CN113015866A - 偏心传动装置 - Google Patents

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CN113015866A CN201980074606.0A CN201980074606A CN113015866A CN 113015866 A CN113015866 A CN 113015866A CN 201980074606 A CN201980074606 A CN 201980074606A CN 113015866 A CN113015866 A CN 113015866A
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Abstract

本发明涉及一种偏心传动装置，包括第一传动元件，该第一传动元件具有第一轴线和具有至少一个相对于第一轴线径向凸出的凸轮的外轮廓，并且包括第二传动元件，该第二传动元件具有相对于第一轴线始终保持偏心的第二轴线，其中，第一传动元件相对于第二传动元件绕第一轴线以可旋转的方式安装，并且其中，第二传动元件支承在第一传动元件的外轮廓上，使得第一传动元件围绕第一轴线的旋转实现第二传动元件的第二轴线围绕第一轴线的旋转。根据本发明，第一传动元件的外轮廓包括相对于第一轴线径向凸出的N个凸轮，这些凸轮布置成相对于第一轴线在周向方向上均匀分布，其中，第二传动元件被支承在第一传动元件的外轮廓上的N+1个接触点处，并且其中，数量N至少为二。

Description

偏心传动装置
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求1的前序部分的偏心传动装置。
背景技术
普通的偏心传动装置包括第一传动元件和第二传动元件，该第一传动元件具有第一轴线和外轮廓，外轮廓具有至少一个相对于该第一轴线径向突出的凸轮，第二传动元件具有第二轴线，第二轴线相对于第一轴线始终保持偏心，其中，第一传动元件相对于第二传动元件绕第一轴线以可旋转的方式安装，并且其中，第二传动元件支承在第一传动元件的外轮廓上，使得第一传动元件围绕第一轴线的旋转引起第二传动元件的第二轴线围绕第一轴线的旋转。
例如从EP 3364071 A2中已知根据独立权利要求1的前序部分的偏心传动装置。该传动装置是摆线传动装置。第一传动元件由曲轴形成，该曲轴包括圆形的偏心凸轮并经由该凸轮驱动摆线盘，该摆线盘的外齿部接合在齿圈的内齿部中。摆线盘因此形成根据独立权利要求1的前序的第二传动元件。从EP 3364071 A2已知的摆线传动装置总共包括四个摆线盘，每个摆线盘经由单独的偏心凸轮驱动。
摆线传动装置的设计和构造中的基本挑战是将传动装置设计成使得不会出现不平衡。只有当三个偏置齿轮缘或摆线盘一个接一个地布置并且以偏置方式操作时，摆线传动装置才能避免不平衡。曲轴还必须至少包括三个偏心凸轮，并且摆线盘必须各自经由单独的滚珠轴承安装在相应的偏心凸轮上。从而，总地需要相对大量的零件，并且传动装置总地相对较大。特别地，实现了相对长的总长度。由于部件数量众多，传动装置更昂贵并且对于其制造涉及更多的努力。
此外，美国专利No.3，068，719公开了一种传动装置，其具有输出轴形式的第一传动元件和链条带形式的第二传动元件。在输出轴处具体实施三个偏心区域，这些偏心区域中的两个偏心区域布置为相同，并且第三偏心区域布置成与其它两个偏心区域相比偏移180°。在输出轴的每个偏心区域上都布置有突出到外部的臂(蜘蛛形组件)，链条带邻接抵靠该臂。由于一个偏心区域相对于其它两个偏心区域偏移，因此柔性链条带椭圆形地变形。链条带还包括突出到外部的齿，这些齿由于椭圆形变形而啮合到固定齿圈的齿中，该齿圈包括的齿数大于链条带的齿数。传动装置还包括输入轴，该输入轴固定地连接到齿轮。输入轴的旋转运动经由输出轴的偏心元件、齿轮、齿圈和链条带以及布置在其上的臂转变成输出轴在相反方向上的旋转运动。由于链条带椭圆形地变形，因此它没有第二轴线，在第一传动元件绕第一轴线旋转期间，第二轴线也绕第一轴线旋转。
JP S59 141775示出了一种联接到液压马达的谐波驱动传动装置。液压马达的转子包括呈两个推力件形式的第一传动元件，可将加压流体施加到该第一传动元件。结果，推力件被压靠柔性齿轮的第二传动元件的内周表面，并且还导致柔性齿轮在两个点处的弹性变形。这意味着齿轮椭圆形地变形，从而在其周缘的两个点处啮合齿圈。当转子旋转时，推力件与柔性齿轮接触的点将移位，并将转子的旋转传递到输出轴。推力件不具体实施为凸轮，但具有不规则表面。同样在此，第二传动元件也不包括第二轴线，在第一传动元件绕第一轴线旋转期间，第二轴线也绕第一轴线旋转。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种通用类型的偏心传动装置，该偏心传动装置以基本上更简单的方式构造、具有紧凑的设计并且制造更便宜。
该目的通过独立权利要求1的特征来实现。因此，在根据独立权利要求1的前序部分的偏心传动装置中，如果第一传动元件的外轮廓包括相对于第一轴线径向突出的数量为N的凸轮，提供了根据本发明的问题的解决方案，这些凸轮布置成相对于第一轴线在周向方向上均匀地分布，其中，第二传动元件被支承在第一传动元件的外轮廓上的N+1个接触点处，并且其中，数量N至少为二。较佳地，第二传动元件的接触点的数量恰好是N+1。
根据本发明的解决方案具有的优点是第一传动元件能够固有地免于不平衡。此外，通过第一传动元件的一个相同的外轮廓，能够驱动相对于彼此偏置操作的多个连续布置的第二传动元件。减少了所需的部件数量以及制造和组装成本。传动装置可以保持非常紧凑。
接触点较佳地相对于第二轴线在周向方向上均匀地分布。如果在第一传动元件的外轮廓与第二传动元件之间存在直接接触，则接触点在第一传动元件绕第一轴线沿第一传动元件的外轮廓旋转期间行进。更佳地，第一传动元件的外轮廓横跨整个周缘是凸形的。
本发明的有利的实施例是从属权利要求的主题。
根据本发明的特别较佳的实施例，第一传动元件的外轮廓由具有N个循环的闭合的次摆线(Trochoide)形成。次摆线更佳地是外摆轮线或外摆线。该实施例确保第二传动元件邻接抵靠第一传动元件的外轮廓，而横跨整个操作范围在所有接触点中没有间隙。
根据本发明的另一实施例，第二传动元件包括N+1个接触凸轮，其相对于第二传动元件的第二轴线在周向方向上均匀分布并且指向第二轴线，第二传动元件经由接触凸轮在N+1个接触点处支承在第一传动元件的外轮廓上。在接触凸轮之间，第二传动元件较佳地包括大尺寸的凹部，使得防止了在接触凸轮之间第一传动元件的外轮廓与第二传动元件的内轮廓接触。如果接触凸轮至少在其中相应的接触点可能达到静止的区域中包括相对于第二轴线凸起的圆形轮廓，则导致特别简单的实施例。
特别较佳地，在该实施例中，第一传动元件的外轮廓被弹性可变形的套筒围绕，经由布置在第一传动元件和套筒之间的多个滚动元件以可旋转的方式相对于第一传动元件安装该套筒，其中，接触凸轮在接触点处邻接抵靠套筒的外周缘，使得第二传动元件经由接触凸轮间接地支承在第一传动元件的外轮廓上。由于套筒可旋转地安装在第一传动元件的外轮廓上，套筒不必与第一传动元件一起旋转。在第一传动元件像谐波驱动传动装置的柔性花键那样旋转期间，弹性可变形的套筒连续地变形。这样，能够防止在套筒与第二传动元件的接触凸轮之间的相对运动。这进而导致根据本发明的偏心传动装置的低摩擦操作。在该实施例中，特别有利的是，第一传动元件的外轮廓横跨整个周缘都是凸形的。这是确保弹性可变形的套筒以恰好平行的方式复制第一传动元件的外轮廓形状的唯一方法。在第一传动元件的外轮廓和套筒的内周缘之间存在恒定的距离，该距离由布置在其间的滚动元件的直径确定。滚动元件较佳地是滚子或球。
根据本发明的替代实施例，偏心传动装置N+1包括以可旋转方式安装在第二传动元件处的滚子，第二传动元件布置成相对于第二传动元件的第二轴线在周向方向上均匀地分布并且在接触点中直接在第一传动元件的外轮廓上滚动。在该实施例中，不需要弹性可变形的套筒。省略了在套筒变形期间进行的挠曲工作，这能够减小总摩擦力。因此，在该实施例中，效率相应地较高。然而，该实施例要求第二传动元件的设计稍微复杂一些。在该实施例中，第二传动元件较佳地包括若干部段。例如，能够为每个滚子提供第二传动元件的一个部段。包括多个部段的第二传动元件的设计尤其提供了以下优点：即使仅使用单个第二传动元件，也能够构成没有不平衡的系统。
根据本发明的另一特别较佳的实施例，数量N对应于数量二。一方面，第一传动元件的外轮廓能够从而相对容易制造。另一方面，这导致相对较高的传动下降。
根据本发明的另一较佳实施例，第二传动元件是齿轮缘，该齿轮缘包括具有第一节距的齿部，该齿部啮合到具有第二节距的齿圈的齿部中，第一节距大于第二节距。较佳地，在该实施例中，偏心传动装置设计为摆线传动装置，其中将齿轮缘设计为摆线盘。这意味着齿轮缘的齿部也由闭合的次摆线形成。
另外更佳地，在该实施例中，齿轮缘包括具有第一数量的齿的齿部，其中齿圈包括具有第二数量的齿的齿部，其中，只要齿部完整，则齿的第一数量小于齿的第二数量。齿圈齿部的齿的实际数量可以减少，因为并非必须形成每个齿。例如，实际上能够仅存在每隔一个齿。
在该实施例的变型中，尤其是如果第二传动元件设计为摆线盘，则齿圈的齿部的齿可以设计为圆柱螺栓。
设计为齿轮缘的第二传动元件还较佳地包括通孔，第一传动元件布置在该通孔中并且其还较佳地包括上述的接触凸轮。
另外较佳地，偏心传动装置包括支承件，该支承件相对于齿圈以可旋转的方式安装并且具有平行于其轴线延伸的销，在齿轮缘的第二轴线绕第一传动元件的第一轴线旋转期间，销各自沿着齿轮缘的相关的孔的周缘滑动或滚动。支承件的销和齿轮缘的相关孔较佳地各自布置成在周向方向上均匀分布。另外较佳地，总共设置六个销和孔。在第一传动元件旋转期间，支承件执行均匀的旋转运动，并且如果第一传动元件形成偏心传动装置的输入部并且保持齿圈，能够用作偏心传动装置的输出部。
为了使根据本发明的偏心传动装置免于不平衡，另外较佳地设置彼此前后布置的至少三个齿轮缘，每个齿轮缘被支承在第一传动元件的外轮廓上的N+1个接触点处，齿轮缘的第二轴线关于第一传动元件的第一轴线相应地相对于彼此偏移。
在特别较佳的实施例中，偏心传动装置包括彼此前后布置的四个齿轮缘，每个齿轮缘在N+1个接触点处被支承在第一传动元件的外轮廓上，两个外齿轮缘的第二轴线关于第一传动元件的第一轴线相对于两个中心齿轮缘的第二轴线偏移180°。两个外齿轮缘和两个中心齿轮缘各自同步移动。该实施例在主要力的传递中防止了齿轮缘的倾斜。
根据又一实施例，第一传动元件绕第一轴线的旋转能够引起第二传动元件绕第二轴线的旋转。从而，第二轴线围绕第一轴线旋转，并且实现了期望的输出运动。
在有效的实施例中，第二传动元件可以具体实施为刚性的。因此，第一传动元件与第二传动元件的接触不会导致第二传动元件的任何变形。因此，第一传动元件的旋转被传递到第二传动元件，并且导致第二传动元件也旋转。第一传动元件和第二传动元件之间的接触可以直接或间接地发生。
根据本发明的另一较佳实施例，形成第二传动元件的齿轮缘由钢制成。作为替代，齿轮缘也可以由陶瓷制成。
下面参考附图更详细地说明本发明的实施例。
附图说明
在附图中：
图1：示出了根据第一示例性实施例的根据本发明的偏心传动装置的纵剖立体图，
图2：示出了根据第二实施例的根据本发明的偏心传动装置的局部剖视立体图，
图3：示出了图2的根据本发明的偏心传动装置的另一立体图，其处于部分打开状态，
图4：示出了图3的偏心传动装置平行于其轴线的视图，
图5：示出了图4的视图，其中滚动轴承在第一传动元件和弹性可变形的套筒之间打开，
图6：示出了图4的视图，其中第一传动元件相对于图4所示的初始位置旋转了大约30°，
图7：示出了图4的视图，其中第一传动元件相对于图4所示的初始位置旋转了大约60°，
图8：示出了图4的视图，其中第一传动元件相对于图4所示的初始位置旋转了大约90°，
图9：示出了图4的视图，其中第一传动元件相对于图4所示的初始位置旋转了大约120°，
图10：示出了图4的视图，其中第一传动元件相对于图4所示的初始位置旋转了大约150°，
图11：示出了图4的视图，其中第一传动元件相对于图4所示的初始位置旋转了大约180°，
图12：示出了根据第三示例性实施例的根据本发明的偏心传动装置的纵剖立体图，
图13：示出了图12中的根据本发明的偏心传动装置的可能的第二传动元件的详细立体图，以及
图14：示出了根据图12的根据本发明的偏心传动装置的第二传动元件的详细立体图。
具体实施方式
在以下描述中，相同的部分由相同的附图标记表示。如果附图包含在附图的相关描述中未详细讨论的附图标记，则参考先前或随后的附图描述。
图1示出了根据本发明的第一实施例的根据本发明的偏心传动装置1。内部中空轴2在该偏心传动装置中形成输入轴，并且同时在本发明的意义上形成第一传动元件。它包括第一轴线3，其布置成与轴15同心并且相对于轴15可旋转地安装。轴15形成传动装置的输出轴，并且它自身相对于根据本发明的偏心传动装置1的壳体18以可旋转的方式安装。轴15同时用作总共四个齿轮缘6.1、6.2、6.3和6.4的支承件，这四个齿轮缘与第一传动元件2驱动啮合，并且各自包括外齿部，该外齿部啮合在连接到壳体的相应齿圈14的内齿部中。为此目的，用作支承件的轴15包括总共六个销16，这些销在周向方向上均匀分布并且被接纳在齿轮缘6.1至6.4的相应的孔17(见图3)中。
图1中所示的偏心传动装置的功能对应于图2至11中所示的第二实施例，其在原理上与第一实施例的不同之处仅在于，齿圈14的内齿部的齿通过圆柱螺栓19形成(特别参见图2和图3)，四个齿轮缘6.1至6.4的外齿部由封闭的次摆线形成。因此，在第一和第二实施例中，根据本发明的偏心传动装置具体实施为摆线齿轮。为了完整起见，应当指出，实际上仅实现了齿圈14的内齿部的每两个到三个齿。为了进一步解释本发明，下面考虑第二实施例。
在图3以及随后的图4至图11中，移除了支承件15的前部，从而清楚地观察到传动装置的内部。尤其如图3和图4所示，与通常的摆线齿轮一样，齿轮缘6.1至6.4的外齿部所包括的齿比齿圈14的内齿部少一个齿。四个齿轮缘的轴线总是相对于第一传动元件2的轴线3保持偏心。然而，在本发明中，这不是通过简单的偏心来实现的。在图5中，可以看到，第一传动元件在齿轮缘的区域中包括外轮廓4，该外轮廓具有径向凸出并相对于彼此径向偏移180°布置的两个凸轮5。第一传动元件的外轮廓4由具有两个周期的外摆轮线产生。四个齿轮缘6.1至6.4中的每一个均具有内部轮廓，该内部轮廓具有总共三个接触凸轮8，这三个接触凸轮在周向方向上均匀地分布并且面向内。弹性可变形的套筒9布置在第一传动元件2的外轮廓4和每个齿轮缘的内轮廓之间，该套筒9经由布置在第一传动元件和套筒之间的多个滚动元件10相对于第一传动元件以可旋转的方式安装，并且在第一传动元件2的旋转期间像谐波驱动传动元件的柔性花键一样变形。因此，弹性可变形的套筒9始终呈现第一传动元件2的外轮廓4的(平行扩展)形状。每个齿轮缘的接触凸轮8在三个接触点7处邻接抵靠套筒9的外周缘，使得齿轮缘6.1至6.4经由接触凸轮8间接地支承在第一传动元件2的外轮廓4上。因此，第一传动元件2围绕第一轴线3的旋转导致齿轮缘6.1、6.2、6.3、6.4、即第二传动元件围绕四个齿轮缘6.1、6.2、6.3、6.4的轴线旋转、即围绕第二轴线旋转，因此也导致第二轴线围绕第一轴线旋转。
图6至图11示出了图4的视图，其中第一传动元件2已相对于相应的先前附图中所示的位置逐步旋转了大约30°。因此，图11示出了第一传动元件2相对于初始位置旋转了180°。参考第一齿轮缘6.1的外齿部的齿上的标记点20，可以清楚地看到在该过程中第一齿轮缘6.1可旋转地偏移齿圈14的内齿部的一个齿。齿轮缘6.1在此经受摆动运动，经由齿轮缘的孔17和支承件15的销16之间的接合，该摆动运动转换成支承件15的连续旋转运动。
在所示的实施例中，两个外齿轮缘6.1和6.4的轴线关于第一传动元件2的轴线3相对于两个内齿轮缘6.2和6.3的轴线偏移180°。两个外齿轮缘和两个内齿轮缘各自同步操作。为此，在图4至图11中仅可以看到齿轮缘6.1和6.2。
在图2至11的实施例中，四个齿轮缘6.1至6.4各自形成在本申请的意义上的第二传动元件6。齿轮缘6.1至6.4是刚性的，即，齿轮缘6.1至6.4不会被第一传动元件变形。图12至图14示出了本发明的第三实施例，其中，四个齿轮缘由单个齿轮缘6代替。如图14和图13中的替代实施例所示，齿轮缘包括若干部段12和13，这允许设计不失衡。附图标记21表示齿轮缘6的轴线。在齿轮缘6处，附连有总共六个以可旋转方式安装的滚子11，它们在周向方向上相对于轴线21均匀地分布，并且在总共六个接触点处，直接在图12所示的第一传动元件的外轮廓4上滚动。同样在该实施例中，齿轮缘6是刚性的，并且因此在接触点接触在第一传动元件的外轮廓4上的情况下不经受任何变形。因此，在该实施例中，第一传动元件2的外轮廓4包括布置成在周向方向上均匀分布的总共五个凸轮。在此，第一传动元件2绕第一轴线的旋转也导致齿轮缘6、即第二传动元件围绕齿轮缘6的轴线21旋转、即围绕第二轴线旋转，因此也使第二轴线21围绕第一轴线3旋转。
在所示的示例性实施例中，每个第二传动元件包括恰好N+1个接触点，其中，N是第一传动元件相对于第一轴线径向凸出的凸轮的数量。
附图标记列表
1 偏心传动装置
2 第一传动元件
3 第一轴线
4 外轮廓
5 凸轮
6 第二传动元件
6.1 齿轮缘
6.2 齿轮缘
6.3 齿轮缘
6.4 齿轮缘
7 接触点
8 接触凸轮
9 弹性可变形的套筒
10 滚动元件
11 滚子
12 部段
13 部段
14 齿圈
15 支承件
16 销
17 孔
18 壳体
19 圆柱螺栓
20 标记点
21 第二轴线
N 数量

Claims (13)

1.偏心传动装置(1)，所述偏心传动装置包括第一传动元件(2)，所述第一传动元件(2)具有第一轴线(3)和外轮廓(4)，所述外轮廓(4)具有相对于所述第一轴线(3)径向凸出的至少一个凸轮(5)，并且包括第二传动元件(6)，所述第二传动元件具有相对于所述第一轴线(3)始终保持偏心的第二轴线(21)，其中，所述第一传动元件(2)相对于所述第二传动元件(6)绕所述第一轴线(3)以可旋转的方式安装，并且其中，所述第二传动元件(6)支承在所述第一传动元件(2)的所述外轮廓(4)上，使得所述第一传动元件(2)围绕所述第一轴线(3)的旋转引起所述第二传动元件(6)的所述第二轴线(21)围绕所述第一轴线(3)的旋转，其特征在于，所述第一传动元件(2)的所述外轮廓(4)具有相对于所述第一轴线(3)径向凸出的数量N的凸轮(5)，所述凸轮布置成使得相对于所述第一轴线(3)在周向方向上均匀分布，其中，所述第二传动元件(6)被支承在所述第一传动元件(2)的所述外轮廓(4)上的N+1个接触点(7)处，并且其中，所述数量N至少为二。
2.根据权利要求1所述的偏心传动装置(1)，其特征在于，所述第一传动元件(2)的所述外轮廓(4)由具有N个循环的闭合次摆线形成。
3.根据权利要求1或2所述的偏心传动装置(1)，其特征在于，所述第二传动元件(6)包括N+1个接触凸轮(8)，所述接触凸轮相对于所述第二传动元件(6)的所述第二轴线(21)在所述周向方向上均匀分布并指向所述第二轴线(21)，其中，所述第二传动元件(6)经由所述接触凸轮(8)在N+1个接触点(7)中支承在所述第一传动元件(2)的所述外轮廓(4)上。
4.根据权利要求3所述的偏心传动装置(1)，其特征在于，所述接触凸轮(8)至少在其中对应的接触点(7)能够达到静止的区域中，包括相对于所述第二轴线(21)凸出的圆形凸轮廓。
5.根据权利要求3或4所述的偏心传动装置(1)，其特征在于，所述第一传动元件(2)的所述外轮廓(4)被弹性可变形的套筒(9)围绕，经由布置在所述第一传动元件(2)和所述套筒(9)之间的多个滚动元件(10)以可旋转的方式相对于所述第一传动元件(2)安装所述套筒(9)，其中，所述接触凸轮(8)在所述接触点(7)中邻接抵靠所述套筒(9)的外周缘，使得所述第二传动元件(6)经由所述接触凸轮(8)间接地支承在所述第一传动元件(2)的所述外轮廓(4)上。
6.根据权利要求1或2所述的偏心传动装置(1)，其特征在于，所述偏心传动装置(1)包括安装成在所述第二传动元件(6)处可旋转的N+1个滚子(11)，所述第二传动元件(6)布置成相对于所述第二传动元件(6)的所述第二轴线(21)在所述周向方向上均匀地分布并且在所述接触点(7)处直接在所述第一传动元件(2)的所述外轮廓(4)上滚动。
7.根据权利要求6所述的偏心传动装置(1)，其特征在于，所述第二传动元件(6)包括多个部段(12、13)。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的偏心传动装置(1)，其特征在于，所述数量N对应于数量二。
9.根据权利要求1至8中一项所述的偏心传动装置(1)，其特征在于，所述第二传动元件(6)是齿轮缘(6.1、6.2、6.3、6.4)，所述齿轮缘包括具有第一节距的齿部，所述齿部啮合到具有第二节距的齿圈(14)的齿部中，所述第一节距大于所述第二节距。
10.根据权利要求9所述的偏心传动装置(1)，其特征在于，所述偏心传动装置(1)包括彼此前后布置的四个齿轮缘(6.1、6.2、6.3、6.4)，每个齿轮缘在N+1个接触点(7)处支承在所述第一传动元件(2)的所述外轮廓(4)上，其中两个外齿轮缘(6.1，6.4)的所述第二轴线(21)关于所述第一传动元件(2)的所述第一轴线(3)相对于两个中心齿轮缘(6.2、6.3)的所述第二轴线(21)偏移180°。
11.根据权利要求9或10所述的偏心传动装置(1)，其特征在于，所述齿轮缘(6.1、6.2、6.3、6.4)由钢或陶瓷制成。
12.根据权利要求1至11中的一项所述的偏心传动装置(1)，其特征在于，所述第一传动元件(2)围绕所述第一轴线(3)的旋转引起所述第二传动元件(6)围绕所述第二轴线(21)的旋转。
13.根据权利要求1至12中的一项所述的偏心传动装置(1)，其特征在于，所述第二传动元件(6)设计为刚性的。
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