CN107636347A - 用于多列车轮式机动车的摆动稳定装置 - Google Patents

用于多列车轮式机动车的摆动稳定装置 Download PDF

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Abstract

一种用于多列车轮式机动车的摆动稳定装置，具有被分开的扭杆(3)，在所述扭杆的相互对置的端部之间安置用于传递扭矩的执行器(4)，其中，所述执行器(4)具有与其中一个扭杆部件(1，2)连接的壳体(5)，在所述壳体中安置发动机和连接在所述发动机上的行星齿轮传动装置，所述行星齿轮传动装置的传动输出端与另外的扭杆部件(1，2)相连接，并且所述行星齿轮传动装置的行星齿轮(9)与配对齿轮(28)啮合，其中，设置多级的行星齿轮传递装置，它的最后的设在传动输出端的行星齿轮级(8)设有行星齿轮(9)，其中至少一个行星齿轮(9)被分为两个轴向上相邻的并且能相互旋转安置的正齿轮(11)，在所述正齿轮之间这样有效地安置扭转弹簧(14)，使得被分开的行星齿轮(9)无间隙地嵌入配对齿轮(26)。

Description

用于多列车轮式机动车的摆动稳定装置
技术领域
本发明涉及一种用于多列车轮式机动车的摆动稳定装置。这种摆动稳定装置抵抗在弯道行驶时车辆结构的摆动。
背景技术
由DE 102009006385已知根据权利要求的前序部分特征的摆动稳定装置。
这样的用于多列车轮式机动车的摆动稳定装置能够设计为主动式的稳定装置，并且设有被分开的扭杆，在扭杆的相互对置的端部之间安置用于传递扭矩的执行器。该执行器具有与其中一个扭杆部件连接的壳体，在该壳体中安置发动机和连接在发动机上的行星齿轮传动装置，该行星齿轮传动装置的传动输出端与另外的扭杆部件相连接，其中，行星齿轮传动装置的行星齿轮与配对齿轮啮合。
在这样的主动式摆动稳定装置中，需要注意在工作中通过固体传声被传递到车辆客舱内并产生干扰的噪音。本发明所要解决的技术问题，提供一种根据权利要求1的前序部分的特征所述的摆动稳定装置，在它运行时降低上述不利的噪音。
发明内容
所述技术问题被根据权利要求1所述的摆动稳定装置所解决。在从属权利要求中给出有针对性的改进方案。
根据本发明的用于多列车轮式机动车的摆动稳定装置具有被分开的扭杆，在扭杆的相互对置的端部之间安置用于传递扭矩的执行器。这种执行器能够在考虑行驶数据，例如横向加速度和车辆结构倾斜的情况下主动地产生扭矩，将该扭矩施加给扭杆，以便能够主动式抵抗摆动。
该执行器具有与其中一个扭杆部件连接的壳体，在该壳体中安置发动机和连接在发动机上的行星齿轮传动装置。作为发动机能够例如使用电动机。发动机能够以已知的方式具有驱动小齿轮，该驱动小齿轮与行星齿轮传动装置的齿轮相啮合。行星齿轮传动装置能够设计为单级式或者多级式。多级式行星齿轮传动装置具有多个串联的行星齿轮级，其中，最后的行星齿轮级被安置在传动输出端。
行星齿轮传动装置的传动输出端与另外的扭杆部件相连接。行星齿轮与配对齿轮相啮合。在行星齿轮传动装置中通常将空心轮和太阳轮设计为配对齿轮。
最后的行星齿轮级的其中至少一个行星齿轮被分为两个轴向上相邻并且能相互旋转的正齿轮，在正齿轮之间这样有效地安置扭转弹簧，使得被分开的行星齿轮与配对齿轮无间隙地啮合。这种被分开的行星齿轮同样和一体式的行星齿轮一样传递在摆动稳定装置工作时形成的工作负载。上述的已知的摆动稳定装置设有一体式的行星齿轮。在行星齿轮与空心轮和太阳轮嵌接的情况下形成齿轮间隙。负载换向的意思是，即例如由于从执行器形成的相反的扭矩而使得从行星齿轮的啮合的齿的其中一个齿面传向另一个齿面的负载传递被换向。由此会发现，在负载换向情况下，啮合的齿与配对齿轮的齿会相撞，并且产生不希望的噪音。
根据本发明，被预压紧的扭转弹簧负责，保持被分开的行星齿轮在配对齿轮中的无间隙的嵌接。这时，如果例如首先无负载的传动装置被施加力矩，则预压紧的正齿轮继续相互旋转，直至两个正齿轮的齿的齿面贴靠在配对齿轮的齿上。其中一个正齿轮的之前未贴靠的齿在不断存储弹簧势能的情况下同样会贴靠到配对齿轮的齿上。在这种情况下，扭转弹簧被施加了最大力矩。当前，能够在弹簧中存储能量并且降低配对齿轮和行星齿轮的齿面相互碰撞产生的冲击。这种作用通过有针对性地调节扭转弹簧的弹簧刚性和弹簧行程实现。弹簧行程能够借助齿间隙来调整。在负载换向下，预压紧的扭转弹簧的弹簧力在行星齿轮的两个正齿轮旋转的情况下被降低。根据本发明，行星齿轮与空心轮以及太阳轮无间隙地啮合。
根据本发明设置多级的行星齿轮传动装置，它的最后的设在传动输出端的行星齿轮传动装置设有至少一个被分开的行星齿轮。这种行星齿轮级能够在行星齿轮传递装置内部传递较大的力并且因此具有较大的行星齿轮，该较大的行星齿轮在制造技术上以合理的成本能够被设计为分开的并且预压紧的行星齿轮。由此可知，如果最后的行星齿轮级的至少一个行星齿轮被设计为分开的预压紧的行星齿轮，可以特别有效地避免不希望的噪音。在多级的行星齿轮传动装置中，根据本发明在经济上特别有利的是，只有最后的行星齿轮级设有至少一个这种被分开的行星齿轮。当然，能够按照需求地将最后的行星齿轮级的多个或全部的行星齿轮设计为预压紧的分开的行星齿轮；如果存在非常大的扭矩，即分开的行星齿轮的扭转弹簧被非常强烈的负载，则这种设计是有意义的；如果多个预压紧的行星齿轮相嵌接，则能够将负载分配到多个行星齿轮上。
扭转弹簧能够负责，在它的扭矩作用下，在一侧，其中一个正齿轮的齿贴靠到配对齿轮的限定齿间隙的其中一个齿上，并且在另一个，另一个正齿轮的齿贴靠到配对齿轮的限定齿间隙的另一个齿上。在行星齿轮传动装置无负载的情况下可形成这种情况。在有工作负载下，以所述的方式进行啮合的行星齿轮的两个正齿轮的相对旋转。
优选的是，配对齿轮通过与壳体抗扭连接的空心轮构成。已知的主动式摆动稳定装置能够例如将在负载换向时行星齿轮的齿的撞击噪音通过固体传声传到壳体中，并且在此进一步通过主动式摆动稳定装置与车辆结构的连接位置传递到车辆客舱中。在优选的改进方案中，可克服这种缺点或者至少尽量补偿。
优选的是，行星齿轮能旋转地支承在行星齿轮支架中并且全部设计为可分开的行星齿轮。以这种方式，多个扭转弹簧的缓冲撞击的力相叠加，从而在负载换向时能够避免干扰的噪音。
由此得知，具有圆周方向上的弹簧端部的扇环形的扭转弹簧是有利的，在弹簧端部之间设有间隙，将两个分别配属于两个正齿轮的凸台嵌入到所述间隙中，其中一个凸台与两个弹簧端部中一个匹配，并且另一个凸台与弹簧端部中的另一个相匹配。这种弹簧较小，并且由于它的较窄的结构方式可在两个正齿轮之间被无碍的安置。
上述两个凸台在轴向上被至少基本上不重叠地安置。由此形成下面所述的优点。当扭转弹簧不受到应力，即间隙最小时，由于至少基本上不重叠的布置能够使得两个凸台在轴向上被相继地布置并且嵌入无应力的扭转弹簧的间隙中。间隙越小，扭转弹簧能够越不易弯曲。另外的优点在于，可减小扭转弹簧在负载下的径向移动。间隙越小，扭转弹簧的径向移动的趋势越低。换言之，本发明能够在限定间隙的弹簧端部之间实现尽量小的开口角度。
这时，当两个正齿轮相互相对旋转时，两个凸台在扩大间隙的情况下分开挤压弹簧端部。相同大小的扭转弹簧能够由于较小的间隙在根据本发明的布置中具有比已知的布置更好的刚性。
根据本发明，不重叠基本上意味着，例如两个凸台在它们的相互对置的自由端部上能够具有阶梯或者止挡件，该阶梯或者止挡件轴向相互嵌入。能够这样地提供所述阶梯，使得在两个正齿轮的其中一个旋转方向上该阶梯形状配合地相互止挡，即在该旋转方向上不能旋转。在这种止挡位置上，两个凸台能够无碍地轴向相继地布置，即对齐地布置。在相反的旋转方向上能够使得正齿轮旋转，用来调整扭转弹簧的希望的预应力。
但是，能够有利的是，在轴向上完全不重叠地安置凸台。这意味着，两个正齿轮能够在两个旋转方向上旋转，用来调节扭转弹簧的希望的预应力。
出于装配目的，两个正齿轮能够被安置在旋转位置上，在该位置上可相继地布置两个凸台，即没有圆周方向上的错移。在该位置上，凸台要求尽量少的在外周方向上的空间；在该旋转位置上，扭转弹簧能够被无应力地安置，其中，将两个凸台嵌入到扭转弹簧的间隙中。
优选的是，两个正齿轮能够被安置在共同的支承销上，其中，两个正齿轮中的至少一个能旋转地布置在支承销上。两个正齿轮能够设计为结构相同的；两个正齿轮能够自由地可旋转地被安置在支承销上。凸台能够与所属的正齿轮一体式连接。所述凸台能够与配属的正齿轮一体式连接。
能够在此设置用于改善扭转弹簧的刚性的另外的措施，设在两个弹簧端部上的用于凸台的贴靠面被安置在弹簧端部的径向外侧的末端上，其中，在径向内侧通过在弹簧端部上的自由位置(Freistellungen)限定贴靠面。力作用点在径向上越靠近外侧，则弹簧由于杠杆关系变得越不易弯曲。自由位置负责限定的径向向外的力作用点。
贴靠承面和构成自由位置的自由面优选相互呈一定角度地布置，其中，贴靠面在径向上的延伸设在这样的区域内，该区域是扇环形的扭转弹簧的外径的至少80％至最高100％。
无负载地扭转弹簧能够借助贴靠面分别扩展一个平坦的平面，在该平面中包含齿轮的旋转轴线。在这种情况下，能够确保在外周方向上的理想的力传递。
同样地，凸台在其圆周方向的端部上能够利用设计为平坦的凸台面分别扩展一个平面，在该平面内包含齿轮的旋转轴线。
在径向上，扭转弹簧的壁厚对它的刚性会有较大的影响。出于这个原因，有利的是，优化利用需要的结构空间。扭转弹簧因此能够优选具有大体上能够达到配对齿轮的齿顶圆直径的外径。扭转弹簧的内径能够大约高至支承销的外径，在该支承销上安置行星齿轮。在这种设计中，扭转弹簧具有尽量大的刚性。
附图说明
图1示出主动式的摆动稳定装置，
图2示出由图1所示的主动式摆动稳定装置的行星齿轮级，
图3示出剖切图2所示的行星齿轮级所得的横截面，
图4示出剖切图2所示的行星齿轮级所得的部分纵剖面，
图5示出根据本发明的设计为如图4所示的行星齿轮的齿轮，
图6示出由图5所示的齿轮的视图，
图7示出由图5所示的的齿轮的分解视图，
图8示出由图5所示的齿轮的部分剖面的立体图，
图9示出在图8中所示的齿轮的分解视图，
图10示出沿着图5中的剖切线X-X剖切所得的剖面图，
图11示出由图5所示的齿轮的扭转弹簧，
图12示出由图11所示的扭转弹簧的立体图，
图13示出齿轮的预紧力矩关于旋转角度的曲线图表。
具体实施方式
图1示出用于多列车轮式机动车的主动式摆动稳定装置，它具有分为两个扭杆部件1，2的扭杆3以及安置在两个扭杆部件1，2之间的有效的执行器4。这种主动式摆动稳定装置被垂直于车辆纵轴线地安置；它的自由端连接在图中未示出的车轮支架上。执行器4具有中空圆柱形的壳体5，在该壳体中安装在图中未示出的电驱动装置以及在图中也未示出的，连接在驱动装置上的行星齿轮装置。壳体5抗扭地与扭杆部件2相连接。行星齿轮装置的在图中未示出的从动轴抗扭地与扭杆部件1相连接。在操作执行器的情况下，两个扭转件1，2相互旋转并且产生扭矩。
图2示出所谓的行星齿轮传动装置的行星齿轮级6。行星齿轮支架7支承四个在圆周上分布安置的根据本发明的齿轮8，这些齿轮在下面还会被详细阐述，并且在此例如被设置在行星齿轮9。根据本发明的对齿轮8的进一步阐述会结合行星齿轮9来进行。
图3示出安装在壳体5中的行星齿轮级6的剖面图。行星齿轮9利用它的齿23与配对齿轮26的齿24相啮合，配对齿轮26在此设计为行星轮传动装置的空心轮10，并且抗扭地与壳体5相连接。
图4示出行星齿轮9的纵剖视图。行星齿轮9具有两个轴向相邻的正齿轮11，它们在该实施例中具有相同的结构。两个正齿轮11能旋转地安置在支承销12上，该支承销被固定在行星齿轮支架7上。齿轮能够是非对称地，从而一半可被设计得较窄。凸台自身也能够设计为非对称的，不仅在周向上而且在其轴向的结构长度上都是非对称的。
图5示出行星齿轮8，它具有自己的单独部件。正齿轮11支承在用于与空心轮和太阳轮嵌接的在外周上的齿13上。在两个正齿轮11之间安置扇环形的扭转弹簧14，还会在下面详细阐述。两个正齿轮11设有滑动支承套筒15，用于能旋转地支承在支承销上。在正齿轮11地两个相互背离的端侧上分别固定有垫片16。两个正齿轮11的两个轴向上能相互相邻的齿13共同构成行星齿轮9的其中一个齿23。
在根据本发明的齿轮中根据应用情况能够省略所述垫片。
此外，还能够从图5看出，扭转弹簧14具有达到在此未示出的支承销的外周的内径。扭转弹簧的外径达到接近空心轮的顶圆直接，但是并未与空心轮的齿相碰。
图6示出两个处于旋转位置上的正齿轮11，具有相互错移安置的齿13。明显可见，在两个正齿轮11之间可得知启始旋转角在图示的旋转位置上不会对扭转弹簧14施加预应力；在两个正齿轮11沿着方向进一步旋转到两个正齿轮11的齿13相互对齐的旋转位置时，在扭转弹簧的负载增加至齿13轴向对齐时的最大力矩Tmax的情况下进行扭矩的增加。
图7明确地示出行星齿轮9的单独部件。在此，可以明显看到，正齿轮11在其相互对置的端侧上分别设有轴向凸出的凸台17，该凸台与相应地正齿轮11一体式相连接。明显可见扭转弹簧14，在它们地外周侧相互对置地端部之间设有间隙18，在该间隙18中嵌入两个凸台17。两个正齿轮的相互对置的端侧具有轴向支承扭转弹簧14的支承面19。
图8和9明显地示出凸台17嵌入到扭转弹簧14的间隙18中。尤其图8明显可见，两个凸台17在相应的正齿轮11的支承面19和凸台17的自由的凸台端部之间具有共同的轴向延伸，该轴向延伸小于扭转弹簧14的轴向延伸。当扭转弹簧14轴向无间隙地安置在两个正齿轮11之间时，在两个凸台17之间设有轴向间距，使得凸台17不接触。
图9明确示出，扭转弹簧14具有例如矩形的横截面轮廓，该横截面轮廓被绕着行星齿轮9的旋转轴线圆弧形地环绕，其中，扭转弹簧14设计为平坦的。扭转弹簧14的弹簧端部20具有用于凸台17的相互对置的贴靠面21。该贴靠面21的轴向延伸与扭转弹簧14的轴向厚度相一致。
两个贴靠面21在轴向上分别与两个凸台17重叠。为了装配扭转弹簧14，基本上在轴向上对齐地安置两个凸台17。根据凸台的结构设计，在两个旋转方向上能够调整扭转弹簧14的预应力。在外周方向上两个凸台17的延伸大体上小于未受荷载的扭转弹簧14的间隙18的延伸。行星齿轮9的装配因此被简化。两个凸台17在间隙内的外周缝隙被这样地定义尺寸，使得正齿轮11能够相互旋转一个角度，该角度小于正齿轮的节距的一半。
在图8中明确标识了“A”和“B”，它们表示在扭转弹簧14和两个凸台17之间在扭转弹簧14被预压紧情况下形成的接触。设在弹簧端部20上的贴靠面21被呈对角线地负载；对于“A”设在一个凸台17上，并且“B”则设在另一个凸台17上。
图10示出行星齿轮9的剖面图。这种视图可以给出，在凸台17和扭转弹簧14之间在扭转弹簧14的径向外侧部段上的力传递“F”。该力传递“F”在径向上越靠外侧进行，则扭转弹簧14越牢固，并且扭转弹簧14在负载交替情况下越能更多地降低干扰噪音的影响。因为扭转弹簧14在变形状态下不再是理想的圆形，所以接触点径向向外指向，这会提高扭转弹簧的刚性。
图11示出在扭转弹簧14的两个贴靠面21之间的开口角度α。在包含齿轮8的旋转轴线的平面内能够看到围成开口角度的贴靠面21。在贴靠面21的这个位置上，能够在外周方向上传递尽可能大的力，具有尽量小的径向分量。
支承面21延伸跨过高度h，该高度h在径向上尽量靠外地在弹簧端部20上的一个区域内径向延伸。在实施例中，该区域是扭转弹簧14的外径的80％至100％的部段。力在径向上与行星齿轮9的旋转轴线相离越远地作用，则扭转弹簧14能越好地传递扭转。
图12示出扭转弹簧的立体图。
为了构造和有效作用地设计根据本发明的作为行星齿轮的齿轮，结合图13示出行星齿轮传动，在该附图中示出，扭转弹簧14的力矩负载关于在两个正齿轮11之间的旋转角度的曲线：
两个正齿轮11的启始旋转角度(图6)是正齿轮与空心轮和太阳轮接合之前的旋转角度。如果行星齿轮9借助行星齿轮支架7与太阳轮和空心轮接合，则正齿轮11相互挤压，因为启始旋转角度大于在行星齿轮和空心轮/太阳轮之间的可使用的齿轮间隙这时，正齿轮11绕着预紧角度相互旋转。示出了预紧力矩Tini。这时，传动装置是无间隙的。继续使用的路程是齿轮间隙如果这时传动装置被加载负载，则正齿轮继续相互相反地旋转，直至齿面相互贴靠。同时，扭转弹簧被加载至最大力矩Tmax。这时，这些能量被存储在弹簧中，并且能够降低齿面相互咬合时的冲击。通过有针对性地调节弹簧刚度和弹簧行程可实现这种作用。借助齿轮间隙能够调整该弹簧行程。
行星齿轮9的齿23嵌入到空心轮10的齿间隙25中。在行星传动装置未受负载时，一方面，其中一个正齿轮11的其中一个齿13在预压紧的情况下贴靠在空心轮10的限定齿间隙25的齿24上；另一方面，另一个正齿轮11的另一个齿13贴靠在空心轮10的限定齿间隙25的另一个齿24上。如果施加负载，两个正齿轮11在增加两个正齿轮11之间作用的扭矩的情况下进行旋转，直至它们的齿13轴向上对齐，并且两者在预压紧的情况下都贴靠在空心轮10的共同的齿24上。
行星齿轮9以相同的方式嵌入到太阳轮的齿间隙中，从而保证了行星齿轮与太阳轮的无间隙的嵌接。
附图标记列表
1 扭杆部件
2 扭杆部件
3 扭杆
4 执行器
5 壳体
6 行星齿轮级
7 行星齿轮支架
8 齿轮
9 行星齿轮
10 空心轮
11 正齿轮
12 支承销
13 齿
14 扭转弹簧
15 滑动支承套筒
16 垫片
17 凸台
18 间隙
19 支承面
20 弹簧端部
21 贴靠面
22 自由位置
23 齿(行星齿轮)
24 齿(空心轮)
25 齿面(空心轮)
26 配对齿轮

Claims (9)

1.一种用于多列车轮式机动车的摆动稳定装置，具有被分开的扭杆(3)，在所述扭杆的相互对置的端部之间安置用于传递扭矩的执行器(4)，其中，所述执行器(4)具有与其中一个扭杆部件(1，2)连接的壳体(5)，在所述壳体中安置发动机和连接在所述发动机上的行星齿轮传动装置，所述行星齿轮传动装置的传动输出端与另外的扭杆部件(1，2)相连接，其中，所述行星齿轮传动装置的行星齿轮(9)与配对齿轮(26)啮合，其特征在于，设置多级的行星齿轮传递装置，它的最后的设在传动输出端的行星齿轮级(6)设有行星齿轮(9)，其中至少一个行星齿轮(9)被分为两个轴向上相邻的并且能相互旋转安置的正齿轮(11)，在所述正齿轮之间这样有效地安置扭转弹簧(14)，使得被分开的行星齿轮(9)无间隙地嵌入所述配对齿轮(26)。
2.根据权利要求1所述的摆动稳定装置，其中，所述摆动稳定装置的扭转弹簧(14)在两个正齿轮(11)之间传递扭矩，在所述摆动稳定装置不受到负载时，在所述扭矩作用下，在一侧上其中一个正齿轮(11)的齿(13)贴靠到配对齿轮(26)的限定齿间隙(25)的其中一个齿(24)上，并且在另一侧上，另一个正齿轮(11)的齿(13)贴靠到配对齿轮(26)的限定齿间隙(25)的另一个齿(13)上。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的摆动稳定装置，其中，所述摆动稳定装置的配对齿轮(26)通过与所述壳体(5)抗扭连接的空心轮(10)构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的摆动稳定装置，其中，所述摆动稳定装置的行星齿轮(9)能旋转地支承在行星齿轮支架(7)中并且全部设计为被分开的行星齿轮(9)。
5.根据权利要求1至5中任一项所述的摆动稳定装置，其中，所述摆动稳定装置的扇环形的扭转弹簧(14)具有圆周方向上的弹簧端部(20)，在所述弹簧端部之间设有间隙(18)，将两个分别配属于两个正齿轮(11)之一的凸台(17)嵌入到所述间隙中，其中一个凸台(17)与两个弹簧端部(20)中的一个相匹配，并且另一个凸台(17)与所述弹簧端部(20)中的另一个相匹配。
6.根据权利要求5所述的摆动稳定装置，其中，所述摆动稳定装置的两个凸台(17)在轴向上被至少基本上不重叠地安置。
7.根据权利要求6至7中任一项所述的摆动稳定装置，其中，所述摆动稳定装置的两个凸台(17)在扭转弹簧(14)不受负载的情况下轴向上被相继地安置。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的摆动稳定装置，其中，共同的行星齿轮(9)的正齿轮(11)能旋转地支承在共同的支承销(12)上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的摆动稳定装置，其中，所述摆动稳定装置的两个正齿轮(11)结构相同，其中，所述两个凸台(17)分别与配属的正齿轮(11)一体式连接。
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