CN207935363U - 能换挡的行星齿轮变速器和机床变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种能换挡的行星齿轮变速器，如两级式机床变速器，其带有变速器壳体(4)，带有以能转动的方式布置在该变速器壳体中的、与太阳轮(6)至少转动连接的驱动轴(1)，带有以能转动的方式布置在变速器壳体(4)中的、与行星架(8)至少转动连接的从动轴(2)，带有齿圈(9)，以及带有至少能运动进入第一和第二换挡位置的接合套(11)，该接合套在第一换挡位置中将齿圈(9)与变速器壳体(4)转动连接以及在第二换挡位置中将齿圈(9)与驱动轴(1)转动连接。在此，接合套(11)具有机械的止动器(15)，该止动器将接合套保持在第一和/或第二换挡位置中。本实用新型还涉及一种机床变速器。

Description

能换挡的行星齿轮变速器和机床变速器

技术领域

本实用新型涉及一种能换挡的行星齿轮变速器，尤其是两级式机床变速器。

背景技术

行星结构形式的两级式机床变速器由现有技术公知。对此的示例是本申请人的产品系列ZF-Duoplan 2K变速器。也由文献 DE 199 17 673 A1、DE 103 48 755 A1和DE 102015 100 169 B3已知这种行星结构形式的两级式机床变速器。

机床变速器形成了使用在机床中，例如车削机或铣削机或研磨机和相应的加工中心中的变速器。这种变速器尤其是用于将驱动马达的，通常是电动机的转矩和转速传动给机床变速器的主轴。这种变速器通过可换挡性，亦即多级性增大了驱动马达的功率带宽，以便增大在加工不同的材料时机床的灵活性和切削力。

行星齿轮变速器的两个传动级通过所提到的现有技术以如下方式形成，即，变速器的能在至少两个换挡位置中运动的换挡接合套选择性地将变速器的驱动轴与变速器的齿圈连接或将空心轴与变速器的壳体连接。接合套能通过变速器的执行器运动进入换挡位置。执行器在此通过形式为滚动轴承的转动脱离部作用到接合套上。为了使接合套在换挡位置中安全地保持且不会不经意地滑出，执行器按照 DE 199 17 673 A1此外还具有卡锁元件。

实用新型内容

本实用新型的任务是改善这种现有技术。

这个任务通过独立权利要求的特征解决。优选的实施方式能由从属权利要求获知。

因此提出了一种带有变速器壳体的能换挡的行星齿轮变速器。行星齿轮变速器具有以能转动的方式布置在其内的驱动轴，该驱动轴与太阳轮至少转动连接，并且行星齿轮变速器还具有以能转动的方式布置在变速器壳体中的从动轴，该从动轴与行星架至少转动连接。这包含的是，驱动轴可以位置固定地与太阳轮连接或者驱动轴和太阳轮可以一体式地实施，亦即可以形成共同的构件。这也包含的是，从动轴可以位置固定地与行星架连接或从动轴和行星架可以一体式地实施，亦即可以形成共同的构件。

所提出的行星齿轮变速器此外还具有齿圈，齿圈尤其是转动支承在变速器壳体中。并且行星齿轮变速器还具有能运动进入第一换挡位置和第二换挡位置的接合套，尤其是活动接合套。接合套也可以被称作换挡接合套。接合套尤其是同轴地布置在驱动轴上。

在第一换挡位置中，接合套将齿圈与变速器壳体转动连接。齿圈因此抗相对转动地与变速器壳体连接。齿圈于是不再能相对变速器壳体转动。因此，转矩可以由齿圈支持到壳体上。在这个第一换挡位置中，变速器具有不等于1的传动比。

在第二换挡位置中，接合套将齿圈和驱动轴转动连接。因为驱动轴既与齿圈也与太阳轮抗相对转动地连接，所以行星齿轮变速器被闭锁。齿圈、太阳轮和行星架于是可以始终仅沿同一方向以同一转速旋转。在这个第二换挡位置中，变速器因此具有传动比1。

接合套因此以如下方式实施，即，使得这个接合套一方面在第一换挡位置中将齿圈与变速器壳体转动连接，以及另一方面在第二换挡位置中将齿圈与驱动轴转动连接。

现在设置的是，接合套具有机械的止动器，该止动器将接合套保持在第一换挡位置中和/或第二换挡位置中。

与DE 199 17 673 A1相反的是，该止动器没有设置在执行器上，而是直接设置在接合套上。该止动器因此直接作用到了接合套上。在从执行器到接合套的作用链中的公差因此不影响换挡位置的锁止。接合套因此正好可以被保持在一个或若干换挡位置中。因此，从执行器到接合套的作用链也可以构造得更为简单。

止动器产生了保持力。在当前的情况下，该保持力作用到接合套上，该保持力将接合套保持在各自的换挡位置中。在超过保持力时，接合套还可以从各自的换挡位置运动出来。优选通过执行器，尤其是通过机电的执行器或电磁的执行器实现将接合套运动到换挡位置中。

止动器优选一方面由弹性的压力件，例如球座圈或压力螺钉，以及另一方面由与之对应的凹陷部，例如槽或凹处形成。为每个待锁止的换挡位置和每个弹性的压力件设置正好一个凹陷部。

弹性的压力件现在可以布置在接合套中。用于第一换挡位置的与之对应的(第一)凹陷部于是设置在齿圈中和/或用于第二换挡位置的与之对应的(第二)凹陷部于是设置在齿圈中。

为此替选地，弹性的压力件也可以布置在齿圈中。用于第一换挡位置的与之对应的(第一)凹陷部于是设置在接合套中和/或用于第二换挡位置的与之对应的(第二)凹陷部于是设置在接合套中。

换句话说，止动器可以由布置在其中一个接合套和齿圈上的弹性的压力件和用于第一和/或第二换挡位置的布置在另外的接合套和齿圈上的且与之对应的凹陷部形成。

多个弹性的压力件可以围绕接合套或齿圈的周边地布置，这些压力件尤其是均匀地围绕周边分布。相应地设置有多个凹陷部，尤其是针对每个压力件和待锁止的换挡位置设置一个凹陷部。

接合套可以以如下方式实施，即，使得它仅能运动到两个换挡位置中。因此无法借助接合套切换行星齿轮变速器的其他的换挡状态。替选地，接合套也还能运动进入空转位置，亦即第三换挡位置。在这个空转位置中，接合套既与驱动轴也与变速器壳体转动脱离。因此，齿圈于是既不利用变速器壳体闭锁，齿圈和太阳轮也不相互闭锁。在这种情况下，齿圈可以自由地在变速器壳体中转动，行星齿轮变速器因此占据空转。因此没有转矩能从驱动轴传递到从动轴上。

接合套可以具有机械的止动器，该止动器将接合套保持在空转位置中。除了用于第一和/或第二换挡位置的所提到的止动器外还可以设置这种针对空转位置的机械的止动器。但它也可以由用于第一和/或第二换挡位置的止动器形成。接合套或齿圈针对每个弹性的压力件优选具有用于空转位置的另一凹陷部，弹性的压力件在空转位置中嵌入到该另一凹陷部中。

行星齿轮变速器优选具有用于使接合套运动进入第一和第二位置的驱动元件。驱动元件以能枢转或能移动的方式布置在变速器壳体中。它尤其是相应地以能枢转或能移动的方式支承在变速器壳体中。它通过转动脱离部作用到接合套上。驱动元件因此不与接合套一起转动。转动脱离部于是由接合套中的槽以及驱动元件的嵌入到该槽中的部分形成。

驱动元件可以例如实施为换挡拨叉。驱动元件因此可以以如下方式实施，即，使得它通过枢转运动或移动运动使接合套运动进入第一或第二换挡位置中。驱动元件与此对应地可以以能枢转或能移动的方式支承在变速器壳体中。驱动元件可以尤其是被所提到的执行器驱动。执行器本身可以例如是电磁体或电动机。执行器还可以具有力传动机构，如杠杆机构或变速器。

变速器壳体优选具有用于安装驱动马达，尤其是电动机的法兰。驱动轴相应地优选具有用于驱动马达的转子轴的容纳部。驱动轴由此能简单地驱动。驱动轴在此尤其是可以实施为夹紧衬套(Klemmnabe)。力锁合地进行从转子轴到驱动轴的转矩传递。

如已经阐释的那样，上面提出的行星齿轮变速器尤其是机床变速器。这种变速器在机床中使用，以便将由驱动马达提供的转矩和转速传动到机床的主轴上。这种主轴可以例如承载加工工具或工件。机床例如是车削机或铣削机或研磨机或相应的加工中心。机床变速器尤其是构造成正好两级。机床于是具有正好两个传动级。在传动级中的传动比i于是可以例如为i＝5(第一传动级；接合套的第一换挡位置)和 i＝5(第二传动级；接合套的第二换挡位置)。此外可以设置空转。

附图说明

随后借助附图详细阐释本实用新型，由附图可知本实用新型的另外的优选的实施方式和特征。在此分别以示意图示出了：

图1示出在一个换挡位置中的两级式行星齿轮变速器；

图1A示出图1的行星齿轮变速器的细节；

图1B示出图1的行星齿轮变速器的细节；

图2示出在另一换挡位置中的两级式行星齿轮变速器。

在图中，相同的或至少功能相同的构件或元件用相同的附图标记标注。

附图标记列表

1 驱动轴

1A 容纳部

1B 联接器件

2 从动轴

3 滚动轴承

4 变速器壳体

4A 轴承盖

4B 联接器件、内齿部

5 滚动轴承

6 太阳轮

7 行星轮

8 行星架

8A 行星栓

9 齿圈

9A 头部

9B 联接器件、外齿部

10 滚动轴承

11 接合套

11A 联接器件、内齿部

11B 联接器件、外齿部

11C 槽

12 驱动元件

12A 嵌入部分

13 导引销

14 执行器

15 止动器

15A 弹性的压力件

15B 凹陷部

15C 凹陷部

F 弹簧力

具体实施方式

按图1的两级式行星齿轮变速器尤其是机床变速器。行星齿轮变速器具有用于将转矩导入变速器中的驱动轴1以及具有用于将转矩从变速器导出的从动轴2。驱动轴1通过滚动轴承3支承在变速器壳体4 中。从动轴2通过滚动轴承5支承在变速器壳体4中。从动轴2与驱动轴1同轴。

用于驱动轴1的滚动轴承3布置在是变速器壳体4的一部分的轴承盖4A上。轴承盖4A同时形成了用于将驱动马达，如电动机安装到变速器壳体4上的法兰。此外，轴承盖将变速器壳体4的内部空间朝着驱动马达密封。

驱动轴1具有用于驱动马达的转子轴的容纳部1A。驱动轴1尤其是构造成夹紧衬套，以便将转子轴抗相对转动地通过夹紧与驱动轴1 连接。但转子轴和驱动轴1的抗相对转动的连接也可以以其他方式例如通过键槽连接实现。

驱动轴1与太阳轮6例如通过形状锁合或力锁合至少抗相对转动地连接。但驱动轴1和太阳轮6也可以一体式地共同实施，亦即形成共同的轴或材料锁合地相互连接。太阳轮6与行星齿轮变速器的多个行星轮7啮合。行星轮7又以能转动的方式布置在行星架8上。行星轮7例如能转动地位于行星架8的行星栓8A上，如图1中可以看到的那样。

行星架8至少抗相对转动地与从动轴2例如通过形状锁合或力锁合连接。但从动轴2和行星架8也可以一体式地共同实施，亦即形成共同的轴或彼此材料锁合地连接。行星架8在当前示例性地通过从动轴2的滚动轴承17以能转动的方式支承在变速器壳体4中。

行星轮7与行星齿轮变速器的齿圈9啮合。齿圈9通过滚动轴承 10以能转动的方式支承在变速器壳体4中。齿圈9具有端侧的头部9A。在这个头部9A上设置有联接器件9B。联接器件9B将齿圈9抗相对转动地以及能移动地与接合套11连接。接合套11为此具有对应的联接器件11A，该联接器件与联接器件9B例如形状锁合地共同作用。

接合套11与驱动轴1同轴。接合套11在当前也可以被称为换挡接合套，这是因为其用于切换行星齿轮变速器的变速器级。接合套11 为此能运动，尤其是能移动进入至少一个第一换挡位置和第二换挡位置。图1示出了行星齿轮变速器，其中，接合套11布置在第二换挡位置中。图2示出了和图1相同的行星齿轮变速器，但其中，接合套11 布置在第一换挡位置中。图1A以放大图示出了在图1中标记的区域Z。图1B以独立的图示示出了接合套11，没有行星齿轮变速器的更详细的细节。接合套11在两个换挡位置中通过联接器件9B、11A与齿圈9 转动连接。

在接合套11的第一换挡位置中(参看图2)，这个接合套除了齿圈9外也附加地与变速器壳体4转动连接。接合套11因此将齿圈9与变速器壳体4转动连接。接合套11为此具有第二联接器件11B。这个第二联接器件11B在第一换挡位置中和变速器壳体4的对应的联接器件4B共同作用。

可以取代第二联接器件11B地使用接合套11的总归存在的第一联接器件11A，以便也建立起与变速器壳体4的转动连接。与此相应地，变速器壳体4的联接器件4B实施用于和接合套的第一联接器件11A共同作用。

在接合套11的第二换挡位置中(参看图1)，这个接合套除了齿圈9外也与驱动轴1转动连接。接合套11因此将齿圈9与驱动轴1转动连接。为此，在当前使用接合套11的总归存在的第一联接器件11A。驱动轴1具有对应的联接器件1B。联接器件11A在第二换挡位置中因此与驱动轴1的对应的联接器件1B共同作用。

可以取代接合套11的现有的第一联接器件11A地使用接合套11 的附加的第三联接器件，以便建立起与驱动轴1的转动连接。与此相应地，驱动轴1的联接器件1B实施用于和接合套11的第三联接器件共同作用。

因此，各独立的联接元件原则上可以用于接合套11与驱动轴1和齿圈9的转动连接。替选地，接合套11的联接元件11A也可以用于建立起与驱动轴1和/或齿圈9的转动连接。

在接合套11的第一换挡位置中(参看图2)，接合套11与驱动轴1转动脱离。联接器件1B、11A因此不相互作用。驱动轴1因此可以相对与变速器壳体4固定的接合套11转动。

在接合套11的第二换挡位置中(参看图1)，接合套11与变速器壳体4转动脱离。联接器件4B、11B因此不相互作用。接合套11 因此可以相对固定不动的壳体变速器4与驱动轴1一起转动。

可以为接合套11设置空转位置，亦即第三换挡位置。在这个第三换挡位置中，接合套既不与驱动轴1也不与变速器壳体4转动连接。行星齿轮变速器因此处于空转。第三换挡位置可以是接合套11的处在接合套的第一和第二换挡位置之间的中间位置。

在当前，联接器件1B、9B、11B示例性地实施为外齿部以及联接器件4B、11A实施为内齿部。但可以分别交换外齿部和内齿部或分别使用端齿部。同样可以使用其他形式的联接器件作为所示的齿部，例如多片式离合器。

接合套11在当前通过驱动元件12运动进入换挡位置。驱动元件 12例如是换挡拨叉。驱动元件12布置在变速器壳体4中且在当前的实施例中以能在那里移动的方式支承。驱动元件12示例性地支承在柱形的导引销13上，该导引销紧固在变速器壳体4中。可以将驱动元件12 实施为能枢转的来代替能移动的。驱动元件12用嵌入部分12A嵌入到接合套11的槽11C中。因此驱动元件12的运动可以传递给必要时旋转的接合套11。槽11C和嵌入部分12A因此形成了转动脱离部。

驱动元件12通过套装到变速器壳体4上的执行器14运动。在此相宜地涉及一种电磁的或电动的执行器14。也可以替选地设置用于使驱动元件12手动地运动的手柄或类似装置。

接合套11具有机械的止动器15，止动器将接合套保持在第一和第二换挡位置中。止动器在当前一方面由齿圈9内的弹性的压力件15A 以及另一方面由在接合套11中的用于第一换挡位置的与之对应的第一凹陷部15B和在接合套11中的用于第二换挡位置的与之对应的第二凹陷部15C形成。

弹性的压力件15A示例性地由布置在齿圈9的开口中，尤其是盲孔钻孔中的压力弹簧以及布置在其上的球形或截球形的卡锁元件构成，该卡锁元件在换挡位置中嵌入各自的凹陷部15B、15C中。压力弹簧将径向的弹簧力F作用到卡锁元件上，一旦凹陷部15B、15C处在卡锁元件上方，那么卡锁元件通过该弹簧力嵌入到凹陷部15B、15C中。若卡锁元件作用到凹陷部15B、15C中，那么弹簧力F导致将保持力作用到接合套11上。这个保持力将接合套11锁止在各自的换挡位置中。

为了接合套11的随后的运动，必须克服保持力。卡锁元件于是与弹簧力F相抗地压到盲孔钻孔中以及释放接合套11用以进一步运动。

倘若为接合套11设置空转位置，那么接合套11在该空转位置中同样可以被附加的止动器或被所示的机械的止动器15锁止。在最为简单和最为适宜的情况下，在接合套11中设置第三凹陷部，该第三凹陷部(尤其是正好)布置在第一和第二凹陷部15A、15B之间。

止动器15替选地也可以通过以如下方式形成，即，取代齿圈9地，在接合套11中设置弹性的压力件15A以及在齿圈9的头部9A中设置凹陷部15B、15C。同样可以设置的是，仅为接合套11的其中一个换挡位置设置机械的止动器15。与此相应地不设置凹陷部15B或凹陷部 15C。

Claims (8)

1.一种能换挡的行星齿轮变速器，所述行星齿轮变速器带有变速器壳体(4)，带有以能转动的方式布置在所述变速器壳体中的、与太阳轮(6)至少转动连接的驱动轴(1)，带有以能转动的方式布置在变速器壳体(4)中的、与行星架(8)至少转动连接的从动轴(2)，带有齿圈(9)，以及带有至少能运动进入第一和第二换挡位置的接合套(11)，所述接合套在第一换挡位置中将齿圈(9)与变速器壳体(4)转动连接以及在第二换挡位置中将齿圈(9)与驱动轴(1)转动连接，其特征在于，所述接合套(11)具有机械的止动器(15)，所述止动器将接合套保持在第一和/或第二换挡位置中。

2.按照权利要求1所述的行星齿轮变速器，其中，所述止动器(15)由在所述齿圈(9)中的弹性的压力件(15A)以及在所述接合套(11)中的用于第一换挡位置的相应的凹陷部(15B)和/或在所述接合套(11)中的用于第二换挡位置的相应的凹陷部(15C)形成。

3.按照权利要求1所述的行星齿轮变速器，其中，所述止动器(15)由在所述接合套(11)中的弹性的压力件(15A)以及在所述齿圈(9)中的用于第一换挡位置的相应的凹陷部(15B)和在所述齿圈(9)中的用于第二换挡位置的相应的凹陷部(15C)形成。

4.按照前述权利要求中任一项所述的行星齿轮变速器，其中，所述接合套(11)能运动进入空转位置，在所述空转位置中，所述接合套与所述驱动轴(1)和所述变速器壳体(4)转动脱离。

5.按照权利要求4所述的行星齿轮变速器，其中，所述接合套(11)具有机械的止动器(15)，所述止动器将所述接合套保持在空转位置中。

6.按照权利要求1-3中任一项所述的行星齿轮变速器，所述行星齿轮变速器带有布置在所述变速器壳体(4)中的以及能枢转或能移动的、用于使所述接合套(11)运动进入第一和第二换挡位置的驱动元件(12)，其中，所述驱动元件(12)通过转动脱离部作用到所述接合套(11)上，其中，所述转动脱离部由在所述接合套(11)中的槽(11C)以及驱动元件(12)的嵌入到所述槽中的嵌入部分(12A)形成。

7.一种机床变速器，其中，所述机床变速器是按照权利要求1-6中任一项所述的行星齿轮变速器。

8.按照权利要求7所述的机床变速器，其中，所述机床变速器是两级式的。