阅读说明：本技术 具有带渐展线齿部的单齿的太阳轮的行星传动装置 (Planetary transmission with single-toothed sun gear having a tooth with a gradually expanding line ) 是由 汉斯-埃里克·莫尔 于 2019-03-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种行星传动装置,其包括具有一个齿的太阳轮、齿圈、行星轮和行星架,行星轮以能转动的方式布置在行星架上,其中,太阳轮、行星轮和齿圈具有渐展线齿部。此外,本发明还涉及一种多级式的行星传动装置系统。为了提供即使在高传动比的情况下也能够实现高负载能力的按类属的行星传动装置,提出了,在相对支架固定的齿圈中设置有三个环绕的行星轮,其中,基于传动装置的各个齿轮的经限定的齿形修正系数和齿顶高系数,使得即使在i＝24:1的高传动比的情况下,这些行星轮也并不彼此碰触。(The invention relates to a planetary gear, comprising a sun wheel with a tooth, a ring gear, planet wheels and a planet carrier, wherein the planet wheels are arranged on the planet carrier in a rotatable manner, and the sun wheel, the planet wheels and the ring gear have a tooth with a gradually expanding line. The invention further relates to a multi-stage planetary gear train. In order to provide a generic planetary gear set which makes it possible to achieve high load capacities even at high transmission ratios, it is proposed that three planetary wheels be arranged in a ring gear which is fixed relative to a carrier, wherein the planetary wheels do not touch one another even at high transmission ratios, i.e. 24:1, on the basis of defined tooth profile correction factors and tooth tip height factors of the individual gears of the gear set.)

具有带渐展线齿部的单齿的太阳轮的行星传动装置

技术领域

本发明涉及一种行星传动装置，其包括太阳轮、齿圈、行星轮和行星架，行星轮可转动地布置在行星架上，其中，太阳轮、行星轮和齿圈具有渐展线齿部(Evoloidverzahnung)。本发明还涉及一种多级式的行星传动装置系统。

背景技术

行星传动装置比其他传动装置具有许多优势，尤其是：

-紧凑、可高载重的结构形式，

-同时承载多个齿，

-在一个级中获得相对较高的传动比，并且

-通过前后依次相连的多个行星传动装置实现多级的系统。

由WO 2008/079011 A1公知有一种按类属的具有高传动比的行星传动装置，其具有两个行星轮和带有一个或两个齿的太阳轮，其中，太阳轮、行星轮和齿圈具有渐展线齿部。在该传动装置中，行星轮相对支架固定并且从动端经由齿圈实现。传动比为i＝20:1

由WO 2008/079011 A1公知的具有高传动比的行星传动装置的缺点是，与具有三个行星轮的行星传动装置的普遍且优选的实施方式相比，其负载能力较低。

具有三个行星轮的行星传动装置具有另外优点，尤其是

-在数量较大的行星轮上更好的负载分布，

-经由位于等边三角形的顶点处的行星轮的轴线将力均匀传递到行星架中，以及

-通过由行星轮施加的力使太阳轮相对齿圈定心。

由WO 2008/079011 A1公知的具有三个行星轮的行星传动装置的装备从大约为i＝12:1的传动比起就无法胜任了，这是因为行星轮将会彼此发生碰触和相撞。

发明内容

基于该现有技术，本发明的任务是提供一种按类属的具有渐展线齿部的行星传动装置，其即使在高传动比，尤其是i＝24:1的情况下，也能够提供高负载能力。

该解决方案基于以下思路，为具有渐展线齿部的行星传动装置装备有三个环绕的行星轮，这些行星轮即使在高传动比的情况下彼此也不碰触。详细地，该任务通过具有权利要求1的特征的行星传动装置来解决。

仅具有一个齿的太阳轮有助于更高可能的传动比。

根据本发明，为了减小行星轮直径，提出了将齿顶极大缩短并且附加地让行星轮的齿形修正(Profilverschiebung)为负。每个行星轮的负的齿形修正系数x在-0.2至-0.4的范围内。行星轮的齿顶高系数h_aP在0.5到0.7的范围内。

同时，太阳轮得到了较大的正齿形修正和齿顶缩短，从而使得太阳轮的直径变得更大。太阳轮的正齿形修正系数x在1.4到1.6的范围内。太阳轮的齿顶高系数h_aP在0.1到0.2的范围内。行星轮的齿数基于太阳轮的齿形修正和齿顶缩短可以提高至11个齿，。

相对支架固定的带内齿的齿圈得到负齿形修正，由此使齿部的所使用的部分向外偏移。齿圈的负齿形修正系数x在-0.8至-1.0的范围内。齿圈的齿顶高系数h_aP在1.3至1.5的范围内。

常见的齿轮的参考齿形在DIN 867中已标准化。

根据本发明的行星传动装置可以在非常小的结构空间中传递非常高的从动力矩。根据本发明的行星传动装置例如具有大约为65mm的直径和1.75mm的模数。

在传动比为i＝24:1并且效率为94％的情况下，行星传动装置中的转矩提高了22.56倍。该倍数无法用已知的行星传动装置达到。

每个行星轮在第一啮合段上与齿圈咬合，并且在第二啮合段上与太阳轮咬合。当第一啮合段的啮合压力角与第二啮合段的啮合压力角一致时，则实现行星传动装置的效率一致，并且与驱动是否经由太阳轮或行星架(保持架)进行无关。

相一致的啮合压力角通过对称地设计齿形修正之和来达到，也就是说，针对太阳轮和行星轮的齿形修正之和在数值方面相应于行星轮和齿圈的齿形修正之和。

通过对行星传动装置的齿部参数的这种选择，使得齿圈和行星轮所咬合的齿在节点之后啮合，而太阳轮和行星轮所咬合的齿在节点之前啮合，这例如参见针对其中一个行星轮的图9。

在行星传动装置由太阳轮进行驱动时，由于递进式的(碰触)摩擦，使得位于节点前方的啮合有利于行星轮的转动，而由于递减式的(拉动)摩擦，使得齿圈上位于啮合之后的节点有利于行星轮在齿圈上行进。

在行星架(保持架)上进行驱动时，由于递进式的(碰触)摩擦，使得位于节点前方的啮合有利于太阳轮的转动，而由于递减式的(拉动)摩擦，使得在齿圈上位于啮合之后的节点有利于行星轮在齿圈上行进。

通常，根据本发明的行星传动装置的驱动端经由太阳轮实现，而从动端经由行星架实现。然而，从从动端向回转动是能够容易实现的，这尤其是对于在汽车制造中的应用、例如对于马达式地经由行星传动装置驱动的车身翻盖和车门可以是重要的。

由于在径向方向上空间需求较小，所以行星轮优选借助滚针轴承以可转动的方式支承在行星架上。太阳轮具有由精密技术所公知的低摩擦的立式止推支承部(Spitzlagerung)，该立式止推支承部即使在多级式的行星传动装置系统中的传动比非常高的情况下也允许从从动侧让行星传动装置向回转动。

太阳轮的、行星轮的和齿圈的渐展线齿部的倾斜角优选在30°至40°的范围内。该倾斜角导致大约为2的高的齿形重叠，这引起了传动装置具有良好的运转特性。

根据本发明的行星传动装置的传动比由如下得出

i＝(z_齿圈/z_太阳轮)+1

其中

i＝传动比

z＝齿数。

对于行星传动装置的标准传动比为i＝24:1来说，行星轮的齿的数量为z＝11，齿圈的齿的数量为z＝23。在润滑良好并且使用合适的材料的情况下，这种行星传动装置的效率超过94％。

包括两个具有i＝24:1的行星传动装置的两级式的传动装置系统在总传动比为576:1的情况下仍然具有88％以上的效率。包括三个具有i＝24:1的行星传动装置的三级式的传动装置系统在总传动比为13824:1的情况下仍然具有83％以上的效率。

对于行星传动装置的传动比为i＝6:1来说，行星轮的齿的数量为z＝2，齿圈的齿的数量为z＝5。具有i＝6:1的行星传动装置具有最低的传动比，这能利用具有z＝1的太阳轮和三个行星轮的均匀布置来实现。

具有i＝6:1的行星传动装置可以在模数方面增大到5.5mm。由此提升了传动装置的负载能力。

在该最低的传动比i＝6:1与标准传动比i＝24:1之间可以实现具有i＝12:1的传动比的行星传动装置，其中，行星轮的齿的数量为z＝5，并且齿圈的齿的数量为z＝11，或具有i＝18:1的传动比的行星传动装置，其中，行星轮的齿的数量z＝8，并且齿圈的齿的数量z＝17。

不依赖于所选择的传动比地，行星传动装置的规格、尤其是互接尺寸优选一致。这允许多级式的行星传动装置系统模块化地由具有相同和/或不同的传动比的行星传动装置组成。

如果至少是第一级的行星轮不由钢而是由塑料构成，则这将减少传动装置的噪音生成，其余的齿轮则由钢制成。

在每个行星传动装置中的太阳轮的驱动端都经由驱动轴实现，其中，行星传动装置系统的不同的级中的所有驱动轴彼此对齐。各个级之间的转矩传递经十字滑块联轴器实现，其中，在第一联轴器部分上布置有榫，并且在第二联轴器部分上布置有榫，这些榫嵌入在联轴器盘的交叉的凹槽中。优选地，两个榫中的一个布置在太阳轮的驱动轴的端侧上，并且一个榫布置在先前的级的行星架上。十字滑块联轴器(Oldham-Kupplung)在德语地区中也被称为Kreuzschlitzkupplung(十字滑块联轴器)，其是不可切换的刚性抗转动的联轴器，其可以补偿两个平行的轴的径向错位。

利用一个行星传动装置或包括多达三个根据本发明的行星传动装置的多级式的行星传动装置系统，它们可选地具有上述中的一个传动比i＝6:1、12:1、18:1、24:1，使得从i＝6:1至i＝13848:1的几乎所有的总传动比根据具有等级为6的算术上的序列而实现。

如果使用具有两级的、传动比分别为i＝24:1(即总传动比为i＝576:1)的行星传动装置系统进行实验，可以相对容易地在使用不通电的驱动马达的情况下实现从从动侧向驱动侧的向回转动。

附图说明

下面参考附图更详细地阐述本发明。其中：

图1示出根据本发明的行星传动装置的分解图，具有传动比为i＝24:1；

图2示出两级式的行星传动装置系统的纵截面；

图3示出穿过根据图1的行星传动装置的纵截面；

图4示出根据本发明的行星传动装置的另外的实施例的分解图，具有传动比为i＝6:1；

图5示出根据图4的行星传动装置的齿圈、行星轮以及太阳轮；

图6示出根据图1的行星传动装置的齿圈；

图7示出针对根据图1的行星传动装置的由塑料制成的行星轮；

图8示出针对根据本发明的传动装置的太阳轮，其具有驱动轴；并且

图9示出用于清楚表明根据本发明的行星传动装置的一方面是行星轮与齿圈之间以及另一方面是行星轮与太阳轮之间的啮合压力角的图示。

具体实施方式

根据图1的行星传动装置包括太阳轮(2a)、相对支架固定的齿圈(1a)、三个行星轮(8a)以及行星架(4a)。图6中详细示出了齿圈(1a)，图7中详细示出了行星轮(8a)，图8中详细示出了太阳轮(2a)。仅具有一个齿的太阳轮(2a)抗相对转动地(drehfest)布置在驱动轴上，并且与三个行星轮(8a)咬合，行星轮分别具有十一个齿。在所示的实施例中，行星轮(8a)由塑料制成以用于减少噪音。

每个行星轮(8a)经由轴承(9a)能围绕圆柱销(11a)转动地支承。圆柱销在行星架(4a)的彼此平行间隔开地布置的两个行星架盘(5a、6a)之间延伸。在两侧上探伸超过行星轮(8a)的圆柱销(11a)啮合在行星架盘(5a、6a)中的彼此对齐的容纳开口中。

此外，行星架(4a)的两个行星架盘(5a、6a)通过中空支撑件(3a)保持间距。中空支撑件(3a)是空心柱形的，并且在两侧具有用于容纳螺钉(12a)的内螺纹。通过行星架的行星架盘(5a、6a)中的相应的孔螺钉(12a)穿过行星架盘啮合到中空支撑件(3a)的内螺纹中。

驱动侧的行星架盘(6a)具有用于容纳轴承套(13a)的中心孔，该轴承套将太阳轮(2a)的驱动轴以可转动的方式支承在下部的行星架盘(6a)中。

该行星传动装置的驱动经由十字滑块联轴器来进行，该十字滑块联轴器包括联轴器盘(7a)，该联轴器盘在联轴器盘的相对置的侧上具有两个交叉的凹槽。在太阳轮(2a)的驱动轴上在端侧地成形出榫，该榫啮合在引入在联轴器盘(7a)上侧的凹槽中。在图1中未示出的马达(1b)的同样在端侧具有成形出的榫的驱动轴啮合在联轴器盘(7a)的相对置的凹槽中(参见图2)。

行星架(4a)以可转动的方式支承在相对支架固定的齿圈(1a)中。在齿圈(1a)的外周侧上布置有三个相互在圆周上错开120度地布置的保持器，这些保持器分别具有用于容纳螺钉的贯通部，以便将在多级式的行星传动装置系统中的多个在规格和互接尺寸方面一致的行星传动装置彼此机械连接起来。保持器中的贯通部沿行星传动装置的纵向方向延伸以及平行于各个行星传动装置的位于一个平面中的齿轮的转动轴线地延伸。

图2示出了两级式的行星传动装置系统，其由根据图1的两个行星传动装置组成，如下所示：

电动马达(1b)经由马达适配器(3b)在端侧与第一行星架(5b)连接。马达适配器(3b)同样分别具有相互错开120度的保持器，这些保持器分别具有用于螺钉的贯通部。马达适配器(3b)的三个保持器中的贯通部与齿圈(1a)的保持器中的贯通部对齐。

在第一行星架(5b)的后面存在有适配器(4b)，该适配器布置在第一行星架(5b)与第二行星架(5b)之间。借助适配器(4b)，在各级之间提供了所需的空间，以便将第一级的行星传动装置的从动端与第二级的行星传动装置的驱动端联接。该联接经由包括联轴器盘(7a)的十字滑块联轴器实现。联轴器盘(7a)与将马达(1b)与第一级的太阳轮(2a)的驱动轴联接的联轴器盘(7a)一致。

在第一级中的行星传动装置的从动侧的行星架盘(5a)(参见图1)在其朝外指向的表面上具有榫，该榫啮合到联轴器盘(7a)的两个凹槽中的一个中。第二级的太阳轮(2a)的驱动轴的在驱动轴端侧成形出的榫啮合到置入在联轴器盘(7a)的相对置侧上的凹槽中。

第二级的驱动轴的端侧成形的榫在几何形状上与第一级的驱动轴的端侧成形的榫一致。在第二级中的行星传动装置的从动侧的行星架盘在其向外指向的表面上具有的榫在几何形状上与第一传动级的榫一致。由于所有行星级的优选在几何形状上完全一致的驱动端和从动端以及包括保持器在内的在几何形状上一致的相对支架固定的壳体(太阳轮)，使得多个具有相同和/或不同传动比的行星传动装置根据本发明可以前后串联在根据图2的多级式的行星传动装置系统中。

在第二行星级(5b)的输出端处存在有闭合盖，闭合盖的布置在圆周上的保持器(6b)与两个行星级(5b)的齿圈上的保持器、马达适配器(3b)的保持器和布置在两个行星级(5b)之间的适配器(4b)上的保持器相对应。三个相对应的保持器中的贯通部彼此分别对齐，以便容纳螺钉(9b)。

闭合盖居中地具有贯通部，从动随动件(7b)延伸穿过该贯通部，该从动随动件在从动侧地借助螺钉(11b)紧固在第二级的行星架上。行星传动装置系统的从动力矩通过如下方式传递到从动随动件(7b)上，即，将驱动侧的行星架盘(5a)上的榫啮合到从动随动件(7b)中的凹槽中。

马达、两个行星级以及布置在它们之间的适配器和行星传动装置系统的闭合盖利用三个螺钉(9b)连接。从闭合盖出发，三个螺钉(9b)穿过保持器(6b)中的彼此对齐的贯通部，并且通过螺母(10b)定固在相对置的马达适配器上。

图3示出了穿过根据图1的行星传动装置的截面。相同的构件设有相同的数字，但字母不同。

尤其地，从截面图中可以看到太阳轮(2c)的驱动轴的支承部。在驱动侧，驱动轴借助轴承套(13c)支承在行星架(4c)的行星架盘(6c)中。在从动侧，驱动轴支承在从动侧的行星架盘(5c)的枢轴承(Spitzenlager)(10c)中。

图4结合图5地示出了根据本发明的具有i＝1:6的传动比的行星传动装置的分解图。和在根据图1的实施例中一致的构件以相同的数字但字母不同来表示。太阳轮(2d)安置在驱动轴上，该驱动轴的驱动侧的区段延伸穿过驱动侧的行星架盘(6d)并抗相对转动地例如与未示出的马达连接。从动侧的探伸超过太阳轮(2d)的轴区段以可转动的方式支承在从动侧的行星架盘(5d)的中心孔中。

行星轮同样分别在行星轮的两侧上具有轴头，轴头容纳在驱动侧的行星架盘(6d)的和从动侧的行星架盘(5d)中的相应的轴承中。齿圈(1d)在内齿部的两个端侧上具有环形的保持架，在保持架上以可转动的方式支承有驱动侧或从动侧的行星架盘(5d、6d)。在行星传动装置的轴向的方向上，行星架盘(5d、6d)分别定固在两个环形的保持架中的一个与盖(14d、15d)之间。两个盖(14d、15d)在相对支架固定的齿圈(1d)上的紧固经由紧固在齿圈的外周侧上的保持器来实现，保持器的贯通部与两个盖(14d、15d)的保持器上的相应的贯通部对齐。这些贯通部被用于容纳图4中未示出的、将两个盖与齿圈连接起来的螺钉，例如，从动端可以通过抗相对转动地置入到行星架盘(5d)的中心孔中的销来实现。

根据本发明的最佳齿啮合的行星传动装置对于太阳轮具有为+1.52的正齿形修正系数，对于行星轮具有-0.32的负齿形修正系数，对于齿圈具有-0.88的负齿形修正系数，以及对于太阳轮具有为0.165的齿顶高系数h_aP。对于行星轮具有为0.672的齿顶高系数h_aP，并且对于齿圈具有为1.391的齿顶高系数h_aP。所有齿轮的渐展线齿部的倾斜角约为36度。

附图标记列表

图1 图3

1a 齿圈 1c 齿圈

2a 太阳轮 2c 太阳轮

3a 中空支撑件 3c 中空支撑件

4a 行星架 4c 行星架

5a 行星架盘 5c 行星架盘

6a 行星架盘 6c 行星架盘

7a 联轴器盘 7c 联轴器盘

8a 行星轮 8c 行星轮

9a 行星轮的轴承 9c 行星轮的轴承

10a 轴承 10c 太阳轮的枢轴承

11a 圆柱销 11c 圆柱销

12a 螺钉 12c 螺钉

13a 轴承套 13c 轴承套

图2 图4

1b 马达

2b 十字滑块联轴器 1d 齿圈

3b 马达适配器 2d 太阳轮

4b 适配器 5d 行星架盘

5b 行星级 6d 行星架盘

6b 适配器的保持器 9d 行星轮

7b 从动随动件 14d 盖

9b 螺钉 15d 盖

10b 螺母

11b 螺钉