CN1429322A - 谐波传动装置和用于该传动装置的内齿轮 - Google Patents

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Abstract

这种特别耐用的谐波传动装置的内齿轮以链条的方式由单个相同的基本上为实心的径向推杆(21)通过可成对连接的侧面连接型材(30，31)转动铰接地组成，每个推杆都装有一个径向可弹性压紧的空心端头(26)。从工艺上讲，推杆的几何结构可以采用低密度的刚性热塑性材料注塑而成，尺寸精确度相当高，可以低成本大量生产，从而使得采用不同数量的推杆装配的内齿轮也具有惯性小的特征。每个推杆(21)都在足部(23)被径向支承在传动芯上时因材料的组合而具有良好的滑动摩擦性和磨耗性并具有很大的耐热变形性。

Description

谐波传动装置和用于该传动装置的内齿轮
本发明涉及如各独立权利要求的前序部分所述的谐波传动装置和用于该传动装置的内齿轮。
DE-PS1182011公开了这样一种具有内齿轮的谐波传动装置，该内齿轮由包住一弹性钢套筒的扇形齿轮的链节构成，该弹性钢套筒由凸轮上的轴承辊支承，该凸轮通过一个设置在其内部的借助于中心轴驱动的行星齿轮结构进行旋转。
这种作为具有与主动轴同心的从动轴的、较大减速且自行制动的***、也被称为谐波传动装置或环形韧带传动装置的谐波传动装置的功能的依据是，一个旋转的所谓的谐波发生器(即这里所述的凸轮)使也被称为柔性带的内齿轮-皮带(这里所述的链条，其链节啮合在其外弧面上)径向旋转变形，并由此将这个轮圈的外壳面部分旋转着向外压靠一个固定且形状稳定的支承环的圆周略大的空心圆筒内壳面。因此，内齿轮本身或作为可旋转轮圈置于其上的轮箍力相合地滚压在摩擦面上或(正如这里看到的)形状锁合地滚压在支承环中的啮合齿上，从而使该轮子及其轮箍按照圆周差的比例旋转得比马达驱动的轴发动机的传动芯慢。
这种比传动大大减慢了的旋转运动优选通过轮圈形轮箍的外啮合齿传递给另一个外环的、与支承环同心但不固定的从动环的内啮合齿上，从而还可因圆周(齿数)不同而再次减低旋转速度。轴发动机的传动一般是通过一个同心的、法兰连接的、高转速的且因此费用低廉的低压-直流马达进行，这样其旋转就按照大转矩减速到很缓慢的旋转运动中。
在由德国实用新型29614738公开的并在H.Him先生的文章“Genial einfach”(KEM传动技术1996年11期)中详细叙述的结构形式中，该谐波传动装置没有产生很大噪声的、容易磨损的和涉及许多装配要求的零部件的昂贵链条和行星齿轮结构，而是用非常少的塑料注塑件制成。作为轴发动机，一个非圆形的(在轴向截面中大致是三角形或优选是椭圆形)传动芯在一个可径向变形的内齿轮的轮毂中同心地转动。在被传动芯作径向变形的轮毂和同样可径向变形的、外部啮合的内齿轮轮箍之间形状稳定的轮辐起的作用是，它的外啮合齿根据其径向旋转变形只是通过一个限制在里面滚压的弧形件与支承环的内啮合齿啮合。为了减少一方面从传动芯和另一方面从内齿轮轮毂相对转动的塑料外壳面配合时产生的热摩擦，可以嵌入一个金属轴环形状的滑动轴承，它在偏心旋转传动芯的影响下同样发生偏心旋转变形(也就未按照联动装置分类对静止啮合的链环起到承载作用)。在塑料结构上中间组织处的滑动轴承结构将传动芯和内齿轮-轮毂之间的相对旋转分为两级，另外因塑料对金属通常有较好的摩擦比，可以减少摩擦损失，也就是减少了这个实际上完全由塑料/注塑部件小型化制成的、加密封壳的谐波传动装置内可造成损失的热量。可是对在持续负荷下变形的轴环的高交应力性提出了较高的要求，而且将它装入这样一个小规格的谐波传动装置中后导致生产成本明显提高。此外由于这种谐波传动装置的减速比较高，所以总是首先在传动范围内出现功能上的不良过热。
在这些公开出的用塑料-注塑件制成的小型谐波传动装置中，它通常连接高转速的且因此费用低廉的低电压-直流电动机，内齿轮是一个整体注塑件，它在一个径向变形的轮毂和同样也是径向变形的、外啮合轮箍之间具有形状稳定的辐条形状的径向推杆，由于在径向截面中有不同材质，这就限制了工艺上要求很高的注塑技术。由此而证实，如果想要通过更换不同圆周的内齿轮来满足实际出现的传动要求的话，应使用不同设计方案，由于费用过高使得在经济上处于劣势。
因此，本发明的任务在于，在保留了其设备方面和应用方面优点的前提下进一步改进在先公开的谐波传动装置，简化其结构，特别是在降低生产成本的情况下通过内齿轮的有利造型使与此有关的部位变得更灵活。
按本发明可以这样来完成所提出的任务，即，按类型设计的谐波传动装置或其内齿轮都具有各独立权利要求所述的特征。此后，在一定程度上根本没有取得实际意义的由按种类形成的链条结构组成弧齿的方案与由同样是在先公开的但完全是另外一种形式的注塑件构成轮辐的方案按以下发明方式相结合，这种内齿轮是用不定数量的几何结构彼此相同的单个推杆组装而成，推杆利用其柄部的足端相靠近地径向支承在传动芯的外壳面上，并具有与此相对的径向可弹性压紧的端头，由此还由轴发动机较大的延长半径且因此从一个所设想的圆弧径向略向外推一点，紧靠轴向相互靠近的外环(支承环和从动环)的空芯圆筒状内壳面上。可以直接相互有间距地靠近柄部端头的外壳面上，形成内齿轮的外啮合，或者将柄部端头当作一个在切线方向中延展的、具有外啮合齿的单个柔韧带支承架。在后一种情况中柔韧带可滚压在内齿轮上，内齿轮本身不需要围绕传动轴转动。
大致在横向中心，每个推杆的柄部都有两个短臂，其在用于铰接的连接型材中自两侧邻靠的推杆端部具有沿周边邻靠的臂。因此，用来组成内齿轮的每个推杆在与传动轴有关的横截面中具有西罗马的十字形，在垂直梁(Vertikalbalken)上方构成朝向推杆端头的三角形扩张。
根据本发明，这样一台谐波传动装置中机械性能要求很高的内齿轮是用单个的彼此间相同的通常是实心的径向推杆构成，它们中的每一个都设置了一种径向可弹性压紧的空心端头，借助于成对连接的优选是不同的但是要相互补充完善的侧面连接型材可旋转铰接在一起。从工艺上讲，推杆的几何结构可以采用低密度的刚性热塑性材料注塑而成，尺寸精确度相当高，可以低成本大量生产，从而使得采用可变数量的推杆装配成的内齿轮也具有惯性小的特征。每个可在纵方向上移动的推杆在足部大致径向支承在轴发动机上时根据材料的结合具有良好的滑动摩擦性和磨耗性，特别是在足部区中具有很大的抗热变形性。
有关本发明其它的细节和附加的改进可以参照本发明下面优选实施例的说明和其它权利要求以及特别是关于轴发动机支承的补充，并可参照我们目前两个具有相同名称的平行申请。
唯一附图近似地按正确比例进行了放大，但限制在功能本质上，示出了一幅本发明在固定于谐波传动装置内的支承环上的、由许多彼此相同的单个推杆制成的内齿轮的正面图。
从图中可以看出一个轴向截面，该截面直接在同心的、被形状稳定的非圆形传动芯14轴向穿过的、可径向变形的并在该示例中作外啮合的内齿轮15的前端13之前穿过一个谐波传动装置12的加硬壳的支承环11。在通常如图所示为椭圆形的横截面中，相对内齿轮15同心旋转的传动芯14再次同心但抗旋转地嵌接一个传动轴16，其中直接关系到一个传动机构的加长马达轴(在截面图中看不到，大概作为电动机和液态发动机同心地位于绘图面上)。由传动芯14在截面中产生非圆形变形的内齿轮15只是沿着外壳面17充分宽地径向向外延伸的弧形件加长了传动芯14的较大半径，如图所示，通过径向啮合齿19/20与固定支承环11的形状稳定的空心圆柱体的内壳面18形状锁合地回转连接。内齿轮15连同传动芯14在绘图平面下轴向延伸向一个更宽的，轴向邻近在图中可以看到的支承环11的外环，但是设置的这个环不是固定的，而是作为强力支承的传动装置12的同心从动环与内齿轮15的啮合齿19一同转动。
轴向长且径向宽的、可径向变形的内齿轮15是由一些彼此相同、环形相靠、可移动地相互连接的单个推杆21组成。每个推杆21特别由一个长方形的、大致超过传动芯14轴向长度延伸的柄部22构成，其沿产形(Erzeugenden)具有足部23，且就设备轴24而言，被径向地支承在传动芯14的截面中呈非圆形的外壳面25上。与足部23的自由前端相对，每个柄部22都终结于与其相对的特别是径向弹性压紧的端头26。它主要是具有一个与轴平行的超过传动芯14长度的并从而超过柄部22的轴向平行深度的空心筒-部分的横截面，在与柄部22的足部23相对的连接扇形侧壁27的端部上设有软弯曲过渡。它的边缘上有些弹性地扩大，如果从正面连接这个径向对壁27-27的端头26的弧形壁32因向支承环11压紧而在径向上也被压紧了一些(并由此而压平)，以使啮合齿19/20在此更可靠地嵌接。在该实施例中，内齿轮15不能承载转动的柔性带，而按序间隔开的弧形壁32本身充当不连续的、按照弧形外啮合齿19装配的，与内齿轮15转动固定连接的轮箍。
按周边顺序与推杆21的侧支承相对且由此一起进行其圆形定位和活动连接装配的内齿轮15，可借助于侧面相互对立的，在柄部22优选为整体造型的短臂28-29来实现，短臂各自终止于在轴向上相对设置的连接型材30、31处。如果在此涉及到与轴平行定向的环，这些环总是成对重叠设置的，就可以很容易地通过一个平行轴线穿过的回转销钉相互铰接在一起，并因许多链节状相互铰接的推杆21首先松动地装配在一起而制成了轴向较长且径向较厚的、在轴横截面中在一定限度内变形的内齿轮15。可以在一定程度上为适合给定支承环11内壳面18的直径，通过内齿轮15与连接推杆21相互间的数量来改变其圆周。从而推杆端头23的外弧不总是处于一个中心对准内壳面18的弧线上，没有干扰，因为在齿轮啮合19/20的范围内，端头26在其弧形壁32变形时可径向压入内壳面18并由此始终产生良好的同步形状锁合19/20。
在与内齿轮15相互靠近的推杆之间设计成可直接插接的、像按钮似的连接方式会更简单，而且从生产工艺上讲同样也有利于自动化。为此每个摊杆21都装有一个例如位于或终结于绘图平面之下的臂28和一个位于或终结于绘图平面之上的另一臂29，它们的长度例如比推杆21平行于设备轴24的长度的一半短一点儿。臂28作为连接型材30在其自由端装有一个与轴平行的盲孔，另一臂29作为连接型材31装有一个与轴平行的销钉以嵌接到该孔里。然后为了安装内齿轮15，仅需依次平行于轴24用其销钉将推杆21***现有推杆21(或完全相反)的孔里，以便形成推杆21-21的链节且相对于内齿轮15将其封闭。

Claims (7)

1.谐波传动装置(12)，具有一个围绕其轴(24)转动的传动芯(14)，该传动芯为非圆形截面，以在直径较大的、形状稳定的支承环(11)中同轴滚压一系列围绕它的可径向变形的轮箍形相互铰接的弧形件，其特征在于，内齿轮(15)由单个轮辐形状的径向定位的推杆(21)组装而成，其推杆柄部(22)具有足部(23)，该足部在轴(24)的横向上支承在该传动芯(14)的外表面(25)上，与端头(26)相对，它们各自具有弧形壁(32)，且大致在其间的中心部位装有连接型材(30，31)，该连接型材为使推杆(21)相互铰接而从侧面沿周边方向伸出。
2.用于如权利要求1所述的谐波传动装置的内齿轮(15)，其特征在于，它由在圆弧中相互邻靠着铰接的各个推杆(21)制成，为使相互间彼此铰接，该推杆各自的柄部(22)在其足部(23)和其端头(26)之间的大致中心部位装有从侧面沿周边方向伸出的连接型材(30，31)。
3.如权利要求2所述的内齿轮，其特征在于，推杆(21)两侧的连接型材(30，31)平行于旋转轴(24)相对偏心地在推杆(21)的中心区中被设计在比推杆(21)径向长度短的沿周边伸出的臂(28、29)的自由前端上。
4.如上述权利要求所述的内齿轮，其特征在于，连接型材(30，31)是接纳回转销钉的环。
5.如上述权利要求所述的内齿轮，其特征在于，一个推杆(21)的连接型材(30，31)一方面是与轴平行的孔，另一方面是一个嵌接到这样一个孔中的与轴平行的销钉。
6.如从第二项开始的上述权利要求所述的内齿轮，其特征在于，各个柄部(22)相对于朝向传动芯(14)和内齿轮(15)的旋转轴(24)的足部(23)装有一个周边扩展的、径向涉及旋转轴(24)的可弹性压紧的端头(26)。
7.如上述权利要求所述的内齿轮，其特征在于，每个推杆(21)的端头(26)根据与轴平行延伸的空心筒截面的形式设计为空心体，其从柄部(22)沿周边分开的侧壁(27)通过弧形壁(32)相互连接到其从旋转轴(24)前指的前端，从而形成了内齿轮(15)弹性变形的外壳面(17)的一个截面。
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