具有可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的元件的設(shè)備、優(yōu)選為行星齒輪傳動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的元件(2，3，4，5，6，8，16)的設(shè)備(1)，其中至少一個(gè)第一元件(3)在至少一個(gè)支承部位上可轉(zhuǎn)動(dòng)地或可樞轉(zhuǎn)地安裝在第二元件(6)上，其中第二元件(6)距設(shè)備(1)的中軸線(17)以一定徑向間距安裝在可圍繞設(shè)備(1)的中軸線(17)旋轉(zhuǎn)的第三元件(4)上，并且其中支承部位具有至少一個(gè)第四元件(8)，所述第四元件在至少一個(gè)滑動(dòng)接觸區(qū)中與這些元件中的一個(gè)元件至少暫時(shí)滑動(dòng)接觸，其中在滑動(dòng)接觸區(qū)中，設(shè)備的這些元件中的至少一個(gè)元件上的至少一個(gè)表面部段具有至少一個(gè)由鎳-磷酸鹽合金構(gòu)成的層，其中在層中分布有至少一種固態(tài)潤(rùn)滑劑的顆粒(17)。
【專利說(shuō)明】具有可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的元件的設(shè)備、優(yōu)選為行星齒輪傳動(dòng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有可相對(duì)運(yùn)動(dòng)的元件的設(shè)備、優(yōu)選為行星齒輪傳動(dòng)裝置，其中 至少一個(gè)第一元件在至少一個(gè)支承部位上可轉(zhuǎn)動(dòng)地或可樞轉(zhuǎn)地安裝在第二元件上，其中第 二元件距設(shè)備的中軸線以一定徑向間距安裝在可圍繞設(shè)備的中軸線旋轉(zhuǎn)的第三元件上，并 且其中支承部位具有至少一個(gè)第四元件，所述第四元件在至少一個(gè)滑動(dòng)接觸區(qū)中至少暫時(shí) 地與這些元件中的一個(gè)元件滑動(dòng)接觸。
【背景技術(shù)】
[0002] 這種設(shè)備是偏心輪傳動(dòng)裝置，例如行星齒輪傳動(dòng)裝置。
[0003] 在行星齒輪傳動(dòng)裝置中，在相應(yīng)的支承部位中，各一個(gè)行星齒輪借助于至少一個(gè) 滾動(dòng)軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在行星銷上。行星銷距行星齒輪傳動(dòng)裝置的中軸線以一定徑向間距 固定在行星架上。如果行星架圍繞中軸線旋轉(zhuǎn)，那么行星銷和相應(yīng)的行星齒輪借助滾動(dòng)軸 承在圓形的環(huán)繞軌道上圍繞中軸線環(huán)繞運(yùn)行。環(huán)繞軌道的半徑相應(yīng)于行星銷的銷軸線與中 軸線的徑向間距。
[0004] 在行星齒輪的支承部位中設(shè)有滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承作為徑向軸承并且通常設(shè)有 滑動(dòng)軸承作為軸向軸承。
[0005] 這種布置的特征是，滾動(dòng)軸承在相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)行期間不僅通過(guò)通常的支承負(fù)荷負(fù) 載，而且也承受離心力的影響。離心力從安裝在銷或栓上的元件和可能與所述元件連接的 其他元件的質(zhì)量以及滾動(dòng)軸承的元件的質(zhì)量得出。所述離心力的大小取決于環(huán)繞軌道的半 徑和行星架的轉(zhuǎn)速。
[0006] 行星齒輪傳動(dòng)裝置在技術(shù)方面廣泛傳播。借助本發(fā)明特別關(guān)注車輛變速器中的行 星齒輪傳動(dòng)裝置。對(duì)行星齒輪的支承部位的要求由于現(xiàn)今的變速器的行星架所承受的提高 的轉(zhuǎn)速是非常高的。
[0007] 在現(xiàn)今的自動(dòng)變速器的行星齒輪傳動(dòng)裝置中，行星齒輪與中軸線的徑向間距是相 對(duì)大的或者轉(zhuǎn)速是相對(duì)高的。借助于轉(zhuǎn)動(dòng)軸承支撐的元件和轉(zhuǎn)動(dòng)軸承的元件所承受的加速 度的由這兩個(gè)影響因素造成的數(shù)值能夠完全達(dá)到重力加速度的5000倍。這種高的加速度 造成支承部位中的高的力，所述力是由行星齒輪的重量和滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)造成的離心力。 所述力能夠與由通常的功率輸入得到的在滾動(dòng)軸承中的支承負(fù)荷相加。
[0008] 高負(fù)荷的元件在滾動(dòng)軸承中尤其為滾動(dòng)體和保持架，在所述保持架中引導(dǎo)滾動(dòng) 體。梯子狀構(gòu)成的保持架是承受尤其高負(fù)荷的，因?yàn)槠鋫?cè)邊緣和橫向連接部與主尺寸橫截 面和寬度相比具有相對(duì)小的橫截面從而在高的負(fù)荷和離心力下彈性變形。由于持續(xù)的彎曲 交變負(fù)荷而緩慢進(jìn)行的疲勞過(guò)程引起材料疲勞并且最終引起裂紋，通過(guò)所述裂紋，保持架 過(guò)早失效。凹陷部的角中的相對(duì)尖銳的棱邊是在機(jī)械交變負(fù)荷下具有相應(yīng)的切口效應(yīng)的潛 在的切口。因此，滾動(dòng)軸承專業(yè)技術(shù)人員持久地致力于優(yōu)化保持架幾何形狀并且尋找改進(jìn) 保持架的強(qiáng)度的其他措施。因此，從DE 10 2010 009 391 Al中已知，行星齒輪支承裝置的 保持架的疲勞強(qiáng)度能夠通過(guò)用顆粒噴射、通過(guò)所謂的"珠擊法"來(lái)改進(jìn)。然而，這種預(yù)防措 施并非始終是足夠的。
[0009] 行星齒輪支承裝置的滾動(dòng)體是滾柱。滾柱在輪廓中是外部柱形的元件，其側(cè)面和 端側(cè)也能夠是凹球形的或凸球形的。滾柱在與行星齒輪支承裝置相關(guān)時(shí)也稱作為滾針。滾 針是下述滾柱，所述滾柱的軸向長(zhǎng)度與其標(biāo)稱直徑的比值大于或等于數(shù)值3。柱形滾柱和圓 筒滾柱是下述滾柱，在所述滾柱中，所述比值小于數(shù)值3。保持架的輪廓是空心柱形的并且 其結(jié)構(gòu)梯子狀地由沿環(huán)周方向伸展的側(cè)邊緣中斷，所述側(cè)邊緣軸向地通過(guò)橫向連接部彼此 連接。橫向連接部沿環(huán)周方向上在保持架的凹陷部上相對(duì)置。在凹陷部中容納滾柱。
[0010] 在行星齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，相應(yīng)的滾動(dòng)軸承一起旋轉(zhuǎn)。滾柱依次經(jīng)過(guò)負(fù)荷區(qū)并且在此借 助于保持架帶動(dòng)在負(fù)荷區(qū)之外滾動(dòng)的滾動(dòng)體。沒(méi)有穿過(guò)滾動(dòng)軸承的負(fù)荷區(qū)的滾柱由于打滑 并且由于其慣性相對(duì)于下述滾柱保持，所述滾柱向回穿過(guò)負(fù)荷區(qū)并且在此沿環(huán)周方向支撐 在橫向連接部上的凹陷部中。負(fù)荷區(qū)中的滾動(dòng)體由于其牽引保持架，并且其他的滾動(dòng)體經(jīng) 由保持架牽引直至所述滾動(dòng)體運(yùn)行到負(fù)荷區(qū)中。滾動(dòng)體的慣性并且附加地在開(kāi)始描述的離 心力的影響尤其作用于保持架的橫向連接部和保持架的側(cè)邊緣，滾柱支撐在所述橫向連接 部上，并且橫向連接部從所述側(cè)邊緣以橫梁狀的方式伸出。因?yàn)闈L動(dòng)體依次穿過(guò)負(fù)荷區(qū)，保 持架在旋轉(zhuǎn)時(shí)持續(xù)交替地由拉力和壓力負(fù)載并且在此變形。此外，保持架在離心力的方向 上變形。
[0011] 滾動(dòng)體和相應(yīng)的保持架之間的接觸是滾動(dòng)體和保持架的相互撞擊的表面部段上 的滑動(dòng)接觸區(qū)中的滑動(dòng)接觸。此外，保持架在加速度高的情況下由于其自重和由此造成的 離心力變形，這也能夠引起滾柱和保持架之間的滑動(dòng)接觸。
[0012] 行星齒輪傳動(dòng)裝置的保持架在相應(yīng)的滾動(dòng)體在其保持架凹陷部中的凹陷部間隙 足夠的前提下在行星架旋轉(zhuǎn)的情況下通過(guò)離心力向外壓靠外部滾道或壓靠外部滾道側(cè)面 的部段并且支撐在那里。如果滾動(dòng)軸承同時(shí)旋轉(zhuǎn)，那么相應(yīng)的保持架相對(duì)于行星齒輪圍繞 行星銷環(huán)繞運(yùn)行并且在外部在行星齒輪上引導(dǎo)，由此保持架的表面部段相對(duì)于行星齒輪的 表面部段在滑動(dòng)接觸區(qū)中滑動(dòng)地彼此靠近地行進(jìn)。
[0013] 在理想的滾動(dòng)接觸的情況下，滾柱的旋轉(zhuǎn)軸線平行于行星銷的旋轉(zhuǎn)軸線取向。支 承部位中的不規(guī)則性，例如栓或保持架的變形、離心力和間隙能夠引起滾柱的傾斜位置，使 得其旋轉(zhuǎn)軸線不再平行于栓的旋轉(zhuǎn)軸線取向。得到沿軸向方向的推力，所述推力引起滾柱 的所謂的擰緊。在此，滾柱能夠軸向地在保持架上行進(jìn)，所述保持架由此本身軸向地壓靠周 圍環(huán)境。所述周圍環(huán)境在行星齒輪傳動(dòng)裝置中通過(guò)行星架的表面部段或通常通過(guò)滑動(dòng)盤形 成。保持架圍繞行星銷的旋轉(zhuǎn)使所述行星銷相對(duì)于行星架或滑動(dòng)盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得保持架 的端側(cè)的表面部段與滑動(dòng)接觸區(qū)中的周圍環(huán)境處于滑動(dòng)接觸。
[0014] 滑動(dòng)接觸區(qū)隱藏過(guò)早磨損的可能性，因?yàn)橥ǔ２荒軌驅(qū)⒆銐虻臐?rùn)滑劑引入到滑動(dòng) 接觸區(qū)中，因?yàn)榛瑒?dòng)接觸區(qū)中的摩擦配合物的表面是粗糙的和/或因?yàn)闈?rùn)滑膜撕裂。此外， 在此出現(xiàn)的摩擦力引起能量損耗。從US 5, 482, 385 A中已知一種滾動(dòng)軸承，所述滾動(dòng)軸承 的保持架在用于可能的滑動(dòng)接觸的表面部段上設(shè)有滾柱并且在周圍環(huán)境上設(shè)有覆層。磨損 保護(hù)和滑動(dòng)層由鎳和磷組成，并且固體潤(rùn)滑劑的組成部分包括PTFE。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0015] 本發(fā)明的目的是，提供一種這種類型的設(shè)備，所述設(shè)備的處于摩擦接觸的元件具 有改善的磨損和滑動(dòng)特性。
[0016] 所述目的根據(jù)權(quán)利要求1的主題來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0017] 本發(fā)明尤其涉及一種行星齒輪傳動(dòng)裝置，所述行星齒輪傳動(dòng)裝置具有可相對(duì)運(yùn)動(dòng) 的元件，其中至少一個(gè)構(gòu)成為行星齒輪的第一元件在至少一個(gè)支承部位上可轉(zhuǎn)動(dòng)地或可樞 轉(zhuǎn)地安裝在構(gòu)成為行星銷的第二元件上，其中行星銷距行星齒輪傳動(dòng)裝置的中軸線以一定 徑向間距安裝在可圍繞行星齒輪傳動(dòng)裝置的中軸線旋轉(zhuǎn)的行星架上，并且其中支承部位具 有至少一個(gè)構(gòu)成為保持架、起動(dòng)盤或行星架的第四元件，所述第四元件在至少一個(gè)滑動(dòng)接 觸區(qū)中至少暫時(shí)地與這些元件中的一個(gè)元件滑動(dòng)接觸，其中在滑動(dòng)接觸區(qū)中，在設(shè)備的這 些元件中的至少一個(gè)元件上的至少一個(gè)表面部段具有至少一個(gè)由鎳-磷合金構(gòu)成的層，其 中在層中分布有至少一種固態(tài)潤(rùn)滑劑的顆粒。
[0018] 表面部段的金屬粗糙的表面的優(yōu)選在用層覆層之前的表面粗糙度Ra與覆層的垂 直于表面測(cè)量的層厚度S的比值V在用層對(duì)表面部段覆層之后具有至少為0. 0008至3的 數(shù)值。
[0019]
【權(quán)利要求】
1. 一種具有能相對(duì)運(yùn)動(dòng)的元件（2, 3,4, 5,6,8,16)的設(shè)備（1)，所述元件中的至少一個(gè) 第一元件（3)在至少一個(gè)支承部位上能轉(zhuǎn)動(dòng)地或能樞轉(zhuǎn)地安裝在第二元件（6)上，其中所 述第二元件（6)距所述設(shè)備（1)的中軸線（17)以一定徑向間距安裝在能圍繞所述設(shè)備（1) 的所述中軸線（17)旋轉(zhuǎn)的第三元件（4)上，并且其中所述支承部位具有至少一個(gè)第四元件 (8)，所述第四元件在至少一個(gè)滑動(dòng)接觸區(qū)中至少暫時(shí)地與所述元件中的一個(gè)元件處于滑 動(dòng)接觸，其中在所述滑動(dòng)接觸區(qū)中，在所述設(shè)備的所述元件中的至少一個(gè)元件上的至少一 個(gè)表面部段具有至少一個(gè)由鎳-磷酸鹽合金構(gòu)成的層，其中在所述層中分布有至少一種固 態(tài)潤(rùn)滑劑的顆粒（17)， 其特征在于，所述表面部段的金屬粗糙的表面的表面粗糙度0U與所述層的層厚度 (S)的比值（V)具有至少為0. 0008至3的數(shù)值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述層粘附在所述表面部段的金屬粗糙 的表面上，其中所述比值V具有至多為0.005至1.2的數(shù)值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備在所述支承部位中具有至少一 個(gè)滾動(dòng)軸承（7)，借助所述滾動(dòng)軸承，所述第一元件（3)安裝在所述第二元件（6)上，其中所 述滾動(dòng)軸承（7)具有至少一排在環(huán)周側(cè)圍繞所述第二元件（6)設(shè)置的滾柱（9a)并且至少 具有帶有所述表面部段的所述第四元件（8)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其特征在于，所述第四元件（8)是至少一個(gè)保持 架（8a)，在所述保持架中引導(dǎo)所述滾柱（9a)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備（1)在所述支承部位上具有 至少一個(gè)起動(dòng)盤（16)，在所述起動(dòng)盤上，所述第一元件（3)和/或所述第四元件（8)開(kāi)始軸 向運(yùn)行。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備在所述支承部位上具有至少 一個(gè)起動(dòng)盤（16)，在所述起動(dòng)盤上，至少所述第一元件（3)開(kāi)始軸向運(yùn)行，其中所述起動(dòng)盤 (16)是所述第四元件（8)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一元件（3)是能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝 在所述第二元件（6)上的行星齒輪（3a)，其中所述第二元件（6)是行星銷（6a)，所述行星 銷保持在構(gòu)成為行星架（4a)的第三元件（4)上，其中所述行星架（4a)設(shè)置成能圍繞所述 中軸線（17)旋轉(zhuǎn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其特征在于，所述層在所述元件（2,3,4,5,6， 8.16) 中的一個(gè)元件的至少一個(gè)所述表面部段上具有從所述表面部段的金屬表面開(kāi)始的為 0? 5iim-100iim 的層厚度（S)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其特征在于，至少一種所述固態(tài)潤(rùn)滑劑是PTFE。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其特征在于，所述層至少在所述元件（2, 3， 4, 5,6,8,16)中的一個(gè)元件的表面部段上具有在至少65 %至90%重量百分比的鎳、1 %至 15%的磷和1%至20%的由固態(tài)潤(rùn)滑劑構(gòu)成的顆粒（18)的范圍中的組成成分。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其特征在于，所述層至少在所述元件（2, 3， 4.5.6.8.16) 中的一個(gè)元件的表面部段上具有在至多85%至90%重量百分比的鎳、8%至 10%的磷和2%至5%的由固態(tài)潤(rùn)滑劑構(gòu)成的顆粒（18)的范圍中的組成成分。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的設(shè)備，其特征在于，所述層具有500HV至550HV的表 面硬度。
【文檔編號(hào)】F16C33/44GK104350309SQ201380029877
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月25日
【發(fā)明者】安德烈亞斯·齊格勒, 于爾根·溫德里希, 亞歷山大·帕布斯特 申請(qǐng)人:舍弗勒技術(shù)有限兩合公司