本发明设计一种齿轮机构和一种用于生产齿轮机构的方法。
背景技术：
在现有技术中，包括可径向移动地支承在齿架中的齿的齿轮机构是众所周知的。为了对齿进行驱动，使用具有造型的驱动件，诸如凸轮盘。齿与齿部系统啮合，因而在具有齿的齿架与齿部系统之间产生相对运动。此处，齿部系统和齿之间的相对运动比具有造型的驱动件的运动小至少一个数量级。通过这种方式，可以实现高增速传动比；在DE 10 2007 011 175 A1中公开了这样的齿轮机构的一个实例。
然而，对于一些申请，在如引用的申请文件中所描述的公知齿轮机构中，在一些情况下的关键点是齿轮机构的空间要求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供与现有技术中已知的齿轮机构相比改进的齿轮机构，用于仅有较小空间的一种齿轮机构以及特别地一种用于有诉求的相应的齿轮机构的生产方法。
这个目的通过根据权利要求1所述的齿轮机构和根据另一独立权利要求的用于生产齿轮机构所述的方法得以实现。有益的发展和实施例出自从属权利要求和本说明书。
本发明的一个方面涉及一种齿轮机构，特别是涉及一种同轴齿轮机构或线性齿轮机构，该齿轮机构具有齿部系统、具有径向地定向的导向的齿架、为了与齿部系统啮合收纳在导向中的齿，其中，齿沿着它们的纵轴方向相对于齿架可径向移动地支承在导向中、用于径向驱动齿的凸轮盘、具有第一齿架部分和第二齿架部分的齿架。
本发明的另一方面涉及在本文中描述的典型的实施例之一中的用于齿轮机构的生产方法。
本发明的实施例特别地涉及同轴齿轮机构。本发明的齿轮机构通常包括作为驱动件的内部凸轮盘和具有内齿部系统的内齿轮或具有内部造型的外部驱动件和在外部驱动件的情况下提供齿部系统的内部大齿轮或内部齿条。实施例的配置涉及用于将旋转转换为线性运动的线性齿轮机构。典型地，表达方式“凸轮盘”一般可理解为，对应的组件不需要必须与圆盘相似。相反，凸轮盘也可以是驱动轴的部分或可以具有伸长的幅度，特别是具有多个区段。这样的一个或多个区段可以具有改变的半径，因而满足凸轮盘的功能。其它区段可以具有其它功能并且，例如，可以是圆柱形的或可以设置有侧边，例如，用于扭矩的传递。典型地，表达方式凸轮盘主要涉及该组件的功能，即，提供周向的造型，从而，例如，根据驱动轴的角度位置和因此根据凸轮盘的角度位置，沿着径向方向驱动齿或允许导向中的齿的滑回。
齿部系统是典型的圆周齿部系统。齿或齿的齿顶与齿部系统啮合，齿典型地相对齿架可线性径向移动地支承。此处，“线性径向”通常意味着：存在沿着径向方向的导向，该导向只允许齿沿着径向方向运动。典型地，由于导向，齿能够沿着一个确切的方向线性移动，例如，由于齿沿着移动方向在限定区段长度上方具有恒定的横截面的事实，齿架同样具有用于具有恒定的横截面的齿的一个开口。通常齿分别沿着确切的一个方向可移动地支承在齿架中，典型地沿着齿的纵轴的方向。此外，在典型的实施例中，齿相对于齿架围绕齿轮机构的纵轴的旋转自由度受阻。例如，这可以通过齿在齿架中沿着径向方向的线性导向得以实现。通过这样的方式，齿连同齿架围绕齿轮机构的纵轴旋转，但是不相对于齿架。
在根据本发明的齿轮机构的典型实施例中，齿的至少部分具有抗弯的配置。此处，表达方式“抗弯的”典型地在技术上理解，换言之，由于齿的材料的刚度，齿的弯曲非常小，从而使得齿的弯曲对于齿轮机构的运动来说至少基本上可忽略不计。抗弯的齿包括特别是由金属合金，特别是钢或钛合金、镍合金或其他合金制成的齿。此外，特别是在齿轮机构中，也可以设置由塑料制成的抗弯的齿，在齿轮机构中，下列部件中的至少一个也同样是由塑料制成的：内齿轮或大齿轮上的齿部系统、齿架和驱动件。在本发明的典型的实施例中，齿架和齿由金属合金制成，或者此外齿部系统，或者此外附加地驱动件也由一种金属合金制成。这样的齿轮机构的优点是它们极其抗扭并且负载能力高。由塑料制成的齿轮机构的益处是它们具有较低的重量。表达方式“抗弯的”特别地意味着围绕齿段的横轴的抗弯刚度。这特别地意味着，如果将齿视为从齿根至齿顶的柱，那么存在至少基本上排除了齿顶和齿根之间的弯曲变形的抗弯刚度。通过该抗弯刚度实现了齿轮机构的极高的承载能力和抗扭刚度。
在典型的实施例中，在齿和凸轮盘之间布置枢转段，该枢转段支承在一个抗磨轴承上，该抗磨轴承转而位于该凸轮盘上。有益的实施例包括布置在凸轮盘和各至少一个齿之间的一个枢转段。该枢转段使齿可能相对于凸轮盘的表面或可能相对于枢转段倾斜。确切的一个齿，特别是确切的一个平齿或确切的一个圆齿，或两个齿或两个以上的齿典型地支承在一个枢转段上。支承在一个枢转段上的多个齿典型地沿着轴向方向彼此紧挨着地布置成一列。平齿典型地沿着齿轮机构的纵轴方向，通过其更长的横向幅度定向。
典型地，齿分别松动地连接至对应的枢转段。优选的枢转段包括防止齿从枢转段的滑动或防止枢转段沿着至少一个方向的滑动的造型。应该考虑，通过这样的方式，枢转段经由导向的齿相对于齿架沿着周向方向保持在它们的位置中。例如，这样的造型可以是嵌接在一个凹坑内的一个滚珠。枢转段可以具有一个滚珠或一个凹坑。
枢转段优选地具有彼此相对的，带有隆起和凹坑的侧边，例如波形或锯齿形状。优点是：在枢转段下方布置的滚针即使在枢转段之间间距相对较大的情况下也可靠地保持在枢转段和驱动件之间的空间中。
本发明的典型实施例包括作为驱动件的凸轮盘。凸轮盘优选地具有一个非圆形的或非椭圆的弧形或曲线。非圆形的或非椭圆的弧形的优点是：为了例如设定不同的传动比，可以使用不同的凸轮。在本申请的上下文中，偏心轮同样归入圆形或椭圆的形状，因为就偏心轮来说，只有旋转轴线与圆形的中轴线不相符；然而存在一个圆形。典型的凸轮盘包括通常均匀地布置、分布在周长上方的至少或确切的两个隆起。隆起又可称为最大值。多个隆起使更多齿与齿部系统或内齿部系统啮合。
在典型实施例中，齿架或齿部系统配置为圆形。这一点的优点是：用于齿架和齿部系统的几何形状简单。典型地在齿轮机构的低速侧上进行齿部系统和齿架之间的力的传递。这一点的优点是：用于力的传递的路径极其短，因而可以实现极高的刚性。在非详尽的列表中，满足这些条件的实施例是：具有作为驱动的内部凸轮盘和具有齿部系统的外部内齿轮的齿轮机构，其中，齿架布置在内齿轮和凸轮盘之间；外部凸轮盘，其具有在内齿轮上用于克服在大齿轮或齿条上布置的齿部系统向内驱动可径向运动的齿的内部造型。
齿部系统和齿典型地具有弯曲的齿面。齿面弯曲的实例是圆柱体状的弯曲或以对数螺线形式的弯曲。为了以对数螺线的形式的弯曲的一个可能的实施例，参照DE 10 2007 011 175 A1。弯曲的表面的优点是啮合的面平面地而不仅仅是线状地或点状地贴靠。通过这样的方式，在齿部系统和齿之间的力的传递期间，实现了极限刚性。
典型的实施例包括具有第一齿架部分和第二齿架部分的齿架。通过这样的方式，齿轮机构和整体轴承的装配是可能的。典型地，齿架不对称地分离。其它实施例包括对称分离的齿架。实施例可以包括三个和也可能其它齿架部分。典型的齿架沿轴面分离。典型地，轴面是垂直于齿轮机构的旋转轴线的平面。例如，为了提供齿架部分之间限定的位置关系，实施例具有齿架部分之间的平滑的或阶梯式的或具有隆起和/或凹坑的界面或接合面。
典型的实施例包括至少一个整体轴承。典型地，整体轴承是不具有专用轴承环的轴承。典型的整体轴承使用作为轴承表面的组件表面。通过这样的方式可以节省空间。特别地，结果是齿轮机构沿着轴向或径向的幅度可以减小。典型的齿轮结构可以具有下面的益处：可以省去主轴螺帽；由于更短的公差链，可以实现改善的平稳运转；和/或可以最小化装配复杂性。
典型地，通过连接装置连接第一齿架部分和第二齿架部分。典型的连接装置包括销、铆钉和螺栓。在典型的实施例中，例如，在齿架部分中具有孔心圆、盲孔洞或它们的组合。这使固定和准确装配成为可能。在典型的实施例中，齿架部分设置有，例如，凸耳、槽、盲孔洞或销的轮廓，因而它们仅可以恰好地接合在一个角度位置中。典型的实施例包括标记以确保在限定的角度位置中装配。
在典型的实施例中，第一齿架部分包括沿着轴向方向平行布置的至少两个圆周的导向行。典型的实施例包括至少两个圆周的齿行。多行提供更多的力作用面积，并且此外，至少两行为，例如，围绕径向轴线旋转的枢转段提供稳定性。典型地，所有导向布置在第一齿架部分中和/或第二齿架部分没有导向。
具有滚动体的至少一个轴承典型地布置在齿轮机构的壳体和齿架之间，滚动体直接位于齿架的齿架轴承面和/或壳体的壳体轴承面上。齿架轴承面和齿架或壳体配置为一个整体。直接支承还被理解为是指整体地支承。这提供安装空间较小的效果。典型的滚动体包括辊子、球体和圆锥体。在典型的实施例中，使用特别地被调节和配置为，例如，角度接触辊轴承或锥形辊轴承的辊子轴承。滚动体典型地布置在保持架中或具有间隔件。其它实施例包括自由滚动的滚动体。
齿架轴承面和/或壳体轴承面和/或滚动体的旋转轴线典型地设定相对于齿轮机构的纵轴呈至少10°、至少35°或至少45°和/或至多60°、至多80°或至多75°的角。大约45°的角或在40°和50°之间的角典型地适合于轴向、径向和倾斜力矩负载。具有从55°至65°或约60°的实施例适合于主要轴向负载和倾斜力矩负载。
实施例的典型齿轮机构包括与壳体整体地配置的齿部系统。这可能导致安装空间的益处。在其它实施例中，在壳体中布置，例如，内齿轮的齿部系统。
典型的实施例包括具有在凸轮面和齿之间的枢转段和分段轴承体的轴承。每个枢转段典型地设置至少两个轴向平行的齿。通过这样的方式，在其滚道中枢转段可以是稳定的。典型的实施例包括每个圆周的枢转段行的轴向上紧邻彼此布置的一个或至少两个分段轴承体行。枢转段可以支承在轴向平行地至少两个分段轴承体行上。此处，在两个或多个齿行平行布置的情况下，一个分段轴承体行可以各自布置在一个齿行下方，从而枢转段经历在各自一个齿行下方的支撑。
实施例的典型齿架包括在至少部分地径向上与枢转段啮合的至少一个径向向内或径向向外延伸的运行凸缘。通过这样的方式，存在省掉附加运行盘的选择。运行凸缘可以与齿架整体地配置或可以紧固至齿架。典型的实施例不具有运转盘。一些实施例包括至少在轴向上紧邻分段轴承体的一侧上的以导向枢转段的运行盘。典型的分段轴承体配置为滚针或球体。
在具有齿架上的运行齿面的实施例情况中，运行凸缘中的至少一个典型地包括与输出轴承滚动体直接相互作用的输出轴承面。在其它实施例中，特别地在具有用于枢转段的单独运行盘的实施例中，齿架典型地包括包含输出轴承面的至少一个凸缘。可以以与运行凸缘相似的方式构建这样的凸缘，但是不具有相同的功能，例如，因为具有单独的运行盘。典型地，轴承整体地配置在齿架和凸轮盘或连接至凸轮盘的轴之间。这样的实施例可以节省空间。输出轴承滚动体典型地直接支承在凸轮盘上。在其它实施例中，在齿架和凸轮盘之间设置具有轴承环的轴承。这可以简化生产。输出轴承滚动体典型地配置为滚针或球体。
典型的齿轮机构包括周向布置在分段轴承体上的多个枢转段，并且多个枢转段分别通过抗磨轴承面放置在分段轴承体上。分段轴承体典型地支承在凸轮盘上。分段轴承体减小摩擦阻力。其它实施例包括枢转段和凸轮盘之间的滑动轴承。
一个边缘轴承面沿着轴向方向典型地布置在枢转段上的两侧上，枢转段的两个边缘轴承面至少部分地位于凸轮盘的边缘上。通过这样的方式，可以防止枢转段的倾斜并且可以确保平稳运转。
本发明的典型的生产方法包括通过连接装置连接第一齿架部分和第二齿架部分。典型地，在一个夹具中加工齿架部分。在一个夹具中执行的典型的加工操作是，例如，特别地用于整体轴承的齿架上的齿架轴承面的生产，或用于齿的导向的生产。齿架轴承面的硬化、钻孔、导向的铰削和/或珩磨和/或磨光、齿架轴承面的翻转和/或齿架轴承面的研磨可以是加工操作的一部分。在一个夹具中的加工期间，齿架部分可以通过连接装置连接或，例如，能够通过夹子以一些其它方式附加地或唯一地彼此固定。在实施例中，例如，可在齿架轴承面上仅部分地加工第一齿架部分和/或第二齿架部分。
典型地，在一个夹具中加工齿部系统和壳体轴承面，特别是在齿部系统和壳体整体配置的情况下，但是也典型地在紧固至壳体的齿部系统的情况下。通过这样的方式实现高精确度。此处，典型地在一个夹具中执行下面的加工操作：齿部系统的硬化、侵蚀、滚刀剥离、铰削、珩磨、研磨和/或磨光和/或轴承运转面的翻转、磨光和/或研磨。在生产的典型方法中，可以采用诸如齿架部分或齿部系统或凸轮盘的已经制造的部分的尺寸，以通过剩余部分的相应的制造实现补偿。
在实施例的整体支承的上下文中，相对于轴承滚道的剩余的尺寸公差可以通过组件的选择补偿。在其它实施例中不执行选择。
特别地，典型的实施例的益处是空间要求低、成本低、装配复杂性低和/或改善的平稳运行。
附图说明
在下文中，将使用附图更详细地论述本发明，其中：
图1通过穿过齿轮机构的纵向截面详细地图解地示出本发明的第一实施例。
具体实施方式
在下文中，将使用附图描述本发明的典型实施例，本发明并不局限于示例性实施例；相反，本发明的范围应由权利要求确定。在对实施例的描述中，在一些情况下，相同参考标号用以在不同附图中和不同的实施例中指代相同或相似的部件以使得描述更清楚。然而，这并不意味着本发明的相应部件局限于所述实施例中示出的多个变型。
图1根据本发明通过详细的截面图示出齿轮机构1的典型实施例。例如，参照DE 10 2007 011 175 A1对齿轮机构的操作的方法进一步论述，并且进一步为技术特征参照DE 10 2007 011 175 A1。
齿轮机构1包括与驱动轴整体配置的凸轮盘3，并且因此具有沿着轴向方向伸长的设计。凸轮盘3包括又可以称为滚道或枢转轴承滚道的两个造型。该造型5和7具有改变周长的半径；特别地，它们具有又可以称为隆起的两个最大值和两个最小值，这两个造型5和7具有改变半径的相同角度位置。
其它实施例仅具有一个滚道或一个造型。在另选的实施例中，还可以为分段轴承体设置三个或更多的造型或滚道。
分段轴承体15和17支承在造型5和7上。枢转段19支承在该分段轴承体15和17上，在图1的截面图中仅示出一个枢转段19。因此，枢转段19位于两个圆周分段轴承体15和17的行上。
枢转段19包括在枢转段19的径向外侧上的滚珠，其中，滚珠嵌接在两个齿25和27的槽内。齿25和27相对于齿轮机构1的纵轴30至少基本上中心地通过分段轴承体15和17支承在它们的轴向位置中，齿25或27各自通过一个分段轴承体15或17支承。通过这样的方式，实现了通过枢转段19的力的持续传递。此外，配置为滚针的分段轴承体15和17被大约中心地加载。此外，可以通过该方法减小分段轴承体15和17本身的总长度，这可能增加运转稳定性。
凸轮盘3具有用于限定造型5和7的边缘32、34和36。边缘34位于分段轴承体15和17之间的中心处，而两个边缘32和36限制分段轴承体15和17各自沿着轴向方向的向外自由的运动。枢转段19具有可以分别地支撑在边缘32和36上的边缘轴承面33和37。通过这样的方式，提高了枢转段19的平稳运行。
齿25和27与共同的齿部系统40啮合，齿部系统40与齿轮机构1的壳体42整体地配置。
齿25和27收纳在齿架的第二齿架部分44中的径向地定向的导向中。此外，齿架还包括通过配置为螺钉的连接装置48连接至第二齿架部分44的第一齿架部分45。在齿架的周长上方设置有多个连接装置48(在图1的示意性实施例中共有六个)。
在其他实施例中，还可以设置不同数量的连接装置，奇数也是可能的。连接装置可以均匀地分布在齿架的周长上方，并且相比之下设置不同的角间隔也是可能的，例如，为了使两个齿架部分仅在一个限定的角度位置中结合在一起。因此，举例说明，在图1的实施例中，为了允许齿架的齿架部分仅在相对彼此的限定的角度位置中重新装配，连接装置之间的角度是不均匀的。在其他实施例中，可以设置槽、销或其它轮廓，或可以设置标记，从而允许仅在一个限定的角度位置中重新装配或使仅在一个限定的角度位置中的重新装配成为可能。通过这样的方式，在一个夹紧中加工齿架是可能的，随后，齿架部分再次彼此拆开，以为稍后在齿轮机构中再彼此连接。
为了在壳体42上支承齿架，设置与齿轮机构1的纵轴30呈60°的角度支承的滚动体50。此处，为了实现齿架可靠地支承在壳体42中，滚动体50的角度位置彼此相对于齿轮机构1的轴向截面镜像对称。在其它实施例中，取决于轴向力是否被吸收以及轴向力以何量级被吸收，还使用大于或小于60°的角度。
滚动体50各自直接地支承在第一齿架部分44和第二齿架部分45的齿架轴承面54和55上。在壳体方面，滚动体50支承在壳体42的壳体轴承面58上。因此，滚动体50各自直接地在齿架轴承面54和55上以及壳体轴承面58上滚动。通过这样的方式，实现占用少量安装空间的紧凑的整体支承。
此外，在图1的示意性实施例中，输出轴承又配置为整体轴承、齿架、或在图1的实施例的情况下，第二齿架部分44具有输出轴承面60，在输出轴承面60上配置为辊子的输出轴承滚动体62直接滚动。在凸轮盘上配置同样与输出轴承滚动体62直接相互作用的另一输出轴承面64。结果，输出轴承滚动体在凸轮盘3上直接滚动。通过这样的方式，设置用于紧凑的总体设计的整体轴承。
第二齿架部分44的输出轴承面60是防止枢转段19沿着输出侧方向缩动的输出侧运行凸缘66的部分。通过运行凸缘66和第二齿架部分44的整体配置，实现了紧凑的总体设计和高刚度。
第一齿架部分45具有同样防止枢转段19沿着相反方向缩动另一运行凸缘68。
典型地设置用于与驱动轴整体地配置的凸轮盘3的另一轴承以与输出相对地放置，换言之，与输出轴承的侧相对地放置。然而，其放置在图1的示出的区域之外。在驱动方面，在一些情况中，沿着径向方向还具有更大的安装空间，因而驱动侧轴承可以可选地配置为具有单独运转面的轴承。在其他实施例中，驱动轴承还可配置为整体轴承。