CN113728182A - 具有以能转动的方式支承的有齿部件的减速器和用于制造具有有齿部件的减速器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有可转动地支承的有齿部件的减速器和一种用于制造具有有齿部件的减速器的方法，其中，有齿部件具有轴承接纳部和齿部，其中，有齿部件、特别是连同齿部由被烧结的金属粉末制成，特别是其中，有齿部件被设计为一体的，特别是被设计为一件式的。

Description

具有以能转动的方式支承的有齿部件的减速器和用于制造具 有有齿部件的减速器的方法
技术领域
本发明涉及一种具有可转动地支承的有齿部件的减速器和一种用于制造具有有齿部件的减速器的方法。
背景技术
普遍已知的是，例如在慧鱼模型玩具(Fischertechnikspielzeug)中减速器具有有齿部件，这些有齿部件分别以不能相对转动的方式与轴连接。
作为最接近的现有技术，从文献US 2013/0 068 057 A1已知一种用于发电机的减速器。
从文献DE 1 892 456 U已知一种由压制的烧结材料制成的有齿的坯件。
从文献DE 40 21 024 A1已知一种用于附件设备的动力传动装置。
从文献JP 2006-281 264 A已知一种用于减速器的制造方法。
发明内容
因此，本发明的目的在于，改进一种减速器，其中，减速器可紧凑地构造，即特别是可在小的空间体积中传递高转矩。
根据本发明，该目的通过根据在权利要求1中给出的特征的减速器和根据在权利要求10中给出的特征的方法来实现。
在减速器方面，本发明的重要特征是，设置有具有可转动地支承的有齿部件的减速器，其中，有齿部件具有轴承接纳部和齿部，
其中，有齿部件特别是连同齿部由被烧结的金属粉末制成，
特别是其中，有齿部件被设计为一体的，特别是被设计为一件式的。
在此优点是，有齿部件可连同轴一起简单且成本有利地制造。因此，有齿部件本身已经具有轴承接纳部。因为有齿部件由金属制成，所以承载能力是非常高的。齿部的加工不是必需的，这是因为所述齿部在烧结时被成型。
在一有利的设计方案中，齿部轴向被布置在两个轴承接纳部之间。在此优点是，有齿部件在两侧被支承。
在一有利的设计方案中，齿部在其沿径向方向位于外侧的边缘上具有第一倒角面，
特别是其中，第一倒角面在每个圆周位置上、特别是在每个圆周角位置上相对于轴向方向在值方面具有在10°到30°之间，特别是在15°到25°之间的角度值。在此优点是，齿部在径向内侧的和径向外侧的边缘上被斜切/倒棱。特别是在15°至25°的情况下，可以实现特别好的质量。
在一有利的设计方案中，齿部在其沿径向方向位于内侧的边缘上具有第二倒角面，
特别是其中，第二倒角面在每个圆周位置上、特别是在每个圆周角位置上相对于轴向方向按在值方面具有在10°到30°之间，特别是在15°到25°之间的角度值。在此优点是，齿部在径向内侧的和径向外侧的边缘上被斜切。特别是在15°至25°的情况下，可以实现特别好的质量。
在一有利的设计方案中，第一锥形周面包含第一倒角面，
其中，第二锥形周面包括第二倒角面，
其中，第一倒角面与第二倒角面形成的交线/交割线(Schnittgebilde)布置在有齿部件的面向平面齿部的侧上，和/或其中，第一倒角面与第二倒角面的交线被布置成，与齿部的相应齿根部相比更靠近齿部的相应齿顶部，
特别是其中，第一锥形周面的锥形体的锥尖被布置在有齿部件的中轴线、旋转对称轴线和/或转动轴线上，
特别是其中，第二锥形周面的锥形体的锥尖被布置在有齿部件的中轴线、旋转对称轴线和/或转动轴线上，
特别是其中，所形成的交线是圆，所述圆的圆心被布置在有齿部件的中轴线、旋转对称轴线和/或转动轴线上。在此优点是，齿部在内边缘和外边缘上被斜切，因此能以简单的方式实现脱模。然而由此减小了用于齿部的工作面。
在一有利的设计方案中，第一锥形周面的锥形体的顶角/张角
Figure BDA0003295662720000031
在20°到60°之间，特别是在30°到50°之间，
其中，第二锥形周面的锥形体的顶角在20°到60°之间，特别是在30°到50°之间。在此优点是，在脱模时在内边缘和外边缘上存在足够大的脱模斜度，以便确保质量有保证的脱模。
在一有利的设计方案中，齿部是平面齿部，特别是在有齿部件的径向突出的区域的轴向端侧上的平面齿部。在此优点是，齿部可被设计为冠状齿轮的齿部、如螺旋平面齿轮或准双曲面齿轮的齿部。
在一有利的设计方案中，在沿轴向方向被齿部覆盖的区域、即特别是被齿部覆盖的轴向区域与沿轴向方向被两个轴承接纳部中的第一轴承接纳部覆盖的区域、即特别是被两个轴承接纳部中的第一轴承接纳部覆盖的轴向区域之间布置有过渡区域、特别是倒圆区域，
其中，在径向方向上测量到的外半径和/或直径随着与齿部的间距的减小而严格单调地且以连续可微分的方式增大、特别是平滑地增大。在此优点是，特别是在转矩从齿部向轴承接纳部区域传递的区域中，切口效应降低。
在一有利的设计方案中，过渡区域轴向邻接于被齿部覆盖的轴向区域。在此优点是，可以实现具有减小的切口效应的转矩传递。
在一有利的设计方案中，平面齿部的每个齿弧形地延伸，即特别是在径向距离增大时具有增大的圆周角，
其中，齿部的每个齿的齿厚随着径向距离的增大首先增大且随后减小，其中，在此所述增大被实施为严格单调的，并且所述减小同样被实施为严格单调的。在此优点是，在有齿部件在烧结之后的脱模过程中，每个齿在齿面线方向上具有脱模斜度，该脱模斜度能实现具有高质量的可靠脱模。此外，齿也沿齿廓方向、即横向于弧形的延伸部相应地设计，以便实现这样的脱模。为此，齿厚在轴向方向上、即特别是从齿的根部到顶部严格单调地减小。
在一有利的设计方案中，被过渡区域覆盖的径向间隔区域与被齿部覆盖的径向间隔区域间隔开、特别是小于被齿部覆盖的径向间隔区域。在此优点是，有齿部件的承载材料能保持得尽可能少。
在一有利的设计方案中，过渡区域在其背离齿部的端部上以连续可微分的方式过渡到有齿部件的第一区域中，
其中，在径向方向上测量到的有齿部件半径和/或有齿部件直径在第一区域中从有齿部件的轴向端部随着与齿部的间距的减小而单调地、但特别是非严格单调地增大，特别是阶梯式地增大。在此优点是，切口效应能保持得较小。
在一有利的设计方案中，调整垫片贴靠在有齿部件的阶梯部上，该阶梯部与齿部轴向间隔开并且被布置在齿部的轴向背离过渡区域的侧上，所述调整垫片轴向被布置在阶梯部与接纳在有齿部件的第一轴承接纳部上的轴承的内圈之间，特别是其中，调整垫片接触所述内圈。在此优点是，可利用被设计为一件式的或多件式的调整垫片来调节齿部间隙、即齿部相对于减速器的与齿部啮合的小齿轮的轴向位置。此外能调节在转动部件上的齿部间隙和/或轴承预紧力。因此，在装配时将调整垫片套装到有齿部件上并且由此调节齿部间隙、轴承间隙和/或轴承预紧力。与此实现的增大的转动惯量的优点是，减小转速波动。
在一有利的设计方案中，有齿部件被设计为旋转对称的，
特别是其中，有齿部件在把齿部排除在外的情况下具有连续的旋转对称性，
特别是其中，齿部具有离散的旋转对称性，特别是所述离散的旋转对称性相应于齿部的齿数或者该离散的旋转对称性的次数/多重性
Figure BDA0003295662720000041
等于齿部的齿数。在此优点是，可降低有齿部件的惯性张量的较高力矩，理想地降低到零。
在一有利的设计方案中，有齿部件的齿部与金属的、非烧结的另一有齿部件的齿部啮合。在此优点是，相应于烧结制造方式粗糙的有齿部件与另一光滑的金属有齿部件啮合并且因此产生较小磨损，即实现长的使用寿命。虽然也可以同样由烧结的金属粉末制造另一有齿部件，且更加成本有利，但是与使用较不粗糙的金属的、精加工的另一有齿部件的情况相比，使用寿命更低。
然而，如果所述另一有齿部件由被烧结的金属粉末制成，则借助于激光对齿部的后处理是有利的，这是因为由此在齿部中产生不那么粗糙的表面。
在一有利的设计方案中，在第二轴承接纳部的背离齿部的侧上布置有轴密封环座，
特别是其中，轴密封环座被成型加工，特别是通过滚压处理、特别是利用滚子成型加工。在此优点是，特别是在减速器的内部空间与周围环境之间可实现高的防护级别、特别是密封。
在用于制造前述减速器的方法方面，重要特征是，仅通过烧结金属粉末来制造有齿部件，即特别是不实施对特别是齿部和/或轴承接纳部的切削再加工。
在此优点是，特别是与注塑件相比，可实现极其坚固的且承载能力高的有齿部件的简单快速的制造。
在一有利的设计方案中，由烧结的金属粉末制成的另一有齿部件与所述有齿部件啮合，该有齿部件的齿部通过在烧结之后的激光后处理而变平整。在此优点是，减少了被烧结的有齿部件的磨损，因为该有齿部件与另一平整的有齿部件啮合。
另外的优点由从属权利要求给出。本发明不局限于权利要求的特征组合。对于本领域技术人员而言，特别是从目的提出和/或通过与现有技术相比较而提出的目的，可得到权利要求和/或单项权利要求特征和/或说明书特征和/或附图特征的其它合理的组合可能性。
附图说明
现在根据示意图详细说明本发明：
在图1中示出根据本发明的有齿部件1的纵剖面。
在图2中示出有齿部件1在轴向方向上的俯视图。
在图3中示出有齿部件1的侧视图。
在图4中示出根据本发明的另一有齿部件1的纵剖面，该有齿部件具有用于加工机床的芯轴的接纳部。
在图5中示出另一根据本发明的有齿部件1的侧视图，其中，可看到有齿部件的齿部2的径向外边缘上的倒角面50。
在图6中示出有齿部件1的对应于图5的斜视图，其中，在齿部2的径向内边缘上也可看到倒角面60。
在图7中放大地示出图6的区域。
具体实施方式
如在图1至图3中所示，有齿部件具有平面齿部2。该齿部被布置在有齿部件1的径向突出的区域中。
有齿部件1除齿部2外被设计为旋转体。
轴向方向是旋转体的转动轴线。
在径向突出的区域的轴向两侧分别布置有轴承接纳部(3、4)。
轴承、特别是轴承的内圈可被套装到轴承接纳部(3、4)中的每个轴承接纳部处，其中，相应的轴承的分别所属的外环可被接纳在减速器的壳体中。
因此，有齿部件1一体地形成并且被支承在减速器的壳体中。
从有齿部件1的第一轴向端部区域直至有齿部件1的径向突出的区域，轴直径单调增大、特别是阶梯状地单调增大。
从有齿部件1的另一轴向端部区域，轴直径同样单调增大、特别是阶梯状地单调增大。
径向突出的区域在齿部2的侧上具有倒圆部5。轴直径在该倒圆部中在轴向方向上以连续可微分的方式严格单调地、特别是平滑地增大。阶梯部、即具有恒定的轴直径的轴向区域连接在该被倒圆部5覆盖的轴向区域上有，特别是其中，该轴直径是有齿部件1的最大轴直径。
在此，轴直径是分别在径向方向上测得的最大直径。
被倒圆部5覆盖的径向间隔区域与被齿部2覆盖的径向间隔区域间隔开，特别是其小于被齿部2覆盖的径向间隔区域。
被齿部2覆盖的径向间隔区域通过具有恒定的轴直径的轴向区域的轴直径限定。
具有恒定的轴直径的轴向区域包括被齿部覆盖的轴向区域。
有齿部件1由被烧结的金属粉末制成。在此，作为金属优选使用钢。
因此，有齿部件1具有圆柱形的带平面齿部的有孔圆盘的形状，具有轴阶梯部的轴穿过该有孔圆盘的居中地布置在该有孔圆盘中的开口、特别是孔。然而附加地，在有孔圆盘的带平面齿部的侧上添加倒圆部5。
齿部2优选地被设计为螺旋平面齿部或准双曲面齿部。
因为轴直径从轴承接纳部3向径向突出的区域阶梯状地增大，所以该阶梯部适合于安装调整垫片。
为了轴向使套装在轴承接纳部4上的轴承定位，将调整垫片、即有孔圆盘套装到有齿部件1上。在此，调整垫片贴靠在径向突出的区域的阶梯部上。调整垫片的净内径大于在被轴承接纳部3覆盖的区域中的轴直径。
因此，调整垫片被布置在径向突出的区域与轴承的内圈之间。因此，尽管转动部分的转动惯量由此增大，但是调整垫片贴靠在轴承的内圈上并且能实现转动的有齿部件1的轴向定位。因此，轴承的外环能有利地直接抵靠壳体件的阶梯部。
因为有齿部件1能通过烧结在模具中制造，所以不必加工齿部。
同样可以取消轴承接纳部3和4的加工。
然而在其它根据本发明的实施例中，应设置使减速器内部空间相对于周围环境的密封。为此，然后在轴承接纳部4的背离齿部的侧上布置轴密封环座6。因此，减速器的内部空间能借助于设置在轴密封环座处的轴密封环相对于周围环境密封。为了建立密封性，需要对轴密封环的成型再加工。因为仅当在轴密封环座6上提供可忽略的粗糙度时才能实现密封。作为成型再加工优选地设置滚压、即利用滚子进行加工，其中，为了在加工机床的芯轴上居中地接纳齿部件1，在有齿部件1中、即在有齿部件1的轴向前端部区域和轴向后端部区域上设置有分别居中地布置的、轴向指向有齿部件中的开口、特别是对中孔，该开口在图中未示出。
在其它根据本发明的实施例中，截锥状的和/或截锥形的开口被居中地加工到有齿部件1中。因此，截锥形体的旋转对称轴线是有齿部件1的转动轴线。
被开口覆盖的轴向区域包括被径向突出的区域覆盖的轴向区域、即特别是有孔圆盘的轴向区域。
开口通入周围环境中并且在有齿部件的内部穿过被齿部2覆盖的轴向区域。因此，转动惯量被减小，该减小特别是超过由调整垫片造成的转动惯量增大。
开口能实现有齿部件1的薄壁式的实施方案，因为在形成齿部的区域与阶梯式实施的轴之间不需要键连接。
在图4中示出与此类似的示例性的实施方案，其中，被开口覆盖的轴向区域不包括被径向突出的区域覆盖的轴向区域、即特别是不包括有孔圆盘的轴向区域，而是仅与该有孔圆盘的轴向区域交叠。
如在图5至图7中所示，特别有利地成型的齿部2在其径向内边缘上具有第二倒角面60并且在其径向外边缘上具有第一倒角面50。两个倒角面是相应的锥形体的周面的部分区域，该锥形体的顶角在20°到60°之间。但是，在30°到50°之间的顶角的情况下可以实现特别好的制造质量。
两个锥形体的交割面是圆，该圆被布置为与齿部2的齿根相比更靠近齿部2的齿顶。圆的圆心被布置在有齿部件1的对称轴线上。有齿部件1具有围绕对称轴线的N个离散的旋转对称性，其中，N是平面齿部的齿数。
附图标记列表：
1 有齿部件
2 齿部
3 轴承接纳部
4 轴承接纳部
5 倒圆部
6 轴密封环座

Claims (15)

1.一种具有以能转动的方式支承的有齿部件的减速器，
其特征在于，
有齿部件具有轴承接纳部和齿部，
其中，有齿部件——特别是连同齿部——由被烧结的金属粉末制成，
特别是其中，有齿部件被设计为一体的、特别是被设计为一件式的。
2.根据权利要求1所述的减速器，
其特征在于，
齿部在轴向被布置在两个轴承接纳部之间。
3.根据前述权利要求中任一项所述的减速器，
其特征在于，
齿部在其沿径向方向位于外侧的边缘上具有第一倒角面，
特别是其中，第一倒角面在每个圆周位置上——特别是在每个圆周角位置上——相对于轴向方向具有在10°到30°之间、特别是在15°到25°之间的角度值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的减速器，
其特征在于，
齿部在其沿径向方向位于内侧的边缘上具有第二倒角面，
特别是其中，第二倒角面在每个圆周位置上——特别是在每个圆周角位置上——相对于轴向方向具有在10°到30°之间、特别是在15°到25°之间的角度值。
5.根据前述权利要求中任一项所述的减速器，
其特征在于，
第一锥形周面包含第一倒角面，
其中，第二锥形周面包含第二倒角面，
其中，第一倒角面与第二倒角面的交线被布置在有齿部件的面向平面齿部的侧上，和/或其中，与齿部的相应的齿根相比，第一倒角面与第二倒角面的交线被布置为更靠近齿部的相应齿顶，
特别是其中，第一锥形周面的锥形体的锥尖被布置在有齿部件的中轴线、旋转对称轴线和/或转动轴线上，
特别是其中，第二锥形周面的锥形体的锥尖被布置在有齿部件的中轴线、旋转对称轴线和/或转动轴线上，
特别是其中，交线是圆，所述圆的圆心被布置在有齿部件的中轴线、旋转对称轴线和/或转动轴线上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的减速器，
其特征在于，
第一锥形周面的锥形体的顶角在20°到60°之间、特别是在30°到50°之间，
其中，第二锥形周面的锥形体的顶角在20°到60°之间、特别是在30°到50°之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的减速器，
其特征在于，
齿部是平面齿部、特别是在有齿部件的径向突出的区域的轴向端侧上的平面齿部，
特别是其中，在忽略齿部的情况下平坦地形成的轴向端侧的法向平行于有齿部件的转动轴线定向。
8.根据前述权利要求中任一项所述的减速器，
其特征在于，
平面齿部的每个齿弧形地延伸，即特别是在径向距离增大时具有增大的圆周角，
其中，齿部的每个齿的齿厚随着径向距离的增大首先增大且随后减小。
9.根据前述权利要求中任一项所述的减速器，
其特征在于，
在沿轴向方向被齿部覆盖的区域——即特别是被齿部覆盖的轴向区域——与沿轴向方向被两个轴承接纳部中的第一轴承接纳部覆盖的区域——即特别是被两个轴承接纳部中的第一轴承接纳部覆盖的轴向区域——之间布置有过渡区域、特别是倒圆区域，
其中，在径向方向上测得的外半径和/或直径随着与齿部的间距的减小而严格单调地且以连续可微分的方式增大，特别是平滑地增大。
10.根据前述权利要求中任一项所述的减速器，
其特征在于，
过渡区域轴向地邻接于被齿部覆盖的轴向区域，
和/或
被过渡区域覆盖的径向间隔区域与被齿部覆盖的径向间隔区域间隔开、特别是小于被齿部覆盖的径向间隔区域。
11.根据前述权利要求中任一项所述的减速器，
其特征在于，
过渡区域在其背离齿部的端部上以连续可微分的方式过渡到有齿部件的第一区域中，
其中，有齿部件的在径向方向上测得的半径和/或直径在第一区域中从有齿部件的轴向端部随着与齿部的间距的减小而单调地、但特别是非严格单调地增大，特别是阶梯式地增大，
和/或
调整垫片贴靠在有齿部件的阶梯部上，该阶梯部与齿部轴向间隔开并且被布置在齿部的轴向背离过渡区域的侧上，所述调整垫片在轴向被布置在阶梯部与轴承的内圈之间，特别是其中，调整垫片接触所述内圈，
和/或
有齿部件被设计为旋转对称的，
特别是其中，特别是以有齿部件的转动轴线为基准，有齿部件除了齿部之外具有连续的旋转对称性，
特别是其中，齿部具有离散的旋转对称性，特别是所述离散的旋转对称性相应于齿部的齿数或者该离散的旋转对称性的次数等于齿部的齿数。
12.根据前述权利要求中任一项所述的减速器，
其特征在于，
有齿部件的齿部与金属的、非烧结的另一有齿部件的齿部啮合，
特别是其中，有齿部件的齿部或所述另一有齿部件的齿部借助于激光被再加工，特别是在表面上被热平整，
和/或
在第二轴承接纳部(4)的背离齿部的侧上布置有轴密封环座(6)，
特别是其中，轴密封环座被成型加工，特别是通过滚压、特别是利用滚子成型加工。
13.根据前述权利要求中任一项所述的减速器，
其特征在于，
有齿部件被设计为实心轴，
和/或
被有齿部件的材料覆盖的径向间隔区域覆盖整个径向间隔区域，该整个径向间隔区域在极小的径向距离——特别是为零的径向距离——与第一轴承接纳部或第二轴承接纳部的最小径向距离之间延伸，
特别是其中，径向距离以有齿部件的转动轴线为基准和/或代表与有齿部件的转动轴线的间距。
14.根据前述权利要求中任一项所述的减速器，
其特征在于，
有齿部件具有相对于有齿部件的转动轴线旋转对称的、轴向伸展的截锥形的开口，
其中，被所述开口覆盖的轴向区域包括被径向突出的区域在轴向方向上覆盖的区域、即特别是有孔圆盘的区域或者与其交叠，
特别是其中，该开口通入周围环境中并且在有齿部件内部穿过被齿部2在轴向方向上覆盖的区域。
15.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的具有有齿部件的减速器的方法，
其特征在于，
通过烧结——特别是仅通过烧结——金属粉末来制造有齿部件，即特别是不实施对特别是齿部和/或轴承接纳部的切削再加工，
特别是其中，仅轴密封环座被成型加工，特别是以滚压的方式、特别是利用滚子成型加工，
特别是其中，由被烧结的金属粉末制成的另一有齿部件与所述有齿部件啮合，该另一有齿部件的齿部通过在烧结之后的激光后处理而变平整。
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