CN1086452C - 齿轮装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及齿轮装置、特别是行星齿轮装置，包括：一基本件(40)；至少一个可相对于基本件(40)转动地被支承的输出件(50)；以及一形成在输出件(50)的支承区中的环形滚动空间(1)，该滚动空间包括圆柱形滚动体(47、47’)的支承面(40e、44b、59a、59b)。某些滚动体(47)位于该齿轮装置的转动轴线(40a)的轴向上，而其他滚动体(47’)位于径向上。在滚动空间(1)中，滚动体(47、47′)相互交叉，以及相互相对的支承面(40e、59a、44b、59b)之间的间距等于滚动体(47，47′)的直径。

Description

齿轮装置
技术领域
本发明涉及一种齿轮装置，特别是一种行星齿轮装置。
背景技术
在比方说WO95/22017所公开的上述那种现有齿轮装置中，输出件经圆柱形件装在基本件中。在这种情况下，有若干滚动空间用来径向或轴向放置滚动体。结果该齿轮装置的轴向尺寸无法接受。现有齿轮装置的另一个缺点是必需至少有两个滚动空间放置高精度轴承。这不仅造成该齿轮装置的制造复杂，而且成本提高。
另外，在英国专利GB969 883中公开了一种具有外环和内环的普通轴承，其有圆柱形滚动体在轴向和径向上排列。
另一方面，比方说美国专利1269235、3275391、3814488、4479683或德国专利859699公开了可传递径向力和轴向力的轴承，这些轴承包括一外圈、一内圈和装在两圈之间的圆柱形滚动体的引导件(隔圈)。这些具有一定径向和轴向壁厚的高精度、高成本的圈的缺点还在于，它们甚至在插入时也占空间，从而必需牺牲受引导部件的空间。现有轴承的最后一个缺点是，对于不同的部件须使用不同的轴承，特别就圈的尺寸(轴向长度和径向厚度)而言。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述问题。
按照本发明，提出了一种齿轮装置特别是行星齿轮装置，包括：一个基本件；至少一个可相对于基本件转动地被支承的输出件；以及至少一滚动空间，该滚动空间位于该两部件之间，用来放置其转动轴线的方向不同的圆柱形滚动体，一些滚动体与基本件的轴线平行，而其他滚动体与轴线垂直，而且该滚动空间包括支承面，其中，在滚动空间中，滚动体相互交叉，以及互相相对的支承面之间的间距等于滚动体的直径。
总之，为实现本发明，基本件与输出件之间至少有一环形空穴用作滚动体的滚动空间，该滚动空间中最好只装有圆柱形滚动体，即不使用外圈、内圈或隔圈，某些所述滚动体吸收该齿轮装置的基本件与输出件之间的轴向作用力，而与上述滚动体正交的其他滚动体吸收基本件与输出件之间的径向作用力。滚动体的径向横截面最好呈圆形。该横截面可保持不变，但也可以从滚动体的中部向两端递增或递减。但在本发明的最简单结构中，最好使用可制成高精度的圆柱形现有滚动体。在这种情况下，如果相应地机加工和设计出在输出件和基本件上形成的支承面，就可非常精确地装配输出件。而只需很少的技术花费即可做到这一点，特别是只须分别在这两个部件上做出一台阶，所述两台阶共同形成所需滚动空间。使用上述方法，一轴承中的原有轴承圈的作用由基本件和输出件实现。因此该齿轮成为轴承的一部分，或者说该轴承成为该齿轮的一部分。该轴承不再独立于该齿轮，它也不再是必需的。但结果是，滚动体可设置在输出件的径向最外部，但无需减小盘形输出件的外径。使用这些方法的优点是齿轮的传动比提高。
附图说明
下面结合附图详述本发明例示性实施例，附图中：
图1为一齿轮装置的分解图；
图2为图1所示齿轮装置装配后的轴向剖面图；
图3为沿图2中III-III线剖取的剖面图；
图4为另一齿轮装置的轴向剖面图；
图5为轴承的局部放大图；
图6为一具有一十字架的齿轮的剖面图；
图7为沿图6中VII-VII线剖取的剖面图；
图8、8a、8b分别为一定位件的俯视图、侧视图和剖面图。
具体实施方式
图1、2和3示出一齿轮装置。其上有圆柱形滚珠12的输入轴10包括两相差180°的偏心部17。偏心部17上装有可转动的轮30，轮30包括外齿33和中心孔31。轮30上有若干围绕轮30的轴线等距分布的连续轴向孔32。该偏心轮的外周上有用作轮30的轴承件的圆柱形滚珠的滚道。输入轴10用一未详细示出的弹簧与一驱动电动机的轴相连接。该电动机与一作为基本件40的轮连接，用一部件和螺丝把内齿41装在该轮上。两轮30位于两作为输出件50的圆形法兰之间的中心处，两法兰用连接件60互连。连接件60穿过时不与轮30的孔32接触，因此两法兰50紧固在一起。两法兰50安装成可相对其上有内齿41的轮40转动。轮40与轮30的外齿啮合。轮30的轴线与轮40的轴线40a平行，但偏移一偏心度e。两法兰50上都有引导面/导轨54a、54b，它们形成一直线引导件50b。引导件50b与法兰50的轴线正交。每一轮30上有导轨34a、34b，它们形成一直线引导件30b，所述直线引导件与轮30的轴线正交。该齿轮装置的两边在法兰50与轮30之间各有一传力件70。该传力件70在互相正交的两个方向上有导轨74a、74b或75a、75b，从而这些导轨可在两互相垂直的方向上滑动。法兰50上有一直线引导件，而传力件70可在另一方向上在轮30的引导件30b上滑动。法兰50和部件70分别有中心孔51或71。输入轴10的两端插入在法兰50的中心孔51中。输入轴10穿过时不与部件70的中心孔71接触。在此例中，孔71的内径比输入轴的穿过孔71的部分的外径至少大2e。法兰50上的引导面54a和54b位于档块55a和55b的相对两面上。两对档块55a和55b轴对称地位于法兰的端面上。引导面54a和54b直接形成在法兰50的档块55a和55b上。它们也可以做成紧固在档块55a、55b相对两面上的扁平长条。法兰50的档块55a、55b中有轴向导孔53a、53b。每一轮30上的导轨形成在档块35的相对两面上，它们由在轮30端面上的相对于中心位于相对侧的档块对构成。轮30的轴向孔32位于一档块对之间的一圆周上。导轨34a、34b直接形成在轮30的档块35上。但它们也可以做成紧固在档块相对两面上的扁平长条。
传力件70包括从一圆形部伸出的四臂。一对相对臂上的导轨使得传力件70可在法兰50的直线引导件50b中滑动。第二对相对臂上的平行导轨同样使得传力件70可在轮30的引导件30b中滑动。法兰50的直线引导件的引导面54a和54b与传力件70的引导面之间有圆柱形滚动体80，从而传力件70可在直线引导件50b中滑动。传力件70同样可在轮30上的引导件30b的导轨34a和34b与传力件70的导轨之间滑动。传力件70相对该轮、法兰50和轴线40a振动时由滚珠轴承确保传力件70受到引导。轮40的内齿包括装在轴向凹槽中的圆柱形件。这些轴向凹槽等距分布在轮40的内圆周上。因此该齿轮的齿最好由圆柱形件构成。轮30的外齿33同样由圆形横截面的部件构成。这些部件同样装在轴向凹槽中。这些轴向凹槽等距分布在轮30的外周上。法兰50与轮40的接触区有径向回转轨道或滚动空间，圆柱形滚珠47、47′和定位件49装在该空间中。可用轴向垫圈44获得轴承所需的初始轴向张力。
这种齿轮装置的详细情况可见WO95/22017。
法兰50的档块55a和55b上有垫圈件52。这些垫圈件52以一定间隙穿过轮30的轴向孔32，其上有轴向孔。连接件60穿过这些孔。旋紧螺母，垫圈件52的端面就界定两法兰的位置。
附图还示出基本件40与输出件50(法兰)之间有两个环形滚动空间1，其上有圆柱形滚动体47、47′的支承面40e、44b、59a和59b。一些滚动体47位于该齿轮装置的转动轴线40a的轴向上，另一些滚动体47′位于径向上。滚动空间1在该齿轮装置的轴向剖面中呈四边形，在本实施例中呈方形。因此支承面40e、44b、59a和59b形成成对的支承面40e、59a和44b、59b。这些成对支承面的具体特征还在于，它们形成相对的平行平面，其中一平面形成在基本件40或垫圈44上，而相对的平面形成在输出件50上。如不使用垫圈44，则支承面44b直接形成在基本件40上。其他支承面40e、59a和59b的情况也是如此，它们一方面可以是轴承圈(与基本件40或输出件50活动连接)的一部分，另一方面也可以是基本件40或输出件50的一部分。据此选择基本件40或输出件50的材料。在这种情况下相邻两支承面互成直角。最好用输出件50在轴承区中的一台阶59形成滚动空间1，该台阶的两壁形成支承面59a和59b。因此台阶59向里或向外向齿轮装置的轴线40a偏移。基本件40上有一辅助台阶59′用来接受垫圈44。为了降低该齿轮装置的制造成本，与输出件50的径向支承面59b相对的径向支承面44b为该齿轮装置中的垫圈44的一部分。因此垫圈44的径向厚度选择成大于该滚动空间的径向高度。该垫圈的轴向端面可特别简单地加工，以便确保轴承所需特性。
从图1、3和5还可看到，滚动体47、47′的轴向长度比其直径小；每两相邻滚动体47、47′之间有一支承架49，支承架的下凹滚动面49a、49b紧紧夹住滚动体47、47′。因此滚动面49a、49b的轴线与其滚动体47、47′的轴线平行。支承架49的其他表面49c、49d和49e与支承面40e、40′、59a和59b接触。
图4所示齿轮装置的特别特征在于，基本件包括三个可拆开地连接在一起的圈40′、40″和40，圈40′做成一有内齿41的轮。此时轮40′用钢之类高质量材料制成，但圈40″和40不必满足这些条件。圈40”和40的加工精度可比轮40′低。只要它们能满足与滚动体47接触的支承面40e的精度即可。图5特别示出，滚动体47、47′和支承架49与基本件40和输出件50一起构成一具有滚动空间1的轴承。从而支承架49确保滚动体47、47′的定位。滚动体47的轴线与齿轮装置的轴线40a之间的夹角一般为5°、10°甚至30°。滚动体47′与该轴线40a之间的夹角相应为85°、80°或70°。但当滚动体47和47′的轴线与轴线40a平行或正交时输出件50到基本件40的传力最佳。
图6和7所示结构涉及一种具有一十字架70和两滚动空间1的齿轮，其中装有轴向和径向滚动体47、47′。但两滚动空间1位于十字架70的同一边，因此这种情况只有一个输出件50。因此无需使用连接件60。该齿轮的基本件包括一圈40′、一轴承圈40和一盖40”。最后，图8、8a和8b示出一具有一孔2的支承架49，孔2中有轴承的润滑油。
由滚动体47、47′和支承架49构成的轴承可预先润滑后插入滚动空间1中。但这些部件也可分别直接插入滚动空间1中。在前一种情况下，可用粘接剂把滚动体与支承架粘合在一起，粘接剂在齿轮装置使用时会溶解。这些粘接剂可溶解在润滑油中。
一般来说，一齿轮装置包括：一作为基本件的轮40，该轮有内齿41；至少一个输出件50，它安装成可相对该轮转动；以及一输入轴10，其上有至少一偏心部17，偏心部上装有至少一轮30，轮30上有与内齿41啮合的外齿33。在这种情况下，轮30与输出件50之间有一把轮30的行星运动转变成输出件50的转动的部件70。两输出件50可相间距且不相对转动地连接在一起。
图6和7所示齿轮装置只有一个传力件70和两个输出件50。可用一配重块保持部件70不平衡质量的平衡。此外还示出偏心度，即轮30的轴线30a与基本件40的轴线40a之间的间距。
本发明还涉及用于这类齿轮装置的一种轴承，包括设置在具有支承面40e、44b、59a和59b的滚动空间1中的圆柱形滚动体47、47′。从而某些滚动体47位于该齿轮装置的转动轴线40a的轴向上，而其他滚动体47′位于径向上。
本发明的优点可总结如下：
由于省略滚动体47、47′的隔圈，因此输出件50与基本件40之间的轴承所需部件数大大减少。
·本轴承可使用于任何类型、任何大小的齿轮装置中。
·本轴承可位于输出件50的径向的最外部，即基本件40到输出件50的传力最大的部位。因此可充分利用该齿轮内部空间。
·输出件和/或基本件为形成滚动空间1所需加工简单，特别是由于该滚动空间设计成由一台阶构成。
·只使用可以高精度大量生产的普通圆柱形滚动体47、47′。
·输出件和基本件的50、40的齿33、41所在处的外径和内径为最大，从而在同样的功率下转矩( M＝ r+ F)提高。从而可加大该齿轮其他部件、例如输入轴10、部件70等等的大小。滚动空间1的加工非常简单，可边加工边测量。现有滚动空间与轴线40斜交成45°，即呈双V形凹槽，一V形凹槽形成在输出件50上，另一V形凹槽形成在基本件40上，该现有滚动空间不具有上述各优点。这是因为，基本件40或输出件50上的直角、轴向和向外开口的台阶(见图5)的加工按照经验比径向开口的V形凹槽(切口)更简单、更快、精度更高。此外，在把滚动空间做成双V形凹槽的情况下，基本件40和/或输出件50包括在轴线40a方向上一般用螺丝连接在一起的两个部件。用两个部件装配而成的基本件40或输出件50较之本发明整体式基本件或输出件在滚动体47、47′的支承性能(强度、精度、间隙等等)方面有很大的不同，从而直接影响到该齿轮的基本特性(稳定性、紧凑性等等)。
但是，本发明滚动空间1是直接传力这一点也同样重要，但在V形凹槽(切口)中却总存在力的多个分量(合力为两个分力的向量和)，而这是不希望发生的。

Claims (18)

1、齿轮装置特别是行星齿轮装置，包括：一个基本件(40)；至少一个可相对于基本件(40)转动地被支承的输出件(50)；以及至少一滚动空间(1)，该滚动空间位于该两部件(40，50)之间，用来放置其转动轴线的方向不同的圆柱形滚动体(47、47’)，一些滚动体(47)与基本件(40)的轴线(40a)平行，而其他滚动体(47’)与轴线(40a)垂直，而且该滚动空间(1)包括支承面(40e、44b、59a、59b)，其特征在于，
在滚动空间(1)中，滚动体(47、47’)相互交叉，以及
互相相对的支承面(40e、59a、44b、59b)之间的间距等于滚动体(47、47’)的直径。
2、按权利要求1所述的齿轮装置，其特征在于，
各个相邻的滚动体(47、47’)相互交叉。
3、按权利要求1所述的齿轮装置，其特征在于，
该滚动空间(1)在该齿轮装置的轴向截面中呈方形。
4、按权利要求1所述的齿轮装置，其特征在于，
各相对的支承面(40e、44b、59a、59b)互成直角。
5、按权利要求1-4之一所述的齿轮装置，其特征在于，
输出件(50)和/或基本件(40)在支承区有一环形台阶(59)，其壁形成支承面(59a、59b)。
6、按权利要求5所述的齿轮装置，其特征在于，
该台阶(59)向该齿轮装置的轴线(40a)偏移。
7、按权利要求5所述的齿轮装置，其特征在于，
基本件(40)和/或输出件(50)上有一与台阶(59)相应的辅助台阶(59’、59”)。
8、按权利要求1-4之一所述的齿轮装置，其特征在于，
与输出件(50)的径向支承面(59b)相对的径向支承面(44b)构成该齿轮装置中的圈(44)的一部分。
9、按权利要求8所述的齿轮装置，其特征在于，
该圈(44)的径向厚度大于该滚动空间(1)的径向高度。
10、按权利要求1或2所述的齿轮装置，其特征在于，
包括圆柱形滚动体(47、47′)，滚动体(47、47′)的轴向长度小于其直径。
11、按权利要求1或2所述的齿轮装置，其特征在于，
每两个相邻滚动体(47、47′)之间有一支承架(49)，该支承架中具有至少一个润滑油孔(2)。
12、按权利要求11所述的齿轮装置，其特征在于，
该支承架(49)上有下凹滚动面(49a、49b)，这些滚动面与滚动体(47、47′)形状吻合地接触。
13、按权利要求12所述的齿轮装置，其特征在于，
滚动面(49a、49b)的轴线与对应滚动体(47、47′)的轴线平行。
14、按权利要求11所述的齿轮装置，其特征在于，
支承架(49)的其他表面(49c、49d、49e)与支承面(40e、44b、59a、59b)相间距。
15、按权利要求1-4之一所述的齿轮装置，其特征在于，包括：至少一个作为轮构造的基本件(40)该轮有内齿(41)；至少一个输出件(50)，它可相对该轮转动地被支承；以及一输入轴(10)，其上有至少一偏心部(17)，偏心部上装有至少一可转动的轮(30)，该轮上有与内齿(41)啮合的外齿(33)，轮(30)与输出件(50)之间安置了一个把轮(30)的行星运动转变成输出件(50)的转动的部件(70)。
16、按权利要求15所述的齿轮装置，其特征在于，包括两个相互间距安置且无相对转动地连接在一起的输出件(50，50)。
17、按权利要求1或2所述的轴承，其特征在于，
每两相邻滚动体(47、47′)之间有一支承架(49)。
18、按权利要求17所述的轴承，其特征在于，该支承架(49)用塑料或金属制成。
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