CN102182815A - 一种准双曲面齿轮传动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提出一种准双曲面齿轮传动机构，在保证足够支撑刚度和耐久性要求的前提下，减少润滑油量和传动摩擦损失，同时结构紧凑，可实现装置的高传递效率和轻量化要求。本发明的准双曲面齿轮传动机构包括设置于壳体内的呈90度交角的主动轴和从动轴，所述主动轴和从动轴利用准双曲面齿轮副连接；关键在于还包括一个轴向限位于主动轴轴体的双列角接触球轴承，所述双列角接触球轴承的外环与壳体内壁相抵，内环套接于主动轴的轴体上；所述双列角接触球轴承设置有连通其内部与壳体内部空腔的油道。上述传动机构应用于汽车特别是全轮驱动汽车的传动系统结构中，能有效提高汽车燃油经济性，带来巨大的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，特别涉及到一种准双曲面齿轮传动机构。
背景技术
在汽车中通常都设置一对准双曲面齿轮副传动机构，以改变发动机的扭矩方向，实现发动机与车轮之间的扭矩传递。传统的准双曲面齿轮传动机构结构如图1所示，主动轴10与从动轴13通过一对准双曲面齿轮副4成轴交角90°啮合。当主动轴10接收到从发动机传递过来转矩后，带动从动轴13转动，实现转矩变向传动，以驱动车轮转动，牵引汽车前进或后退。在此过程中，主动轴10在转动中将承担来自于齿轮副4啮合时产生的反作用力，即承担来自于反作用力的径向载荷与轴承载荷作用。由于这两种载荷的作用，主动轴10在转动中将产生偏转，因此，用一对圆锥滚子轴承11和12来支撑主动轴10，用于抑制由上述两种载荷引起的主动轴10产生的偏转，使其达到所需的载荷承载能力、耐久性、刚度的要求。
在圆锥滚子轴承11（12）中，滚子6（9）和内环5（8），以及滚子6（9）和外环2（3）分别线接触，以使得整个线接触部分承受来自主动轴10的径向载荷和轴向载荷，同时利用轴套7与壳体外侧的锁紧螺母1的在轴向上的预紧，使得圆锥滚子轴承11（12）的预紧力达到一定的水平，并保证其刚度能满足要求。
为了满足圆锥滚子轴承11（12）支撑所要求的足够耐久性和刚度，对其保持足够必要的润滑显得极其重要。当主动轴10转动时，会同时搅动润滑油，使润滑油进入到圆锥滚子轴承11（12）中的滚子6（9）和内环5（8）、以及滚子6（9）和外环2（3）之间，以便于形成油膜。而为了更容易产生油膜，通常采用高粘度的油品进行润滑。另外主动轴10在工作时转速很高，其转动时产生的摩擦阻力较大，易产生较高的热量，其润滑环境相对来说要求更为严格，某些极端情况下可能会出现润滑不良为导致轴承烧伤，发生胶合现象，因此必须增大润滑油量。
综上所述，上述利用圆锥滚子轴承进行支撑的准双曲面齿轮传动装置主要存在下述问题：1、圆锥滚子轴承工作时，滚子与内、外环为线接触，运转阻力大；2、润滑油量大，搅油损失的动能大；3、为了更易形成油膜，用高粘度的油品进行润滑，增大了搅油阻力；4、圆锥滚子轴承成对使用，中间用轴套进行预紧，传动机构占用的布置空间大，增加了装置的重量，从而影响了汽车的轻量化。
发明内容
本发明的目的是提出一种准双曲面齿轮传动机构，在保证足够支撑刚度和耐久性要求的前提下，减少润滑油量和传动摩擦损失，同时结构紧凑，可实现装置的高传递效率和轻量化要求。
本发明的准双曲面齿轮传动机构包括设置于壳体内的呈90度交角的主动轴和从动轴，所述主动轴和从动轴利用准双曲面齿轮副连接；关键在于还包括一个轴向限位于主动轴轴体的双列角接触球轴承，所述双列角接触球轴承的外环与壳体内壁相抵，内环套接于主动轴的轴体上；所述双列角接触球轴承设置有连通其内部与壳体内部空腔的油道。
本发明将主动轴的轴体利用一个双列角接触球轴承支撑，此种轴承内部设置有一对相对的角接触球轴承，且两个角接触球轴承的安装位置非常近，几乎靠在一起，此角接触球轴承的受力线的交点是它的等效支撑点，支撑点之间的间距是支撑臂长。采用这种支撑方式，其支撑臂较长，且一个支撑点靠近准双曲面齿轮副，因此能有效承受作用在主动轴轴体上的径向载荷和轴向载荷，满足所需的支撑刚性要求。这种双列角接触球轴承的长度大大小于圆锥滚子轴承的长度，因此在布置上结构紧凑，能有效节省容间，实现装置的小型化轻量化。此外，由于角接触球轴承的内、外圈与滚珠都是点接触，摩擦阻力极小，对润滑油量要求较少，且对油品粘度要求也较低，整个运转过程中产生的搅油损失和产生的热量损失都很小，可以有效提高传动效率。
进一步地，所述主动轴的轴体的锁紧螺母设置在靠近准双曲面齿轮副的一端，充分利用壳体内的空间，这样可以节省所需的轴向布置空间，实现装置的小型化与轻量化。
具体来说，所述油道为经由双列角接触球轴承的外环表面及侧部进入到双列角接触球轴承滚珠与内环、外环之间空腔的通孔，在主动轴转动时，壳体内的润滑油被齿轮副搅动，飞溅到双列角接触球轴承的外环表面及侧部，再通过油道进入到滚珠与内环、外环之间的空腔，在滚珠表面及内环、外环的内侧面形成油膜，对双列角接触球轴承进行润滑。
所述双列角接触球轴承的轴向限位方式有如下两种：1、所述双列角接触球轴承的一侧与主动轴的轴体上设置的凸块相抵，另一侧与壳体的内侧壁相抵。该种方式结构简单，易于加工和装配。2、所述双列角接触球轴承的一侧与主动轴的轴体上设置的凸块相抵，另一侧与一个固定连接于主动轴轴体上的法兰轴的内端面相抵。该种方式可以通过调节法兰轴的轴向位置来调节对双列角接触球轴承的压紧程度，从而使主动轴与从动轴的准双曲面齿轮副啮合配合效果更好。
上述凸块可以为卡设在主动轴轴体上的卡环，也可以为主动轴的齿轮，直接利用齿轮对双列角接触球轴承进行轴向限位可以节省成本。
本发明的准双曲面齿轮传动机构结构紧凑，在保持了足够的支撑刚度，承担必要的径向载荷和轴向载荷的前提下，节省了布置空间，减轻了整体重量，且所需的润滑油量极少，对油品的粘度要求极低，产生的搅油能量损失极小，低速和高速运转时传动摩擦阻力损失极小，提高了传动效率，应用于汽车特别是全轮驱动汽车的传动系统结构中，能有效提高汽车燃油经济性，带来巨大的经济效益。
附图说明
图1是传统的准双曲面齿轮副传动机构的结构示意图。
图2是本发明的准双曲面齿轮副传动机构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明。
实施例1：
如图2所示，本实施例的准双曲面齿轮传动机构包括设置于壳体14内的呈90度交角的主动轴10和从动轴13，主动轴10和从动轴13利用准双曲面齿轮副4连接；关键在于还包括一个轴向限位于主动轴轴体的双列角接触球轴承16，双列角接触球轴承的外环17与壳体14内壁相抵，双列角接触球轴承的内环18套接于主动轴10的轴体上；双列角接触球轴承设置有连通其内部与壳体内部空腔的油道21，油道21为经由双列角接触球轴承的外环17表面及侧部进入到双列角接触球轴承滚珠15与内环18、外环17之间空腔的通孔；主动轴10的轴体的锁紧螺母23设置在靠近准双曲面齿轮副4的一端，以充分利用壳体内的空间，实现装置的小型化与轻量化。
双列角接触球轴承的一侧与卡设在主动轴10轴体上的卡环19相抵，另一侧与一个固定连接于主动轴10轴体上的法兰轴20的内端面相抵。
当动力从发动机传递出后，经过一系列传递路线后，到达主动轴10，主动轴10通过准双曲面齿轮副4将力矩改变方向，并高效地传递给从动轮13，最终传递给车轮。主动轴10轴体上套接的双列角接触球轴承16来支撑主动轴10轴体，承载准双曲面齿轮副4啮合时的作用力所产生的轴向载荷与径向载荷，保证必要的刚性要求。在主动轴10转动时，壳体内的润滑油被准双曲面齿轮副4搅动，飞溅到双列角接触球轴承的外环17表面及侧部，再通过油道21进入到滚珠15与内环18、外环17之间的空腔，在滚珠15表面及内环18、外环17的内侧面形成油膜，对双列角接触球轴承进行润滑。
Claims (7)
1.一种准双曲面齿轮传动机构，包括设置于壳体内的呈90度交角的主动轴和从动轴，所述主动轴和从动轴利用准双曲面齿轮副连接；其特征在于还包括一个轴向限位于主动轴轴体的双列角接触球轴承，所述双列角接触球轴承的外环与壳体内壁相抵，内环套接于主动轴的轴体上；所述双列角接触球轴承设置有连通其内部与壳体内部空腔的油道。
2.根据权利要求1所述的准双曲面齿轮传动机构，其特征在于所述主动轴的轴体的锁紧螺母设置在靠近准双曲面齿轮副的一端。
3.根据权利要求1所述的准双曲面齿轮传动机构，其特征在于所述油道为经由双列角接触球轴承的外环表面及侧部进入到双列角接触球轴承滚珠与内环、外环之间空腔的通孔。
4.根据权利要求1或2或3所述的准双曲面齿轮传动机构，其特征在于所述双列角接触球轴承的一侧与主动轴的轴体上设置的凸块相抵，另一侧与壳体的内侧壁相抵。
5.根据权利要求4所述的准双曲面齿轮传动机构，其特征在于所述凸块为主动轴的齿轮。
6.根据权利要求1或2或3所述的准双曲面齿轮传动机构，其特征在于所述双列角接触球轴承的一侧与主动轴的轴体上设置的凸块相抵，另一侧与一个固定连接于主动轴轴体上的法兰轴的内端面相抵。
7.根据权利要求6所述的准双曲面齿轮传动机构，其特征在于所述凸块为主动轴的齿轮。
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