CN109073061B - 柔性的传动构件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种柔性的传动构件(1),其尤其可用在谐波传动装置(9)中,并且其具有套筒形的设有外齿部的部段(3)以及连接于所述部段(3)的凸缘(4),其中,所述套筒形的部段(3)的外齿部(8)构成为在模具中形成的金属板齿部。

Description

柔性的传动构件
技术领域
本发明涉及一种设有外齿部的、特别适合用在谐波传动装置中的柔性的传动构件和一种用于制造这种传动构件的方法。
背景技术
从EP 0 741 256 B1中已知一种带有外齿部的弹性齿轮。该齿轮具有圆柱形帽的形状,也称为凸缘套筒。在齿轮的套筒形圆柱形区域上连接有呈凸缘形式的径向向外指向的环形毂。为了获得齿轮的期望的弹性特性,该齿轮的不同部段具有不同的壁厚。该齿轮设置用于安装在谐波传动装置中并且应该是特别适合用在机器人中的。
从DE 10 2013 220 220 A1中已知一种用谐波传动装置驱动的凸轮轴调节装置。在这种情况下,采取用于对谐波传动装置进行润滑的特殊预防措施,谐波传动装置由原理决定地包括柔性的传动构件,在这种情况下是柔性环。
从US 9 328 813 B2、DE 10 2013 216 183 A1和DE 299 01 418 U1中已知另外的柔性传动构件。
发明内容
本发明的目的是:相对于现有技术,特别是在制造方面进一步研发适用于谐波传动装置的柔性的传动构件。
该目的根据本发明通过具有如下特征的柔性的传动构件实现。同样,该目的通过如下用于制造柔性的传动构件的方法来实现。通过根据本发明的方法产生的传动构件可以是具有特征的传动构件。替选地,它可以是具有修改的、特别是简化的几何形状的传动构件。在下面结合制造方法说明的本发明的特征和优点也有意义地适用于装置,即柔性的传动构件,反之亦然。
本发明柔性的传动构件具有套筒形的、设有外齿部的部段,径向向外指向的凸缘连接在该部段上,该部段简称:套筒部段。套筒形的部段的外齿部是金属板齿部。金属板齿部理解为:基于由金属板制成的初始部件,通过无切削成形而形成的齿。对于技术背景,有利地参考文献DE 10 2013 221 246 A1和DE 10 2006 042 216 A1,其分别示出具有金属板齿部的同步体。
通过无切削成形制造的柔性的传动构件的金属板齿部可以在不用再加工的情况下用在传动装置特别是谐波传动装置中。柔性的传动构件可以作为一件式的板件在以下步骤中制造:
-提供帽形坯件,其具有套筒形的部段和连接于该部段的凸缘,其中套筒形的部段在其远离凸缘的端侧上具有径向向内指向的增厚部,
-将位于增厚部中的材料径向向外压入设有内齿部的模具中,由此形成传动构件的外齿部。
如果制造没有凸缘的柔性的传动构件,则作为该方法的第一步骤提供没有凸缘的坯件,该坯件具有套筒形的部段,例如仅由这种套筒形的部段构成,所述套筒形的部段带有径向向内指向的增厚部。
本发明基于以下考虑:齿部结构原则上可以通过切削工艺或通过无切削工艺来制造。具有无切削地产生的内齿部和外齿部的部件例如由DE 10 2008 038 127 B3和DE 2549 230 C2已知。为了制造齿结构,工具接合在工件的要获得齿结构的表面上。适合于这种加工方法的装置原则上由DE 10 2014 002 971 A1和DE 196 39 081 C2已知。在这两种情况下,使用轮廓辊工具来加工工件。
不同于已证明的无切削加工方法,根据本发明的方法,放弃使例如为轮廓辊工具形式的工具相对于工件的待轮廓化的表面移动。相反,待轮廓化的工件(即柔性的传动构件)相对于所述具有齿部结构的工具(即模具) 在成形过程期间保持在不变的位置中,其中,可相对于该工件运动的工具从与待轮廓化的表面相反的表面起、从内部将压力载荷施加到工件上。模具的完整的环形闭合的齿结构通过成形过程1:1仿制到工件上,即仿制到传动构件上。
坯件的套筒形部段优选在成形过程之前具有完全圆柱形的外壁。相应地,模具具有内环周为完全圆柱形的部段,以容纳帽形坯件。在模具的圆柱形部段上连接有设有齿部的部段,其中齿处于环形区域中,其内径与所述圆柱形部段的直径相一致。这意味着,当坯件贴靠模具的圆柱形部段的内环周时,坯件也贴靠模具的设有齿部的部段的齿顶。因此,坯件在没有任何变形的情况下插入模具中。圆柱形的套筒形部段的壳面,除了到凸缘的过渡区域外,具有一致的直径,而在坯件的圆柱形部段的内周面上产生显著的直径减小,该直径减小——沿传动构件的轴向观察——位于要产生齿部的部段中。
成形为柔性的传动构件的坯件优选是由板带通过深拉伸制造而成的部件,板带即初始带。板带的壁厚度称为初始带厚度。
在模具中成形的深拉伸的坯件的增厚部优选具有沿坯件径向方向测量的如下厚度,即如下壁厚度:该壁厚度大于初始带厚度,例如大至少 20%且至多50%,特别是大至少25%且至多35%,例如大30%。
在成形过程期间,位于坯件的套筒形部段的内侧上的增厚部优选以如下程度向外挤压:使得制成的传动构件的内环周是完全圆柱形的,即,具有一致的内径。因此,通过该成形过程,由向内指向的增厚部产生向外指向的齿部,其中,光滑的圆柱形表面同时在套筒形的部段的外侧上消失并且在套筒形部段的内侧上形成。优选地,成形过程以实现柔性的传动构件的外齿部的最终轮廓结束。因此,就外齿部的几何形状而言,不必进行柔性的传动构件的再加工。
在柔性的传动构件的凸缘中设有穿口。在此,至少一部分穿口分别具有长形的、相对于所述传动构件的中轴线凹形弯曲的形状。凹形弯曲意味着:每个穿口与柔性传动构件壳面的弯曲相反地弯曲。长形的、凹形弯曲的穿口在传动构件的弹性特性方面特别有利。除了这些穿口之外,传动构件可选地具有固定开口,其中就其在凸缘的环周方向上的延伸而言,长形的穿口分别大部分设置在相关的固定开口的径向内部。在传动构件的径向方向上观察,在长形的穿口、特别是其加宽的端部与相关的、通常为圆形的固定开口之间优选产生重叠。
柔性的传动构件特别适合用在谐波传动装置中,所述谐波传动装置用作为电凸轮轴调节器中的调节传动装置,或用于改变往复式活塞发动机的压缩比的装置中的调节传动装置。同样,柔性的传动构件适合用在固定的传动装置中。
附图说明
下面参考附图更详细地解释本发明的实施例。其中示出:
图1示出提供用于制造柔性的传动构件的坯件,
图2示出图1的坯件的截面,
图3示出图1的坯件的细节。
图4以类似于图1的视图示出由坯件制造的柔性的传动构件,
图5以类似于图2的截面示出图4的传动构件,
图6以透视图示出柔性的传动构件,
图7示出具有柔性的传动构件的谐波传动装置。
具体实施方式
图1至图3示出构成为板件的坯件2,其是用于制造根据图4至6的用附图标记1表示的柔性的传动构件的初始部件。与最终的传动构件1一样,坯件2已经具有帽形,该帽形具有圆柱形套筒部段3和从套筒部段径向向外指向的凸缘4。
在坯件2的背离凸缘4的端侧,存在径向向内指向的材料堆积部5,其简称为增厚部。反之,套筒形部段3的外环周除了到凸缘4的过渡区域外完全是圆柱形的,即,没有凸起或其它直径方面的变化,所述套筒形部段简称为套筒部段。光滑的、圆柱形的套筒部段3插入未示出的模具中,其内环周在可能的实施方案中也大部分是圆柱形的。在模具的如下部段中存在贴靠套筒部段3的光滑外表面的模具齿部结构:在该部段中,套筒部段3在内侧具有材料堆积部5。
随后,通过相对于坯件2旋转的工具将径向从内向外作用的压力施加到增厚部5上。这导致增厚部5的材料连续移入模具的齿结构中。
作为该成形过程的结果,在套筒部段3的壳面上产生用8表示的外齿部。相反,由此制成的柔性的传动构件1的套筒部段3的内壁部是连续圆柱形的。齿部8从坯件2的内侧压入到模具中引起外齿部8的特别的可负载性。模具的齿部结构完全仿制到传动构件1的外齿部8中。
传动构件1的凸缘4与套筒部段3一样具有弹性可变形性。长形的、弯曲凹部6有助于凸缘4的弹性可变形性,凹部6均匀地分布在凸缘4的环周上。每个凹部6,通常也称为穿口,基本上位于固定开口7的径向内部,所述固定开口与每个凹部6一样例如可通过冲压产生。每个凹部6的两端加宽;相关的固定开口7居中地位于凹部6的两端之间,其中,在凸缘4的径向方向观察,在凹部6的端部与固定开口7之间产生重叠。因此,柔性的传动构件1即使在倾斜载荷下也具有显著的弹性可变形性,其中同时在环周方向上产生高的刚性。
柔性的传动构件1、即设有外齿部的凸缘套筒的安装情况在图7中简要示出。柔性的传动构件1是用附图标记9表示的谐波传动装置的部件,该谐波传动装置用作机动车辆中的调节传动装置。
通过分别穿过固定开口7的螺钉10,柔性的传动构件1固定在不属于谐波传动装置9的壳体11上。在谐波传动装置9运行时,套筒部段3 持久地通过波发生器12变形,该波发生器具有椭圆形内环13,外环14 和在内环13和外环14之间滚动的滚动体15,即滚珠。持久地适配于内环13的椭圆形状的外环14沿径向直接设置在柔性的传动构件的外齿部8 之内。外齿部8在两个沿直径相对的部位处接合到谐波传动装置9的本身刚性的输出齿圈17的内齿部16中。一方面内齿部16和另一方面外齿部部8的略微不同的齿数确保:在内环13转动一整圈时,输出齿圈17相对于柔性的传动构件1,进而也相对于壳体11略微扭转。输出齿圈17通过止挡盘18与轴19、也就是输出轴、即偏心轴或凸轮轴抗转动地连接。轴 19和谐波传动装置9的共同旋转轴线用R表示,该旋转轴线对应于柔性的传动构件1的中轴线。
附图标记列表
1 柔性的传动构件
2 坯件
3 套筒部段
4 凸缘
5 材料堆积部,增厚部
6 凹部
7 固定开口
8 外齿部
9 谐波传动装置
10 螺钉
11 壳体
12 波发生器
13 内环
14 外环
15 滚动体
16 内齿部
17 输出齿圈
18 止挡盘
19 轴
R 旋转轴线,中轴线

Claims (8)

1.一种柔性的传动构件(1),其具有套筒形的设有外齿部的部段(3)以及连接于所述部段(3)的凸缘(4),其中,所述套筒形的部段(3)的外齿部(8)构成为金属板齿部,和
所述凸缘(4)具有多个穿口(6,7),其特征在于,至少一部分所述穿口(6)分别具有长形的、相对于所述传动构件(1)的中轴线(R)凹形弯曲的形状。
2.根据权利要求1的传动构件(1),其特征在于,长形的穿口(6)分别至少大部分地设置在固定开口(7)的径向内部,所述固定开口位于所述凸缘(4)中,其中径向是关于所述中轴线(R)而言的。
3.根据权利要求2的传动构件(1),其特征在于,长形的穿口(6)的两端被加宽并在所述凸缘(4)的径向方向上与所述固定开口(7)重叠。
4.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的柔性的传动构件(1)的方法,包括以下步骤:
-提供坯件(2),其具有套筒形部段(3),所述套筒形部段具有径向向内指向的增厚部(5),
-将位于所述增厚部(5)中的材料径向向外压入到设有内齿部的模具中,由此形成所述传动构件(1)的外齿部(8)。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,仅从内部将所述增厚部(5)的材料压入所述模具中,直至实现所述外齿部(8)的最终轮廓。
6.权利要求4所述的方法,其特征在于,通过向外挤压所述增厚部(5)的材料,产生所述套筒形的部段(3)的光滑的圆柱形内轮廓。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法,其特征在于,对坯件(2)进行成形,所述坯件的增厚部(5)具有相比于板带的初始厚度提高的壁厚度,所述坯件(2)由所述板带深拉伸而成。
8.根据权利要求4至6中任一项所述的方法,其特征在于,通过无切削加工,在所述凸缘(4)中产生穿口(6,7)。
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