CN1723355A - 传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传动装置，其包括一个固定的内部制齿的空心轮(1)、一个在空心轮内运行的柔性的齿带(2)以及一个可旋转的波发生器(3)，所述齿带(2)的齿比空心轮(1)的齿少，所述波发生器通过一个挺杆轮(4)将力传递到齿带(2)上，其中波发生器(3)的旋转引起齿带(2)相对于空心轮(1)发生相对运动。按本发明的传动装置其特征在于：设有一个相配轮(7)并且在齿带(2)的一个侧面上成型传动销(5)，这些传动销嵌入在相配轮(7)的凹槽(6)内。按本发明的传动装置结构特别简单、结构高度非常小。

Description

传动装置
本发明涉及一种传动装置，其包括一个固定的内部制齿的空心轮、一个环形柔性的齿带以及一个可旋转的波发生器。所述齿带与空心轮的齿啮合，其中齿带的齿比空心轮的齿少，所述波发生器通过一个挺杆轮将力传递到齿带上，其中波发生器旋转引起齿带相对于空心轮发生相对运动。
这类传动装置作为“谐波传动”是已知的。实现工作原理的基础是一个可变形的齿带，也称之为柔性环，它由波发生器驱动并且波发生器的非圆形的形状通过挺杆轮传递到柔性环上。波发生器的横截面优选是椭圆形的。如果驱动波发生器，将产生一个横波，该横波支撑在空心轮上。转速转换通过空心轮和柔性环之间的齿数差值确定。因为该差值非常小，所以可以达到很高的传动比，尤其从1∶50到1∶5000。
这种传动装置原理的优点在于，在零件数量很低的情况下得到非常扁平的结构方式。
另一种可以实现这种传动比的传动装置是一种多级行星传动装置。然而，多级行星传动装置相当复杂并且需要大量的零件，这导致制造费用提高。
此外已知蜗轮蜗杆传动装置，它虽然同样可以达到相当高的传动比，但是仅具有很低的效率。因此在很多应用情况下不采用蜗杆传动装置。
在前述“谐波传动”传动装置中存在齿带的运动如何传递的问题。为此至今已知两种实施方案，它们称之为柔性谐振器式传动装置(Flextopf-Getriebe)和扁平传动装置(Flachgetriebe)。在柔性谐振器式传动装置中直接通过柔性环进行输出，而在扁平传动装置中需要一个第二空心轮，它具有与柔性环一样多的齿数。柔性谐振器式传动装置的缺点在于需要很高的结构空间，而在扁平传动装置中必须特别地适配轮齿并且也需要更高的结构空间，以便实现离合器级。
本发明的目的是提出一种传动装置，它在包括力传递的情况下也只需要很低的结构空间并且结构简单。
这个目的通过一种开头所述类型的传动装置实现，其特征在于，设有一个相配轮并且在齿带的一个侧面上成型传动销，这些传动销嵌入相配轮的凹槽内。
按本发明的传动装置的设计方案的优点在于非常扁平的结构方式，而不需要很多零件。相对于上述扁平传动装置，其优点在于，可以放弃作为耦合元件的一个第二空心轮。取而代之采用一种结构简单的明显更便宜的相配轮。在一个非常简单的实施方式中，相配轮可以是盘形的并且带有沿径向设置的槽，所述传动销嵌入这些槽中。因为转矩总是通过多个销传递，所以也可以传递很高的转矩。在相配轮上可以成型或者安装任意的机械元件，为了传递转矩，相配轮尤其可以与齿轮、刚性或柔性的轴、离合器等连接。
按本发明的传动装置实施方式可以对于相同的功能采用更少的零件。在例如按现有技术使用的行星齿轮传动装置中，采用一个发动机小齿轮(Motorritzel)、六个行星轮、两个行星轮架以及一个空心轮。带有按本发明的运动传递机构的谐波传动传动装置仅需要五个部件，即一个波发生器、一个挺杆轮、一个柔性环、一个空心轮和一个相配轮。
在本发明的改进方案中，所述槽是梯形的。由于齿带以波发生器的半差值的量发生永久变形，单个销与中心轴线的角度也永久地改变，因此不是所有的传动元件用于传递转矩。这种弱点通过槽的梯形结构降到最小。
按本发明的传动装置特别有利地应用在一种数字式转速记录器中来驱动一个芯片卡-输出机构。
以下借助于一个实施例详细解释本发明，其中：
图1按本发明的传动装置的俯视图；
图2图1中传动装置的剖视图；
图3柔性齿带的三维视图；
图4相配轮的三维视图；
图5相配轮和啮合于其中的传动销的剖视图；
图6传动销的几何结构的详图；
图7用于计算槽的梯形形状的视图；
图8按本发明图1和2的传动装置的底视图，该传动装置带有相配轮及其它从动元件。
图1示出了按本发明传动装置的俯视图。在外部有一个固定的空心轮1，在其内侧的齿上啮合一个柔性的齿带2，即所谓的柔性环。柔性环2安置在一个挺杆轮4上，其中，在图1中未示出挺杆轮4的所有挺杆元件。挺杆轮4的各挺杆元件可制成单件式的，使得挺杆轮4是一个唯一的零件，从而手动操纵很简单。同时，各挺杆元件必须可相对运动。挺杆轮具有一个中心的开孔，其中插入一个具有椭圆形轮廓的波发生器4。波发生器3可旋转地支承并且与一个驱动装置连接，使得在波发生器4转动时产生横波，横波传递到挺杆轮4的各挺杆元件上。横波通过柔性轮2支撑在空心轮1上。柔性轮2和空心轮1具有彼此啮合的齿，其中，柔性轮2的齿比空心轮1的齿少。因此在横波通过时，柔性环相对于空心轮1发生位移。为了柔性环2可以相对于空心轮1运动，空心轮1和柔性环2的半径必须以合适的方式相互协调。
在图2中示出图1的传动装置的剖视图。在此另外可以看到一个驱动装置8，它通过一根轴驱动波发生器3。此外在图2中还可以看到一个相配轮7，它在后续描述中由柔性轮2驱动。为了传递相配轮7的运动，在其上成型一个齿轮9，该齿轮又可以与另一个齿轮共同作用。同样在图2中可以看出，柔性轮2这样构成，使得它可以啮合到相配轮7内。
在图3中示出了图1和2的传动装置的柔性轮2。在柔性轮2的一个侧面上(在图中是在底侧上)成型传动销5。由于柔性构件很小的厚度，在柔性环2上的销很小。因此可以设有大量的销5。另外应该有尽可能多的销与相配轮7啮合，以便可靠地传递转矩。因为柔性环2经历一个大小为波发生器3的高度差值的变形，传动销5另外必须能够以这个尺度在相配轮7中沿径向运动。
因此，传动销5啮合到相配轮7内以这样的方式进行，即传动销5啮合到齿轮7的在径向上延伸的槽6内。为了优化在柔性轮2和相配轮7之间的转矩传递，其中该问题因柔性轮的变形而产生，所述槽可以是梯形的。这在图4的实施例中虽然未体现，但是这是一种有利的改进方案。
下面根据图5描述梯形槽的计算。其中，柔性环2在最大位置或最小位置的弧形假设为圆。
在图5中，“h”是波发生器3的差值，该差值与波发生器采用的椭圆有关。差值h等于最大和最小半径的半差值。该差值也称之为升程。半径rmax是空心轮在齿之间的“谷”处的半径。半径rmin是空心轮扣除升程h的半径。角度α的计算式为α＝360°/传动销5的数量。弧度b的计算式为b＝α×π×rmax/180°。弧度在两种工作状态下是相等的，因为传动销5之间的距离是不变化的。角度θ的计算式为β＝b×180°/(π×rmin)。由此得到角度差δ＝β-α。在槽6的外棱边11和槽6的内棱边12之间的在一段圆弧上的差值x的计算式为x＝tanδ×rmin。另外梯形角的正切值γ＝x/h。
在图6中是平面F-F的剖面图(参考图2)。在此可以看出，所有的传动销5啮合在相配轮7的槽6内。
图7示出了在柔性环2的侧面上的传动销5的结构。“a”是销5之间的距离并且等于柔性环的周长除以传动销5的个数。
从图8中可以看到，相配轮7的运动的传递可以如何进行。所示的实施例中，在相配轮7上成型一个齿轮9，它啮合到另一个齿轮10上。在此可以进行另一个传动。
在所示的实施例中，驱动轴和从动轴位于同一根轴线上。但是也可以补偿驱动轴和从动轴的错位，例如用于补偿公差。甚至可能的是，在柔性环和相配轮之间错开驱动轴和从动轴。这当然仅在传递低转矩的情况下才发挥作用，因为此时仅有较少的传动销与相配轮的槽啮合。在进一步拓展的实施方式中，甚至可以按照桥接传动装置(Steggetriebe)的原理建立传动关系。此时，驱动轴和从动轴不必处于一个方向上，即不必平行，而是可以相互构成任意角度。

Claims (5)

1.一种传动装置，包括
-一个固定的、内部制齿的空心轮(1)，
-一个环形的、柔性的齿带(2)，所述齿带与空心轮(1)的齿啮合，其中齿带(2)的齿比空心轮(1)的齿少，
-一个可旋转的波发生器(3)，它通过一个挺杆轮(4)将力传递到齿带(2)上，其中波发生器(3)的旋转引起齿带(2)相对于空心轮(1)发生相对运动，
其特征在于：设有一个相配轮(7)并且在齿带(2)的一个侧面上成型传动销(5)，这些传动销嵌入在相配轮(7)的凹槽(6)内。
2.根据权利要求1的传动装置，其特征在于：波发生器(3)和相配轮(7)的轴线平行并且相配轮(7)的凹槽是沿径向延伸的槽(6)。
3.根据权利要求2的传动装置，其特征在于：所述槽(6)是梯形的。
4.根据权利要求1至3之一所述的传动装置，其特征在于：传动装置组件是塑料注塑件。
5.根据权利要求1至4之一所述的传动装置应用在一种数字式转速记录器中来驱动一个芯片卡-输出机构。
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