CN104868652A - 电机和行星齿轮组件以及将电机连接至行星齿轮单元以形成电机和行星齿轮组件的方法 - Google Patents

电机和行星齿轮组件以及将电机连接至行星齿轮单元以形成电机和行星齿轮组件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供电机和行星齿轮组件(100)，包括具有电机外壳(114)的电机(110)、行星齿轮单元以及连接元件，行星齿轮单元被连接到电机(110)并且包括具有与电机外壳(114)的部分(112)叠合的部分(132)的齿圈(130)，连接元件将齿圈(130)连接到电机外壳(114)，其中，所述连接元件是钢丝挡圈(120)，钢丝挡圈在电机侧与电机外壳上的凹部(115)接合，并且在齿圈侧与齿圈(130)与电机外壳(114)的部分(112)叠合的部分(132)中的凹部(134)接合；以及形成电机和行星齿轮组件的方法。

Description

电机和行星齿轮组件以及将电机连接至行星齿轮单元以形成电机和行星齿轮组件的方法
背景技术
行星齿轮单元，其包括太阳轮、带有行星齿轮的行星齿轮架和齿圈，是一个为人熟知的非常适合于多种应用的选择，这些应用中的目标是使电机的属性(尤其是它的速度和力矩)适应于指定组件的要求。
结果，电机和行星齿轮组件(其中电机被连接到行星齿轮单元)被应用在许多技术应用中，尤其是有关主轴驱动的应用。一种普及的连接类型提供了通过使用齿圈建立连接，在所述连接中，齿圈的部分与电机外壳的部分叠合，并被螺栓连接到或者钉子钉到电机的电机外壳上。不过，这种类型的连接实施起来相对费时间，并且在一些情况下，尤其是当快速进行所述连接时，就会在齿轮单元的精确定位和提供具有光滑表面的结构方面出现不精确。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能被快速精确形成的电机和行星齿轮连接，以及一种将电机连接到行星齿轮单元以形成电机和行星齿轮组件的方法。
本工程目的通过具有权利要求1或6中记载的技术特征的电机和行星齿轮组件、以及权利要求5或11记载的通过将电机连接到行星齿轮单元以形成电机和行星齿轮组件的方法得以实现。本发明具有优势的进一步改进作为专利从属权利要求的主题。
权利要求1和6或者5和10各自基于一个根据相同操作原理的实例。然而，这些权利要求有关电机与/或行星齿轮单元的齿圈在这种操作原理的实现中所扮演的角色是不同的，而是由于角色的交换彼此间单独出现。
根据本发明所述的电机和行星齿轮组件，具有包括电机外壳的电机、行星齿轮单元以及连接元件，所述行星齿轮单元被连接到电机并且包括具有与电机外壳的部分叠合的部分的齿圈，所述连接元件将齿圈连接到电机外壳(当然，结果上看，因为电机外壳是电机的部件之一，也连接到电机，)。
本发明一个必不可少的特征是所述连接元件是钢丝挡圈，该挡圈在电机侧与电机外壳上的凹部接合，并且在齿圈侧与齿圈的与电机的部分叠合的部分中的凹部接合。应明白这种构造假定了齿圈的与电机的部分叠合的部分中的凹部必须布置在该部分面向电机的内侧。
这种通过闩锁钢丝挡圈结合在一起的连接，不仅能快速形成，而且能非常精确地构建，因为所述连接的几何形状能通过设置在要被连接的部分中的凹部准确地界定。
已被证明尤其具有优势的是，如果凹部中的至少一个，具体是齿圈与电机的部分叠合的部分中的凹部具有倾斜延伸的壁面，以使得齿圈轴向紧贴电机外壳。方便的是，所述壁面是齿圈朝向电机的凹部的壁面。该功能描述包含以下意思，所述壁面的倾斜以这种方式延伸，以至于所述凹部沿向着其底部的方向逐渐变细；相应地，壁面与电机旋转的转子轴线之间的角度小于90度(＜90°。)
以这种方式有可能实现，尤其是，行星齿轮单元沿轴向方向非常精确的定位。
也应该注意到，相对于电机旋转轴线并且壁面以所述角延伸的所述角，对于连接的可分离性具有影响。以大于45度的角，连接非常牢固以至于其不能没有损坏地被分离。以小于45度的角，连接能再被分离；不过，同时该特征伴随着更弱的连接，和齿圈以及因此的行星齿轮单元相对于电机的不太明确的位置。
如果齿圈的与电机的部分叠合的部分的电机侧端面具有进入斜面，这种连接将非常容易形成。本例中术语“进入斜面”意味着斜面以这样一种方式被安排，那就是齿圈与电机叠合的部分的内径在朝向电机的齿圈端部扩大。这种措施使得在将齿圈滑动到电机上的过程中，很容易将钢丝挡圈嵌入齿圈与电机叠合的部分的内部空间，接着推动所述钢丝挡圈慢慢进入电机外壳上的凹部。
电机和行星齿轮组件以一种非常具有优势的方式被设计，当电机外壳被齿圈的部分叠合的部分具有比电机外壳未被齿圈的部分叠合的部分更小的周长，使得电机外壳未被叠合的部分与齿圈或者更具体地说与其外表面平坦地结合。这种构造使得实现以下尤其有关轴向夹紧的目标成为可能，那就是实现不带有突出或间隙的组件。
本发明将电机连接到行星齿轮单元以形成电机和行星齿轮组件的方法包括步骤，所述步骤优选按照如下所述顺序实施：
-提供电机，所述电机包括带有凹部的电机外壳，
-提供行星齿轮单元，所述行星齿轮单元包括齿圈，本例中在该齿圈中其具有与电机的其上设置有凹部的部分叠合的部分，本例中在该齿圈上凹部被布置在该齿圈的部分上，以及本例中在该齿圈中进入斜面被布置在该齿圈部分的端面上，
-布置钢丝挡圈在电机外壳的凹部处，并且
-将具有用于与所述电机外壳的部分叠合的部分的齿圈滑动到所述电机上(更具体地，电机外壳上)，使得通过进入斜面将钢丝挡圈首先***所述电机外壳的凹部中，接着卡入带有部分的齿圈的凹部中。
同时应该注意到，根据本专利说明书，当在齿圈上滑动时，任何导致齿圈与电机或者更具体地说电机外壳之间的距离减少的动作都可以被理解。因此，是否是电机运动而齿圈保持静止，还是反过来，又或是两个部分都朝着彼此运动，这是不重要的。
正如上文已经陈述的，如果不是齿圈与电机叠合，而是电机外壳的部分与齿圈叠合，同样的操作原理也能以相同的优势被实现。这种情况下电机包括电机外壳；而被连接到电机的行星齿轮单元，其具有带有部分的齿圈，该部分被电机外壳的部分叠合，同时将齿圈连接到电机外壳的连接元件仍然保持相同的设计。那么这种情况下本发明必不可少的特征就是所述连接元件是钢丝挡圈，该挡圈在电机侧与电机外壳中与齿圈叠合的部分上的凹部接合，并且在齿圈侧与齿圈上的凹部接合。
通过上文的实施例也可能实现轴向夹紧，如果凹部中的至少一个，尤其齿圈与电机的部分叠合的部分中的凹部具有倾斜延伸的壁面，以使得齿圈轴向紧贴电机外壳。
为了在实施操作原理时实现以容易且简单的方式形成连接的目的，电机外壳与齿圈的部分叠合的部分的齿圈侧端面可设置有进入斜面。
甚至在实施本实施例操作原理的情况下，获得平坦几乎无结构的表面是可能的，尤其由于齿圈被电机外壳叠合的部分具有比齿圈未被电机外壳叠合的部分更小的周长，使得齿圈未被叠合的部分与电机外壳平坦地结合。
在操作原理的两个实施例中，优选反旋转锁来阻止齿圈相对于电机外壳的旋转。举例来说，通过分别在电机外壳或者齿圈被叠合的部分的外侧提供齿结构，并且与在齿圈或者电机外壳的叠合部分的内侧的互补齿结构分别接合来实现该方案。
根据操作原理的第二个实施例，将电机连接到行星齿轮单元以形成电机和行星齿轮组件的方法而包括步骤：
-提供行星齿轮单元，所述行星齿轮单元包括齿圈，本例中在该齿圈上具有凹部，
-提供电机，所述电机包括电机外壳，本例中在该电机外壳具有与齿圈的设置有凹部的部分叠合的部分，本例中凹部被设置在该电机外壳的部分上，以及本例中在该电机外壳的所述部分的端面上设置有进入斜面，
-在齿圈的凹部中设置钢丝挡圈，并且
-将具有用于叠合所述齿圈的所述部分的所述部分的电机滑动到所述齿圈上，使得通过进入斜面将钢丝挡圈首先推入所述齿圈的凹部中，接着卡入带有部分的所述电机外壳的凹部中。
附图说明
下面参考附图更详细地解释本发明，所述附图描绘了一个实施例作为例子。具体描述如下：
图1：电机和行星齿轮组件一部分的局部切开3D视图。
图2a：图1的电机和行星齿轮组件的截面视图，沿转子的旋转轴线所位于的平面切开。
图2b：图2a的细节Z的裁取放大图。
图3a：电机和行星齿轮单元之间产生连接的过程中第一中间状态的视图，其以与图2a中相同的截面示出。
图3b：图3a细节X的裁取放大图。
图3c：电机和行星齿轮单元之间产生连接的过程中第二中间状态的视图，其以与图2a中相同的截面示出。
图3d：图3c的细节Y的裁取放大图；以及
图4：电机和行星齿轮组件另外实施例的局部切开3D视图，所示视图仅为了说明目的。
就显示相同实施例的附图而言，相同的附图标记被用来标示图中相同的部件。然而，为了更好的概览起见本例中不是每个附图标记都在各图中被显示。
具体实施方式
图1为电机和行星齿轮组件100一部分的局部剖开3D视图，所述组件包括带有转子111的电机110和带有凹部112的电机外壳114，所述电机通过钢丝挡圈(round wire snap ring)120被连接到行星齿轮单元的具有内齿131的齿圈130，该行星齿轮单元以开放的状态显示。在这方面这是一张局部视图，因为行星齿轮单元的另外部件，尤其带有行星齿轮和太阳轮的行星齿轮架由于不相干的原因未被示出。正如图1中所能看到的，整个组件本质上展示出了圆柱对称性，其中转子的旋转轴线R表示圆柱体的轴线。
电机外壳114的部分112被齿圈130的部分132所叠合，所述部分132即齿圈130电机侧端部的部分。在部分112上有外齿***，设置在齿圈130部分132上的互补内齿***133与该外齿***接合，以使得具有防止电机110相对于齿圈130旋转的反旋转锁定。同时，非常可能并在示出的实施例中实施的是，齿圈130的部分132中的互补内齿***133可以与齿圈130所显示的内齿***131不同，以实现它在未被完全示出的行星齿轮单元中的作用。
电机110与齿圈130之间用钢丝挡圈120连接的详细结构和操作原理被非常清楚地显示在根据图2a所示的截面视图以及通过圆圈来标记的细节Z的放大图(图2b所示)中。
从图2b中可以明显看出，电机外壳的部分112具有径向圆周凹部115，钢丝挡圈120以其截面的部分与所述凹部115接合。齿圈130与电机外壳或者更具体地说电机的部分112叠合的部分132也具有径向圆周凹部134，钢丝挡圈120以其截面的部分与所述凹部134接合。这种构造的最终结果就是，形成电机110或者更具体地说电机外壳114与齿圈130之间的连接。
同时，凹部134的电机侧的壁面135为斜向，并且相对于转子轴线R以小于90度但大于45度的角度延伸，以产生电机110与齿圈130沿轴向方向夹紧的最终效果。这种轴向夹紧通过凹部115内的辅助线H的路径被显示在图2b中，所述路径不与凹部115的壁表面重合，而是进入所述凹部内部空间。结果，挡圈120通过其与倾斜延伸的、电机侧的壁面135的相互作用提供了以下结构，那就是前表面137紧靠电机外壳114，所述前表面137是齿圈130与电机外壳114的部分112叠合的部分132的一个部分，并且与进入斜面136一起形成齿圈130电机侧的端面。这种构造一方面伴随非常高精度的定位，但是，另一方面伴随电机和行星齿轮组件100几乎无结构的表面，这种结构和以下措施有关，那就是电机外壳114被齿圈130的部分132叠合的部分112比电机外壳114未被齿圈130的部分112叠合的部分具有更小的周长，以使得电机外壳114未被叠合的部分与齿圈130，或者更具体地说与齿圈130与电机外壳114的部分112叠合的部分132，平坦地结合。
在这个被显示为例子的实施例中，斜面136与转子旋转轴线R之间的角接近大约30度。使用该斜面136所要达到的效果在将电机和行星齿轮组件100安装在一起的过程中逐步实现，所述效果在下文中参考图3a到3d进行详细描述。
图3a和根据图3b所示的细节X的放大图，显示了形成电机与行星齿轮组件100的过程中的第一中间步骤，所述电机与行星齿轮组件100包括电机110和行星齿轮单元的齿圈130，其另外的部件未被显示。在这个阶段，电机110带有电机外壳114，所述电机外壳114具有凹部115，而行星齿轮单元带有齿圈130，所述齿圈130具有部分132，该部分132用于与电机外壳114的设有凹部115的部分112叠合，该组件已具有设置在部分132上的凹部134和进入斜面136；钢丝挡圈120被布置在电机外壳114的凹部115中。此外，齿圈130已经处在通过与电机外壳114的部分112叠合的部分132滑到电机110上的过程中。
如果继续将齿圈130(或者更具体的说齿圈130的部分132)滑动到电机外壳114的部分112上，则从上文描述的第一中间状态进入到第二中间状态，所述第二中间状态被显示在图3c以及被描绘成图3d的其细节Y的放大图中。最终结果是，正如所能看到的，尤其在图3d中，钢丝挡圈120被压入电机外壳114的部分112上的凹部115中。
如果齿圈130在电机110，或者更确切地说在电机外壳114上被更进一步地推动，钢丝挡圈120到达凹部134并扩张进入所述凹部，以使得所述连接闩锁。这种情况下，扩张的钢丝挡圈120和凹部134斜壁135之间的相互作用轴向夹紧齿圈130与电机外壳114。因此，以这种方式，产生图1以及2a和2b中所示的电机和行星齿轮组件100。
图4为电机和行星齿轮组件200部分的局部剖开3D视图，其具有被部分剖开的电机210，所述电机210包括转子211和带有突出部212的电机外壳214，所述电机210通过钢丝挡圈220被连接到齿圈230，所述齿圈230包括行星齿轮单元的内齿***，本例中该内齿***不能从外部被识别。因为行星齿轮单元另外的部件，尤其带有行星齿轮和太阳轮的行星齿轮架，由于它们不相干的原因未被绘出，从这方面来说图4所涉及的是局部视图。正如图4中所见，整个组件本质上具有圆柱对称性，其中转子的旋转轴线R表示圆柱体的轴线。
电机外壳214的部分212与齿圈230电机侧端的部分232叠合。在部分212中有内齿***，被设置在齿圈230的部分232中的互补外齿***233与所述内齿***接合，以使得具有防止电机210相对于齿圈230旋转的反旋转锁定。同时，非常可能并在示出的实施例中实施的是，齿圈230部分232中的互补外齿***233可以与齿圈230显示的内齿***不同，以实现它在未被完全示出的行星齿轮单元中的作用。
电机210和齿圈230之间通过钢丝挡圈220连接的详细结构和操作原理与前例是完全相同的，除了以下事实，那就是，在功能上与部分112对应的被叠合的部分232，现在被设置在齿圈230上，而在功能上对应部分132的叠合部分212，现在是电机外壳214的一个部分，一种不会对这些部件的相互作用有影响的构造。
相应地齿圈230的部分232具有径向圆周凹部(图4中未示出)，钢丝挡圈220以其截面的部分与所述凹部接合。电机外壳214与齿圈230的部分232叠合的部分212也具有径向圆周凹部215，钢丝挡圈220以其截面的部分与所述凹部215接合。这种结构的最终结果就是，形成电机210或者更具体地说电机外壳214与齿圈230之间的连接。
同时，凹部215的电机侧的壁面216为斜向，并且相对于转子轴线R以小于90度大于45度的角度延伸，以产生最终效果是电机210与齿圈230的轴向夹紧，具有上文讨论的作为例子介绍的实施例所解释的效果。
附图标记清单
100，200  电机和行星齿轮组件
110，210  电机
111，211  转子
112，212  部分(电机外壳的)
113        外齿***
114，214  电机外壳
115，215  凹部
120，220  钢丝挡圈
130，230  齿圈
131        内齿***
132，232  (齿圈的)部分
133      互补内齿***
134      凹部
135      (凹部的)壁面
136      进入斜面
137      前表面
216      壁面
232       互补外齿***
R         转子的旋转轴线
X，Y，Z   细节

Claims (11)

1.电机和行星齿轮组件(100)，包括具有电机外壳(114)的电机(110)、被连接到电机(110)的行星齿轮单元、以及连接元件，所述行星齿轮单元具有齿圈(130)，所述齿圈带有与电机外壳(114)的部分(112)叠合的部分(132)，所述连接元件将齿圈(130)连接到电机外壳(114)，
其特征在于：所述连接元件是钢丝挡圈(120)，所述钢丝挡圈(120)在电机侧与电机外壳(114)上的凹部(115)接合，并且在齿圈侧与所述齿圈(130)的部分(132)上的凹部(134)接合，所述齿圈(130)的部分(132)与电机外壳(114)的部分(112)叠合。
2.根据权利要求1所述的电机和行星齿轮组件(100)，其特征在于：所述凹部(115，134)中的至少一个，具体是所述齿圈(130)与所述电机外壳(114)的部分(112)叠合的部分(132)上的凹部(134)具有倾斜延伸的壁面(135)，使得所述齿圈(130)轴向紧贴所述电机外壳(114)。
3.根据权利要求1或2所述的电机和行星齿轮组件(100)，其特征在于：所述齿圈(130)与所述电机外壳(114)的部分(112)叠合的部分(132)的电机侧端面具有进入斜面(136)。
4.根据上述权利要求任一所述的电机和行星齿轮组件(100)，其特征在于：所述电机外壳(114)被所述齿圈(130)的部分(132)叠合的部分(112)具有比电机外壳(114)未被所述齿圈(130)的部分(132)叠合的部分更小的周长，使得所述电机外壳(114)的未被所述齿圈(130)的部分(132)叠合的部分与所述齿圈(130)平坦地结合。
5.一种将电机(100)连接到行星齿轮单元以形成电机和行星齿轮组件(100)的方法，，所述方法包括步骤：
–提供电机(110)，所述电机(110)具有带凹部(115)的电机外壳(114)，
–提供行星齿轮单元，所述行星齿轮单元包括齿圈(130)，其中所述齿圈(130)具有部分(132)，该部分(132)用来与所述电机外壳(114)的设置有凹部(115)的部分(112)叠合，其中在所述齿圈(130)的所述部分(132)上设置有凹部(134)，并且在所述齿圈(130)的所述部分(132)的端面上设置有斜面(136)，
–将钢丝挡圈(120)设置在所述电机外壳(114)的凹部(115)处，
–将具有用于与所述电机外壳(114)的部分(112)叠合的所述部分(132)的齿圈(130)滑动到所述电机外壳(114)上，使得通过所述进入斜面(136)将钢丝挡圈(120)首先推入所述电机外壳(114)的凹部(115)中，接着卡入带有部分的齿圈(130)的凹部(134)中。
6.电机和行星齿轮组件(200)，包括电机(210)、行星齿轮单元以及连接元件，所述电机具有电机外壳(214)，所述行星齿轮单元被连接到电机(210)并且具有带有部分(232)的齿圈(230)，所述齿圈的该部分(232)被所述电机外壳(214)的部分(212)叠合，所述连接元件将所述齿圈(230)连接到所述电机外壳(214)，
其特征在于：所述连接元件是钢丝挡圈(220)，所述钢丝挡圈(220)在电机侧与所述电机外壳(214)与齿圈(230)叠合的所述部分(212)上的凹部(215)接合，并且在齿圈侧与所述齿圈(230)上的凹部接合。
7.根据权利要求6所述的电机和行星齿轮组件(200)，其特征在于：所述凹部中的至少一个，具体是齿圈(230)与齿圈(230)的部分(232)叠合的部分(212)上的凹部(215)，具有倾斜延伸的壁面(216)，使得所述齿圈(230)轴向紧贴所述电机外壳(214)。
8.根据权利要求6或7所述的电机和行星齿轮组件(200)，其特征在于：所述电机外壳(214)与所述齿圈(230)的部分(232)叠合的所述部分(212)的齿圈侧端面具有进入斜面。
9.根据权利要求6到8任一所述的电机和行星齿轮组件(200)，其特征在于：所述齿圈(230)被所述电机外壳(214)的部分(212)叠合的所述部分(232)具有比所述齿圈(230)未被电机外壳(214)的部分(212)叠合的部分更小的周长，使得所述齿圈(230)未被叠合的部分与电机外壳(214)平坦地结合。
10.根据权利要求1到4或者6到9任一所述的电机和行星齿轮组件(100，200)，其特征在于：具有反旋转锁，其阻止所述齿圈(130，230)相对于所述电机外壳(114，214)旋转。
11.一种将电机(210)连接到行星齿轮单元以形成电机和行星齿轮组件(200)的方法，所述方法包括步骤：
–提供具有齿圈(230)的行星齿轮单元，其中所述齿圈(230)具有凹部，
–提供电机(210)，所述电机(210)具有电机外壳(214)，其中所述电机外壳(214)具有与所述齿圈(230)设置有所述凹部的部分(232)叠合的部分(212)，其中凹部(215)设置在所述电机外壳(214)的所述部分(212)上，其中在所述电机外壳(214)的所述部分(212)的端面上设置有进入斜面，
–将钢丝挡圈(220)设置在所述齿圈(230)的凹部处，
–将具有用于叠合所述齿圈(230)的所述部分(232)的所述部分(212)的电机(210)滑动到所述齿圈(230)上，使得通过所述进入斜面将钢丝挡圈(120)首先推入所述齿圈(230)的凹部中，接着卡入带有部分的所述电机外壳(214)的凹部(215)中。
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