CN1596350A - 行星传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种补偿控制装置，借其可以完全或部分地补偿行星传动装置的不均匀性，为此改变传动元件中的相对运动，而使其在各行星的附加的槽中也可以进行径向运动。在另一实施形式中传动销不是在一星形盘中的固定轮廓内移动，而是星形盘的各槽是可移动的并且在一受控的位移中移动，借此实现一补偿运动而提高传动装置的均匀性。

Description

行星传动装置

技术领域

本发明涉及一种行星传动装置(Satellitengetriebe)，它包括一主动元件和一从动元件，它们通过向任何的相互同心的或偏心的位置的移动可以产生不同的转速比，并且其中一个构成为具有一圆周槽的环形盘而另一个构成为具有径向槽的星形体，并且包括各行星(Satellit)，它们连接在环形盘上并且借助于传动销向星形体传递转矩。

背景技术

按照EP 0 708 896 B1已知一种可无级的或准无级调节的形锁合的行星传动装置，其具有一个主动元件和一从动元件以及多个单独的齿轮，它们共同构成一行星轮，该行星轮与一中心轮处于持久的形锁合连接。如果行星轮与中心轮的有效半径的比值以及行星轮与中心轮的相互偏心的位置通过一适当的装置加以改变，则按相应的方式确定主动元件与从动元件之间的转速比。构成行星轮的各齿轮在相对于中心轮的偏心位置时一传递转矩的加载位移和一无载的位移是连续循环的，其中各齿轮一方面可绕行星轮轴线旋转而另一方向通过定向的连接只可向绕其自身的轴的方向旋转。在从无载位移向加载圆弧位移转换时，各齿轮通过形锁合啮合在联锁的自转中传递相应邻接的转矩。

通过由加载圆弧确定的半径和/或有效的切向分力的改变，借助于周期性的调节至少部分地补偿转矩传递的不均匀性。在该公开文本中描述的一实际的实施例中，各连接元件安装在主动元件的圆周上并且在从动侧通过在那里设置的径向槽可以占据有不同的转动半径。其中各连接元件通过不同的定向的力和/或形锁合作用嵌接成使得总是导致在从动元件中最高的角速度的这个元件承受转矩。

EP子1 003 984 B1中描述了这样的包括行星或夹紧元件的传动装置的进一步构成，其包括一单件或多件的基体和一单件或多件的接触体，该接触体锁定地邻接主动元件的导轨中的传递转矩的位置，其中凸出的夹紧体轴颈或一与夹紧体相连的元件是双切面的(zweischnittig)、亦即具有相应两轴向位错部分的，设置于从动元件的径向导轨中。按照该文描述的另一构造，各夹紧元件还可以具有非圆横截面的接触体，其中接触体的一表面部分以其曲率半径大致匹配于环形盘的环形槽壁的表面曲率，借此所述的接触体表面部分在转矩传递位置构成一摩擦锁合的平面的接触，从而使赫兹压力为最小，其中两半径比值应在0.6与1.4之间。

按照发明的另一方案，这是DE 199 53 643 A1的内容，建议一种形锁合的空程离合器(Freilaufkupplung)，其中一轴的内齿轮或齿轮沿接合方向与各旋转元件相嵌接，各旋转元件与另一轴相连接，其中每一旋转元件与齿轮的多于一个的齿处于形锁合连接。各旋转元件通过在传动销上的传递转矩的圆周力实现旋转或滑动运动，借此它们按照加载方向与齿轮处于嵌接或者脱开与齿轮的嵌接。

原理上由于在加载圆弧内，即其中连接行星的那个圆弧段内的有效半径也是变化的，产生不均匀性并从而引起传动比的波动。

引起传动比变化的不同的半径起因于这一事实，即行星一方面在环形盘的圆周上旋转，但另一方面与星形体以径向槽的形锁合相连接。因此传动销在加载圆弧内，因此在行星锁定的状态下实现径向的滑动运动并从而改变传动的有效半径。如果将传动装置设置成使转矩从环形盘传入星形体(一星形盘)，则在原理上星形盘中的有效半径小于环形盘中的旋转半径，因为行星传动装置始终传向快的即较高的转速并且各有效半径的比值确定传动比。人们设定，为了半径补偿而将传动销规定在其中一个加载圆弧内。

如果传动必须走过例如1mm的补偿位移，则在采用20mm的主动半径和i＝2的传动比时从动半径为10mm，对此1mm的补偿位移相对于从动半径形成一个10％的变化。主动半径上的补偿使所述的1mm的变化在主动半径上只显示出5％的变化，借此将相对的半径变化的负面影响减半。类似的考虑适用于圆周力的角偏差。不需进一步详细讨论运动学就可得出，当实现相对于主动的圆周位移而不相对于从动的圆周位移的半径补偿时可显著地降低不均匀性。事实上这样的运动学在传动比i＝2和i＝1时导致完全均匀的传动并在全部其余的传动比使不均匀性为最小。

发明内容

本发明的目的是，完全或至少部分地补偿所述传动比变化。

该目的通过按照权利要求1所述的行星传动装置来达到。

按照本发明，为了减小或消除因为由加载圆弧确定的有效半径的变化引起的不均匀性，每一行星具有一径向槽，传动销在加载圆弧内至少基本上相对于环形盘的中心点可在该径向槽中移动。

优选将径向槽构成为使传动销至少基本上不可能向星形体的中心点的方向运动。

在第一实施形式中，各行星的径向槽的长度可使全部的补偿位移不仅可在加载圆弧内而且可在空载圆弧内在该径向槽中进行。星形盘在该情况下为一具有永久固定的各传动销的圆盘，各传动销在各行星上的槽中径向滑动并沿圆周方向传递转矩。

在另一实施形式中，各行星的径向槽的长度只使补偿在加载圆弧内通过在该径向槽中的滑动运动达到，而在空载圆弧内在星形盘的各槽中或在各连接元件或其他类似的已知的传动元件中进行滑动位移。

按照本发明的另一实施形式设定，通过几何尺寸和/或有效的摩擦系数的选择，传动销在星形体的各槽中在空载圆弧内，亦即在通过无载位移时比在各径向槽中更易于滑动，从而在空载圆弧内在星形体的各槽中而在加载圆弧内在各行星的槽中进行滑动运动。

优选传动销的在星形体的槽中移动的部分的直径构成为大于在各行星的径向槽中移动的部分。

按照本发明特别是将星形体的槽的加载侧面通过摩擦系数和/或通过几何构形的选择这样构成，即其相对于传动销或可能与该传动销连接的滑块的接触侧面具有比其空载侧面较大的滑动或滚动阻力，和/或相反在各行星的径向槽中加载侧面具有比空载侧面较小的阻力。其中通过销和星形盘中的槽在对置的侧面之间的嵌接可以提高滑动阻力，因为传动销或与其连接的滑块在加载圆弧内始终贴紧一侧面而在空载圆弧内贴紧对置的侧面。摩擦系数影响的另一可能性在于，选择一具有用于两径向槽中的每一个的不同半径的外套的滑块，借此可按要求的方向调节在加载下的滑动或滚动阻力。

按照另一方案将传动销插于一滑块中，后者类似如一夹紧体按照加载方向锁定于两径向槽的一个中，从而在空载圆弧内或在加载圆弧内按要求的方向实现滑动运动。原则上也有可能借助于各连接件通过适当的机构阻止这些连接元件在加载圆弧内的转动并这样将相对运动转移到行星槽上。

为了确保可在加载圆弧内实现滑动位移，优选将传动销在空载圆弧内通过弹簧装置保持在行星的槽中的一端，而使该槽保持足够的用于在加载圆弧内的径向补偿的自由位移。通过弹簧装置使传动销在空载圆弧内在星形盘的槽中滑动，因为该弹簧装置首先阻止它在行星槽中运动。一旦到达加载圆弧，圆周力突然上升，从而接入行星并传递邻接的转矩。此时传动销在星形盘中的滑动运动受到提高的摩擦，其中通过销与槽之间的适当的构形可以加强这种效果，从而在行星的槽中的滑动阻力小于在星形盘中的。

按照本发明可以在传动销与行星的径向槽或星形盘的径向槽之间设置一个或各一个滑块，其将赫兹压力转变到完全的面接触。适用的滑块例如描述于EP 1 003 984 B1中。

或者，为了减小或消除行星传动装置的不均匀性，也有可能采用具有一种几何形状或构造的滑块，其类似如空程夹紧体、空程夹紧滚子或空程锁定爪按照加载方向锁定于径向槽中或在其中滑动，从而在进入加载圆弧时加载方向变换转换成从行星槽到星形盘的径向槽的滑动运动而在离开加载圆弧时则相反。

按照本发明，星形盘中的各径向槽也可以具有一挡块，其对于每一传动比规定一可变的调节的最小半径并由此强迫传动销必须将行星上的径向槽在加载圆弧内用于几何的补偿。

按照至今由现有技术已知的实施方案所采用的星形盘具有各个几何形状固定的径向槽。不这样同样有可能由各个导向元件构成各需要的径向槽，其这样安装在一圆盘上，即按照传动销的加载方向可以改变径向槽的宽度。如果相互连接各导向元件，使其中间构成的径向槽变窄，则可夹紧传动销并且阻止其在槽中的运动。相应地这也适用于滑块，其与传动销相连接并夹紧于加载圆弧内以便阻止继续径向运动。

为了达到本发明的目的，按照一可供选择的实施形式星形盘的各径向槽也可以设置在各单独的径向导轨上，它们可在一圆盘上进行相对运动。优选使各径向导轨旋转式自由悬挂。优选通过环形体的槽31实现径向导轨的运动的控制，其位置相对于用于传动比调节的偏心的位移运动是固定的。

按照本发明的另一构造各行星具有原则上由DE 199 56 643 A1已知的轮齿，其在加载位移中形锁合地嵌入构成为由齿轮的环形盘的相应的轮齿中，其中行星在从空载位移转换到加载圆弧和相反时进行相应的旋转运动。为了取得可靠的联锁，作用到行星上的转矩在可想象的行星的最不利的位置时和在最不良的润滑时必须始终大于摩擦力矩，其由摩擦力和首先进入相互啮合的一对齿离行星转轴的间距得出。

其他的实施方案和由其得到的优点由诸附图和以下说明是显而易见的。

在另一实施形式中，为了达到该目的将星形体构成为底盘，其上固定各个径向弓形件，它们可绕一共线于传动轴的轴线旋转，其中它们保持一平面平行于底盘的位置。优选这样的旋转通过弹簧装置(Anfederung)和/或通过阻尼装置克服一稳定化的力矩，从而缓和沿圆周方向因不均匀性产生的冲击力。在一优选的实施形式中，回转点、亦即径向弓形件的转轴位于底盘的一圆周线上，各行星在环形盘和底盘的同心位置时，亦即在传动比1∶1时在该圆周线上运转，从而底盘相对于环形盘的偏心度越大，弹簧装置或阻尼装置吸收的能量越大。弹簧装置的作用在1∶1传动比时为零。

在另一实施形式中各径向弓形件借助于传动销的引导在每一偏心的位置时这样移动，即使其基本上不指向底盘的中心点，而指向环形盘的中心点。

附图说明

诸附图中：

图1a本发明的行星传动装置的原理俯视图；

图1b沿图1中线A-A截取的剖视图；

图1c图1a中的细部B的详图；

图1d图1b中的细部C的详图；以及

图1e和f本发明的行星的相应视图，

图2a至c另一行星传动装置实施形式的各个不同视图；以及

图2d至g本发明的行星的相应视图；

图3a和b具有可变的径向槽的星形盘的相应透视图；以及

图3c和d一环形盘的相应透视图；

图4一处于转到齿啮合位置的行星与一处于转到齿啮合位置的环形盘的原理图，以及

图5  另一实施形式的透视图。

具体实施方式

图1中原理性示出的行星传动装置具有一环形盘10，它构成为具有内齿11的空心盘。该环形盘10还具有圆周槽12，在其中使各作为夹紧元件的行星作循环运动。环形盘10可以用作为主动元件。作为从动元件设有一具有各径向槽14的星形盘13。经由各行星15传递邻接的转矩，行星15以其轮齿17以接合的状态形锁合嵌入环形盘的轮齿11中。每一行星经由一成形的导向轮廓18在圆周槽12中移动。另外成形的行星的销19防止行星转入脱开的状态，因为它在达到一确定的角度时同样在槽12中开始旋转。

按照本发明的在行星中的径向槽20使销21可以进行径向于环形盘10的补偿运动。通过销21的不同的直径和行星中的槽20和星形盘中的槽14的不同的宽度，销21在径向槽20中比在槽14中更易于滚动，特别当其在加载状况下贴紧槽14的侧面时是如此。

按本发明的另一构造有可能采用一未示出的弹簧装置，将销21在槽20的末端保持于要求的终端位置，亦即保持在槽20的末端，从而提供在加载圆弧内用于径向补偿的运动空间。

图2a至c示出一内部的固定安装的具有凸轮形槽31的圆盘30，它可以在各滚珠32上滚动，各滚珠32构成外部的旋转的圆盘33的轴承。各孔34经由传动销37带动径向导轨35，图中只示出六个设置的导轨中的一个，其中传动销37相当于按图1的销21。

径向槽36与具有未示出的主动盘元件的传动销37相嵌接。径向导轨35可以绕传动销37旋转，其中这样的旋转经由销38控制，后者在凸轮形槽31中移动。通过选定的实施形式径向槽始终在相同的位置，亦即在加载圆弧内实现作为旋转的补偿运动，从而减小不均匀性。

按照图3a至d中所示的另一实施形式，星形体不构成具有各个几何形状固定的径向槽，而代之以在一圆盘40上具有各个导向元件41，它们与夹紧装置42相连接并可绕各轴43旋转。这些轴43的相互位置和夹紧装置42的定位这样选择，使得只要各导向元件41绕各轴43沿传动装置的转向旋转，在各导向元件41之间构成的径向槽就变窄，行星50的传动销52在该径向槽中滑动。这样的旋转由各挡块44限定。在进入加载圆弧内时接合每一行星50，此时变换加载方向，从而各导向元件41，其沿空程方向(Freilaufrichtung)贴紧一个挡块44，绕轴43旋转并且此时可使径向槽变得较窄。由于所涉及的传动销52处于径向槽内，只要槽宽小于传动销的直径，其同时被夹紧，则阻停这样的旋转，从而由此阻止其继续径向运动。因此继续的补偿运动只能在行星50的槽53中进行，从而在进入加载圆弧时实现补偿运动的自动位移。在离开加载圆弧时所述的过程类似地沿相反的方向进行。

在具有各连接件的实施形式中通过适当的机构阻止这些连接件在加载圆弧内的转动并这样将相对运动转移到行星槽上。

使不均匀性减为最小的另一可能性这样来达到，即将星形盘的各径向槽分别在该圆盘上固定成使它们可以进行旋转运动并且也可以进行组合的旋转—平移运动。这样的运动由一导向销控制，它在一凸轮形的圆周槽内旋转，该圆周槽固定在一固定的圆盘上。借此各径向槽关于偏心度使所述运动始终在一固定的位置进行，亦即例如总是在进入加载圆弧处开始而在离开加载圆弧处或其附近终止，从而通过凸轮槽的适当的轮廓可以减小不均匀性。

传动销在径向槽中靠外面移动得越远，传动中的相对运动始终是越大，从而由于凸轮的该参数的影响对于每一偏心度是不同的，亦即相同的凸轮对每一可设想的传动比可以达到良好的匹配。

图4示出一具有规定的轮齿17齿形的行星15，该轮齿17匹配环形盘的轮齿11。该图表示从空载圆弧转换到加载圆弧，其中行星15进行按箭头22的旋转运动。所示的圆周力U经由偏心的传动销21沿箭头方向作用到行星15上。轮齿力Z经由行星的轮齿17与环形盘的轮齿11的接触沿相反的方向作用，从而行星15沿箭头方向进行旋转。这样的旋转克服摩擦R，其作用在离转轴的间距a处并从而产生一转矩Mr＝R×a。在这种情况下当由力偶U和Z产生的转矩在全部的条件下、亦即在行星15的最不利的位置时和在最不良的润滑时大于摩擦力矩Mr时，则满足可靠的联锁的条件。在这种情况下当行星适于完全齿啮合(轮齿11、17)而决不在齿顶上受载时，行星才承受完全的圆周力。在考虑到全部的力和转矩，亦即还考虑到未示出的由离心加速度和科氏(Coriolis)加速度引起的动态力时，它们在高的角速度时作用在行星15和传动元件上，并且考虑到也未示出的传动销中的摩擦力矩时，将传动装置设计成使全部封闭的力矩(按箭头22)的总和始终大于相反的转矩的总和。

图5示出一包括各旋转的行星15的环形盘10，各行星分别通过一传动销19向底盘63传递径向弓形体62中的导向加载的圆周力。转轴64使径向弓形件62可以旋转，各径向弓形件通过未示出的、但原则上已知的弹簧元件/阻尼元件稳定在一0位(径向定位)。

或者，将传动销19构成为使其形锁合位于环形盘10的环形槽中并且同样在一径向弓形件62的相应的径向槽中形锁合移动。按这种方式各径向弓形件62始终对准环形盘10的中心点。

                       附图标记清单

10        环形盘             37    传动销

11        内齿               38    销

12        圆周槽             40    圆盘

13        星形盘             41    导向元件

14        径向槽             42    夹紧装置

15        行星               43    轴

17        行星的轮齿         44    挡块

18        成形的导向轮廓     50    行星

19        销                 51    径向槽

20        行星中的径向槽     52    传动销

21        销                 53    槽

22        箭头(图4)          60    环形盘

30        固定安装的圆盘     61    圆周槽

31        凸轮形槽           62    径向弓形件

32        滚珠               63    底盘

33        旋转的圆盘         64    转轴

34        孔

35        径向导轨

36        径向槽

Claims (20)

1.行星传动装置，包括一主动元件和一从动元件，它们通过向任意的相互同心的或偏心的位置的移动可以产生不同的转速比，并且其中一个构成为具有一圆周槽(12)的环形盘(10)而另一个构成为具有径向槽(14)的星形体(13)，并且包括行星(15、35、50)，它们连接在环形盘(10)上并且借助于传动销(21、25)向星形体(13)传递转矩；其特征在于，为了减小或消除由于通过加载圆弧确定的有效半径的变化引起的不均匀性，每一行星(15、35、50)具有一径向槽(20、51)，传动销(21、52)在加载圆弧内至少基本上相对于环形盘(10)的中心点可在该径向槽中移动。

2.按照权利要求1所述的行星传动装置，其特征在于，设有一径向槽(20、51)，其位置使传动销(21、52)至少基本上不可能向星形体(13)的中心点的方向运动。

3.按照权利要求1或2所述的行星传动装置，其特征在于，通过几何尺寸和/或摩擦系数的选择，传动销在星形体的各槽(14)中在空载圆弧内，亦即在通过无载的位移时比在各径向槽(20)中更易于滑动，从而在空载圆弧内在星形体(13)的各槽(14)中并在加载圆弧内在各行星(15)的槽(20)中进行滑动运动。

4.按照权利要求1至3之一项所述的行星传动装置，其特征在于，传动销(21)在星形体的槽(14)中移动的部分的直径大于在各行星的径向槽(20)中移动的部分的直径。

5.按照权利要求3或4之一项所述的行星传动装置，其特征在于，槽(14)的加载侧面通过摩擦配对和/或构形相对于传动销(21)的接触侧面或与该传动销连接的滑块，具有比其空载侧面更大的滑动或滚动阻力，和/或相反在各槽(20)中加载侧面具有比空载侧面更小的阻力。

6.按照权利要求1至5之一项所述的行星传动装置，其特征在于，传动销(21)在空载圆弧内通过弹簧装置保持在槽(20)中的一端，而使槽(20)保持有足够的自由位移，用于在加载圆弧内的径向补偿。

7.按照权利要求1至6之一项所述的行星传动装置，其特征在于，在传动销(21)与槽(14)和/或槽(20)之间设置一个或各一个滑块，它将赫兹压力转变到完全的面接触。

8.按照权利要求1至7之一项所述的行星传动装置，其特征在于，所述滑块具有一种几何形状或构造，以致诸如空程夹紧体、空程夹紧滚子或空程锁定爪按照加载方向锁定于经向槽中或在其中滑动，从而在进入加载圆弧时加载方向变换将滑动运动转换成从槽(14)到槽(20)，而在离开加载圆弧时则相反。

9.按照权利要求1至8之一项所述的行星传动装置，其特征在于，星形盘(13)中的各径向槽(14)具有一挡块，它对于每一传动比规定一可变地调节的最小半径，并由此强迫传动销(21)必须将行星上的径向槽(20)在加载圆弧内用于几何的补偿。

10.按照权利要求9所述的行星传动装置，其特征在于，各径向导轨旋转式自由地悬挂并通过一个槽(31)实现径向导轨的运动的控制，该槽(31)设置在一构件上，其位置相对于传动比调节的偏心的位移运动是固定的。

11.按照权利要求1至10之一项所述的行星传动装置，其特征在于，各径向槽由各个导向元件(41)构成，它们设置成按照在各径向槽中滑动的传动销(52)的加载方向改变径向槽的宽度。

12.按照权利要求11所述的行星传动装置，其特征在于，由导向元件(41)构成的径向槽的宽度减小成使得将传动销或与该传动销连接的滑块夹紧在加载圆弧中并阻止继续径向运动。

13.行星传动装置，包括一主动元件和一从动元件，它们通过向任意的相互同心的或偏心的位置的移动可以产生不同的转速比，并且其中一个构成为具有一圆周槽(12)的环形盘(10)而另一个构成为具有径向槽(14)的星形体(13)，并且包括行星(15、35、50)，它们连接在环形盘(10)上并且借助于传动销(21、52)向星形体(13)传递转矩；其特征在于，星形盘(33)的各径向槽(36)不固定在该圆盘上，而设置在各单独的径向导轨(35)上，它们可在圆盘(33)上进行相对运动，它减小或消除不均匀性。

14.按照权利要求1至13之一项所述的行星传动装置，其特征在于，各行星(15)具有一个轮齿(17)，它在加载位移中形锁合地嵌入构成为内齿轮的环形盘(10)的相应的轮齿(11)中，其中行星(15)在从空载位移转换到加载圆弧和相反时分别进行相应的旋转运动。

15.按照权利要求14所述的行星传动装置，其特征在于，行星(15)的一种构形，借其在从空载位移转换到加载圆弧时出现的转矩大于由摩擦力(R)与间距(a)的乘积得出的转矩(Mr)，其中间距(a)为首先进入相互啮合的一对齿离行星转轴的间距。

16.行星传动装置，包括一主动元件和一从动元件，它们通过向任意的相互同心的或偏心的位置的移动可以产生不同的转速比，并且其中一个构成为具有一圆周槽(12)的环形盘(10)而另一个构成为具有径向槽的星形体，并且包括行星，它们连接在环形盘(10)上并且借助于传动销(19)向星形体传递转矩，其特征在于，星形体包括一具有在其上固定的各个径向弓形件(62)的底盘(63)，它们可绕一个共线于传动轴的轴线旋转，其中它们保持一个平面平行于底盘(63)的位置。

17.按照权利要求16所述的行星传动装置，其特征在于，各径向弓形件(62)通过弹簧元件和/或阻尼元件稳定于其径向位置。

18.按照权利要求16和17之一项所述的行星传动装置，其特征在于，行星(15)的传动销(19)形锁合地位于环形盘(10)的环形槽中并且同样形锁合地在径向弓形件(62)的径向槽中移动。

19.按照权利要求16至18之一项所述的行星传动装置，其特征在于，径向弓形件(62)的转轴位于底盘(63)的一圆周线上，各行星(15)在环形盘(10)和星形体(62、63)的同心位置时在该圆周线上运转。

20.按照权利要求16至19之一项所述的行星传动装置，其特征在于，各径向弓形件(62)借助于传动销(19)的引导这样移动，即使其在环形盘(10)相对于星形体(62、63)的一偏心位置时，至少基本上对准环形盘(10)的中心点。

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