CN102947621A - 齿轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿轮装置（1），具有主齿轮（2）和相对于主齿轮在圆周方向（3）上能相对旋转的齿轮（4），其中主齿轮（2）或能旋转的齿轮（4）具有至少一个沿轴向方向（7）突出的支承筋（12），并且能旋转的齿轮（4）或主齿轮（2）具有至少一个凹槽（16），支承筋（12）至少部分地容纳在所述凹槽中，其中凹槽（16）在圆周方向（3）上的尺寸大于支承筋（12）在相同方向上的尺寸，所述齿轮装置还具有至少一个在主齿轮（2）的圆周方向上起作用的弹性元件（10），所述弹性元件设置在支承筋（12）的一个侧面（13）上或者设置在凹槽（16）的一个侧面（17）上，并且至少部分地设置在凹槽（16）的内部。弹性元件（10）与支承筋（12）或者与凹槽（16)的侧面（17）相连接。

Description

齿轮装置

技术领域

本发明涉及一种齿轮装置，所述齿轮装置具有主齿轮和一个相对于主齿轮能相对地在圆周方向上旋转的齿轮，其中主齿轮或能旋转的齿轮具有至少一个在轴向方向上突出的支承筋，能旋转的齿轮或主齿轮具有至少一个凹槽，支承筋至少部分地容纳在凹槽内，其中凹槽在圆周方向上的的规格大于支承筋在相同方向上的尺寸，所述齿轮装置还具有至少一个在主齿轮圆周方向上起作用的弹性元件，所述弹性元件设置在支承筋的一个侧面上或设置在凹槽的一个侧面上，并至少部分地设置在凹槽的内部。

背景技术

这种的齿轮装置例如由本申请人的WO2005/090830A1已知，该齿轮装置具有用于无间隙的圆柱齿轮级的齿轮，所述齿轮具有：毂；由毂携带的齿圈，所述齿圈沿垂直与轴线的分割面被分成两个分圈，即固定在毂上的圈部件和一个在相对于所述圈部件能同轴旋转地支承的圈环；包围毂的环形弹簧，所述环形弹簧以其在圆周方向上相对的端部支承在与两个分圈一体构成的、在轴向方向上彼此搭接的各支承筋上，各支承筋沿齿圈的圆周方向依次设置。一个分圈的支承筋沿圆周方向以一定间隙穿过另一个分圈的通口，带有通口的分圈的支承筋构成用于另一个支承筋的装配止挡，该装配止挡限定通口。圈环在毂上例如借助于胀圈轴向固定。

由同样属于本申请人的WO2005/090829A1中已知一种齿轮，所述齿轮具有：毂；由毂携带的齿圈，所述齿圈沿垂直与轴线的分割面被分成两个分圈，即固定在毂上的圈部件和一个在相对于所述圈部件能同轴旋转地支承的圈环；沿齿圈的圆周方向上作用的弹性装置，该弹性装置在圆周上旋转对称地分布的弹性元件组成，这些弹性元件分别支承在两个分圈上，其中由弹性的弹簧体组成的弹性元件设置在一个环绕毂的环上并作用在圈环的支承止挡上。

JP08-159242A记载了包括由金属制成的第一齿轮和由能弹性变形的塑料制成的第二齿轮的无间隙的圆柱齿轮级。

发明内容

本发明的目的是，简化这种齿轮装置。

所述目的可以通过开头所述的齿轮装置来实现，在该齿轮装置中弹性元件与支承筋相连接或与凹槽的侧面相连接。

这里有利的是，通过弹性元件与支承筋或与凹槽的侧面的连接不必在两个齿轮之间提供用于设置弹性元件的附加的结构空间，因此可在轴向方向方向上使齿轮装置缩小。此外，在轴向方向上也不需要凹槽的附加的覆盖件。就是说，总体上可以减少齿轮装置的构件的数量，从而简化了齿轮装置的制造。

根据一个优选实施例，弹性元件至少部分地由至少一种弹性体组成。由此可以使用较小的弹性元件，由此可以在不牺牲功能的情况下进一步缩小齿轮装置的结构尺寸。

优选使用热塑性弹性体作为弹性体，所述热塑性弹性体尤其是选自含有TPU，TPA和TPE的组，因为热塑性的弹性体的可加工性的已知优点明显简化了齿轮装置的制造。

在齿轮装置的一个优选实施形式中，弹性元件硫化在支承筋上或在凹槽的侧面上，因此为了弹性元件与齿轮的连接不需要另外的手动操作。此外，由此可以通过与在齿轮的表面的适配实现弹性元件较好的形状精度，以及可以实现弹性元件在齿轮的表面上较好的附着。

即使由此提高了齿轮装置的安装费用，也可以将弹性元件粘接到支承筋上或凹槽的侧面上，以便实现分开地制造弹性元件。这尤其是在弹性元件的可互换性方面是有利的，或者说，如果弹性元件具有由多个单层组成的复杂的构造，因此可以实现在与弹性元件的期望的弹簧特性的更好的适配性。

弹性元件可以设计成至少部分地具有倒圆的棱边和/或角部，从而一方面可以实现弹性元件较好的可脱模性，尤其是当弹性元件硫化在齿轮上时，另一方面也可以改进弹性元件在齿轮装置中的功能，尤其是通过由于较小由摩擦引起的磨损现象而实现的较小的磨损可以改善弹性元件的使用寿命。

为了延长弹性元件的使用寿命和改善其磨损特性，也可以设定，在弹性元件的表面上施加滑动层或在弹性元件中包含固体润滑剂。

如果弹性元件是纤维强化的，则也可以是实现改善弹性元件的磨损特性，此时有利的是，通过纤维强化可以获得弹性元件大部分的弹性特性。

为了改善或调整弹性元件的弹簧弹性必要时可以设定，弹性元件在圆周方向上具有锥形或梯形或折棚形或凸状的横截面。

替代弹性体，弹性元件也可以至少部分地由一个具有凹口、尤其是孔隙的聚合物组成，其中通过这些凹口可以实现在一定极限内的可压缩性，因此聚合物也可以是所谓的硬塑料，并且由此弹性元件也可以具有相应的使用寿命。但这种凹口也可以设置在由弹性体组成的弹性元件中。

附图说明

为了更好地理解本发明，下面将结合附图来详细说明本发明。

其中分别用简化的示意图示出：

图1为根据现有技术的齿轮组的分解图；

图2为根据本发明的齿轮组的斜视图；

图3为齿轮组的能旋转的齿轮的一部分的斜视图；

图4为弹性元件的一个实施方案的俯视图；

图5为弹性元件的另一个实施方案的俯视图。

具体实施方式

首先应确定，在不同地说明实施形式中，相同的部件用相同的附图标记或相同的构件名称表示，其中包含在整个说明书中的公开内容可以合理地转用到具有相同附图标记或相同构件名称的相同的部件上。在说明书中所选择的位置说明，例如上，下，侧等也涉及当前说明以及示出的图中并且在位置改变时可以合理地转用到新的位置。此外，来在所示和所述的不同的实施例的单个特征或特征组合本身也构成独立的根据本发明的解决方案。

图1示出如由WO 2005/090829A1已知的齿轮装置1的分解图。该齿轮装置1也被称作“分体齿轮”，它具有主齿轮2和相对于主齿轮能在圆周方向3上旋转的齿轮4，其中主齿轮2具有毂5，该毂特别是与主齿轮2一体地构成。可旋转的齿轮4能旋转地设置在主齿轮2的毂5上。毂5具有孔形式的凹槽6，用于容纳带有螺栓头的未示出的螺栓。为了固定能旋转的齿轮4沿轴向方向8在主齿轮2上的位置，设置有固定元件8，该固定元件在该实施方案中构造成形锁紧环的形式。固定元件8嵌入环绕的槽中，该槽在毂5的端部区域中构成。

在主齿轮2和能旋转的齿轮4之间设置沿能旋转的齿轮4的圆周方向作用的弹性装置9，该弹性装置具有在圆周上旋转对称地分布的弹性元件10，这些弹性元件分别支承在主齿轮2和能旋转的齿轮4上，其中由弹性的弹簧体组成的弹性元件10设置在一个包围毂5的环11上并作用在支承筋12上，所述支承筋沿轴向方向在能旋转的齿轮4上突出地设置在能旋转的齿轮上。

图2和3示出根据发明的齿轮装置1的第一实施方案。为了区别于前面所述的根据现有技术的实施形式，在根据发明的实施形式中，弹性元件10或各弹性元件10不再是独立的构件，而是能旋转的齿轮4的一体的组成部分。换句话说这意味着，弹性元件10与能旋转的齿轮4相连接成一个构件。

从图2中还可以看到主齿轮2和贴靠在主齿轮上的能旋转的齿轮4，它通过弹性元件10在圆周方向3上朝主齿轮2预紧。这里，能旋转的齿轮4设置在毂5上，该毂相对于图1所示的实施形式构造成仅大于较短的环形板，因此实现了根据发明的齿轮组1的较小的结构尺寸的优点，这种结构尺寸源自弹性元件10的布置形式。

图3示出弹性元件10在支承筋12上布置形式。

尽管在原理上可以在齿轮装置1中仅安装一个单一的弹性元件10，但本发明优选的实施形式具有多个弹性元件10，这些弹性元件尤其是对称地在圆周方向3上分布地设置在能旋转的齿轮4上，如在图2和图3中的本发明的视图中示出的那样。因此，如果在后面描述了多个弹性元件10，这些实施形式也可以应用于仅齿轮装置的带有一个弹性元件10的实施形式。

弹性元件10设置在支承筋12的指向圆周方向的侧面13上并与其连接。此外，弹性元件10至少部分地与能旋转的齿轮4的环形元件15的指向轴向方向7的表面14相连，在该表面上以及突出于该表面伸出地设置支承筋12，这不是本发明的优选实施形式。

为了将弹性元件10与相应的支承筋12连接，弹性元件优选硫化设置。为此将用于相应弹性元件10的未硫化或预硫化的原料填充到模具中，能旋转的齿轮4已经位于该模具中，并且所述模具为了形成弹性元件10具有相应的空腔，其中一个空腔的一个侧面通过相应的支承筋12的侧面13构成，而（空腔的）底面通过能旋转的齿轮4的环形元件15的表面14构成，在模具中在与相应使用的原料相适应的提高的温度下发生硫化。必要时，为了提高弹性元件10在支承筋12上的附着强度，可用打底剂预处理支承筋的侧面13。出于相同的目的也可以使所述侧面13的粗糙化。这也适用于能旋转的齿轮4的环形元件15的表面14。如果相反不希望弹性元件15附着在环形元件15上，其表面14可以用分隔剂涂覆或铺上分隔纸。

优选能旋转的齿轮4和主齿轮2通过粉末冶金法制造并且是金属的，从而必要时利用压模已经可以产生侧面13的表面粗糙度或表面结构，在所述压模中压制用于制造能旋转的齿轮4的粉末。此外表面结构这里也可以构造成槽或凹口的形式，尤其是带有底切的槽或凹口，由此可以实现对弹性元件10在相应的支承筋12上的附着的进一步改善。

为了在相应的支承筋12和相应的弹性元件10之间建立连接，还存在这样的可能性，即将弹性元件10注塑到支承筋12的侧面13上。由于在优选的实施形式中弹性元件10至少部分、优选全部由至少一种弹性体构成，已经证明有利的是，弹性体是热塑性的弹性体。对于这种处理方式，也可以使用相应的模具，如在前面所述的模具。

例如作为弹性体可以使用选自包含以下物质的组的弹性体：天然橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯-橡胶、丁二烯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯和聚氨酯、硅橡胶，以及上述材料的掺合物或混合物。特别是，即使是弹性元件10具有较小的面积尺寸时，这些材料在齿轮装置的试验过程中也展示出其极佳的效果。

在使用热塑性的弹性体的情况下，所述弹性体优选选自包含有TPU、TPA和TPE的组。

但如下面所述，弹性元件10也可以至少部分地由热塑性塑料和/或热固性塑料制成，例如由聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚酰胺、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯制成。

但通常所述聚合物的混合物也可以用于弹性元件10。

弹性元件10与能旋转的齿轮4的连接的另一种可能性在于，可以将它们相互粘接，为此可以使用相应的市场上常见的粘接剂，必要时可以与打底剂相结合。

此外也存在这样的可能性，即通过相应的表面结构，例如上面所说明的那样，在弹性元件10与支承筋12和/或环形元件15之间形成单纯的形锁合。

也可以采用至少两个所述连接可能性的组合。当然在本发明的优选实施方案中，弹性元件10是硫化设置的。

如图2所示，主齿轮具有凹槽16，各支承筋12沿轴向方向伸入所述凹槽。这些凹槽16至少在圆周方向3上具有比相应的支承筋12大的尺寸，因此弹性元件10也可以容纳在凹槽16中且分别贴靠在凹槽16的侧面17上。支承筋12的在圆周方向上与支承筋12的侧面13相对的另一个侧面18和凹槽16的与该侧面相邻定位的另一个侧面19之间可（分别）设置一个间隔元件，利用所述间隔元件能旋转的齿轮4沿圆周方向被朝主齿轮2预紧。

根据本发明的一个实施方案，现在存在这样可能性，即弹性元件10不是与能旋转的齿轮4的支承筋12相连接，而是弹性元件10与凹槽16的侧面17相连接，其中前述的实施形式中涉及的连接方法相应地在该实施方案中可以用于建立弹性元件10与侧面17的连接。

根据另一个实施方案，为了调整希望的弹性，存在这样的可能性，即弹性元件10由多个层，但至少由两层组成。其中对于各个单层也可以使用不同的材料。各个层之间的连接也可以如前面所述通过硫化、注塑、粘接、形锁合等实现。这里还可以对于所述层的个别层使用金属的材料。其余的层可以使用前述的聚合物。另外存这样的可能性，即这些层具有不同的尺寸，其中层厚和/或各层的在圆周方向3上横截面积是可变的，就是说在构成带有多个层的弹性元件10时层结构是可变的。

但在本发明的优选的实施形式中，弹性元件10整体由弹性体组成且构造成单层的。

此外还存在这样的可能性，即弹性元件10或者至少弹性元件的个别层设有固体润滑剂，例如石墨或二硫化钼，和/或设有滑动涂层、例如由PTFE组成的滑动涂层。

为了提高弹性元件10的机械稳定性，还存在这样的可能性，即弹性元件或弹性元件10的至少个别层构造成纤维加强的，例如例如利用玻璃纤维或矿物性的纤维或者塑料纤维加强。为此纤维已经可以混合到用于制造弹性元件10的聚合体部件的材料中。

特别如图3所示，至少弹性元件10的个别棱边21和/或角部22构造成倒圆的，但这优选不适用于在与支承筋12或与凹槽16的侧面17的连接区域内的棱边21和角部22。

在图4和5中示出弹性元件10的实施方案，其中弹性元件也与支承筋12连接，但是也可以与主齿轮2（图2）相连接，如前面所述的那样。这些实施方案特别是涉及弹性元件10的不同的横截面形状。如图4中所示，弹性元件10具有在圆周方向3上锥形或梯形的横截面，在图5中弹性元件可以具有在圆周方向3上折棚形的横截面。在后一个实施方案中，也可以有利地构成多层的弹性元件10。但弹性元件10也可以具有其他的横截面形状，例如凸形的形状。

按照另一个实施方案，弹性元件10可以至少部分地由具有凹口，特别是孔隙的聚合物组成，特别是由前面所述的热塑性塑料或热固性塑料，其中通过凹口或孔隙实现了弹性元件10的一定弹性或柔性且通过凹口或孔隙的尺寸能够对其进行调整。

为了其完整性最后还应指出，主齿轮2和/或能旋转的齿轮4优选由烧结钢制造。

环形元件15可作为单独的构件制造并与能旋转的齿轮4相连接，还存在这样的可能性，即将其与能旋转的齿轮4一体地构成。

这些实施例示出可齿轮装置1的可能的实施方案，这里需要注意的是，本发明并不局限于特别示出的实施方案本身，还可以采用各个实施方案相互间不同的组合。基于通过本发明给出的技术处理的较大实现的变型可能性是本领域技术人员的能力范围之内的。

为了符合规则在最后应指出，为了更好地理解齿轮装置1的构造，齿轮装置或其组成部件部分地不是按比例示出的，和/或是放大和/或缩小地示出。

在图2、3；4；5中示出的各个实施形式构成了独立的根据本发明的解决方案的主题。

附图标记说明

1     齿轮装置

2     主齿轮

3     圆周方向

4     齿轮

5     毂

6     凹槽

7     方向

8     固定元件

9     弹性装置

10    弹性元件

11    环

12    支承筋

13    侧面

14    表面

15    环形元件

16    凹槽

17    侧面

18    侧面

19    侧面

20

21    棱边

22    角部

Claims (10)

1.一种齿轮装置（1），具有主齿轮（2）和相对于主齿轮在圆周方向（3）上能相对旋转的齿轮（4），其中主齿轮（2）或能旋转的齿轮（4）具有至少一个沿轴向方向（7）突出的支承筋（12），并且能旋转的齿轮（4）或主齿轮（2）具有至少一个凹槽（16），支承筋（12）至少部分地容纳在所述凹槽中，其中凹槽（16）在圆周方向（3）上的尺寸大于支承筋（12）在相同方向上的尺寸，所述齿轮装置还具有至少一个在主齿轮（2）的圆周方向上起作用的弹性元件（10），所述弹性元件设置在支承筋（12）的一个侧面（13）上或者设置在凹槽（16）的一个侧面（17）上，并且至少部分地设置在凹槽（16）的内部，其特征在于，弹性元件（10）与支承筋（12）或者与凹槽（16）的侧面（17）相连接。

2.根据权利要求1所述的齿轮装置（1），其特征在于，弹性元件（10）至少部分地由至少一种弹性体组成。

3.根据权利要求2所述的齿轮装置（1），其特征在于，弹性体为热塑性的弹性体。

4.根据权利要求2或3所述的齿轮装置（1），其特征在于，弹性元件（10）硫化在支承筋（12）上或凹槽（16）的侧面（17）上。

5.根据权利要求2或3所述的齿轮装置（1），其特征在于，弹性元件（10）粘接在支承筋（12）上或凹槽（16）的侧面（17）上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的齿轮装置（1），其特征在于，弹性元件（10）构成为至少部分地带有倒圆的棱边（21）和/或角部（22）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的齿轮装置（1），其特征在于，在弹性元件（10）的表面上施加滑动涂层，或者在弹性元件（10）中包含固体润滑剂。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的齿轮装置（1），其特征在于，弹性元件（10）是纤维加强的。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的齿轮装置（1），其特征在于，弹性元件（10）具有在圆周方向（3）上锥形或梯形或折棚形或凸状的横截面。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的齿轮装置（1），其特征在于，弹性元件（10）至少部分地由具有凹口、特别是孔隙的聚合物组成。

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