同軸傳動裝置，尤其是用於工業驅動技術設備的空心軸傳動裝置的製作方法
2023-05-08 20:13:31
專利名稱：同軸傳動裝置，尤其是用於工業驅動技術設備的空心軸傳動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種同軸傳動裝置，尤其是空心軸傳動裝置，該裝置用於
功率密度(Leistungsdichte)很高的工業驅動技術設備，所述同軸傳動裝 置具有驅動元件、元件和輸出元件，其中，通過多個可沿徑向運動的齒部 在驅動元件和輸出元件之間實現驅動力矩的傳遞以及變換。
背景技術：
傳統傳動裝置已經以各種形式和手段在市場上為人所熟知並且能夠購 買到。
在市場上主要應用三種不同技術的傳動裝置。 一種是市場上已知的行 星齒輪傳動裝置，其中，例如在內齒輪之內同軸地設有一個或者多個行星 齒輪，藉助一個大多數居中設置的太陽輪，將力矩傳遞至行星齒輪託架或 者輸出元件上。
在這種迴轉傳動機構或者行星齒輪傳動裝置中，不會出現較高的傳遞 速度，並且在空心軸直徑可能通常僅非常小的情況下不能傳遞較高力矩。此 外這種傳動裝置具有很低的剛性和很低的堅固性，同時它具有小的過載能 力。
此外不利的是，尤其是在驅動側轉速很高時，傳動或者說傳動比受到限制。
此外已知一種偏心傳動裝置，其中，在內嚙合的內齒輪之內大多數設 有行星齒輪，用以傳遞扭矩以及產生傳動。
偏心傳動裝置的缺點在於，偏心傳動裝置，尤其是在裝備空心軸時，要 求大的分離力、非常大的軸承元件，並且其僅適合於採用直徑較小的空心 軸。在這裡，該偏心傳動裝置同樣具有小過載能力和低堅固性。
此外，傳動比範圍局限於大約1=30至i=100的範圍內，並且這僅限於 小驅動轉速的情況。在較高驅動轉速情況下，這種偏心傳動裝置產生磨損 大，因而具有不希望的差的耐用度。
此外，如果連接器或類似元件被連接在偏心傳動裝置上，以將偏心的 輸出運動轉換為居中的運動，則這種偏心傳動裝置的摩擦損失較高並且因 而效率較低。因而偏心傳動裝置的效率非常低。
尤其是在較高轉速的情況下，產生同樣不期望的較大的振動問題。
此外已知的是諧波傳動裝置(Harmonic Drive )，其也可以被製成空心軸傳動裝置，其中，所謂動柔輪被設置在大多數呈橢圓形的驅動元件和內 部嚙合的內齒輪之間，柔輪是柔軟和易變形的，並且在驅動裝置和內齒輪 之間傳遞相應的力矩並且允許傳動。
所謂的柔輪經受持續負載並且在大力矩情況下經常失靈。此外，柔輪 沒有過載能力並且在過高的力矩情況下很快斷裂。另外，諧波驅動傳動裝 置的效率差並且抗扭轉穩定性小。
發明內容
從此出發本發明的任務在於實現前言所述方式的同軸傳動裝置，該傳 動裝置消除了至今已知的傳動裝置、行星齒輪傳動裝置、偏心傳動裝置以 及諧波驅動傳動裝置的上述缺點，其中，在驅動元件和齒部之間的力傳遞 應該得到明顯改善，使其能傳遞非常大的力。
此外，在最小的安裝空間和重量情況下，在一定的功率大小情況下，該 傳動裝置應該具有非常高的緊湊性和複雜性。
該任務通過專利權利要求1至3的特徵描述的特徵部分來解決。 在本發明中證實特別有利之處在於實現了這樣一種的同軸傳動裝
置，其中，多個齒部在元件內部直線地沿徑向向外引導。
各個齒部在一端具有相應的齒廓，該齒廓接合在靠外的內齒輪的相應
的齒隙內。
為了通過相應的旋轉驅動運動而產生旋轉的傳動運動，齒部藉助具有 外部外形和外部輪廓的驅動元件運動到內齒4侖的齒內。
在此，本發明被證實的特別有利之處在於，在齒部的底部區域內形成 擴大的支承元件，以便將驅動元件沿徑向作用的非常大的力，尤其是從其 外形傳遞至齒部。
在此，支承元件能夠通過中間元件、中間軸承、鉸鏈，或者直接一體 結合地通過相應的縮頸、窄口或類似的途徑，鉸接式地直接或者間接地與 齒部建立連接。
由於與齒部的厚度相比支承元件的長度更大，因此支承元件的接觸面
一皮顯著地增大，^v而在那裡在該區域內多個軸7fC元件將驅動元件的力傳遞
至齒部。這實現了較大的負荷分配，進而在同軸傳動裝置轉速較高時，也能 夠保證較高力矩傳遞。
此外，被證實的有利之處在於，相鄰的各個支承元件在端側相互接 合，並且在周向上以及在徑向上均留有 一 定的間隙。
由於端側的突出部相應接合到相鄰支承元件的相應相鄰缺口內從而保 i正了軸向間隙。
軸承元件優選是滾針或者滾珠，這些滾針或者滾珠能夠以徹底裝滿或者各個保持間隔的方式被強制引導地安裝在保持架或者說間隔裝置內。
在此，這也應該納入本發明的範圍，即，例如通過附加的彈性軸承外
圈，在支承元件下表面和軸承元件之間實現力的附加分配。
總而言之，藉助本發明實現這樣一種同軸傳動裝置，在該同軸傳動裝
置中，在非常高的速度情況下，能夠從驅動元件出發將極大的力傳遞至齒
部的徑向運動，進而傳遞至內齒4侖的齒。
根據下面所述的優選實施例並結合附圖得出本發明的其他優點、特徵 和糹田節。
附圖中
圖la示意性示出同軸傳動裝置的截面圖lb示出驅動元件和齒部的區域內的同軸傳動裝置的部分的立體主一見
圖lc示出根據圖la的同軸傳動裝置的放大的局剖圖； 圖2示意性示出齒部和驅動元件區域內的同軸傳動裝置的另一實施例 的立體圖3a至3c以剖視放大視圖示出各個齒部，這些齒部具有直接或者間 接連接和聯接的不同的支承元件，用以支承在軸承外圈或者滾針軸承上；
圖4以立體圖示意性示出具有齒部和驅動元件的同軸傳動裝置另一實 施例的部分；
圖5示出支承元件的一個實施例的立體下視圖，所述支承元件用於傳遞 齒部的推動運動。
1:內齒輪2:齒
:齒隙3:元件
4:引導部5:齒部
6:齒廓7:驅動元件
8:外形9:輪廓
10:軸承元件11:支承元件
12:鉸鏈13:突出部
14:缺口15:軸承外圈
16:間隔裝置17:缺口
18:外形19:下表面
20:進入引導部21:縮頸
22:底部區域23:軸承槽
24:軸承槽25:凸緣26:間隙
R2: 同軸傳動裝置
L: 長度 x: 方向
R1:同軸傳動裝置 D: 厚度
M: 中軸線
y: 方向
具體實施例方式
根據圖la，同軸傳動裝置Rl具有內齒輪1，內齒輪l具有內置的齒 2,齒2具有多個齒隙2'。在內齒輪1的內部以環形方式安裝元件3，其 中，在環形的元件3中安裝有多個齒部5,齒部5在徑向上並排安裝並且淨皮 安裝在相應的引導部4內。齒部5以能夠在徑向上往復移動的方式安裝在 引導部4內，並且具有齒廓6。
在4妻納有齒部5的元件3之內i殳有驅動元件7,驅動元件7 -皮構造為軸 或者空心軸，該軸或者空心軸具有外部外形8，外形8例如具有輪廓9j皮 構造為凸起部且呈多邊形或者凸輪形。
如在圖lb和lc中所示的那樣，在驅動元件7的外形8的外4侖廓9和 齒部5之間又設有軸7fc元件10。
在本發明尤其在同軸傳動裝置Ri中被證實特別有利之處在於，擴大地 構造的支承元件11連接在齒部5上。
尤其是如圖la、 lb和lc所示，鉸鏈12以鉸接方式連接齒部5與支承 元件11 。
本發明還被證實有利之處在於，在支承元件11的相應端側區域內，相 鄰支承元件11能夠鏈條式或者鏈節式地連接，在此如圖lc所示，在所示 的雙箭頭方向x上(即，與周面運動相關的方向上)可以存在間隙，並且 在y方向上(即，在徑向上)也可以存在間隙。
在此被證實特別有利之處在於，支承元件11能夠通過鉸鏈12匹配於 外形8的輪廓9,於是支承元件11同時也被固定在齒部5安裝在引導部4 內的強制引導位置上。
因而在驅動元件7相對內齒輪1和/或元件3旋轉或者轉動運動時，支 承元件11能夠容易地鉸接式地配合於驅動元件7的由於轉動而改變的輪廓 9。
在根據圖la、 lb和lc的本實施例中，支承元件11直接貼合在軸承元 件10上，而軸承元件10又在外部支撐在驅動元件7的輪廓9上。
優選將多個滾動體、尤其是滾針或者滾珠用作為軸承元件10。
關於同軸傳動裝置的運行方式參閱德國專利申請DE 10 2006 042 786。該 專利申請對該運行方式做了準確描迷。
本申請涉及進一步發展和改善尤其是在齒部5的支承區域內的驅動元
8件7和元件3之間的運動方式。
圖lb透視地示出同軸傳動裝置Ri的局部。在那裡可以看出各個支承元 件11並排地在端側通過相應的突出部13和缺口 14-波此4妻合，並且如圖lc 所示在x和y方向上留有間隙。通過一個支承元件11的突出部13與相鄰 支承元件11的缺口 14的彼此接合保證了良好的引導，同時保證了在軸向 上的保持和支承。
在本發明中重要的還在於，由於擴大的支承元件11是通過例如滾針軸 承的多個單獨的軸承元件10支承和保持的，因此通過齒2能夠接收非常大 的徑向力以驅動該同軸傳動裝置R"
在本發明中還被證實特別有利之處在於，如這裡未進一步示出而僅在 圖3a中示出的，在支壽義元件11和軸7 義元件10之間或者直^妻在支7 義元件11 和驅動元件7的輪廓9之間，軸承外圈15能夠安裝在其間。軸承外圈15 具有彈性，並且有益於支承元件11和軸承元件10之間的力分配，或者說 有益於支 K元件11和驅動元件7的外4侖廓9之間的力分配。
在根據圖2的本發明實施例中示出同軸傳動裝置R2，其中，在支承元 件11和驅動元件7 (尤其是驅動元件7的外輪廓9)之間以及在各個相鄰 的軸承元件10 (尤其是滾針)之間設有間隔裝置16。間隔裝置16分別在 徑向上和在端側優選在兩側均作用於軸承元件10，並且鏈條式或者鏈節式 地與軸承元件10相互保持間隔。
以這種方式，各個滾針能夠徑向圍著驅動元件7輪廓9的彼此保持間 隔，其中，相應地在側向也保證了對各個支承元件11的引導。
圖3a放大地示出了具有支承元件11的齒部5，其中，在齒部5底部區 域內的缺口 17內i殳有支4義元件11的相應的外形18,從而還保證了支承元 件11相對於齒部5的鉸接式運動。
如圖3c所示，也可以想到的是，在齒部5的底部區域形成相應的外形 18,該外形18 4交^接式地與支承元件11相應的缺口相互作用。
如果例如不使用如圖3a所示的軸承外圈15，則被證實的有利之處在 於，支承元件11在其朝向軸承元件10的下表面19上(尤其在端側區域內) 具有進入引導部(Einf iihrungsphasen) 20。
舉例來說按照這種方式，負荷在沒有中間支承的軸承外圈15的情況下 經由軸承元件10直接傳遞至支承元件11，進而直接傳遞至齒部5。
本發明的優點還在於，在端側支承元件11具有例如作為突出部13或者 在夾口 14或者也可以是凹進部(Riicksprung)的相應的疊合部13、 14，以^f更 在周向上作為分段的軸承外圈保證軸承部10在周向上的引導。
此外，耳又決於驅動元件7的輪廓9或者外形8，在端側^f呆持間隔的兩個 支承元件11之間存在預定間隙26,以便在轉動運動時在與支承元件11共
9同作用的情況下補償驅動元件7的不同半徑。
在根據圖3b的實施例中示出，支承元件11和齒部5以一體結合的方 式構成，其中，在齒部5的底部區域內構造作為薄弱部的縮頸21，以便如 沿雙箭頭方向所示的，允許支承元件11相對於齒部5以鉸接或者說鉸接式 的方式擺動。
在本發明中重要的在於，如圖3a至圖3c明顯示出的，支承元件11的長 度L大於齒部5的厚度D。
支承元件11的長度L可以是齒部5的厚度D的1. 5至4倍。這同樣應 該納入本發明的範圍內。
本發明還被證實的特別有利之處在於，尤其是根據圖4的實施例所 示，多個支承元件11沿徑向且相互保持間隔地設置在驅動元件7的外輪廓9 上。在此，軸承元件10在軸承槽23內在外部嵌在輪廓9或者說外形8 內，從而軸承元件10沿軸向既不會沿一個方向也不會沿另一方向漏出。
多個並排設置的支承元件11放置在軸承元件10上，支承元件11同樣 在其下表面上具有相應的軸承槽24,從而如圖5所示，相應的凸緣25在端 側作用於軸承元件10,從而支承元件11在軸向上可靠地保持在軸承元件 IO上(尤其是滾針)，並且在徑向上允許良好的支承。
支承元件11在側向具有突出部13,該突出部13優選呈三角形並且最 好呈鈍三角形，突出部13接合在相鄰支承元件11的相應的配套缺口 14 內。該支承元件一方面具有相應的突出部13，另一方面具有相應的缺口 14,缺口 14用於突出部13和相鄰支承元件11的接合。
此外，優選以貫通的方式構造相應的缺口 17，從而至少一個齒部5能 夠以其底部區域22作用於此。
在本發明中被證實是特別有利之處在於，分段式地構造具有軸承元件 10的多個單獨支承元件11,軸承元件10作為分段式的軸承外圈包圍本來的 驅動元件7,尤其是其外形8。支承元件11同時用來將力分配至齒部5，其 中，齒部5獨立安裝或者說支撐在支承元件11內部。由多個分段式支承元 件11構成的這種分段軸承外圈非常穩固，並且能夠在較高周向速度的情況 下將非常大的力傳遞至各個齒部。
在本發明中被證實的有利之處在於，在軸向上，多個，最好是兩個並排 設置的、呈圓柱形的齒部5安裝到元件3內，尤其是安裝到輸出元件內、相 應配套的圓筒形引導部4內，然後它們共同^L支撐在支承元件11內。
權利要求
1、一種同軸傳動裝置，尤其是空心軸傳動裝置，其用於功率密度很高的工業驅動技術設備，所述同軸傳動裝置具有驅動元件(7)、元件(3)和輸出元件，其中，通過多個可沿徑向運動的齒部(5)實現在所述驅動元件(7)和所述輸出元件之間的驅動力矩的傳遞以及變換，其特徵在於，所述至少一個齒部(5)相對於所述驅動元件(7)在作用區域內具有擴大的支承元件(11)。
2、 一種同軸傳動裝置，尤其是空心軸傳動裝置，所述同軸傳動裝置用 於功率密度很高的工業驅動技術設備，所述同軸傳動裝置具有驅動元件 (7)、元件(3)和輸出元件，其中，通過多個可沿徑向運動的齒部(5)實現特徵在於:支承元件(11)沿周向疊合地i有一至少一個突出部(13),所i 突出部沿所述周向接合到相鄰支承元件(11)的至少一個相應的精確配合 的缺口 (l4)或者凹進部內。
3、 一種同軸傳動裝置，尤其是空心軸傳動裝置，所述同軸傳動裝置用 於功率密度很高的工業驅動技術設備，所述同軸傳動裝置具有驅動元件 (7)、元件(3)和輸出元件，其中，通過多個可沿徑向運動的齒部(5)實現 在所述驅動元件(7)和所述輸出元件之間的驅動力矩的傳遞以及變換，其 特徵在於，多個沿徑向布置的支承元件(11 )設置在所述驅動元件(7 )和 齒部(5 )之間，這些支承元件彼此之間形成預定的、且可變的間隙(26 )，以 便補償所述驅動元件(7)外形(8)的不同半徑。
4、 根據權利要求1至3中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特徵在 於，沿周向相鄰的支承元件(11)具有疊合部(13、 14),以便沿周向引導 尤其是滾動體的所述軸承元件(10)。
5、 根據權利要求1至4中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特徵在 於，所述支承元件(11)能夠相對於相應的所述齒部(5)的主體運動。
6、 根據權利要求1至5中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特徵在 於，所述支承元件(11 )以能夠相對於所述齒部(5 )以樞轉的方式被支撐。
7、 根據權利要求1至6中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特徵在 於，所述支承元件(11)能夠相對於所述齒部(5)以鉸接的方式樞轉。
8、 根據權利要求1至7中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特徵在 於，所述支承元件(11 )被構造為分段部分。
9、 根據權利要求1至8中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特徵在 於，在端側，各個相鄰的支承元件(11)與相鄰支承元件(11)沿周向疊合，進而所述軸承元件(10)的在軸向上靠外的引導部構成軸承外圈。
10、 根據權利要求1至9中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特徵 在於，在端側，各個單獨的支承元件(11)均能夠與相鄰的支承元件(11) 連接。
11、 根據權利要求IO所述的同軸傳動裝置，其特徵在於，兩個相鄰支 承元件(11 )能夠在端側鏈節式地相互連接，並且彼此之間在x和/或y方 向上留有間隙。
12、 根據權利要求1至11中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特徵 在於，在所述齒部(5 )和所述支承元件(11 )之間設有尤其是鉸鏈(U ) 的連接元件。
13、 根據權利要求12所述的同軸傳動裝置，其特徵在於，所述連接元 件鉸接式地連接所述齒部(5)的底部區域與所述支承元件(11)。
14、 根據權利要求1至13中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特徵 在於，所述齒部(5)直接在所述驅動元件(7)上滑動或者以滑動方式被 支撐。
15、 根據權利要求1至14中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特徵 在於，所述齒部(5)通過在徑向上圍繞所述驅動元件(7)設置的各個所 述軸承元件(10)相對於所述驅動元件(7)引導，所述軸承元件尤其是滾 針或者滾珠。
16、 根據權利要求15所述的同軸傳動裝置，其特徵在於，各個在徑向 上圍繞所述驅動元件(7)設置的軸承元件(10)彼此之間通過相應的間隔 裝置(16)以彈性方式或者分段的方式連接，所述間隔裝置尤其是滾針保 持架或者滾珠保持架。
17、 根據權利要求15或16中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特 徵在於，所述軸承元件(10)在保持架內完全滾動地或者分段式地在外部 包圍所述驅動元件(7)的所述外形(8)。
18、 根據權利要求1至17中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特徵 在於，在所述驅動元件(7)和所述支承元件(11)之間設置附加的彈性軸 承外圈(15)。
19、 根據權利要求18所述的同軸傳動裝置，其特徵在於，所述附加的 軸承外圈(15 )設置在所述軸承元件(10)和所述支承元件(11 )之間。
20、 根據權利要求1至19中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特徵 在於，所述支承元件(11)的疊合部(13、 14)在端側被構造為突出部(13) 或者缺口或者凹進部(14)等，以便沿周向保證所述軸承元件(10)的引 導。
21、 根據權利要求1至20中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特徵在於，兩個相鄰所述支承元件(11)的所述突出部(13)和所述缺口 (14)通過間隙(26)以相互保持間隔的方式相互接合，並且保證了覆蓋和/或持 續引導所述各個軸承元件(10 )。
22、 根據權利要求20或21所述的同軸傳動裝置，其特徵在於，所述 支承元件(11)在其下表面(19)上，在一側或者兩側的端側區域中具有 進入引導部(20)，用以引導所述軸承元件(10)進入。
23、 根據權利要求1至22中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特徵 在於，所述驅動元件(7 )尤其是所述外形(8 )具有環形的外側軸承槽(23 ),所 述軸承槽用於軸向引導所述軸承元件(10 )。
24、 根據權利要求1至23中的至少一個所述的同軸傳動裝置，其特徵 在於，所述支承元件(11 )在側向，在一側或者兩側具有至少局部地重疊 的凸緣(25),所述凸緣在一側或者兩側為了軸向引導而作用於所述軸承元 件(10)。
25、 根據權利要求24所述的同軸傳動裝置，其特徵在於，在所述支承 元件(.11)的下表面上，在所述凸緣(25)的側向區域內形成有軸承槽，尤 其是滑動面等。
全文摘要
本發明涉及一種同軸傳動裝置，尤其是空心軸傳動裝置，該裝置用於功率密度很高的工業驅動技術設備，具有驅動元件(7)、元件(3)和輸出元件，其中，通過多個可沿徑向運動的齒部(5)實現在驅動元件(7)和輸出元件之間的驅動力矩的傳遞以及變換，在本發明中，至少一個齒部(5)相對於驅動元件(7)在作用區域內應該具有一個擴大的支承元件(11)。
文檔編號F16H25/06GK101652582SQ200880003588
公開日2010年2月17日 申請日期2008年2月25日 優先權日2007年4月2日
發明者託馬斯·威爾赫姆, 託馬斯·拜爾, 麥可·施密特 申請人:維特恩斯坦股份公司