CN114486035A - 电力传动元件、扭矩测量装置和飞轮组件 - Google Patents

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CN114486035A CN202210054793.XA CN202210054793A CN114486035A CN 114486035 A CN114486035 A CN 114486035A CN 202210054793 A CN202210054793 A CN 202210054793A CN 114486035 A CN114486035 A CN 114486035A
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Abstract

具有曲轴的测量装置和用于测定作用在该曲轴上的径向力的测力元件(load cell),该测力元件具有用于接收轴承环的接收套管和用于将测力元件连接在传动装置外壳内的紧固环(fastening ring)。在紧固环上提供轴向支撑区域,用于轴向支撑第一轴承的外环。另外,提供用于接收该接收套管的径向力的测量区域,其将该该接收套管与该紧固环连接。应变传感器与至少两个该测量区域连接。评估电子元件与该应变传感器连接。

Description

电力传动元件、扭矩测量装置和飞轮组件
本说明书第一方面公开了用于测定作用在曲轴上的径向力的测力元件(loadcell)。
美国2007/051187公开了一种负载传感轴承组件(load sensing bearingassembly),该组件包括具有弹簧区域的法兰装置,其用于测定轴承外环上的径向力、推力和倾斜力矩。
US 4,900,165 A公开了一种轴承支撑系统,其通过用开槽内环保留轴承以可控制的方式接收轴的轴承的推力负载,该内环借助多个周向分开的支撑物用径向分开的外环支撑,该支撑物径向易弯曲并且轴向不易弯曲。
US 2011/187179 A1公开了一种轮轴承部件,具有第一元件并且具有第二元件,该第一单元包括由轴承装置支撑的圆柱形部分,并且该第一单元包括径向延伸的凸缘部分,该第二元件包括用于使轮辋中心定位的瓣(flaps)。
根据本说明书的测力元件包括用于接收轴承环的圆柱形接收套管和用于将测力元件连接在传动装置外壳内的紧固环(fastening ring)。该环尤其可以是滚动轴承的外环。测力元件的紧固环通过连接区域或测量区域被连接到接收环(receiving ring)上。提供测量区域,用于接收接收套管的径向力,该径向力从轴承的环被传递到测量区域。
应变传感器(Strain sensors)被安装在至少两个测量区域内,例如粘住的应变计。再者,测力元件包括轴向支撑区域,其被提供在紧固环上用于轴向支撑轴承的外环或用于接收轴向力。在此,轴向力在平行于接收套管的纵向方向上是一致的,并且径向力垂直于接收套管的纵向方向。
尤其是,该测力元件可被配置以接收径向地位于接收套管内部的轴承,其中轴承的外环与接收套管的内表面接触并且测量区域和轴向支撑区域可径向地向内地连接到紧固环上。
该轴向支撑区域通过径向狭槽(radial slots)与测量区域分开,其中该轴向支撑区域通过圆周狭槽(circumferential slot)与接收套管分开。
尤其是,该测量区域可包括形成为角形架(angle bracket)的测量凸耳(measuring lug),其中该角形架尤其可包括径向区域和邻接该径向区域的轴向区域。这个形状很适合在径向力的作用下产生可控的变形。
该径向区域被连接到紧固环并且该轴向区域被连接到接收套管。尤其是,该径向区域可以以大约90度的角度被布置到轴向区域。
根据一个进一步的实施方案,该轴向区域与接收套管的圆柱形内表面齐平。
尤其是,该轴向支撑凸耳可被布置使得它们越过接收套管的内表面径向地向内伸出。结果,轴承可被引到接收套管中使得轴承的环(尤其外环)紧靠在伸出区域并且作用在轴承上的轴向力被传递到测力元件上并且通过紧固区域传递。
根据一个进一步的实施方案,至少一个应变传感器被布置为应变计。根据一个进一步的实施方案,应变传感器被连接到每一个测量区域,尤其是,该应变传感器可各自被连接到测量区域的径向区域。
根据一个进一步的实施方案,至少两个测量区域包括用于连接应变传感器的变低的区域(lowered areas),从而该应变传感器很容易被放置并且避免损坏。
根据一个具体的实施方案,测力元件包括4个测量区域,其以90度的间隔布置。结果,在一方面,可以实现被接收在测力元件中的轴承的良好支撑并且在另外一方面,测量限定的径向力成为可能,根据测量,作用在曲轴上的扭矩可被计算,该曲轴通过轴承被支撑。
尤其是,该紧固环可包括紧固区域,其中提供固定孔,该固定孔适合用于将该紧固环拧紧到外壳上。
再者,该紧固环可包含凹槽,其中测量区域被布置在凹槽中。在这种情况下,该测量凸耳,界定该测量凸耳的狭槽和轴向支撑区域可具体地被设计尺寸使得角范围(包括测量凸耳和界定该测量凸耳的狭槽)与轴向支撑区域的角范围大致符合。
根据一个实施方案,在圆周方向的测量区域的角范围(angular extent)小于或等于30度。结果,可实现良好的可变形性并且施加的径向力与界定清楚的方向符合。
尤其是,测力元件是由金属整体制成的,其弹性地变形并且提供良好的稳定性和形状的稳定性。在此,“金属”是指金属材料并且尤其包括金属合金。
在进一步的方面,本说明书公开了用于测定作用在曲轴上的力的测量装置。该测量装置包括曲轴,该曲轴具有被布置在曲轴上的轴承和如上描述的测力元件。该测力元件的接收套管被布置在轴承的外环上并且该测力元件的轴向支撑区域在轴向方向上被支撑在轴承的外环上。
再者,评估电子元件(evaluation electronics)被连接到测力元件的应变传感器上,该评估电子元件被布置以根据应变传感器的信号测定作用在曲轴上的力。该曲轴尤其可以是踏板轴,但是,例如,也可以是活塞发动机的曲轴。
再者,本说明书公开了具有上述测量装置的传动装置。该传动装置包括传动装置外壳和曲轴,其中该曲轴通过第一轴承和第二轴承被安装在传动装置外壳中。
该第一轴承通过测量装置的测力元件被接收在传动装置外壳中。反过来,该测力元件通过紧固环被接收在传动装置外壳中。该接收套管接收第一轴承的外环并且该轴向支撑区域被支撑在第一轴承的外环上。
在传动装置中,尤其是,该曲轴可包括第一台阶和第二台阶,该第一台阶和第二台阶用于支撑轴承。该台阶可被形成例如因为该曲轴在中间相比在它的两端具有更大的直径。尤其是,测量装置的第一轴承的内环可停靠在踏板轴的第一台阶上并且第二轴承的内环可以停靠曲轴的第二台阶上,使得倾斜地安装的轴承的X型布置形成了。
在布置在曲轴上的轴承的X型布置中,作用在曲轴上的力通过轴承被向外传递。因此,测力元件可以被布置在评估电子元件附近更远的地方。另外,作用在被布置在输出侧轴承上的输出轴上的力也向外作用。因此,该输出轴可与转子轴保持一定距离,该转子轴被布置在输出轴的驱动侧。
对于接收轴向力,测量装置的第一轴承和测量装置的第二轴承可以具体被布置为单列角接触滚珠轴承(single-row angular contact ball bearings)。根据一个实施方案,该第二轴承通过波形弹簧被支撑在踏板轴第二台阶或外壳上。
根据另一个实施方案,该第二轴承通过垫片盘(spacer disk)被支撑在踏板轴第二台阶上或外壳上。
另外,本说明书公开了具有上述特征的传动装置,还包括马达和连接到马达的减速齿轮,和连接到减速齿轮的空心输出轴。
在这种传动装置中,该曲轴被布置为踏板轴,并且第一轴承和第二轴承分别被布置为滚动轴承。该踏板轴穿过空心输出轴,并在踏板轴和空心输出轴之间放置飞轮,用于分离踏板轴和空心输出轴。
另外,本说明书公开了具有上述传动装置的电驱动车辆。在这里,马达被布置为电动马达,并且电驱动车辆的电池被连接到电动马达上。
另一方面,本说明书公开了具有输入轴和输出轴的谐波销环传动装置(harmonicpin ring transmission)。尤其是,该输入轴可以被布置为中心轴,该中心轴适合用作马达的转子轴,并且该输出轴可以被配置为中心轴,其位于力流中,在下述内齿轮的后面。
在这种传动装置中,用于将牵引机构按压到外齿轮的凸轮盘同空心驱动轴一起形成一整体,其中空心驱动轴可特别形成电动马达的转子。
该传动装置包括第一外齿轮和内齿轮,该内齿轮相对于第一轴向平面内的第一外齿轮同中心放置。第二外齿轮被放置在第二轴向平面内并且牵引机构在第一外齿轮和内齿轮之间延伸。换句话说,该牵引机构的轴向区域位于外齿轮和内齿轮之间形成的空间中。
旋转传送器(revolving transmitter)将牵引机构从内齿轮的外圆上提起,并将其按压在第一外齿轮的内圆周上和第二外齿轮的内圆周上。该传送器包括空心驱动轴和凸轮盘。凸轮盘和销环的销扣环(pin retaining ring)被布置在位于第一轴向平面与第二轴向平面之间的第三轴向平面内。该凸轮盘与空心驱动轴形成一整体。
根据一个优选的实施方案,该牵引机构被布置为销环,其中销或伸出物在中心区域的两个相对侧面上伸出,其中该中心区域被布置在第三轴向平面内。尤其是,中心区域可以制成柔性的,并对应于销扣环。另外,销环的中心区域可以包括用于对凸轮盘施加压力的内轴承表面和用于对齿轮部件(如支撑环)施加压力的外轴承表面。
在运行中,旋转传送器将销从内齿轮的外圆周提起,并将销按压在第一外齿轮的内圆周上和第二外齿轮的内圆周上。
根据另一个实施方案,凸轮盘的圆周被布置为呈椭圆形状,例如由正弦波或椭圆叠加而成的圆形形状。根据另一个实施方案,凸轮盘的圆周呈圆形形状,并相对传动装置中心轴偏心地被布置。
具体地,滚动轴承可以在凸轮盘和牵引机构之间径向地被布置以避免沿圆周方向的力,其中对于椭圆形凸轮盘来说,该滚动轴承优选是可变形的。
具体地,该传动器基本上可以由轻质铝构成,并可以与构成电动马达转子的中心轴成一整体制造。
具体地,如果传动装置包括偏心盘或偏心布置的圆盘,该传动器可以包括环,该环通过连接撑杆(connecting strut)与空心驱动轴连接。
在另一方面,本说明书公开了一种具有支撑环的谐波销环传动装置。
该传动装置包括下列部件。第一外齿轮,相对于第一轴向平面内的第一外齿轮同中心放置的内齿轮,以及放置在第二轴向平面内的第二外齿轮。
另外,该传动装置包括延伸于第一外齿轮和内齿轮之间的牵引机构和旋转传送器,该旋转传送器将牵引机构从内齿轮的外圆周提起,将它按压在第一外齿轮的内圆周上和第二外齿轮的内圆周上。
该传送器包括空心驱动轴和凸轮盘,其中该凸轮盘和销环的销扣环被布置在位于第一轴向平面和第二轴向平面之间的第三轴向平面内。另外,第一外齿轮由第一外环构成,并且第二外齿轮由第二外环构成,其中该第一外环和第二外环被插入到支撑环中。尤其是,该第二外环可以在结构上与该第一外环相同,和/或可以是镜像对称的。
另外,第一外环和第二外环可分别由通过注塑成型由塑料如PA 66或聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)(PMMA)制成。特别是形成塑料制的外齿轮是可行的,当销环的销与外齿轮啮合齿(outer gear toothing)的所有齿邻接时,导致存在负载分布均匀。通过设计销环的销钉尺寸和适当选择啮合齿,每个销可以邻接在外齿轮的内啮合齿(internal toothing)或内齿轮的外啮合齿(external toothing)上。
尤其是,第一外环和第二外环可以各自包括径向向外伸出的轴颈(journal),轴颈分布在各自外环的圆周上,其中支撑环包括轴颈被插入其中的匹配凹槽(matchingrecesses)。
根据另一个实施方案,在第一外环和第二外环中形成凹槽,该凹槽分别分布在第一外环和第二外环的圆周上,并且该支撑环形成为传动装置外壳的一部分,包含啮合凹槽的轴颈。该实施方案特别适合齿轮传动马达(geared motor)。
接收外齿轮的支撑环可以由轻质铝制成,尤其是,它可以通过铝压铸工艺制成。
根据一个进一步的实施方案,该支撑环包括两个子环,该两个子环在轴向上相互邻接。这样,外壳部件(housing parts)在轴向上相互支撑。
为了更容易地连接到传动装置外壳上,第一外环,第二外环和支撑环可以有匹配和对齐的螺钉孔。尤其是,外齿轮或外环和支撑环可以通过螺钉被连接到传动装置外壳上,,该螺钉穿过传动装置罩(transmission cover)的螺钉孔和第一外环、支撑环和第二外环的匹配螺钉孔,并被拧进谐波销环传动装置的传动装置外壳的螺纹中。
在另一个方面,本说明书公开了具有牵引机构的谐波传动装置,特别是具有包括飞轮装置的销环的谐波销环传动装置。
传动装置包括用于应用马达的驱动力的输入轴和用于传递输出力的输出轴。另外,该传动装置包括第一外齿轮、相对于第一轴向平面内的第一外齿轮同中心地被布置的内齿轮和被布置在第二轴向平面内的第二外齿轮和在第一外齿轮和内齿轮之间延伸的牵引机构。
另外,传动装置包括旋转传送器,该旋转传送器将牵引机构从内齿轮的外圆周提起,将其按压在第一外齿轮的内圆周上,并将其压在第二外齿轮的内圆周上。
传送器包括空心驱动轴和凸轮盘,其中该凸轮盘和牵引机构被布置在位于第一轴向平面和第二轴向平面之间的第三轴向平面内。当使用销环时,销环的销扣环或一整体销环(one-piece pin ring)的一部分(其相当于销扣环)被布置在第三轴向平面内。
另外,传动装置任选地包括通过马达飞轮被支撑在内齿轮中的空心输出轴,和通过踏板轴飞轮被支撑在空心输出轴的踏板轴。该踏板轴被接收在传动装置的传动装置外壳中。该踏板轴在外圆周上包括用于马达飞轮的接收区域或接口。在与外圆周相对的内圆周处,该踏板轴包括用于踏板轴飞轮的接收区域。
尤其是,马达飞轮可被布置为夹紧滚子飞轮(clamp roller freewheel),踏板轴飞轮可被布置为棘爪飞轮(pawl freewheel)。根据一个进一步的示例性实施方案,马达飞轮和踏板轴飞轮都被布置为夹紧滚子飞轮。
该输出轴或空心输出轴在空心驱动轴的输出侧的轴向方向上延伸,其中在空心输出轴和踏板轴之间布置有滚珠轴承,并且其中空心输出轴包括用于输出部件(如齿轮或滑轮)的紧固区域。
此外,本发明还公开了具有外夹紧滚子飞轮(outer clamp roller freewheel)和内棘轮的飞轮组件(inner pawl freewheel)。
飞轮组件包括空心驱动轴、空心输出轴和踏板轴。在这种装置中,踏板轴、空心输出轴和空心驱动轴是相互同中心布置的。该空心输出轴径向布置在空心驱动轴内部,并且该踏板轴径向布置在空心输出轴内部。
另外,该空心输出轴包括在内圆周上的阶梯形状的棘爪接合区域(stair-shapedpawl engagement region),并且包括在与内圆周径向相对的外圆周上的阶梯形状的夹紧滚子滚动区域(stair-shaped clamp roller rolling region)。
踏板轴包括用于棘爪的星形接收区域(star-shaped receiving region),其中该星形接收区域包括棘爪座和弹簧座,该棘爪座被均匀分布在圆周上用于接收棘爪,该弹簧座邻近棘爪座被布置用于接收弹簧。
在这种布置中,在踏板轴上成形的阶梯形状的棘爪接合区域的台阶和阶梯形状的夹紧滚子滚动区域的台阶是对齐的从而使得外夹紧滚子飞轮(outer clamp rollerfreewheel)的驱动方向与内棘爪飞轮(inner pawl freewheel)的驱动方向一致。
外夹紧滚子飞轮,除其它之外,包括空心驱动轴和空心输出轴的阶梯形状的夹紧滚子滚动区域,并且内棘爪飞轮除其他之外包括踏板轴和阶梯形状的棘爪接合区域。
在本说明书中,涉及中心轴的“径向向内”是指内圆周或其假想延伸。在这种情况下,部件在轴向上不需要完全位于空心轴内。
根据一个进一步的实施方案,在空心输出轴的外圆周上的阶梯形状的夹紧体滚动区域(stair-shaped clamp body rolling region)和在空心输出轴的内圆周上的阶梯形状的棘爪接合区域基本位于同一轴向平面内。因此,可以避免空心输出轴上的倾斜力矩,并在轴向节省空间。
根据一个进一步的实施方案,飞轮组件的空心驱动轴包括具有外啮合齿(external toothing)的盘形状的区域(disk-shaped region),该外啮合齿被提供在圆盘区域的外圆周上。该盘形状的区域无需形成实心盘,但例如可以形成为穿孔或包括其他障碍物的盘或形成为具有撑杆的环。该盘形状的区域用于接收输出扭矩。例如,它可以被布置为谐波销环传动装置的内齿轮。
根据一个进一步的实施方案,空心输出轴包括在第一端的环状增厚区域(annularthickening),并且包括在与该第一端相对的第二端的用于输出工具(尤其用于齿盘适配器(chainring adapter))的紧固区域。
根据一个进一步的实施方案,飞轮组件的空心输出轴的外圆周包括用于滚动轴承的阶梯样轴承区域。因此,该空心输出轴的内圆周也可包含用于滚动轴承的阶梯样轴承区域。
根据一个进一步的实施方案,该空心输出轴包括在输出侧端上的内螺纹。
根据一个进一步的实施方案,飞轮组件包括可旋转地安装在棘爪座内的棘爪和布置在弹簧座内并与该棘爪接触的弹簧元件。
另外,飞轮组件包括具有肋板(web)的飞轮支撑笼(freewheel cage)和被布置在该肋板之间的夹紧滚子(clamp roller),其中该飞轮支撑笼和夹紧滚子径向地被布置在空心输出轴的夹紧滚子滚动区域和空心驱动轴的内圆周之间。
根据一个进一步的实施方案,棘爪座是圆柱形形状的,一端用墙封闭,相对的端打开。
根据一个进一步的实施方案,阶梯形状的夹紧体滚动区域(stair-shaped clampbody rolling region)和飞轮支撑笼各自包含用于弹簧元件(例如螺旋弹簧)的至少两个接收区域,其中在每种情况下,在夹紧体滚动区域(clamp body rolling region)的接收区域和飞轮保持架的接收区域之间布置弹簧元件。
另外,踏板轴可包括力传感器单元,其中,该力传感器单元包括金属测力元件和驱动侧踏板轴滚珠轴承,并且其中该测力元件被布置在踏板轴滚珠轴承上。
根据一个进一步的实施方案,飞轮组件的测力元件包括内部环形部分,该内部环形部分通过紧固凸耳被紧固在外部环形部分上,该紧固凸耳尤其可以是以45°间隔布置的四个紧固凸耳。踏板轴滚珠轴承被插入到内部环形部分中。
根据一个进一步的实施方案,测力元件的内部部分和外部部分相互径向地偏移,其中紧固凸耳由径向狭槽限定侧面边界,并且其中至少两个紧固凸耳包括应变传感器。该紧固凸耳适用于接受径向力,也被称为测量凸耳。
另外,在紧固凸耳的区域内可以减小外环的轴向厚度,从而使该紧固凸耳相对于环形紧固区域被设置为向后仰,该环形紧固区域用于紧固到传动装置外壳。
另外,本申请公开了用于飞轮组件的踏板轴,该踏板轴包括在第一端的踏板曲柄的第一紧固区域和在与第一端相对的第二端的踏板曲柄的第二紧固区域。另外,该踏板轴包括用于第一端附近的棘爪的星形接收区域。
根据一个具体的实施方案,星形形状的接收区域包括台阶,台阶分别包括第一侧表面、第二侧表面、棘爪支撑区域和弹簧座,该棘爪支撑区域在预定方向上相对于圆周方向倾斜约45°。另外,该台阶包括大体上与轴的圆周平行的上表面。
另外,该台阶包括具有棘爪座的端区域,其中该棘爪座至少部分为圆柱形,轴向上,一侧是打开的并且轴向相对侧是闭关的。尤其是,可以有六个台阶。
在另一方面,本说明书公开了谐波传动装置,尤其是谐波销环传动装置,其具有包括用于飞轮的整体接口的输出轴。
谐波传动装置包括输入轴和输出轴,并且还包括以下特征。
第一外齿轮和内齿轮在第一轴向平面内相对于第一外齿轮同中心地放置。第二外齿轮被布置在第二轴向平面内。另外,提供了牵引机构,例如销环,该牵引机构在第一外齿轮和内齿轮之间延伸。
旋转传送器被连接到输入轴上。在运行中,该传动装置将牵引机构从内齿轮的外圆周提起,将其按压在第一外齿轮的内圆周上和第二外齿轮的内圆周上。
传动装置包括空心驱动轴和凸轮盘,其中该凸轮盘和销环的销扣环(如果牵引机构被布置为销环)被布置在位于第一轴向平面和第二轴向平面之间的第三轴向平面内。
另外,谐波传动装置包括通过马达飞轮被支撑在内齿轮中的空心输出轴和通过踏板轴飞轮被支撑在空心输出轴中的踏板轴。该踏板轴被接收在谐波传动装置的传动装置外壳中。另外,该踏板轴包括用于马达飞轮的外圆周上的接收区域或接口,和用于踏板轴飞轮的与外圆周径向地相对的内圆周上的接收区域。
根据一个实施方案,发动机飞轮被布置为夹紧滚子飞轮(clamp rollerfreewheel),并且踏板轴飞轮被布置为棘爪飞轮。
输出轴在空心驱动轴的输出侧上轴向延伸,其中滚珠轴承被布置在空心输出轴和踏板轴之间,并且其中该空心输出轴包括用于输出元件的紧固区域,尤其是用于连接到牵引机构上的输出元件比如齿轮或滑轮。
在另一方面,本说明书公开了具有输入轴和输出轴的谐波销传动装置,该传动装置具有下列部件。
在该传动装置中,提供第一外齿轮和内齿轮,其中该内齿轮在第一轴向平面内相对于第一外齿轮同中心地被布置。第二外齿轮被布置在第二轴向平面内。具有销的销环在第一外齿轮和内齿轮之间延伸。
旋转传送器被布置在内齿轮和外齿轮的区域中。在运行中,该旋转传送器将销环的销从内齿轮的外圆周提起,并将销按压在第一外齿轮的内圆周上和第二外齿轮的内圆周上。
传送器包括空心驱动轴和凸轮盘,其中凸轮盘和销环的中心区域被布置在位于第一轴向平面和第二轴向平面之间的第三轴向平面内。
销环制成一个整体。尤其是,销环可以由金属制成。销环的销将由从销环的中心区域的两个轴向的相对侧伸出的伸出部分形成,该中心区域包括平滑的圆柱形内轴承表面和光滑的圆柱形外表面,该内轴承表面用于对轴承施加压力。
根据一个进一步的实施方案,该伸出部分在两个相对侧的第一侧上呈圆柱形,并且伸出部分在两个相对侧的第二侧上部分呈圆柱状,其中形成圆柱形的区域在径向方向上位于销环的外侧。
根据一个进一步的实施方案,该伸出部分包括在两个相对侧的第一侧的在销环的内侧的径向上的内圆形接合区域(inner rounded engagement region)和在销环外侧的径向上的外圆形接合区域(outer rounded engagement region)。另外,伸出部分包括在两个相对侧的第二侧的外圆形接合区域。
根据一个进一步的实施方案,轴承(比如滚动轴承或滚珠轴承或柔性滚动轴承或柔性滚珠轴承)被布置在凸轮盘和销环之间,并且其中该销环包括在内侧的用于支撑轴承的肩。
另一方面,本说明书公开了用于谐波销环传动装置的一整体销环(one-piece pinring),该一整体销环是整体成形的并且由金属制成。该销环包括由从销环中心区域的两个轴向的相对侧伸出的伸出部分形成的销。
在这种情况下,该中心区域包括用于对轴承施加压力的光滑的圆柱形内轴承表面,和用于对支撑圆筒施加压力的光滑的圆柱形外轴承表面。
根据一个进一步的实施方案,该伸出部分在两个相对侧的第一侧上呈圆柱形,并且该伸出部分在两个相对侧的第二侧上部分呈圆柱形。形成圆柱形的区域在径向上位于在销环的外侧。
根据一个进一步的实施方案,伸出部分包括在两个相对侧的第一侧在销环内侧的径向的内圆形接合区域和在销环外侧的径向的外圆形接合区域。另外,该伸出部分包括两个相对侧的第二侧的外圆形接合区域。
根据一个进一步的实施方案,在每种情况下在相对两个侧的第一侧上,切向布置的肋板(tangentially arranged web)被布置在伸出部分之间,其中伸出部分的截面的外边界线平滑地并入肋板的外边界线。在这里,“光滑”可以被理解为当对表面粗糙度平均时的连续的一阶导数。
根据一个进一步的实施方案,轴承(比如滚动轴承或滚珠轴承,或柔性滚动轴承或柔性滚珠轴承)被布置在凸轮盘和销环之间。在这种情况下,销环包括在内侧用于支持轴承的肩。
在另一个方面,本说明书公开了具有倾斜安装的轴承的谐波传动装置。
该传动装置包括第一外齿轮和相对于第一轴向平面内的该第一外齿轮同中心放置的内齿轮以及放置在第二轴向平面内的第二外齿轮。
牵引机构在第一外齿轮和内齿轮之间延伸。另外,提供了旋转传送器,其将牵引机构从内齿轮的外圆周提起,并将其按压在第一外齿轮的内圆周上和第二外齿轮的内圆周上。
传送器包括空心驱动轴和凸轮盘,其中凸轮盘和销环的销扣环被布置在位于第一轴向平面和第二轴向平面之间的第三轴向平面内。
踏板轴径向地被布置在输出轴内部,其中该踏板轴通过驱动侧踏板轴滚珠轴承(drive-side pedal shaft ball bearing)和由金属或金属合金组成的测力元件被安装在马达外壳内。
根据一个进一步的实施方案,测力元件包括内部环形部分,该内部环形部分通过紧固凸耳与外部环形部分连接,其中踏板轴滚珠轴承被插入到内部环形部分中。尤其是,这些紧固凸耳可以是以间隔45度分开的四个紧固凸耳。紧固凸耳也被称为测量凸耳。
外部环形部分被插入到马达外壳的圆柱形部分中。内部部分和外部部分相互径向偏移。另外,紧固凸耳被径向狭槽限定侧面边界,并且实质凹槽(material recess)径向地被提供在测量凸耳的外侧。因此,除其他外,测量凸耳的厚度减小,从而有利于测量凸耳的可变形性。
在至少两个测量带的表面,应变传感器(例如应变计)可以被应用于至少两个测量带。
另外,波形弹簧可被布置在测力元件和驱动侧转子滚珠轴承之间,尤其,该波形弹簧还可用于公差的补偿。
在另一方面,本说明书公开了具有形成为行星齿轮的曲柄齿轮(crank gear)的谐波销环传动装置。该谐波销环传动装置包括输入轴和输出轴,输入轴和输出轴还被称为驱动轴和从动轴。
再者,传动装置包括第一外齿轮和相对于第一轴向平面内的第一外齿轮同中心布置的内齿轮,以及被布置在第二轴向平面内的第二外齿轮。
牵引机构在第一外齿轮和内齿轮之间延伸。提供旋转传送器用于将牵引机构从内齿轮的外圆周提起,并将其按压在第一外齿轮的内圆周上。该传送器包括空心驱动轴和凸轮盘,其中该凸轮盘被布置在位于第一轴向平面和第二轴向平面之间的第三轴向平面内。
再者,踏板轴径向地被布置在输出轴内,并且行星齿轮和踏板轴飞轮被布置在踏板轴与输出轴之间的力流中。
根据一个实施方案,行星齿轮的行星架(planet carrier)被连接到踏板轴上,行星齿轮的环形齿轮包括用于连接到传动装置外壳上的连接区域,并且行星齿轮的太阳齿轮被安装在踏板轴上。踏板轴飞轮被放置行星齿轮的空心轴和输出轴之间,该行星齿轮的空心轴与太阳齿轮连接。
根据另一个实施方案,踏板轴飞轮被布置在曲轴和行星齿轮的行星架之间,其中行星齿轮的环形齿轮可旋转地被安装在谐波传动装置中,并且其中,行星齿轮的太阳齿轮适用于连接到谐波传动装置的固定外壳部分上。
另外,本说明书公开了张力轴传动装置(tension shaft transmission),其中齿几何结构可以特别设计为使得在内齿和外齿之间存在完全的齿接合。即使传送器包含偏心盘(eccentric disk)而不是椭圆形凸轮盘,也会出现这种情况。
张力轴传动装置(tension shaft transmission)主要有两种主要类型,即:第一种类型,具有驱动杯形状的张力调整轴(driven cup-shaped tensioning shaft)的设计,其包括用于输出轴的紧固区域;和第二种类型,具有可移动的第二外齿轮和圆柱形张力调整轴(cylindrical tensioning shaft)的设计。
张力轴传动装置包括具有内啮合齿的外齿轮和具有外啮合齿的张力调整轴,该外齿轮包括用于连接到传动装置外壳上的紧固区域,该张力调整轴相对于轴向平面内的外齿轮被同中心地放置。
旋转传送器(revolving transmitter)经布置适合用于连接到旋转输入轴上并且能够在运行期间将张力调整轴按压在外齿轮的内啮合齿上。为了这个目的,该传送器被放置在张力调整轴内并且该传送器的外圆周适合用于按压张力调整轴。
该传送器包括空心驱动轴和凸轮盘,其优选包括相对外齿轮中心轴偏心布置的圆形圆周或相对外轮中心轴同中心布置的椭圆形或椭圆形圆周(oval or ellipticalcircumference),其中滚珠轴承被布置在凸轮盘的圆周上,在椭圆形或椭圆形圆周的情况下,该滚珠轴承优选为柔性滚珠轴承。然而,下面指定的外齿轮的啮合齿特别适用于椭圆形传送器,并在这种情况下导致特别好的啮合。
张力调整轴的外啮合齿的齿冠的截面基本上相当于一段圆。因此,齿冠的截面相当于圆柱形销的一部分的截面,并且优选基本上相当于半圆形。
关于外齿轮的中心轴,外齿轮的内啮合齿基本上由到齿轮轨迹的外等距离限定,该到齿轮轨迹的外等距离由公式x(t)=r1*cost(t)+r2*cos((n+1)*t)+r3*cos((n+3)*t)和y(t)=r1*sin(t)-r2*sin((n+1)*t)+r3*sin((n+3)*t)定义,其中n+1是外齿轮的内啮合齿的齿的数目,其中半径rl、r2和r3大于零,其中半径r2>r3和rl>r2+r3的比例适用。下面的描述中给出了针对参数n和t以及半径的进一步条件。
坐标x和y与与外齿轮中心轴垂直布置的笛卡尔坐标系统(Cartesian coordinatesystem)有关,其原点位于外齿轮或传动装置的中心轴中。
尤其是,张力调整轴可以形成杯形状,其中在杯形状的底部,形成了紧固区域,用于紧固输出轴。这也可以通过张力调整轴与输出轴的整体形成这样一种方式来实现。
另外,在杯形状的底部可形成中心圆形开口,其中张力调整轴的紧固区域包括围绕中心圆形开口布置的紧固孔。尤其是对于齿轮传动马达,这种实施例可能是有利的。
根据一个替代实施方案,该张力调整轴具有圆形圆筒的形状,其中传动装置包括第二可旋转布置的外齿轮,该外齿轮包括用于紧固输出轴的紧固区域,其中外齿轮的内啮合齿是由与第一外齿轮的内啮合齿相同的结构或公式决定的。
例如,表达“基本上”,尤其涉及啮合齿,可以指相对说明书参照图117、118提到的距离最大5%或10%偏差。
或者,外齿轮啮合齿的形状也可以通过明确指定周转圆结构来指定,根据该结构,外齿轮的内啮合齿的齿表面是由作为循环角的函数的距内齿轮中心轴的径向距离决定的。在这种情况下,距中心轴的径向距离反过来是由到齿轮轨迹的内等距离决定的,其中齿轮轨迹上的位置在每种情况下是由循环圈矢量(cycle vector)、第一周转圆矢量(firstepicycle vector)和第二周转圆矢量(second epicycle vector)的矢量之和决定的。
另外,循环圈矢量的尾部位于中心轴上,第一周转圆矢量的尾部位于循环圈矢量的端部,并且第二个周转圆矢量的尾部位于第一周转圆矢量的端部。
另外,第一周转圆矢量的周转圆角度为循环圈角度的n+1倍,并且第二周转圆矢量的周转圆角度为循环圈角度的n+3倍,其中n是谐波销环传动装置的销的数目,其至少为4。
另外,循环圈矢量的长度大于第一周转圆矢量和第二周转圆矢量的长度之和,并且第一周转圆矢量的长度大于第二周转圆矢量的长度。
另外,本说明书公开了两级减速齿轮,其包括固定地固定在传动装置外壳上的具有第一内啮合齿的外齿轮,其中外齿轮包括用于与传动装置外壳连接的紧固区域。
可旋转地安装在传动装置外壳上的外齿轮被提供有第二内啮合齿,其中外齿轮包括用于连接到输出轴上的紧固区域。
两部分的(two-part)或两节的(two-section),但仍然是一整体的销环相对外齿轮同中心地被布置,其中两部分的一整体销环包括第一外啮合齿和第二外啮合齿。两部分的一整体销环的第一外啮合齿与静止外齿轮的内啮合齿接合。两部分的一整体销环的第二外啮合齿与可旋转外齿轮的内啮合齿接合。
旋转传送器被布置以将两部分的一整体销环按压在静止外齿轮的内啮合齿和可旋转外齿轮的内啮合齿上。滚珠轴承被布置在旋转传送器的圆周上。
尤其是,为了获得高的减速,静止外齿轮的内啮合齿的齿的数目可以大于第一外啮合齿的齿的数目,并且可旋转外齿轮的内啮合齿的齿的数目可以大于第二外啮合齿的齿的数目,其中进一步地,静止外齿轮的齿的数目大于可旋转外齿轮的齿的数目,并且第一外啮合齿的齿的数目大于第二外啮合齿的齿的数目。
另外,传送器可以包括相对固定外齿轮的轴偏心布置的圆环。偏心传动装置提供了不需要可变形轴承的特别简单和结实的设计。
尤其是,第一外啮合齿的齿冠的截面和第二外啮合齿的齿冠的截面可以基本上相当于一段圆,优选半圆形。因此,啮合齿的几何结构对应于圆柱形销,这在偏心传动装置中特别有利。
另外,第一外啮合齿的齿冠的截面和第二外啮合齿的齿冠的截面基本上可以相当于到齿轮轨迹的内等距离,尤其是为销半径的距离,其由公式x(t)=r1*cos(t)+r2*cos(nt)和y(t)=r1*sin(t)+r2*sin(nt)定义,其中下列适用于半径,r2:rl>0,r2>0和rl>r2。尤其是,啮合齿可以沿整个圆周相当于这种形状,而不仅仅是在齿冠区域。
这同样适用于销环的啮合齿。因此,第一外啮合齿的齿冠的截面和第二外啮合齿的齿冠的截面可以基本上相当于到齿轮轨迹的外等距离,尤其为销半径的距离,其由公式x(t)=r1*cos(t)+r2*cos(nt)和y(t)=r1*sin(t)-r2*sin(nt)定义,其中下述适用于半径rl,r2:rl>0,r2>0和rl>r2,并且其中对于外齿轮啮合齿,rl、r2和n具有相同的值。尤其是,这种啮合齿形状可适用于沿啮合齿的整个圆周,而不仅仅是齿冠区域。
另外,本说明书公开了用于测定作用在曲轴上径向力的测力元件,该测力元件具有用于接收轴承的环的接收套管、用于将测力元件连接在传动装置外壳内的紧固环以及提供在紧固环上用于轴向支撑轴承的环的轴向支撑区域。
另外,提供用于接收接收套管的径向力的测量区域,其将接收套管与紧固环连接,其中应变传感器被连接到至少两个测量区域。
另外,本说明书公开了具有外传动飞轮和内踏板轴飞轮的飞轮组件。该飞轮组件包括空心驱动轴、空心输出轴和踏板轴。踏板轴、空心输出轴和空心驱动轴彼此同中心地布置。
此外,空心输出轴径向地被放置在空心驱动轴内,并且踏板轴径向地被放置在空心输出轴内,其中踏板轴飞轮被布置在踏板轴和空心输出轴之间。传动飞轮与踏板轴飞轮相对地被布置在空心输出轴上。该空心输出轴包括在各自的飞轮的区域的内侧和外侧上的适合区域(adapted areas)。
因此,成对的飞轮以空间节省的方式在踏板轴的区域被整合在驱动器中,无需分开的外环或内环。在这种情况下,外飞轮尤其可以是夹紧滚子飞轮并且内飞轮特别可以是棘爪飞轮。然而,飞轮也均可以是夹紧滚子飞轮。其它组合也是有可行的。
另外,本说明书公开了一整体销环,其优选连同偏心传动装置使用。
根据第一个实施方案,该一整体销环是由金属制成的,其中销扣环和销的装置(其在轴向在销扣环的两个相对侧伸出)一整体制作。
尤其是,销可以在圆周方向上彼此连接,这提供额外的稳定性并且能够实现更有效的生产。
另外,销可以作为两半销(half pins)(该两半销适合用于接合内啮合齿)在两个相对侧的第一侧成形并且销在相对侧的第二侧可以作为整销(whole pins)成形(该整销适合用于接合内啮合齿并且用于啮合与内啮合齿相对的外啮合齿)。因此,可节省重量和材料。
在进一步的实施方案中,一整体销扣环包括在内侧的光滑的内圆周并且包括在外侧的圆形的凸起,凸起与销扣环一整体制作。这个实施方案例如适合于具有偏心的装置的两级减速齿轮(two-stage reduction gear)。
另外,至少一个圆形凸起的端部可以包括半圆形截面。因此,可使用相同的啮合齿,其还适用于具有圆柱形销的销环。
另外,本说明书公开了用于具有第一外齿轮和第二外齿轮的包括支撑环的减速齿轮的支撑环组件,第一外齿轮具有第一内啮合齿并且第二外齿轮具有第二内啮合齿,其中第一外齿轮和第二外齿轮被插到在相对侧的支撑环中,并且其中支撑环包括紧固区域(例如轴向孔)用于连接到传动装置外壳上。
尤其是,第一外齿轮和第二外齿轮可以由塑料制成。另外,第一外齿轮和第二外齿轮可以分别通过销开槽连接(pin groove connection)与支撑轮连接,便于它们能够容易地被组装。
另外,本说明书公开了用于减速齿轮的一整体转子-传送元件(one-piece rotor-transmitter element),其包括包括在第一侧用于紧固转子包(rotor package)的紧固区域的空心轴并且包括在与第一侧相对的第二侧的凸轮盘,其中凸轮盘的外圆周被配置为用于滚珠轴承的接收区域。
尤其是,一整体转子传送元件可以由铝制成。另外,一整体转子-传送元件的中心轴可以被设计尺寸使得踏板轴可以穿过空心轴。
在进一步的实施方案中,凸轮盘包括相对空心轴的中心轴偏心布置的圆形圆周。在一个替代实施方案中,凸轮盘包括相对空心轴的中心轴的椭圆形圆周。
另外,本说明书公开了提供加速传动的曲柄齿轮。根据第一个实施方案,曲柄齿轮包括驱动轴,尤其是具有被布置在驱动轴上的行星齿轮的曲轴或踏板轴,其中行星齿轮的行星架固定地被连接到驱动轴上,行星齿轮的环形齿轮包括用于连接到传动装置外壳上的紧固区域和用于扭矩传感器的接收区域,并且行星齿轮的太阳齿轮被配置为相对驱动轴同中心布置的环形齿轮,并且其中太阳齿轮被连接到行星齿轮的空心输出轴,该空心输出轴可旋转地被安装在驱动轴上。
根据第二实施方案,曲柄齿轮包括驱动轴,尤其是曲轴或踏板轴,其中行星齿轮被布置在驱动轴上,其中行星齿轮的行星架通过飞轮被安装在驱动轴上,行星齿轮的太阳齿轮包括用于连接到传动装置外壳上的紧固区域和用于扭矩传感器的接收区域,并且行星齿轮的环形齿轮包括用于支撑在传动装置外壳上的滚珠轴承的接收区域。
根据第三实施方案,曲柄齿轮包括驱动轴,尤其是曲轴或踏板轴,其中行星齿轮被布置在驱动轴上,其中行星齿轮的行星架包括用于连接到传动装置外壳上的紧固区域,其中行星齿轮的空心轴被固定连接到驱动轴上,并且其中行星齿轮的太阳齿轮被配置为空心轴,该空心轴相对驱动轴同中心地被布置,并且可旋转地被安装在驱动轴上。
另外,本说明书公开了摆线齿轮,该摆线齿轮包括下列部件:传动装置外壳、具有固定在传动装置外壳上的内啮合齿的外齿轮和与外齿轮同中心布置的输入轴,其中该输入轴包括驱动侧偏心盘(drive-side eccentric disk)和输出侧偏心盘(output-sideeccentric disk),在驱动侧偏心盘上布置有第一滚珠轴承,在输出侧偏心盘上布置有第二滚珠轴承。
具有外啮合齿的驱动侧内齿轮被安装在第一滚珠轴承上,并且具有外啮合齿的输出侧内齿轮被安装在第二滚珠轴承上。该驱动侧内齿轮和输出侧内齿轮被放置在外齿轮内,并且驱动侧内齿轮和输出侧外齿轮的外啮合齿分别与外齿轮的内啮合齿接合。
尤其是,摆线齿轮可以包括安装在输入轴中的曲轴,和安装在驱动侧的曲轴上的上面描述的测力元件。
另外,输入轴可以被配置为上述的一整体转子传送元件。
根据另一个实施方案,摆线齿轮包括安装在输入轴内的曲轴,并且其中曲轴包括上述的行星齿轮之一,其中曲轴构成行星齿轮的驱动轴。
根据一个进一步的实施方案,第三滚珠轴承被放置在输出侧偏心盘的输出侧的输入轴上,其中从动滑轮被布置在第三滚珠轴承上,其中该从动滑轮包括承载销(carrierpin),该承载销接合在驱动侧内齿轮和输出侧内齿轮的轴向连续布置的开口,其中输出轴径向地形成在从动滑轮内部。
在这种情况下,输出轴径向地形成在从动滑轮内部,其中第三滚珠轴承被布置在输出轴的内肩上。另外,内齿轮滚珠轴承相对于轴承的中心在轴向上与第三滚珠轴承斜对地被布置在输出轴的外肩上,其中内齿轮滚珠轴承被支撑在传动装置外壳的外壳罩上。
根据另一个替代实施方案,至少一个内齿轮包括第一啮合齿和第二外啮合齿。摆线齿轮还包括具有内啮合齿的可旋转外齿轮,其中第二外啮合齿接合可旋转外齿轮的内啮合齿,并且其中可旋转外齿轮包括用于安装输出轴的紧固区域。因此,可以提供两级减速。
另外,内啮合齿可以由外齿轮的内表面形成,或由静止销装置形成,滚子被布置在静止销装置上。
参照下面的图,本说明书的主题将在下面更详细地解释。
其中
图1是谐波销环传动装置的截面视图,
图2显示了图1的传动装置的分解图的驱动侧部分,
图3显示了图1的传动装置的分解图的输出侧部分,
图4是图1的传动装置的内部部分的分解图,
图5显示了图1的传动装置的传动组件的透视图,
图6显示了图1的传动装置的底架轴承组件(bottom bracket bearingassembly),
图7是图6中显示的底架轴承组件的截面视图,
图8显示了图1的传动装置在组装状态的驱动侧透视图,
图9显示了图1的传动装置在组装状态的输出侧透视图,
图10显示了根据图1到9的传动装置的安装概念将轴向力传递到外壳中,
图11具有偏心盘的谐波销环传动装置的截面视图,
图12是图11的传动装置的分解图,
图13是图11的传动装置的组件的侧视图,
图14是图13的组件的截面视图,
图15显示了图11的传动装置的销环的输出侧平面视图,
图16显示了图15的销环的截面,
图17显示了图15的销环的部分视图,
图18显示图15的销环的输出侧平面视图,以及
图19显示了图11的传动装置的输出侧平面视图,
图20显示了图11的传动装置中的扭矩曲线,
图21显示了从驱动侧看,测力元件的透视图,
图22是从驱动侧看,测力元件的平面视图,
图23是从输出侧看,测力元件的平面视图,
图24是测力元件沿图22的剖面线A-A的截面视图,
图25显示了测力元件的侧视图,
图26是从输出侧看,测力元件的透视图,
图27显示了从输出侧看,测力元件的平面视图,
图28是沿着图27中交叉线A-A的截面视图,
图29是沿着图27中交叉线B-B的截面视图,
图30显示了具有图21中的测力元件的谐波销环传动装置,
图31显示了图30的销环传动装置的一部分,
图32显示了具有测力元件的倾斜安装的轴承(obliquely mounted bearing)的截面图,
图33显示了具有测力元件的倾斜安装的轴承的第一截面图,
图34显示了具有测力元件的倾斜安装的轴承的又一截面图。
图35显示了扭矩传感器的第一个实施方案,
图36显示了扭矩传感器的第二个实施方案,
图37显示了扭矩传感器的第三个实施方案,
图38显示了扭矩传感器的第四个实施方案,
图39显示了具有以90度间隔的两对相对的应变计的扭矩传感器的第五个实施方案,
图40显示了具有两个相邻的相对的应变计对的扭矩传感器的第五个实施方案,
图41显示了根据图38的力测量装置的一系列测量值,
图42显示了相比在可变形元件的直接扭矩测量,根据图37的力测量装置的又一系列的测量值,
图43是具有测力元件的类似于图29的HPD传动装置的另一HPD传动装置的剖视图,
图44显示了在图43中显示的在测力元件区域的HPD传动装置的细节放大图,
图45是飞轮组件的分解图,
图46显示了图44的飞轮组件(去掉侧罩)的输出侧视图,
图47是图45的飞轮组件、踏板轴和传动装置内齿轮的截面视图,
图48显示了图45的飞轮组件(去掉侧罩)的输出侧透视图,
图49显示了图45的飞轮组件(去掉侧罩)的驱动侧透视图,
图50是图45的飞轮组件的踏板曲柄的侧视图,
图51是具有输出轴的图45的飞轮组件的侧视图,
图52显示了在轴向的踏板轴的俯视图,
图53显示了输出轴的输出侧俯视图,
图54显示了输出轴的驱动侧俯视图,
图55显示了传动飞轮的飞轮支撑笼,
图56显示了传动飞轮的夹紧体环(clamping body ring),
图57显示了具有输出轴和传感器装置的飞轮组件的侧视图,
图58显示了飞轮组件沿图57的剖面线D-D的又一截面视图,
图59显示了从输出侧看,图57的飞轮组件的截面视图,
图60是具有夹紧滚子飞轮的谐波销环传动装置的截面,
图61是沿着图61中的交叉线得到的具有谐波销环的传动装置的齿轮传动马达的截面视图,
图62显示了在输出侧的齿轮传动马达的侧视图,
图63显示了图60的齿轮传动马达的分解图的驱动侧部分,
图64显示了图60的齿轮传动马达的分解图的输出侧部分,
图65显示了从输出侧看,图60的齿轮传动马达的透视图,
图66显示了从输出侧看,图60的齿轮传动马达的透视图,
图67显示了具有被布置在踏板轴上的行星齿轮的谐波销环传动装置,其中输出通过行星架进行,
图68显示了图67的行星齿轮组件的透视图,
图69显示了图68的行星齿轮组件的侧视图,
图70显示了沿图69的交叉线C-C的截面,
图71显示了沿图69的交叉线B-B的截面,
图72显示了具有被配置在踏板轴上的行星齿轮的谐波销环传动装置,其中输出通过环形齿轮进行,
图73显示了图67的行星齿轮组件的透视图,
图74显示了图68的行星齿轮组件的侧视图,
图75显示了沿图74中交叉线C-C的截面,以及
图76显示了沿图74中交叉线B-B的截面,
图77是用于具有摆线齿轮的电动自行车的马达齿轮组的截面视图,
图78是图77的马达齿轮组的分解图,
图79是在输出侧的图77的摆线齿轮的侧视图,
图80显示了图77中显示的摆线齿轮沿着图79中交叉线A-A的截面,
图81是图79的侧视图,其中图79中隐藏的部件由虚线表示,
图82显示了具有张力轴传动装置的马达齿轮组的截面,
图83显示了图82的张力轴传动装置的分解图,
图84显示了图82的张力轴传动装置的驱动侧侧视图,
图85显示了沿着图84中剖面线A-A的截面,
图86显示了沿着图84中剖面线B-B的截面,
图87显示了图84中细节“C”的细节放大图,
图88显示了在组装状态下张力轴传动装置的驱动侧透视图,
图89显示了具有两部分销环的两级传动齿轮(two-stage transmissiongearing)的侧视图,
图90是沿着图89中截面线A-A得到的两级减速齿轮的截面视图,
图91是图89的侧视图,其中在图89的视图中隐藏的部件由虚线表示,
图92是输出侧的图82的两级减速齿轮的四分之三截面,
图93显示了图92中四分之三截面的输出侧透视图,
图94显示了具有椭圆形凸轮盘的HPD-F传动装置,
图95显示了具有单偏心盘的HPD-E传动装置,
图96显示了用于HPD-E传动装置的内齿轮啮合齿的周转圆结构(epicyclicconstruction),
图97显示了用于HPD-E传动装置的外齿轮啮合齿的周转圆结构,
图98显示了用于HPD-F传动装置的内齿轮啮合齿的周转圆结构,
图99显示了用于HPD-F传动装置的外齿轮啮合齿的周转圆结构,
图100显示了图98在第一角位置的周转圆结构的应用,
图101显示了图100在第二角位置的周转圆结构,
图102显示了图100在第三角位置的周转圆结构,
图103显示了图100在第四角位置的周转圆结构,
图104显示了图97在第一角位置的周转圆结构的应用,
图105显示了图11在第二角位置的周转圆结构。
图106显示了图11在第三角位置的周转圆结构。
图107显示了图11在第四角位置的周转圆结构,
图108显示了根据图3和图4的结构,图2的传动装置的齿几何结构,
图109是图95的传动装置在输出侧的俯视图。
图110显示了图2的传动装置的截面视图。
图111是图95的传动装置在驱动侧的俯视图,
图112显示了根据图96和图97的结构,用于具有55个销的另一个HPD-E传动装置的啮合齿几何结构和相关的齿轮轨迹,
图113显示了根据图98和图99的结构,用于具有150个销的HPD-F传动装置的啮合齿几何结构,
图114显示了图113的内齿轮啮合齿的啮合齿几何结构和相关的齿轮轨迹,
图115显示了根据图94的传动装置的磨损的啮合齿,和相应的适合的齿几何结构,
图116显示了具有根据图98和99中显示的周转圆结构的啮合齿和整体形成的销环的HPD-F传动装置的细节,
图117显示了由包络曲线定义的齿轮廓的公差范围,以及
图118显示了由轮廓移位定义的齿轮廓的公差范围,
图119显示了第一驱动器的示意图,
图120显示了又一驱动器的示意图,
图121显示了应变波驱动器的示意图,
图122显示了谐波销环驱动器的示意图,
图123显示了偏心驱动器的示意图,
图124显示了具有应变波形齿轮(其类似于图83的应变波形齿轮)的马达齿轮组的驱动侧视图,
图125是沿着图124中交叉线A-A切割的图124的马达齿轮组的透视截面视图,以及
图126显示了沿着图124中交叉线A-A的截面。
在下面的描述中,提供了细节以阐明说明书的实施方案。然而,对本领域技术人员来说,应当很明显地是,没有这些细节,实施方案是可以实施的。
图1显示了谐波销环齿轮10的截面视图。图1中截面平面A-A被标记在图9中。在图1中,左侧对应于驱动侧,并且右侧对应于谐波销环齿轮10的输出侧。根据在右侧的驱动器的常规布置,图10的查看方向是朝着行进的方向。
谐波销环齿轮10的定子组件的定子20被放置在马达外壳22中。定子20包括用于连接到三相逆变器的三个相上的三个单独的线圈21。定子20的三个线圈通过三个端子25被连接到三相逆变器,其中一个被显示在图1中。
该三相逆变器被配置为被布置在印刷电路板23上的电力电子元件(powerelectronics),其中印刷电路板23被布置在冷却罩24中,冷却罩24被安装在驱动侧的马达外壳22上。印刷电路板23被配置为环形盘,该环形盘位于马达外壳和冷却罩的圆柱形伸出部分外面,这样位于冷却罩上的马达电子元件是密封的,防传动装置的油脂。
在中心延伸穿过马达外壳22的踏板轴35在输出侧是台阶式的,并且包括三个台阶,三个台阶的直径从外向内增大,并且在每个台阶上都布置有轴封件50,输出侧踏板轴滚珠轴承46和踏板轴飞轮149。踏板轴35的直径在驱动侧也是台阶式的并且包括两个台阶,其中在外台阶上布置有轴封件和传感器环68,并且在内台阶上布置有滚珠轴承45。阶梯形状的踏板轴还被显示在图4的透视图中。
配备有永磁体的外转子轴26被径向放置在定子20内部。这个外转子轴也被称为“转子包(rotor package”。外转子轴26包括在它的内侧的弹性区域,该弹性区域被插在内转子轴27上。在内转子轴27上,偏心布置的椭圆形凸轮盘28形成在输出侧,这被更详细地显示在图3中。
内转子轴27在马达外壳22内在驱动侧向外被驱动侧转子滚珠轴承29支撑。即,驱动侧转子滚珠轴承29的外环被放置在马达外壳22的圆柱形凹槽内。
此外,内转子轴27在输出侧被安装在输出侧转子滚珠轴承30内,输出侧转子滚珠轴承30径向向外位于内齿轮7。内齿轮7的空心轴在输出侧与内齿轮7的环形部分整体连接,内齿轮7的环形部分包括外啮合齿5.
内齿轮7的空心轴反过来通过内齿轮滚珠轴承31径向向外安装在外壳罩32上,外壳罩32通过螺丝33拧到马达外壳上。内齿轮滚珠轴承31在轴向上从输出侧转子滚珠轴承30向输出侧偏移并且在径向上向外面偏移。另外,内齿轮滚珠轴承31与输出侧转子滚珠轴承30在轴向上重叠。
在内转子轴27的凸轮盘28上,柔性滚珠轴承或薄片滚珠轴承33被夹紧,其中内环和外环是可变形的。具有销101的销扣环103对柔性滚珠轴承33施加压力,其中销101被保持在销扣环的内侧上的圆柱形凹槽内。根据图1的实施方案,销101彼此连接。销环103的销101使柔性滚珠轴承33和销扣环103在轴向上在两边伸出。为了简单起见,包括销扣环103和销101的销环组件下面也将被称为销环102。
凸轮盘28和柔性滚珠轴承33一起形成传送装置(transmitter arrangement),该传送装置使扭矩转变成径向力。可以使用钢丝滚道轴承(wire-race bearing)或没有外环的柔性滚珠轴承,或不同类型的柔性滚珠轴承,而不是具有柔性内环和外环的柔性滚珠轴承。
外壳罩32在马达外壳的输出侧利用紧固螺丝34被拧到马达外壳上。此外,驱动侧外齿轮8'和输出侧外齿轮8被插入到支撑环36中并且通过螺丝34被拧到支撑环36上。支撑环36在轴向上被分为两个相互镜像对称的半部分,两个半部分一起形成销扣环103的滚道(raceway)67。
驱动侧外齿轮8'和输出侧外齿轮8在轴向上被布置在凸轮盘28和柔性滚珠轴承33外面。在径向上,驱动侧外齿轮8'与销101的区域相对,该区域使销扣环103在驱动侧在轴向上伸出。在径向上,输出侧外齿轮8与销101的区域相对,该区域使销扣环103在输出侧在轴向上伸出。
在驱动侧,驱动侧垫片盘37被布置在马达外壳22内,使得它在轴向上面向销101的驱动侧端面。同样地,在输出侧,输出侧垫片盘38被布置在马达外壳22内,使得它在轴向上面向销101的输出侧端面。
输出轴39被径向放置在内齿轮7的空心轴内面,其中传动飞轮40被放置在内齿轮7的空心轴和输出轴39之间。输出轴39被径向向外安装在输出侧输出滚珠轴承41内,其被插入外壳罩32的圆柱形凹槽或肩中。输出轴39的输出侧区域使外壳罩32在轴向上伸出。齿盘适配器43被安装在输出轴39上并且通过拧进输出轴39的内螺纹的圆形输出螺母44来保持。
踏板轴35一部分被放置在转子轴27的内部,一部分被放置在输出轴39的内部,并且与转子轴27和输出轴39同中心。踏板轴35通过驱动侧踏板轴滚珠轴承45被径向向外安装在测力元件47内,踏板轴35反过来插入马达外壳22中。印刷电路板48,也称为“PCB力传感器”与评估电子元件一起被固定到测力元件47上并且印刷电路板48的连接器通过带状电缆63被径向向外导向并且与印刷电路板23上的电子元件相连。
测力元件47包括产生电信号的应变计,电信号对应于测力元件47的变形,测力元件47的变形起使驱动侧踏板轴滚珠轴承暂停的作用。测力元件47包括四个肋板,四个肋板在圆周方向上按45度间隔被布置并且与环相连接,在该环中插入有输出侧底架滚珠轴承的外环。在每种情况下,在这些肋板中的每一个上都应用有与环形印刷电路板22电连接的应变计。
在输出侧踏板轴滚珠轴承46的驱动侧方向上,踏板轴飞轮49被布置在踏板轴35和输出轴39之间。传动飞轮40,内齿轮7的空心轴和内齿轮滚珠轴承31遵循径向向外。可以安装两个相邻的飞轮或单个飞轮和相邻的滚动轴承(比如滚针轴承),而不是单个踏板轴飞轮49。
在输出侧踏板轴滚珠轴承46的输出侧,内轴密封环50被插在踏板轴35和与输出侧踏板轴滚珠轴承46相对的输出轴39之间。此外,外轴密封环51在输出侧输出滚珠轴承46的对面被放置在输出轴39和外壳罩32之间。另一个轴密封环52在驱动侧被布置在冷却罩24和踏板轴35之间。O型环42被径向向外插在输出侧外齿轮8和外壳罩32之间。
在运行中,输入扭矩经由定子20通过电磁力作用被传递到外转子轴26并且从外转子轴26被传递到转子轴27,输入扭矩通过凸轮盘28和柔性滚珠轴承33被转变成径向力。这个径向力在外齿轮8、8'的内啮合齿6、6'和内齿轮7的外啮合齿5的齿面被转变成输出扭矩,其中内齿轮7被驱动,并且外齿轮8、8'被固定在外壳上。输出扭矩通过减速齿轮比比输入扭矩大。
由内齿轮7的外啮合齿5形成的内啮合齿位于输出侧外齿轮8的内啮合齿6对面,从而提供输出扭矩,尤其是通过既与外啮合齿5又与内啮合齿6,6'邻接的那些销101。
图2显示了图1的传动装置的分解图,其中,从驱动侧到输出侧看,显示驱动侧滚珠轴承29,内转子轴27,凸轮盘28,输出侧转子滚珠轴承30,第二外齿轮8',柔性滚珠轴承33,具有销101的销扣环103,支撑环36,第一外齿轮8,具有内齿轮空心轴的内齿轮7和内齿轮子滚珠轴承31。
外齿轮8、8'的每一个都包括轴颈(journals)53,该轴颈从各自的外齿轮8、8'径向向外伸出并且以有规律的间隔分布在外齿轮8、8'的圆周上。支撑环36在径向两对面上包括径向狭槽54,对应于journals 53并且分布在圆周上。另外,提供了螺纹孔55用于拧紧该外齿轮,在图2的实施方案中,该螺钉孔一部分位于外齿轮8,8'中,一部分位于支撑环36中。
在驱动侧转子滚珠轴承29与马达外壳22之间,波形弹簧61被布置在驱动侧转子滚珠轴承29的驱动侧上,并且垫片环62,在驱动侧滚珠轴承29的输出侧,被布置在驱动侧转子滚珠轴承29与外转子轴26之间。
具体地,支撑环36可以由铝制成,并且外齿轮8,8'由塑料制成,比如聚酰胺66(PA66),其中支撑环36可以特别通过铝压铸制成,并且该外齿轮可以特别通过塑料注塑成形制成。此外,内转子轴27可以由铝制成。
如图1所示,螺钉34延伸穿过传动装置罩32、第一外齿轮8、第二外齿轮8'和支撑环36进入组装状态的马达外壳22。
图3显示了图1的传动装置的驱动侧部件的分解图,其中从驱动侧看,显示了冷却罩24、印刷电路板23、具有定子20和线圈21或具有线圈21的马达外壳22、印刷电路板48、测力元件47、波形弹簧61、驱动侧垫片盘37、具有内啮合齿6'的第二外齿轮8'、驱动侧转子滚珠轴承29、垫片环62、外转子轴26和内转子轴27的一部分。
图3显示了图1的传动装置的输出侧部件的分解图,其中从驱动侧看,显示了具有凸轮盘28的内转子轴27,输出侧转子滚珠轴承30、具有销扣环103和销101的销环102、支撑环36、输出侧外齿轮8、具有外啮合齿5的内齿轮7、输出轴37、传动飞轮40、O型环、输出侧垫片盘38、内齿轮滚珠轴承31、具有拧紧螺钉34的外壳罩32和轴密封环50。
如图3所示,传动飞轮40包括布置在夹紧体支撑笼65内的螺旋弹簧圆柱形滚子64。为了按压圆柱形滚子64,在夹紧体支撑笼65中提供了螺旋弹簧66。
图4显示了图1的传动装置的内部组件的分解图,特别是踏板轴飞轮49。从驱动侧看,图4详细地显示了传感器环68、驱动侧踏板轴滚珠轴承45、踏板轴35,踏板轴飞轮49、输出侧踏板轴滚珠轴承46、垫片69、齿盘适配器43、波形弹簧70、内轴封件50,O型环76和输出螺母44。
如图4所示,踏板轴飞轮49包括形成在踏板轴35上的齿片形状的台阶71。棘爪73和螺旋弹簧72被布置在台阶71之间。在该踏板轴的两端,布置了踏板曲柄的拧紧区域74、75,如截面的图1所示。
图5显示了组装状态的图1的传动装置的内部组件的透视图。为了清楚起见,内齿轮7和柔性滚珠轴承33在图5中被省略了。
图6显示了图1的传动装置10的踏板轴组件80或踏板轴单元80,其中驱动侧在右边,输出端在左边。踏板轴组件80包括飞轮组件81和传感器组件82。图6的视图的查看方向是逆着安装状态中的驱动方向。
图7显示了沿交叉线D-D,图6的飞轮组件81的截面,该截面是从输出侧查看的,其中在背景中,属于传感器组件82的扁平电缆63是可见的。此外,在测力元件47的右侧,螺钉的螺旋头可以被看到,环形印刷电路板23利用该螺钉被拧到测力元件47上。
飞轮组件81包括踏板轴飞轮49和传动飞轮40,其中输出轴39另外被配置为踏板轴飞轮49的外环和传动飞轮40的内环。如图7所示,踏板轴飞轮49被配置为棘爪飞轮,而传动飞轮40配置为具有圆柱形夹紧滚子64的夹紧滚子飞轮。输出轴39的内圆周形成一个锯齿形阶梯,它的台阶形成棘爪73的限位物,棘爪73被螺旋弹簧72按压向输出轴39的内圆周。
同样地,输出轴39的外圆周形成锯齿形阶梯,也称为“星形”,它的台阶形成传动飞轮40的圆柱形滚子64的限位物。飞轮支撑笼65和圆柱形滚子64因此被螺旋弹簧66按压向驱动轴39的外圆周,螺旋弹簧66被布置在输出轴39的外圆周与飞轮支撑笼65之间。
驱动轴39的台阶被布置为使得踏板轴飞轮49的自由转动方向和传动飞轮40的自由转动方向为图7视图中的逆时针方向进行。在每个情况下,这种自由转动方向与各自的驱动方向或锁定方向相反。
因此踏板轴35可沿顺时针方向驱动输出轴39只要输出轴39的移动不比踏板轴35快,并且传动飞轮40的外环可沿顺时针方向驱动输出轴39只要输出轴39的移动不比该外环快,传动飞轮40的外环由内齿轮5的内部部分形成。在每个情况下,飞轮39、40的驱动和锁定方向分别通过箭头指示在图7中。
图10是一个简化的截面视图,说明了用于图1的传动装置的测力元件47和斜安装的轴承的使用。为简单起见,电动马达和电动马达的驱动机构在这个说明中省略了,所以踏板轴35直接安装在外壳罩32'上。
根据图10,驱动侧踏板轴滚珠轴承45和输出侧踏板轴滚珠轴承46各自被配置为角接触滚珠轴承,该角接触滚珠轴承可在一定程度上接收轴向力。可提供除了接收径向力之外还可接收轴向力的其他类型的轴承(比如锥形滚子轴承),而不是滚珠轴承。然而,这通常比使用滚珠轴承昂贵。
测力元件47通过轴承45被安装在踏板轴35上,该测力元件包括支撑凸耳91和测量凸耳90。支撑凸耳91在轴向上被支撑在滚珠轴承的外环上并且测量凸耳90在径向上被支撑在该外环上。应变计与至少两个测量凸耳90附接(连接)。滚珠轴承45的内环朝向踏板轴35的中心紧靠在踏板轴35的肩或台阶上。
滚珠轴承46的内环朝向踏板轴35的中心通过波形弹簧70紧靠在踏板轴35的肩上。滚珠轴承46的内环通过垫片盘紧靠在传动装置罩44'上。
在运行中,骑车人通过踏板曲柄将径向力传递到踏板轴35。这些径向力被测量凸耳90接收并且导致测量凸耳90的变形,该变形通过应变计测定。相比之下,滚珠轴承45的外环上的轴向力不会导致第二凸耳的变形。而是,该轴向力被测力元件47的支撑凸耳91吸收,由此滚珠轴承45被横向保持。
与测力元件上的骑车人的力相比,任何通过辅助驱动的现有扭矩都不会导致或者仅仅稍微导致第二个凸耳的变形。因此,骑车人的贡献可以单独确定。另外,还可提供角位置传感器,借助该传感器踏板曲柄的位置可被确定,从而确定踏板的杠杆臂。通过适当的计算模型(该模型通过存储的程序和/或电路实现)骑车人提供的扭矩可以根据测量的径向力来重建。
图10根据图1到9的传动装置的安装概念说明了外壳中的轴向力的传递。
如图10右下角所示,踏板轴35的输出侧轴向力通过踏板轴35的肩、输出侧踏板轴滚珠轴承46、波形弹簧70、输出螺母44、输出空心轴39的内螺纹,输出空心轴39,输出空心轴39的台阶,输出滚珠轴承41、外壳罩32、螺钉34和螺纹60被传递进入到外壳22中。
踏板轴35的驱动侧轴向力通过踏板轴35的驱动侧台阶123、驱动侧踏板轴滚珠轴承45、测力元件47的轴向支撑凸耳和测力元件47的安装环被传递进入到外壳22中。
如图10右上方所示,转子轴28的输出侧轴向力通过输出侧转子滚珠轴承30、内齿轮7和内齿轮滚珠轴承31被传递进入到外壳罩中。从那里,该轴向力通过螺钉34被传递进入到外壳22中,如图10中的右下角所示。
转子轴27的驱动侧轴向力通过转子轴27的肩、外转子轴26、垫片环62、驱动侧滚珠轴承29和波形弹簧61被传递进入到外壳22中。
此外,设置在凸轮盘上的滚珠轴承33上的轴向力通过内齿轮7和滚珠轴承31被传递进入到传动装置外壳22中。其反作用力通过凸轮盘28的台阶9被传递进入到转子轴27中,并且从那里通过面描述的路径被传递进入到外壳22中。
内齿轮7外圆周径向向内逐渐变细,这样只有滚珠轴承33的外环紧靠内齿轮7,滚珠轴承33的外环基本上与销环101和内齿轮7同步移动,而不与滚珠轴承33的内环同步移动,滚珠轴承33的内环旋转比内齿轮7快得多。波形弹簧70的宽度可被调整使得齿盘适配器43不紧靠外壳罩32。
图11到20显示了具有偏心凸轮盘的谐波销环传动装置,其中偏心凸轮盘是偏心布置的圆盘。
图11显示了谐波销环传动装置10的截面视图。图11的截面平面A-A被指示在图19中,左侧对应驱动侧,右侧对应谐波销环齿轮10的输出侧。
谐波销环传动装置10的定子组件的定子20被放置在马达外壳22内。定子20包括三个独立的线圈21,三个独立的线圈21用于连接三相逆变器的三个相。三相逆变器被配置为布置在印刷电路板23上的电动电子元件,其中印刷电路板23被布置在冷却罩24内,冷却罩在驱动侧被安装在马达外壳22上。定子20的三个线圈通过三个端子25被连接到三相逆变器上,其中一个显示在图11中。
马达外壳22和冷却罩24的每一个都具有围绕踏板轴35的圆柱形伸出部分,该圆柱形伸出部分围绕踏板轴35在中心延伸穿过马达外壳22。印刷电路板23形成为穿孔的盘,印刷电路板23位于伸出部分的外面,这样位于其上的电子元件是密封的,防传动装置的油脂。
配备有永磁体的外转子轴26被径向放置在定子20里面。这个外转子轴26也被称为“转子包”。外转子轴26包括在它的内侧上的弹性区域,该弹性区被插入到内转子轴27上。在内转子轴27上,偏心布置的圆偏心盘28'形成在输出侧,圆偏心盘28'更详细地显示在图12中。
在驱动侧,内转子轴17在马达外壳22内向外通过驱动侧转子滚珠轴承29被支撑。即,驱动侧转子滚珠轴承29的外环被放置在马达外壳22的圆柱形凹槽中。
此外,内转子轴27在输出侧被安装在输出侧转子滚珠轴承30内,输出侧转子滚珠轴承30径向向外位于内齿轮7内。内齿7的空心轴在输出侧与内齿轮7的环形部分整体连接,内齿轮7包括外啮合齿5。
内齿轮7的空心轴反过来通过内齿轮滚珠轴承31径向向外安装在外壳罩32上,外壳罩32通过螺钉34被拧在马达外壳22上。内齿轮滚珠轴承31在轴向上从输出侧转子滚珠轴承30向输出侧偏移,并在径向上向外面偏移。另外,内齿轮滚珠轴承31与输出侧转子滚珠轴承30在轴向上重叠。
在内转子轴27的偏心圆盘28上,滚珠轴承33被夹紧。具有销101的销扣环103对滚珠轴承33施加压力,其中销101被保持在销扣环的内侧上的圆柱形凹槽中。
销101和销扣环103的销环组件被更详细地显示在图15到17中。根据图15到17的实施方案,销环103(与图1到10的实施方案不同)是由一整体形成的并且包括与销101和销扣环103对应的区域。一整体实施方案的销扣环103特别适用于其中的销环不变形或仅仅稍微变形的传动装置。例如,在具有偏心布置的圆盘的传动装置中就是这样,这显示在图11到20、61到66、67和72中。销环103的销101使柔性滚珠轴承33和销扣环103在轴向上在两边伸出。
偏心盘28'和滚珠轴承33一起形成传送组件,该传送组件将旋转运动转变成径向运动,该径向运动通过滚珠轴承33和销环103被传递到销101,然后该径向运动再通过外齿轮8、8'中的销101的接合被转变成旋转运动。
外壳罩32在马达外壳的输出侧利用紧固螺钉34被拧到马达外壳上。此外,将驱动侧外齿轮8'和输出侧外齿轮8被插进支撑环36中并且通过螺钉被拧到支撑环36上。O型环42被径向向外插在输出侧外齿轮8与外壳罩之间。
驱动侧外齿轮8'和输出侧外齿轮8在轴向上被布置在偏心盘28'和滚珠轴承33外面。在径向上,驱动侧外齿轮8'与使销扣环103在驱动侧在轴向上伸出的销101的区域相对。在径向上,输出侧外齿轮8与使销扣环103在输出侧在轴向上伸出的销101的区域相对。
在驱动侧,驱动侧垫片盘37被布置在马达外壳22内,使得它在轴向上面对销101的驱动侧端面。同样地,在输出侧,输出侧垫片盘38被布置在马达外壳22内,使得它在轴向上面对销101的输出侧端面。
输出轴39被径向放置在内齿轮7的空心轴里面,其中传动飞轮40被放置在内齿轮7的空心轴与输出轴39之间。输出轴39径向向外安装在输出侧输出滚珠轴承41内,输出轴39被插入外壳罩32的圆柱形凹槽或肩中。输出轴39的输出侧区域使外壳罩32在轴向上伸出。齿盘适配器43被安装在输出轴39上并且通过传动装置罩44来保持,该传动装置罩被拧进输出轴39的内螺纹中。
上面描述的踏板轴35部分被放置在转子轴27的内部,部分被放置在输出轴39的内部,并且与转子轴27和输出轴39同中心。踏板轴35通过驱动侧踏板轴滚珠轴承45被径向向外安装在测力元件47内,踏板轴35反过来被插入马达外壳22中。具有力传感器的印刷电路板48被紧固在测力元件47上,并且印刷电路板48的连接器通过带状电缆63径向向外被导向并且被连接到印刷电路板23上的电子元件上。
在输出侧踏板轴滚珠轴承46的驱动侧方向上,踏板轴飞轮49被布置在踏板轴35和输出轴39之间。传动飞轮40、内齿轮7的空心轴和内齿轮滚珠轴承31遵循径向向外。可以安装两个相邻的飞轮或单个飞轮和相邻的滚动轴承(如滚针轴承),而不是单个踏板轴飞轮49。
在输出侧踏板轴滚珠轴承46的输出侧,内轴密封环50被插在踏板轴35与输出轴39之间,与输出侧踏板轴滚珠轴承46相对。此外,外轴密封环51,与输出侧输出滚珠轴承46相对,被放置在输出轴39和外壳罩32之间。另一个轴封环52在驱动侧被布置在冷却罩24与踏板轴35之间。
在运行中,输入扭矩经由定子20通过电磁力作用被传递到外转子轴26,并且从那里被传递到内转子轴27,该输入扭矩通过偏心盘28'和滚珠轴承33被转变成径向力。这个径向力在外齿轮8、8'的内啮合齿6、6'和内齿轮7的外啮合齿5的齿面处被转变成输出扭矩,其中内齿轮7被驱动,外齿轮8、8'被固定在外壳上。输出扭矩通过减速齿轮比输入扭矩大。
由内齿轮7的外啮合齿5形成的内啮合齿位于输出侧外齿轮8的内啮合齿6的对面,从而提供输出扭矩,特别是,通过那些既与外啮合齿5又与内啮合齿6、6'紧靠的销101。
图12显示了图11的传动装置的分解图。其中,从驱动侧到输出侧查看,显示了驱动侧滚珠轴承29、内转子轴27、偏心盘28',输出侧转子滚珠轴承30,第二外齿轮8'、滚珠轴承33、具有销101的销扣环103、支撑环36、第一外齿轮8、具有内齿轮空心轴的内齿轮7和内齿轮滚珠轴承31。
外齿轮8、8'的每一个都包括从各自的外齿轮8、8'径向向外伸出的轴颈53,并且以有规律的间隔分布在外齿轮8、8'的圆周上。支撑环36包括径向狭槽54,径向狭槽位于径向相对侧面上,对应于轴颈53并且分布在圆周上。另外,提供了螺钉孔55用于紧固外齿轮,在图11的实施方案中,螺钉孔55部分位于外齿轮8、8'中,部分位于支撑环36中。
在驱动侧转子滚珠轴承29与马达外壳22之间,波形弹簧61被布置在驱动侧转子滚珠轴承29的驱动侧上,并且垫片环62,在驱动侧滚珠轴承29的输出侧上,被布置在驱动侧转子滚珠轴承29与外转子轴26之间。
具体地,支撑环36可以由铝制成并且外齿轮8、8'由塑料制成,如聚酰胺66(PA66),其中支撑环36可以特别通过铝压铸制成,外齿轮可以特别通过塑料注塑成形制成。此外,内转子轴27可以由铝制成。
如图11所示,螺钉34延伸穿过传动装置罩32,第一外齿轮8,第二外齿轮8',支撑环36进入组装状态的马达外壳22中。
图13显示了从输出侧查看时,内转子轴27、内齿轮7、销101和外齿轮8的组装装置的侧视图。如在图13中所能看到的,在偏心盘28'的预定位置,在第一位置,销101完全紧靠外面的内啮合齿6,并且在与第一个位置相反的第二个位置,销钉101完全紧靠里面的外啮合齿5。
图14显示了沿交叉线E–E,图13的装置的截面视图。如图14的截面视图中所示的,偏心盘28'在驱动侧包括台阶11,通过该台阶滚珠轴承33的内环从驱动侧被保持。
图15显示了用于图11的传动装置的销环102的输出侧视图。图16和17显示了图15的销环102的详细视图,并且图18显示了图15的销环102的驱动侧视图。
销环102包括销扣环103和销钉101。销环102是整体成形的,其中销扣环103和销钉101各自是由销环102的一部分形成的,销环102形成一整体。销101分别不同地形成在输出侧和相反的驱动侧。
即,在销环102的输出侧(在此处销101既接合内齿轮7又接合外齿轮8)的销是透镜形状的,其中两个径向相对区域中的每一个都包括一个圆弓形形状的边界(circularsegment shaped boundary)和两个圆周方向相反锥形区域(two peripherally oppositeregions taper)。这在图17的侧视图中看得最清楚,其在图15中用“G”表示。
另一方面,在驱动侧(在此处销101仅仅接合第二外齿轮8')的销101被形成为“半销”,半销分别形成沿销环102的圆周延伸的梳的齿,如图16的截面视图和图18的视图中所示。
在图17的侧视图中,销101的第一区域255被显示了,该第一区域将扭矩传递到内齿轮7,并且第二径向相反区域56将扭矩传送递到外齿轮8。由于销101的区域沿圆周方向逐渐变细,销101之间的切向过渡出现。结果,一方面,可以提供销101的经济型CNC产品,另一方面,可以实现更高切向刚度的销101。
根据另一种制造方法,销环是通过传递模塑制成的。根据这种方法,首先空心环被制造,然后销101通过切断或铣削从该空心环形成。在铣削成形中,可使用沿圆形线移动的旋转铣床,其中销在径向上首先是从里面,然后从外面形成的。
例如,传递模塑进一步用标准DIN 8582和DIN 8583来界定。根据一种具体的方法,待成形的工件首先应用于芯轴。然后,该待成形的工件通过传递模塑轮从外面变形,该传递模塑轮是由移动驱动系统以控制方式驱动的,挤压该工件并且以控制方式使材料变薄。
此外,在销101的输出侧,台阶57是径向向内形成的。如可在图11中看到的,该这个台阶57在输出侧在销环102的安装状态下对滚珠轴承33的外环施加压力。
如图8的销环102驱动侧视图所示,具有圆形凹槽58和中间平台59的梳是在销环102驱动侧形成的。中间平台59形成图17中详细显示的销101的延伸物,因此可以看作销101的驱动侧区。
图19显示了图11的组合传动装置的输出侧视图,其中图11的截面平面标记为“A”。
图20说明了根据图11到19的传动装置的安装概念轴向力向外壳的传递。
如图20的右下角所示,踏板轴35的输出侧轴向力通过踏板轴35的肩、输出侧踏板轴滚珠轴承46、波形弹簧70、输出螺母44、输出空心轴39的内螺纹、输出空心轴39、输出空心轴39的台阶、输出滚珠轴承41、外壳罩32、螺钉34和螺纹69被传递进入外壳22中。
踏板轴35的驱动侧轴向力通过踏板轴35的驱动侧台阶123、驱动侧踏板轴滚珠轴承45、测力元件47的轴支撑凸耳和测力元件47的安装环被传递进入外壳22中。
如图10右上角所示,转子轴27的输出侧轴向力通过输出侧转子滚珠轴承30、内齿轮7和内齿轮滚珠轴承31被传递进入外壳罩中。从那里,该轴向力通过螺钉34被传递进入外壳22中,如图20右下角所示。
转子轴27的驱动侧轴向力通过转子轴27的驱动侧台阶、外转子轴26、垫片环62、驱动侧转子滚珠轴承29和波形弹簧61被传递进入外壳22中。
此外,轴向力通过凸轮盘28的肩9被传递到滚珠轴承33,通过销环100的肩10、内齿轮7和滚珠轴承31被传递进入传动装置外壳22中。到那里的反作用力通过凸轮盘28的台阶9被传递进入转子轴28中,并且从那里通过上面描述的路径被传递进入外壳22中。
内齿轮7的外圆周径向向内逐渐变细,这样只有滚珠轴承33的外环紧靠内齿轮7,滚珠轴承33的外环基本上与销环101和内齿轮7同步移动,但不与滚珠轴承33的内环同步移动,滚珠轴承33的内环旋转比内齿轮7快得多。波形弹簧70的宽度可被调整,使得齿盘适配器43不紧靠外壳罩32。
图21至图44的实施方案公开了测量施加在由电力驱动器辅助的自行车的踏板轴上的扭矩的装置和方法。
通过测量踏板轴上的扭矩,电动自行车的电动马达的支撑可以被调整。为此目的,已知各种各样的方法。例如,扭矩可以在没有接触的情况下通过磁测量踏板轴的扭矩来确定。另一种方法测定底架滚珠轴承悬架的机械变形。例如,相应的装置在专利申请DE102013220871 A中1被公开了。根据这个装置,单个电磁或机械传感器被用来测定底架球轴承悬架的水平偏转或变形。
本说明书公开了一种用于测定作用在曲轴上的径向力的测力元件,该曲轴具有用于接收轴承环的接收套管和用于在传动装置外壳中附接该测力元件的紧固环。轴向支撑区域被提供在该紧固环上,用于轴向支撑第一轴承的外环。提供将该接收套管与该紧固环连接的测量区域,用于接收该接收套管的径向力。
应变传感器被附接到至少两个测量区域上。该应变传感器可特别配置为应变计,其中该应变片计可被粘到该测量区的表面上。
轴向支撑区域和测量区域可以特别配置为凸耳或手指。此外,测量区域可以配置为角凸耳。作用在曲轴上的径向力是由作用在接收套管上的径向力间接决定的,该作用在曲轴上的径向力反过来通过轴承从该曲轴被传递到该接收套管。该曲轴特别可以是踏板轴。
测力元件特别可用于电动自行车用于调节马达支架,其中踏板轴通过测力元件在轴向上被支撑。从更广泛的意义上说,测力元件可以被用在径向力被转变成轴的旋转运动的轴上的任何地方,特别是自行车踏板轴中或由内燃机或其他驱动器驱动的活塞中。在这种情况下,通过测力元件测量径向力可允许计算施加到轴上的扭矩。然而,径向力在没有扭矩计算的中间步骤的情况下也可以用来产生控制信号。
如果没有径向力的转变,例如在齿轮传动中,本文描述的测力元件也可以用以测定轴上的不平衡。该测力元件在机械驱动(如踏板轴)的情况下尤其有利,因为在这种情况下,施加的扭矩不能轻易地通过马达功率来确定,这例如利用电动马达很容易实现。
在根据本说明书的测力元件中,径向力和轴向力通过轴向力被轴向支撑区域或凸耳接收并且径向力被测量区或凸耳接收被解耦。由此,该测力元件可用在倾斜安装的轴承中,比如在O型布置或X型布置中。另外,使径向力与轴向力解耦可允许更精确地测量径向力分力,从而更准确地测定施加在轴上的扭矩。
根据本说明书的测力元件非常简单,在传输过程中只需要很小的空间,特别是在轴向上。该测力元件的总宽度基本上由轴承的宽度和轴向相邻紧固区域的宽度决定。因此,该测力元件在轴向上可被制造得相当窄,例如,它只能有滚动轴承的约两倍宽度或更小。
该测力元件对轴向力的吸收优选在滚珠轴承的静止外环上进行,而不是在可移动的内环或轴上进行,在可移动的内环或轴上相对运动会导致摩擦损失。因此,轴向支撑区域优选仅接触轴承的外环。轴向支撑区域的支持功能尤其是在轴向支撑区域或凸耳径向向内伸出超过接收套管的内表面的情况下可以被实现,只要轴向支撑区域仅向内伸出已足够,因为它对应于轴承环的宽度。轴向支撑区域也可以具有与轴承环对齐的轮廓。
测量凸耳方便地被配置为角形架,其中与接收套管连接的角形架的轴向区域在轴向上延伸,并且与紧固区域连接的角形架的径向区域沿径向延伸。同样地,该角形架形成杠杆臂,该杠杆臂导致测量凸耳的径向部分相对于径向方向弯曲。由于弯曲,测量凸耳的表面被拉伸或压缩,并且轴向相反的表面被压缩或拉伸。这种压缩或拉伸是由应用在径向区域的两个表面之一上的应变计检测到的。
由测量凸耳形成的角形架的两个区域也可以相对于轴向或径向方向稍微倾斜,例如,以允许更大的变形。优选地,测量凸耳在轴向上足够薄以允许良好的变形。在这种情况下,第二区域可以比第一区域制造得更薄。此外,靠近角形架顶部的第二区域还可以被加强以避免角形架顶部附近发生变形。
测量凸耳的轴向区域优选被配置为使得它不伸出超过接收套管的表面,该接收套管停靠在滚动轴承上。这就避免了滚动轴承的环(接收套管停靠在该滚动轴承的环上)紧靠测量凸耳,并且轴向力通过测量凸耳被传递。具体地,轴向区域可以与接收套管的表面齐平,该表面是接收套管的圆柱形内表面。
根据一个示例性实施方案,该测量区域包括形成为角形架的测量凸耳或被配置为角形状的测量凸耳。根据一个进一步的示例性实施方案,该测量凸耳包括径向区域和毗邻该径向区域的轴向区域。在这种情况下,该径向区域与紧固环连接,并且该轴向区域与接收套管连接,其中对该轴向区域来说,该径向区域以约90度的角度被布置。
根据一个优选实施方案,提供四个测量区域或测量凸耳以便轴能够在四个方向上被支撑。特别地,测量凸耳可以被相隔90度布置,以便方向互相垂直。测量凸耳同时是径向支撑的支承凸耳。术语“测量凸耳”是指测量凸耳的变形可被用以测量作用在接收套管上的径向力。
根据一个进一步的实施方案,为了检测规定方向上的力并使良好的变形成为可能,可适当地选择测量凸耳在圆周方向上的角范围。例如,测量凸耳沿圆周方向的角范围可以被限制到30度或更小,或25度或更小,其中90度对应直角。
根据一个实施方案,测力元件包括四个测量区域,这四个测量区域被相隔90度布置。因此,当全部四个测量区域或测量凸耳都配备有应变传感器时,径向力可以在四个相互垂直的方向上被测量。
在这种情况下,至少一个,几个或全部应变传感器可以形成为应变计,应变计是廉价和结实的,特别是与光学应变测量相比。
特别地,应变传感器可以被附接到每个测量范围或测量凸耳上以测量多个方向上的径向力。为了便于附接应变计,应变计附接的测量范围的表面可以具有凹进去的区域或口袋,用于附接应变传感器或应变计。
应变计可以被布置在紧固区域附近,例如,用以保持与附接到传动装置外壳上的印刷电路板的导电连接尽可能短,或者由于存在较大的变形。
根据一个进一步的实施方案,轴向支撑区域或凸耳通过径向狭槽与测量区分开。此外,轴向支撑区域或凸耳通过圆周槽与接收套管分开。此外,轴向支撑区域和测量区域因此可以很容易地从工件形成。然而,测力元件也可以以这种形式被铸造。径向狭槽和圆周槽分别合宜地是径向和圆周方向的直槽。然而,该形状也可以不同于直线。
例如,径向狭槽的方向可以偏离径向以使测量凸耳更大程度地向内逐渐变细。例如,径向狭槽的方向可以相对于径向方向向内倾斜达5度或达10度。
对于传动装置外壳的附件来说,根据一个实施方案,紧固环包括紧固区域,在该紧固区域中提供紧固孔。紧固区域可以是紧固环的一部分,或者可以是从紧固环伸出的延伸部分。
优选地,附件将测力元件既在轴向上固定又逆着圆周方向旋转固定,从而该附件可以被再次机械地释放。根据另一个实施方案,这是通过刚性连接实现的,如旋塞接合或卡扣配合。
不容易被再次解开的连接,如铆钉接合或焊接接合也是可行的。然而,它们不太适合用于维修目的。
根据进一步的实施方案,紧固环包括凹槽,其中测量区域被布置在该凹槽中,其中该凹槽可以在径向和轴向上形成。因此,它可以避免,例如,测量凸耳直接紧靠传动装置外壳或紧固环的厚度可以独立于测量凸耳的厚度被调整。
根据进一步的实施方案,测量凸耳的角范围和界定测量凸耳的狭缝近似等于轴向支撑区域的角范围。
根据进一步的实施方案,测量凸耳在圆周方向上的角范围小于或等于30度,以便力可以在规定的方向上被测量。
根据本说明书,测力元件的设计特别适合从金属整体制造测力元件,例如通过铸造从铸模和机械后处理步骤。
在另一个方面,本说明书公开了一种用于测定作用在曲轴上,特别是踏板轴上的力的测量装置。该测量装置包括曲轴,该曲轴具有布置在该曲轴上的轴承和根据前述实施方案之一的测力元件。在这个装置中,该测力元件的接收套管被布置在该轴承的外环上,其中该测力元件的轴向支撑区域在轴向上被支撑在该轴承的外环上。此外,评估电子元件被连接到该测力元件的应变传感器上。
此外,本说明书公开了一种具有前述测量装置的传动装置。该传动装置包括传动装置外壳和曲轴,特别是踏板轴。该曲轴通过第一驱动侧轴承和第二输出侧轴承直接或间接地被接收或容纳在该传动装置外壳内。该轴承尤其可以通过滚动轴承被提供。
此外,该曲轴可通过空心输出轴,其中特别是为了使该踏板轴与该空心驱动轴解耦,飞轮可以被布置在踏板轴与空心驱动轴之间。
第一轴承通过测力元件被接收在传动装置外壳内,其中该测力元件被接收在该传动装置外壳内或通过该紧固环被紧固在该传动装置外壳上。该接收套管接收该第一轴承的外环,其中轴向支撑区域被支撑在该第一轴承的外环上。
根据进一步的示例性实施方案,传动装置的曲轴包括大于它的两端直径的中间直径。结果,曲轴的第一台阶和第二台阶形成了。测量装置的第一轴承的内环紧靠踏板轴的第一台阶,并且第二轴承的内环紧靠踏板轴的第二台阶。结果,形成了倾斜安装的轴承的X型布置并且测力元件占用倾斜安装的轴承的一部分力。
根据一个进一步的实施方案,测量装置的第一轴承和第二轴承各自形成为单列角接触滚珠轴承。根据一个进一步的实施方案,测量装置的第一轴承和第二轴承各自形成为倾斜安装的圆柱形滚子轴承。
根据一个进一步的实施方案,第二轴承通过位于踏板轴上的第二台阶上的或位于该外壳上的或位于与该外壳连接的部件上的波形弹簧被支撑。
根据一个进一步的实施方案,第二滚动轴承进一步通过垫片盘被支撑在踏板轴的第二台阶上的或在外壳上的或在与该外壳连接的部件上的。
此外,本说明书公开了一种传动装置,该传动装置进一步包括以下特征:
马达、与该马达连接的减速齿轮、与该减速齿轮连接的空心输出轴。在这个适合于电动自行车的传动装置中,其中曲轴被配置为踏板轴,其中第一轴承和第二个轴承各自被配置为滚动轴承,其中该踏板轴通过该空心输出轴,并且其中为了使该踏板轴与该空心输出轴解耦,在该踏板轴和该空心输出轴之间提供飞轮。
此外,本说明书公开了一种电驱动车辆,特别是具有上面描述的传动装置的电动自行车,其中马达被配置为电动马达,并且其中该电驱动车辆的电池与该电动马达连接。
在下面的描述中,给出了进一步的详细说明以描述示例性实施方案。对于本领域技术人员来说,很明显,可以在没有这些详细说明的情况下实施这些实施方案。
图21显示了从驱动侧查看,测力元件47的透视图。测力元件47包括四个轴向支撑凸耳91,在支撑凸耳91上滚珠轴承45的外环在轴向上被支撑,并且四个测量凸耳90被布置在轴向支撑凸耳91之间,在每一个支撑凸耳91上都应用有应变计92。为了便于放置应变计92,测量凸耳90的表面可以是凹进去的。
轴向支撑凸耳91包括停靠在滚珠轴承的外环上的外部部分93和内部部分94。可在图9的断面视图中详细地看到停放滚珠轴承的外环的区域。
测量凸耳90和轴向支撑凸耳91各自通过铣成的径向狭槽95被横向分开。在输出侧,测量凸耳90过渡到接收套管96,接收套管96接收滚珠轴承45的外环。这个接收套管96在图26中看得最清楚。
在驱动侧,凸耳90、91过渡到外环97。面对测量凸耳90的外环97区域和径向狭槽95的每一个在径向上都包括圆周槽(circumferential slot)105,圆周槽105具有测量凸耳90的大约一半的径向长度。第一径向狭槽95、圆周槽105和第二径向狭槽95一起形成狭槽(confining slot),该狭槽以带有角度的U形状(an angled U-shape)延伸,并将轴向支撑凸耳91与接收套管96分开并且与相邻的测量凸耳分开。
外环97包括四个紧固孔98,测力元件47可以利用紧固孔98被固定到传动装置外壳上,未被显示在图1中,其中外环97的正面停靠在该传动装置外壳上。测力元件47与该传动装置外壳的附接如图12到图14所示。
图22显示了从驱动侧看,测力元件47的平面视图,滚珠轴承45被布置在测力元件47内。
图23显示了从输出侧看,测力元件47的平面视图,滚珠轴承45被布置在测力元件47内。如图23所示,测量凸耳90包括在外环97的输出侧端面上的相对于外环97的输出侧端面稍微凹进去的部分99。结果,测量凸耳的厚度可以被减小,导致更大的变形。
图24显示了沿图22的截面线A-A测力元件47的截面视图,其中凹进去的区域99、套管96和外环97是可见的。
图25显示了测力元件47的侧视图,其中槽104是可见的,槽104位于支撑凸耳91的对面,支撑凸耳91通过槽104与套管96分离。
图26显示了从输出侧查看,测力元件47的透视图。
图27显示了从输出侧查看的测力元件47的俯视图。
图28显示了沿着图26的交叉线A-A得到的测力元件47的截面视图。
图29显示了沿图26交叉线B-B得到的断面视图。
图30显示了谐波销环传动装置,图21的测力元件47被包含在其中,详细描述如下。在图30中,左侧对应驱动侧,右侧对应谐波销环齿轮10的输出侧。根据右侧驱动器的一般布置,图10的查看方向指向行进方向。
谐波销环齿轮10的定子组件的定子20被放置在马达外壳22内。定子20包括三个用于连接三相逆变器的三个相的单独线圈21。定子20的三个线圈通过三个端子25与三相逆变器连接,其中一个被显示在图30中。
三相逆变器被配置为电力电子元件,该电力电子元件被布置在印刷电路板23上,其中印刷电路板23被布置在冷却罩24中,冷却盖24在驱动侧被安装在马达外壳22上。印刷电路板23被配置为环形盘,该环形盘位于马达外壳和冷却罩的圆柱形伸出部分外面,这样其上的马达电子元件是密封的,防传动装置的油脂。
在中心延伸穿过马达外壳22的踏板轴35在输出侧是台阶式的并且包括三个台阶,三个台阶的直径从外到内增加,并且在每一个台阶上都布置有轴封件50、输出侧踏板轴滚珠轴承46和踏板轴飞轮49。踏板轴35的直径在驱动侧也是台阶式的并且包括两个台阶,其中在外台阶上布置有轴封件和传感器环68,在内台阶上布置有滚珠轴承45。
配备有永磁体的外转子轴26被径向放置在定子20里面。这个外转子轴也称为“转子包”。外转子轴26包括在它的内侧上的弹性区域,该弹性区域被插到内转子轴27上。在内转子轴27上,偏心布置的椭圆形凸轮盘28形成在输出端。
内转子轴27在马达外壳22内在驱动侧向外由驱动侧转子滚珠轴承29支撑。即,驱动侧转子滚珠轴承29的外环被放置在马达外壳22的圆柱形凹槽内。
此外,内转子轴27在输出侧被安装在输出侧转子滚珠轴承30内,输出侧转子滚珠轴承30径向向外位于内齿轮7内。内齿轮7的空心轴在输出侧与内齿轮7的环形部分整体连接,内齿轮7的环形部分包括外啮合齿5。
内齿轮7的空心轴反过来通过内齿轮滚珠轴承31被径向向外安装在外壳罩32上,外壳罩32通过螺钉33被拧到马达外壳22上。内齿轮滚珠轴承31从输出侧转子滚珠轴承30在轴向上向输出侧偏移,并且在径向上向外面偏移。另外,内齿轮滚珠轴承31与输出侧转子滚珠轴承30轴向重叠。
在内转子轴27的凸轮盘28上,柔性滚珠轴承或薄片滚珠轴承33被夹紧,其中内环和外环是可变形的。
具有销101的销扣环103对柔性滚珠轴承33施加压力,其中销101被保持在销扣环内侧的圆柱形凹槽内。根据图30的实施方案,销101彼此连接。销环103的销101使柔性滚珠轴承33和销扣环103在轴向上在两边伸出。为简便起见,包括销扣环103和销101的销环组件在下面也被称为销环102。
凸轮盘28和柔性滚珠轴承33共同形成一个传送装置,该传动装置将扭矩转变成径向力。可以使用钢丝滚道轴承(wire-race bearing)或没有外环的柔性滚珠轴承,或不同类型的柔性滚珠轴承,而不是具有柔性内环和外环的柔性滚珠轴承。
外壳罩32在马达外壳的输出侧利用紧固螺钉34被拧到马达外壳上。此外,驱动侧外齿轮8'和输出侧外齿轮8被插入支撑环36中并且通过螺钉34被拧到支撑环36上。支撑环36在轴向上被分为两个相互镜像对称的半部分,两个半部分一起形成销扣环103的轨道67。
驱动侧外齿轮8'和输出侧外齿轮8在轴向上被布置在凸轮盘28和柔性滚珠轴承33外面。在径向上,驱动侧外齿轮8'与使销扣环103在驱动侧在轴向上伸出的销101的区域相对。在径向上,输出侧外齿轮8与使销扣环103在输出侧在轴向上伸出的销101的区域相对。
在驱动侧,驱动侧垫片盘37被布置在马达外壳22内,使得它在轴向上面向销101的驱动侧端面。同样地,在输出侧,输出侧垫片盘38被布置在马达外壳22内,使得它在轴向上面向销101的输出侧端面。
输出轴39被径向放置在内齿轮7的空心轴里面,其中传动飞轮40被放置在内齿轮7的空心轴和输出轴39之间。输出轴39被径向向外安装在输出侧输出滚珠轴承41内,其被插入到外壳罩32的圆柱形凹槽中或肩中。输出轴39的输出侧区域使外壳罩32在轴向上伸出。齿盘适配器43被安装在输出轴39上并且通过拧进输出轴39的内螺纹的圆输出螺母44来保持。
马达外壳22朝向传动装置罩32通过O型环42被密封,并且朝向冷却罩24通过进一步的O型环77被密封。
图21显示了图19的销环传动装置在测力元件47区域的细节。如图11所示,传感器环68被放置在踏板轴35上。在使用中,传感器环68可用以测定踏板轴35的位置或速度。
为简便起见,在下文中假设测力元件被定向为使得测量凸耳分别垂直于路面或平行于路面被布置,即平行于骑车人的踏板运动并且垂直于该踏板运动。其他方向也是可行的。
上述描述的测力元件可特别用于电动自行车的传动装置,以确定施加在踏板轴上的力的测量,因此需要马达辅助。该测力元件不需要移动部件并且占用的空间很小,尤其是在轴向上,该测力元件使得可用空间更好地利用。在电动自行车中,空间是有限的,因此在那里使用该测力元件可能是特别有利的。特别是,轴向空间受到预先确定的最佳踏板曲柄距离的严重限制。
在运行期间,骑车人对踏板施加力,尤其是在下踏板上。结果,向下的力作用在被踢踏板一侧的踏板轴上。此外,向前的力作用在被踢踏板一侧的踏板轴上。由于踏板轴的轴承上的杠杆臂,各自的反作用力作用在踏板轴的相对侧上。
当踩踏板时,左踏板和右踏板交替被踢。因此,利用统一的节奏,周期性的交变力出现在垂直方向和水平方向上。这个力的大小与施加到踏板轴的扭矩有关。当测量凸耳分别被垂直地和水平地布置时,踏板轴上的垂直力通过垂直对齐的一对测量凸耳的应变计来检测并且踏板轴上的水平力通过水平对齐的一对测量凸耳的应变计来检测。
应变计的电信号与径向相反应变计的电信号近似相同并且相反。因此,利用一组径向相反应变计,测量大小可以增加一倍。这可以通过信号的减法叠加来实现,信号的减法叠可以通过模拟电子元件或信号数字化后实现。
应变计的信号通过连接线被传输到评估电子元件,该电子元件被布置在印刷电路板上,该印刷电路板被固定在传动装置外壳上。根据一个简单的评估,平均扭矩是根据与存储在该评估电子元件的永久性存储器中的校准曲线一致的一个或多个应变计的信号的暂时相邻最大变形量确定的,并且输出信号通过,例如,比例关系由此生成,该输出信号与施加在踏板轴上的扭矩以简单的方式相关。
根据更详尽的评价,信号的进一步时间发展也被包括在该电子评价中,并且输出信号借助以前存储在存储器中的数据,比如校准曲线和参数,由此生成。此外,踏板轴的当前角位置和/或转速可以被确定并且被包括在电子评估中。
然后,该输出信号可被转递到该评价电子元件的进一步部件的,该部件确定电动自行车电动马达所需的马达帮助,并生成相应的马达控制信号。这个马达控制信号反过来依赖其他参数,比如车辆的倾角、当前速度、电池状态甚至来源于这些参数的某些行车状态,比如行驶在路边石上,从静止开始启动或在斜坡上启动。
一方面,校准可以通过直接计算校准曲线和来自部件性能的其他校准参数并且将它们存储在存储器中来进行。另一方面,校准也可以通过附接进一步的传感器来进行,该传感器测量踏板轴的实际变形和因此施加到该踏板轴的扭矩,同时周期性的踏板力通过测试设备被施加到该踏板轴的踏板。
校准参数是根据施加的踏板力与实际扭矩的相关性确定的。然后,这些校准参数可被存储在全部相同型号的电动自行车的评估电子元件的存储器中。将不同型号的校准参数存储在同一存储器中也是可行的,其中另一个存储的信息表示当前使用的电动自行车型号。
为了校准目的,施加到踏板轴的扭矩的测量也可以在没有传感器被直接安装在踏板轴上的情况下进行,因为在输出轴处或在下游传动元件处的扭矩被测量了。
图32到34说明了径向力和轴向力被两个踏板轴滚珠轴承和测力元件47吸收,该两个踏板轴滚珠轴承以X型布置被安装在踏板轴上。图21到24的查看方向为行进方向。
根据图32,测力元件47通过拉伸负荷的螺钉固定。然而,该测力元件也可以被附接到传动装置外壳的相反侧上,如图30和图31所示。在这种情况下,轴向向外指向的力直接被传动装置外壳接收。
图32显示了根据第一个实施方案,具有测力元件47的传动装置,其中测力元件47被支撑在倾斜安装的轴承的驱动侧滚珠轴承45上。
该倾斜安装的轴承包括踏板轴35,踏板轴35具有比它的两端直径大的中心直径,由此驱动侧台阶106和输出侧台阶107形成了。驱动侧滚珠轴承45的内环在轴向上被支撑在驱动侧台阶106上,并且输出侧滚珠轴承46的内环在轴向上通过环被支撑在踏板轴35的输出侧台阶107上。
滚珠轴承45、46在轴上的向内撑承布置也称为“X型布置”。倾斜安装的轴承的滚珠轴承45、46被配置为单列角接触滚珠轴承,各自内环的较高的一侧指向踏板轴35的中心。
截面中显示的测力元件47的支撑凸耳在轴向上被支撑在踏板轴35的输出侧台阶上。位于它后面的附接应变计92的测量凸耳90在径向上被支撑在驱动侧滚珠轴承45的外环上。
图33和图34显示了类似图32的装置,其中测量凸耳90和支撑凸耳91的径向部分位于同一平面内。为了清楚起见,图13的截面延伸穿过支撑凸耳91,并且图34的截面延伸穿过测力元件47的测量凸耳90。如图34所示,测量凸耳90的轴向截面在应变计92区域比支承凸耳91的轴向截面窄。
结果,可实现在应变计92区域的较大变形。例如,截面变薄可以通过铣削来实现。
图35至52显示了用于踏板轴的力测量传感器的进一步实施例。该力测量传感器可用以测定踏板轴悬架上的径向力。这可间接地用以确定骑车人施加在踏板轴上的扭矩。用于测定径向力的相应设备由于这个原因在下面也被称为扭矩测量设备。
图35显示了布置在底架轴承109中的扭矩测量设备110的进一步实施例。底架轴承190包括踏板轴111,踏板轴111具有用于踏板曲柄的紧固区域(此处未显示)。
杯形状的套管114被放置在第一滚动轴承112和第二滚动轴承113之间的底架轴承111上。杯形状的套管114在端面115处被固定到踏板轴111上。在与该端面相对的端,杯形状的套管114包括扭矩传递部分116。
第一应变计117被放置在踏板轴111上的套管114和第一滚动轴承112之间。第二应变计118被放置在踏板轴111上的套管114内,并且第三应变计119被放置在套管114的外表面120上。
应变计117、118、19各自分别与安装在踏板轴111外面的滑环121电连接。由套管114来自踏板轴111的扭矩流在图15中是通过箭头表示的。
图36显示了扭矩测量装置110'的第二个实施方案。与第一个实施方案不同,滑环121被放置在套管114的外表面120上,滑环121在套管114的外表面120上与应变计119连接。
图37显示了扭矩测量设备110"的第三个实施方案。与之前的图35和图36的实施方案不同,应变计117、118和119与传送装置122连接。
图38显示了扭矩测量设备110"'的第四个实施方案。根据这个实施方案,应变计124被放置在右滚珠轴承112的外环上。或者,应变计还可以被布置在中间环上。
图39和图40显示了扭矩测量设备130的另一个实施方案,其中传动装置外壳上的变形被测量了。
在扭矩测量设备130中,第一对径向相反的应变计131、132被布置在外壳135上,并且第二对径向相反的应变计133、134被布置在外壳135上并且从第一对应变计131、132偏移90度。
此外,印制电路板136被布置在外壳35上,在外壳35上提供应变计31、32、33、34的信号的评估逻辑元件。通过将单个应变计移位90度,该装置可以任何方向或角位置被安装。这并不排除存在比其他方向更适合的优选方向。
图40显示了与图39的实施方案类似的扭矩测量设备130'的另一个实施方案。与图39的实施方案不同,第二对应变计仅仅稍微从第一对应变计偏移,例如大约10度。
图41显示了根据图39的扭矩传感器的第一系列测量值。
图42显示了根据图39的扭矩传感器的又一系列测量值。在这种情况下,以毫伏为单位的测量信号的数值范围被绘制在右手轴上,而来源于该测量信号的力的数值范围(以牛顿-米为单位)被绘制在左手轴上。
图43显示了另一个具有测力元件47的HCD传动装置10'的截面,与图30传动装置10类似。
与图40的传动装置不同,磁传送环137被整合在滚珠轴承45的侧盖中,该侧盖与滚珠轴承45的内环连接。在轴向上位于传送环137对面的转速传感器138记录由传送环137的旋转引起的磁场变化。特别是,传送环137可以被磁化使得南极和北极交替,这样,传送环137的旋转运动在转速传感器138的位置产生周期性变化的磁场。
此外,踏板轴35被配置为空心轴,该空心轴包括仅在台阶附近区域扩大的圆周。外转子轴26被拧在内转子轴27的螺纹140上。内转子轴27包括驱动侧台阶141,滚珠轴承29被支撑在驱动侧台阶141上。凸轮盘28包括环形伸出物139,凸轮盘28通过环形伸出部分139在驱动侧在轴向上被支撑在外转子轴26上。
因此,外转子轴26的轴向位置在输出侧方向下上被内转子轴27的螺纹140支撑,并且在输出侧方向上被凸轮盘28的伸出部分139支撑。第一驱动侧功率流通过外转子轴26和螺纹140从凸轮盘28跑入踏板轴35的输出侧区域中。第二驱动侧功率流经由滚珠轴承29和波形弹簧61从内转子轴27的驱动侧台阶141进入传动装置外壳22中。
与图30的传动装置不同,踏板轴飞轮49'在图43的实施方案中被配置为夹紧滚子飞轮,类似于马达飞轮40。夹紧滚子飞轮49'的夹紧滚子扣环被放在踏板轴35的台阶上并且被O型环142支撑。
图44显示了图43在测力元件47区域的放大区域。
尽管上面的描述包含许多细节,但是不应将这些细节解释为限制实施方案的范围,而是仅作为预期实施方案的说明。特别是,不应将上面提到的实施方案的优点解释为限制实施方案的范围,而仅作为描述的实施方案付诸实施时可能的效果的说明。因此,实施方案的范围应由权利要求及其对等物确定,而不是由描述的实施例确定。
图45都60显示了踏板轴组件和具有这样的踏板轴组件的谐波销环传动装置。
本说明书的主题将进一步参照下面的附图。
下面的描述提到了用于描述本说明书的实施方案的细节,例如飞轮部件的形状和数目。如果在实践中没有这些细节的情况下实施这些实施方案,对本领域技术人员来说在每一种情况下都应该是显而易见的。
图45显示了踏板轴组件80的分解图,其中从驱动侧到输出侧,显示了内齿轮7、外部螺旋弹簧66或传动飞轮40、传动飞轮40的圆柱形夹紧滚子64、踏板轴35、内部螺旋弹簧72或踏板轴飞轮49、踏板轴飞轮49的棘爪73、输出轴39和传动飞轮49的飞轮支撑笼65。
踏板轴组件80的输出侧在这里被理解为用于输出的输出轴39的接收区域220所在的一侧。因此,驱动侧是与输出侧的相反侧。
踏板轴35的半径是台阶式的,使得两个台阶222、223形成在驱动侧,三个台阶224、225、226形成在输出侧,在图3中看得最清楚的台阶222、223、224、225、226构成了进一步的传动元件的接收区域,进一步的传动元件没有被显示在图45中。此外,具有尖71的星形装置227在输出侧形成在第三台阶上。
传动飞轮40也被称为“马达飞轮”,当踏板轴35通过中间齿轮(比如行星齿轮)被连接到输出轴39上时,传动飞轮40对微分有用。
输出轴39的外面包括用于夹紧滚子64的阶梯形状的滚动区域228和用于驱动侧的螺旋弹簧66的凹槽。输出轴39的里面或空心输出轴39包括用于棘爪73的阶梯形状的限位部分229,阶梯形状的限位部分229与阶梯形状的滚动区域128径向相反。
此外,输出轴39包括在输出侧用于输出工具(未被显示在图45中)的接收区域220,其中该输出工具可以特别意思着“齿盘适配器”,并且包括用于固定传动装置罩(未被显示在图45中)的内螺纹,该内螺纹与该输出工具的接收区域径向相反。
图46从输出侧显示了踏板轴组件80的侧视图,其中飞轮的侧盖被除去了,用于易于说明传动飞轮40和踏板轴飞轮49。在这个视图中,从内部向外看,显示了用于踏板曲柄(未被显示在图46中)的输出侧接收区域75、具有棘爪73和螺旋弹簧66的星形装置227、踏板轴飞轮49的阶梯形状的限位部分229、用于输出工具的接收区域、传动飞轮40的飞轮支撑笼65、传动飞轮的捏紧滚子64、传动飞轮40的外环65和谐波销环齿轮的内齿轮7(未被显示在图46中)。
图47显示了图45的踏板轴组件80沿着图46所示的断面线得到的截面视图。如图3中所示,被配置为空心轴的输出轴39的内半经是台阶式的,并且形成三个台阶233、231、232。输出轴39的最外面的台阶包括内部螺纹233。输出轴39的第二最外面的台阶和踏板轴35的相反的第二最外面的台阶用来接收滚珠轴承,没有显示在图47中。
在内齿轮7上,空心轴234形成在输出侧,空心轴234同时形成传动飞轮40的外环。此外,内齿轮7在驱动侧包括盘形状的区域235,盘形状的区域235具有外啮合齿5。
在驱动侧,环形加厚在输出轴39的侧边上形成,驱动轴39利用该环形加厚被插入内齿轮7的空心轴134中。输出轴39的外侧的半径也是台阶式的,其中径向最外面的台阶适合用于在径向上接收飞轮支撑笼65。输出轴39的外侧的进一步的台阶被配置为用于接收包括轴封件的滚珠轴承(未被显示在此处)和用于接收输出工具(未被显示在此处)。
图48显示了从输出侧查看,图45的踏板轴组件80的透视图,其中侧盖被除去了并且其中踏板轴飞轮49的限位区域、飞轮支撑笼65和夹紧滚子64是部分可见的。
图49进一步显示了从驱动侧查看,图45的传动组件的透视图,并且其中特别是内部阶梯形状的部分229、棘爪73、踏板轴飞轮49和夹紧滚子64的螺旋弹簧72和外部阶梯形状的部分228、飞轮支撑笼65和传动飞轮40的螺旋弹簧66可被看到。
图50显示了图45的踏板轴组件80的踏板轴35的侧视图,特别显示了曲轴接收区域74、75、踏板轴35的阶梯形状的圆周和星形组件227。
如图50和图52所示,星形组件227的尖71中的四个尖71在图50中可见,每一个尖都包括滚动区域243、尾部244和棘爪接收区域245。尖71的每一个都包括用于接收螺旋弹簧72(未被显示在图50中)的孔236,其中孔136垂直于滚动区域233对齐。孔236从滚动区域243的中心朝向棘爪接收区域245稍微偏移。
图51显示了输出轴35的侧视图,其中特别显示了具有用于螺旋弹簧72(未被显示在图7中)的接收区域的滚动区域233、外圆周的台阶228和用于输出工具的接收区域220。
图52从驱动侧显示了沿踏板轴35的中心轴看到的踏板轴35的侧视图,其中特定显示了用于踏板曲柄的接收区域75、踏板轴35的输出侧阶梯形状的外直径和星形装置227。尖71的尾部234包括一侧的斜面237(chamfer)。
在运行期间,螺旋弹簧72将棘爪73向外按压在输出轴39里面的阶梯形状的部分229上,以便当踏板轴35在驱动方向上移动比驱动轴39快时棘爪73的尖端接合相对的台阶,该驱动方向是由棘爪73的方向和台阶的方向给予的。
如果踏板轴35在驱动方向上或甚至在与驱动轴39相反的方向上比驱动轴39移动慢,那么棘爪73沿着台阶滑动并且逆着螺旋弹簧72的弹簧弹力被向内按压直到到达下一个台阶为止。在两个台阶的过渡区,棘爪73通过螺旋弹簧72的作用跳到外部并且以这种方式引起特有的敲击。
踏板轴飞轮49的敲击可以实现一个警告功能,让行人注意到相当安静地行驶的电动自行车,而不像机动自行车或摩托车那样。此外,它允许由噪音导致的功能控制并且可以满足习惯空转噪音的客户的期望。
图53显示了输出轴39的输出侧视图。驱动方向是由台阶踵的方向预先确定的并且在图53的视图中的顺时针方向上指向。在这种情况下,内部229的倾斜较小的台阶部分形成台阶踵并且倾斜较大的台阶踵形成的台阶限位物。
这些台阶是对齐的使得当以常规方式在行进的方向上在右侧提供输出时,驱动方向对应于行进的方向。然而,也可以在行进的方向上左侧相反地提供输出。这在三轮或四轮的情况下尤其可行。在这种情况下,为了允许在行进的方向上驱动,台阶的方向必定是与图9的布置相反。
在三轮或四轮的情况下,可切换的飞轮可能也是合宜的,或者,例如,额外的驱动连接(比如允许反向驱动马达的可切换离合器)用以向后驱动到斜坡上,特别是如果车辆配备了承受负荷。
图54从驱动侧显示了相当于图53在输出轴35上的平面视图。
图11显示了飞轮支撑笼65的侧视图,其中查看方向垂直于踏板轴35的中心轴。图12显示了传动飞轮40的侧视图,其中夹紧滚子64和飞轮支撑笼65被部分地显示了。
飞轮支撑笼65包括均匀分布在圆周上的肋板150和用于螺旋线圈66的两个相对的接收区域251、252,接收区域251、252与输出轴39的凹槽对齐。
图57显示了踏板轴组件80的侧视图,其包括图1所示的飞轮组件81的内部部分和未显示在图1中的传感器组件。
图58是沿图13所示的截面线D-D得到的截面视图。
图59是与图14的截面视图相似的截面视图,但是其中查看方向是从驱动侧指向的。在这种情况下,未显示在图58中的内齿轮7的空心轴部分235被额外地显示了,其形成了传动飞轮40的外环。
踏板轴飞轮49的棘爪73在一侧包括圆柱形铰链部分246,该圆柱形铰链部分246接合阶梯形状部分的配套圆形铰链部分247。此外,棘爪包括板形状的部分248,板形状的部分248在一端并入铰链部分247并且在相反的端削去尖缘246。
在踏板轴飞轮49的装配或维修期间,棘爪73可以很容易地从输出侧被插入圆形铰链部分247内,圆形铰链部分247由踏板轴35形成,无需进一步的部件,比如车轴以形成必须的铰链。
传动飞轮40的两个弹簧66通过飞轮支撑笼65推动几乎在端位置或牵引位置的所有的夹紧滚子64,如图59所示。结果,夹紧滚子64与内齿轮7的空心轴部分234形成的外环接触,并且可以通过该外环的相对移动被移动到该端位置。在这种情况下,笼65的单个肋板可以弹性地形成,从而补偿单个夹紧滚子64上的不均匀的接触压力。
然而,如果传动飞轮40的外环在驱动方向上移动比输出轴39慢,夹紧滚子64朝向台阶的底部滚动,因此从该外环被抬高,这样与内齿轮7之间的摩擦连接被除去了。
图60显示了谐波销环齿轮10'的截面,其中踏板轴飞轮49'被配置为夹紧滚子飞轮。因此,在这个实施方案中,在输出轴的内里面没有用于棘爪的台阶形状的接合区域。
夹紧滚子飞轮49'的夹紧滚子扣环被放在踏板轴35的台阶上并被O型环262支撑。
图61到66显示了具有谐波销环传动装置的齿轮马达,谐波销环传动装置具有偏心盘。
图61显示了谐波销环传动装置10的截面视图。图61的截面平面A-A被指示在图62中。在图61中,左侧对应驱动侧,并且右侧对应谐波销环齿轮10的输出侧。
谐波销环传动装置10的定子组件的定子20被放置在马达外壳22中。定子20包括用于与电源连接的定子线圈21(未被显示在图61中)。
配备有永磁体的外转子轴26被径向放置在内转子轴27上的定子20里面。在内转子轴27上,偏心布置的圆偏心盘28'或偏心圆盘28'在输出侧形成,偏心布置的圆偏心盘28'或偏心圆盘28'被更详细地显示在图64中。
在驱动侧,内转子轴27向外通过驱动侧转子滚珠轴承29被支撑在马达外壳22内。驱动侧转子滚珠轴承29的外环被布置在马达外壳22的圆柱形凹槽内。在驱动侧,传感器环68被放置在与外转子轴26轴向相邻的内转子轴27上,该传感器环与放置在马达外壳22内的霍尔传感器353相对。
在输出侧,内转子轴27被支撑在输出侧转子滚珠轴承30内,内齿轮7径向向外。内齿轮7的空心轴在输出侧与内齿轮7的环形部分整体连接,内齿轮7的环形部分包括外啮合齿5。
在输出侧,外壳罩32通过螺钉34被拧到马达外壳22上。在相反的驱动侧,内部外壳346通过螺钉347被拧到马达外壳22上。该内部外壳包括支撑圆筒348。
内齿轮7的空心轴52反过来通过内齿轮滚珠轴承31被径向向外安装在外壳罩32上。内齿轮滚珠轴承31从输出侧转子滚珠轴承30在轴向上向输出侧偏移,并且在径向上相对于输出侧转子滚珠轴承30向外面偏移。此外,内齿轮滚珠轴承31与输出侧转子滚珠轴承30在轴向上重合。
在内转子轴27的偏心圆盘28上设置有传送滚珠轴承33。偏心盘28'和传送滚珠轴承33一起形成传送装置,该传送器将扭矩转变成径向力。在传送滚珠轴承33上安装有具有销101的销扣环103,其中销101被保持在销扣环103里面的圆柱形凹槽内。销环103的销101使滚珠轴承33和销扣环103在轴向上在两边伸出。为简便起见,销扣环103和销101的销环装置在下面也被称为销环102
驱动侧外齿轮8'和输出侧外齿轮8被插入马达外壳22的肋板349中。马达外壳22的肋板349被显示在图63的分解图中。在马达外壳22和外壳罩32之间,O型环42被径向向外放置在输出侧。另一个O型环343在驱动侧被放置在内转子轴27的台阶和驱动侧转子滚珠轴承29之间。
驱动侧外齿轮8'和输出侧外齿轮8在轴向上被布置在偏心盘28'和传送滚珠轴承33的外面。在径向上,驱动侧外齿轮8'与使销扣环103在驱动侧在轴向上伸出的销101的区域相对。在径向上,输出侧外齿轮8与使销扣环103在输出侧在轴向上伸出的销101的区域相对。
在驱动侧,驱动侧垫片盘22被布置在马达外壳22内,使得它在轴向上面对销101的驱动侧端面。类似地,在输出侧,输出侧垫片盘38被布置在马达外壳22内,使得它在轴向上面对销101的输出侧端面。内齿轮7的空心轴352包括用于连接输出的螺纹孔(未被显示在图61中)。
在内部外壳46的内圆筒348与外壳罩32之间插入内轴封件50。此外,外轴封件51被放置在内齿轮7的空心轴与外壳罩32之间的输出侧踏板轴滚珠轴承46的对面。
在运行中,输入扭矩经由定子20通过电磁力作用被传递到外转子轴26,并且从外转子轴26被传递到内转子轴27,输入扭矩通过偏心盘28′和柔性滚珠轴承33被转变成径向力。该径向力在外齿轮8、8'的内啮合齿6、6'和内齿轮7的外啮合齿5的齿面被转变成输出扭矩,其中内齿轮7被驱动,并且外齿轮8、8'被固定到外壳上。输出扭矩通过减速齿轮比大于输入扭矩。
由内齿轮7的外啮合齿5形成的内啮合齿,与输出侧外齿轮8的内啮合齿6相对,从而提供输出扭矩,尤其是通过既与外啮合齿5又与内啮合齿6、6'邻接的那些销101。
图63显示了图61的传动装置的分解图的驱动侧部件,其中从驱动侧到输出侧查看,显示了具有内圆筒348的内部外壳346、驱动侧转子滚珠轴承29、圆线波形弹簧44、具有驱动侧垫片盘37的马达外壳22、传感器环68和转子轴26。
图64显示了图61的传动装置的分解图的输出侧部件,其中从驱动侧到输出侧查看,显示了具有偏心盘28'的转子轴26、第二外齿轮8'、具有销101和销扣环103的销环102、传送滚珠轴承34、输出侧转子滚珠轴承30、第一外齿轮8、轴封件50、具有内齿轮空心轴的内齿轮、驱动侧垫片盘38、内齿轮滚珠轴承31、传动装置罩32和轴封件51。
外齿轮8、8'的每一个都包括开槽354,该开槽从各自的外齿轮8、8'的圆周径向向内径向指向并且以有规律的间隔分布在各自的外齿轮8、8'的圆周上。马达外壳2包括在圆周上间隔排列的轴颈355,轴颈355与开槽354对应。
如图61所示,在组装状态下,螺钉34延伸穿过传动装置罩32、第一外齿轮8、第二外齿轮8'和支撑环36进入马达外壳22中。
图67到76显示了具有曲柄齿轮的谐波销环传动装置。该曲柄齿轮是行星齿轮,该行星齿轮被布置在踏板轴上并且将骑车人的节奏传传达为快速(fast)。行星齿轮也可以形成可切换的,特别是,如果行星齿轮包括进一步的齿轮级(未在图67到76中显示的),例如,就像在Ravigneaux或Lepelletier行星齿轮的中,情况正是如此。
在最简单的情况下,换档允许在1到1传动和加速传动之间进行选择。曲轴齿轮的换档可以通过操作元件手动地或自动地完成。在自动换档的情况下,换挡可根据扭矩传感器的测量值发生。
与图1到图40的实施方案相比,底架轴承传感器单元被曲轴齿轮取代。通过将行星齿轮传达为快速,后轮的二次传动装置可被做得更小。这反过来又使输出轴的旋转更快成为可能,以便马达和/或减速齿轮可被做得更小或利用同样的尺寸提供更多的功率。
此外,行星齿轮可通过测量固定在行星齿轮的外壳上的元件的支撑力用来测量踏板轴或踏板曲柄上的扭矩,例如通过粘住的应变计。
如果太阳齿轮被固定在外壳上并且环形齿轮被驱动,如图72到76的实施方案所示,例如,可以提供1.59:1的加速传动,其反过来允许使输出马达功率降低0.63倍。如果环形齿轮被固定在外壳上并且太阳齿轮被驱动,如图67到图71的实施方案所示,例如,可以提供3:1的加速传动。因此,马达的输出扭矩甚至可被降低0.33倍。
例如,行星齿轮的传动可被用来增加功率密度,然而,该传动也可以增加马达速度,从而增加马达噪声。此外,该行星齿轮可被用作具有整体变速齿轮的马达的基础。在这种情况下,变速齿轮的尺寸可以相应地减小,或者由于马达功率密度的增加,可以为该变速齿轮提供必要的空间。
图67到图71显示了具有布置在踏板轴上的行星齿轮的谐波销环传动装置,其中驱动通过与踏板轴刚性连接的行星架发生,并且其中输出通过太阳齿轮发生。
图72到76显示了具有布置在踏板轴上的行星齿轮的谐波销环传动装置,其中驱动通过可旋转安装在踏板轴上的行星架发生,并且其中输出通过可旋转安装在传动装置外壳内的环形齿轮发生。
包括偏心盘的传动装置类似于图11的谐波销环传动装置。然而,图67到图76的曲柄齿轮也可以与其他减速齿轮组合。特别是,图67到图76的曲柄齿轮可以与谐波销环传动装置组合,该谐波销环传动装置类似于图1的传动装置的并且包括椭圆形状的凸轮盘和柔性滚珠轴承。
为了清楚起见,并不是图1或图11中已经显示的所有部件都再次在图69到76中提供了附图标记。
图68显示了图67的行星齿轮组件400的透视图,其中环形齿轮401、环形齿轮401的安装套管402和输出轴39可被看见。图69显示了图68的行星齿轮组件400的侧视图。
图70显示了沿图69的交叉线C-C得到的行星齿轮组件400的截面。太阳齿轮403被配置为空心轴,太阳齿轮403通过间隙404与踏板轴35隔开,这样太阳齿轮403可相对于踏板轴35旋转。行星齿轮405分别被放置在行星轴406上,其中滚动轴承或由滑动膜形成的滑动轴承被布置在行星齿轮405之间。
图71显示了沿图69的交叉线B-B得到的行星齿轮组件400的截面。在这个截面视图中,进一步显示了行星轴406被布置在行星架407中,行星架407与踏板轴35刚性连接。
太阳齿轮403被整体连接到另一个空心轴410上,空心轴410包括一个比太阳齿轮403稍微大的直径,该直径的尺寸为使得滚动轴承408可被布置在空心轴410与踏板轴35之间,滚动轴承408包括两个图71的实施方案中的滚针轴承。在第二空心轴410上布置有脚踏轴飞轮49。
从踏板轴35到输出轴的扭矩流在图71中由箭头指示。如图67所示,环形齿轮的紧固法兰402被固定在传动箱22上。静止环齿轮吸收骑车人的踏板运动引起的相反力。
根据一个进一步的实施方案,连接到评估电子元件的变形传感器(比如应变计)被安装在环形齿轮401上。为了更精确地测量,其中安装有变形传感器的环形齿轮的一部分可以做得更薄。
图72显示了具有布置在踏板轴35上的行星齿轮的谐波销环传动装置,其中输出通过环形齿轮发生。
图73是图67行星齿轮组件400'的透视图。图74显示了图68的行星齿轮组件400'的侧视图。
图75显示了沿图74的交叉线C-C的截面。太阳齿轮403'通过间隙404与踏板轴隔开。如图72所示,太阳齿轮403'通过紧固区域被连接到传动箱22上。特别地,这个紧固区域可以被配置为测力元件。行星齿轮405被可旋转地安装在放置在行星架405内的行星轴406上。
图76显示了沿图74交叉点B-B得到的截面。如图76所示,行星架405的一部分形成为空心轴409,空心轴409通过踏板轴飞轮49'被放置在踏板轴35上。
根据一个进一步的实施方案(该实施方案未被显示在这里),布置在踏板轴上的行星齿轮的空心轴在传动侧被固定到外壳上,行星齿轮的空心轴被固定连接到踏板轴上,并且太阳齿轮通过踏板轴飞轮被联接到输出轴上。为此,空心轴的附件可以围绕行星齿轮从驱动侧被引导。在这里和在其他曲柄齿轮中,踏板轴一般也可以是曲轴,比如内燃机的曲轴,或驱动器的驱动轴。就像上面提到的两个曲柄齿轮,这个曲柄齿轮还提供加速传动。
此外,转动方向的逆转出现,在不像没有逆转齿轮的电动自行车,负荷的旋转方向被设置在曲轴或曲轴齿轮的驱动轴的旋转方向的反方向上,这样不需要进一步的转动方向的逆转的情况下,这可能是有利的。
图77-81显示了根据本说明书的摆线齿轮和具有摆线齿轮的马达齿轮组。
图77是电动自行车的马达齿轮组的截面视图,其中摆线齿轮被用作减速齿轮。
在前几幅图(特别是图1到图3和图10到图14)的描述中已经解释的部件在此将不再次说明。像图1和10所示的传动装置一样,摆线齿轮包括三轴承装置(其中输出元件形成一整体,具有空心输出轴)以及在外壳罩上向内被支撑在两个斜对的轴承上并且向外被支撑在内空心轴上。因此,只需要三个轴承来支撑转子轴、输出元件和空心输出轴。
在三轴承装置中,转子轴的外轴承可以进一步分离。这在用于电动自行车的马达齿轮组中尤其如此,其中有限的轴向空间通过较少的轴承可以更好地被利用。因此,外倾斜力矩对轴承和转子轴的杠杆作用较小,并且转子轴可以被构造为薄圆筒。许多这样的发动机齿轮组就是这样。
在图77的摆线齿轮中,输出元件是由输出滑轮形成的,在该输出元件上形成有空心输出轴,该输出滑轮具有布置在其上的承载销和承载滚子。在图1和图10所示的马达齿轮组中,它是由输出内齿轮形成的,在该输出内齿轮上形成有空心输出轴。
摆线齿轮的内转子轴27'是由驱动轴426和安装在驱动轴426上的转子轴427形成的。驱动轴426包括驱动侧圆偏心盘428、输出侧圆偏心盘429和中心圆盘430,它们形成在驱动轴426上,彼此相邻布置。输出侧偏心盘429从驱动侧偏心盘428偏移180度。
在驱动侧偏心盘428上布置有第一滚珠轴承423,在第一滚珠轴承423上安装有驱动侧内齿轮433。输出侧内齿轮434通过第二滚珠轴承424被安装在输出侧偏心盘429上。驱动侧内齿轮433和输出侧内齿轮434在结构上是相同的并且每一个都包括外啮合齿435、436,该外齿合435、436在每种情况下接合相对的外齿轮439的内齿,外齿轮439固定地连接到外壳上。
输出盘440通过放置在中心圆盘430上的环441被安装在第三滚珠轴承425上。输出滑轮440包括承载销442,承载销442以有规律的间隔被布置在输出滑轮441上,承载销442与两个内齿轮433、434中的圆形开口444接合。承载销442具有可旋转地安装在承载销442上的滚子443。
内转子轴27'的驱动轴426充当摆线减速齿轮的空心驱动轴426。
在内转子轴27'的转子轴427上形成有压力盘451和与压力板相反的螺纹450。如从图80的截面视图中可以看出,压力环452被拧在螺纹上,这样转子包26或外转子轴26被夹紧在压力环与扣环之间。这相当于图30的装置并且与图1的装置不同,其中该转子包被保持在布置在内转子轴上的垫片与内转子轴的肩之间。
驱动侧内齿轮433和输出侧内齿轮434也称为“凸轮盘”。也可以提供静止销环,而不是外齿轮439的内啮合齿437,如图79所示。这个静止销环可以具有滚子,这样摩擦力和剪切力被减小并且滚动运动是可行的。
从左到右查看,图78的分解图显示了具有内啮合齿437的外齿轮439、输出侧内齿轮433、第一滚珠轴承423、内转子轴27'(该内转子轴上布置有传动侧偏心盘428、输出侧偏心盘429和中心圆盘430)、第二滚珠轴承424、输出侧内齿轮434、垫片445、环441、第三滚珠轴承425、布置在输出滑轮440上的承载滚子443和承载销442和输出滑轮440。
此外,图78显示了提供在驱动侧428与输出侧偏心盘429之间的脊446。
从内向外看,图79的侧视图显示了环441、第三滚珠轴承425、输出滑轮440、具有外啮合齿436的输出侧内齿轮434、驱动侧内齿轮433的外啮合齿435、和外齿轮439的内啮合齿437。静止销447被指示在两个位置,可以提供该静止销,而不是外齿轮439的内啮合齿。
图80的截面视图显示了通过图77的马达齿轮组的摆线齿轮的截面,其中显示了内转子轴的27'(该内转子轴具有驱动侧偏心盘428和安装在其上的驱动侧内齿轮433、输出侧偏心盘429和安装在其上的输出侧内齿轮434、中心圆盘430和安装在其上的具有承载销442和承载滚子443的输出盘440),和具有内啮合齿437的外齿轮439。
在图80的下部,显示了外齿轮439的紧固开口448。如图77截面视图所示,外齿轮439通过紧固螺栓被固定在传动箱上,该紧固螺栓穿过紧固开口448。
图81显示了图77的摆线齿轮的细节的侧面图,其中也可看见隐藏的部件。在图81的视图中,可以看到两个内齿轮的全部齿头都与静止外齿轮的内啮合齿接合或接触。此外,图81同时显示了另一个实施方案,其中不是内啮合齿,而是外齿轮包括静止销或螺栓的布置,滚子布置在该布置上。
下面,将参照前面的图77-81,以实施例的方式描述摆线驱动器的装配。
马达外壳22中的转子轴427的驱动侧上的元件被插入马达外壳22中或被附接到马达外壳22上。在其他方面,驱动侧转子滚珠轴承29、测力元件47、驱动侧踏板轴滚珠轴承45和马达的定子组件被插入马达外壳22中。外齿轮439被拧到马达外壳22上。
转子轴427在驱动侧被附接到输出轴426上。驱动侧内齿轮433和第一滚珠轴承423从驱动侧被放置在驱动侧偏心盘428上。转子包从驱动侧被放置在内转子轴27'上,并且压力环452被拧到该转子包上。然后,转子轴427和输出轴426的组件从输出侧被插入马达齿轮组中,输出轴426具有安装在其上的部件。
第二滚珠轴承242和输出侧内齿轮434从输出侧被放置在输出侧偏心盘429上。环441被放置在中心圆盘430上并且第三滚珠轴承425被放置在圆环441上。
承载滚子443被放置在输出环440的承载销442上,并且输出环440被放置在第三滚珠轴承425上,使得输出环440的内肩停靠在第三滚珠轴承425的外环上。在这种情况下,承载销442和承载滚子443通过输出侧内齿轮433和驱动侧内齿轮434的圆形开口444被导向。滚珠轴承31被安装到输出滑轮的肩上,并且传动装置罩与外齿轮一起被拧到马达外壳22上,其中传动装置罩的紧固开口与外齿轮重叠。
转子包26和内转子轴27'通过给定子22通电来旋转。这个旋转被传递到偏心盘428、429。偏心盘428、429反过来设置放置在其上的内齿轮433、434的偏心圆运动,从而内齿轮433、434的啮合齿被移动越过静止外齿轮439的啮合齿。结果,外齿轮439的内啮合齿437对内齿轮433、434施加反作用力。通过外齿轮439的反作用力,内齿轮433、434被设置围绕它们自己的旋转轴旋转。这个旋转被承载销442利用并且被传递到输出滑轮,由此内齿轮433、434的运动被转变成中心圆周运动。该旋转直接从那里被传递到负荷装置,比如在齿轮马达,或,像例如在电动自行车的情况中,最初通过飞轮40被传递到输出轴39。
图82–88显示了根据本说明书,张力轴传动装置和具有张力轴传动装置的马达齿轮组。
图82显示了根据本说明书,具有张力轴(tension shaft)或柔轮传动装置的马达齿轮组的截面。这里没有显示的元件与图1的元件相对应。
张力调整轴(tensioning shaft)453的外啮合齿5"布置在具有柔性滚珠轴承33的凸轮盘455'与具有内啮合齿6"的外齿轮457之间,其被拧到马达外壳22上。该张力调整轴通过具有铆钉的紧固区域被紧固到输出轴458上,输出轴458被安装在斜对的滚珠轴承31和30上。
图83显示了图82的张力轴或柔轮传动装置的分解图,其中静止外齿轮8"具有啮合齿,该啮合齿下面提到作为用于HPD-F传动装置的啮合齿。结果,可以实现两种啮合齿的特别好的接合。
其后,外齿轮的内啮合齿实质上是到齿轮轨迹的外等距离,被定义为:
x(t)=r1*cos(t)+r2*cos((n+1)*t)+r3*cos((n+3)*t)和
y(t)=r1*sin(t)-r2*sin((n+1)*t)+r3*sin((n+3)*t),其中t为0和2之间,分别为pi/Z_外或360°/Z_外,并且其中例如该等距离到该齿轮轨迹具有销半径的距离。
张力调整轴的相对外啮合齿源自具有圆柱形销的销环的几何结构。因此,在垂直于轴向的平面中的齿尖的截面相当于圆的扇形,优选为半圆。这在图87中可以看到。
分别从左到右或从输出侧到驱动侧查看,图83的分解图显示了静止外齿轮8"或外环8"、具有内啮合齿6"和紧固区域454的杯形状的张力调整轴453、柔性滚珠轴承33和具有椭圆形圆周和紧固法兰456的驱动缸455。例如,图83的驱动缸适用于齿轮传动的马达并且从图82的凸轮盘455'偏离,凸轮盘455'被布置在内转子轴上。
在本说明书中,“椭圆”优先表示具有两个相互垂直的镜像对称或主轴的椭圆,比如椭圆形或正弦叠加的圆形形状。但是,它也可以表示,例如具有三个对称轴的椭圆,其中轴的距离是最大的,以便产生三个接合区域,而不是两个具有完整齿接合的接合区域。
张力调整轴的紧固区域454适用于紧固输出轴。此外,静止外齿轮8"包括用于附接传动装置外壳的紧固区域457,驱动缸455包括用于紧固驱动桥的法兰456。在电动自行车的张力轴传动装置的实施方案中,驱动缸455还可以形成为内转子轴的一部分,在这种情况下不需要有紧固法兰456。
图84从驱动侧显示了处于组装状态的图82的张力轴传动装置的侧视图,其中从内到外,显示了张力调整轴的紧固区域、驱动缸、柔性滚珠轴承、张力调整轴的外啮合齿、外齿轮的内啮合齿和外齿轮。
图85显示了沿图84的截面线A-A的截面,该截面沿驱动缸455的短半轴前进,在图85的截面视图中,可以看到张力调整轴453是向内偏置的,以便它靠在驱动缸455的短半轴区域中的柔性滚珠轴承33的外环上。
图86显示了沿着图84的截面线B-B的截面,该截面沿驱动缸455的半长轴延伸。如图85和图86的截面视图所示,外齿轮8"和张力调整轴453中的每一个都包括光滑的圆柱形孔或开口,而驱动缸455包括螺纹孔。
图87显示了前面的图84中指定为“C”的放大图,其中可以看到偏心啮合齿的形状。
图88显示了处于组装状态的图82的张力轴传动装置。
图89-93显示了两级减速齿轮,其具有两部分一整体的销环102'和两个外齿轮8"'、8(4),其中两部分一整体的销环102'被安装在偏心盘上。
两部分一整体的销环102包括第一部分上的第一外啮合齿5"'和紧挨该第一部分布置的部分上的第二外啮合齿5(4),第二外啮合齿5(4)紧挨第一外接齿5"'被布置。销环102'的第一外啮合齿5"'被布置在可旋转安装外齿轮8"'的第一内啮合齿6"'的对面,并且销环102'的第二外啮合齿5(4)被布置在静止外齿轮8(4)的第二内啮合齿6(4)的对面。
第一外啮合齿5"'的齿的数目小于内啮合齿6"'的齿的数目,并且第二外啮合齿5(4)的齿的数目小于内啮合齿6(4)的齿的数目。在高减速齿轮的示例性实施方案中,第一外啮合齿5"'的齿的数目等于28以及可移动外齿轮8"'的内啮合齿6"'的齿的数目等于29,并且第二外啮合齿的齿的数目等于29以及静止外齿轮的内啮合齿6(4)的齿的数目等于30。
因此,在这个实施方案中,驱动侧第一齿轮级的减速大于输出侧第二齿轮级的减速,并且各自外齿轮的齿的数目大于销环的各自径向相对啮合齿的齿的数目。结果,内部外啮合齿在相对的外部内啮合齿的参考坐标系中运动,用以驱动。因此,可移动外齿轮的内啮合齿在驱动的方向上运动并且减少第一齿轮级的减速。在一般情况下,相对啮合齿的齿的数目可以是不同的。
当使用偏心盘时,齿的数目的差别必须至少为一。此外,滚珠轴承和布置在其上的传动元件(比如销环)无需变形。在一个替代实施方案中,其包括椭圆盘,而不是偏心盘和布置在该偏心盘上的柔性滚珠轴承,相对啮合齿的齿的数目的差别为2的倍数。
在没有传动工具布置在内齿轮和外齿轮之间的实施方案中,其中传动工具同时充当具有外啮合齿的内齿轮,例如在图83的张力轴传动装置中或图89的两级偏心齿轮中,齿的数目的差别是指传动工具的啮合齿和传动工具的相对的啮合齿。
图89从输出侧显示了两级减速装置的侧面图。
图90显示了在图89指定的查看方向上,沿图89中的截面线A-A的截面。因此,图90的上半部分显示了真实的截面,而图90的下半部分显示了侧面图。
图91显示了图82的两级减速齿轮的侧视图,其中隐藏的部件用虚线表示,以说明相对啮合齿的接合。
图92是分别从输出侧或从可移动外齿轮8”'的侧面查看,图82的两级减速装置的部分剖面的透视图。
图93是分别从驱动侧或从静止外齿轮8(4)的侧面查看,图82的两级减速装置的部分剖面的透视图。静止外齿轮8(4)包括用于附接到传动装置外壳上的紧固区域,这未显示在图89到93中。同样地,可动外齿轮8"'包括用于固定输出轴的紧固区域,这未显示在图89到93中。
图89-93的两级销环传动装置的两部分销环,不同于根据现有技术的外部有齿的张力轴(尤其通过啮合齿形式)。两种啮合齿销环的啮合齿的形式本质上是到齿轮轨迹的内等距离,对具有偏心盘的谐波销环传动装置的齿轮轨迹来说,到齿轮轨迹的内等距离是由下面给出的公式(1)确定的,其中该等距离优选到该齿轮轨迹具有销半径的距离(1)。
谐波销环传动装置又称HPD-E传动装置。公式(1)描述了具有一个周转圆的非逆行周转圆轨迹。
相应地,静止外齿轮8(4)和可移动的外齿轮8"'的啮合齿由公式(1)所示的到齿轮轨迹的外等距离,优选,为销半径的距离。齿的数目由公式(1)的参数“n”决定,只要齿头由式(1)确定即可满足外啮合齿和内啮合齿。
优选地,图89–93的两级传动装置的啮合齿被配置为使得高齿轮传动形成,其中第一齿轮级的减速进一步被第二齿轮级减少,因为由第二齿轮级产生的第二个角速度与由第一齿轮级产生的第一个角速度方向相反。另外,第二个角速度比第一个角速度小两倍,这样在传动装置输出处的最终角速度的大小小于第一个齿轮级的角速度的大小。
第二个角速度也可以大于第一个角速度,从而产生旋转方向的逆转,这样输出现在与驱动发生在同一方向上。旋转方向的逆转可能是有利的,例如,对于混合动力车辆的发电机模式,要不然叠加驱动和输出的旋转运动。
在运行中,偏心盘被马达(例如电动马达)旋转。这种旋转运动通过滚珠轴承转变成两部分销环的偏心运动。结果,两部分销环的齿被引导越过两个外齿轮的外啮合齿,或被拉入外啮合齿中。
这导致销环相对于静止外齿轮旋转运动以及可移动外齿轮相对于移动销环旋转运动,对输出旋转运动来说,二者重叠。
两级减速齿轮还可配置椭圆形传送器、可变形滚珠轴承和可变形两部分销环。在这种情况下,优选使用另一种内啮合齿,而不是图89-93所示的。例如,可使用图83-87所示的张力轴传动装置的啮合齿几何结构。
特别是,两级减速齿轮也可以在相反的方向被操作并且用于加速传动装置。例如,高齿轮比可能对具有旋转镜(该旋转镜可具有每秒钟数千转数)的超快扫描照相机有用。
具有输出外齿轮的两级传动齿轮也可用在摆线齿轮中。在这种情况下,具有承载销的输出滑轮被取消。相反,至少一个内齿轮被配置为具有两种不同啮合齿的拼合内齿轮,其中可旋转外齿轮的内啮合齿与第二两种啮合齿相对布置。
下面的图94-118的描述公开了内齿轮和外齿轮啮合齿,其可用于与本说明书的传动装置配合,特别是与谐波销环传动装置配合。
特别地,本说明书公开了一种具有偏心盘的谐波销环传动装置,也称为“HPD-E传动装置”。该HPD-E传动装置包括具有第一啮合齿的第一齿轮、具有第二啮合齿的第二齿轮和具有圆形接合区域的销环。
销环可以由柔性销扣环形成,该柔性销扣环具有插入其中的圆柱形销。它也可以被制成一整体,其中一整体销环包括环形部分,从该环形部分,销样延伸物在轴向上向伸向侧面。
具体地,当第三齿轮作为支撑齿轮被提供时并且当销或销样延伸物被不可旋转地连接到环形部分或柔性销扣环上时,在支撑齿轮侧面的销或销样延伸物可以仅仅在一个侧面上被配置为圆形接合区域。
例如,在具有外齿轮和内齿轮的配置中,第二外齿轮可以作为与第一外齿轮同中心对齐的支撑齿轮被提供,其中,第二外齿轮的半径和啮合齿与第一外齿轮吻合并且第二外齿轮的啮合齿与第一外齿轮的啮合齿对齐,使得齿头在轴向上一个接一个。
根据一个进一步的实施方案,销环形成一整体,并且具有内啮合齿和外啮合齿,该内啮合齿和外啮合齿具有圆齿头。
销环的圆形接合区域包括一段圆样截面并且一般可由销环的销、销环的销样延伸物形成或由销环的圆形状的齿头形成。该段圆样截面优选沿传动装置的轴方向保持不变。具体地,该段圆样截面可采取半圆或全圆样的形式。
此外,HPD-E传动装置包括旋转传送器,用于将销环的接合区域拉进第一齿轮的第一啮合齿和第二齿轮的第二啮合齿。在这种情况下,第一齿轮、传送器和第二齿轮彼此同中心布置,并且传送器被径向布置在销环内。
销环被布置在第一齿轮和第二齿轮之间。当第一齿轮和第二齿轮在同一轴向平面上时,具有内齿轮和外齿轮的布置通常就是这样,第一齿轮和第二齿轮之间的布置应该被理解为圆接触区域,销或销样延伸物在径向上至少部分地被布置在第一个齿轮和第二齿轮之间。
当第一齿轮和第二齿轮在不同的轴向平面上时,具有两个外齿轮的布置通常就是这样一样,其中一个外齿轮被驱动并且另一个外齿轮被静止连接到外壳上,第一齿轮和第二齿轮之间的布置应该被理解为销扣环或相当于销扣环的销环的一部分在轴向上被布置在第一齿轮和第二齿轮之间。
传送器包括相对于传动装置中心轴偏心布置的传送盘或凸轮盘,其中该盘可特别地被配置为圆盘。在这里,环形结构,如通过撑杆(struts)被附接在传送器的轴上的环,也被认为是盘。在运行中,传送器使销环变形使得外齿轮和内齿轮相对彼此转动。
第一齿轮的第一啮合齿和第二齿轮的第二啮合齿分别按照行星结构形成,这将在下面将根据行星结构,关于内齿轮或外齿轮做更详细的解释。
根据行星结构,第一啮合齿和第二啮合齿的各自齿表面上的位置各自是由作为循环圈角度(cycle angle)函数的距传动装置中心轴的径向距离决定的。
径向距离反过来是由到齿轮轨迹的等距离决定的,其中齿轮轨迹上的位置各自是由循环圈矢量(cycle vector)和周转圆矢量(epicycle vector)的矢量和决定的。在这种情况下,循环圈环矢量的尾部位于传动装置中心轴上并且周转圆矢量的尾部位于圈矢量的端部。
此外,周转圆矢量的周转圆角度(epicycle angle)为n乘以循环圈角度(cycleangle),并且循环圈环矢量的长度大于周转圆矢量的长度,其中n为谐波销环传动装置的圆形接合区域的数目,该数目至少为3。
这个轮廓形状也可以用下面的公式来概括,其中加号表示内齿轮啮合齿,减号表示外齿轮啮合齿。
Figure BDA0003476002870000361
根据销环的设计,上面规定的圆形接合区域是指销、销样延伸物、或销环的啮合齿的圆齿头。
根据一个实施方案,第一齿轮是具有外啮合齿的内齿轮,以及第二齿轮是具有内啮合齿的外齿轮。因此,第一啮合齿是内齿轮的外啮合齿,以及第二啮合齿是外齿轮的内啮合齿。在这个实施方案中,内齿轮被径向放置在外齿轮的内侧。
在内齿轮的外啮合齿中,周转圆角度是在与循环圈角度相同的方向上测量的,并且等距离为内等距离。与此相反,在外齿轮的内啮合齿中,周转圆角度是在与循环圈角度相反的方向上测量的,并且等距离为外等距离。这种配置的啮合齿将在下面分别关于内齿轮和外齿轮做更详细的解释。
根据HPD-E传动装置的一个进一步示例性实施方案,第一齿轮和第二齿轮各自具有内啮合齿的外齿轮。因此,第一啮合齿是由第一外齿轮的内啮合齿形成的并且第二啮合齿是由第二外齿轮的内啮合齿形成的。
在两个外齿轮的内啮合齿中,周转圆角度是在与循环圈角度相反的方向上测量的,并且等距离为外等距离。
具体地说,第一啮合齿或第二啮合齿的各自等距离可以为圆形接合区域半径与校正值之和的距离的等距离,校正值依赖于齿隙。对于圆柱形销来说,圆形接合区域的半径等于销的销半径。对于近似圆柱形的销来说,其半径相当于销的圆形接合区域的半径。校正值大于等于零,特别是它也可以等于零。如果校正值大于零,校正因子相当于圆形接合区域的半径的一小部分,例如5%或10%。
根据一个实施方案,谐波销环传动装置可以包括停靠在传送盘上的滚动轴承,其中循环圈半径等于滚动轴承直径的一半。根据另一个实施方案,其中销环的圆形接合区域直接停靠在传送盘上,循环圈半径等于传送盘直径的一半。在这种情况下,传送盘可以旋转安装在内侧。
具体地,周转圆半径可以等于传送盘相对于传动装置中心轴偏移的偏心偏移量的一半。
不同的驱动和输出组合对HPD-E传动装置来说是可行的。这些选项可用于HPD-E传动装置和HPD-F传动装置。驱动轴可以特别地被配置为电动马达的转子。
具体地,驱动轴可以被连接到传送器上。在这种情况下,输出轴可以连接到第一齿轮,第二齿轮或销环上。当输出轴被连接到第一或第二齿轮上时,则各自的其他齿轮一般被固定在外壳上或被连接到传动装置外壳上。
当输出扭矩从销被接收到时,例如,这可以通过包括用于插入销的开口的罐头形状的部件来实现。该罐头形状的或圆柱形部件反过来可被安装在传动装置外壳上用以稳定。在这种情况下,通常要么是外齿轮要么是内齿轮随着销环移动,而另一个齿轮被固定在传动装置外壳上。在这种情况下,省略只随着销环移动的轮也是可行的。
此外,本说明书公开了一种用于“HPD-E传动装置”的内齿轮,该内齿轮具有单偏心,包括具有圆形接合区域的销环。内齿轮包括外啮合齿,其中在外啮合齿的齿表面上的几何位置各自是由作为循环圈角度α(=符号α)的函数的距内齿轮的中心轴的径向距决定的。
径向距离反过来是由到齿轮轨迹的内等距离决定的。齿轮轨迹上的几何位置各自是由循环圈矢量和周转圆矢量的矢量和决定的。在这种情况下,循环圈矢量的尾部位于外齿轮的中心轴上,并且周转圆矢量的尾部位于循环圈矢量的端部。此外,循环圈矢量和周转圆矢量或周转圆矢量(多个)位于垂直于中心轴的公共平面上。
循环圈角度和周转圆矢量的周转圆角度是相对于垂直于内齿轮的中心轴并穿过内齿轮中心轴延伸的参考线确定的。这也适用于下面提到的循环圈角度和周转圆角度,它们是相对于垂直于各自齿轮的中心轴并穿过各自齿轮的中心轴延伸的参考线确定的。在齿轮或内齿轮或外齿轮的安装状态下,这个中心轴与传动装置中心轴重合。
周转圆矢量的周转圆角度是循环圈角度的n倍,其中周转圆角度是在与循环圈角度相同的方向上测量的并且其中n为谐波销环传动装置的销的数目,该数目大于二。内齿轮的齿的数目Z_内至少为二并且优选比销的数目少一个。因此,根据内齿轮的齿的数目,周转圆角度是循环圈角度的(Z_内+1)倍,Z_内至少为二。
循环圈矢量的长度大于周转圆矢量的长度。特别地,半径或矢量和(sum vectors)的长度可被选择为使得齿轮轨迹是非逆行的,也就是说没有自交。
内齿轮的啮合齿的轮廓形状也可以用下式来概括:
Figure BDA0003476002870000371
此外,本说明书公开了一种用于具有单偏心的谐波销环传动装置的外齿轮,其中销优选具有圆形截面。外轮包括内啮合齿,其中内啮合齿的齿表面上的几何位置各自是由作为循环圈角度α的函数的距外齿轮的中心轴的径向距离决定的。
径向距离反过来是由到齿轮轨迹的外等距离限定的,术语“内等距离”和“外等距离”被理解为有关距各自的齿轮中心轴的距离。
齿轮轨迹上的几何位置各自是由循环圈矢量和周转圆矢量的矢量和决定的,其中循环圈矢量的尾部位于外齿轮的中心轴上,并且周转圆矢量的尾部位于循环圈矢量的端部。
此外,周转圆矢量的周转圆角度是循环圈角度的n倍,并且周转圆角度是在与循环圈角度相反的方向上测量的,其中n为谐波销环传动装置的销的数目,该数目大于二。外齿轮的齿的数目Z_外优选比销的数目多一个。因此,根据外齿轮的齿的数目Z_外,周转圆角度是循环圈角度的(Z外–1)倍,Z_外至少为四。
循环圈矢量的长度大于周转圆矢量的长度。特别地,矢量长度或矢量长度的比值可被选择为使得齿轮轨迹不具有自交。
在行星结构中,循环圈矢量的长度决定了啮合齿距中心轴的平均距离,即节距圆(pitch circle),而周转圆矢量或周转圆矢量(多个)的长度决定了齿的高度。
优选地,齿几何结构,即距齿轮中心轴的径向距离,与中心轴上的轴向位置无关。如果提供销,销的截面优选与销的纵轴上的位置无关。销的截面优选为圆形,但也可以不是圆形。例如,销可以包括销环的圆周方向上的直径稍微比垂直于圆周方向的大。因此,圆形接合区域的截面优选与轴向位置无关。
外齿轮的啮合齿的这种轮廓形状也可以用下式来概括:
Figure BDA0003476002870000372
在另一方面,本说明书公开了一种用于具有椭圆形传送器或双偏心的谐波销环传动装置的内齿轮,其中椭圆(oval)也指椭圆样的设计,例如具有椭圆形状(ellipticalshape)。这个传动装置也称为“HPD-F传动装置”。
内齿轮包括外啮合齿,其中外啮合齿的齿表面是由作为循环圈角度角α的函数的距外齿轮的中心轴的径向距离决定的。距中心轴的径向距离反过来是由到齿轮轨迹的内等距离决定的。
齿轮轨迹上的几何位置是由循环圈矢量、第一周转圆矢量和第二周转圆矢量的矢量和决定的。循环圈矢量的尾部位于内齿轮的中心轴上,第一周转圆矢量的尾部位于循环圈矢量的端部,并且第二周转圆矢量的尾部位于第一周转圆矢量的端部。
在双周转圆的设计中,第一周转圆矢量也称为一阶周转圆矢量并且第二周转圆矢量也称为二阶周转圆矢量。因此,相关的周转圆也分别称为一阶或二阶周转圆。因此,在只有一个周转圆的设计中,只存在一阶周转圆。
此外,第一周转圆矢量的周转圆角度为循环圈角度的(n-1)倍,并且第二周转圆矢量的周转圆角度为循环圈角度的(n-3)倍。这里,n是谐波销环传动装置的销的数目,它大于二,所以至少为三。第一周转圆角度是在与循环圈角度相同的方向测量的,并且第二周转圆角度是在与循环圈角度相反的方向测量的。内齿轮包括至少两个齿并且优选地包括比销的数目少两个齿。
因此,根据内齿轮的齿的数目Z_内,第一周转圆角度是循环圈角度的(Z_内+2-1)=(Z_内+1)倍并且第二周转圆角度是循环圈角度的(Z_内+2-3)=(Z_内-1)倍,其中Z_内至少为二。
这里,循环圈矢量的长度大于第一周转圆矢量和第二周转圆矢量的长度之和,并且第一周转圆矢量的长度大于第二周转圆矢量的长度。具体地,长度或半径的比值应被选择为使得齿轮轨迹没有自交。
此外,本说明书公开了一种用于具有椭圆形偏心或双偏心的谐波销环传动装置或HPD-F传动装置的外齿轮。该外齿轮包括内啮合齿,其中内啮合齿的齿表面上的几何位置各自是由作为循环圈角度α的函数的距外齿轮的中心轴的径向距离决定的。
径向距离反过来是由到齿轮轨迹的外等距离限定的,其中齿轮轨迹上的几何位置在各自情况下是由循环圈矢量,第一周转圆矢量和第二转圆矢量的矢量和决定的。
循环圈矢量的尾部位于中心轴上,第一周转圆矢量的尾部位于循环圈矢量的端部,并且第二周转圆矢量的尾部位于第一周转圆矢量的端部。
此外,第一周转圆矢量的周转圆角度是循环圈角度的(n+1)倍,并且第二周转圆矢量的周转圆角度是循环圈角度的(n+3)倍。这里,n是谐波销环传动装置的销的数目,它大于三,就是说至少为四。
优选地,外齿轮的齿的数目Z_外比销的数目大二。因此,根据外齿轮的齿的数目Z_外,第一周转圆角度是循环圈角度的(Z_外-2+1)=(Z_外-1)倍,并且第二周转圆角度是循环圈角度的(Z_外-2+3)=Z_外+1倍,其中为了用最小的数字表达这种关系,Z_外至少是2+2+2=6。
第一周转圆角度是在与循环圈角度的相反的方向上测量的,并且第二周转圆角度是在与循环圈角度的相同的方向上测量的。此外,循环圈矢量的长度大于第一周转圆矢量和第二本周转圆矢量的长度之和,并且第一周转圆矢量的长度大于第二周转圆矢量的长度。优选地,长度比或半径的比值被选择为使得齿轮轨迹没有自交。
此外,本说明书公开了一种具有内齿轮和外齿轮的谐波销环传动装置,该内齿轮具有先前针对HPD-F传动装置描述的外啮合齿,该外齿轮具有先前针对HPD-F传动装置描述的内啮合齿。
此外,传动装置包括具有圆形接合区域的销环。具体地,圆形接合区域可由销或销样延伸物形成,其优选地包括圆形截面。提供了一种旋转传送器用于将销环的圆形接合区域拉入外齿轮的内啮合齿中和内齿轮的外啮合齿中。内齿轮、传送器和外齿轮彼此同中心布置并且传送器被径向布置在销环内。
销环或为圆形接合区域,或销或销环的销样延伸物被径向布置在内齿轮与外齿轮之间。传送器包括椭圆形状的凸轮盘或双偏心。在运行时,凸轮盘或双偏心使销环变形使得外齿轮和内齿轮彼此相对转动。
在具有一对内齿轮和外齿轮的配置中,内齿轮和外齿轮被布置在第一轴向平面中。对应于销扣环并且与传送器接触销环的一部分被布置在第二轴向平面中。方便地,进一步的外齿轮被提供在第三个轴向平面中用于支撑销环,其中第二外齿轮实质上具有与第一外齿轮相同的尺寸和相同的齿形状,并且其中啮合齿与第一外齿轮的啮合齿对齐。第二轴向平面位于第一轴向平面和第三轴向平面之间。这些设计适用于HPD-E和HPD-F传动装置。
在另一个实施方案中,本说明书公开了一种谐波销环传动装置,该谐波销环传动装置具有根据先前针对HPD-F描述的内啮合齿的第一外齿轮和根据先面针对HPD-F描述的内啮合齿的第二外齿轮。
此外,该谐波销环传动装置包括销环和旋转传送器,该销环具有圆形接合区域,该旋转传送器用于将销环的圆形接合区域拉入第一外齿轮的内啮合齿中和第二外齿轮的内啮合齿中。
在这个传动装置中,传送器、第一外齿轮和第二外齿轮被彼此相互同中心布置,并且传送器被径向布置在销环内。除了上面描述的一对内齿轮和外齿轮,第一内齿轮和第二外齿轮位于不同的轴向平面中,并且销环,或相当于销扣环的销环的中间部分在轴向上被布置在第一个外齿轮和第二个外齿轮之间。
与HPD-E传动装置一样,HPD-F传动装置也具有连接驱动轴和输出轴的多种选择。
除了别的之外,驱动轴可以被连接到传送器上。在这种情况下,输出轴可以被连接到销环上。此外,在具有一对内齿轮和外齿轮的配置中,输出轴可以被连接到内齿轮或外齿轮上。
与上面描述的HPD-E传动装置一样,先前描述的连接驱动轴和输出轴的HPD-F传动装置也存在各种可能性,其中驱动轴可以特别地被配置为电动马达的转子。
在具有两个外齿轮的配置中,特别是外齿轮中的一个可以被驱动,另一个被固定在外壳上。为此,输出轴可以被连接到输出外轮上。在两个外齿轮配置中,不需要内齿轮在径向上面对外齿轮。各自非驱动齿轮被方便地连接到外壳上或固定到外壳上。
在具有两个外齿轮的配置中,第二外齿轮用于接收来自销环的旋转运动。在这种情况下,第二外齿轮的齿的数目可以与销环的圆形接合区域的数目相对应,以保证更好的接合。在这种情况下,由于第一外齿轮的齿的数目大于销的数目或销环的圆形接合区域的数目,销环稍微扭曲。
在具有两个外齿轮的装置和具有一对内齿轮和外齿轮和进一步的外齿轮的装置中,使用包括中心区域的销环是有利的,其中销、销样延伸物或圆形接合区域在两个相反侧面上在轴向上伸出。特别是,如果销环是由一整体制成的,那么然而,圆形接合区域也可以从一侧连续地延伸到另一侧。
行星结构的各自等距离可以是圆形接合区域的半径与校正值之和的距离的等距离,校正值是由齿隙决定的。在这种情况下,圆形接合区域可以特别由销或销样延伸物形成。
根据一个实施方案,先前描述的谐波销环传动装置的传送器包括椭圆形状的凸轮盘和柔性滚动轴承,其中椭圆形尤其还包括椭圆样。例如,椭圆样形状是由椭圆方程的泰勒展开得到的正弦叠加的圆形形状。
柔性滚动轴承停靠在椭圆形状的凸轮盘上。齿形状的各自行星结构的循环圈半径等于柔性滚动轴承直径的一半和校正因子之和。柔性滚动轴承的直径相当于销环或销环在未变形状态下形成的销装置的参考圆直径。
根据进一步的实施方案,谐波销环传动装置包括相对于传动装置中心轴偏心布置的第一圆盘和相对于传动装置中心轴偏心布置的第二圆盘。在这种传动装置中,循环圈半径等于两个偏心布置的圆盘的包络的平均半径和校正因子之和。包络是曲线,该曲线是当牵引机构(如销环)被夹紧在圆盘上时,由该牵引机构的内圆周形成的。
根据另一个实施方案,第一周转圆半径小于或等于销环行程的一半和第二校正因子之和,该第二校正因子小于或等于零。销行程是由柔性滚动轴承在变形状态下的最大半径与最小半径之差决定的。具体地,第一周转圆半径可大于销环行程的1/4,并且具体地等于销环行程的3/8。
销环行程是销环的圆形接合区域的行程,即当销环被传送器变形时圆形接合区域沿径向运动的距离。
根据进一步的实施方案,第二周转圆矢量的长度约为第一周转圆矢量长度的三分之一,其中“约”可特别指增加或减少10%或5%的范围。
本说明书的传动装置的公差相当于长度尺寸和角度尺寸(比如DIN 7168T1或T2)或销与齿之间的啮合精确度(toothing accuracy)(如DIN 3961或DIN 3976)的通常技术公差。
根据预定的标准计算出的公差值可以特别用来确定给定的啮合齿是否与根据本说明书的在公差内的啮合齿相匹配。为此目的,可以使用齿轮轮廓的标准化摄影视图,也可以使用齿轮测量机,例如机械或光学扫描齿轮表面的侧面测试装置(flank testingdevice)。
公差可以特别与齿厚或与中心距有关。相应的配合系统也称为“单位中心距”或“单位齿厚”配合系统。例如,如果距齿面的距离不超过预定齿厚的5%或1%,那么测得的齿轮廓可被认为与根据本说明书的预定齿轮廓一致。
距离可被测量,例如,垂直于齿表面或像齿轮的中心轴方向上的距离。公差遵从性也适用于统计意义,例如,如果使用标准概率分布(如高斯曲线),则概率为90%。也可以考虑模型无关,因为只有测量点的预定百分数(例如90%)需要在公差限度内。因此,为了似地检测齿轮廓,假设有足够数量的测量点足够均匀地分布在齿面上。
下面参照下面的图94-118对啮合齿做更详细的解释。
图94和图95通过实施例显示了谐波销环传动装置的两种类型,其中相应的齿几何结构在本说明书中公开了。
图94显示了具有凸轮盘和停靠在该凸轮盘上的可变形轴承的谐波销环传动装置(HPRD-F)510。HPRD510包括转子513,它通过滚珠轴承(这里没有显示)被支撑在传动装置外壳上。同中心布置在转子513的外面的外环或外齿轮508包括在第一侧面上的形成为内啮合齿从第一外齿轮啮合齿或外啮合齿506。
外环508被附接到圆柱形外壳部件509上。如果该外环被驱动,则这个外壳部件反过来被可旋转地安装在传动装置外壳上。形成为内啮合齿的第二外齿轮啮合齿或外啮合齿506'形成于第二外环508'上,第二外环508'被插入圆柱形外壳部件509中,位于与第一侧相反的侧面上。
形成为外啮合齿的第一内齿轮啮合齿或内啮合齿505形成在内环或内齿轮507的外围上,并被同中心布置在第一外啮合齿506之内。同样地,形成为外啮合齿的第二内齿轮啮合齿或内啮合齿505'形成在第二内环507'的外围上并且被同中心布置在第二外啮合齿506'之内。
内啮合齿505、505’和外啮合齿506、506’相对于传动装置中心轴被同中心布置,其中内啮合齿505、505’围绕传动装置中心轴可旋转。在其他实施方案中,外啮合齿506、506’或外啮合齿和内啮合齿可以围绕传动装置中心轴可旋转,或内啮合齿可以被附接到传动装置外壳上,取决于输出或驱动通过哪个啮合齿进行。
柔性薄片滚珠轴承502被安装在转子轴513的特定形状的法兰504上。法兰504形成传送器并且可以形成为,例如椭圆形、椭圆样的或正弦叠加的圆形形状。不是在转子轴513上形成的法兰504,而是可以提供相应形状的盘或环。
在图94的传动装置类型中,而不是凸轮盘和应用在该凸轮盘上的柔性轴承,而是传送器也可以具有所谓的双偏心,双偏心是由两个相对于传动装置中心轴偏心布置的圆盘构成的。圆盘可以围绕它们各自的对称轴被可旋转地安装,其中销环被安装在圆盘上。或者,圆盘可被附接到旋转传送器上,并且柔性滚动轴承可以被安装在圆盘上,其中销环停靠在滚子轴承上。
柔性销扣环503被放置在柔性薄片滚珠轴承502和外啮合齿506、506’之间。在内侧,柔性销扣环503包括用于接收销501的开槽,开槽以有规律的间隔被布置在销扣环503上。销是圆柱形状的并且具有圆形截面。
销扣环503被制成柔性的以便它可根据法兰504的角位置变形。由于刚性,由销扣环503和销501形成的销环既充当牵动输出传动部件的牵引工具,又充当推动输出传动部件的压力工具。
图94显示了三排布置,其中第一对507、508内齿轮和外齿轮位于第一轴向平面中,第二对507、508'的内齿轮和外齿轮位于第二轴向平面中,并且传送器位于第三轴向平面中,第三轴向平面位于第一轴向平面和第二轴向平面之间。
同样地,具有一对内齿轮和外齿轮和另一个外齿轮的两排半的布置是可行的。这是有利的,特别是在从动内齿轮的情况下,因为这样第二内齿轮的输出通常不会被引导到外面。在这种情况下,在三排布置中,第二内齿轮只运行用以支持销。
由于稳定性的原因,如果销环既向内又向外被支撑,将非常有利。然而,对于HPD-F传动装置和HPD-E传动装置来说,只有两个外齿轮或只有两个内齿轮(两个外齿轮或两个内齿轮与传动装置中心轴同中心布置的)的布置也是可行的,其中一个齿轮被固定在传动装置外壳上并且另一个齿轮是可旋转的。在这些装置中,销环被轴向布置在两个内齿轮之间或在两个外齿轮之间,并且销接合各自的内齿轮或外齿轮。
图95显示了具有单偏心盘的谐波销环传动装置510'的分解图,也简称为“HPD-E”传动装置。与图94的部件类似的部件具有相同的附图标记或带有撇号"'"的附图标记。图95的HPD-E环传动装置510'具有特别简单的设计,其中内齿轮仅包括2个齿,并且外齿轮包括4个齿。一般来说,在这种类型的传动装置中,外齿轮总是包含比内齿轮多两个齿。
在图95的传动装置中,两齿内齿轮505在第一四齿外齿轮506'内被同中心地放置,并且在第一轴向平面中与传动装置中心轴515同中心,并且基本上与第一次外齿轮506'相同的第二外齿轮506在第二轴向平面中与传动装置中心轴515同中心布置。在轴向位于第一轴向平面与第二轴向平面之间的第三轴向平面中,偏心布置在传动装置中心轴上的盘514和销扣环503被布置了。偏心布置的盘514被布置在可以是,例如,马达的转子轴的轴上(未被显示在此处)。
销扣环503包括三个半圆形凹槽516,凹槽516以有规律的间隔分布在销扣环503的内圆周上。三个销501被放置在半圆形凹槽516内使得它们从销扣环503在两个相反侧面上在轴向上伸出,并且进入第一和第二轴向平面中,以便接合外齿轮啮合齿506、506'和内齿轮啮合齿。
在具有单偏心的谐波销传动装置中,外齿轮包括比内齿轮多2个齿并且销的数目是齿的数目的算术平均数。在最简单的情况下,这导致传动装置具有2个内齿轮齿、3个和4个外齿轮齿,如图95所示。原则上,齿的数目的差异也可以是2的倍数,但齿的数目的差异越小导致减速越大和扭矩的支撑越好。
具有单偏心的谐波销传动装置,其中销环仅在外齿轮的啮合齿的一个齿片位置受压,也称为“HPD-E传动装置”。在扩展形式中,这个术语也指具有多个外齿轮的谐波销传动装置其中每个外齿轮只有一个这样的齿片位置是可用的。具体地,当为两个或两个以上的外齿轮提供一个共同的偏心时,就是这样,如在图2的实施方案中。
图3到6显示了用于产生根据本说明书的齿几何结构的行星结构,其中图96指的是HPD-E传动装置的内齿轮啮合齿,图97指的是HPD-E传动装置的外齿轮啮合齿,图98指的是HPD-F传动装置的内齿轮啮合齿,以及图99指的是HPD-F传动装置的外齿轮啮合齿。下面将更详细地解释这些行星结构。
在图96至图99中,销的截面是由圈520表示的并且齿轮轨迹的位置矢量是由附图标记521表示的。圆形销截面具有它的中心,为位置向量521。当循环圈矢量和周转圆矢量或环圈矢量和两个周转圆矢量以根据图95到99的角度指示的角度α旋转时,销截面520指定两个包络,该两个包络限定到齿轮轨迹的内和外等距离并且该两个包络决定传动装置的各自内齿轮啮合齿和外齿轮啮合齿。在角度指示中,“n”表示销数目。
根据本说明书,齿轮轨迹是由行星结构产生的,并且从这个齿轮轨迹反过来又得到了HPD-E传动装置的齿几何结构,分别作为圆形销的包络或作为等距离。
HPD-E传动装置的内齿轮啮合齿的齿轮轨迹是由循环圈的半径围绕传动装置轴旋转360度的事实造成的,而周转圆的半径相对于传动装置轴的参考系统在相同的方向上旋转360度的事实造成的,其中n是销的数目。另一方面,相对于原点到周转圆的中心的连线,周转圆半径旋转(n-1)*360度,其中n-1是内齿轮的齿的数目。周转圆半径的n–1个转数导致总半径的n-1个最大值和n-1个最小值,这相当于齿和凹槽或中间的齿根表面。
这里,循环圈的半径r_1等于轴承的半径加上销的半径,销停靠在轴承上。这个半径也称为“一阶半径”。周转圆的半径r_2等于销半径的一半。周转圆端部描述了销轨迹。内滚曲线是到销轨迹的等距离的结果,该等距离为销半径和轴承间隙之和产生的距离。这个内滚曲线等于内齿轮啮合齿的齿几何结构。
HPD-E传动装置的外齿轮啮齿合的齿形状是由类似的结构导致的,由此循环圈的半径围绕传动装置轴旋转360度,而周转圆的半径在相反的方向上旋转n*360度。另一方面,相对于从原点到周转圆中心的连接线,周转圆半径旋转(n+1)*360度,其中n+1是内齿轮的齿的数目。周转圆半径的n+1个转数导致总半径的n+1个最大值和n+1个最小值,相当于齿和凹槽或之间的齿根表面。
式中表达的,HPD-E传动装置的齿轮轨迹由下式描述:
Figure BDA0003476002870000411
Figure BDA0003476002870000412
其中加号指的是内齿轮啮合齿,并且减号指的是外齿轮啮合齿。
Figure BDA0003476002870000421
这是用参数α表示齿轮轨迹的a参数。由于轨迹的法线垂直于切线,所以为距离d的等距离可由下列式(2a)和(2b))的参数表示得到:
Figure BDA0003476002870000422
Figure BDA0003476002870000423
其中当角度逆时针方向行进时上标适用于外啮合齿的齿轮轨迹并且下标适用于内啮合齿的齿轮轨迹。这里,符号x′或y′意思是各自角度的各自导数
在HPD-E传动装置的具体情况下,这导致:
Figure BDA0003476002870000424
Figure BDA0003476002870000425
下列边界条件适用于HPD-E传动装置:
n*dPin<h(D1;r1)
0<dPin<r1
其中h(D1,r1)销环的周长。
例如,对于HPD-E传动装置来说,可以具体地给出表1的下列数值。
变量 数量 单位 意思/目的
n 58 1 销的数目
tkpin 103 mm 销(pin)装置的参考圆直径
dpin 3 mm 销的直径
Exver 0.75 mm 销装置的偏心偏离重
Bzinner 3 mm 齿轮的内部宽度
Bzouter 3 mm 齿轮的外部宽度
Lpin 3 mm 销的长度
Gsi 0.0 mm 销和齿轮之间的额外内齿隙。
Gsa 0.0 mm 销和齿轮之间的额外外齿隙
根据前四个数值n、tkpin、dpin和Exver,表2的下列导出的数值导致:
Figure BDA0003476002870000426
Figure BDA0003476002870000431
与上面对具有偏心盘的HPD传动装置所做的类似,对于具有椭圆凸轮盘和可变形轴承的HPD传动装置来说,齿几何结构可通过行星结构得到,但是通过利用一阶和二阶周转圆。为了简洁起见,这样的传动装置也称为“HPD-F”传动装置。
对于HPD-F传动装置的内啮合齿来说,齿轮轨迹是半径为r_1的循环圈、半径为r_2的一阶周转圆和半径为r_3的二阶周转圆的叠加的结果。这里,一阶周转圆在与循环圈相同的方向上是循环圈旋转速度的(n-1)倍,并且二阶周转圆在与循环圈相反的方向上是循环圈旋转速度的(n-3)倍。
Figure BDA0003476002870000432
Figure BDA0003476002870000433
Figure BDA0003476002870000434
作为这三种运动的叠加,HPD-F传动装置的内啮合齿的齿轮轨迹导致:
Figure BDA0003476002870000435
因此
Figure BDA0003476002870000436
最简单的具有2个内齿,4个销和6个外齿的情况来说,内啮合齿的齿轮轨迹导致:
Figure BDA0003476002870000437
对于r_1、r_2和r_3的数值来说,下列数值可以特别用于:r_1可以相当于直径的一半或未变形销装置的参考圆直径的一半,r_2可以相当于销行程的八分之三,以及r_3相当于半径r_2半径的三分之一。销行程再次是由凸轮盘的最大半径和最小半径之差给出。
根据其他实施方案,由参数a和b决定的校正项被插入了。根据这个校正,半径r_1被有效半径r_1+(a+b)/2代替,半径r_2被有效半径r_2-(b-a)/2代替。考虑到这个校正导致:
Figure BDA0003476002870000441
其中r1,eff=r1+(a+b)/2和r2,eff=r2-(b-a)/2。
与上面提到的HPD-E传动装置一样,齿几何结构是到齿轮轨迹的等距离的结果,该等距离为销半径的距离,考虑到齿隙,可以对其加上正校正因子。
因此,外啮合齿作为半径r_1的循环圈、半径r_2的一阶周转圆和半径r_3的二阶周转圆的叠加的结果。这里,在与循环圈相反的方向上,一阶周转圆是循环圈旋转速度的(n+1)倍,并且在与循环圈相同的方向上,二阶周转圆是循环圈旋转速度的(n+3)倍。
因此,下列公式是HPD-F传动装置的外啮合齿的齿轮轨迹的结果:
Figure BDA0003476002870000442
因此,上述校正项也适用于外啮合齿的齿轮轨迹,所以下列公式导致:
Figure BDA0003476002870000443
下列条件适用于周转圆半径与销半径的比值以及一阶周转圆的周转圆轨迹与销半径的比值:
0<rPin<2*r2
n*dPin<f(r1;r2;α;β)
因此,r_2总是大于销半径的一半并且f总是大于n倍销直径,这是销环周长的下限。
例如,可针对HPD-F传动装置具体给出表3的下列数值。
Figure BDA0003476002870000444
Figure BDA0003476002870000451
根据上表的前五个数值n、tkPnom、dpin、Hub和aedFl中,表4的下列导出的数值为HPD-F传动装置的结果。
变量 数量 单位 意思/目的
daLnom 110.1 mm tkPnom-dPin 外直径柔性轴承(基准,未变形)
diLnom 85.1 mm daLnom–2aedfl 内直径柔性轴承(基准,未变形)
KSA 86.39 mm diLnom+Stroke 凸轮盘,长轴“A”
KSa 83.81 mm diLnom-Stroke 凸轮盘,短轴“a”
r1 55.75 mm tkPnom/2 循环圈半径
r2 0.484 mm Hub*3/8 一阶周转圆的半径
r3 0.161 mm r2/3 二阶周转圆的半径
tpin 2.335 mm tkPnom*π/n 销的节距(正切)
Zinner 148 1 n-2 内齿的数目
Zouter 152 1 n+2 外齿的数目
i1 37 1 Zinner/4 具有固定外齿轮的传动装置
i2 38 1 Zouter/4 具有固定内齿轮的传动装置
由HPD-F传动装置的销中心形成的轨迹来源于正弦叠加的圆,该圆是由下列两个矢量形成的,
Figure BDA0003476002870000452
Figure BDA0003476002870000453
销中心点的轨迹是通过添加两个矢量得到的:
Figure BDA0003476002870000454
对于HPD-E传动装置来说,销中心点的轨迹是半径为r1的圆,该轨迹与驱动传送器传动装置中心轴515偏移销行程的一半或偏心偏移量。销中心点的各自轨迹利用驱动传送器以输入轴围绕传动装置中心轴515的速度旋转。这也导致了单个销的轨迹,该单个销的轨迹围绕这个具有输出传动部分的角速度的旋转轨迹旋转。
图7–10显示了具有2个内齿轮齿和4个外齿轮齿的HPD-E传动装置的内齿轮啮合齿的齿轮轨迹的产生和到该齿轮轨迹的等距离。同样,图11-14显示了HPD-E传动装置的外齿轮啮合齿的齿轮轨迹的产生和到该齿轮轨迹的等距离。
内齿轮啮合齿的齿表面是由到齿轮轨迹518的等距离519产生的,该等距离为销半径的一半的距离。在图100-103中,销的截面用圆520表示。在这里,等距离意味着靠近传动装置中心轴515的内等距离。
给出了齿轮轨迹518上的位置21,还如图96所显示的,作为循环圈矢量与周转圆矢量的和或叠加。
外啮合齿的齿表面是由到齿轮轨迹518的等距离519产生的,该等距离为销半径一半的距离。在图104-107中,销的截面是用圆520表示的。这里,等距离意味着更进一步远离传动装置中心轴515的外等距离。
图108显示了使用表5的下列参数得到的具有三个销的HPD-E传动装置的内齿轮和外齿轮的齿的几何结构
变量 数量 意思
dbearing 50mm 轴承(bearing)的直径
dpin 20mm 销直径
Exver 5mm 偏心偏移量
Stroke 10mm 销行程(=Exver x 2)
Tkpin 70mm 销节距圆
循环圈半径被设置为0.5*(dbearing+dpin)=35mm并且周转圆半径被设置为等于偏心偏移量Exver 5mm。
图16-18显示了图95的分解图中显示的具有3个销的HPD-E传动装置510'的各种视图。
图109从偏心514侧显示了HPD-E传动装置510'的俯视图。
图107显示了沿图16中所示的截面线A-A,HPD-E传动装置510'的截面视图。
图111从内齿轮507侧显示了HPD-E传动装置510'的俯视图。
图112显示了另一种齿几何结构,该齿几何结构是具有58个销的HPE-E传动装置的结果,58个销具有上面给出的参数。这里,内齿轮啮合齿是由到内齿轮的齿轮轨迹528′的等距离529和由到外齿轮的齿轮轨迹528′的等距529′产生的。
图113显示了另一种齿几何结构,该齿几何结构是具有150个销的HPD-F传动装置的结果,150个销具有上面给出的参数。这里,为了清晰起见,没有显示相关齿轮轨迹,仅显示了限定齿几何结构的等距离529、529'。
为了说明,总计58个销中的两个销1在图112中被显示了,总计150个销中的三个销1在图113中被显示了。销1的各自中心点位于内齿轮的齿轮轨迹528和外齿轮的齿轮轨迹528′的交叉点附近,如可在图112中看到的。
图114显示了图113的传动装置的内齿轮的齿轮轨迹528和相关等距离529。
图115显示了按照无校正的行星结构制造的啮合齿的零轮廓线525,运行147小时后磨损的啮合齿527和校正的啮合齿526,其中规定已经考虑了收缩的影响。在传动装置的运行过程中,扭矩只在一个方向被传送,这样磨损主要发生在右手齿面。为了更好的说明,图115包含额外的辅助线,比如齿根圆或零轮廓线525的对称轴。
这个规定可以考虑到,例如,上面针对HPD-F传动装置给出的校正因子a和b。该校正对HPD-F传动装置的啮合齿特别重要,因为它导致更尖的齿形状,齿形状的变化更多的是由于在操作过程中倒圆磨损造成的,而不是HPD-E传动装置的圆的齿形。
齿面上的单侧应力,如在图22的实施例中,通常在车辆驱动器中给出。如果存在单侧应力,应用非对称校正可能是有用的。在行星结构中,这可被认为是周转圆或周转圆(多个)的随角度变化的半径,其中周转圆半径被选择为使得当达到开始角度时,对内齿轮啮合齿来说得到较小的半径,对于外齿轮啮合齿来说得到较大的半径,其中在选择的旋转方向上开始角度位于齿中心前面。
然后,这个半径不断接近零轮廓线525的半径,直到达到一个端点角度,其中该端点角度可特别由齿底部的角位置给出。例如,根据线性函数、多项式、高斯曲线、指数函数或角函数,零曲线和校正曲线的周转圆半径之间的差别可以减小到零。
在具有两个外齿轮和仅有一个内齿轮的两排半的传动装置中,如图95所示,较大的力被递到内齿轮,而不是外齿轮。结果,更多的磨损发生在内部齿轮上。由于这个原因,仅对内齿轮啮合齿提供校正可能是有用的。此外,制造较硬材料的内齿轮,而不两个外齿轮可能是有用的,例如,内齿轮可由钢制成,外齿轮或外齿轮(多个)由塑料制成。例如,合适的材料包括铬钼钢和聚酰胺。图116显示了具有根据图98和图99所示的行星结构的啮合齿和整体形成的销环530的HPD-F传动装置的详情。与图113的实施方案不同,牵引机构不是由插入弹性销扣环503中的圆柱形销501形成的,而是由整体成形的销环530形成的。整体成形的销环530包括内啮合齿和外啮合齿,其中齿尖在力传送区域为圆形。
整体形成的销环530,而不是销501包括内啮合齿和外啮合齿,其中内啮合齿和外啮合齿各自包括一小段圆形样外区域或齿531和一小段圆形样内区域或齿底部532,它们通过过渡区域相互连接。
销环530的外啮合齿的齿底部532在每一种情况下与内啮合齿的齿531相对,并且内啮合齿的齿531在每一种情况下与外啮合齿的齿底部532相对。外和内啮合齿的齿531的数目相当于图113的实施方案中的销的数目。因此,销环530的啮合齿各自包括比内齿轮多两个齿并且比外齿轮少两个齿。
整体销环530从弹性材料制成,比如橡胶、塑料、金属或复合弹性材料。特别地,它可以从环形元件铣削而成。销环530也可用于HPD-E传动装置,其中齿的数目比内齿轮的齿的数目多一个,并且比外齿轮的齿的数目少一个。
图117显示了由预定齿轮廓536的内包络曲线533和外包络曲线533限定的容差范围535。根据第一测量方法,待测量的齿轮廓537被认为与预定齿轮廓536相一致,如果它位于包络536、537之内,包络536、537距预定齿轮廓536的距离为Δ(δ)。
例如,距离Δ可以是齿宽s的一小部分、齿距p的一小部分、距齿轮的中心轴的距离r的一小部分或绝对可以预先确定。例如,在这种情况下,齿宽s可以在齿底部和齿尖之间的中点处或在轮廓曲线536的拐点的水平处测量。根据啮合齿的尺寸,数值Δ例如可以是0.5mm、0.2mm或0.08mm,或它例如可以是齿宽s的5%、1%、0.5%或0.2%。
根据进一步的比较方法,比较值是由到给定轮廓的预定测量点的距离的平均值决定的,例如作为算术平均值或二次平均值。例如,根据啮合齿的尺寸,<=0.5mm、<=0.2mm或<=0.08mm的比较值可视为与预定轮廓536良好匹配。可以测量距离,尤其垂直于预定轮廓曲线536。可以从上述给出的工业标准中采取进一步的比较方法。
尤其是,预定齿轮廓536可以是根据本说明书给出的齿轮廓,其由例如上面给出的等式(1)、(3)或(5)预先限定。等式(1)、(3)和(5)描述了一系列轮廓曲线的曲线,根据这些曲线来选择轮廓曲线,其中在给定的边界条件下,待测量的啮合齿与选择的轮廓曲线之间的比较值最小。例如,由待测量的啮合齿确定的边界条件已经可以指定半径之和和三角函数的参数中的数字n。
在这种方法中,与预定啮合齿相比,不考虑测量啮合齿的进一步偏差,比如侧线偏差(flank line deviations),节距偏差(pitch deviations)和跳动(runout)。尤其是这可以通过仅比较在给定侧视图中的个别齿或通过将此类偏差包括在测量偏差中来实现。
图118显示了由轮廓移位义的齿轮廓的公差范围535'。外曲线536'由在径向向外移动距离△的轮廓536提供,并且内曲线535'由在径向向内移动距离△的轮廓536提供。
正如图117的实例,如果待测量的齿轮廓位于所有测量点或统计学上,例如所有测量点的95%都在由外曲线536'和内曲线535'定义的公差范围内,则可以认为待测量的齿轮廓与给定的轮廓一致。
根据本说明书中的轴承概念(特别涉及转子轴轴承、输出元件和连接到该输出元件的输出轴)提供了三个轴承,根据该概念,上述部件被安装在外壳内。尤其是,输出元件和输出轴被配置为使得它们由相对转子轴向内且相对外壳向外的两个斜对轴承支撑。
另外,如果在转子轴上存在由两个另外的轴承支撑的踏板轴,三轴承装置(three-bearing arrangement)扩大为五轴承装置(five-bearing arrangement)。在这种情况下,连接到输出元件的空心输出轴形成外空心输出轴,该外空心输出轴通过外飞轮与另外的空心输出轴连接。另外,踏板轴通过内飞轮被连接到空心输出轴上,其中加速传动装置(比如通过图67到76中显示的行星齿轮)可以在踏板轴和输出轴之间切换。
优选地,内齿轮和输出轴可以通过两个相互连接的中心轴制成一整体,其中空心输出轴包括比内齿轮小的直径。然后内轴承可以被放置在空心输出轴的内肩上,并且斜对的外轴承可以被放置在空心输出轴的外肩上,其中该外肩位于内齿轮与空心输出轴之间的连接区域。
在本说明书中,滚珠轴承也可普遍用作滚动轴承。滚子轴承(Roller bearing)尤其可以用作起支撑作用的轴承。对于被布置在凸轮盘或偏心盘上的减速齿轮的轴承来说,优选使用具有滚珠的滚珠轴承,但也可以使用滚子轴承。
图119显示了第一驱动器的示意图。
在这种驱动器中,驱动扭矩从马达被传递到减速齿轮,并且从这里被传递到输出轴,其中该减速齿轮是在本说明书中描述的传动装置的类型,正如示意图121-124所示。
尤其是,马达可以是电动马达,如三相外转子马达。在本说明书中提到的所有减速齿轮也都可以被安装在没有曲轴的马达齿轮组中,如图119所示,例如在齿轮传动马达中。在这种情况下,被布置在踏板轴上的部件被移除了。例如,这种设计适合机械臂。
图120显示了另一驱动器的示意图。
在这种驱动器中,驱动扭矩从马达被传递到减速齿轮,并从这里被传递到双飞轮的外飞轮并且被传递到输出轴。
另一驱动扭矩从踏板轴被传递到双飞轮的内飞轮并且被传递到输出轴。也可以提供另一种曲轴或通常可以提供驱动轴,而不是踏板轴。通常,内驱动轴也可以由另一个马达或另一个机械驱动器(如风力或水力)驱动。
图121显示了根据本说明书的柔轮(flexspline)或张力调整轴驱动器的示意图。在柔轮驱动器中,马达扭矩被传递到传送器,并从这里被传递到柔轮。该柔轮可旋转地被安装在传送器上,例如通过可变形的滚珠轴承。
柔轮被支撑在固定在外壳上的静止外齿轮。这个支撑由双箭头表示。外齿轮和外壳从而吸收输出元件(output)的反作用力。
图122显示了根据本说明书的谐波销环驱动器的示意图。马达功率被传递到传送器并从这里被传递到销环。销环可旋转地被安装在传送器上,例如通过可变形的滚珠轴承。
输出扭矩从销环被传递到可旋转安装的内齿轮,并从这里被传递到输出轴。销环被支撑在固定在外壳上的静止外齿轮上,这也用双箭头指示。外齿轮和外壳从而吸收输出元件的反作用力。
图123显示了根据本说明书的偏心传动装置的示意图。马达扭矩被传递到一个或多个偏心盘(eccentrics),并从这里被传递到一个或多个内齿轮。内齿轮分别由偏心盘上的轴承可旋转地支撑。通过轴承和轴颈的装置,扭矩被传递到输出板。
轴承和轴颈的装置代表采用1:1比例的中心装置(centering device)或中心传动装置(centering transmission)。尤其是,可提供两个相互偏移180°的偏心盘。
图124至126显示了具有张力调整轴传动装置的另外的马达传动装置。与图82的实施方案不同,这里的张力调整轴453'形成在外输出轴458上,而不是张力调整轴453利用铆钉被连接到外输出轴458上。具有张力调整轴435的外输出轴458被支撑在斜对的滚珠轴承30和31上。这相当于具有滚珠轴承30、31和29的三轴承装置,或具有滚珠轴承30、31、29、45和46的五轴承布置。与外输出轴458一样,输出轴39也以节省空间的方式仅被安装在两个滚珠轴承46、41上,这两个滚珠轴承46、41是相互斜对的偏移。
先前已经描述过的部件,例如有关图1,此处不再描述,并且为清楚起见,一般不单独提供附图标记。
图94-123的实施方案的特征还被公开在下列清单的特征中,这些特征可以与描述的其他特征结合。尤其是,上述啮合齿的几何结构可以与本说明书的所有传动装置结合,其中基于具有两个周转圆的行星齿轮轨迹的啮合齿优选用于椭圆传送器的传动装置中,并且其中基于具有一个周转圆的齿轮轨迹的啮合齿优选用于偏心传动装置中。
根据本说明书,可以选择相对的啮合齿的尺寸和中间传动工具(如果存在),尤其是,使得在销环传动装置以及张力轴传动装置或摆线齿轮中存在完全的齿接合,其中销环传动装置和张力轴传动装置可被构建为采用偏心传送器的设计或采用椭圆传送器的设计。
1.谐波销环传动装置,其包括
-具有第一啮合齿的第一齿轮和
-具有第二啮合齿的第二齿轮,
-具有圆形接合区域的销环,
-旋转传送器,其用于将所述销环的接合区域拉入所述第一齿轮的第一啮合齿和所述第二齿轮的第二啮合齿中;
其中,所述第一齿轮、所述传送器和所述第二齿轮相互同中心地布置,并且所述传送器径向地被布置在所述销环内,并且其中所述销环被放置在所述第一齿轮和所述第二齿轮之间,其中所述传送器包括相对传动装置中心轴偏心放置的传送盘,其中按照行星结构设计所述第一齿轮的第一啮合齿和第二齿轮的第二啮合齿的形状。
其中,当所述第一啮合齿和所述第二啮合齿的各自齿表面上的位置各自是由作为循环圈角度的函数的距传动装置中心轴的径向距离决定的;
其中,所述径向距离反过来由到齿轮轨迹的等距离决定的,
其中,所述齿轮轨迹上的位置分别由循环圈矢量和周转圆矢量的矢量和决定的,其中循环圈矢量的尾部位于传动装置中心轴上,并且周转圆矢量的尾部位于循环圈矢量的端部,其中周转圆矢量的周转圆角度是循环圈角度的n倍并且循环圈角度的长度比周转圆角度的长度大,
其中n是谐波销环传动装置的圆形接合部分的数目,其至少是三。
2.根据第1项的谐波销环传动装置,其中所述第一齿轮为具有外啮合齿的内齿轮,并且所述第二齿轮为具有内啮合齿的外齿轮,其中对于内齿轮的外啮合齿来说,周转圆角度在与循环圈角度相同的方向被测量并且所述等距离是内等距离,
并且其中对于外齿轮的内啮合齿来说,周转圆角度在与循环圈角度相反的方向被测量并且所述等距离是外等距离。
3.根据第1项所述的谐波销环传动装置,其中所述第一齿轮和所述第二齿轮各自是具有内啮合齿的外齿轮,
其中,对于两个外齿轮的内啮合齿来说,周转圆角度在与循环圈角度相反的方向被测量,并且等距离是外等距离。
4.根据第3项所述的谐波销环传动装置,其中各自的等距离为圆形接合区域半径和校正值之和的距离的等距离,其中所述校正值取决于齿隙。
5.根据第3或4项所述的谐波销环传动装置,其中所述谐波销环传动装置包括停靠在传送盘上的滚动轴承,其中循环圈半径等于滚动轴承直径的一半。
6.根据第3或4项所述的谐波销环传动装置,其中循环圈半径等于传送盘直径的一半。
7.根据第3至6项中任一项的谐波销环传动装置,其中周转圆半径等于传送盘偏与传动装置中心轴偏移的偏心偏移量的一半。
8.根据第3至7项中任一者的谐波销环传动装置,其中驱动轴被连接到传送器上。
9.根据第8项所述的谐波销环传动装置,其中输出轴被连接到第一齿轮上。
10.根据第8项所述的谐波销环传动装置,其中输出轴被连接到第二齿轮上。
11.根据第8项所述的谐波销环传动装置,其中输出轴被连接到销环上。
12.用于具有外啮合齿的谐波销环传动装置的内齿轮,其中所述外啮合齿的齿表面是由作为循环圈角度的函数的距内齿轮中心轴的径向距离决定的,
其中,距中心轴的径向距离反过来是由到齿轮轨迹的内等距离决定的,
其中,齿轮轨迹上的位置是由循环圈矢量、第一周转圆矢量和第二周转圆矢量的矢量和决定的,其中所述循环圈矢量的尾部位于中心轴上,所述第一周转圆矢量的尾部位于循环圈矢量的端部,第二周转圆矢量的尾部位于第一周转圆矢量的端部,
并且其中,所述第一周转圆矢量的周转圆角度是循环圈角度n-1倍,并且第二周转圆矢量的周转圆角度是循环圈角度的n-3,其中n是谐波销环传动装置的销的数目,其至少为四,其中第一周转圆角度在与循环圈角度相同的方向上测量,并且第二周转圆角度在与循环圈角度相反的方向上测量,并且循环圈矢量的长度大于第一周转圆矢量和第一周转圆矢量的长度之和并且第一周转圆矢量的长度大于第二周转圆矢量的长度。
13.用于具有内啮合齿的谐波销环传动装置的外齿轮,其中,内啮合齿的齿表面上的位置各自是由作为循环圈角度的函数的距外齿轮中心轴的径向距离决定的,
其中所述径向距离反过来是由到齿轮轨迹的外等距离限定的,
其中,齿轮轨迹上的位置各自是由循环圈矢量、第一周转圆矢量和第二周转圆矢量的矢量之和决定的,其中所述循环圈矢量的尾部位于中心轴上,所述第一周转圆矢量的尾部位于所述循环圈矢量的端部,并且所述第二周转圆矢量的尾部位于所述第一周转圆矢量的端部,
并且其中所述第一周转圆矢量的周转圆角度是所述循环圈角度的n+1倍,并且所述第二周转圆矢量的周转圆角度是循环圈角度的n+3倍;其中n是谐波销环传动装置的销的数目,其至少为四,其中所述第一周转圆角度在与所述循环圈角度相反的方向测量,并且所述第二周转圆角度在与所述循环圈角度相同的方向上测量,并且其中所述循环圈矢量的长度大于所述第一周转圆矢量和所述第二周转圆矢量的长度之和,并且第一周转圆矢量的长度大于第二周转圆矢量的长度。
14.谐波销环传动装置,其包括
-根据第12项所述的内齿轮和
-根据第13项所述的外齿轮,
-具有圆形接合区域的销环,
-旋转传送器,其用于将销环的接合区域拉入所述外齿轮的内啮合齿中和内齿轮的外啮合齿中;
其中所述内齿轮、所述传送器和所述外齿轮彼此同中心地被布置,所述传送器径向地被布置在销环内,并且其中所述销环被放置在所述内齿轮和所述外齿轮之间。
15.谐波销环传动装置,其包括
-根据第13项所述的第一外齿轮以及
-根据第13项所述的第二外齿轮,
-有圆形接合区域的销环,
-旋转传送器,其用于拉进所述第一外齿轮的内啮合齿和所述第二外齿轮的内啮合齿中的销环的接合区域;
其中所述传送器、所述第一外齿轮和所述第二外齿轮相互同心地被放置,所述传送器径向地被布置在销环内并且其中所述销环在轴向上被布置在第一外齿轮和第二外齿轮之间。
16.根据第14项或第15项所述的谐波销环传动装置,其中驱动轴被连接到传送器上。
17.根据第16项所述的谐波销环传动装置,其中输出轴被连接到销环上。
18.按照第14项所述的谐波销环传动装置,其中
驱动轴被连接到所述传送器上并且输出轴被连接到所述内齿轮上。
19.按照第14项所述的谐波销环传动装置,其中
驱动轴被连接到所述传送器上并且输出轴被连接到所述外齿轮上。
20.按照第15项所述的谐波销环传动装置,其中
驱动轴被连接到所述传送器上,并且输出轴被连接到两个所述外齿轮中的一者上。
21.根据第14至20项中任一项所述的谐波销环传动装置,其中,各自等距离是为所述圆形接合区域的半径和校正值之和的距离的等距离,其中所述校正值是由齿隙决定的。
22.根据第14至21项中任一项所述的谐波销环传动装置,其中所述传送器包括椭圆形凸轮盘和停靠在所述椭圆形凸轮盘上的柔性滚动轴承,其中所述循环圈半径等于所述柔性滚动轴承的直径的一半和校正值之和。
23.根据第14至21项中任一项所述的谐波销环传动装置,其中所述传送器包括相对传动装置中心轴偏心布置的第一圆盘和相对传动装置中心轴偏心布置的第二圆盘,其中所述循环圈半径等于两个偏心布置的圆盘的包络的平均半径和校正值之和。
24.根据第14至23项中任一项的谐波销环传动装置,其中所述第一周转圆半径小于或等于销环行程的一半和第二个校正值之和,其中第二个校正值小于或等于0。
25.根据第14至24项中任一项所述的谐波销环传动装置,其中所述第二周转圆矢量的长度是所述第一周转圆矢量长度的三分之一。
图1-92的实施方案的特征还被公开在下列清单的特征中,这些特征可以与说明书的所有其他特征结合。
1.具有输入轴和输出轴的谐波销环传动装置,所述传动装置包括:
-第一外齿轮,内齿轮相对第一轴向平面内的所述第一外齿轮同中心地被放置,
第二外齿轮,其被布置在第二轴向平面内,
牵引机构,其在所述第一外齿轮和所述内齿轮之间延伸,
旋转传送器,其将牵引机构从所述内齿轮的外圆周提起,并将其按压在所述第一外齿轮的内圆周上;
其中所述传送器包括空心驱动轴和凸轮盘,其中所述凸轮盘被放置在位于所述第一轴向平面和所述第二轴向平面之间的第三轴向平面内;以及
其中所述凸轮盘与所述空心驱动轴形成一整体。
2.根据第1项所述的谐波销环传动装置,其中所述牵引机构形成为销环,其中销从中间部分在相对两侧伸出,其中所述中间部分被放置在所述第三轴向平面内,并且其中所述旋转传送器将销从所述内齿轮的外圆圆提起,并将它们按压在所述第一外齿轮的内圆周上。
3.根据第1项或第2项所述的谐波销环传动装置,其中所述凸轮盘的圆周具有椭圆形形状。
4.根据第1项或第2项所述的谐波销环传动装置,其中所述凸轮盘的圆周具有圆形形状并且相对传动装置中心轴被偏心地布置。
5.根据第1至4项中任一项所述的谐波销环传动装置,其中滚动轴承被布置在所述凸轮盘和所述牵引机构之间。
6.根据第1到5项中任一项所述的谐波销环传动装置,其中所述传送器基本上由铝构成。
7.根据第1至6项中任一项所述的谐波销环传动装置,其中所述传送器包括通过连接撑杆与所述空心驱动轴连接的环。
8.具有输入轴和输出轴的谐波销环传动装置,所述传动装置包括:
-第一外齿轮,内齿轮相对第一轴向平面内的所述第一外齿轮同心地被放置,
第二外齿轮,其被布置在第二轴向平面内,
牵引机构,其在所述第一外齿轮和所述内齿轮之间延伸,
旋转传送器,其将所述牵引机构从所述内齿轮的外圆周提起,并将其按压在所述第一外齿轮的内圆周上;
其中所述传送器包括空心驱动轴和凸轮盘,其中所述凸轮盘被放置在位于所述第一轴向平面和所述第二轴向平面之间的第三轴向平面内;并且其中所述第一外齿轮是由第一外环形成的并且所述第二外齿轮是由第二外环形成的,其中所述第一外环和第二外环被插入到支撑环中。
9.根据第8项所述的谐波销环传动装置,其中所述第一外环和所述第二外环各自由塑料制成。
10.根据第8项或第9项所述的谐波销环传动装置,其中所述第一外环和所述第二外环各自包括径向向外伸出的轴颈,该径向向外伸出的轴颈被分布在各自的外环的圆周上,并且其中所述支撑环包括匹配的凹槽,所述轴颈被插入所述凹槽内。
11.根据第8至10项中任一项所述的谐波销环传动装置,其中所述支撑环是由铝制成的。
12.根据第8至11任一项所述的谐波销环传动装置,其中所述支撑环包括在轴向上紧靠的两部分环。
13.根据第8至12项中任一项所述的谐波销环传动装置,其中所述第一外环、所述第二外环和所述支撑环均包括互相配合的螺钉孔。
14.根据第13项所述的谐波销环传动装置,其中螺钉穿过传动装置罩的螺钉孔和所述第一外环、所述支撑环和所述第二外环的配合螺钉孔,并且被拧进谐波销环传动装置的传动装置外壳的螺纹中。
15.具有输入轴和输出轴的谐波销环传动装置,所述传动装置包括:
-第一外齿轮,内齿轮相对第一轴向平面内的所述第一外齿轮同中心地被放置,
第二外齿轮,其被布置在第二轴向平面内,
牵引机构,其在所述第一外齿轮和所述内齿轮之间延伸,
旋转传送器,其将所述牵引机构从所述内齿轮的外圆周提起,并将其按压在所述第一外齿轮的内圆周上;
其中所述传送器包括空心驱动轴和凸轮盘,其中所述凸轮盘被放置在位于第一轴向平面和第二轴向平面之间的第三轴向平面内,
并且包括空心输出轴和踏板轴,所述空心输出轴通过马达飞轮被安装在内齿轮内,所述踏板轴通过踏板轴飞轮被安装在空心输出轴内,其中所述踏板轴在外圆圆上包括用于马达飞轮的接收区域,并且在内圆周上包括用于踏板轴飞轮的接收区域。
16.根据第15项所述的谐波销环传动装置,其中所述马达飞轮被配置为夹紧滚子飞轮,并且所述踏板轴飞轮被配置为棘爪飞轮。
17.根据第15或16项所述的谐波销环传动装置,其中所述输出轴在空心驱动轴的输出侧轴向延伸,其中滚珠轴承被布置在所述空心输出轴和所述踏板轴之间,并且其中所述空心输出轴包括用于输出元件的紧固区域。
18.具有外夹紧滚子飞轮和内棘爪飞轮的飞轮组件,包括:
-空心驱动轴,
-空心输出轴,
-踏板轴,其中所述踏板轴、所述空心输出轴和所述空心驱动轴相互同中心地被配置,所述空心输出轴径向地被配置在空心驱动轴内,并且所述踏板轴径向地被配置在所述空心输出轴内;
其中,所述空心输出轴包括在内圆周的阶梯形状的棘爪接合区域,并且包括在外圆周的阶梯形状的夹紧滚子滚动区域;
其中,所述踏板轴包括用于棘爪的星形接收区域,其中所述星形接收区域包括棘爪座和邻近棘爪座布置的弹簧座。
19.根据第18项所述的飞轮组件,其中在所述空心输出轴的外圆周上的阶梯形状的夹紧体滚动区域和在所述空心输出轴的内圆周上的阶梯形状的棘爪接合区域基本上位于相同的轴向平面内。
20.根据第18项或第19项所述的飞轮组件,其中所述空心驱动轴包括具有外啮合齿的盘形状的区域,所述外啮合齿被提供在所述盘形状的区域的外圆周上。
21.根据第18至20项中任一项所述的飞轮组件,其中所述空心输出轴包括在第一端的环形加厚,并且包括在所述第一端相对的第二端的用于输出工具的紧固区域。
22.根据第18至21项中任一项所述的飞轮组件,其中所述空心输出轴的外圆周包括用于滚珠轴承的轴承区域。
23.根据第18至22项中任一项所述的飞轮组件,其中所述空心输出轴的内圆周包括用于滚珠轴承的轴承区域。
24.根据第18至23项中任一项所述的飞轮组件,其中所述空心输出轴的内圆周包括在一端的内螺纹。
25.根据前述第18至24项中任一项所述的飞轮组件,进一步包括:
棘爪和弹簧元件,所述棘爪可旋转地被安装在棘爪座中,所述弹簧元件被布置在弹簧座中并被连接到棘爪上,
具有肋板的飞轮支撑笼和布置在所述肋板之间的夹紧滚子,其中所述飞轮支撑笼和所述夹紧滚子径向地被布置在所述空心输出轴的夹紧滚子滚动区域和所述空心驱动轴的内圆周之间。
26.根据第18到25项中任一项所述的飞轮组件,其中所述棘爪座是圆柱形形状的,在一端由壁闭合且在相对的端是打开的。
27.根据第18至26项中任一项所述的飞轮组件,其中所述阶梯形状的夹紧体滚动区域和飞轮支撑笼各自包括用于弹簧元件的至少两个接收区域,并且其中在每种情况下,弹簧元件被布置在所述夹紧体滚动区域的接收区域和所述飞轮支撑笼的接收区域之间。
28.根据第18至27中任一项所述的飞轮组件,其中所述踏板轴包括力传感器单元,其中,所述力传感器单元包括测力元件和踏板轴滚珠轴承,其中所述测力元件被布置在所述踏板轴滚珠轴承上。
29.根据第28项所述的飞轮组件,其中所述测力元件包括内部环形部分,所述内部环形部分通过紧固凸耳被连接到外部环形部分,其中所述踏板轴滚珠轴承被插到内部环形部分中。
30.根据第29项所述的飞轮组件,其中,所述测力元件的内部部分和外部部分相互径向地偏移,其中所述紧固凸耳由径向狭槽限定侧面边界,并且其中至少两个紧固凸耳包括应变计。
31.根据第29项或第30项所述的飞轮组件,其中所述外环的轴向厚度在紧固凸耳的区域中是减小的。
32.用于飞轮组件的踏板轴,其中所述踏板轴包括在第一端的用于踏板曲柄的第一紧固区域,和在与第一端相对的第二端的用于踏板曲柄的第二紧固区域;
并且其中所述踏板轴包括在所述第一端附近的用于棘爪的星形接收区域。
33.根据第32项所述的踏板轴,其中所述星形接收区域包括台阶,其中所述台阶各自包括第一侧表面、第二侧表面、相对于圆周方向在预定的方向上倾斜的并且包括弹簧座的棘爪支撑区域,基本上平行于圆周的上表面,和具有棘爪座的端区域,其中所述棘爪座是圆柱形形状的,一侧是轴向打开的,并且轴向相反的侧是闭合的。
34.具有输入轴和输出轴的谐波销环传动装置,所述传动装置包括:
-第一外齿轮,内齿轮相对第一轴向平面内的第一外齿轮同中心地被放置,
第二外齿轮,其被布置在第二轴向平面内,
牵引机构,其在所述第一外齿轮和所述内齿轮之间延伸,
旋转传送器,其将牵引机构从所述内齿轮的外圆周提起,并将其按压在所述第一外齿轮的内圆周上;
其中所述传送器包括空心驱动轴和凸轮盘,其中所述凸轮盘被放置在位于第一轴向平面和第二轴向平面之间的第三轴向平面内,
并且包括空心输出轴和踏板轴,所述空心输出轴通过马达飞轮被安装在内齿轮内部,所述踏板轴通过踏板轴飞轮被安装在空心输出轴内部,其中所述踏板轴包括在外圆上的用于马达飞轮的接收区域,并且包括在内圆周上的用于踏板轴飞轮的接收区域。
35.根据第34项所述的谐波销环传动装置,其中所述马达飞轮被配置为夹紧滚子飞轮并且所述踏板轴飞轮被配置为棘爪飞轮。
36.根据第34或35项所述的谐波销环传动装置,其中所述输出轴在所述空心驱动轴的输出侧轴向延伸,其中滚珠轴承被布置在所述空心输出轴和所述踏板轴之间,并且其中所述空心输出轴包括用于输出元件的紧固区域。
37.具有输入轴和输出轴的谐波销环传动装置,所述传动装置包括:
-第一外齿轮,内齿轮相对第一轴向平面内的第一外齿轮同中心地被放置,
第二外齿轮,其被布置在第二轴向平面内,
具有销的销环,其在所述第一外齿轮和所述内齿轮之间延伸,
旋转传送器,其将销环的销从所述内齿轮的外圆周提起,并将它们按压在所述第一外齿轮的内圆周上;
其中所述传送器包括空心驱动轴和凸轮盘,其中所述凸轮盘被放置在位于第一轴向平面和第二轴向平面之间的第三轴向平面内,
并且其中所述销环为一整体成型并且由金属制成,其中所述销钉由从所述销环中心区域的两个相对侧伸出的伸出部分形成,其中所述中心区域包括用于停靠在轴承上的内轴承表面。
38.根据第37项所述的谐波销环传动装置,其中所述伸出部分在两个相对侧的第一侧上呈圆柱形,并且其中所述伸出部分在两个相对侧的第二侧上部分呈圆柱形,其中圆柱形状的区域在径向上位于所述销环的外侧。
39.根据第37项所述的谐波销环传动装置,其中所述伸出部分在两个相对侧的第一侧上包括内圆形接合区域和外圆形接合区域,
并且其中,所述伸出部分在两个相对侧的第二侧上包括外圆形接合区域。
40.根据第37至39项中任一项的谐波销环传动装置,其中轴承被布置在凸轮盘和销环之间,并且其中所述销环包括在内侧的用于支持轴承的肩。
41.用于谐波销环传动装置的销环,所述销环是一整体成形的并由金属制成,其中所述销环包括从所述销环的中心区域的两个相对侧伸出的伸出部分形成的销,其中所述中心区域包括用于停靠在轴承外轴承表面上的内轴承表面。
42.根据第41项所述的销环,其中所述伸出部分在两个相对侧的第一侧上呈圆柱形,并且其中所述伸出部分在两个相对侧的第二侧上部分呈圆柱形,其中呈圆柱形形状的区域在径向上位于销环的外侧。
43.根据第41项所述的销环,其中所述伸出部分在两个相对侧的第一侧上包括内圆形接合区域和外圆形接合区域,
并且其中,所述伸出部分在两个相对侧的第二侧上包括外圆形接合区域。
44.根据第41项所述的销环,其中,在每种情况下,肋板位于在相对的两个侧的第一侧的伸出部分之间,其中所述伸出部分的外边界线平滑地合并到所述肋板的外边界线中。
45.根据第41至44项中任一项的谐波销环传动装置,其中轴承被布置在凸轮盘和销环之间,并且其中所述销环包括在内侧用于支持轴承的肩。
46.具有输入轴和输出轴的谐波销环传动装置,所述传动装置包括:
-第一外齿轮,内齿轮相对第一轴向平面内的所述第一外齿轮同中心地被放置,
第二外齿轮,其被布置在第二轴向平面内,
牵引机构,其在所述第一外齿轮和所述内齿之间延伸,
旋转传送器,其将所述牵引机构从所述内齿轮的外圆周提起,并将它按压靠在所述第一外齿轮的内圆周上;
其中所述传送器包括空心驱动轴和凸轮盘,其中所述凸轮盘被放置在位于第一轴向平面和第二轴向平面之间的第三轴向平面内,
其中踏板轴径向地被放置在所述输出轴内,并且其中所述踏板轴通过驱动侧踏板轴滚珠轴承和测力元件被安装在马达外壳内。
47.根据第46项所述的谐波销环传动装置,其中所述测力元件包括内部环形部分,所述内部环形部分通过紧固凸耳被连接到外部环形部分上,其中所述踏板轴滚珠轴承被插入所述内部环形部分中并且其中所述外部环形部分被插入到马达外壳的圆柱形区域中。
48.根据第46至47项中任一项的谐波销环传动装置,其中波形弹簧被布置在测力元件和驱动侧转子滚珠轴承之间。
49.具有输入轴和输出轴的谐波销环传动装置,所述传动装置包括:
-第一外齿轮,内齿轮相对第一轴向平面内的所述第一外齿轮同中心地被放置,
第二外齿轮,其被布置在第二轴向平面内,
牵引机构,其在所述第一外齿轮和所述内齿轮之间延伸,
旋转传送器,其将所述牵引机构从所述内齿轮的外圆周提起,并将它按压在所述第一外齿轮的内圆周上;
其中所述传送器包括空心驱动轴和凸轮盘,其中所述凸轮盘被放置在位于所述第一轴向平面和所述第二轴向平面之间的第三轴向平面内,其中所述踏板轴径向地被布置在所述输出轴内,并且其中进一步地行星齿轮和踏板轴飞轮被布置在所述踏板轴和所述输出轴之间的力流中。
50.根据第49项所述的谐波销环传动装置,其中行星齿轮的行星架被连接到踏板轴上,所述行星齿轮的环形齿轮包括用于连接到传动装置外壳上的连接区域,所述行星齿轮的太阳齿轮被安装在踏板轴上,并且其中所述踏板轴飞轮被放置空心轴和所述输出轴之间,所述空心轴与所述太阳齿轮连接。
51.根据第49项所述的谐波销环传动装置,其中所述踏板轴飞轮被布置在所述曲轴和所述行星齿轮的行星架之间,其中所述行星齿轮的环形齿轮可旋转地被安装在谐波传动装置中,并且其中所述行星齿轮的太阳齿轮适于连接到固定的外壳部件上。
52.张力轴传动装置,所述张力轴传动装置包括:
-具有内啮合的外齿轮,其中所述外齿轮包括用于连接到传动装置外壳的紧固区域,
-具有外啮合齿的张力调整轴,其中所述张力调整轴相对轴向平面内的外齿轮被同中心地放置;
旋转传送器,其将所述张力调整轴按压在所述外齿轮的内啮合齿上,
其中所述传送器包括空心驱动轴和凸轮盘,其中滚珠轴承被布置在所述凸轮盘的圆周上,
其中所述张力调整轴的外啮合齿的齿冠的截面基本上相当于一段圆,
以及其中,相对所述外齿轮的轴,所述外齿轮的内啮合齿基本上由到齿轮轨迹的外等距离限定,所述到齿轮轨迹的外等距离由公式x(t)=r1*cost(t)+r2*cos((n+1)*t)+r3*cos((n+3)*t)和y(t)=r1*sin(t)-r2*sin((n+1)*t)+r3*sin((n+3)*t)限定,其中n+1为所述外齿轮的内啮合齿的齿的数目,其中所述半径rl、r2和r3大于零,并且其中半径r2>r3和r1>r2+r3的比例适用。
53.根据第52项所述的张力轴传动装置,其中所述张力调整轴形成为杯形状,其中在所述杯形状的底部,形成紧固区域用于紧固输出轴。
54.根据第53项所述的张力轴传动装置,其中中心圆形开口在所述杯形状的底部形成,并且其中所述张力调整轴的紧固区域包括围绕所述中心圆形开口布置的紧固孔。
55.根据第52项所述的张力轴传动装置,其中所述张力调整轴具有圆形的圆筒形状,并且其中包括第二外齿轮,所述第二外齿轮包括用于紧固输出轴的紧固区域,其中所述外齿轮的内啮合齿由与所述第一外齿轮的内啮合齿相同的结构决定。
56.张力轴传动装置,所述张力轴传动装置包括:
-具有内啮合齿的外齿轮,其中所述外齿轮包括用于连接到传动装置外壳的紧固区域,
-具有外啮合齿的张力调整轴,其中所述张力调整轴相对轴向平面内的所述外齿轮被同中心地放置;
其中所述张力调整轴的外啮合齿的齿冠的截面基本上相当于一段圆,
旋转传送器,其将所述张力调整轴按压在所述外齿轮的内啮合齿上,
其中所述传送器包括空心驱动轴和凸轮盘,
其中所述外齿轮的内啮合齿的齿表面是由作为循环圈角度的函数的距内齿轮中心轴的径向距离决定的,
其中所述距中心轴的径向距离反过来是由到齿轮轨迹的内等距离决定的,其中,所述齿轮轨迹上的位置各自是由循环圈矢量、第一周转圆矢量和第二周转圆矢量的矢量之和决定的,其中所述循环圈矢量的尾部位于所述中心轴上,所述第一周转圆矢量的尾部位于所述循环圈矢量的端部,并且所述第二周转圆矢量的尾部位于所述第一周转圆矢量的端部,
并且其中所述第一周转圆矢量的周转圆角度是循环圈角度的n+1倍,并且所述第二周转圆矢量的周转圆角度是循环圈角度的n+3倍,其中n是谐波销环传动装置的销的数目,其至少为四,并且其中所述循环圈矢量的长度大于所述第一周转圆矢量和所述第二周转圆矢量的长度之和,并且所述第一周转圆矢量的长度大于所述第二周转圆矢量的长度。
57.两级减速齿轮,所述两级减速齿轮包括:
-具有第一内啮合齿的静止外齿轮,其中所述外齿轮包括用于连接到传动装置外壳的紧固区域,
-具有第二内啮合齿的可旋转的外齿轮,其中所述外齿轮包括用于连接到输出轴的紧固区域;
-两部分的一整体销环,其中所述两部分的一整体销环包括第一外啮合齿和第二外啮合齿,其中所述两部分的一整体销环的第一外啮合齿接合静止外齿轮的内啮合齿,并且其中所述两部分的一整体销环的第二外啮合齿接合所述可旋转外齿轮的内啮合齿,
旋转传送器,其将所述两部分的一整体销环按压在所述静止外齿轮的内啮合齿上和所述可旋转外齿轮的内啮合齿上。
58.根据第57项所述的两级减速齿轮,其中所述静止外齿轮的内啮合齿的数目大于所述第一外啮合齿的齿的数目,并且所述可旋转外齿轮的内啮合齿的齿的数目大于所述第二外啮合齿的齿的数目,
并且其中所述静止外齿轮的齿的数目大于所述可旋转外齿轮的齿的数目,并且所述第一外啮合齿的齿的数目大于所述第二外啮合齿的齿的数目。
59.根据第57项或第58项所述的两级减速齿轮,其中该传送器包括相对所述静止外齿轮的轴偏心的圆环。
60.根据第57至59项中任一项所述的两级减速齿轮,其中所述第一外啮合齿的齿冠的截面和所述第二外啮合齿的齿冠的截面都基本上相当于一段圆。
61.根据第57–60中任一项所述的两级减速齿轮,其中所述第一外啮合齿的齿冠的截面和所述第二外啮合齿的齿冠的截面都基本上相当于由公式x(t)=r1*cos(t)+r2*cos(nt)和y(t)=r1*sin(t)+r2*sin(nt)限定的到齿轮轨迹的等距离,其中下列限定适用于半径:rl、r2:rl>0、r2>0和rl>r2。
62.根据第57到61中任一项所述的两级减速齿轮,其中所述第一外啮合齿的齿冠的截面和所述第二外啮合齿的齿冠的截面都基本上相当于由公式x(t)=r1*cos(t)+r2*cos(nt)和y(t)=r1*sin(t)-r2*sin(nt)限定的到齿轮轨迹的等距离,其中下列限定适用于半径:rl、r2:rl>0、r2>0和rl>r2.62。
63.用于测定作用在曲轴上径向力的测力元件,所述测力元件包括:
-用于接收轴承环的接收套管,
-用于在传动装置外壳中连接测力元件的紧固环,
-提供在所述紧固环上用于轴向支撑所述轴承的环的轴向支撑区域,
-用于接收所述接收套管的径向力的测量区域,并且该测量区域将该所述接收套管与所述紧固环连接,其中应变传感器被连接到至少两个测量区域上。
64.具有外传动装置飞轮和内踏板轴飞轮的飞轮组件,包括:
-空心驱动轴,
-空心输出轴,
-踏板轴,其中该踏板轴、所述空心输出轴和所述空心驱动轴相互同中心地布置,所述空心输出轴径向被放置在所述空心驱动轴内,并且所述踏板轴径向地被放置在所述空心输出轴内,其中所述踏板轴飞轮被布置在所述踏板轴和所述空心输出轴之间,并且其中所述传动飞轮与所述踏板轴飞轮相对被布置在所述空心输出轴上,并且其中所述空心输出轴包括在各自飞轮的区域的内侧和外侧的适合区域。
65.由金属制成的一整体销环,其中销扣环和在轴向从所述销扣环在两个相对侧伸出的销装置形成一整体。
66.根据第65项所述的一整体销环,其中所述销在圆周方向相互连接。
67.根据第65或66项所述的一整体销环,其中在两个相对侧的一侧,该销形成为两半销,所述两半销适合用以啮合内啮合齿,并且其中在相对侧的第二侧,该销被形成为整销,该整销适合用于接合内啮合齿并且适合用于啮合与该内啮合齿相对的外啮合齿。
68.由金属制成的一整体销环,其中所述一整体销扣环包括在内侧的光滑的内圆周并且包括在外侧的圆形凸起,该凸起与所述销扣环形成一整体。
69.根据第68项所述的一整体销扣环,其中所述圆形凸起的至少一个头部区域包括半圆形截面。
70.用于减速齿轮的支撑环组件,该减速齿轮具有第一外齿轮和第二外齿轮,所述第一外齿轮和所述第二外齿轮都包括支撑环,第一外齿轮具有第一内啮合齿并且第二外齿轮具有第二内啮合齿,其中所述第一外齿轮和所述第二外齿轮被插入到在相对侧的支撑环中,并且其中该支撑环包括用于连接到传动装置外壳的紧固区域。
71.根据第70项所述的支撑环组件,其中至少所述第一外齿轮和所述第二外齿轮由塑料制成。
72.根据71或72项中任一项所述的支撑环组件,其中所述第一外齿轮和所述第二外齿轮各自通过销开槽连接与支撑轮连接。
73.用于减速齿轮的一整体转子-传送元件,其包括包括在第一侧用于紧固转子包的紧固区域的空心轴,并且包括在与所述第一侧相对的第二侧的凸轮盘,其中所述凸轮盘的外圆周被配置为用于滚珠轴承的接收区域。
74.根据第73项所述的一整体转子-传送元件,其中该一整体转子-传送元件由铝制成。
75.根据第73项或第74项所述的一整体转子-传送元件,其中所述空心轴被设计尺寸使踏板轴能够通过空心轴。
76.根据第73至75项中任一项所述的一整体转子-传送元件,其中所述凸轮盘包括相对于所述空心轴的中心轴偏心布置的圆形圆周。
77.根据第73至75项中任一项所述的一整体转子-传送元件,其中所述凸轮盘包括相对于所述空心轴的中心轴的椭圆形圆周。
78.具有被布置在驱动轴上的行星齿轮的驱动轴,其中所述行星齿轮的行星架被固定连接到驱动轴上,所述行星齿轮的环形齿轮包括用于连接到传动装置外壳的紧固区域和用于扭矩传感器的接收区域,并且所述行星齿轮的太阳齿轮被配置为环形齿轮,该环形齿轮相对于驱动轴被同中心地布置,并且其中所述太阳齿轮被连接到所述行星齿轮的空心输出轴上,该行星齿轮的空心输出轴可旋转地被安装在所述驱动轴上。
79.具有被布置在驱动轴上的行星齿轮的驱动轴,其中所述行星齿轮的行星架通过飞轮被安装在所述驱动轴上,所述行星齿轮的太阳齿轮包括用于连接到传动装置外壳的紧固区域和用于扭矩传感器的接收区域,并且所述行星齿轮的环形齿轮包括用于滚珠轴承的接收区域,所述滚珠轴承用于支撑在传动装置外壳上。
80.具有被布置在驱动轴上的行星齿轮的驱动轴,其中所述行星齿轮的行星架包括用于连接到传动装置外壳上的紧固区域,其中所述行星齿轮的空心轴固定地被连接在驱动轴上,并且其中所述行星齿轮的太阳齿轮被配置为空心轴,该空心轴相对所述驱动轴同中心地被布置,并可旋转地被安装在驱动轴上。
81.摆线齿轮,所述摆线齿轮包括下列部件:
-传动装置外壳,
-外齿轮,所述外齿轮具有被固定在所述传动装置外壳上的内啮合齿,
-输入轴,所述输入轴与外齿轮同中心被布置,其中所述输入轴包括驱动侧偏心盘和输出侧偏心盘,在该驱动侧偏心盘上布置有第一滚珠轴承,在该输出侧偏心盘上布置有第二滚珠轴承;
-具有外啮合齿的驱动侧内齿轮和具有外啮合齿的输出侧内齿轮,所述驱动侧内齿轮被安装在第一滚珠轴承上,所述输出侧内齿轮被安装在第二滚珠轴承上;
其中所述驱动侧内齿轮和输出侧内齿轮被放置在外齿轮内,并且其中所述驱动侧内齿轮和所述输出侧外齿轮的外啮合齿分别与所述外齿轮的内啮合齿接合。
82.根据第81项所述的摆线齿轮,其中所述摆线齿轮包括被安装在输入轴内的曲轴,和根据第63项所述的被安装在驱动侧的所述曲轴上的测力元件。
83.根据第81或82中任一项所述的摆线齿轮,其中所述输入轴被配置为根据第73至77项中任一项所述的一整体转子传送元件。
84.根据第81至83项中任一项所述的摆线齿轮,
其中所述摆线齿轮包括被安装在所述输入轴内的曲轴,并且其中所述曲轴包括根据第78至80项所述的行星齿轮,其中所述曲轴构成所述行星齿轮的驱动轴。
85.根据第81至84项中任一项所述的摆线齿轮,
其中,第三滚珠轴承被设置在所述输出侧偏心盘的输出侧的输入轴上,其中在所述第三滚珠轴承上布置有从动滑轮,其中所述从动滑轮包括承载销,该承载销与驱动侧内齿轮和输出侧内齿轮的开口接合,其中输出轴径向地形成在所述从动滑轮内部。
86.根据第85项所述的摆线齿轮,其中输出轴径向地形成在从动滑轮内部,其中所述第三滚珠轴承被布置在所述输出轴的内肩上,并且其中内齿轮滚珠轴承与所述第三滚珠轴承斜对地被布置在所述输出轴的外肩上,其中所述内齿轮滚珠轴承被支撑在所述传动装置外壳上。
87.根据第81至83项中任何一项所述的摆线齿轮,
其中至少一个内齿轮包括第一啮合齿和第二外啮合齿,并且其中所述摆线齿轮包括具有内啮合齿的可旋转外齿轮,其中所述第二外啮合齿接合所述可旋转外齿轮的内啮合齿,并且其中所述可旋转外齿轮包括用于安装输出轴的紧固区域。
本说明书的目的也可以由上述列举来描述。在列举中披露的特定特征组合可以被视为也可以与本说明书的其他特征组合的独立的项目。
尤其是,涉及扭矩测量装置的图21至图40的特征,涉及飞轮装置的图45至图59的特征和涉及曲柄齿轮的图67至图76的特征可以与图1至图10、图11至图20以及图61至图66中显示的谐波销环传动装置结合,以及与图77至图93和图124至图126显示的其他减速齿轮或马达齿轮组结合。这些特征也可以与本文未显示的传动装置或减速齿轮结合。
再者,图1中显示的轴承装置置也可以与本说明书中显示的其他传动单元组合。这同样适用于一整体转子-传送元件和用于外齿轮或外齿轮(多个)以及用于一整体销环的支撑环布置,只要传动装置包括销环。
在下面,公开的条目以结构化形式表示。这些条目可以单独,或相互之间任意组合,以及与本文中公开的其他条目组合成为独立或从属权利要求的主题。
1.用于测定作用在曲轴上的径向力的测力元件,该测力元件包括:
-接收套管,所述接收套管用于接收轴承的环,
-紧固环,所述紧固环用于将所述测力元件连接在传动装置外壳内,
-轴向支撑区域,所述轴向支撑区域被提供在所述紧固环上,用于轴向支撑所述轴承的环,
-测量区域,所述测量区域用于接收所述接收套管的径向力并且所述测量区域将所述接收套管与所述紧固环连接,其中应变传感器被连接到至少两个所述测量区域。
2.根据条目1的所述的测力元件,其中所述轴向支撑区域通过径向狭槽与所述测量区域分开,并且其中所述轴向支撑区域通过圆周狭槽与所述接收套管分开。
3.根据条目1或条目2所述的测力元件,其中所述测量区域包括形成为角形架的测量凸耳。
4.根据条目3所述的测力元件,其中所述测量凸耳包括径向区域和邻接所述径向区域的轴向区域,
其中,所述径向区域被连接到所述紧固环上,其中所述轴向区域被连接到所述接收套管上,并且其中所述径向区域相对所述轴向区域以大约90度的角度被布置。
5.根据条目4所述的测力元件,其中所述轴向区域与所述接收套管的圆柱形内表面齐平。
6.根据条目1至5中任一者所述的测力元件,其中所述轴向支撑区域径向向内越过所述接收套管的内表面伸出。
7.根据条目1至6中任一者所述的测力元件,其中至少一个所述应变传感器被配置为应变计。
8.根据条目1至7中任一者所述的测力元件,其中应变传感器被连接到每一个所述测量区域。
9.根据条目1至8中任一者所述的测力元件,其中至少两个所述测量区域包括用于连接所述应变传感器的变低的区域。
10.根据条目1至9中任一者所述的测力元件,其中所述测力元件包括四个测量区域,该四个测量区域以90度间隔被布置。
11.根据条目1至10中任一者所述的测力元件,其中所述紧固环包括紧固区域,在所述紧固区域中提供固定孔。
12.根据前述条目中任一者所述的测力元件,其中所述紧固环包括凹槽,并且其中所述测量区域被布置在所述凹槽中。
13.根据前述条目中任一者所述的测力元件,其中所述测量凸耳的和界定所述测量凸耳的狭槽的角范围大致相当于所述轴向支撑区域的角范围。
14.根据前述条目中任一者所述的测力元件,其中所述测量区域在圆周方向上的角范围小于或等于30度。
15.根据前述条目中任一者所述的测力元件,其中所述测力元件由金属整体制成。
16.用于测定作用在曲轴上的力的测量装置,包括
-曲轴,其具有布置在所述曲轴上的轴承,
-根据前述条目中任一者所述的测力元件,其中,所述测力元件的接收套筒被布置在所述轴承的外环上,并且其中所述测力元件的轴向支承区域在轴向上被支撑在所述轴承的外环上,
-评估电子元件,所述评估电子元件被连接到所述测力元件的应变传感器上。
17.具有根据条目16所述的测量装置的传动装置,所述传动装置具有传动装置外壳和曲轴,其中所述曲轴通过第一轴承和第二轴承被安装在所述传动装置外壳内,
其中,所述第一轴承通过所述测量装置的测力元件被接收在传动装置外壳内,其中,所述测力元件通过所述紧固环被接收在传动装置外壳内,其中所述接收套管接受所述第一轴承的外环,并且其中所述轴向支承区域被支撑在所述第一轴承的外环上。
18.根据条目17所述的传动装置,其中所述曲轴包括第一台阶和第二台阶并且其中所述测量装置的第一轴承的内环停靠在所述踏板轴的第一台阶上,并且其中所述第二轴承的内环停靠在所述曲轴的第二台阶上,以便形成倾斜安装的轴承的X型布置。
19.根据条目17或条目18所述的传动装置,其中所述测量装置的第一轴承和所述测量装置的第二轴承各自被配置为单列角接触滚珠轴承。
20.根据条目17至19中任一者所述的传动装置,其中所述第二轴承由波形弹簧支撑在所述踏板轴的第二台阶上或支撑在所述外壳上。
21.根据条目20所述的传动装置,其中所述第二轴承进一步由垫片盘支撑在所述踏板轴的第二台阶上或支撑在所述外壳上。
22.根据条目17至21中任一者所述的传动装置,进一步包括:
马达、被连接到所述马达上的减速齿轮和被连接到所述减速齿轮上的空心输出轴,
其中所述曲轴被配置为踏板轴,其中所述第一轴承和所述第二轴承各自被配置为滚动轴承,其中所述踏板轴穿过所述空心输出轴,并且其中飞轮被提供在所述踏板轴和所述空心输出轴之间,用于将所述踏板轴与所述空心输出轴解耦。
23.具有根据条目22所述的传动装置的电驱动车辆,其中所述马达被配置为电动马达,并且其中所述电驱动车辆的电池被连接到所述电动马达上。
附图标记
5外啮合齿 40传动飞轮
5'外啮合齿 41输出滚珠轴承
6内啮合齿 41'驱动侧输出滚珠轴承
6'内啮合齿 42 O型环
7内齿轮 43齿盘适配器
8外齿轮 44输出螺母、传动装置外壳
8'外齿轮 45驱动侧踏板轴滚珠轴承
9台阶
10马达齿轮组 46输出侧踏板轴滚珠轴承
11台阶
12马达 47测力元件(load cell)
13减速齿轮 48环形印刷电路板/PCB力传感器
20定子
21线圈 49踏板轴飞轮
22马达外壳 50内轴封环
23印刷电路板 51外轴封环
24冷却罩 52驱动侧轴封环
25端子 53轴颈
26外转子轴 54径向狭槽
27内转子轴 55螺钉孔
28凸轮盘 56传送区
28'偏心盘 57台阶
29驱动侧转子滚珠轴承 58圆形凹槽
30输出侧转子滚珠轴承 59平台(plateaus)
31内齿轮滚珠轴承 60螺纹
32外壳罩 61波形弹簧
33柔性滚珠轴承 62垫片环
33'滚珠轴承 63带状电缆
34紧固螺钉 64圆柱形滚子
35踏板轴 65夹紧体支撑笼
36支承环 66螺旋弹簧
37驱动侧垫片盘 67滚道(raceway)
38输出侧垫片盘 68传感器环
39输出轴 69垫片
70波形弹簧 118应变计
244端部分 426驱动轴
71台阶 119应变计
72螺旋弹簧 120外表面
73棘爪 121滑环
74紧固区域 122传送器
75紧固区域 124应变计
76 O型环 130扭矩测量装置
80踏板轴组件 131应变计
81飞轮组件 132应变计
82传感器组件 133应变计
90测量凸耳 134应变计
91支撑凸耳 135外壳
92应变仪 136印刷电路板
93外部部分 137传送环
94内部部分 138传感器
95径向狭槽 139伸出部分
96套管 140螺纹
97外环 141台阶
98紧固环 142 O型环
99凹陷区域 220接收区域
101销 222台阶、驱动侧
102销环 223台阶、驱动侧
103销扣环 224台阶、输出侧
104狭槽 225台阶、输出侧
105圆周狭槽 226台阶、输出侧
106驱动侧台阶 227星形布置
107输出侧台阶 228滚动区域
109底架轴承(drive side step) 229滚动区域
230台阶
110扭矩测量装置 231台阶
111踏板轴 232台阶
112第一滚动轴承 233内螺纹
113第二滚动轴承 234空心轴部分
114套管 235盘形状的区域
115端面 236孔
116部分 237斜面
117应变计 243滚动区域
245棘爪接收区域 427转子轴
246铰链部分 428偏心盘
247铰链部分 429偏心盘
248板形状的部分 430中心圆盘
249边缘 433内齿轮
250肋板(webs) 434内齿轮
251接收区域 435外啮合齿
252接收区域 436外啮合齿
255第一区域 437内啮合齿
257传感器环 440输出滑轮
258转动速度传感器 442承载销
262 O型环 443承载滚子
343 O型环 441环
344 O型环 444圆形开口
345传感器环 445垫片
346内部外壳(inner housing) 446脊
347螺钉 447静止销
348支撑圆筒 448紧固开口
349肋板 450外螺纹
352空心轴 451压力盘
353霍尔传感器 452压力环
354开槽(grooves) 453张力调整轴(tensioning shaft)
355轴颈 454紧固区域
400、400'行星齿轮组件 455驱动缸
401、401'环形齿轮 456紧固法兰
402紧固法兰 457紧固区域
403太阳齿轮 458输出轴
405行星齿轮 501销
406行星轴 502柔性薄片滚珠轴承
407行星架
408滚动轴承 503销扣环
409空心轴 504法兰
410 空心轴 505、505'内齿轮啮合齿
423滚珠轴承 506、506'外齿轮啮合齿
424 滚珠轴承 507内环或内齿轮
425滚珠轴承 508外环或外齿轮
509圆柱形外壳部分 528内齿轮的齿轮轨迹
510HPRD传动装置 528'外齿轮的齿轮轨迹
513转子 529内齿轮的齿轮轨迹的等距离
514偏心盘
515传动装置中心轴 529'外齿轮的齿轮轨迹的等距离
516半圆形凹槽
518齿轮轨迹 530整体成形的销环
519等距离 531销环的齿
520销截面 532销环的齿底部
521齿轮轨迹的位置 533内包络曲线(inner envelope curve)
525零轮廓线(zero contour) 534外包络曲线(outer envelope curve)
526规定的轮廓线(contour with provision) 536预定齿轮廓(predeterminedtooth profile)
527磨损的轮廓线(worn out contour) 537待测齿轮廓(tooth profile to bemeasured)

Claims (42)

1.用于测定作用在曲轴上的力的测量装置,包括:
-曲轴,其具有布置在所述曲轴上的轴承,
-测力元件,其用于测定作用在曲轴上的径向力,所述测力元件包括:
-接收套管,所述接收套管用于接收轴承的环,
-紧固环,所述紧固环用于将所述测力元件连接在传动装置外壳内,
-轴向支撑区域,所述轴向支撑区域被提供在所述紧固环上,用于轴向支撑所述轴承的环,
-测量区域,所述测量区域用于接收所述接收套管的径向力并且所述测量区域将所述接收套管与所述紧固环连接,其中应变传感器被连接到至少两个所述测量区域,
-其中所述测力元件的所述接收套管被布置在所述轴承的外环上,并且其中所述测力元件的所述轴向支承区域在轴向上被支撑在所述轴承的所述外环上,
-评估电子元件,所述评估电子元件被连接到所述测力元件的所述应变传感器上。
2.根据权利要求1的所述的测量装置,其中所述轴向支撑区域通过径向狭槽与所述测量区域分开,并且其中所述轴向支撑区域通过圆周狭槽与所述接收套管分开。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的测量装置,其中所述测量区域包括形成为角形架的测量凸耳。
4.根据权利要求3所述的测量装置,其中所述测量凸耳包括径向区域和邻接所述径向区域的轴向区域,
其中,所述径向区域被连接到所述紧固环上,其中所述轴向区域被连接到所述接收套管上,并且其中所述径向区域相对所述轴向区域以大约90度的角度被布置。
5.根据权利要求4所述的测量装置,其中所述轴向区域与所述接收套管的圆柱形内表面齐平。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的测量装置,其中所述轴向支撑区域径向向内越过所述接收套管的内表面伸出。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的测量装置,其中至少一个所述应变传感器被配置为应变计。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的测量装置,其中应变传感器被连接到每一个所述测量区域。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的测量装置,其中至少两个所述测量区域包括用于连接所述应变传感器的变低的区域。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的测量装置,其中所述测力元件包括四个测量区域,所述四个测量区域以90度间隔被布置。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的测量装置,其中所述紧固环包括紧固区域,在所述紧固区域中提供固定孔。
12.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置,其中所述紧固环包括凹槽,并且其中所述测量区域被布置在所述凹槽中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置,其中所述测量凸耳的和界定所述测量凸耳的狭槽的角范围大致相当于所述轴向支撑区域的角范围。
14.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置,其中所述测量区域在圆周方向上的角范围小于或等于30度。
15.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置,其中所述测力元件由金属整体制成。
16.具有根据前述权利要求中任一项所述的测量装置的传动装置,所述传动装置具有传动装置外壳和曲轴,其中所述曲轴通过第一轴承和第二轴承被安装在所述传动装置外壳内,
其中,所述第一轴承通过所述测量装置的所述测力元件被接收在所述传动装置外壳内,其中,所述测力元件通过所述紧固环被接收在所述传动装置外壳内,其中所述接收套管接受所述第一轴承的外环,并且其中所述轴向支承区域被支撑在所述第一轴承的所述外环上。
17.根据权利要求16所述的传动装置,其中所述曲轴包括第一台阶和第二台阶并且其中所述测量装置的所述第一轴承的内环停靠在所述踏板轴的第一台阶上,并且其中所述第二轴承的内环停靠在所述曲轴的第二台阶上,以便形成倾斜安装的轴承的X型布置。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的传动装置,其中所述测量装置的所述第一轴承和所述测量装置的所述第二轴承各自被配置为单列角接触滚珠轴承。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的传动装置,其中所述第二轴承由波形弹簧支撑在所述踏板轴的所述第二台阶上或支撑在所述外壳上。
20.根据权利要求19所述的传动装置,其中所述第二轴承进一步由垫片盘支撑在所述踏板轴的所述第二台阶上或支撑在所述外壳上。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的传动装置,进一步包括:
马达、被连接到所述马达上的减速齿轮和被连接到所述减速齿轮上的空心输出轴,
其中所述曲轴被配置为踏板轴,其中所述第一轴承和所述第二轴承各自被配置为滚动轴承,其中所述踏板轴穿过所述空心输出轴,并且其中飞轮被提供在所述踏板轴和所述空心输出轴之间,用于将所述踏板轴与所述空心输出轴解耦。
22.具有根据权利要求21所述的传动装置的电驱动车辆,其中所述马达被配置为电动马达,并且其中所述电驱动车辆的电池被连接到所述电动马达上。
23.用于测定作用在曲轴上的径向力的测力元件,所述测力元件包括:
-接收套管,所述接收套管用于接收轴承的环,
-紧固环,所述紧固环用于将所述测力元件连接在传动装置外壳内,
-轴向支撑区域,所述轴向支撑区域被提供在所述紧固环上,用于轴向支撑所述轴承的环,
-测量区域,所述测量区域用于接收所述接收套管的径向力并且所述测量区域将所述接收套管与所述紧固环连接,其中应变传感器被连接到至少两个所述测量区域,
其中所述测量区域包括形成为角形架的测量凸耳。
24.根据权利要求23所述的测力元件,其中所述测量凸耳包括径向区域和邻接所述径向区域的轴向区域,
其中,所述径向区域被连接到所述紧固环上,其中所述轴向区域被连接到所述接收套管上,并且其中所述径向区域相对所述轴向区域以大约90度的角度被布置。
25.根据权利要求24所述的测力元件,其中所述轴向区域与所述接收套管的圆柱形内表面齐平。
26.用于测定作用在曲轴上的径向力的测力元件,所述测力元件包括:
-接收套管,所述接收套管用于接收轴承的环,
-紧固环,所述紧固环用于将所述测力元件连接在传动装置外壳内,
-轴向支撑区域,所述轴向支撑区域被提供在所述紧固环上,用于轴向支撑所述轴承的环,
-测量区域,所述测量区域用于接收所述接收套管的径向力并且所述测量区域将所述接收套管与所述紧固环连接,其中应变传感器被连接到至少两个所述测量区域,
其中至少两个所述测量区域包括用于连接所述应变传感器的变低的区域。
27.用于测定作用在曲轴上的径向力的测力元件,所述测力元件包括:
-接收套管,所述接收套管用于接收轴承的环,
-紧固环,所述紧固环用于将所述测力元件连接在传动装置外壳内,
-轴向支撑区域,所述轴向支撑区域被提供在所述紧固环上,用于轴向支撑所述轴承的环,
-测量区域,所述测量区域用于接收所述接收套管的径向力并且所述测量区域将所述接收套管与所述紧固环连接,其中应变传感器被连接到至少两个所述测量区域,
其中所述紧固环包括凹槽,并且其中所述测量区域被布置在所述凹槽中。
28.用于测定作用在曲轴上的径向力的测力元件,所述测力元件包括:
-接收套管,所述接收套管用于接收轴承的环,
-紧固环,所述紧固环用于将所述测力元件连接在传动装置外壳内,
-轴向支撑区域,所述轴向支撑区域被提供在所述紧固环上,用于轴向支撑所述轴承的环,
-测量区域,所述测量区域用于接收所述接收套管的径向力并且所述测量区域将所述接收套管与所述紧固环连接,其中应变传感器被连接到至少两个所述测量区域,
29.根据权利要求23至28中任一项所述的所述的测力元件,其中所述轴向支撑区域通过径向狭槽与所述测量区域分开,并且其中所述轴向支撑区域通过圆周狭槽与所述接收套管分开。
30.根据权利要求23至29中任一项所述的所述的测力元件,其中所述测量区域包括形成为角形架的测量凸耳。
31.根据权利要求30所述的测力元件,其中所述测量凸耳包括径向区域和邻接所述径向区域的轴向区域,
其中,所述径向区域被连接到所述紧固环上,其中所述轴向区域被连接到所述接收套管上,并且其中所述径向区域相对所述轴向区域以大约90度的角度被布置。
32.根据权利要求31所述的测力元件,其中所述轴向区域与所述接收套管的圆柱形内表面齐平。
33.根据权利要求23至32中任一项所述的所述的测力元件,其中所述轴向支撑区域径向向内越过所述接收套管的内表面伸出。
34.根据权利要求23至33中任一项所述的所述的测力元件,其中至少一个所述应变传感器被配置为应变计。
35.根据权利要求23至34中任一项所述的所述的测力元件,其中应变传感器被连接到每一个所述测量区域上。
36.根据权利要求23至35中任一项所述的所述的测力元件,其中至少两个所述测量区域包括用于连接所述应变传感器的变低的区域。
37.根据权利要求23至36中任一项所述的所述的测力元件,其中所述测力元件包括四个测量区域,该四个测量区域以90度间隔被布置。
38.根据权利要求23至37中任一项所述的所述的测力元件,其中所述紧固环包括紧固区域,在所述紧固区域中提供固定孔。
39.根据权利要求23至38中任一项所述的所述的测力元件,其中所述紧固环包括凹槽,并且其中所述测量区域被布置在所述凹槽中。
40.根据权利要求23至39中任一项所述的所述的测力元件,其中所述测量凸耳的和界定所述测量凸耳的狭槽的角范围大致相当于所述轴向支撑区域的角范围。
41.根据权利要求23至40中任一项所述的所述的测力元件,其中所述测量区域在圆周方向上的角范围小于或等于30度。
42.根据权利要求23至41中任一项所述的所述的测力元件,其中所述测力元件由金属整体制成。
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