CN103511597A - 行星齿轮机构及其连接方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将行星齿轮机构（300）的内齿圈（110）与用于灵活的用户指定的连接尺寸的用户端连接法兰（120）连接的方法（500）。所述方法具有制备（510）所述内齿圈（110）的步骤，其中所述内齿圈（110）具有凸部（130），其中在所述制备（510）步骤中还制备所述用户端连接法兰（120），其中所述用户端连接法兰（120）具有凸部（140），其中所述内齿圈（110）的凸部（130）与所述用户端连接法兰（120）的凸部（140）能够相互插接。所述方法还包括挤压（520）所述内齿圈（110）与所述用户端连接法兰（120）的步骤，其中所述内齿圈（110）的凸部（130）与所述用户端连接法兰（120）的凸部（140）构造形成过渡配合。

Description

行星齿轮机构及其连接方法和用途

技术领域

本发明涉及一种行星齿轮机构和用于连接行星齿轮机构的内齿圈与用于灵活的用户指定的连接尺寸的用户端连接法兰的方法和行星齿轮机构的用途。

背景技术

按照相应应用的规格要求实现用户指定的传动解决方案。不同的用户应用产生高变化多样性。由此决定了会存在产品组合群。在此在行星齿轮机构的内齿圈处使用指定的用户端连接法兰。这种技术解决方案规定了具有可旋拧的支撑环的一体或两体的方案。其它的附件以具有螺纹连接的或销钉固定的单个构件或挤压到铸造顶盖中的内齿圈环的模块化的内齿圈结构为基础。在此新的传动结构系列的研制处于巨大的成本压力下。

目前的市场状况在有限的结构空间中要求大量的用户指定的连接几何形状、如例如定心直径和孔形。由此极大地限制了解决方案空间。通过一体的方案产生高构件多样性。在此用户指定的差别已经在价值创造链中相当早的时刻在毛坯层面上实现。这一方面导致在产品加工成本方面的劣势，此外也极大地影响供货能力、供货可靠性和物流方案。

EP 1167140A2公开了一种轮驱动装置，其尤其用于可行驶的作功机械，所述轮驱动装置具有防旋转地安置在车辆框架上的支承轴，所述支承轴通过滚动轴承结构与作为轮毂的内齿圈可旋转地连接。

发明内容

本发明的任务在于，实现一种改进的行星齿轮机构和一种改进的用于连接行星齿轮机构的内齿圈与用于灵活的用户指定连接尺寸的用户端连接法兰的方法以及行星齿轮机构的用途。

该任务通过根据独立权利要求所述的行星齿轮机构和用于连接行星齿轮机构的内齿圈与用于灵活的用户指定连接尺寸的用户端连接法兰的方法以及行星齿轮机构的用途解决。

积木式方案能够用于模块化地构造行星齿轮机构。完整的传动结构系列能够实现为用于以高度标准化模块化地构造行星齿轮机构的积木式系统。因此能够借助用于产生额定参量并由此产生相关的技术边缘条件的产品组合群构造成本优化的传动结构系列。为了与原本的行星齿轮机构无关地实现用户指定的连接法兰，能够在内齿圈几何形状内部实现为两体或者说两部分的结构并因此实现内啮合与用户连接功能范围的去耦接。在考虑力锁合、形状锁合和/或材料锁合的情况下配合的轴毂连接能够通过过渡配合与热接合工艺相结合实现。

有利地能够在有限的结构空间里面在不使用螺纹连接的情况下实现多体的结构，同时能够例如通过相应的壁厚或者不使用附加的螺丝最佳地规划材料投入以及制造和装配费用。内啮合的内齿圈环的与用户无关的标准化能够在灵活的用户连接尺寸、轮辋直径和标准化的啮合几何形状方面实现体积紧凑的且有效的制造。

本发明实现一种用于连接行星齿轮机构的内齿圈与用于灵活的用户指定连接尺寸的用户端连接法兰的方法，其中所述方法包括以下步骤：

制备所述内齿圈，其中所述内齿圈具有凸部，其中在所述制备步骤中还制备所述用户端连接法兰，其中所述用户端连接法兰具有凸部，其中所述内齿圈的凸部与所述用户端连接法兰的凸部能够相互插接；并且

挤压所述内齿圈与所述用户端连接法兰，其中所述内齿圈的凸部与所述用户端连接法兰的凸部构造形成过渡配合。

对于行星齿轮机构可以理解为环绕轮齿轮机构。所述行星齿轮机构能够具有中心的太阳轮、至少一个与所述太阳轮啮合的行星轮和与所述至少一个行星轮啮合的内齿圈。对内齿圈可以理解为内啮合的齿轮。内齿圈能够构造为具有定心轴环的管状的构件。对用户端连接法兰可以理解为支撑环。对用户端连接法兰可以理解为具有连接法兰的支撑环。用户端连接法兰能够使行星齿轮机构与其它构件和或具有用户指定的连接尺寸的结构组件接合到一起。用户端连接法兰除了构件定位以外也能够传递运行力。对用户端连接法兰可以理解为具有用于轴的通孔并且同时或替代地具有用于行星齿轮机构的通孔的空心柱形的构件。用户端连接法兰能够与其它构件或者与其它结构组件螺纹连接并且同时或替代地固定连接。在此凸部指的是在端面上环形突出的突出部。凸部的横截面可以具有矩形的基本形状，其中棱边可以中断并且同时或替代地可以具有倒角。相对于其他凸部内置布置的凸部的外周面能够平行于空心柱形构件的主旋转轴线布置，其他凸部的内周面能够平行于主旋转轴线布置。内齿圈的凸部与用户端连接法兰的凸部能够相互插接。在此内齿圈与用户端连接法兰能够在微小的力消耗的情况下和/或在巨大的力消耗的情况下和/或仅在高压的情况下接合到一起。内齿圈与用户端连接法兰能够通过手锤接合到一起。内齿圈的凸部与用户端连接法兰的凸部能够这样构造，使得在两者之间存在过渡配合。对挤压内齿圈与用户端连接法兰可以理解为一种顶压。所述挤压能够在压力下和/或在高压下实现。

根据本发明的一种实施方式，能够有利地通过简单的几何形状实现用于用户端连接法兰的少量的完成时间并且省去附加的热处理。这能够减少准备时间并且通过材料和重量减少简化零件处理。有利的还是，通过紧凑体积和简化构件形状将所述产品化的制造方法用于啮合构件，在此尤其能够使用例如拉削（Räumen）和/或感应的短时间热处理。在此介绍的方法能够实现在价值创造链中较晚时刻形成变体。这种解决方案的优点是，通过形成加工余量优化的管构件，例如利用用于内齿圈的锯割管段以及使用用于用户端连接法兰的成本低廉的材料实现成本低廉的解决方案。例如代替调质钢能够使用结构钢。按照本发明通过装配方案和模块化设计能够实现整个齿轮机构的简化和构件减少。在此介绍的方法通过挤压到内齿圈中而不附加固定外环或用户端连接法兰实现了简单的滚动轴承装配。

根据本发明的另一种实施方式，所述方法具有其他制备步骤，其中在所述其他制备步骤中制备所述内齿圈和其他用户端连接法兰，其中所述其他用户端连接法兰具有与所述用户端连接法兰不同的用户端连接尺寸，其中所述其他用户端连接法兰具有其他凸部，其中所述内齿圈的凸部与所述其他用户端连接法兰的其他凸部能够相互插接，其中还设有其他挤压所述内齿圈与所述其他用户端连接法兰的步骤，其中所述内齿圈的凸部与所述其他用户端连接法兰的其他凸部构造形成过渡配合。其他用户端连接法兰能够通过其它用户端连接尺寸在其它应用中使用行星齿轮机构。优点在于，能够实现用于新的客户连接尺寸的短的研制时间并且同时与用户无关的标准化的内齿圈形状并且由此改进的供货性能。这能够实现在新客户方面并且用于变体的灵活性。

在附加的实施方式中，在挤压步骤中将所述内齿圈与用户端连接法兰挤压止挡并且/或者在其他挤压步骤中将所述内齿圈和其他用户端连接法兰挤压止挡。由此能够在内齿圈与用户端连接法兰之间和/或在内齿圈与其他用户端连接法兰之间形成形状锁合的连接。

还有利的是，在一种实施方式中，在材料锁合的连接的步骤中，借助热接合工艺将所述内齿圈与所述用户端连接法兰连接，并且/或者在所述其他材料锁合的连接的步骤中，借助热接合工艺将所述内齿圈与所述其他用户端连接法兰连接。由此能够有利地实现防止旋转。在功能元件、即具有其内啮合齿的内齿圈与用于用户连接并且作为轴承座的用户端连接法兰或支撑环之间的材料锁合的连接，能够传递所有的外部载荷、如力和/或扭矩和内部载荷、如弯曲环绕应力。在此可以考虑受到用户任务限制的结构空间的技术上的限制性和接合的结构组件、即内齿圈的质量要求。

还有利的是，在材料锁合连接的步骤中，借助热接合工艺、尤其借助激光射束深层焊接和/或电子射束焊接将所述内齿圈与所述用户端连接法兰材料锁合地连接，并且/或者其中在所述其他材料锁合的连接的步骤中，借助热接合工艺、尤其借助激光射束深层焊接和/或电子射束焊接将所述内齿圈与所述其他用户端连接法兰材料锁合地连接。

本发明提出一种具有内齿圈和用户端连接法兰的行星齿轮机构，其中所述内齿圈与所述用户端连接法兰借助过渡配合相互连接，其中所述内齿圈和所述用户端连接法兰构造为空心柱形，其中所述内齿圈具有至少一个凸部并且其中所述用户端连接法兰具有至少一个凸部。

还有利的是，内齿圈的凸部和用户端连接法兰的凸部在相互面对的端面上构造，其中所述内齿圈的凸部与所述用户端连接法兰的凸部相互嵌接，其中至少两个凸部中的一个凸部构造为相对于主旋转轴线内置凸部，并且所述至少两个凸部的另一个凸部构造为相对于主旋转轴线外置凸部。

此外所述内置凸部能够通过接触面与外置凸部连接，其中所述接触面平行于主旋转轴线对准。平行于两个空心柱形体、即内齿圈和用户端连接法兰的主旋转轴线能够形成过渡配合。在此将凸部的处于接触中且位于外置凸部上的侧面看作孔，并且将另外的可以是内置凸部的凸部的侧面看作轴。

还有利的是，所述外置凸部的端面利用所述内置凸部侧旁面对的端面的相应的表面能够被挤压止挡。内齿圈与用户端连接法兰的挤压止挡能够建立形状锁合的连接。

还有利的是，在一种实施例中，所述内置凸部具有定心轴环。

在本发明的一种实施例中，所述内置凸部具有沉切部。对沉切部可以理解为在旋转对称的内棱边上的材料去除。在此能够确定材料去除的形状和尺寸。沉切部能够为贴靠的构件和/或凸部给出在组装时所需的自由空间。沉切部能够减少在锐利的过渡处产生的应力集中。沉切部能够保证对应构件的平齐插接。

此外按照一种实施方式，所述内置凸部比外置凸部更短地构造。这有利于减少固有应力和轴向长度补偿。

本发明能够作为用于高频和/或低频驾驶员应用的移动齿轮机构和/或转向齿轮机构、用于风力设备的径节齿轮机构和/或偏航齿轮机构、固定齿轮机构和/或由所提到的齿轮机构形式引出的特殊齿轮机构形式使用。

附图说明

下面借助于附图示例地详细解释本发明。附图中：

图1示出用于连接用于按照本发明的一种实施例的行星齿轮机构的内齿圈与用于灵活的用户指定的连接尺寸的用户端连接法兰的交接位置的细节图，

图2示出按照本发明的一种实施例的内置凸部的细节图，

图3示出按照本发明的一种实施例的具有一体的法兰的移动齿轮机构，

图4示出按照本发明的一种实施例的具有模块化的内齿圈-支撑环结构的移动齿轮机构，

图5示出用于连接用于按照本发明的一种实施例的行星齿轮机构的内齿圈与用于灵活的用户指定的连接尺寸的用户端连接法兰的方法的流程图。

附图标记列表：

110 内齿圈

120 用户端连接法兰

130 内置凸部

140 外置凸部

150 主旋转轴线

160 定心轴环

170 沉切部

180 接触面

192 外径

194 内径

300 行星齿轮机构

310 支承轴

320 框架连接法兰

430 交接位置

500 方法

510 制备步骤

520 挤压步骤。

相同或类似的构件在下面的附图中通过相同或类似的附图标记表示。附图的示图、对附图的说明以及权利要求还含有多个组合的特征。在此专业人员清楚，这些特征能够单独使用或者组成其它的、在此未详细描述的组合。

具体实施方式

图1示出用于连接用于按照本发明的一种实施例的行星齿轮机构的内齿圈与用于灵活的用户指定连接尺寸的用户端连接法兰的交接位置的细节图。内齿圈110和用户端连接法兰120借助过渡配合连接。不仅内齿圈110而且用户端连接法兰120基本上都是空心柱形的模块。两个空心柱形单元的壁厚在公差范围内是相同的。在内齿圈110的面对用户端连接法兰120的端面上构造内置凸部130。在用户端连接法兰120的面对内齿圈110的端面上构造外置凸部140。用户端连接法兰120的外置凸部140以主旋转轴线150为基准相对于内齿圈110的内置凸部130布置在外部。在内齿圈110端面上构造的内置凸部130具有定心轴环160和沉切部170。所述定心轴环构造为倒角。在其他未示出的实施例中作为定心轴环使用的倒角的角度在30°到60°之间。在内齿圈110端面上的内置凸部130相对于主旋转轴线150内置地布置在所述端面上。沉切部170构造在相对于用户端连接法兰120的布置成平行于主旋转轴线150的接触面180与在内置凸部130以外的能够挤压接触的端面的过渡处。定心轴环160在接触面180与内置凸部130的端面的过渡处。内齿圈110的内置凸部130与用户端连接法兰120的外置凸部140相比缩短地构造。

内置凸部130在内齿圈110的内置凸部130的外表面或接触面180处的外径192的尺寸配有公差h7，也就是说内齿圈110的凸部130的外径192能够等于或大于标称尺寸。用户端连接法兰120的外置凸部140的内径194的尺寸配有公差M8，也就是说所述直径194能够等于或小于标称尺寸。在一种实施例中，用于内置凸部130的外径192的实际公差为+0.05mm。在另一种实施例中，凸部130在内齿圈110处的外径192的公差范围为零至0.05mm。根据实际尺寸基于实施例在给定公差的情况下在内齿圈110与用户端连接法兰120接合时相应于过渡配合产生间隙配合和/或过盈。

内齿圈环110实现为具有定心轴环160用于容纳用户个性化的支撑环120的管状构件。两个构件之间的交接位置构造为在公差范围内内径194M8和外径192h6/+0.05mm的过渡配合。在外径192的区域中将两个构件挤压止挡。内部的定心轴环160具有s≤5mm的壁厚，并且为了减小固有应力并且为了轴向长度补偿被缩短。此外定心在端部上通过沉切部170实现。

在其他未示出的实施例中，内置凸部130和外置凸部140以内齿圈110和用户端连接法兰120为基准交换，从而使得内置凸部130是用户端连接法兰120的一部分，外置凸部140是内齿圈110的一部分。

图2示出按照本发明的一种实施例的内置凸部的细节图。在所示实施例中内齿圈110具有凸部130。所述内齿圈是构造为围绕主旋转轴线150旋转的空心柱形体。内齿圈110在端面上具有凸部130。凸部130在端面上以主旋转轴线150为基准内置地布置。凸部130对其外周面而言具有直径192。直径192也能够类似于轴称为外径192。同样类似于轴所述外径的尺寸配有公差M8。凸部130的外周面在到内齿圈110的端面过渡处具有沉切部170。凸部130的外周面在与所述沉切部对置的一侧上具有定心轴环160。

在本发明的另一种实施例中，在图2中所示的内置凸部130配属于用户端连接法兰120。

图3示出按照本发明的一种实施例的具有一体的法兰的移动齿轮机构（Fahrgetriebe）。行星齿轮机构300、也部分称为移动齿轮机构300，尤其具有带有框架连接法兰320的支承轴310、用户端连接法兰120和内齿圈110。内齿圈110和用户端连接法兰120实现为一个构件。所述构件也具有支撑环的功能。框架连接法兰320是支承轴310的一部分。支承轴310具有空心柱形的形状。在内齿圈110内部布置有行星齿轮机构。图3示出一体的实施方式。

图4示出按照本发明的一种实施例的具有模块化的内齿圈-支撑环结构的移动齿轮机构。行星齿轮机构300具有带有框架连接法兰320的支承轴310、用户端连接法兰120和内齿圈110。与在图3中所示的行星齿轮机构300不同，内齿圈110和用户端连接法兰120构造为两个独立的构件，它们通过交接位置430连接。交接位置430相应于在图1中所示的内齿圈110与用户端连接法兰120的连接。在此示出内齿圈内啮合齿与主轴承的轴承座之间的交接位置430。在所示的实施例中通过热接合工艺、如例如激光射束焊接和/或电子射束焊接实现材料锁合的连接。

用于示出模块化的内齿圈级别并且用于灵活地实现用户指定的连接尺寸的在此介绍的内齿圈-支撑环结构的设计方案能够作为用于高频和低频驾驶员应用的移动齿轮机构和转向齿轮机构、用于风力设备的径节齿轮机构和偏航齿轮机构、固定齿轮机构和/或由所提到的齿轮机构形式引出的特殊齿轮机构形式使用。

图5示出用于连接用于按照本发明的一种实施例的行星齿轮机构的内齿圈与用于灵活的用户指定连接尺寸的用户端连接法兰的方法的流程图。所述方法具有制备步骤510和挤压步骤520。在制备步骤510中制备内齿圈，其中内齿圈具有凸部。此外在制备步骤510中还制备用户端连接法兰，其中所述用户端连接法兰具有凸部。所述内齿圈的凸部与所述用户端连接法兰的凸部能够相互插接。在挤压步骤520中所述内齿圈与所述用户端连接法兰相互挤压，其中得到在内齿圈的凸部与用户端连接法兰的凸部之间的过渡配合。

最后借助热接合工艺（激光射束深层焊接、电子射束焊接等）材料锁合地连接所挤压的构件。

所示出的实施例仅示例地选出并且能够相互组合。

Claims (13)

1. 一种用于将行星齿轮机构（300）的内齿圈（110）与用于灵活的用户指定的连接尺寸的用户端连接法兰（120）连接的方法（500），其中所述方法（500）包括以下步骤：

制备（510）所述内齿圈（110），其中所述内齿圈（110）具有凸部（130），其中在所述制备步骤（510）中还制备所述用户端连接法兰（120），其中所述用户端连接法兰（120）具有凸部（140），其中所述内齿圈（110）的凸部（130）与所述用户端连接法兰（120）的凸部（140）能够相互插接；并且

挤压（520）所述内齿圈（110）与所述用户端连接法兰（120），其中所述内齿圈（110）的凸部（130）与所述用户端连接法兰（120）的凸部（140）构造形成过渡配合。

2. 按权利要求1所述的方法（500），具有其他制备步骤，其中在所述其他制备步骤中制备所述内齿圈（110）和其他用户端连接法兰，其中所述其他用户端连接法兰具有与所述用户端连接法兰（120）不同的用户端连接尺寸，其中所述其他用户端连接法兰具有其他凸部，其中所述内齿圈（110）的凸部（130）与所述其他用户端连接法兰的其他凸部能够相互插接，其中还设有其他挤压所述内齿圈（110）与所述其他用户端连接法兰的步骤，其中所述内齿圈（110）的凸部（130）与所述其他用户端连接法兰的其他凸部构造形成过渡配合。

3. 按上述权利要求中任一项所述的方法（500），其中在所述挤压步骤（520）中将所述内齿圈（110）与所述用户端连接法兰（120）挤压止挡并且/或者在所述其他挤压步骤中将所述内齿圈（110）与所述其他用户端连接法兰挤压止挡。

4. 按上述权利要求中任一项所述的方法（500），具有步骤：借助接合工艺将所述内齿圈（110）与所述用户端连接法兰（120）材料锁合地连接，并且/或者具有其他步骤：借助接合工艺将所述内齿圈（110）与所述其他用户端连接法兰材料锁合地连接。

5. 按权利要求4所述的方法（500），其中在所述材料锁合的连接的步骤中，借助热接合工艺、尤其借助激光射束深层焊接和/或电子射束焊接将所述内齿圈（110）与所述用户端连接法兰（120）材料锁合地连接，并且/或者其中在所述其他材料锁合的连接的步骤中，借助热接合工艺、尤其借助激光射束深层焊接和/或电子射束焊接将所述内齿圈（110）与所述其他用户端连接法兰材料锁合地连接。

6. 具有内齿圈（110）和用户端连接法兰（120）的行星齿轮机构（300），其中所述内齿圈（110）与所述用户端连接法兰（120）借助过渡配合相互连接，其中所述内齿圈（110）和所述用户端连接法兰（120）构造为空心柱形，其中所述内齿圈（110）具有至少一个凸部（130）并且其中所述用户端连接法兰（120）具有至少一个凸部（140）。

7. 按权利要求6所述的行星齿轮机构（300），其中所述内齿圈（110）的凸部（130）和所述用户端连接法兰（120）的凸部（140）在相互面对的端面上构造，其中所述内齿圈（110）的凸部（130）与所述用户端连接法兰（120）的凸部（140）相互嵌接，其中至少两个凸部（130、140）中的一个凸部（130）构造为相对于主旋转轴线（150）内置凸部（130），并且所述至少两个凸部（130、140）的另一个凸部（140）构造为相对于主旋转轴线（150）外置凸部（140）。

8. 按权利要求7所述的行星齿轮机构（300），其中所述内置凸部（130）通过接触面（180）能够与所述外置凸部（140）连接，其中所述接触面（180）平行于所述主旋转轴线（150）对准。

9. 按权利要求7至8中任一项所述的行星齿轮机构（300），其中所述外置凸部（140）的端面利用所述内置凸部（130）侧旁面对的端面的相应的表面能够被挤压止挡。

10. 按权利要求7至9中任一项所述的行星齿轮机构（300），其中所述内置凸部（130）具有定心轴环（160）。

11. 按权利要求7至10中任一项所述的行星齿轮机构（300），其中所述内置凸部（130）具有沉切部（170）。

12. 按权利要求7至11中任一项所述的行星齿轮机构（300），其中所述内置凸部（130）构造得比所述外置凸部（140）短。

13. 按权利要求4至10中任一项所述的行星齿轮机构（300）的用途，作为用于高频和/或低频驾驶员应用的移动齿轮机构和/或转向齿轮机构、用于风力设备的径节齿轮机构和/或偏航齿轮机构、固定齿轮机构和/或由所提到的齿轮机构形式引出的特殊齿轮机构形式。

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