專利名稱：減速齒輪系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按照本發(fā)明的權(quán)利要求1的前序部分所述的減速齒輪系統(tǒng)。
這類機構(gòu)在技術(shù)領(lǐng)域中以術(shù)語“諧波傳動系統(tǒng)”著稱(Dubbel，機械工程手冊，15版，1069頁；Harmonic Drive System有限公司，63225,Langen/Hessen，公司刊物)。
此機構(gòu)主要包括三個基本部件，即a)所謂的波發(fā)生器，它是實際的驅(qū)動部件。它包括一橢圓形的芯部，在其上裝有球軸承并還裝有輸入軸；b)所謂的柔性花鍵，它基本上是一圓柱形的但是可以沿徑向變形的鋼套筒(滾動套筒)，它具有外面的齒，其中布置有用于旋轉(zhuǎn)的橢圓形芯，以及c)所謂的圓花鍵。這部分是一個在里面帶齒的固定的支承環(huán)，其齒始終與可按橢圓變形的柔性花鍵即上述可以變形的鋼套筒嚙合。就此而論，里面帶齒的支承環(huán)有比柔性鋼套筒大的齒數(shù)，柔性鋼套筒的兩個沿徑向相對的周向段始終與固定的支承環(huán)的內(nèi)齒嚙合。由于橢圓形芯在柔性鋼套筒中旋轉(zhuǎn)的結(jié)果，使鋼套筒的所有的齒都在每轉(zhuǎn)中依次與固定的支承環(huán)的內(nèi)齒嚙合，其結(jié)果為，鋼套筒由于有齒數(shù)差而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。
采用具有非常緊湊的結(jié)構(gòu)的機構(gòu)，有可能得到相當(dāng)大的減速比或速度降。不過，驅(qū)動部分和輸出部分的旋轉(zhuǎn)方向是相反的。用于計算各自的齒數(shù)比的公式為i=Z2Z1-Z2]]>其中，Z1為柔性鋼套筒的齒數(shù)，Z2為固定的在里面帶齒的支承環(huán)的齒數(shù)。根據(jù)從這種諧波傳動機構(gòu)的制造商得到的信息，齒數(shù)比可能從1∶72至1∶320。
這類機構(gòu)主要用在特殊用途的機器和工業(yè)機器人中。
在這種諧波傳動機構(gòu)的已知設(shè)計中(EP 0514829A2)，可徑向變形的鋼套筒被設(shè)計成釜形并在沿軸向與其外齒相隔一段距離處設(shè)有穩(wěn)定的端壁。鋼套筒的薄的基本為圓柱形的壁是可彈性地變形的，以致它一方面能適應(yīng)端壁的圓柱形形狀，而另一方面又能彈性地適應(yīng)機構(gòu)的芯即所謂的波發(fā)器的旋轉(zhuǎn)的橢圓形周圍。
在這種機構(gòu)的其它設(shè)計中，作為柔性鋼套筒即柔性花鍵和導(dǎo)波之間的傳動元件(DE 3906053C2和EP 0309197B2)在每種情況下都設(shè)置一包含內(nèi)齒的第二帶齒的環(huán)，而且它相對于第一固定的里面帶齒的支承環(huán)共軸線地布置，它同時至少基本具有與固定的支承環(huán)相同的內(nèi)徑，但是具有與固定的支承環(huán)不同的齒數(shù)。就此而論，柔性鋼套筒的齒同時與固定的支承環(huán)和旋轉(zhuǎn)的帶齒的環(huán)嚙合，也就是說，以這樣一種方式嚙合，即柔性鋼套筒的旋轉(zhuǎn)被直接傳至旋轉(zhuǎn)的帶齒的環(huán)上，而且以1∶1的速比傳遞，這是因為，旋轉(zhuǎn)的帶齒的環(huán)有與柔性鋼套筒相同的齒數(shù)，該套筒在橢圓形驅(qū)動芯旋轉(zhuǎn)時自然在固定的支承環(huán)的齒圈中滾動。
鋼套筒此后將稱為滾動套筒。
在原理上，使普通的減速齒輪系統(tǒng)起作用的方法在于，不同長度的周向表面彼此無滑動地滾過，其結(jié)果為，在滾動時，較短的周向表面按長度差旋轉(zhuǎn)。
由于這些已知機構(gòu)的所有單獨的部分都是用鋼或類似的材料制造的，而機構(gòu)通常都裝備有可徑向有彈性的即可變形的球軸承，該軸承布置在橢圓形的驅(qū)動芯的周向表面與柔性的滾動套筒之間，這些機構(gòu)需要相當(dāng)高的制造費用，特別是因為，高的精加工精度是無故障運行的前決條件。
本發(fā)明所根據(jù)的目的為設(shè)計一種在開始時所提到的那種減速齒輪系統(tǒng)，以使能更簡單而更經(jīng)濟地制造它的各個部件，然而特別是具有小的尺寸，同時能非常快速地特別是自動地裝配，從而使之能得到高的效率、無間隙嚙合和較大的齒數(shù)比或減速比，同時使摩擦損耗為最小。
此目的可用具有權(quán)利要求1的特征的減速齒輪系統(tǒng)得到滿足。
其它改進在從屬權(quán)利要求中提出。
與已知的普通類型的機構(gòu)相比，按照本發(fā)明的設(shè)計不僅提供非常經(jīng)濟的生產(chǎn)措施而且還提供非常廣的設(shè)計變化范圍，特別是非常小而緊湊的結(jié)構(gòu)。還可能采用相當(dāng)簡單的措施達到旋轉(zhuǎn)運動的傳遞精度。這是由于這樣一個事實，即在按照本發(fā)明的設(shè)計中，在任何情況下都不需要在滾動套筒與驅(qū)動芯或包圍后者的支承輪轂之間有滾子軸承或球軸承。
另一個重要的優(yōu)點為，機構(gòu)是自鎖的，這意味著，不管轉(zhuǎn)矩的大小如何，作用在滾動套筒上的轉(zhuǎn)矩都不可能使驅(qū)動軸朝前或朝后轉(zhuǎn)。與此同時，這還意味著，當(dāng)機構(gòu)是空轉(zhuǎn)時或驅(qū)動不起作用時，由于滾動套筒的作用而處于傳動關(guān)系的傳動軸在每種的情況下都采取一精確地規(guī)定的角度位置，而且只能靠驅(qū)動即靠驅(qū)動芯的相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)才可能沿一個方向或另一個方向改變此角度位置。
已知的普通型的機構(gòu)不包括自鎖特征。
有利的是，傳動元件靠它能沿徑向變形的驅(qū)動芯包括一個零件。不過，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，傳動芯包括多個零件。此處，關(guān)鍵的事實是，多零件驅(qū)動芯還能使柔性滾動套筒的外周向表面的一個或更多的周向段能連續(xù)交替地與支承環(huán)的支承表面嚙合。
為了減少傳動元件與驅(qū)動芯之間的摩擦，按照權(quán)利要求6的設(shè)計是有利的。
通過按照權(quán)利要求7的設(shè)計，有可能得到非常好或最佳的力和轉(zhuǎn)矩的比例，和提供很大的齒數(shù)比或減速比。
采用如權(quán)利要求8的設(shè)計，就有可能不僅保證非常高的功能可靠度，而且在操作時磨損很少，特別是非常精確。
在權(quán)利要求9中提出了一種特別經(jīng)濟的實施例，而按照權(quán)利要求10和/或權(quán)利要求11的設(shè)計則保證最小的摩擦損耗，從而保證高的效率。
雖然按照權(quán)利要求12、13和14的設(shè)計是已經(jīng)在已知的普通型機構(gòu)中提供的那種，但是也可能有利地將這種設(shè)計用在按照本發(fā)明的實施例中。
按照權(quán)利要求15的設(shè)計提供一種用于在一定范圍內(nèi)選擇任意齒數(shù)比的措施，這是因為，在摩擦接合中，周節(jié)的值為零，而所得到的齒數(shù)比或減速比則只由彼此滾離的摩擦表面的周長的長度差決定。
因此，有可能選擇減速比，使與之有關(guān)的分母不是整數(shù)，而是它可以包括一十進位的分數(shù)。
自然也可以做出非常小或細的周節(jié)，以代替純摩擦接合，在精確的等角驅(qū)動傳動不是一個決定性的因素的情況下，也可能提供不規(guī)則的齒形例如波紋形、滾花形或其類似物。
在這方面，在權(quán)利要求16中提供了一種有利的設(shè)計，其有利之處在于，此設(shè)計保證有可能等角地而且無損耗地傳遞滾動套筒的旋轉(zhuǎn)運動。
在權(quán)利要求17中提出了一種非常有利的設(shè)計。其結(jié)果為，有可能保證還非常經(jīng)濟而且以有效的直接方式建立滾動套筒與傳動軸之間的連接。
在權(quán)利要求18中提出了與上面不同的方案。由于此設(shè)計的結(jié)果，有可能用附加的齒輪零件得到進一步的減速比。
雖然按照權(quán)利要求19的設(shè)計在原理上是在普通型的原有技術(shù)的機構(gòu)中已知的，但是按照權(quán)利要求20的設(shè)計則提供一另一種方案，它打開了使用附加的齒數(shù)比的其它可能性。
按照權(quán)利要求21的設(shè)計對于按照本發(fā)明的減速齒輪系統(tǒng)的實施例是有利的，該實施例就性能而言更為苛求，因為對于設(shè)計成頂桿的傳動元件，有可能用不同的材料制造，該材料有比整個塑料部分的幅條高的承載能力。因此，有可能從驅(qū)動芯將較大的徑向力傳至滾動套筒上，這是有利的而且有重大的功能上的意義，特別是在非常細的齒或不規(guī)則的齒的情況下或用摩擦傳遞力時。
按照權(quán)利要求22和23的設(shè)計已經(jīng)證明在此方面是最合適的。
權(quán)利要求24和25涉及兩種有利的設(shè)計方案，就傳動元件的導(dǎo)向籠的形狀與結(jié)構(gòu)而言，它被設(shè)計成頂桿。
采用按照權(quán)利要求26和27的設(shè)計，提供了一種簡單的用于補償制造公差的生產(chǎn)措施，以便得到滾動套筒與支承環(huán)之間的齒的無隙嚙合。
對于某些用途，特別是涉及傳動軸上的高轉(zhuǎn)矩的應(yīng)力，提供按照權(quán)利要求28的設(shè)計，以代替包括兩個徑向相對地設(shè)置的偏心凸輪或突起的橢圓驅(qū)動芯而用于下列情況，可能是有利的和合適的，在該情況的每一個情況中，滾動套筒的三個周向段同時與支承環(huán)的內(nèi)表面或內(nèi)齒力鎖或形鎖嚙合。
按照權(quán)利要求29的設(shè)計用于保證高精度齒輪部分的合適的和防護性的封裝。
下面將參考附圖更詳細地描述本發(fā)明，其中

圖1示出了減速齒輪系統(tǒng)沿圖2的Ⅰ-Ⅰ線的正視圖；圖2示出了圖1的Ⅱ-Ⅱ剖面；圖3用與圖1相同的正視圖示出了包括滾動套筒、輻條和支承輪轂的塑料體；圖4按其逼真的尺寸示出了減速齒輪系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖5示出了圖6的減速齒輪系統(tǒng)的Ⅴ-Ⅴ側(cè)視圖，該系統(tǒng)設(shè)有不同的驅(qū)動裝置；圖6示出了圖5的Ⅵ-Ⅵ剖面；圖6a示出了圖6的實施例的變型的半剖視圖，在該實施例中，支承環(huán)做有可徑向變形的內(nèi)齒；圖7示出了從動環(huán)形齒輪的剖視圖；圖8示出了圖7的Ⅷ視圖；圖9示出了減速齒輪系統(tǒng)的不同實施例的剖視圖，在該實施例中，從動環(huán)形齒輪通過附加的齒輪構(gòu)件與傳動軸作傳動連接；圖10示出了圖11的一個實施例的沿Ⅹ-Ⅹ線的局部正視圖，其中，支承環(huán)的內(nèi)表面和滾動套筒的周向表面在各個情況下都沒有摩擦襯墊，同時，同按照圖1至4的系例性實施例一樣，滾動套筒的支承輪轂都通過一彈性連接構(gòu)件與一傳動軸連接；圖11示出了圖10的Ⅺ-Ⅺ剖面；圖12以與圖10相同的示圖示出了示例性實施例，其中，與支承環(huán)摩擦接合的滾動套筒通過齒與從動環(huán)形齒輪嚙合；圖13示出了圖12的ⅩⅢ-ⅩⅢ剖面；
圖14示出滾動套筒的正視圖，它包括徑向輻條和支承輪轂，其幅條做有金屬插入物；圖15示出了圖14的ⅩⅤ-ⅩⅤ局部剖面；圖16示出了圖15的ⅩⅥ-ⅩⅥ剖面；圖17示出了圖15的ⅩⅦ-ⅩⅦ剖面；圖18示出了包括輻條和支承輪轂的單件滾動套筒的不同實施例的正視圖；圖19示出了圖18的ⅩⅨ-ⅩⅨ局部剖面；圖20示出了沒有輻條、頂桿和支承輪轂的外面帶齒的滾動套筒的正視圖；圖21示出了具有插入的金屬環(huán)的圖14的滾動套筒；圖22示出了減速齒輪系統(tǒng)的一個實施例的開口端的視圖，在該系統(tǒng)中，驅(qū)動芯與滾動套筒之間的傳動構(gòu)件包括頂桿；圖23示出了作為分離的部分的頂桿的等角視圖；圖24示出了作為分離的部分的設(shè)有加寬的支承面的頂桿的等角視圖；圖25示出了三角形驅(qū)動芯即設(shè)有三個偏心突起的驅(qū)動芯的正視圖；圖25a示出了圖25的驅(qū)動芯的不同實施例的正視圖；圖26示出了圖25的側(cè)視圖；圖26a以局部剖開的側(cè)視圖示出了圖25a的驅(qū)動芯；圖27示出了包括一插入的導(dǎo)向籠的從動環(huán)形齒輪的正視圖；圖28示出了圖27的ⅩⅩⅧ-ⅩⅩⅧ剖面；圖29示出了不同的從動環(huán)形齒輪的正視圖，該齒輪包括一模制成一單件的導(dǎo)向籠；圖30示出了圖20的ⅩⅩⅩ-ⅩⅩⅩ剖面。
下面將參考上面提出的附圖描述減速齒輪系統(tǒng)的各種實施例，它們的基本部分在各自的情況下分別為一具有圓形內(nèi)支承面2的圓形支承環(huán)1，一具有外周向表面7的滾動套筒5，和一橢圓形或三角形驅(qū)動芯20或20/1。
在圖1、2和3的示例性實施例中，圓柱形支承環(huán)1上做有內(nèi)齒3，它越過其整個寬度b延伸。作為固定的齒輪零件，上述支承環(huán)1不旋轉(zhuǎn)地與圖中未示出任何機構(gòu)載體或其類似物相連。在其兩個側(cè)端面上分別布置有端壁43和44，它們互相連接或用軸向螺釘42與支承環(huán)1連接。在端壁44的中心孔61中支承有一用于旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動軸14，該軸例如與一驅(qū)動電機相連，驅(qū)動軸設(shè)計成用該電機沿一個或另一個旋轉(zhuǎn)方向被驅(qū)動。驅(qū)動芯20被固定在上述驅(qū)動軸14上以便旋轉(zhuǎn)，并且當(dāng)驅(qū)動軸被驅(qū)動時，驅(qū)動芯20與其一起等角地旋轉(zhuǎn)。
基本為圓形的滾動套筒5做成具有外齒9，該齒在按照圖1至3的示例性實施例中有與支承環(huán)1或其內(nèi)齒3相同的寬度b。從圖1可以看出，此滾動套筒的外齒9分別在兩個徑向相對地設(shè)置的周向段的區(qū)域內(nèi)通過很多的齒與支承環(huán)1的內(nèi)齒3嚙合。這是可能的，因為滾動套筒5是可以徑向柔性變形的并且通過一徑向傳動構(gòu)件與一內(nèi)支承套筒22一樣地相連，該徑向傳動構(gòu)件在本例子中設(shè)計成輻條32，在支承套筒22內(nèi)設(shè)有用于旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動芯20。
在這方面，內(nèi)徑Dn即所得到的支承套筒22的內(nèi)周向長度要如此選擇，即在如圖1和2所示的裝配狀態(tài)，它基本無間隙地包圍橢圓形驅(qū)動芯20。
基本為圓柱形的支承輪轂22的內(nèi)徑Dn至少要比大致也是圓柱形滾動套筒5的外徑Da小四分之一至三分之一。在圖1至3所示的示例性實施例中，滾動套筒5和支承輪轂22與設(shè)計成輻條32的傳動元件一起，形成用塑料做的單件的結(jié)構(gòu)部分35，它的制造經(jīng)濟，裝配簡單。由于支承輪轂22在這方面可能具有比較高的變形度，因此還可以非常簡單地將非圓的驅(qū)動芯20插入支承輪轂22中。
由于偏心的即橢圓的驅(qū)動芯20在支承套筒22中的旋轉(zhuǎn)運動，后者連續(xù)地按橢圓形變形。此橢圓形變形也通過輻條23被傳至滾動套筒5上，以致滾動套筒5的外齒7的不同的齒不斷地與固定的支承環(huán)1的內(nèi)齒3嚙合。
在這樣做時，由于滾動套筒5的外齒9的齒數(shù)Z1小于支承環(huán)1的內(nèi)齒3的齒數(shù)Z2，因此，產(chǎn)生滾動套筒5相對于固定的支承環(huán)1的連續(xù)的旋轉(zhuǎn)，上述旋轉(zhuǎn)的方向與驅(qū)動軸14即驅(qū)動芯20的方向相反。
在上面已經(jīng)提到，所得到的驅(qū)動軸14的轉(zhuǎn)速與滾動套筒5的轉(zhuǎn)速之間的齒數(shù)比可由下式算出i=Z2Z1-Z2]]>例如，當(dāng)滾動套筒5有Z1=98的齒數(shù)，而支承環(huán)1有Z2=100的齒數(shù)時，則可由上式算得齒數(shù)比i=1∶50。
也可以不用齒數(shù)，而用內(nèi)表面2的周長作為Z2和滾動套筒5的外周表面7的周長作為Z1，得到同樣的結(jié)果。
上面所說的是意圖說明，并不絕對需要在支承環(huán)1與滾動套筒5之間設(shè)置齒的嚙合，而是實際也可能設(shè)計一種純摩擦的齒輪機構(gòu)，這將在以后詳細描述。
從圖2可以看出，支承輪轂22包括一基本為圓柱形的薄壁的和可彈性變形的空心軸26，以作為連接構(gòu)件25，該空心軸通過內(nèi)齒27與一傳動軸30的小齒輪31接合。在這方面，空心軸26做有合適的徑向間隙并穿過端壁43的相應(yīng)地寬的中心軸向孔34中。
由于此連接構(gòu)件25，滾動套筒5或支承套筒22的旋轉(zhuǎn)運動被傳至傳動軸30上。
圖5和6中所示的示例性實施例與上面在圖1至3中所描述的示例性實施例的區(qū)別主要在于設(shè)置一包括內(nèi)齒41的從動環(huán)形齒輪40，以作為滾動套筒5與傳動軸29之間的連接構(gòu)件，而且該環(huán)形齒輪與傳動軸29一起形成一單件的結(jié)構(gòu)件。在這方面，支承環(huán)1的內(nèi)齒3有比具有寬度b的滾動套筒5的外齒9小的軸向?qū)挾萣1。
從動環(huán)形齒輪40的內(nèi)齒41具有齒數(shù)Z3，該齒數(shù)至少基本對應(yīng)于與支承環(huán)1的內(nèi)齒3嚙合的滾動套筒5的外齒9的齒數(shù)Z1。
不過，為了保證在滾動套筒5作旋轉(zhuǎn)運動時也能產(chǎn)生從動環(huán)形齒輪40的旋轉(zhuǎn)運動，從動環(huán)形齒輪40的內(nèi)齒41的齒數(shù)Z3必須與支承環(huán)1的內(nèi)齒3的齒數(shù)Z2不同。
當(dāng)內(nèi)齒41的齒數(shù)Z3對應(yīng)于滾動套筒5的外齒的齒數(shù)Z1時，這兩組齒41和9之間的齒數(shù)比將為1∶1。
當(dāng)內(nèi)齒41的齒數(shù)Z3大于滾動套筒5的齒數(shù)Z1時，將有另一個減速比；當(dāng)齒數(shù)Z3小于齒數(shù)Z1時，將有一個附加的增速比。當(dāng)內(nèi)齒41例如比外齒9少一個齒時，則在滾動套筒5轉(zhuǎn)一整圈時，從動環(huán)形齒輪40將比滾動套筒5向前多轉(zhuǎn)過一個周節(jié)。當(dāng)與之相反，內(nèi)齒41比滾動套筒5多一個齒時，則在滾動套筒5轉(zhuǎn)一整圈時，從動環(huán)形齒輪40將作一比旋轉(zhuǎn)一整圈少一個周節(jié)的旋轉(zhuǎn)運動。
圖9示出了圖5和6所示的減速齒輪系統(tǒng)的變型，其中，從動環(huán)形齒輪40/1用同樣的方式以其內(nèi)齒41與滾動套筒5的外齒9嚙合。不過，與從動環(huán)形齒輪40相比，從動環(huán)形齒輪40/1不包括傳動軸。實際上它通過附加的齒輪構(gòu)件60與傳動軸28傳動地相連。上述齒輪件60包括兩個徑向相對地設(shè)置的行星輪62和63，它們支承在偏心地設(shè)置的支承軸頸64和65上，以便旋轉(zhuǎn)，并且一方面與從動環(huán)形齒輪40/1的內(nèi)齒41/1嚙合，另一方面與一體地與傳動軸28相連的帶齒的輪子28′嚙合。有可能用這樣的附加齒輪件60使驅(qū)動軸14與傳動軸28之間的減速比進一步改變。特別是，按此方式，有可能得到更大的齒數(shù)比或減速比。
同在已知的普通型減速齒輪系統(tǒng)中的情況一樣，也可能在按照本發(fā)明的減速齒輪系統(tǒng)中非常容易地在滾動套筒5的齒和支承環(huán)1的齒之間產(chǎn)生完全無間隙的齒嚙合，特別是因為，提供了這樣的附加的改進的條件，即用塑料做的滾動套筒5的齒比支承環(huán)5的剛性齒軟因而更有彈性，該支承環(huán)通常用鋼、黃銅、鋁或任何其它硬金屬制造。這種材料組合還非常有助于按照本發(fā)明的機構(gòu)的十分安靜的工作，同時，自然有可能對于某些應(yīng)用或應(yīng)用領(lǐng)域制造用塑料或金屬做的兩個嚙合零件。
根據(jù)所計劃的用途和應(yīng)用領(lǐng)域，有可能用塑料或金屬制造從動環(huán)形嚙輪40或41/1，用注射成型工藝用塑料制造顯然是非常經(jīng)濟的。
圖10和11示出了一個實施例，它與圖1和2的實施例的區(qū)別只在于，支承環(huán)1的內(nèi)表面3上設(shè)有摩擦襯墊4，而包括輻條32與支承輪轂22的滾動套筒4的周向表面7則設(shè)有摩擦襯墊11，以及在支承環(huán)1與滾動套筒5之間產(chǎn)生摩擦接合，以代替嚙合。
在其基本結(jié)構(gòu)與按照圖5和6的實施例相似的圖12和13的實施例中，支承環(huán)1的內(nèi)表面2和滾動套筒5的周向表面7在各自的情況下都分別設(shè)有摩擦襯墊4和11，它們越過寬度b1延伸。滾動套筒5的軸向相鄰的外齒9與從動環(huán)形齒輪40的內(nèi)齒41嚙合。
圖14至17示出了滾動套筒5的一個實施例，其中，與其一體地連接的輻條32各自設(shè)有金屬插入物37。上述金屬插入物37在各種情況下都包括腳端38，它以支承套筒向內(nèi)自由地突出，而且有可能用它使上述插入物直接支承在驅(qū)動芯20的周向表面52上(圖22)。在這方面，為了保證有利的摩擦性能，建議選擇熟知的材料組合，例如青銅與鋼，黃銅與鋼或其類似物。
從圖15至17可以看出，金屬插入物37在各種情況下除去其腳端都完全用塑料包覆。
這類金屬插入物37特別在要傳遞相當(dāng)大的徑向力的情況下例如為了在滾動套筒5的周向表面7與支承環(huán)1的內(nèi)表面3之間得到一無滑動的摩擦接合，是恰當(dāng)?shù)暮陀欣模摑L動套筒的周向表面可任選地設(shè)有摩擦襯墊11。在這方面，也可以建議將滾動套筒5本身的外環(huán)形體裝上環(huán)形金屬插入物，它將沿周向產(chǎn)生一改進的力分布。這類金屬插入物37自然也可以恰當(dāng)?shù)赜迷谧鲇型恺X7的滾動套筒5中。
當(dāng)滾動套筒5的支承輪轂22上設(shè)有金屬的支承套23，以便將由支承輪轂22中的摩擦產(chǎn)生的磨損減至最小時，也可能是恰當(dāng)?shù)暮陀欣?。這種性質(zhì)的示例性實施例示于圖18和19中。在這些圖中，將金屬支承套23埋在支承輪轂22中，以使具有產(chǎn)生小的摩擦的特性的光滑的內(nèi)表面23′至少以基本無間隙的方式包圍驅(qū)動芯20。為了防止上述支承套23在支承輪轂22中旋轉(zhuǎn)，并且為了將其沿徑向固定就位，上述支承套在各個情況下都在其前端做有縫隙形凹座24，該凹座從外面填以支承輪轂22的塑料。
在完成狀態(tài)，圖14和18的滾動套筒5在各個情況下都形成一均勻的結(jié)構(gòu)部分35，它的制造簡單并且還可簡單地并在技術(shù)上準確地裝在機構(gòu)中。
圖20示出了滾動套筒5/1的正視圖，不過套筒既不包括任何的輻條，也不包括支承輪轂。它僅僅包括一具有外齒9的環(huán)形的可徑向變形體58。
在圖21的實施例中，上述滾動套筒5/1上做有薄壁的環(huán)形金屬插入件39。在采用這種滾動套筒5/1時，分別通過多個頂桿33或33′進行來自通常為橢圓形的驅(qū)動芯20的力的傳遞，該頂桿受到導(dǎo)向，以便徑向移動，并且通過做成圓形的內(nèi)腳端38直接支承在驅(qū)動芯20的周向表面52上，而其外端則分別做有彎曲的支承表面36和36′，它們可任選地沿兩個方向加寬。就是靠這些支承表面36和36′使上述頂桿33和33′分別將徑向變形力和運動傳至外面帶齒的滾動套筒5/1的環(huán)形體58上，該套筒的齒9就以此方式沿周向與支承環(huán)1的內(nèi)齒3的齒嚙合。
上述頂桿33或33′在各個情況下都分別在空心圓柱導(dǎo)籠45和45/1的槽形徑向?qū)к?7中被導(dǎo)向，該導(dǎo)籠布置并對中在滾動套筒5/1中，與支承環(huán)1的內(nèi)齒3同心。這些導(dǎo)籠45、45/1有可能是例如用塑料做的。在圖27和28所示的示例性實施例中，形成槽形徑向?qū)к?7的扇形48做有共同的端壁49，它被設(shè)計成圓形并對中在用金屬做的從動環(huán)形齒輪40的圓柱形凹座49′中。
在這方面，扇形48形成圓的空心空間48′，驅(qū)動芯20在其中自由旋轉(zhuǎn)。上述扇形的外徑還要如此選擇，即滾動套筒5/1的橢圓形徑向變形，或做有加寬的支承表面36′的頂桿33′的徑向運動，都不會受到不良的影響。
在圖29和30所示的示例性實施例中，導(dǎo)籠45/1一體地連至從動環(huán)形齒輪40上，該齒輪也是用塑料做的。
很容易想象，也可以使用一設(shè)計成三角形的驅(qū)動芯20/1，以代替橢圓形的驅(qū)動芯20，也就是說，該驅(qū)動芯20/1做成具有三個位于共同的外接圓56上的徑向突起55，并且用它們使?jié)L動套筒的彼此在各個情況下相對地錯開120°的三個周向段與內(nèi)支承表面2或其齒3嚙合(見圖25)。當(dāng)采用具有小的齒高的很細的齒或采用摩擦接合時，采用這種三角形驅(qū)動芯是特別有利的。在采用齒的時候應(yīng)當(dāng)注意，支承環(huán)1的齒3與滾動套筒5或5/1的齒數(shù)差應(yīng)當(dāng)是一個能被三除盡的整數(shù)。對于摩擦接合，這是無關(guān)緊要的。
在圖25a和26a中示出了有關(guān)驅(qū)動芯的另一種設(shè)計方案。在此實施例中，驅(qū)動芯是一三角形盤20/2，它在一側(cè)設(shè)有驅(qū)動軸14，在位置相對的一側(cè)設(shè)有三個彼此相對地錯開120°的三個滾子55/2。上述滾子55/2在各個情況下都支承在盤20/2的圓柱形支承軸頸55/1上，以便旋轉(zhuǎn)，要不然如此布置和設(shè)計，以使其圓柱形周向表面位于共同的外接圓56上，同圖25和26的示例性實施例的突起55的情況一樣，該外接圓與驅(qū)動軸14的軸線共軸線。
這還說明，還可能使驅(qū)動芯具有多件式設(shè)計。
為了即使在一方面對滾動套筒5或5/1的齒9和另一方面對支承環(huán)1的齒3都有嚴格的齒廓形狀的情況下都能保證絕對可靠的無隙嚙合，同時又保證由摩擦產(chǎn)生的磨損為最小，有利的和恰當(dāng)?shù)氖?，將支承環(huán)1的內(nèi)齒3設(shè)計成可徑向變形的。這可以用圖6a中所示的實施例做到這一點。在這方面，在其上做有內(nèi)齒3的壁厚較薄的環(huán)形體部分68和厚壁的外環(huán)形體部分69之間設(shè)置一薄環(huán)形槽70，上述環(huán)形槽沿軸向基本越過滾動套筒5的外齒9的整個寬度延伸。
支承環(huán)1的做有齒3的那部分能沿徑向變形是由于兩組齒3和9設(shè)計成彼此沿徑向壓入，完全無間隙。按此方式，就有可能完全補償工藝公差。
權(quán)利要求
1．減速齒輪系統(tǒng)，它包括一具有基本為圓柱形的支承表面(2)的支承環(huán)(1)和具有外周向表面(7)的可徑向變形的滾動套筒(5)，該周向表面(7)有比支承表面(2)短的周向長度，其中，外周向表面(7)的一個或更多的周向段借助位于驅(qū)動芯(20)的包絡(luò)圓上的一個或更多的部分連續(xù)交替地與支承環(huán)(1)的支承表面(2)保持基本無滑動的接合，該驅(qū)動芯設(shè)置成在滾動套筒(5)之間旋轉(zhuǎn)并用一驅(qū)動軸(14)轉(zhuǎn)動，其特征為，包絡(luò)圓(20)有一比基本為圓柱形的滾動套筒(5)少得多的直徑(Dh)，以及滾動套筒(5)用多個基本沿徑向延伸的傳動元件(32,33)支承在驅(qū)動芯(20,20/1)上，該傳動元件全部有同樣的長度。
2．如權(quán)利要求1的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，支承環(huán)(1)的支承表面上做有內(nèi)齒(2)，而可徑向變形的滾動套筒(5)則做有外齒(7)。
3．如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，驅(qū)動芯(20)具有偏心的形狀，特別是橢圓形。
4．如權(quán)利要求1至3的一項的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，滾動套筒(5)通過一連接構(gòu)件(25)與或設(shè)計成與傳動軸(30)成可旋轉(zhuǎn)的固定連接。
5．如權(quán)利要求1至4中任一項的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，傳動元件設(shè)計成輻條(32)或頂桿(33)。
6．如權(quán)利要求1至5之任一項的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，傳動元件(32、33)的沿徑向朝內(nèi)設(shè)置的端部支承在可徑向變形的支承輪轂(22)上，在該輪轂中支承有驅(qū)動芯(20,20/1)，以便旋轉(zhuǎn)。
7．如權(quán)利要求1至6之任一項的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，基本為圓柱形的支承輪轂(22)的內(nèi)徑(Dn)比同樣基本為圓柱形的滾動套筒(5)的外徑(Da)至少小四分之一至三分之一。
8．如權(quán)利要求6或權(quán)利要求7的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，支承輪轂(22)的內(nèi)周向長度要如此與驅(qū)動芯(20,20/1)的周向長度相配，以使支承輪轂(22)至少基本無間隙地包圍驅(qū)動芯(20,20/1)。
9．如權(quán)利要求6至8的一項的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，滾動套筒(5)和支承輪轂(22)和設(shè)計成輻條的傳動元件一起，形成用塑料做的單件的結(jié)構(gòu)件(35)。
10．如權(quán)利要求9的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，用塑料做的支承輪轂(22)上做有用金屬做的也可徑向變形的支承套(23)，它用作驅(qū)動芯(20)的滑動支承并包圍驅(qū)動芯(20)。
11．如權(quán)利要求10的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，輻條(32)包括金屬插入物(37)，該插入物完全被包覆在塑料中，同時其腳端(38)可滑動地直接支承在驅(qū)動芯(20)的周向表面上。
12．如權(quán)利要求9至11的一項的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，用輻條(32)連至滾動套筒(5)上的支承輪轂(22)包括一作為連接構(gòu)件(25)的基本為圓柱形的空心軸(26)，傳動軸(30)與該空心軸連接。
13．如權(quán)利要求1至12的一項的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，滾動套筒(5)包括外齒(9)，該外齒與支承環(huán)(1)的內(nèi)齒(3)嚙合。
14．如權(quán)利要求13的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，支承環(huán)(1)的內(nèi)齒(3)有比滾動套筒(5)的外齒(9)小的軸向?qū)挾?b1)，以及一圓柱形從動環(huán)形齒輪(40)被設(shè)置成與支承環(huán)(1)同心并相對于支承環(huán)旋轉(zhuǎn)，同時在各種情況下，它的內(nèi)齒(41)與滾動筒套(5)的和支承環(huán)(1)的內(nèi)齒(3)嚙合的齒至少基本相同。
15．如權(quán)利要求1至14的一項的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，支承環(huán)(1)的內(nèi)表面(2)和滾動套筒(5/1)的外表面(7)摩擦接合。
16．如權(quán)利要求15的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，滾動套筒(5/1)包括一與其周向表面段(11)軸向相鄰的外齒(9)，該段與支承環(huán)(1)的內(nèi)摩擦表面(11)摩擦接合，環(huán)的外齒在各個情況下在其與支承環(huán)(1)摩擦接合的周向段的區(qū)域內(nèi)與一從動環(huán)形齒輪(40)的內(nèi)齒(41)嚙合，該環(huán)形齒輪被支承，以便與支承環(huán)(1)共軸線地旋轉(zhuǎn)。
17．如權(quán)利要求15或16的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，從動環(huán)形齒輪(40)上做有與支承環(huán)(1)共軸線的傳動軸(29)。
18．如權(quán)利要求15或16的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，從動環(huán)形齒輪(40/1)通過一附加的齒輪件(60)與傳動軸(28)傳動連接。
19．如權(quán)利要求12的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，與滾動套筒(5)的外齒(9)嚙合的從動環(huán)形齒輪(40、40/1)的內(nèi)齒(41)與滾動套筒(5)有相同的齒數(shù)(Z1)，但是與支承環(huán)(1)的內(nèi)齒(3)至少有基本相同的基準直徑和/或內(nèi)徑。
20．如權(quán)利要求13或19的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，與滾動套筒(5)的外齒(9)嚙合的從動環(huán)形齒輪(40)的內(nèi)齒(41)與滾動套筒(5)有不同的齒數(shù)(Z3)。
21．如權(quán)利要求1至8或11至20的一項的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，設(shè)計成頂桿(33)并布置在滾動套(5、5/1)和驅(qū)動芯(20、20/1)或支承輪轂(22)之間的傳動元件被支承成能沿徑向在包圍支承輪轂(22)或驅(qū)動芯(20、20/1)的圓柱形導(dǎo)籠(45、45/1)中移動，該傳動元件的外端(36)則用于支承而松動地靠在成為環(huán)形體(58)的滾動套筒(5/1)的內(nèi)表面(57)上，傳動元件的內(nèi)腳端(38)則而松動地靠在驅(qū)動芯(20、20/1)的周向表面(52)上用于支承。
22．如權(quán)利要求21的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，頂桿(33)是板形金屬件，它在各種情況下都在用塑料做的導(dǎo)籠(45、45/1)的徑向?qū)к?47)中被導(dǎo)向。
23．如權(quán)利要求1至22的一項的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，頂桿(33)在其徑向朝外的端部(36)做有加寬的支承表面(36)。
24．如權(quán)利要求22或23的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，導(dǎo)籠(45)通過一與支承環(huán)(1)同心的環(huán)形表面(49′)上的端壁(49)被導(dǎo)向和對中。
25．如權(quán)利要求22或23的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，導(dǎo)籠(45/1)一體地模制在同樣也是塑料做的從動環(huán)形齒輪(40/1)上。
26．如權(quán)利要求1至14或16至25的一項的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，支承環(huán)(1)的內(nèi)齒(3)設(shè)計成可徑向變形的。
27．如權(quán)利要求26的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，支承環(huán)(1)的內(nèi)齒(3)做在薄壁環(huán)形體部分(68)上，該環(huán)形體部分用一在前側(cè)開口的周向環(huán)形槽(70)與厚壁外環(huán)形體部分(69)分開。
28．如權(quán)利要求1至27的一項的減速齒輪系統(tǒng)，其特征為，驅(qū)動芯(20/1)包括三個突起(55)，它們在各個情況下彼此錯開120°并位于一與支承環(huán)(1)同心的外接圓(56)上。
29．如權(quán)利要求1至28的一項的減速環(huán)形齒輪，其特征為，支承環(huán)(1)是包圍滾動套筒(5,5/1)的圓柱形殼體和可能設(shè)置的從動環(huán)形齒輪(40、40/1)的一部分，并且至少在一個端面上設(shè)置一端壁(43、44)。
30．如權(quán)利要求1至29的一項的減速環(huán)形齒輪，其特征為，驅(qū)動芯包括三個滾子(55/2)，它們?yōu)榱诵D(zhuǎn)而支承在沿軸向平行的支承軸頸(55/1)上，該軸頸在盤(20/2)上彼此錯開120°，該滾子的圓柱形周向表面位于與驅(qū)動軸(14)的軸線共軸線的共同的外接圓(56)上。
全文摘要
減速驅(qū)動裝置,它有一具有基本為圓柱形的支承表面(2)的剛性支承環(huán)(1),并有一可徑向變形的滾動套筒(5),該套筒有一外周向表面(7),其周向長度小于支承表面(2),此時,外周向表面(7)的一個或更多的周向段通過一個或更多的位于設(shè)置在可在滾動套筒(5)內(nèi)旋轉(zhuǎn)并由驅(qū)動軸(14)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動的驅(qū)動芯(20)的包絡(luò)圓上的部分連續(xù)交替地保持與支承環(huán)(1)的支承表面(2)基本無滑動地接合。從動的橢圓形的驅(qū)動芯(20)的包絡(luò)圓(20)有一比其基本形狀為圓柱形的滾動套筒(5)小得多的直徑(Dh)。滾動套筒(5)通過多個基本沿徑向延伸的、有同樣長度的傳動元件(32)支承在驅(qū)動芯(20)上。
文檔編號F16H49/00GK1231718SQ97198247
公開日1999年10月13日 申請日期1997年8月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月24日
發(fā)明者赫爾穆特·伊恩, 弗朗斯·勞登巴赫 申請人:Ims莫納特舒納有限公司