CN107923512B - 具有改变的齿接合的斜齿部 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于传递功率的齿轮，所述齿轮具有多个齿，所述齿分别具有两个齿面(3、4、5、6、7、8)，以将功率传递到另一齿轮上，其中，所述齿轮可围绕旋转轴线(1)旋转并且具有基准平面(2)，所述基准平面与所述旋转轴线(1)正交地设置，其中，同名的齿面(6、7、8；3、4、5)是用于沿一个圆周方向的传递功率的齿面，其中，所述齿面(3、4、5、6、7、8)从所述基准平面(1)的前侧起具有齿面长度(11、12、13)，其中，对于一个顶点齿面(4)设置有两个与其直接相邻的同名的齿面(3、5)，所述同名的齿面分别具有比顶点齿面(4、41、42、43、44、45、46、47)更小的齿面长度，所述齿轮具有至少一个所述顶点齿面(4、41、42、43、44、45、46、47)并且构成为斜齿的齿轮。

Description

具有改变的齿接合的斜齿部

技术领域

本发明涉及一种齿轮。这种类型的齿轮在现有技术中已知，尤其是在DE 60108018 T2中已知。

背景技术

下面借助用于安装在机动车变速器中的齿轮来描述本发明，这不应理解为本发明受限于这种类型的应用。

为了将驱动功率从驱动机传递至可驱动的车辆车轴，在机动车变速器中使用齿轮。在此，齿轮的设立用于功率传输的齿相互间具有等距的间距。齿轮的齿依次与配合齿轮的齿啮合，所述齿轮将功率传递到配合齿轮上。在所述功率传递的情况下引起接合冲击(开始齿接合)，此外在辊压过程进行中双接合区域(齿轮的两个齿同时接合)和单接合区域(1个齿进行接合)交替，这引起在扭矩传递时的刚性波动，这在整体上引起齿轮的波动激励并且由此产生声辐射。所述激励周期性地以齿接合频率进行，因为齿面沿圆周方向以等距的间距相对于彼此设置。这样的激励通常被认为是干扰的并且常常通过声音隔离和/或对齿轮精细几何形状的适配、例如齿顶和/或齿根回缩或其它齿部校正来降低，其中，所述措施的有效性与当前的齿部几何形状相关。这种类型的啮合部校正是齿面的高精度的几何形状改变进而通常是耗时的和制造昂贵的。

在DE 10 2007 016 019 A1中已知下述齿轮，其中，在齿轮上的相邻的齿具有不同的几何形状。此外，具有在圆周上不同的齿宽的、用于特定应用的齿轮在DE 601 08 018 T2中已知。

发明内容

本发明的任务在于，给出一种用于将功率传递到另一齿轮上的齿轮，其中，所述齿轮相对于传统的齿轮具有改进的激励特性。所述任务通过一种用于传递功率的齿轮来解决。

如上所述，常见的用于噪声优化的齿面校正在数μm的范围内运动(精加工)，尤其通过本发明能够实现改进齿轮的噪声特性，其中，这通过在十分之一毫米或更大的范围内对齿轮的几何形状的改变来实现(粗加工)。

在本发明的意义上，将齿轮理解为一个正齿轮或一个空心轮，其具有优选周期性地在圆周上分布的齿的次序，以便将功率传递到另一齿轮上，这种类型的齿轮在现有技术中已知。在此，通过在齿轮之间传递转速和扭矩来确保功率。尤其是，用于传递功率的齿轮能够与用于传递运动的齿轮进行区分，因为借助用于传递运动的齿轮通常不能传递显著的扭矩进而不能传递显著的力。用于传递功率的齿轮优选构成为表面硬化的或者优选构成为调质处理的齿轮，其中，至少齿轮的设置有齿的区域优选由钢材构成。

齿轮能够优选关于其齿的几何基本形状具有不同的齿形。优选地，本发明可涉及具有渐开形齿部的齿轮，但是本发明尤其可与齿形无关地应用。更优选的是，本发明也可应用于具有或者不具有齿部校正的齿轮。更优选的是，这种齿轮设置用于传动系中的机动车变速器中，更优选的是，这样的齿轮应用于机动车的自动或手动变速器或自动化切换的变速器。

在本发明的意义上，将齿轮的齿面理解为齿轮上的齿的下述区域，所述区域设立用于传递功率，即用于接触另一齿轮以传递功率。在此，根据本发明的齿轮既可与一个传统齿轮(如这在现有技术中已知的)用作齿轮对来传递功率并且也可与另一个根据本发明的齿轮用作齿轮对来传递功率。由此，按图示来说，将齿面理解为下述表面区域，所述表面区域设立用于按计划地接触配合齿轮。齿的表面能够超出设置用于传递功率的区域延伸，尤其是在齿根区域中延伸。

在本发明的意义上，将两个同名的齿面理解为下述两个齿面，所述齿面设置用于沿相同的转动方向传递功率。优选地，齿轮的齿具有两个齿面，其中，这两个齿面是不同名的并且尤其也能够称为左齿面或右齿面。

优选的是，用于传递功率的齿轮可围绕旋转轴线旋转。尤其是，在外齿轮的情况下，齿轮被认为是基本上圆柱形的基体，在基体的外圆周上以关于圆周方向等距的间距设置齿，其中，旋转轴线与圆柱体轴线重合。相应的内容适用于空心轮，本发明也可应用与所述空心轮。

在本发明的意义上，基准平面被认为是一个假想平面，所述基准平面与所述旋转轴线正交地设置。更优选地，基准平面与齿轮的多个齿相交，并且所述平面优选与齿轮的所有齿相交。优选的是，基准平面被认为是齿轮中心平面或对称平面，其至少基本上对称地设置在齿轮中。

在本发明的意义上，将齿面长度理解为齿面之一从基准平面起直至齿面的末端的延伸长度。其尤其是理解为在基准平面和齿面的距该基准平面最远的点之间的间距。

在本发明的意义上，将顶点齿面理解为下述齿面，所述齿面与两个同名的齿面直接相邻，其中，所述相邻的齿面相比顶点齿面分别具有更小的齿面长度。换言之，顶点齿面尤其能够被认为是三个齿面中最长的那个，其中一个较短的齿面直接设置在顶点齿面前方，并且另一个较短的齿面直接设置在所述顶点齿面后方。在此，关于前方或后方的说明分别针对于齿轮的转动方向或者说齿轮的圆周方向。

在本发明的意义上，将斜齿的齿轮理解为具有斜齿的正齿轮或空心轮(正如其在现有技术中已知)。

优选地，斜齿的齿轮具有至少基本上柱形的基体，其中，用于传递功率的齿设置在所述基体的外圆周上，在此，所述齿面相对于旋转轴线倾斜设置，相应内容适用于斜齿的空心轮。因此，斜齿的齿轮与直齿的齿轮的区别尤其是在于齿的所谓的斜角。在此，如上所述，斜齿的齿轮作为外齿轮以及空心轮已知。

尤其是在斜齿的齿轮中，齿面在功率传递时以边缘区域与功率所传递到的另一齿轮的齿面接触，即关于齿轮沿旋转轴线的方向的延伸首先以齿面的最外区域接触。该时间点尤其能够被认为开始接合。

通常，齿轮的齿面的开始接合引起带来噪声的接合冲击，并且尤其是齿的在辊压过程中可变的刚性引起齿轮的进一步波动激励。由于运动学条件，齿轮的同名的齿面相互间具有沿圆周方向等距的间距并且在功率传递时引起齿轮和包围齿轮的构件的周期性激励，该激励通常是不期望的。

尤其通过不同的齿面长度可影响所述开始接合，使得可避免特定的齿接合频率进而可实现齿轮的有利的激励特性。研究表明，多个顶点齿面进一步对齿轮的噪声特性产生有利影响。

在一个优选的实施形式中，齿轮具有2个或更多个顶点齿面。优选的是，所述顶点齿面沿齿轮的圆周方向分别以顶点齿面间距彼此间隔开。更优选的是，至少2个、优选多个并且特别优选所有顶点齿面间距是不同的。更优选的是，至少2个、优选多个并且特别优选所有顶点齿面间距是一样大的。尤其通过多个顶点齿面在功率传递时可实现齿轮的特别有利的激励特性。

在一个优选的实施形式中，齿轮具有多个不同的齿面长度。优选的是，最大的齿面长度偏差，即在齿轮上的最大的齿面长度和最小的齿面长度之间的差异小于10mm、优选小于5mm并且特别优选小于1mm。更优选的是，齿面长度偏差与齿轮宽度有关，即与齿面在旋转轴线的方向上的延伸长度有关并且(尤其是关于具有最大齿面长度的齿面的齿轮宽度)优选小于25％、优选小于10％并且特别优选小于3％。研究表明，在从上述范围中选择齿面长度时一方面可实现齿轮的良好的噪声特性，并且另一方面可实现足够的承载能力。

在一个优选的实施形式中，具有不同齿面长度的齿面在齿轮的圆周上尤其是无规则地分布。在此，在本发明的意义上将无规则理解为，虽然多个连续的齿面具有连续递增或递减的齿面长度，但是连续的齿面的长度增加或长度减小始终不同。更优选地，一系列连续的同名的齿面具有连续递增的齿面长度。更优选地，这种系列包括小于全部设置在齿轮上的同名的齿面的四分之一，优选小于十分之一，并且特别优选小于二十分之一。优选地，10个或更少的连续的同名的齿面具有连续递增数量的齿面长度，优选6个或更少，并且特别优选3个或更少。尤其通过这种设计方案一方面可实现，所述开始接合不引起齿轮的周期性激励，并且另一方面保持特定的齿轮宽度。

在一个优选的实施形式中，齿面从基准平面的后侧起具有后侧的齿面长度。优选的是，2个同名的齿面与一个后侧的顶点齿面直接相邻地设置。在此，分别与顶点齿面相邻的两个同名的齿面分别具有比后侧的顶点齿面更小的后侧的齿面。更优选地，齿轮具有至少一个或多个顶点齿面。优选地，齿轮具有多个后侧的顶点齿面。尤其当功率传递的转动方向反转时，借助后侧的顶点齿面可影响在功率传递时的结束接合或开始接合。与此相应地，后侧的齿面长度能够以与前述的齿面长度相同的方式和方法设计。

在一个优选的实施形式中，齿轮具有2个或更多个后侧的顶点齿面、优选多个后侧的顶点齿面。更优选的是，所述后侧的顶点齿面分别沿圆周方向以后侧的顶点齿面间距彼此间隔开地设置。更优选的是，至少2个、优选多个并且特别优选所有后侧的顶点齿面间距是不同的。更优选的是，至少2个，优选多个并且特别优选所有后侧的齿面间距是同样大的。尤其通过多个后侧的顶点齿面可实现在功率传递时齿轮的特别有利的激励特性。

在一个优选的实施形式中，齿轮具有多个不同的后侧的齿面长度。优选的是，最大的后侧的齿面长度偏差、即在齿轮上的最大的后侧的齿面长度和最小的后侧的齿面长度之间的差异小于10mm、优选小于5mm并且特别优选小于1mm。更优选的是，后侧的齿面长度偏差与齿轮宽度有关，即与齿面在旋转轴线的方向上的延伸长度有关并且尤其关于从由齿面长度和后侧的齿面长度的总和中获得最大值的齿面优选小于25％，优选小于10％并且特别优选小于3％。研究表明，在从上述范围内选择后侧的齿面长度时一方面可实现齿轮的良好的噪声特性，并且另一方面可实现足够的承载能力。

在一个优选的实施形式中，将唯一一个齿面的总齿面长度理解为由齿面长度和后侧的齿面长度的总和。优选地，齿轮具有三个同名的齿面，所述同名的齿面具有相同的总齿面长度。更优选地，齿轮具有多个带有相同的总齿面长度的齿面，优选地，现有的同名的齿面中的10％或更多齿面具有相同的总齿面长度，并且更优选地，现有的同名的齿面中的50％或更少齿面具有相同的总齿面长度。尤其是通过具有相同的总齿面长度的多个齿面可构成一种特别易于制造的齿轮。

将根据本发明的齿轮对优选理解为具有第一齿轮的齿轮对，所述第一齿轮具有上述方式的构型，所述第一齿轮为了传递功率与另一齿轮啮合，其中，所述另一齿轮能够是现有技术中已知的传统的齿轮或者是同样根据本发明构造的齿轮。优选的是，从动的齿轮是根据本发明的齿轮，并且驱动的齿轮构成为在现有技术中已知的齿轮。具有仅一个根据本发明的齿轮的齿轮对尤其是可低成本地制造，并且在具有两个根据本发明的齿轮的齿轮对的情况下可实现进一步改进激励特性。

在本发明的意义上，将车辆变速器理解为在机动车、尤其是轿车的传动系中的变速器，其中，通过车辆变速器能够将可提供用于克服行驶阻力的驱动功率完全地或者至少部分地传递。优选的是，这种车辆变速器构成为手动变速器、自动化切换的变速器或构成为自动变速器。更优选的是，在这样的车辆变速器中设置有至少一个上述类型的齿轮或者说设置有上述类型的齿轮对，并且优选地，这样的机动车变速器具有多个根据本发明的齿轮，特别优选的是，所有可参与传递驱动功率的齿轮构成为根据本发明的齿轮。尤其是通过使用一个或多个根据本发明的齿轮可实现具有特别好的噪声或激励特性的车辆变速器。

附图说明

下面借助至少部分示意性的附图详细阐述本发明，在附图中：

图1示出齿轮的多个齿面的简化的俯视图；

图2示出根据本发明的齿轮的一个区域的简化的前视图；

图3示出根据本发明的齿轮的简化的前视图。

具体实施方式

在图1中示出齿轮的多个齿面的简化的俯视图。这样的斜齿的齿轮可围绕旋转轴线1旋转并且具有基准平面2，所述斜齿通过齿的倾斜斜角50图解示出。齿面3、4、5是同名的齿面(左齿面)，同样地，齿面6、7、8是同名的齿面(右齿面)。在各齿面之间一方面分别设置有齿根区域9并且另一方面设置有齿顶区域10。自基准平面2起，第一左齿面3具有第一齿面长度11，第二左齿面4具有第二齿面长度12，并且第三左齿面5具有第三齿面长度13。第一和第三齿面长度11、13小于第二齿面长度12，使得第二左齿面为顶点齿面。

通过改变齿面长度，可影响在运动传递时的开始接合，因为与将功率所传递于的另一齿轮的接合在斜齿的情况下在齿轮的外部的边缘区域17、18中开始，在此，用于开始接合的相关的边缘区域与齿轮的转动方向相关。

基准平面2设置为对称平面，使得齿面自基准平面2的后侧起也具有后侧的齿面长度。第一左齿面3具有第一后侧的齿面长度14，第二左齿面4具有第二后侧的齿面长度15，并且第三左齿面5具有第三后侧的齿面长度16。在此，由齿面长度(11、12、13)和后侧的齿面长度(14、15、16)的总和分别得到齿面的总齿面长度。

在图2中示出斜齿的齿轮的正如在图1中示出的区域的简化的前视图。在此，可识别沿圆周方向19具有齿顶区域10和齿根区域9的齿面的次序(8、7、6和5、4、3)。齿轮可围绕旋转轴线1旋转。

在图3中示出根据本发明的具有不同的顶点齿面间距20至27的齿轮的简化的前视图。所示出的齿轮具有多个顶点齿面(4、41、42、43、44、45、46、47)，所述顶点齿面无规则地分布在圆周上并且分别通过顶点间距之一(20、21、22、23、24、25、26、27)彼此间隔开。顶点齿面(4、41、42、43、44、45、46、47)中的每个顶点齿面与两个同名的齿面直接相邻，在该视图中不可见的其齿面长度比顶点齿面的齿面长度更短。在此，齿轮可围绕旋转轴线1旋转。通过多个不同的顶点齿面进而通过多个具有不同的齿面长度的同名的齿面可实现齿轮的特别好的激励特性。

Claims (10)

1.用于传递功率的齿轮，所述齿轮具有多个齿，这些齿分别具有两个齿面(3、4、5、6、7、8)，以将功率传递到另一齿轮上，

所述齿轮能围绕旋转轴线(1)旋转并且具有基准平面(2)，该基准平面与所述旋转轴线(1)正交地设置，

同名的齿面(6、7、8；3、4、5)是用于沿一个圆周方向传递功率的齿面，

所述齿面(3、4、5、6、7、8)从所述基准平面(2)的前侧起具有前侧的齿面长度(11、12、13)，

对于一个顶点齿面设置有两个与其直接相邻的同名的齿面，所述同名的齿面分别具有比顶点齿面(4、41、42、43、44、45、46、47)更小的前侧的齿面长度，

其特征在于，

所述齿轮具有至少一个所述顶点齿面(4、41、42、43、44、45、46、47)并且构成为斜齿的齿轮，所述齿轮具有多于两个不同的前侧的齿面长度(11、12、13)，10个或更少的连续的同名的齿面具有连续递增的前侧的齿面长度，所述连续的同名的齿面的长度增加始终不同。

2.根据权利要求1所述的齿轮，其特征在于，

所述齿轮具有两个或更多个顶点齿面(4、41、42、43、44、45、46、47)，

所述顶点齿面沿齿轮的圆周方向(19)分别以顶点齿面间距(20、21、22、23、24、25、26、27)彼此间隔开，并且

所述齿轮具有两个或更多个不同的顶点齿面间距(20、21、22、23、24、25、26、27)。

3.根据权利要求1所述的齿轮，其特征在于，所述前侧的齿面长度(11、12、13)在齿轮的圆周上无规则地分布。

4.根据权利要求1至3之一所述的齿轮，其特征在于，

所述齿面从基准平面(2)的后侧起具有后侧的齿面长度(14、15、16)，并且对于一个后侧的顶点齿面设置有两个与其直接相邻的同名的齿面，所述同名的齿面分别具有比后侧的顶点齿面更小的后侧的齿面长度，并且

所述齿轮具有至少一个后侧的顶点齿面。

5.根据权利要求4所述的齿轮，其特征在于，

所述齿轮具有两个或更多个后侧的顶点齿面，

所述后侧的顶点齿面沿圆周方向分别以后侧的顶点齿面间距彼此间隔开，并且

所述齿轮具有两个或更多个不同的后侧的顶点齿面间距。

6.根据权利要求4所述的齿轮，其特征在于，

所述齿轮具有多个不同的后侧的齿面长度(14、15、16)。

7.根据权利要求4所述的齿轮，其特征在于，

所述后侧的齿面长度(14、15、16)在所述齿轮的圆周上无规则地分布。

8.根据权利要求4所述的齿轮，其特征在于，齿面具有总齿面长度，

所述总齿面长度是相应同一个齿面(3、4、5)的前侧的齿面长度(11、12、13)和后侧的齿面长度(14、15、16)的总和，并且齿轮的三个或更多个总齿面长度是同样大的。

9.用于功率传递的齿轮对，具有第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮构造成根据权利要求1至8之一所述的齿轮。

10.用于将来自至少一个驱动机的驱动功率朝向机动车的可驱动的车辆车轴的方向传递的车辆变速器，具有至少一个根据权利要求1至8之一所述的齿轮。

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