CN1478183A - 行星齿轮装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种行星齿轮装置，包括一个与传动装置主轴线(4)同轴可驱动旋转地支承的太阳齿轮(2)、一个固定在外壳(12B)内的空心齿轮(14)以及一个可旋转地装在外壳(12A、12B)内的行星齿轮架(22)，在行星齿轮架上沿圆周分布和可旋转地支承多个行星齿轮(16)，它们同时与太阳齿轮(2)及空心齿轮(14)处于齿啮合状态，其中，行星齿轮架(22)构成从动装置，并与一从动侧的输出轴(24)一起在外壳内部通过一个由第一径向止推轴承(26)与第二径向止推轴承(28)组成的轴向安装的径向止推轴承对支承。本发明建议，至少第一径向止推轴承(26)以其内环(30)固定在外壳(12A)内并以其外环(32)随行星齿轮架(22)一起旋转并由其压力线(34)构成一压力锥，它的锥顶(36)背对第二径向止推轴承(28)。

Description

行星齿轮装置
本发明涉及一种按主权利要求前序部分所述的行星齿轮装置。
这类行星齿轮装置，其中行星齿轮架构成从动装置以及与从动侧的输出轴一起通过一个轴向安装的径向止推轴承对支承，于此恰当的是，在输出轴上传递大的力和回转力矩。这种传动装置与一台装上的电动机组合主要在自动化技术中应用，其中在从动轴上例如装一小齿轮或用于齿形皮带的皮带轮。通过同轴向安装的径向止推轴承对支承输出轴和行星齿轮架，在轴承之间加上适当的预紧力可获得很高的刚度和支承精度。
在通过一个轴向安装的径向止推轴承对支承时，在两个所安装的轴承的所谓X型布局(X-Anordnung)和所谓的O型布局(O-Anordnung)之间原则上是不同的。在X型布局中，通过滚动体延伸并与旋转轴线相交的压力线构成压力锥，它们的锥顶互相面对。在O型布局中，轴承对两个轴承的压力锥的锥顶彼此背对。
X型布局几乎总是为便于装配，降低制造费用和一目了然的结构提供最佳的前提条件，因为径向止推轴承对的两个轴承可分别以其内环及其外环按这样的方式装配，即，在构件上当轴承压入时起止挡作用的轴向定位面，以后在工作中还可以承受轴向工作负荷，以及由此通常不必再设置和安装其他用于轴承内环和外环的轴向保险构件。当然，在X型布局中，轴承动力学有效的轴承距离，亦即压力锥锥顶的间距小于两个轴承的轴向距离。但原则上希望有尽可能大的轴承动力学有效的轴承距离，以达到高的承载能力和刚度以及输出轴的准确运行。例如在未先公开的DE 199 56 789 A1中表示了一种传动装置，其中行星齿轮架或输出轴通过按X型布局的轴承对支承。由于上面论及的X型布局的特性，在这种传动装置中，两个所安装的轴承布置在行星齿轮平面的两侧或行星齿轮组的两侧，因此总体上可以是一种轴向结构长度短的传动装置。
相比之下，O型布局提供更有利的轴承动力学有效的轴承距离，它大于两个轴承结构上的轴向距离，因此对于能达到的承载能力及刚度以及驱动轴的准确运行方面都是有利的。但轴承按O型布局安装在行星齿轮平面的两侧是很成问题的，因为在这种情况下当压入轴承时压入运动的方向始终与以后轴承工作负荷的方向相反。因此需要轴承内环和外环无间隙的轴向保险构件，它们难以安装以及增大了结构空间的需求。在装配时轴承间隙或轴承预紧力的准确调整很麻烦和容易带来问题。
EP 0 687 36 A1公开了一种行星齿轮装置，其中输出轴通过一个按O型布局的轴承对支承。在此传动装置中，轴承对的两个轴承并列地设在沿轴向真正的行星齿轮装置的从动侧。两个轴承的内环相邻地装在输出轴的一个轴段上并用一螺母预紧，而在下沉的外壳孔处的定位面支承着外环的凸肩。在这里存在的缺点是传动装置沿轴向总体上需要更大的结构空间，因为轴承对的两个轴承在空间上必须安装在从动侧的行星齿轮组旁边，而在输入轴的区域内却留下了未被利用的现成的结构空间。由于两个轴承小的轴向间距，尽管是O型布局轴承动力学有效的轴承距离仍然很小。
因此本发明的目的是提供一种行星齿轮装置，其中，一个轴向排列的径向止推轴承对的轴承按这样的方式布置，即，应能类似于轴承按X型布局安装的传动装置达到便于装配、低的制造费用和总体上一目了然的结构，与此同时与在X型布局的情况下相比应达到更高的承载能力和刚度以及更准确地运行。
从一种具有主权利要求前序部分所述特征的行星齿轮装置出发，其中，行星齿轮架与从动侧的输出轴一起共同通过一个沿轴向排列的由第一径向止推轴承和第二径向止推轴承组成的径向止推轴承对支承，上述目的采取下列措施达到：至少第一径向止推轴承以其内环固定在外壳内以及以其外环随行星齿轮架一起旋转并由其压力线构成一压力锥，它的锥顶背对第二径向止推轴承。
本发明有利的设计通过从属权利要求说明。
在按本发明的行星齿轮装置中，行星齿轮架或输出轴可以与在具有X型布局的传动装置中同样有利的方式装配，在这里当然轴承动力学(1agerkinematisch)有效的轴向距离大得多。
按本发明的一种有利的设计，第一径向止推轴承设在一个通过行星齿轮延伸的轴向行星齿轮平面的一侧，以及第二径向止推轴承设在此行星齿轮平面的另一侧。这种设计在结构长度短的同时提供了很大的轴承动力学有效的轴向距离。
若应由输出轴能承受很大的回转力矩，则两个轴承可布置成，将它们的内环固定在外壳内以及外环随行星齿轮架一起旋转，此时两个压力锥的锥顶彼此背对，由此获得与在O型布局时同样的轴承动力学特性。
但下列设计往往也已经足够了，即，只是令第一径向止推轴承以其内环固定在外壳内以及第二径向止推轴承以其内环随行星齿轮架一起旋转和以其外环固定在外壳内，在这种情况下第二径向止推轴承通过其压力线构成一压力锥，它的锥顶面朝第一径向止推轴承。由此造成压力锥的一种平行的布局，所以，当采用相同的轴承时，轴承动力学有效的轴向距离与轴承实际上的轴向距离相等。
在这顶设计的一种实施形式中，两个径向止推轴承的压力锥的锥顶背对传动装置的从动侧，由此获得一种简单的结构。在另一种实施形式中，两个径向止推轴承的压力锥的锥顶面朝传动装置的从动侧，所以轴承基线有利地朝输出轴方向移动。
因为行星齿轮架在外壳内部旋转，所以有必要采取措施以便有可能将外环配属于行星齿轮架以及将内环能配属于外壳。按有利的方式这一点可这样实现：为了安装径向止推轴承的外环，行星齿轮架有一个管状延伸段，和/或，为了安装此径向止推轴承的内环，外壳有一个圆柱形延伸段，它被外壳中的一个环形槽环绕，环形槽安装此径向止推轴承和至少部分行星齿轮架的管状延伸段。
借助附图进一步说明本发明和其他有利的详情。其中：
图1按本发明的传动装置第一种实施形式；以及
图2按本发明的传动装置第二种实施形式。
图1中用2表示一个与传动装置主轴线4同轴的太阳齿轮。太阳齿轮2与太阳齿轮轴6旋转固定地连接，太阳齿轮轴有一个安装区8，用于图中未表示的可通过法兰装在电机法兰10上的电动机的一根图中未表示的电动机轴。行星齿轮装置的外壳由两个外壳部分12A、12B组成。在外壳部分12B内加工了一个空心齿轮14。多个行星齿轮16(图中只表示了其中之一)通过行星齿轮轴承20可旋转地支承在行星齿轮销柱18上。行星齿轮销柱18或行星齿轮16分布地布置在行星齿轮架22的圆周上以及与太阳齿轮2和空心齿轮10同时齿啮合。行星齿轮架22构成从动装置并与输出轴24设计成一体。但行星齿轮架和输出轴也可以通过旋转固定和有抗弯刚性的连接装置连接。行星齿轮架22或输出轴24通过轴向安装的由第一径向止推轴承26和第二径向止推轴承28组成的径向止推轴承对支承在外壳内部。在图示的实施形式中采用圆锥滚柱轴承，它们特别能承载。但所安装的支承装置也可以通过径向止推滚珠轴承或甚至彼此相对安装的深槽球轴承来实施。同样有可能的是，采用一种圆锥滚柱轴承、径向止推滚珠轴承和深槽球轴承的组合。重要的是，轴承对的两个轴承能彼此相对地沿轴向安装。
为了密封传动装置内腔，在输入轴6的输出轴24上设径向轴密封圈38、40。
按本发明，第一径向止推轴承26以其内环30固定在外壳12A内以及以其外环32随行星齿轮架22一起旋转。为了达到尽可能大的轴承动力学有效距离，将径向止推轴承26安装成，使之以其压力线34构成一压力锥，它的锥顶36背对第二径向止推轴承28。
也可以这样获得大的轴向距离，即，将第一径向止推轴承26安排在通过行星齿轮16延伸的轴向行星齿轮平面42在图1中的右侧，而将第二径向止推轴承28设在行星齿轮平面42的另一侧。在图1中，第二径向止推轴承28按在一种具有X型布局的传动装置中相同的方式安装。在这里，第二径向止推轴承的内环44随行星齿轮架22和输出轴24一起旋转，而外环46固定在外壳12B内。此轴承的压力线48构成一个压力锥，其锥顶面朝第一径向止推轴承26。
因此，图示的轴承布局既不同于X型也不同于O型布局，而是由X型和O型布局构成的一种组合。尽管由压力线34、38构成的压力锥同样定向，但这两个轴承28、26仍彼此相对地安装和可以预紧。
两个压力锥的锥顶36、50背对通过输出轴24体现的传动装置的从动侧。行星齿轮架22为了安装第一径向止推轴承26的外环24有一个管状延伸段52，它设有一台阶54。外壳部分12A为了安装第一径向止推轴承26的内环30有一个圆柱形前伸段56。此前伸段被外壳部分12A中的一个环形槽58环绕，环形槽安装第一径向止推轴承26和至少部分行星齿轮架22的管状延伸段52。在外壳部分12A内的圆柱形前伸段56有一个与传动装置主轴线4同轴的孔60，它用于安装贯穿的主动轴6用的滚珠轴承62。
为便于装配，外壳由两个外壳部分12A、12B组成，其中第一径向止推轴承26装在第一外壳部分12A中，以及第二径向止推轴承28装在第二外壳部分12B中。为了在外壳部分12A、12B之间密封设密封装置64。
安装次序与在具有X型布局的传动装置中相同。首先将第一径向止推轴承26的内环30套到轴向前伸段56上直至止挡。下一步，将其中已将外环32同样一直压到止挡54的行星齿轮架安装到位。行星齿轮架已装上第二径向止推轴承的内环44，它同样压在轴承座上直到止挡。在下一个安装步骤中，外壳部分12B带着已装在其中的第二径向止推轴承外环46安装就位，并通过图中未表示的螺钉与外壳部分12A固定在一起。在这里所安装的径向止推轴承26、28的预紧可按简单的方式通过恰当的定距件调整，定距件安装在轴承内环或外环的轴向端面或两个外壳部分12A、12B之间。
在图示的实施形式中，两个圆锥滚柱轴承26、28是相同的零件。但也可以毫无问题相应地采用彼此不同的结构尺寸或与径向止推轴承不同的结构形式。
在与电动机组合时，此电动机直接或通过前置的传动级驱动太阳齿轮2并通过法兰装在传动装置外壳上，造成一种用于高负荷输出轴24的可方便地装配的短结构驱动单元。
图2在相同的位置采用与图1中一样的标号表示本发明的一种实施形式，其中第二径向止推轴承28也以其内环44固定在外壳12B内以及以其外环46随行星齿轮架22一起旋转并通过其压力线构成一压力锥，它的锥顶50背对第一径向止推轴承26。这两个径向止推轴承为了达到最大轴承动力学有效的轴承距离按O型布局设置，在这里装配和预紧力的调整可以与在传统的具有X型布局的传动装置的情况下同样简便地完成。外壳由三部分构成。在安装两个径向止推轴承26、28的外壳部分12A与12B之间设一第三外壳部分12C，其中可加设空心齿轮14。
               附图标记表2太阳齿轮                   4传动装置主轴线6输入轴                     8安装座10法兰                      12A外壳部分12B外壳部分                 12C外壳部分14空心齿轮                  16行星齿轮18行星齿轮销柱              20行星齿轮轴承22行星齿轮架                24输出轴26径向止推轴承              28径向止推轴承30内环                      32外环34压力线                    36锥顶38径向轴密封圈              40径向轴密封圈42行星齿轮平面              44内环46外环                      50锥顶52延伸段                    54台阶56前伸段                    58槽60孔                        62滚珠轴承64密封装置

Claims (12)

1.行星齿轮装置，包括一个与传动装置主轴线(4)同轴的可驱动旋转地支承的太阳齿轮(2)，一个固定在外壳(12B)内的空心齿轮(14)以及一个可旋转地装在外壳(12A、12B)内的行星齿轮架(22)，在行星齿轮架上沿圆周分布和可旋转地支承多个行星齿轮(16)，它们同时与太阳齿轮(2)及空心齿轮(14)处于齿啮合状态，其中，行星齿轮架(22)构成从动装置，并与一从动侧的输出轴(24)一起在外壳(12A、12B)内部通过一个由第一径向止推轴承(26)与第二径向止推轴承(28)组成的轴向安装的径向止推轴承对支承，其特征为：至少第一径向止推轴承(26)以其内环(30)固定在外壳(12A)内并以其外环(32)随行星齿轮架(22)一起旋转并由其压力线(34)构成一压力锥，它的锥顶(36)背对第二径向止推轴承(28)。
2.按照权利要求1所述的行星齿轮装置，其特征为：所述第一径向止推轴承(26)设在一个通过行星齿轮(16)延伸的轴向行星齿轮平面(42)的一侧，以及所述第二径向止推轴承(28)设在此行星齿轮平面(42)的另一侧。
3.按照权利要求1或2所述的行星齿轮装置，其特征为：所述第二径向止推轴承(28)以其内环(44)固定在外壳(12B)内并以其外环(46)随行星齿轮架(22)一起旋转并由其压力线构成一压力锥，它的锥顶(50)背对第一径向止推轴承(26)。
4.按照权利要求1或2所述的行星齿轮装置，其特征为：所述第二径向止推轴承(28)以其内环(44)随行星齿轮架(22)一起旋转并以其外环(46)固定在外壳(12B)内并由其压力线(48)构成一压力锥，它的锥顶(50)面朝第一径向止推轴承(26)。
5.按照权利要求4所述的行星齿轮装置，其特征为：两个径向止推轴承(26、28)压力锥的锥顶(36、50)背对此传动装置的从动侧。
6.按照权利要求4所述的行星齿轮装置，其特征为：两个径向止推轴承(26、28)压力锥的锥顶(36、50)面向此传动装置的从动侧。
7.按照前列诸权利要求之一所述的行星齿轮装置，其特征为：为了安装径向止推轴承(26)的外环(32)，行星齿轮架(22)有一个管状延伸段(52)。
8.按照权利要求7所述的行星齿轮装置，其特征为：为了安装径向止推轴承(26)的内环(30)，外壳(12A)有一圆柱形的前伸段(56)，它被外壳(12A)中的一个环形槽(58)环绕，环形槽(58)容纳此径向止推轴承(26)和至少一部分行星齿轮架(22)的管状延伸段(52)。
9.按照权利要求8所述的行星齿轮装置，其特征为：所述圆柱形前伸段(56)有一个与传动装置主轴线(4)同轴的孔(60)，它容纳一个用于一贯穿的主动轴(6)的轴承(62)。
10.按照前列诸权利要求之一所述的行星齿轮装置，其特征为：外壳由至少两个外壳部分(12A、12B)组成，其中，第一径向止推轴承(26)装在第一外壳部分(12A)内，以及第二径向止推轴承(28)装在第二外壳部分(12B)内。
11.按照前列诸权利要求之一所述的行星齿轮装置，其特征为：第一和第二径向止推轴承(26、28)是同样的零件。
12.带有一个按照前列诸权利要求之一所述的行星齿轮装置的驱动部件，其中，太阳齿轮(2)可直接或通过一前置的传动级被一电动机驱动，以及，电动机通过法兰装在传动装置外壳(12A)上。
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