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Die
Erfindung betrifft ein Untersetzungsgetriebe zur Verwendung bei
einem Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb.
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In 15 ist als Beispiel ein
herkömmliches Untersetzungsgetriebe
gezeigt. Das Untersetzungsgetriebe 201 reduziert die Leistung
eines Elektromotors 203 zum Übertragen auf eine linke und
eine rechte Achswelle und Antreiben eines linken und eines rechten
Hinterrades. Der Elektromotor 203 dient als Nebenantriebsquelle,
während
ein Motor an der Vorderseite zum Antreiben eines linken und eines rechten
Vorderrades als Hauptantriebsquelle dient.
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Das
Untersetzungsgetriebe 201 stützt eine erste Getriebewelle 207,
welche die Leistung des Elektromotors 203 aufnimmt, in
einem ortsfesten Gehäuse 205 drehbar
ab. Die erste Getriebewelle 207 weist ein Untersetzungsrad 211 auf,
das mit einem anderen Untersetzungsrad 213 in Eingriff
steht, um einen ersten Untersetzungsmechanismus 209 zu
bilden. Das Untersetzungsrad 213 des ersten Untersetzungsmechanismus 209 ist
auf einer zweiten Getriebewelle 215 vorgesehen, die parallel
zu der ersten Getriebewelle 207 angeordnet und in dem Gehäuse 205 drehbar
abgestützt
ist.
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Die
zweite Getriebewelle 215 ist mit einem Untersetzungsrad 219 versehen,
das mit einem anderen Untersetzungsrad 221 in Eingriff
steht, um einen zweiten Untersetzungsmechanismus 217 zu
bilden. Das Untersetzungsrad 221 des zweiten Untersetzungsmechanismus 217 ist
auf einer dritten Getriebewelle 223 vorgesehen, die parallel
zu der ersten und der zweiten Getriebewelle 207 und 215 angeordnet
und in dem Gehäuse 205 drehbar
abgestützt
ist.
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Die
dritte Getriebewelle 223 ist mit einem Untersetzungsrad 227 versehen,
das mit einem Tellerrad 229 als ein anderes Untersetzungsrad
in Eingriff steht, um einen dritten Untersetzungsmechanismus 225 zu
bilden. Das Tellerrad 229 ist an einem hinteren Differential 231 als
Differentialgetriebe vorgesehen. Eine Welle des hinteren Differentials 231 ist
parallel zu der ersten, der zweiten und der dritten Getriebewelle 207, 215 und 223 angeordnet.
Das hintere Differential 231 ist über Achswellen ineinandergreifend
mit dem linken und dem rechten Hinterrad verbunden.
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Dementsprechend
wird durch den Elektromotor 203 die erste Getriebewelle 207 angetrieben, um
ein Drehmoment über
den ersten Untersetzungsmechanismus 209 auf die zweite
Getriebewelle 215 zu übertragen.
Von der zweiten Getriebewelle 215 wird das Drehmoment über den
zweiten Untersetzungsmechanismus 217 auf die dritte Getriebewelle 223 und über den
dritten Untersetzungsmechanismus 225 auf das hintere Differential 231 übertragen. Von
dem hinteren Differential 231 wird das Drehmoment über die
linke und die rechte Achswelle auf das linke und das rechte Hinterrad übertragen,
so dass diese von dem Elektromotor 203 angetrieben werden.
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Die
Vorderräder
werden von dem Motor als Hauptantriebsquelle angetrieben. Daher
ist es möglich,
ein Hybridfahrzeug mit einem Vierradantrieb zu schaffen.
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16 zeigt ein weiteres herkömmliches Untersetzungsgetriebe.
Zur Vereinfachung der Erläuterung
werden gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen wie in 15 bezeichnet.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe 201A in 16 sind die erste Getriebewelle 207 und
die zweite Getriebewelle 215 koaxial zueinander angeordnet,
und der erste Untersetzungsmechanismus 209A wird von einem
Planetengetriebemechanismus gebildet.
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Daher
wird die Leistung des Elektromotors 203 auf die erste Getriebewelle 207 übertragen,
in dem ersten Untersetzungsmechanismus 209A reduziert und
auf die zweite Getriebewelle 215 übertragen. Die weitere Drehmomentübertragung
ist dieselbe wie bei dem Untersetzungsgetriebe 201 in 15.
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Da
die herkömmlichen
ersten Untersetzungsmechanismen 209 und 209A nahe
des Elektromotors 203 montiert sind; hat jedoch ein Fehler
bei der Montage des Elektromotors 203 einen direkten Einfluss
auf den ersten Untersetzungsmechanismus 209 und 209A derart,
dass Vibrationen oder ungewöhnliche
Geräusche
in dem ersten Untersetzungsmechanismus 209 und 209A auftreten
können
und somit Verbesserungen in der akustischen Vibration oder Haltbarkeit
beschränkt
sind (siehe zum Beispiel JP-A-2001-287550).
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Darüber hinaus
ist in 14 ein anderes herkömmliches
Untersetzungsgetriebe gezeigt (siehe zum Beispiel JP-A-2003-104073). Das Untersetzungsgetriebe 1201 in 14 reduziert die Leistung eines
Elektromotors zum Übertragen
auf eine linke und eine rechte Achswelle und Antreiben eines linken und
eines rechten Hinterrades. Der Elektromotor dient als Nebenantriebsquelle,
während
ein Motor, wie ein Verbrennungsmotor, an der Vorderseite zum Antreiben
eines linken und eines rechten Vorderrades als Hauptantriebsquelle
dient.
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Das
Untersetzungsgetriebe 1201 stützt eine erste Getriebewelle 1207 in
einem ortsfesten Gehäuse 1205 drehbar
ab. Die erste Getriebewelle 1207 weist ein Untersetzungsrad 1211 auf,
das mit einem anderen Untersetzungsrad 1215 in Eingriff
steht, um einen ersten Untersetzungsmechanismus 1209 zu bilden.
Das Untersetzungsrad 1215 des ersten Untersetzungsmechanismus 1209 ist
an einer zweiten Getriebewelle 1217 abgestützt, die
parallel zu der ersten Getriebewelle 1207 angeordnet und
in dem Gehäuse 1205 drehbar
abgestützt
ist.
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Die
zweite Getriebewelle 1217 ist mit einem Untersetzungsrad 1221 versehen,
das mit einem anderen Untersetzungsrad 1223 in Eingriff
steht, um einen zweiten Untersetzungsmechanismus 1219 zu bilden.
Das Untersetzungsrad 1223 des zweiten Untersetzungsmechanismus 1219 ist über ein
Lager 1229 relativ zu einem Differentialgehäuse 1227 eines hinteren
Differentialgetriebes 1225 drehbar an diesem abgestützt.
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Das
hintere Differentialgetriebe 1225 stützt einen Differentialgetriebemechanismus 1231 in
dem Differentialgehäuse 1227 ab.
Das Differentialgehäuse 1227 ist über ein
Lager 1233 an dem Gehäuse 1205 drehbar
abgestützt.
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Die Übertragung
und Unterbrechung des Drehmoments zwischen dem Untersetzungsrad 1223 und
dem Differentialgehäuse 1227 wird
mittels einer elektromagnetischen Kupplung 1235 unter Verwendung
mehrerer Reibscheiben durchgeführt.
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Dementsprechend
wird bei eingekuppelter Kupplung 1235 und betriebenem Elektromotor
ein Drehmoment, das durch den ersten und den zweiten Untersetzungsmechanismus 1209 und 1219 reduziert
wird, auf ein hinteres Differentialgetriebe 1225 übertragen.
Von dem hinteren Differentialgetriebe 1225 wird das Drehmoment
auf die linke und die rechte Achswelle übertragen. Durch dieses Drehmoment
wird der Antrieb des Motors beim Anfahren oder Bergauffahren unterstützt.
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Wenn
der Elektromotor nicht betrieben wird, ist die elektromagnetische
Kupplung 1235 ausgekuppelt. In diesem Zustand wird die
Drehung der Hinterräder
auf das Differentialgetriebe 1225, jedoch nicht auf den
ersten und den zweiten Untersetzungsmechanismus 1209 und 1219 und
den Elektromotor übertragen.
Daher werden, wenn der Elektromotor gestoppt wird, der erste und
der zweite Untersetzungsmechanismus 1209 und 1219 und
der Elektromotor nicht mehr zwangsläufig von der Drehung der Hinterräder gedreht.
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Um
eine hohe Leistung in dem Untersetzungsgetriebe 1201 zu
erreichen, kann im Allgemeinen die Dimensionierung des Elektromotors
vergrößert werden.
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Jedoch
tritt bei einer derartigen Struktur dadurch, dass die hohe Untersetzung
lediglich von dem ersten und dem zweiten Untersetzungsmechanismus 1209 und 1219 durchgeführt werden
muss, das Problem auf, dass ungewöhnliche Geräusche an den Untersetzungsrädern 1211 und 1215 oder
den Untersetzungsrädern 1221 und 1223 leicht
auftreten.
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Mit
der Erfindung wird ein Untersetzungsgetriebe geschaffen, bei dem
das Schallschwingungsverhalten und die Haltbarkeit mit geringerer
Beeinflussung durch Fehler bei der Montage des Elektromotors verbessert
und Vibrationen oder ungewöhnliche
Geräusche
verringert werden.
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Dies
wird gemäß der Erfindung
erreicht durch ein Untersetzungsgetriebe, aufweisend eine Antriebsquelle,
die eine Getriebewelle aufweist, ein Gehäuse, einen ersten Untersetzungsmechanismus zum
Reduzieren einer Antriebskraft der Antriebsquelle, wobei der erste
Untersetzungsmechanismus an dem Gehäuse abgestützt ist und einen Planetenradträger, ein
Planetenrad, das an dem Planetenradträger drehbar abgestützt ist,
ein Hohlrad, das mit dem Planetenrad in Eingriff steht, und ein
Sonnenrad aufweist, das mit dem Planetenrad in Eingriff steht, einen
zweiten Untersetzungsmechanismus zum Reduzieren der Leistung des
ersten Untersetzungsmechanismus, wobei der zweite Untersetzungsmechanismus
in Bezug auf eine Axialrichtung der Getriebewelle zwischen der Antriebsquelle
und dem ersten Untersetzungsmechanismus positioniert ist, und eine Verteilervorrichtung
zum Verteilen der Leistung des zweiten Untersetzungsmechanismus
auf ein Paar Achswellen, wobei die Verteilervorrichtung an dem Gehäuse abgestützt ist.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann der zweite Untersetzungsmechanismus
ein Untersetzungsrad, das an einer Abtriebsseite des ersten Untersetzungsmechanismus
vorgesehen ist, und ein Tellerrad aufweisen, das an einer Seite
der Verteilervorrichtung vorgesehen ist.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe können
das Untersetzungsrad und das Tellerrad in einer inneren Position
in Bezug auf einen äußersten
Abschnitt des ersten Untersetzungsmechanismus in Radialrichtung miteinander
in Eingriff gebracht sein.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann die Getriebewelle mit dem Sonnenrad
verbunden sein.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann der Planetenradträger relativ zu dem Gehäuse drehbar sein,
wobei das Hohlrad relativ zu dem Gehäuse nicht drehbar ist, und
wobei der zweite Untersetzungsmechanismus ein Untersetzungsrad,
das sich zusammen mit dem Planetenradträger dreht, und ein Tellerrad
aufweisen kann, das an einer Seite der Verteilervorrichtung in Eingriff
mit dem Untersetzungsrad vorgesehen ist.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann der Planetenradträger relativ zu dem Gehäuse nicht drehbar
sein, wobei das Hohlrad relativ zu dem Gehäuse drehbar ist, und wobei
der zweite Untersetzungsmechanismus ein Untersetzungsrad, das zusammen
mit dem Hohlrad drehbar ist, und ein Tellerrad aufweisen kann, das
an einer Seite der Verteilervorrichtung in Eingriff mit dem Untersetzungsrad
vorgesehen ist.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann Planetenrad eine Mehrzahl von abgestuften
Rädern
aufweisen, von denen zumindest ein Rad mit dem Sonnenrad in Eingriff
steht und ein Rad mit dem Hohlrad in Eingriff steht.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann das Planetenrad ein erstes abgestuftes
Rad in Eingriff mit dem Sonnenrad und ein zweites abgestuftes Rad
in Eingriff mit dem Hohlrad aufweisen.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann die Antriebsquelle einen Elektromotor
aufweisen.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann die Antriebsquelle an einem Kraftfahrzeug
montiert sein, das eine Hauptantriebsquelle zum Antreiben der einen
von Vorder- und Hinterrädern
und eine Nebenantriebsquelle zum Antreiben der anderen der Vorder- und
Hinterräder
aufweist, wobei die Antriebsquelle die Nebenantriebsquelle ist.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann die Hauptantriebsquelle ein Verbrennungsmotor
sein, wobei die Nebenantriebsquelle ein Elektromotor ist.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann eine Abtriebswelle des ersten Untersetzungsmechanismus
koaxial zu der Getriebewelle und an deren Außenseite angeordnet sein.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann das Gehäuse zumindest ein erstes Gehäuse mit
einer ersten Seitenwand und ein zweites Gehäuse mit einer zweiten Seitenwand
aufweisen, wobei die eine Seite des Planetenradträgers an
dem ersten Gehäuse
abgestützt
sein kann und die Antriebsquelle an dem zweiten Gehäuse abgestützt sein
kann.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann die eine Seite des Planetenradträgers über ein
Lager an der ersten Seitenwand drehbar abgestützt sein.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann die andere Seite des Planetenradträgers an
dem zweiten Gehäuse
abgestützt
sein.
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Das
Untersetzungsgetriebe kann ferner eine Trägerachse aufweisen, über welche
der Planetenradträger
nicht drehbar an der ersten Seitenwand abgestützt sein kann.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann eines von dem Sonnenrad und der Getriebewelle
an dem Planetenradträger
abgestützt
sein.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann der zweite Untersetzungsmechanismus
ein Ritzel, das an einer Außenseite
des ersten Untersetzungsmechanismus vorgesehen ist, und ein Tellerrad
aufweisen, das an der Verteilervorrichtung vorgesehen ist.
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Das
Untersetzungsgetriebe kann ferner einen Kupplungsmechanismus aufweisen,
der in einem Getriebestrang von der Getriebewelle zu der Achswelle
vorgesehen ist.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann die Verteilervorrichtung einen Kupplungsmechanismus aufweisen,
der zwischen dem zweiten Untersetzungsmechanismus und der Achswelle
positioniert ist.
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Bei
dem Untersetzungsgetriebe kann eine Achse des Kupplungsmechanismus
parallel zu der Getriebewelle angeordnet sein, und der Kupplungsmechanismus
und die Antriebsquelle können
in Bezug auf die Axialrichtung teilweise überlappen.
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Das
Untersetzungsgetriebe kann ferner einen Kupplungsmechanismus aufweisen,
der zwischen dem ersten Untersetzungsmechanismus und dem zweiten
Untersetzungsmechanismus vorgesehen ist.
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Das
Untersetzungsgetriebe kann ferner einen Kupplungsmechanismus aufweisen,
der zwischen der Verteilervorrichtung und der Achswelle vorgesehen
ist.
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Da
der zweite Untersetzungsmechanismus zwischen dem Elektromotor und
dem ersten Untersetzungsmechanismus angeordnet ist, um den ersten
Untersetzungsmechanismus in einem Abstand von dem Elektromotor zu
trennen, hat ein Fehler bei der Montage des Elektromotors keinen
Einfluss auf den ersten Untersetzungsmechanismus, und es ist möglich, das
Auftreten von Vibrationen oder ungewöhnlichen Geräuschen in
dem ersten Untersetzungsmechanismus zu unterdrücken und das Schallschwingungsverhalten
oder die Haltbarkeit zu verbessern.
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Ferner,
da der zweite Untersetzungsmechanismus einfach zwischen dem Elektromotor
und dem ersten Untersetzungsmechanismus angeordnet ist, ist es möglich, die
Antriebskraft des Elektromotors durch den ersten Untersetzungsmechanismus
zu reduzieren und die von dem Planetenradträger des ersten Untersetzungsmechanismus
reduzierte Antriebskraft auf den zweiten Untersetzungsmechanismus
zu übertragen.
Die Antriebskraft kann weiter durch das Untersetzungsrad des zweiten
Untersetzungsmechanismus und das Tellerrad reduziert werden und kann
zuverlässig
auf das Differential übertragen
werden.
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Ferner
kann die Nebenantriebsquelle in der Größe und im Gewicht reduziert
werden. Außerdem ist
es möglich,
sowohl das Schallschwingungsverhalten der Nebenantriebsquelle als
auch die Haltbarkeit zu verbessern.
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Ferner
ist es möglich,
da bei einem Hybridfahrzeug das Untersetzungsgetriebe die Antriebskraft
auf die einen von den Vorder- und Hinterrädern oder die anderen der Vorder-
und Hinterräder überträgt, die
Größe und das
Gewicht des Untersetzungsgetriebes zu reduzieren. Außerdem ist
es möglich, sowohl
das Schallschwingungsverhalten als auch die Haltbarkeit zu verbessern.
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Außerdem kann
das Untersetzungsgetriebe die Leistung bei einer hohen Drehzahl
der Antriebsquelle auf das Sonnenrad übertragen und die hohe Drehzahl
des Sonnenrades von dem Hohlrad über das
Planetenrad, das an dem Planetenradträger drehbar abgestützt ist,
der als ein Körper
oder einstückig mit
dem Gehäuse
ausgebildet ist, mit reduzierter Drehzahl übertragen. Dementsprechend
treten bei der hohen Untersetzung weniger ungewöhnliche Geräusche beim Eingriff der Räder auf,
so dass die Tragfestigkeit verbessert wird. Ferner kann, da die hohe
Drehzahl der Antriebsquelle stark reduziert wird, die hohe Leistung
oder die hohe Drehzahl erreicht werden, ohne die Antriebsquelle
groß zu
dimensionieren, so dass das Gewicht reduziert werden kann.
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Selbst
wenn das Sonnenrad und die Abtriebswelle der Antriebsquelle infolge
eines Montagefehlers mehr oder weniger von der Mitte abweichen, kann
eine solche Abweichung durch Auslenkung der Getriebewelle absorbiert
werden, die sich bis zu der Seite der Antriebsquelle erstreckt.
Daher kann der Eingriff zwischen dem Sonnenrad und dem Planetenrad
zuverlässig
vorgenommen werden, wodurch ungewöhnliche Geräusche sicherer zurückgehalten werden
können.
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Die
hohe Drehzahl der Antriebsquelle kann in den mehreren Stufen zwischen
dem Sonnenrad und dem Hohlrad reduziert werden, und die Antriebsquelle
kann in der Größe kleiner
gestaltet werden.
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Da
die Antriebsquelle in Bezug auf die Hauptantriebsquelle die Nebenantriebsquelle
ist, kann diese in den Abmessungen und im Gewicht reduziert werden.
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Da
die Hauptantriebsquelle der Verbrennungsmotor ist und die Nebenantriebsquelle
der Elektromotor ist, und einer von dem Verbrennungsmotor und dem
Elektromotor die einen von den Vorder- und Hinterrädern antreibt,
und die andere Antriebsquelle die anderen der Vorder- und Hinterräder antreibt,
ist es möglich,
das Untersetzungsgetriebe klein und leicht zu gestalten, um die
Antriebskraft auf die einen von den Vorder- und Hinterrädern bei
dem Vierradantriebsfahrzeug zu übertragen.
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Die
Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht
eines Hybridfahrzeuges, bei dem ein Untersetzungsgetriebe gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung angewendet wird;
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2 einen Schnitt des Untersetzungsgetriebes
gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung;
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3A einen Schnitt, der die
Beziehung zwischen einem Verbindungsteil und einem Eingriffsteil zeigt,
und 3B eine einfache
Abwicklung, welche die Anordnung von Rollen zeigt, jeweils auf die
erste Ausführungsform
der Erfindung bezogen;
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4 einen Schnitt eines Untersetzungsgetriebes
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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5A einen Schnitt, der die
Beziehung zwischen einem Verbindungsteil und einem Eingriffsteil zeigt,
und 5B eine einfache
Abwicklung, welche die Anordnung von Rollen zeigt, jeweils auf die
zweite Ausführungsform
der Erfindung bezogen;
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6 eine schematische Draufsicht
eines Hybridfahrzeuges, bei dem ein Untersetzungsgetriebe gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung angewendet wird;
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7 einen Schnitt des Untersetzungsgetriebes
gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung;
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8 einen vergrößerten Schnitt
der grundlegenden Teile des Untersetzungsgetriebes gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung;
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9 einen Schnitt, der die
Beziehung zwischen einem Verbindungsteil und einem Eingriffsteil gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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10 einen Schnitt eines Untersetzungsgetriebes
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung;
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11 einen vergrößerten Schnitt
der grundlegenden Teile des Untersetzungsgetriebes gemäß der vierten
Ausführungsform
der Erfindung;
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12 ein Blockbild eines Untersetzungsgetriebes
gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung;
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13 ein Blockbild eines Untersetzungsgetriebes
gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der Erfindung;
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14 einen Schnitt eines herkömmlichen Untersetzungsgetriebes
mit Antriebskraftunterbrechung;
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15 einen Schnitt eines anderen
herkömmlichen
Untersetzungsgetriebes; und
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16 einen Schnitt eines weiteren
herkömmlichen
Untersetzungsgetriebes mit Antriebskraftunterbrechung.
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Mit
Bezug auf die Zeichnung werden Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben.
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1 ist eine schematische
Draufsicht eines Hybridfahrzeuges, bei dem ein Untersetzungsgetriebe
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung angewendet wird. Wie in 1 gezeigt
ist, weist das Hybridfahrzeug 1 einen Motor 3 als
Hauptantriebsquelle und einen Elektromotor 5 als Nebenantriebsquelle
auf. Der Motor 3 ist die Antriebsquelle zum Antreiben des
linken und des rechten Vorderrades 7 und 9, während der
Elektromotor 5 die Antriebsquelle zum Antreiben des linken
und des rechten Hinterrades 11 und 13 ist. Es
ist auch möglich,
die Vorderräder 7, 9 mittels
des Elektromotors 5 als Nebenantriebsquelle anzutreiben
und die Hinterräder 11, 13 mittels
des Motors 3 als Hauptantriebsquelle anzutreiben.
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Die
Leistung des Motors 3 wird über eine Getriebe 15 an
ein vorderes Differential 17 als Differentialgetriebe abgegeben.
Die Vorderräder 7, 9 sind über eine
linke und eine rechte Achswelle 19 und 21 ineinandergreifend
mit dem vorderen Differential 17 verbunden.
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Die
Leistung des Elektromotors 5 wird an ein Untersetzungsgetriebe 23 abgegeben.
Die Hinterräder 11, 13 sind über eine
linke und eine rechte Achswelle 25 und 27 ineinandergreifend
mit der Abtriebsseite des Untersetzungsgetriebes 23 verbunden.
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Der
Elektromotor 5 wird von einer Batterie 29 oder
direkt von einem Generator (nicht gezeigt) mit Strom versorgt, der
bei laufendem Motor 3 von diesem angetrieben wird, und
bei reduzierter Geschwindigkeit des Fahrzeuges wird der erzeugte
Strom des Generators in die Batterie 29 geladen.
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Dementsprechend
wird während
des Fahrens das Drehmoment normalerweise von dem Motor 3 über das
Getriebe 15 auf das vordere Differential 17 übertragen.
Von dem vorderen Differential 17 wird das Drehmoment über die
Achswellen 19, 21 auf die Vorderräder 7, 9 übertragen.
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Ferner
wird der durch den Betrieb des Motors 3 in dem Generator
erzeugte Strom dem Elektromotor 5 zugeführt, und die Leistung des Elektromotors 5 wird
auf das Untersetzungsgetriebe 23 übertragen, von dem das Drehmoment über die
Achswellen 25, 27 auf die Hinterräder 11, 13 übertragen
wird.
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Daher
kann das Hybridfahrzeug 1 durch Antreiben der Vorderräder 7, 9 mittels
des Motors 3 und zusätzliches
Antreiben der Hinterräder 11, 13 mittels des
Elektromotors 5 im Vierradantriebszustand fahren.
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Beim
Anfahren und Beschleunigen aus der Fahrt wird der Elektromotor 5 von
der Batterie 29 mit Strom versorgt, so dass ein sanftes
Anfahren und Beschleunigen möglich
sind. Beim Reduzieren der Geschwindigkeit des Fahrzeuges wird die
Batterie 29 durch den Generator mit Elektroenergie geladen,
um ein nachfolgendes Anfahren und Beschleunigen vorzubereiten.
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Ferner
kann als anderes Beispiel das Fahrzeug 1 ohne Benutzung
einer Batterie 29, jedoch unter Verwendung eines Wechselstromgenerators
angetrieben werden, der an dem Motor 3 vorgesehen ist,
so dass der Elektromotor 5 direkt von dem Wechselstromgenerator
mit Strom versorgt wird.
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2 zeigt einen Schnitt des
Untersetzungsgetriebes 23 des Hybridfahrzeuges 1 gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung.
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Wie
in 2 gezeigt ist, weist
das Untersetzungsgetriebe 23 einen ersten Untersetzungsmechanismus 33,
einen zweiten Untersetzungsmechanismus 35 und ein hinteres
Differential 37 als Differentialgetriebe (Verteilervorrichtung)
innerhalb eines Gehäuses 31 auf,
das ortsfest an der Seite der Fahrzeugkarosserie abgestützt ist.
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Das
Gehäuse 31 ist
aus einer Legierung auf Aluminiumbasis und ist aus einem Hauptkörper (zweites
Gehäuse) 39 und
einer Abdeckung (erstes Gehäuse) 41 zusammengesetzt,
die mittels Schrauben und Muttern (nicht gezeigt) befestigt sind.
Ferner sind eine Antriebsseite 43 und eine Abtriebsseite 45 in
dem Gehäuse 31 einstückig mit
dem Hauptkörper 39 und
der Abdeckung 41 ausgebildet.
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An
der linken und der rechten Abtriebsseite 45 des Gehäuses 31 sind
Nabenteile 47, 49 mit Dichtungsteilen 51, 53 vorgesehen,
an deren Innenseite Lagerstützen 48, 50 ausgebildet
sind. Die rechte Lagerstütze 50 ist
zylindrisch am Innenumfang einer Endwand 52 des Gehäuses 31 ausgebildet
und ragt in das Gehäuse 31 hinein.
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An
der Antriebsseite 43 des Gehäuses 31 ist ein Durchgangsabschnitt 55 in
dem Hauptkörper 39 ausgebildet,
wobei um den Außenumfang
des Durchgangsabschnitts 55 herum ein Befestigungsflansch 57 vorgesehen
ist, an dem der Elektromotor 5 mittels Schrauben und Muttern
(nicht gezeigt) befestigt ist. Der Durchgangsabschnitt 55 ist
mit einem Dichtungsteil 59 versehen.
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Der
erste Untersetzungsmechanismus 33 ist in Bezug auf den
Elektromotor 5 an der Seite der Abdeckung 41 des
Hauptkörpers 39 des
Gehäuses 31 platziert.
Der erste Untersetzungsmechanismus 33 ist als Planetengetriebemechanismus
ausgebildet und weist einen Planetenradträger 63, ein Planetenrad 65,
ein Hohlrad 67 und ein Sonnenrad 69 auf.
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Der
Planetenradträger 63 kuppelt
eine linke und eine rechte Trägerplatte 71, 73 in
Umfangsrichtung einer Trägerachse 75 und
des Planetenrades 65 mittels Brückenteilen (nicht gezeigt),
welche die Trägerplatten 71, 73 miteinander
verbinden. Die eine Trägerplatte 71 ist
einstückig
mit einem Hohlachsenteil 77 ausgebildet, das über ein
Kugellager 79 in der Abdeckung 41 (erste Seitenwand)
drehbar abgestützt
ist. Die andere Trägerplatte 73 ist
einstückig
mit einer Hohlachse 81 ausgebildet, die über ein
Kugellager 83 in einer Seitenwand 82 (zweite Seitenwand) des
Hauptkörpers 39 des
Gehäuses 31 drehbar
abgestützt
ist. Dementsprechend wird der Planetenradträger 63 von dem Gehäuse 31 drehbar
abgestützt. Zwischen
dem Ende der Hohlachse 81 und dem Durchgangsteil 55 des
Hauptkörpers 39 ist
das Dichtungsteil 59 angeordnet. Ein Untersetzungsrad 85 ist einstückig mit
einem Mittelteil der Hohlachse 81 ausgebildet. Im Übrigen genügt es, dass
das Untersetzungsrad 85 als ein Einzelteil separat von
dem Planetenradträger 63 ausgebildet
ist und als eine Einheit mit diesem gedreht wird.
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Eine
Mehrzahl von Planetenrädern 65 sind
in Umfangsrichtung des Planetenradträgers 63 vorgesehen
und werden jeweils von einer Trägerachse 75 drehbar
gehalten.
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Das
Hohlrad 67 ist aus Stahl und ist an der Seite der Abdeckung 41 des
Gehäuses 31 ausgebildet,
so dass es in Bezug auf das Gehäuse 31 nicht drehbar
ist. Das Hohlrad 67 ist am Innenumfang eines Ringteils 87 ausgebildet.
Das Ringteil 87 ist an der Seite der Abdeckung 41 des
Gehäuses 31 eingepasst,
wobei Zähne 89 am
Außenumfang
mit Zähnen 91 an
der Seite der Abdeckung 41 in Eingriff stehen, um die Drehung
und Position in Radialrichtung zu stoppen. An dem Ende des Ringteils 87 ist
ein Anschlag 93 zum Positionieren des Ringteils 87 in
Axialrichtung in Bezug auf die Abdeckung 41 vorgesehen.
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Das
Sonnenrad 69 ist einstückig
mit dem Ende der Getriebewelle 95 ausgebildet. Das Planetenrad 65 steht
mit dem Sonnenrad 69 und dem Hohlrad 67 in Eingriff.
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Die
Getriebewelle 95 ist in der Hohlachse 81 relativ
zu dieser frei drehbar, so dass die Hohlachse 81 als Abtriebswelle
des ersten Untersetzungsmechanismus koaxial zu der Getriebewelle 95 an
deren Außenseite
angeordnet ist. Die Getriebewelle 95 ist über eine
Keilwellenverbindung mit einem Abtriebsteil 97 des Elektromotors 5 gekuppelt.
Dementsprechend ist bei dieser Struktur die Getriebewelle 95 mit dem
Sonnenrad 69 verbunden, wobei sich die Getriebewelle 95 zu
der Mitte der Drehachse des Planetenradträgers 63 erstreckt,
um die Leistung des Elektromotors 5 zu übertragen. Anders als bei einer
direkten Einwirkung der Hohlachse 81 auf den Planetenradträger 63 sind
zwischen diesen ein Lager oder eine Buchse angeordnet, um eine Abstützung in
Axialrichtung und/oder Radialrichtung zu schaffen.
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Ferner
kann die Getriebewelle 95 einstückig mit der Abtriebswelle 97 des
Elektromotors 5 ausgebildet sein. Außerdem kann das Sonnenrad 69 einstückig mit
der Getriebewelle 95 ausgebildet sein.
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Der
zweite Untersetzungsmechanismus 35, der in Axialrichtung
zwischen dem Elektromotor 5 und dem ersten Untersetzungsmechanismus 33 platziert
ist, weist das Untersetzungsrad 85 und ein Tellerrad 99 des
hinteren Differentials 37 auf, das mit dem Untersetzungsrad 85 in
Eingriff steht. Der Abschnitt, wo das Untersetzungsrad 85 und
das Tellerrad 99 miteinander in Eingriff stehen, ist an
der Innenseite bezüglich
eines äußersten
Abschnitts des ersten Untersetzungsmechanismus 33 in Radialrichtung positioniert.
Das Untersetzungsrad 85 und das Tellerrad 99 sind
jeweils mit einer zusammenpassenden Schrägverzahnung versehen. Der zweite
Untersetzungsmechanismus 35 hat eine gewünschte Verzahnungssteifigkeit
und kann das Auftreten ungewöhnlicher
Geräusche
unterdrücken,
da das Untersetzungsrad 85 und das Tellerrad 99 schrägverzahnt sind.
Die äußere diametrale
Seite des Hohlrades 67 des ersten Untersetzungsmechanismus 33 befindet sich
in einem Raum, welcher der Seite einer Nabe 103 eines später beschriebenen
Differentialgehäuses 101 zugewandt
ist, und daher kann der erste Untersetzungsmechanismus 33 selbst
ein großes
Untersetzungsverhältnis
schaffen und trägt
dazu bei, eine kompakte Vorrichtung mit einer Doppelachsenstruktur
durch Kombinieren mit dem zweiten Untersetzungsmechanismus 35 zu
erreichen.
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Das
hintere Differential 37 ist mit dem Differentialgehäuse 101 versehen,
welches das Tellerrad 99 aufweist. Das Differentialgehäuse 101 weist
ein linkes und ein rechtes Nabenteil 103, 105 auf.
In dem Differentialgehäuse 101 sind
die Nabenteile 103, 105 über Kugellager 107, 109 in
den Lagerstützen 48, 50 des
Gehäuses 31 drehbar
abgestützt.
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In
dem Differentialgehäuse 101 ist
ein inneres Gehäuse 111 aufgenommen
und relativ zu dem Differentialgehäuse 101 drehbar. Das
innere Gehäuse 111 ist
koaxial zu dem Differentialgehäuse 101 und
nahezu zylindrisch ausgebildet.
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An
dem inneren Gehäuse 111 ist
ein Ritzel 115 über
eine Ritzelwelle 113 abgestützt. Ein linkes und ein rechtes
Achswellenrad 117, 119 stehen mit dem Ritzel 115 in
Eingriff und sind mit den Achswellen 25, 27 an
der Seite der Hinterräder 11, 13 verbunden.
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An
dem Ende des inneren Gehäuses 111 ist ein
Verbindungsteil 121 vorgesehen, das eine geringere Wanddicke
als die anderen Teile hat. An dem Nabenteil 105 ist ein
Eingriffsteil 123 vorgesehen, das an der Innenumfangsseite
des Verbindungsteils 121 platziert ist.
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3A ist einen Schnitt, der
die Beziehung zwischen dem Verbindungsteil 121 und dem
Eingriffsteil 123 zeigt, und 3B ist
eine einfache Abwicklung, welche die Anordnung von Rollen zeigt.
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Wie
in 3A gezeigt ist, ist
der Außenumfang
des Eingriffsteils 123 polygonal ausgebildet und mit einer
Mehrzahl von ebenen Eingriffsflächen 125 versehen.
Zwischen dem Verbindungsteil 121 und den Eingriffsflächen 125 sind
Rollen 127 angeordnet, die von einem Stützteil 129 (3B) drehbar abgestützt werden.
Das Stützteil 129 erstreckt
sich von den Rollen 127 durch eine Durchgangsöffnung 131 in dem
Differentialgehäuse 101 hindurch
nach außen und
steht mit einer Bremsbacke 133 in Eingriff.
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Die
Bremsbacke 133 ist an deren Außenumfang mit einer ringförmigen Feder 135 umwickelt. Durch
die Feder 135 wird die Bremsbacke 133 gegen die
Innenumfangsseite gedrückt.
Die Bremsbacke 133 ist an deren Innenumfang mit einer Gleitplatte 137 versehen,
an welche die Bremsbacke 133 gedrückt wird. Die Gleitplatte 137 ist
an dem Außenumfang
der Lagerstütze 50 des
Gehäuses 31 drehbar abgestützt. In
Bezug auf die Gleitplatte 137 ist ein Elektromagnet 139 an
der Außenseite
der Endwand 52 des Gehäuses 31 angeordnet.
Der Elektromagnet 139 ist an der Außenseite des Gehäuses 31 mittels Schrauben 141 stabil
befestigt, wobei der Elektromagnet 139 oder die Wicklung
eines Leitungsdrahtes einfach anzuordnen und gleichzeitig ausgezeichnet in
der Strahlung ist und ein stabiles Bremsverhalten ermöglicht.
Im Übrigen
werden geteilte Strukturen durch das Gehäuse 31 und den die
Endwand 52 (Innenfläche
in Radialrichtung) und die Lagerstütze 50 des Lagers 109 umfassenden
Teil gebildet, wobei der eine Körper
aus einem Stahlteil und Schrauben und das Gehäuse 31 aus einem Aluminiumlegierungsteil gebildet
sein kann, so dass eine Gewichtsreduzierung erreicht werden kann.
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Eine
Unterbrechungsstruktur 143 (Kupplungsmechanismus) wird
von dem Verbindungsteil 121, dem Eingriffsteil 123,
den Rollen 127, dem Stützteil 129,
der Bremsbacke 133, der Feder 135, der Gleitplatte 137 und
dem Elektromagneten 139 gebildet. Die Unterbrechungsstruktur 143 ist
in das hintere Differential 37 einbezogen und zwischen
dem zweiten Untersetzungsmechanismus 35 und den Achswellen 11, 13 positioniert.
-
Besonders
kann eine Betätigungseinrichtung,
die von der Bremsbacke 133, der Feder 135, der
Gleitplatte 137 und dem Elektromagneten 139 gebildet
wird, nicht nur für
einen Kupplungsmechanismus, der von dem Verbindungsteil 121,
dem Eingriffsteil 123, den Rollen 127 und dem
Stützteil 129 gebildet
wird, angewendet werden, sondern auch für andere Kupplungsmechanismen,
wie eine Klauenkupplung und eine Reibungskupplung, wenn diese bei
dem Untersetzungsgetriebe einsetzbar sind. Die Betätigungseinrichtung
kann ein gutes Ansprechverhalten und eine stabile Kupplungsfunktion
für verschiedene
Arten von Kupplungsmechanismen schaffen.
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Dementsprechend
wird durch den Betrieb des Elektromotors 5 die Antriebskraft
von dem Abtriebsteil des Elektromotors 5 auf die Getriebewelle 95 übertragen.
Somit wird durch eine Drehung des einstückig mit der Getriebewelle 95 ausgebildeten Sonnenrades 69 das
Planetenrad 65 gedreht. Während der Drehung des Planetenrades 65 wird
diese durch den Eingriff mit dem Hohlrad 67 um das Sonnenrad 69 herum
gedreht, und die Trägerplatten 71, 73 führen über die
Trägerachse 75 eine
reduzierte Drehung in Bezug auf die Getriebewelle 95 durch.
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Die
reduzierte Drehung der Trägerplatte 73 wird
zusammen mit dem Untersetzungsrad 85 durchgeführt, wobei
das Drehmoment auf das Tellerrad 99 übertragen wird. Die Drehung
wird weiter durch den Eingriff zwischen dem Untersetzungsrad 85 und
dem Tellerrad 99 reduziert, so dass das Drehmoment mit der
reduzierten Drehung auf das Differentialgehäuse 101 übertragen
wird.
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Wenn
der Unterbrechungsmechanismus gekuppelt ist, wird das Drehmoment
von dem Differentialgehäuse 101 auf
das innere Gehäuse 111 und über die
Ritzelwelle 113, das Ritzel 115 und die Achswellenräder 117, 119 auf
die Seite der Achswellen 25, 27 übertragen,
um die Hinterräder 11, 13 anzutreiben.
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Eine
unterschiedliche Drehung der Hinterräder 11, 13 wird
durch eine Drehung des Ritzels 115 zwischen den Achswellenrädern 117, 110 ausgeglichen
und dadurch ermöglicht.
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Wenn
der Unterbrechungsmechanismus 143 getrennt wird, selbst
wenn sich das innere Gehäuse 111 dreht,
wird das Drehmoment nicht auf das Differentialgehäuse 101 übertragen,
und das innere Gehäuse 111 dreht
sich relativ zu dem Differentialgehäuse 101.
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Die
Unterbrechung des Unterbrechungsmechanismus 143 wird durch
Steuerung des Stromflusses an dem Elektromagneten 139 durchgeführt. Wenn
der Elektromagnet 139 stromdurchflossen ist, wird die Gleitplatte 137 an
die Seite des Elektromagneten 139 gezogen und eng mit der
Innenseite des Gehäuses 31 kontaktiert.
Durch diesen engen Kontakt entfaltet die Bremsbacke 133 einen
Reibungswiderstand an der Gleitplatte 137 und übt den Reibungswiderstand
auf das Stützteil 129 aus.
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Die
Drehung der Rollen 127, die an dem Stützteil 129 abgestützt sind,
wird durch das Stützteil 129 in
Drehrichtung des Differentialgehäuses 101 gesteuert.
Das heißt,
wenn sich das Differentialgehäuse 101 weiter
dreht, geht die Drehung des Differentialgehäuses 101 der Drehung
des inneren Gehäuses 111 voraus,
und die Rollen 127 greifen in die Eingriffsflächen 125 an
dem Eingriffsteil 123 ein.
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Wenn
die Rollen 127 in die Eingriffsflächen 125 eingreifen,
wirkt eine Reaktionskraft an den Eingriffsflächen 125 über die
Rollen 127 auf das Verbindungsteil 121. Durch
diese Reaktionskraft verformt sich das Verbindungsteil 121,
um dessen Durchmesser im Bereich der elastischen Verformung zu erweitern,
und drückt
gegen die Innenseite des Differentialgehäuses 101 in Radialrichtung
nach außen.
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Infolge
dieses Druckes wird ein Reibschluss zwischen der Außenseite
des Verbindungsteils 121 und der Innenseite des Differentialgehäuses 101 geschaffen.
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Dementsprechend
wird der Reibschluss zwischen der Außenseite der Verbindungsteils 121 und der
Innenseite des Differentialgehäuses 101 durch den
Eingriff zwischen dem Eingriffsteil 123 und dem Verbindungsteil 125 über den
Eingriff der Rollen 127 mit den Eingriffsflächen 125 gebildet,
so dass das Differentialgehäuse 101 und
das innere Gehäuse 111 miteinander
drehen und das Drehmoment auf die Seite der Hinterräder 11, 13 wie
oben erwähnt übertragen
werden kann.
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Wenn
der Stromfluss durch den Elektromagneten 139 unterbrochen
wird, kann sich die Gleitplatte 137 relativ zu der Lagerstütze 50 des
Gehäuses 31 drehen.
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Da
sich die Gleitplatte 137, die Bremsbacke 133 und
das Stützteil 129 als
eine Einheit drehen, wird die Drehung der Rollen 127 nicht
gesteuert, so dass diese nicht mit den Eingriffsflächen 125 in
Eingriff gelangen. Das Verbindungsteil 121 wird nicht gegen
die Innenseite des Differentialgehäuses 101 gedrückt, so
dass kein Reibschluss zwischen dem inneren Gehäuse 111 und dem Differentialgehäuse 101 geschaffen
wird. Daher dreht sich das innere Gehäuse 111 relativ zu
dem Differentialgehäuse 101 frei.
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Im
Zustand dieser freien Relativdrehung dreht sich bei Stillstand des
Elektromotors 5, selbst wenn das Drehmoment von der Seite
der Hinterräder 11, 13 und
der Achswellen 25, 27 auf die Achswellenräder 117, 119 übertragen
wird, das innere Gehäuse 111 nur
von den Achswellenrädern 117, 119 über das Ritzel 115 und
die Ritzelwelle 113, und die Drehung wird nicht auf das
Differentialgehäuse 101 übertragen.
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Daher
kann der zweite Untersetzungsmechanismus 35 gestoppt gehalten
werden, und der zweite Untersetzungsmechanismus 35, der
erste Untersetzungsmechanismus 33 und der Elektromotor 5 drehen
sich nicht mehr. Dementsprechend ist es möglich, hohe Energieverluste,
die sowohl durch Antreiben der Untersetzungsmechanismen 35, 33 aus der
Umkehrrichtung als auch durch Antreiben des gestoppten Elektromotors 5 mit
den Hinterrädern 25, 27 verursacht
werden, sicher zu untersuchen und somit eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs
und eine Erhöhung
der Haltbarkeit des Elektromotors 5 vorzunehmen.
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Da
eine solche Struktur realisiert wird, bei welcher der zweite Untersetzungsmechanismus 35 zwischen
dem Elektromotor 5 und dem ersten Untersetzungsmechanismus 33 angeordnet
ist, um die Leistung des zweiten Untersetzungsmechanismus 35 mittels
des hinteren Differentials 37 auf die Hinterräder 25, 27 zu
verteilen, so dass ein Teil der Getriebewelle 95 anders
als an der Seite des hinteren Differentials 37 an der Seite
des ersten Untersetzungsmechanismus 33 vorgesehen ist,
ist es möglich,
die Gesamtgröße des Untersetzungsgetriebes
und dessen Gewicht zu reduzieren.
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Da
der zweite Untersetzungsmechanismus 35 zwischen dem Elektromotor 5 und
dem ersten Untersetzungsmechanismus 33 angeordnet ist,
um den ersten Untersetzungsmechanismus 33 in einem Abstand
von dem Elektromotor 5 zu trennen, hat ein Fehler bei der
Montage des Elektromotors 5 keinen Einfluss auf die Positionierungsgenauigkeit
des Sonnenrades 69 des ersten Untersetzungsmechanismus 33,
und es ist möglich,
das Auftreten von Vibrationen oder ungewöhnlichen Geräuschen in
dem ersten Untersetzungsmechanismus 33 zu unterdrücken und das
Schallschwingungsverhalten oder die Haltbarkeit zu verbessern.
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Das
heißt,
bei dem Hybridfahrzeug 1 kann das Untersetzungsgetriebe 23 zum Übertragen
der Antriebskraft auf die Hinterräder 11, 13 in
der Größe und im
Gewicht reduziert werden. Ferner ist es möglich, das Schallschwingungsverhalten
oder die Haltbarkeit zu verbessern.
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Da
es eine Raumbegrenzung in dem hinteren Differential 37 an
der Seite des Elektromotors 5 gibt, ist es sehr leicht,
den Unterbrechungsmechanismus 143 für eine freie Differentialfunktion
an dem hinteren Differential 37 vorzusehen.
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Der
Planetenradträger 63 ist
an den Wänden des
Gehäuses 31 drehbar
abgestützt,
so dass eine ausgezeichnete Tragfestigkeit, ein einfacher Mechanismus
und ein geringerer Geräuschpegel
geschaffen werden.
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Der
Elektromotor 5 und der Kupplungsmechanismus 143 sind
mit dem dazwischen liegenden Hauptkörper 39 benachbart
zueinander positioniert, so dass deren Achsen parallel zueinander
angeordnet sind. Ferner ist der erste Untersetzungsmechanismus 33 an
einer in Axialrichtung gegenüberliegenden
Seite des Elektromotors 5 mit dem dazwischen liegenden
zweiten Untersetzungsmechanismus 35 positioniert. Dadurch
sind der Kupplungsmechanismus 143 und der Elektromotor 5 in
einer Überlappungsposition
angeordnet, in der sie in Axialrichtung teilweise überlappen.
Ferner sind auch die Betätigungseinrichtung,
die von der Bremsbacke 133, der Feder 135, der
Gleitplatte 137 und dem Elektromagneten 139 gebildet
wird, und der Elektromotor 5 in einer Überlappungsposition angeordnet,
in der sie in Axialrichtung teilweise überlappen. Daher ist das Untersetzungsgetriebe
in dessen Axialrichtung kompakt.
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Mit
Bezug auf 4, 5A und 5B wird ein Untersetzungsgetriebe gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. 4 ist
ein Schnitt des Untersetzungsgetriebes, 5A ist ein Schnitt, der die Beziehung
zwischen dem Verbindungsteil und dem Eingriffsteil zeigt, und 5B ist eine einfache Abwicklung,
welche die Anordnung der Rollen zeigt. Im Übrigen ist der grundlegende
Aufbau derselbe wie der in der ersten Ausführungsform, und gleiche Teile
sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Das
Untersetzungsgetriebe 23A gemäß der zweiten Ausführungsform
modifiziert das Verbindungsteil 121A und das Eingriffsteil 123A des
Unterbrechungsmechanismus 143A. Das Verbindungsteil 121A gemäß dieser
Ausführungsform
ist einstückig mit
dem inneren Gehäuse 111A ausgebildet.
Das Eingriffsteil 123A ist an dem Differentialgehäuse 101A vorgesehen.
Eine polygonale Eingriffsfläche 125A ist
an der Innenseite des Differentialgehäuses 101A ausgebildet.
Die Rollen 127 sind zwischen dem Verbindungsteil 121A und
dem Eingriffsteil 123A angeordnet.
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Daher
gelangen bei dieser Ausführungsform, wenn
die Drehung der Rollen 127 über das Stützteil 129 gesteuert
wird, die Rollen 127 mit der Eingriffsfläche 125A bezüglich der
Drehung des Differentialgehäuses 101A in
Eingriff, so dass sich das Differentialgehäuse 101A und das innere
Gehäuse 111A miteinander
drehen.
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Bei
Unterbrechung der Steuerung der Drehung der Rollen 127 durch
das Stützteil 129 wird
der Eingriff der Rollen 127 mit der Eingriffsfläche 125A freigegeben,
und die Seite des inneren Gehäuses 111A kann
sich relativ zu dem Differentialgehäuse 101A drehen.
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Daher
werden wie bei der ersten Ausführungsform
der erste und der zweite Untersetzungsmechanismus 33, 35 nicht
zwangsläufig
von den Hinterrädern 11, 13 gedreht,
und der Kraftstoffverbrauch kann verbessert werden.
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6 ist eine schematische
Draufsicht eines Hybridfahrzeuges, bei dem ein Untersetzungsgetriebe
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung angewendet wird. Wie in 6 gezeigt
ist, weist das Hybridfahrzeug 1001 einen Motor 1003, der
ein Verbrennungsmotor ist, als Hauptantriebsquelle und einen Elektromotor 1005 als
Nebenantriebsquelle auf. Bei dieser Ausführungsform ist der Motor 1003 die
Antriebsquelle zum Antreiben des linken und des rechten Vorderrades 1007 und 1009, während der
Elektromotor 1005 die Antriebsquelle zum Antreiben des
linken und des rechten Hinterrades 1011 und 1013 ist.
Es ist auch möglich,
die Vorderräder 1007, 1009 mittels
des Elektromotors 1005 als Nebenantriebsquelle anzutreiben
und die Hinterräder 1011, 1013 mittels
des Motors 1003 als Hauptantriebsquelle anzutreiben.
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Die
Leistung des Motors 1003 wird über eine Getriebe 1015 an
ein vorderes Differential 1017 als Differentialgetriebe
abgegeben. Die Vorderräder 1007, 1009 sind über eine
linke und eine rechte Achswelle 1019 und 1021 ineinandergreifend
mit dem vorderen Differential 1017 verbunden.
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Die
Leistung des Elektromotors 1005 wird an ein Untersetzungsgetriebe 1023 abgegeben.
Die Hinterräder 1011, 1013 sind über eine
linke und eine rechte Achswelle 1025 und 1027 ineinandergreifend mit
der Abtriebsseite des Untersetzungsgetriebes 1023 verbunden.
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Der
Elektromotor 1005 wird von einer Batterie 1029 oder
direkt von einem Generator mit Strom versorgt, der bei laufendem
Motor 1003 von diesem angetrieben wird. Bei reduzierter
Geschwindigkeit des Fahrzeuges wird der erzeugte Strom des Generators
in die Batterie 1029 geladen.
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Während des
Fahrens wird das Drehmoment normalerweise von dem Motor 1003 über das
Getriebe 1015 auf das vordere Differential 1017 übertragen.
Von dem vorderen Differential 1017 wird das Drehmoment über die
Achswellen 1019, 1021 auf die Vorderräder 1007, 1009 übertragen.
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Ferner
wird dem Elektromotor 1005 Strom zugeführt, und die Leistung des Elektromotors 1005 wird
auf das Untersetzungsgetriebe 1023 übertragen, von dem das Drehmoment über die
Achswellen 1025, 1027 auf die Hinterräder 1011, 1013 übertragen
wird.
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Daher
kann das Hybridfahrzeug 1001 durch Antreiben der Vorderräder 1007, 1009 mittels
des Motors 1003 und zusätzliches
Antreiben der Hinterräder 1011, 1013 mittels
des Elektromotors 1005 im Vierradantriebszustand fahren.
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Beim
Anfahren und Beschleunigen aus der Fahrt wird der Elektromotor 1005 von
der Batterie 1029 mit Strom versorgt, so dass ein sanftes
Anfahren und Beschleunigen möglich
sind. Beim Reduzieren der Geschwindigkeit des Fahrzeuges wird die Batterie 1029 durch
den Generator mit Elektroenergie geladen, um ein nachfolgendes Anfahren
und Beschleunigen vorzubereiten.
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7 ist ein Schnitt des Untersetzungsgetriebes 1023 des
Hybridfahrzeuges 1001 gemäß der dritten Ausführungsform
der Erfindung, und 8 ist ein
vergrößerter Schnitt
der grundlegenden Teile des Untersetzungsgetriebes.
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Wie
in 7 und 8 gezeigt ist, weist das Untersetzungsgetriebe 1023 einen
ersten Untersetzungsmechanismus 1033, einen zweiten Untersetzungsmechanismus 1035 und
ein hinteres Differential 1037 als Differentialgetriebe
(Verteilervorrichtung) innerhalb eines Gehäuses 1031 auf, das
ortsfest an der Seite der Fahrzeugkarosserie abgestützt ist.
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Das
Gehäuse 1031 ist
aus einer Abdeckung (erstes Gehäuse) 1041,
einem Zwischenabschnitt (drittes Gehäuse) 1040 und einem
Hauptkörper (zweites
Gehäuse) 1039 zusammengesetzt,
die mittels Schrauben und Muttern (nicht gezeigt) befestigt sind.
Das Gehäuse 1031 weist
eine Antriebsseite 1043 und eine Antriebsseite 1045 auf.
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An
der linken Abtriebsseite 1045 des Gehäuses 1031, die an
dem Zwischenabschnitt 1040 vorgesehen ist, und an der rechten
Antriebsseite 1045 des Gehäuses 1031, die an
dem Hauptkörper 1039 vorgesehen
ist, sind Nabenteile 1047, 1049 mit Dichtungsteilen 1051, 1053 vorgesehen,
an deren Innenseite Lagerstützen 1048, 1050 ausgebildet
sind. Die rechte Lagerstütze 1050 ist
zylindrisch am Innenumfang einer Endwand 1052 des Gehäuses 1031 ausgebildet
und ragt in das Gehäuse 1031 hinein.
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An
der Antriebsseite 1043 des Gehäuses 1031 ist ein
Durchgangsabschnitt 1055 in dem Hauptkörper 1039 ausgebildet,
wobei um den Außenumfang
des Durchgangsabschnitts 1055 herum ein Befestigungsflansch 1057 vorgesehen
ist, an dem der Elektromotor 1005 mittels Schrauben und Muttern
(nicht gezeigt) befestigt ist. Der Durchgangsabschnitt 1055 ist
mit einem Dichtungsteil 1059 versehen.
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Der
erste Untersetzungsmechanismus 1033 ist in Bezug auf den
Elektromotor 1005 an der Seite der Abdeckung 1041 des
Gehäuses 1031 platziert. Der
erste Untersetzungsmechanismus 1033 weist einen Planetenradträger 1063,
ein Planetenrad 1065, ein Hohlrad 1067 und ein
Sonnenrad 1069 auf.
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Der
Planetenradträger 1063 ist
einstückig mit
einer Seitenwand (erste Seitenwand) der Abdeckung 1041 des
Gehäuses 1031 ausgebildet,
so dass er in Bezug auf das Gehäuse 1031 nicht
drehbar ist. Besonders wird die linke Trägerplatte des Planetenradträgers 1063 von
der Abdeckung 1041 gebildet, während die rechte Trägerplatte 1073 gegenüberliegend
zu der Abdeckung 1041 angeordnet ist. Die Abdeckung 1041 und
die Trägerplatte 1073 als die
linke bzw. rechte Trägerplatte
sind über
Brückenteile
(nicht gezeigt) miteinander verbunden, die äquidistant in Umfangsrichtung
vorgesehen sind. Eine Trägerachse 1075 ist
an der Abdeckung 1041 und der Trägerplatte 1073 abgestützt. Entsprechend
der Anzahl von Planetenrädern 1065 sind
mehrere Trägerachsen 1075 in
Umfangsrichtung des Planetenradträgers 1063 vorgesehen,
wobei die Planetenräder 1065 über Kugellager 1087 an
den Trägerachsen 1075 drehbar
abgestützt
sind.
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Die
Abdeckung 1041 ist einstückig mit einer Hohlachsenstütze 1077 ausgebildet,
welche das eine Ende 1079 der Getriebewelle 1078 über ein
Nadellager 1080 drehbar abstützt. Das andere Ende 1081 der
Getriebewelle 1079 erstreckt sich zu der Seite des Elektromotors 1005 und
ist mit der Abtriebswelle 1082 des Elektromotors 1005 mittels
einer Hülse 1083 verbunden.
Die Getriebewelle 1078 hat in ihrem Mittelteil 1084 einen
geringeren Durchmesser als an ihren beiden Enden.
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Die
Trägerplatte 1073 ist
einstückig
mit einem Nabenteil 1085 ausgebildet, das an dem Mittelteil 1084 der
Getriebewelle 1078 über
ein Kugellager 1086 abgestützt ist.
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Das
Hohlrad 1067 ist an einem abgestuften zylindrischen Drehteil 1088 vorgesehen,
das ein Ringteil 1089 und ein Nabenteil 1091 aufweist.
Das Hohlrad 1067 ist an der Innenumfangsseite des Ringteils 1089 ausgebildet.
Das Nabenteil 1091 ist abgestuft ausgebildet, läuft frei
am Außenumfang
der Getriebewelle 1078 und erstreckt sich zu dem Elektromotor 1005.
Das Nabenteil 1091 ist mit dessen einem Ende an der Nabe 1085 der
Trägerplatte 1073 über ein
Kugellager 1093 drehbar abgestützt und ist mit dessen anderem
Ende an einer Wand 1095 (zweite Wand) des Hauptkörpers 1039 über ein
Kugellager 1097 drehbar abgestützt. Durch diese Abstützung ist das
Hohlrad 1067 an dem Planetenradträger 1063 und dem Gehäuse 1031 drehbar
abgestützt.
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Das
Sonnenrad 1069 ist einstückig mit dem Ende der Getriebewelle 1078 ausgebildet
und ist ineinandergreifend mit dem Elektromotor 1005 verbunden.
Das Planetenrad 1065 steht mit dem Sonnenrad 1069 und
dem Hohlrad 1067 in Eingriff.
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Der
zweite Untersetzungsmechanismus 1035 weist ein Untersetzungsrad 1098 und
ein Tellerrad 1099 auf, das mit dem Untersetzungsrad 1098 in Eingriff
steht. Der Abschnitt, wo das Untersetzungsrad 1098 und
das Tellerrad 1099 miteinander in Eingriff stehen, ist
an der Innenseite bezüglich
eines äußersten
Abschnitts des ersten Untersetzungsmechanismus 1033 in
Radialrichtung positioniert. Das Untersetzungsrad 1098 ist
als ein Abtriebsteil strukturiert, um die Drehung des Hohlrades 1067,
das zwischen dem Planetenradträger 1063 und
dem Gehäuse 1031 abgestützt ist,
an das hintere Differential 1037 abzugeben. Besonders ist
das Untersetzungsrad 1098 an dem Nabenteil 1091 des
Drehteils 1088 zwischen den Kugellagern 1093 und 1097 vorgesehen.
Das Untersetzungsrad 1098 und das Tellerrad 1099 sind
jeweils mit einer zusammenpassenden Schrägverzahnung versehen. Der zweite
Untersetzungsmechanismus 1035 hat eine gewünschte Verzahnungssteifigkeit
und kann das Auftreten ungewöhnlicher
Geräusche
unterdrücken,
da das Untersetzungsrad 1098 und das Tellerrad 1099 schrägverzahnt
sind.
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Das
hintere Differential 1037 ist mit einem Differentialgehäuse 1101 versehen,
welches das Tellerrad 1099 aufweist. Das Differentialgehäuse 1101 weist
ein linkes und ein rechtes Nabenteil 1103, 1105 auf.
In dem Differentialgehäuse 1101 sind
die Nabenteile 1103, 1105 über Kugellager 1107, 1109 in
den Lagerstützen 1048, 1050 des
Gehäuses 1031 drehbar
abgestützt.
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In
dem Differentialgehäuse 1101 ist
ein inneres Gehäuse 1111 aufgenommen
und relativ zu dem Differentialgehäuse 1101 drehbar.
Das innere Gehäuse 1111 ist
koaxial zu dem Differentialgehäuse 1101 und
nahezu zylindrisch ausgebildet.
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An
dem inneren Gehäuse 1111 ist
ein Ritzel 1115 über
eine Ritzelwelle 1113 abgestützt. Ein linkes und ein rechtes
Achswellenrad 1117, 1119 stehen mit dem Ritzel 1115 in
Eingriff und sind mit den Achswellen 1025, 1026 an
der Seite der Hinterräder 1011, 1013 verbunden.
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An
dem Ende des inneren Gehäuses 1111 ist ein
Verbindungsteil 1121 vorgesehen, das einen geringeren Durchmesser
als die anderen Teile hat. An dem Differentialgehäuse 1101 ist
ein Eingriffsteil 1123 vorgesehen, das an der Außenumfangsseite des
Verbindungsteils 1121 platziert ist.
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9 ist einen Schnitt, der
die Beziehung zwischen dem Verbindungsteil 1121 und dem
Eingriffsteil 1123 zeigt.
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Wie
in 9 gezeigt ist, ist
der Innenumfang des Eingriffsteils 1123 polygonal ausgebildet
und mit einer Mehrzahl von ebenen Eingriffsflächen 1125 versehen.
Zwischen dem Verbindungsteil 1121 und den Eingriffsflächen 1125 sind
Rollen 1127 angeordnet, die von einem Stützteil 1129 drehbar
abgestützt
werden. Das Stützteil 1129 erstreckt
sich von den Rollen 1127 durch eine Durchgangsöffnung 1131 in
dem Differentialgehäuse 1101 hindurch
nach außen
und steht mit einer Bremsbacke 1133 in Eingriff.
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Die
Bremsbacke 1133 ist an deren Außenumfang mit einer ringförmigen Feder 1135 umwickelt. Durch
die Feder 1135 wird die Bremsbacke 1133 gegen
die Innenumfangsseite gedrückt.
Die Bremsbacke 1133 ist an deren Innenumfang mit einer
Gleitplatte 1137 aus Stahl versehen, an welche die Bremsbacke 1133 gedrückt wird.
Die Gleitplatte 1137 ist an dem Außenumfang der Lagerstütze 1050 des Gehäuses 1031 drehbar
abgestützt.
Die Gleitplatte 1137 wirkt als Einlage für das Gehäuse 1031 und
ist aus Leichtmetall, wie zum Beispiel Aluminium.
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Als
nächstes
wird der Betrieb des Untersetzungsgetriebes gemäß der dritten Ausführungsform der
Erfindung erläutert.
Durch den Betrieb des Elektromotors 1005 wird die Antriebskraft
von der Abtriebswelle 1082 des Elektromotors 1005 auf
die Getriebewelle 1078 übertragen.
Somit wird durch eine Drehung des einstückig mit der Getriebewelle 1078 ausgebildeten
Sonnenrades 1069 das Planetenrad 1065 gedreht.
Das Planetenrad 1065 dreht sich um die Trägerachse 1075 an
der ortsfesten Seite, jedoch wird nicht um das Sonnenrad 1069 herum
gedreht. Durch die Drehung des Planetenrades 1065 führt das Hohlrad 1067 eine
reduzierte Drehung durch, und durch diese Drehung dreht sich das
Drehteil 1088.
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Die
Drehung des Drehteils 1088 wird zusammen mit dem Untersetzungsrad 1098 durchgeführt, wobei
das Drehmoment auf das Tellerrad 1099 übertragen wird. Die Drehung
wird weiter durch den Eingriff zwischen dem Untersetzungsrad 1098 und
dem Tellerrad 1099 reduziert, so dass das Drehmoment mit
der reduzierten Drehung auf das Differentialgehäuse 1101 übertragen
wird.
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Das
Stützteil 1129 greift über die
Bremsbacke 1133 reibend in die Gleitplatte 1137 ein.
Durch den Reibschluss wird die Drehung des Stützteils 1129 bezüglich des
Differentialgehäuses 1101 verzögert. Durch
diese Verzögerung gelangen
die Rollen 1127 mit der Eingriffsfläche 1125 in Eingriff,
so dass sich das Differentialgehäuse 1101 und
das innere Gehäuse 1111 gemeinsam
drehen, wodurch eine Übertragung
des Drehmoments auf die Hinterräder 1011, 1013 wie
oben erwähnt
ermöglicht
wird.
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Wenn
der Betrieb des Elektromotors 1005 gestoppt wird, stoppt
auch die Drehung des Differentialgehäuses 1101. Wenn die
Hinterräder 1011, 1013 und
somit das innere Gehäuse 1111 über die
Achswellenräder 1117, 1119,
das Ritzel 1115 und die Ritzelwelle 1113 gedreht
werden, gelangen die Rollen 1127 nicht mit der Eingriffsfläche 1125 in
Eingriff, da die Rollen 1127 frei in einem Tal der Eingriffsfläche 1125 laufen.
Daher kann sich das innere Gehäuse 1111 relativ
zu dem Differentialgehäuse 1101 frei
drehen.
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Im
Zustand dieser freien Relativdrehung dreht sich bei Stillstand des
Elektromotors 1005, selbst wenn das Drehmoment von der
Seite der Hinterräder 1011, 1013 und
der Achswellen 1025, 1027 auf die Achswellenräder 1117, 1119 übertragen
wird, das innere Gehäuse 1111 nur
von den Achswellenrädern 1117, 1119 über das
Ritzel 1115 und die Ritzelwelle 1113, und die
Drehung wird nicht auf das Differentialgehäuse 1101 übertragen.
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Daher
kann der zweite Untersetzungsmechanismus 1035 gestoppt
gehalten werden, und der zweite Untersetzungsmechanismus 1035,
der erste Untersetzungsmechanismus 1033 und der Elektromotor 1005 drehen
sich nicht mehr durch die Hinterräder 1011, 1013.
Dementsprechend ist es möglich, hohe
Energieverluste, die sowohl durch Antreiben der Untersetzungsmechanismen 1035, 1033 aus
der Umkehrrichtung als auch durch Antreiben des gestoppten Elektromotors 1005 mit
den Hinterrädern 1025, 1027 verursacht
werden, sicher zu untersuchen und somit eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs
und eine Erhöhung
der Haltbarkeit des Elektromotors 1005 vorzunehmen.
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In
einer solchen Weise ist es möglich,
eine hohe Drehzahl des Elektromotors 1005 auf das Sonnenrad 1069 zu übertragen
und eine Reduzierung der hohen Drehzahl des Sonnenrades 1069 über das Planetenrad 1065 von
dem Hohlrad 1067 zu übertragen.
Dementsprechend werden während
der Reduzierung der hohen Drehzahl weniger ungewöhnliche Geräusche verursacht. Da eine hohe
Drehzahl des Elektromotors 1005 reduziert wird, kann eine
hohe Leistung erreicht werden, obwohl der Elektromotor 1005 geringe
Abmessungen und ein geringes Gewicht hat.
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Da
der Planetenradträger 1063 an
der ortsfesten Seite abgestützt
ist und das Hohlrad 1067 an dem Nabenteil 1085 des
Planetenradträgers 1063 und
der Wand 1095 des Gehäuses 1031 abgestützt ist,
hat das Hohlrad 1067 eine hohe Tragfestigkeit, und der
Eingriff zwischen dem Hohlrad 1067 und dem Planetenrad 1065 kann
ohne oder geringes Rütteln
sicher erfolgen.
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Selbst
wenn das Sonnenrad 1069 und die Abtriebswelle 1082 des
Elektromotors 1005 infolge eines Montagefehlers mehr oder
weniger von der Mitte abweichen, kann eine solche Abweichung durch Auslenkung
der Getriebewelle 1078 absorbiert werden, die sich bis
zu dem Elektromotor 1005 erstreckt. In diesem Falle ist
der Durchmesser des Mittelteils 1084 der Getriebewelle 1078 geringer
als an den beiden Enden ausgebildet, und daher kann die Auslenkung
beschleunigt werden.
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Daher
ist die Mittenabweichung schwer auf den Eingriffsabschnitt zwischen
dem Sonnenrad 1069 und dem Planetenrad 1065 zu
erstrecken, und da beide Seiten des Sonnenrades 1069 über das
Nadellager 1080, das Kugellager 1086 und den Planetenradträger 1063 an
der ortsfesten Seite abgestützt sind,
kann der Eingriff zwischen dem Sonnenrad 1069 und dem Planetenrad 1065 sicher
erfolgen.
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Da
der Eingriff mit dem ersten Untersetzungsmechanismus 1033 kein
oder geringes Rütteln verursacht,
können
ungewöhnliche
Geräusche
bei niedrigen bis hohen Drehzahlen sicher unterdrückt werden.
Ferner kann durch fehlendes oder geringes Rütteln die Haltbarkeit des Untersetzungsgetriebes verbessert
werden.
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Bei
dem zweiten Untersetzungsmechanismus 1035 wird das Untersetzungsrad 1098 an
deren einen Seite über
das Kugellager 1093 und den Planetenradträger 1063 von
dem Gehäuse 1031 abgestützt und
an deren anderen Seite über
das Kugellager 1097 von dem Gehäuse 1031 abgestützt, so
dass eine hohe Tragfestigkeit erreicht wird und der Eingriff zwischen
dem Untersetzungsrad 1098 und dem Tellerrad 1099 ohne
oder mit geringem Rütteln
stabil durchgeführt
werden.
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Dementsprechend
können
in dem zweiten Untersetzungsmechanismus 1035 ungewöhnliche Geräusche bei
niedrigen bis hohen Drehzahlen zuverlässig unterdrückt werden.
Ferner kann die Haltbarkeit des Untersetzungsgetriebes durch fehlendes oder
geringes Rütteln
verbessert werden.
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Da
ungewöhnliche
Geräusche
unterdrückt werden
können,
kann der Elektromotor 1005 mit hoher Drehzahl betrieben
werden, und für
das Untersetzungsgetriebe 1023 sind eine hohe Leistung
und hohe Drehzahl durch den miniaturisierten Elektromotor 1005 verfügbar.
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Der
zweite Untersetzungsmechanismus 1035 ist zwischen dem Elektromotor 1005 und
dem ersten Untersetzungsmechanismus 1033 platziert, und
die Leistung des zweiten Untersetzungsmechanismus 1035 wird
durch das hintere Differential 1037 auf die Hinterräder 1025, 1027 verteilt,
so dass eine solche Struktur verfügbar ist, bei der ein Teil
der Getriebewelle 1078 anders als an der Seite des hinteren Differentials 1037 an
der Seite des ersten Untersetzungsmechanismus 1033 vorgesehen
ist, so dass es möglich
ist, die Gesamtgröße des Untersetzungsgetriebes
und dessen Gewicht zu reduzieren.
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Das
heißt,
bei dem Hybridfahrzeug 1001 kann das Untersetzungsgetriebe 1023 zum Übertragen
der Antriebskraft auf die Hinterräder 1011, 1013 in
der Größe und im
Gewicht reduziert werden. Ferner ist es möglich, das Schallschwingungsverhalten oder
die Haltbarkeit zu verbessern.
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Da
es eine Raumbegrenzung in dem hinteren Differential 1037 an
der Seite des Elektromotors 1005 gibt, ist es sehr leicht,
den Unterbrechungsmechanismus für
eine freie Differentialfunktion an dem hinteren Differential 1037 vorzusehen.
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Der
Elektromotor 1005 ist die Nebenantriebsquelle für den anderen
Motor 1003, so dass der Elektromotor 1005 miniaturisiert
und mit geringerem Gewicht gestaltet werden kann.
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Der
erste Untersetzungsmechanismus 1033 kann als ein Körper zusammen
mit der Abdeckung 1041 aus dem Gehäuse 1031 entnommen
werden. Dadurch ist der erste Untersetzungsmechanismus 1033 leicht
zu montieren, demontieren und reparieren.
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Mit
Bezug auf 10 und 11 wird ein Untersetzungsgetriebe
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben. 10 ist
ein Schnitt des Untersetzungsgetriebes, und 11 ist ein vergrößerter Schnitt der grundlegenden
Teile des Untersetzungsgetriebes. Im Übrigen ist der grundlegende
Aufbau derselbe wie der in der dritten Ausführungsform, und gleiche Teile
sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Bei
dem Untersetzungsmechanismus 1023A gemäß der vierten Ausführungsform
der Erfindung ist das Planetenrad 1065A in zwei Stufen
mit einem ersten Planetenrad 1065Aa und einem zweiten Planetenrad 1065Ab strukturiert.
Das Planetenrad 1065A kann in mehreren als den zwei Stufen
strukturiert sein. Das Planetenrad 1065A ist über ein
Nadellager 1087A an der Trägerachse 1075 drehbar
abgestützt. Das
Sonnenrad 1069 steht mit dem ersten Planetenrad 1065Aa in
Eingriff, während
das Hohlrad 1067 mit dem zweiten Planetenrad 1065Ab in
Eingriff steht.
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Die
Leistung von dem Elektromotor 1005 wird in zwei Stufen
zwischen dem Sonnenrad 1068, dem ersten Planetenrad 1065Aa,
dem zweiten Planetenrad 1065Ab und dem Hohlrad 1067 reduziert. Somit
kann eine höhere
Untersetzung durchgeführt werden.
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Dementsprechend
wird dieselbe Wirkung wie bei der dritten Ausführungsform erzielt, dass die hohe
Leistung durch den miniaturisierteren Elektromotor 1005 erreicht
werden kann.
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Es
ist auch möglich,
dass der Planetenradträger 1063 mit
einer Trägerplatte
eines von dem Gehäuse 1031 separaten
Teils gebildet wird, und eine äußere Trägerplatte
wird mittels Schrauben an dem Gehäuse 1031 befestigt.
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Das
Untersetzungsgetriebe gemäß der Erfindung
verwendet das Planetenrad, das Hohlrad und das Sonnenrad zum Übertragen
der Antriebskraft, jedoch kann auch eine Struktur verwendet werden,
bei der das Planetenrad, das Hohlrad und das Sonnenrad Rollen des
Kontakttyps eines Reibradgetriebesystems sein können, wobei die Rollen in kontaktierender
und antreibender Weise miteinander verbunden sind.
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Das
Differential ist nicht nur auf ein Differentialgetriebe des Zahnradtyps
beschränkt,
sondern kann auch eine dazwischen geschaltete Viskosekupplung sein,
welche die Antriebskraft auf die Räder überträgt.
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Das
Untersetzungsgetriebe gemäß der Erfindung
kann auch an der Seite der Vorderräder angeordnet sein und nicht
nur für
einen Fahrzeug-Vierradantrieb, sondern auch für andere Vorrichtungen verwendet
werden.
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12 ist ein Blockbild eines
Untersetzungsgetriebes gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung. Das Untersetzungsgetriebe weist einen Elektromotor 2005 als
Antriebsquelle, ein Gehäuse 2041,
einen ersten Untersetzungsmechanismus 2033, einen zweiten
Untersetzungsmechanismus 2035 und eine Verteilervorrichtung 2037 auf.
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Der
Motor 2005 weist eine Getriebewelle 2084 als dessen
Antriebswelle auf und ist mittels Schrauben 2102 an dem
Gehäuse 2041 befestigt.
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Das
Gehäuse 2041 weist
ein erstes Gehäuse 2043,
das an der Seite des ersten Untersetzungsmechanismus 2033 angeordnet
ist, und ein zweites Gehäuse 2045 auf,
das an der Seite des Motors 2005 angeordnet ist. Das erste
und das zweite Gehäuse 2043, 2045 sind
mittels Schrauben 2101 miteinander befestigt.
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Der
erste Untersetzungsmechanismus 2033 weist einen Planetengetriebemechanismus
auf, der von einem Sonnenrad 2069, einem Planetenradträger 2063,
einem Planetenrad 2065 und einem Hohlrad 2067 gebildet
wird. Das Sonnenrad 2069 ist einstückig mit der Getriebewelle 2084 ausgebildet
oder als eine Einheit mit der Getriebewelle 2084 drehbar ausgebildet.
Der Planetenradträger 2063 ist
an dem ersten Gehäuse 2043 drehbar
abgestützt.
Das Planetenrad 2065 ist an dem Planetenradträger 2063 drehbar
abgestützt
und steht mit dem Sonnenrad 2069 und dem Hohlrad 2067 in
Eingriff. Das Hohlrad 2067 ist ortsfest an dem ersten Gehäuse 2043 angebracht.
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Eine
Kupplung 2110 ist zwischen dem ersten Untersetzungsmechanismus 2033 und
dem zweiten Untersetzungsmechanismus 2035 vorgesehen. Die Kupplung 2110 weist
eine Antriebsseite 2111, die gemeinsam mit dem Planetenradträger 2063 drehbar ist,
eine Abtriebsseite 2112, und eine Abtriebswelle 2105 auf,
die gemeinsam mit der Abtriebsseite 2112 drehbar ist. Die
Abtriebswelle 2105 ist koaxial zu der Getriebewelle 2084 um
deren Außenumfang
herum angeordnet. Ferner ist ein Untersetzungsrad 2104 einstückig mit
der Abtriebswelle 2105 ausgebildet und gemeinsam mit dieser
drehbar. Das Untersetzungsrad 2104 kann von einem Ritzel
gebildet werden, um die Untersetzungswirkung zu erhöhen.
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Die
Verteilervorrichtung 2037 ist mit einem Tellerrad 2103 versehen.
Der zweite Untersetzungsmechanismus 2035 ist in einer Position
zwischen dem Motor 2005 und dem ersten Untersetzungsmechanismus 2033 in
deren Axialrichtung angeordnet und wird von dem Untersetzungsrad 2104 und
dem Tellerrad 2103 gebildet.
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Die
Leistung von dem Motor 2005 wird über die Getriebewelle 2084 auf
das Sonnenrad 2069 übertragen.
Durch die Drehung des Sonnenrades 2069 wird das Planetenrad 2065 um
dessen Achse und in Umlaufrichtung um das Sonnenrad 2069 herum
gedreht. Durch diese Umlaufbewegung wird der Planetenradträger 2063 gedreht,
wodurch die Leistung auf die Antriebsseite 2111 der Kupplung 2110 übertragen
wird. Wenn die Kupplung 2110 gekuppelt ist, wird die Leistung
weiter auf den zweiten Untersetzungsmechanismus 2035 übertragen
und dann über die
Verteilervorrichtung 2037 auf die Achswellen 2025, 2027 verteilt.
Ein Differentialmechanismus kann in der Verteilervorrichtung 2037 eingebaut
sein, und in diesem Falle wird die Leistung, die auf das Tellerrad 2103 übertragen
wird, unterschiedlich auf die beiden Achswellen 2025, 2027 verteilt.
Infolgedessen werden die Achswellen 2025, 2027 unterschiedlich
angetrieben.
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Wenn
die Kupplung 2110 getrennt ist, wird die Übertragung
des Drehmoments zwischen dem Motor 2005 und den Achswellen 2025, 2027 unterbrochen.
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13 ist ein Blockbild eines
Untersetzungsgetriebes gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der Erfindung. Das Untersetzungsgetriebe weist einen Elektromotor 3005 als
Antriebsquelle, ein Gehäuse 3041,
einen ersten Untersetzungsmechanismus 3033, einen zweiten
Untersetzungsmechanismus 3035 und eine Verteilervorrichtung 3037 auf.
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Der
Motor 3005 weist eine Getriebewelle 3084 als dessen
Antriebswelle auf und ist mittels Schrauben 3102 an dem
Gehäuse 3041 befestigt.
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Das
Gehäuse 3041 weist
ein erstes Gehäuse 3043,
das an der Seite des ersten Untersetzungsmechanismus 3033 angeordnet
ist, und ein zweites Gehäuse 3045 auf,
das an der Seite des Motors 3005 angeordnet ist. Das erste
und das zweite Gehäuse 3043, 3045 sind
mittels Schrauben 3101 miteinander befestigt.
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Der
erste Untersetzungsmechanismus 3033 weist einen Planetengetriebemechanismus
auf, der von einem Sonnenrad 3069, einem Planetenradträger 3063,
einem Planetenrad 3065 und einem Hohlrad 3067 gebildet
wird. Das Sonnenrad 3069 ist einstückig mit der Getriebewelle 3084 ausgebildet
oder als eine Einheit mit der Getriebewelle 3084 drehbar ausgebildet.
Das eine Ende der Drehachse des Sonnenrades 3069 ist an
dem ersten Gehäuse 3043 drehbar
abgestützt.
Der Planetenradträger 3063 ist ortsfest
an dem ersten Gehäuse 3043 angebracht. Das
Planetenrad 3065 ist an dem Planetenradträger 3063 drehbar
abgestützt
und steht mit dem Sonnenrad 3069 und dem Hohlrad 3067 in
Eingriff. Das Hohlrad 3067 ist relativ zu dem ersten Gehäuse 3043 drehbar.
Ferner ist eine Abtriebswelle 3105 gemeinsam mit dem Hohlrad 3067 an
dessen Abtriebsseite drehbar. Die Abtriebswelle 3105 ist
koaxial zu der Getriebewelle 3084 um deren Außenumfang
herum angeordnet. Ein Untersetzungsrad 3104 ist einstückig mit
der Abtriebswelle 3105 ausgebildet und gemeinsam mit dieser
drehbar. Dadurch sind das Untersetzungsrad 3104 und das
Hohlrad 3067 gemeinsam drehbar. Das Untersetzungsrad 3104 kann
von einem Ritzel gebildet werden, um die Untersetzungswirkung zu
erhöhen.
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Die
Verteilervorrichtung 3037 weist ein Zahnrad 3038 auf,
das mit dem Untersetzungsrad 3104 in Eingriff steht, so
dass das Zahnrad 3038 und das Untersetzungsrad 3104 den
zweiten Untersetzungsmechanismus 3035 bilden. Der zweite
Untersetzungsmechanismus 3035 ist in einer Position zwischen dem
Motor 3005 und dem ersten Untersetzungsmechanismus 3033 in
deren Axialrichtung angeordnet. Kupplungen 3111, 3112 sind
an beiden Seiten einer Drehachse 3039 der Verteilervorrichtung 3037 vorgesehen.
Achswellen 3025, 3027 sind an den Abtriebsseiten
der jeweiligen Kupplungen 3111, 3112 vorgesehen,
wobei die Kupplungen 3111, 3112 die Drehachse 3039 und
die Achswellen 3025, 3027 kuppeln und trennen.
Da die Kupplungen 3111, 3112 beiderseits der Verteilervorrichtung 3037 vorgesehen
sind, kann durch unabhängige
Steuerung der linken Kupplung 3111 und der rechten Kupplung 3112 das
linke bzw. das rechte Rad (nicht gezeigt) unabhängig voneinander gesteuert
werden.
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Die
Leistung von dem Motor 3005 wird über die Getriebewelle 3084 auf
das Sonnenrad 3069 übertragen,
Durch die Drehung des Sonnenrades 3069 wird das Planetenrad 3065 um
dessen Achse gedreht, wodurch dann das Hohlrad 3067 gedreht wird.
Dadurch wird die Leistung über
ein Untersetzungsrad 3104 und die Verteilervorrichtung 3037 auf die
Drehachse 3039 übertragen.
Ferner wird die Leistung entsprechend den jeweiligen Zuständen des Kuppelns
oder Trennens der Kupplungen 3111, 3112 auf die
Achswellen 3025, 3027 übertragen.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
kann ein regenerativer Betrieb unter Verwendung des Motors als Generator
bei dem Fahrzeug vorgenommen werden. In diesem Falle wird das von den
Rädern
abgegebene Drehmoment über
die Achswellen, die Verteilervorrichtung, den zweiten Untersetzungsmechanismus
und den ersten Untersetzungsmechanismus auf den Motor als Generator übertragen.
Wenn nötig,
kann das Drehmoment auch über
die Kupplung(en) übertragen
werden, die koaxial zu irgendeiner Drehachse zwischen den Rädern und
der Abtriebswelle des Motors angeordnet ist(sind).
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Ferner
kann bei den oben beschriebenen Ausführungsformen als Kupplungsmechanismus
für das
Untersetzungsgetriebe irgendein Mechanismus angewendet werden, der
die Übertragung
des Drehmoments kuppelt und trennt, wie eine Doppelkupplung mit
einer Mehrzahl von Rollen oder Mitnehmern als zusammengefasste Teile,
die zwischen einem Paar drehbaren Teilen angeordnet sind, eine Reibungskupplung,
eine elektromagnetische Kupplung, eine Magnetpulverkupplung, eine
Magnetflüssigkeitskupplung,
und dergleichen.