CN110691916A - 传动装置,尤其具有在其中通过至少一个双列角接触球轴承支承的传动元件的车桥传动机构或分动器 - Google Patents

传动装置,尤其具有在其中通过至少一个双列角接触球轴承支承的传动元件的车桥传动机构或分动器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种传动装置,其具有传动壳体、可转动地容纳在传动壳体中的传动元件、轴承座和容纳在轴承座内的用于支承传动元件的角接触球轴承,所述传动装置具有双列角接触球轴承,所述双列角接触球轴承具有:轴承内环;在轴承内环的外环周区域中构成的凹形的第一内部滚动体滚道;与第一内部滚动体滚道轴向错开地同样在轴承内环的外环周区域中构成的凹形的第二内部滚动体滚道;轴承外环;在轴承外环的内环周区域中构成的凹形的第一外部滚动体滚道;与第一外部滚动体滚道轴向错开地在轴承外环中构成的凹形的第二外部滚动体滚道;具有第一滚珠的第一滚珠圈,所述第一滚珠容纳在第一轨道空间内,所述第一轨道空间在第一内部滚动体滚道和第一外部滚动体滚道之间延伸;以及具有第二滚珠的第二滚珠圈,所述第二滚珠容纳在第二轨道空间内,所述第二轨道空间在第二内部滚动体滚道和第二外部滚动体滚道之间延伸。在此,两个滚珠圈的中心轨道占据特定的轴向的和径向的相对位置。

Description

传动装置,尤其具有在其中通过至少一个双列角接触球轴承 支承的传动元件的车桥传动机构或分动器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的传动装置。
背景技术
从EP 1 105 662 B1中已知一种车桥差速器,其具有传动壳体和在其中设置的行星齿轮箱,所述行星齿轮箱经由第一和第二角接触球轴承支承在传动壳体中。该行星齿轮箱在其内部载有差速器机构,所述差速器机构用于将功率分配到第一和第二传动机构输出端上。行星齿轮箱的驱动经由冠状齿轮进行,所述冠状齿轮与驱动小齿轮啮合。驱动小齿轮置于传动轴上,所述传动轴又经由角接触球轴承支承在传动壳体中。
从DE 10 2009 057 192 A1中已知一种双列角接触球轴承。根据该文献提出:其直径较小的滚珠圈的滚珠比轴向相邻的并且其直径较大的滚珠圈的滚珠更小地设计尺寸。此外角接触球轴承构造为,使得轴承环的端侧在每个轴承侧上位于共同的平面中。其直径较大的滚珠的中心在如下中心轨道上运动,所述中心轨道的直径大于从外部包围较小的滚珠圈的外部的滚道的最大轨道直径。
从JP 2003-294 032 A1中已知一种锥齿轮传动机构,其包括大齿轮和与该大齿轮啮合的锥形小齿轮。锥形小齿轮经由双列角接触球轴承支承在传动壳体中。在双列角接触球轴承中设有两个单独的轴承内环。两个滚珠圈设置成,使得在滚珠圈的轨道空间的内部的轴向端部位置之间保留有间隙。
从EP 2 503 168 A1中同样已知一种用于锥形小齿轮的轴承装置,其通过双列角接触球轴承形成。在该传统的轴承装置中,两个滚珠圈以与根据D3的现有技术相同的方式设置成,使得在滚珠圈的轨道空间的内部的轴向端部位置之间保留有间隙。
从DE 2449194 C2中已知一种具有两个单独的轴承内环的在两个方向上承载的角接触球轴承。在此,两个滚珠圈也设置成,使得在滚珠圈的轨道空间的内部的轴向端部位置之间保留有间隙。
从FR 2 888 625 A1中已知一种轮毂支承装置,其中同步万向节的钟形罩部段与轮毂整体地形成。轮毂经由双列角接触球轴承装置支承在毂承载件内。其中设有的滚珠圈,也如在已提及的文献D3、D4和D5中所示,设置成,使得在滚珠圈的轨道空间的内部的轴向端部位置之间保留有间隙。
从WO 85/03 749 A1中已知一种双列角接触球轴承,其中两个轴向相邻的滚珠圈的滚珠具有相同的滚珠直径,或其直径较小的滚珠圈的滚珠比其于另外的滚珠圈的滚珠具有更大的滚珠直径。
从DE 10 2008 024 316中已知一种用于小齿轮轴的双列角接触球轴承。角接触球轴承设计成,使得每个滚珠圈的滚珠设置成彼此轴向远地间隔开,以至于滚珠圈的轨道空间的轴向端部位置不重叠。
从WO 2011/062 175 A1中已知一种径向轴承装置,其中轮毂经由两个相反设置的角接触球轴承支承。相应的角接触球轴承的滚珠在保持架装置中引导,所述保持架装置在每个角接触球轴承中不仅引导其直径较小的滚珠圈的滚珠而且引导其直径较大的滚珠圈的滚珠。滚道和滚珠设计成,使得两个相邻的滚珠圈的滚珠交替地伸入到相应的滚珠圈的滚珠之间的间隙中。
在传动系统,尤其车桥传动机构或分动器中,已知安装设计,其中首先将滚动轴承以分开到确定的传动部件上的方式置于所述传动部件上或置于所述传动部件中,并且在组件组装期间才再次完整成相应的轴承。该设计允许,在相应的传动壳体上使轴承座区域实现为不分开的轴承座区域并且必要时由于小的安装口可实现高的壳体刚度。
发明内容
本发明的目的是,阐明解决方案,通过所述解决方案可以提供传动装置,所述传动装置具有在其中通过多列角接触球轴承支承的部件,其在制造和装配技术方面提供优点。
该目的根据本发明通过根据权利要求1的传动装置来实现。
由此以有利的方式可以提出一种传动装置,尤其一种呈车轴差速器形式的分动器装置,其中相应的传动元件尤其小齿轮轴和/或行星齿轮箱在传动壳体中的支承通过双列角接触球轴承实现,所述双列角接触球轴承的特点在于高的轴向和径向的承载能力并且能以减小的材料需求制造。此外,经由该角接触球轴承能以整体上减小的轴向和径向的结构空间需求实现所要求的承载能力。此外通过根据本发明的设计,实现在滚道对在相应的轴承环上的结构机械耦联方面更高的刚性并且实现经由滚珠引导的轴承力在宽的轴向力范围中有利的分布,由此以有利的方式在宽的负载谱上以在统计学方面提高的可能性来补偿滚道彼此的使用寿命。
根据本发明的一个尤其优选的实施方式,轴承座设计成,使得其轴向完整地包围轴承外环。该轴承座能够通过借助轨迹受控的刀具进行的切削加工来制成。轴承座也能够借助特殊的钻孔刀具以在传动壳体中切削的方式制成。此外,也可行的是,在旋转加工期间制成轴承座,在其期间变速器壳体相对于刀座旋转。
根据本发明的另一方面,角接触球轴承的安装通过如下方式进行,首先将其轴承外环插入轴承座内并且然后插入装配有轴承内环和两个滚珠圈的组件。该方案尤其适合于车桥差速器的行星齿轮箱的安装,或者也尤其适合于这种传动机构的小齿轮轴根据所谓的向内枢转安装方案的安装。通过角接触球轴承的根据本发明的构造可实现节省结构空间,通过节省结构空间获得在该安装方案情况下的简便,而且也获得向内枢转的部件的更大的空间可移动性,因为轴承在达到其最终接合状态前不久才要求向内枢转的部件对准轴承轴线。
在根据本发明的角接触球轴承中,两列滚珠通过相应的保持架能可靠地保持在轴承内环上,使得相对于传统的构型降低滚珠脱落的风险。
传动壳体也能够构成为,使得至少一个通过该传动壳体提供的轴承座制成为轴向分开的轴承座。通过角接触球轴承的根据本发明的构造,即使在装入轴向分开的轴承座中时该角接触球轴承提供高的承载能力,并且其也允许相对于迄今的构型减小轴承座直径。由此,也在轴向分开的传动壳体的情况下获得轴承座的更高的刚性。
根据本发明的一个尤其优选的实施方式,角接触球轴承优选设计成,使得第一滚珠的第一中心轨道的直径小于第二滚珠的第二中心轨道的直径。在该设计方案中,滚珠于是优选构成为,使得滚珠具有不同的直径。第一滚珠的直径在此优选小于第二滚珠的直径。较小的滚珠的直径在此优选位于较大的滚珠的直径的0.75至0.95倍的范围中。
根据本发明的另一方面,根据本发明的角接触球轴承优选构成为,使得第一内部滚动体滚道的最小的轨道半径(内顶半径)小于第二内部滚动体滚道的最小的轨道半径(内顶半径)。此外优选地,第二内部滚动体滚道的最小的轨道半径小于第一滚珠的第一中心轨道的半径。
此外,滚珠的轴向距离也能协调成,使得该轴向距离小于小的和大的滚珠直径的算术平均值。该距离也能小于较小的滚珠的直径。该设计尤其适合于如下轴承结构形式,在该轴承结构形式中,滚珠的直径差相对小。
滚动体滚道优选实施成,使得垂直线与所述轴承轴线的交点离所述轴承内环的相邻的端平面的距离小于所述第二滚珠的直径的一半,其中所述垂直线是如下直线,该直线在轴承轴向截面中将所述滚珠中心之间的线段居中地分开并且垂直于该线段。根据本发明的另一方面,垂直线与轴承轴线的交点优选还位于轴承的轴向内部,即在轴向的中间区域中,所述中间区域在轴承内环的端侧之间延伸。
第一组滚珠优选在第一保持架装置中引导。该保持架装置能有利地实施为兜孔式保持架或菊形保持架,所述兜孔式保持架或菊形保持架具有连续的环形接片,所述环形接片在角接触球轴承的与第二组滚珠背离的一侧上延伸。第二组滚珠同样优选在第二保持架装置中引导。该保持架装置又能以有利的方式实施为兜孔式保持架或菊形保持架,所述兜孔式保持架或菊形保持架具有连续的环形接片,所述环形接片在角接触球轴承的与第一组滚珠背离的一侧上延伸。所述保持架中的至少一个或两个保持架也能实施为兜孔式保持架,所述兜孔式保持架从径向内部配设有滚珠并且因此必要时在暂时弹性扩宽的情况下与其滚珠列一起安置到轴承内环上。
第二保持架和在该保持架中引导的第二滚珠能直至轴承安装结束时通过第一保持架和在其中引导的滚珠保持在轴承内环上,直至轴承外环置于两个滚珠圈上。该设计能以尤其有利的方式实现,其方式在于:至少在第一滚道上构成简单的凸肩(所谓的S3凸肩),所述凸肩引起:第一滚珠在推动时短暂地径向跳动并且能仅还在保持架径向扩宽时轴向地从轴承内环取下。根据本发明的特别的方面,也在第二滚道上构成简单的凸肩,所述凸肩防止第二滚珠圈的滚珠的轴向移动,尤其在第二保持架的暂时径向的保持作用的情况下并且然后即使在轴承外环的作用下在组装轴承之后也如此。第二滚动体滚道的中央凸肩(所谓的S4凸肩)实现将两个滚珠圈的滚珠的轨道空间最紧密地相邻,因为由于轴向中心的中央的凸肩(S4凸肩)也因此防止第二滚珠圈的滚珠与第一滚珠圈的滚珠相撞,例如当由于暂时缺少的轴向的轴承预紧而轴向地对轴承内环减小负荷并且相对于轴承外环逆着轴承的支撑方向移动时。
第一内部滚动体滚道优选构成为,使得第一内部滚动体滚道在轴向剖面中形成槽轮廓。该槽轮廓因此包括带有最小滚道直径的区域,以及在轴向剖面中从该区域的两侧突起的带有较大的滚道直径的滚道区。第一组的第一滚珠由此轴向地在第一内部滚动体滚道槽中引导。相应的槽形的构型能以有利方式也在第二内部滚动体滚道处进行。
如上面所解释的,根据本发明的双列角接触球轴承优选构成为,使得在各个列之间的轴向距离小于最大构造的滚动体直径。轴承环能构成为,使得能实现轴承外直径与轴承内直径的如下比例,所述比例小于2.26,尤其小于或等于2.15。此外,能实现具有轴承轴向总长度与轴承高度(0.5×Da-Di)的如下比例的根据发明的轴承,所述比例小于1.46,尤其小于或等于1.38。
滚珠优选在单侧敞开的N-型廓保持架中引导,其中该保持架又优选构造为,使得其敞开的侧朝向彼此,即指向轴承的位于轴向内部的区域。由此也进一步辅助截住润滑剂。
保持架的开口宽度与配属于相应保持架的滚珠的标称直径的比例优选位于滚珠直径的0.6倍至0.8倍的范围中,优选位于0.6倍至0.68倍的范围中。由此与闭合的N-型廓保持架相比需要更小的轴向结构空间,因为如在所谓的菊形保持架中一样取消内部的接片。在那些菊形保持架中,开口宽度通常非常大,使得最后的滚珠也能在填充所述圈时从轴向卡入,因而每列使用更少的滚珠并且例如在对于该轴承典型的向内枢转安装时也或更容易丢失。因此优选所使用的保持架的兜孔优选设计成,使得滚动体仅能从一个方向安装(径向从内部或径向从外部),因为开口宽度优选是小的。通过N-型廓典型的滚动体保持装置,防止滚动体在安装状态下丢失。
此外,外环的较大外部滚珠滚道的顶点的径向高度H优选以如下量值超过较小外部滚珠滚道的顶点,所述量值等于或大于大的滚珠直径的0.4倍的值并且此外小于大的滚珠的标称直径的0.8倍的值。
通过根据本发明的设计,在轴承重量和轴承结构大小方面相对于现有技术实现了明显的改进。由此根据本发明的轴承的特点尤其也在于提高的功率密度。通过根据本发明的设计还实现了每个轴承列承受的负荷的改进的分布并且实现两个轴承列的使用寿命尽可能接近。
由于提高的功率密度,通过材料节约能实现成本节约。也能在工艺成本降低的情况下实现轴承的生产,因为要加工的表面更小并且降低了部件重量。
根据本发明的轴承的特点在于提高的功率密度。优选具有新的保持架结构形式。在没有降低轴承性能的情况下(即在没有使用寿命和功能安全性损失的情况下)实现重量和材料节约。
通过根据本发明的设计,轴承列距离减小,使得其能采用如下值,所述值等于或小于在轴承中构造的最大滚动体的直径。
根据本发明的轴承能如上已提及的那样以三凸肩设计或也以四凸肩设计实现(即第一滚道在轴承内环上构成为槽(3S设计)或此外第二滚道也构成为槽(4S设计)),其中因此副凸肩高度优选明显低于相应的轴向支撑的主凸肩。
滚珠圈列中的至少一个能在单侧敞开的保持架中,尤其在下面还继续描述的N-型廓保持架中引导。术语“凸肩设计”在此意味着:相应的滚珠滚道具有顶点并且滚道又朝向滚珠抬高以形成凸肩。
在根据本发明的轴承上能以有利的方式尤其至少在较小的轴承列上实现滚珠圈保持功能。在轴承内环上使用四个凸肩设计时能实现用于两个滚珠列的滚珠圈保持功能。
根据本发明提出的保持架设计确保高的滚珠密度并且确保在内环上具有良好的滚珠圈保持功能的容易的可安装性。保持架结构形式能实现为具有外保持装置的保持架结构形式,其中外保持装置在此优选与内环的滚道超高相协调。
用于相应的滚动体列的保持架优选构成为,使得其保持架边缘提供端侧的面,该面的尺寸协调成,使得实现穿过轴承的减小的但仍足够的油流量,以至于减小在轴承处的油搅动损失。根据本发明的另一方面,两个轴承列的压力角协调成,使得压力角基本上相同。压力角也能是不同的,压力角根据本发明的一特别的方面优选位于25°至40的范围中。
在根据本发明的轴承中,如上所解释的,两个滚珠列的分度圆直径(滚珠的中心在其上运动的那个圆轨道的直径)优选是不同的。两个滚珠列的滚珠直径是相同的或优选不同的,其中在滚珠直径不同的情况下,在具有滚珠中心轨道的较小直径的滚珠列中也优选使用具有较小的直径的滚珠。
滚珠数量优选协调成,使得根据算式:((TK-DM*Pi)/(WK-DM+1.3))实现每个轴承列的最大滚珠装配;其中该结果在此四舍五入成整数,TK-DM=分度圆直径,Pi=3.14159;WK-DM=滚动体直径(直径单位mm)。
根据本发明的另一特别的方面,轴承环的轴向的环端面构成为,使得环端面具有突出区,以确保用于安装元件的较小的但更精确的连接面。由此也实现减少在侧面磨削时的磨削耗费。
根据本发明的另一特别的方面,根据本发明的轴承能实施成,使得外环能自由地拆卸并且不需任何固定装置就安置在两个滚珠列上。在此优选在轴承内环上实现4S设计,即两个滚珠列的滚珠在轴承内环的槽中运行。保持架在此优选实施成,使得保持架将滚珠径向地保持在轴承内环的槽上。
根据本发明的轴承尤其适合于实现所谓被调整的轴支承装置,所述轴支承装置应实现轴结构的尽可能低摩擦的并且刚性的支承。根据本发明的轴承能尤其在轿车车桥传动机构,在FQ传动机构中作为差速器支承件,以及在锥齿轮传动机构中用于支承小齿轮和冠状齿轮。该轴承也作为替换轴承适合于如下支承部位,迄今在所述支承部位处使用圆锥滚子轴承。根据本发明的轴承的另一大的应用领域在于工业应用。它也适合于两轮车领域中的万向轴,作为用于农业机械、泵、压缩机和非公路用车的轴承。
根据本发明的轴承是双列角接触球轴承,所述双列角接触球轴承也称作为所谓的串联角接触球轴承。该新的根据本发明的串联角接触球轴承(Tandemballbearing TBB)具有小的轴向的结构深度并具有小的径向的结构高度并且在承载能力相似时需要比传统的串联角接触球轴承更小的结构空间。
尤其在应用两个新型的塑料保持架的情况下,实现相对于传统的结构方式的轴向结构高度减小,所述塑料保持架实现轴承的两个滚珠列以所描述的方式紧密地靠紧在一起,尤其以如下程度,其中滚珠中心的沿着轴承的轴承轴线测量的轴向距离等于或小于最大构造的滚珠的直径。
通过相应没有第二保持架边缘的新的保持架结构形式,滚珠列能相对彼此以最小的距离设置。由此能轴向更窄地构造整个轴承。
通过将两个滚珠列靠紧在一起实现积极的副效应。因此轴承更好地将要支撑的负荷分布到两个滚珠列上,通过更好的并且更均匀的轴承列负荷分布在根据本发明的轴承中,根据本发明轴承相对于以往的结构形式提供更好的使用寿命并且能由于其而再次“小型化设计”。通过小型化设计(少的滚动体,小的分度圆直径)也减小轴承摩擦力矩。通过更窄的结构方式节约轴承环材料并且减小轴承成本。
轴承如已解释的那样优选构成为,使得在各个列之间的轴向距离小于最大构造的滚动体直径。轴向距离也能还略大于最大构造的滚动体直径。因此只要在其直径方面不同的滚动体用于两个滚珠列,那么轴向距离也协调成,使得该轴向距离小于最大的滚珠直径加上滚珠的差。
在根据本发明的轴承中,优选应用敞开的N-型廓保持架,其与通常的N-型廓保持架不同地节约轴向的结构空间并且与通常的菊形保持架不同地实现更高的装配容量。N-型廓保持架的兜孔构成为,使得滚动体仅能从一个方向安装(从内部或从外部)。通过N-型廓典型的滚动体保持装置,防止在安装的状态下(即具有单独的单个保持架的两个滚珠环)滚动体的丢失。
根据本发明的另一方面,开始给出的目的根据本发明也通过一种具有角接触球轴承的传动装置实现,所述角接触球轴承具有:
-轴承内环;
-构成在所述轴承内环的外环周区域中的第一内部滚动体滚道;
-相对于所述第一内部滚动体滚道轴向错开地构成在所述轴承内环的外环周区域中的第二内部滚动体滚道;
-轴承外环,其具有构成在所述轴承外环的内环周区域中的第一外部滚动体滚道;
-相对于所述第一外部滚动体滚道轴向错开地构成在所述轴承外环中的第二外部滚动体滚道;
-具有第一滚珠的第一组,所述第一滚珠容纳在第一轨道空间中,所述第一轨道空间在第一内部滚动体滚道和第一外部滚动体滚道之间延伸;和
-具有第二滚珠的第二组,所述第二滚珠容纳在第二轨道空间中,所述第二轨道空间在第二内部滚动体滚道和第二外部滚动体滚道之间延伸;
-其中所述第一滚珠的中心在具有小的直径的第一中心轨道上围绕轴承轴线运动并且所述第二滚珠的中心在具有更大直径的第二中心轨道上围绕轴承轴线运动,并且两个中心轨道的沿着该轴承轴线测量的轴向距离以及中心轨道的直径彼此协调成,使得在包含轴承轴线的轴承轴向剖面中,通过第一滚珠和第二滚珠的中心限定的锥面线与轴承轴线包围一角度,所述角度大于或等于arctan((RB2-RB1)/(k×BD2))。RB2=第二滚珠的中心轨道的半径;RB1=第一滚珠的中心轨道的半径;k=挤压系数;BD2=第二滚珠的直径,BD1=第一滚珠的直径。其中挤压系数k小于1.22,尤其小于滚珠直径比(BD2/BD1)或小于值“1”。
附图说明
本发明的其他细节和特征从下面的描述结合附图得出。附图示出:
图1a示出用于图解说明根据本发明的传动装置的构造的简化的剖视图,该传动装置具有差速器和小齿轮轴,它们分别经由轴向极其短地构造的根据本发明的角接触球轴承支承在传动壳体中;
图1b示出用于图解说明根据本发明的双列角接触球轴承的构造的示意图;
图2在球轨道中心的位置和由此实现的两个滚珠环的安装方面示出用于图解说明根据本发明的双列角接触球轴承的构造的示意图;
图3在轴承环的其他构型特征和滚珠轨道中心的位置方面示出用于图解说明根据本发明的双列角接触球轴承的构造的示意图;
图4示出在滚珠轨道中心的轴向位置方面示出用于图解说明根据本发明的双列角接触球轴承的构造的示意图;
图5在轴承内环上的凸肩的构成方面示出用于图解说明根据本发明的双列角接触球轴承的构造的示意图;
图6a、6b和6c示出用于图解说明根据本发明的角接触球轴承的保持架的构造的视图。
具体实施方式
在图1a中示出的机动车分动器具有壳体1,在所述壳体中,差速器2经由两个分别双列的角接触球轴承TBB1、TBB2支承。锥形小齿轮轴5的锥形小齿轮4驱动冠状齿轮6,所述冠状齿轮又使差速器2置于运动。差速器2经由差速齿轮7和从动齿轮8与各一个半轴9连接,所述半轴驱动未示出的车轮。锥形小齿轮轴5同样在壳体1中经由另外两个轴向彼此间隔开的双列角接触球轴承TBB3、TBB4保持,所述双列角接触球轴承通过螺纹件11可沿轴向方向相互运动,即置于预应力下。
在安装该分动器时,首先将小的和大的小齿轮轴轴承TBB3和TBB4的以及在该视图中右侧的差动轴承TBB2的轴承外环RA利用略微的过盈配合装入传动壳体1中。随后,将大的小齿轮轴轴承TBB4的轴承内环RI安置到小齿轮轴5上。现在,将两个径向从内部装配有其滚珠的保持架C1、C2推到小齿轮轴轴承TBB4的该轴承内环RI上。在此,第一保持架在经过轴承内环RI的第一凸肩S3时卡住第二保持架且也将第二保持架C2连同处于其内的滚珠保持在轴承内环RI上。现在,装配有轴承TBB4的两个滚珠圈和轴承内环RI的小齿轮轴经由壳体开口10从内部推入壳体柄部1a中。随后,将较小的小齿轮轴轴承TBB3的轴承内环RI装配两个滚珠圈并且从与开口10相对置的那侧推入壳体柄部1a中,直至两个滚珠圈处于相应的轴承外环RA内。现在,安置螺纹件11并且经由该螺纹件设定目前在壳体1中承载小齿轮轴5的轴承TBB3、TBB4的轴向预应力。
在下一步骤中,将根据本发明的双列角接触球轴承TBB1、TBB2的两个轴承内环RI压到差速器2的行星齿轮箱的相应的轴颈部段上。将保持在其相应的保持架C1、C2中的滚珠圈预先涂脂润滑地卡到两个角接触球轴承TBB1、TBB2的内环RI上。此外,现在将轴承外环RA安置到如此装配的、在视图中左侧的轴承TBB1上。将如此装配的差速器2如借助轨迹A1、A2所示枢转到轴承TBB2的轴承外环RA中。在这种情况下,轴承TBB2的构造允许弧形轨迹A1,所述弧形轨迹允许左侧的轴承TBB1的轴承外环RA达到相对于轴承轴线X足够同轴的位置,使得那么在视图中右侧的轴承TBB2的轴承内环RI于是沿着短的、沿轴承轴线X基本上直的轨道A2连同其两个滚珠圈接合到轴承TBB2的轴承外环RA内。同时,将冠状齿轮6接合到小齿轮4中。现在,已经完整的轴承TBB1能够借助另一个环轴向支撑并且借助轴承座箍1b固定在传动壳体1中。
在图1a中所示的实施例中,轴承TBB1、TBB2、TBB3和TBB4分别实施为双列角接触球轴承,其具有根据本发明的下面结合图1b详细阐述的构造。但是,本发明不局限于这种应用情况,尤其在所示的传动系统中相对低负载的轴承TBB3也能够在其构造方面不同地实施。差速器2的向内枢转安装的可行性也能够以其他方式达到,因此例如替代轴承座箍1b,能够设有如下布置,所述布置能实现在该视图中左侧的轴承TBB1的轴承外环RA的事后的推开和其随后的轴向支撑。
现在,根据图1b的视图示出根据本发明的角接触球轴承的优选的实施方式的实施例,其具有轴承内环RI,该轴承内环具有第一内环端侧RI1、第二内环端侧RI2和柱形的内环支承面RI3。
角接触球轴承还包括:构成在轴承内环RI的外环周区域中的第一内部滚动体滚道RI4,所述第一内部滚动体滚道在轴向截面中凹形地弯曲;和相对于所述第一内部滚动体滚道RI4轴向错开地构成在所述轴承内环RI的外环周区域中的第二内部滚动体滚道RI5,所述第二内部滚动体滚道在轴向截面中同样凹形地弯曲。
轴承包括轴承外环RA,其具有第一外环端面RA1,第二外环端面RA2和柱形的外环支承面RA3。在轴承外环RA的内环周区域中构成有第一外部滚动体滚道RA4,所述第一外部滚动体滚道在轴向截面中凹形地弯曲,此外在所述轴承外环RA上也构成有相对于所述第一外部滚动体滚道RA4轴向错开的第二外部滚动体滚道RA5,所述第二外部滚动体滚道在轴向截面中又凹形地弯曲。
轴承包括第一滚珠圈KB1,其具有第一滚珠B1,所述第一滚珠容纳在第一轨道空间SB1中,所述第一轨道空间在第一内部滚动体滚道RI4和第一外部滚动体滚道RA4之间延伸。轴承还包括第一保持架装置C1,用于引导所述第一滚珠圈KB1的第一滚珠B1,以及第二保持架装置C2,用于引导所述第二滚珠圈KB2的第二滚珠B2,所述第二滚珠容纳在第二轨道空间SB2中,所述第二轨道空间在第二内部滚动体滚道RI5和第二外部滚动体滚道RA5之间延伸。
在根据本发明的双列角接触球轴承中,第一滚珠B1的中心ZB1在第一中心轨道Z1上围绕轴承轴线X运行。第二滚珠B2的中心Z2在第二中心轨道ZB2上环绕轴承轴线X。这些中心轨道ZB1、ZB2具有不同的半径RB1、RB2。
第一和第二保持架装置C1、C2制成为单独的保持架C1、C2并且能够在轴承内环RI相对于轴承外环RA相对转动时具有彼此不同的角速度。轨道空间SB1、SB2紧密地相邻,然而这些轨道空间RB1、RB2不相交,而是仅在内部的轴向端部位置方面彼此重叠,而滚珠B1、B2不伸入相应另一滚珠轨道空间中。
所述第二中心轨道ZB2距所述轴承外环RA的外环支承面RA3的距离小于第二中心轨道ZB2距所述轴承内环RI的内环支承面RI3的距离。此外,两个中心轨道ZB1、ZB2的沿轴承轴线X测量的轴向距离S小于滚珠圈之一、在此为KB2的滚珠B2的最大直径BD2。
在根据本发明的轴承的在此示出的实施方式中,滚珠B1、B2具有不同的直径BD1、BD2。中心轨道ZB1、ZB2的沿轴承轴线X测量的距离S小于较大的滚珠B2的直径BD2。尤其该距离在此小于滚珠直径BD1、BD2的算术平均值。
此外在此示出的根据本发明的轴承构成为,使得第一滚珠B1的第一中心轨道ZB1的半径RB1小于第二滚珠B2的中心轨道ZB2的半径RB2。第一滚珠圈KB1的第一滚珠B1的直径BD1小于第二滚珠圈KB2的第二滚珠B2的直径BD2。
第一内部滚动体滚道RI4的最小轨道半径小于第二内部滚动体滚道RI5的最小轨道半径。此外,第二内部滚动体滚道RI5的最小轨道半径小于第一滚珠B1的第一中心轨道ZB1的半径RB1。
根据本发明的一特别的方面,根据本发明的双列角接触球轴承构成为,使得垂直线L1与所述轴承轴线X的交点P1离所述轴承内环RI的相邻的通过端面RI2限定的端平面的距离小于所述第二滚珠B2的直径DB2的一半,其中所述垂直线L1是如下直线,该直线在轴承轴向截面中将所述滚珠中心Z1、Z2之间的线段居中地分开并且垂直于该线段。
包含滚珠中心Z1、Z2的线段在直线g上延伸。该直线g在点C中与轴承轴线X相交。该点C与端平面的距离位于轴承的轴向总宽度BB的1.7至2.4倍的范围中,尤其2.1倍,其中所述端平面通过所述轴承外环RA的端面RA1限定。
对于在直线g和轴承轴线X之间围成的角度α适用的是,该角度是如下角度:所述角度大于或等于arctan((RB2-RB1)/(k×BD2))。RB2=第二滚珠的中心轨道的半径;RB1=第一滚珠的中心轨道的半径;k=挤压系数;BD2=第二滚珠的直径。其中挤压系数k小于1.22,尤其小于(BD2/BD1)或小于值“1”。
第一滚珠B1的滚珠圈KB1在此具有如下滚珠数量,所述滚珠数量与第二滚珠B2的滚珠圈KB2的滚珠数量不同。在示出的轴承中,第一滚珠圈包括直径BD1为12.7mm的13个滚珠并且第二滚珠圈KB2包括直径BD2为13.5mm的14个滚珠。轴承外环的总直径RAD在此为88mm。轴承内环RI的内直径RID为40.98mm。宽度BB在此为32.5mm。第一内部端面RI1轴向地相对于轴承外环的第一端面RA1轴向地朝轴承中心区域错开。错开量O2优选大于交点P1相对于通过端面RI2限定的前平面的错开量X1。此外,端面RI2相对于轴承外环的端面RA2轴向错开,使得它在背离轴向的轴承中心的方向上以量O3突出于通过外环端面RA2限定的平面。该量O3优选相当于第二滚珠的直径BD2的一半并且大于错开量O2。
根据图2的视图以细节图的形式进一步图解说明根据本发明的双列角接触球轴承的构造。如上面已经解释的,垂直线L1与所述轴承轴线X的交点P1离所述轴承内环RI的相邻的通过端面RI2限定的端平面的距离X1小于所述第二球B2的直径BD2的一半,其中所述垂直线L1是如下直线,该直线在当前包含轴承轴线X的轴承轴向截面中将所述滚珠中心Z1,Z2之间的线段居中地分开并且垂直于该线段。
该线段在直线g上延伸。该直线g在点C中与轴承轴线X相交。该点C与通过轴承外环RA的端面RA1限定的端平面的距离X3位于轴承的轴向总宽度BB的1.7倍至2.4倍的范围中,尤其2.1倍。第二中心轨道ZB2与轴承内环RI的第二端面RI2的轴向距离X7小于第二滚珠B2的直径DB2。
对于在直线g和轴承轴线X之间围成的角度α适用的是,所述角度α等于arctan(O1/(k×BD2))。O1=(RB2-RB1);RB2=第二滚珠的中心轨道的半径;RB1=第一滚珠的中心轨道的半径;k=挤压系数;BD2=第二滚珠的直径。其中挤压系数k小于1.22,尤其小于(BD2/BD1)或小于值“1”。
垂直线与通过第一滚珠B1的球中心Z1的环绕轨道ZB1限定的径向平面E1的交点P3位于轴承外环RA的外环周面RA3之外的径向高度上。垂直线L1与第二滚珠中心Z2的环绕面的交点P2位于由轴承内环RI的内支承面RI3包围的孔内部,尤其相对于轴承轴线位于如下径向高度上,所述径向高度位于轴承内环RI的内部半径(0.5×RID)的0.7倍至0.8倍的范围中,尤其为该内部半径的0.75倍。
根据图3的视图用于图解说明和阐述轴承宽度BB与轴承高度BH的比例。在这里示出的实施例中,轴承宽度BB与轴承高度BH的比例位于1.2至1.5的范围中,尤其为1.36。内直径RID与轴承总宽度BB的比例位于1.0至1.4的范围中,尤其如这里具体示出的一样为1.21。第二滚珠B2的中心Z2的第二中心轨道ZB2距外环周面RA3的径向距离X4小于第二中心轨道ZB2距轴承内环RI的内环周面RI3的距离X5。径向错开量O1,即在第二中心轨道ZB2的轨道半径和第一中心轨道ZB1的轨道半径之间的轨道半径差小于第二滚珠B2的直径DB2的一半。此外,第二中心轨道ZB2距轴承内环RI的内环周面RI3的距离X5优选位于第二滚珠B2的直径DB2的0.8至1.2倍的范围中,尤其为1.05倍。由此,轴承内环RI在内部轨道顶点P4的区域中的径向厚度基本上相当于第二滚珠的直径DB2的一半。第二中心轨道ZB2距轴承内环RI的第二端面RI2的轴向距离X7小于第二滚珠B2的直径DB2。
根据图4的视图用于图解说明和阐述中心轨道ZB1、ZB2的轴向位置以及在这些中心轨道ZB1、ZB2之间的轴向距离S。这些中心轨道ZB1、ZB2的轴向距离S在根据本发明的双列角接触球轴承的这里示出的优选的实施方式中与第二滚珠B2的直径DB2协调成,使得距离S小于或等于直径DB2。第一中心轨道ZB1距轴承外环的第一端面RA1的轴向距离X6和第二中心轨道ZB2距轴承内环RI的第二端面RI2的轴向距离X7协调成,使得适用于:(BD1/X6)=q(BD2/X7);其中q优选位于0.85至1.2的范围中,尤其为1或者相当于大的直径DB2与小的直径DB1的比例。
根据图5的视图用于图解说明和阐述轴承内环RI在所谓的3凸肩设计中的构型或者如这里现在补充绘制的4凸肩设计。如所看到的,两个滚道RI4、RI5构成为在轴向剖面中凹形的滚动槽。第一滚珠B1的滚道RI4如已经在前面阐述的视图中示出的那样在其与第一内环端侧RI1相邻的区域中包括平的凸肩S3,只要将滚珠装入到第一保持架C1中并且在第一保持架C1暂时弹性的变形的情况下推到轴承内环RI上,所述凸肩就引起滚珠B1的轴向的保持作用。
在轴承内环RI的轴向地位于滚珠B1、B2的中心Z1、Z2之间的区域中,在此构成有另一凸肩S4,所述凸肩在径向方向上朝外升高超过轨道顶点P4的径向高度。凸肩S4的升高能协调成,使得其突出到第一滚珠的第一中心轨道ZB1的高度水平处或者稍微低于该径向高度。该凸肩能在与第二滚珠B2接触的壁部RI4的出口区域中倒圆地构成,使得该凸肩因此在其朝向第一球B1的侧面上平缓倒圆地过渡到轨道RI4中。
通过根据本发明的设计,滚珠圈中心Z1、Z2即轴承列的距离S减小,使得其能采用如下值,所述值等于或小于在轴承中构造的最大的滚动体B1、B2的直径。
根据本发明的轴承能如上已经提及的那样借助三凸肩或四凸肩设计来实现(即在轴承内环上第一滚道RI4构成为槽(3S设计)或者此外第二滚道RI5也构成为槽(4S设计)),其中副凸肩高度因此优选明显低于相应的轴向支撑的主凸肩S1、S2。
滚珠圈列KB1、KB2中的至少一个能够在单侧敞开的保持架C1、C2中,尤其在下面还进一步描述的N-型廓保持架中引导。术语“凸肩设计”在此意味着:相应的滚珠滚道RI4、RI5具有顶点P5、P4并且滚道又朝向滚珠B1、B2抬高以形成凸肩。
在根据本发明的轴承处以有利的方式尤其至少在更小的轴承列KB1处能实现滚珠圈保持功能。在轴承内环RI处使用四凸肩设计时能实现用于两个滚珠圈KB1、KB2的滚珠圈保持功能。
根据本发明提出的保持架C1、C2的构型确保高的滚珠密度并且确保在内环RI上具有良好的滚珠圈保持功能的容易的可安装性。保持架C1、C2能实现为具有外保持装置的保持架,其中外保持装置在此优选与内环RI的滚道超高相协调。用于相应的滚动体列KB1、KB2的保持架C1、C2优选构成为,使得其保持架边缘CB1、CB2提供端侧的面,其尺寸协调成,使得实现穿过轴承的减小的但仍足够的油流量,以致于减小在轴承处的油搅动损失。根据本发明的另一方面,两个轴承列KB1、KB2的压力角协调成,使得压力角基本上相同。压力角也能是不同的,压力角根据本发明的一特别的方面优选位于25°至40的范围中。在根据本发明的轴承中,如上所解释的,两个滚珠圈KB1、KB2的分度圆直径(滚珠B1、B2的中心Z1、Z2在其上运动的那个圆轨道ZB1、ZB2的直径)优选是不同的。两个滚珠圈KB1、KB2的滚珠直径BD1、BD2(参见图1)是相同的或优选如这里所示出的那样是不同的,其中在滚珠直径BD1、BD2不同的情况下,在具有滚珠中心轨道ZB1的较小轨道半径RB1的滚珠圈KB1中也优选使用具有较小的直径BD1的滚珠B1。
滚珠数量优选协调成,使得根据算式:((TK-DM*Pi)/(WK-DM))实现每个轴承列KB1、KB2的最大滚珠装配;其中该结果在此四舍五入成整数,TK-DM=分度圆直径(2×中心轨道半径RB1或RB2),Pi=3.14159;WK-DM=滚动体直径(BD1,BD2)。
根据图6a、6b和6c的视图进一步图解说明在根据本发明的轴承装置中使用的保持架C1的构造。该保持架C1在其安装位置中背离轴承内环的侧区域上具有通常的环边缘20,所述环边缘协调成,使得该环边缘朝向轴承外环形成限定的运行间隙进而仅在特殊情况下在轴承外环上运行。保持架C1由塑料材料制成。设计用于容纳滚珠B1的兜孔21构造成,使得该兜孔对于容纳在其中的滚珠产生径向的和轴向的保持作用,使得保持架C1能够装配有滚珠B1并且这些滚珠B1于是对于进一步安装充分防丢失地保持在保持架C1中并且借助该保持架保持在轴承内环上。
如在图6b中所示,保持架C1在滚珠中心轨道ZB1的径向高度上或者在径向地位于滚珠中心轨道ZB1上方的半球区域中搭接滚珠B1。
兜孔21在其背离环边缘20的侧上敞开地构成。保持架的开口宽度22与配属于相应保持架的滚珠的标称直径的比例优选位于滚珠直径的0.6倍至0.8倍的范围中,优选位于0.6倍至0.68倍的范围中。由此与传统的闭合的N-型廓保持架相比需要更小的轴向结构空间,因为如在所谓的菊形保持架中一样取消内部的接片。在那些菊形保持架中,开口宽度通常非常大,使得最后的滚珠也能在填充所述圈时从轴向卡入,因而每列使用更少的滚珠并且例如在对于该轴承典型的向内枢转安装时也会更容易丢失。
根据图6c的视图示出根据图6a的N-型廓保持架C1的径向平面中的横截面,在所述径向平面中获得最小的接片厚度。根据本发明优选使用的保持架C1、C2的兜孔21优选设计成,使得滚珠B1仅能够从一个方向安装(在此径向从内部)。沿环周方向测量到的最小的接片厚度23优选在10%至18%的滚珠直径的范围内。优选地,滚珠直径、滚珠数量和中心轨道直径协调成,使得在最大的滚珠数量情况下或在减少“1”的最大的滚珠数量情况下,获得相应的最小的接片厚度,所述最小的接片厚度使保持架足够稳定并且在轴承的预测的使用寿命期间提供足够的磨损余量。

Claims (5)

1.一种传动装置,其具有传动壳体(1)、能转动地容纳在所述传动壳体中的传动元件(2,5)、轴承座和容纳在所述轴承座内的用于支承所述传动元件(2,5)的角接触球轴承(TBB1,TBB2,TBB3,TBB4),所述角接触球轴承具有:
-轴承内环(RI),其具有第一内环端侧(RI1),第二内环端侧(RI2)和柱形的内环支承面(RI3),
-构成在所述轴承内环(RI)的外环周区域中的第一内部滚动体滚道(RI4),所述第一内部滚动体滚道在轴向截面中凹形地弯曲,
-相对于所述第一内部滚动体滚道(RI4)轴向错开地构成在所述轴承内环(RI)的外环周区域中的第二内部滚动体滚道(RI5),所述第二内部滚动体滚道在轴向截面中同样凹形地弯曲,
-轴承外环(RA),其具有第一外环端面(RA1),第二外环端面(RA2)和柱形的外环支承面(RA3),
-构成在所述轴承外环(RA)的内环周区域中的第一外部滚动体滚道(RA4),所述第一外部滚动体滚道在轴向截面中凹形地弯曲,
-相对于所述第一外部滚动体滚道(RA4)轴向错开地构成在所述轴承外环(RA)中的第二外部滚动体滚道(RA5),所述第二外部滚动体滚道在轴向截面中凹形地弯曲,
-第一滚珠圈(KB1),其具有第一滚珠(B1),所述第一滚珠容纳在第一轨道空间(SB1)中,所述第一轨道空间在所述第一内部滚动体滚道(RI4)和所述第一外部滚动体滚道(RA4)之间延伸,
-第一保持架装置(C1),用于引导所述第一滚珠圈(KB1)的第一滚珠(B1),
-第二滚珠圈(KB2),其具有第二滚珠(B2),所述第二滚珠容纳在第二轨道空间(SB2)中,所述第二轨道空间在所述第二内部滚动体滚道(RI5)和所述第二外部滚动体滚道(RA5)之间延伸,和
-第二保持架装置(C2),用于引导所述第二滚珠圈(KB2)的第二滚珠(B2),
其中
-所述第一滚珠(B1)的中心(Z1)在第一中心轨道(ZB1)上围绕轴承轴线(X)运动并且所述第二滚珠(B2)的中心(Z2)在第二中心轨道(ZB2)上围绕轴承轴线(X)运动,
-所述中心轨道(ZB1,ZB2)具有不同的半径(RB1;RB2),
-所述第一滚珠(B1)的所述第一中心轨道(ZB1)的半径(RB1)小于所述第二滚珠(B2)的所述中心轨道(RB2)的半径(RB2),
-所述第一保持架装置和第二保持架装置(C1,C2)在所述轴承内环(RI)相对于所述轴承外环(RA)相对转动时能具有彼此不同的角速度,并且
-所述第二中心轨道(ZB2)距所述轴承外环(RA)的所述外环支承面(RA3)的距离(X4)小于所述第二中心轨道(ZB2)距所述轴承内环(RI)的所述内环支承面(RI3)的距离(X5),其特征在于
-两个中心轨道(ZB1,ZB2)的沿所述轴承轴线(X)测量的轴向距离(S)小于所述滚珠圈(KB1,KB2)之一的滚珠(B1,B2)的最大直径(BD1,BD2),
-所述第一滚珠(B1)的直径(BD1)小于所述第二滚珠(B2)的直径(BD2),
-在所述第二中心轨道(ZB2)的轨道半径和所述第一中心轨道(ZB1)的轨道半径之间的轨道半径差(O1)小于所述第二滚珠(B2)的直径(DB2)的一半,和
-所述第二中心轨道(ZB2)距所述轴承内环RI的内环周面(RI3)的距离(X5)位于所述第二滚珠(B2)的直径(DB2)的0.8至1.2倍的范围中。
2.根据权利要求1所述的传动装置,其特征在于,所述距离(S)小于所述滚珠直径(BD1,BD2)的算术平均值。
3.根据权利要求1或2所述的传动装置,其特征在于,所述距离(S)小于较小的滚珠(B1)的直径(BD1)。
4.根据权利要求1至3中至少一项所述的传动装置,其特征在于,垂直线(L1)与所述轴承轴线(X)的交点(P1)离所述轴承内环(RI)的相邻的端平面的距离小于所述第二滚珠(B2)的直径(BD2)的一半,其中所述垂直线(L1)是如下直线,该直线在轴承轴向截面中将所述滚珠中心(Z1,Z2)之间的线段居中地分开并且垂直于该线段。
5.根据权利要求1至4中至少一项所述的传动装置,其特征在于,所述保持架(C1,C2)在其彼此面向的侧区域中构成为敞开的保持架。
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