CN104981632B - 行星传动机构中的行星齿轮支承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种行星传动机构中的行星齿轮支承装置，该行星齿轮支承装置基本上由带有两个彼此平行地布置的侧壁(2、3)的行星齿轮架(1)构成，这些侧壁以多个分别同轴线地对置的轴向孔(4、5)来容纳多个行星齿轮销(6)。多个行星齿轮(7)经由装入到中央行星齿轮孔(8)中的径向滚动轴承(11、12)以能转动的方式支承在行星齿轮销(6)上，这些径向滚动轴承经由行星齿轮销(6)内部的轴向和径向的润滑剂供给线路(9、10)持续地得到润滑。在行星齿轮架(1)的侧壁(2、3)与行星齿轮(7)的轴向侧(13、14)之间附加地布置有呈环片形的止挡元件(15、16)，这些止挡元件构造为行星齿轮架(1)的防磨损件以及行星齿轮(7)的防磨损件并且构造为用于行星齿轮(7)的径向滚动轴承(11、12)的轴向止挡。根据本发明，在行星齿轮架(1)的侧壁(2、3)与行星齿轮(7)的轴向侧(13、14)之间的止挡元件(15、16)构造为分别由轴向角片(17、18)以及由通过多个轴承滚针(19、20)和一个轴向滚针保持架(21、22)形成的轴向滚针环(23、24)构成的轴向滚针轴承(25、26)。

Description

行星传动机构中的行星齿轮支承装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的由前序部分形成的特征所述的行星传动机构中的行星齿轮支承装置，并且该行星齿轮支承装置能特别有利地实现布置在乘用车自动变速器的行星传动机构中。
背景技术
乘用车自动变速器的常见实施方式是所谓的变矩器，其不同于传统的换挡变速器以及自动化换挡变速器之处主要在于牵引力不间断的换挡过程。这种类型的乘用车自动变速器具有至少一个液力变矩器作为起动离合器，并且基本上由多个膜片式离合器以及多个空转轮和行星传动机构的组合装配而成。在此，所有的换挡过程和离合过程都经由膜片式离合器实现，这些膜片式离合器建立了各个依次换挡的行星传动机构与自动变速器的输入轴和输出轴的力锁合的(kraftschlüssig)连接。在此，各个行星传动机构以公知的方式由同轴布置的构件、小太阳轮、行星架和齿圈以及由以恒定的轴线间距能转动地布置在行星架中的行星齿轮装配而成。经由小太阳轮实现驱入，而经由行星齿轮将转动运动传递到行星架(从动轴)上，并且通过行星齿轮在齿圈中的滚动实现相应的传动比。
在这种行星传动机构中的行星齿轮支承装置例如由DE 44 18 693 C1、DE 198 04734 A1或者DE 103 34 880 A1所公知，并且基本上由两个形成行星齿轮架的彼此平行地布置的侧壁构成，这两个侧壁以多个分别同轴线地对置的轴向孔来容纳多个行星齿轮销。行星齿轮经由装入到中央的行星齿轮孔中的径向滚动轴承以能转动的方式支承在该行星齿轮销上，该径向滚动轴承通常构造为滚针环或全滚针的滚针组，并且经由在行星齿轮销内部的轴向和径向的润滑剂供给线路持续得到润滑。此外，在行星齿轮架的侧壁与各个行星齿轮的轴向侧之间布置有两个圆环形的止挡片，这些止挡片构造为通常未硬化的行星齿轮架的防磨损件和行星齿轮的防磨损件以及构造为用于行星齿轮的径向滚动轴承的轴向止挡件。为了这些止挡片不引起在行星齿轮的径向滚动轴承中的润滑剂堵塞(通过润滑剂堵塞，由于堵塞的润滑剂量的累积造成润滑剂和径向滚动轴承的不期望的温度提高)，由上面提及的文献公知的是，润滑剂要么经由成形在止挡片内直径上的凹部排出，要么通过行星齿轮销中的弦状槽穿过止挡片地排出。
然而这种类型的行星齿轮支承装置的缺点在于，通过在行星齿轮与行星架之间使用止挡片，由于在止挡片与行星齿轮之间出现的滑动摩擦引起很高的功率耗损，因此，利用这种行星传动机构不能满足在现代乘用车自动变速器中所要求的高能效。同样地，在止挡片上的用于改进经过径向滚动轴承的润滑剂流动的公知措施被证实为是不充足的，这是因为，通过止挡片中的凹部导引穿过该止挡片的润滑剂流被布置在止挡片背侧的行星架侧壁所阻止，并且因此始终在行星齿轮的径向滚动轴承中发生不期望的润滑剂堵塞。此外，公知的行星齿轮支承装置在行星齿轮的高成本的生产和装配方面也被证实为是不利的，这是因为为了降低与止挡片的滑动摩擦，针对行星齿轮轴向侧需要通过研磨和搪磨来进行单独的表面处理。于是，行星齿轮在行星架中的装配以复杂的方式如此地进行，即，行星齿轮销首先必须滑移穿过行星架的一个侧壁的轴向孔，紧接着将第一止挡片推到行星齿轮销上，随后必须将带有预装配的径向滚动轴承的行星齿轮装入行星齿轮架的侧壁之间，并且行星齿轮销必须滑移穿过行星齿轮，以便最后将第二止挡片装入在行星齿轮与行星齿轮架的另一侧壁之间，并且将行星齿轮销推入到另一侧壁的轴向孔中。
发明内容
因此，从公知的现有技术的上述缺点出发，本发明的任务在于，设计行星传动机构中的如下行星齿轮支承装置，利用该行星齿轮支承装置能避免由于行星齿轮上的滑动摩擦而出现的功率耗损，并且能实现经过径向滚动轴承的充足的润滑剂流动，并且该行星齿轮支承装置能够同时实现行星齿轮的低成本的制造以及行星齿轮在行星架中的简便的装配。
根据本发明，该任务在根据权利要求1的前序部分的行星齿轮支承装置中以如下方式来解决，在行星齿轮架的侧壁与行星齿轮的轴向侧之间的止挡元件构造为分别由轴向角片(Axialwinkelscheibe)以及由通过多个轴承滚针和一个轴向滚针保持架形成的轴向滚针环构成的轴向滚针轴承。
根据本发明构造的行星齿轮支承装置的优选的设计方案和有利的改进方案在从属权利要求1至9中进行描述。
于是，根据权利要求2，在根据本发明构造的行星齿轮支承装置中设置的是，每个轴向滚针轴承具有由轴承滚针的直径和轴向角片的材料厚度形成的最小0.8mm的轴向宽度，并且在周围结构没有变化的情况下，能以每个目前为止装入在相同部位上的具有至少0.8mm轴向宽度的止挡片来替换该轴向滚针轴承。因为目前为止对于在乘用车自动变速器中的行星齿轮支承装置最常使用的止挡片具有0.8mm的最小轴向宽度，所以可以实现，以低摩擦的轴向滚针轴承来替换几乎所有在自动变速器的行星传动机构中的止挡片。目前为止这完全没有被考虑，因为由于轴向滚针环和轴向角片的易损的实施方案，至今所有制造具有这样小的轴向宽度的轴向滚针轴承的尝试被证实为在机械的生产过程和装配过程方面是极为困难的。
此外，根据权利要求3、4和5，根据本发明构造的行星齿轮支承装置的特征还在于，轴向滚针轴承的轴向角片具有S形的轮廓横截面，该轮廓横截面在径向上分别由靠外的水平臂、上部竖直臂、中间水平臂、下部竖直臂以及靠内的水平臂构成。在此，轴向角片的靠外的水平臂、上部竖直臂和中间水平臂设置用于容纳轴向滚针环，其中，上部竖直臂的内侧形成用于轴承滚针的滚道。与之相对地，轴向角片的上部竖直臂的外侧贴靠在行星齿轮架的侧壁上，并且轴向角片的下部竖直臂的内侧构造为用于行星齿轮的径向滚动轴承的轴向止挡。
根据权利要求6，根据本发明构造的行星齿轮支承装置的另外的特征在于，用于每个行星齿轮的径向滚动轴承优选构造为两个分别由一个保持架和多个轴承滚针构成的、并排布置的径向滚针环，这些径向滚针环以它们的保持架与轴向角片的下部竖直臂处于止挡接触。在此，特别是在相对宽的行星齿轮的情况中，行星齿轮在两个或更多的滚针环上的支承就轴承滚针的交叠特性来说被证实为有利的。然而，在较窄地实施的行星齿轮的情况中也可以实现，将径向滚动轴承构造为单独的滚针环或构造为单列的全滚针的滚针组。
此外，根据权利要求7，根据本发明构造的行星齿轮支承装置的有利的第一实施方式是，轴向角片的中间水平臂的外直径大于行星齿轮孔的直径。在此被证实为有利的是，构造比行星齿轮孔的直径大了大约径向滚针环的轴承滚针的直径值的中间水平臂的外直径。这种构造方案具有如下内容，即，由此轴向角片的下部竖直臂径向延长地构造，以便以有利的方式在轴向角片的下部竖直臂与行星齿轮的轴向侧之间形成两个间隙密封部，当这对于行星传动机构中的特定的行星齿轮支承装置是必要的时，利用这些间隙密封部可以抑制润滑剂从行星齿轮的径向滚动轴承中流出。
与之相对地，根据权利要求8，根据本发明构造的行星齿轮支承装置的有利的第二实施方式是，轴向角片的中间水平臂的外直径小于行星齿轮孔的直径。在此类似于在第一实施方式中那样同样被证实为有利的是，构造比行星齿轮孔的直径小了大约径向滚针环的轴承滚针的直径值的中间水平臂的外直径。这种构造方案也具有如下内容，即，由此轴向角片的下部竖直臂径向缩短地构造，从而在轴向角片的中间水平臂与行星齿轮孔之间形成两个较大的环形间隙，当这对于行星传动机构中的特定的行星齿轮支承装置是必要的时，利用这些环形间隙可以将很大的润滑剂体积流从行星齿轮的径向滚动轴承中引出。
最后，通过权利要求9，作为根据本发明构造的行星齿轮支承装置的有利的第三实施方式还提出的是，轴向角片的中间水平臂的外直径同样小于行星齿轮孔的直径，并且同时地，中间水平臂和靠内的水平臂在轴向上延长地构造。在此被证实有利的是，构造比行星齿轮孔的直径仅小了大约径向滚针环的轴承滚针的直径值的一半的中间水平臂的外直径，并且中间水平臂和靠内的水平臂在轴向上大约双倍于靠外的水平臂那么长地构造。通过这种构造方案，轴向角片的中间水平臂和靠内的水平臂以及下部竖直臂以如下方式伸入到行星齿轮孔中，即，行星齿轮与轴向滚针轴承和径向滚动轴承一起形成如下结构单元，该结构单元由于简单地装入到行星齿轮架中以及行星齿轮销的不间断的滑移而能基本上相较于迄今而言更容易地装配。同时，利用这种构造方案，又在轴向角片的中间水平臂与行星齿轮孔之间形成两个间隙密封部，利用这些间隙密封部能够实现抑制润滑剂从行星齿轮的径向滚动轴承中流出。
总而言之，根据本发明构造的行星齿轮支承装置相对于从现有技术中公知的行星齿轮支承装置具有如下优点，代替目前为止装入在行星齿轮架的侧壁与行星齿轮的轴向侧之间的止挡片，从现在起使用轴向滚针轴承，该轴向滚针轴承具有与止挡片相同的轴向宽度，并且因此，在周围结构没有变化的情况下，能以该止挡片来替换轴承滚针轴承。由此，从现在起，行星齿轮经由滚动摩擦在轴向上相对于行星齿轮架地受支撑，从而几乎完全避免了目前为止由于在行星齿轮上的滑动摩擦而产生的功率耗损。同时，在所有根据本发明的行星齿轮支承装置的实施方式中，都实现了经过径向滚动轴承的充足的润滑剂流动，这是因为由于轴向滚针轴承的轴向角片的有针对性的轮廓，润滑剂能通过在行星齿轮与轴向角片之间的相应的环形间隙以及经由轴向滚针环从行星齿轮的径向滚动轴承中引出。此外，通过根据本发明构造的行星齿轮支承装置也能实现行星齿轮的低成本制造以及行星齿轮在行星架中的简便的装配，这是因为针对行星齿轮的轴向侧来说仅需进行通过研磨的不精细的表面处理，并且可以通过简单装入到行星齿轮架中以及通过行星齿轮销的不间断的滑移来实现这些行星齿轮的装配。
附图说明
下面，参考附图以三个优选实施方式进一步阐述根据本发明构造的行星齿轮支承装置。其中：
图1示出行星传动机构的横截面的空间局部视图，该行星传动机构具有根据本发明第一实施方式构造的行星齿轮支承装置；
图2示出按照图1的根据本发明构造的行星齿轮支承装置的细节X的放大示图；
图3示出行星传动机构的横截面的空间局部视图，该行星传动机构具有根据本发明第二实施方式构造的行星齿轮支承装置；
图4示出按照图3的根据本发明构造的行星齿轮支承装置的细节Y的放大示图；
图5示出行星传动机构的横截面的空间局部视图，该行星传动机构具有根据本发明第三实施方式构造的行星齿轮支承装置；
图6示出按照图5的根据本发明构造的行星齿轮支承装置的细节Z的放大示图。
具体实施方式
图1、图3和图5分别清晰地示出行星传动机构中的行星齿轮支承装置，该行星齿轮支承装置基本上由带有两个彼此平行地布置的侧壁2、3的行星齿轮架1构成，这些侧壁以多个分别同轴线地对置的轴向孔4、5容纳多个行星齿轮销6。在此，多个行星齿轮7经由装入到中央行星齿轮孔8中的径向滚动轴承11、12以能转动的方式支承在行星齿轮销6上，这些径向滚动轴承经由行星齿轮销6内部的轴向和径向的润滑剂供给线路9、10持续地得到润滑。此外，在行星齿轮架1的侧壁2、3与行星齿轮7的轴向侧13、14之间布置有呈环片形的止挡元件15、16，止挡元件构造为行星齿轮架1的防磨损件以及行星齿轮7的防磨损件并且构造为用于行星齿轮7的径向滚动轴承11、12的轴向止挡。
此外，由图2、图4和图6可知，根据本发明，在行星齿轮架1的侧壁2、3与行星齿轮7的轴向侧13、14之间的呈环片形的止挡元件15、16构造为分别由轴向角片17、18以及由通过多个轴承滚针19、20和一个轴向滚针保持架21、22形成的轴向滚针环23、24构成的轴向滚针轴承25、26，这些轴向滚针轴承分别具有由轴承滚针19、20的直径和轴向角片17、18的材料厚度形成的至少0.8mm的轴向宽度BA，并且由此，在周围结构没有变化的情况下，能以每个目前为止装入在相同部位上的具有至少0.8mm轴向宽度的止挡片来替换该轴向滚针轴承。
此外，由图2、图4和图6可知，轴向滚针轴承25、26的轴向角片17、18具有S形的轮廓横截面，其在径向上分别由靠外的水平臂27、28、上部竖直臂29、30、中间水平臂31、32、下部竖直臂33、34以及靠内的水平臂35、36构成。在此，轴向角片17、18的靠外的水平臂27、28、上部竖直臂29、30和中间水平臂31、32设置用于容纳轴向滚针环23、24，而上部竖直臂29、30的内侧37、38同时形成用于轴承滚针19、20的滚道，并且上部竖直臂29、30的外侧39、40贴靠在行星齿轮架1的侧壁2、3上。与之相对地，轴向角片17、18的下部竖直臂33、34的内侧41、42构造为用于行星齿轮7的径向滚动轴承11、12的轴向止挡，其中，径向滚动轴承11、12构造为两个分别由一个保持架43、44和多个轴承滚针45、46构成的并排布置的径向滚针环47、48，这些径向滚针环以它们的保持架43、44与轴向角片17、18的下部竖直臂33、34处于止挡接触。
在图1和图2中示出的根据本发明的行星齿轮支承装置的第一实施方式的特点是，轴向角片17、18的中间水平臂31、32的外直径DA比行星齿轮孔8的直径DP大约大了径向滚针环47、48的轴承滚针45、46的直径值，从而轴向角片17、18的下部竖直臂33、34径向延长地构造，并且在下部竖直臂33、34与行星齿轮7的轴向侧13、14之间形成两个间隙密封部49、50，利用这些间隙密封部可以抑制润滑剂从行星齿轮7的径向滚动轴承11、12中流出。
在图3和图4中示出的根据本发明的行星齿轮支承装置的第二实施方式与第一实施方式不同之处在于，轴向角片17、18的中间水平臂31、32的外直径DA在此比行星齿轮孔8的直径DP大约小了径向滚针环47、48的轴承滚针45、46的直径值。由于轴向角片17、18的下部竖直臂33、34径向缩短地构造，从而轴向角片17、18的中间水平臂31、32与行星齿轮孔8之间形成两个较大的环形间隙51、52，利用这些环形间隙可以将很大的润滑剂体积流从行星齿轮7的径向滚动轴承11、12中引出。
最后，在图5和图6中示出的根据本发明的行星齿轮支承装置的第三实施方式特征还在于，轴向角片17、18的中间水平臂31、32的外直径DA仅比行星齿轮孔8的直径DP大约小了径向滚针环47、48的轴承滚针45、46的直径值的一半，并且同时中间水平臂31、32和靠内的水平臂35、36在轴向上大约以双倍于靠外的水平臂27、28那么长地构造。由此，中间的和靠内的水平臂31、32、35、36以及下部竖直臂33、34以如下方式伸入到行星齿轮孔8中，即，行星齿轮7与轴向滚针轴承25、26和径向滚动轴承11、12一起形成如下结构单元，该结构单元通过简单地装入到行星齿轮架1中以及行星齿轮销6的不间断的滑移较迄今而言能更容易地装配。同时，利用这种构造，又在轴向角片17、18的中间水平臂31、32与行星齿轮孔8之间形成两个没有详细示出的间隙密封部，利用这些间隙密封部能够实现抑制润滑剂从行星齿轮7的径向滚动轴承11、12中流出。
附图标记列表
1 行星齿轮架 29 17的上部竖直臂
2 1的侧壁 30 18的上部竖直臂
3 1的侧壁 31 17的中间水平臂
4 2中的轴向孔 32 18的中间水平臂
5 3中的轴向孔 33 17的下部竖直臂
6 行星齿轮销 34 18的下部竖直臂
7 行星齿轮 35 17的靠内的水平臂
8 行星齿轮孔 36 18的靠内的水平臂
9 6中的轴向润滑剂供给线路 37 29的内侧
10 6中的径向润滑剂供给线路 38 30的内侧
11 8中的径向滚动轴承 39 29的外侧
12 8中的径向滚动轴承 40 30的外侧
13 7的轴向侧 41 33的内侧
14 7的轴向侧 42 34的内侧
15 止挡元件 43 47的保持架
16 止挡元件 44 48的保持架
17 25的轴向角片 45 47的轴承滚针
18 26的轴向角片 46 48的轴承滚针
19 23的轴承滚针 47 11的径向滚针环
20 24的轴承滚针 48 12的径向滚针环
21 23的轴向滚针保持架 49 25的间隙密封部
22 24的轴向滚针保持架 50 26的间隙密封部
23 25的轴向滚针环 51 25的环形间隙
24 26的轴向滚针环 52 26的环形间隙
25 轴向滚针轴承
26 轴向滚针轴承 BA 25或26的轴向宽度
27 17的靠外的水平臂 DA 31或32的外直径
28 18的靠外的水平臂 DP 8的直径

Claims (7)

1.行星传动机构中的行星齿轮支承装置，所述行星齿轮支承装置由带有两个彼此平行地布置的侧壁(2、3)的行星齿轮架(1)构成，所述侧壁以多个分别同轴线地对置的轴向孔(4、5)来容纳多个行星齿轮销(6)，多个行星齿轮(7)通过装入到中央行星齿轮孔(8)中的且经由所述行星齿轮销(6)之内的轴向和径向的润滑剂供给线路(9、10)持续地得到润滑的径向滚动轴承(11、12)以能转动的方式支承在所述行星齿轮销上，其中，在所述行星齿轮架(1)的侧壁(2、3)与所述行星齿轮(7)的轴向侧(13、14)之间布置有呈环片形的止挡元件(15、16)，所述止挡元件构造为所述行星齿轮架(1)的防磨损件以及所述行星齿轮(7)的防磨损件并且构造为用于所述行星齿轮(7)的径向滚动轴承(11、12)的轴向止挡，其特征在于，在所述行星齿轮架(1)的侧壁(2、3)与所述行星齿轮(7)的轴向侧(13、14)之间的所述止挡元件(15、16)构造为分别由轴向角片(17、18)以及由通过多个轴承滚针(19、20)和一个轴向滚针保持架(21、22)形成的轴向滚针环(23、24)构成的轴向滚针轴承(25、26)，所述轴向滚针轴承(25、26)的轴向角片(17、18)具有S形的轮廓横截面，所述S形的轮廓横截面在径向上分别由靠外的水平臂(27、28)、上部竖直臂(29、30)、中间水平臂(31、32)、下部竖直臂(33、34)以及靠内的水平臂(35、36)构成，所述轴向角片(17、18)的靠外的水平臂(27、28)、上部竖直臂(29、30)和中间水平臂(31、32)设置用于容纳所述轴向滚针环(23、24)，其中，所述上部竖直臂(29、30)的内侧(37、38)形成用于所述轴承滚针(19、20)的滚道。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮支承装置，其特征在于，每个轴向滚针轴承(25、26)具有由所述轴承滚针(19、20)的直径和所述轴向角片(17、18)的材料厚度形成的最小0.8mm的轴向宽度(BA)，并且在周围结构没有变化的情况下，能以每个目前为止装入在相同部位上的具有至少0.8mm轴向宽度的止挡片来替换所述轴向滚针轴承。
3.根据权利要求1所述的行星齿轮支承装置，其特征在于，所述轴向角片(17、18)的上部竖直臂(29、30)的外侧(39、40)贴靠在所述行星齿轮架(1)的侧壁(2、3)上，并且所述轴向角片(17、18)的下部竖直臂(33、34)的内侧(41、42)构造为用于所述行星齿轮(7)的径向滚动轴承(11、12)的轴向止挡。
4.根据权利要求3所述的行星齿轮支承装置，其特征在于，用于每个行星齿轮(7)的所述径向滚动轴承(11、12)构造为两个分别由一个保持架(43、44)和多个轴承滚针(45、46)构成的并排布置的径向滚针环(47、48)，所述径向滚针环以它们的保持架(43、44)与所述轴向角片(17、18)的下部竖直臂(33、34)处于止挡接触中。
5.根据权利要求4所述的行星齿轮支承装置，其特征在于，所述轴向角片(17、18)的中间水平臂(31、32)的外直径(DA)大于所述行星齿轮孔(8)的直径(DP)，从而在所述轴向角片(17、18)的下部竖直臂(33、34)与所述行星齿轮(7)的轴向侧(13、14)之间形成两个用于抑制润滑剂从所述行星齿轮(7)的径向滚动轴承(11、12)中流出的间隙密封部(49、50)。
6.根据权利要求4所述的行星齿轮支承装置，其特征在于，所述轴向角片(17、18)的中间水平臂(31、32)的外直径(DA)小于所述行星齿轮孔(8)的直径(DP)，从而在所述轴向角片(17、18)的中间水平臂(31、32)与所述行星齿轮孔(8)之间形成两个用于使大体积的润滑剂从所述行星齿轮(7)的径向滚动轴承(11、12)中流出的较大的环形间隙(51、52)。
7.根据权利要求4所述的行星齿轮支承装置，其特征在于，所述轴向角片(17、18)的中间水平臂(31、32)的外直径(DA)小于所述行星齿轮孔(8)的直径(DP)，并且同时，所述中间水平臂(31、32)和靠内的水平臂(35、36)轴向延长地构造，从而所述中间的水平臂、所述靠内的水平臂和所述下部竖直臂(33、34)伸入到所述行星齿轮孔(8)中，并且所述行星齿轮(7)与所述轴向滚针轴承(25、26)和所述径向滚动轴承(11、12)一起形成能容易地在所述行星齿轮架(1)中装配的结构单元。
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