CN106812911B - 具有斜齿的齿轮和用于齿轮的区段 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有斜齿的齿轮，该齿轮由多个区段组装而成，其中每个区段具有啮合部段，该啮合部段具有直齿或斜齿，其中，在每个区段中所述啮合部段通过第一腹板和第二腹板以及连接部段与连接区域相连接，其中所述连接部段、第一腹板和第二腹板分别相互间隔开或者至少局部地相互间隔开，尤其由此使所述区段具有多个、尤其是三个或更多个轴向贯通的凹口，尤其其中，被第一腹板遮盖的轴向区域与被第二腹板遮盖的轴向区域间隔开，尤其由此使所述区段具有至少一个在周向方向上贯通的凹口。

Description

具有斜齿的齿轮和用于齿轮的区段

技术领域

本发明涉及一种具有斜齿的齿轮和一种用于齿轮的区段/扇形段。

背景技术

由WO 2013/020639 A1已知一种分块的齿轮。

发明内容

因此本发明的目的是，减小在啮合部接合时形成的噪声。

按照本发明，这个目的通过根据在权利要求1中给出的特征的齿轮得以实现。

本发明的重要特征在于具有斜齿的齿轮，该齿轮由多个区段组装而成，其中每个区段具有啮合部段，该啮合部段具有直齿或斜齿，其中，在每个区段中所述啮合部段通过第一腹板(或称为接板)和第二腹板以及连接部段与连接区域相连接，其中，所述连接部段、第一腹板和第二腹板分别相互间隔开或者至少局部地相互间隔开，尤其由此使所述区段具有多个、尤其是三个或更多个轴向贯通的凹口，尤其其中，被第一腹板遮盖的轴向区域与被第二腹板遮盖的轴向区域间隔开，尤其由此使所述区段具有至少一个在周向方向上贯通的凹口。

在此优点是，尽管所述齿轮是由多个区段组装而成的，利用带有处于接合的啮合部件的斜齿仍可以低噪声地传递转矩。

在按照现有技术的分块的齿轮中，齿轮在周向方向上由多个区段组装而成，其中每个区段是一个圆周部段、即齿轮的圆周角区域。所述区段可以说是利用切割平面从齿轮中切割出来，该切割平面在轴向方向且在从齿轮轴线开始的径向方向上延伸。因此啮合部被设计成直齿，因为否则齿会被切割并因此存在断齿的危险。

而在本发明中，在啮合部段上设有斜齿。啮合部段沿着齿槽切割开或者由齿槽界定。通过这种方式实现齿轮的低噪声运行，但是啮合部段具有如下边界面，该边界面以按照啮合部螺旋角(或称为倾斜角)的螺旋角延伸。按照本发明，相邻各区段的这种边界面间隔开，即设计成不传递力的，并且仅在设置在连接部段上的接触面的区域中实现连接或者所属的力流。

所述接触面由多个法兰面组成，所述法兰面分别仅仅沿径向和轴向延伸，即不沿周向方向延伸。

因此各个区段的法兰面贴靠在最紧邻的区段的相应法兰面上。因此在周向方向上实现无间隙的贴靠。但是在轴向上不实现面贴靠。因为设置在法兰面之间的台阶分别相互间通过气隙间隔开。在径向上也不实现形状锁合的贴靠。通过这种方式也即如下传递声波，其振动模量可在周向方向上没有重要损失地从一个区段传递到最紧邻的区段，但是其它振动模量强烈地衰减，这是因为在径向和轴向方向上没有实现区段相互间的形状锁合的贴靠。因此可以实现更小地形成噪声，尤其是与一体形成的齿轮相比。

在一有利的扩展结构中，在每个区段中第一腹板、第二腹板、啮合部段、连接部段和连接区域一体形成和/或设计成一件式的。在此优点是，所述区段具有高的负荷能力并且可在一次夹紧中进行加工，并因此也可以非常精确地制造钻孔的相对间隔以及钻孔与啮合部的间隔。

在一有利的扩展结构中，第一腹板和第二腹板被设计成弯曲的，尤其是凸拱地弯曲，尤其是第一腹板沿轴向向前弯曲而第二腹板沿轴向向后弯曲。在此优点是，以微少的材料使用并因此微少的加工费用提高了区段的承载能力。

在一有利的扩展结构中，第一连接部段设置在区段的在周向方向上位于前面的端部区域上，尤其是，第二连接部段设置在区段的在周向方向上位于后面的端部区域上，其中，第一连接部段具有接触面，通过该接触面所述区段贴靠在最紧邻的区段上，尤其贴靠在最紧邻的区段的第二连接部段的相应接触面上，其中，所述接触面被设计成台阶式的，从而接触面具有至少三个平的、尤其亦即平面地设计的法兰面，其中，每个法兰面设置在各自的圆周角位置上并遮盖各自的轴向区域，其中，这些轴向区域分别相互间隔开或者最多相互邻接地设置，尤其其中，这些轴向区域不相互搭接，其中，所述法兰面的圆周角位置相互间隔开，尤其随着法兰面的轴向位置的增大而在周向方向上严格单调地增加。在此优点是，简化了区段相互间的对准并且在轴向方向上存在形状锁合。

在一有利的扩展结构中，所述啮合部是外齿部。在此优点是，可以简单地实现制造。

在一有利的扩展结构中，所述啮合部段在其在周向方向上设置的端部区域上分别具有面对相邻区段的第一边界面，该第一边界面平行于啮合部的齿槽延伸，尤其其中，第一边界面在径向上并且沿着螺旋线延伸，其螺旋轴线是齿轮轴线并且其螺旋角对应于啮合部的螺旋角。在此优点是，在啮合部段中可以设置斜齿，该斜齿不中断齿地延伸并因此非常能承受负荷。

在一有利的扩展结构中，所述啮合部段——尤其以包含一部分第一边界面的部段——在周向方向上突出于连接部段，尤其其中，所述啮合部段——尤其以包含另一部分第一边界面的另一部段——在周向方向上比连接部段延伸得更近。在此优点是，连接部段在其在周向方向上的端部区域中与啮合部段不同地切割或界定。因为所述连接部段被界定在周向位置上，即其端部表面在这里仅沿径向和轴向延伸，但是啮合部段按照斜齿来限制，即按照螺旋线且沿径向从齿轮轴线开始延伸。

在一有利的扩展结构中，所述连接部段具有第二边界面，所述第二边界面沿周向和轴向延伸，并且所述第二边界面在径向上位于相邻区段的啮合部段的突出部段的径向内侧的对面，该突出部段沿周向突出于相应的连接部段。

在一有利的扩展结构中，在相邻的两个区段的第一边界面之间形成有第一间距。在此优点是，在相邻的两个区段的啮合部段之间不发生直接的力传递。

在一有利的扩展结构中，在第二边界面与相邻区段的啮合部段的突出部段的径向内侧之间形成有第二间距。在此优点是，在连接部段与相邻区段的啮合部段之间不发生直接的力传递。

在一有利的扩展结构中，所述连接部段具有连接面，在该连接面上利用连接螺栓压紧有相邻区段的相应连接面。在此优点是，在连接部段之间实现力传递并且在此在一个周向位置上各个法兰面接触并且被连接螺栓相互压紧以进行力传递。

在一有利的扩展结构中，各个法兰面分别在径向方向和轴向方向上延伸，尤其但是不在周向方向上延伸，尤其亦即设置在唯一的周向位置上。在此优点是，可以简单且成本有利地制造各个法兰面。

在一有利的扩展结构中，在轴向方向上在第一法兰面与第三法兰面之间设置有第二法兰面，其中，第一法兰面和第三法兰面分别具有用于使区段相互对准的螺栓的钻孔。在此优点是，能够准确地对准然后接着拧紧螺栓。因此能够在连接部段之间实现力传递且不在啮合部段之间实现力传递。

在一有利的扩展结构中，所述腹板设置在比啮合部段小的径向距离区域中。在此优点是，所述腹板支承沿径向放上的啮合部段，并且用于连接相邻各区段的连接部段的连接螺栓不会中断或以其它方式妨碍齿轮的啮合部，这是因为连接螺栓也设置在比啮合部段小的径向距离上，并且沿轴向在第一与第二腹板之间具有空间。

在一有利的扩展结构中，区段具有用于与滚筒或轴相连接的连接区域，其中，所述齿轮设置在比滚筒或轴更大的径向距离上。在此优点是，滚筒在其外周上可以配备有大的齿轮，由此可以传递大的扭矩。

在一有利的扩展结构中，在轴向上彼此最紧邻的法兰面之间分别设置有台阶，其中在区段的各个台阶与最紧邻的区段的相应台阶之间存在有轴向间距、尤其即存在有气隙。在此优点是，可以实现简单的制造。

在一有利的扩展结构中，第一间距与齿轮外径的比小于0.0005、尤其小于0.00025或者甚至小于0.000125，并且/或者第二间距与齿轮外径的比小于0.0005、尤其小于0.00025或者甚至小于0.000125。在此优点是，在制造公差和由热引起的膨胀的范围内能可靠地防止力传递，并且尽管存在间距也能实现低噪声的运行。所述间距位于齿的接合区域以外，这是因为通过间距产生的缝隙沿着齿槽、尤其亦即沿着齿槽的底部延伸。

在区段中重要的特征是，所述区段由ADI或GGG铸钢制成。在此优点是，啮合部可以承受高负荷。因为ADI是以球墨铸铁为基础的材料。通过特殊的热处理可在伸展性良好的同时实现高强度，在保持良好缓冲性的同时实现高度耐磨性。

因此啮合部段的突出来的、即在周向方向上突出于连接部段的区域可以承受负荷，因为ADI具有高强度。在这个区域中啮合部也即可以承受高负荷，尽管这个区域是悬伸出来的。

其它优点由从属权利要求给出。

附图说明

现在借助附图详细解释本发明。

在图1中示出带斜齿的齿轮，该齿轮由在周向方向上相继设置的、相同形式设计的区段组装而成。

在图2中以斜视图示出区段中的两个彼此拆开的区段。

在图3中示出两个区段中的第一区段。

在图4中示出在齿轮的两个区段的连接区域中的切向剖面的俯视图。

附图标记列表：

1 啮合部段

2 连接部段

3 用于滚筒的连接区域

4 凹口

20 用于连接螺栓的钻孔

21 用于对中螺栓或用于对准的螺栓的钻孔

22 腹板，尤其是轴向前面的

23 腹板，尤其是轴向后面的

24 平的法兰面

25 平的法兰面

26 平的法兰面

27 平的法兰面

28 平的法兰面

29 平的法兰面

40 边界面

41 边界面

具体实施方式

所述齿轮由相同形式设计的区段组装而成，即由相同的区段组装而成。

每个区段均具有啮合部段，该啮合部段被构造成配备有外齿部的圆柱外壳部段。

因为在周向方向上使用了十个区段以组装齿轮，所以啮合部段1类似于齿条区段，其中，齿条被设计成与相应于齿轮的圆柱体的外壳面相应地弯曲。

在这里述及的周向方向涉及齿轮，即为齿轮的周向方向。径向距离以齿轮中心为基准，亦即可确定为与齿轮转动轴线的距离。轴向方向是与转动轴线的方向相平行的方向。

也即可以通过制造出空心圆柱体的外壳部段并在其外侧面上加工出啮合部来制造啮合部段1。在此，该外壳部段在轴向上通过两个平面、尤其即是齿轮的端面部段来限制，所述平面的法线平行于齿轮的轴线方向、即轴向方向。此外，啮合部段1在周向方向上通过边界面40和法兰面来限制，该法兰面具有多个表面部段(24、25、26、27、28、29)。邻接边界面40地设置有边界面41，该边界面的法线沿径向取向。

在区段的径向内侧上设有在周向方向上延伸的连接区域3，该连接区域用于固定在滚筒的外表面上。

在每个区段中，啮合部段1通过腹板(22、23)与连接区域3相连接。在此，第一腹板22在轴向上设置在前面，而第二腹板23在轴向上设置在后面。因此，第一腹板22与第二腹板23轴向间隔开。优选给每个第一腹板22正好配设有一个第二腹板23，其中，第一腹板22和相应配设的第二腹板23设置在相同的圆周角区域中。

第一腹板22在周向方向、即齿轮的周向方向上均匀地相互间隔开。因此，第二腹板23也在周向方向、即齿轮的周向方向上均匀地相互间隔开。

在每两个彼此最紧邻的第一腹板22之间分别设置有轴向贯通的凹口。

在每两个彼此最紧邻的第二腹板23之间分别设置有轴向贯通的凹口。

此外，第一腹板22和第二腹板23分别配备有弯曲区域，从而使它们轴向向外弯曲并因此被构造成凸拱的。于是在区段中沿轴向形成在第一与第二腹板(22、23)之间的空腔以这种方式被加大并因此适合于，接纳大的连接螺栓并提供足够大的自由空间范围供使用，该自由空间范围例如也适用于操纵有待于通过连接螺栓建立的螺纹连接结构。

在此这样设计空腔，使得该空腔在周向方向上也贯通过区段。由于第一和第二腹板(22、23)的上述造型，空腔也在轴向方向上至少在不被腹板(22、23)和连接部段2遮盖的角位置区域上是贯通的。

第一区段的在周向方向上位于前面的连接部段2贴靠在第二区段的在周向方向上位于后面的连接部段2上。

在此，设置在周向前面的接触面被设计成台阶式的，由此该接触面由三个分别平坦地、即平面地设计的法兰面(24、25、26)组成。在此，法兰面(24、25、26)中的每一个设置在各自的圆周角位置上并且遮盖各自的轴向区域。在此这些轴向区域分别相互间隔开或者最多相互紧邻地设置。因此各个轴向区域不搭接。法兰面(24、25、26)的圆周角位置相互间隔开并且随着法兰面(24、25、26)的轴向位置的增大而在周向方向上增大。

设置在周向后面的接触面相应地设计成台阶式的，由此其平坦的、即平面的法兰面(27、28、29)分别贴靠在最紧邻的区段的相应法兰面(24、25、26)上。

法兰面(24、25、26、27、28、29)具有用于连接螺栓的钻孔20，并且在轴向上位于外部的法兰面(24、26、27、29)分别具有至少一个用于对中螺栓或用于使区段彼此对准的螺栓的钻孔21。

因此可实现法兰面24贴靠在法兰面29上，法兰面25贴靠在法兰面28上并且法兰面26贴靠在法兰面27，并且可利用对中螺栓实现区段相互间的对准。然后借助插入连接螺栓使区段相互连接。

上述的在周向方向上且至少部分地也在轴向上贯通的空腔提供了足够的空间以利用工具操纵螺纹连接结构、即例如安置和操纵螺栓头。腹板22的膨起的、即凸拱的结构加大了这个空间。

如在图4中利用切向剖切的区段所示的，两个区段的连接部段2之间的接触区域在轴向方向上单调地、但是不严格单调地在周向方向上、尤其也在图4的剖面的内部延伸。在此，台阶之间具有间隙、尤其是气隙。因此也即在设置在法兰面24和法兰面25之间的台阶与设置在法兰面29和法兰面28之间的台阶之间设置有气隙，从而使这两个台阶在轴向方向上略微相互间隔开。

区段的啮合部段1的边界面40同样接触地贴靠在最紧邻的区段的啮合部段1的相应边界面40上。

因此在各个区段的连接部段2上螺旋连接有相邻区段的相应连接部段2。连接部段2在径向和轴向方向上延伸。因此整个连接部段2位于一个圆周角区域中。

在连接面中设置有在周向方向上取向的钻孔(20、21)。在此，钻孔20用于供螺栓插入，相邻各区段通过所述螺栓相互压紧。此外还设有至少一个用于插入用于使区段相对于彼此对准的螺栓的钻孔21。因此能够在牢固地旋紧连接螺栓之前使区段对准。在完成对准以后牢固地旋紧连接螺栓并因此固定区段的相对位置。

啮合部段1在其在径向上位于外部的侧上具有啮合部。在此，啮合部被构造成斜齿。边界面40(区段的啮合部段1通过该边界面紧邻相邻区段的相应啮合部段)沿着啮合部的齿槽形成。因此通过边界面40不切割齿。因此边界面40与斜齿、即螺旋线部段相应地延伸并且在径向方向上延伸。在一级近似的程度上它可以作为平面考虑。

但是因为连接部段2的法兰面(24、25、26、27、28、29)在纯径向和轴向方向上取向，所以啮合部段1局部地突出于连接部段2。因此啮合部段1至少在第一轴向区域中在周向方向上突出于法兰面26，在第二轴向区域中啮合部段1在周向方向上回缩，由此可以看到边界面41。在此，边界面41在轴向和周向方向上延伸，即它具有唯一的径向距离。

在此，这样限定区段的公差，使得相邻的两个区段在其法兰面(24、25、26、27、28、29)上接触，但是在边界面40和41的区域中存在间距。此时，在由区段组装而成的齿轮的外径大于2米、尤其是大于4米的情况下，优选所述间距小于1mm，尤其小于0.5mm。因此所述间距与外径的比小于0.0005、尤其是小于0.00025或甚至0.000125。

通过这种方式也可以容许由热引起的和/或装配引起的间距变化。因为传递力的法兰面(24、25、26、27、28、29)完全承担在相邻各区段之间传导的力。

啮合部段1的突出部段遮盖相邻区段的边界面41，尤其在弧向(radial)方向上遮盖相邻区段的边界面41。

同样，每两个相邻区段的边界面40在周向方向且也在轴向方向上看去相对而置。

在其它按照本发明的实施例中，所述齿轮不是带有斜齿而是带有直齿。于是优选省去边界面41。但是尽管如此，在最紧邻的各区段的相互面对的边界面40之间仍然保留有非常窄的气隙。

Claims (30)

1.一种具有斜齿的齿轮，该齿轮由多个区段组装而成，其中，每个区段均具有啮合部段，该啮合部段具有斜齿，

其特征在于，

在每个区段中所述啮合部段通过第一腹板和第二腹板以及连接部段与连接区域相连接，

其中，所述连接部段、第一腹板和第二腹板分别至少局部地相互间隔开，

由此使所述区段具有多个轴向贯通的凹口。

2.根据权利要求1所述的齿轮，其特征在于，所述多个轴向贯通的凹口的数量为三个或更多个。

3.根据权利要求1所述的齿轮，其特征在于，

被第一腹板遮盖的轴向区域与被第二腹板遮盖的轴向区域间隔开，由此使所述区段具有至少一个在周向方向上贯通的凹口。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮，其特征在于，在每个区段中第一腹板和第二腹板、啮合部段、连接部段和连接区域一体地形成。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮，其特征在于，在每个区段中第一腹板和第二腹板、啮合部段、连接部段和连接区域被设计成一件式的。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮，其特征在于，第一腹板和第二腹板被设计成弯曲的。

7.根据权利要求6所述的齿轮，其特征在于，第一腹板和第二腹板被设计成凸拱地弯曲。

8.根据权利要求7所述的齿轮，其特征在于，第一腹板向轴向前方弯曲，而第二腹板向轴向后方弯曲。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮，其特征在于，

第一连接部段设置在区段的在周向方向上位于前面的端部区域上，

其中，第一连接部段具有接触面，通过该接触面所述区段贴靠在最紧邻的区段上，

其中，所述接触面被设计成台阶式的，由此接触面具有至少三个平面地构造的法兰面(24，25，26)，

其中，法兰面(24，25，26)中的每一个设置在各自的圆周角位置上并遮盖各自的轴向区域，

其中，这些各自的轴向区域分别相互间隔开或者最多相互邻接地设置，其中，这些各自的轴向区域不相互搭接，

其中，所述法兰面(24，25，26)的圆周角位置相互间隔开。

10.根据权利要求9所述的齿轮，其特征在于，第二连接部段设置在区段的在周向方向上位于后面的端部区域上，所述区段通过所述第一连接部段的接触面贴靠在最紧邻的区段的第二连接部段的相应接触面上。

11.根据权利要求9所述的齿轮，其特征在于，所述法兰面(24，25，26)的圆周角位置随着法兰面(24，25，26)的轴向位置的增大而在周向方向上严格单调地增加。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮，其特征在于，斜齿是外啮合部。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮，其特征在于，所述啮合部段在其在周向方向上设置的端部区域上分别具有面对相邻区段的第一边界面(40)，该第一边界面平行于斜齿的齿槽延伸。

14.根据权利要求13所述的齿轮，其特征在于，

第一边界面(40)在径向方向上并且沿着螺旋线延伸，其螺旋轴线是齿轮轴线并且其螺旋角相应于斜齿的螺旋角。

15.根据权利要求13所述的齿轮，其特征在于，所述啮合部段以包含一部分第一边界面(40)的部段在周向方向上突出于连接部段。

16.根据权利要求15所述的齿轮，其特征在于，

所述啮合部段以包含另一部分第一边界面(40)的另一部段在周向方向上比连接部段延伸得更近。

17.根据权利要求16所述的齿轮，其特征在于，所述连接部段具有第二边界面(41)，所述第二边界面沿周向和轴向延伸，并且所述第二边界面在径向上位于相邻区段的啮合部段的突出部段的径向内侧的对面，该突出部段沿周向突出于相应的连接部段。

18.根据权利要求17所述的齿轮，其特征在于，在相邻的两个区段的第一边界面(40)之间形成有第一间距。

19.根据权利要求18所述的齿轮，其特征在于，在第二边界面(41)与相邻区段的啮合部段的突出部段的径向内侧之间形成有第二间距。

20.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮，其特征在于，所述连接部段具有接触面，相邻区段的相应接触面利用连接螺栓压紧在该接触面上。

21.根据权利要求9所述的齿轮，其特征在于，所述接触面的法兰面中的每一个分别在径向方向和轴向方向上延伸，但是不在周向方向上延伸，亦即设置在唯一的周向位置上。

22.根据权利要求9所述的齿轮，其特征在于，在轴向方向上在第一法兰面与第三法兰面之间设置有第二法兰面，其中，第一法兰面和第三法兰面分别具有钻孔，所述钻孔用于使区段相互对准的螺栓。

23.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮，其特征在于，所述连接部段设置在比啮合部段更小的径向距离区域中。

24.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮，其特征在于，所述连接区域与滚筒或轴相连接，其中，所述齿轮设置在比滚筒或轴更大的径向距离上，

并且/或者所述区段由ADI或GGG铸钢制成。

25.根据权利要求9所述的齿轮，其特征在于，在轴向上彼此最紧邻的法兰面之间分别设置有台阶，其中，在区段的各个台阶与相应最紧邻的区段的相应台阶之间存在有轴向间距、亦即存在有气隙。

26.根据权利要求19所述的齿轮，其特征在于，第一间距与齿轮外径的比小于0.0005并且/或者第二间距与齿轮外径的比小于0.0005。

27.根据权利要求26所述的齿轮，其特征在于，第一间距与齿轮外径的比小于0.00025。

28.根据权利要求27所述的齿轮，其特征在于，第一间距与齿轮外径的比小于0.000125。

29.根据权利要求26所述的齿轮，其特征在于，第二间距与齿轮外径的比小于0.00025。

30.根据权利要求29所述的齿轮，其特征在于，第二间距与齿轮外径的比小于0.000125。

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