CN106884952A - 齿轮机构 - Google Patents

Abstract

一种齿轮机构(1)，特别是涉及一种同轴齿轮结构或线性齿轮机构，该齿轮机构具有齿部系统(40)、具有径向地定向的导向件的齿架、为了与齿部系统接合接收在导向件中的齿(25、27)，其中，齿(25、27)沿着它们的纵轴方向相对于齿架可径向移动地轴承在导向件中、用于径向驱动齿(25、27)的凸轮盘(3)，该凸轮盘具有圆周轮廓、布置在该轮廓上的滚动体(15、17)、以及用于安装齿(25、27)的多个枢转段，该枢转段布置在滚动体(15、17)上，滚动体(15、17)布置在沿凸轮盘的循环方向平行的至少两个滚动体行中的轮廓上。

Description

齿轮机构

技术领域

本发明设计一种齿轮机构和一种用于生产齿轮机构的方法。

背景技术

在现有技术中，包括可径向移动地安装在一个齿架中的齿的齿轮机构是众所周知的。为了对齿进行驱动，使用具有诸如凸轮盘的轮廓的驱动件。齿与齿部系统接合，因而在具有齿的齿架与齿部系统之间产生相对运动。此处，齿部系统和齿之间的相对运动比具有该轮廓的驱动件的运动小至少一个数量级。通过这种方式，可以实现增大的传动比；在DE102007011175A1中公开了一个这样的齿轮机构的实例。

在一些情况下，这种齿轮机构的使用寿命的关键一点是所谓的枢转段安装在凸轮盘的表面上。之前的解决方案在这里提供简单的抗磨轴承，例如，在枢转段和凸轮盘之间布置一行辊子。尽管抗磨轴承的低摩擦力，但是取决于齿轮机构的负载或寿命，在这个区域中能够发生疲劳现象。

发明内容

本发明的目的是提供改进的齿轮机构，尤其是与凸轮盘上的枢转段的现有技术相比，具有改进的安装的那些齿轮机构。

这个目的通过根据权利要求1所述的齿轮机构和根据独立权利要求的用于使用齿轮机构的方法得以实现。有益的发展和实施例出自从属权利要求和本说明书。

本发明的一个方面涉及一种齿轮机构，特别是涉及一种同轴齿轮机构或线性齿轮机构，该齿轮机构具有齿部系统、具有径向地定向的导向件的齿架、为了与齿部系统接合接收在导向件中的齿，其中，齿沿着它们的纵轴方向相对于齿架可径向移动地安装在导向件中、用于径向驱动齿的凸轮盘，该凸轮盘具有圆周轮廓、布置在该轮廓上的滚动体、以及用于安装齿的多个枢转段，该枢转段布置在滚动体上，滚动体布置在该轮廓上的沿凸轮盘的循环方向平行的至少两个滚动体行中。

本发明的另一方面涉及在本文中描述的典型的实施例之一中的齿轮机构的应用。

本发明的实施例特别地涉及同轴齿轮机构。本发明的齿轮机构通常包括作为驱动件的内部凸轮盘和具有内齿部系统的内齿轮或具有内部轮廓的外部驱动件和对于外部驱动件的情况提供齿部系统的内部大齿轮或内部齿条。实施例的配置涉及用于将旋转转换为线性运动的线性齿轮机构。典型地，表达方式“凸轮盘”一般可理解为，对应的组件不需要必须与圆盘相似。当然，凸轮盘也可以是驱动轴的部分或可以具有伸长的幅度，特别是具有多个区段。这样的一个或多个区段可以具有改变的半径，因而满足凸轮盘的功能。其它区段可以具有其它功能并且，例如，可以是圆柱形的或可以设置有侧边，例如，用于扭矩的传递。典型地，表达方式凸轮盘主要涉及该组件的功能，即，提供圆周的轮廓，从而，例如，根据驱动轴的角度位置和因此凸轮盘的角度位置，沿着径向方向驱动齿或允许导向件中的齿的滑回。

齿部系统是典型的圆周齿部系统。齿或齿的齿顶与齿部系统接合，齿典型地相对齿架可线性径向移动地安装。此处，“线性径向”通常意味着：存在沿着径向方向的导向件，该导向件只允许齿沿着径向方向运动。典型地，由于导向件，齿能够沿着一个准确的方向线性移动，例如，凭借齿沿着移动方向在限定的区段长度上方具有恒定的横截面的事实，齿架同样具有用于具有恒定的横截面的齿的开口可以实现。通常齿分别沿着一个准确的方向可移动地安装在齿架中，典型地沿着齿的纵轴的方向。此外，在典型的实施例中，齿相对于齿架围绕齿轮机构的纵轴的旋转自由度受阻。例如，这可以通过齿在齿架中沿着径向方向的线性导向件得以实现。通过这样的方式，齿连同齿架围绕齿轮机构的纵轴旋转，但是不相对于齿架旋转。

在根据本发明的齿轮机构的典型实施例中，齿的至少部分配置为抗弯的。在这里，表达方式“抗弯的”典型地在技术上理解，换言之，由于齿的材料的刚度，齿的弯曲非常小，从而使得齿的弯曲对于齿轮机构的运动来说至少基本上可忽略不计。抗弯的齿包括特别是由金属合金，特别是钢或钛合金、镍合金或其他合金制成的齿。此外，特别是在齿轮机构中，也可以设置由塑料制成的抗弯的齿，在齿轮机构中，下列部件中的至少一个也同样是由塑料制成的：内部齿轮或大齿轮上的齿部系统、齿架和驱动件。在本发明的典型的实施例中，齿架和齿由金属合金制成，或者此外齿部系统，或者此外附加地驱动件也由金属合金制成。这样的齿轮机构的优点是它们极其抗扭并且负载能力高。至少部分地由塑料组成或包括由塑料制成的组件的齿轮机构的优点是它们可以具有较小的重量。表达方式“抗弯的”特别地意味着围绕齿段的横轴的抗弯刚度。这特别地意味着，如果将齿视为从齿根至齿顶的柱，那么存在至少基本上排除了齿顶和齿根之间的弯曲变形的抗弯刚度。通过该抗弯刚度实现了齿轮机构的极高的承载能力和抗扭刚度。

在典型的实施例中，在齿和凸轮盘之间布置枢转段，该枢转段安装在抗磨轴承上，该抗磨轴承转而位于该凸轮盘上。有益的实施例包括布置在凸轮盘和各至少一个齿之间的枢转段。该枢转段使齿可能相对于凸轮盘的表面或可能相对于枢转段倾斜。典型地，至少两个齿安装在一个枢转段上。在另外的实施例中，齿分别准确地安装在一个枢转段上，例如，圆齿或平齿。平齿可以固定在轴承中以防平齿围绕它们自己的轴线旋转。安装在一个枢转段上的多个齿典型地沿着轴向方向彼此紧挨着地布置成一行。可以通过多个齿的这样的布置或者通过平齿增加枢转段的平稳运转。

典型地，齿分别松动地连接至对应的枢转段。优选地枢转段包括轮廓或齿轴承面，其防止齿从枢转段的滑动或防止枢转段沿着至少一个方向滑动。应该考虑，通过这样的方式，枢转段经由导向齿沿着相对于齿架的圆周方向保持在它们的位置中。例如，这样的轮廓可以是嵌接在凹坑内的滚珠。枢转段可以具有滚珠或凹坑。在其它的实施例中，齿可以，例如，通过接头或使用底切紧固至枢转段。

枢转段优选地具有彼此相对的，带有隆起和凹坑的侧边，例如波形或锯齿形状。优点是：即使在枢转段之间间距相对较大的情况下，在枢转段下方布置的滚针可靠地保持在枢转段和驱动件之间的空间中。

本发明的典型实施例包括作为驱动件的凸轮盘。凸轮盘优选地具有非圆形的或非椭圆的弧形或曲线。非圆形的或非椭圆的弧形的优点是：为了例如设定不同的传动比，可以使用不同的凸轮。在本申请的上下文中，偏心轮典型地归入圆形或椭圆的形状，因为就偏心轮来说，只有旋转轴线与圆形的中轴线不相符；然而存在圆形。典型的凸轮盘包括在圆周上典型地、均匀地布置分布的至少或确切的两个隆起。隆起又可称为最大值。多个隆起是更多齿与齿部系统或内齿部系统接合。

在典型实施例中，齿架或齿部系统配置为圆形。这具有的优点是：用于齿架和齿部系统的几何形状简单。典型地在齿轮机构的低速侧上进行齿部系统和齿架之间的力的传递。这个优点是：用于力的传递的路径极其短，因而可以实现极高的刚性。在非详尽的列表中，满足这些条件的实施例：具有作为驱动的内部凸轮盘和具有齿部系统的外部内齿轮的齿轮机构，其中，齿架布置在内齿轮和凸轮盘之间；外部凸轮盘，其具有在内齿轮上用于克服在大齿轮或齿条上布置的齿部系统的向内驱动可径向运动的齿的内部轮廓。

齿部系统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以对数螺线形式的弯曲。为了以对数螺线的形式的弯曲的一个可能的实施例，参照DE 10 2007011 175 A1。弯曲的表面的优点是接合的齿面整个面地而不仅仅是线状地或点状地贴靠。通过这样的方式，实现了在齿部系统和齿之间的力的传递期间的极限刚性。

典型的实施例包括在轮廓和齿之间的具有枢转段和滚动体的轴承。每个枢转段典型地设置紧挨着彼此，并且特别是轴向平行或偏移地放置的至少两个齿。通过这样的方式，枢转段可以稳定在其滚道中或在其对应的运转面上。可以避免枢转段围绕径向轴线的旋转。实施例中的滚动体典型地配置为圆柱辊子、圆锥辊子或滚针。

典型的实施例包括一个或至少两个滚动体行，滚动体行通常紧邻彼此轴向布置和/或以便每个枢转段的圆周行平行地延伸。一个枢转段可以安装在至少两个圆周平行的滚动体行上。在此，在两个或多个齿行平行布置的情况下，一个滚动体行可以布置在齿行下方，从而枢转段在一个齿行下方经历支撑。例如，典型的布置是齿行径向地位于滚动体行之上，其中枢转段位于其间布置。对应的齿的中轴线典型地位于对应滚动体上方的中间80％或中间50％或中间20％或至少基本上居中。通过这样的方式，滚动体基本上在中心处负载。在典型的实施例中，滚动体行中的一个和齿行中的一个布置在一个轴面中。典型地，一个行在一个轴面中，例如，同一轴面意味着中心至少基本上重合，和/或齿完全地布置在对应的滚动体行的轴向延伸区域内。

此处，除非另有说明，术语“轴面”是指垂直于轴向的，典型地垂直于齿轮机构的轴向，即，垂直于齿轮机构的旋转轴线的平面。在齿的情况下，轴向可以指单一齿的最长尺寸的方向。典型地，单一齿的轴向至少基本上垂直于齿轮机构的轴向。

轮廓典型地包括至少两个平行的运转面。在典型的实施例中，滚动体行中的一行分别布置在平行的运转面的一个中或上。通过这个方式，平行运转的滚动体具有专用的运转面和/或每个滚动体行可以在一个限定的、专用的运转面中被导向。

典型地，轮廓通过至少一个圆周中心边缘分离。通过这样的方式，可以在实施例中，典型地在中心边缘的两侧上设置平行的运转面。为了设置两个以上的平行运转面，在具有两个齿行或两个以上齿行的典型实施例中，设置多个平行的中心边缘是有可能的。

凸轮盘典型地包括两个圆周侧边边缘。典型地，侧边边缘分别轴向向外地限定一个外部运转面。典型地，通过中心边缘中心地限定运转面。在典型的实施例中，侧边边缘通过确切的一个中心边缘限定两个运转面，并且在其它实施例中，设置多个中心边缘并且因此还具有两个以上运转面和可选地还具有两个以上的滚动体行。

中心边缘和/或侧边边缘分别可以具有至少基本上相当于滚动体的直径的高度。在其它实施例中，它们可以具有略小的高度，例如，在比直径小0％和10％之间或在0％和5％之间。在其它实施例中，中心边缘和/或侧边边缘的高度仅是滚动体的直径的50％和80％之间或50％和95％之间。中心边缘和侧边边缘可以具有不同的高度；例如，中心边缘可以低于侧边边缘。在实施例中，侧边边缘可以用作用于枢转段的稳定面。在其它实施例中，中心边缘高于侧边边缘，例如，如果中心边缘用于稳定枢转段的平稳运转。

典型地，具有抗磨轴承面的枢转段位于滚动体的至少一部分上的一侧上，并且具有位于与抗磨轴承面相对的侧部上的一个齿轴承面，至少两个齿典型地以铰接的方式安装在一个齿轴承面上。在典型的实施例中，以通过齿轴承面形成用于至少两个齿的一个共同的旋转轴线的这样的方式配置齿轴承面。实施例的典型的齿轴承面包括分别用于轴向平行布置地至少一个齿和/或多个齿的一个圆面部分，该圆面部分的半径的中心点至少基本上与抗磨轴承面重合。通过齿轴承面形成的齿轴承的旋转轴线至少基本上与抗磨轴承面重合。齿轴承面可以配置为滚珠和/或配置为在齿轴承的区域中的圆形部分。

实施例中典型的齿轮机构包括圆周平行的齿行。至少或确切的两个齿行是典型的。齿典型地在圆周平行的齿架的导向件行中运转。

在典型的实施例中，至少两个平行的齿分别布置在一个枢转段上。两个平行的齿典型地属于，例如，在齿架中的导向件中被导向的平行的两个齿行。在实施例中，平行的齿行的平行的两个齿在枢转段上，典型地在枢转段的滚珠上或凹坑中沿着轴向方向在彼此之后布置。

实施例中典型的齿架包括至少一个径向向内或径向向外延伸的，至少部分地沿着轴向方向与枢转段接合的运行凸缘。通过这样的方式，存在省掉附加运行盘的选择。运行凸缘可以配置为与齿架一体成型或可以紧固至齿架。典型的实施例不具有运行盘。一些实施例包括至少在紧邻枢转段的轴向的一侧上和/或紧邻用于导向枢转段的滚动体的一侧上的运行盘。

在具有齿架上的运行凸缘的实施例中，至少一个运行凸缘典型地包括直接与输出轴承滚动体相互作用的输出轴承面。典型地，在齿架和凸轮盘或连接至凸轮盘的轴之间整体地配置轴承。这样的实施例可以节省空间。输出轴承滚动体典型地直接安装在凸轮盘上。在其它实施例中，在齿架和凸轮盘之间设置具有轴承环的轴承。这可以简化生产。

典型的齿轮机构包括圆周布置在滚动体上的多个枢转段并且枢转段通过抗磨轴承面放置在滚动体上。滚动体典型地安装在凸轮盘上。滚动体减小摩擦阻力。

典型地，一个边缘轴承面沿着轴向方向布置在枢转段上的枢转段的两侧上和/或侧边上。在其它实施例中，边缘轴承面沿着轴向方向布置在枢转段上的中心处，其中，边缘轴承面设置在中心边缘上。在具有两个双侧的和/或侧边边缘轴承面的实施例张，边缘轴承面可以至少部分地位于凸轮盘的侧边边缘上。通过这样的方式，可以防止枢转段的倾斜并且可以确保平稳运行。

附图说明

在下文中，将使用附图更详细地论述本发明，其中：

图1图示地示出了穿过齿轮机构的纵向截面的细节的本发明的第一实施例。

具体实施方式

在下文中将使用附图描述本发明的典型实施例，本发明并不局限于示例性实施例；相反，本发明的范围应由权利要求确定。在对实施例的描述中，在一些情况下，相同参考标号用以在不同附图中和不同的实施例中指代相同或相似的部件以使得描述更清楚。然而，这并不意味着本发明的相应部件局限于所述实施例中示出的多个变型。

图1根据本发明在截面图中详细地示出齿轮机构1的典型实施例。例如，参照DE 102007 011 175 A1对齿轮机构的操作的方法进一步论述，并且进一步为技术特征参照DE 102007 011 175 A1。

齿轮机构1包括配置为与驱动轴一体成型的凸轮盘3，并且因此具有沿着轴向方向纵长的设计。凸轮盘3包括轮廓，该轮廓包括两个运转面5和7。轮廓并且因此还有运转面5和7具有改变周长的半径；特别地，它们具有又可以称为隆起的两个最大值和两个最小值，这两个运转面5和7具有变化半径的相同的角位置。

在另选的实施例中，还可以为滚动体设置三个或更多的运转面。

滚动体15和17安装在运转面5和7上。枢转段19安装在滚动体15和17上，在图1的截面图中仅示出一个枢转段19。因此，枢转段19位于具有滚动体15和17的两个圆周滚动体行上。

如在典型的实施例中，在图1的实施例中，枢转段的圆周行也位于两个圆周平行的滚动体行上。其他实施例可以包括平行运转的三个或更多的滚动体行，并且枢转段行安装在这些滚动体行上。在具有多个枢转段行的其他实施例中，每个枢转段行通常设置两个滚动体行。

枢转段19包括在枢转段19的径向外侧上的滚珠，其中，滚珠嵌接在两个齿25和27的槽内。滚珠形成具有半径的齿轴承面，滚珠的中心点与枢转段19的抗磨轴承面重合，其中，抗磨轴承面相对地放置。因此，齿25和27相对于共同的枢转段具有相同的旋转轴线。

齿25和27相对于齿轮机构1的纵轴30沿着它们的轴向位置至少基本上安装在滚动体15和17上方的中间处，齿25或27分别通过一个滚动体15或17安装。通过这样的方式，实现了通过枢转段19的力的持续传递。此外，配置为滚针的滚动体15和17大致居中地加载。此外，可以通过该方法减小滚动体15和17本身的总长度，这使运转可靠性的增加成为可能。

凸轮盘3具有两个侧边边缘32和36以及用于限定运转面5和7的中心边缘34。中心边缘34位于用于滚动体15和17的运转面5和7之间的中心处。两个侧边边缘32和36限制滚动体15和17分别沿着轴向向外的自由的运动。通过这样的方式，两个运转面5和7设置在侧边边缘32和36与中心边缘34之间。

枢转段19具有可以分别地支撑在侧边边缘32和36上的边缘轴承面33和37。通过这样的方式，提高了枢转段19的平稳运行。侧边边缘32和36以及中心边缘的高度至少基本上相当于滚动体15和17的直径。

在其他实施例中，边缘轴承面配置为升高的，因而侧边边缘和可能的中心边缘可以配置为比滚动体的直径低。然而，通过在枢转段处的升高的边缘轴承面可以实现稳定性。

齿25和27与共同的齿部系统40接合，齿部系统40配置为与齿轮机构1的壳体42一体成型。齿25和27接收在齿架的第二齿架部分44中的径向定向导向件中。此外，齿架还包括通过配置为螺钉的连接装置48连接至第二齿架部分44的第一齿架部分45。在齿架的周长上方设置多个连接装置48(在图1的示意性实施例中共有六个)。

在其他实施例中，还可以设置不同数量的连接装置，奇数也是可能的。连接装置可以均匀地沿齿架的周长分布，并且相比之下也可能设置不同的角间隔，例如，为了使两个齿架部分仅在一个限定的角度位置中结合在一起。因此，举例说明，在图1的实施例中，为了允许齿架的齿架部分仅在相对于彼此的限定的相对角度位置中重新装配，连接装置之间的角度是不均匀的。在其他实施例中，可以设置槽、销或其它轮廓，或可以设置标记，从而允许仅在一个限定的角度位置中重新装配或使仅在一个限定的角度位置中的重新装配成为可能。通过这样的方式，在一个夹具中加工齿架是可能的，随后，齿架部分再次彼此拆开，以为了稍后在齿轮机构中再彼此连接。

在其他实施例中，齿架配置为一体式和/或通过具有轴承外壳的轴承安装。

为了在壳体42上安装齿架，设置以相对于齿轮机构1的纵轴30呈约75度的角度安装的齿架滚动体50。此处，为了实现齿架在壳体42中的可靠安装，齿架滚动体50的角度位置相对于齿轮机构1的轴向截面是彼此镜像对称的。

其他实施例具有齿架滚动体的不同角度位置，例如，相对于齿轮机构的纵轴呈0°和80°之间。

齿架滚动体50分别直接地安装在第一齿架部分44和第二齿架部分45的齿架轴承面54和55上。在壳体方面，齿架滚动体50安装在壳体42的壳体轴承面58上。因此，齿架滚动体50分别直接地安装在齿架轴承面54和55上和壳体轴承面58上。通过这样的方式，实现占用少量安装空间的紧凑的整体轴承。

此外，在图1的示意性实施例中，输出轴承又配置为整体轴承、齿架、或在图1的实施例的情况下，第二齿架部分44具有输出轴承面60，在输出轴承面60上配置为辊子的输出轴承滚动体62直接滚动。在凸轮盘上配置同样与输出轴承滚动体62直接相互作用的其它输出轴承面64。结果，输出轴承滚动体在凸轮盘3上直接滚动。通过这样的方式，为紧凑的总体设计设置整体轴承。

第二齿架部分44的输出轴承面60是防止枢转段19沿着输出侧方向缩动的输出侧运行凸缘66的部分。通过运行凸缘66和第二齿架部分44的整体配置，实现了紧凑的总体设计和高刚度。

第一齿架部分45具有同样防止枢转段19沿着相反方向缩动的另一运行凸缘68。

典型地设置有配置为与驱动轴一体成型的凸轮盘3的另一轴承以与输出相对地放置，换言之，与输出轴承的侧相对地放置。然而，其放置在图1的示出的区域之外。在驱动方面，在一些情况中，还具有沿着径向方向的更大的安装空间，因而驱动侧轴承可以可选地配置为具有单独运转面的轴承。在其他实施例中，驱动轴承还可配置为整体轴承。

Claims (10)

1.一种齿轮机构(1)，特别是同轴齿轮机构或线性齿轮机构，具有

-齿部系统(40)，

-具有径向定向的导向件的齿架，

-接收在所述导向件中以与所述齿部系统接合的齿(25、27)，所述齿(25、27)沿着它们的纵轴的方向相对于所述齿架可径向移动地安装在所述导向件中，

-用于径向驱动所述齿(25、27)的凸轮盘(3)，所述凸轮盘具有圆周轮廓，

-布置在所述轮廓上的滚动体(15、17)，以及

-用于安装所述齿(25、27)的多个枢转段(19)，所述枢转段布置在所述滚动体(15、17)上，

-所述滚动体(15、17)布置在沿着所述凸轮盘的循环方向平行的至少两个滚动体行中的所述轮廓上。

2.根据权利要求1所述的齿轮机构(1)，所述轮廓具有至少两个平行的运转面(5、7)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮机构(1)，所述轮廓由至少一个圆周中心边缘(34)分离。

4.根据权利要求3所述的齿轮机构(1)，所述凸轮盘(3)包括两个圆周侧边边缘(32、36)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮机构(1)，具有圆周平行的齿(25、27)的行。

6.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮机构(1)，至少两个平行的齿(25、27)分别布置在一个枢转段(19)上。

7.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮机构(1)，所述枢转段(19)通过抗磨轴承面放置在所述滚动体(15、17)的至少一部分上的一侧上，并且具有位于与所述抗磨轴承面相对的一侧上的一个齿轴承面，至少两个齿(25、27)以铰接的方式安装在一个齿轴承面上。

8.根据权利要求7所述的齿轮机构(1)，所述齿轴承面被构造成通过所述齿轴承面形成用于所述至少两个齿(25、27)的共同旋转轴线。

9.根据权利要求5所述的齿轮机构(1)，所述滚动体行中的一行与所述齿(25、27)的行中的一行布置在一个轴面中。

10.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮机构(1)的应用。