CN107763171A - 一种齿圈体、包含该齿圈体的齿轮减速装置及生产该齿圈体的模具 - Google Patents

一种齿圈体、包含该齿圈体的齿轮减速装置及生产该齿圈体的模具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种齿圈体及齿轮减速装置，该齿圈体包括第一由粉末冶金材料烧结成一件式整体的环形本体、形成在所述环形本体表面的第一齿圈以及第二齿圈，所述第一齿圈、第二齿圈沿所述环形本体的轴向方向排列；所述齿圈体的密度小于92％的理论密度，且每立方毫米的质量为6.0～8.0克。本发明还提供一种用于生产所述齿圈体的模具。实施本发明，可以一次成型具有两级齿圈的齿圈体，两级齿圈具有较好的同心度。

Description

一种齿圈体、包含该齿圈体的齿轮减速装置及生产该齿圈体 的模具
【技术领域】
本发明涉及齿轮技术领域，尤其涉及一种齿圈体及齿轮减速装置。
【背景技术】
传统的两级齿轮减速装置的第一级行星齿轮系的内齿圈和第二级行星齿轮系的内齿圈通常是分开制作的，一般是先分别做好两级齿圈体，然后再分别通过车削的方式加工出联接部位，之后再通过连接件如连接螺钉或连接销钉等连接两级齿圈体。该种方式制作出的内齿圈需进行二次加工及后续机械连接，成本高，而且在制作或组装过程中易出现偏心现象。
【发明内容】
本发明的一个目的在于改善齿圈体的同心度。
本发明第一方面提供一种齿圈体，包括由粉末冶金材料烧结成一件式整体的环形本体、形成在所述环形本体表面的第一齿圈以及第二齿圈，所述第一齿圈、第二齿圈沿所述环形本体的轴向方向排列；所述齿圈体的密度小于理论密度的92％，且每立方毫米的质量为6.0～8.0克。
作为本发明的一种改进，所述齿圈体每立方毫米的质量为6.2～7.2克。
作为本发明的一种改进，所述第一齿圈以及第二齿圈都位于所述环形本体的内周表面或者都位于所述环形本体的外周表面；所述第一齿圈具有第一啮齿，所述第二齿圈具有第二啮齿。
作为本发明的一种改进，所述第一啮齿为斜齿，所述第二啮齿为直齿。
作为本发明的一种改进，所述第一啮齿为直齿，所述第二啮齿为斜齿。
作为本发明的一种改进，所述第一啮齿和第二啮齿都为斜齿，且倾斜方向相反。
作为本发明的一种改进，所述第一啮齿和第二啮齿都为斜齿，且倾斜方向相同。
作为本发明的一种改进，所述斜齿的螺旋角度为10°-30°，优选为20度。
作为本发明的一种改进，所述第一啮齿的齿间距与第二啮齿的齿间距不相等。
作为一种替换方案，所述第一啮齿的齿间距与第二啮齿的齿间距也可以相等。
作为本发明的一种改进，所述第一啮齿的齿数与第二啮齿的齿数不相同。
作为一种替换方案，所述第一啮齿的齿数与第二啮齿的齿数也可以相同。
作为本发明的一种改进，所述第一啮齿的齿高和第二啮齿的齿高不相等。
作为一种替换方案，所述第一啮齿的齿高与第二啮齿的齿高也可以相等。
作为本发明的一种改进，所述齿圈体在同一个模腔里一次成型,从而使所述齿圈体的环形本体在对应第一齿圈与第二齿圈的连接处无接痕。
作为本发明的一种改进，所述齿圈体在同一个模腔里一次成型，从而使所述齿圈体的外周表面是光滑的。
作为本发明的一种改进，所述齿圈体的粉末冶金颗粒之间具有孔隙，所述孔隙的最长边距不超过0.2毫米。
本发明第一方面提供的齿圈体可使用到齿轮减速装置，该齿轮减速装置包括安装在齿圈体内的第一级行星齿轮系和第二级行星齿轮系，所述第一级行星齿轮系包括第一太阳轮、环绕所述第一太阳轮的第一行星轮组以及由所述第一行星轮组的公转而驱动的第一转架；所述第一行星轮组的行星轮同时与所述第一太阳轮、齿圈体内周表面的第一齿圈相啮合。所述第二级行星齿轮系包括第二太阳轮、环绕所述第二太阳轮的第二行星轮组以及由所述第二行星轮组的公转而驱动的第二转架；所述第二行星轮组的行星轮同时与所述第二太阳轮、齿圈体的第二齿圈相啮合。
本发明的齿圈体由粉末冶金材料一次性压制烧结成一件式的整体，第一齿圈和第二齿圈不需进行组装，不需进行二次加工，降低了成本，改善了第一齿圈和第二齿圈的同心度。
【附图说明】
图1为本发明第一实施例提供的一种齿圈体的示意图；
图2是图1所示齿圈体的剖视示意图；
图3为本发明第二实施例提供的一种齿圈体的剖视示意图；
图4为本发明第三实施例提供的一种齿圈体的剖视示意图；
图5为本发明第四实施例提供的一种齿圈体的剖视示意图；
图6是本发明第五实施例提供的齿圈体的示意图，该齿圈体的第一齿圈和第二齿圈分别一体成型有连接法兰部位；
图7是图6所示齿圈体的第一齿圈和第二齿圈分别一体成型有连接法兰部位的剖视示意图；
图8是图6所示齿圈体的第一齿圈和第二齿圈分别连接法兰的剖视示意图；
图9是图8所示第一齿圈和第二齿圈连接的法兰的示意图；
图10是图1所示齿圈体成型用的模具的剖视示意图；
图11为应用本发明的齿圈体的齿轮减速装置的剖视示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
参考图1和图2，本发明提供的一种用粉末冶金材料制成的齿圈体100，齿圈体100的粉末冶金颗粒之间具有狭长形孔隙，所述狭长形孔隙的最长边距不超过0.2毫米。所述齿圈体100包括环形本体、第一齿圈10以及连接到第一齿圈10一端的第二齿圈20。所述环形本体、第一齿圈10和第二齿圈20一体成型，第一齿圈10和第二齿圈20包括若干啮齿11、21，两级齿圈的啮齿11、21形成在该环形本体的内周表面。该种设计的第一齿圈10和第二齿圈20不需进行组装，一方面可避免第一齿圈10和第二齿圈20的二次加工，减小了齿圈体100 的轴向长度，降低了成本，另一方面避免了在制作过程中或组装错误时出现的偏心现象，保证了第一齿圈10和第二齿圈20的同心度。
优选地，齿圈体100的密度小于的理论密度的92％，每立方毫米的质量为 6.0～8.0克，更优选地在6.2～7.2克之间。
第一齿圈10的内周表面一体成型有第一啮齿11。第二齿圈20的内周表面一体成型有第二啮齿21。优选地，第一啮齿11的内端与第二啮齿21的内端连接，第一啮齿11的外端与第一齿圈10的端部平齐，第二啮齿21的外端与第二齿圈20的端部平齐。作为一种替换方案，第一啮齿11的内端与第二啮齿21的内端也可以不连接，而是在轴向上间隔一段距离，即第一啮齿11的内端与第二啮齿21的内端之间还设有一段不带齿的台阶，所述台阶的内表面为光面。
本实施例中，第一啮齿11和第二啮齿21的齿数相同、齿间距相等以及齿高相等。可以理解的，第一啮齿11和第二啮齿21的齿数也可以是不相同的，或者齿间距也可以是不相等的，或者齿高也可以是不相等的。可以根据实际情况进行选择。第一啮齿11的截面形状和/或第二啮齿21的截面形状为渐开线，也可以是例如三角形、矩形、梯形。
本实施例中，第一啮齿11为斜齿。斜齿的螺旋角度为10°-30°，优选为 20°；第二啮齿21为直齿，第一啮齿11的轴向长度小于第二啮齿21的轴向长度。
可以理解地，第一啮齿11和第二啮齿21还有其他配置方案。
如图3所示，本实施例中，第一啮齿11为直齿。第二啮齿21为斜齿。斜齿的螺旋角度为10°-30°，优选为20°，第一啮齿11的轴向长度小于第二啮齿21的轴向长度。
如图4所示，本实施例中，第一啮齿11和第二啮齿21都为斜齿，两个斜齿的螺旋角度相同而螺旋方向相反，第一啮齿11的轴向长度小于第二啮齿21 的轴向长度。可以理解地，第一啮齿11的轴向长度也可以大于第二啮齿21的轴向长度。
如图5所示，本实施例中，第一啮齿11和第二啮齿21都为斜齿，两个斜齿倾斜方向相同，只是螺旋角度不相同。第一啮齿11的螺旋角度大于第二啮齿 21的螺旋角度，第一啮齿11的轴向长度小于第二啮齿21的轴向长度。可以理解的，第一啮齿11的螺旋角度也可以小于第二啮齿21的螺旋角度，第一啮齿 11的轴向长度也可以大于第二啮齿21的轴向长度。
可以理解地，第一齿圈10、第二齿圈20可以都设置在环形本体的外周表面；或者分别设置在环形本体的外周表面、内周表面。
可以理解地，第一啮齿11、第二啮齿21的数量、齿高可以相同，或者不相同。第一齿圈10的齿槽可与第二啮齿21的齿槽对齐、连通，也可以不对齐或者不连通。
优选地，齿圈体100的密度小于92％的理论密度，每立方毫米的质量为6.0～8.0克，以便于一次成型齿圈体，即，第一齿圈10及其第一啮齿11、第二齿圈20及其第二啮齿21在一次处理中形成一件式整体，从而加快了制造效率，并保障了第一齿圈10、第二齿圈20的同心度。齿圈体100的密度可以是均匀的，也可以是不均匀的。
参考图6和图7，本发明的另一个实施例中，第一齿圈10和第二齿圈20还分别一体成型有连接法兰的部位。具体的，第一齿圈10的内周表面还一体成型有多个第一凹位12。第一凹位12延伸至第一齿圈10的端部。第一凹位12的底部优选地与第一啮齿11的齿槽底部平齐。可在第一凹位12开设第一通孔13，第一通孔13贯穿第一齿圈10的侧壁。类似地，齿圈体100的另一端即第二齿圈20设第二凹位22及第二通孔23。优选地，第一凹位12和第二凹位22的截面形状都为外大内小的梯形，方便与法兰装配。本实施例中，第一凹位12和第二凹位22都为四个，四个第一凹位12、四个第二凹位22沿周向均匀分布。
第一齿圈10和第二齿圈20在具体连接法兰时，如图8和图9所示，将与第一齿圈10连接的法兰定义为第一法兰30，将与第二齿圈20连接的法兰定义为第二法兰40。
第一法兰30包括第一法兰本体31以及形成在第一法兰本体31一端的第一安装部32，第一安装部32可塞入到齿圈体100的开口内。第一法兰本体31具有轴向的第一中心孔311，供驱动轴或从动轴穿过。第一安装部32优选地为环状，其外周表面设有多个第一凸块33。每个第一凸块33与第一齿圈10的对应第一凹位12相适配。第一凸块33设有凹孔34与第一凹位12的第一通孔13对齐，以供插销件穿过从而将第一齿圈10、第一法兰30连接在一起。
因为第一通孔13是钻出来的，可能会存在毛刺。为此，第一凸块33在对应凹孔34处设有凹陷区以避免毛刺与第一凸块33发生干涉，本实施例中，该凹陷区为一竖直槽331。在将第一法兰30与第一齿圈10连接时，由于第一凸块 33上设置的竖直槽331，第一齿圈10的第一通孔13的毛刺不与竖直槽331的底部接触，从而使第一通孔13上的毛刺位于竖直槽331内，也不会外露，不会影响插销件等紧固件的安装，安装牢固。
第二法兰40的结构与第一法兰30类似，包括第二法兰本体41以及形成在第二法兰本体41一端的第二安装部42。第二法兰本体41具有轴向的第二中心孔411，供从动轴穿过。第二安装部42优选地为环状，其外周表面设有多个第二凸块32。第二凸块32在对应第二通孔23的位置还设有凹陷区，例如竖直槽 431。
图10为成型本发明的齿圈体100所用的模具200。该模具200包括中模50、上冲模和下冲模。中模50具有一个模腔。下冲模包括下一冲模51以及套设在下一冲模51内的下二冲模52。上冲模包括上一冲模53以及套设在上一冲模53 内的上二冲模54。下一冲模51的外径、上一冲模53的外径与中模50的模腔 501的内径匹配。下二冲模52的外径和上二冲模54的外径相等。下二冲模52 和上二冲模54上分别具有外啮齿。齿圈体100是在中模50的模腔501内一次性填粉压制成型。成型的温度可为常温或稍高于常温(<200℃)。
在压制过程中，上二冲模54可进入至中模50的模腔501里预设的位置并将下二冲模52往外顶出一段距离，上一冲模53在粉末冶金压制的过程中可以螺旋进入模腔501内从而对填充的粉末冶金进行压制，压制完成后分别依次对上冲模和下冲模进行脱模，齿圈体100即成型完成了。
优选地，上二冲模54的外表面可设置斜齿，齿形与第一啮齿11对应。上一冲模53的内表面亦可设置斜齿并与上二冲模54上的斜齿啮合。
下一冲模51的内表面可设直齿或斜齿，下二冲模52的外表面可设直齿或斜齿。
本发明中的齿圈体100，使用粉末冶金在一个模腔内一次压制成型，生产工艺简单可靠；而且，压制出来的齿圈体的环形本体在对应第一齿圈与第二齿圈的连接处无接痕，环形本体的外周表面为光滑表面，不存在分界线。
可以在较低的温度(例如200度以下)条件下一次压制成齿圈体，该种情况下，烧结后的齿圈体100的粉末冶金颗粒之间的孔隙的最长边距不超过0.2毫米，齿圈体100的密度小于理论密度的92％。
参考图11，为应用本发明的齿圈体的齿轮减速装置300。该齿轮减速装置 300包括齿圈体100、第一级行星齿轮系210和第二级行星齿轮系220。第一级行星齿轮系210和第二级行星齿轮系220位于齿圈体100内。齿圈体100包括第一齿圈10和第二齿圈20。第一齿圈10的内周表面具有第一啮齿11。第二齿圈20的内周表面具有第二啮齿21。
第一级行星齿轮系210包括第一太阳轮211、第一行星轮组212以及第一转架213。第一太阳轮211的外周表面具有第一外齿。第一行星轮组212的各个行星轮同时与第一外齿、的第一啮齿11相啮合。如此，第一太阳轮211转动时，第一行星轮组212的各行星轮将自转，且整体上围绕第一太阳轮211公转从而驱动第一转架213。
第二级行星齿轮系220包括第二太阳轮221、第二行星轮组222以及第二转架223。第二太阳轮221固定安装于第一转架213并能随第一转架213一体旋转。第二太阳轮221的外周表面具有第二外齿。第二行星轮组222的各个行星轮同时与第二外齿、第二啮齿21相啮合。第二太阳轮221转动时，第二行星轮组222 的各行星轮将自转，且整体上围绕第二太阳轮221公转从而驱动第二转架223。由于应用了本发明的齿圈体100，该齿轮减速装置300的轴向尺寸减少了，同心度较好，结构紧凑，工作效率高。
以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如对各个实施例中的不同特征进行组合等，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种齿圈体，其特征在于，包括由粉末冶金材料制成一件式整体的环形本体、形成在所述环形本体表面的第一齿圈以及第二齿圈，所述第一齿圈、第二齿圈沿所述环形本体的轴向排列；所述齿圈体的密度小于理论密度的92％，且每立方毫米的质量为6.0～8.0克。
2.根据权利要求1所述的齿圈体，其特征在于，所述齿圈体每立方毫米的质量为6.2～7.2克。
3.根据权利要求1所述的齿圈体，其特征在于，所述第一齿圈以及第二齿圈都位于所述环形本体的内周表面或者都位于所述环形本体的外周表面，所述第一齿圈具有第一啮齿，所述第二齿圈具有第二啮齿。
4.根据权利要求3所述的齿圈体，其特征在于，所述第一啮齿为斜齿，所述第二啮齿为直齿。
5.根据权利要求3所述的齿圈体，其特征在于，所述第一啮齿和第二啮齿都为斜齿，且倾斜方向相反或相同。
6.根据权利要求4或5所述的齿圈体，其特征在于，所述斜齿的螺旋角度为10°-30°。
7.根据权利要求3所述的齿圈体，其特征在于，所述第一啮齿的齿间距与第二啮齿的齿间距不相等，所述第一啮齿的齿数与第二啮齿的齿数不相同。
8.根据权利要求1所述的齿圈体，其特征在于，所述齿圈体在同一个模腔内一次成型,从而使所述齿圈体的环形本体在对应第一齿圈与第二齿圈的连接处无接痕。
9.根据权利要求1所述的齿圈体，其特征在于，所述齿圈体的粉末冶金颗粒之间具有狭长形孔隙，所述孔隙的最长边距不超过0.2毫米。
10.一种齿轮减速装置，包括第一级行星齿轮系和第二级行星齿轮系，所述第一级行星齿轮系包括第一太阳轮、环绕所述第一太阳轮的第一行星轮组以及由所述第一行星轮组的公转而驱动的第一转架；所述第二级行星齿轮系包括第二太阳轮、环绕所述第二太阳轮的第二行星轮组以及由所述第二行星轮组的公转而驱动的第二转架，其特征在于，还包括权利要求1所述的齿圈体，所述第一级行星齿轮系和第二级行星齿轮系位于所述齿圈体内；所述第一行星轮组的行星轮同时与所述第一太阳轮、齿圈体内周表面的第一齿圈相啮合，所述第二行星轮组的行星轮同时与所述第二太阳轮、齿圈体的第二齿圈相啮合。
11.一种用于生产如权利要求1所述的齿圈体的模具，该模具包括中模、上冲模和下冲模，中模具有一个模腔，下冲模包括下一冲模以及套设在下一冲模内的下二冲模，上冲模包括上一冲模以及套设在上一冲模内的上二冲模，下一冲模的外径、上一冲模的外径与中模的模腔的内径匹配，下二冲模的外径和上二冲模的外径相等，下二冲模和上二冲模上分别具有外啮齿。
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