用于在电驱动装置中降低结构噪声的齿轮制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于降低在电驱动装置中的结构噪声的齿轮(1)，齿轮具有齿圈(11)和轮毂(12)，轮毂在轴座(13)和齿圈(11)之间具有结构化的圆环形的或瓦楞形的桥接部(14)，其特征在于，

【技术实现步骤摘要】
用于在电驱动装置中降低结构噪声的齿轮


[0001]本专利技术涉及一种用于在电驱动装置中降低结构噪声的齿轮。

技术介绍

[0002]本专利技术的应用领域在于具有实心的轻量化结构传动元件的电驱动技术，尤其是在汽车工业中在用于电动车的应用中。
[0003]尤其是自应用电的和混合动力驱动装置以来，车辆变得越来越安静。由此，车辆的驾驶员和乘员对以前被内燃机的噪声水平掩盖的其它不正常的噪声更敏感(所谓的覆盖噪声)。
[0004]由于在电动车中没有内燃机的覆盖噪声，对于“不习惯的”人耳来说变速器噪声可能也成为显著的干扰因素。因此，由于锻造、淬硬处理、耐久性、质量限制、装配、涂油、齿部微观和宏观几何结构以及尤其是变速器声学的彼此矛盾的要求，在开发整体的电驱动装置时，变速器和单个齿轮体的设计是其中一个最大的挑战。
[0005]在电驱动装置中，整个系统的质量起到非常重要的作用。因此，驱动齿轮要求轻量化结构设计并且通过在轴座和齿圈之间提供降低质量的桥接部来降低轮毂的质量。
[0006]此外，在典型的单档位配置方案中，宽的电动机工作范围(该工作范围在宽的转速范围内具有最大扭矩并且因此仅仅需要数量很少的档位)导致，所有齿轮无中断地彼此啮合并且由于高的转速必须承受显著更多次的滚动。由于用于电动车中的变速器的耐久性规定，导致对单个齿轮的耐用度的要求显著提高。可通过以下方式提高耐用度，即，增大齿轮直径和/或齿轮宽度。
[0007]在上述边界条件下，在测量电驱动装置的结构噪声时发现，主要由于齿轮体谐振的噪声峰值水平引起在单个变速器级中的所谓的NVH特性(noise vibration harshness
‑
噪声、振动与声振粗糙度)。
[0008]从现有技术中已知考虑齿轮的轻量化结构要求的不同的解决方案。通过EP 3 667 124 A1已知相关的公开内容，在其中，在金属的轴座和金属的齿圈之间，齿轮毂通过由塑料(合成树脂)制成的桥接部与均匀分布的开口结构和到齿圈的每个单个齿区域的槽中的接合部相连接。对于齿轮的刚性和耐久性来说，非整体的结构形式是不利的。
[0009]此外，从DE 10 2014 107 924 A1中已知用于在齿轮中降低噪声的齿轮组件，在其中，描述了一种具有可在周向上在主齿轮毂上旋转的齿轮的主齿轮，其中，可旋转的齿轮通过加工到主轮毂中的槽形密封圈预紧，以用于在与配合齿轮啮合时减小齿轮间隙。
[0010]以同样的意图，DE 10 2017 113 900 A1公开了一种具有可分式的正齿部的齿轮组件，其具有主齿轮和可旋转的齿轮，其中，可旋转的齿轮装在主齿轮的轮毂上并且具有与主齿轮不同的旋转轴线，从而可通过可调整的旋转角度平衡齿轮的一定的偏心度并且降低工作噪声。在所有上述结构措施中，都不是齿轮的整体的结构形式，并且在变速器中降低结构噪声时仅仅设置为齿啮合间隙的最小化。

技术实现思路

[0011]本专利技术的任务是，寻求用于降低用于电动车的变速器的结构噪声的方案，该方案在保持期望的齿轮体轻量化结构形式的同时有效地减少了与谐振相关的噪声增大。
[0012]在用于降低在电驱动装置中的结构噪声的以轻量化结构形式的齿轮中，齿轮具有齿圈和轮毂，轮毂在轴座和齿圈之间具有结构化的圆环形的或瓦楞形的桥接部，该任务通过以下方式实现，即，桥接部具有这样的结构，即，该结构构造成与绕齿轮的旋转轴线均匀质量分布有区别，并且具有轴向对称性以避免不平衡。
[0013]有利地，作为与均匀质量分布的区别，在桥接部的结构中存在质量分布的相对于旋转轴线二重的旋转对称性。
[0014]在此尤其是，齿轮的桥接部具有相邻的不同结构化的包括不同的质量分布的扇形部，扇形部成对地存在并且在绕齿轮的旋转轴线旋转180
°
之后可重合。优选地不同结构化的扇形部相继连续地构造成四分之一、六分之一或八分之一圆扇形。
[0015]在第一实施方案中，通过改变凹口或开口的位置、数量或尺寸或者桥接部的这种质量分布变量的组合，可调整在扇形部中不同的质量分布。
[0016]在第二实施方案中，通过改变肋部或桥接部的位置、数量或尺寸或者这种变量的组合，调整不同的质量和刚性分布。
[0017]在不同的质量分布的另一设计方案中，可通过改变凹部或筋部或其它构造成瓦楞形的结构的位置、数量或尺寸或者这种变量的组合，建立桥接部的不同的质量和刚性分布。
[0018]此外有利的是，通过由凹口、开口、肋部、辐条或凹部、筋部或者其它瓦楞形结构组成的结构中的至少两个的组合，对桥接部进行结构化设计。
[0019]适宜地，可通过齿轮轻量化结构技术的增材式和减材式方法实现凹口、开口、肋部、辐条或凹部、筋部或其它瓦楞形结构的造型。
[0020]此外证实为有利的是，桥接部的剩下的本体结构配有在轴座处和齿圈处的加强的、倾斜的或倒圆的脚部区域。
[0021]本专利技术基于的认识是，在轻量化结构齿轮中，齿轮的质量主要集中在旋转轴线之外，并且由于齿轮体的重量优化的设计方案产生齿轮体的相对低的固有频率，其中，尤其容易通过齿部激励来激励齿轮体的对称的固有模态振动。
[0022]因此，寻求抑制对称的固有模态的方案。
[0023]本专利技术的核心想法在于，通过有目的地引入绕齿轮的旋转轴线不均匀的质量和刚性分布来影响谐振特性。
[0024]找到的解决方案在于，通过在齿圈和轮毂之间的非周期性的几何结构，分割对称的固有模态并且使其分布到不同的频率上。对于非周期性的轮毂结构的设计方案，存在的附加的边界条件是，通过质量和刚性分布的变化没有带来绕齿轮的旋转轴线的附加的不平衡。为此，齿轮体几何结构需要至少二重的旋转对称性。
[0025]为了区别于周期性的质量均匀分布，尤其是当轮毂构造成在轴座和齿圈之间的近似圆环形的桥接部时，在制造齿轮确切的说其轮毂时主要有以下解决方案：
[0026]‑
开口(任意制造的凹口或缺口)的非周期性的位置、形状或尺寸，
[0027]‑
相继的肋部或辐条的非周期性的位置、形状或尺寸，或者
[0028]‑
由非周期性的相继的筋部、凹部或相似结构组成的桥接部的瓦楞形设计。
[0029]此外，这些解决方案中的至少两个的组合也是可行的。
[0030]如下说明在齿轮毂上的桥接部的与周期性或对称性有区别的结构。不存在狭义上的旋转对称性，而是仅仅存在广义上的旋转对称性，也就是说，相对于齿轮的旋转轴线，桥接部的结构具有偶数的多重性(C＝2n，其中n＝1、2、3、
…
)。这意味着，在为至少两个不同结构造型时，在齿轮旋转之后，相应的结构必须与相同造型的结构重合。为了非周期性的质量分布，在轮毂的相邻的扇形部中形成至少两种不同的质量分布。
[0031]将齿轮的至少两个固有频率分割成不同频率的振动模态的这种所述周期性差异的方式能够，有效地降低与谐振相关的噪声增大。如果分割的频率彼此足够远，则由此减少了对称的固有频率的叠加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于降低在电驱动装置中的结构噪声的齿轮(1)，所述齿轮具有齿圈(11)和轮毂(12)，所述轮毂在轴座(13)和齿圈(11)之间具有结构化的圆环形的或瓦楞形的桥接部(14)，其特征在于，
‑
所述桥接部(14)具有一种构造成与围绕齿轮(1)的旋转轴线(16)的均匀的质量分布偏离的结构，并且
‑
所述齿轮具有轴对称性以避免不平衡。2.根据权利要求1所述的齿轮，其特征在于，与均匀的刚性和质量分布不同，在桥接部(14)的结构中存在刚性和质量分布的关于旋转轴线(16)二重的旋转对称性。3.根据权利要求1所述的齿轮，其特征在于，所述桥接部(14)具有相邻的不同结构化的扇形部(141、142、143、144)，该扇形部具有不同的刚性和质量分布，所述扇形部成对地存在并且在围绕所述齿轮(1)的旋转轴线(16)旋转180
°
之后能够重合。4.根据权利要求3所述的齿轮，其特征在于，不同结构化的扇形部(141、142、143、144)依次相继地构造成四分之一、六分之一或八分之一扇形。5.根据权利要求1至4中任一项所述的齿轮，其特征在于，通过改变凹口或开口(15)的位置、数量或尺寸或者所述桥接部(14)的刚性和质量分布变量的组合，调整不同的刚性和质量分布。6.根据权利要求1至4中任一项所述的齿轮，其特征在于，通过改变肋部或桥接部(17)的位置、数量或尺寸或者所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：ZF腓特烈斯哈芬股份公司，
类型：发明
国别省市：