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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 13/737 713, eingereicht am 9. Januar 2013, die hier in ihrer Gesamtheit als Referenz dient. Die US-Patentanmeldung Nr. 13/737 713 ist eine Continuation-in-part-US-Patentanmeldung Nr. 12/760 988, eingereicht am 15. April 2010, und der US-Patentanmeldung Nr. 12/814 905, eingereicht am 14. Juni 2010, und sie beansprucht ferner die vorläufige US-Patentanmeldung Nr. 61/186 618, eingereicht am 12. Juni 2009.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse, das zur Abstützung von Ritzeln in einem Differential ausgelegt ist, und Ausführungsformen der Erfindung beinhalten ein Differential, das einen Drehmomentring oder ein Ritzelgehäuse einschließt, das zur Abstützung von Ritzeln konfiguriert ist.
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Hintergrund
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In Differentialen verwendete wendelförmig verzahnte Kronenräder sind beim Stand der Technik bekannt, wie z.B. in den
US-Patenten mit den Nummern 3 253 483 und
4 791 832 dargelegt. Allerdings wird eine Eingliederung von wendelförmig verzahnten Kronenrädern in Differentialen wegen z.B. den Anforderungen hinsichtlich der Stärke der Räder nicht generell verwendet, wodurch die Leistungsfähigkeit des Radsatzes in dem Differential nachteilig beeinflusst und/oder die Drehmomenterzeugung begrenzt werden könnte. Weiterhin sind Differentiale mit begrenztem Schlupf häufiger in Fahrzeugen mit Hinterradantrieb eingeschlossen worden und werden in jüngerer Zeit häufiger auch in Fahrzeugen mit Vorderradantrieb eingesetzt, wodurch zusätzliche Anforderungen einschließlich des Raumbedarfs und reduzierter Vorspannverhältnisse entstehen können.
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Zusammenfassung
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Ein Differential umfasst ein Differentialgehäuse; ein Seitenrad, das ein wendelförmig verzahntes Kronenrad aufweist; ein für einen in Wirkverbindung befindlichen oder kämmenden Eingriff mit dem Seitenrad konfiguriertes wendelförmig verzahntes Ritzel; sowie ein Ritzelgehäuse. Das Ritzelgehäuse ist zur Abstützung des wendelförmig verzahnten Ritzels ausgelegt und umfasst: eine erste Stirnfläche; eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche; einen an der ersten Stirnfläche angeordneten ersten Vorsprung; und einen an der zweiten Stirnfläche angeordneten zweiten Vorsprung. Gemäß einigen Ausführungsformen weist das Differential ferner einen Aktuator auf, der für einen Eingriff mit dem Ritzelgehäuse ausgelegt ist. Der Aktuator umfasst eine erste Stirnfläche, die eine Vertiefung beinhaltet, deren Form im Wesentlichen derjenigen des ersten Vorsprungs bzw. des zweiten Vorsprungs an dem Ritzelgehäuse entspricht. Gemäß einigen Ausführungsformen beinhaltet das Differential ferner eine Mehrzahl von Reibscheiben, die zwischen dem Aktuator und dem Differentialgehäuse angeordnet sind. Bei anderen Ausführungsformen kann die Anzahl der Reib- oder Druckscheiben verringert oder diese können vollständig beseitigt werden.
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Ein Gehäuse ist zur Abstützung von mindestens einem wendelförmig verzahnten Ritzel in einem Differential ausgelegt und weist einen generell ringförmigen Ringkörper auf. Der generell ringförmige Ringkörper hat eine erste Stirnfläche sowie einen ersten Vorsprung, der an der ersten Stirnfläche angeordnet ist und sich in axialer Richtung des generell ringförmigen Ringkörpers erstreckt. Der generell ringförmige Ringkörper hat ferner eine zweite Stirnfläche sowie einen zweiten Vorsprung, der an der zweiten Stirnfläche angeordnet ist und sich in axialer Richtung des generell ringförmigen Ringkörpers erstreckt. Der generell ringförmige Ringkörper verfügt ferner über eine Öffnung bzw. ein Loch, die/das sich von einer äußeren radialen Oberfläche des generell ringförmigen Ringkörpers aus radial nach innen erstreckt. Der generell ringförmige Ringkörper weist ebenfalls einen Kanal auf, der sich von der ersten Stirnfläche zu der zweiten Stirnfläche hin erstreckt, wobei der Kanal im Wesentlichen radial zu der Öffnung bzw. dem Loch ausgerichtet ist.
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Bei einigen Ausführungsformen muss das Ritzelgehäuse bzw. der Drehmomentring nicht an einem Differential bzw. Übertragungsgehäuse verschraubt oder anderweitig starr befestigt sein. Stattdessen wird zugelassen, dass sich das Ritzelgehäuse bzw. der Drehmomentring zusammen mit den zugeordneten Ritzeln zwischen zwei Seitenrädern in axialer Richtung bewegen oder “rutschen” kann. Ein derartiges Ritzelgehäuse (bzw. Drehmomentring) kann für einen Eingriff mit einem Differential oder Übertragungsgehäuse verkoppelt oder ausgelegt sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nun werden lediglich beispielhaft Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
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1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Differentials gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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2 eine Querschnittsansicht eines Differentials gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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3 eine perspektivische Ansicht eines Ritzelgehäuses des Differentials von 1 ist.
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4 eine perspektivische Ansicht eines Ritzels und eines Seitenrades des Differentials von 1 ist.
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5 eine perspektivische Ansicht eines Aktuators des Differentials von 1 ist.
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6 eine perspektivische Ansicht des Aktuators von 5 ist, der in einem Differentialgehäuse des Differentials von 1 angeordnet ist.
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7A–7B schematische Ansichten von Kräften sind, die auf das Ritzelgehäuse von 2 einwirken.
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8 eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines Differentials gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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9A und 9B perspektivische Explosionsansichten von Differentialen gemäß Ausführungsformen der Erfindung sind.
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10A und 10B Querschnittsansichten von Differentialen gemäß Ausführungsformen der Erfindung sind.
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11A und 11B perspektivische Ansichten von Ritzelgehäusen gemäß Ausführungsformen der Erfindung sind.
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12 eine perspektivische Ansicht eines Ritzelgehäuses gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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Ausführliche Beschreibung
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Nun erfolgen ausführliche Bezüge auf Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wobei einige ihrer Beispiele im Folgenden beschrieben werden und in den beiliegenden Zeichnungen illustriert sind. Obgleich die Erfindung im Zusammenhang mit Ausführungsformen beschrieben werden wird, versteht sich, dass dadurch die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt wird. Im Gegenteil beabsichtigt die Erfindung, alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abzudecken, sofern diese in den durch die beiliegenden Ansprüche ausgedrückten Rahmen der Erfindung fallen.
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Die 1–2 illustrieren allgemein eine Ausführungsform eines Differentials 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Differential 10 kann ein Ritzelgehäuse 12 aufweisen (das in bestimmten Kontexten oder Fällen auch als ein “Drehmomentring” bezeichnet werden kann). Nun auf die 1 und 3 Bezug nehmend kann das Ritzelgehäuse 12 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aus einem Stück gefertigt sein (z.B. eine einheitliche, integrale und/oder monolithische Struktur aufweisen). Das Ritzelgehäuse 12 kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung generell ringförmig beschaffen sein. Das Ritzelgehäuse 12 kann eine äußere radiale Oberfläche 14 aufweisen, die sich in Umfangsrichtung um das Ritzelgehäuse 12 herum erstreckt. Ferner kann das Ritzelgehäuse 12 eine erste Stirnfläche 16 sowie eine zweite Stirnfläche 18 beinhalten. Die zweite Stirnfläche 18 kann der ersten Stirnfläche 16 gegenüberliegen.
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Das Ritzelgehäuse 12 kann einen ersten Vorsprung 20 umfassen, der an der ersten Stirnfläche 16 angeordnet ist. Der erste Vorsprung 20 kann sich in der axialen Richtung des generell ringförmigen Ringkörpers erstrecken, der das Ritzelgehäuse 12 aufweist. Ferner kann das Ritzelgehäuse 12 einen zweiten Vorsprung 22 beinhalten, der an der zweiten Stirnfläche 18 angeordnet ist. Der zweite Vorsprung 22 kann sich in der axialen Richtung des generell ringförmigen Ringkörpers erstrecken, der das Ritzelgehäuse 12 umfasst. In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Ritzelgehäuse 12 einen einzelnen Vorsprung 20 an der ersten Stirnfläche 16 sowie einen einzelnen Vorsprung 22 an der zweiten Stirnfläche 18 aufweisen. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann das Ritzelgehäuse 12 eine Mehrzahl von Vorsprüngen 20 an der ersten Stirnfläche 16 und/oder eine Mehrzahl von Vorsprüngen 22 an der zweiten Stirnfläche 18 aufweisen. Mindestens einer der ersten Vorsprünge 20 kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Rampe oder einen Keil umfassen. Jeder der ersten Vorsprünge 20 kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Rampe oder einen Keil aufweisen. Mindestens einer der zweiten Vorsprünge 22 kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Rampe oder einen Keil umfassen. Jeder der zweiten Vorsprünge 22 kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Rampe oder einen Keil aufweisen.
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Mindestens einer der ersten Vorsprünge 20 kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Mehrzahl von Oberflächen beinhalten. Beispielsweise und ohne Einschränkung kann mindestens eine der Oberflächen im Wesentlichen parallel zu der ersten Stirnfläche 16 liegen, und mindestens eine der Oberflächen kann relativ zu der ersten Stirnfläche 16 im Wesentlichen angewinkelt angeordnet sein. Mindestens einer der zweiten Vorsprünge 22 kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Mehrzahl von Oberflächen aufweisen. Beispielsweise und ohne Einschränkung kann mindestens eine der Oberflächen im Wesentlichen parallel zu der zweiten Stirnfläche 18 liegen, und mindestens eine der Oberflächen kann relativ zu der zweiten Stirnfläche 18 im Wesentlichen angewinkelt angeordnet sein. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann mindestens einer der ersten Vorsprünge 20 und/oder zweiten Vorsprünge 22 etwa drei Oberflächen aufweisen. Obgleich eine Rampe bzw. ein Keil ausführlich erwähnt und allgemein dargestellt ist, die/der drei Oberflächen aufweist/aufweisen, können die ersten und zweiten Vorsprünge 20, 22 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung auch weniger oder mehr Oberflächen haben.
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Das Ritzelgehäuse 12 kann zum Anordnen und/oder Abstützen eines oder mehrerer Ritzel 24 ausgelegt sein. Die Ritzel 24 können in einem radialen Muster angeordnet sein, oder sie können in Umfangsrichtung mit Abstand zueinander um den Umfang des Ritzelgehäuses 12 herum vorgesehen werden. Das Ritzelgehäuse 12 kann eine Mehrzahl von sich radial nach innen erstreckenden Öffnungen bzw. Löcher 26 aufweisen. Die Öffnungen 26 können sich von der äußeren radialen Oberfläche 14 des Ritzelgehäuses 12 aus radial nach innen in das Ritzelgehäuse 12 erstrecken. Die Öffnungen 26 können jeweils eine Achse aufweisen, die sich von dem ungefähren Mittelpunkt des Ritzelgehäuses 12 im Wesentlichen radial nach außen erstreckt. Mindestens einer der ersten Vorsprünge 20 des Ritzelgehäuses 12 kann in der Nähe der Öffnung 26 angeordnet werden. Mindestens einer der zweiten Vorsprünge 22 des Ritzelgehäuses 12 kann in der Nähe der Öffnung 26 vorgesehen werden. Beispielsweise und ohne Einschränkung können ungefähr sechs Öffnungen 26 vorliegen, die sich durch das Ritzelgehäuse 12 erstrecken. Obwohl hier im Einzelnen sechs Öffnungen 26 erwähnt sind, können in anderen Ausführungsformen der Erfindung auch weniger oder mehr Öffnungen 26 vorliegen. Die Öffnungen 26 können gleichwinklig um den Umfang des Ritzelgehäuses 12 herum beabstandet sein. Obgleich die Öffnungen 26 als gleichwinklig beabstandet um den Umfang des Ritzelgehäuses 12 herum beschrieben worden sind, sind die Öffnungen 26 in anderen Ausführungsformen der Erfindung in jeder beliebigen Anordnung und/oder Konfiguration zueinander beabstandet sein.
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Ferner kann das Ritzelgehäuse 12 eine innere radiale Oberfläche 28 aufweisen. Das Ritzelgehäuse 12 einschließlich der inneren radialen Oberfläche 28 kann dazu ausgelegt sein, die Ritzel 24 an einer Axialbewegung zu hindern. Die innere radiale Oberfläche 28 kann sich in Umfangsrichtung um das Ritzelgehäuse 12 herum erstrecken, sodass jede der Öffnungen 26 eine Blindöffnung aufweisen kann. Beispielsweise kann ein erstes Ende der Öffnung 26 an der äußeren radialen Oberfläche 14 offen sein, während ein zweites Ende der Öffnung 26 an der inneren radialen Oberfläche 28 geschlossen sein kann. Das zweite Ende der Öffnung 26 kann dem ersten Ende der Öffnung 26 gegenüberliegen. Das Ritzelgehäuse 12 kann ferner einen Kanal 30 beinhalten, der sich von der ersten Stirnfläche 16 zu der zweiten Stirnfläche 18 des generell ringförmigen Ringkörpers des Ritzelgehäuses 12 hin erstreckt. Der Kanal 30 kann weitestgehend zu den Öffnungen 26 ausgerichtet sein (z.B. im Wesentlichen radial zu den Öffnungen 26 ausgerichtet). Weiterhin kann die Anzahl an Kanälen 30 generell der Anzahl an Öffnungen 26 in dem Ritzelgehäuse 12 entsprechen, obgleich in Ausführungsformen der Erfindung auch weniger oder mehr Kanäle 30 als die Anzahl an Öffnungen 26 verwendet werden können. Das Ritzelgehäuse 12 kann zur Abstützung der Ritzel 24 konfiguriert sein, die in einem in Wirkverbindung befindlichen oder kämmenden Eingriff mit den Seitenrädern 32 stehen. Das Ritzelgehäuse 12 ist in 4 aus illustrativen Gründen nicht dargestellt, und 4 illustriert generell den in Wirkverbindung befindlichen oder kämmenden Eingriff zwischen den Ritzeln 24 und Seitenrädern 32. Wie generell beschrieben und illustriert kann das Ritzelgehäuse 24 Druck auf die Ritzel 24 ausüben, um sie umher und/oder um eine axiale Mittellinie der Seitenräder 32 herum zu bewegen.
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Weiterhin auf die 1–3 Bezug nehmend kann das Differential 10 die Ritzel 24 aufweisen. Das Ritzel 24 kann über ein wendelförmig verzahntes Ritzel verfügen. Dementsprechend kann das Ritzel 24 eine Anzahl an Schrägzähnen umfassen. Die Anzahl an Schrägzähnen sowie die Geometrie der Zahnflanke der Schrägzähne kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung variieren. Das wendelförmig verzahnte Ritzel 24 kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung generell zylindrisch beschaffen sein, obgleich die Form des wendelförmig verzahnten Ritzels gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung auch unterschiedlich ausfallen kann. In einigen Ausführungsformen der Erfindung kann eine Mehrzahl von Ritzeln 24 vorliegen. Die Anzahl der Ritzel 24 in dem Differential 10 kann variieren. Allerdings können generell mindestens zwei Ritzel 24 vorliegen. In einer Ausführungsform kann die Anzahl an Ritzeln 24 etwa sechs betragen, obgleich in anderen Ausführungsformen auch mehr oder weniger Ritzel 24 verwendet werden können. Die Anzahl an Ritzeln 24 kann generell der Anzahl an Öffnungen 26 in dem Ritzelgehäuse 12 entsprechen, obgleich in Ausführungsformen der Erfindung relativ zu der Anzahl an Öffnungen 26 auch weniger Ritzel 24 vorlegen können. In diesen Ausführungsformen der Erfindung bleibt/bleiben mindestens eine oder mehrere der Öffnungen 26 offen. Die Größe der Ritzel 24 kann ebenfalls variieren, aber generell so bemessen sein, dass sie innerhalb der Öffnungen 26 des Drehmomentrings eingepasst werden können, um zu bewerkstelligen, dass sich die Ritzel 24 innerhalb der Öffnungen 26 frei drehen. Die Ritzel 24 können generell axial zwischen der inneren radialen Oberfläche 28 des Ritzelgehäuses 12 und einer Innenfläche eines Differentialgehäuses (oder des anderen Gehäuses für die Ritzelgehäuse 12) eingeschlossen sein.
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Nun auf die 1–2 und 4 Bezug nehmend kann das Differential 10 ferner die Seitenräder 32 aufweisen. Die Seitenräder 32 können eine Wendelstirnfläche aufweisen (d.h. sie verfügen über wendelförmig verzahnte Kronenräder). Dementsprechend können die Seitenräder 32 eine Anzahl an Schrägzähnen aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung kann die Anzahl an Schrägzähnen und die Geometrie der Zahnflanke der Schrägzähne variieren. Die Verwendung einer Schmiedetechnik für die Seitenräder 32 anstatt der Zerspanungstechnik kann die Stärke der Seitenräder 32 signifikant verbessern. Dementsprechend können wendelförmig verzahnte Kronenräder, die die Seitenräder 32 aufweisen, robust und gut abgestützt sein. Die Verwendung von hochfesten wendelförmig verzahnten Kronenrädern kann auch eine verbesserte Drehmomenterzeugung sowie einen größeren Arbeitsbereich an Drehmomentvorspannverhältnissen bereitstellen. Zusätzlich kann durch die kompakte Größe der die wendelförmig verzahnten Kronenräder aufweisenden Seitenräder 32 zusammen mit einem Ritzelgehäuse 12 eine höhere Flexibilität bei dem Raumbedarf und der Gestaltung ermöglicht werden, wodurch die Transportierbarkeit eines Differentials, das die Seitenräder 32 enthält, verbessert wird. Insbesondere kann die Technik verzahnter Wendelstirnflächen ermöglichen, dass die Seitenräder 32 zusammen mit verschiedenen Packungsgestaltungen von verschiedenen Kraftfahrzeugmodellen verwendet werden. Die kompakte Größe der wendelförmig verzahnte Kronenräder aufweisenden Seitenräder 32 zusammen mit einem Ritzelgehäuse 12 kann ferner bewerkstelligen, dass die Richtung von Dynamikkräften in einer vorteilhafteren Weise ausfällt.
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Die wendelförmig verzahnte Stirnfläche jedes Seitenrades 32 kann dem Ritzelgehäuse 12 gegenüberliegen. Die Seitenräder 32 können dazu ausgelegt sein, in einem in Wirkverbindung befindlichen oder kämmenden Eingriff mit den Ritzeln 24 zu stehen. Im Einzelnen können die Schrägzähne der Seitenräder 32 in einem in Wirkverbindung befindlichen oder kämmenden Eingriff mit den Schrägzähnen der Ritzel 24 stehen. Sowohl die Schrägzähne der Seitenräder 32 wie die Schrägzähne der Ritzel 24 können sich in die Kanäle 30 in dem Ritzelgehäuse 12 hinein erstrecken. Durch den konfigurierten kämmenden Eingriff zwischen den Ritzeln 24 und den Seitenrädern 32 können die Seitenräder 32 zur Rotation um ihre Achse gezwungen werden. Die Seitenräder 32 können dazu ausgelegt werden, Drehmoment von den Ritzeln 24 zu einem Abtrieb (z.B. den Achswellen eines Kraftfahrzeugs) zu übertragen. Da der Abtrieb (z.B. die Achswellen) mit dem Gelände verbunden und mit den Seitenrädern 32 verkoppelt ist, kann sich ein Kraftfahrzeug, das das Differential 10 einschließt, bewegen. Wenn die Seitenräder 32 durch den Geländekontakt über den Abtrieb (z.B. die Achswellen) mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren, können sich die Ritzel 24 zur Kompensation innerhalb des Ritzelgehäuses 12 in Eingriff mit den Seitenrädern 32 drehen. Ein erstes und zweites Seitenrad 32 kann an gegenüberliegenden Seiten des Ritzelgehäuses 12 angeordnet werden. Jedes Seitenrad 32 kann einen ersten ringförmigen Nabenbereich 34 aufweisen, der beispielsweise zur Aufnahme einer (nicht dargestellten) Achswelle eines Kraftfahrzeugs ausgelegt ist. Eine innere radiale Oberfläche des ersten ringförmigen Nabenbereiches 34 des Seitenrades 32 kann eine Mehrzahl von Keilzähnen aufweisen. Die Achswellen können durch eine verzahnte Verbindung mit den Keilzähnen an die Seitenräder 32 angeschlossen werden.
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Nun auf die 1–2 und 5 Bezug nehmend kann das Differential 10 ferner einen Aktuator 36 aufweisen. Der Aktuator 36 kann für einen Eingriff mit dem Ritzelgehäuse 12 konfiguriert sein. Der Aktuator 36 kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung generell ringförmig beschaffen sein. Der Aktuator 36 kann eine äußere radiale Oberfläche 38 aufweisen, die sich in Umfangsrichtung um den Aktuator 36 herum erstreckt. Ferner kann der Aktuator 36 eine erste Stirnfläche 40 sowie eine zweite Stirnfläche 42 beinhalten. Die zweite Stirnfläche 42 kann der ersten Stirnfläche 40 gegenüber liegen. Der Aktuator 36 kann eine Vertiefung 44 umfassen, die an der ersten Stirnfläche 40 angeordnet ist. In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Aktuator 36 eine einzelne Vertiefung 44 an der ersten Stirnfläche 40 aufweisen. Der Aktuator 36 kann in einigen Ausführungsformen der Erfindung eine Mehrzahl von Vertiefungen 44 an der ersten Stirnfläche 40 beinhalten. Die Form der Vertiefung 44 kann generell der Form des ersten Vorsprungs 20 bzw. des zweiten Vorsprungs 22 an dem Ritzelgehäuse 12 entsprechen. In einer Ausführungsform der Erfindung kann die erste Stirnfläche 40 dazu konfiguriert sein, dem Ritzelgehäuse 12 gegenüberzuliegen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eine der Vertiefungen 44 eine Mehrzahl von Oberflächen aufweisen. Beispielsweise und ohne Einschränkung kann mindestens eine der Oberflächen im Wesentlichen parallel zu der ersten Stirnfläche 40 liegen, und mindestens eine der Oberflächen kann relativ zu der ersten Stirnfläche 40 im Wesentlichen angewinkelt angeordnet sein. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eine der Vertiefungen 44 etwa drei Oberflächen aufweisen. Obgleich hier explizit eine Vertiefung mit drei Oberflächen erwähnt und illustriert ist, kann die Vertiefung 44 gemäß verschiedener anderer Ausführungsformen der Erfindung auch über weniger oder mehr Oberflächen verfügen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die zweite Stirnfläche 42 des Aktuators 36 generell oder weitestgehend flach ausfallen. Beispielsweise und ohne Einschränkung muss die zweite Stirnfläche 42 des Aktuators 36 keine Vertiefung aufweisen. Die äußere radiale Oberfläche 38 des Aktuators 36 kann mindestens eine und/oder eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden Zungen 46 umfassen. Beispielsweise und ohne Einschränkung kann der Aktuator 36 drei Zungen 46 aufweisen.
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Obgleich hier explizit drei Zungen 46 erwähnt und illustriert sind, kann der Aktuator gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung über weniger oder mehr Zungen 46 verfügen. Die Zungen 46 können gleichwinklig um den Umfang und/oder die Peripherie des Aktuators 36 herum beabstandet angeordnet sein. Dementsprechend können gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Zungen 46 ungefähr 120° voneinander entfernt angeordnet sein. Die Zungen 46 können generell für einen Eingriff mit dem Differentialgehäuse 50 konfiguriert sein. Beispielsweise und ohne Einschränkung können Zungen 46 für einen Eingriff mit Schlitzen in dem Differentialgehäuse 50 konfiguriert sein. 6 stellt generell den in dem Differentialgehäuse 50 angeordneten Aktuator 36 dar. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann Drehmoment von dem Differentialgehäuse 50 zu dem Aktuator 36 übertragen werden. Der Aktuator 36 kann dazu ausgelegt sein, das Ritzelgehäuse 12 anzutreiben. Der Aktuator 36 kann dazu konfiguriert sein, die Ritzel 24 mit Seitenrädern 32 zu verriegeln, wodurch Druck auf beide Reibscheibenbaugruppen 48 ausgeübt und gleichzeitig Drehmoment zu beiden Rädern eines (nicht dargestellten) Kraftfahrzeugs übertragen wird.
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Auf die 1–2 Bezug nehmend kann das Differential 10 ferner Reibscheibenbaugruppen 48 (z.B. eine Mehrzahl von Reibscheiben) umfassen. Die Reibscheibenbaugruppen 48 können an beiden Seiten des Ritzelgehäuses 12 angeordnet sein. Die Reibscheibenbaugruppen 48 können zwischen dem Aktuator 36 und dem Differentialgehäuse 50 angeordnet sein. Mindestens eine der Mehrzahl von Reibscheiben der Reibscheibenbaugruppe 48 kann einen Überzug aufweisen. Beispielsweise kann mindestens eine der Mehrzahl von Reibscheiben der Reibscheibenbaugruppe 48 mit einem Überzug versehen sein, der dazu ausgelegt ist, die Reibscheiben bei ihrer Reaktion auf eine Bewegung zwischen den Seitenrädern 32 und dem Differentialgehäuse 50 zu unterstützen. Die von dem Aktuator 36 ausgeübte Axialkraft kann generell von dem Eingangsdrehmoment und von dem Rampen- bzw. Keilwinkel an dem Aktuator 36 abhängen. Während Lenkvorgängen des Kraftfahrzeugs bei höheren Geschwindigkeiten auf Oberflächen mit hohem Reibungskoeffizient können die beiden Räder unterschiedliche Gegenmomente und Drehzahlen aufweisen. Da die Drehmomentkapazität der Reibscheibenbaugruppen 48 geringer als das an beiden Seitenrädern 32 verfügbare Drehmoment ist, kann durch die Differentialwirkung ein Schlupf der Reibscheibenbaugruppen 48 bewerkstelligt werden, wodurch sich das äußere Rad beispielsweise schneller drehen kann als das innere Rad. Tritt ein Schlupf eines Rades infolge einer Oberfläche mit niedrigem Reibungskoeffizient unter dem Rad auf, kann das Ritzelgehäuse 12 dazu konfiguriert werden, eine gegen den Aktuator 36 wirkende Axialkraft zu erzeugen. Nun auf die 7A–7B Bezug nehmend ist dort generell ein Schema der Reaktionskraft illustriert. Diese kann zu einer Kompression der Reibscheibenbaugruppen 48 gegen die Seitenräder 32 führen, wodurch Drehmoment von dem Differentialgehäuse 50 durch die Reibscheibenbaugruppe 48 zu dem Seitenrad 32 übertragen wird. In 7B kann die Axialkraft Fa, die durch die Rampe bzw. den Keil 22 an dem Ritzelgehäuse 12 gegen den Aktuator 36 erzeugt wird, mittels folgender Gleichung berechnet werden: Fa = F/ tan φ, wobei F die Eingangskraft und φ der Rampen- oder Keilwinkel an der Rampe bzw. dem Keil 22 des Ritzelgehäuses 12 ist.
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Das Differentialgehäuse 50 kann zusammen mit der Abdeckung 52 bereitgestellt werden, um das Ritzelgehäuse 12, die Ritzel 24, die Seitenräder 32 und/oder jede Anzahl an weiteren Komponenten des Differentials 10 zu beherbergen. Ferner kann das Differential 10 ein (nicht dargestelltes) Hohlrad aufweisen. Das Hohlrad kann auf konventionelle Weise mit einer (nicht dargestellten) Eingangs- und oder Antriebsquelle verbunden werden, um das Differentialgehäuse 50 zu rotieren. Weiterhin kann das Differential 10 Druckscheiben 54 beinhalten. Die Druckscheiben 54 können zwischen einer Druckstirnfläche des Differentialgehäuses 50 und einer Druckstirnfläche des Seitenrades 32 sowie zwischen einer Druckstirnfläche der Abdeckung 52 und einer Druckstirnfläche des Seitenrades 32 bereitgestellt werden. Die Druckscheiben 54 können zur Steuerung des Spiels bereitgestellt werden, da die Reibscheibenbaugruppen 48 von der axialen Druckkraft der Seitenräder 32 getrennt werden können.
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In einigen Ausführungsformen muss, während eine Anzahl an Komponenten oder Merkmalen wie weiter oben beschrieben ausfällt, das Ritzelgehäuse (bzw. der Drehmomentring) 12 nicht an einem Übertragungsgehäuse verschraubt oder anderweitig starr befestigt sein. Stattdessen wird ermöglicht, dass sich das Ritzelgehäuse 12 zusammen mit den zugeordneten Ritzeln 24 in axialer Richtung zwischen den Seitenrädern 32 bewegen oder “rutschen” kann. Ein derartiges Ritzelgehäuse 12 kann an ein Differential oder Übertragungsgehäuse gekoppelt oder für den Eingriff mit ihm ausgelegt sein.
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Indem ermöglicht wird, dass sich das Ritzelgehäuse (bzw. der Drehmomentring) 12 wie offenbart axial bewegen (oder rutschen) kann, wird unter anderem die Fähigkeit zur Übertragung von Drehmoment von dem zugeordneten Gehäuse zu dem Radsatz beibehalten; und die Radzahnkupplung bzw. der Eingriff kann verbessert werden (im Vergleich zu einem Ritzelgehäuse, das an einem Gehäuse verschraubt oder anderweitig starr befestigt ist). Eine derartige Flexibilität bei der Positionierung kann ferner einen Druckselbstausgleich an jeder Seite des Ritzelgehäuses 12 ermöglichen. Durch einen verbesserten Radzahneingriff können unter anderem die Leistungsfähigkeit, Haltbarkeit und Lebensdauer der Räder verbessert werden.
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In solchen Ausführungsformen beherbergt das Ritzelgehäuse 12 zugeordnete Ritzel (oder Ritzelräder) 24 und ist dazu ausgelegt, über die Ritzel 24 Drehmoment von dem Gehäuse zu den Seitenrädern 32 zu übertragen. Das Ritzelgehäuse (bzw. der Drehmomentring) 12 ist dazu konfiguriert, sich zusammen mit den beherbergten Ritzeln 24 zwischen den Seitenrädern 32 axial zu bewegen (oder zu rutschen). Eine derartige Konfiguration kann es ermöglichen, dass die Ritzel 24 eine höhere Bewegungsfreiheit haben, um eine bessere Passung zu den Seitenrädern 32 aufzuweisen (indem sie z.B. ihre Positionen optimieren). Ein verbesserter Eingriff zwischen den Ritzeln 24 und den Seitenrädern 32 kann unter anderem die Lebensdauer der Räder erhöhen. Obwohl das Ritzelgehäuse 12 wie erwähnt für eine Axialbewegung ausgelegt ist, kann das Ritzelgehäuse mit dem Differential (oder Übertragungsgehäuse) in einer Vielzahl von Möglichkeiten einschließlich der hier offenbarten exemplarischen Weisen verkoppelt werden, um Drehmoment zu übertragen.
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Eine Querschnittsansicht eines Bereichs eines Differentials gemäß einer Ausführungsform ist generell in 8 dargestellt. Die 9 und 10 illustrieren generell perspektivische Explosionsansichten von Differentialen, die gemäß der Erfindung konfiguriert sind. Es sei darauf hingewiesen, dass obgleich das Differential 10 Druckscheiben 54 (siehe z.B. 9A) und Reibscheiben aufweisen kann, in Ausführungsformen, in denen eine Axialbewegung des Ritzelgehäuses 12 ermöglicht wird, weniger Druckscheiben und/oder Reibscheiben vorliegen oder diese vollständig beseitigt werden können. Und obgleich ferner die Ritzel 24 mit Ritzelführungen 25 dargestellt sind (wie z.B. in 9B illustriert), können in anderen Ausführungsformen diese Führungen überflüssig sein oder vorsätzlich beseitigt werden. Die Beseitigung derartiger Ritzelführungen 25 und diesbezüglicher Öffnungen (die dazu ausgelegt sind, Teile der Ritzelführungen an- oder aufzunehmen) kann unter anderem die Baugruppe verbessern und die mit ihr verbundenen Herstellungskosten verringern. Beispielsweise und ohne Einschränkung können in einigen Ausführungsformen die Seitenräder 32 geschmiedet sein und die Ritzel 24 können walzgefräst sein.
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Lediglich beispielshalber und ohne Einschränkung kann das Ritzelgehäuse wie in den 9A und 9B dargestellt eine oder mehrere Übertragungsanordnungen 60 umfassen. Die derartige(n) Übertragungsanordnung(en) 60 kann/können dazu konfiguriert sein, mit einem Differential- oder Übertragungsgehäuse in Eingriff zu treten oder verkoppelt zu werden, um Drehmoment zu übertragen. In der in den 9 und 10 illustrierten Ausführungsform und wie weiterhin in 12 dargestellt erstreckt sich eine Mehrzahl von Übertragungsanordnungen 60 von einer äußeren radialen Oberfläche 62 des Ritzelgehäuses 12 radial nach außen. Derartige Übertragungsanordnungen 60 können in verschiedener Anzahl, in unterschiedlichen Abständen, Formen und Größen vorliegen, einschließlich, ohne sich jedoch darauf zu begrenzen, Außendurchmesser-Ansätze oder -Verzahnungen. Darüber hinaus können sich derartige Übertragungsanordnungen von einem gesamten Umfang der äußeren radialen Oberfläche erstrecken, oder wie in dem illustrierten Beispiel dargestellt, von weniger als einem gesamten Umfang (z.B. über die “Dicke”). Die 10A und 10B illustrieren generell Querschnittsansichten von Differentialen, die gemäß Ausführungsformen der Erfindung konfiguriert sind.
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Die 11A und 11B illustrieren generell eine weitere Ausführungsform eines Ritzelgehäuses 12, in dem die Übertragungsanordnungen 60 stattdessen auf einer axialen Oberfläche 64 des Ritzelgehäuses 12 bereitgestellt sind. Ähnlich dazu können derartige Übertragungsanordnungen 60 in verschiedener Anzahl, in unterschiedlichen Abständen, Formen und Größen vorlegen, einschließlich, ohne sich jedoch darauf zu begrenzen, der generell dargestellten axialen Ansätze. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsformen eine oder mehrere Übertragungsanordnungen auf sowohl einer axialen wie einer radialen Oberfläche des Ritzelgehäuses bereitgestellt werden und sich von dort aus erstrecken (z.B. einschließlich der in den 11A und 12 dargestellten Übertragungsanordnungen).
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Die obigen Beschreibungen spezifischer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfolgten aus illustrativen und deskriptiven Gründen. Sie beabsichtigen nicht, umfänglich zu sein oder die Erfindung auf die genauen offenbarten Formen zu begrenzen, denn angesichts der Erfindung sind zahlreiche Modifikationen und Variationen möglich. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um es den Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung und verschiedene Ausführungsformen mit unterschiedlichen Modifikationen anzuwenden, die sich für den jeweiligen vorgesehenen Einsatzzweck eignen. Die Erfindung ist in der obigen Beschreibung ausführlich erläutert worden, und es wird davon ausgegangen, dass sich dadurch für die Fachleute zahlreiche Abänderungen und Modifikationen der Erfindung ergeben. Es ist beabsichtigt, dass sämtliche derartigen Abänderungen und Modifikationen in der Erfindung eingeschlossen sind, sofern sie in den Rahmen der beiliegenden Ansprüche fallen. Es ist beabsichtigt, dass der Rahmen der Erfindung durch die beiliegenden Ansprüche und ihre Äquivalente festgelegt wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 3253483 [0003]
- US 4791832 [0003]