DE69611313T2

DE69611313T2 - Schmiersystem für Kraftfahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE69611313T2
Application number: DE69611313T
Authority: DE
Inventors: Eiji Ichioka; Takeharu Koide; Yoshihiko Sasaki; Kinya Yoshii
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1996-03-05
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2016-03-06
Also published as: KR960034806A; EP0731291B1; EP0731291A3; DE69611313D1; US5643127A; EP0731291A2; KR100216323B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf eine Kraftfahrzeug-Energierübertragung, bei der alle Rotationselemente still stehen, wenn ein Kraftfahrzeug angehalten wird, und insbesondere auf eine Schmiervorrichtung für eine solche Kraftfahrzeug-Energieübertragung, bei der eine durch ein Rotationselement der Energieübertragung angetriebene mechanische Ölpumpe verwendet wird.

Diskussion des in Beziehung stehenden Standes der Technik

Ein Kraftfahrzeug-Energieübertragungssystem, das eine Geschwindigkeitsänderungsvorrichtung oder eine Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung und eine Differentialgetriebevorrichtung aufweist, weist eine Schmiervorrichtung zum Schmieren von verschiedenen, in diesem angeordneten Rotationselementen auf, um Lagerabschnitte und miteinander in Eingriff stehende Abschnitte der Rotationselemente vor Freßerscheinungen und frühem Verschleiß zu schützen. Es wurden unterschiedliche Typen von solchen Schmiervorrichtungen für das Fahrzeug-Energieübertragungssystem vorgeschlagen. Ein Beispiel der bekannten Schmiervorrichtung ist eine sogenannte "Ölbadschmiervorrichtung", bei der zu schmierende Lager- und andere Abschnitte des Energieübertragungssystems (im folgenden wird sich auf diese wo es angebracht ist als "Schmierstellen" bezogen) in ein Schmierölbad getaucht sind und somit durch das Öl während des Betriebes der Energieübertragung geschmiert werden. Ein weiteres Beispiel für die bekannte Schmiervorrichtung ist eine sogenannte "Schmiervorrichtung mit zwangsläufiger Zuführung", bei der Schmieröl unter Druck gesetzt wird und das unter Druck gesetzte Öl den, Schmierstellen zu geführt wird. Es sind zwei Arten von Schmiervorrichtungen mit zwangsläufiger Zuführung bekannt, und zwar eine mechanisch betriebene und eine elektrisch betriebene. Bei der mechanisch betriebenen Schmiervorrichtung mit zwangsläufiger Zuführung wird eine Ölpumpe zum Zuführen von unter Druck gesetztem Schmieröl durch ein geeignetes Rotationselement des Energieübertragungssystem angetrieben. Bei der elektrisch betriebenen Schmiervorrichtung mit zwangsläufiger Zuführung wird eine elektrisch betriebene Pumpe zum Zuführen des unter Druck gesetzten Schmieröls verwendet.
Bei der Ölbadschmiervorrichtung gemäß Vorbeschreibung wird das Schmieröl bewegt oder gerührt und durch die Rotationselemente des Energieübertragungssystems verteilt, wenn diese Rotationselemente in Drehung versetzt werden. Dementsprechend besteht eine Tendenz dahingehend, daß das Kraftfahrzeug in unerwünschterweise Weise einen relativ großen Energieverlust zu verzeichnen hat, wenn dieses mit vergleichsweiser hoher Geschwindigkeit fährt. Wenn diese Ölbadschmiervorrichtung beispielsweise in einem Fahrzeug mit Elektromotor verwendet wird, wird die zurückgelegte Entfernung oder Meilenzahl des Fahrzeug je Batterieladung in unerwünschter Weise verringert. Ferner besteht die Wahrscheinlichkeit, daß das Schmieröl überhitzt wird, was zur Blasenbildung und zu einer frühen Verschlechterung des Öls führt; ein leichtes Lecken des Öls kann die Folge sein.
Im Unterschied zu Ölbadschmiervorrichtung besteht bei der mechanischen Schmiervorrichtung mit zwangsläufiger Zuführung nicht die Wahrscheinlichkeit, daß ein großer Energieverlust auftritt. Beim Fahrzeug mit Elektromotor stehen jedoch alle Rotationselemente still, wenn das Fahrzeug anhält. Dementsprechend wird eine mechanische Ölpumpe, die durch ein Rotationselement der Energieübertragung angetrieben wird, beim Anhalten des Fahrzeugs mit Elektromotor ausgeschaltet; daher wird das Schmieröl den Schmierstellen im Übertragungssystem nicht mehr zugeführt. Das bedeutet, daß das Energieübertragungssystem bei erneutem Anlassen des Fahrzeugs nach einem Anhalten nicht in angemessener Weise geschmiert werden kann. Genauer gesagt beginnt das Energieübertragungssystem beim Anlassen des Fahrzeugs mit der Drehung; dementsprechend wird das Öl durch die mechanische Pumpe zugeführt und allmählich zu den Schmierstellen gebracht. Es bedarf jedoch einiger Zeit bevor das Öl an den Schmierstellen angelangt. Beim Anlassen des Fahrzeugs und unmittelbar danach ist die Rotationsgeschwindigkeit des Energieübertragungssystems relativ gering; dementsprechend ist die Menge an von der Pumpe zugeführtem Schmieröl gering. Es ist jedoch eine große Menge an Schmieröl erforderlich, um das Übertragungssystem beim Anlassen des Fahrzeugs und unmittelbar danach ausreichend zu schmieren, da ein vergleichsweise großes Drehmoment zum Energieübertragungssystem übertragen wird und eine dementsprechend große Last auf die Lager- und Eingriffsabschnitte des Übertragungssystems wirkt. Wenn die Fahrzeugräder beim Anlassen des Fahrzeugs gegenüber der Straßenoberfläche einen Schlupf aufweisen, rotieren die Zahnräder des Differentialgetriebes mit hoher Drehzahl, wobei eine große Last auf diese wirkt; daher ist zum Schmieren der Zahnräder eine große Menge an Schmieröl erforderlich.
Bei der elektrisch betriebenen Schmiervorrichtung mit zwangsläufiger Zuführung ist eine elektrisch betriebene Ölpumpe dazu in der Lage, das Schmieröl unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit des Energieübertragungssystems zu den Schmierstellen zu führen. Somit wird die elektrisch betriebene Schmiervorrichtung mit zwangsläufiger Zuführung vorzugsweise bei einem Fahrzeug mit Elektromotor verwendet, wobei alle Rotationselemente des Energieübertragungssystems beim Anhalten des Fahrzeugs abgeschaltet werden. Diese Schmiervorrichtung, bei der ein Elektromotor zum Antrieb der elektrischen Ölpumpe notwendig ist, hat jedoch eine kürzere Lebensdauer; bei dieser sind häufigere Durchsichten und ein häufigeres Ersetzen von Bauteilen als bei der mechanisch betriebenen Schmiervorrichtung mit zwangsläufiger Zuführung erforderlich. Bei der elektrisch betriebenen Schmiervorrichtung mit zwangsläufiger Zuführung sollte für eine ausreichende Schmierwirkung beim Anlassen des Fahrzeugs der Motor der elektrischen Pumpe in Betrieb gehalten werden, um zu ermöglichen, daß Schmieröl von der Ölpumpe zu den Schmierstellen kontinuierlich gefördert wird, selbst wenn das Fahrzeug anhält, da eine Betätigung eines Fahrpeddal durch die Bedienperson des Fahrzeugs zum erneuten Starten des Fahrzeugs unerwartet kommt. In diesem Fall ist die durch den Motor der elektrischen Pumpe für den kontinuierlichen Betrieb der Ölpumpe verbrauchte elektrische Energie im allgemeinen größer als der Energieverlust, der bei einer mechanisch betriebenen Schmiervorrichtung mit zwangsläufiger Zuführung auftritt, wobei die mechanische Pumpe durch ein Rotationselement des Energieübertragungssystems angetrieben wird.
Die JP-A-810520 (& EP-A-0696697), die zum Zeitpunkt des Tätigens der vorliegenden Erfindung noch nicht offengelegt war, offenbart ein Energieübertragungssystem mit einer Schmiervorrichtung, wobei Ölbadschmierung beim Fahren des Fahrzeugs mit relativ geringer Geschwindigkeit bewirkt wird, während Schmierung mit zwangsläufiger Zuführung unter Verwendung einer mechanischen Ölpumpe beim Fahren des Fahrzeugs mit relativ hoher Geschwindigkeit bewirkt wird. Ferner wird ein Überschuß an Schmieröl, der von der mechanischen Pumpe beim Fahren des Fahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit zugeführt wird, in einem Ölspeicher gespeichert, um den Ölpegel im Gehäuse des Übertragungssystems zu verringern, um dadurch einen Energieverlust durch Bewegen des Öls durch das mit hoher Geschwindigkeit rotierende Rotationselement zu verhindern. Ein Beispiel für einen solchen Typ von Energieübertragungssystem für ein Fahrzeug mit Elektromotor ist im wesentlichen mit 100 in Fig. 9 gezeigt. Dieses Energieübertragungssystem 100 hat eine Rotationsachse oder Mittellinie O und weist eine Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 102 vom Planetenradtyp und eine Differentialgetriebevorrichtung 104 vom Kegelradtyp auf, die zur Mittellinie O konzentrisch und koaxial angeordnet sind. Eine Rotationsbewegung der Abtriebswelle 106 eines Elektromotors, der auf der linken Seite in Fig. 9 gezeigt ist, wird über die Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 102, die Differentialgetriebevorrichtung 104 und ein Paar an Abtriebselemente 108, 110 der Energieübertragung 100 zu einem linken und rechten Antriebsrad des Fahrzeugs mit Elektromotor übertragen. Somit dient die Motorwelle 106 als Antriebswelle des Übertragungssystems 100. Die Drehzahl der Motorwelle 106 wird durch die Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 102 verringert, bevor die Bewegung zur Differentialgetriebevorrichtung 104 übertragen wird. Die Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 102 hat einen Träger 112, der einen Differentialgehäuseabschnitt 112a aufweist, der einen Teil des Gehäuses der Differentialgetriebevorrichtung 104 bildet. Ein Pumpenantriebszahnrad 114 ist an der Außenumfangsfläche des Differentialgehäuseabschnitts 112a befestigt, so daß eine mechanische Ölpumpe 118 in Form einer Trochoidpumpe durch das Antriebszahnrad 114 über ein getriebenes Zahnrad 116 angetrieben wird.
Das Schmieröl, das von einem Ölsumpf 120 abgesaugt wurde und durch die mechanische Pumpe 118 unter Druck gesetzt wird, wird über einen in einem Gehäuse 122 des Energieübertragungssystem ausgebildeten Ölkanal 124, einen in einer Differentialabdeckung 126 ausgebildeten ringförmigen Ölkanal 128 und im Abtriebselement 110 ausgebildete radiale und axiale Ölkanäle 130, 132 dem Gehäuse der Differentialgetriebevorrichtung 104 (das teilweise durch den Differentialgehäuseabschnitt 112a gebildet wird) zugeführt, so daß Lager- und Eingriffsabschnitte der Zahnräder der Differentialgetriebevorrichtung 104 durch das von der mechanischen Ölpumpe 118 gelieferte Schmieröl geschmiert werden. Ein Abschnitt des dem axialen Ölkanal 132 zugeführten Öls wird ferner über einen im Abtriebselement 108 ausgebildeten Ölkanal 134 und einen zwischen dem Abtriebselement 108 und der Motorwelle 106 ausgebildeten ringförmigen Ölkanal 136 zugeführt, so daß Lager und andere Abschnitte der Motorwelle 106 und der Abtriebswelle 108 geschmiert werden. Das Öl wird ferner dem Elektromotor zum Kühlen von diesem zugeführt und wird zum Ölsumpf 120 zurückgeführt. Ein Teil des dem Ölkanal 128 zugeführten Öls wird ferner über in der Differentialabdeckung 126 ausgebildete Ölkanäle 138 und im Differentialgehäuseabschnitts 112a des Trägers 112 ausgebildete Ölkanäle 140 drei am Träger 112 befestigten Ritzelwelle 142 zugeführt, so daß Lagerabschnitte der drei abgestuften zusammengesetzten Ritzel 144, die auf den entsprechenden Ritzelwellen 142 montiert sind, geschmiert werden. Beim vorliegenden Schmiersystem sind drei Gruppen von Ölkanälen 138 und 140 für die drei jeweiligen Ritzelwellen 142 vorgesehen.
Das Gehäuse 122 hat einen Ölspeicher 146 zum Speichern eines Überschusses an Schmieröl, der dem Ölkanal 124 zugeführt wurde. Die Menge an Schmieröl im Gehäuse 122 wird in einer solchen Weise bestimmt, daß sich der Ölpegel bei stillstehendem Fahrzeug benachbart zur Mittellinie O befindet, so daß die Rotationselemente des Energieübertragungssystems 100 in erster Linie durch Ölbadschmierung unmittelbar nach dem Anlassen des Fahrzeugs und während des Fahrens des Fahrzeugs mit relativ niedriger Geschwindigkeit geschmiert werden. Beim Fahren des Fahrzeugs mit mittlerer oder hoher Geschwindigkeit wird eine ausreichende Menge an Schmieröl von der mechanischen Pumpe 118 zu den Schmierstellen, wie z. B. den Lagerabschnitten der Zahnräder der Differentialgetriebevorrichtung 104 und den Lagerabschnitten der zusammengesetzten Ritzel 144 der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 102 geführt. Wenn die Zuführmenge von der mechanischen Pumpe 118 durch einen Anstieg der Fahrzeugfahrgeschwindgkeit bedingt eine vorgegebene obere Grenze überschreitet, wird begonnen, das Schmieröl in den Ölspeicher 146 zu fördern; der Pegel des Ölbades im Gehäuse 122 verringert sich dementsprechend, anschließend auf einen Pegel, der niedriger als die unteren Endabschnitte der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 102 und der Differentialgetriebevorrichtung 104 sind. Somit wird das Übertragungssystem 100 durch die Ölbadschmierung beim Anlassen und Fahren des Fahrzeugs mit niedriger Geschwindigkeit ausreichend geschmiert; gleichzeitig wird ein anderweitig möglicher Energieverlust durch ein Bewegen des Öls beim Fahren des Fahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit wirksam verhindert. Das im Ölspeicher 146 gespeicherte Öls tropft langsam durch Schwerkraft zu den Schmierstellen und kann zum Schmieren des Übertragungssystems 100 unmittelbar nach dem Anlassen des Fahrzeugs im Anschluß an einen vergleichsweise kurzen Halt verwendet werden.
Bei der Schmiervorrichtung nach Fig. 9 ist jedoch eine beträchtliche Zeitspanne erforderlich, bis eine große Menge an Schmieröl im Ölspeicher gespeichert wird, insbesondere wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs von einem niedrigen zu einem hohen Pegel mit einem vergleichsweise starken Anstieg erhöht wird. In diesem Fall ist eine lange Zeitspanne erforderlich, bis der Pegel des Öls im Gehäuse ausreichend verringert ist, um einen Energieverlust durch Bewegen des Öls durch die Rotationselemente des Übertragungssystems zu verhindern. Dementsprechend macht sich bei dieser Schmiervorrichtung unausweichlich ein gewisser Betrag an Energieverlust negativ bemerkbar. Ferner ergibt sich durch das Vorsehen des Ölspeichers eine Erhöhung der Kosten der Schmiervorrichtung und eine Erhöhung der erforderlichen Größe des Gehäuse einschließlich des Speichers, wodurch sich die Einfachheit der Installation des Übertragungssystems am Fahrzeug verschlechtert. In dieser Hinsicht ist festzuhalten, daß eine große Menge an Schmieröl erforderlich ist, um eine ausreichende Schmierung des Übertragungssystems beim Starten des Fahrzeugs zu ermöglichen und daß der Ölspeicher eine ausreichend große Ölspeicherkapazität haben sollte, um eine Beseitigung des Energieverlustes durch das Bewegen des Öls während des Fahrens vom Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit abzusichern.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Energieübertragungssystem für ein Kraftfahrzeug vorzusehen, das eine Schmiervorrichtung aufweist, die dazu in der Lage ist, eine Schmierung mit zwangsläufiger Zuführung unter Verwendung einer mechanischen Pumpe auszuführen, und die eine ausreichende Schmierung des Energieübertragungssystems über einen breiten Bereich an Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (von niedriger zu hoher Geschwindigkeit) ohne Verwendung eines großen Ölspeichers abzusichern, während ein Energieverlust durch Bewegen des Schmieröls verhindert wird.
Die vorliegende Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
Beim Energieübertragungssystem der vorliegenden Erfindung sind die Schmierstellen in der im wesentlichen fluiddichten Umhüllung untergebracht; das unter Druck stehende Schmieröl, das von der mechanisch betriebenen Ölpumpe zugeführt wird, wird in dieser Umhüllung im wesentlichen fluiddicht gespeichert. Bei dieser Anordnung werden die Schmierstellen durch das in der im wesentlichen fluiddichten Umhüllung gespeicherte Öl nicht nur beim Fahren des Fahrzeugs mit relativ hoher Geschwindigkeit, sondern auch beim Anlassen des Fahrzeugs im Anschluß an ein vergleichsweise langes Anhalten oder beim Fahren des Fahrzeugs mit relativ niedriger Geschwindigkeit ausreichend geschmiert. Da die Schmierstellen in der mit dem Schmieröl zu füllenden Umhüllung untergebracht sind, wird das Schmieröl durch die Rotationselemente außerhalb der Umhüllung nicht bewegt, wodurch ein durch eine solche Ölbewegung bedingter Energieverlust verhindert wird.
Die Schmiervorrichtung des vorliegenden Energieübertragungssystems gestattet eine ausreichende Schmierung der Schmierstellen über einen breiten Bereich an Fahrzeugfahrgeschwindigkeit ohne Ölbadschmierung, die aus dem Stand der Technik bekannt ist. Dementsprechend tritt beim vorliegenden System überhaupt kein Energieverlust durch Bewegen des Schmieröls auf, was unter bestimmten Bedingungen auftritt, wenn ein Ölspeicher zum Speichern eines Überschusses an Schmieröl, der von der mechanisch betriebenen Ölpumpe beim Fahren des Fahrzeugs mit hoher Geschwindigkeit zugeführt wird, vorgesehen ist. Ferner wird durch das Vorsehen einer im wesentlichen fluiddichten Umhüllung entsprechend der vorliegenden Erfindung ein solcher Ölspeicher überflüssig. Da der Ölspeicher fehlt, kann das vorliegende Energieübertragungssystem kleiner und einfacher im Aufbau gestaltet werden, was zu einem einfacheren Anbringen von diesem am Kraftfahrzeug und zu verringerten Herstellungskosten führt.
Die Differentialgetriebevorrichtung ist vorzugsweise vom Kegelradtyp und hat ein Gehäuse und eine Vielzahl von Kegelrädern, die sich im Gehäuse als Schmierstellen befinden.
Bei einer vorteilhaften Anordnung der vorstehenden Form der Erfindung weist die Differentialgetriebevorrichtung ferner eine Vielzahl von Getriebewellen auf, die durch das Gehäuse gelagert sind und eine Rotationsachse des Energieübertragungssystems schneiden; die Kegelräder weisen eine Vielzahl von treibenden Kegelrädern, die auf den jeweiligen Getriebewellen frei drehbar montiert sind, und eine Vielzahl an getriebenen Kegelrädern auf, die zu der vorstehend genannten Rotationsachse koaxial verlaufen und mit der Vielzahl an treibenden Kegelrädern in Eingriff stehen.
Bei der vorstehenden vorteilhaften Anordnung kann die Schmiervorrichtung ferner eine Dichteinrichtung aufweisen, wie z. B. O-Ringe oder Flüssigkeitsdichtungen für das im wesentlichen fluiddichte Abdichten zwischen den Getriebewellen und dem Gehäuse der Differentialgetriebevorrichtung. Mit Ausnahme des Differentialgetriebes der Differentialgetriebevorrichtung drehen sich die Kegelräder im Gehäuse der Differentialgetriebevorrichtung zusammen mit dem Gehäuse, wodurch Schmieröl in der im wesentlichen fluiddichten Umhüllung nicht unnötig durch die Kegelräder bewegt wird. Das Gehäuse der Differentialgetriebevorrichtung kann mit einer Antriebswelle verbunden sein, von der durch das Energieübertragungssystem Energie aufgenommen wird. In diesem Fall kann die Schmiervorrichtung ferner eine zweite Dichteinrichtung aufweisen, mit der zwischen der Antriebswelle und dem Gehäuse im wesentlichen fluiddicht abdichtbar ist.
Beim Energieübertragungssystem 100, das in der vorstehend beschriebenen Fig. 9 gezeigt ist, wird die Differentialgetriebevorrichtung 104 beim Anlassen des Fahrzeugs und unmittelbar danach durch eine Ölbadschmierung geschmiert. Daher wird das Öl bewegt, woraus sich ein Energieverlust ergibt. In bestimmten Situationen hat sich der Pegel des Ölbads im Gehäuse 122 nicht ausreichend verringert, selbst wenn die Fahrzeugfahrgeschwindigkeit ein relativ hohes Niveau erreicht hat. Auch in diesem Fall wird das Schmieröl in unerwünschter Weise bewegt. Im System 100 von Fig. 9 liegt ein bestimmter Betrag an zwischenraum oder Lücke zwischen der Außenumfangsfläche von jeder Getriebewelle 152 und der Innenfläche eines Radialloches 156, das im Differentialgehäuseabschnitt 112A ausgebildet ist, vor. Während der Ölbadschmierung beim Anlassen des Fahrzeugs wird das Öl in den Raum im Gehäuse der Differentialgetriebevorrichtung 104 durch den Zwischenraum oder die Lücke gemäß Vorbeschreibung gedrückt.
Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist jedoch auf ein Energieübertragungssystem 100 anwendbar. Das heißt, daß eine geeignete Dichteinrichtung zwischen dem Differentialgehäuse 112a und jeder Getriebewelle 152 vorgesehen sein kann, um zwischen diesen entsprechend der vorliegenden Erfindung eine im wesentlichen fluiddichte Dichtung herzustellen.
Die vorstehend gezeigte vorteilhafte Anordnung ist in geeigneter Weise auf ein Fahrzeug mit Elektromotor anwendbar. In diesem Fall kann das Energieübertragungssystem ferner ein Paar von Abtriebselementen zum Drehen von einem Paar an Rädern des Fahrzeugs mit Elektromotor und eine Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung vom Planetenradtyp aufweisen, die einen koaxial zur Rotationsachse des Energieübertragungssystems verlaufenden Träger und eine Vielzahl von Ritzeln aufweist, die durch den Träger um jeweilige zur vorstehend genannten Rotationsachse im wesentlichen parallel verlaufende Achsen drehbar angeordnet sind. Der Träger ist dazu geeignet, Energie von einem Elektromotor aufzunehmen und die aufgenommene Energie zur Differentialgetriebevorrichtung mit einem vorbestimmten Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis zu übertragen. Das Gehäuse der Differentialgetriebevorrichtung kann einen Abschnitt aufweisen, der zusammen mit dem Träger gedreht wird, so daß die Energie über die treibenden Kegelräder und die getriebenen Kegelräder zum Paar von Abtriebselementen übertragen wird.
Entsprechend einem bevorzugten Merkmal der vorstehenden vorteilhaften Anordnung, bei der die Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung vom Planetengetriebetyp und die Differentialgetriebevorrichtung vom Kegelradtyp vorgesehen sind, sind die Ritzel in gleichen Winkeln um die Rotationsachse des Energieübertragungssystems angeordnet, während die treibenden Kegelräder in gleichen Winkeln um die vorstehend genannte Rotationsachse angeordnet sind. Ferner ist eine erste Anzahl an Ritzeln und eine zweite Anzahl an treibenden Kegelrädern so bestimmt, daß eine von erster und zweiter Anzahl Teiler der anderen von erster und zweiter Anzahl ist, wobei der Teiler von "1" verschieden ist. In diesem Fall sind die Ritzel und die treibenden Kegelräder um die Rotationsachse des Energieübertragungssystems so angeordnet, daß jedes treibende Kegelrad ohne Beeinflussung mit einem der Ritzel in eine Rotationsrichtung um die vorstehend genannte Rotationsachse angeordnet ist; die Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung und die Differentialgetriebevorrichtung sind so in Bezug zueinander positioniert, daß die Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung und die Differentialgetriebevorrichtung zumindest teilweise einander in Axialrichtung parallel zur vorstehend genannten Rotationsachse überdecken.
Wenn die erste Anzahl z. B. gleich "2" ist, so ist die zweite Anzahl ebenfalls gleich "2", da "2" der einzige Teiler der Zahl "2" ist. In ähnlicher Weise ist, wenn die erste Anzahl gleich "3" oder "5" ist, die zweite Anzahl ebenfalls gleich "3" bzw. "5". Wenn die erste Anzahl z. B. gleich "4" ist, kann die zweite Anzahl entweder "4" oder "2" sein, da "4" und "2" beide Teiler der Zahl "4" sind.
Beim Energieübertragungssystem entsprechend des vorstehend bevorzugten Merkmals der Erfindung, wobei die Anzahl der Ritzel der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung und die treibenden Kegelräder der Differentialgetriebevorrichtung gemäß Vorbeschreibung bestimmt sind, kann jedes treibende Kegelrad zwischen die benachbarten Ritzel beim Betrachtung in Rotationsrichtung um die Rotationsachse des Energieübertragungssystems zwischengefügt sein, um eine Beeinflussung der treibenden Kegelräder mit jedem Ritzel bei Betrachtung in der vorstehend genannten Rotationsrichtung, und zwar in Umfangsrichtung des Träger zu verhindern. Daher können die Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung und die Differentialgetriebevorrichtung in Bezug zueinander positioniert sein, so daß die Axiallängen dieser Vorrichtungen zumindest teilweise einander überdecken. Dementsprechend können die Axiallänge der Baugruppe der Geschwindigkeitsreduktions- und der Differentialgetriebevorrichtung bedeutend verringert werden können, was zu einer verringerten Größe und verringertem Gewicht des Energieübertragungssystems und einem verringertem Platzbedarf führt, der zum Anbringen des Energieübertragungssystems am Fahrzeug mit Elektromotor erforderlich ist.
Bei einem herkömmlichen Energieübertragungssystem verwendet die Planetengetriebe-Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung drei Ritzel, während die Kegelrad-Differentialgetriebevorrichtung zwei oder vier treibende Kegelräder verwendet. Bei dieser Anordnung, bei der sich die Anzahl der Ritzel von der Anzahl der treibenden Kegelräder unterscheidet, ist es schwierig, die Ritzel und die treibenden Kegelräder um die Rotationsachse des Energieübertragungssystems so anzuordnen, daß sich die Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung und die Differentialgetriebevorrichtung zumindest teilweise überdecken, während eine Beeinflussung zwischen den Ritzeln und den treibenden Kegelrädern verhindert ist. Wenn entweder die Ritzel oder die treibenden Kegelräder nicht in gleichen Winkeln um die Rotationsachse des Energieübertragungssystems angeordnet sind, kann die Beeinflussung verhindert werden, selbst wenn sich die zwei Vorrichtungen in Axialrichtung teilweise überdecken. Diese Anordnung, bei der nicht gleiche Winkel vorliegen, ist bezüglich des Rotationsgleichgewichts des Energieübertragungssystems nicht wünschenswert.
Jedes Ritzel der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung kann ein zusammengesetztes Ritzel sein, das ein Ritzel mit großem Durchmesser und ein Ritzel mit kleinem Durchmesser, das einen kleineren Durchmesser als das Ritzel mit großem Durchmesser hat, aufweist. In diesem Beispiel sind das Ritzel mit großem Durchmesser und das Ritzel mit kleinem Durchmesser in Axialrichtung jedes Ritzels angeordnet und sind dazu geeignet, sich beim Drehen des Ritzels zusammen zu drehen.
Die Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung kann dazu geeignet sein, ein Sonnenrad, das durch den Elektromotor um die vorstehend genannte Rotationsachse gedreht wird und mit dem Ritzel mit großem Durchmesser von jedem Ritzel im Eingriff steht, und ein unbewegliches Hohlrad aufzuweisen, das mit dem Ritzel mit kleinem Durchmesser von jedem Ritzel in Eingriff steht. In diesem Fall ist es wünschenswert, daß die Zähne des Ritzels mit großem Durchmesser und die Zähne des Ritzels mit kleinem Durchmesser die gleichen Schrägungsrichtung und den gleichen Steigungsbetrag haben. Diese Anordnung sichert eine verbesserte Parallelität zwischen dem zusammengesetzten Ritzel und dem Sonnen- und dem Hohlrad, einen geeigneten Eingriff des Sonnen- und des Hohlrads und verringerte Betriebsgeräusche sowie einen erhöhten Energieübertragungswirkungsgrad der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung ab.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehenden und optionale Aufgaben, Merkmale, Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung der vorliegenden Erfindung werden beim Studium der folgenden detaillierten Beschreibung der zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung deutlich, wenn eine Betrachtung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen erfolgt, in denen:
Fig. 1 eine geschnittene Teilansicht eines Energieübertragungssystems für ein Fahrzeug mit Elektromotor ist, das eine Schmiervorrichtung aufweist, die entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist,
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht einer Differentialgetriebevorrichtung und ihrer Umgebung des Energieübertragungssystems von Fig. 1 ist,
Fig. 3(a) eine Seitenansicht von links einer Getriebewelle zum Lagern eines treibenden Kegelrades der Differentialgetriebevorrichtung von Fig. 2 ist,
Fig. 3(b) eine Vorderansicht der Getriebewelle von Fig. 3 (a) ist,
Fig. 3(c) eine Seitenansicht von rechts der Getriebewelle der Fig. 3(a) und 3(b) ist,
Fig. 4 eine Ansicht ist, die eine Positionsbeziehung zwischen den zusammengesetzten Ritzeln der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung und den treibenden Kegelrädern der Differentialgetriebevorrichtung des Energieübertragungssystem von Fig. 1 erläutert, wobei Ritzel und Kegelräder um eine Mittellinie O des Systems angeordnet sind,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht ist, die die Zahnprofile der Ritzel mit großem und kleinem Durchmesser von jedem zusammengesetzten Ritzel der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung schematisch zeigt,
Fig. 6 eine Ansicht ist, die Kräfte zeigt, die auf die Zahnräder des zusammengesetzten Ritzels von Fig. 5 in axialer und radialer Richtung wirken,
Fig. 7 eine graphische Darstellung ist, die die Beziehung zwischen der Steigung L, dem Schrägungswinkel βS, βR und den Radien rS, rR der Zahnräder des zusammengesetzten Ritzels von Fig. 5 und 6 zeigt,
Fig. 8 eine der von Fig. 2 entsprechende Ansicht ist, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, wobei eine abgeänderte Form der Dichtung zwischen der Getriebewelle der Differentialgetriebevorrichtung und einem Differentialgehäuseabschnitt eines Trägers einer Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung des Energieübertragungssystems von Fig. 1 vorgesehen ist, und
Fig. 9 ein Teilschnitt eines Energieübertragungssystems ist, bezüglich dem eine Verbesserung entsprechend der vorliegenden Erfindung getätigt wurde.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Als erstes wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein Energieübertragungssystem 100 für ein Fahrzeug mit Elektromotor gezeigt ist. Dieses Energieübertragungssystem 100 ist im Aufbau mit Ausnahme des Aufbaus einer Schmiervorrichtung im wesentlichen ähnlich dem Energieübertragungssystem 100 von Fig. 9. Das Energieübertragungssystems 10 hat eine Rotationsachse oder eine Mittellinie O und weist eine Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 vom Planetengetriebetyp und eine Differentialgetriebevorrichtung 14 auf, die bezüglich der Mittellinie O konzentrisch oder koaxial angeordnet sind. Eine Rotationsbewegung einer Abtriebswelle 16 eines Elektromotors (nicht gezeigt), die im linken Abschnitt von Fig. 1 gezeigt ist, wird über die Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12, die Differentialgetriebevorrichtung 14 und ein Paar von Abtriebselementen 18, 20 zu einem linken und rechten Antriebsrad des Fahrzeugs mit Elektromotor übertragen. Somit dient die Motorwelle 16 als eine Antriebswelle des Übertragungssystems 10. Die Geschwindigkeit der Rotationsbewegung der Motorwelle 16 wird durch die Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 verringert, bevor die Bewegung zur Differentialgetriebevorrichtung 14 übertragen wird. Dieses Energieübertragungssystem 10 ist über die Motorwelle 16 direkt mit dem Elektromotor verbunden, so daß die Rotationselemente im Energieübertragungssystem 10 durch den Motor während des Fahrens des Fahrzeugs gedreht werden. Wenn der Elektromotor beim Anhalten des Fahrzeugs abgeschaltet wird, werden alle Komponenten des Energieübertragungssystems 10 ebenfalls angehalten.
Die Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 weist einen Träger 22, drei gestufte zusammengesetzte Ritzel 30, ein Sonnenrad 32 und ein Hohlrad 36 auf, die alle mit Bezug zueinander und zur Mittellinie O konzentrisch oder koaxial angeordnet sind. Der Träger 22 ist durch ein Gehäuse 34 um die Mittellinie O drehbar gelagert. Jeder der drei zusammengesetzten Ritzel 30 weist ein Ritzel 24 mit großem Durchmesser und ein Ritzel 26 mit kleinem Durchmesser auf, die einstückig miteinander zu einer einstückigen Struktur ausgebildet sind, so daß das Ritzel mit großem Durchmesser 24 und das Ritzel 26 mit kleinem Durchmesser in Axialrichtung angeordnet sind. Die drei zusammengesetzten Ritzel 30 sind auf jeweiligen drei Ritzelwellen 28, die um die Mittellinie O in gleichem Winkel angeordnet sind, frei drehbar montiert. Die Ritzelwellen 28 erstrecken sich im wesentlichen parallel zur Mittellinie O. Genauer gesagt sind die zusammengesetzten Ritzel 30 auf den jeweiligen Ritzelwellen 28 um jeweilige Achsen, die im wesentlichen parallel zur Mittellinie O verlaufen, drehbar. Das Sonnenrad 32 ist auf der Motorwelle 16 zur Rotation mit dieser um die Mittellinie O durch eine Paßfeder gesichert und steht mit den Ritzeln 24 mit großem Durchmesser der drei zusammengesetzten Ritzel 30 in Eingriff. Das Hohlrad 36 ist am Gehäuse 34 befestigt und steht mit den Ritzeln 26 mit kleinem Durchmesser des zusammengesetzten Ritzels 30 in Eingriff. Wenn das Sonnenrad 32 durch die Motorwelle 16 in Drehung versetzt wird, wird der Träger 22 mit einem vorbestimmten Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis in Drehung versetzt, wobei das Hohlrad 36 als Reaktionselement arbeitet.
Der Träger 22 hat einen Differentialgehäuseabschnitt 22a, der sich in der Nähe der Ritzel 26 mit kleinem Durchmesser der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 befindet. Eine Differentialabdeckung 40 ist durch Bolzen 41 an der Differentialabdeckung 40 befestigt, so daß ein offener Endabschnitt des Differentialgehäuseabschnitts 22a durch die Differentialabdeckung 40 geschlossen wird. Eine Baugruppe des Differentialgehäuseabschnitts 22a des Trägers 22 und die Differentialabdeckung 40 wirken zusammen, um ein Gehäuse der Differentialgetriebevorrichtung 14 zu bilden. Diese Baugruppe wird an ihren axial entgegengesetzten Endabschnitten über ein Paar von Lager 42, 44 drehbar um die Mittellinie O und unbeweglich in Axialrichtung durch das Gehäuse 34 gelagert. Das Lager 42 wird durch eine Getriebeabdeckung 46 gelagert, die einstückig am Gehäuse 34 befestigt ist. Jedes der drei zusammengesetzten Ritzel 30 ist auf der entsprechenden Ritzelwelle 28 über ein Paar von Nadellagern 48 drehbar. Zwei Scheiben 50 sind an den axial entgegengesetzten Endabschnitten der Ritzelwelle 28 vorgesehen, wodurch das Zahnrad 30 in Axialrichtung durch den Träger 22 positioniert ist. Dem zusammengesetzten Ritzel 30 wird jedoch ein geeigneter Betrag an axialem Zwischenraum oder Spiel gegeben, der ausreicht, um Abmessungs- und Positionierungsfehler der zugeordneten Komponenten aufzunehmen.
Andrerseits ist die Differentialgetriebevorrichtung 14 in der Nähe der Ritzel 26 mit kleinem Durchmesser der gestuften zusammengesetzten Ritzel 30 der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 angeordnet, das heißt an der rechten Seite der Ritzel 24 mit großem Durchmesser, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Wie aus der vergrößerten Ansicht von Fig. 2 hervorgeht, hat die Differentialgetriebevorrichtung 14 drei Getriebewelle 52, drei treibende Kegelräder 54, die auf den entsprechenden Getriebewelle 52 drehbar montiert sind, und zwei getriebene Kegelräder 56, die an den entsprechenden zwei Abtriebselementen 18, 20 zur Drehung mit diesen durch eine Paßfeder gesichert sind und die mit den drei treibenden Kegelrädern 54 in Eingriff stehen. Die drei Getriebewelle 52 sind in gleichem Winkel um die Mittellinie O gemäß Fig. 4 so angeordnet, daß die Getriebewelle 52 Achsen haben, die zur Mittellinie O im wesentlichen senkrecht verlaufen. Anders ausgedrückt sind die drei treibenden Kegelräder 54, die im Gehäuse der Differentialgetriebevorrichtung 14 untergebracht sind, auf den jeweiligen Getriebewelle 52 um jeweilige Achsen, die zur Mittellinie O im wesentlichen senkrecht verlaufen, drehbar. Jedes getrieben Kegelrad 56 hat drei Zähne, um den Eingriff von diesem mit den drei treibenden Kegelrädern 54, die um die Mittellinie O mit gleichen Winkeln vorgesehen sind, zu erleichtern. Die zwei Abtriebselemente 18, 20 sind in koaxialer Beziehung zur Mittellinie O angeordnet. Die Abtriebswelle 18 erstreckt sich durch die Motorwelle 16 in Form einer Buchse und erreicht das Ende des Elektromotors entfernt von der Motorwelle 16. Das andere Abtriebselement 20 erstreckt sich durch eine Bohrung der Differentialabdeckung 40 und steht aus dem Gehäuse 34 heraus vor.
Eine teils kugelförmige Scheibe 58 ist zwischen jedes treibende Kegelrad 54 und den Differentialgehäuseabschnitt 22a des Trägers 22 zwischengefügt. Eine Scheibe 60 in Form eines Rings ist zwischen das linke getriebene Kegelrad 56 und den Differentialgehäuseabschnitts 22a und zwischen das rechte getriebene Kegelrad 56 und die Differentialabdeckung 40 zwischengefügt. Wie es in den Fig. 3(a) und 3(b) gezeigt ist, verwendet jede Getriebewelle 52 ein gestuftes Zylinderelement, das einen Körperabschnitt 52a mit relativ großem Durchmesser und einen Innenandabschnitt 52b mit relativ kleinem Durchmesser aufweist. Die Getriebewelle 52 ist in der Differentialgetriebevorrichtung 14 so positioniert, daß der Körperabschnitts 52a in ein Radialloch 62 gepaßt ist, das im Differentialgehäuseabschnitt 22a ausgebildet ist, während der Innenendabschnitts 52b in ein Positionierloch 66 eingefügt ist, das in einer Getriebewellenhalteeinrichtung 64 in Form einer Buchse ausgebildet ist. Die Ritzelwelle 28 ist in ihrer axialen und radialen Richtung (radialen Richtung der Vorrichtung 14) durch einen Anlagekontakt der Stirnfläche des Innenendabschnitts 52b mit dem Boden des Positionierlochs 66 positioniert. Wie es in den Fig. 3(b) und 3(c) gezeigt ist, hat die Getriebewelle 52 eine Aussparung 52c, die in der Stirnfläche des Körperabschnitts 52a ausgebildet ist. Die Getriebewelle 52 ist um ihrer Achse durch Eingriff der Aussparung 52c mit dem Pumpenantriebzahnrad 68 positioniert, das an der Außenumfangsfläche des Differentialgehäuseabschnitts 22a einstückig vorgesehen ist. Die Getriebewellenhalterung 64 ist als Ergebnis des Eingriffs der Innenendabschnitts 52b der drei Getriebewellen 52 mit den jeweiligen Positionierlöchern 66 koaxial mit der Mittellinie O positioniert.
Jede Getriebewelle 52 hat eine ringförmige Nut 52d im Körperabschnitt 52a. Ein Dichtelement in Form eines O-Rings 70 ist in die ringförmige Nut 52d eingepaßt, wodurch zwischen dem Körperabschnitt 52a und dem Radialloch 62 des Differentialgehäuseabschnitts 22a des Trägers 22 eine fluiddichte Dichtung vorgesehen ist. Ein Dichtring 72 ist am Axialendabschnitt der Motorwelle 16 benachbart zum linken getriebenen Kegelrad 56 vorgesehen, wodurch zwischen dem Differentialgehäuseabschnitts 22a und der Motorwelle 16 eine fluiddichte Dichtung vorgesehen wird. Da das offene Ende des Differentialgehäuseabschnitts 22a durch die Differentialabdeckung 40 fluiddicht geschlossen ist, wobei ein enger Kontakt zwischen diesen durch das Festziehen der Bolzen 41 vorgesehen ist, und da die O-Ringe 70 und der Dichtring 72 gemäß Vorbeschreibung vorgesehen sind, wird verhindert oder unterbunden, daß das Schmieröl, das in das Gehäuse der Differentialgetriebvorrichtung 14 eingeführt wird, aus dem Gehäuse fließt. Das heißt, daß der Differentialgehäuseabschnitt 22a des Trägers 22, die Differentialabdeckung 40, die O-Ringe 70 für die drei Getriebewellen 52 und der Dichtring 72 für die Motorwelle 16 zusammenwirken, um eine im wesentlichen fluiddichte Umhüllung 73 im Gehäuse der Differentialgetriebevorrichtung 14 festzulegen. Die Schmierstellen, wie z. B. die Lager- und Eingriffsabschnitte der Kegelräder 54, 56, sind in dieser im wesentlichen fluiddichten Umhüllung 73 untergebracht. Wie es in den Fig. 3(a) und 3(b) gezeigt ist, hat jede Getriebewelle 52 ein Paar von ebenen Flächen 52e, die in einem Teil des Körperabschnitts 52a ausgebildet sind, der sich in das Gehäuse 73 erstreckt und der die treibenden Kegelräder 54 drehbar lagert. Diese ebenen Flächen 52e gestatten einen einfachen Fluß des Schmieröls zwischen den Gleitflächen des Körperabschnitts 52a und des treibenden Kegelrads 54.
Eine mechanische Ölpumpe 74 in Form einer Trochoidpumpe 74 (auf diese wird sich nachfolgend als "mechanische Pumpe" bezogen) befindet sich in einem unteren Abschnitt des Gehäuses 34. Diese mechanische Pumpe 74 wird durch das Pumpenantriebszahnrad 68 über ein getriebenes Zahnrad 76 angetrieben. Das von einem Ölsumpf 78 abgesaugte und durch die mechanische Pumpe 74 unter Druck gesetzte Schmieröl wird über einen im Gehäuse 34 ausgebildeten Ölkanal 80, einen ringförmigen Ölkanal 82 und einen axialen Ölkanal 84, die in der Differentialabdeckung 40 ausgebildet sind, und Lücken, die zwischen dem rechten getriebenen Kegelrad 56 und dem Abtriebselement 20 und der Differentialabdeckung 40 ausgebildet sind, in das im wesentlichen fluiddichte Gehäuse 73 der Differentialgetriebevorrichtung 14 gefördert. Ein Teil des Öls wird mit dem Druck des unter Druck stehenden Schmieröls in der im wesentlichen fluiddichten Umhüllung 73 weiter durch Lücken zwischen dem linken getriebenen Kegelrad 56 und der Abtriebswelle 18 und dem Differentialgehäuseabschnitt 22a und einen ringförmigen Ölkanal 86 zwischen dem Abtriebswelle 18 und der Motorwelle 16 zu den Lagern der Motorwelle 16 und der Abtriebswelle 18 gefördert. Das Öl wird dann weiter zum Elektromotor gefördert, um diesen Motor zu kühlen, und wird zum Ölsumpf zurückgeführt. Ein Teil des Öls, das den Ölkanälen 84 zugeführt wird, wird über ausgesparte Nuten 88, Ölkanäle 90, 82, die in der Differentialabdeckung 40 ausgebildet sind, und Ölkanäle 94, die im Differentialgehäuseabschnitt 22a des Trägers 22 ausgebildet sind, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, den Ritzelwellen 28 der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 zugeführt. Somit werden die Lagerabschnitte der gestuften zusammengesetzten Ritzel 30 geschmiert. Es sind drei Gruppen von Ölkanälen 84, 90, 92, 94 und ausgesparten Nuten 88 entsprechend den drei Ritzelwellen 28 vorgesehen. Diese drei Gruppen sind um die Mittellinie O mit gleichen Winkeln angeordnet.
In der Schmiervorrichtung des Energieübertragungssystems 10, das gemäß Vorbeschreibung aufgebaut ist, ist das Gehäuse der Differentialgetriebevorrichtung 14 durch die O- Ringe 70 und den Dichtring 72 im wesentlichen fluiddicht abgedichtet, um eine Leckage von Schmieröl aus der im wesentlichen fluiddichten Umhüllung 73 im wesentlichen zu verhindern, in der eine Masse des durch die mechanische Pumpe 74 geförderten unter Druck stehenden Öls gespeichert ist. Obwohl ein bestimmter Betrag an Schmieröl aus dem ringförmigen Ölkanal 86 zwischen der Motorwelle 16 und der Abtriebswelle 18, aus einer Lücke zwischen den Gleitflächen der Differentialabdeckung 40 und dem Abtriebselement 20 und aus Ölkanälen 84, 90 lecken kann, ist die Menge an Ölleckage äußerst gering. Genauer gesagt ist der ringförmige Ölkanal 86 mit Öl gefüllt und hat eine relativ große Länge; die Menge an Ölleckage vom Kanal 86 ist sehr klein. Da die Lücke zwischen den Gleitflächen der Differentialabdeckung 40 und dem Abtriebselement 20 sehr klein ist und mit einer Öldichtung 95 gemäß Fig. 1 versehen ist, ist die Menge an Ölleckage aus dieser Lücke ebenfalls sehr gering. Da ferner die Ölkanäle 84, 90 ebenfalls mit Öl gefüllt sind, ist die Menge an Ölleckage aus diesen Ölkanälen 84, 90 ebenfalls sehr klein.
Gemäß Vorbeschreibung kann das Schmieröl in der im wesentlichen fluiddichten Umhüllung 93 der Differentialgetriebevorrichtung 14 gehalten oder gespeichert werden, wobei die Lagerabschnitte und die Eingriffsabschnitte der Kegelräder 54, 56 der Differentialgetriebevorrichtung durch das Öl, das durch die mechanische Pumpe 74 unter Druck gesetzt und in die Umhüllung 73 geführt wird, nicht nur beim Fahren des Fahrzeugs mit relativ hoher Geschwindigkeit, sondern auch beim Anlassen des Fahrzeugs im Anschluß an ein relativ langes Anhalten und beim Fahren des Fahrzeugs mit relativ niedriger Geschwindigkeit ausreichend geschmiert werden. Da die Rotationselemente des Energieübertragungssystems 10 nicht in ein Bad von Schmieröl eingetaucht werden und da die Kegelräder 54, 56 als Schmierstellen in der im wesentlichen fluiddichten Umhüllung 73 untergebracht sind, tritt bei der vorliegenden Schmiervorrichtung kein Energieverlust durch ein Bewegen des Öls durch die Rotationselemente auf. In dieser Hinsicht ist festzuhalten, daß mit Ausnahme eines Differentialbetriebes der Differentialgetriebevorrichtung 14 die Kegelräder 54, 56 zusammen mit dem Differentialgehäuseabschnitt 22a des Trägers gedreht werden; daher wird eine Masse an Schmieröl, die in der Umhüllung 73 gespeichert ist, in der Umhüllung 73 nicht bewegt, wodurch sich das Öl nicht überhitzt und ein durch die Bewegung des Öls bedingter Energieverlust verhindert ist.
Gemäß Vorbeschreibung sichert das vorliegende Energieübertragungssystem 10 ohne Ölbadschmierung und ohne Energieverlust durch Bewegen des Öls im Unterschied zum Energieübertragungssystem 100 von Fig. 9, bei dem der Ölspeicher 146 verwendet wird und beim dem eine Tendenz zum Energieverlust durch Bewegen des Schmieröls, selbst wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit in hohem Maße erhöht, besteht, eine ausreichende Schmierung der Rotationselemente mit zwangsläufiger Zuführung über einen breiten Bereich an Fahrzeugfahrgeschwindigkeit ab. Ferner sichert das Weglassen des Ölspeichers, wie dieser in System 100 verwendet wird, eine erhöhte Einfachheit beim Anbringen des Energieübertragungssystems 100 am Fahrzeug ab und führt zu einer strukturellen Einfachheit und verringerten Kosten des Systems. Das beim System 100 auftretende Problem wird dadurch gelöst, daß lediglich O-Ringe 72 und ein Dichtring 72 vorgesehen werden, um die im wesentlichen fluiddichte Umhüllung 73 der Differentialgetriebevorrichtung 14 festzulegen.
Während eine im wesentlichen fluiddichte Umhüllung für die zusammengesetzten Ritzel 30 der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 nicht vorgesehen ist, ist bei den zusammengesetzten Ritzeln 30 keine große Menge an Schmieröl erforderlich, da die Zahnräder 30 im Unterschied zu den Kegelrädern 54, 56, die durch die Ritzelwellen 28 und die Abtriebselemente 18, 20 gleitfähig gelagert sind, durch Nadellager 48 drehbar gelagert sind. Eine verzögerte Zuführung des Schmieröls zu den zusammengesetzten Ritzeln 30 beim Anlassen und beim Fahren des Fahrzeugs mit niedriger Geschwindigkeit verursacht weder Freßerscheinungen noch frühen Verschleiß der Zahnräder 30. Während die Scheiben 50 an den axial entgegengesetzten Endabschnitten von jedem zusammengesetzten Ritzel 30 vorgesehen sind, können diese Scheiben bei Bedarf durch Axiallager ersetzt werden.
Da die im wesentlichen fluiddichte Umhüllung 73 durch den Differentialgehäuseabschnitt 22a des Trägers teilweise festgelegt ist, kann der Differentialgehäuseabschnitt 22a zum Festlegen der notwendigen Ölkanäle verwendet werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird Schmieröl in die Umhüllung 73 durch die Lücken zwischen dem rechten getriebenen Kegelrad 56 und dem Abtriebselement 20 und der Differentialabdeckung 40 eingeführt; das Öl in der Umhüllung 73 wird über die Lücken zwischen dem linken getriebenen Zahnrad 56 und dem Abtriebselement 18 und dem Differentialgehäuseabschnitt 22a und durch den ringförmigen Kanal 86 zwischen dem Abtriebselement 18 und der Motorwelle zum Elektromotor gefördert. Somit sind bei der vorliegenden Schmiervorrichtung keine axialen Ölkanäle 134, 132 erforderlich, die in den Abtriebselementen 108, 110 in der im System 100 von Fig. 9 vorgesehenen Schmiervorrichtung ausgebildet sind. Dementsprechend kann die Festigkeit der Abtriebselemente 18, 20 erhöht werden oder der Durchmesser von diesen verringert werden.
Beim vorliegenden Energieübertragungssystem 10 sind die drei zusammengesetzten Ritzel 30 und die drei treibenden Kegelräder 54 durch den Träger 22 drehbar gelagert, so daß diese sechs Zahnräder 30, 54 zueinander in 60º-Winkel- Intervallen um die Mittellinie O, und zwar in Rotationsrichtung der Motorwelle 16, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, in gleichen Winkeln beabstandet sind. Genauer gesagt sind die drei zusammengesetzten Ritzel 30 und die drei treibenden Kegelräder 54 abwechselnd angeordnet, so daß jedes treibendes Kegelrad 54 zwischen die benachbarten zwei zusammengesetzten Ritzel 30 in Umfangsrichtung des Hohlrads 36 zwischengefügt ist. Somit sind die Ritzel 30 und die treibenden Kegelräder 54 um die Mittellinie oder die Rotationsachse O so angeordnet, daß jedes treibende Kegelrad 54 ohne Beeinflussung von diesem mit einem beliebigen Ritzeln 30 in Rotationsrichtung um die Achse oder die Mittellinie O angeordnet ist. Diese Anordnung gestattet, daß die treibenden Kegelräder 54 (Getriebewelle 52) und die zusammengesetzten Ritzel 30 in Bezug zueinander so positioniert werden, daß die Kegelräder 54 die Ritzel 30 in Axialrichtung der Motorwelle 16 überdecken, d. h. in einer Richtung parallel zur Mittellinie O, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Anders ausgedrückt überdeckt ungefähr eine Hälfte der Axiallänge (entlang der Mittellinie O gemessen) der Differentialgetriebevorrichtung 14 die Ritzel 26 mit kleinem Durchmesser 26 der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 in Axialrichtung, so daß die Getriebewellen 52 der Differentialgetriebevorrichtung 14 die Ritzelwellen 28 der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 in Axialrichtung teilweise überdecken, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
Da ungefähr die Hälfte der Länge der Differentialgetriebevorrichtung 14 die Ritzel 26 mit kleinem Durchmesser der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 in Axialrichtung entlang der Mittellinie O überdeckt, sind die gesamte axiale Abmessung und das Gewicht des Energieübertragungssystems 10 deutlich verringert, woraus sich ein entsprechend verringerter Platzbedarf ergibt, der für das Anbringen des Systems 10 am Motorfahrzeug erforderlich ist. Es wird ebenfalls geschätzt, daß das Vorsehen von drei treibenden Kegelrädern 54 im Unterschied zu zwei vorgesehenen treibenden Kegelrädern einen kleineren PV-Wert (ein Produkt aus Oberflächendruck P und Rotationsgeschwindigkeit V des Kegelrades 54) gestattet. Diese Anordnung ermöglicht, daß die treibenden Kegelräder 54 nahe der Mittellinie O angeordnet werden, so daß die Zahnräder 54 innerhalb der Ritzel 26 mit kleinem Durchmesser in Radialrichtung des Trägers 22 positioniert sind, wodurch der Durchmesser der Differentialgetriebevorrichtung 14 verringert werden kann. Folglich kann der Durchmesser des Energieübertragungssystems 10 verringert werden.
In der vorliegenden Erfindung wirkt der Träger 22 der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 mit der Differentialabdeckung 40 zusammen, um das Gehäuse der Differentialgetriebevorrichtung 14 zu bilden, das durch das Gehäuse 34 über Lager 42, 44 drehbar gelagert ist. Diese Anordnung sichert einen hohen Grad an Starrheit ab, der zum Lagern der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 und der Differentialgetriebevorrichtung 14 notwendig ist, während eine vergleichsweise kompakte Struktur gemäß Vorbeschreibung aufrechterhalten wird.
Beim vorliegenden Energieübertragungssystem 10, bei dem die Anzahl der zusammengesetzten Ritzel 30 gleich der Anzahl der treibenden Kegelräder 54 ist, sind diese sechs Zahnräder 30, 54, abwechselnd und in gleichen Winkeln um die Mittellinie O angeordnet, so daß das Gewicht gleichmäßig verteilt ist und das Rotationsgleichgewicht verbessert ist, was zu einem verbesserten Energieübertragungswirkungsgrad und verringerten Vibrationen sowie verringerter Geräuscherzeugung führt.
Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, hat das Ritzel 24 mit großem Durchmesser und das Ritzel 26 mit kleinem Durchmesser von jedem zusammengesetzten Ritzel 30 der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 Zähne 24a und 26a. Die Zähne 24a und 26a haben beide eine linke Schrägung und den gleichen Steigungsbetrag. Diese Anordnung ist darin wirksam, das Aufbringen von Längskräften auf die zusammengesetzten Ritzel 30 durch den Schrägungswinkel der Zähne 24a, 26a bedingt zu verhindern, und gestattet, daß die drei zusammengesetzten Ritzel 30 unabhängig voneinander in Axialrichtung bewegt werden, wodurch ein angemessener Eingriff der Zähne 24a, 26a mit dem Sonnenrad 32 und dem Hohlrad 36 abgesichert wird. Diese Aspekte werden nachstehend detailliert beschrieben.
Die perspektivische Ansicht von Fig. 5 zeigt Kräfte, die auf jedes abgestufte zusammengesetzte Ritzel 30 wirken, wenn das Zahnrad 30 durch die Motorwelle 16 bei Betrachtung der rechten Richtung (von links nach rechts) in Fig. 1 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, d. h. wenn das Energieübertragungssystem 10 betrieben wird, um das Fahrzeug vorwärts anzutreiben. In Fig. 5 sind aus Gründen der Kürze nur ein Zahn 24a des Ritzels 24 mit großem Durchmesser und nur ein Zahn 26a des Ritzels 26 mit kleinem Durchmesser gezeigt. Gemäß Vorbeschreibung haben die Zähne 24a und die Zähne 26a beiden eine linke Schrägung und den gleichen Steigungsbetrag. Wenn die Motorwelle 16 und das Sonnenrad 32 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden, wirkt eine Längskraft FSS auf das Ritzel 24 mit großem Durchmesser, das mit dem Sonnenrad 32 in Eingriff steht, in rechte Axialrichtung bei Betrachtung in Fig. 1, durch die linke Schrägung der Zähne 24a bedingt. Andrerseits wirkt eine Längskraft FRS auf das Ritzel 26 mit kleinem Durchmesser, das mit dem Hohlrad 36 in Eingriff steht, in linke Axialrichtung, wie es Fig. 1 entnehmbar ist, durch die linke Schrägung der Zähne 26a bedingt. Gleichzeitig wirkt durch einen Eingriffswinkel der Zähne 24a bedingt eine Radialkraft FSR auf das Ritzel 24 mit großem Durchmesser radial einwärts, während durch einen Eingriffswinkel der Zahnräder 26a bedingt eine Radialkraft FRR auf das Ritzel 26 mit kleinem Durchmesser radial einwärts wirkt. Die Radialkraft FSR wird durch FS · tan αS dargestellt, während "FS" eine Kraft darstellt, die vom Sonnenrad 32 zu den Zähnen 24a des Ritzels 24 mit großem Durchmesser in Umfangsrichtung des Zahnrads 24 übertragen wird und "αS" den Eingriffswinkel der Zähne 24 darstellt. Die Längskraft FSS wird durch FS · tan βS dargestellt, wobei "βS" den Schrägungswinkel des Zahns 24a darstellt. Die Radialkraft FRR wird durch FR · tan αR dargestellt, wobei "FR" eine Reaktionskraft darstellt, die vom Hohlrad 36 auf die Zähne 26a des Ritzels 26 mit kleinem Durchmesser in Umfangsrichtung des Ritzels 26 übertragen wird und "αR" den Eingriffswinkel der Zähne 26a darstellt. Die Längskraft FRS wird durch FR · tan βR dargestellt, wobei "βR" den Schrägungswinkel der Zähne 26a darstellt.
Fig. 6 zeigt die Kräfte FSR, FSS, FRR und FRS gemäß Vorbeschreibung. Die Radialkräfte FSR und FRR, die durch die Eingriffswinkel der Zähne 24a, 26a erzeugt werden, wirken als Moment, das das zusammengesetzten Ritzel 30 im Uhrzeigersinn um eine Mittellinie dreht, die zur Ebene von Fig. 6 senkrecht verläuft, während die Längskräfte FSS und FRS, die durch die Schrägungswinkel der Zähne 24a, 26a bedingt erzeugt werden, als Moment wirken, das das zusammengesetzte Ritzel 30 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Mittellinie dreht, die zur Ebene von Fig. 6 senkrecht verläuft. Somit gleichen sich diese zwei Momente aus; das zusammengesetzte oder Gesamtmoment, das auf das Zahnrad 20 wirkt, ist relativ klein. Dementsprechend sind der Betrag des lokalen ungleichmäßigen Verschleißes der Ritzelwelle 28 und der Betrag der Verformung des die Ritzelwelle 28 lagernden Trägers 22 verringert, wodurch die Lebensdauer der Ritzelwelle 28 und des Trägers 22 verbessert ist. Der verringerte Betrag an Verformung des Trägers 22 gestattet einen relativ hohen Grad an Parallelität der Ritzelwelle 28 mit der Mittellinie O oder den Achsen der Sonnen- und Hohlräder 32, 36, was einen korrekten Eingriff der Ritzel 24, 26 mit großem bzw. kleinem Durchmesser mit dem Sonnen- und Hohlrad 32, 36 und verringerte Betriebsgeräusche des Energieübertragungssystems 10 sicherstellt. Damit die vorstehend genannten zwei Momente einander ausgleichen, ist es wünschenswert, daß die Richtungen der Schrägung der Zähne 24a, 26a so bestimmt werden, daß die Längskräfte FSS, FRS, die durch die Schrägungswinkel erzeugt werden, in axial entgegengesetzte Richtungen zueinander hin wirken, um zueinander Versatz aufzuweisen, wenn das Fahrzeug vorwärts fährt. In Fig. 6 ist die Schraffur weggelassen, um die Pfeile deutlich zu zeigen, die die Richtungen der Kräfte anzeigen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Axialkraft FSS gleich der Axialkraft FRS, da die Steigung der Zähne 24a des Ritzels 24 mit großem Durchmesser gleich der der Zähne 26a des Ritzels 26 mit kleinem Durchmesser ist. Das heißt, daß im wesentlichen die gleichen Beträge an Drehmoment T auf die Ritzel 24, 26 in entgegengesetzte Richtungen wirken. Das Drehmoment T wird durch die folgende Gleichung (1) wiedergegeben:
T = rS · FS = rR · FR (1)
wobei rS: der Radius des Ritzels 24 ist und
rR: der Radius des Ritzels 26 ist.
Die Axialkräfte FSS und FRS werden durch die folgenden Gleichungen (2) und (3) entsprechend einer Beziehung, wie diese in Fig. 7 angezeigt ist, dargestellt:
FSS = FS · tanβ s = FS ·(2πrg/L)
= T · (2π/L) (2)
FRS = FR · tanβS = FR · (2πrR/L)
= T · (2π/L) (3)
wobei L die Steigung der Zähne 24a, 26a darstellt.
Somit sind die Kräfte FSS und FSR einander gleich. Daher ist die gesamte Axialkraft, die auf das zusammengesetzte Ritzel 30 wirkt, im wesentlichen Null; die erforderliche Festigkeit und Starrheit des Träger 22, der das Ritzel 30 lagert, sind verringert; das Energieübertragungssystem 10 kann im Aufbau einfacher gestaltet werden und ist zu verringerten Kosten verfügbar. Ferner ist die durch die Axialkraft bedingte Durchbiegung oder Verformung des Trägers 22 beseitigt; die Parallelität zwischen der Achse der Ritzelwelle 28 und der Achse O des Sonnen- und Hohlrades 32, 36 wird auf einem relativ hohen Niveau aufrechterhalten, wodurch ermöglicht wird, daß die Zähne 24a, 26a der Ritzel 24, 26 mit großem und kleinem Durchmesser das Sonnen- und das Hohlrad 32, 36 korrigieren und mit diesen gleichmäßig in Eingriff gelangen; dadurch werden ein verringertes Betriebsgeräusch und eine verbessere Energieübertragungswirkungsgrad des Systems 10 abgesichert. Bei der vorliegenden Anordnung sind keine Axiallager zwischen den zusammengesetzten Ritzel 30 und dem Träger 22 (Differentialgehäuseabschnitt 22a) erforderlich. Das heißt, daß das Vorsehen von Scheiben 50 wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel ausreichend ist. In diesem Fall steht die Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 mit verringerten Kosten zur Verfügung. Es ist festzuhalten, daß die graphische Darstellung von Fig. 7 die Beziehung zwischen dem Umkreis oder Umfang 2πrS, 2πrR der Ritzel 24, 26, den Schrägungwinkeln βS, βR der Zähne 24, 26a und der Steigung L der Zähne 24a, 26a anzeigt.
Da die Steigung L des Ritzels 24 mit großem Durchmesser gleich der des Ritzels 26 mit kleinem Durchmesser ist, können die einzelnen zusammengesetzten Ritzel 30 unabhängig voneinander axial bewegt werden, während sich diese um ihre Achsen drehen und das Sonnen- und das Hohlrad 32, 36 unbeweglich gehalten werden. Daher werden beim Aufbringen eines Drehmoments auf das Energieübertragungssystem 10 die zusammengesetzten Ritzel 30 zu jeweiligen Axialpositionen innerhalb der Entfernungen des Axialspiels oder der Axialzwischenräume bewegt, wobei die Axialpositionen einen gleichmäßigen und angemessenen Eingriff der Zähne 24a, 26a der Ritzel 24, 26 mit den Zähnen des Sonnen- und Hohlrades 32, 36 gestatten. Somit verhindert die vorliegende Anordnung einen unangemessenen Eingriff der Zähne 24a, 26a mit den Zähnen des Sonnen- und des Hohlrades 32, 36, der durch Abmessungsfehler der Stirnflächen des Trägers 22 bedingt ist. Somit sichert die vorliegende Anordnung einen durchweg angemessenen und gleichmäßigen Zahneingriff der Ritzel 24, 26 der zusammengesetzten Ritzel 30 mit dem Sonnen- und Hohlrad 32, 36 ab, wodurch die andernfalls mögliche Erhöhung der Betriebsgeräusche und Verschlechterung des Energieübertragungs-Wirkungsgrades des System 10 verhindert werden.
Wenn die Schrägungswinkel βS und βR unabhängig voneinander bestimmt werden, gleichen sich die Axialkraft FSS = FS · tanβS und die Axialkraft FRS = FR · tanβR nicht vollständig aus. Daher wird das zusammengesetzte Ritzel 30 durch die gesamte Axialkraft in eine Axialrichtung bewegt, wodurch es erforderlich ist, daß der die zusammengesetzten Ritzel 30 lagernde Träger 22 eine erhöhte mechanische Festigkeit aufweist. Ferner kann die gesamte Axialkraft eine Durchbiegung oder Verformung des Trägers 22 verursachen, was zu einer verschlechterten Parallelität zwischen den zusammengesetzten Ritzeln 30 und dem Sonnen- und dem Hohlrad 32, 36, zu einem unangemessenen Eingriff zwischen diesen und erhöhten Geräuschen und einem verringerten Energieübertragungs-Wirkungsgrad des Übertragungssystems 10 führt. Wenn die Daten des Ritzels 24 mit großem Durchmesser unabhängig von denen des Ritzels 26 mit kleinem Durchmesser bestimmt werden, bewirkt eine Axialbewegung von einem zusammengesetzten Ritzel 30 die Drehung des Sonnen- und des Hohlrades 32, 36. Wenn die einzelnen zusammengesetzten Ritzel 30 um eine unterschiedlichen Entfernung axial bewegt werden, können die Zähne 24a, 26a der Ritzel 30 und die Zähne des Sonnen- und des Hohlrades 32, 36 durch einen Rückenflächenkontakt oder einen äußersten hohen lokalen Oberflächendruck bedingt einen unangemessenen Eingriff aufweisen, was das Geräusch vom Getriebe, den Energieübertragungs-Wirkungsgrad und die mechanische Festigkeit der Zahnräder 30 negativ beeinflußt. Es ist schwierig, für alle zusammengesetzten Ritzel 30 den gleichen Betrag an Axialzwischenraum zur Verfügung zu stellen. Wenn ein Ritzel 30 mit der Stirnfläche des Trägers 22 (der Scheibe 50) in Anlagekontakt gebracht wird, können die anderen Ritzel 30 nicht axial bewegt werden; die gesamte Axialkraft wirkt auf die Ritzel 30, was die vorstehenden Probleme verursacht.
Es ist festzuhalten, daß, wenn die Steigung des Zähne 24a des Ritzels 30 mit großem Durchmesser gleich der der Zähne 26a des Ritzels 26 mit kleinem Durchmesser gestaltet wurde, der Schrägungswinkel βR der Zähne 26a kleiner als der Schrägungswinkel βS der Zähne 24a des Ritzels 24 mit großem Durchmesser gestaltet ist. Daher sollte die Axialabmessung der zusammengesetzten Ritzel 30 erhöht werden, um das Zahneingriffsverhältnis und die mechanische Festigkeit zu erhöhen. Daher würde sich, wenn die Differentialgetriebevorrichtung 14 vom Kegelradtyp nahe an der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 vom Planetengetriebetyp befindet, die erforderliche Axialabmessung des Energieübertragungssystems 10 entlang der Mittellinie O in unerwünschter Weise erhöhen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel überdeckt die Differentialgetriebevorrichtung 14 jedoch teilweise die Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12; eine Erhöhung der Axialabmessung der zusammengesetzten Ritzel 30 bewirkt nicht notwendigerweise eine Erhöhung der gesamten Axialabmessung des Energieübertragungssystems 10. Diese überdeckende Anordnung ist möglicherweise durch die abwechselnde Anordnung der zusammengesetzten Ritzel 30 und der treibenden Kegelräder 54 bedingt, was dadurch möglich ist, daß die Anzahl der zusammengesetzten Ritzel 30 gleich der der Kegelräder 54 ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 8 wird als nächstes ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Im ersten zweiten Ausführungsbeispiel von den Fig. 1 bis 7 wird der O-Ring 70 für die im wesentlichen fluiddichte Abdichtung zwischen jeder Getriebewelle 52 und dem Radialloch 62 im Differentialgehäuseabschnitt 22a verwendet. Im vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel von Fig. 8 ersetzt den O-Ringe 70 eine Flüssigkeitsdichtung 98, um zwischen jeder Getriebewelle 96 und dem Differentialgehäuseabschnitt 22a im wesentlichen fluiddicht abzudichten. Die Flüssigkeitsdichtung 98 kann eine sogenannte "FIPG-Dichtung" oder eine "am Ort ausgebildete Dichtung" sein. Wie die Getriebewelle 52 hat die Getriebewelle 96 einen Körperabschnitt 96a, einen inneren Endabschnitt 96b, eine Aussparung 96c und ein Paar von ebenen Flächen 96e. Der Körperabschnitt 96 hat jedoch keine ringförmige Nut, wie es mit 52d in Fig. 3(b) angezeigt ist. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist der äußere offene Endabschnitt des Radiallochs 62 konisch ausgebildet oder versenkt, so daß der versenkte Endabschnitt mit dem Material der Flüssigkeitsdichtung 98 gefüllt wird. Im vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel wirken der Differentialgehäuseabschnitt 22a des Trägers 22, die Differentialabdeckung 40 und die Flüssigkeitsdichtung 98 zusammen, um eine im wesentlichen fluiddichte Umhüllung 99 im Gehäuse der Differentialgetriebevorrichtung 14 auszubilden.
Während die vorliegende Erfindung in ihren zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen vorstehend detailliert beschrieben wurde, ist es verständlich, daß diese nicht auf die Einzelheiten der dargestellten Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern anders ausgeführt sein kann.
Das Prinzip dieser Erfindung ist zum Beispiel auf das in Fig. 9 gezeigte Energieübertragungssystem 100 anwendbar. In diesem Fall kann ein O-Ring oder eine Flüssigkeitsdichtung, wie diese im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 8 verwendet werden, für die im wesentlichen fluiddichte Abdeckung zwischen dem Differentialgehäuseabschnitt 112a und jeder Getriebewelle 152, die durch einen Stift 154 positioniert und fixiert wird, verwendet werden. In diesem Fall kann der Ölspeicher 146 weggelassen werden.
Während in den dargestellten Ausführungsbeispielen der O-Ring 70 oder die Flüssigkeitsdichtung 98 verwendet werden, kann die im wesentlichen fluiddichte Abdichtung zwischen der Getriebewelle 52, 96 und dem Differentialgehäuseabschnitt 22a dadurch hergestellt werden, daß ein Zwischenraum zwischen diesen ausreichend gering gestaltet wird, damit die Leckage von Schmieröl aus der Umhüllung 73, 99 im wesentlichen verhindert wird.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 8 ist der Dichtring 72 für eine im wesentlichen fluiddichte Abdichtung zwischen dem Differentialgehäuseabschnitt 22a und der Motorwelle 16 vorgesehen; dieses Dichtelement 72 kann weggelassen werden. Anders ausgedrückt würde durch das Fehlen des Dichtrings keine vollständige Leckage des Schmieröls aus der fluiddichten Umhüllung 73, 99 auftreten, da der Dichtring 72 in einem beträchtlichem Abstand oberhalb des Bodens der Umhüllung 73, 99 vorgesehen ist. Somit ist für das Prinzip der vorliegenden Erfindung eine im wesentlichen fluiddichte Abdichtung zwischen dem Differentialgehäuseabschnitt 22a und jeder Getriebewelle 52, 96 erforderlich.
Obwohl das Prinzip der vorliegenden Erfindung auf die Differentialgetriebevorrichtung 14 vom Kegelradtyp angewendet wird, ist das Prinzip in gleicher Weise auf andere Typen von Differentialgetriebevorrichtung oder Energieübertragungssystemen als das dargestellte Energieübertragungssystem 10 anwendbar.
Obwohl das dargestellte Ausführungsbeispiel drei zusammengesetzte Ritzel 30 in der Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 und die gleiche Anzahl an treibenden Kegelräder 54 in der Differentialgetriebevorrichtung 14 verwendet, kann die Anzahl der zusammengesetzten Ritzel 30 und der treibenden Kegelräder 54 in geeigneter Weise unter der Voraussetzung ausgewählt werden, daß eine dieser Zahlen Teiler der andere ist, wobei "1" ausgenommen ist. Zum Beispiel können zwei, vier oder fünf zusammengesetzte Ritzel 30 und die gleiche Anzahl an treibenden Kegelrädern 54 vorgesehen sein. In diesem Fall ist der vorstehend genannte Teiler gleich "2", "4" oder "5". Alternativ dazu können vier zusammengesetzte Ritzel 30 und zwei Kegelräder 54 vorgesehen werden. In diesem Fall ist der Teiler gleich "2", d. h. die Anzahl der Kegelräder 54. Die zwei Kegelräder 54 können in einer solchen Weise angeordnet werden, daß bei Betrachtung in Umfangsrichtung eines der Kegelräder 54 zwischen einem Paar der zusammengesetzten Ritzel 30 vorgesehen ist, während das andere Kegelrad 54 des Hohlrades 36 zwischen dem anderen Paar an zusammengesetzten Ritzeln 30 vorgesehen ist.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Geschwindigkeitsreduktionsvorrichtung 12 die zusammengesetzten Ritzel 30 auf und das Hohlrad 36 arbeitet als Reaktionselement, so daß eine von der Motorwelle 16 zum Sonnenrad 32 übertragene Rotationsbewegung über den Träger 22 zur Differentialgetriebevorrichtung 14 mit einem vorbestimmten Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis ausgegeben wird. Das Prinzip der vorliegenden Erfindung ist jedoch in gleicher Weise auf ein Energieübertragungssystem anwendbar, bei dem ein Sonnenrad als Reaktionselement wirkt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Richtung der Schrägung der Zähne 24a, 26a der Ritzel 24, 26 mit großem und kleinem Durchmesser in Abhängigkeit von der Rotationsrichtung des Sonnenrads 32 entsprechend der Vorwärtsfahrrichtung des Fahrzeugs in einer solchen Weise bestimmt, daß die Axialkräfte FSS und FRS, die durch die Schrägung bedingt erzeugt werden, in entgegengesetzte Axialrichtungen zueinander hin wirken. Die Richtung der Schrägung der Zähne 24a, 26a kann jedoch so bestimmt sein, daß die Axialkräfte FSS und FRS, die durch die Schrägung bedingt erzeugt werden, in entgegengesetzte Axialrichtungen voneinander weg wirken.
Obwohl die Zähne 24a, 26a der Ritzel 24, 26 mit großem und kleinem Durchmesser die gleiche Schrägungsrichtung und den gleichen Steigungsbetrag aufweisen, können sich der Schrägungswinkel und/oder die Steigung der Zähne 24a von dem Schrägungswinkel und/oder der Steigung der Zähne 26a unterscheiden.

Claims

1. Energieübertragungssystem für ein Kraftfahrzeug, bei dem alle Rotationselemente beim Anhalten des Kraftfahrzeug angehalten werden, und das eine Schmiervorrichtung aufweist, die einen Ölsumpf (78) zum Speichern eines Schmieröls und eine mechanisch betätigte Ölpumpe (74) hat, die durch eines (22a) der Rotationselemente angetrieben wird, um das vom Ölsumpf aufgenommene Schmieröl unter Druck zu setzen und das unter Druck gesetzte Schmieröl den vorbestimmten Schmierstellen (52, 54, 56, 18, 20) im Energieübertragungssystem zuzuführen, das ferner eine Differentialgetriebevorrichtung (14) mit einem die Schmierstellen umgebenden Gehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schmiervorrichtung (74, 78, 22a, 40, 70, 72, 98, 80, 82, 84, 88) keine Ölbadschmierung aufweist,

wobei die Schmiervorrichtung (74, 78, 22a, 40, 70, 72, 98, 80, 82, 84, 88) eine im wesentlichen fluiddichte Umhüllung (73, 99) hat, in der die Schmierstellen (52, 5456, 18, 20) angeordnet sind und in der im wesentlichen fluiddicht eine Masse an Schmieröl gespeichert ist, die durch die mechanisch betätigte Ölpumpe (74) unter Druck gesetzt und zugeführt wird, und

wobei die im wesentlichen fluiddichte Umhüllung (73, 99) im Gehäuse (22a, 40) definiert ist.

2. Energieübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die Differentialgetriebevorrichtung (14) ein Kegelradgetriebe ist, das eine Vielzahl von Kegelrädern (54, 56) aufweist, die sich als Schmierstellen im Gehäuse befinden.

3. Energieübertragungssystem nach Anspruch 2, wobei die Differentialgetriebevorrichtung (14) ferner eine Vielzahl von Getriebewellen (52, 96) aufweist, die durch das Gehäuse (22a, 40) gestützt sind und eine Rotationsachse des Energieübertragungssystems schneiden, und wobei die Vielzahl von Kegelrädern eine Vielzahl von treibenden Kegelrädern (54), die auf der Vielzahl von Getriebewellen (52, 96) jeweils frei drehbar montiert sind, und eine Vielzahl von getriebenen Kegelrädern (56) aufweist, die zur Rotationsachse koaxial verlaufen und die mit der Vielzahl von treibenden Kegelrädern in Eingriff stehen.

4. Energieübertragungssystem nach Anspruch 3, wobei die Schmiervorrichtung ferner eine Dichteinrichtung (70, 98) aufweist, die im wesentlichen zwischen der Vielzahl von Getriebewellen (52, 96) und dem Gehäuse (22a, 40) der Differentialgetriebevorrichtung (14) fluiddicht abdichtet.

5. Energieübertragungssystem nach Anspruch 4, das ferner eine Antriebswelle (16) aufweist, von der das Energieübertragungssystem die Energie aufnimmt, wobei das Gehäuse (22a, 40) der Antriebswelle zugeordnet ist und die Schmiervorrichtung ferner eine zweite Abdichteinrichtung (72) aufweist, die zwischen der Antriebswelle und dem Gehäuse im wesentlichen fluiddicht abdichtet.

6. Energieübertragungssystem für ein elektrisches Motorfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, das ferner ein Paar Abtriebselemente (18, 20), die ein Paar von Rädern des elektrischen Motorfahrzeugs in Rotation versetzen, und eine Untersetzungsvorrichtung (12) vom Planetengetriebetyp aufweist, die einen Träger (22), der mit der Rotationsachse koaxial verläuft, und eine Vielzahl von Ritzeln (30) hat, die durch den Träger um entsprechende, zur Rotationsachse im wesentlichen parallel verlaufende Achsen (28) drehbar gelagert sind, wobei der Träger die Energie von einem elektrischen Motor aufnimmt und die aufgenommene Energie zur Differentialgetriebevorrichtung (14) mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis überträgt, und wobei das Gehäuse (22a, 40) der Differentialgetriebevorrichtung einen Abschnitt (22a) aufweist, der zusammen mit dem Träger (22) rotiert, wobei die Kraft zu dem Paar von Abtriebselementen über die treibenden Kegelräder (54) und die getriebenen · Kegelräder (56) übertragen wird.

7. Energieübertragungssystem nach Anspruch 6, wobei die Vielzahl von Ritzeln (30) um die Rotationsachse mit gleichen Winkeln angeordnet ist, während die Vielzahl von treibenden Kegelrädern (54) um die Rotationsachse mit gleichen Winkeln angeordnet ist, wobei eine erste Anzahl an Ritzeln und eine zweite Anzahl an treibenden Kegelräder so bestimmt ist, daß die erste oder die zweite Anzahl Teiler der anderen Anzahl ist, wobei der Teiler von 1 verschieden ist, wobei die Ritzel und die treibenden Kegelräder um die Rotationsachse angeordnet sind, so daß jedes treibende Kegelrad ohne Beeinflussung mit den Ritzeln in eine Rotationsrichtung um die Rotationsachse angeordnet ist, wobei die Untersetzungsvorrichtung und die Differentialgetriebevorrichtung in einer solchen Weise zueinander angeordnet sind, daß die Untersetzungsvorrichtung und die Differentialgetriebevorrichtung einander zumindest teilweise in einer axialen Richtung parallel zur Rotationsachse überdecken.

8. Energieübertragungssystem nach Anspruch 7, wobei jedes der Vielzahl von Ritzeln (30) der Untersetzungsvorrichtung (12) aus einem zusammengesetzten Ritzel besteht, das ein Ritzel (24) mit großen Durchmesser und ein Ritzel (26) mit kleinem. Durchmesser aufweist, das einen kleineren Durchmesser als das Ritzel mit großem Durchmesser hat, wobei die Ritzel mit großem und kleinem Durchmesser in axialer Richtung des zusammengesetzten Ritzels angeordnet sind und zusammen rotieren, wenn das zusammengesetzte Ritzel rotiert.

9. Energieübertragungssystem nach Anspruch 8, wobei die Untersetzungsvorrichtung (12) ferner ein Sonnenrad (32), das durch den elektrischen Motor um die Rotationsachse gedreht wird und mit dem Ritzel (24) mit großem Durchmesser von jedem zusammengesetzten Ritzel (30) in Eingriff steht, und ein stationäres Hohlrad (36) aufweist, das mit dem Ritzel (26) mit kleinem Durchmesser von jedem zusammengesetzten Ritzel in Eingriff steht.

10. Energieübertragungssystem nach Anspruch 9, wobei die Zähne (24a) des Ritzels (24) mit großem Durchmesser und die Zähne (26a) des Ritzels (26) mit kleinem Durchmesser die gleiche Richtung der Schraubenlinie und die gleiche Steigungshöhe aufweisen.