CN110953326A - 用于行星齿轮变速器的齿圈承载件和行星齿轮变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿圈承载件(3)，用于在行星齿轮变速器(1)的变速器壳体(2)中容纳齿圈(8)，其中所述齿圈承载件(3)包括基本承载件(11)，在所述基本承载件(11)的内侧(23)上构成至少一个容纳面(13，14)，并且其中在所述基本承载件(11)的背离所述容纳面(13，14)的外侧(24)上设置有阻尼元件(12)。本发明还涉及一种具有这种齿圈承载件(3)的行星齿轮变速器(1)。

Description

用于行星齿轮变速器的齿圈承载件和行星齿轮变速器

技术领域

本发明涉及一种用于行星齿轮变速器的齿圈的齿圈承载件以及具有这种齿圈承载件的行星齿轮变速器。

背景技术

在变速器中，由于内部振动激励导致与系统相关的噪音形成。主要噪音源是啮合的齿轮的在负载下滚动的齿面，因为由于在滚动时出现的力和力矩而出现振动激励，这被机器使用者、尤其被机动车辆的乘客感知为变速器响声或变速器鸣叫。另外，例如当在滚动轴承中滚动体滚动时，也能在变速器的其他位置处发生噪声。在变速器中产生的该噪声作为固体声经由齿轮、变速器轴及轴承传递到变速器壳体上并且从那里作为空气声输出至周围环境或者以固体声的形式继续传递到机器结构中。此外在行星齿轮变速器中当齿圈与变速器壳体或齿圈承载件连接时，可以经由行星齿轮变速器的齿圈产生固体声传递，并且固体声能经由齿圈传递到所述变速器壳体上。

为了降低变速器中的噪音发生，可以采取措施以使振动激励最小化，这被称为主措施。还可以采取副措施来减少声波到变速器壳体上的传递或者声波从变速器的变速器壳体射出。例如，齿面的刚度曲线的优化以及在齿面之间偏差的减小属于主措施。然而，这些通常导致制造成本的显着增加，因为这些措施伴随着较低的制造公差和与之相关的较高的部件加工时间。此外，这些措施不能在所有负载情况下有助于减少噪声，使得这些主措施通常不适合作为降噪的唯一措施。

不同类型的隔离措施和衰减措施以及旨在改变显著参与固体声产生和固体声传导的部件的固有振动特性改变的措施属于副措施，通过该副措施应最小化声波到壳体上的传递和声波的辐射。降低噪音的一种可能性是将变速器轴的轴承支架与变速器壳体声学隔离，从而最小化经由轴承支架的振动传递。以类似的方式，这种脱耦和衰减措施也可以在其他部件上，例如在行星齿轮变速器的齿圈上执行。然而，这种脱耦和衰减措施导致用于将弹性支承的变速器部件连接到变速器壳体上的刚度显着降低。由于连接部位处的刚度降低，导致在扭矩传递时变速器部件彼此间增加的移位。这会导致接合的齿轮的齿面的载荷增加以及变速器部件的与之相关的增加的磨损。此外，可以由于弹性支承导致增强的振动激励，从而导致增加的噪音形成。还可不利地影响仅能隔离个别变速器构件的事实。通过隔离的连接部位处的刚度降低，由力传递产生的力增强地支撑在其他连接部位处。因此，大部分的固体声波被转向，使得继续发生变速器壳体的强的振动激励和与之相关的噪声污染。

从DE 199 14 607 A1中已知一种用于车辆变速器、尤其机动车的自动变速器的油槽。在这种情况下，在油槽上设置有接片，其具有比由聚合物材料制成的油槽更高的刚度，以便能够吸收相应的载荷峰值。

从DE 10 2007 013 494 A1已知一种用于驱动器或变速器的铸造壳体，其中阻尼元件设置在铸造壳体的外面上以吸收壳体的振动，从而改善壳体的声学特性。

DE 11 2008 004 241 A1公开了一种用于变速器壳体和行星齿轮变速器的固定结构。在这种情况下，设置有可弹性变形的阻尼元件，该阻尼元件设置在第一齿轮的第一齿和第二齿轮的第一齿之间。

发明内容

本发明的目的是在行星齿轮变速器中最小化噪音产生。

根据本发明，该目的通过一种用于在行星齿轮变速器的变速器壳体中容纳齿圈的齿圈承载件来实现，其中齿圈承载件包括基本承载件，在该基本承载件的内侧上形成至少一个容纳面，并且其中在基本承载件的背离容纳面的外侧上设置有阻尼元件。

通过基本承载件，与由金属实心材料制成的齿圈承载件相比，基本上保持齿圈承载件的刚性。通过在基本承载件的外侧上的减振材料，可以衰减在行星齿轮变速器中激励的振动，使得减小振动从容纳部位经由齿圈承载件到变速器壳体上的传递。特别地，在齿圈和/或滚动轴承支撑在齿圈承载件上时，齿圈承载件的基本承载件和容纳部位处于直接的力流中，使得可以直地且相应有效地衰减振动。

通过下文中列出的特征，在本发明中提出的齿圈承载件的有利的改善和改进方案是可行的。

在齿圈承载件的优选实施形式中提出，基本承载件具有U形部段，其中U形部段的凹部用阻尼材料填充。由此得到衰减的特别有效的可能性，因为振动直接被阻尼元件吸收进而可以特别有效地使在振动中被激励的齿圈承载件平稳。此外，这种齿圈承载件在制造技术上可相对简单地，特别是在注塑法中制造，其中U形部段的凹部相应地被填充。

在本发明的优选实施形式中提出，阻尼元件是由聚合物材料制成的阻尼材料。聚合物材料，特别是热固性塑料或热塑性塑料，具有高衰减效果，从而强地衰减固体声。与金属材料相比，阻尼材料具有更低的弹性模量。然而由于将阻尼材料连接到齿圈承载件的外侧，这不会导致容纳面处的刚度降低。

在本发明的一个优选实施形式中提出，基本承载件由金属材料制成。由此，基本承载件可以以特别简单且低成本地制造为车削部件，冲压部件或深冲部件。与由聚合物材料制成的阻尼材料相比，金属基本承载件具有相应更高的弹性模量和更高的抗弯刚度。由此，齿圈或容纳在齿圈承载件中的、用于行星齿轮变速器的驱动轴和/或行星架的轴承在负载下不那么强地从其位置中移位，使得减小了行星齿轮变速器中的齿面的载荷。通过行星轮和/或驱动轴的更坚固的支承，可以采取附加的衰减措施以导致变速器噪声的进一步噪声降低。

在本发明的一个优选实施方式中提出，用于齿圈的容纳面构成为，使得齿圈可以抗扭地容纳在齿圈承载件中。在这种情况下，齿圈承载件仅在扭转方向上支撑齿圈的扭矩。在径向方向上，行星组的支撑通过设置在齿圈承载件中的轴承支架进行。通过齿圈承载件上的聚合物材料，衰减在径向、轴向和扭转方向上被引入到齿圈承载件中。因此，可以最小化固体声水平。附加地，可以在扭转方向上在齿圈上实现脱耦功能，因为在该方向上在没有阻尼材料的情况下不必实现壳体盖的相同的刚度。

在齿圈承载件的有利实施方式中提出，阻尼材料的材料厚度至少是基本承载件的材料厚度的两倍。为了在可接受的重量下实现高衰减效果，有利的是将轻的阻尼材料相应强地施加在金属基本承载件上。因此，一方面实现了用于支承齿圈和/或驱动轴的足够刚度，但同时也实现了相应高的衰减效果。

在本发明的一个优选实施方式中提出，阻尼元件借助于材料配合连接，特别是在注塑法中或通过粘接基本承载件，与基本承载件连接。在这种情况下，阻尼材料可以在注塑法或粘接法中简单且成本低地与基本承载件材料配合地连接。由此，在生产和装配中的附加成本可以保持较低，并且可以在齿圈承载件上实现有效的减振。

根据本发明，提出了一种行星齿轮变速器，其具有根据本发明的齿圈承载件、驱动轴、齿圈和容纳在行星架上的至少一个行星轮，其中，所述齿圈承载件包括基本承载件，在所述基本承载件上，所述齿圈和/或所述驱动轴的和/或所述行星架的至少一个轴承支撑在所述基本承载件的内侧上的容纳面上，其中在所述基本承载件的背离所述至少一个容纳面的外侧上设置有阻尼元件。

在行星齿轮变速器的优选实施方式中提出，驱动轴承载太阳轮或构成为太阳轴。特别地，在用于驱动或轴传动的机动车辆变速器中可以以这种方式实现有利的转速传动比，以增加扭矩并相应地降低转速。

在行星齿轮变速器的另一优选实施方式中提出，经由行星轮或行星架进行输出。通过经由行星架的输出，扭矩可以以简单的方式输出到输出轴或差速器上。

根据本发明，提出了一种用于制造具有基本承载件和阻尼元件的齿圈承载件的方法，其中阻尼元件包括施加到齿圈承载件的基本承载件上的聚合物材料。通过在变速器盖上施加阻尼材料，可以在现有结构和新结构中实现相应的减振，并且降低变速器噪声。

除非在个别情况下另有说明，否则在本申请中提及的本发明的各种实施方式可有利地彼此组合。

附图说明

下面参考附图借助优选实施方式说明本发明。相同部件或具有相同功能的部件在此由相同的附图标记标识。附图示出：

图1示出根据本发明的行星齿轮变速器的第一实施例；

图2示出根据本发明的用于这种行星齿轮变速器的齿圈承载件；

图3示出根据本发明的行星齿轮变速器的另一个实施例；

图4示出用于这种行星齿轮变速器的齿圈承载件的另一实施例。

具体实施方式

在图1中示出了根据本发明的行星齿轮变速器1的实施例。行星齿轮变速器1具有变速器壳体2，齿圈承载件3容纳在该变速器壳体中。变速器壳体2优选地由未示出的壳体盖封闭。在变速器壳体2中设置有驱动轴4，该驱动轴设计为太阳轴26。驱动轴4与一组行星轮6接合，所述行星轮6设置在行星架7上。在这种情况下，行星轮6上的齿部18既与齿圈8上的齿部19也与太阳轴26的齿部27接合。行星齿轮变速器1还具有齿圈8，该齿圈容纳在齿圈承载件3上的第一容纳面13上。驱动轴4借助于第一滚动轴承10可旋转地支承在齿圈承载件3中。在这种情况下，滚动轴承10包括内环16和外环17，内环16设置在驱动轴4上，外环17贴靠在齿圈承载件3的第二容纳面14上。在内环16和外环17之间设置有多个滚动体20。优选地，行星架7在轴向方向和径向方向上可旋转地支承在驱动轴4上。行星齿轮变速器1的输出9经由行星件6或行星架7实现。替选地，驱动轴4还可以承载太阳轮5，该太阳轮5与行星件6接合。在变速器壳体2上形成有螺纹孔21，以将壳体盖与变速器壳体2拧紧。

齿圈承载件3包括金属的基本承载件11，在其内侧23上形成容纳面13，14。基本承载件11优选地具有旋转对称的几何形状，其中基本承载件具有包括U形部段30的径向端部部段。在金属的基本承载件11的外侧24上，至少在U形部段30的区域中将阻尼元件12安置在金属的基本承载件11上，以衰减传递到容纳面13，14上的振动，所述阻尼元件呈阻尼材料25的形式。金属的基本承载件11优选地制造为冲压-弯曲部件、车削部件或深冲部件。在这种情况下，特别地，通过相对简单且成本低的成形工艺，可以使板22形成基本承载件11的形状。在变速器壳体2与齿圈承载件3之间设有至少一个连接部位29，特别是螺接部，在所述连接部位中平行于行星齿轮变速器1的中轴线28引入螺纹孔，齿圈承载件借助于固定机构、尤其螺丝固定在所述螺纹孔处。为此，在齿圈承载件3的金属基本承载件11中形成相应的固定开口，固定机构被引导通过该固定开口，以便在所述齿圈承载件3和变速器壳体2之间建立力配合和/或形状配合的连接。

在图2中，在零件图中示出了用于这种行星齿轮变速器1的齿圈承载件3。在金属基本承载件11上的容纳面13，14平行于行星齿轮变速器1的中轴线28延伸，而其他面基本垂直于所述中轴线延伸。在这种情况下，阻尼材料25施加到金属基本承载件11的外侧24上，所述阻尼材料一方面在容纳面13，14的区域中加强金属基本承载件11，另一方面引起对传递到齿圈承载件3上的振动的衰减。在这种情况下，基本承载件11在径向外部区域中具有U形伸展部30，所述U形伸展部具有凹部31，该凹部31完全由阻尼材料25填充。

在图3中，示出了本发明的行星齿轮变速器1的替代实施例。在与图1基本上相同实施的结构的情况下，下面仅讨论不同之处。在该实施例中，驱动和输出9在行星齿轮变速器的同一侧上进行。在这种情况下，驱动轴4借助于滚动轴承10可旋转地支承在行星齿轮变速器1的行星架7中。行星架7通过在第二容纳面14处的另一滚动轴承可旋转地支承在齿圈承载件3中，第二容纳面也称为轴承面15。如针对图1所实施的那样通过实施为太阳轴5的驱动轴4进行驱动，而通过行星架7进行输出。

在图4中示出了用于图3中所示的行星齿轮变速器1的实施变形方案的齿圈承载件3。容纳面13，14的和金属基本承载件11的几何形状相应地适配，使得齿圈8可以容纳在第一容纳面13上，并且用于可旋转地支承行星架7的滚动轴承10可容纳在第二容纳面14上。此外，第三容纳面可以形成在齿圈承载件3上，以便容纳和/或支撑用于驱动轴4的另一个轴承。

代替金属基本承载件11也可以使用如下基本承载件11，其由具有足够抗弯刚度的其他材料、特别是由陶瓷材料或纤维增强塑料制成。

附图标记列表

1 行星齿轮变速器

2 变速器壳体

3 齿圈承载件

4 驱动轴

5 太阳轮

6 行星轮

7 行星架

8 齿圈

9 输出

10 滚动轴承

11 (金属)基本承载件

12 阻尼元件

13 第一容纳面

14 第二容纳面

15 轴承支架

16 内环

17 外环

18 齿部(在行星轮上)

19 齿部(在齿圈上)

20 滚动体

21 螺纹孔

22 板

23 内侧

24 外侧

25 阻尼材料

26 太阳轴

27 齿部(在太阳轮上)

28 中轴线

29 连接部位

30 U形

31 凹部

Claims (10)

1.一种齿圈承载件(3)，用于在行星齿轮变速器(1)的变速器壳体(2)中容纳齿圈(8)，其特征在于，所述齿圈承载件(3)包括基本承载件(11)，其中在所述基本承载件(11)的内侧(23)上构成至少一个容纳面(13，14)，并且其中在所述基本承载件(11)的背离所述容纳面(13，14)的外侧(24)上设置有阻尼元件(12)。

2.根据权利要求1所述的齿圈承载件(3)，其特征在于，所述基本承载件具有U形部段(30)，其中所述U形部段(30)的凹部(31)用阻尼材料(25)填充。

3.根据权利要求1或2所述的齿圈承载件(3)，其特征在于，所述阻尼元件(12)是由聚合物材料制成的阻尼材料(26)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的齿圈承载件(3)，其特征在于，所述基本承载件(11)由金属材料制成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的齿圈承载件(3)，其特征在于，用于齿圈(8)的容纳面(13)构造成，使得所述齿圈(8)能抗扭地容纳在所述齿圈承载件(3)中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的齿圈承载件(3)，其特征在于，所述阻尼材料(25)的材料厚度至少是所述基本承载件(11)的材料厚度的两倍。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的齿圈承载件(3)，其特征在于，所述阻尼元件(25)通过材料配合连接与所述基本承载件(11)连接。

8.一种行星齿轮变速器(1)，具有根据权利要求1至7中任一项所述的齿圈承载件(3)，所述行星齿轮变速器包括驱动轴(4)、齿圈(8)和容纳在行星架(7)上的至少一个行星轮(6)，其中，所述齿圈承载件(3)包括基本承载件(11)，在所述基本承载件上，所述齿圈和/或所述驱动轴(4)的和/或所述行星架的至少一个轴承支撑在所述基本承载件(11)的内侧(23)上的容纳面(13，14)上，其中在所述基本承载件(11)的背离至少一个所述容纳面(13，14)的外侧(24)上设置有阻尼元件(12)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的行星齿轮变速器(1)，其特征在于，经由所述行星轮(6)或所述行星架(7)进行输出(9)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的行星齿轮变速器(1)，其特征在于，所述驱动轴(4)承载太阳轮(5)或构成为太阳轴(26)。

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