DE68906037T2

DE68906037T2 - Differentialgetriebevorrichtung mit einem planeten-untersetzungsgetriebe vom hohlradtyp.

Info

Publication number: DE68906037T2
Application number: DE8989101655T
Authority: DE
Inventors: Kiyoji Minegishi; Izumi Takagi
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 1993-09-16
Anticipated expiration: 2009-02-01
Also published as: JPH0526054B2; EP0327032B1; JPH01312250A; US4909100A; CA1298991C; DE68906037D1; KR890013384A; EP0327032A3; KR960015233B1; EP0327032A2

Description

1 HINTERGRUND DER ERFINDUNG

ANWENDUNGSBEREICH DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausgleichsgetriebevorrichtung, die ein innenkämmendes Planetenrad- Untersetzungsgetriebe mit einem innenverzahnten, aus Stiften oder aus einer Kombination aus Stiften und Rollen bestehenden Zahnrad, sowie einem außenverzahnten Zahnrad mit einer Trochoiden- oder Bogenverzahnung umf aßt.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Ein Ausgleichsgetriebe wird beispielsweise im Antriebssystem eines Fahrzeugs zu dem Zweck verwendet, die linken und rechten Antriebsräder des Fahrzeugs in der Weise anzutreiben, daß Unterschiede in der Rotationsgeschwindigkeit der beiden Antriebsräder ausgeglichen werden, wenn das Fahrzeug eine Kurve durchfährt.
Figur 4 stellt eine Ausgleichsgetriebevorrichtung mit sich schneidenden Achsen dar, die die bevorzugte Anordnung ist. Diese Ausgleichsgetriebevorrichtung weist eine Antriebswelle 3 auf, deren Achse die Achsen der linken und rechten Radantriebsachsen 1 und 2, die sich nach links und rechts erstrecken, schneidet.
Fig. 5 zeigt eine Ausgleichsgetriebevorrichtung mit parallelen Achsen, die in zahlreichen Fahrzeugen mit Frontmotor/Frontantrieb vorgesehen ist. Bei diesem Typ der Ausgleichsgetriebevorrichtung verläuft eine Antriebswelle 3 parallel zu den linken und rechten Radantriebsachsen 1 und 2, die sich nach links und rechts erstrecken. Aus der ungeprüften japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 61- 188065 ist außerdem eine zweistufige Ausgleichsgetriebevorrichtung mit parallelen Achsen bekannt, die speziell für den Einsatz in Fahrzeugen mit Allradantrieb vorgesehen ist, bei der eine primäre Ausgleichsgetriebevorrichtung und eine sekundäre Ausgleichsgetriebevorrichtung hintereinandergeschaltet sind. Bei diesem Typ Ausgleichsgetriebevorrichtung wird die Rotation der Getriebe-Abtriebswelle von einem Abtriebszahnrad auf der Abtriebswelle auf ein Tellerrad im Gehäuse der primären Ausgleichsgetriebevorrichtung übertragen, wobei die Verringerung der Rotationsgeschwindigkeit vor allem aufgrund der unterschiedlichen Zähnezahl von Abtriebsrad und Tellerrad erfolgt. Darüber hinaus ist eine der rotierenden Wellen der primären Ausgleichsgetriebevorrichtung als Hohlwelle ausgebildet, während die andere als Gehäuse für die sekundäre Ausgleichsgetriebevorrichtung dient. Eine der Wellen der sekundären Ausgleichsgetriebevorrichtung verläuft durch diese Hohlwelle.
Bei diesen bekannten Ausgleichsgetriebevorrichtungen treten folgende Probleme auf.
Unter Bezugnahme zunächst auf die Ausgleichsgetriebevorrichtung mit sich schneidenden Achsen von Figur 4 wird ersichtlich, daß die Vorrichtung unvermeidlich groß baut, da die Achse der Antriebswelle 3 die Achsen der linken und rechten Radantriebsachsen 1 und 2 im wesentlichen rechtwinklig schneidet. Darüber hinaus ist es bei diesem Typ Ausgleichsgetriebevorrichtung schwierig, ein hohes Untersetzungsverhältnis zu erzielen.
Die Ausgleichsgetriebevorrichtung mit paralleler Achsanordnung gemäß Figur 5 gestattet eine gedrängtere Bauart, aber auch diese kleinere Baugröße ist nach wie vor nicht zufriedenstellend. Dieser Typ von Ausgleichsgetriebevorrichtung ist ebenfalls nicht in der Lage, ein hohes Untersetzungsverhältnis zu verwirklichen.
Die Ausgleichsgetriebevorrichtung des Typs, wie er in der ungeprüften japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 61-188065 beschrieben ist, ist speziell für Fahrzeuge mit Vierradantrieb in der Weise konzipiert, daß eines der rotierenden Zahnräder der primären Ausgleichsgetriebevorrichtung hohl ausgeführt ist, so daß eine der rotierenden Wellen der sekundären Ausgleichsgetriebevorrichtung durch dieses hindurchgeführt werden kann. Die primäre Ausgleichsgetriebevorrichtung ist nicht als Untersetzungsgetriebe vorgesehen, obwohl eine Reduzierung der Drehzahl vor allem dann eintritt, wenn die Rotation vom Abtriebsrad des Getriebes auf die primäre Ausgleichsgetriebevorrichtung übertragen wird. Bei diesem Typ Ausgleichsgetriebevorrichtung ist es, wie im Falle der Ausgleichsgetriebevorrichtung mit paralleler Achsanordnung schwierig, eine kompakte Bauart und ein hohes Untersetzungsverhältnis zu erzielen. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, eine Ausgleichsgetriebevorrichtung bereitzustellen, die ein innenkämmendes Planetenraduntersetzungsgetriebe umfaßt, das eine kleinere Baugröße der Ausgleichsgetriebevorrichtung und ein hohes Untersetzungsverhältnis ermöglicht.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Ausgleichsgetriebevorrichtung mit einem innenkämmenden Planetenraduntersetzungsgetriebe, das folgendes umfaßt: ein über ein Exzenterelement und ein Exzenterlager auf einer hohlen Antriebswelle sitzendes außenverzahntes Zahnrad; ein stationäres innenverzahntes Zahnrad, das mit dem außenverzahnten Zahnrad kämmt; ein neben dem außenverzahnten Zahnrad angeordnetes Ausgleichsgetriebegehäuse; einen hohlen Mitnehmer, der zwischen dem außenverzahnten Zahnrad und dem Ausgleichsgetriebegehäuse eine Antriebsverbindung herstellt; Innen-Keilverzahnungen oder Außen-Keilverzahnungen am außenverzahnten Zahnrad; Außen-Keilverzahnungen oder Innen- Keilverzahnungen am Ausgleichsgetriebegehäuse; Außen- Keilverzahnungen oder Innen-Keilverzahnungen am einen Ende des Mitnehmers, die in die Innen-Keilverzahnung oder die Außen-Keilverzahnung des außenverzahnten Zahnrads eingreifen; Innen-Keilverzahnungen oder Außen- Keilverzahnungen am anderen Ende des Mitnehmers, die in die Außen-Keilverzahnung oder die Innen-Keilverzahnung des Ausgleichsgetriebegehäuses eingreifen; und linke und rechte Radantriebsachsen, die sich vom Ausgleichsgetriebegehäuse aus nach links und rechts erstrecken, wobei eine der linken und rechten Radantriebsachsen durch die Antriebswelle geführt ist.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform der Ausgleichsgetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung entlang der Linie II-II in Figur 1;
Fig. 3 ist eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform der Ausgleichsgetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung einer bekannten Ausgleichsgetriebevorrichtung und
Fig. 5 ist eine Schnittdarstellung einer anderen bekannten Ausgleichsgetriebevorrichtung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine erste in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der Ausgleichsgetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine hohle Antriebswelle 11 auf, auf der ein Exzenterelement 12 sitzt, das wiederum über ein Lager 13 des Exzenterelements ein außenverzahntes Zahnrad 14 trägt. Eine Achse O&sub2; des außenverzahnten Zahnrades 14 ist um einen Betrag e gegenüber der Achse O&sub1; der Antriebswelle 11 oder der Achse eines stationären innenverzahnten Zahnrades 16, auf das später eingegangen werden wird, versetzt. Die Außenverzahnung 15 des außenverzahnten Zahnrades 14 ist mit einer geeigneten Zahnform, z.B. Trochoiden- oder Bogenverzahnung, ausgeführt und steht mit der Innenverzahnung des innenverzahnten Zahnrades 16, die durch äußere Stifte 17 gebildet wird, in Eingriff.
Das außenverzahnte Zahnrad 14 ist mit einer Innen- Keilverzahnung 18 versehen, die koaxial zur Außenverzahnung 15 ausgebildet ist.
Demgegenüber ist eine koaxial zur Antriebswelle 11 ausgebildete Außen-Keilverzahnung 20 am Ausgleichsgetriebegehäuse 19 vorgesehen, das neben dem außenverzahnten Zahnrad 14 angeordnet ist. Ein schwimmend gelagerter Mitnehmer 21 ist zwischen der Innen-Keilverzahnung 18 und der Außen-Keilverzahnung 20 angeordnet. Der Mitnehmer 21 ist in Form eines Hohlzylinders ausgebildet und umschließt ein Ausgleichsgetriebegehäuse 19.
Der Mitnehmer 21 ist an einem Ende mit einer Außen-Keilverzahnung 22 ausgeführt, die mit der Innen-Keilverzahnung 18 in Eingriff steht; an seinem anderen Ende ist eine Innen- Keilverzahnung 23 vorgesehen, die mit der Außen- Keilverzahnung 20 in Eingriff steht.
Das Ausgleichsgetriebegehäuse 19 besitzt rechte und linke Achsen 24 und 25, die sich davon ausgehend nach rechts und links erstrecken. Jede der linken und rechten Achsen 24 und 25 ist mit einem Kegelrad 26 ausgestattet. Es ist zu beachten, daß eine der Achsen, im dargestellten Fall die rechte Achse 25, durch die Antriebswelle 11 geführt ist. Ein Arm 27, der sich rechtwinklig zu den linken und rechten Achsen 24, 25 erstreckt, ist ebenfalls mit Kegelrädern 28 bestückt.
Das innenverzahnte Zahnrad 16 dient zusätzlich als Gehäuse. Das innenverzahnte Zahnrad 16 setzt sich deshalb aus einem linken Gehäuseteil 16B und einem rechten Gehäuseteil 16A zusammen, die mittels Schraubenbolzen 16C miteinander verbunden sind.
Zwischen dem rechten Gehäuseteil 16A und der Antriebswelle 11 ist ein Lager 29 angeordnet, während ein Lager 30 zwischen dem linken Gehäuseteil 16B und dem Ausgleichsgetriebegehäuse 19 angeordnet ist. Weiterhin ist zwischen dem Ausgleichsgetriebegehäuse 19 und der Antriebswelle 11 ein Lager 31 vorgesehen. Die Übertragung der Rotation auf die Antriebswelle 11 erfolgt mittels einer Riemenscheibe 32. Die Riemenscheibe 32 kann jedoch durch ein Zahnrad ersetzt werden.
Im Betrieb bewirkt die Rotation der Antriebswelle 11 die Rotation des Exzenterelements 12, die wiederum über das Exzenterelement 13 auf das außenverzahnte Zahnrad 14 übertragen wird. Teilweise aufgrund der Tatsache, daß die Achse O&sub1; der Antriebswelle 11 gegenüber der Achse O&sub2; des außenverzahnten Zahnrades 14 um den Betrag e versetzt ist, sowie teilweise aufgrund der Tatsache, daß das außenverzahnte Zahnrad 14 mit dem schwingend gelagerten Mitnehmer 21 verbunden ist, wird die Drehbewegung des außenverzahnten Zahnrades 14 um die Achse O&sub1; der Antriebswelle 11 von der schwingenden Bewegung des Mitnehmers 21 aufgenommen. Demzufolge wird nur die Rotation der Antriebswelle 11 durch den Eingriff zwischen dem außenverzahnten Zahnrad 14 und den äußeren Stiften 17 mit einem Untersetzungsverhältnis übertragen, welches mit 1/n gegeben ist (wobei n die Anzahl der äußeren Zähne ist), wenn die Differenz zwischen der Anzahl der äußeren Zähne und der Anzahl der äußeren Stifte 1 beträgt. Die Rotation des außenverzahntes Zahnrades 14 wird auf den Mitnehmer 21 übertragen, wobei das Ausgleichsgetriebegehäuse 19 durch den Mitnehmer 21 mit geringerer Drehzahl in Drehung versetzt wird.
Die Rotation des Ausgleichsgetriebegehäuses 19 ermöglicht in an sich bekannter Weise, auf deren Beschreibung deshalb verzichtet wird, die Rotation der linken und rechten Achsen mit unterschiedlicher Drehzahl.
Es sei nunmehr auf Figur 3 verwiesen, die eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform der Ausgleichsgetriebevorrichtung gemäß der Erfindung darstellt, bei der Außen- oder Innen-Keilverzahnungen an der Seite des Ausgleichsgetriebegehäuses vorgesehen sind, an der sich das außenverzahnte Zahnrad befindet, und bei der die linke Achse oder die rechte Achse durch den Mitnehmer verläuft, wodurch der Durchmesser des Mitnehmers gegenüber der Anordnung der ersten Ausführungsform verkleinert ist.
Im einzelnen zeigt Figur 3 ein auf der hohlen Antriebswelle 41 sitzendes Exzenterelement 42, das über ein zwischengeschaltetes Exzenterlager 43 ein außenverzahntes Zahnrad 44 trägt. Das außenverzahnte Zahnrad 44 greift in die Innenverzahnung eines innenverzahnten Zahnrades 45 ein. Diese Innenverzahnung wird durch äußere Stifte 46 verwirklicht. Das außenverzahnte Zahnrad 44 ist mit einer Innen-Keilverzahnung 47 ausgeführt.
Ein Ausgleichsgetriebegehäuse 48 ist neben dem außenverzahnten Zahnrad 44 angeordnet. Das Ausgleichsgetriebegehäuse 48 weist an seinem Ende neben dem außenverzahnten Zahnrad 44 eine Innen-Keilverzahnung 49 auf. Zwischen der Innen-Keilverzahnung 47 und der Innen-Keilverzahnung 49 ist ein hohler zylindrischer Mitnehmer 50 angeordnet. Der Mitnehmer 50 trägt an seinem einen Ende eine Außen-Keilverzahnung 52, die mit der Innen-Keilverzahnung 47 des außenverzahnten Zahnrades 44 in Eingriff steht, und an seinem anderen Ende eine Außen-Keilverzahnung 51, die mit der Innen-Keilverzahnung 49 des Ausgleichsgetriebegehäuses 48 in Eingriff steht.
Vom Ausgleichsgetriebegehäuse 48 aus erstrecken sich linke und rechte Achsen 53 und 54 nach links und rechts. Eine dieser Achsen, im dargestellten Fall die rechte Achse 54, verläuft durch den Mitnehmer 50 und die Antriebswelle 41.
Bei dieser Ausführungsform wird die Antriebskraft von einem Taumelscheiben-Hydraulikmotor 55 bezogen, der die Antriebswelle 41 umschließt. Der Taumelscheiben-Hydraulikmotor ist allgemein bekannt, so daß auf eine Beschreibung seines Aufbaus in dieser Beschreibung verzichtet wird.
Die zweite Ausführungsform der in Figur 3 dargestellten Ausgleichsgetriebevorrichtung weist eine im wesentlichen mit der in den Figuren 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform identische Arbeitsweise auf.
Bei jeder der ersten und zweiten Ausführungsformen ist, wie beschrieben, ein Keilverzahnungseingriff für die Antriebsverbindung zwischen dem Mitnehmer und dem Ausgleichsgetriebegehäuse sowie für die Antriebsverbindung zwischen dem Mitnehmer und dem außenverzahnten Zahnrad vorgesehen. Die dargestellte Form der Keilverzahnungsverbindung dient jedoch nur der Veranschaulichung, da jede Kombination von Keilverzahnungsverbindungen verwendet werden kann, vorausgesetzt, eine dieser Keilverzahnungsverbindungen erfolgt über eine Außen-Keilverzahnung, während die andere über eine Innen-Keilverzahnung hergestellt wird.
Die vorbeschriebene Ausgleichsgetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bietet die folgenden Vorteile.
Zuerst ist zu beachten, daß die Vorrichtung kleiner bauend ausgeführt und die Anordnung der Teile dank der Tatsache vereinfacht werden kann, daß die Antriebswelle konzentrisch mit den Radantriebsachsen läuft.
Darüber hinaus ist festzustellen, daß ein hohes Untersetzungsverhältnis erzielbar ist, da die Rotation der Antriebswelle mit verringerter Drehzahl über das innenkämmende Planetenraduntersetzungsrad auf das Ausgleichsgetriebegehäuse übertragen wird. Damit entfällt die Notwendigkeit, ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe bereitzustellen, was wiederum zu einer Senkung der Produktionskosten beiträgt.
Die Ausgleichsgetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gestattet an ihrer Antriebsseite eine einfache Installation einer Art Reibungsgetriebevorrichtung. Dieser Typ einer Getriebevorrichtung läßt sich bei hoher Drehzahl betreiben und ermöglicht eine einfache Drehzahlregelung.
Zusätzlich ermöglichen die hohlen Antriebs- und Abtriebswellen eine Reduzierung des Gesamtgewichts der Vorrichtung.
Des weiteren kann der Mitnehmer aufgrund seiner schwimmenden oder schwingenden Lagerung eventuelle Bearbeitungs- oder Montagefehler zwischen zwei mit ihm verbundenen Elementen wirksam ausgleichen. Folglich ist die Anforderung an die Bearbeitungs- und Montagegenauigkeit dieser Teile weniger hoch.
Für das außenverzahnte Rad ist zusätzlich zur Außenverzahnung nur noch eine Keilverzahnung erforderlich. Auf diese Weise kann das Exzenterlager mit einem größeren Innendurchmesser ausgeführt werden und somit eine hohle Antriebswelle mit einem größerem Innendurchmesser aufnehmen. Dadurch wiederum läßt sich eine Radantriebsachse mit einem größeren Durchmesser durch die Antriebswelle führen.
Bei der das Ausgleichsgetriebegehäuse im hohlen Mitnehmer einschließenden Ausführungsform ist die axiale Länge der Vorrichtung verkürzt, um so eine Verringerung der Gesamtgröße und des Gesamtgewichts der Vorrichtung zu verwirklichen.
Bei der Ausführungsform schließlich, die die Außen- oder Innen-Keilverzahnung am Abschnitt des Ausgleichsgetriebegehäuses neben dem außenverzahnten Rad vorsieht, kann der Außendurchmesser des Mitnehmers verkleinert werden, was wiederum zu einer Verringerung von Größe und Gewicht der Vorrichtung führt.

Claims

1. Ausgleichsgetriebevorrichtung mit einem innenkämmenden Planetenraduntersetzungsgetriebe, umfassend:

ein über ein Exzenterelement (12; 42) und ein Exzenterlager (13; 43) auf einer hohlen Antriebswelle (11; 41) sitzendes außenverzahntes Zahnrad (14; 44);

ein stationäres innenverzahntes Zahnrad (16; 45), das mit dem außenverzahnten Zahnrad (14; 44) kämmt;

ein neben dem außenverzahnten Zahnrad angeordnetes Ausgleichsgetriebegehäuse (19; 48);

einen hohlen Mitnehmer (21; 50), der zwischen dem außenverzahnten Zahnrad und dem Ausgleichsgetriebegehäuse eine Antriebsverbindung herstellt;

eine Innen-Keilverzahnung (18; 47) oder eine Außen- Keilverzahnung am außenverzahnten Zahnrad (14; 44);

eine Außen-Keilverzahnung (20) oder eine Innen- Keilverzahnung (49) am Ausgleichsgetriebegehäuse (19; 48);

eine Außen-Keilverzahnung (22; 52) oder eine Innen- Keilverzahnung am einen Ende des Mitnehmers (21; 50), die in die Innen-Keilverzahnung (18; 47) oder die Außen-Keilverzahnung des außenverzahnten Zahnrads (14; 44) eingreift;

eine Innen-Keilverzahnung (23) oder eine Außen- Keilverzahnung (51) am anderen Ende des Mitnehmers (21; 50), die in die Außen-Keilverzahnung (20) oder die Innen-Keilverzahnung (49) des Ausgleichsgetriebegehäuses (19; 48) eingreift; und

linke und rechte Radantriebsachsen (24, 25; 53, 54), die sich vom Ausgleichsgetriebegehäuse (19; 48) aus nach links und rechts erstrecken,

wobei eine (25; 54) dieser linken und rechten Radantriebsachsen durch die Antriebswelle (11; 41) geführt ist.

2. Ausgleichsgetriebevorrichtung mit einem innenkämmenden Planetenraduntersetzungsgetriebe gemäß Anspruch 1, bei der die Außen-Keilverzahnung (20) oder die Innen- Keilverzahnung des Ausgleichsgetriebegehäuses (19) am Außenumfang des Endes des Ausgleichsgetriebegehäuses vorgesehen ist, das dem außenverzahnten Zahnrad (14) gegenüberliegt, und

bei der das Ausgleichsgetriebegehäuse (19) innerhalb des Mitnehmers (21) angeordnet ist.

3. Ausgleichsgetriebevorrichtung mit einem innenkämmenden Planetenraduntersetzungsgetriebe gemäß Anspruch 1, bei der die Außen-Keilverzahnung oder die Innen- Keilverzahnung (49) des Ausgleichsgetriebegehäuses (48) an dem Ende des Ausgleichsgetriebegehäuses vorgesehen ist, das neben dem außenverzahnten Zahnrad (44) liegt, und

bei der eine (54) der linken und rechten Radantriebsachsen sowohl durch den Mitnehmer (50) als auch die Antriebswelle (41) geführt ist.