CN104048012B - 包括具有嵌套环形齿轮的行星变速器的驱动模块 - Google Patents

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Abstract

一种包括具有嵌套环形齿轮的行星变速器的驱动模块，行星变速器包括变速器外壳、第一环形齿轮和第二环形齿轮。所述第一环形齿轮被旋转地安装在所述变速器外壳中，所述第二环形齿轮被非旋转地安装在所述变速器外壳中，并且所述第一环形齿轮被支撑在所述第二环形齿轮上，由此将所述第一环形齿轮的中心轴线与所述第二环形齿轮的中心轴线对准。

Description

包括具有嵌套环形齿轮的行星变速器的驱动模块
技术领域
本公开涉及一种变速器以及具有两个或多个行星级的驱动模块，其中在行星级中嵌套有两个或多个环形齿轮。
背景技术
本部分提供与本公开相关的背景信息，其未必为现有技术。
在美国专利申请公开第2012/058855号中公开了驱动模块。尽管这些驱动模块对于其预期目的令人满意，但仍需要改进。
发明内容
本部分提供本公开的大致总结，并非其全部范围或其全部特征的全面公开。
在一种形式中，本公开的教导提供一种包括变速器、差速器组件以及第一轴和第二轴的驱动模块。所述变速器具有变速器外壳、第一行星齿轮组和第二行星齿轮组。所述第一行星齿轮组具有第一环形齿轮和第一变速器输出构件。所述第二行星齿轮组具有第二环形齿轮和第二变速器输出构件。所述差速器组件具有旋转地联接到所述第二变速器输出构件的差速器壳体，第一差速器输出部和第二差速器输出部。所述第一轴被联接到所述第一差速器输出部和所述第一变速器输出构件用于旋转。所述第二轴被联接到所述第二差速器输出部用于与所述第二差速器输出部旋转。所述第一环形齿轮被旋转地安装到所述变速器外壳中，并且所述第二环形齿轮被非旋转地安装到所述变速器外壳中。所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮嵌套，使得所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮中的一个具有轴承轮毂，该轴承轮毂被接纳在形成于所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮中的另一个中的轴衬孔中。当所述轴承轮毂被接纳在所述轴衬孔中时，所述轴承轮毂摩擦接合所述轴衬孔的内表面，由此将所述第一环形齿轮的中心轴线与所述第二环形齿轮的中心轴线对准。
在另一形式中，本公开的教导提供一种包括变速器、差速器组件以及第一轴和第二轴的驱动模块。所述变速器具有变速器外壳、第一行星齿轮组和第二行星齿轮组。所述第一行星齿轮组具有第一环形齿轮和第一变速器输出构件。所述第二行星齿轮组具有第二环形齿轮和第二变速器输出构件。所述差速器组件具有旋转地联接到所述第二变速器输出构件的差速器壳体，第一差速器输出部和第二差速器输出部。所述第一轴被联接到所述第一差速器输出部和所述第一变速器输出构件用于旋转。所述第二轴被联接到所述第二差速器输出部用于与所述第二差速器输出部旋转。所述第一环形齿轮被旋转地安装到所述变速器外壳中。所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮嵌套，使得所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮中的一个具有轴承轮毂，该轴承轮毂被接纳在形成于所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮中的另一个中的轴衬孔中。当所述轴承轮毂被接纳在所述轴衬孔中时，所述轴承轮毂摩擦接合所述轴衬孔的内表面，由此将所述第一环形齿轮的中心轴线与所述第二环形齿轮的中心轴线对准。
在又一形式中，本公开的教导提供一种包括变速器、差速器组件以及第一轴和第二轴的驱动模块。所述变速器具有变速器外壳、第一行星齿轮组和第二行星齿轮组。所述第一行星齿轮组具有第一环形齿轮和第一变速器输出构件。所述第二行星齿轮组具有第二环形齿轮和第二变速器输出构件。所述差速器组件具有旋转地联接到所述第二变速器输出构件的差速器壳体，第一差速器输出部和第二差速器输出部。所述第一轴被联接到所述第一差速器输出部和所述第一变速器输出构件用于旋转。所述第二轴被联接到所述第二差速器输出部用于与所述第二差速器输出部旋转。其中，所述第一环形齿轮被旋转地安装到所述变速器外壳中，所述第二环形齿轮被非旋转地安装到所述变速器外壳中，并且所述第一环形齿轮被支撑在所述第二环形齿轮上，由此将所述第一环形齿轮的中心轴线与所述第二环形齿轮的中心轴线对准。
在再一形式中，本公开的教导提供一种具有变速器外壳、第一环形齿轮和第二环形齿轮的变速器。所述第一环形齿轮旋转地安装在所述变速器外壳中，所述第二环形齿轮非旋转地安装在所述变速器外壳中，并且所述第一环形齿轮被支撑在所述第二环形齿轮上，由此将所述第一环形齿轮的中心轴线与所述第二环形齿轮的中心轴线对准。
进一步的适用领域从在此提供的描述将变得明显。在该发明内容中的描述和具体示例仅用于例示的目的，并非意欲限制本公开的范围。
附图说明
在此描述的附图仅用于所选实施例而非所有可能实施方式的例示目的，并非意欲限制本公开的范围。
图1为根据本公开的教导构造的示意性驱动模块的示意剖视图；
图2为图1的驱动模块的一部分的透视图；
图3为图1的驱动模块的纵向部分，更详细地例示了变速器的一部分；
图4为图1的驱动模块的变速器的一部分的分解透视图；
图5为图4所示的变速器的一部分的放大视图；
图6为图4所示的变速器的一部分的透视图；以及
图7和图8为分别类似于图3和图6的视图，但图示了具有不同构造的齿状外表面的变速器的第一环形齿轮。
相应的附图标记在附图的若干视图中始终指示相应的部分。
具体实施方式
参照附图的图1和图2，根据本公开的教导构造的车轴组件大体上由附图标记10表示。车轴组件10可以是用于车辆的前车轴组件，但在所提供的特定示例中，车轴组件10为后车轴组件。在本示例中，车轴组件10可以包括可用于将扭矩传递到被分别图示为第一车轴和第二车轴的第一输出构件16和第二输出构件18的扭矩分配驱动机构14。例如，第一输出构件16可被联接到左轮20，第二输出构件18可被联接到车轴组件10的右轮22。特别地并且如下文进一步解释，扭矩分配驱动机构14可用于扭矩矢量分配，也就是说，在第一输出构件16与第二输出构件18之间产生扭矩差。
扭矩分配驱动机构14可包括双行星齿轮组30和驱动构件32。双行星齿轮组30和与驱动构件32相关联的减速齿轮88可被容纳在(变速器)外壳1340中，该外壳1340可包括经由一组紧固件(未显示)彼此固定联接的第一外壳1342和第二外壳1344。驱动构件32可被安装到形成在第一外壳1342的凸缘上。
双行星齿轮组30可相对于第一输出构件16和第二输出构件18和/或差速器组件36同轴安装。双行星齿轮组30可包括第一行星齿轮组40和第二行星齿轮组42。第一行星齿轮组40和第二行星齿轮组42可具有相同的齿轮比并被配置为使得第一行星齿轮组40的一个或多个部件能与第二行星齿轮组42的相关联的部件互换。
第一行星齿轮组40可包括第一恒星齿轮50、多个第一行星齿轮52、第一环形齿轮54和第一行星载架56。第一恒星齿轮50为可围绕第一输出构件16同中心安装的大体中空结构。第一行星齿轮52可围绕第一恒星齿轮50沿圆周隔开，使得第一行星齿轮52的齿啮合第一恒星齿轮50的齿。同样，第一环形齿轮54可围绕第一行星齿轮52同中心设置，使得第一行星齿轮52的齿啮合第一环形齿轮54的齿。第一环形齿轮54可旋转地设置在第一外壳1342中，该第一外壳1342可非旋转地联接到容纳差速器组件36的载架外壳60。止推垫圈1346可被设置在第一环形齿轮54与第一外壳1342之间。第一行星载架56可包括第一载架主体62以及可固定地联接到第一载架主体62的多个第一销64。第一载架主体62可被联接到第一输出构件16，使得第一载架主体62和第一输出构件16共同旋转。可采用任何合适的机构将第一载架主体62联接到第一输出构件16，包括焊接部和配合齿或花键。每个第一销64可被接纳在相关联的一个第一行星齿轮52中，并可支撑相关联的一个第一行星齿轮52，从而用于围绕第一销64的纵向轴线旋转。
第二行星齿轮组42可包括第二恒星齿轮70、多个第二行星齿轮72、第二环形齿轮74和第二行星载架76。第二恒星齿轮70可为可围绕第一输出构件16同中心安装的大体中空结构。第二恒星齿轮70可非旋转地联接到第一恒星齿轮50(例如，第一恒星齿轮50和第二恒星齿轮70可整体并一体形成。第二行星齿轮72可围绕第二恒星齿轮70沿圆周隔开，使得第二行星齿轮72的齿啮合第二恒星齿轮70的齿。第二环形齿轮74可围绕第二行星齿轮72同中心设置，使得第二行星齿轮72的齿啮合第二环形齿轮74的齿。第二环形齿轮74可非旋转地联接到第二外壳1344。第二行星载架76可包括第二载架主体82以及可固定地联接到第二载架主体82的多个第二销84。第二载架主体82可被联接到差速器组件36的外壳或差速器载架83，使得第二载架主体82和差速器载架83共同旋转。每个第二销84可被接纳在相关联的一个第二行星齿轮72中，并可支撑相关联的一个第二行星齿轮72，从而用于围绕第二销84的纵向轴线旋转。
第一行星齿轮组40和第二行星齿轮组42可围绕共有的纵向轴线(即，可延伸穿过第一恒星齿轮50和第二恒星齿轮70的轴线)共同对准，并可沿着共有的纵向轴线85彼此轴向偏移。
驱动构件32可为用于向双行星齿轮组30提供旋转输入的任意机构，例如电动或液压马达，并可被用于驱动将旋转动力传递到第一行星齿轮组40的变速器输入的输入构件(例如，减速齿轮88)。驱动构件32可为任意类型的马达，例如AC电动机或DC电动机，并可具有输出轴37，减速齿轮88可旋转地联接到输出轴37。
尽管所提供的特定示例采用围绕垂直于差速器载架83和第一行星载架56的旋转轴线85的旋转轴线1300布置的驱动构件32和减速齿轮88，将认识到，在替代方案中也可采用其他结构，这样，所提供的特定示例并非意在以任何方式进行限制。例如，旋转轴线1300可与差速器载架83和第一行星载架56的旋转轴线85以及与旋转动力源120的旋转轴线1304正交，旋转动力源120被构造成推进动力源，例如内燃机、电动机或液压马达。旋转动力源120可驱动输入小齿轮1306(例如，经由支轴(propshaft)或马达输出轴(未示出))，该输入小齿轮1306与可通过传统方式联接到差速器载架83的环形齿轮1308啮合。
在所提供的示例中，减速齿轮88可为可啮合到蜗轮1314的蜗杆1312。蜗轮1314可旋转地联接到第一环形齿轮54(例如，形成在第一环形齿轮54的外表面)。蜗杆1312和蜗轮1314尺寸上可相对小，但仍提供相对大的齿轮减速比。因而，驱动构件32可被配置成产生相对高的速度、低扭矩输出。
除了差速器外壳60和差速器载架83之外，差速器组件36可包括用于将来自差速器载架83的旋转动力传递到第一输出构件16和第二输出构件18的机构。旋转动力传递机构可包括第一差速器输出部100和第二差速器输出部102。在所提供的特定示例中，旋转动力传递机构包括差速器齿轮组104，该差速器齿轮组104被容纳在差速器载架83中，并具有第一侧齿轮106、第二侧齿轮108、十字销110和多个小齿轮112。第一侧齿轮106和第二侧齿轮108围绕差速器载架83的旋转轴线可旋转地设置，并可分别包括第一差速器输出部100和第二差速器输出部102。第一输出构件16可被联接到第一侧齿轮106以便共同旋转，而第二输出构件18可被联接到第二侧齿轮108以便共同旋转。十字销110可被安装到差速器载架83并大体上垂直于差速器载架83的旋转轴线。小齿轮112可旋转地安装到十字销110上并啮合第一侧齿轮106和第二侧齿轮108。
尽管差速器组件36被例示成采用小锥齿轮和侧齿轮，将认识到，可采用其他类型的差速器装置，包括小斜齿轮和侧齿轮或行星齿轮组的差速器装置。
根据需要，蜗杆1312和蜗轮1314可被配置成当驱动构件32未被主动提供动力时自锁，以便有效地锁定差速器组件36，从而阻止第一输出构件16与第二输出构件18之间的速度差别。在这一点上，蜗杆1312和蜗轮1314的锁定阻止第一环形齿轮54旋转。由于第二行星载架76和差速器载架83被联接用于旋转，因而差速器载架83的旋转(经由差速器环形齿轮1308因输入小齿轮1306的旋转而引起的旋转)可向第二行星载架76提供旋转输入，这导致第二行星齿轮组42的第二行星齿轮72在第二环形齿轮74内旋转并旋转第二恒星齿轮70。第二恒星齿轮70的旋转导致第一恒星齿轮50的旋转，从而导致第一行星齿轮组40的第一行星齿轮52的旋转，这又导致第一行星载架56旋转。由于第一行星载架56被联接到第一输出构件16，并且由于第一行星齿轮组40和第二行星齿轮组42具有相同的齿轮减速比，因而第一行星载架56和第二行星载架76以相同的速率旋转(即，以差速器载架83旋转的速率)。这样，第一输出构件16不能相对于差速器载架83旋转，使得差速器齿轮组104被锁定到差速器载架83。
为了使蜗杆1312和蜗轮1314自锁，蜗轮1314不能“反向驱动”蜗杆1312。如本领域技术人员将认识到的，蜗杆1312和蜗轮1314锁定的能力取决于若干因素，包括导程角、压力角和摩擦系数，但分析时常可被减少至粗略的近似值，涉及摩擦系数和导程角的正切(即，若导程角的正切<摩擦系数，则自锁)。
可采用密封件1352密封外壳1340与第一输出构件16之间以及外壳1340与第二行星载架76的旋转地联接到差速器载架83的一部分之间的分界面。另外，密封件1354可被接纳在其中设置有差速器载架83的载架外壳60中，以便密封载架外壳60与第二行星载架76的旋转地联接到差速器载架83的一部分之间的分界面。
参照图3至图6，更详细地例示了第一环形齿轮54和第二环形齿轮74。如上所述，第一环形齿轮54旋转地安装在变速器外壳1340中，并包括齿状外表面(即，蜗轮1314)和与第一行星齿轮52(图1)啮合的齿状内表面。第二环形齿轮74可包括大体圆柱形状主体500和围绕主体500沿圆周分开的多个凸起部502。主体500的尺寸可被设置为紧密地配合在变速器外壳1340的相应的孔(未具体示出)中，由此使第二环形齿轮74的中心轴线510与变速器外壳1340中孔的中心线对准。突出部502可被接纳在形成于变速器外壳1340中的相应的凹部520中，由此阻止第二环形齿轮74相对于变速器外壳1340旋转。第一环形齿轮54和第二环形齿轮74可嵌套，以便将第一环形齿轮54的中心轴线530与第二环形齿轮74的中心轴线510对准。为了便于第一环形齿轮54和第二环形齿轮74的嵌套，第一环形齿轮54和第二环形齿轮74中的一个(即，在所提供的示例中为第二环形齿轮74)可具有轴承轮毂550，轴承轮毂550可被接纳在形成于第一环形齿轮54和第二环形齿轮74中的另一个(即，在所提供的示例中为第一环形齿轮54)中的轴衬孔552中。当轴承轮毂550被接纳在轴衬孔552中时，轴承轮毂550的外表面560可摩擦接合轴衬孔552的内表面562，由此将第一环形齿轮54的中心轴线530与第二环形齿轮74的中心轴线510对准。
参照图4和图5，多个第一油槽570可形成在轴承轮毂550的外周界上和/或多个第二油槽572可形成在轴承轮毂550的轴向端面574上。第一油槽570可被形成为使得接纳在其中的润滑剂被引导(经由重力自流进料)朝向轴承轮毂550的轴向端面574。在所提供的特定示例中，第一油槽570为直的，具有均匀的深度，并沿着轴承轮毂550的外周界轴向延伸，但将认识到，第一油槽570可以不同方式配置(例如，盘旋状或螺旋状、递减深度)。类似地，第二油槽572可被形成为使得接纳在其中的润滑剂被引导至轴衬孔552和轴承轮毂550的彼此接触的表面560和562。在所提供的特定示例中，第二油槽572为直的，具有均匀的深度，并从轴承轮毂550的外表面向内径向延伸，但将认识到，第二油槽572可以不同方式配置(例如，盘旋状或螺旋状、递减深度)。还将认识到，第二油槽572可允许轴承轮毂550的轴向端面574以类似于止推垫圈的方式起作用。
尽管第一齿轮54被例示和描述成包括蜗轮1314适合于其齿状外表面，将认识到，齿状外表面可以不同方式形成，以便装纳以不同方式配置的驱动构件。在图7和图8的示例中，第一环形齿轮54’具有包括多个斜齿轮齿1314’的齿状外表面。尽管第一环形齿轮54’的外径和内径上的斜齿轮的方向、指向(sense)或方位(hand)对本发明并非至关重要，但本领域技术人员将认识到，如果环形齿轮54’的外径上的斜齿轮沿一个方向、指向或方位形成并且环形齿轮54’的内径上的斜齿轮沿第二相反的方向、指向或方位形成，则可抵消止推力。
实施例的前述描述已被提供用于例示和描述的目的。其并非意欲穷尽或限制本公开。特定实施例的单个元件或特征通常不限制于该特定实施例，而是，在可应用的场合，能互换并可被用于所选择的实施例，即使未明确显示或描述。单独的元件或特征也可以许多方式被改变。这种改变不被认为背离本公开，并且所有这种更改意欲被包括在本公开的范围内。

Claims (21)

1.一种驱动模块，包括：
变速器，具有变速器外壳、第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，所述第一行星齿轮组具有第一环形齿轮和第一变速器输出构件，所述第二行星齿轮组具有第二环形齿轮和第二变速器输出构件；
差速器组件，具有旋转地联接到所述第二变速器输出构件的差速器壳体，所述差速器组件具有第一差速器输出部和第二差速器输出部；
第一轴，被联接到所述第一差速器输出部和所述第一变速器输出构件用于旋转；
第二轴，被联接到所述第二差速器输出部用于与所述第二差速器输出部旋转；
其中，所述第一环形齿轮被旋转地安装到所述变速器外壳中，其中所述第二环形齿轮被非旋转地安装到所述变速器外壳中，其中所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮嵌套，使得所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮中的一个具有轴承轮毂，该轴承轮毂被接纳在形成于所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮中的另一个中的轴衬孔中，并且其中，当所述轴承轮毂被接纳在所述轴衬孔中时，所述轴承轮毂摩擦接合所述轴衬孔的内表面，由此将所述第一环形齿轮的中心轴线与所述第二环形齿轮的中心轴线对准。
2.根据权利要求1所述的驱动模块，其中止推垫圈被设置在所述变速器外壳与所述第一环形齿轮之间，并且其中所述第一环形齿轮被接纳在所述第二环形齿轮与所述止推垫圈之间。
3.根据权利要求1所述的驱动模块，其中多个第一油槽形成在所述轴承轮毂的外周界上。
4.根据权利要求3所述的驱动模块，其中第一油槽沿着所述轴承轮毂的外周界轴向延伸。
5.根据权利要求3所述的驱动模块，其中多个第二油槽形成在被接纳于所述轴衬孔中的所述轴承轮毂的轴向端面上。
6.根据权利要求1所述的驱动模块，其中多个齿轮齿围绕所述第一环形齿轮的外周界形成。
7.根据权利要求6所述的驱动模块，其中所述齿轮齿包括蜗轮齿。
8.根据权利要求6所述的驱动模块，其中所述齿轮齿包括斜齿轮齿。
9.根据权利要求6所述的驱动模块，进一步包括与所述第一环形齿轮的所述齿轮齿啮合的变速器输入齿轮。
10.根据权利要求9所述的驱动模块，进一步包括被配置成提供旋转动力以便驱动所述变速器输入齿轮的马达。
11.一种驱动模块，包括：
变速器，具有变速器外壳、第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，所述第一行星齿轮组具有第一环形齿轮和第一变速器输出构件，所述第二行星齿轮组具有第二环形齿轮和第二变速器输出构件；
差速器组件，具有旋转地联接到所述第二变速器输出构件的差速器壳体，所述差速器组件具有第一差速器输出部和第二差速器输出部；
第一轴，被联接到所述第一差速器输出部和所述第一变速器输出构件用于旋转；
第二轴，被联接到所述第二差速器输出部用于与所述第二差速器输出部旋转；
其中，所述第一环形齿轮被旋转地安装到所述变速器外壳中，其中所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮嵌套，使得所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮中的一个具有轴承轮毂，该轴承轮毂被接纳在形成于所述第一环形齿轮和所述第二环形齿轮中的另一个中的轴衬孔中，并且其中，当所述轴承轮毂被接纳在所述轴衬孔中时，所述轴承轮毂摩擦接合所述轴衬孔的内表面，由此将所述第一环形齿轮的中心轴线与所述第二环形齿轮的中心轴线对准。
12.根据权利要求11所述的驱动模块，其中止推垫圈被设置在所述变速器外壳与所述第一环形齿轮之间，并且其中所述第一环形齿轮被接纳在所述第二环形齿轮与所述止推垫圈之间。
13.根据权利要求11所述的驱动模块，其中多个第一油槽形成在所述轴承轮毂的外周界上。
14.根据权利要求13所述的驱动模块，其中第一油槽沿着所述轴承轮毂的外周界轴向延伸。
15.根据权利要求13所述的驱动模块，其中多个第二油槽形成在被接纳于所述轴衬孔中的所述轴承轮毂的轴向端面上。
16.根据权利要求11所述的驱动模块，其中多个齿轮齿围绕所述第一环形齿轮的外周界形成。
17.根据权利要求16所述的驱动模块，其中所述齿轮齿包括蜗轮齿。
18.根据权利要求16所述的驱动模块，其中所述齿轮齿包括斜齿轮齿。
19.根据权利要求16所述的驱动模块，进一步包括与所述第一环形齿轮的所述齿轮齿啮合的变速器输入齿轮。
20.根据权利要求19所述的驱动模块，进一步包括被配置成提供旋转动力以便驱动所述变速器输入齿轮的电动机。
21.一种驱动模块，包括：
变速器，具有变速器外壳、第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，所述第一行星齿轮组具有第一环形齿轮和第一变速器输出构件，所述第二行星齿轮组具有第二环形齿轮和第二变速器输出构件；
差速器组件，具有旋转地联接到所述第二变速器输出构件的差速器壳体，所述差速器组件具有第一差速器输出部和第二差速器输出部；
第一轴，被联接到所述第一差速器输出部和所述第一变速器输出构件用于旋转；
第二轴，被联接到所述第二差速器输出部用于与所述第二差速器输出部旋转；
其中，所述第一环形齿轮被旋转地安装到所述变速器外壳中，其中所述第二环形齿轮被非旋转地安装到所述变速器外壳中，并且其中，所述第一环形齿轮被支撑在所述第二环形齿轮上，由此将所述第一环形齿轮的中心轴线与所述第二环形齿轮的中心轴线对准。
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