CN101158399A - 具有粉末冶金制造的硬质合金销的行星齿轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种周转齿轮传动装置，包括至少两个相互啮合的齿轮，其中一个齿轮是一借助于一轴承在一销上可旋转地支承的周转齿轮。为此销是一硬质合金销。利用本发明的本发明提高了齿轮传动装置的寿命。

Description

具有粉末冶金制造的硬质合金销的行星齿轮
技术领域
本发明涉及一种周转齿轮传动装置(Umlauf-Zahnradgetriebe)，其包括至少两个相互啮合的齿轮，其中一个齿轮是一借助于一轴承在一销上可旋转地支承的周转齿轮。
背景技术
周转齿轮传动装置例如是行星齿轮传动装置。各周转齿轮、即各行星齿轮支承在销上。行星齿轮借助于滚针轴承支承在销上，这需要行星齿轮较大的直径以及因此整个行星齿轮传动装置较大的直径。这种类型的行星齿轮传动装置的构造尺寸因此不是通过待传递的功率决定，而是通过滚针轴承的构造空间决定。这种类型的行星齿轮传动装置因此通常是超尺寸的。
在具有一个位于行星齿轮和销之间的滑动轴承的行星齿轮传动装置的实施中具有这样的问题，即要确保足够的轴承润滑。
例如具有电换向电机的行星齿轮传动装置的运行可能导致驱动侧的转矩波动。这种波动导致滑动偶件在滑动间隙中的滑动速度的变化。这在例如由滚动轴承钢制成的销的情况下导致强烈的磨损并且因此导致行星齿轮传动装置的损坏。
由氧化铝陶瓷制成的销的尝试不能带来满意的结果。这种销虽然具有高的硬度，然而在负载波动时容易引起断裂。
发明内容
因此本发明的目的是，提高周转齿轮传动装置的寿命并且特别是改善其断裂特性。
利用独立权利要求的特征达到该目的。为此，销是硬质合金销。其弯曲强度优选大于2500N/mm2。
由硬质合金制成的销具有一个与氧化铝陶瓷的硬度可相比的硬度。这个硬度显著大于滚动轴承钢的硬度。然而与氧化铝陶瓷相比，硬质合金具有较高的弹性模量和较高的延展性。硬质合金与氧化铝陶瓷相比的高韧性，与材料的高硬度相结合，允许单个滑动轴承的耐磨损的运行并且因此使得行星齿轮传动装置的寿命较长。
附图说明
由诸从属权利要求和一简化示出的实施形式的以下描述得出本发明的其他的细节。
图1：行星齿轮传动装置。
具体实施方式
图1示出一内齿轮20和一与内齿轮20相啮合的行星齿轮30，作为一圆柱齿轮-行星齿轮传动装置10的一部分。行星齿轮传动装置10包括例如一内齿轮20、三个行星齿轮30、一个行星齿轮架和一个中心齿轮。内齿轮20、行星齿轮架和中心齿轮例如彼此同轴设置。各行星齿轮30例如彼此错位120°地设置一个共同的分度圆上，该分度圆的直径对应于内齿轮20和中心齿轮的轮齿分度圆总和的一半。每个行星齿轮30在这个实施例中可旋转地支承在一个中心的销40上。销40例如与行星齿轮固定连接。
各单个行星齿轮30例如由钢制成并且被硝化。
各单个行星齿轮30具有一个在其纵向方向上定向的圆柱形贯通孔32，以容纳销40。销40至少在行星齿轮容纳部的区域内具有一个圆柱形的横截面，例如具有5mm的直径。
销40由一种硬质合金制成。硬质合金例如是一种复合材料，其由硬质材料，例如碳化钨、碳化钽、碳化钛等，与粘合剂例如钴组成。在实施例中硬质合金销40由质量百分比为90.5的碳化钨和质量百分比为9.5的钴组成。其它的硬质材料不被储藏(eingelagert)。这个组织是不含有杂质相的。
硬质材料份额或硬质材料在材料中的份额例如可以在质量百分比70至94之间。相应地粘合剂的份额在质量百分比30至6之间。
在硬质合金中硬质材料决定材料的硬度及磨损特性。粘合剂赋予复合材料以韧性。因此这个实施例的硬质金属销40具有高硬度例如1230HV和高韧性。
硬质合金销40的渗碳颗粒大小(Einsatzkorngroβe)在本实施例中是8微米。硬质合金销40因此例如具有密度14500kg/m3。它达到至少2000N/m2和优选大于2800N/mm2的抗弯强度以及3800N/mm2的抗压强度。
假如硬质合金销40需要具有高的热稳定性，那么例如它除了硬质材料碳化钨之外具有质量百分比直至12的碳化钛。然而由此减小粘合剂的作用，这导致减小韧性。
例如应用碳化钽对粘合剂作用的影响较小。除了碳化钨之外，这种应用的硬质材料碳化钽的质量百分比可以直至8。由此仅仅较小地改变了粘合剂的作用，而同时提高了材料的韧性。由此可以进一步提高运行安全性。
通过所有三个上述的硬质材料与粘合剂的组合，可以符合目的地调整硬质合金的物理特性。
硬质合金销40也可以具有表面镀层。其例如是一个由碳化钛、氮化钛或碳氮化钛制成的薄层。层厚度例如在5微米和15微米之间。镀层或在所谓的CVD方法中由气相沉积，或在PVD方法中借助于静电场中的离子形成。在上述的镀层中由碳化钽和氮化钛组成的镀层具有最高的耐磨性。
在组装时行星齿轮30被套到销40上。销40和贯通孔32具有一个间隙配合。在安装后轮齿21、31例如利用润滑脂润滑。
在两齿轮20、30滚动的过程中行星齿轮30在销40上旋转。该两部件30、40构成一包括一滑动轴承51的径向滑动轴承50。
在运行中行星齿轮30的贯通孔32在硬质合金销40的圆周方向上滑动。贯通孔32承受圆周负载，硬质合金销40承受点负载。硬质合金销40上的点负载在此在行星齿轮传动装置10的径向方向上作用。由于较大的硬度，在硬质合金销40的表面同时较高的韧性的情况下，硬质合金销40的表面可以承受由压力负载引起的磨损。
在行星齿轮传动装置10运行时，在输出侧出现突然的压力变动(行驶到突起上)。在此行星齿轮传动装置10的输出力矩与输入力矩的比例发生变化。弯曲刚性的硬质合金销40在此阻止销的断裂。附加地，例如至少贯通孔32的硝化有利于滑动缝隙51中抗阻力的材料对。
附图标记清单
10圆柱齿轮-行星齿轮传动装置，周转齿轮传动装置
20内齿轮
21轮齿
30周转齿轮，行星齿轮
31轮齿
32贯通孔
40销，硬质合金销，轴承销
50径向滑动轴承
51滑动间隙

Claims (11)

1.周转齿轮传动装置，包括至少两个相互啮合的齿轮，其中一个齿轮是一借助于一轴承在一销上可旋转地支承的周转齿轮；其特征在于，销是一硬质合金销(40)。
2.如权利要求1所述的周转齿轮传动装置，其特征在于，硬质合金销(40)的材料由硬质合金和一粘合剂组成。
3.如权利要求2所述的周转齿轮传动装置，其特征在于，粘合剂的份额大于质量百分比9。
4.如权利要求2或3所述的周转齿轮传动装置，其特征在于，粘合剂是钴。
5.如权利要求2所述的周转齿轮传动装置，其特征在于，硬质合金是碳化钨。
6.如权利要求4和5所述的周转齿轮传动装置，其特征在于，硬质合金的渗碳颗粒大小是8微米。
7.如权利要求6所述的周转齿轮传动装置，其特征在于，硬质合金销(40)是无杂相的。
8.如权利要求1所述的周转齿轮传动装置，其特征在于，硬质合金销(40)的表面镀有氮化钛层或碳化钛层。
9.如权利要求1所述的周转齿轮传动装置，其特征在于，至少周转齿轮(30)的用于容纳硬质合金销(40)的贯通孔(32)被硝化。
10.如权利要求1至9之一所述的周转齿轮传动装置，其特征在于，硬质合金销(40)的弯曲刚度大于2500N/mm2。
11.如权利要求1至10之一所述的周转齿轮传动装置，其特征在于，轴承是滑动轴承或滚动轴承(滚针轴承、球轴承)。
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