CN101813183A - 配有一种有轴向凹槽的轴承销的行星齿轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种周转齿轮传动装置，包括至少两个在构成啮合间隙的情况下相互啮合的齿轮，其中一个齿轮是借助于轴承在一销上可旋转地支承的周转齿轮，并且所述销的外周面形成一支承面。按照本发明，在所述销的外周面上设置至少一个轴向的纵槽。

Description

配有一种有轴向凹槽的轴承销的行星齿轮
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的周转齿轮传动装置，其包括至少两个相互啮合的齿轮。
背景技术
周转齿轮传动装置例如是行星齿轮传动装置。周转的齿轮即行星齿轮借助于滑动轴承支承在销上。在脂润滑的行星齿轮传动装置的运行过程中，由于润滑不足而存在加剧销磨损的危险以及关于齿轮传动装置寿命的不利后果。
由DE 102006023390A1已知一种行星齿轮，其中，所述销是一种硬质合金销。这种硬质合金销的高硬度与其高的韧性相结合能够实现单件滑动轴承的更加耐磨的工作。
此外，由DE 102006023380A1已知一种周转齿轮传动装置，其包括多个行星齿轮，它们借助于滑动接合面分别支承在一销上。为了使该滑动接合面同行星齿轮的轮齿与内齿轮的啮合间隙相连通，各行星齿轮设有一径向的通孔，从而能在齿轮相互滚动时将润滑剂经由该通孔输入滑动接合面中，由此减小滑动轴承的磨损并因而提高齿轮传动装置的寿命。
发明内容
本发明的目的是，提供一种包括至少两个相互啮合的齿轮的周转齿轮传动装置，进一步提高其寿命。
上述目的通过具有权利要求1特征的周转齿轮传动装置得以实现。
该周转齿轮传动装置包括至少两个在构成啮合间隙的情况下相互啮合的齿轮，其中一个齿轮是借助于轴承在一销上可旋转地支承的周转齿轮，并且所述销的外周面形成一支承面，按照本发明，具有至少一个在销的外周面上设置的轴向的纵槽。
按照本发明设置的该轴向的纵槽用作润滑脂的脂储存槽，在周转齿轮传动装置组装时，润滑脂被注入这些纵槽中。在周转齿轮传动装置运行的过程中，润滑脂被从该纵槽输入在销外周面与内面之间的滑动接合面中，并在那里通过行星齿轮的旋转得以均匀分布，由此减小了润滑不足的危险，从而使周转齿轮传动装置的寿命提高2至3倍。
优选地，在本发明的一种发展设计中，轴向的纵槽构造为具有呈部分圆形状的横截面，特别是半圆形状的横截面。但也有可能构造凹形的、凸形的或者V形的或U形的横截面。这些纵槽可以简单地、因而成本低地加工制造，不会显著提高本发明周转齿轮传动装置的总成本。
在本发明的一种发展设计中，将两个轴向的纵槽径向对置地设置在销的外周面上。借此有可能加强通过这样的纵槽在使用寿命方面所达到的效果。优选地，将纵槽设置在销的安装行星齿轮的区域内。
按照本发明的另一发展设计，在一行星架中设置一个或多个所述的销。理想的是，在这种情况下将一个销或多个销这样设置在行星架中，即，使这个销或这些销的一个轴向的纵槽或多个轴向的纵槽关于行星架径向对准地延伸。因此，各纵槽相对于沿圆周方向的转矩传递错开90°地延伸，因此既不会不利地影响逆转间隙又不会不利地影响销的沿圆周方向承载的横截面。
理想的是，在本发明的一种特别优选的发展设计中，至少一个由销支承的周转齿轮具有至少一个径向的优选在其齿底中设置的孔，该孔连通相互啮合的齿轮的啮合间隙与周转齿轮的轴承，借此实现了按照本发明的周转齿轮传动装置的寿命的进一步提高。在这种情况下，在传动运转期间，将各齿轮的轮齿啮合中的润滑脂通过行星齿轮中的该径向孔压向销的方向，并且可以在那里使其聚集于径向向外指向的销的纵槽中，借此能持续地防止润滑不足。由此可以将这样设计的周转齿轮传动装置的寿命再次提高2至3倍。
优选地，周转齿轮中的该径向孔具有这样的直径，其小于周转齿轮的两个对置的齿面的滚动接合面的齿根点侧的终点的间距。
按照本发明的另一发展设计，该径向孔也可以具有这样的直径，其大于周转齿轮的轮齿的模数。
最后，按照本发明的一种发展设计，周转齿轮与一内齿轮或一太阳轮相啮合。
附图说明
以下借此各实施例参照附图详细描述本发明。其中：
图1周转齿轮传动装置的行星架按照图2的剖切面I-I截取的横剖视图，带有按照本发明的一种实施形式的销，；
图2周转齿轮传动装置的行星架的俯视图，带有按照本发明的一种实施例的销；
图3装入按图1和2所示的行星架中的销的侧视图；
图4图3中所示的销的端面视图；
图5周转齿轮传动装置的部分透视图，带有图1至3中所示的销；以及
图6沿图5的行星齿轮的径向方向截取的横剖视图。
具体实施方式
行星齿轮传动装置是周转齿轮传动装置的一种特殊的构造形式，并且具有三个或更多个同心设置的轴。基本的构造形式具有一齿轮组，该齿轮组从内向外包括一个太阳轮、几个由一行星架(也称为“系杆”)支承的行星齿轮和一个具有内轮齿的内齿轮。
图1和2示出图5中以部分透视示出的行星齿轮30的这样一个行星架70，该行星齿轮与内齿轮20相啮合，从而是一个构造为行星齿轮传动装置的周转齿轮传动装置10的元件。
该行星架70如图1和2按照其基本形式呈圆盘形设计，具有一中心孔72，以便经由该中心孔72连接行星架70与一小齿轮80，从而依据应用情况例如可以将行星架70用作输出端。也有可能将行星架70固定连接于周转齿轮传动装置10的壳体，从而将该传动装置用作固定传动装置。
围绕着行星架70的中心孔72，在其圆盘形部分中设置了分别相互错开120°的三个孔71，用以安装销50，这些销用作三个行星齿轮30的轴承销，其中图5只示出了一个行星齿轮30。
图3和4的侧视图和端面视图示出这样一个用作行星齿轮的轴承销的销50，该销具有在其外周面51上设置的两个轴向的纵槽52，这里，这些纵槽52是在销50的全长上延伸。
在图1和2中也可明显看出在每一装入行星架70中的销50的外周面51上设置的轴向的纵槽52，其中，每一销50具有两个这样的纵槽52。如图2和4，一个销50的两纵槽52在其外周面51上径向对置地构造，并且具有呈部分圆形状的横截面。所述销50也可以构造为，使纵槽52不是如同图3所示那样沿其全长延伸，而只在安装行星齿轮的区域内延伸，亦即不延伸到销50的固定锁止于行星架70中的那一区域，如图1所示。
按照图2，这些销50固定于行星架70中，使得每一销的两个纵槽52关于行星架70径向对准。
这些纵槽52用作润滑脂的脂储存槽，它们在周转齿轮传动装置组装时用润滑脂填充。由于在周转齿轮传动装置运行过程中在销50上支承的行星齿轮30旋转，因此，润滑脂被从该脂储存槽中输入行星齿轮30的轴承中，从而防止润滑不足，如借助图5所说明的那样。
图5示出一周转齿轮传动装置10，其包括一内齿轮20和一与该内齿轮20啮合的行星齿轮30，但没有按图1和2的所属的行星架70(它引导该周转齿轮传动装置10的三个行星齿轮30)，也没有所属的太阳轮。由此该周转齿轮传动装置10构成了一种三轴的单系杆行星齿轮传动装置。这样的行星齿轮传动装置也可构造为多系杆的，例如构造为与多个行星齿轮组的组合。
内齿轮20、各行星齿轮30(只示出其中一个)和太阳轮(未示出)相互同心地设置，其中，各行星齿轮30分别相互成120°布置在按照图1和2的行星架70的一个共同的分度圆73上。这些行星齿轮30的每一个都可旋转地支承在一销50上，其中，全部三个销50按照图1或图3设计并且固定锁止于按图1和2的行星架70中。因此图5中所示的销50同样具有两个轴向的纵槽52，它们径向对置地设置在其外周面51上并且或是沿其全长延伸，或是如图5所示只构造在安装行星齿轮的区域内。以上已说明了这些纵槽52作为脂储存槽用以减小润滑不足的功能。
内齿轮20、各行星齿轮30和未示出的太阳轮在该周转齿轮传动装置10中具有模数例如为0.8mm的渐开线轮齿。内制齿的内齿轮20具有例如48个齿22，各个正齿制齿的行星齿轮30具有19个齿32，其中内齿轮20例如比行星齿轮30宽50％。
行星齿轮30详细示于图6中，其长度例如为8.7mm。齿顶圆36的直径为15.9mm，具有+0.1mm的公差。
制齿长度在这里比行星齿轮30的长度短一毫米，其轮齿31构造为凸面的，为的是防止行星齿轮30在内齿轮20中边缘运转。从该实施例的制齿数据得出轮齿31的分度圆直径为14.4mm。轮齿31的压力角例如为20°。各个齿32的齿顶高，亦即齿顶38到分度圆35的间距，相应于该行星齿轮30的模数。齿根39的高度，亦即齿底34到分度圆35的距离，比模数高齿顶间隙的大小。所述齿顶间隙例如为模数的四分之一。
为了安装销50，行星齿轮30具有一个沿其纵向方向定向的圆柱形通孔42，其具有例如5.03mm的直径和+0.02mm的公差。
图5和6中所示的行星齿轮30还具有一个径向定向的圆柱形孔43，它将齿底34与通孔42连通，并具有约1mm的直径。因此，孔43的直径大于轮齿31的模数。代替一个单独的孔43，行星齿轮30也可以具有多个这样的孔43，它们可以相互错开设置在同一齿底34中或不同的齿底34中。代替圆柱形孔43也可以采用圆锥形孔，在这种情况下它们是从齿底34向通孔42逐渐缩小。
通孔42也可以设有一纵槽或一螺旋槽，其穿过径向孔43的出口。
行星齿轮30由渗碳钢例如16MnCr5制造，在加工完成以后经渗碳硬化。销50至少在安装行星齿轮的区域内具有例如5mm的圆柱形横截面，并且例如由粉末冶金制造的材料特别是由钢构成。在安装行星齿轮的区域内，按图5，销50具有以上所述的轴向的纵槽52，而这些纵槽52按图1不进入销50的由行星架70所容纳的那一区域内。
在行星齿轮30安装到销50上之前，用润滑脂充填其纵槽52，接着才将行星齿轮30套到销50上并且加以固定，以防轴向移动。销50和行星齿轮30的通孔42具有一种间隙配合。在周转齿轮传动装置完全组装以后，用润滑脂来润滑内齿轮20和行星齿轮30的各轮齿21和31。如果行星齿轮传动装置10设置在一壳体内，也可以用油来润滑传动装置。
在行星齿轮传动装置的运行过程中，例如行星齿轮30在内齿轮20中滚动。在这种情况下，行星齿轮30的齿面37接触内齿轮20的相反定向的齿面27，在所示的齿轮副的平面内，简化为在一啮合线的点上相互接触。该点即滚动点在行星齿轮30滚动时处在齿根39的附近，在内齿轮20固定时处在齿顶23的附近。在行星齿轮30继续旋转时，两齿面37和27的瞬时滚动点沿滚动接合面在行星齿轮30滚动时向齿根39的方向移动，在内齿轮20固定时向齿顶23的方向移动。在这里，通过两轮齿21和31的分度圆的切合点(交点)分开滚动接合面的长度。一旦滚动的行星齿轮30的齿顶33离开固定的内齿轮20的齿面27，滚动的行星齿轮30的齿32的相对齿面38就与固定的内齿轮20的下一齿22的相对齿面28相啮合。在这种情况下齿顶33与内齿轮20的齿底24并不发生接触。新的滚动点处在滚动的行星齿轮30的齿顶圆36上和固定的内齿轮20的齿根圆附近。在滚动的行星齿轮30继续旋转时，瞬时的滚动点沿新的滚动接合面向行星齿轮30的齿根圆44的方向和向固定的内齿轮20的齿顶23的方向移动。
在行星齿轮30和内齿轮20的滚动过程中，行星齿轮30在销50上旋转，其中，按图5，行星齿轮30和销50构成了一个具有滑动接合面61的向心滑动轴承60。
由行星齿轮30的齿底34和内齿轮20的齿顶23所围成的空间以及相应的滚动接合面称为啮合间隙。在齿轮20和30滚动的过程中，润滑剂被分配于啮合间隙中。一旦行星齿轮30的齿槽41滚过内齿轮20的齿22，润滑脂就被压入径向孔43中并且使已处于孔43的润滑脂输向行星齿轮30或销50的通孔42，从而使得润滑脂聚集于销50的轴向的纵槽52中，并且从那里也进入滑动接合面61中，以及在那里由于行星齿轮30的旋转而能均匀地分配在销50上。通过以此方式实现的连续的润滑可防止在滑动接合面61区域内的磨损，借此大大提高了行星齿轮传动装置10的寿命。此外，由此还在行星齿轮传装置中实现了沿圆周方向的转矩传递，而各纵槽52错开90°地沿径向指向外面，既不会不利地影响逆转间隙又不会不利地影响销50的沿圆周方向承载的横截面。
由于行星齿轮30的孔43有大的直径，因此，在这里描述的行星齿轮传动装置10中，润滑剂被持续足量地补充供给到由纵槽52所构成的润滑脂储存槽中，从而总是能向滑动接合面61提供足够的润滑剂。例如，该孔43也可以设计为呈锥形。
孔43的最大直径是由行星齿轮30的两个对置的齿面37和38的滚动接合面的齿根点侧的终点47和48的间距所限定。该终点47和48的间距大于或等于轮齿31的基圆45与齿面37和38的各切合点(交点)的间距，在本实施例中达0.915mm。
按图5，行星齿轮传动装置10也可以构造为具有无径向孔43的行星齿轮30。在这种情况下，只有销50的用作润滑脂储存槽的纵槽52负责保证滑动接合面61的连续润滑。在此，也必须在安装行星齿轮30之前在销50上用润滑脂充填其纵槽52。
由于在这种情况下没有润滑脂可以补入这些纵槽52中，因此，与配有那些有径向孔43的行星齿轮30的行星齿轮传动装置10相比，寿命要短一些，但总是还要比不带这种纵槽52的情形高2至3倍。
附图标记清单
10  周转齿轮传动装置，行星齿轮传动装置
20  内齿轮
21  轮齿
22  20的齿
23  齿顶
24  齿底
27  齿面
28  相对齿面
30  周转齿轮，行星齿轮
31  轮齿
32  30的齿
33  齿顶
34  齿底
35  分度圆
36  齿顶圆
37  齿面
38  相对齿面
39  齿根
41  齿槽
42  通孔
43  径向定向的孔
44  齿根圆
45  30的基圆
47  滚动接合面在37上的终点
48  滚动接合面在38上的终点
50  销，30的轴承销
51  50的外周面
52  轴向的纵槽
60  向心滑动轴承
61  滑动接合面
70  行星架
71  用于安装50的孔
72  中心孔
73  分度圆
80  小齿轮。

Claims (13)

1.周转齿轮传动装置(10)，包括至少两个在构成啮合间隙的情况下相互啮合的齿轮(20、30)，其中一个齿轮是借助于轴承(60)在一销(50)上可旋转地支承的周转齿轮(30)，并且所述销(50)的外周面(51)形成一支承面，其特征在于，在所述销(50)的外周面(51)上设置至少一个轴向的纵槽(52)。
2.按照权利要求1所述的周转齿轮传动装置(10)，其特征在于，所述轴向的纵槽(52)构造为具有呈部分圆形状的、半圆形状的、凹形的、凸形的或V形的横截面。
3.按照权利要求2所述的周转齿轮传动装置(10)，基特征在于，所述轴向的纵槽(52)构造为具有一种横截面。
4.按照权利要求2所述的周转齿轮传动装置(10)，其特征在于，所述轴向的纵槽(52)设置在所述销(50)的安装行星齿轮(30)的那一区域内。
5.按照权利要求1至4之一项所述的周转齿轮传动装置(10)，其特征在于，在所述销(50)的外周面(51)上径向对置地设置两个轴向的纵槽(52)。
6.按照上述权利要求之一项所述的周转齿轮传动装置(10)，其特征在于，在一行星架(70)中设置一个或多个所述的销(50)。
7.按照权利要求6所述的周转齿轮传动装置(10)，其特征在于，一个销或多个销(50)是按下述方式设置在所述行星架(70)中的，即，使这个销(50)或这些销(50)的一个轴向的纵槽(52)或多个轴向的纵槽(52)关于行星架(70)径向对准地延伸。
8.按照上述权利要求之一项所述的周转齿轮传动装置(10)，其特征在于，至少一个由销支承的周转齿轮(30)具有至少一个径向的孔(43)，该孔将相互啮合的齿轮(20、30)的啮合间隙与周转齿轮(30)的轴承(60)连通。
9.按照权利要求8所述的周转齿轮传动装置(10)，其特征在于，所述孔(43)设置在周转齿轮(30)的齿底(34)中。
10.按照权利要求9所述的周转齿轮传动装置(10)，其特征在于，所述孔(43)的直径小于周转齿轮(30)的两个对置的齿面(37、38)的滚动接合面的齿根点侧的终点(47、48)的间距。
11.按照权利要求9所述的周转齿轮传动装置(10)，其特征在于，所述孔(43)的直径大于周转齿轮(30)的轮齿(31)的模数。
12.按照上述权利要求之一项所述的周转齿轮传动装置(10)，其特征在于，所述周转齿轮(30)与一内齿轮(20)相啮合。
13.按照上述权利要求之一项所述的周转齿轮传动装置(10)，其特征在于，所述周转齿轮(30)与一太阳轮相啮合。
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