CN107002854B - 双齿轮在传动轴上的轴-毂连接装置 - Google Patents

双齿轮在传动轴上的轴-毂连接装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及双齿轮(2)在传动轴(5)上的轴‑毂连接装置，其中，双齿轮(2)由第一齿轮(3)和第二齿轮(4)构成，它们抗相对扭转地相互连接。轴‑毂连接装置在此构造为在第一齿轮(3)的毂(8)与传动轴(5)之间的紧缩配合部(7)。最大的待传递的转矩能够经由紧缩配合部(7)传递。

Description

双齿轮在传动轴上的轴-毂连接装置
技术领域
本发明涉及一种双齿轮在传动轴上的持续的轴-毂连接装置以及一种传动轴系统。
背景技术
有齿轮布置在其上的传递转矩的传动轴在传动装置结构中广泛流行。为了将齿轮紧固在传动轴上存在许多可行方案。尤其是形状锁合(formschlüssig)的轴-毂连接，如花键轴连接、细齿槽连接、渐开线型廓连接、多边形型廓连接、滑键连接和销连接是公知的。
此外还存在有力锁合(kraftschlüssig)的轴-毂连接，例如属于力锁合的轴-毂连接的有过盈连接和紧缩连接。齿轮和本身转动的轴的用于借助紧缩配合部在没有附加的形状锁合的构件(例如滑键、随动齿部或销定位部)的情况下传递转矩的连接不仅用在针对机动车的传动装置中，而且也非常普遍地用在许多机器中。
此外，材料锁合(stoffschlüssig)的连接，如熔焊连接、钎焊连接和粘合连接是公知的。
最后，组合的轴-毂连接也是公知的。为此，作为非材料锁合的轴-毂连接而属于此的是过盈滚花连接和过盈点触连接，以及作为局部材料锁合的组合的轴-毂连接而属于此的是过盈粘合连接、过盈钎焊连接和过盈熔焊连接。
此外，钎焊熔焊连接作为材料锁合的组合的轴-毂连接是公知的。
在DE 196 20 330 A1中提出的是，齿轮与轴借助紧缩配合部连接，并且附加地通过形状锁合的连接进行固定用以避免运动。形状锁合的连接在此可以是销连接，其中，销要么部分嵌入轴中，要么完全贯穿轴。
此外，由DE 10319629 A1公知了一种轴-毂连接装置，在其中，两个直接并排布置的齿轮借助紧缩配合部紧固在轴上，其中，两个所提到的齿轮部分地相叠，并且借助紧缩配合部相互连接。相对于两个彼此单独地分别利用紧缩配合部紧固在轴上的齿轮，利用这种轴-毂连接装置可以提高转矩传递能力。
此外，由DE 10144915 A1公知了一种双齿轮，其由两个抗相对扭转地相互连接的齿轮构成，双齿轮借助所谓的齿轮支撑结构布置在轴上。在此，第一齿轮利用轴向延伸的毂区段与轴嵌接，并且以定心的方式利用在不同的定位中构成的制止转动的形状锁合的区段和第一配合区段配合在其上。
发明内容
本发明所基于的任务是，给出一种进一步改进的用于连接两个并排布置的齿轮和传动轴的轴-毂连接装置和一种相应的传动轴系统。
该任务通过本发明的轴-毂连接装置以及本发明的传动轴系统解决。
提出了一种双齿轮在传动轴上的轴-毂连接装置，其中，双齿轮由第一齿轮和第二齿轮构成。第一和第二齿轮抗相对扭转地相互连接。第一齿轮和第二齿轮在此是彼此单独制造的部件，它们在随后的安装步骤中才拼接在一起。双齿轮的该结构相对单件式的、由单体制成的双齿轮具有如下优点，即，两个齿轮的轴向邻近并列的齿部仍可以经济合算地进行加工。
根据本发明，轴-毂连接装置构造为在第一齿轮的毂与传动轴之间的紧缩配合部，其中，经由该紧缩配合部能够传递最大的待传递的转矩。也就是说，在本发明的简单的第一实施方式中，第一齿轮的毂与传动轴之间的紧缩配合部是双齿轮与传动轴之间的唯一的连接部。因此，第二齿轮或者说第二齿轮的毂与传动轴不接触。取而代之地，第二齿轮仅紧固在第一齿轮上，并且仅经由第一齿轮与传动轴连接。
换言之，在所提出的轴-毂连接装置中，所有待传递的转矩仅经由紧缩配合部传递。这种紧缩配合部也被称为紧缩过盈接合部。紧缩配合部沿轴向方向最多在第一齿轮的毂的长度上延伸。因此，轴-毂连接装置的整个所需的轴向结构长度可以减少到最小，这是因为对于两个齿轮来说，代替两个并排布置的轴-毂连接装置地仅需要一个紧缩配合部。方向说明“轴向”或“径向”在本文献中与传动轴的旋转轴线有关。
本领域技术人员能够借助公知的计算措施如下这样地设计紧缩配合部，即，使紧缩配合部可以传递一定的、最大的转矩。尤其是通过选定紧缩配合部的适当的参数，例如紧缩配合部上的过盈配合部的长度和过盈量，本领域技术人员可以设计出针对所要求的最大的转矩的紧缩配合部。在设计出紧缩配合部时，本领域技术人员还可以考虑到紧缩配合部的表面的摩擦系数、毂和传动轴的材料特性和例如轴向力那样的附加的载荷。
通过以如下方式设计出紧缩配合部，即，在运行时要从双齿轮传递到传动轴上的最大的转矩能够仅经由该紧缩配合部来传递，原则上可以取消另外的传递转矩的元件。在许多应用中以如下情况为出发点，即，始终是两个齿部中的仅一个齿部或两个齿轮中的仅一个齿轮在同一时间传递转矩。由此，在所施加的最大转矩和所利用到的最大结构空间方面出现了最佳的紧缩配合部安全性。然而也能够想到如下应用或运行阶段，在其中，暂时地同时经由第一和第二齿轮传递转矩。在此，转矩通过两个齿轮之间的连接部，例如熔焊连接部来传递。
因此，将转矩从第二齿轮传递到传动轴上必然也经由第一齿轮的毂和紧缩配合部来实现。为此，第二齿轮优选形状锁合地、摩擦锁合地(reibschlüssig)或材料锁合地与第一齿轮连接。
原则上，第二齿轮在本发明的范围内可以布置在相对第一齿轮的多个定位中。因此，第二齿轮例如可以紧固在第一齿轮的毂上，从而第一齿轮的毂径向地布置在第二齿轮的毂之内。以该方式能够实现沿轴向方向特别节省空间的轴-毂连接装置。
依赖于另外的传动装置结构、制造条件和制造可行方案地，第二齿轮的毂也可以在轴向方向上布置在第一齿轮的毂旁边。在这种实施方案中，第二齿轮的毂的内孔不与传动轴接触。这具有另外的优点是，第二齿轮的毂的内孔相比在其中有两个齿轮毂热装到传动轴上的轴-毂连接装置来说不必或至少不必这么耗费地进行加工。
在最后提到的使第一和第二齿轮在轴向方向上并排布置的布置方案中，第一齿轮的毂和第二齿轮的毂的相面对的端侧优选相互熔焊。
为了防止双齿轮与传动轴之间发生微移位，在紧缩配合部的区域中可以设置有形状锁合的元件。这种附加于紧缩配合部所布置的形状锁合的元件并不用于提高最大的能传递的转矩，而是仅用于防止发生微移位。微移位可能会在一定的应用中出现，往往由负载峰值所造成。在此，所设置的轴-毂连接装置不能完全防止齿轮在轴上沿圆周方向运动。尤其是在其中不同的齿轮的齿部彼此间的精确配属是非常重要的传动装置中，齿轮在轴上的这种微移位必须无条件避免。这尤其是适用于将负载分布到两个或更多个副轴上的传动装置，这是因为在此，对于传动装置的整个使用寿命来说，绝对的位置准确性是绝对必要的前提条件。通过在紧缩配合部的区域内，也就是说在紧缩配合部沿轴向方向的尺寸之内布置形状锁合的元件，使得沿轴向方向的必要的结构空间保持很小，从而使整个传动装置也可以非常紧凑地实施。
优选地，形状锁合的元件构造为限位销。限位销相对于其他的连接类型，如熔焊连接或滑键连接可以以更小的位置错误风险置入。
要求保护的轴-毂连接装置的紧缩配合部沿其轴向延伸部也可以具有多个紧缩配合部区段，其中，在紧缩配合部区段中设置有不同的过盈配合部。由此，在进行热装后得到不同的表面压力，它们最后在紧缩配合部区段中导致不同的转矩可传递性。不同的表面压力可以通过有针对性地选定各个紧缩配合部区段中的各自的过盈配合部的相应的过盈量来实现。
通过将双齿轮热装到传动轴上形成收缩应力，该收缩应力在运行时与第一齿轮的齿部的根部应力叠加，从而在紧缩配合部中会出现多轴线的应力状态。该多轴线的应力状态在最差的情况下可能导致齿部的一个或多个齿的断裂。出于该原因，将如下第一紧缩配合部区段轴向地设置在第一齿轮的齿部的区域中是有利的，其中，第一紧缩配合部区段与一个或多个另外的轴向的紧缩配合部区段相比具有较弱的表面压力，从而在轴向的第一紧缩配合部区段中的收缩应力较小。因此，通过减小轴向的第一紧缩配合部区段中的收缩应力可以防止由于应力叠加而损坏齿部。
最后，本发明也包括具有至少一个第一齿轮和第二齿轮的传动轴系统，这些齿轮通过上面描述的轴-毂连接装置紧固在传动轴上。
例如，所描述的轴-毂连接装置被用于将双齿轮紧固在车辆传动装置中的副轴上。尤其是对于其中将功率流分配并且经由两个副轴传导的车辆传动装置来说，轴-毂连接装置可以有利地使用。在此，对位置准确性和对两个齿轮彼此间的和相对所配属的传动轴的同心性提出高的要求。在此处描述的根据本发明的轴-毂连接装置的双齿轮中，两个齿部中的较大的齿部可以在将双齿轮与传动轴拼接在一起后相对较小的齿部位置准确地进行打磨。由于较大的齿轮的较大的直径，使得该齿轮的齿部可以同样经济地利用大的磨盘或磨杆进行打磨，如在单齿轮中可以实现的那样。
总之，本发明提供了一种双齿轮在传动轴上的轴-毂连接装置，其中，所述双齿轮由第一齿轮和第二齿轮构成，所述第一齿轮和所述第二齿轮抗相对扭转地相互连接，其特征在于，所述轴-毂连接装置构造为在所述第一齿轮的毂与所述传动轴之间的紧缩配合部，并且最大的待传递的转矩能够通过所述紧缩配合部传递。
优选地，第一和第二齿轮形状锁合地、摩擦锁合地或材料锁合地相互连接。
优选地，所述第二齿轮的毂在轴向方向上布置在所述第一齿轮的毂的旁边。
优选地，所述第一齿轮的毂和所述第二齿轮的毂的相互面对的端侧相互熔焊。
优选地，在所述紧缩配合部的区域中设置有形状锁合的元件，用来防止发生微移位。
优选地，所述形状锁合的元件构造为限位销。
本发明还提供了一种传动轴系统，所述传动轴系统具有至少一个第一齿轮和第二齿轮，其特征在于，所述第一齿轮和所述第二齿轮通过上面所述的轴-毂连接装置紧固在传动轴上。
附图说明
下面借助附图所示的实施例详细阐述本发明。其中：
图1示出具有根据本发明的轴-毂连接装置的传动轴系统；并且
图2示出图1的放大的片段。
具体实施方式
图1示出了传动轴5的端部区域，传动轴能够围绕旋转轴线6旋转。为此，传动轴5还可以借助滚动轴承13支承在未示出的传动装置壳体中。
双齿轮2借助轴-毂连接装置紧固在传动轴5上。双齿轮2由第一齿轮3和第二齿轮4构成，它们抗相对扭转地相互连接。第一齿轮3和第二齿轮4在轴向方向上并排布置，从而第二齿轮4的毂9在轴向方向上布置在第一齿轮3的毂8旁边。
第一齿轮3与第二齿轮4之间的抗相对扭转的连接在该实施例中通过相互熔焊两个齿轮3和4实现。为此，第一齿轮3的毂8和第二齿轮4的毂9的相互面对的端侧相互熔焊。
轴-毂连接装置被构造为在第一齿轮3的毂8与传动轴5之间的紧缩配合部7。紧缩配合部7以如下方式实施，即，最大的待传递的转矩能够经由紧缩配合部7传递。为了确保紧缩配合部的所要求的紧缩配合部安全性或转矩传递能力，事先计算和确定适当的参数，例如紧缩配合部长度和紧缩配合部上的过盈量。在此，除了负载力矩预设以外，还考虑到附加的载荷，如在运行时出现的轴向载荷。此外，本领域技术人员选定适用于此的材料用于齿轮和传动轴以及选定齿轮毂和传动轴的紧缩配合部表面上的表面特性。
为了防止微移位，在紧缩配合部7的区域中设置有限位销10。限位销10从第一齿轮3的毂8中的贯穿的孔11延伸到传动轴5中的盲孔12中，并且因此即使在持续运行中的负载峰值的情况下也确保双齿轮2在传动轴5上的位置，而在正常运行时不传递转矩。
此外，图1中局部地示出了第三齿轮14和第四齿轮15，它们以能绕另外的旋转轴线20旋转的方式布置。另外的旋转轴线20例如配属于未示出的传动主轴并且平行于传动轴5的旋转轴线6地布置。传动轴5在该实施例中是相对传动主轴的副轴。副轴的第一齿轮3在此与传动主轴的第三齿轮14嵌接，而副轴的第二齿轮4与第四齿轮15嵌接。
在传动主轴上的构造为空套轮的齿轮14与15之间布置有切换单元16，利用切换单元，功率流能够以有选择的方式经由第一齿轮3和第三齿轮14或者经由第二齿轮4和第四齿轮15被传导到传动主轴上。切换单元16在此在中间空间中在轴向布置在所提到的齿轮3、4、14和15之间，从而可用的结构空间得到最佳利用。
图2示出了图1的放大的片段图，在片段图中尤其是可以明显看到第二齿轮4经由第一齿轮3紧固在传动轴5上。
第二齿轮4的毂9在其面对第一齿轮3的端侧上与第一齿轮3的毂8熔焊。在使两个毂8和9材料锁合地相互连接的焊缝17旁边还设置有在两个齿轮3和4之间的另外的紧缩配合部或过盈配合部18。另外的紧缩配合部或过盈配合部18尤其被用于两个齿轮3和4彼此间的匹配准确的定位，并且被用于进一步增强两个齿轮3与4之间的连接。
在图2中明显看到的是，在第二齿轮4和传动轴5之间没有接触。取而代之地，在第二齿轮4的毂9的内圆周面与传动轴5的外圆周面之间存在气隙19。
附图标记列表
1 传动轴系统
2 双齿轮
3 第一齿轮
4 第二齿轮
5 传动轴
6 旋转轴线
7 紧缩配合部
8 毂
9 毂
10 限位销
11 孔
12 盲孔
13 滚动轴承
14 第三齿轮
15 第四齿轮
16 切换单元
17 焊缝
18 另外的紧缩配合部
19 气隙
20 另外的旋转轴线

Claims (7)

1.一种双齿轮(2)在传动轴(5)上的轴-毂连接装置，其中，所述双齿轮(2)由第一齿轮(3)和第二齿轮(4)构成，所述第一齿轮和所述第二齿轮抗相对扭转地相互连接，其特征在于，所述轴-毂连接装置构造为在所述第一齿轮(3)的毂(8)与所述传动轴(5)之间的紧缩配合部(7)，并且，最大的待传递的转矩能够通过所述紧缩配合部(7)传递，其中，在所述传动轴(5)与所述第二齿轮(4)之间存在有环形间隙，并且在该环形间隙内没有设置任何部件。
2.根据权利要求1所述的轴-毂连接装置，其特征在于，所述第一齿轮(3)和第二齿轮(4)形状锁合地、摩擦锁合地或材料锁合地相互连接。
3.根据权利要求1或2所述的轴-毂连接装置，其特征在于，所述第二齿轮(4)的毂(9)在轴向方向上布置在所述第一齿轮(3)的毂(8)的旁边。
4.根据权利要求3所述的轴-毂连接装置，其特征在于，所述第一齿轮(3)的毂(8)和所述第二齿轮(4)的毂(9)的相互面对的端侧相互熔焊。
5.根据权利要求1或2所述的轴-毂连接装置，其特征在于，在所述紧缩配合部(7)的区域中设置有形状锁合的元件(10)，用来防止发生微移位。
6.根据权利要求5所述的轴-毂连接装置，其特征在于，所述形状锁合的元件(10)构造为限位销。
7.一种传动轴系统，所述传动轴系统具有至少一个第一齿轮和第二齿轮，其特征在于，所述第一齿轮(3)和所述第二齿轮(4)通过根据权利要求1至6中的任一项所述的轴-毂连接装置紧固在传动轴(5)上。
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