CN106051061A - 传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传动机构(1)，特别是同轴传动机构或线性传动机构，其包括：齿部(5)；齿架(11)，其具有径向对准的，带有各一个齿根口和一个齿顶口的导向；齿(7)，这些齿为了与齿部(5)啮合收纳在导向内，其中齿(7)沿着它们的纵轴的方向相对齿架(11)可径向滑移地支承在导向内；用于径向驱动齿(7)的凸轮盘(20)；其中齿(7)在各个齿顶与各个齿干之间具有一个进入区域。

Description

传动机构

技术领域

本发明涉及一种传动机构和一种传动机构的应用和一种用于传动机构的齿。

背景技术

在现有技术中，包括可径向滑移地支承在一个齿架内的齿的传动机构是众所周知的。为了对齿进行驱动，使用具有一个造型的驱动件诸如凸轮盘。齿啮合在一个齿部内，因而在具有齿的齿架与齿部之间产生相对运动。其中齿部与齿之间的相对运动比具有造型的驱动件的运动小至少一个数量级。通过这种方式可以实现高传动比，在DE 10 2007 011 175 A1中公开了一个这样的传动机构的实例。

这个传动机构的问题点是齿在齿架内的支承。由于力从齿到齿架-该齿架典型地可以构成输出端-的传递产生放热并且在某些情况下发生由于齿的运动造成的材料磨蚀。两者在运行中都会是不希望有的。

发明内容

本发明的目的是提供传动机构或一种齿，它们相对现有技术的众所周知的传动机构得到改进，其中应该实现放热减少或磨损减少。此外，本发明的目的是提供这样的传动机构的应用。

这个目的利用根据权利要求1所述的传动机构和根据从属的权利要求所述的应用得以实现。有益的发展设计和实施方式出自从属权利要求和这个说明书。

本发明的一个观点涉及一种传动机构，特别是同轴传动机构或线性传动机构，其包括：一个齿部；一个齿架，其具有径向对准的，带有各一个齿根口和一个齿顶口的导向；齿，这些齿为了与齿部啮合收纳在导向内，其中齿沿着它们的纵轴的方向相对齿架可径向滑移地支承在导向内；一个用于径向驱动齿的凸轮盘；其中齿在各个齿顶与各个齿干之间具有一个特别是带有锥面的进入区域。

本发明的另一个观点涉及在此处说明的典型的实施方式之一的传动机构的应用。

本发明的另一个观点涉及一个齿，其用于在此处说明的典型的实施方式之一的传动机构，其中该齿在齿顶与齿干之间具有一个特别是带有一个锥面的进入区域。

本发明的实施方式特别是涉及同轴传动机构。通常本发明的传动机构包括一个位于内部的，具有作为驱动件的造型的凸轮盘和一个具有位于内部的齿部的内齿轮或一个位于外部的，具有内部造型的驱动件和一个位于内部的齿轮或一个位于内部的齿条，该齿条在位于外部的驱动件的情况中调节齿部。实施方式的配置涉及用于将旋转转换为线性运动的线性传动机构。

齿部典型地是一个环绕的齿部。齿或齿的齿顶与齿部啮合，其中齿典型地相对齿架可线性径向滑移地支承。其中“线性径向”通常意味着：存在沿着径向方向的导向，该导向只允许齿沿着径向方向的运动。典型地通过导向齿弧能够沿着准确地一个方向线性地移动，这一点例如可以通过如下方式得以实现，即齿在一个一定的距离长度上具有沿着移动方向不变的横截面，其中齿架同样具有一个用于齿弧的，横截面不变的的开口。通常齿分别沿着准确地一个方向可滑移地支承在齿架内，典型地沿着齿的纵轴的方向。此外，在典型的实施方式中，齿相对齿架围绕传动机构的纵轴的旋转自由度被锁定。这一点例如可以利用齿在齿架内沿着径向方向的线性导向得以实现。通过这种方式齿连同齿架围绕传动机构的纵轴旋转，然而不是相对齿架。

在本发明传动机构的典型的实施方式中，齿的至少一部分设计成抗弯的。其中，概念“抗弯的”应该典型地在技术上理解，就是说，由于齿的原料的刚度的原因齿的弯曲如下之小，即它们对于传动机构的运动学来说至少基本上并不重要。抗弯的齿包括特别是由金属合金，特别是钢或钛合金，镍合金或其他的合金制成的齿。此外，也可以设置由塑料制成的抗弯的齿，特别是在其内至少下列部件之一也同样由塑料制成的传动机构中：内齿轮或齿轮上的齿部，齿架和驱动件。在本发明的典型的实施方式中，齿架和齿由金属合金制成或者附加地还有齿部或进一步附加地驱动件由一种金属合金制成。这样的传动机构具有优点：它们非常抗扭并且承载能力高。由塑料制成的传动机构具有优点：它们具有小的重量。术语“抗弯的”特别是指围绕齿弧的横轴的抗弯刚度。这一点特别是意味着：在齿弧的视图中作为从齿根到齿顶的柱(Balken)存在一个抗弯刚度，该抗弯刚度至少基本上排除了齿顶与齿根之间的弯曲变形。通过所述抗弯刚度实现了传动机构的极高的承载能力和抗扭刚度。

在典型的实施方式中，在齿与造型之间设置有一个摆动段，该摆动段支承的一个滚动支承上，该滚动支承又平放在所述造型上。有益的实施方式包括一个设置在具有造型的驱动件与各至少一个齿之间的摆动段。该摆动段使得齿相对造型或相对摆动段的倾斜成为可能。典型地至少两个齿支承在一个摆动段上。多个支承在摆动段上的齿典型地沿着轴向方向并排地设置成一列。

齿弧典型地与摆动段松动地连接。其中“松动的连接”优选意味着：齿弧仅仅放置，通常是直接放置在摆动段上。优选的摆动段包括一个轮廓，该轮廓防止齿从摆动段上滑脱或摆动段至少沿着一个方向滑动。应该考虑到：通过这种方式摆动段由径向和线性导向的齿沿着循环方向相对齿架保持在它们的位置中。这样的轮廓例如可以是一个嵌接在一个凹坑内的隆起。通过这种方式保障了齿弧不在摆动段上滑动。因此实现了将摆动段固定在齿的位置上并且排除了沿着圆周方向在齿弧与摆动段之间的相对运动。其中，优选如下地设置轮廓，即阻止沿着圆周方向的可滑移性，因而避免了沿着圆周方向的滑脱。然而在另外的实施方式中也可以设置球冠状的，球状的或其他的隆起，这些隆起防止摆动段相对齿滑动。

典型的摆动段使分段的支承成为可能。在典型的实施方式中，摆动段或其他的支承段(Lagersegment)如平板构成分段的支承。分段的支承具有优点：它可以与驱动件的造型相匹配和另一方面使力沿着径向方向的可靠传递成为可能。

优选摆动段具有彼此相对的，带有隆起和凹坑的边缘，例如波形或锯齿形状。这一点具有优点：设置在摆动段下方的滚针即使在摆动段之间保持较大的间距的情况下也可靠地保持在摆动段与驱动件之间的空间内。

齿弧与摆动段之间的松动的连接具有结构简单的优点。其中“松动的连接”特别是意味着：齿并没有受到保护防止从摆动段上抬起。在这种类型的传动机构中通常通过如下方式防止齿从摆动段上抬起，即齿在齿顶上由齿部引导。

本发明的典型的实施方式包括一个具有造型的驱动件。造型优选具有一个非圆形的或一个非椭圆的弧形或曲线。非圆形的或非椭圆的弧形具有优点：为了例如调节不同的传动比，可以使用任意造型。在这个申请的意义中，偏心轮同样归入圆形的或椭圆的形状，因为在偏心轮中只有旋转轴与圆形的中轴线不相符，然而依然存在一个圆形。在典型的实施方式中，齿架或齿部构造成圆形的。这一点具有用于齿架和齿部的几何形状简单的优点。典型地在传动机构的低速侧上进行齿部与齿架之间的力的传递。这一点具有优点：用于力的传递的距离极其短，因而可以实现极高的刚性。满足这些条件的实施方式在一个非最后的设计中：具有作为驱动位于内部的凸轮盘和位于外部的，具有齿部的内齿轮的传动机构，其中齿架设置在内齿轮与凸轮盘之间；位于外部的凸轮盘，其具有在内齿轮上用于向内克服一个齿部-该齿部设置在一个齿轮或一个齿条上-驱动可径向运动的齿的，位于内部的造型。

齿部和齿典型地具有弯曲的齿面。齿面弯曲的实例是圆柱体状的弯曲或形式为对数螺线的弯曲。为了形式为对数螺线的弯曲的可能的实施方式引用DE 10 2007 011 175 A1。弯曲的表面具有优点：啮合的齿面平面地而不仅仅是线状地或点状地贴靠。通过这种方式实现了在齿部与齿之间的力的传递时的极限刚性。

在典型的实施方式中，为了径向驱动可径向滑移地支承的齿，凸轮盘包括两个环绕的边缘，在这些边缘之间设置有一个滚动面。通过这种方式可靠地引导设置在边缘之间的滚动体。典型的实施方式包括多个摆动段，这些摆动段环绕地设置或支承在滚动支承体上并且分别以一个滚动支承面平放在滚动体上，其中滚动支承面的两侧分别设置有一个边缘支承面，其中各一个摆动段的两个边缘支承面至少部分地平放在边缘上。通过这种方式实现了摆动段的可靠导向。边缘支承面和滚动支承面典型地并排设置在摆动段的同一侧上，通常在与齿支承侧，即齿支承在其上的侧面相对的一侧上。

典型的齿架包括镜像对准的，带有各一个齿根口和一个齿顶口的导向。齿根口典型地对准凸轮盘的方向而齿顶口则对准齿部的方向。这一点使对齿的收纳成为可能，因而这些齿顺着它们的纵轴沿着传动机构的径向方向可滑移地支承。齿的纵轴典型地从齿的齿根到齿的齿顶延伸。齿利用它们的齿根分别支承在摆动段上，这些摆动段又通过滚动体支承在凸轮盘上。齿架在典型的实施方式中是圆形的或环形的。齿架内用于齿的典型的导向构造成通孔或贯通孔。其他的典型的齿架包括矩形的铣槽或长孔作为导向。齿典型地收纳在齿架内，因而齿顶从齿顶口中伸出或者可以滑出和齿根从齿根口中伸出。通过经滚动体和摆动段对凸轮盘的驱动可以将一个力沿着径向方向施加在齿上，因而在齿顶侧将这些齿从导向中压出。

典型的齿根口分别具有一个斜边。该斜边典型地在导向的内侧面上设置在齿根口的入口处。导向的内部轮廓或横截面轮廓典型地在齿顶口与齿根口之间的一个区域内至少局部是不变的或恒定的。齿根口上的典型的斜边在圆的开口的情况中可以是锥形的。斜边在齿根口上的典型的夹角相对导向的纵方向或导向方向为至少1°或至少3°或至少5°或最大55°或最大45°或最大35°。

在典型的实施方式中，齿根口的斜边与导向的中间部段之间的过渡构造成凸圆的。中间部段典型地具有沿着导向的纵方向不变的内部轮廓或不变的横截面。不变的内部轮廓或不变的横截面典型地延伸到齿顶口为止。

齿在各齿顶与各齿干之间典型地具有一个进入区域。典型的进入区域在各齿顶与齿干之间包括一个齿的锥面。在进入区域的情况中，在术语“锥面”内也包括斜边，这些斜边设置在平齿上。典型的进入区域可以是平的并且具有一个斜边。典型的实施方式包括平齿，这些平齿在具有多边形的横截面的导向中在齿架内被导向。在典型的实施方式中，两个或更多平齿并排设置或者齿具有的沿着传动机构的轴向方向的宽度至少如该传动机构的沿着循环方向的厚度的双倍那么大。其他的实施方式包括圆的或圆形的齿或具有削平部分的圆形的齿。“齿干”典型地表示齿的部段，该部段除了润滑油路或诸如此类之外具有一个不变的横截面。

分别在齿的锥面与齿干之间的过渡典型地构造成凸圆的。这一点使齿在导向内的平缓的顺势滑动(Entlanggleiten)成为可能。齿典型地如下地收纳在齿架的各导向内，即在齿沿着齿部的方向最大径向上升的情况中该齿的进入区域或者该齿的锥面至少部分地保留在导向内。在其他的实施方式中，锥面在最大径向上升时从导向中伸出。齿的锥面的典型的角度为至少0.05°或至少0.1°或至少0.2°或最大10°或最大5°或最大3°。

实施方式的典型的齿至少部分地分别具有与齿架的导向不同的表面硬度。齿典型地具有与齿架不同的表面硬度。例如在实施方式中，齿的表面分别比齿架内的导向的表面硬或具有更大的硬度。齿典型地至少部分地经过涂层和/或表面硬化。这样例如齿的侧面的外表面或整个齿可以经过涂层或表面硬化。在典型的实施方式中，齿架不经过涂层，不经过表面硬化或经过与齿不同的涂层。在典型的实施方式中，齿由与齿架不同的材料，例如不同的合金，或者在不同的制造工艺中淬火制成。

在一个实施方式中，齿的涂层可以包括：一种非结晶的碳层，例如DLC(Diamond Like Carbon)-涂层，一种铬层，借助PVD-涂层涂敷的涂层，结晶的碳层和/或金刚石涂层。根据本发明的实施方式，非结晶的碳层可以包括a-C，ta-C，a-C:Me，a-c:H，ta-C:H，a-C:H:Me，和/或a-C:H:X，其中Me用于金属添加元素和X用于非金属添加元素。在一些可以与其他的实施方式组合的实施方式中，借助PVD-涂层涂敷的涂层可以包括TiN，CrN，TiAIN，TiCN，TiSiN，ZrN和/或AlTiN。

齿的典型的实施方式在齿的各齿干的区域内分别包括润滑油槽。该润滑油槽可以构造成环绕的或者构造成断续的。它典型地环绕地构造在一个垂直于齿的纵轴的平面内。润滑油槽可以改善润滑剂的分布。其他的实施方式不包括齿上的润滑油槽或者在齿架内的导向中包括一个润滑油槽。

附图说明

下面借助附图进一步详细地阐述本发明，其中附图示出：

图1示意性地示出本发明的第一实施方式的一半的示意性剖视图；

图2是图1的实施方式的细节的示意性剖视图；

图3是图1的实施方式的细节的示意性剖视图；

图4是图3的细节的示意性剖视图；和

图5是图3的另外的细节的示意性剖视图。

具体实施方式

下面借助附图对本发明的典型的实施方式加以说明，其中本发明并不局限于实施例，更确切地说由权利要求确定本发明的范围。在对实施方式的说明中，为了使说明更加一目了然，在某些情况下在不同的附图中和为不同的实施方式相同的或类似的部件使用相同的附图标记。然而这并不意味着：本发明的相应的部分局限在实施方式示出的变型上。

在图1中示出的是第一实施例的一半的示意性剖视图。图1示意性地示出传动机构1的一半的剖视图，该传动机构具有一个带有位于内部的，环绕的齿部5的内齿轮3。传动机构1的第二半部在剖面中构造得与所示出的剖面相似。齿7与齿部5啮合。为了更加清楚起见，并不是图1的每个齿弧7都标注了附图标记7。齿7可径向滑移地支承在一个齿架11内。为此齿架11具有径向对准的，通道状的，圆的或槽状的开口，这些开口保障齿7在齿架11内的径向导向。由于在开口内的径向导向，对于齿7来说只能沿着径向方向顺着它们的纵轴运动，特别是排除了相对齿架11围绕传动机构1的纵轴的旋转。

齿的纵轴典型地表示从齿根到齿顶延伸的轴，而传动机构的纵轴则指向传动机构的旋转轴的方向。这例如可以是可用作输出端的齿架的旋转轴或者也可以是凸轮盘的旋转轴。

齿7由一个驱动件(参见图3)驱动，该驱动件包括一个中空的凸轮盘20。凸轮盘20具有用于沿着径向方向驱动齿7的造型22。造型22具有一个带有两个超出外周的隆起的形状，因而分别相对的齿7最远地进入齿部5的齿槽内。在其他的实施方式中凸轮盘具有三个隆起和在另外其他的实施方式中凸轮盘具有仅仅一个或者在其他的实施方式中三个以上的隆起。

齿7在图1示出的传动机构1中利用一个滚动支承设置在驱动件的造型上。滚动支承包括滚动体23，这些滚动体在这个实施例中设计成滚针。

在图1的实施例中凸轮盘设置在内侧和齿部设置在外侧。在这样的配置中，输出端分接在具有齿部的内齿轮上或齿架上，其中将分别另外的元件固定。在另外的实施方式中，驱动件设置在外侧，就是说在齿架之外而齿部则设置在内侧。另一方面可以将输出端分接在内侧齿部上或齿架上。齿架也可以连同它的开口称为齿笼(Zahnkaefig)，齿径向线性导向地，可滑移地收纳在该齿笼中。

传动机构1包括一个用于齿7的分段支承。分段支承包括摆动段24，这些摆动段分别在朝向齿7的侧面上具有一个圆的齿支承面(参见图2)，该齿支承面构成一个隆起，一个齿7的或者在典型的实施方式中2个，3个或4个齿的根可以沿着传动机构1的轴向方向并排地设置在该隆起上。隆起与各个齿7的齿根内的相应的凹处共同防止齿7在摆动段24上滑动。

利用隆起分别构成用于齿7的踝关节，使得齿7为了保障非强制性的导向而能够相对摆动段24倾斜。摆动段24能够彼此相对地沿着循环方向滑移，因而摆动段24之间的间距能够变动。通过这种方式沿着摆动段24的循环方向的游离度也没有被锁定。这一点使得摆动段24的通过凸轮盘20的造型22的尽可能非强制性的导向和尽可能非强制性的径向驱动成为可能。为了将造型22与摆动段24之间的摩擦阻力降低到最小程度，滚动体23设置成滚针。在其他的实施方式中设置有用于支承摆动段的球体或其他的滚动支承。

对图1至5彼此相关联地进行说明，其中不再重复阐述所有的细节和相同的部件使用同样的附图标记。

在图2中示出的是图1示出的传动机构1的摆动段24。该摆动段24包括在该摆动段24的在传动机构1内朝向齿7的侧面上的一个齿支承。摆动段24的齿支承包括一个齿支承面28，该齿支承面包括一个用于各至少一个齿7的圆的面段。其中齿支承面28的圆的面段构造成圆形的。圆的中心点与摆动段24的滚动支承面30重合。因此为支承在摆动段24上的齿7分别产生一个旋转轴32，该旋转轴与滚动支承面30重合。其中滚动支承面30是摆动段24的背向齿的侧面，即朝向滚动体23或凸轮盘20的侧面。滚动支承面30相当于滚动体23在上面滚动的面。

摆动段24包括一个沿着循环方向位于前部的段边34和一个沿着循环方向位于后部的段边36。其中表述“前部”和“后部”不是指运动的意义，而是这些表述表明的是摆动段24的两个相对的侧面。典型的传动机构可以沿着两个方向运行，因而在一种运行中前部的段边也可能沿着运转中的运动方向位于后面而与此相应地后部的段边则位于前面。

在从滚动支承面30到前部段边34和到后部段边36的过渡上分别设置有倒圆的后缩(Ruecknahme)或斜边38。这些斜边使滚动体23的进入更加容易，由此能够提高各摆动段24的运转平稳性。

在其他的实施方式中，在段边的区域内在滚动支承面与段边的侧面之间设置有经过倒角的过渡。这些过渡也可以称为倒圆的后缩。典型地至少或只在凸起的区域内设置斜边或倒圆的后缩。

在典型的实施方式中构造有无轴向导向的摆动段。由于边缘承担滚针的导向，所以摆动段上的轴向导向并不是强制性必要的。在典型的实施方式中，凸起设计成点对称的。其他的实施方式设计有轴对称设置的凸起。

图2的摆动段24具有一个中间地带40，该中间地带在图2中位于两条虚线之间。这个中间地带40位于齿支承面28之下。沿着循环方向在中间地带40之前和之后分别具有凸起，这些凸起与梯级平行地或在锯齿形格局中延伸并且通过这种方式使滚动支承面的相互啮合成为可能。

对于齿7在齿架11内的导向来说必然需要一定的间隙。因此在齿7在负荷时支撑在齿架11内的情况中产生一个“2点-贴靠”，一个在导向的齿根口的区域内和一个在导向的齿顶口的区域内。实施方式在这些位置上设置有一个齿架11的和/或齿7的特殊构造。

在图3中放大地示出齿7。齿7在从齿干45到齿顶47的过渡上包括一个锥面50。锥面50是进入区域的组成部分并且具有相对齿7的纵轴的一个1°的夹角。在与图3共同说明的图4中再次放大示出锥面。齿7的锥面50与齿干45之间的过渡构造成凸圆的。

措施在导向的齿顶口区域内单独地或组合地减少了齿7与齿架11的导向之间的接触区域内的磨损。齿顶口是在图3中上部示出的齿架11的导向的开口。导向的齿根口与齿顶口相反和在图3的下部示出。

齿架11的齿根口分别具有一个斜边70。在与图3共同说明的图5中再次放大地示出这个斜边70。斜边70具有相对齿7的纵轴的15°的夹角。由于齿7的纵轴也与齿架11的导向的纵轴相符，所以斜边70具有一个相对导向的圆形开口的中间部段的15°的夹角。齿7同样是圆形的，然而在实施方式中也可以在侧面上具有削平部分。

齿根口的斜边70与导向的中间部段之间的过渡构造成凸圆的。这一点避免了锋利的棱边或毛刺。

措施单独地或组合地减少了齿7与齿架11的导向之间的接触区域内的磨损。如下地实施措施，即在尽可能远的外部和在齿架内尽可能远的内部进行接触并且在弹性变形的情况下平面地承载，以便将应力降低到最小程度。彼此远离的接触提供了一个大的杠杆臂。凸圆的过渡可以改善润滑油膜的构造。

此外，齿包括一道环绕地设置在齿干45上的中心处的润滑油槽60。润滑油槽可以改善润滑剂在导向内的分布。

为了进一步将磨损降低到最小程度，在实施方式中齿架内的导向比齿硬或者齿比齿架硬。为了进一步降低磨损，各较硬的部分可以典型地设计有特别光滑的表面，例如涂层。

在具有较硬的齿的变型中可以产生优点：可以比较简单地在齿上涂敷在固体摩擦中摩擦系数小的，耐磨的表面涂层。齿上的这样的涂层然后不仅在与齿架的接触中，而且特别是还在与齿部的接触中发挥作用。

在图1至5的实施例中齿7具有DLC(Diamond Like Carbon)-涂层。

本发明并不局限于前述实施方式，更确切地说，本发明的范围由附加的权利要求确定。

Claims (11)

1.传动机构(1)，特别是同轴传动机构或线性传动机构，包括：

-齿部(5)，

-齿架(11)，具有径向对准的，带有各一个齿根口和一个齿顶口的导向，

-齿(7)，这些齿为了与齿部(5)啮合收纳在导向内，其中齿(7)沿着它们的纵轴的方向相对齿架(11)能够径向滑移地支承在导向内，其中，导向的中间部段分别具有在导向的纵方向中不变的内部轮廓，

-用于径向驱动齿(7)的凸轮盘(20)，

-其中齿(7)在各个齿顶与各个齿干之间具有进入区域。

2.根据权利要求1所述的传动机构(1)，其中进入区域包括锥面(50)。

3.根据权利要求2所述的传动机构(1)，其中分别在齿(7)的锥面(50)与齿干之间的过渡构造成凸圆的。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的传动机构(1)，其中齿根口分别具有斜边(70)。

5.根据权利要求4所述的传动机构(1)，其中齿根口的斜边(70)与导向的中间部段之间的过渡构造成凸圆的。

6.根据前述权利要求中任意一项所述的传动机构(1)，其中齿(7)至少部分地分别具有与齿架(11)的导向不同的表面硬度。

7.根据前述权利要求中任意一项所述的传动机构(1)，其中齿(7)至少部分地经过表面涂层和/或表面硬化。

8.根据前述权利要求中任意一项所述的传动机构(1)，其中在齿(7)的各个齿干的区域内分别设置有润滑油槽(60)。

9.根据权利要求8所述的传动机构(1)，其中润滑油槽(60)构造成环绕的。

10.根据前述权利要求中任意一项所述的传动机构(1)的应用。

11.齿(7)，其用于根据权利要求1至9中任意一项所述的传动机构(1)，其中齿在齿顶与齿干之间具有特别是带有锥面(50)的进入区域，并且其中齿在一定的距离长度上具有沿着移动方向不变的横截面。