング3に向かい合って止まる。ドライブ・ケージ1を介して駆動力により直接駆動される第一サン・ギヤ11は、第一プラネタリ・ギヤ9、および、これとトルク耐性に接続されている第二プラネタリ・ギヤ10とによって、アウトプット・シャフト2を動かす。インタメディエイト・ギヤ4によるドライブ・ケージ1からアウトプット・シャフト2への力の伝達は保証されている。両方のアウトプット・シャフト間で生じる回転数の差は、ディファレンシャルで調整される。プラネタリ・ユニット5のブロックに伴い、ドライブ・ケージの回転数とアウトプット・シャフト2の回転数との比、および、アウトプット・シャフト2の回転数の比は、カーブまたは直線走行に関係なく、互いに固定する。両方のアウトプット側で、両方のインタメディエイト・ギヤ4を同時にブロックすることはできない。
【００３０】
図1では、ブレーキ装置13がプラネタリ・ユニット5の片側でのみ確認でき、アウトプット・シャフト・アクスルから比較的遠い場所に配置されている。このことが冒頭に述べた欠点の原因である。
【００３１】
図2には、発明に基づくディファレンシャル・ギヤの1つの実施形態が示されている。図に示されているのは、ディファレンシャル・ギヤのアウトプット側のみである。ドライブ・シャフト (図には示されていない) は、ベベル・ギヤのかみ合いによってドライブ・ケージ1を駆動する。ドライブ・ケージ1は、固定ギヤ・ハウジング3に対して回転可能に支持されている。その先端には、第一サン・ギヤ11が配置され、これは第一プラネタリ・ギヤ9とかみ合っている。第一プラネタリ・ギヤ9は、プラネタリ・ギヤ・ペア6の第二プラネタリ・ギヤ10とトルク耐性に接続され、これと同軸上に配置されている。第二サン・ギヤ12は、第二プラネタリ・ギヤ10とかみ合い、さらにアウトプット・シャフト2とトルク耐性に接続されている。
【００３２】
図に示されているプラネタリ・ギヤ・ペア6は、プラネタリ・ギヤ・ペア・シャフト8上にトルク耐性に支持され、このシャフトを中心に回転することができる。プラネタリ・ギヤ・ペア・シャフト8は、両側がそれぞれサポート・リング16と接続されている。
【００３３】
左サポート・リング16の側には、力伝達ディスクとして形成されているフリクション・ディスク15が配置されている。例として、図2に油圧ブレーキ装置として示されているブレーキ装置13は、プランジャ17を介してブレーキ力を力伝達ディスク15'に加える。このディスクは環状に形成され、ディスクの外側エッジにある歯切りによってトルク耐性に固定ギヤ・ハウジングの中で支持されているが、アウトプット・シャフト2、ドライブ・ケージ1およびインタメディエイト・ギヤ4の回転軸方向にはずれるようになっている。ブレーキ装置13は、均一な圧力を力伝達ディスクに加えることができるように適切に成形されている。
【００３４】
右サポート・リング16の側にも同様に、フリクション・ディスクが準備されているが、これはサポート・ディスク15”として形成されている。サポート・ディスク15”もトルク耐性に、力伝達ディスク15’と同じ方向へずれるように固定ギヤ・ハウジング3の中に配置されている。しかし、サポート・ディスク15’がずれることは、ディファレンシャル・ギヤの機能にとってそれほど重要ではない。サポート・ディスク15”も直接固定ギヤ・ハウジング3に接しているか、または、これに固定されており、このことによって、サポート・ディスク15”が独立した構成部品とならないようにすることができる。
【００３５】
サポート・リング16には作用面が準備されている。この面を介して、ブレーキ力とブレーキ・トルクがプラネタリ・ユニット5に送り込まれる。この面は、優先的にプラネタリ・ギヤ・ペア6の両側の、フリクション・ディスクを向いたサポート・リング16の側面にある。この時、サポート・リング16の側面は、全体的または部分的にのみ、それ自体が作用面として働く。作用面としては、優先的にフリクション・ディスク15の摩擦面に相当する種類の摩擦面が、サポート・リング16の側面に取り付けられている。
【００３６】
前述の実施形態により、コンパクトで、制御しやすく、軽量で低コストのディファレンシャル・ギヤが作られる。また、単純な構造による優れた耐久性を有しており、必要構造空間と構造的複雑性が少ない点において際立っている。
【００３７】
プラネット・ユニット5の両側に配置されたフリクション・ディスク15は、側面の遊びがわずかしかないように固定ギヤ・ハウジング3に支持されており、サポートを形づくることによって、プラネタリ・ユニット5の安定した支持を保証する。インタメディエイト・ギヤ4で生じる力とトルクは、ブレーキ装置13によって、とくに、プラネタリ・ギヤの減速またはブロック時、またインタメディエイト・ギヤ4の使用時にも生じ、プラネタリ・ユニット5の両側に配置されている構成部品によって効率的に受け取られ、固定ギヤ・ハウジング3へ伝達される。従って、プラネタリ・ユニット5は、図2に示されているように、軸方向の補助サポートなしで済む。構造形式がコンパクトになり、それに伴って質量が小さくなることによって、ブレーキ装置による作用を迅速かつ効果的に調整することが可能になる。
【００３８】
図3は、フリクション・ディスク15の実施形態の平面図である。フロントには、周囲に規則的に配分された摩擦面があり、この摩擦面は、プラネタリ・ユニットの作用面に向けられている。外側エッジには歯があり、この歯によって、トルク耐性であると同時に軸方向に移動できるように、固定ギヤ・ハウジング3の中に支持されることができる。ディファレンシャル・ギヤの特殊形態では、図3に示されているフリクション・ディスク15と同じ構成部品、または、少なくともフリクション・ディスクと似た種類の部品が、サポート・リング16としても使用されるようになっている。フリクション・ディスク15は、乾式および湿式ディスクが使用できる。優先的には、油圧クラッチ・ディスクのような種類の湿式ディスクを使用する。
【００３９】
図4は、2つのサポート・リング16をもつプラネタリ・ユニット7の可能な形態を示しており、サポート・リングは、本質的に、図3に示されているフリクション・ディスクの形態に当たる。図に示されているプラネタリ・ギヤ・ペア・シャフト8は、2つのサポート・リング16との間で固定的にこれらと接続されており、図2において確認できるように、その上にプラネタリ・ギヤ・ペア6が回転可能に支持されている。プラネタリ・ギヤ・シャフト8は、さらにブレーキ力が作用する際に、プラネタリ・ギヤ・ペアが自由に回転できるように、間隔をあけてサポート・リング16を保持している。サポート・リング16に均等に負荷がかかるようにするため、2つのサポート・リングの間にその他のサポート・エレメントを準備することができる。これらのサポート・エレメントは、ブレーキ・エレメントの作用時に、サポート・リング16が変形し、それに伴ってサポート・リング16の作用面への負荷が不均等になることを阻止する。サポート・リング16の側面には、フリクション・ディスクに似たフリクション・ライニングが取り付けられている。
【００４０】
図5は、ディファレンシャル・ギヤの適切な寸法例の一覧を示している。車両データとしては、動的タイヤ半径  Rdyn=0.315m およびアクスル・ギヤ比  iachs=3.5 の、任意ではあるが、現実的な値が表示されている。第一サン・ギヤの半径は r1=30mm、第一プラネタリ・ギヤの半径は r2=20mm、第二プラネタリ・ギヤの半径はr3=21.2mm、第二サン・ギヤの半径はr4=28.85mmである。ブリッジ半径、つまり、その半径上でプラネタリ・ギヤ・ペア6がアウトプット・シャフトを軸に回転する、あるいは、プラネタリ・ギヤ・ペア・シャフト8がアウトプット・シャフトの軸からその半径の距離だけ離れているのであるが、このブリッジ半径はrSteg=50mmである。
【００４１】
このことから、第一プラネタリ・ギヤの有効直径と第二プラネタリ・ギヤの有効直径との比Zは0.94 となり、第一サン・ギヤの有効直径と第二サン・ギヤの有効直径との比Sは1.04 となる。第一サン・ギヤの有効直径と第一プラネタリ・ギヤの有効直径との比R1は1.50 であり、一方、第二プラネタリ・ギヤの有効直径と第二サン・ギヤの有効直径との比R2は0.735 となる。インタメディエイト・ギヤの標準ギヤ比は、これらの数値から Io=0.907 となる。
【００４２】
これらの数値に基づき、アウトプット側に関して、図5の表にあるように、各車速Vに対する以下のような数値が計算される。
−ｎPropshaft (ドライブ・シャフト回転数またはエンジン回転数)
−ｎDiff (ドライブ・ケージ回転数)
−Δn (アウトプット・シャフトとドライブ・ケージ間の相対的回転数差)
−ｎRL (アウトプット・シャフト回転数)
−ｎSteg (プラネタリ・ユニットの回転数)
−ｎ23/Steg (プラネタリ・ギヤ・ペア・シャフトを軸に回転するプラネタリ・ギヤ・ペアの回転数)
【００４３】
前述のデータの他に、図5の表には、ディファレンシャル・ギヤまたはブレーキ装置によって生じる、各車速Vに対する出力損失Pverl.の概算値が含まれている。この計算値が基礎にしているのは、アウトプット・シャフトの受容アウトプット・トルクΔT4=1200Nmと、ここからインタメディエイト・ギヤの標準ギヤ比i0=0.907に基づいて導き出されるドライブ・ケージの駆動トルクT1=1320Nm である。クラッチ・トルクTk、すなわちプラネタリ・ユニットに作用するブレーキ・トルクは、インタメディエイト・ギヤの標準ギヤ比i0=0.907に応じて、ΔT4=1200Nmの約10％、すなわち、Tk=120Nm である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
発明のその他の特徴および利点は、下位クレームおよび図に示された以下の優先的実施例の説明の中で示されている。
【図１】先行技術に基づく周知のディファレンシャル・ギヤの概要図である。
【図２】発明に基づくディファレンシャル・ギヤの可能な実施形態である。
【図３】力伝達ディスクまたはプラネタリ・ギヤ・キャリアの平面図である。
【図４】プラネタリ・ギヤ・キャリア側面の断面図である。
【図５】発明に基づくディファレンシャル・ギヤの可能な寸法設定である。
【符号の説明】
【００４５】
１      ドライブ・ケージ
２      アウトプット・シャフト
３      固定ギヤ・ハウジング
４      インタメディエイト・ギヤ
５      プラネタリ・ユニット
６      プラネタリ・ギヤ・ペア
７      プラネタリ・ギヤ・キャリア
８      プラネタリ・ギヤ・ペア・シャフト
９      第一プラネタリ・ギヤ
１０    第二プラネタリ・ギヤ
１１    第一サン・ギヤ
１２    第二サン・ギヤ
１３    ブレーキ装置
１４    作用面
１５    フリクション・ディスク
１５’  力伝達ディスク
１５”  サポート・ディスク
１６    サポート・リング
１７    プランジャ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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