CN1183342C - 谐波传动装置的内齿轮 - Google Patents

Abstract

谐波传动装置(12)可通过其内齿轮(15)的明确取决于扭矩或转向而变形的轮辐(21)而具有结构易受影响的过载保护功能和空转性能。为此，提出一种用于谐波传动装置(12)的内齿轮(15)，其中，一些轮辐(21)沿轮缘(13)的转向和/或与该转向相反地相对径向有弯曲地延伸向该内齿轮的轴线(24)。

Description

谐波传动装置的内齿轮

技术领域

本发明涉及用于谐波传动装置的内齿轮，如涉及过载保护型偏心轮传动装置的德国专利19650716C1所述的传动装置内齿轮。

背景技术

这种也被称为和谐驱动装置或环带传动装置的、作为其从动轴与传动轴同轴的并有很高的减速比的自制动型系统的偏心轮传动装置或谐波传动装置的功能基于以下事实，即旋转的所谓波发生器循环地使也被称为挠性带的内齿轮轮缘径向变形并由此环绕地使其外表面局部被向外压紧到一个固定不动且形状稳定的承环的略大一些的圆周的空心圆柱形内周面上。因而，内齿轮或旋转安装在其上的轮缘传力地通过摩擦面或形状配合地通过在承环中的齿而滚动，其中根据圆周差，齿轮或其轮缘的转动慢于波发生器的被电机驱动的传动芯轴。明显比驱动装置缓慢的旋转运动最好通过齿轮轮缘的外齿被传给与承环同轴但不是固定不动的从动环的另一个空心圆柱形外圈的内齿。波发生器的传动通常通过一个同轴地法兰连接的、高速并因而可廉价提供的低压直流电动机来进行，该电动机的转动按照较大的扭矩被减速为非常慢的转动。

在从德国实用新型29614738中知道的并且更详细地描述于H.Hirn(KEM Antriebstechnik，11/1996出版)的文章“Genial einfach”中的这种谐波传动装置的实施形式中，作为波发生器地使一个非圆形(轴截面大致成三角形或最好成椭圆形)传动芯轴在在可径向变形的内齿轮的轮毂中同轴旋转。在从传动芯轴起径向变形的轮毂与内齿轮的也可径向变形的外带齿轮缘之间，起到径向定位推杆作用的且形状稳定的轮辐造成外齿按照其环形径向变形地总是只通过一个在其中滚动的有限弧段与承环内齿啮合。

为了能把由波发生器产生的循环的轮毂径向变形(在开头所述的公开物中被称为内齿轮)传给轮缘(所谓的外齿轮)，首先必须在径向上保证轮辐的形状稳定性。当轮缘受力地在承环中滚动时，在径向上被认为是直线的而在周向上被认为是易弯的分段轮辐在其两侧端上也承受弯曲应力。如果它们随后在周向上弯离径向，则轮缘直径缩小，直到它不与承环啮合。这样，轮辐起到谐波传动装置的过载保护作用。

发明内容

本发明基于这样的技术问题，即在保留其在设备和应用方面的优点的情况下，如此改进已知的谐波传动装置的内齿轮，即还可以更灵活地设计其在过载保护响应时的动态情况并由此够被用在许多方面。

根据本发明，为了完成所提出的任务，提供一种用于谐波传动装置的内齿轮，它的特点是，一些轮辐沿轮缘的转向和/或与该转向相反地相对径向有弯曲地延伸向该内齿轮的轴线。

内齿轮装配有轮辐，轮辐在周向临界应力下不再是形状稳定，其中由于按照本发明地特殊造形或组合材料，可以目的明确地且与许多参数有关地从结构上影响一个随扭矩而定的(或许也随转向而定的)防过载安全功能的响应。当属于径向定位的轮缘段直接与承环啮合并因而在滚动时超过该轮辐的由结构预定的临界弯曲应力时，如上所述，视轮辐抗弯性而定地出现了这样的可恢复变形。

此外，取决于轮毂中的传动芯轴转向地如此设计轮辐变形性，即在一定程度上，调节出一个在两个驱动方向上起作用的过载保护或摩擦离合作用。另一方面，也可如此根据转向来定义该功能，即轮辐由于其几何形状或材料组合而在某个转向上具有不同于在相反转向上的抗弯曲强度，直到只在另一个预定的工作方向上具有在某个方向上的传力空转性能。这是因为在超载或相反转向上不再抗弯的轮辐的轴变形径向缩短了内齿轮的有效轮辐长度并因而减小轮缘的局部径向变形，就是说，其齿轮与支承齿轮啮合，支承齿轮随后在棘轮上打滑并因而脱离啮合，由此中断了通过谐波传动装置的动力传递和运动传递。

结果，通过本发明的措施，即因影响齿啮合而如此改变轮缘(柔性带)上的齿参数，即当超过规定的最大扭矩时，出现齿的超越棘轮。这在超载时导致传动装置停止，其中，由于相对径向倾斜或由于轮辐向下折，所以在空转作用前通过弯曲轮辐产生的扭矩限制作用也可能随方向而定，无需在谐波传动装置前后还要为此使用附加的功能组件。

附图说明

关于本发明的其它细节和改进方案，参见以下对本发明解决方案的优选实施例的描述和其它权利要求，并且参见本申请人目前的两个有相同附图的德国专利申请PCT/EP01/02025与PCT/EP01/02026，以补充公开内容。在图中，没有完全按比例放大地并在非常粗制的齿形的情况下根据功能实质而简化地示出了：

图1示出了在谐波传动装置的内齿轮上的在固定于外壳上的承环中滚动的轮缘的上半部，该内齿轮具有实心平行六面体状轮辐，因其轴相对传动装置的轴线轴向平行地被横分开，所以，轮辐或许取决于转向地易弯曲；

图2表示图1所示的部分轮辐，其中(a)是两侧弹性相连，(b)是单独弹性相连，(c)是一侧可转动地相连；

图3在图2(a)的变型方案中示出了在谐波传动装置内齿轮上的在固定于外壳上的承环中滚动的轮缘的下半部，因相对传动装置的轴线地有径向缝，其轮辐或许取决于转向地易弯曲；

图4、5分别在图3、4的变型方案中示出了在谐波传动装置内齿轮上的在固定于外壳上的承环中滚动的轮缘的上半部或下半部，因相对径向弯曲地延伸向传动装置的轴线，其轮辐或许取决于转向地易弯曲。

实施形式的具体描述

附图在各截断的轴向剖面图中示出了各个分别配备了许多一样的轮辐21的内齿轮15的端侧13，它们分别在谐波传动装置12的形状稳定的、固定于外壳上的空心圆柱形承环11内。

对于各谐波传动装置12来说，其非圆形(最好轴截面如所示地是椭圆形)的且形状稳定的传动芯轴14最好同轴穿过带轮缘13的且可径向变形的内齿轮15。一个驱动轴16又与传动装置的轴线24同轴线但抗转动地插入可在内齿轮中同心转动的传动芯轴14中，所述驱动轴可以直接是驱动机构的加长主轴(在截面图中看不到，在图面上同轴地成电动机或流体发动机形式)。

传动芯轴14通过轮辐21的径向推动作用而使其横截面连续成非圆形地变形的轮缘13只在沿径向向外足够长地延长的外周面弧段17的较大的传动芯轴14半径的延长区内传力地，或者如图所示地通过一个径向齿19/20而形状配合地与固定不动的承环11的形状不变的空心圆柱形内侧内周面18转动连接。随着传动芯轴14转动，连续径向变形的外齿19在承环11内滚动，由于其周长较小，所以随着传动芯轴14的每次转动，上述滚动就以小于一整圈的程度进行。在这里，轮缘13可相对内齿轮15转动，而内齿轮15也可完全保持不动。

至少外带齿的轮缘13以其齿19在图面下地轴向从承环11中伸出地延伸到另一个也在图中看不到的、在轴向上与承环11相邻的、也是形状稳定的空心圆柱形外环中，但该外环轴不是固定设置的，而是作为大减速比传动装置12的同轴从动环地可被轮缘13的齿带动转动地支承着。为了使一般和内齿轮15一样也是塑料注塑制成的外环(承环11和从动环)不会在受力时径向扩张并随后允许其各自的齿相对轮缘13空转打滑，通过例如事后绷紧的或最好是同时变形的金属加固环使其变得形状稳定(在图的剖面中看不到)。

轴向长且径向宽的径向变形的内齿轮15由许多相同的、呈射线状并列且活动地相互连接的推杆状轮辐21组成。这些本身形状稳定的轮辐21分别首先由一个平行六面体的轴22组成，所述轴大约延伸了传动芯轴14的轴向长度并因而延伸了内齿轮15及其轮缘13的轴向长度，它以其底部23或是如图1所示地直接沿母线并沿轴线24的径向支承在传动芯轴14的截面成非圆形的外周面上，或者，底部23如图3所示地从可径向变形的轮毂25中径向伸出。各底部23的支承区或轮毂25内周面适当地配备有一个相对传动芯轴周面材料而易滑动的、形状稳定的、耐磨的且耐高温的涂层42或衬层。

本身形状稳定的T形轮辐的轴22分别以一个(最好可略微径向压紧的)顶部26终止于底部23的对面，该顶部可抗转动地装有轮缘13，或者轮缘13滑动性能良好地在该顶部上滑动。顶部26的横截面形状大致成轴向平行地延伸于传动芯轴14长度上和进而轴22的轴向平行长度上的圆柱形或空心圆柱形截面。但是，与这个实施例不同，内齿轮15不必装有局部循环地可径向扩宽的独立轮缘13，而是顶部26的间隔外周顺序可直接作为一个内齿轮15的一个在周向上是间断的、带外齿19的、被连续径向压入承环11的内周面18中的外周面17，所述内齿轮具有与之成一体的轮缘13。

按其外周顺序并进而与其圆形定位和活动连接成组装内齿轮15有关地侧支承轮辐21可以借助彼此相对地最好是一体形成于各轴22上的短臂28来进行(见图1)，而代替了或还借助沿轮毂25外周定位轮辐21(见图3)。

在传动装置12工作时，主要把循环的径向变形力从传动芯轴14冲击式地传给轮缘13的轮辐21也视传动芯轴14转向而定地承受着弯曲应力。根据本发明，如此限制可通过传动装置12传递的扭矩，即目的明确地削弱轮辐21的抗弯强度。根据图1、2而为此规定了，大约在中心即约在其径向纵延伸段一半处平行于传动装置的轴线24地分开轮辐21的长方体轴22，并且忽略掉分隔缝45地分别通过柔性连接器件46使这两个半轴相连。至于图2(a)或2(b)，设置了用于搭接的可弹性伸展的连接器件46，其中两个设置在分隔缝45的两端，或其中一个设置于分隔缝45的走向内。这样，当传动芯轴14和支承环11之间的扭矩应力超过一根据结构而预定的响应值时，轴22的两部分可以相对转动(图中用箭头表示)，此时，对置的端面支承在分隔缝45上。通过轴22内的分隔缝45的位置、方向和几何形状，可影响该响应值，以及通过(a)连接器件46相对延伸状态，或通过(b)在分隔缝45内的连接器件46位置来影响该响应应值。由此可以规定，负载极限在某个转向上与在相反转向上不同地消失，以便在设备工作时将工作负载限制到一功能临界值，但在出现故障时，确保全力地向回运动。对纯空转作用来说，如图2(c)所示，在位于转向上的分隔缝45端部上形成一个无弹性的连接器件，或者说形成简单的弯曲合叶，它在向回运动时(图中箭头的反向)可以使端面在分隔缝45两侧折分开并由此因缩短了轮辐21的有效半径长度而使轮辐21不接触齿19/20。弹性的或只是易弯的搭接分隔缝45的连接器件46可以作为独立构件来使用，但它们也可在注塑过程中简单地作为膜条地被整合在轴部22之间。

在图3的变型方案中，与图1、2a、2b、2c不同地，轮辐21的轴22不再是垂直于其延长方向地被分割，而是在图2a的变型方案中通过其径向延长部的一部分被纵分为两个侧分段47，以便大致在轴22的中心区域内调节出一个规定的易弯区。这个区的尺寸又可以按照两个转向并因纵分轴22的两个平行分段47的强度不同而被设定成是不同的。

在极端情况下，平行分段47之一被完全省掉，从而对于轴22来说，得到了如图4所示的几何形状，以及最后在工作转向上超前弯曲的且如图5所示的轮辐21走向。这些是在相反的转向上有空转性能的内齿轮15，它们没有(如各箭头所示的工作方向)导致外周面17径向叉开以便让轮缘13弯入承环11中。此外，当扭矩颠倒时，除了通过这些轮辐21的超前走向外，还通过在传动装置横截面内的径向位置以及通过在轮辐21之间的外周连接臂28的刚性，有利地影响空转性能的相应特性。

因此，根据本发明，一个谐波传动装置12可以通过其内齿轮的目的明确地取决于扭矩或转向而变形的易弯轮辐21而具有在构造上可能略微受影响的过载保护功能和空转性能。为此，轮辐的轴22垂直于传动装置的轴线24地或沿该轴线的径向地被分开。该划分点在内齿轮15的周向上被易弯曲地搭接上，以便在由于轴22弯曲而出现相应的弯曲应力时，可缩小在轴线24径向上的轮辐21有效长度并因此消除在轮辐21延长部中的、在内齿轮轮缘13和外承环11之间的局部齿啮合19-20。可以按照两个转向将搭接轮辐划分点的分段47或连接器件46设计得不同，以便在轮辐21只在一个应力方向上抗弯时，例如当轮辐的轴22相对径向具有很不对称的走向时，获得不同的响应特性，获得由方向决定的空转性能。

Claims (1)

1、用于谐波传动装置(12)的内齿轮(15)，其特征在于，一些轮辐(21)沿轮缘(13)的转向和/或与该转向相反地相对径向有弯曲地延伸向该内齿轮的轴线(24)。

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