CN108291629A - 用于分级行星件的支承装置以及配设有支承装置的、用于机动车驱动单元的行星齿轮传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将分级行星件支承在行星架中的支承装置，所述支承装置具有：行星轴颈，所述行星轴颈承载第一齿部部段和第二齿部部段并且具有第一支承部段和第二支承部段，其中第一支承部段处于第一和第二齿部部段之间的中间区域中，第二支承部段在背离第二齿部部段的一侧上连接到第一齿部部段上，在第一支承部段的区域中设置有第一滚动轴承，所述第一滚动轴承构成为滚柱轴承，所述滚柱轴承的滚柱在由行星轴颈提供的滚动面上滚动，并且第一滚动轴承具有外环，所述外环置于行星架的第一侧部件中。

Description

用于分级行星件的支承装置以及配设有支承装置的、用于机 动车驱动单元的行星齿轮传动装置
技术领域
本发明涉及一种用于分级行星件的支承装置，以及涉及配设这种支承装置的用于机动车驱动单元的行星齿轮传动装置。
发明内容
本发明的所基于的目的是：实现一种用于分级行星件的支承装置，所述支承装置的特征在于有利的机械运行特性并且尤其能够使用在用于机动车驱动单元的行星齿轮传动装置中。
根据本发明，所提出的目的通过用于将分级行星件支承在行星架中的支承装置实现，所述支承装置具有：
-行星轴颈，所述行星轴颈承载第一齿部部段和第二齿部部段并且具有第一支承部段和第二支承部段，其中
-第一支承部段处于第一齿部部段和第二齿部部段之间的中间区域中，
-第二支承部段在背离第二齿部部段的一侧上连接到第一齿部部段上，
-在第一支承部段的区域中设置有第一滚动轴承，所述第一滚动轴承构成为滚柱轴承，所述滚柱轴承的滚柱在由行星轴颈提供的圆柱形的滚动面上滚动，并且
-第一滚动轴承具有外环，所述外环置于行星架的第一侧部件中。
由此，能够有利地实现：在结构空间需求小的情况下，实现将分级行星件在机械方面有利地支承在行星架中，其中滚柱轴承将作用于分级行星件的力的主要部分导入到行星架中，并且随后经由第二支承部段能够确定分级行星件的轴向位置。
优选地，第一滚动轴承的第一外环的内直径大于第一齿部部段的齿顶圆直径。由此能够有利地实现：将第一外环预先固定在行星架中，并且随后移动所述第一齿部部段穿过外环，并且将滚柱也预先设置在两个齿部部段之间。
设置在第二支承部段的区域中的轴承优选又构成为滚动轴承，其中所述轴承从现在开始优选具有轴承外环和置于轴颈上的轴承内环。如上说明的那样，所述第二滚动轴承作用为固定轴承，并且对此尤其能够构成为深沟球轴承。
第二齿部部段优选通过单独制成的正齿轮提供，所述正齿轮优选经由轴向齿部抗扭地套装到行星轴颈上，并且又优选以压配合安置在那里。
本发明还包括一种用于机动车驱动系统的行星齿轮传动装置，其具有：
-第一太阳轮，
-第二太阳轮，
-环绕壳体，所述环绕壳体用作为行星架，
-行星装置，所述行星装置容纳在行星架中，所述行星装置具有第一和第二行星件，所述第一和第二行星件与两个太阳轮形成接合，使得两个太阳轮以能彼此反向转动的方式耦联；
-分级行星件，所述分级行星件具有第一齿部部段和第二齿部部段并且支承在行星架上，
-齿圈，所述齿圈同心于行星架环绕轴线地围绕行星架，并且与分级行星件的第一齿部部段形成接合，和
-第三太阳轮，所述第三太阳轮与分级行星件的第二齿部部段形成接合，并且与行星架的环绕轴线同轴地设置，
其中
-分级行星件经由上述类型的支承装置支承在行星架中，
-所述分级行星件的第一齿部部段在第一和第二太阳轮的轴向高度上延伸，并且
-分级行星件悬伸地支承在行星架上，使得第二齿部部段在行星架的背离第一齿部部段的外侧上延伸。
由此，能够有利地实现：实现一种行星齿轮传动装置，其中设置用于实现差速传动功能的行星架同时作用为用于分级行星件的行星架，所述分级行星件驱动行星架，其中经由根据本发明的支承装置能够将作用于分级行星件的力有利地导入到行星架中。由此得到在结构机械方面有利的行星架负荷，并且还得到如下可行性：将行星架中剩余的、在对于差速功能起决定性作用的行星件之间的结构空间用于一个或多个分级行星件。此外，实现行星架中的驱动转矩的有利建立，使得所述行星架能够经由低成本的支承部位支承在设置用于功率提取的轴系统上。
分级行星件的第二齿部部段优选轴向伸出超过行星架的侧部件的端面，并且优选通过两个轴承悬伸地支承在行星架上，在这两个轴承之间容纳有第一齿部部段。
根据本发明的一个尤其优选的实施方式，行星齿轮传动装置构成为，使得两个太阳轮、行星装置和行星架构成正齿轮差速器，以将经由行星架引导的驱动功率对称地分配到两个太阳轮上。两个太阳轮能够通过专门的齿顶圆设计和行星装置的补充的造型紧密相邻地、彼此并排地设置，使得分级行星件的第一齿部部段的轴向长度对应于两个内部的太阳轮的齿环的宽度尺寸的总和。
行星架优选作为钣金成型件制成，并且在此由第一侧部件和第二侧部件构成，其中两个内部的太阳轮轴向地处于所述两个侧部件之间。分级行星件于是能够接合到传动系统中，使得所述分级行星件以相对于环绕轴线径向间隔开并且相对环绕轴线平行的方式轴向穿过第一侧部件，使得分级行星件的第二齿部部段在第一侧部件的背离第一齿部部段的一侧上在行星架之外延伸。于是，对于该第二齿部部段得到所谓的悬伸的支承，其中由于第一齿部部段在行星架中的两侧支撑，该悬伸的支承具有高的刚性。
分级行星件优选设计成，使得在内部的太阳轮的轴向高度上延伸的第一齿部部段具有如下节圆直径：所述节圆直径小于第二齿部部段的节圆直径。由此可行的是：与第二齿部部段形成接合的且驱动所述第二齿部部段的第三太阳轮的直径相对小地设计，并且经由两个齿接合实现高的总传动比。在此，以有利的方式实现：通过根据本发明的设计降低构件的相对运动，因为大量相邻的且经由支承部位或运动面彼此定位的构件具有相同的环绕方向。因此，设置用于驱动分级行星件的第三太阳轮具有与经由第一内部太阳轮驱动的输出轴相同的转动方向。行星架和两个内部的太阳轮同样具有相同的旋转方向，使得在此仅在差速传动系统的平衡作用的范围中在相对速度小的情况下出现相对运动。
在根据本发明的驱动系统中能够有利地实现：第三太阳轮和与第一太阳轮耦联的第一从动轴经由太阳轮支承部位可转动地相互支撑。该支撑尤其能够通过滚针轴承或滚柱轴承实现，其中滚动体的滚动面能够有利直接地通过该第三太阳轮(圆柱形内面)和第一从动轴(圆柱形外面)的相应的环周面提供。
能够有利地通过如下方式实现行星架的支承：行星架的第一侧部件和与第一太阳轮耦联的从动轴经由第一行星架支承部位可转动地相互支撑。所述支承部位能够有利地实现为滑动支承部位，因为在该支承部位中必须仅允许在差速传动系统的平衡作用范围中出现的相对运动。于是，以相同的方式也能够经由第二行星架支承部位将行星架的第二侧部件和与第二太阳轮耦联的第二从动轴可转动地相互支承，其中该支承部位也再次优选实现为滑动轴承。
分级行星件优选形成分级行星件组的一部分，其中所述分级行星件组的分级行星件优选结构相同地构成，并且以相同的圆周间距结合到行星架上。所述分级行星件组于是优选包括至少两个、尤其三个或包括四个以相同的分度设置在行星架上的分级行星件。分级行星件能够设计为具有倾斜齿部的分级行星件。齿部角在此又能够选择成，使得实现作用于分级行星件的反应力的轴向力分量的至少尽可能的平衡。优选经由分级行星件的第二支承部位来实现固定地支承分级行星件，经由所述第二支承部位，将所述分级行星件在背离第二齿部部段的一侧上可转动地支撑在分级行星件的第二侧部件中。
分级行星件能够有利地作为组装的结构制成，使得尤其第一齿部部段形成轴颈的一部分，其经由齿部接合到形成第二齿部部段的正齿轮中。将分级行星件支承在第二、即“后部的”行星架侧部件中的、上文提到的支承装置能够构成为，使得所述分级行星件实现将第一齿部部段移动穿过第二行星架侧部件中的相应的孔。于是，对此，第一齿部部段的齿顶圆设计得比第二行星架侧部件中的容纳滚动轴承的支承座的内孔更小。
然而，也可行的是，分级行星件构成为，使得在第一齿部部段的内部区域中形成带动轮廓，尤其插接齿部，互补构成的轴颈能够插入所述插接齿部中。
第三太阳轮的驱动优选通过机电的驱动单元进行。所述驱动单元能够具有空心轴转动件，驱动装置的从动轴轴向地延伸穿过所述空心轴转动件。机电的驱动单元于是包括与所述从动轴同轴地设置的马达。然而也可行的是，第三太阳轮通过驱动单元的不同方式的联接来驱动。因此，第三太阳轮的驱动能够经由正齿轮传动装置、牵引驱动器或还有圆锥齿轮传动装置进行。替选于第三太阳轮的纯电驱动，也可行的是：所述第三太阳轮通过其他驱动系统，例如内燃机或混合动力驱动系统驱动。
根据本发明的驱动单元有利地用于实现后桥系统，所述后桥系统例如与常规的后桥的联接点兼容，使得根据本发明的驱动单元能够结合在车辆中，所述车辆的底盘主要针对不同的驱动器类型设计。
附图说明
本发明的其他的细节和特征从下面结合附图的描述中得出。其示出：
图1示出用于说明在使用根据本发明的支承装置的情况下实现的行星齿轮传动装置的结构的示意图，所述行星齿轮传动装置尤其能够用作为机电的后桥驱动器的部件；
图2示出用于阐述将分级行星件支承在行星架上的支承系统的其他细节的简化轴向剖面图。
具体实施方式
根据图1的示图示出一种用于机动车驱动系统的根据本发明的行星齿轮传动装置，其具有第一太阳轮S1、第二太阳轮S2、环绕壳体G、行星装置P，其中所述环绕壳体用作为行星架C，所述行星装置具有第一和第二行星件P1、P2，所述第一和第二行星件彼此接合并且与两个太阳轮S1、S2形成接合，使得两个太阳轮S1、S2经由行星件P1、P2以可彼此反向转动的方式耦联。
此外，行星齿轮传动装置包括分级行星件P3，并且具有第一齿部部段P3Z1和第二齿部部段P3Z2，所述分级行星件通过行星轴颈P3S和正齿轮P3S1构成。此外，行星齿轮传动装置包括齿圈H，所述齿圈与分级行星件P3的第一齿部部段P3Z1形成接合。分级行星件P3的驱动由第三太阳轮S3实现，所述第三太阳轮与分级行星件P3的第二齿部部段P3Z2形成接合，并且相对于环绕壳体G的环绕轴线X同轴地设置。分级行星件P3的第一齿部部段P3Z1在第一和第二太阳轮S1、S2的轴向高度上延伸。
行星轴颈P3S还具有第一支承部段A1和第二支承部段A2。行星轴颈P3S支承在行星架C上，使得第一支承部段A1处于第一和第二齿部部段P3Z1、P3Z2之间的中间区域中，并且此外第二支承部段A2在背离第二齿部部段P3Z2的一侧上连接到第一齿部部段P3Z1上。
在第一支承部段A1的区域中，设置有第一滚动轴承L1，所述第一滚动轴承构成为滚柱轴承，所述滚柱轴承的滚柱LW1在通过行星轴颈P3S直接提供的滚动面上滚动。第一滚动轴承L1具有外环L1Ra，所述外环置于行星架C的第一侧部件C1中。
第一滚动轴承L1的第一外环L1Ra的内直径大于第一齿部部段P3Z1的齿顶圆直径。此外，第一齿部部段P3Z1的齿顶圆小于第二齿部部段P3Z2的齿顶圆。
在第二支承部段A2的区域中设有第二滚动轴承L2，所述第二滚动轴承具有轴承内环L2i、第二滚动体L2W和轴承外环L2a。第二滚动轴承L2为固定轴承并且构成为深沟球轴承。第二齿部部段P3Z2通过正齿轮P3S1提供，所述正齿轮抗扭地套装到行星轴颈P3S上。经由正齿轮P3S实现第一滚动轴承L1的滚柱L1W的侧向引导。对此，在正齿轮P3S上构成环形肩部，所述环形肩部在保持架L1K的径向高度下方伸出到滚柱L1W上。在第一齿部部段P3Z1的一侧上同样构成环形肩部，所述环形肩部同样伸出到滚柱L1W上。
分级行星件P3经由根据本发明的支承装置经由第一和第二支承部位L1、L2双重地支承在行星装置P中。两个太阳轮S1、S2、行星装置P和环绕壳体G形成正齿轮差速器，以将经由行星架C引导的驱动功率对称地分配到两个太阳轮S1、S2上。
行星架C由第一侧部件C1和第二侧部件C2组成，并且两个太阳轮S1、S2在轴向上设置在所述两个侧部件C1、C2之间。
分级行星件P3轴向地穿过第一侧部件C1，并且分级行星件P3的第二齿部部段P3Z2在第一侧部件C1的背离第一齿部部段P3Z1的一侧上延伸。第一齿部部段P3Z1在此具有节圆直径，所述节圆直径小于第二齿部部段P3Z2的节圆直径。第二齿部部段P3Z2经由根据本发明的支承装置悬伸地支承在行星架C上，即其背离行星架C的端部区域不经由任何其他的支承装置支撑。
经由第一和第二从动轴WS1、WS2实现从两个内部的太阳轮S1、S2中提取功率。设置用于驱动分级行星件的第二齿部部段P3Z2的第三太阳轮S3经由太阳轮支承部位L3可转动地支承在第一从动轴WS1上，所述第一从动轴与第一太阳轮S1耦联。两个部件在运行期间沿相同的环绕方向旋转，使得在此实现相对运动的降低。
行星架C的第一侧部件C1和与第一太阳轮S1耦联的从动轴WS1经由第一行星架支承部位L4可转动地彼此支撑。行星架C的第二侧部件C2和与第二太阳轮S2耦联的从动轴WS2经由第二行星架支承部位L5可转动地相互支撑。
分级行星件P3的第一齿部部段P3Z1径向从内部起接合到齿圈H中。齿圈H固定地锚固在传动装置壳体HO中。
如从所包含的草图V1中可见，分级行星件P3形成分级行星件组的一部分，其中所述分级行星件组的多个分级行星件P3结构相同地构成并且以相同的圆周间距接合到行星架C上。如上文已阐释地，分级行星件P3制成为组装的结构，即所述分级行星件由多个构件组成。如下面还要结合图2详细阐述的那样，分级行星件P3尤其构成为，使得第一齿部部段P3Z1形成轴颈P3S的一部分，所述轴颈经由齿部接合到形成第二齿部部段的正齿轮P3S1中。
第二齿部部段P3Z2的在草图V1中示出的节圆P3C3具有比第一齿部部段P3Z1的节圆P3C1更大的直径。第一齿部部段P3Z1在行星架C之内在其侧部件C1、C2之间延伸。
在所示出的实施例中，行星装置P构成为，使得第一和第二行星件P1、P2在第二太阳轮S2的轴向高度上彼此接合。在此，第一行星件P1构成为“长的”行星件，所述行星件在第一太阳轮S1的外齿部的和第二太阳轮S2的外齿部的整个长度之上延伸。第二行星件P2构成为“短的”行星件并且仅在第二太阳轮S2的外齿部之上延伸并且与其形成接合。为了使第一行星件P1不接合到第二太阳轮S2中，太阳轮S1、S2构成为：在齿数相同的情况下第一太阳轮S1的齿根圆直径大于第二太阳轮S2的齿顶圆直径。通过该措施可实现：行星件装置P的第一行星件P1设置在节圆上，所述节圆的直径大于如下节圆，在所述节圆上设置有行星装置P的第二行星件P2，并且第一行星件P1因此脱离于第二太阳轮S2的外齿部。
在此处示出的实施例中，经由根据本发明的支承装置将三个结构相同的分级行星件P3支承在行星架C上。设置用于实现差速传动功能的行星装置P分别位于所排列的分级行星件P3的中间区域中。因此，在使用三个分级行星件P3的情况下，也设有三个行星装置P，所述行星装置分别具有第一和第二耦联行星件P1、P2。通过行星装置P的耦联行星件P1、P2和分级行星件P3的相邻关系，实现在行星架C的侧部件C1、C2之内有利的力传输，以及在最紧密的结构空间上实现传动作用和差速功能。
根据图2的视图以简化的轴向部分剖面图的形式说明根据本发明的支承装置的结构，所述支承装置用于将分级行星件P3支承在行星架C的侧部件C1、C2中。分级行星件P3包括芯轴P3S，所述芯轴一方面形成第一齿部部段P3Z1并且另一方面具有插入部段P3Z3，所述插入部段可抗扭地插入、尤其可压入到正齿轮P3S1的具有互补内齿的孔P3Z4中。正齿轮P3S1在其外环周区域处形成分级行星件P3的第二齿部部段P3Z2。
如所示出的，通过第一侧部件C1中的第一滚动轴承L1和第二侧部件中的第二滚动轴承L2，实现将分级行星件P3支承在行星架C中。在此，第一滚动轴承L1沿轴向处于分级行星件的第一和第二齿部部段P3Z1、P3Z2之间。该第一滚动轴承L1构成为浮动轴承，并且还构成为滚柱轴承。分级行星件的该第一轴承L1的滚动体L1W直接地在芯轴P3S的圆柱形外环周面上滚动。第一轴承L1还包括轴承外环L1Ra，所述轴承外环压入到相应的容纳孔C1B1中。滚动体L1W在保持架L1K中引导。轴承外环L1R1通过在此未进一步示出的锁定装置(即例如通过滚动卷边)轴向地锁定在容纳孔C1B1中。行星架C的侧部件C1构成在围成容纳孔C1B1的区域中。通过用于形成侧部件C1的初始材料的塑性变形制成相应的凸起部。材料堆积通过首先处于容纳孔C1B1中的材料的径向转移而向外引导。
在芯轴P3S的背离第二齿部部段P3Z2的一侧上，所述芯轴经由第二轴承L2支承在行星架C的第二侧部件C2中。所述第二轴承L2形成固定轴承并且确定芯轴P3S在行星架C中的轴向位置。所述固定轴承L2在此构成为深沟球轴承。所述固定轴承包括轴承内环L2i和轴承外环L2a，以及构成为滚珠的滚动体L2W，所述滚动体在保持架L2C中引导。轴承内环L2i经由锁定环L2R锁定在芯轴P3S上。类似于第一轴承L1的轴承外环L1Ra，第二轴承L2的轴承外环L2a被压入孔C1B2中，所述孔构成在第二侧部件C2的由凸起部围成的区域中。又能够通过第二侧部件C2在轴承外环端面区域中围绕轴承外环的材料的塑性变形实现所述轴承外环L2a的轴向锁定。
在所示出的实施例中，第一支承位置L1构成为，使得第一轴承外环L1Ra的内直径大于第一齿部部段的齿顶圆直径。这允许：首先将第一轴承外环L1Ra固定在第一侧部件中，并且随后引导芯轴P3S穿过第一轴承外环L1Ra。第二轴承L2同样能够在接合芯轴P3S之前首先固定在第二侧部件C2中，然后在引入芯轴P3S的相应的端部部段之后，将所述芯轴通过装入锁定环L2R轴向地固定在第二轴承中。
形成分级行星件P3的第二齿部部段P3Z2的正齿轮P3S1置于行星架C的背离行星架C的第二侧部件C2的一侧上，并且经由两个轴承L1、L2悬伸地支承。第二齿部部段P3Z2因此处于行星架C之外，并且置于分级行星件P3的因此悬伸支承的轴颈P3S上。

Claims (10)

1.一种用于将分级行星件(P3)支承在行星架(C)中的支承装置，所述支承装置具有：
-行星轴颈(P3S)，所述行星轴颈承载第一齿部部段(P3Z1)和第二齿部部段(P3Z2)并且具有第一支承部段(A1)和第二支承部段(A2)，其中
-所述第一支承部段(A1)处于所述第一齿部部段和所述第二齿部部段(P3Z1，P3Z2)之间的中间区域中，
-所述第二支承部段(A2)在背离所述第二齿部部段(P3Z2)的一侧上连接到所述第一齿部部段(P3Z1)上，
-在所述第一支承部段(A1)的区域中设置有第一滚动轴承(L1)，所述第一滚动轴承构成为滚柱轴承，所述滚柱轴承的滚柱(L1W)在由所述行星轴颈(P3S)提供的圆柱形的滚动面上滚动，并且
-所述第一滚动轴承(L1)具有外环(L1Ra)，所述外环置于所述行星架(C)的第一侧部件(C1)中。
2.根据权利要求1所述的支承装置，其特征在于，所述第一滚动轴承(L1)的所述第一外环(L1Ra)的内直径大于所述第一齿部部段(P3Z1)的齿顶圆直径。
3.根据权利要求1或2所述的支承装置，其特征在于，所述第一齿部部段(P3Z1)的齿顶圆小于所述第二齿部部段(P3Z2)的齿顶圆。
4.根据权利要求1至3中至少一项所述的支承装置，其特征在于，在所述第二支承部段(A2)的区域中设有第二滚动轴承(L2)，所述第二滚动轴承具有轴承内环(L2i)、第二滚动体(L2W)和轴承外环(L2a)。
5.根据权利要求4所述的支承装置，其特征在于，所述第二滚动轴承(L2)为固定轴承。
6.根据权利要求5所述的支承装置，其特征在于，所述第二滚动轴承(L2)构成为深沟球轴承。
7.根据权利要求1至6中至少一项所述的支承装置，其特征在于，所述第二齿部部段(P3Z2)通过正齿轮(P3S1)提供，所述正齿轮抗扭地套装到所述行星轴颈(P3S)上。
8.根据权利要求7所述的支承装置，其特征在于，经由所述正齿轮(P3S1)实现所述第一滚动轴承(L1)的滚柱(L1W)的侧向引导。
9.根据权利要求7或8所述的支承装置，其特征在于，经由与所述第一齿部部段(P3Z1)相邻的环形肩部实现所述第一滚动轴承(L1)的所述滚柱(L1W)的侧向引导。
10.一种用于机动车驱动系统的行星齿轮传动装置，具有：
-第一太阳轮(S1)，
-第二太阳轮(S2)，
-行星架(C)，
-第一行星装置(P)，其具有第一和第二行星件(P1，P2)，所述第一和第二行星件与两个所述太阳轮(S1、S2)形成接合，使得两个所述太阳轮(S1、S2)以能彼此反向转动的方式耦联；
-分级行星件(P3)，所述分级行星件具有第一齿部部段(P3Z1)和第二齿部部段(P3Z2)，
-齿圈(H)，所述齿圈与所述分级行星件(P3)的所述第一齿部部段(P3Z1)形成接合，和
-第三太阳轮(S3)，所述第三太阳轮与所述分级行星件(P3)的所述第二齿部部段(P3Z2)形成接合，并且与所述行星架(C)的环绕轴线(X)同轴地设置，
-其中所述分级行星件(P3)的所述第一齿部部段(P3Z1)在所述第一和第二太阳轮(S1，S2)的轴向高度上延伸，并且经由根据权利要求1至9中至少一项所述的支承装置支承在所述行星架(C)中。
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