用于引导齿轮的销钉和行星齿轮传动机构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于引导齿轮(110)的销钉(100)，其具有基本圆柱形的外周面部段(140)，其中外周面部段(140)包括基本圆柱形的工作面部段(150)，该工作面部段(150)被定向和设计用于引导齿轮(110)，并且其中外周面部段(140)还包括设计用于容纳安全环(240)的槽(230)，其中槽(230)相对工作面(150)设置，用于直接或间接地通过安全环(240)沿着销钉(100)的轴向(180)引导在工作面部段(150)上的滚子装置(250)。由此可以引导齿轮(110)，其中在轴向位置方面产生较小的公差链。本发明还涉及一种采用所述销钉引导行星齿轮的行星齿轮传动机构。
【专利说明】用于引导齿轮的销钉和行星齿轮传动机构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于引导齿轮的销钉和行星齿轮传动机构。
【背景技术】
[0002]在机器、设备和汽车构造的许多领域中使用齿轮用于传递转动。这些齿轮例如用于完成减速或加速，同样用于相应的转动的方向改变或平行错移。
[0003]所述齿轮在此常常相对相应机器、设备和汽车构造的其他部件可转动地被支承。为此例如使用销钉用于相应地引导这些齿轮的转动。在此行星齿轮传动机构的行星齿轮相对行星齿轮支架可转动地被支承。在此行星齿轮支架常常自身设计为可转动的部件，而行星齿轮与太阳齿轮和内齿轮啮合。当然在行星齿轮传动机构的框架中也可以使用不同于前述形式的结构造型。
[0004]除了自动变速器、差速器和其他相应的部件外，行星轮传动机构例如还用于载重汽车和其他载货车的轮毂中。在此应用并且也在其他应用中，精确性和可实现的公差常常对于所涉及系统的功能来说是重要的前提。传统上常常使用具有较大公差链的构件，所述公差链导致各单独构件的多个单独公差的公差累积，以便轮毂单元的相应的行星齿轮在其轴向位置方面被确定。当由于低于相应公差而出现相关齿轮的卡紧或迟滞时，这会导致有损功能的公差积累。这种系统同样还会因为超出许用公差而出现过多余隙或间隙。为了在传统系统中可靠地保持公差，则必须以缩小的单独公差进行加工，这会导致成本提高。
【发明内容】
[0005]因此本发明的目的在于，提供一种齿轮的弓丨导装置，其中在轴向支承方面的公差链更小。
[0006]所述发明目的通过一种用于引导齿轮的销钉来达到，该销钉具有基本圆柱形的外周面部段，其中，外周面部段包括基本圆柱形的工作面部段，该工作面部段被定向和设计用于引导齿轮，并且其中外周面部段还包括设计用于容纳安全环(该安全环亦可称为“保险环”或“卡环”)的槽，其中槽相对工作面设置，用于直接或间接地通过安全环实现在工作面部段上沿着销钉的轴向弓I导滚子装置。
[0007]按照本发明的销钉以这种知识为基础，即能够这样缩短公差链，即销钉具有这样的槽，使得该槽相对工作面部段这样设置，使得通过嵌入所述槽中的安全环间接或直接地实现在工作面部段上滚动的部件的轴向定向。外周面部段在此设计为基本圆柱形的，工作面部段也是一样的。但是两个部段包括例如附加的结构，如以下在所示实施例范围中还会阐述。这些结构例如是用于润滑剂供给的排流孔或其他相应的结构。
[0008]按照一种实施例的销钉可选地包括安全环以及挡圈，其中挡圈与安全环相抵靠并且这样设计，用于通过滚子装置与挡圈的接触沿轴向至少部分地限定滚子装置的运动。安全环在这种情况中不言而喻地嵌入槽中。通过使用利用安全环来固定其位置的挡圈，则可以简单的设计措施使用容易制造的零件，这样的零件可以通过较小的耗费具有较高的公差。由此可以通过简单的设计措施缩短公差链。
[0009]在按照实施例的这种销钉中，挡圈可选地设置在槽背向滚子装置的一侧。由此必要时挡圈可以不受安全环干扰地固定在壳体内或其他部件内，例如行星轮支架内。作为备选或补充，可以由此进一步缩短公差链，因为挡圈的厚度不会计入公差链中。
[0010]按照另一实施例的销钉可选地还具有梯段，其设置在工作面部段的背离槽的一侧并且这样设计，用于通过滚子装置与梯段的接触沿轴向至少部分地限定滚子装置的运动。换句话说，按照一种实施例的销钉在这种实施的情况中具有背向远离槽的梯段，通过该梯段可以沿另一方向轴向固定工作面部段上的相关部件。由此同样可以借助设计上简便的手段沿另一方向实现相应的轴向引导。
[0011]在按照实施例的这种销钉中，齿轮可选地在梯段和挡圈之间的余隙最小为0.2毫米，最大为0.8毫米。
[0012]按照实施例的销钉可选地还包括滚子装置，其具有至少一列围绕销钉的轴向布置的滚子和保持架，其中保持架设计用于沿轴向和/或切向引导滚子。换句话说，按照实施例的销钉同样包括滚子和保持架，借助保持架可以实现相应的轴承装置。保持架在此可选地也这样设计，使得滚子沿径向引导并且至少部分地限定其运动。由此必要时可以省略用于保持滚子的装配套筒或其他部件。滚子在此当然可以这样设置和设计，使得其在外周面部段的工作面上滚动并与其接触。
[0013]在这种按照实施例的销钉中，保持架可选地设计用于沿轴向引导滚子装置。在这种情况下，保持架也可以例如通过安全环间接地、例如通过挡圈、或也可以直接地轴向被引导。由此必要时可行的是，嵌入沿轴向没有公差或具有很小公差等级的公差的滚子。
[0014]在按照实施例的销钉中，所述槽可选地在至少50%的槽宽度上被保持架覆盖。换句话说，槽和必要时嵌入的安全环完全地或至少主要地位于保持架的宽度内。因此所述比例例如也可以是至少60%、至少70%、至少80%、至少90%或也可以是100%。由此必要时可以实现紧凑的构造方式和/或调节保持架和滚子装置的间隙。因此在按照实施例的销钉中，保持架的间隙至少为0.2毫米并且最大为0.8毫米。
[0015]在按照实施例的销钉中，销钉包括滚子和保持架，滚子装置可以具有多列围绕销钉的轴向布置的滚子。在这种情况下，保持架被设计用于沿轴向和/或切向引导多列滚子。当然滚子也可以这样设计和设置，使得它们在外周面部段的工作面部段上滚动或与其接触。通过使用共同的用于引导多列滚子的保持架，必要时可以进一步简化装配和制造相应的销钉，因为可以仅使用唯一的保持架用于引导滚子。
[0016]在按照实施例的销钉中，销钉包括滚子，滚子可选地可以是滚针形、圆柱形、滚柱形、桶形和/或球形的滚子。根据具体的实施例在此必要时合理的是实施滚针形、圆柱形或滚柱形的滚子，其中利于装配的是使用滚针形滚子，其轴向长度与直径的比例大于圆柱形或滚柱形滚子的。由此可以减少待装配的滚子的数量和待装配的零件，这又可以简化销钉的装配。
[0017]在按照实施例的销钉中，销钉包括滚子和保持架，保持架可以包含金属材料和/或塑料材料。在此包含金属并且在物理意义上具有金属属性的所有材料可以作为金属材料。对此例如纯金属、合金以及包括非金属材料的金属或合金都可以。适合用于引导滚子的所有聚合物原则上都可以视为塑料。为此例如是可注塑的塑料，其中必要时合理的是，所涉及的塑料与在应用中产生的环境条件相适配或相应地被选择。
[0018]例如作为保持架的可以是全金属保持架、具有或不具有缝的板材保持架，以及无缝的板材保持架，以及注塑保持架和混合保持架，其包括金属材料以及塑料组分。
[0019]本发明此外通过一种具有多个行星轮的行星齿轮传动机构，其中多个行星轮的行星轮分别通过各个按照上述任一实施例所述的销钉在行星轮支架上被引导。行星齿轮在此可以具有相应的对应滚道，滚子在其上面滚动或与之接触。
[0020]在此两个物体相邻，在两个物体之间不设置相同类型的其它物体。当它们相互抵靠、例如相互接触，则相应的物体直接相邻。一体式构造的部件这样理解，其由连贯的材料件构成。“一体式”的概念可以与概念“集成的”或“单构件式”同义。两个部件的机械耦合包括直接地或间接的耦合。
[0021 ] 当构件沿封闭的路径围绕预定的方向、例如沿轴向或对称轴不具有间隙或缝隙，则构件是无缝的，在缝隙上通过相应的连接技术、例如材料闭合的连接技术和在此尤其通过焊接、钎焊或粘接将构件自身连接或与其他构件相连。
[0022]尽管是词汇“方向”，但是对于单独的“方向”在当前情况中不是必然指示数学意义上的矢量的方向，而是指示一条线，沿着这条线可以进行相应的运动。这种线可以是直线的、但也可以是弯曲的。在此限定的方向是指沿着线的实际方向，例如运动方向。因此例如第一方向和第二方向相反，但是两者也可以沿称为方向的线延伸或定向。
[0023]部件可以具有η个转动对称轴线，其中η是大于等于2的自然数。若涉及的部件例如可以围绕转动轴线或对称轴线转动(360° /n)并且基本是根据形状自行过渡，以及相应的转动基本是数学意义上的转动，则存在η个转动对称轴线。与此不同的是，对于部件的完全转动对称的构造在以任意角度围绕转动轴或对称轴转动时，部件是基本根据形状自行过渡，那么在数学意义上的自身成型。η个转动对称轴线以及完全的转动对称轴线在此也称为转动对称轴线。
[0024]在此力传递或摩擦配合的连接通过附着摩擦构成，材料闭合通过分子或原子的交互作用构成，并且力传递和形状闭合的连接通过所涉及的连接对的几何连接构成。在两个连接对象之间的法向力分量是附着摩擦的前提。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]以下结合附图进一步描述和解释实施例。
[0026]图1示出剖切按照实施例的销钉的横截面；和
[0027]图2示出剖切传统的销钉的横截面。
【具体实施方式】
[0028]在以下对附图的描述中，相同的或相类似的部件具有相同的附图标记。此外为多次出现在一个实施例或一个视图中但是在一个或多个特征方面被共同描述的多个部件和物体使用概括的附图标记。具有相同或概括的附图标记的部件或物体，如果在说明书中不作其他说明或解释则在一个、多个或所有特征方面(例如尺寸方面)设计为相同的，但是必要时也可以是不同的。
[0029]图1示出剖切按照一个实施例的、用于引导齿轮110 (更精确地说是行星齿轮传动机构的行星齿轮120)的销钉100的横截面图。相应地齿轮110具有多个齿面130，其与相应的其他齿轮啮合。所涉及的其他齿轮为了简化在图1中未显示。
[0030]销钉100具有基本圆柱形的外周面部段140，其与完美的圆柱形外周面部段的主要区别在于，其具有如下所述其他的结构。外周面部段140具有同样设计为基本圆柱形构造的工作面部段150，其这样定向和构造，用于引导齿轮110。工作面部段150也可以仅设计为基本圆柱形的并且包括其它结构，如以下同样仍会阐述。
[0031]因此外周面部段140和工作面部段150例如又具有一个或多个排流道160，通过其从销钉100的中央孔170向工作面150供给润滑剂。在此排流道160基本垂直于中央孔170和销钉100的轴向180。换句话说，在所示实施例中排流道160基本沿径向延伸。在图1所示的实施例中，排流道160还设计为穿过销钉100的贯穿孔,其中销钉100在所示实施例中更精确地说包括两个所示的排流道160。当然在其他实施例中也可以相应地实施更多和/或更少的排流道，其独立于其数量地也可以设计为不同的。这些排流道例如设计为盲孔的形式，其在中央孔170处终结，而不会完全穿通销钉100。
[0032]为了实现排流道160的定向，图1所示的销钉100在端侧190的区域中在环绕的槽200中具有定向孔210。定向孔210在此在其围绕轴向180 (其也表示销钉100的对称轴线)的转角方面与至少一个排流道160的角度一致。为此例如可行的是这样定向销钉100，使得进入中央孔170的润滑剂由于离心力通过所涉及的排流道160被供给或输送到工作面部段150上。
[0033]为了相应地传输润滑剂(在此例如是油池中的油)，中央孔170与设置在端侧190的凹口 220连通。
[0034]销钉100还在外周面部段140中具有槽230，其设计用于容纳安全环240。槽230和安全环240这样设置在工作面部段150，使得滚子装置或滚动体装置250沿轴向180间接或直接地通过它们引导。为此销钉100还具有挡圈260，其与安全环240在槽230背向滚子装置250的侧面相贴靠。挡圈260在此这样设计尺寸，使得滚子装置250与其接触并且通过其至少部分地限制其沿轴向180的运动。此外挡圈260同样用于引导齿轮110，该齿轮110同样借助相应的端面与该挡圈260接触。挡圈260除了安全环240还通过在图1中未示出的壳体(例如是行星轮支架的一部分)沿轴向180的另一方向被固定。
[0035]为了轴向固定齿轮110以及滚子装置250，销钉100还具有梯段270，其设置在销钉100的远离或背向所述槽230的一侧。梯段270通过直径大于外周面部段140的过渡区域280构成。梯段270在所示实施例中基本沿径向延伸，但是在其他实施例中也可以略微倾斜。齿轮110和滚子装置250也与梯段270相接触并且由此沿轴向180的另一方向被引导。
[0036]滚子装置250在所示实施例中包括多列290的滚子300，其中更精确地说在所示实施例中是滚针式的滚子300。滚子装置250在所示实施例中更精确地说是具有两列290-1、290-2的滚子300，但是在其他实施例中也可以使用更多或更少列数290的相应的滚子300。
[0037]此外，滚子装置250具有保持架310，其在当前情况中能够用于沿轴向180和切向(亦即沿围绕销钉100的周向)引导滚子300的所有列290。当然在其他实施例中，保持架310必要时也可以不用于沿轴向或切向引导。
[0038]保持架310的直径位于滚子300的转动轴线、即中线320的外部。保持架310在所示实施例中还能够沿周向引导滚子300，并因此具有相应的孔，滚子300突出于该孔。所述孔、也称为兜孔，在此具有沿周向的延伸长度、也就是沿切向的延伸长度，该延伸长度小于滚子300的直径，因此保持架310可以保证滚子300不会沿径向脱落。换句话说，保持架也可以沿径向至少部分地引导滚子300或沿径向限定其运动。为此必要时可行的是，省去用于装配销钉100或用于在销钉100上装配滚子装置250的附加的装配套筒或类似的设计。当然在其他实施例中必要时省略保持架310的相应的径向引导。
[0039]保持架310在此原理上可以由不同的材料支承。保持架310例如包括金属材料和/或塑料，也即例如设计为全金属保持架、具有或没有缝的板材保持架，但是也可以设计为注塑件或包括金属材料和塑料的混合保持架。
[0040]此外，在所示实施例中保持架310这样设计，使得其保证滚子装置250的轴向引导并且因此与挡圈260和梯段270相接触。为此，保持架310相对滚子300的列290的两侧分别具有悬垂凸缘330，其沿轴向从相应的所涉及的列290的滚子300继续延伸至梯段270或挡圈260。因此挡圈260和梯段270也与所涉及的保持架310的悬垂凸缘330接触。
[0041]此外，保持架310包括设置在滚子300的列290之间的中间部段340，并且其位置正好与排流道160的出口一致，因此由排流道160流出的润滑剂无阻挡地到达工作面部段150和滚子300上。仅出于完整性的原因，在此仍要阐述的是，齿轮110当然也具有与工作面部段150相对应的对应滚道350，其与滚子300列290相接触并且因此实现齿轮110和销钉100之间的滚动。在图1所示的实施例中因此使用了安全环240，其例如是止推环，嵌入也称作销子的销钉100的槽230中。
[0042]保持架310并因此滚子装置250以及齿轮110能够通过相互作用于梯段270和/或挡圈260构成余隙，其例如在0.2毫米至0.8毫米之间。当然在其他实施例中也可以采用其他的值。因此槽230和安全环240可以完全地或至少大部分地位于保持架宽度内。
[0043]为了更好地与传统的销钉相比较，图2示出了传统的销钉400，其中为了简化显示没有示出齿轮100。而在其位置上图2示出了装配套筒410，借助其可以沿径向保持滚子300的装置420，该滚子装置420与按照本发明实施例的销钉100的滚子装置250明显不同。
[0044]除了滚子300的装置420与图1所示的销钉100的滚子装置250的不同，传统的销钉400在外周面部段140方面的区别在于，其没有可供卡入安全环240的槽230。但在梯段270、过渡区域280以及用于润滑剂供给(凹口 220、中央孔170、排流道160和定向孔210)的通道方面，传统的销钉400与图1所示的销钉100没有不同。
[0045]但是滚子300的装置420与图1的销钉100的区别巨大。在如前所述的公差链的减小中，销钉100通过设置槽230以及嵌入安全环240以及挡圈260与槽230的背向滚子装置一侧相接触，这使得在本发明实施例中的公差链基本仅由槽230的位置公差以及安全环240的厚度确定，而在图2所示的装置中滚子装置420的轴向位置通过多个、更精确地说是通过总体延伸经过7个部件的公差链确定。
[0046]装置420首先具有间隔片430，其直接贴靠在梯段270上。滚子300的第一列290_1与第一间隔片430相连，其中滚子是圆柱滚子。滚子300的第二列290-2直接与滚子300的第一列290-1相连，第二列与中间间隔片440相连。中间间隔片440在背向第二列290-2的侧面与第三列290-3的滚子300接触，第三列又与滚子300的第四列290-4接触。第二间隔片450与滚子300的第四列290-4相连，并且在装配状态中与挡圈260接触。[0047]由于这种非常复杂的滚子300的装置420，公差链通过总共七个单独构件或其单独的公差延伸。公差链因此由梯段270相对又称为销子的销钉400的位置公差，也被称为间隔垫片的第一间隔片430的单独公差，另外还有总共四列290-1，…，290-4的也称为辊子的滚子300的公差，以及同样称为间隔垫片的中间间隔片440的公差的总和组成。根据具体实施形式，附加的第二间隔片450(被称为间隔片)的公差也可为公差链作出贡献。在不利的条件下，这种公差链通过梯段270相对销钉400的位置的单独公差、总共三个间隔片430,440,450和四列290圆柱滚子300的公差得出。在图2所示的销钉400中通常使用圆柱滚子，因为它们在端侧被磨削并且因此比典型的未磨削的滚针具有更窄的长度公差。
[0048]销钉400的整体公差如图2所示由总共7或8个构件的单独公差的和得出。若假设例如公差为0.18毫米，则在此合理的或必要时需要的是，用更贵的圆柱滚子替代滚针，用于保持所需的整体公差。即使不受限于这一点也仍然麻烦，因为梯段270相对销钉400的位置必须以相应的公差制造。
[0049]与此不同的是，按照本发明的实施例的销钉100通过保持架变型替代传统的完全转动构造的单元。保持架310的轴向位置可以通过卡环或安全环240和挡圈260保证。此外，也可以使用保持架310实现一般的改进，例如可以产生更小的摩擦但是也可以将滚子装置250更简单地装配在销钉100上，因为保持架310如所述那样这样构造，使得其也可以保持滚针或滚子300。卡圈槽(槽230)的距离在销钉100处确定了行星轮120 (齿轮110)的轴向位置并且因此提供了所需的或可提供的轴向间隙。相对于传统的解决方案这种公差链更小，由此实现了可拆卸性并且因此必要时节省成本，以及必要时能够保证更高的功能安全性。
[0050]在图1所示的销钉100中，整体公差例如仅由两个构件，即槽230的位置和安全环240的公差构成，其中制造这样就可被简化，即，设置用于安全环240和挡圈260的盘片是市场上常见的并各具有0.02毫米的公差。若以前述的整体公差须保持在0.18毫米内为前提，则槽230在销钉100中的位置公差可以保持在0.16或0.14毫米内。这对于制造技术通常是比较简单的并且可以廉价地实施。
[0051]这种例如用于行星轮支承的保持架支承因此必要时可以廉价地制造。同样可以通过有针对性的公差减小必要时提高功能可靠性，因为所涉及的零件更少。同样必要时可以简化或改善可更换性，以及转化为更简单的装配。
[0052]实施例的使用可以实现齿轮110的引导，其中在轴向位置方面的公差链更小。
[0053]如已经多次阐述那样，实施例例如可以在汽车领域使用，例如用于载重汽车的轮毂的行星轮支承装置的区域中。但是实施例并不局限于这种应用领域，而是原则上可以用于所有领域，其中例如行星轮传动机构或者其他齿轮应该被引导。
[0054]附图标记清单
[0055]100 销钉
[0056]110 齿轮
[0057]120行星轮
[0058]130 齿面
[0059]140外周面部段
[0060]150工作面部段[0061]160排流道
[0062]170中央孔
[0063]180轴向
[0064]190端侧
[0065]200环绕槽
[0066]210定向孔
[0067]220凹口
[0068]230槽
[0069]240安全环
[0070]250滚子装置
[0071]260挡圈
[0072]270梯段
[0073]280过渡区域
[0074]290列
[0075]300滚子
[0076]310保持架
[0077]320中线
[0078]330悬垂凸缘
[0079]340中间部段
[0080]350对应滚道
[0081]400销钉
[0082]410装配套筒
[0083]420装置
[0084]430第一间隔片
[0085]440中间间隔片
[0086]450第二间隔片
【权利要求】
1.一种用于引导齿轮(110)的销钉(100)，其具有以下特征: 基本圆柱形的外周面部段(140)，其中外周面部段(140)包括基本圆柱形的工作面部段(150)，该工作面部段(150)被定向和设计用于引导齿轮(110)， 其中，外周面部段(140)还包括设计用于容纳安全环(240)的槽(230)， 其中，所述槽(230)相对工作面(150)设置成，用于直接或间接地通过安全环(240)沿着销钉(100)的轴向(180)引导在工作面部段(150)上的滚子装置(250)。
2.按照权利要求1所述的销钉(100)，其包括安全环(240)以及挡圈(260)，其中挡圈(260)与安全环(240)相抵靠并且这样设计，用于通过滚子装置(250)与挡圈(260)的接触沿轴向至少部分地限定滚子装置(250)的运动。
3.按照权利要求2所述的销钉(100)，其中，挡圈(260)设置在所述槽(230)背向滚子装置(250)的一侧。
4.按照权利要求2或3所述的销钉(100)，还具有梯段(270)，其设置在工作面部段(150)的背离槽(230)的一侧并且这样设计，用于通过滚子装置(250)与梯段(270)的接触沿轴向(180)至少部分地限定滚子装置(250)的运动。
5.按照权利要求4所述的销钉(100)，其中，所述齿轮(110)在梯段(270)和挡圈(260)之间的余隙最小为0.2晕米并且最大为0.8晕米。
6.按照权利要求2至5之一所述的销钉(100)，其中，还包括滚子装置(250)，其具有至少一列(290)围绕销钉(100)的轴向(180)布置的滚子(300)和保持架(310)，其中保持架(310)设计用于沿轴向和/或切向引导滚子(300)。
7.按照权利要求6所述的销钉(100)，其中，保持架(310)设计用于沿轴向(180)引导滚子装置(250)。
8.按照权利要求7所述的销钉(100)，其中，所述槽(230)在至少50%的槽(230)的宽度上被保持架覆盖。
9.按照权利要求7或8所述的销钉(100)，其中，保持架(310)的间隙至少为0.2毫米并且最大为0.8晕米。
10.按照权利要求6至9之一所述的销钉(100)，其中，所述滚子装置(250)可以具有多列(290)围绕销钉(100)的轴向(180)布置的滚子(300)，并且保持架(300)被设计用于沿轴向和/或切向引导多列(290)滚子(300)。
11.按照权利要求5至10之一所述的销钉(100)，其中，所述滚子(300)包括滚针形、圆柱形、滚柱形、桶形和/或球形的滚子(300)。
12.按照权利要求5至11之一所述的销钉(100)，其中，所述保持架(310)包括金属材料和/或塑料。
13.一种具有多个行星齿轮(120)的行星齿轮传动机构，其中，多个行星齿轮(120)的齿轮(120)通过各个按照权利要求1至12之一所述的销钉(100)在行星轮支架上被引导。
【文档编号】F16H57/08GK103671861SQ201310409295
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2012年9月10日
【发明者】L.埃德尔曼, D.纳迈斯洛 申请人:Skf公司