CN203784226U - 分动器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型分动器，具体涉及一种用于通过差速器(12，40’)将驱动力矩分配到至少两个驱动轴上的分动器(1，40)，其具有总轴(4)和至少一个由齿轮构成的、和总轴(4)耦连的传动连接装置，其中，总轴(4)在至少一个支承位置(4.1)借助至少一个滚动轴承(5，43)能围绕分动器(1，40)的中心轴(10)旋转地支承在壳体(2，44)上，并且其中，滚动轴承(5，43)至少具有至少一个相对壳体(2，44)抗扭的第一滚动轨道(21，45)和至少一个相对总轴(4)抗扭并且能够随着总轴(4)围绕中心轴(10)旋转的第二滚动轨道(22，46)以及在滚动轨道(21，22，45，46)之间在圆周上围绕中心轴(10)布置的与滚动轨道(21，22，45，46)相接触的滚动体(5c，43c)。

Description

分动器
技术领域
本实用新型涉及一种用于通过差速器向至少两个驱动轴分配驱动力矩的分动器，其具有总轴和至少一个由齿轮构成的与总轴耦连的传动连接装置，其中，总轴(4)在至少一个支承位置借助至少一个滚动轴承(5，43)以可围绕分动器中心轴旋转的方式支承在壳体上，同时滚动轴承具有至少一个相对壳体抗扭(rotationsfest；亦称“旋转固定”)的第一滚动轨道和至少一个相对总轴抗扭并且能随着总轴围绕中心轴旋转的第二滚动轨道以及在滚动轨道之间在圆周侧上围绕中心轴布置的与滚动轨道相接触的滚动体。
背景技术
DE102008056622A1说明了一种用于通过差速器向第一驱动轴和第二驱动轴分配总轴扭矩的分动器。扭矩在差速器内的分配可能受到辅助变速器装置和可调节式制动器的影响。为此，分动器具有由两个相互耦连的、可通过制动器调节的所谓控制变速器组成的行星齿轮变速器。
差速器的总轴是以可旋转方式支承在壳体内的壳状齿圈支架，在该支架上固定有用作功率输入元件的盘形齿轮。在与小齿啮合时，在盘形齿轮上存在齿轮力的轴向和径向分量。齿圈支架因此通过由两个支承位置组成的轴承装置支承在壳体中。每个支承位置具有一个锥形滚动轴承。所述锥形滚动轴承在轴向相互预紧。壳体的盖板具有中心开口，通过该开口可以接触到带球轴承的另一个支承位置。行星齿轮支架通过该球轴承支承在差速器的总轴上。该中心开口通过另一个盖板封闭。
DE102007040475A1说明了另一种形式为圆柱齿轮差速器的分动器。该行星齿轮变速器具有由两个盘状段组成的行星齿轮支架。所述两个盘片彼此同轴并且通过圆柱齿轮相互连接在一起。
行星齿轮支架是筐形壳并且由此是圆柱齿轮差速器的总轴，其上固定有带斜齿的圆柱齿轮作为功率输入元件。在盘片之间的行星螺栓上支承有第一组的长行星齿轮和第二组的短行星齿轮。每个组均各自配有太阳轮，该组的行星齿轮与该太阳轮形成齿啮合。每个太阳轮和另一个驱动轴耦连，该驱动轴例如和车辆的驱动轮有效连接。差速器的总轴可以通过两个锥形滚动轴承支承在周围的结构上。
带锥形滚动轴承的轴承装置具有较高的轴向和径向支撑能力。然而因为轴承装置的两个锥形滚动齿轮总是必须相互轴向预紧，因此轴承装置具有较高的内摩擦力，该摩擦力会造成驱动功率的显著降低。因此，如DE102007003675A1所述，使用由径向轴承和轴向轴承组成的轴承组合代替锥形滚动轴承，所述轴承组合例如由两个滚针轴承或者滚动轴承组成并且具有较低的内摩擦力。
通常认为这一类的轴承组合需要更多结构空间。这当需要在结构空间一开始就无可妥协地受到限制且已被填满的装置中更换这种轴承时可能是不利的，因此无法为这种轴承组合提供足够的空间。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，通过一种包含可避免上述缺点的轴承装置的分动器。
本实用新型规定了一种用于通过差速器将总轴的驱动力矩分配至机动车的两个驱动轴的分动器。
总轴是指变速器或者传动连接装置的连接轴，在该连接轴上存在最大力矩，也就是所有传入变速器或者传动连接装置的扭矩的总和。通常，总轴是变速器或者差速器的功率输入元件，例如齿圈、行星齿轮支架或者差速器壳。
连接轴是指驱动轴和从动轴或者临时或永久相对于周围被支撑的固定元件。在行星齿轮装置中，连接轴是围绕中心轴旋转的元件，例如太阳轮、行星齿轮支架或者齿圈。
总轴和传动连接装置耦连。
传动连接装置是一种由相互形成齿啮合的齿轮(例如锥形齿轮或者圆柱齿轮)的一个或者多个分支组成的连接。传动连接装置是简单的圆柱齿轮级或者带锥形齿轮的角度传动装置，作为备选可以是带多个相互齿啮合的齿轮的多轴结构-作为备选可以带或者不带离合器和制动器。
总轴在至少一个支承位置借助至少一个滚动轴承围绕分动器中心轴可旋转地支承在壳体上。
滚动轴承由一列或者多列在圆周侧彼此相邻的、设计相同或者不同的滚动体和滚动轨道组成。滚动体在两个通常相对的滚动轨道之间接触地贴靠在每个滚动轨道的一个圆周线或者两个圆周线。
滚动轴承具有至少一个相对壳体抗扭的第一滚动轨道和至少一个相对总轴抗扭的并且能随着总轴围绕中心轴旋转的第二滚动轨道。在滚动轨道之间，在周向侧围绕中心轴布置的滚动体和滚动轨道相互接触。滚动轨道要么直接设计在总轴上，要么设计在壳体上，但优选设计在轴承圈上。
轴承圈是指所有实心轴承圈或者非切削的如套管状或者杯状的环，它们具有形式为锥形或者圆柱状的表面或者球形槽的滚动轨道。
在变速器技术中，滚动轴承通常固定安装在变速器壳体的轴承孔中。可围绕其旋转轴旋转的轴，在该情况下为总轴，具有总轴段或者销栓，滚动轴承位于该总轴段或者销栓上。根据现有技术的滚动轴承装置在外部轴承圈上具有第一滚动轨道，在内部轴承圈上具有第二滚动轨道。在变速器工作时，外部轴承圈静止不动，而内部轴承圈进行转动。对于设计简单的支承位置优选使用该结构。
在具有控制驱动装置的分动器和带电动驱动器的驱动装置的分动器中，分动器的连接轴或者电动驱动器的转子轴设计为空心的，因为其它连接轴必须穿过该空心轴。相互同中心布置的轴经常相互嵌套地支承在壳体壁中。因此制造支承位置并且向内或向外对其进行密封的耗费相对较高。此外，该轴承装置需要较多的径向结构空间。
根据本实用新型，滚动体在径向外部圆周侧在第一滚动轨道的任意位置和第一滚动轨道接触并且在径向内部圆周侧在第二滚动轨道的任意位置和第二滚动轨道接触地布置。换言之，抗扭地配属于总轴的第二滚动轨道是直接设计在总轴外侧或者设计在外部轴承圈上的滚动轨道。固定配属于壳体的第一滚动轨道是直接设计在壳体上或者设计在内部轴承圈上的滚动轨道。在滚动轨道的任意位置表示，接触不仅出现在滚动轨道的最大外部圆周或者内部圆周上，而且也在其间的区域内形成接触。接触为点状或者线状并且在承受负载时也可能为面状。
在本实用新型的一种优选设计方案中，滚动轴承的外圈例如位于总轴的套筒的轴承孔中，滚动轴承的内圈位于壳体销栓上。
本实用新型的优点在于，对于行星齿轮变速器轴的滚动轴承(包含总轴的轴承装置)而言，在轴向只需要很少的结构空间，因为它们能够同中心地相互嵌合布置。因此其生产或者密封的花费较小。径向和轴向滚动轴承在径向上同中心地布置在某个区域内，该区域在按照迄今已知的现有技术的布局中由壳体材料填充。
此外，壳体可以在轴承组合所占用的支承位置与迄今已知的现有技术相对地仅用一个盖板进行封闭。因而降低了装置密封的花费。
不管是径向轴承还是轴向轴承的分度圆直径均变大。与之相对应，在径向轴承和轴向轴承中可以布置一列多个滚动体，由此可以提高轴承的承载能力。这尤其是在当由于盘形齿轮上的齿轮力的较大轴向分量而需承受较高轴向负载时具有特别的意义。备选地，可以在径向轴承中相对现有技术增大滚动体的直径，这也改善了承载能力。
附图说明
图1示意性地并且强烈简化地示出分动器1的一个实施例。该分动器以可旋转的方式支承在由至少两个壳体部分2a和2b组成的壳体2中且具有壳体状的齿圈支架3，所述齿圈支架是分动器1的总轴4。在总轴4上固定有用作功率输入元件的齿轮9，该功率输入元件设计为倾斜制齿的圆柱齿轮9a或者设计为锥形(盘形)齿轮9b。
通过来自于齿轮9与此处未示出的驱动齿轮形成的齿啮合的齿力的轴向分量，总轴在径向和轴向上围绕分动器中心轴10可旋转地支承。由此，总轴4在三个支承位置4.1，4.2和4.3处可旋转地支承在壳体2内。
图1和图2：图2详细地显示了图1的局部。
总轴4的第一支承位置4.1由径向滚动轴承类型的滚动轴承5构成。径向滚动轴承为浮动轴承，该轴承不能承接轴向力，并且是径向滚子轴承。所述径向滚子轴承具有整体和空心圆柱状的内部轴承圈5a和套管状的外部轴承圈5b以及形式为圆柱或者球形滚子的滚动体5c。事实上滚动体5c沿径向布置在第一滚动轨道21和第二滚动轨道22之间。
第一滚动轨道21借助相对壳体2固定的内部轴承圈5a固定在壳体2上。第二滚动轨道22借助固定在齿圈支架3的轴承座3a内的外部轴承圈5b可随该轴承圈围绕中心轴10旋转。总轴4在外部轴承圈5b的支承位置4.1处可围绕中心轴10旋转地支撑在壳体2上。
总轴4的第二支承位置4.2由轴向滚动轴承6构成。所述轴向滚动轴承6是轴向固定轴承并且无法在径向上进行支撑。所述轴向滚动轴承设计为轴向滚针轴承。
图1：总轴4的第三支承位置4.3为一侧轴向作用的角接触球轴承7类型的固定轴承，该轴承能够沿一个方向承接轴向力并且在两个径向上承接力。
齿圈支架3承载齿圈11。所述齿圈11是传动连接装置的组成部分，所述传动连接装置具有形式为差速器12的圆柱齿轮，该差速器为行星齿轮装置并且由总轴4、齿圈11、行星齿轮组13、行星齿轮支架14和太阳轮15组成。
行星齿轮支架13与中心轴10相隔一定径向距离地可旋转地支承在行星齿轮支架14上并且与太阳轮15和齿圈11形成齿啮合。
行星齿轮支架14围绕旋转轴10可旋转地在相对于壳体2的第一支承位置14.1支承在壳体上，在第二支承位置14.2相对于空心轴16可旋转地支承在空心轴16上，在第三支承位置14.3轴向相对于总轴4可旋转地支撑在总轴4上。行星齿轮支架14与未进一步显示的驱动轴的连接法兰14a相连。太阳轮15通过延长部15a和未进一步显示的驱动轴的未示出的连接法兰相连。
总轴2上的驱动力矩通过差速器12分配到驱动轴上。力矩的比例可以通过控制变速器25和与之有效连接的制动器进行影响调节。
图1和图2：行星齿轮支架14的第一支承位置14.1为球轴承8，该轴承固定在壳体2的轴承座17内。所述轴承座17朝向壳体2的外侧通过径向轴密封环18密封，并且在出口17a处从外侧由连接法兰14a覆盖。
内部呈空心圆柱状的轴承座17部分位于销栓20中。所述销栓20为空心圆柱状并且在内部容纳球轴承8，在外部容纳滚动轴承5，从而使得滚动轴承5和球轴承8与中心轴10同中心地固定在壳体部分2a的与壳体部分2a一体式且材料相同地设计的销栓20上。在此，球轴承8通过外部轴承圈8a固定在销栓20中。滚动轴承5在壳体2的内部通过内部轴承圈5a固定在销栓20上，从而使得支承位置4.1不需要密封。
图1：行星齿轮支架14的第二支承位置14.2具有角接触球轴承23，空心轴16和行星齿轮支架14通过该轴承在径向上相互支撑且空心轴16通过该轴承在轴向上支撑在行星齿轮支架14上。
行星齿轮支架14的第三支承位置14.3由轴向滚动轴承27构成。轴向滚动轴承27不能沿径向支撑。该轴承设计为轴向滚针轴承。
太阳轮15在支承位置15.1处在空心轴16中可沿径向相对于空心轴旋转。
空心轴16是行星齿轮装置24的太阳轮24a和控制变速器25的齿圈25a之间的抗扭连接。行星齿轮装置24由太阳轮24a、行星齿轮支架14和行星齿轮支架14上的行星齿轮24b以及齿圈24c组成。行星齿轮24b与太阳轮24a和齿圈24c形成齿啮合。齿圈24c固定在控制变速器25的行星齿轮支架25b上。
行星齿轮支架25b可围绕中心轴10旋转地朝一侧在第一支承位置25.1处轴向支撑在齿圈25a上，并且在第二支承位置25.2处朝另一侧轴向支撑在总轴2上。支承位置25.1和25.2具有轴向滚动轴承28，且不承接径向力。
可旋转的第一行星齿轮25c和第二行星齿轮25d与中心轴相隔一定径向距离地位于行星齿轮支架25b上，其中分别有一个第一行星齿轮25c与一个第二行星齿轮25d形成齿啮合。此外，第一行星齿轮25c和齿圈25a以及控制变速器25的第一太阳轮26a相互形成齿啮合。第二行星齿轮25d和控制变速器25的第二太阳轮26b相互形成齿啮合。
太阳轮26a和26b彼此在径向和轴向上可围绕中心轴旋转地支撑在第一支承位置26.1上。所述支承位置26.1可以由径向轴承和轴向轴承构成。备选地，第一支承位置26.1由组合式轴向-径向轴承29构成，其轴向和径向的轴承部件为滑动轴承。此外，太阳轮26a在第二支承位置26.2可围绕中心轴10相对于齿圈25a旋转地沿轴向和径向支撑在齿圈25a上。第二支承位置26.2具有角接触球轴承31。太阳轮26b在第三支承位置26.3沿径向和轴向支撑在总轴2上。第三支承位置26.3具有角接触球轴承32。
图3以沿分动器40的中心轴35的纵向部分剖面示出用于通过差速器40’将驱动力矩分配至至少两个未示出的驱动轴上的分动器40。分动器40为差速器40’。传动连接装置为带齿轮的差速器40’的行星齿轮装置，所述齿轮设计为圆柱齿轮。
差速器40’具有用作总轴4的差速器壳36，该差速器壳为由两部分37a和37b组成的行星齿轮支架37。功率输入元件为圆柱齿轮33，该齿轮固定在行星齿轮支架37的法兰34上。差速器40’的补偿齿轮为一组较长的第一行星齿轮38和一组较短的第二行星齿轮39。一个第一行星齿轮38分别和一个第二行星齿轮39形成齿啮合。差速器40’的从动齿轮为第一太阳轮41和第二太阳轮42。较短的第二行星齿轮39和第一太阳轮41形成齿啮合，较长的第一行星齿轮38和第二太阳轮42形成齿啮合。行星齿轮38和39与中心轴35间隔一定距离地以可旋转的方式由行星齿轮支架37承载。行星齿轮支架37和太阳轮41和42可围绕中心轴35旋转。太阳轮通过设计为空心轴的延长部41a或者42a与未示出的驱动轴相连。
总轴4在两个支承位置4.1和4.2分别借助滚动轴承43可围绕中心轴35旋转地支承在壳体44上。滚动轴承43由内部轴承圈43a、外部轴承圈43b和球状的滚动体43c构成。滚动体43c沿径向布置在相对于壳体44抗扭的第一滚动轨道45和相对于总轴4抗扭且随着总轴4围绕中心轴35旋转的第二滚动轨道46之间。
滚动轨道45和46为球形槽，滚动体43c和所述球形槽接触。在此，滚动体43c在第一滚动轨道45的径向外部圆周侧和第一滚动轨道45相接触，并且在第二滚动轨道46的径向内部圆周侧和第二滚动轨道46相接触。换言之，外部轴承圈43b具有第二滚动轨道46且固定在行星齿轮支架37的轴承座37c内。内部轴承圈43a具有第一滚动轨道45且固定在壳体44的销栓44a上。因此，总轴4通过外部轴承圈43b、滚动体43c和内部轴承圈43a沿径向支承在销栓44a上，其中外部轴承圈43b可随着行星齿轮支架37围绕中心轴35进行旋转。
附图标记清单
1 分动器
2 壳体
2a 壳体部分
2b 壳体部分
3 齿圈支架
3a 轴承座
4 总轴
4.1 总轴的第一支承位置
4.2 总轴的第二支承位置
4.3 总轴的第三支承位置
5 滚动轴承
5a 内部轴承圈
5b 外部轴承圈
5c 滚动体
6 轴向滚动轴承
7 角接触球轴承
8 球轴承
9 齿轮
9a 圆柱齿轮
9b 锥形齿轮
10 中心轴
11 齿圈
12 差速器
13 行星齿轮
14 行星齿轮支架
14a 驱动轴的连接法兰
14.1 行星齿轮支架的第一支承位置
14.2 行星齿轮支架的第二支承位置
14.3 行星齿轮支架的第三支承位置
15 太阳轮
15a 延长部
16 空心轴
17 轴承座
18 径向轴密封环
19 未占用
20 销栓
21 滚动轴承的第一滚动轨道
22 滚动轴承的第二滚动轨道
23 角接触球轴承
24 行星齿轮装置
24a 行星齿轮装置的太阳轮
24b 行星齿轮装置的行星齿轮
24c 行星齿轮装置的齿圈
25 控制变速器
25a 控制变速器的齿圈
25b 控制变速器的行星齿轮支架
25c 控制变速器的第一行星齿轮
25d 控制变速器的第二行星齿轮
26a 控制变速器的第一太阳轮
26b 控制变速器的第二太阳轮
26.1 太阳轮的第一支承位置
26.2 太阳轮的第二支承位置
26.3 太阳轮的第三支承位置
27 轴向滚动轴承
28 轴承滚动轴承
29 轴向-径向轴承
30 控制变速器
31 角接触球轴承
32 角接触球轴承
33 圆柱齿轮
34 法兰
35 中心轴
36 差速器壳
37 行星齿轮支架
37a 行星齿轮支架区段
37b 行星齿轮支架区段
37c 轴承座
38 行星齿轮
39 行星齿轮
40 分动器
40’ 差速器
41 第一太阳轮
41a 太阳轮的延长部
42 第二太阳轮
42a 太阳轮的延长部
43 滚动轴承
43a 内部轴承圈
43b 外部轴承圈
43c 滚动体
44 壳体
45 第一滚动轨道
46 第二滚动轨道

Claims (9)

1.一种用于通过差速器(12，40’)将驱动力矩分配到至少两个驱动轴上的分动器(1，40)，具有总轴(4)和至少一个由齿轮构成的、与总轴(4)耦连的传动连接装置，其中，所述总轴(4)在至少一个支承位置(4.1)借助至少一个滚动轴承(5，43)能围绕分动器(1，40)的中心轴(10)旋转地支承在壳体(2，44)上，并且其中，所述滚动轴承(5，43)具有至少一个相对壳体(2，44)抗扭的第一滚动轨道(21，45)和至少一个相对总轴(4)抗扭并且能够随着总轴(4)围绕中心轴(10)旋转的第二滚动轨道(22，46)以及在滚动轨道(21，22，45，46)之间在圆周侧上围绕中心轴(10)布置的与滚动轨道(21，22，45，46)相接触的滚动体(5c，43c)，其特征在于，所述滚动体(5c，43c)在第一滚动轨道(21，45)的径向外部圆周侧上与所述第一滚动轨道(21，45)接触，并且在第二滚动轨道(22，46)的径向内部圆周侧上与所述第二滚动轨道(22，46)接触。
2.根据权利要求1所述的分动器，其特征在于，所述第一滚动轨道(21，45)设计在滚动轴承(5，43)的内部轴承圈(5a，43a)上。
3.根据权利要求1所述的分动器，其特征在于，所述第二滚动轨道(22，46)设计在滚动轴承(5，43)的外部轴承圈(5b，43b)上。
4.根据权利要求1所述的分动器，其特征在于，所述第一滚动轨道(21，45)在壳体(2，44)的销栓(20，44a)的径向外部圆周侧上相对壳体固定地设计。
5.根据权利要求1所述的分动器，其特征在于，所述第二滚动轨道(22，46)在总轴(4)的轴承座(3a，37c)的径向内部圆周侧上和总轴(4)抗扭地连接。
6.根据权利要求1所述的分动器，其特征在于，所述总轴(4)是用于分动器(1，40)上的驱动力矩的功率输入元件。
7.根据权利要求1所述的分动器，其特征在于，所述分动器(40)是差速器(40’)并且所述总轴(4)是差速器(40’)的差速器壳(36)，其中，所述差速器(40’)至少由能围绕中心轴(10)旋转的差速器壳(36)、由差速器壳(36)承载并且能够与中心轴(10)间隔一定径向距离地围绕各自的旋转轴旋转的补偿齿轮以及与补偿齿轮相互齿啮合的从动齿轮组成。
8.根据权利要求7所述的分动器，其特征在于，所述传动连接装置由差速器的行星齿轮装置构成，并且所述齿轮是所述行星齿轮装置的圆柱齿轮。
9.根据权利要求1所述的分动器，其特征在于，所述传动连接装置是至少一个行星齿轮装置，并且所述总轴(4)是至少由齿圈(11)、与齿圈(11)成齿轮啮合的行星齿轮(13)组成的行星齿轮装置的能围绕中心轴(10)旋转的齿圈(11)或者是行星齿轮装置的围绕中心轴(10)可旋转地支承的齿圈支架(3)，在所述齿圈支架上固定有齿圈(11)。
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