CN107709138A - 节省径向安装空间的应力波传动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应力波传动机构，其具有带内齿部的外环，带外齿部的柔性的内环在两个相对的位置与所述外环啮合。该应力波传动机构的特征在于：所述外环的部分圆直径与所述外环的齿圈厚度的比例处于13～21的范围内，特别是处于17～19的范围内，尤其为17.587；并且，其中，所述内环的齿部的齿具有8度～15度范围内的、或者11度～12度范围内的、或者11.615度的齿廓角，和/或，其中，所述外环的齿部的齿具有8度～15度范围内的、或者11度～13度范围内的、或者12.474度的齿廓角。

Description

节省径向安装空间的应力波传动机构
本发明涉及一种应力波传动机构，其具有带内齿部的外环，带外齿部的柔性的内环在两个相对的位置与所述外环啮合。
此外，本发明涉及一种促动器，其可以特别是构造成用于车辆转向机构或主动式底盘的叠加调节器，且具有开篇所述类型的应力波传动机构。
本发明特别是也涉及一种车辆转向机构和一种主动式底盘以及一种汽车。
本发明还涉及一种机动化的活节以及一种可编程的自动移动机，该活节用于连接可编程的自动移动机的两个可彼此相对移动的支撑件。
应力波传动机构由于其优点，比如其本身就存在的无间隙，例如偏好在车辆转向机构中用作叠加调节器。例如在飞行模拟器或工具机中也使用应力波传动机构。
叠加转向机构具有如下优点：可以根据行驶状况给由驾驶员通过转动方向盘规定的转向运动叠加附加的转向运动。叠加转向机构例如可以经过设计，从而在缓慢行驶时，比如在调车或停车时，可利用较小的方向盘转角实现较大的车轮角度，而在快速行驶时，例如在高速公路上，叠加转向机构则相反地作用。
由DE 10 2007 051 418 A1已知一种用于车辆转向***的传动机构。该传动机构用于给由驾驶员施加的转向运动叠加附加的转向运动。该传动机构具有与柔轮抗扭地连接的输入轴。此外，传动机构具有抗扭地与刚轮连接的输出轴。柔轮设置有与刚轮的内齿部啮合的外齿部。在柔轮的内部设置有机动地驱动的轴式发电机。
由DE 10 2007 000 945 A1也已知一种用于车辆转向***的叠加调节器。该叠加调节器具有叠加传动机构，叠加传动机构带有第一传动机构输入轴和第二传动机构输入轴，用于把在两个传动机构输入轴上出现的转角叠加到叠加传动机构的传动机构输出轴上，其中，第一传动机构输入轴与转向操纵机构作用连接。第二传动机构输入轴与电子换向的伺服电机作用连接。
由DE 10 2011 109 170 A1已知一种转向机构，其具有转向操纵机构和叠加调节器。叠加调节器根据实际转向操作角度予以调节。该转向机构的特征是，设置了调节装置，如果调节偏差值超过上限公差值，和/或如果调节偏差值低于下限公差值，则该调节装置引发叠加调节器的锁定。这里给不同的行驶或转向状况指配了不同的公差值。
由DE 10 2011 053 323 A1已知一种用于车辆转向***的具有径向柔性的滚动轴承的轴式传动机构，该滚动轴承带有：内环，该内环与轴式传动机构的偏心的传动核心部的外周围面配合；外环，该外环作用到径向柔性的滚动套筒的内圆周面上；径向地保持在内环与外环之间的滚动体。密封机构使得径向柔性的滚动轴承对外密封。该密封机构具有至少一个抗扭地与偏心的传动核心部连接的密封垫圈。
本发明的目的是，提出一种应力波传动机构，其中，可传递的扭矩与径向的结构尺寸的比例特别大。
该目的通过一种应力波传动机构得以实现，该应力波传动机构的特征在于：外环的部分圆直径与外环的齿圈厚度的比例处于13～21的范围内，特别是处于17～19的范围内，尤其为17.587；并且，
a.内环的齿部的齿具有8度～12度范围内的、或者9度～11度范围内的、或者11.615度的齿廓角，和/或，
b.外环的齿部的齿具有8度～14度范围内的、或者9度～13度范围内的、或者12.474度的齿廓角。
采用根据本发明的方式认识到，“应力波传动机构的外环必须尽可能刚性地、因而径向上非常坚固地构造”这种普遍持有的理解并非在所有情况下都肯定正确。实际上，具有明显减小的齿圈厚度的外环特别是在径向上刚度较小，这会导致在应力波传动机构工作时出现严重的问题。特别是要传递的扭矩越大就越会这样。例如会出现过于作响、卡死、严重的磨损和/或齿顶碰撞。
然而采用根据本发明的方式认识到，这些问题可以通过齿部的特殊构造予以避免。这里的一个主要方面是特别陡峭的齿廓角。这一点尤其也结合以与其适配的齿高，这将在下面予以介绍。进一步地认识到，齿部可以经过构造，使得齿圈厚度相比于通常的应力波传动机构甚至可以减小四倍，而不会出现上述问题，并且不必使得外环在径向上额外地稳固。
本发明的认识是，可通过减小的齿圈厚度与齿部的特殊构造的特殊组合来实现可传递的扭矩和径向结构尺寸的特别有利的比例，而不会出现上述问题，这种认识可非常广泛地采用，且无需顾虑外环的材料。于是，根据现有技术的其外环由一定的材料构成的应力波传动机构，按照本发明例如就可以在对要传递的扭矩的可承载性相同的情况下，用径向上较小的其外环由同一种材料构成的应力波传动机构予以代替。替代地，根据现有技术的其外环由一定的材料构成的应力波传动机构，也可以用本发明的具有由同一种材料构成的外环的应力波传动机构予以代替，后者具有在径向上相同的尺寸，但相比于根据现有技术的应力波传动机构能够传递更大的扭矩。
在应力波传动机构的一种特别有利的且尤其可构造得非常紧凑的设计中，外环含有铁，和/或由钢构成。外环尤其可以有利地由奥氏体钢或铁素体钢制成。也可行的是，外环由钛制成，或者含有钛。特别是可以有利地规定，外环含有如下元素之一或者含有如下元素的组合：铬、钴、锰、镍、硅、钨、铝、铍、铅、铜、钼、铌、钽、钛、钒、锆石、铈、碳、磷、硫、氮、硼。
在应力波传动机构的一种特殊的设计中，柔性内环的外齿部的齿数介于156和164个齿之间，或者恰好为160个齿，其中，外环的内齿部所具有的齿比柔性内环的外齿部恰好多两个。
在应力波传动机构的一种特殊的设计中，外齿部和内齿部彼此一致地具有相同的模数，即分别具有0.4mm～0.7mm范围内的、或者0.5mm～0.6mm范围内的、或者0.55mm～0.57mm范围内的、或者0.56875mm的模数。这种应力波传动机构，特别是还有由该应力波传动机构和电机构成的叠加调节器，可以构造得特别紧凑且节省空间。
尤其可以规定：内环的外齿部具有90mm～92mm范围内的、或者90.5mm～91.5mm范围内的、或者91.0mm的部分圆直径；和/或，外环的内齿部具有91mm～93mm范围内的、或者91.8mm～92.3mm范围内的、或者92.1375mm的部分圆直径。部分圆直径被规定为齿数与模数的乘积。
在一种更特别可靠地、耐用却低噪声地工作的设计中，应力波传动机构具有1.1mm～1.3mm范围内的、或者1.18mm～1.22mm范围内的、或者1.20mm的偏移量。偏移量是在低轴与高轴之间切换时内环的外齿部的齿所历经的径向距离。
图2示意性地示出应力波传动机构的结构，该应力波传动机构尤其具有外环31、内环32、轴式发电机33和球轴承34。图3示意性地示出内环的高轴D和内环的低轴E。所述偏移量计算为(D-E)/2。
在一种特殊的设计中规定，应力波传动机构具有轴式发电机，该轴式发电机借助轴承可转动地支撑在内环中。通过有利的方式，轴承可以具有11mm～13mm范围内的、或者12.1mm～12.4mm范围内的、或者12.26mm的切面高度。具有这种切面高度的轴承例如对于在车辆转向机构中的特定应用来说可设计成能特别耐久地、却低噪声地工作。如下详述，这可以特别是按如下方式来实现：使得轴承的尺寸设计特别是与上述偏移量一致。切面高度35是指轴承环的背离滚动体的各个面的无间隙的径向距离，这在图4中示出。
在一种特殊的设计中，轴承的特别是可以被构造成滚珠的滚动体具有8.5mm～8.9mm范围内的、或者8.7mm～8.8mm范围内的、或者8.731mm的滚动体直径。
特别是可以有利地规定：应力波传动机构的由(偏移量/切面高度)算得的量值处于0.08～0.12的范围内，或者处于0.09～0.11的范围内；或者，对于应力波传动机构而言，(偏移量/切面高度)＝0.0979。
在一种更特别低磨损的设计中规定：应力波传动机构的由(偏移量/切面高度)x滚动体直径(“/”＝除以；“x”＝乘以)算得的量值处于0.7～1.0的范围内，或者处于0.8～0.9的范围内；或者，对于应力波传动机构而言，(偏移量/切面高度)x滚动体直径＝0.855。也就是在这种设计中确保了在工作中持续地且周期性地根据偏移量变形的外面的轴承环不会过早地疲劳。另外保证了滚动体的作用于轴承环的滚动道表面的赫兹压力足够小，以便持久地避免损坏比如污渍或蚀损。
应力波传动机构可以采用有利的方式经过构造，使得偏移量与内环的部分圆直径的比例处于0.008～0.018的范围内，或者处于0.01～0.016的范围内，或者，偏移量与内环的部分圆直径的比例为0.0132。
可以采用同样有利的方式规定：内环的齿部的齿具有8度～15度范围内的、或者11度～12度范围内的、或者11.615度的齿廓角；和/或，外环的齿部的齿具有8度～15度范围内的、或者11度～13度范围内的、或者12.474度的齿廓角。如图5所示，齿廓角αp是基准齿廓上的齿缘相对于齿中心的角度。用虚线示出的线条是齿廓基准线36。基准齿廓是一种通用的齿廓，其无关于当前齿部的用于规定齿部的模数。基准齿廓相当于一种具有无限齿数的齿轮。通过关系式“部分圆直径＝模数x齿数”(“x”表示乘以)，表明了在齿数无限情况下的如下状况：部分圆直径也是无限的，并产生了一条直线(齿杆)。
已表明，对于本发明特别有利的是：就应力波传动机构而言，内环的齿部的齿在部分圆上具有0.7mm～0.9mm范围内的、或者0.75mm～0.85mm范围内的、或者0.8mm的齿厚度；和/或，外环的齿部的齿具有0.8mm～1.1mm范围内的、或者0.86mm～0.96mm范围内的、或者0.916mm的齿厚度。如图6所示，齿厚度s是在部分圆37上沿着齿廓宽度测得的齿的弧段长度。
在一种特殊的实施方式中，就应力波传动机构而言，偏移量与内环的齿数的比例处于0.005～0.01的范围内，或者处于0.006～0.009的范围内。特别可以有利地规定，就应力波传动机构而言，偏移量与内环的齿数的比例为0.0075。由此产生特别大的重叠度，该重叠度导致扭矩容量明显提高。这可以通过因内齿轮齿圈范围内的较高的覆盖度和较小的变形度而引起的均匀的应力分布得到解释。
通过特别有利的方式，内环的齿圈厚度可以处于0.9mm～1.3mm的范围内，或者处于1.1mm～1.2mm的范围内。特别地，内环的齿圈厚度可以有利地为1.128mm。由此特别是使得在齿圈范围内的材料中的应力与罐强度的比例得到正面的影响。
在一种有利的设计中规定：就应力波传动机构而言，偏移量与内环的齿圈厚度的比例处于0.9～1.2的范围内，或者处于1.00～1.12的范围内；或者，就应力波传动机构而言，偏移量与内环的齿圈厚度的比例为1.06。如上所述，通过调整的偏移量，提高了覆盖度。在此，相比于传统的波传动机构，偏移量与齿圈厚度的统筹后的比例产生了较小的齿圈应力。如图7所示，齿圈厚度SR是柔性内环的内表面39与柔性内环的齿底38之间的壁厚，且计算为内环内直径与内环齿底圆直径的差的一半。
也可以采用有利的方式规定：就应力波传动机构而言，偏移量与内环的齿的齿廓角的比例处于0.06～0.15的范围内，或者处于0.08～0.012的范围内；或者，就应力波传动机构而言，偏移量与内环的齿的齿廓角的比例为0.103。在偏移量保持相同的情况下，可传递的力矩的切向的力分量提高，而径向的力降低。这样就可以实现空心齿轮的特别小的齿圈厚度。微小的齿廓角度还对传动机构的径向载荷分量及其声学特性产生有利作用。
此外还可以采用同样有利的方式规定：就应力波传动机构而言，偏移量与内环的齿的齿厚度的比例处于1.1～1.9的范围内，或者处于1.4～1.6的范围内；或者，就应力波传动机构而言，偏移量与内环的齿的齿厚度的比例为1.50。
在应力波传动机构的一种更特别有利的设计中，内环的齿部长度的切展线部分处于15％～40％的范围内，或者处于20％～30％的范围内。特别是可以有利地规定，内环的齿部长度的切展线部分为24％。替代地或附加地也可以规定，外环的齿部长度的切展线部分处于19％～39％的范围内，或者处于24％～34％的范围内，或者为29％。给内环和外环的齿部构造有所述的切展线部分，这具有滚动部分较少而滑动部分较多的特殊优点，这对噪声产生具有特别有利的作用。齿部长度的切展线部分是以如下为特征的部分：齿部的部段等同于起始自基圆的切展线。
内环的齿可以具有前面的和/或后面的缩进部。由此实现改善齿啮合。替代地或附加地也可以规定，齿顶高度沿着齿宽度的延展段具有球形的走势。
在一种特殊的设计中规定，齿顶和齿底平行地伸展。
特别是为了避免齿顶碰撞和减小声音激励，也可以有利地规定，内环的齿顶高度沿着至少一个齿、优选每个齿的齿宽度的延展段，至少在齿啮合区域中，没有与中轴线平行的直线部分。在这方面已认识到，柔性内环上的目前通常的齿造型，具有对称的横截面延展段且大多具有柱形的齿部分，该横截面延展段带有前面的和后面的齿缩进部，所述齿造型在齿部的前面的(背离柔性罐底的)区域中引起齿缘接触区。在要传递的扭矩发生变化时，该齿缘接触区由于齿力的径向分量作用到齿部的柱形部分(齿顶高度沿着齿宽度平行于中轴线的延展段)上而移动。由于这种状况，齿缘接触区进一步朝向齿部的中心移位。这一点随着刚度的急剧增大而随之产生，刚度增大对内环齿部与外环齿部的齿缘压力有直接的影响。已认识到，特别是由于这种齿缘压力和点状的齿缘接触区，会出现振动激励，而振动激励对整个***的声学特性有不利影响。
在一种有利的设计中，彻底地省去柔性内环的齿部的柱形部分。此点特别是可以有利地例如按如下方式来实现：齿顶高度沿着齿宽度的延展段—至少在齿啮合区域中—被选定，该延展段可通过n阶多项式来描述，其中，n大于1。
在一种特殊的设计中规定：内环的齿顶高度沿着至少一个齿、优选每个齿的齿宽度的延展段，至少在齿啮合区域中没有直线部分；和/或，齿顶高度沿着至少一个齿、优选每个齿的齿宽度的延展段，至少在齿啮合区域中具有至少一个非直线的区段；和/或，齿顶高度沿着至少一个齿、优选每个齿的齿宽度的延展段，至少在齿啮合区域中是非对称的。
通过减小或者彻底避免齿顶高度沿着齿宽度的延展段的直线部分，特别是通过省去柱形部分，刚度变化情况不再具有上述急剧增大的走势。特别地，齿缘接触区沿着啮合轴线增大。此外根据本发明，柔性内环的齿缘的径向的滑动部分相对于外环的齿部由此减小，这减小了因齿缘造型的可能的异常引起的振动激励。
在一种特殊的设计中，内环的齿顶高度沿着齿宽度的延展段在数学意义上是连续的。如已述，特别是可以有利地规定：齿顶高度沿着齿宽度的延展段可通过n阶多项式来描述，其中，n大于1；和/或，齿顶高度沿着齿宽度的延展段可逐段地各通过n阶多项式来描述，其中，n大于1。
在一种特殊的设计中规定：齿顶高度沿着齿宽度的延展段连续地下降，直至齿顶高度为零；和/或，传动机构构件被构造成罐状的内环，并且，齿顶高度朝向罐底部连续地下降，直至齿顶高度为零。
通过齿顶高度的、特别是齿顶高度的朝向罐底部下降的部分的、根据本发明可能的所述延展段，附加地实现了可以传递特别大的扭矩，而不会出现过于作响，所述部分优选可以通过1阶以上的多项式来描述。简言之：这种设计具有大的过于作响力矩。根据减速率和构造尺寸而定，这一点可以特别是通过如下措施得到支持：齿顶高度朝向罐底部连续地下降，直至齿顶高度为零。
在一种特殊的设计中规定：每个齿底都沿着齿底宽度直线地伸展；或者，齿底的延展段平行于齿顶的延展段。然而视应用而定，也可以规定，齿底延展段以其它方式来设计。
在一种特殊的设计中规定：外环的内齿部的每个齿的齿顶高度沿着齿顶宽度的延展段是非对称的。
尤其可以有利地规定：外环的内齿部的至少一个齿、优选每个齿的齿顶高度沿着齿顶宽度的延展段，至少在齿啮合区域中，可通过n阶多项式来描述，其中，n大于1；和/或，内齿部的至少一个齿、优选每个齿的齿顶高度沿着齿顶宽度的延展段，至少在齿啮合区域中，可逐段地各通过n阶多项式来描述，其中，n大于1。
在一种特殊的设计中规定，外环的内齿部的至少一个齿、优选内齿部的每个齿的齿顶高度的延展段具有上升的区段和下降的区段，其中，上升区段和下降区段的坡度角的量值是不同的。
在一种特别有利的设计中规定：内环被构造成柔性罐；内齿部的至少一个齿、优选内齿部的每个齿的齿顶高度的延展段，具有面向罐底部的区段和背离罐底部的区段，其中，面向罐底部的区段相对于与中轴线平行的轴线的坡度角的量值，大于背离罐底部的区段相对于与中轴线平行的轴线的坡度角的量值。这种设计一方面在避免碰撞方面和减小噪声方面提供了优点，但也在最大可传递的扭矩即特别大的过于作响力矩方面提供了优点。
替代地或附加地可以规定，内齿部的至少一个齿、优选内齿部的每个齿的齿顶高度的延展段具有上升的区段和下降的区段，且在这些区段之间具有平行于中轴线的区段。
在一种设计中，内齿部的至少一个齿、优选内齿部的每个齿的齿顶高度沿着内齿部的齿顶宽度的延展段可以上升和又下降，替代于这种设计可以规定，内齿部的齿仅仅具有一侧的齿缩进部。这种设计具有(不舍弃避免碰撞的优点和在噪声减小方面的优点)更特别大的过于作响力矩。
为了至少部分地实现应力波传动机构的上述优点，也可行的是：柔性的内环代替具有介于154～166个之间的齿，而具有308～332个齿范围内的齿数，特别是恰好具有320个齿；外环在其内齿部上具有相比于柔性内环恰好多出4个的齿。在此尤其可以规定，外齿部和内齿部分别具有一个模数值，该模数值等于在权利要求2中提到的模数值的一半。
替代地，应力波传动机构也可以经过构造，使得内环代替在两个位置，而是在三个位置，与外环啮合，并且，柔性的内环代替具有介于154～166个之间的齿，而具有231～249个齿范围内的齿数，特别是恰好具有240个齿；外环具有相比于柔性内环恰好多出3个的齿。在此尤其可以规定，外齿部和内齿部分别具有一个模数值，该模数值等于在权利要求2中提到的模数值的2/3。
作为其它的替代方案，应力波传动机构也可以按如下方式来构造：使得内环代替在两个位置，而是在四个位置，与外环啮合，并且，外环相比于柔性内环代替具有多出2个的齿，而具有恰好多出4个的齿。但这种设计相比于带有两个啮合位置的设计，明显更为昂贵，如上所述。
特别有利的是一种促动器，其具有被构造成本发明的应力波传动机构的叠加调节器且具有电机，该电机驱动应力波传动机构的轴。该促动器尤其可以例如构造成车辆转向机构的叠加调节器，该叠加调节器被构造和指定用于给利用转向操纵机构施加的转向运动叠加附加的转向运动。
促动器的电机优选更特别地与应力波传动机构的上述设计相协调。在此可以有利地规定：电机的两个以上的线圈连接到共同的电机相上；和/或，电机的至少一个齿用至少两根相互平行地连接的金属线卷绕。这种设计具有特殊的优点：能以简单的方式确保电机可以施加足以驱动车辆转向机构的扭矩。
也可以采用有利的方式规定，在至少一个定子齿上，特别是在全部的定子齿上，分别存在恰好17个绕组。在一种更特别有利的设计中，在至少一个定子齿上存在17个以上的、特别是恰好18或19个绕组；和/或，就该电机而言，每个线圈数的线圈横截面大于1.4mm2；这无关于该线圈横截面分布在多少个金属线上。这种设计由此可以采用有利的方式按下述来构造：提供足够的扭矩。
此外特别有利的是，电机的转子具有4个以上的极对。还可以规定，磁铁长度约为20mm，特别是19.7mm。在一种更特别有利的设计中，磁铁长度超过20mm。这种设计由此可以采用有利的方式按下述来构造：提供足够的扭矩。
还可以采用有利的方式，与前述措施相独立地规定，磁铁的顶圆直径约为40mm。特别是可以有利地规定，磁铁的顶圆直径大于40mm。采用有利的方式—替代地或附加地—也可行的是，转子的外直径处于42mm～46mm的范围内，或者，转子的外直径为45mm。
在一种有利的既可以特别紧凑地、又可以特别耐用地构造的实施方式中，电机和应力波传动机构相互同轴地布置。替代地或附加地也可以规定，电机和应力波传动机构共同地形成叠加调节器，和/或，电机和应力波传动机构设置在共同的壳体中。该壳体可以与车辆车身抗扭地连接。
尤其可以规定，电机和应力波传动机构共同地形成叠加调节器，该叠加调节器具有输入轴和传动轴，输入轴与转向操纵机构机械地连接，传动轴被电机驱动、与应力波传动机构的轴式发电机机械地连接、与输入轴同轴地布置。
出于上述原因，具有这种叠加调节器的车辆转向机构是特别有利的。
本发明的应力波传动机构和/或上述促动器可以特别有利地应用在主动式的底盘中。在此起到特殊作用的是如下特殊的优点：本发明的应力波传动机构在径向上占用很少的安装空间。底盘尤其可以构造成根据车轮选择的底盘，就这种底盘而言，给每个车轮都指配了自己的促动器。
更普遍地，本发明的应力波传动机构和/或含有至少一个这种应力波传动机构的上述促动器也可以有利地应用在汽车的其它位置上或其它机组中，并且能特别好地充分利用安装空间。
特别有利的是一种机动的活节，其用于连接可编程的自动移动机的两个可彼此相对移动的支撑件，该活节具有本发明的应力波传动机构和/或本发明的促动器。这种活节可以在高负荷能力和高功效的情况下有利地特别紧凑地构造。可编程的自动移动机尤其可以有利地具有至少一个机动的活节，该活节带有这种应力波传动机构和/或这种促动器。
在高负荷能力和高功效情况下特别是在紧凑的构造形式方面，可编程的自动移动机更是特别有利，该自动移动机具有本发明的应力波传动机构和/或本发明的促动器。
特别有利的是一种带有两个支撑件的可编程的自动移动机，这些支撑件可通过本发明的机动的活节可彼此相对移动地连接。在此可以特别有利地规定，支撑件之一直接地或间接地抗扭地与驱动电机的定子和/或驱动电机的驱动电机壳体连接，而另一个支撑件则抗扭地耦接到应力波传动机构的从动部件上。
通过机动的活节可移动地连接的两个支撑件例如可以是机器人手臂的一部分。机动的活节尤其可以具有特别是可电激活的固定装置，该固定装置用于使得这些支撑件彼此相对锁定。
在一种特殊的设计中，机动的活节具有两个可彼此相对移动的壳体部分，其中，驱动电机设置在所述壳体部分之一中，应力波传动机构设置在另一个壳体部分中。替代地或附加地也可以规定，应力波传动机构的一部分设置在所述壳体部分之一中，该传动机构的另一部分设置在另一个壳体部分中。特别地，一个壳体部分可以被构造和设置用于刚性地直接地或间接地与支撑件之一连接，而另一个壳体部分被构造和设置用于刚性地与另一个支撑件连接。替代地也可行的是，第一支撑件的壳体附加地还用作第一壳体部分，和/或，第二支撑件的壳体附加地还用作第二壳体部分。
在一种特殊的设计中，机动的活节被构造用于连接两个支撑件，使得支撑件之一在其上移动的平面与另一支撑件在其上移动的平面始终都相互平行地布置。在另一种设计中，活节被构造用于连接两个支撑件，使得支撑件之一在其上移动的平面与另一支撑件在其上移动的平面始终都相互垂直地布置。
活节尤其可以构造成铰链活节。
图中示范性地且示意性地示出了本发明的主题，下面将参照附图予以介绍，其中，相同的或相同作用的部件大多标有相同的附图标记。
图1示出包括促动器的车辆转向机构1的一个实施例，该促动器被构造成叠加调节器3并且具有根据本发明的应力波传动机构9的一个实施例。该车辆转向机构1具有与叠加调节器3作用连接的转向操纵机构2。叠加调节器3所具有的功能是，给利用转向操纵机构2施加的转向运动叠加附加的转向运动。由驾驶员利用转向操纵机构2施加的转向运动与所述附加的转向运动一起通过转向传动机构4和转向横拉杆5传递至车轮6，并相应地调节车轮6的车轮转角。
叠加调节器3具有与转向操纵机构2机械地连接的输入轴7。叠加调节器3还具有输出轴，该输出轴机械地耦接至转向传动机构4。
应力波传动机构9具有输出轴8，该输出轴借助从动轴承10可转动地被支撑。输出轴8固定地与具有内齿部12的外环11连接。应力波传动机构9还具有在径向方向上柔性的内环13，该内环具有外齿部14。柔性的内环11的外齿部14具有恰好160个齿，而外环11的内齿部12具有恰好162个齿。柔性的内环11的外齿部14与外环11的内齿部12在两个彼此相对的位置啮合。
外环11的部分圆直径与外环11的齿圈厚度的比例处于15～20的范围内。内环13的齿部的齿全部都具有相同的齿廓角，即分别具有8度～15度范围内的特别是恰好11.615度的齿廓角，而外环11的齿部的齿分别具有8度～15度范围内的特别是恰好12.474度的齿廓角。
柔性的内环13抗扭地与输入轴7连接。
叠加调节器3还具有电的叠加驱动器15，该叠加驱动器具有固定在壳体16上的定子17和相对于轴式发电机18抗扭地布置的转子19。壳体16可以与车辆车身抗扭地连接。
轴式发电机18设置有轴式发电机轴承20，该轴式发电机轴承能够实现使得轴式发电机18在内环13内部转动，其中，内环13被轴式发电机18及其轴式发电机轴承20挤压成椭圆的形状，当轴式发电机18在内环13内部转动时，该形状环绕，从而内环13的外齿部14在外环11的内齿部12上滚动。轴式发电机18与被构造成空心轴的传动轴21连接，该传动轴借助至少一个轴承22特别是两个轴承可转动地支撑在壳体16上。
输出轴8也至少部分地设计成空心轴，在该空心轴中固定着对中心轴23。对中心轴23用于借助另一轴承24使得输出轴8和输入轴7可相对转动地定中并得到支撑。
叠加调节器3具有轴承模块25，该轴承模块具有用于可转动地支撑输入轴7的轴承26。在轴承模块25内部设置着转角传感器27，该转角传感器的输出信号用于控制或调节电的叠加驱动器15的换向。在一种替代的设计中，转角传感器27可以不设置在轴承模块25中，而是与转子19相邻地设置在转子19与轴式发电机18之间的区域中。该转角传感器27在图1中用虚线示出。
叠加驱动器15的换向由整体电子机构30控制，该整体电子机构接收转角传感器27的输出信号。整体电子机构30可以由多个组成部分构成，如图1中示意性地示出。此外，在一种替代的设计中，整体电子机构30可以作为行程建立控制器设置在叠加调节器的外部。
叠加调节器3可以配备有集成到叠加调节器中的转向角传感器28。具体地，转向角传感器28也设置在轴承模块25中，且被构造用于连续地测量输入轴7的转角位置，并把相应的信号发送至整体电子机构30。在一种替代的设计中，转向角传感器28设置在转向操纵机构2的区域中。
整体电子机构30包括叠加电子机构，该叠加电子机构根据转向角传感器28的信号且根据关于行驶状态的其它参数来调节叠加驱动器15，整体电子机构30从外面接收所述参数。
轴承模块25具有自己的壳体29。该壳体形成用于叠加调节器3的壳体16的顶盖，同时将壳体16密封。
附图标记清单
1 车辆转向机构
2 转向操纵机构
3 叠加调节器
4 转向传动机构
5 转向横拉杆
6 车轮
7 输入轴
8 输出轴
9 应力波传动机构
10 从动轴承
11 外环
12 内齿部
13 内环
14 外齿部
15 叠加驱动器
16 壳体
17 定子
18 轴式发电机
19 转子
20 轴式发电机轴承
21 传动轴
22 轴承
23 对中心轴
24 另一轴承
25 轴承模块
26 用于可转动地支撑输入轴7的轴承
27 转角传感器
28 转向角传感器
29 轴承模块25的壳体
30 整体电子机构
31 外环
32 内环
33 轴式发电机
34 球轴承
35 切面高度
36 齿廓基准线
37 部分圆
38 齿底
39 内环的内表面

Claims (34)

1.一种应力波传动机构，具有带内齿部的外环，带外齿部的柔性的内环在两个相对的位置与所述外环啮合，其特征在于：所述外环的部分圆直径与所述外环的齿圈厚度的比例处于15～20的范围内，特别是处于16～18的范围内，尤其为17.587；并且，
a.所述内环的齿部的齿具有8度～15度范围内的、或者11度～12度范围内的、或者11.615度的齿廓角，和/或，
b.所述外环的齿部的齿具有8度～15度范围内的、或者11度～12度范围内的、或者12.474度的齿廓角。
2.如权利要求1所述的应力波传动机构，其特征在于：所述柔性的内环的外齿部的齿数介于154和166个齿之间，或者恰好为160个齿；并且，所述外环的内齿部所具有的齿比所述柔性的内环的外齿部恰好多两个。
3.如权利要求1或2所述的应力波传动机构，其特征在于：所述外环具有3mm～8mm范围内的、特别是4mm～6mm范围内的、尤其是5mm的齿圈厚度。
4.如权利要求1～3中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：所述外环含有铁；和/或，所述外环由钢构成。
5.如权利要求1～4中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：
a.所述外齿部和所述内齿部分别具有0.4mm～0.7mm范围内的、或者0.5mm～0.6mm范围内的、或者0.55mm～0.57mm范围内的、或者0.56875mm的模数；
b.所述内环的外齿部具有90mm～92mm范围内的、或者90.5mm～91.5mm范围内的、或者91.0mm的部分圆直径；和/或，
c.所述外环的内齿部具有91mm～93mm范围内的、或者91.8mm～92.3mm范围内的、或者92.1375mm的部分圆直径。
6.如权利要求1～5中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：所述应力波传动机构具有1.1mm～1.3mm范围内的、或者1.18mm～1.22mm范围内的、或者1.20mm的偏移量。
7.如权利要求1～6中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：所述应力波传动机构具有轴式发电机，该轴式发电机借助轴承可转动地支撑在所述内环中。
8.如权利要求7所述的应力波传动机构，其特征在于：所述轴承具有11mm～13mm范围内的、或者12.1mm～12.4mm范围内的、或者12.26mm的切面高度。
9.如权利要求7或8所述的应力波传动机构，其特征在于：所述轴承的滚动体特别是滚珠具有8.5mm～8.9mm范围内的、或者8.7mm～8.8mm范围内的、或者8.731mm的滚动体直径。
10.如权利要求7～9中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：
a.所述应力波传动机构的由(偏移量/切面高度)算得的量值处于0.08～0.12的范围内，或者处于0.09～0.11的范围内；或者，
b.对于所述应力波传动机构而言，(偏移量/切面高度)＝0.0979。
11.如权利要求7～10中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：
a.所述应力波传动机构的由(偏移量/切面高度)x滚动体直径算得的量值处于0.7～1.0的范围内，或者处于0.8～0.9的范围内；或者，
b.对于所述应力波传动机构而言，(偏移量/切面高度)x滚动体直径＝0.855。
12.如权利要求1～11中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：
a.就所述应力波传动机构而言，所述偏移量与所述内环的部分圆直径的比例处于0.008～0.018的范围内，或者处于0.01～0.016的范围内；或者，
b.就所述应力波传动机构而言，所述偏移量与所述内环的部分圆直径的比例为0.0132。
13.如权利要求1～12中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：就所述应力波传动机构而言，.
a.所述内环的齿部的齿具有0.7mm～0.9mm范围内的、或者0.75mm～0.85mm范围内的、或者0.8mm的齿厚度；和/或，
b.所述外环的齿部的齿具有0.8mm～1.1mm范围内的、或者0.86mm～0.96mm范围内的、或者0.916mm的齿厚度。
14.如权利要求1～13中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：
a.就所述应力波传动机构而言，所述偏移量与所述内环的齿数的比例处于0.005～0.01的范围内，或者处于0.006～0.009的范围内；或者，
b.就所述应力波传动机构而言，所述偏移量与所述内环的齿数的比例为0.0075。
15.如权利要求1～14中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：
a.所述内环的齿圈厚度处于0.9mm～1.3mm的范围内，或者处于1.1mm～1.2mm的范围内；或者，
b.所述内环的齿圈厚度为1.128mm。
16.如权利要求1～15中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：
a.就所述应力波传动机构而言，所述偏移量与所述内环的齿圈厚度的比例处于0.9～1.2的范围内，或者处于1.00～1.12的范围内；或者，
b.就所述应力波传动机构而言，所述偏移量与所述内环的齿圈厚度的比例为1.06。
17.如权利要求1～16中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：
a.就所述应力波传动机构而言，所述偏移量与所述内环的齿的齿廓角的比例处于0.06～0.015的范围内，或者处于0.08～0.12的范围内；或者，
b.就所述应力波传动机构而言，所述偏移量与所述内环的齿的齿廓角的比例为0.103。
18.如权利要求1～17中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：
a.就所述应力波传动机构而言，所述偏移量与所述内环的齿的齿厚度的比例处于1.1～1.9的范围内，或者处于1.4～1.6的范围内；或者，
b.就所述应力波传动机构而言，所述偏移量与所述内环的齿的齿厚度的比例为1.50。
19.如权利要求1～18中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：
a.所述内环的齿部长度的切展线部分处于14％～34％的范围内，或者处于19％～19％的范围内，或者为24％；和/或，
b.所述外环的齿部长度的切展线部分处于16％～41％的范围内，或者处于21％～36％的范围内，或者处于26％～31％的范围内，或者为29％。
20.如权利要求1～19中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：所述柔性的内环的外齿部代替具有介于154～166个之间的齿，而具有308～332个齿范围内的齿数，特别是恰好具有320个齿；所述外环的内齿部具有相比于所述柔性的内环恰好多出4个的齿。
21.如权利要求20所述的应力波传动机构，其特征在于：所述外齿部和所述内齿部分别具有一个模数值，该模数值等于在权利要求2中提到的模数值的一半。
22.如权利要求1～19中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：所述内环代替在两个位置，而是在三个位置，与所述外环啮合；并且，所述柔性的内环的外齿部代替具有介于154～166个之间的齿，而具有231～249个齿范围内的齿数，特别是恰好具有240个齿；所述外环的内齿部具有相比于所述柔性的内环的外齿部恰好多出3个的齿。
23.如权利要求22所述的应力波传动机构，其特征在于：所述外齿部和所述内齿部分别具有一个模数值，该模数值等于在权利要求2中提到的模数值的2/3。
24.如权利要求1～19中任一项所述的应力波传动机构，其特征在于：所述内环代替在两个位置，而是在四个位置，与所述外环啮合；并且，所述外环的内齿部相比于所述柔性的内环的外齿部代替具有多出2个的齿，而具有恰好多出4个的齿。
25.一种促动器，具有被构造成根据权利要求1～24中任一项的应力波传动机构的叠加调节器且具有电机，该电机驱动所述应力波传动机构的轴。
26.如权利要求25所述的促动器，其特征在于：所述促动器构造成车辆转向机构的叠加调节器，该叠加调节器被构造和指定用于给利用转向操纵机构施加的转向运动叠加附加的转向运动。
27.如权利要求25或26所述的促动器，其特征在于：
a.所述电机的两个以上的线圈连接到共同的电机相上；和/或，
b.所述电机的至少一个线圈用至少两根相互平行地连接的金属线卷绕；和/或，
c.在至少一个定子齿上，特别是在全部的定子齿上，分别存在恰好17个绕组，或者，在至少一个定子齿上，特别是在全部的定子齿上，分别存在17个以上的绕组；和/或，
d.就所述电机而言，每个线圈数的线圈横截面大于1.4mm2；和/或，
e.所述电机的转子具有4个以上的极对；和/或，
f.所述磁铁的长度为20mm，或者，所述磁铁的长度超过20mm；和/或，
g.所述转子的外直径处于42mm～46mm的范围内，或者，所述转子的外直径为45mm；和/或，
h.所述磁铁的顶圆直径大于40mm。
28.如权利要求25～27中任一项所述的促动器，其特征在于：
a.所述电机和所述应力波传动机构相互同轴地布置；和/或，
b.所述电机和所述应力波传动机构共同地形成叠加调节器；和/或，
c.所述电机和所述应力波传动机构设置在共同的壳体中。
29.一种底盘，特别是用于汽车的主动式的底盘，具有根据权利要求1～24中任一项的应力波传动机构和/或根据权利要求25～28中任一项的促动器。
30.一种车辆转向机构，具有根据权利要求1～24中任一项的应力波传动机构和/或根据权利要求25～28中任一项的促动器。
31.如权利要求30所述的车辆转向机构，其特征在于：所述促动器作为叠加调节器具有输入轴和传动轴，该输入轴与所述转向操纵机构机械地连接，该传动轴被所述电机驱动、与所述应力波传动机构的轴式发电机机械地连接、与所述输入轴同轴地布置。
32.一种汽车，具有根据权利要求1～24中任一项的应力波传动机构和/或根据权利要求25～28中任一项的促动器和/或根据权利要求29的底盘和/或根据权利要求30或31的车辆转向机构。
33.一种机动的活节，用于连接可编程的自动移动机的两个可彼此相对移动的支撑件，该活节具有根据权利要求1～24中任一项的应力波传动机构和/或根据权利要求25～28中任一项的促动器。
34.一种可编程的自动移动机，具有根据权利要求1～24中任一项的应力波传动机构和/或根据权利要求25～28中任一项的促动器和/或根据权利要求33的机动的活节。
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