CN101627228A - 同轴传动机构 - Google Patents

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Abstract

在一种同轴传动机构、尤其是一种用于工业传动技术中的空心轴传动机构中，它具有较高的功率密度，该传动机构具有一个驱动件(7)、一个元件(3)和一个从动件，其中驱动件(7)和从动件之间的驱动力矩的传动比及传递通过若干沿着径向可运动的齿段(5)来实现，与传动机构轴线(M)相联系地，齿段(5)的齿轮廓(6)的外齿侧轮廓(11.1、11.2)和/或空心轮(1)的内制齿(15)的制齿(13)的齿侧－轮廓(12.1、12.2)具有这样的齿轮廓，即该齿轮廓在啮合区域内可以实现平面接触，该平面接触通过作为对数螺旋线的结构来实现。

Description

同轴传动机构
技术领域
本发明涉及一种同轴传动机构，尤其涉及一种用于工业传动技术中的空心轴传动机构，它具有较高的功率密度，该传动机构具有一个驱动件、一个元件和一个从动件，其中驱动件和从动件之间的驱动力矩的传动比及传递通过若干沿着径向可运动的齿段来实现。
背景技术
传统的传动机构在市场上公开了各种各样的形状和装置并且是常见的。基本上，在同轴传动机构中，在空心轮的内制齿中通过一个设置有轮廓的驱动件使齿段进行运动，从而产生一个传动比和传递力矩。
在这种情况下，齿段的齿侧和空心轮的内制齿的齿几何形状之间的传统对称如此地被选择，以致在空心轮的内制齿对面的、齿段的齿侧呈线形接触。
在这里不利的是，仅通过线性接触来实现力和力矩的传递。
通过齿段的齿侧轮廓以及空心轮的内制齿的轮廓之间的这种滚压线性接触，尤其在力很大时，随着较大的磨损出现了较高的负荷(压力)。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种同轴传动机构，该同轴传动机构可以克服所述的缺点，在磨损减小时，通过该机构可以提高位于空心轮的内制齿对面的、沿着径向可运动的齿段的较大力矩的传递。
通过下面方法来实现这个目的，即与传动机构轴线相联系地，齿段的齿轮廓的外齿侧轮廓和/或空心轮的内制齿的制齿的齿侧-轮廓具有这样的齿轮廓，即该齿轮廓在啮合区域内可以实现平面接触，该平面接触通过作为对数螺旋线(logarithmische Spirale)的结构来实现。
在本发明中，下面这些被证明是特别有利的，即齿段的外轮廓尤其在齿侧区域内产生对数螺旋线的轮廓。对数螺旋线表示这样的曲线，即该曲线以相同的角度α与所有从原点出发的直线相交。它的曲线通过下面公式来确定：
r＝e^aα
其中tanα＝1/a。
完全相同的轮廓也被选择作为制齿、尤其是空心轮的内制齿的轮廓。
在这种情况下，在齿段的两个齿侧与空心轮的制齿相啮合的区域内，在齿段的齿侧轮廓和制齿的齿侧-轮廓之间出现了整个平面的接触。
通过齿段在空心轮的内制齿内进行径向运动时具有整个平面接触的对数螺旋线的几何形状，可以确保最佳负荷分配(压力分配)，因此在磨损尽可能小、尤其是磨损均匀时可以实现较大力矩的最佳传递。
因此，这种同轴传动机构的使用寿命明显提高了，同时可以传递很大的力矩。因此可以确保不依赖于传动机构的半径和大小的表面接触。
在这种情况下，通过对数螺旋线的相应函数，在5°到85°之间，优选为15°到45°之间自由地选择角度α，因此，也可以对内制齿的不同齿侧几何形状及齿段产生影响。
不依赖于半径，在选择一定的对数螺旋线时，以不同直径制造出相应不同大小的同轴传动机构，其中可以使用一个或者同一齿段。这也是很大的优点，因为一个或者同一齿段可以用于不同大小的同轴传动机构。
在齿段通过空心轮的内制齿的齿根时，通过使相应被弯曲的空心轮根修圆适合于齿段的齿顶弯曲部，对无碰撞的、被强制引导的齿段返回产生影响。因此，在齿段的向上运动和向下运动之间提供了无碰撞的过渡。
附图说明
优选实施例的下面描述和附图给出了本发明的其它优点、特征和零件，在这些附图中：
图1是通过同轴传动机构的示意性横剖视图。
图2是齿侧的轮廓或者空心轮的内制齿的轮廓的构成的示意性平面图。
图3是位于空心轮的内制齿的轮廓和齿段的轮廓之间的区域内的示意性放大截面图。
附图标记说明
1：空心轮            2：制齿
2′：齿间隙          3：元件
4：引导件            5：齿段
6：齿轮廓            7：驱动件
8：外形              9：轮廓
11：齿侧轮廓         12：轮廓
13：制齿             14：齿根
15：内制齿           16：空心轮根修圆
17：齿顶弯曲部       R：同轴传动机构
Ln：对数螺旋线       Ln′：反映在A中的Ln
M：传动机构轴线      A：轴中心
r：半径        α：角度
ψ：螺旋角度
具体实施方式
根据图1，同轴传动机构R具有空心轮1，该空心轮具有内置的制齿2。一个元件3、优选地形成为从动件的元件呈圆环形地被插入到空心轮1内部中，其中在圆环形元件3中布置若干沿径向并排的并且被插入到相应引导件4中的齿段5。这些齿段5沿着径向可来回运动地支承在引导件4内部，并且在一端上(einends)具有齿轮廓6或者齿侧轮廓。
在具有所述齿段5的元件3内部设置驱动件7，该驱动件7形成为轴或者形成为中空轴，该驱动件具有这样的外部外形8，即例如具有轮廓9的该外部外形8呈多边形地或者呈栓钉形地形成为提高部。
同样地，在驱动件7的外形(profilierung)8的外轮廓(kontur)9和元件3、尤其是从动件或者位于一端处的齿段5之间设置支承件，该支承件在这里没有被详细示出。滚动轴承、滑动轴承等等可以用作支承件，驱动件7的外形8的外轮廓9包围该滚动轴承、滑动轴承等等。
上述同轴传动机构的工作原理参见德国专利文献DE102006042786。
本发明涉及上述同轴传动机构的进一步改进。
根据图2，它是对数螺旋线Ln的示意图，该螺旋线Ln由同轴传动机构R的传动机构轴线M来产生。可以以任意的上升角度α来选择该对数螺旋线Ln。
在本发明中，下面这些证明是特别有利的，即根据恒定的上升角度α来使齿段5的外齿侧轮廓11.1、11.2及内制齿(15)的内齿侧轮廓12.1和12.2适应该轮廓或者对数螺旋线Ln的曲线。在这种情况下，两个齿侧轮廓11.1、11.2或者12.1和12.2相对于轴中心A是镜面对称的。
不依赖于所选择的半径r，从同轴传动机构R的传动机构轴线M出发的每个直线以相同的角度α与齿侧轮廓11.1或者11.2或者12.1或者12.2相交。角度α可以自由选择或者通过所选择的对数螺旋线Ln的函数来限定出。
如果具有齿侧轮廓11.1或者11.2的齿段5在内制齿15的齿侧轮廓12.1或者12.2对面沿着对数螺旋线Ln移动，那么相同的上升角度α总是位于齿侧区域对面。因此，总是具有最佳的齿表面接触。已经在力最小的情况下，在相应地把齿段8的齿侧移动到内制齿15中时弹性地补偿齿侧区域内的最小弯曲差别。因此，可以在表面接触的完全啮合区域内表示出来。
这表明，在空心轮1的齿段5和内制齿15之间，没有进行线性滚轧，而是进行平面移动，这确保了在磨损尽可能小时可以传递很大的力矩。
此外，在本发明中证明下面这些是有利的，即在位于空心轮内制齿15的齿根14区域内的两个邻接制齿13之间形成空心轮根修圆16，该空心轮根修圆16以一轮廓相切地适合于制齿13或者内制齿15的轮廓12.1、12.2。
在这种情况下，该弯曲部曲率小于齿段5的齿顶弯曲部17。齿段5的齿顶弯曲部17又沿着切线转向地适合于齿侧6的齿侧轮廓11.1、11.2。因此，可以确保在齿段5的单个向上运动和向下运动之间进行无碰撞的过渡。
但是，在本发明中下面这些是重要的，即在空心轮内制齿15的齿侧轮廓12.1或者12.2和直到接近空心轮根修圆16为止的齿段5的齿侧轮廓11.1或者11.2之间形成尽可能大的面积接触和永久接触，以把尽可能大的力和力矩尤其传递到空心轮1的制齿13的区域中。
此外，由于齿段5进行无碰撞的偏移运动，因此在空心轮1的内制齿15的轮廓12.1、12.2或者齿侧轮廓11.1、11.2具有这样的结构时可以没有齿段5的强制返回，及齿段5的返回运动通过该齿侧轮廓的结构来自动实现。

Claims (11)

1、一种同轴传动机构，尤其一种用于工业传动技术中的空心轴传动机构，它具有较高的功率密度，该传动机构具有一个驱动件(7)、一个元件(3)和一个从动件，其中驱动件(7)和从动件之间的驱动力矩的传动比及传递通过若干沿着径向可运动的齿段(5)来实现，
其特征在于，
与传动机构轴线(M)相联系地，齿段(5)的齿轮廓(6)的外齿侧轮廓(11.1、11.2)和/或空心轮(1)的内制齿(15)的制齿(13)的齿侧-轮廓(12.1、12.2)具有这样的齿轮廓，即该齿轮廓在啮合区域内可以实现平面接触，该平面接触通过作为对数螺旋线的结构来实现。
2、根据权利要求1所述的同轴传动机构，其特征在于，齿段(5)的齿侧区域的外齿侧轮廓(11.1、11.2)和空心轮(1)的制齿(13)的内制齿(15)的外轮廓(12.1、12.2)不依赖于相对于传动机构轴线(M)所选择的半径与具有可选择的上升角度(α)的共同对数螺旋线(Ln)相符。
3、根据权利要求1或者2所述的同轴传动机构，其特征在于，在齿段进行偏移运动时，齿侧(6)没有互相隔开的间隙，及实现均匀的负荷分配，因为齿沿着对数螺旋线(Ln)移动，及相互保持接触的、齿段(5)的齿侧(6)和空心轮内制齿(15)总是具有相同的上升角度(α)。
4、根据权利要求1所述的同轴传动机构，其特征在于，可在5°到85°之间，尤其可在15°到45°之间选择角度(α)。
5、根据权利要求1-4中至少一个所述的同轴传动机构，其特征在于，外齿侧轮廓(11.1或者12.1)在轴中心(A)的一侧上对称地形成齿侧(6)或者空心轮(1)的内制齿(15)的邻近轮廓(11.2或者12.2)。
6、根据权利要求1-5中至少一个所述的同轴传动机构，其特征在于，齿段(5)具有齿顶弯曲部(17)。
7、根据权利要求6所述的同轴传动机构，其特征在于，齿段(5)的齿顶弯曲部(17)沿着切线邻接齿侧(6)并且转变成它的齿侧轮廓(11.1、11.2)。
8、根据权利要求1-7中至少一个所述的同轴传动机构，其特征在于，在空心轮(1)的内制齿(15)的各个侧轮廓(12.1、12.2)之间设置空心轮根修圆(16)，其中与齿段(5)的齿顶弯曲部(17)相比，空心轮根修圆(16)弯曲得较小。
9、根据权利要求1-7中至少一个所述的同轴传动机构，其特征在于，由于内制齿(15)的空心轮修圆(16)与齿段(5)的齿顶弯曲部(17)相接触，因此可以实现齿段(5)的无碰撞偏移运动和从内制齿(15)的自动返回。
10、根据权利要求1-9中至少一个所述的同轴传动机构，其特征在于，在齿侧(6)啮合齿根(14)或者空心轮(1)的内制齿(15)的齿侧轮廓(12.1、12.2)期间，根据可选择的对数螺旋线(Ln)，使齿段(5)的齿侧轮廓(11.1、11.2)在外面适合于空心轮(1)的内制齿(15)的轮廓(12.1、12.2)，及确保齿段(5)的齿侧轮廓(11.1、11.2)和空心轮(1)的制齿(13)的齿侧(6)之间的平面接触。
11、根据权利要求2-10中至少一个所述的同轴传动机构，其特征在于，在负荷的作用下，根据齿段(5)的倾斜情况，校正齿段(5)的齿侧轮廓(11)和/或内制齿(15)的齿侧轮廓(12)，并可能稍稍偏离对数螺旋线。
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