传动装置，具有至少一个壳体和行星传动装置，其中，行星传动装置至少由绕着传动装置的中心轴线可转动地支承在壳体中的行星架以及由绕着轴向的中心轴线可旋转的、与行星轮处于齿嵌合状态的太阳轮构成，并且其中，太阳轮利用轴向轴承与中心轴线同向地轴向支撑在传动装置的构件上。本发明还涉及一种具有电驱动器和这种传动装置的驱动单元，在所述传动装置中，太阳轮与电驱动器的转子轴相连。
背景技术：
这种传动装置在JP2011208758A2中公开。传动装置属于混合驱动系，它具有一个内燃机和两个电动机。所述电动机可以选择用作驱动器或者发电机。其中一个驱动器的转子轴，正如在电动马达中一般常见的那样，利用滚珠轴承支承在驱动单元的壳体内，并且经由多片式离合器类型的滑动离合器与行星传动装置有效连接。行星传动装置具有行星架、行星组、齿圈和太阳轮。多片式离合器由外部的叠片支架和内部的叠片支架构成。外部的叠片支架的毂配有花键，该花键与转子轴的花键处于形状锁合的连接中。在外部的叠片支架上，在内部如常见的那样放置着在轴向上可推移的外部叠片，这些外部叠片与多片式离合器的内部叠片交替。内部的叠片从外部放置在内部的叠片支架上，它的毂是行星传动装置的太阳轮。太阳轮的竖柱和内部的叠片载体固定地相互连接。太阳轮在一个支承部位上借助滑动轴承径向地支承在转子轴上，并且在另一个支承部位上借助轴向轴承轴向地支承在行星架上。行星架径向地经由滚针轴承支承在轴上，并且这个轴径向地经由滚珠轴承支承在驱动单元的壳体上。
太阳轮必须能够在行星轮上自由不受阻碍地在径向上自身相对于行星传动装置的中心轴线定心，从而使得功率均匀地传递到所有与太阳轮处于齿嵌合状态的行星轮上。配有斜齿部的太阳轮在此轴向地经由轴向轴承支撑在行星架上。
这种布置方式的缺点在于，旋转的结构元件或其轴承的形状锁合的连接和中间错位会妨碍自定心。由此在齿部和轴承中产生不希望的强制力，它可能导致驱动单元提前失效。各个构件及其配合因此必须以相应的耗费和高的成本非常精确地制成。为了克服这一点，经常也制造出具有明显较大的间隙的、形状锁合的连接以补偿这些缺点。然而这个较大的间隙又恰恰在存在不希望的错位的连接中导致连接中的相对运动。这些相对运动可能导致噪音并且也可能导致不希望的磨损。
此外，这种布置方式中的轴向夹紧力可能导致有轴向的力作用于支承部位，它的滚珠轴承不是设计用于也不适合用于承受大的轴向力。为了应对这种情况下，轴向上的负荷被“转移”到轴向滚针或滚子轴承上，它们必须针对高负荷相应大地设计并且因此需要很多的结构空间。
技术实现要素：
本发明的任务因此是，创造一种传动装置和尤其是一种具有电驱动器的驱动单元的电驱动传动装置，其中，避免了结构元件之间的夹紧力，太阳轮能够不受阻碍地在其中定心并且需要少的结构空间。
所述任务根据权利要求1的主题得以解决。
本发明规定的是，用于传动装置中的太阳轮的轴向轴承是滚珠轴承。另一个权利要求规定了一种具有这种传动装置的驱动单元。
太阳轮借助滚珠轴承以支撑在构件上的方式轴向地受支承。构件例如可以是传动轴、相邻的行星架或者壳体。本发明的一种构造方案规定的是，构件是传动装置的行星架。滚珠轴承在类型上是径向轴承并且至少配有抗相对旋转地配属于太阳轮的第一滚动滚道和至少一个构造在外圈上的第二滚动滚道以及配有径向地布置在滚动滚道之间的滚珠。外圈上的第二滚动滚道在周侧同心地围绕太阳轮处的第一滚动滚道。作为替选或者优选地，内滚动滚道在安放/安靠在太阳轮上的内圈上构成。本发明的特别之处在于，滚珠轴承的外圈相对于构件在径向上可运动地自由设置，从而滚珠轴承与其最初的确定相反仅用作轴向轴承。传动装置的中心轴线轴向地取向。因此，径向横向于中心轴线。
滚珠轴承的外圈优选地在两侧轴向地锁定在构件上，从而太阳轮有利地在两个轴向方向上轴向地支承。相对于常见的、利用轴向滚针轴承进行的支承，这具有多个优点。常见的、在相反的轴向方向上起作用的轴向支承在传动机构中由两个布置在需要支承的构件的左侧和右侧的轴向滚针轴承或者滚子轴承组成。与之相应地，产生用于制造的和安装两个轴承到传动机构中的成本。必须为两个轴承预设结构空间。在根据本发明的传动装置中，相反地仅需要用于一个轴承的结构空间。用于制造和装配传动装置的成本因为仅使用一个轴承而大大减少。滚珠轴承的内摩擦小于轴向轴承的内摩擦。用于传动装置中的润滑和冷却的耗费可以通过使用滚珠轴承得以减少。
滚珠轴承有利地可以是作为批量产品提供的目录零件。它们非常适合用在高转速下。因为外圈是自由设置的，所以滚珠轴承不能承受径向力，但是轴向力被均匀地分配给所有的滚珠。尽管使用了径向轴承但太阳轮仍可以自由地定心，这是因为外圈相对于所述构件是自由设置的(freigestellt)。滚珠轴承的允许的额定转速明显高于轴向滚针轴承的额定转速。
通常被用于轴向支承的轴向轴承属于轴向滚针轴承的类型，它由两个轴向盘和一个滚针冠构成。滚针冠的滚动体公知是在轴向保持架中受引导的滚针。滚动接触与之相应地构造成线接触。这些轴承因此具有相对高的轴向承载能力。轴向轴承的内摩擦相应地高。此外，因为轴向滚道的径向内侧和轴向滚道的径向外侧之间的转速差而对轴向滚针轴承或滚子轴承的转速设置了限制。在电动马达式的驱动单元中，伴随着电动马达的高的驱动转速的功率借助行星传动机构下调到较小的转速和较高的力矩。行星传动机构的与转子轴联接的输入轴在此1:1地经受电动马达的驱动转速。因为输入轴在这种情况下是太阳轮，所以按照现有技术与之相应地必须针对高转速来设置轴向滚针轴承。这出于上述原因有时会非常困难。轴向轴承由此变得非常脆弱，因为它的负荷极限本身已经由于转速限制而耗尽。由于齿力而得到的轴向负荷(其基于由于错位所引起的轴向力或应力还会变得更高)，因此会无法避免地导致轴向滚针轴承这类轴承提前失效。
在根据本发明的传动装置中所使用的滚珠轴承优选具有一列或者也可以具有多列在周侧相邻的滚珠。一列滚珠的滚珠中心点以相对于滚珠轴承的旋转轴线具有相同的径向间距的方式处于中心点径向平面内，所述中心点径向平面被滚珠轴承的旋转轴线和传动轴的中心轴线垂直地穿过。
滚珠轴承的滚动滚道是绕着旋转轴线延伸的沟槽，它们轴向地在两个环形地绕着旋转轴线延伸的边缘之间构成。沟槽在任意的纵剖面图中纵向地沿着滚珠轴承的旋转轴线构造成曲线。曲线在轴侧于内滚动滚道处从滚珠中心出发地观察朝着旋转轴线/轴的方向凹形地弯曲，或者在壳体侧于外滚动滚道处从滚珠中心出发地观察朝着壳体的方向凹形地弯曲。曲线在最简单的情况下分别通过半径来描述。这个半径大于滚珠半径。半径与滚珠半径之间的比例被称为密切度。沟槽在这种纵剖面中观察却可以不仅通过唯一的半径，而是可以利用任意的弯曲走向来描述，例如通过多个相互连接的、具有不同半径的曲线部段来描述。这些曲线分别具有顶点。顶点要理解为在额定状态下沿负荷方向处于曲线上的点，在所述点，曲线在其走向方面变换方向。
滚珠轴承的类型可以依据在额定负荷下所设置的取向以及依据运行中其触点的数量和因此得到的负荷方向来描述。在此，对在滚珠轴承无负荷时的额定状态与在滚珠轴承负荷时的负荷状态加以区分。
滚珠轴承通过滚珠与滚动滚道的点接触来表征。在此，在滚珠轴承处于额定状态下时，滚珠的凸形地弯曲的表面在内滚动滚道和外滚动滚道的相应的凹形的沟槽中分别支撑在至少一个触点处。在此，两个滚动滚道的触点以滚珠中心点为参照相互对置，并且可以利用假想的的压力线相连。压力线在此延伸穿过滚珠中心点。在滚珠轴承处于额定状态下时在相应的压力线和中心点径向平面之间构成的角被称为额定压力角。中心点径向平面之间的、相对于90°角的余角相应地是压力线与中心轴线之间夹成的角度。
在滚珠轴承负荷时，观察由于径向的和轴向的分量所得到的轴承负载(力)，它在负荷状态下沿着压力线延伸。在此，其中一个分量也可以为零。
在负荷状态下，点接触变为了面接触，其理想化地被描述为压力椭圆。压力椭圆的延展此外还与负荷的大小、滚珠的尺寸以及滚动滚道的几何特征有关。相应的压力线在负荷状态下延伸穿过两个压力椭圆的椭圆面的面重心并且穿过滚珠中心点。压力线在此以运行压力角相对于中心点径向平面倾斜，所述运行压力角可以不同于额定压力角。运行压力角与额定压力角差别到底多大，取决于如下标准，像合量的作用方向、轴承的运行间隙、弹性变形、负荷的方向变换和滚珠轴承的类型。
在传动装置中，根据本发明选择性地设置有径向滚珠轴承的类属的至少两种类型，然而它们被用于太阳轮在行星架上的轴向支承。
本发明规定的是，使用至少一个径向滚珠轴承，它可以是具有两点接触的滚珠轴承并且它广泛地也被称为径向深沟球轴承或者径向滚珠轴承。在处于两点接触中的径向滚珠轴承中，压力线在额定状态下首先径向地朝着旋转轴线取向，并且在共同的点上与旋转轴线相交。内滚动滚道和外滚动滚道如下地彼此间同心地布置，即，两个滚动滚道的凹形的曲线的顶点在滚珠轴承的额定状态下相互间在径向上在中心点径向平面内对置，滚珠中心也位于该中心点径向平面内。触点在径向平面内位于滚动滚道的曲线的顶点上。额定压力角是0°。
在仅有径向上的支承负荷时，径向滚珠轴承中轴承负载的合量利用两点接触垂直于旋转轴线地指向。轴承负载在径向滚珠轴承中部分地分布在滚珠轴承的仅几个在周侧彼此相邻的滚珠上，而其他的几乎保持无负载。承受负载的滚珠中的压力线在此还在径向上垂直于旋转轴线地取向，并且全部都在一个径向平面内延伸。在相应的压力线和径向平面之间构成的相应的运行压力角相应于额定压力角并且等于0°。
当径向深沟球轴承也以轴向的力分量负载时，也就是说也以与旋转轴线同向的力进行作用时，滚动滚道可能在轴向上相互推移并且/或者相对于彼此翻转。各个滚珠的滚珠中心点可能从共同的径向平面朝着不同的、彼此相邻的径向平面推移。所得到的轴承负载会落在一条压力线上，这条压力线依据负载方向朝着一侧以大于0°的运行压力角向径向平面倾斜，并且在另一个方向上以0和小于90°之间的、相应的余角向旋转轴线倾斜。轴向分量部分地分布到滚珠轴承的滚珠上。径向分量依据轴向分量的大小仅分布在几个在周向侧彼此相邻的滚珠上，或者基于滚珠轴承的轴向预应力通过足够大的轴向分量或多或少地部分地分布到所有的滚珠上。滚动滚道的凹形的曲线的顶点根据轴承间隙、密切度和弹性挠度在轴向上如下地相互朝向对方推移，即，使得相比外滚道的相应的顶点，内滚动滚道的顶点位于另一个垂直地被旋转轴线穿过的径向平面内。压力椭圆及其重心与之相应地从共同的径向平面和顶点推出，并且同时向上来到滚动滚道的相应的边缘。当滚珠与滚动滚道的接触在此过远地移动到了边缘的边沿，那么压力椭圆就无法完全面式地形成。并且在边缘的棱边上“破缺”。在此产生的应力不均匀地分布，并且超出边缘的棱边。由此可能在边缘的边沿上产生不允许的棱边应力并且在滚珠中产生不希望的应力峰值。因此，具有两点接触的滚珠轴承只能承受有限的轴向支承负荷。因为深沟球轴承在根据本发明的使用中只能轴向地负载，所以这些负载首先有利地分布到所有的滚珠上而不是一部分上。深沟球轴承可以在高转速下使用，并且基于两点接触仅具有小的内摩擦。然而，深沟球轴承也只能在预期的轴向力比较小的情况下使用。
本发明的另一种和优选的构造方案因此规定了四点滚珠轴承的使用。在四点滚珠轴承中，内部的滚动滚道和外滚动滚道在任意的纵剖面内沿着穿过滚珠轴承的旋转轴线被分开，并且分别通过两条凹形的曲线或两个顶点来描述。这可以分别是在未分开的轴承圈的沟槽上或者由轴承圈的两个圈构成的、“分开的”沟槽上。由此得到相应的滚珠至少在额定状态下在四个触点上的接触。外滚动滚道具有其中两个触点，并且两个触点设计在内滚动滚道上。
沟槽在径向上彼此同心地如下布置，即，在沿着旋转轴线穿过滚珠轴承的任意的纵剖面中，相应地，外滚动滚道的一个顶点不仅与外滚动滚道的另一个顶点在轴向上相对置，而且还与内滚动滚道上的一个顶点径向地在一个平面内或者略微在轴向上错开地相对置。在此，内滚动滚道的顶点在额定状态下并且在负荷状态下具有相对于旋转轴线相同的径向间距，但是在轴向上彼此间隔开地处于不同的径向平面内。径向平面在轴向上与中心点径向平面相邻。这对于外滚动滚道同样成立。在正常情况下，相应地，内滚动滚道的一个顶点和外滚动滚道的一个顶点处于共同的径向平面内，这个共同的径向平面垂直地被滚珠轴承的旋转轴线穿过。在额定状态下，顶点是触点。
触点几何特征如下地构成，即，在四点滚珠轴承的每个滚珠上分别有一条压力线穿过位于第一径向平面内的、与外滚动滚道的触点并且穿过在第二径向平面内的、与内滚动滚道的触点地延伸，并且还有一条压力线穿过位于第二径向平面内的、与外滚动滚道的触点并且穿过位于第一径向平面内的、与内滚动滚道的触点地延伸。相应的压力线按照限定穿透过中心点径向平面内的相应的滚珠中心点。从其中一侧出发的压力线在共同的交点上与四点滚珠轴承的旋转轴线或传动装置的中心轴线相交。由此，分别有两条压力线在共同位于一个中心点径向平面内的滚珠中心点的其中一个滚珠中心点处交叉。旋转轴线上的交点在轴向上相互间隔开，并且在左侧和右侧与径向平面轴向地间隔开，滚珠中心点处在所述径向平面中。由此得到，压力线分别以大于0°的额定压力角并且以小于90°的、相应的余角相对于径向平面倾斜地定向。
在仅存在径向负荷的负荷状态下，四点滚珠轴承中的力分布到仅几个周侧彼此相邻的滚珠上，如此使得这几个滚珠支撑在滚珠轴承内的四个触点上。在具有径向的和轴向的负荷的负荷状态下，这些触点相对稳固地保持在顶点处，或者仅略微地从中移开，也就是说额定压力角和运行压力角相同或者几乎相同。这种偏差可以通过轴在运行间隙的框架内的翻转和密切度预先设定。滚动滚道进而轴承圈都相对稳固地保持在它们的位置上。因此，有利地不必考虑触点相对于相应的边缘的方位的变化。可以承受大的轴向负荷，尤其是交替负荷。
四点滚珠轴承的内摩擦在通常情况下、也就是在径向负荷下或者组合的径向-轴向负荷时、基于是四点接触所以相对较大。然而，在仅仅轴向负荷时，在四点滚珠轴承中基于运行间隙却形成按照角接触球轴承类型的两点接触，从而这个缺点可以通过根据本发明地使用四点滚珠轴承被排除。这就使得允许高的额定转速、深沟球轴承的两点接触的内摩擦较小与四点径向轴承的高强度这些优点统一起来。
附图说明
下面借助一种具有传动装置2的驱动单元1的实施例更详尽地阐述本发明。
图1示意性简化地用沿着传动装置2的中心轴线3的纵剖面图示出了驱动单元1。
图2不符合真实比例地放大示出了来自图1所示的传动装置2的细节Z。
具体实施方式
图1：驱动单元1具有电动马达式驱动器4，它的转子轴5与传动装置2的太阳轮6经由形状锁合连接有效地连接。形状锁合连接例如是通过花键建立起来的，从而太阳轮6相对于转子轴5能受限地轴向推移。由此确保了，转子轴5的支承部28不能够施加以太阳轮6的轴向力。传动装置2不完全地示出。可以看出壳体7和行星传动装置8的一部分。行星传动装置8至少由行星架10、太阳轮6和一组行星轮9构成。行星架10具有两个承载板10a和10b，在其上承载有行星销9a。行星轮9安置在行星销9a上。太阳轮6的和行星架10的旋转轴线分别是中心轴线3。太阳轮6利用轴向轴承11以与中心轴线3同向的方式轴向支撑或支承在传动装置2的构件34上。轴向轴承11安置在太阳轮6的、与转子轴5轴向背离的轴端部上并且安置在构件34中。构件34在本实施例中是行星架10。
图2：行星架10在承载板9b中具有壳体孔18，它是钻出、冲压或者任意地以其他方式引入到行星架10的材料中。在壳体孔18处于内部构造出内圆柱形的面18a。
轴向轴承11是滚珠轴承12。滚珠轴承12具有内圈14上的内滚动滚道13。内圈14是分开的并且固定地安置在太阳轮6的轴头6a上。在内圈14上构造有分开的内滚动滚道13。作为替选可以设想，内滚动滚道直接引入到轴头6a的表面中。此外，滚珠轴承12配有外圈15，其上构造有外滚动滚道16。外圈15在周侧绕着中心轴线3地围绕内圈14。由此，滚动滚道13和16彼此件同心地布置。在径向上、在外圈15和内圈14之间，滚珠17以列的方式在周侧绕着中心轴线3布置在滚动滚道13和16上。滚珠轴承12的旋转轴线和中心轴线3相互重合。外圈15在径向上相对于构件34可运动地自由设置，并且在此，在径向间隙S内能够在径向上相对于内圆柱形的面18a移动，而在轴向上朝着中心轴线3的两个方向轴向地固定在保险环19和壳体凸肩18b之间。轴向间隙S按照图2所示由环形缝隙20的缝隙尺寸S1和S2构成，其中的每一个尺寸在理想情况下是径向间隙S的一半。在理想情况下，太阳轮6在行星轮9上如下地定心，即，它的旋转轴线精确同心地与中心轴线3相一致。太阳轮6支承在传动装置2的仅一个支承部位上，该传动装置具有滚珠轴承12作为唯一的轴承。优点在于，太阳轮6因此可以通过在间隙的框架内相对于中心轴线3翻转和/或平行移动而不受阻碍地定心。
图1和2：滚珠轴承12是四点滚珠轴承，其中，滚珠的滚珠中心点23位于垂直地延伸到附图平面内的中心点径向平面ME中。四点滚珠轴承在所示出的并且沿着中心轴线3延伸的纵剖面中(尤其是见图2)分别通过两个假想的、在滚珠中心点23处交叉的且在此分别穿过滚珠与内滚动滚道13的第一触点24和与外滚动滚道16的第二触点25的接触线21和22来表征。在每个径向平面E1或E2中存在接触点24和25。两个径向平面E1和E2在左边平行于中心点径向平面ME地延伸。每一条接触线都以90°＞α＞0°的角度向中心轴线倾斜，优选以90°＞α＞55°的角度向中心轴线倾斜。从这种接触几何形态和滚珠轴承12中的间隙出发，太阳轮6根据负荷方向通过朝着其中一个轴向方向的轴向力经由轴凸肩26支撑在内圈上并且沿着接触线22经由外圈15和保险环19支撑在壳体孔18中，或者通过朝着另一个轴向方向的轴向力经由保险环27支撑在内圈14上并且沿着接触线21经由外圈15支撑在壳体凸肩18b上。所选择的角度范围确保了，可以使用标准的四点滚珠轴承、例如目录产品系列作为轴向轴承，并且轴向上的可负荷能力在高转速下仍处于最佳的范围内。
图1：行星架10绕着中心轴线3能旋转地支承在第一支承部位29和在轴向上与第一支承部位间隔开的第二支承部位30处，以及在相反的轴向方向上固定地支撑在壳体7上。每个支承部位29和30都具有角接触球轴承31和32。各个角接触球轴承31和32在根据图1所示的纵剖面中通过接触线33来表征，这些接触线以90°＞α＞0°的角度相对于中心轴线3倾斜。在此，角接触球轴承31和32以如下方式相对彼此地设立，即，接触线33分别在轴向地位于两个支承部位29和30之间的交点35处与中心轴线3相交。滚珠轴承12与其中一个角接触球轴承32同心地如下布置，即，使得它被角接触球轴承32围绕，从而两个滚珠轴承12和32所需要的轴向的结构空间有利地减少到仅一个滚珠轴承的空间需求。
附图标记列表
1 驱动单元
2 传动装置
3 中心轴线
4 电动马达式驱动器
5 转子轴
6 太阳轮
6a 轴头
7 壳体
8 行星传动装置
9 行星轮
9a 行星销
10 行星架
10a 承载板
10b 承载板
11 轴向轴承
12 滚珠轴承
13 内滚动滚道
14 内圈
15 外圈
16 外滚动滚道
17 滚珠
18 壳体孔
18a 内圆柱形的表面
18b 壳体凸肩
19 保险环
20 环形缝隙
21 接触线
22 接触线
23 滚珠中心点
24 触点
25 触点
26 轴凸肩
27 保险环
28 转子轴的支承部
29 支承部位
30 支承部位
31 角接触球轴承
32 角接触球轴承
33 接触线
34 构件
35 交点