一种行星齿轮的内孔防胶合结构
技术领域
本发明涉及一种行星齿轮的内孔结构，具体涉及一种行星齿轮的内孔防胶合结构。
背景技术
汽车差速器里的行星齿轮是在低速重载工况下的传动件，其内孔和与之配合的行星轴是一对摩擦转动副。行星齿轮绕行星轴旋转时，必须保证两者之间有足够的润滑油进入才能确保两者正常工作，否则行星齿轮与行星轴发生干摩擦，摩擦副产生异常高温，导致二者胶合，严重时甚至使二者粘结。现有技术中，行星齿轮内孔为圆直孔，内孔两端倒角处理，与行星轴间隙配合，正常工况下间隙内的润滑油能满足使用要求。当汽车处于重载情况时，行星齿轮与行星轴接触面的单位面积载荷大，间隙内的润滑油无法满足润滑需要，易引起摩擦副过热而发生胶合。
一些发明人针对上述问题提出了一些解决方案，例如公开号为CN202209393U公开的名称为“行星齿轮内孔防粘结结构”的实用新型专利，其行星齿轮的内孔壁轴向截面呈内凸圆弧形，两侧圆弧凸起最高处之间的内径等于公称尺寸及公差，顺圆弧逐渐增大的两端孔内径大于公称尺寸0.01mm～0.06mm。这种结构有利于润滑油从行星齿轮内孔两端渗入，避免因润滑油不足发生干摩擦致使摩擦副粘接。但是，这种内凸圆弧形结构设计容易导致承载时行星齿轮与所配套轴接触应力过大，因为承载时行星齿轮内孔凸起最高处较窄区域会先与所配套轴接触，导致在所配套轴中间处出现较高的应力峰值。应力过大会导致油膜破裂进而导致行星齿轮与所配套轴在接触区域的磨损加剧，也会增大重载或受冲击时行星齿轮与所配套轴损坏的风险。
发明内容
本发明是为了提供一种行星齿轮的内孔防胶合结构，其内孔结构有利于润滑油从内孔两端渗入；其内孔与行星轴的接触面积大，能减少承载时行星齿轮与行星轴的接触应力。
本发明的技术方案是：
一种行星齿轮的内孔防胶合结构，行星齿轮的内孔孔壁的轴向截面轮廓包括：
中间段，中间段形状为线段，中间段对应的内孔孔壁用于与行星轴配合；
端面段，端面段连接中间段和行星齿轮端面，端面段形状为朝内孔轴线凸起的一段抛物线或对数函数曲线。
本方案的行星齿轮的内孔防胶合结构，中间段形状为线段，中间段对应的内孔孔壁用于与行星轴配合，承载时行星齿轮内孔的中间段区域与行星轴接触，确保行星齿轮内孔与行星轴有足够的接触面积，避免承载时行星齿轮与行星轴的接触应力过大。端面段连接中间段和行星齿轮端面，端面段形状为朝内孔轴线凸起的一段抛物线或对数函数曲线，端面段的形状更接近流线型，有利于润滑油从内孔两端渗入，容易使行星齿轮与行星轴间形成油膜，降低二者发生干摩擦导致胶合的风险。
作为优选，所述端面段的形状的方程为：
f(x)＝C(x/L)2+Dx+E；
式中：C、D、E为经验系数；x为端面段自中间段连接处(零点)到端面连接处的各点平行于内孔轴线的坐标，单位mm；L为行星齿轮内孔长度，单位mm；f(x)为端面段自中间段连接处(零点)到端面连接处的各点垂直于内孔轴线的坐标，单位μm。抛物线方程计算简单，精度高，端面段的形状为一段抛物线有利于控制端面段对应的内孔孔壁的加工精度。
作为优选，所述端面段的形状的方程为：
式中：A、B为经验系数；x为端面段自中间段连接处(零点)到端面连接处的各点平行于内孔轴线的坐标，单位mm；L为行星齿轮内孔长度，单位mm；f(x)为端面段自中间段连接处(零点)到端面连接处的各点垂直于内孔轴线的坐标，单位μm。对数函数曲线斜率变化明显，在同等情况下端面段对应的内孔孔径最大值较大，端面段的形状为一段对数函数曲线有利于提高对润滑油从内孔两端渗入的促进效果。
作为优选，所述端面段在内孔轴线上的投影长度与中间段在内孔轴线上的投影长度的比值为0.05～0.35。端面段在内孔轴线上的投影长度占比越大，则越有利于润滑油从内孔两端渗入，越能避免行星齿轮与行星轴发生干摩擦。中间段在内孔轴线上的投影长度占比越大，则行星齿轮内孔与行星轴的接触面积越大，二者的接触应力越小。两种要求存在冲突，因此端面段在内孔轴线上的投影长度与中间段在内孔轴线上的投影长度的比值应根据情况适当取值。
作为优选，所述端面段对应的内孔孔径最大值比中间段对应的内孔孔径大50μm～1500μm。在一定范围内增大端面段对应的内孔孔径最大值与中间段对应的内孔孔径的差值有利于润滑油从内孔两端渗入，但继续增大该值时会减少重载时行星齿轮与行星轴的接触面积，增大重载时的接触应力，因此该值应综合对润滑油从内孔两端渗入的促进效果和行星齿轮工况适当取值。
作为优选，所述中间段对应的内孔孔壁面为磷化处理后的面。中间段对应的内孔孔壁面为磷化处理后的面，磷化处理后其表面会形成磷化层，磷化层具有自润滑效果，也能降低行星轴与行星齿轮接触面的摩擦系数，有利于降低行星齿轮的磨损，延长行星齿轮的寿命。
作为优选，所述端面段对应的内孔孔壁面为精磨处理后的面。端面段对应的内孔孔壁面为精磨处理后的面，如此能减少润滑油从内孔两端渗入时的粘滞阻力，有利于润滑油从内孔两端渗入。
本发明的有益效果是：端面段形状有利于润滑油从内孔两端渗入，容易使行星齿轮与行星轴间形成油膜，降低二者发生干摩擦导致胶合的风险；承载时行星齿轮内孔的中间段区域与行星轴接触，确保行星齿轮内孔与行星轴有足够的接触面积，避免承载时行星齿轮与行星轴的接触应力过大。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图2为现有技术中行星齿轮内孔的示意图。
图3为公开号为CN202209393U公开的专利中行星齿轮内孔的示意图。
图4为本发明轻载时行星齿轮内孔孔壁的接触应力示意图。
图5为现有技术中轻载时行星齿轮内孔孔壁的接触应力示意图。
图6为公开号为CN202209393U公开的专利中轻载时行星齿轮内孔孔壁的接触应力示意图。
图7为本发明重载时行星齿轮内孔孔壁的接触应力示意图。
图8为现有技术中重载时行星齿轮内孔孔壁的接触应力示意图。
图9为公开号为CN202209393U公开的专利中重载时行星齿轮内孔孔壁的接触应力示意图。
图10为本发明在坐标系下的局部示意图。
图中：
中间段1；
端面段2。
具体实施方式
为使本发明技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚地解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，而不是全部实施例。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本方案，而不能解释为对本发明方案的限制。
参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定，“若干”的含义是表示一个或者多个。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体:可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
具体实施例一：如图1至图10所示，一种行星齿轮的内孔防胶合结构，行星齿轮的内孔孔壁的轴向截面轮廓包括：
中间段1，中间段1形状为线段，中间段1对应的内孔孔壁用于与行星轴配合；
端面段2，端面段2连接中间段1和行星齿轮端面，端面段2形状为朝内孔轴线凸起的一段抛物线。
本实施例的行星齿轮的内孔防胶合结构，中间段1形状为线段，中间段1对应的内孔孔壁用于与行星轴配合，承载时行星齿轮内孔的中间段1区域与行星轴接触，确保行星齿轮内孔与行星轴有足够的接触面积，避免承载时行星齿轮与行星轴的接触应力过大(具体可对比图4与图6，图7与图9)。端面段2连接中间段1和行星齿轮端面，端面段2形状为朝内孔轴线凸起的一段抛物线，端面段2的形状更接近流线型，有利于润滑油从内孔两端渗入，容易使行星齿轮与行星轴间形成油膜，降低二者发生干摩擦导致胶合的风险。
进一步的，端面段2的形状的方程为：f(x)＝C(x/L)2+Dx+E；
式中：C、D、E为经验系数；x为端面段2自中间段1连接处(零点)到端面连接处的各点平行于内孔轴线的坐标，单位mm；L为行星齿轮内孔长度，单位mm；f(x)为端面段2自中间段1连接处(零点)到端面连接处的各点垂直于内孔轴线的坐标，单位μm。抛物线方程计算简单，精度高，端面段2的形状为一段抛物线有利于控制端面段2对应的内孔孔壁的加工精度。
进一步的，端面段2在内孔轴线上的投影长度与中间段1在内孔轴线上的投影长度的比值为0.05～0.35。端面段2在内孔轴线上的投影长度占比越大，则越有利于润滑油从内孔两端渗入，越能避免行星齿轮与行星轴发生干摩擦。中间段1在内孔轴线上的投影长度占比越大，则行星齿轮内孔与行星轴的接触面积越大，二者的接触应力越小。两种要求存在冲突，因此端面段2在内孔轴线上的投影长度与中间段1在内孔轴线上的投影长度的比值应根据情况适当取值。
进一步的，所述端面段2对应的内孔孔径最大值比中间段1对应的内孔孔径大50μm～1500μm。在一定范围内增大端面段2对应的内孔孔径最大值与中间段1对应的内孔孔径的差值有利于润滑油从内孔两端渗入，但继续增大该值时会减少重载时行星齿轮与行星轴的接触面积，增大重载时的接触应力，因此该值应综合对润滑油从内孔两端渗入的促进效果和行星齿轮工况适当取值。
进一步的，中间段1对应的内孔孔壁面为磷化处理后的面。中间段1对应的内孔孔壁面为磷化处理后的面，磷化处理后其表面会形成磷化层，磷化层具有自润滑效果，也能降低行星轴与行星齿轮接触面的摩擦系数，有利于降低行星齿轮的磨损，延长行星齿轮的寿命。
进一步的，端面段2对应的内孔孔壁面为精磨处理后的面。端面段2对应的内孔孔壁面为精磨处理后的面，如此能减少润滑油从内孔两端渗入时的粘滞阻力，有利于润滑油从内孔两端渗入。
具体实施例二：如图1至图10所示，一种行星齿轮的内孔防胶合结构，行星齿轮的内孔孔壁的轴向截面轮廓包括：
中间段1，中间段1形状为线段，中间段1对应的内孔孔壁用于与行星轴配合；
端面段2，端面段2连接中间段1和行星齿轮端面，端面段2形状为朝内孔轴线凸起的一段对数函数曲线。
本实施例的行星齿轮的内孔防胶合结构，中间段1形状为线段，中间段1对应的内孔孔壁用于与行星轴配合，承载时行星齿轮内孔的中间段1区域与行星轴接触，确保行星齿轮内孔与行星轴有足够的接触面积，避免承载时行星齿轮与行星轴的接触应力过大(具体可对比图4与图6，图7与图9)。端面段2连接中间段1和行星齿轮端面，端面段2形状为朝内孔轴线凸起的一段对数函数曲线，端面段2的形状更接近流线型，有利于润滑油从内孔两端渗入，容易使行星齿轮与行星轴间形成油膜，降低二者发生干摩擦导致胶合的风险。
进一步的，端面段2的形状的方程为：
式中：A、B为经验系数；x为端面段2自中间段1连接处(零点)到端面连接处的各点平行于内孔轴线的坐标，单位mm；L为行星齿轮内孔长度，单位mm；f(x)为端面段2自中间段1连接处(零点)到端面连接处的各点垂直于内孔轴线的坐标，单位μm。对数函数曲线斜率变化明显，在同等情况下端面段对应的内孔孔径最大值较大，端面段2的形状为一段对数函数曲线有利于提高对润滑油从内孔两端渗入的促进效果。
进一步的，端面段2在内孔轴线上的投影长度与中间段1在内孔轴线上的投影长度的比值为0.05～0.35。端面段2在内孔轴线上的投影长度占比越大，则越有利于润滑油从内孔两端渗入，越能避免行星齿轮与行星轴发生干摩擦。中间段1在内孔轴线上的投影长度占比越大，则行星齿轮内孔与行星轴的接触面积越大，二者的接触应力越小。两种要求存在冲突，因此端面段2在内孔轴线上的投影长度与中间段1在内孔轴线上的投影长度的比值应根据情况适当取值。
进一步的，所述端面段2对应的内孔孔径最大值比中间段1对应的内孔孔径大50μm～1500μm。在一定范围内增大端面段2对应的内孔孔径最大值与中间段1对应的内孔孔径的差值有利于润滑油从内孔两端渗入，但继续增大该值时会减少重载时行星齿轮与行星轴的接触面积，增大重载时的接触应力，因此该值应综合对润滑油从内孔两端渗入的促进效果和行星齿轮工况适当取值。
进一步的，中间段1对应的内孔孔壁面为磷化处理后的面。中间段1对应的内孔孔壁面为磷化处理后的面，磷化处理后其表面会形成磷化层，磷化层具有自润滑效果，也能降低行星轴与行星齿轮接触面的摩擦系数，有利于降低行星齿轮的磨损，延长行星齿轮的寿命。
进一步的，端面段2对应的内孔孔壁面为精磨处理后的面。端面段2对应的内孔孔壁面为精磨处理后的面，如此能减少润滑油从内孔两端渗入时的粘滞阻力，有利于润滑油从内孔两端渗入。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
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