CN108343723A - 具有行星齿轮的紧凑型多级齿轮和邻近所述多级齿轮的应变波齿轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有行星齿轮的多级齿轮和邻近所述多级齿轮的应变波齿轮，其中行星齿轮的输出保持与应变波齿轮的波发生器的驱动连接，并且其中行星齿轮至少部分径向布置在应变波齿轮内。根据本发明设置，波发生器径向安装在行星齿轮的齿圈上。

Description

具有行星齿轮的紧凑型多级齿轮和邻近所述多级齿轮的应变 波齿轮
本发明涉及一种根据独立权利要求1的通用术语，具有行星齿轮的多级齿轮和与所述多级齿轮相邻和/或在所述多级齿轮下游的应变波齿轮。
在这种多级齿轮中，行星齿轮的输出处于与应变波齿轮的波发生器的驱动连接中。行星齿轮在应变波齿轮内至少部分地以径向方式布置。
特定类型的多级齿轮具有非常短的轴向结构长度的优点，而齿轮则具有零齿隙。然而，纯粹的行星齿轮通常不是没有齿隙。通过行星齿轮与应变波齿轮的组合，可以实现较高的齿轮减速条件，并且可以产生较高的角度扭矩。这种齿轮对于车轮驱动器和机器人应用领域的驱动器特别有用，其中需要齿隙的自由度以及高的角扭矩。
例如在DE 10333951 B3中描述了根据独立权利要求1的通用术语的多级齿轮。在该齿轮中，采用了单级行星齿轮，其行星轮一方面与太阳轮啮合，另一方面支撑在内部的外齿支撑盘上。应变波齿轮的波发生器仅支撑在行星齿轮的单个行星齿轮架上。
根据独立权利要求1的通用术语的另一种多级齿轮从DE 10151878 A1中已知。同样在该齿轮中，应变波齿轮的波发生器仅支撑在行星齿轮的单个行星齿轮架上。行星齿轮的行星齿轮与太阳齿轮和内齿齿圈啮合，内齿齿圈在轴向观察时与应变波齿轮紧邻布置，因而这种齿轮的整体结构不像来自DE 10333951 B3的驱动器那样紧凑。
本发明的目的在于提出一种具有行星齿轮的多级齿轮和与所述多级齿轮相邻的应变波齿轮，多级齿轮特别是在轴向方向上特别紧凑、低磨损、本质上稳定并且同时适于吸收围绕垂直于齿轮的纵向轴线的轴线的高倾斜扭矩。
该问题通过独立权利要求1的特征来解决。根据所述特征，当波发生器径向安装行星齿轮的齿圈上时，根据本发明的问题的解决方案存在于根据权利要求1的通用术语的多级齿轮中。齿圈优选地具有内齿。进一步优选地，行星齿轮的行星轮与齿圈的内齿啮合。进一步优选地，齿圈形成行星齿轮的轴承，如在常规的行星齿轮中那样。因此，在根据本发明的多级齿轮的构造中，可以追求标准的行星齿轮驱动器，在必要时只需要以较小的方式进行修改。行星齿轮和应变波齿轮在根据本发明的齿轮中具有相同的纵向轴线。
本发明的优选实施例是从属权利要求的目的。
根据本发明的一个特别优选的实施例，行星齿轮的输出是行星齿轮的行星齿轮架，其中该行星齿轮架与波发生器一起被限定为一个部件。因此，行星齿轮在应变波齿轮中的特别紧凑的整合成为可能。此外，所需零件的数量以这种方式减少，这又降低了制造工作量和相应的成本。
根据本发明的另一特别优选的实施例，波发生器在行星齿轮的齿圈上安装有至少一个滚柱轴承。因此，根据本发明的多级齿轮变得特别稳定和低磨损。在此尤其优选的是，波发生器在行星齿轮的齿圈上安装有两个彼此轴向间隔开的滚柱轴承。进一步优选地，一个或多个滚柱轴承是滚珠轴承。进一步优选地，滚柱轴承布置在波发生器的轴向端部上，这导致特别稳定且低磨损的安装。在此情况下，如果两个滚柱轴承之间的有效轴向距离达到波发生器和齿圈的轴向重叠的至少一半，则是特别有利的。进一步优选地，两个滚柱轴承之间的有效轴向距离达到波发生器和齿圈的轴向重叠的至少70％。
根据本发明的另一个实施例，行星齿轮以多级方式限定，其中波发生器在齿圈的最大一半的轴向长度上包围行星齿轮的齿圈。这是稳定安装与轻型结构设计之间良好的折衷。
根据本发明的替代实施例，行星齿轮以单级方式设计，其中波发生器在齿圈的整个轴向长度上包围齿圈。
根据本发明的另一优选实施例，行星齿轮与应变波齿轮的轴向重叠达到行星齿轮的轴向长度的至少80％。这导致了紧凑的结构设计。特别优选地，行星驱动器在其整个轴向长度上由应变波齿轮包围。
进一步优选地，配备有内齿的应变波齿轮的外齿圈形成多级齿轮的输出。因此，可以传递特别高的角度扭矩。其中布置在波发生器与应变波齿轮的外齿圈之间的应变波齿轮的柔性齿轮(flexspline)是固定的。它可以例如牢固地连接到行星齿轮的齿圈。替代地，应变波齿轮的柔性齿轮也可以形成输出。其中，应变波齿轮的外齿圈以固定方式形成。特别优选地，应变波齿轮是谐波传动齿轮。
本发明还提供了根据本发明的具有多级齿轮的驱动单元和电动马达。在此，行星齿轮由电动马达驱动，其中电动马达优选设计为内转子马达。
将基于下面的附图更详细地描述本发明的实施例。
图1示出了具有电动马达15和根据本发明的多级齿轮的根据本发明的驱动单元1实施例的纵向截面。多级齿轮由三级行星齿轮和下游应变波齿轮组成。行星齿轮径向布置在应变波齿轮内。行星齿轮和应变波齿轮共用一个共同的纵向轴线7。行星齿轮由电动马达15驱动。电动马达15是内转子马达。因此，它具有与电动马达的轴承18牢固连接的外部定子19以及内部转子20。转子20包括马达轴16，在左侧的图示中，该马达轴16从电动马达的轴承18突出并且其端部承载三级行星齿轮的第一级A的输入太阳轮17。三个行星级A、B和C中的每一个由相应的太阳轮、行星齿轮架以及行星轮6组成，行星轮6以可旋转的方式安装在所述行星齿轮架上，并且一方面与相对应行星级的相应太阳轮啮合，另一方面则与行星齿轮的外齿圈4的内齿5啮合。
最后一个行星级C的行星齿轮架2构成三级行星齿轮的输出。它与下游应变波齿轮的波发生器3一起形成一个部件。所述应变波齿轮又径向安装在行星齿轮的齿圈4上，并具有彼此轴向间隔开的两个滚珠传动装置(ball drives)8和9。从图中可以清楚地看到，波发生器3在齿圈4的轴向长度的大约一半上包围齿圈4。两个滚珠轴承8和9以这样的方式定位，使得它们基本上布置在波发生器3的相对端上。
波发生器3具有众所周知的椭圆形，并在旋转过程中引起应变波齿轮的外部柔性正齿轮11的循环变形。在波发生器3与柔性齿轮11之间，以已知的方式布置相应的滚柱轴承21。在所示的实施例中，柔性齿轮11以不可相对转动的方式与行星齿轮的齿圈4连接。为此，例如可以将其与齿圈4的延伸部12螺纹连接，然而齿圈4不能算作行星齿轮的一部分，而是作为外部应变波齿轮的一部分。在此，也可以使用单独的零件来代替齿圈4的延伸。
柔性齿轮11具有外齿，在波发生器的旋转过程中，其被设置为以一种部分循环的方式侵入应变波齿轮的外齿圈10的内齿。齿圈10形成根据本发明的多级齿轮的输出。它通过两个滚珠轴承13和14灵活安装在行星齿轮的齿圈4的延伸部12上。以与两个滚珠轴承8和9相类似的方式，两个滚珠轴承13和14布置为彼此间隔开，以便确保齿圈10特别稳定的安装。

Claims (10)

1.具有行星齿轮和邻近所述行星齿轮的应变波齿轮的多级齿轮，其中所述行星齿轮的驱动器(2)与所述应变波齿轮的波发生器(3)保持驱动连接，并且其中所述行星齿轮至少部分地径向布置在所述应变波齿轮内，其特征在于，所述波发生器(3)径向安装在所述行星齿轮的齿圈(4)上。
2.根据权利要求1所述的多级齿轮，其特征在于，所述行星齿轮的输出(2)是所述行星齿轮的行星齿轮架，其中此行星齿轮架与所述波发生器(3)形成为一个部件。
3.根据权利要求1或2所述的多级齿轮，其特征在于，所述波发生器(3)在所述行星齿轮的齿圈(4)上安装有至少一个滚柱轴承(8,9)。
4.根据权利要求3所述的多级齿轮，其特征在于，所述波发生器(3)通过两个滚柱轴承(8,9)安装在所述行星齿轮的齿圈(4)上，所述两个滚柱轴承(8,9)彼此轴向间隔开。
5.根据权利要求4所述的多级齿轮，其特征在于，所述两个滚柱轴承(8,9)之间的有效轴向距离达到所述波发生器(3)与所述齿圈(4)的轴向重叠的至少一半。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的多级齿轮，其特征在于，所述行星齿轮以多级方式形成，其中所述波发生器(3)在所述齿圈(4)的最多一半轴向长度上包围所述齿圈(4)。
7.根据权利要求1至5中的一项所述的多级齿轮，其特征在于，所述行星齿轮以单级方式形成，其中所述波发生器(3)在所述齿圈(4)的整个轴向长度上包围所述齿圈(4)。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的多级齿轮，其特征在于，所述行星齿轮和所述应变波齿轮的轴向重叠达到所述行星齿轮的轴向长度的至少80％。
9.根据权利要求8所述的多级应变波齿轮，其特征在于，所述行星齿轮在其整个轴向长度上被所述应变波齿轮包围。
10.具有根据权利要求1至9中的一项所述的多级齿轮的驱动单元(1)，其特征在于，所述齿轮单元具有电动马达(15)，其中所述行星齿轮由所述电动马达(15)驱动，并且其中所述电动马达(15)是内转子马达。
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