同轴齿轮箱的制作方法

1.本发明涉及一种同轴齿轮箱和同轴齿轮箱的应用。


背景技术：

2.现有技术中包括可滑移地支承在一个齿架中的齿销的齿轮箱是众所周知的。为了对齿销进行驱动，使用具有一个轮廓的驱动元件，诸如凸轮盘。齿销在齿架中运动并与一个齿部啮合，从而导致具有齿销的齿架与齿部之间的相对运动。齿部与齿销之间的相对运动在此小于具有轮廓的驱动元件的运动。通过这种方式能够实现高的传动比。
3.然而，现有技术中迄今已知的解决方案存在限制，特别是在齿轮箱的承受能力方面，在齿轮箱的传动比方面或者在齿轮箱的紧凑性方面。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于说明一种同轴齿轮箱，该同轴齿轮箱相对现有技术中已知的同轴齿轮箱得到了改进，其中特别是旨在实现更高的承受能力、更高的传动比或者更紧凑的结构。此外，本发明的目的在于说明这样的同轴齿轮箱的应用。
5.这个目的利用根据权利要求1所述的同轴齿轮箱和根据附属权利要求所述的应用得以实现。由从属权利要求中和由本说明中获得有利的发展和实施方式。
6.本发明的一个观点涉及一种同轴齿轮箱，其具有：一个针对该同轴齿轮箱的旋转轴线沿轴向定向的齿部；一个齿架，其具有沿轴向定向的导槽；齿销，该齿销分别包括一个可沿轴向滑移地支承在齿架的导槽中的齿干和一个头部区域，其中头部区域包括至少一个用于与齿部啮合的齿，和其中头部区域构成为相对齿干变宽。
7.本发明的另一个观点涉及根据这里说明的实施方式之一的同轴齿轮箱的应用。
8.通常情况下，表述如“轴向”、“径向”或者“圆周方向”在此应该理解为针对同轴齿轮箱的旋转轴线而言，例如针对同轴齿轮箱的凸轮盘的旋转轴线而言。
9.在典型的实施方式中，齿架的导槽针对同轴齿轮箱的旋转轴线沿轴向定向。通常，齿销可沿轴向滑移地支承在齿架的导槽中。通常，齿销沿着正好一个方向，通常沿着齿销的纵轴线的方向可滑移地支承在齿架的导槽中。例如可以通过如下方式实现这一点，即齿销在一个一定的长度上，特别是在齿干沿着齿销的纵轴线的一定长度上具有沿着滑移方向不变的横截面。齿销可以如下地接纳在导槽中，即该齿销沿着纵轴线可针对同轴齿轮箱的旋转轴线沿轴向滑移地支承在导槽中。通常，用于齿架中用于齿销的导槽设计为具有沿着轴向方向不变的横截面的孔或者开口。孔或者开口通常构成为沿着轴向方向贯穿齿架。另外的典型齿架包括矩形的铣槽或者长孔或者槽口作为导槽。齿架在典型的实施方式中沿着圆周方向环绕旋转轴线。特别是齿架可以构成为圆形的或者环形的。
10.在典型的实施方式中，同轴齿轮箱包括一个可围绕旋转轴线转动的、用于对齿销进行轴向驱动的凸轮盘。通常情况下，凸轮盘包括一个轮廓，其作为对齿销进行轴向驱动的驱动元件，特别是通过齿销的轴向行程。通常情况下，轮廓顺着凸轮盘的圆周方向设计有至
少一个沿着轴向方向的凸起部分，特别是至少两个或者至少三个凸起部分。通常情况下，凸轮盘、齿架和齿部以这个顺序沿轴向方向设置。通过驱动具有轮廓的凸轮盘，能够将一个沿着齿销的相应的纵轴线方向的力施加到齿销上，从而将齿销在齿架的齿槽中压向齿部的方向。
11.典型的同轴齿轮箱包括一个沿轴向定向的齿部。特别是齿部可以设计为一个冠齿轮的齿部。齿部通常包括沿着圆周方向依次排列设置的齿部齿。齿部齿通常情况下分别包括两个齿部面。
12.典型的同轴齿轮箱具有一根驱动轴和一根输出轴。通常情况下，驱动轴和输出轴围绕同轴齿轮箱的旋转轴线可旋转地支承。通常，驱动轴或者输出轴或者二者设计为空心轴。凸轮盘通常情况下设置在驱动轴上。在典型的实施方式中，齿架设置在输出轴上，其中特别是齿部或者具有齿部的冠齿轮与同轴齿轮箱的壳体抗扭地连接或者相对壳体不能旋转。在另外的典型实施方式中，齿部或者具有齿部的冠齿轮设置在输出轴上，其中特别是一个齿架与同轴齿轮箱的壳体抗扭连接或者相对壳体不能旋转。
13.在典型的实施方式中，齿销分别包括一个可沿轴向滑移地支承在齿架的导槽中的齿干。通常情况下，齿干沿着齿销的纵轴线延伸。齿干的纵轴线通常至少基本上与同轴齿轮箱的旋转轴线平行定向。通常情况下，齿干至少部分接纳在齿架的导槽中。齿干可以沿着齿销的纵轴线具有一个至少基本上不变的横截面。在典型的实施方式中，齿干的垂直于齿销的纵轴线的横截面积，在此也称为“第二横截面积”，构成为圆的。特别是齿干的横截面积可以构成为圆形。通常情况下，齿干构成为至少基本上圆柱形的。在另外的典型实施方式中，齿干具有一个至少部分非圆的横截面积，例如一个多边形的横截面积或者一个具有至少一个削平部分的圆横截面积，特别是一个具有至少一个削平部分的圆形横截面积。
14.通常情况下，至少齿销的一部分设计为抗弯刚性的。术语“抗弯刚性的”在此通常应该从技术角度来理解，就是说，齿销的弯曲由于齿销材料的刚度之故如此之小，即这些弯曲对于同轴齿轮箱的运动学来说是至少基本上无关紧要的。
15.在实施方式中，齿销在该齿销面朝凸轮盘的一个端部区域中包括一个齿销根。该齿销根通常设置用于将齿销支承在同轴齿轮箱的一个支承段上或者齿轮盘上。通常，相应一个齿销支承在一个相应的支承段上。例如，一个齿销的齿销根可以松动地或者滑动地支承在一个支承段上。在实施方式中，齿销根具有一个隆起，特别是一个沿着轴向方向的隆起。通常情况下，隆起设置用于将齿销支承在一个支承段的凹部中。在典型的实施方式中，同轴齿轮箱的支承段设置用于将齿销支承在凸轮盘上，特别是用于将齿销支承在凸轮盘的轮廓上。例如，支承段能够滑动地支承在凸轮盘上。每个支承段可构成为相对于相应的毗邻支承段在着圆周方向可枢转。在实施方式中，支承段由金属制成。在另外的实施方式中，支承段可以由塑料制成。
16.在典型的实施方式中，齿销分别包括一个头部区域。该头部区域通常包括至少一个用于与齿部啮合的齿。一个齿通常包括两个齿面。通常情况下，齿包括一个齿顶。该齿顶通常构成齿的两个齿面之间的过渡区域。齿顶通常是倒角的。通常情况下，齿顶至少基本上沿着径向定向。头部区域通常在齿销的齿干与所述至少一个齿之间包括一个基座。通常情况下，所述至少一个齿设置在基座上，特别是该基座面朝齿部的那侧上。
17.通常情况下，头部区域构成为相对齿干沿着圆周方向围绕旋转轴线变宽。头部区
域特别是可以构成为沿着一个圆周方向或者沿着两个圆周方向相对齿干变宽。特别是头部区域可以关于一个与齿销的纵轴线平行的和针对旋转轴线沿径向定向的对称面镜像对称地相对齿干变宽。
18.在典型的实施方式中，头部区域的头部区域宽度沿着圆周方向比齿干沿着圆周方向的齿干直径宽至少1.2倍，特别是宽1.5倍。头部区域宽度特别是可以确定为头部区域沿着圆周方向的直径。例如可以在头部区域上的径向内侧、针对齿干横截面的中心处，或者在头部区域上的径向外侧确定头部区域的直径。在典型的实施方式中，头部区域针对旋转轴线的角宽度比齿干针对旋转轴线的齿干角宽度宽至少1.2倍，特别是宽1.5倍。
19.在实施方式中，头部区域构成为相对齿干沿着径向方向变宽。头部区域可以针对同轴齿轮箱的旋转轴线径向向内或者径向向外的变宽，特别是径向向内和径向向外。在典型的实施方式中，头部区域沿着径向方向比齿干宽至少1.2倍，特别是宽至少1.3倍或者宽至少1.5倍。在实施方式中，头部区域构成为相对齿干特别是沿着圆周方向和沿着径向方向变宽。头部区域变宽特别是能够具有优点：用于将齿销的所述至少一个齿与齿部啮合的啮合面得到增大。在另外的典型实施方式中，头部区域沿着径向方向基本上与齿干一样宽。
20.通常情况下，头部区域的，特别是该头部区域的基座的垂直于齿销的纵轴线的第一横截面积比齿干的垂直于纵轴线的第二横截面积大至少1.5倍，特别是大至少1.7倍或者大至少2倍。例如头部区域的第一横截面积可以比齿干的第二横截面积大大约2倍。通常，头部区域的所述至少一个齿将一个垂直于纵轴线的齿面覆盖，其中该齿面比齿干的第二横截面积大至少1.2倍，特别是大至少1.5倍或者大至少1.7倍。齿面通常小于或者等于头部区域的第一横截面积。
21.在典型的实施方式中，头部区域的垂直于齿销的纵轴线的第一横截面积包括两个针对旋转轴线沿径向定向的边缘。通常，头部区域的第一横截面积是该头部区域的一个基座的横截面积。沿径向定向的边缘能够特别是针对旋转轴线相夹形成齿销沿着圆周方向的分度角。在典型的实施方式中，第一横截面积向着径向内侧或者向着径向外侧通过一个圆弧或者一根直线限定，例如向着径向外侧通过一个圆弧和向着径向内侧通过一根直线限定。
22.在实施方式中，头部区域的第一横截面积至少基本上构成梯形、圆环截面或者圆的部分面积。在具有构成为梯形的第一横截面积的实施方式中，梯形可以包括两个针对旋转轴线沿径向定向的边缘。梯形可以包括一个圆的至少一根弦，该圆的中心点在旋转轴线中。在具有构成为圆的部分面积的第一横截面积的实施方式中，圆的部分面积可以包括例如两个圆弧，特别是一个圆的两个圆弧，该圆的中心点在齿销旋转轴线中。圆的部分面积可以通过两个针对旋转轴线沿径向定向的边缘限定。具有圆的部分面积作为第一横截面积的实施方式可以制成为车削件。
23.通常，头部区域的，特别是该头部区域的一个基座的角宽度针对旋转轴线至少基本上与齿销的分度角相等。齿销的分度角例如通过360
°
除以齿架中的齿销数量算出。头部区域的，特别是该头部区域的第一横截面积的两个沿径向定向的边缘能够特别是针对旋转轴线相夹形成角宽度。头部区域的角宽度特别是指头部区域在针对旋转轴线的角度(winkelma)方面的延展。角宽度特别是在一个垂直于旋转轴线的平面中和通过头部区域确定。通常情况下，插入齿架的齿销的头部区域构成一个围绕旋转轴线的、沿轴向具有齿的圆
环。
24.在典型的实施方式中，齿销的头部区域构成与沿着圆周方向毗邻的齿销的头部区域的滑动接触。特别是毗邻的齿销的头部区域能够沿着圆周方向在滑动接触处相连或者相互支撑。头部区域可以在滑动接触处沿着轴向方向相互滑动。滑动接触通常构造在头部区域的一个基座上。滑动接触通常设置用于保护齿销，防止该齿销围绕该齿销的相应纵轴线转动。例如，毗邻的齿销的头部区域能够在相应的沿径向定向的滑动面之间的滑动接触处相互支撑。沿径向定向的滑动面能够特别是包括根据此处说明的实施方式的第一横截面积的沿径向定向的边缘。毗邻齿销的头部区域之间的滑动接触可以特别是构成为平面接触。在另外的实施方式中，滑动接触可以构成为在至少一个径向位置上，特别是在至少两个径向位置上沿着轴向方向的线接触。
25.典型的同轴齿轮箱包括一个防旋转装置，该防旋转装置包括用于与头部区域的径向内表面或者头部区域的径向外表面滑动接触的滑动面。在实施方式中，防旋转装置的滑动面至少部分沿径向设置在齿销内，特别是用于提供与头部区域的径向内表面的滑动接触。在实施方式中，防旋转装置的滑动面至少部分沿径向设置在齿销外，特别是用于提供与头部区域的径向外表面的滑动接触。防旋转装置的滑动面与径向内表面或者径向外表面之间的滑动接触可以设置用于使头部区域沿着轴向方向滑动。防旋转装置通常设置用于保护一个齿销，以防围绕该齿销的纵轴线转动。特别是滑动接触可以如下设置，即头部区域支撑在防旋转装置的滑动面上，以防围绕齿销的纵轴线转动。防旋转装置可以构成为例如围绕旋转轴线环形的。
26.在实施方式中，防旋转装置与齿架抗扭地或者与同轴齿轮箱的壳体抗扭地连接。在实施方式中，防旋转装置制成为单独的构件。在另外的实施方式中，防旋转装置与齿架或者与壳体制成为一体的。
27.通常情况下，头部区域沿着轴向方向具有的轴向高度是所述至少一个齿的齿高的至少1.5倍，特别是齿高的至少2倍或者齿高的至少3倍。齿的齿高特别是指齿沿着轴向方向的高度。头部区域的轴向高度包括特别是该头部区域的一个基座的轴向基座高度和所述至少一个齿的齿高。通常，头部区域沿着轴向具有的轴向高度最大为所述至少一个齿的齿高的6倍，特别是最大为齿高的5倍或者最大为齿高的4倍。
28.在典型的实施方式中，头部区域包括一个单独的齿，特别是一个具有正好两个齿面的单独的齿。该单独的齿通常沿着圆周方向具有一个齿宽，该齿宽大于齿干沿着圆周方向的齿干直径。特别是齿宽可以至少基本上等于头部区域的头部区域宽度。一个单独的齿，特别是一个宽的单独的齿能够有利地提供对齿部的高度覆盖或者低的传动比。
29.在典型的实施方式中，头部区域包括至少两个用于与齿部啮合的齿，特别是至少三个或者至少四个齿。通常情况下，头部区域包括最多15个齿，特别是最多10个齿或者最多8个齿。齿通常分别包括两个齿面。齿通常情况下沿着圆周方向依次排列。通常，齿的齿顶沿径向定向。齿销通常分别具有相同数量的齿。具有一个以上齿的齿销能够具有优点：能够以较小的齿行程运行齿销，以使齿与齿部啮合。特别是能够降低弯曲负荷，例如齿销中或者齿销在凸轮盘上的支承中的弯曲负荷。
30.通常情况下，一个齿销的头部区域的所述至少两个齿的齿距角至少基本上等于或者等于齿部的齿距角(verzahnungsteilungswinkel)的倍数，特别是至少基本等于整数倍
数。齿距角例如由头部区域的两个沿着圆周方向毗邻的齿，特别是该毗邻的齿的齿顶针对旋转轴线相夹形成的夹角确定。齿部的齿距角例如通过360
°
除以齿部的齿部齿数量算出。
31.在典型的实施方式中，同轴齿轮箱的齿销的总齿数与齿部的齿部齿数量不相等。通常，计算出的齿数与齿部的齿部齿数量不相等。计算出的齿数特别是确定为导槽数或者齿销数与齿部齿数最近的整数倍。在实施方式中，计算出的齿数与齿部的齿部齿数量的差为凸轮盘的凸起部分的数量。典型的同轴齿轮箱可以设置用于提供至少为3，特别是至少为4或者至少为5，或者最大为250，特别是最大为220或者最大为200的同轴齿轮箱传动比。
32.在实施方式中，根据凸轮盘的高度，至少有两个齿同样深地与齿部啮合。例如，能够有利地实现对齿部的高度覆盖，特别是全面利用。一个优点能够是：可以传递更高的扭矩或者提供更高的同轴齿轮箱刚性。通常情况下，齿销的纵轴线在同轴齿轮箱运行中总是至少基本上平行于旋转轴线。特别是可以提供齿销的齿与齿部之间的唯一的滑动接触。
33.在典型的实施方式中，齿销的齿面或者齿部的齿部面，特别是齿面和齿部面一起，至少部分地沿着螺旋线围绕旋转轴线延伸。通常情况下，一个齿的两个齿面或者一个齿部齿的两个齿部面沿着相应的侧翼线(flankenlinie)向着同轴齿轮箱的旋转轴线的方向逐渐变尖。在实施方式中，一个齿面或者一个齿部面可以至少部分沿着一个螺旋面延伸。特别是可以提供齿面与齿部面的平面啮合。在齿销分别具有至少两个齿的实施方式中，在与用于所述至少两个齿的齿部啮合时能够有利地在轴向行程相同的情况下提供相同的啮合比
34.同轴齿轮箱的典型实施方式与现有技术相比能够具有优点：可以提供更宽的同轴齿轮箱的传动比范围。实施方式能够提供对齿部的更高覆盖或者全面的利用。特别是能够传递更高的扭矩。典型的同轴齿轮箱能够有利地具有更高的同轴齿轮箱的承受能力或者更高的刚性。典型的实施方式能够构成得更加紧凑。在典型的实施方式中，能够在齿销的头部区域中提供防止齿销转动的保护。例如能够有利地弃用齿销根上或者齿干上防止转动的保护。典型的实施方式能够具有优点：可以以较短的齿行程运行齿销，以使齿与齿部啮合。特别是能够降低弯曲负荷。
附图说明
35.以下借助附图详细阐述本发明，其中附图示出：
36.图1示出了同轴齿轮箱的一个典型实施方式的示意性剖视图；
37.图2a至图2c示出了一个根据一个典型实施方式的齿销的示意图；
38.图3示出了典型同轴齿轮箱的齿销的头部区域沿着轴向方向的示意图；
39.图4a至图4d示出了根据另一个典型实施方式的齿销的示意图；
40.图5示出了另一个典型同轴齿轮箱的齿销的头部区域沿着轴向方向的示意图；和
41.图6a至图6c示出了根据另一个典型实施方式的齿销的示意图。
具体实施方式
42.下面借助附图对本发明的典型实施方式进行说明，其中本发明并不局限于这些实施例，更确切地说，本发明的范围通过权利要求确定。在对实施方式的说明中，在不同的附图中和为不同的实施方式可能为相同的或者类似的部件使用相同的附图标记。在有些情况
下，为了清楚起见，不再对已经结合其他附图说明的特征进行赘述。为了清楚起见，在有些情况下，并不是所有相应的特征都设置有一个附图标记，例如齿(在图2a至图5中为附图标记53)。
43.在图1中示出了一个典型实施方式的部分的示意性剖视图。图1示出了一个同轴齿轮箱1，其具有一个针对该同轴齿轮箱1的旋转轴线3沿轴向定向的齿部5。该齿部5设计为围绕旋转轴线3的冠齿轮29的齿部。冠齿轮29与同轴齿轮箱1的一个壳体抗扭地连接。例如，冠齿轮29在图1中与同轴齿轮箱1的第一壳体部分31和第二壳体部分32抗扭地连接。
44.同轴齿轮箱1包括一个齿架7，该齿架设置在一根输出轴34上。齿架7经由第一轴承可围绕旋转轴线3旋转地支承在壳体上。第一轴承包括例如第一滚动体33。齿架7具有沿轴向定向的导槽9，在该导槽中相应接纳有齿销11。齿销11沿着其相应的纵轴线13针对旋转轴线3可轴向滑移地支承在导槽9中。齿销11的纵轴线13与旋转轴线3平行定向。
45.齿销11分别包括一个头部区域，其具有例如五个确定用于与齿部5啮合的齿。齿销11分别包括一个齿销根，该齿销根从相应的齿销11的导槽9中凸起并且支承在一个支承段17上。此外，一个齿销11在齿销根与头部区域之间还包括一个齿干，其中该齿干至少部分接纳在导槽9中。齿销根的一个隆起位于支承段17的一个凹部中。
46.支承段17分别经由一个滑动支承面23支承在同轴齿轮箱1的一个凸轮盘15的轮廓25上。支承段17能够分别沿着圆周方向相对相应的毗邻的支承段枢转。凸轮盘15设置在一根驱动轴36上。驱动轴36经由第二轴承可围绕旋转轴线3旋转地支承在壳体上。第二轴承包括例如第二滚动体35和一个调节元件37。该调节元件37在图1中与壳体的第一壳体部分31抗扭连接。凸轮盘15的轮廓25设计为环绕枢转轴线3并且在图1中具有两个向着齿销11的方向的轴向凸起部分。
47.图2a示出了一个齿销11的示意性等比例图，其具有一个齿销根45、一个齿干41和一个头部区域51。头部区域51包括一个基座52和设置在该基座52上的齿53，在图2a至图2c中例如五个齿53。齿53分别包括两个齿面55和一个齿顶54。图2b示出了齿销11从径向外侧向着旋转轴线方向的示图。在图2b中头部区域51相对齿干41沿着圆周方向变宽。特别是头部区域51的头部区域宽度59比齿干41的齿干直径43宽1.5倍以上。头部区域51具有的沿着纵轴线13的轴向高度65是齿53的齿高67的1.5倍以上。图2c示出了齿销11沿着圆周方向的侧视图。在图2c中头部区域51沿径向方向与齿干41一样宽。
48.图3示出了一个典型同轴齿轮箱的齿销的齿顶51沿着轴向方向的示意图。在图3、图4d和图5中，在相应的齿顶51上分别特别是既示出了齿顶54，也示出了齿53之间的凹处或者齿53的根部的边缘。头部区域51，特别是该头部区域51的基座在图3中分别具有垂直于旋转轴线的第一横截面积。该第一横截面积沿着圆周方向通过两个沿径向针对旋转轴线定向的边缘57限定。第一横截面积在径向外侧通过中心点在旋转轴线中的圆的圆弧限定，在径向内侧例如通过一根直线限定。
49.头部区域51针对旋转轴线具有一个角宽度69，该角宽度与齿销在同轴齿轮箱的导槽中的分度角相等。头部区域51沿着圆周方向连接。特别是头部区域51在包括边缘57的径向定向的面上构成一个与沿着圆周方向毗邻的头部区域51的滑动接触。头部区域51可以沿着圆周方向彼此靠紧支撑并且得到保护防止围绕齿销的相应纵轴线转动。
50.头部区域51的齿53在图3中以一个齿距角71设置在头部区域51的基座上。齿距角
71与同轴齿轮箱的齿部的齿距角相同。
51.图4a示出了根据另一个典型实施方式的齿销11的示图。如在图4b的齿销11的侧视图和图4c的径向内侧的示图中所示出的那样，齿销11的头部区域51既沿着圆周方向，也沿着径向方向相对齿干41变宽。图4d示出了头部区域51沿着轴向方向的示图。包括齿53和相应的齿顶54的头部区域51具有第一横截面积，该横截面积构成一个圆的部分面积。第一横截面积在径向内侧和径向外侧分别通过一个圆弧和沿着圆周方向通过沿径向定向的边缘57限定。如在图5中示出的那样，支承在一个齿架中、呈环形设置的齿销可以沿着圆周方向在具有径向定向的边缘57的径向定向的面上相互支撑。
52.图6a至图6c示出了一个具有头部区域51的齿销11的示图，其中头部区域51包括一个单独的齿53。如在图6a的齿销11的径向内侧的示图中所示出的那样，齿53的齿宽与头部区域51的头部区域宽度相同。头部区域51沿着圆周方向相对齿干41变宽。如在图6b的侧视图中所示出的那样，头部区域51沿着径向方向例如构造为与齿干41同样宽。图6c特别是示出了头部区域51的垂直于齿销11的纵轴线13的第一横截面积61与齿干41的垂直于纵轴线13的第二横截面积47的重叠。例如，头部区域51的第一横截面积61大约是齿干41的第二横截面积47的两倍大。具有相对齿干变宽的头部区域的实施方式特别是能够具有更高的承受能力或者更高的刚性，或者提供改进的保护，以防止齿销围绕相应的纵轴线转动。