CN105121910A - 齿轮以及包括此类齿轮的传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种正好具有两个齿（10a、10b）的齿轮（10；110），其中所述齿轮（10；110）安装成可围绕齿轮轴线（12）旋转的，并且其在与所述齿轮轴线（12）正交设置的剖面中具有齿轮横截面，所述齿轮轴线（12）穿过所述横截面的几何中心。在两个齿（10a、10b）的区域中所述横截面的最大延伸（dmax）通过所述几何中心，并且沿着周向方向的最小延伸（dmin）相对于最大延伸的方向偏移，并且所述横截面的外轮廓在整个外周上以凸面的方式形成。所述齿轮能够使用在例如行星齿轮系或者锥齿轮系中。

Description

齿轮以及包括此类齿轮的传动装置

技术领域

本发明涉及一种正好具有两个齿的齿轮以及具有此类齿轮的齿轮副，以及具有此类齿轮副的传动装置。

背景技术

通常已知形成正齿轮的齿轮是齿轮传动装置的核心部件。为了获得较高的传动比，必要的是，尽可能大地选择彼此啮合的两个齿轮的齿数之间的比值。在这种情况中，为了使得各自的齿的绝对数不过高，有利的是，将较小齿数的齿轮配置成具有尽可能小的齿数。

从现有技术中已知仅具有两个齿的齿轮。此类齿轮例如从DE102006011877U1中已知。此处所提出的齿轮是以渐开线齿的齿轮的方式配置的，这在仅具有两个齿的齿轮情况下意味着，在所述齿之间分别设有凹陷的凹部。但是，齿轮的此构型会导致根据应用情况的不同的在凹陷的凹部区域中强度不够。

EP2177788A1公开了在齿轮副的情况下更小的齿轮，其具有带有圆形的外周并且相对于更小的轮的轴线偏心布置的横截面。此轮由于偏心构型会引起较高的轴承负载而具有不平衡的缺点。

发明内容

本发明的目的在于来配置带有两个齿的齿轮，使得其避免现有技术的这些缺点。

根据本发明，这是通过正好具有两个齿的齿轮来实现的，所述齿轮安装成可围绕齿轮轴线旋转的，其中在布置成与所述齿轮轴线正交的剖面中，其具有横截面，所述横截面在它的几何中心处与所述齿轮轴线相交，其在两个齿的区域中具有通过所述几何中心的它的最大延伸，并且其具有沿着周向方向相对于最大延伸的方向偏移的它的最小延伸，以及其外轮廓凸出地形成在整个外周上。

在最简单的构型中，由此根据本发明的齿轮具有带有椭圆形横截面的筒的形式。在另一构型中，所述齿轮具有带有椭圆形横截面的圆锥的形状。值得注意的是，齿轮的横截面在中心区域中与齿轮轴线相交，其中能够将所述齿轮设置在所述区域中，用于与齿轮轴的强制锁定（positive-locking）的或者非强制锁定（non-positive-locking）的联接。如果必要，此类齿轮轴也能够与所述齿轮整体形成。由于所述齿轮轴的所述布置，根据本发明的齿轮由此没有不平衡的问题。

所述的筒构型涉及直齿。此类直齿能够使用在所述齿轮与多于一个驱动齿轮接合的地方，例如，如同行星齿轮传动装置的行星轮一样。同样地，对锥形构型而言，直齿也是可能的。此类齿能够使用在例如锥齿轮传动装置中。然而，优选的构型在于，其中所述齿轮是螺旋齿轮，其中两个齿中的每一个齿的重叠角至少是180°。在此类螺旋齿轮的情况下，由此根据本发明的齿轮的两个齿沿着螺旋形轨道在齿轮的外侧上至少行进180°，以便在与同样是螺旋齿轮的齿轮啮合期间始终与所述齿轮保持接合。

螺旋角（即在齿轮轴线和两个齿中的每一个齿的螺旋形延伸之间所设有的角度）优选在0°和65°之间且尤其优选地在15°和50°之间。将螺旋角设计成小的值，以便于保持作用在根据本发明的具有两个齿的齿轮上的轴向力分量的较小。通过人字齿也能够在较大的螺旋角的情况下避免轴向力分量。

在两个齿的区域中设有横截面的最大延伸，可以被理解为，其使得在两个相对的齿之间的虚拟连接线沿着横截面的最大延伸的方向对齐。其中横截面最少延伸的方向与其优选成90°，但是其中这并非绝对必要的。齿轮的高的稳定性是通过在最小和最大延伸之间的相对小的因数来获得，由于此稳定性，能够保持小的齿裂和其它磨损。为了一方面在具有两个齿的根据本发明的齿轮和第二齿轮（驱动后者齿轮或者由此后齿轮所驱动）之间获得尽可能大的接触面积，然而合适的是在最大和最小延伸之间具有相对大的因数。在这些考虑下，已经证明有利的是，所述因数是在1.25和2.25之间。提出尤其有利的构型在于，所述齿轮的横截面的最大延伸接近或者精确地是最小延伸的两倍，从而所述因数是2（+/-10%）。

所述齿轮的横截面优选地具有其中存在关于齿轮轴线的点对称的形状，尤其是关于两个彼此正交的对称轴线的线对称。尤其有利的是其外轮廓具有椭圆形状的横截面。因而能够通过以下式子来描述所述外轮廓：

x²/a²+y²/b²=1

其中横截面的最大延伸是2·a，并且其中横截面的最小延伸是2·b。

在相同的对称轴的情况下，具有与超椭圆相对应的外轮廓的横截面构型也是可能的。此外轮廓由此能够用以下式子描述：

|x/a|n+|y/b|n=1。

在齿轮是螺旋齿轮的情况下，以上文已经陈述的方式为每个齿选择至少180°的重叠角，使得两个齿能共同实现与第二齿轮的持久接合。尤其有利的是，所述重叠小于360°，由此根据本发明的齿轮的紧凑设计是可能的。

除了具有两个齿的齿轮之外，本发明本身还涉及具有处于啮合接合中的至少两个齿轮的齿轮布置，其中两个齿轮中的较小的齿轮或者多于两个的齿轮中的最小的齿轮，以如上所述的方式形成仅具有两个齿。所陈述的齿轮布置具有的性质在于，各自的齿轮副的传动比是/能够与旋转角无关，即关于齿轮的旋转是/能够是常数。此外并非绝对必要的是，一个或多个较大的齿轮具有椭圆形的横截面或者凸出的外轮廓。

其它齿轮优选地具有大于或等于十个齿的齿数，使得由此能够实现至少5的传动比。

由于上文已经描述了，如果根据本发明的齿轮与多于两个驱动轮啮合时，则能够省去螺旋齿轮，如果此类布置设置在其中两个较大的齿轮同时与根据本发明的小齿轮啮合时，则其被视为是有利的。这样的情况例如在行星齿轮传动装置的情况下是可能的。

为了使齿轮布置能够是轻质且有效的，一种构型已经显示是尤其有利的，其中齿轮中的较小的或最小的齿轮由金属制成，而与其啮合的较大的齿轮由塑料制成。因为小齿轮上的单个齿的负载明显更高，此处的金属构型对于较长的运行时间来说是有利的。对较大的齿轮而言，由于单个齿的负载较小，因此此类的材料选择并不必要，使得能够使用成本较低的塑料。对其中传输达到2kW的机械功率的传动装置的情况下，由塑料和金属制成的此类的副是有利的。

此外，本发明还涉及一种具有上述类型的齿轮布置的传动装置。这能够尤其使用在行星齿轮传动装置中，其太阳轮由具有两个齿的齿轮形成。此外，它能够使用于锥齿轮传动装置，其锥齿轮由具有两个齿的齿轮形成。

附图说明

本发明的其它的方面和优点将从权利要求中以及从本发明的两个优选的示例性实施例的下述描述两者中变得显而易见的，借助于附图来阐释本发明。在附图中：

图1和图2显示根据本发明的带有两个齿的齿轮以及具有驱动这种带有两个齿的齿轮的第二齿轮的齿轮布置，以及

图3显示第二齿轮布置，其能够在以行星齿轮传动装置的表现形式中被发现。

具体实施方式

图1和2在剖面的顶视图和透视图中显示彼此啮合的两个齿轮10、20。齿轮10指的是根据本发明的仅仅具有两个齿10a、10b的齿轮。这种齿轮的横截面具有椭圆形状，并且在其中心的区域中由齿轮轴线12穿过，或者在其中心的区域中与齿轮轴线12正交地相交。此外，横截面在两个齿10a、10b的区域中具有其最大延伸d_max通过几何中心，且具有其最小延伸d_min沿着周向方向相对于最大延伸的方向偏移。

较小的齿轮10以及较大的齿轮20任一均是螺旋齿轮，其中螺旋角α接近30°。在较小齿轮10的情况下，两个齿10a、10b的重叠角（overlapangle）均是180°。这应该理解成，这些齿在齿轮的延伸上方沿着其齿轮轴线12的方向围绕齿轮轴线12、螺旋地延伸180°。由于齿轮的螺旋啮合，尤其较小齿轮10的螺旋啮合，实现了其以一个齿与较大的齿轮20始终处于接合。

较小齿轮10的横截面在已经已知的形式中是椭圆形的。由此，省去了在具有两个齿的齿轮情况下迄今通常使用的在齿之间的两侧上的凹入的渐缩，由此实现了此类齿轮的高稳定性，尤其处于负载下。此处，椭圆形状不是没有替代方案的。例如，横截面也能够具有超椭圆的形式。相关的方面仅在于，横截面的外轮廓配置成完全凹入的，以避免齿轮由于凹入的外轮廓而变弱。

所示的齿轮副优选地使用在传输的机械功率达到2kW的情况下。对较大的齿轮20来说优选使用塑料材料，而较小的齿轮10优选是金属的，以便其在虽然仅具有两个齿的情况下来承受长时间的负载。

如在图1和图2中所示，在具有仅仅两个齿轮的齿轮副的情况下，螺旋啮合是必要的。

在正如图3的构型的情况下（在此构型中，仅仅设有两个齿的齿轮110用作行星齿轮传动装置的太阳轮，并且因此至少与三个行星轮130以同相的方式处于接合），能够省去此类的螺旋啮合或者能够减小齿轮110的重叠角。

图3示出了这样的构型，其中没有设置螺旋啮合。齿轮110由此具有带有椭圆形基座表面的筒的形状，并且该齿轮交替地与三个齿轮130中的每个齿轮处于接合。

代替根据本发明的齿轮与带有外齿的齿轮啮合，在未示出的变型中，齿轮副被设置成，其中与根据本发明的齿轮啮合的齿轮形成带有内齿的内齿轮。

Claims (15)

1.一种正好包括两个齿（10a、10b）的齿轮（10；110），其中

-所述齿轮（10；110）安装成可围绕齿轮轴线（12）旋转的，以及

-在布置成与所述齿轮轴线（12）正交的剖面中，其具有横截面，

　　-其在它的几何中心处与所述齿轮轴线（12）相交，

　　-其在两个齿（10a、10b）的区域中具有通过所述几何中心的它的最大延伸（d_max）并且其具有沿着周向方向相对于最大延伸的方向偏移的它的最小延伸（d_min），以及

　　-其外轮廓凸出地形成在整个外周上。

2.根据权利要求1所述的齿轮（10），其特征在于，

所述齿轮（10）是具有至少180°的重叠角的螺旋齿轮。

3.根据权利要求2所述的齿轮（10），其特征在于，

所述齿轮（10）的螺旋角（α）大于0°并且小于或等于65°。

4.根据权利要求3所述的齿轮（10），其特征在于，

所述齿轮（10）的螺旋角（α）大于或等于15°，并且小于或等于50°。

5.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮（10；110），其特征在于，

所述最大延伸（d_max）在所述最小延伸（d_min）的1.25倍至2.25倍之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮（10），其特征在于，

所述横截面的最大延伸（d_max）相对于所述最小延伸（d_min）偏移90°。

7.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮（10；110），其特征在于，

所述横截面的所述外轮廓具有椭圆的形状。

8.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮（10），其特征在于，

所述齿（10a、10b）的重叠在大于/等于180°且小于360°之间。

9.一种齿轮布置，其包括处于啮合接合中的至少两个齿轮（110、130），

其特征在于，

较小的或最小的齿轮（110、130）是由根据前述权利要求中任一项所述的齿轮形成。

10.根据权利要求9所述的齿轮布置，其特征在于，

较大的齿轮（130）或者较大的多个齿轮（130）具有的齿的数量大于或等于十。

11.根据权利要求9或10所述的齿轮布置（1），其特征在于，

设置至少两个较大的齿轮（130），其分别与根据前述权利要求1到8中任一项所述的较小的齿轮（110）啮合。

12.根据权利要求9到11中任一项所述的齿轮布置，其特征在于，

齿轮（110）中的较小的齿轮由金属制成，且齿轮（130）中的较大的齿轮由塑料制成。

13.一种具有齿轮布置的传动装置，其特征在于，

形成根据权利要求9到12中任一项所述的齿轮布置。

14.根据权利要求13所述的传动装置，其特征在于，

所述传动装置是行星齿轮传动装置，其太阳轮（110）由根据权利要求1到8中任一项所述的齿轮（110）形成。

15.根据权利要求13所述的传动装置，其特征在于，

所述传动装置是锥齿轮传动装置，其锥齿轮由根据权利要求1到8中任一项所述的齿轮（110）形成。