CN115289196A - 齿轮机构 - Google Patents

Abstract

一种齿轮机构(1)，特别是同轴齿轮机构或线性齿轮机构，具有：齿(5)；齿架(11)，其中容纳有用于与齿啮合的多个齿部(7)，其中齿部(7)相对于齿架(11)可径向移动地安装；具有轮廓(22)的驱动输入元件，用于径向驱动可径向移动地安装的齿部(7)，以及轴承段(24)，用于将齿部安装在轮廓上，其中，每个轴承段包括：朝向轮廓方向定向的运行侧和与运行侧相对的轴承侧；齿轴承，布置在轴承侧，用于铰接安装至少一个齿部，其中，齿轴承包括至少基本上呈圆柱截面形状并且在横向于轴承段的运行方向的方向上从轴承段的第一侧边缘布置到第二侧边缘的凸边，并且其中，凸边布置在第一侧边缘和第二侧边缘之间的中心区域中并且在中心区域的第一侧上具有第一凹槽和/或在中心区域的第二侧上具有第二凹槽。

Description

齿轮机构

技术领域

本发明涉及一种齿轮机构以及齿轮机构的使用。

背景技术

从现有技术已知齿轮机构，其包括以径向可移动的方式安装在齿架中的齿部。具有轮廓的驱动输入元件，例如凸轮盘，用于驱动齿部。齿部啮合在齿中，使得具有齿部的齿架和齿之间发生相对移动。在这种情况下，齿和齿部之间的相对移动比具有轮廓的驱动输入元件的移动小至少一个数量级。这样，可以实现高传动比。

所述齿轮机构的一个关键点是轴承段的轴向安装。已知将止推垫圈插入轴承段的侧部；在DE 102015105520 A1中示出了这种齿轮机构的示例。然而，可能会发生不希望的磨损。

发明内容

本发明的目的是说明相对于现有技术已知的齿轮机构改进的齿轮机构，其中寻求实现减少的磨损或简单的安装。

该目的通过根据权利要求1的齿轮机构和根据并列权利要求的齿轮机构的使用来实现。有利的改进和实施例将从从属权利要求和本说明书中显现。

本发明的一个方面涉及一种齿轮机构，尤其是同轴齿轮机构或线性齿轮机构，具有：齿；齿架，其中容纳有用于与齿接合的多个齿部，其中齿部相对于齿架径向可移动地安装；驱动输入元件，具有用于径向驱动可径向移动地安装的齿部的轮廓；以及轴承段，用于将齿部安装在轮廓上，其中每个轴承段包括：沿轮廓方向定向的运行侧和与运行侧相对的轴承侧；齿轴承，其布置在轴承侧上，用于铰接安装至少一个齿部，其中齿轴承包括凸边，其至少基本上呈圆柱截面形状并且沿横向于轴承段的运行方向的方向从轴承段的第一侧边缘布置到第二侧边缘，并且其中，凸边布置在第一侧边缘和第二侧边缘之间的中心区域中并且在中心区域的第一侧上具有第一凹槽或者在中心区域的第二侧上具有第二凹槽。

齿轴承通常以铰接方式围绕横向于轴承段的运行方向的轴线定向。轴承段尤其具有在齿轮机构的旋转方向上的运行方向。在典型的实施例中，凸边至少基本居中地布置在轴承段的前边缘和后边缘之间。实施例的典型凸边不会在从轴承段的一侧边缘到另一侧边缘的整个长度上延伸。在进一步的实施例中，凸边达到两个侧边缘。凹槽通常设置在凸边的中心区域的两侧。在典型的实施例中，在凸边的中心区域中可以有至少一个凹槽，或者可以有例如两个凹槽。

本发明的另一方面涉及在一个典型实施例中的齿轮机构的使用。

在典型的实施例中，在齿部的齿基或齿根的区域中将保持环压到齿部上，其中，保持环通过自身或至少部分地通过压合固定到齿部上。齿部通常至少在齿体的区域中至少基本上构造为圆形齿部。在典型实施例中，齿部在齿基上具有用于与轴承段的凸边接合的凹槽，其中凸边允许齿部相对于轴承段枢转，然而，其中齿部将轴承段沿相对于齿部的圆周方向上保持在其位置上。在实施例中，轴承段也可以称为枢轴段。

圆柱截面形状的术语通常被认为是圆柱体侧面的角截面。在示例性实施例中，角截面包括最小50°或最大200°。

在轴承段中，特别是在凸边中引入凹槽，其中保持环接合在凹槽中。如果力在轴向方向上作用在轴承段上，例如来自轴承段的滚动轴承装置，则轴承段在轴向方向上支撑在保持环上。保持环又由齿部沿轴向方向支撑。齿部在齿架中在轴向方向上是不可移动的并且将支撑力传递到齿架中。在实施例中，可以通过在齿部的齿基上设置台阶来增加保持环的横截面。

除非另有说明，否则方向细节指的是齿轮机构，即，例如，轴向方向是在齿轮机构的旋转轴线的方向上定向的。

齿部通常包括设置为用于与齿啮合的齿尖、在齿尖和齿基之间延伸的齿部的中间部分以及设置为用于支撑在轴承段的齿轴承上并且也可以称为齿根的齿基。齿基和齿尖通常位于齿部的不同端部。齿基通常可以靠在轴承段的齿轴承上。

本发明的实施例尤其涉及同轴齿轮机构。本发明的齿轮机构通常包括具有作为驱动输入元件的轮廓的内部设置的凸轮盘和具有内部设置的齿的内齿轮或具有内部轮廓的外部设置的驱动输入元件和内部设置的齿轮或内部设置的齿条，其在外部设置的驱动输入元件的情况下构成齿。实施例的配置涉及用于将旋转转换成线性移动的线性齿轮机构。

齿通常是环绕齿。齿部或齿部的齿尖啮合在齿中，其中齿部通常安装成相对于齿架可线性径向移动。在此，“线性径向”在常规意义上是指提供沿径向方向的引导件，该引导件仅允许齿部沿径向方向的移动。通常，通过引导件，齿段可以精确地在一个方向上线性移动；这例如可以通过以下方式实现：齿部在移动方向上的特定长度上具有均匀的横截面，其中齿架同样具有用于带有均匀横截面的齿段的开口。齿部通常安装在齿架中，以便在每种情况下都可以在精确的一个方向上移动，通常在齿部的纵向轴线的方向上移动。此外，在典型实施例中，齿部相对于齿架围绕齿轮机构的纵向轴线的旋转自由度被阻止。这可以例如通过在齿架中沿径向方向的齿部的线性引导来实现。这样，齿部与齿架一起围绕齿轮机构的纵向轴线旋转，但不相对于齿架旋转。

在根据本发明的齿轮机构的典型实施例中，至少一部分齿部具有抗弯刚性设计。在此，术语“抗弯刚性”通常应在技术意义上理解，也就是说，由于齿部材料的刚性，齿部的弯曲很小，以至于相对于齿轮机构的运动学至少基本上可以忽略不计。抗弯刚性齿部尤其包括由金属合金制成的齿部，尤其是钢或钛合金、镍合金或其他合金。此外，还可以设置由塑料制成的抗弯刚性齿部，特别是在齿轮机构的情况下，其中以下部件中的至少一个也同样由塑料制成：内齿轮上的齿或齿轮上的齿、齿架和驱动输入元件。在本发明的典型实施例中，齿架和齿部由金属合金制成，或者附加地，齿或者进一步附加的驱动输入元件由金属合金制成。这种齿轮机构具有极抗扭转和具有高负载能力的优点。由塑料制成的齿轮机构具有重量轻的优点。术语“抗弯刚性”尤其是指围绕齿段的横向轴线的抗弯刚性。这尤其意味着，将齿段视为从齿根到齿顶的梁，存在抗弯刚性，其至少基本上防止了齿尖和齿根之间的弯曲变形。由于抗弯刚性，齿轮机构实现了极高的负载能力和抗扭转性。

轴承段优选地具有彼此面对的边缘，其具有凸起和凹部，例如波浪形或锯齿形。这提供了以下优点：即使在轴承段之间的间距相对较大的情况下，布置在轴承段下方的滚针也可靠地保持在轴承段和驱动输入元件之间的空间中。在实施例中，轴承段可以直接安装在凸轮盘的轮廓上。

本发明的典型实施例包括具有轮廓的驱动输入元件。轮廓优选地具有非圆形或非椭圆形弓形或曲线。在本申请的上下文中，偏心轮同样属于圆形或椭圆形的定义，因为在偏心轮的情况下，仅仅是旋转轴线不对应于圆形的中心轴线的情况，但是圆形仍然存在。在典型的实施例中，齿架或齿是圆形的。这为齿架和齿提供了简单的几何形状的优点。通常情况下，齿轮机构慢速侧的力传递发生在齿和齿架之间。这提供了用于传递力的距离极短的优点，从而可以获得极高的刚性。满足上述条件的实施例包括但不限于：齿轮机构，其具有内部设置的凸轮盘作为驱动输入和外部设置的带齿内齿轮，其中齿架布置在内齿轮和凸轮盘之间；外部设置的凸轮盘，其在内齿轮上具有内部设置的轮廓，用于驱动向内抵靠齿的径向可移动的齿部，其布置在齿轮或齿条上。

通常，在实施例中，轴承段可在圆周方向上相对于彼此移动。为了实现这种可移动性，轴承段例如可以在它们之间具有由齿的径向位置限定的间距。

在典型的实施例中，凸边以这样的方式设计，使得凸边上的齿部的旋转轴线至少基本上与运行侧重合。这里，“基本上”是指，例如，旋转轴线位于运行侧上方或下方最多为滚动体的直径的50％或最多30％或最多20％或最多10％。在进一步的实施例中，旋转轴线沿径向方向在轴承段的最大范围的最大20％、10％或5％处远离运行侧。

通常，实施例的凸边朝向凹槽分别具有在圆周方向上至少部分地直线地延伸或至少部分地环形地延伸的侧面。侧面也可以理解为凸边和凹槽之间的边界表面或凸边的横向界限。侧面的形状通常与保持环的形状相匹配。

在典型实施例中，每个齿部设置一个保持环，所述保持环至少部分地围绕相应齿部的齿基。在进一步的实施例中，为至少两个齿部设置一个保持环，所述保持环至少部分地围绕相应齿部的齿基。以这种方式，可以通过一个或多个齿部利用保持环沿轴向方向支撑轴承段。在典型的实施例变型中，保持环由钢制成，但它也可以由相对较轻的塑料制成或制成为金属板弯曲件。由钢制成的保持环具有高承载能力并且可以成本有效地生产。

通常，在一个或多个齿部的外圆周上的齿基上设置有用于接收保持环的肩部。所需的空间可以通过肩部减少。通常，肩部形成向内的台阶，因此齿部在齿基处具有减小的直径。

实施例的典型齿部具有圆形横截面。通过与凸边和内齿相结合的保持环，在实施例中可以至少基本上省去复杂的附加引导或支撑元件。

保持环通常是环形的。环形可以是扁平的或圆形的。实施例的其他保持环是有角的，例如以正方形的形式配置或具有多个环形部分。

通常，保持环的外圆周截面为直线形。例如，可以设置形成为在内圆周或外圆周上具有平坦部分的圆环的保持环。通过外圆周上的平坦部分，可以避免相邻保持环之间的碰撞。

在典型实施例中，在轴承段的轴承侧，第一止挡件形成在第一凹槽和第一侧边缘之间，或者第二止挡件形成在第二凹槽和第二侧边缘之间。可以设置附加凹槽。在典型实施例中，两个凹槽之间的一个凸边的长度最大为齿宽或齿径。在具有两个平行布置在轴承段上的齿部的实施例中，还可选地设置位于齿部置于相应凸边上的区域之间的至少一个凹槽或至少一个止挡件。通常，设置至少两个凹槽，在凹槽之间具有至少一个止挡件，特别是在齿部之间的区域中。实施例的止挡件尤其可以由另外的凸边部分形成，例如在两个齿部之间或在支撑齿部的凸边和相应侧边缘之间的区域中。

保持环可以特别是通过其外圆周支撑在轴承段的止挡件上。

在轴承段上具有两排齿部的实施例中，用于两个齿部的保持环可以设置有用于齿部接合的两个凹槽。保持环围绕轴承段的凸边接合，使得后者可以通过保持环沿轴向支撑在齿段上。可以在齿部和保持环之间提供间隙，以补偿容限，例如齿排间距。

在典型的实施例中，保持环通过接合在至少一个凹槽中或通过与凸边的侧面接合，将相应的轴承段固定在其相对于旋转方向横向的位置中。典型实施例包括每个齿部两个凹槽。在示例性实施例中，轴承段的凸边的轴向长度最大对应于保持环的内径。通常，保持环接合在凸边周围或围绕在两个凹槽之间的凸边部分。通常，在实施例中，凹槽从支撑齿部的凸边的区域到达齿部和相应的侧边缘之间，直到相应的侧边缘，例如，第一凹槽远至第一侧边缘，第二凹槽远至第二侧边缘。

在实施例中，恰好一个齿部可以安装在轴承段上，或者恰好两个齿部可以安装在轴承段上。在后面的实施例中，齿部通常被布置成彼此相邻，并且凸边具有至少一个，通常恰好是两个中断部。

附图说明

下面将基于附图更详细地讨论本发明，其中，在附图中：

图1示出齿轮机构的第一实施例的示意截面图；

图2示出图1的实施例的轴承段和齿部的示意截面图；

图3示出图1的实施例的具有两个齿部的图2的轴承段的另一截面图；

图4示出图2和图3的轴承段的示意立体图；

图5示出图2和图3的轴承段的另一示意立体图；

图6示意性地示出具有齿部和保持环的轴承段的另一实施例的示意截面图；以及

图7示出图6的实施例的保持环的俯视图。

具体实施方式

下面将基于附图描述本发明的典型实施例，其中本发明不限于示例性实施例，本发明的范围由权利要求确定。在对实施例的描述中，为了使描述更加清楚，在某些情况下，不同附图和不同实施例中相同或相似的部分使用相同的附图标记。然而，这并不意味着本发明的相应部分限于实施例中所示的变型。

图1以示意性截面图示出了示例性实施例。图1示意性地示出了齿轮机构1的截面图，该齿轮机构具有内齿轮3，该内齿轮具有内部设置的环绕齿5。齿部7啮合在齿5中。为了更清楚起见，图1中并非每个齿部7都提供有附图标记7。通常，设置具有单独齿部7的两个轴向平行的齿环。齿部7以可径向移动的方式安装在齿架11中。为此，齿架11具有径向定向的、管道状的圆形或槽状开口，其确保齿部7在齿架11中的径向引导。由于开口中的径向引导，齿部7只能沿其纵向轴线在径向方向上移动；特别地，防止了相对于齿架11围绕齿轮机构1的纵向轴线的旋转。

齿部的纵向轴线通常是指从齿基到齿尖的轴线，而齿轮机构的纵向轴线指向齿轮机构的旋转轴线的方向。这例如可以是可用作驱动输出的齿架的旋转轴线，或者凸轮盘的旋转轴线。

齿部7由构造为空心凸轮盘20的凸轮盘20驱动。凸轮盘20具有用于沿径向驱动齿部7的轮廓22。轮廓22的路线在圆周上具有两个凸起，使得存在相对的齿部7，在图示中，这些齿部最远地进入到齿5的齿隙中。

在图1所示的齿轮机构1的情况下，齿部7以滚动轴承装置布置在驱动输入元件的轮廓上。滚动轴承装置包括滚动体23，在该示例性实施例中，该滚动体为滚针形式。

在图1的示例性实施例中，凸轮盘布置在内侧，齿部布置在外侧。在这样的配置中，例如，驱动输出作用在具有齿的内齿轮处或在齿架处进行，其中相应的另一元件是固定的。在另外的实施例中，驱动输入元件布置在外侧，即齿架外侧，并且齿布置在内侧。反过来，驱动输出作用可以在内齿或齿架上进行。在典型实施例中，驱动输入和驱动输出的功能可以互换。带有开口的齿架也可以称为齿笼，齿部被收纳在其中以便以线性径向可移动的方式被引导。齿轮机构1包括用于齿部7的分段轴承装置。分段轴承装置包括轴承段24，每个轴承段在面向齿部7的轴承侧上形成至少基本上为圆柱截面形状的凸边26，

两个齿部7(见图3)的齿根或者在典型实施例中，在齿轮机构1的轴向方向上彼此相邻的一个、三个或四个齿部可以布置在该凸边上。凸边26与相应齿部7的齿根中的相应凹槽一起防止齿部7在轴承段24上沿圆周方向滑动。

凸边26在每种情况下都用于形成齿部7的齿根接头，使得齿部7可以相对于轴承段24倾斜，以确保不受约束的引导。轴承段24可沿旋转方向相对于彼此移动，使得轴承段24之间的间距可以改变。这样，轴承段24的旋转方向的自由度也不会被阻碍。这允许通过凸轮盘20的轮廓22对轴承段24的基本无约束的引导和基本无约束的径向驱动。为了使轮廓22和轴承段24之间的摩擦阻力最小化，滚动体23被设置为滚针。在进一步的实施例中，设置滚珠或其他滚动轴承以用于轴承段的安装。在其他实施例中，可以在轮廓22和轴承段24之间设置滑动轴承装置。

将一起描述图1、图2和图3，其中将不再讨论所有细节，并且相同部件使用相同的附图标记。

图2示出图1的齿轮机构1的轴承段24。轴承段24包括在轴承段24的一侧上的凸边26，在齿轮机构1中，该凸边面向齿部7。凸边26的圆形表面部分在这种情况下是圆形的。圆的中心点与轴承段24的运行侧30重合。这样，对于安装在轴承段24上的齿部7，实现了与运行侧30重合的相应旋转轴线32。以这种方式，齿部7在每种情况下以铰接方式安装在轴承段上。

运行侧30是轴承段24的背离齿部的侧，即，朝向滚动体23或朝向凸轮盘20的一侧。运行侧30对应于滚动体23在其上滚动的表面。

轴承段24包括前边缘34和后边缘36。这里，表述“前”和“后”不是移动的意思；相反，它们指的是轴承段24在旋转方向上的相对两侧。典型的齿轮机构可以在两个方向上操作，这样，在操作期间，前段边缘也可以在旋转期间位于移动方向的后部，因此后段边缘位于前方。

由保持环40包围的环绕肩部42设置在齿部7的齿根周围或齿基处。将结合图3更详细地描述保持环。

图3示出具有图2的实施例的齿部7的轴承段24的另一截面图，其中另外还示出了齿轮机构1的细节。图3是结合图1和图2进行描述的，因为在每种情况下都示出了相同的部分，但是还在图3中示出了未在图1和图2中示出的细节。

保持环40防止齿部7在齿轮机构的轴向方向上，即在沿着凸边26的方向上的移动。凸边26在相对于轴承段24的运行方向横向的方向上并且至少基本上在轴承段的前边缘和后边缘之间中心

从轴承段24的第一侧边缘44延伸到第二侧边缘46。凸边26设置在第一侧边缘44和第二侧边缘46之间的中心区域中。凸边在中心区域的第一侧具有第一凹槽45，并且凸边26在中心区域的第二侧具有第二凹槽47。此外，凸边26还具有两个另外的凹槽48，它们大致居中地布置在第一凹槽45和第二凹槽47之间。另外的凹槽48因此也可以称为凸边的中断部。

所有的凹槽45、47和48均位于稍微低于齿部7的肩部42的圆周的位置。这样，保持环40的邻接通过凸边26的凹槽45、47和42上的侧面在轴向方向上形成。

在实施例中，轴承段可以通过在齿架中引导的齿沿轴向方向保持。因此，在一些情况下可能不需要用于轴承段的横向止推环或类似物。

朝向凹槽45、47和48设置的侧面至少部分地以圆形方式延伸，使得它们适合于圆形保持环40的外圆周。它们也可以被认为是止动件，特别是对于保持环而言。通常，每个齿部7设置一个保持环，所述保持环在圆形肩部42处至少部分地围绕相应齿部7的齿基。

图4和图5以示意性立体图示出图2和图3的轴承段。

图6示出轴承段24的另一实施例，

该轴承段具有恰好一个齿部7，该齿部安装在轴承段24上并且由保持环140的替代实施例保持。

保持环140在图7中以俯视图再次示出。保持环140具有直接向内的凸耳141，该凸耳支撑凸边26或其侧面。在图6的截面图中的截面穿过凸耳141。

保持环140在除了图6的截面中所示的区域之外的其他区域中夹持围绕齿部7的齿基。需要注意的是，齿部7在齿基的区域中具有用于与凸边26接合的凹槽。

在图6和图7的实施例中，凹槽45和47可以到达轴承段24的侧边缘44、46。在另外的实施例中，附加的止动件可以布置在凸边26和侧边缘44、46之间的区域中。图1的齿轮机构1也可以与图6和图7的轴承段24一起操作。

本发明不限于上述实施例；相反，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (13)

1.一种齿轮机构(1)，特别是同轴齿轮机构或线性齿轮机构，具有：

齿(5),

齿架(11)，其中容纳有用于与所述齿啮合的多个齿部(7)，其中所述齿部(7)相对于所述齿架(11)可径向移动地安装，

具有轮廓(22)的驱动输入元件，用于径向驱动可径向移动地安装的齿部(7)，以及

轴承段(24)，用于将所述齿部安装在所述轮廓上，其中，每个轴承段包括：

朝向所述轮廓方向定向的运行侧和与所述运行侧相对的轴承侧，

齿轴承，布置在所述轴承侧，用于铰接安装至少一个齿部，

其中，所述齿轴承包括至少基本上呈圆柱截面形状并且在横向于所述轴承段的运行方向的方向上从所述轴承段的第一侧边缘布置到第二侧边缘的凸边，并且

其中，所述凸边布置在所述第一侧边缘和所述第二侧边缘之间的中心区域中并且在所述中心区域的第一侧上具有第一凹槽和/或在所述中心区域的第二侧上具有第二凹槽。

2.根据前述权利要求中的一项所述的齿轮机构，其中，朝向所述凹槽，所述凸边在每种情况下都具有横向侧面，所述横向侧面至少部分地沿圆周方向直线延伸和/或至少部分地圆形延伸。

3.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮机构，其中，每个齿部设置一个保持环(40)，所述保持环至少部分地围绕相应齿部(7)的齿基。

4.根据权利要求3所述的齿轮机构，其中，用于接收所述保持环(40)的肩部(42)在所述齿部(7)的外圆周上设置在所述齿基上。

5.根据前述权利要求中的一项所述的齿轮机构，其中，所述齿部具有圆形横截面。

6.根据权利要求3至5中的一项所述的齿轮机构，其中，所述保持环是环形的。

7.根据权利要求3至6中的一项所述的齿轮机构，其中，所述保持环的外圆周截面为直线形。

8.根据前述权利要求中的一项所述的齿轮机构，其中，在所述轴承段的轴承侧上，第一止挡件形成在所述第一凹槽和所述第一侧边缘之间和/或第二止挡件形成在所述第二凹槽和所述第一侧边缘之间。

9.根据权利要求3至8中的一项所述的齿轮机构，其中，所述保持环通过接合在所述至少一个凹槽中，将相应的轴承段固定在其相对于所述旋转方向横向的位置。

10.根据权利要求3至9中的一项所述的齿轮机构，其中，所述保持环通过所述凸边和/或通过所述止动件将所述轴承段固定在其横向于所述旋转方向的位置。

11.根据前述权利要求中的一项所述的齿轮机构，其中，所述第一凹槽到达所述第一侧边缘并且所述第二凹槽到达所述第二侧边缘。

12.根据前述权利要求中的一项所述的齿轮机构，其中，恰好一个齿部安装在轴承段上，或者恰好两个齿部安装在轴承段上。

13.根据前述权利要求中的一项所述的齿轮机构的使用。

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