CN110131384A - 齿轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿轮(1)，该齿轮包括轮毂部件(2)、接片部件(3)和齿圈(4)，其中，在接片部件(3)中构成有至少一个包括倒圆部(8)的过渡区域(7)，并且过渡区域(7)具有沿齿轮(1)的轴向方向(6)的高度h(10)和沿径向方向的长度L(11)，并且其中，齿轮(1)的齿圈(4)沿齿轮(1)的轴向方向(6)具有最大宽度A(12)并且接片部件(3)沿齿轮的轴向方向具有最小宽度B(13)，其中，最大宽度A(12)大于最小宽度B(13)。所述倒圆部(8)处于如下的带(14)之内，所述带由按照本发明的公式和高度h(10)的±50％的带宽(15)计算出。

Description

齿轮

技术领域

本发明涉及一种齿轮，该齿轮包括轮毂部件、接片部件和齿圈，其中，接片部件设置在轮毂部件和齿圈之间，其中，在接片部件中构成有至少一个包括倒圆部的过渡区域，并且过渡区域具有沿齿轮的轴向方向的高度h和沿径向方向的长度L，并且其中，齿轮的齿圈沿齿轮的轴向方向具有最大宽度A并且接片部件沿齿轮的轴向方向具有最小宽度B，其中，A大于B。

背景技术

为了减少能量消耗，自从很长时间以来已经存在努力，将车辆构建为较轻的。对此涉及全部的车辆构件，此外还涉及齿轮。因此，例如DE 10 2007 013 829 A1描述一种重量减少的包括轮毂和设有齿部的环的齿轮，其中，该轮毂经由设有至少一个空隙的片部件与该环连接，其中，该片部件在两侧沿齿轮的旋转轴线的轴向方向设有基本上片形的盖件。

还由DE 10 2009 012 812 A1已知一种重量减少的包括具有齿部的齿圈的齿轮，该齿圈经由接片区而与轮毂连接。在此，在接片区的区域中的材料分布适配于在运行中出现的应力，并且例如在接片区的区域中设置成相对于齿轮的中心平面非对称分布的。

发明内容

本发明的任务在于，提供进一步减少齿轮重量的可能性。

本发明的任务在开头所述的齿轮中通过如下方式解决：倒圆部处于如下的带之内，所述带由公式y＝L*(K₆*(K₇*x)⁶+K₅*(K₇*x)⁵+K₄*(K₇*x)⁴+K₃*(K₇*x)³+K₂*(K₇*x)²+K₁*(K₇*x)¹)+h和在值y上下±50％h的带宽而计算出，其中适用的是：h＝0.375*(A-B)，L＝2*h，K₁＝-3.5855/L，K₂＝5.4612/L，K₃＝-4.8237/L，K₄＝2.2556/L，K₅＝-0.5227/L，K₆＝0.0473/L和K₇＝3.36/L。

在开发齿轮的过程中可以由发明人发现了：在上述确定的条件下，齿轮的接片部件的轴向宽度进一步减小是可能的。通过遵循在所述至少一个过渡区域中构成倒圆的这种条件，可以减小出现的应力或使出现的应力更好地分布。因此，可以减少接片部件的宽度并且可以减少重量，因为为了齿轮的机械负荷能力，较少原材料就足以。

如果倒圆部严格遵循上述公式y＝L*(K₆*(K₇*x)⁶+K₅*(K₇*x)⁵+K₄*(K₇*x)⁴+K₃*(K₇*x)³+K₂*(K₇*x)²+K₁*(K₇*x)¹)+h，亦即带的带宽减少至曲线函数本身，可以进一步改善上述效果。

按照齿轮的一种优选的实施变型方案，包括倒圆部的过渡区域构成在接片部件与齿圈之间和/或在接片部件与轮毂部件之间，因为尤其是在这些区域中在齿轮的运行中可能出现应力峰值。

但是，出于重量减少的原因也可以规定：在接片部件中构成有多个空隙和/或缺口，在所述多个空隙和/或缺口之间设置有接片，其中，在所述空隙和/或缺口与接片之间分别构成有所述包括倒圆部的过渡区域，由此在出现的应力方面能较好地控制这些“干扰位置”。

尽管与此伴随着重量减少的缩小，但为了提高机械强度可以规定：所述接片部件朝空隙和/或缺口方向沿轴向方向观察在倒圆部区域中变宽。

为了进一步减少齿轮重量可以规定：所述包括倒圆部的过渡区域在接片部件到齿圈之间的过渡部处和/或在接片部件到轮毂部件之间的过渡部处通到沿轴向方向延伸的圆柱形区域。因此，过渡区域不延伸至轴向端面中。

附图说明

为了更好地理解本发明，借助以下附图进一步阐明本发明。

在此，分别以简化的示意图示出：

图1以斜视图示出齿轮的第一实施变型方案；

图2以横剖视图示出按照图1的齿轮的局部；

图3示出倒圆部的曲线走向的局部；

图4以斜视图示出齿轮的第二实施变型方案；

图5以横剖视图示出按照图4的齿轮的局部；

图6示出非按照本发明的齿轮的局部；

图7示出非按照本发明的第二齿轮的局部；

图8示出非按照本发明的第三齿轮的局部。

具体实施方式

首先要指出：在不同地说明的实施变型方案中，给相同部件配设相同的附图标记或相同的构件名称，其中，在整个说明书中包含的公开内容可以按意义转用到具有相同附图标记或相同构件名称的相同部件上。在说明书中选择的位置说明(如上面、下面、侧面等)也涉及直接描述的以及所示的附图，并且这些位置说明在位置改变时也可按意义转用到新的位置上。

图1至5示出齿轮1的不同的实施变型方案或其局部。对于这些齿轮1共同的是，其分别具有一个轮毂部件2(也可称为轮毂区段)、一个接片部件3(也可称为接片区段)和一个齿圈4。轮毂部件2用于将齿轮1设置到轴或类似物上，为此轮毂部件2沿轴向方向6可以具有缺口5。

接片部件3构成为沿径向方向直接连接到轮毂部件2上。

接片部件3支承齿圈4，为此后者可以构成为沿径向方向直接连接到该接片部件3上。

齿圈4具有包括齿的未更详细示出的齿部。该齿部例如可以实施为直齿部或斜齿部。

接片部件3实施为沿轴向方向6比轮毂部件2和/或齿圈4薄。

一般地，接片部件3可以在齿轮1沿径向方向的高度上在40％至80％之间延伸。径向高度的其余部分在齿轮1的该优选的实施变型方案中分布到齿圈4和轮毂部件2上，其中，该轮毂部件的缺口5可以为齿轮1的径向高度的15％至40％之间而齿圈可以为齿轮1的径向高度的10％至35％之间。

此外，接片部件3沿轴向方向6可以具有如下宽度，该宽度选择自齿圈5沿轴向方向6的宽度的20％至98％、尤其是30％至95％的范围。

齿轮1的径向高度相应于齿部的齿的齿顶圆直径的半径。

优选地，齿轮1制造为按照粉末冶金方法的金属烧结构件。因为该方法原则上已知，所以对此的进一步说明成为多余。仅要提到这么多：粉末冶金的方法包括将金属的粉末压制成生坯、烧结该生坯以及必要时对所烧结的齿轮1进行再加工、例如校准和/或硬化。

齿轮1优选构成为一件式的，但也可以构成为多件式的。

如最好地由图2和3可看出的那样，接片部件3具有至少一个包括倒圆部8的过渡区域7。

所述至少一个过渡区域7构成或设置在齿轮1、亦即接片部件3的轴向端面9上或中(图2)。在此，轴向端面9是侧向限定齿轮1的面。该端面(在过渡区域7之外)的法向量平行于轴向方向6延伸。

在齿轮1的在图1至图3中示出的实施变型方案中，在两侧、亦即在两个轴向端面9上或中在轮毂部件2与接片部件3之间和在接片部件3与齿圈4之间分别设置或构成一个过渡区域7。因此，总共存在四个这样的过渡区域。

但也可能的是，每个轴向端面9仅存在一个过渡区域7或总的来说在齿轮1上(在接片部件3与轮毂部件2之间或在接片部件3与齿圈4之间)仅存在一个过渡区域7，尽管这些不是齿轮1的优选的实施变型方案。优选地，齿轮1构成为对称的。

在下文中，仅更多地讨论过渡区域7，因为优选地在轮毂部件2与接片部件3之间和在接片部件3与齿圈4之间的全部过渡区域7按照本发明构成、尤其是构成为相同的。

因此，这些实施变型方案的过渡区域7限定从接片部件3到齿轮1的另一部件、亦即轮毂部件2或齿圈4中的过渡部。过渡区域7在倒圆部在接片部件3中开始的地方开始，并且在倒圆部在至轮毂部件2/至齿圈4的边界上结束的地方结束。但在此，过渡区域7还属于接片部件3，亦即不是轮毂部件2或齿圈4的组成部件。

如由图3可看出的那样，过渡区域具有高度h 10和长度L 11。高度h 10在此是倒圆部所形成的曲线沿到端面9上的法线的方向在两个彼此垂直设置的面之间所越过的高度，如这在图2和3中可看出的那样，或者如果不存在彼此垂直的面，则在两个彼此平行设置的面之间，其中，在两种变型方案中分别存在一个在曲线开始处的面和另一个在曲线结束处的面。在此，这两个面之一由端面9形成。

长度L 11是所述曲线沿齿轮1的径向方向为了越过高度h 10所需的长度，如这同样由图2和图3可看出的那样。

如由图2可看出的那样，齿轮1的齿圈4沿轴向方向6具有最大宽度A 12。此外，接片部件3具有最小宽度B 13。还适用的是，最大宽度A 12大于最小宽度B 13。

在此，最大宽度A 12是齿圈4沿轴向方向6所具有的最大宽度。在齿圈4中可以沿轴向方向6上存在相比于所述最大宽度而言宽度更小的区域。然而，优选地，齿圈4在所有区域中沿轴向方向6具有相同的宽度。

相反地，最小宽度B 13是接片部件3在至少一个区域中所至少具有的、沿轴向方向6的最小宽度。在接片部件3中也可以构成有沿轴向方向6相对于所述最小宽度而言宽度更大的区域，如这在以下还要阐明的那样。

现在规定：形成倒圆部8的曲线处于带14之内(图3)，所述带由公式y＝倒圆部沿齿轮1的径向方向的长度L 11*(K₆*(K₇*x)⁶+K₅*(K₇*x)⁵+K₄*(K₇*x)⁴+K₃*(K₇*x)³+K₂*(K₇*x)²+K₁*(K₇*x)¹)+倒圆部沿轴向方向6的高度h 10和在值y上下±50％h的带宽15(图3)而计算出。在此适用：

倒圆部沿轴向方向6的高度h 10＝0.375*(齿圈4的最大宽度A 12－接片部件的最小宽度B 13)，

倒圆部沿齿轮1的径向方向的长度L 11＝2*倒圆部沿轴向方向h的高度h 10，

K₁＝-3.5855/倒圆部沿齿轮1的径向方向的长度L 11，

K₂＝5.4612/倒圆部沿齿轮1的径向方向的长度L 11，

K₃＝-4.8237/倒圆部沿齿轮1的径向方向的长度L 11

K₄＝2.2556/倒圆部沿齿轮1的径向方向的长度L 11，

K₅＝-0.5227/倒圆部沿齿轮1的径向方向的长度L 11，

K₆＝0.0473/倒圆部沿齿轮1的径向方向的长度L 11，

K₇＝3.36/倒圆部沿齿轮1的径向方向的长度L 11。

按照齿轮1的一种实施变型方案可以规定：过渡区域7的倒圆部8严格遵循如下曲线，所述曲线由公式y＝L*(K₆*(K₇*x)⁶+K₅*(K₇*x)⁵+K₄*(K₇*x)⁴+K₃*(K₇*x)³+K₂*(K₇*x)²+K₁*(K₇*x)¹)+h计算出，如这在图3中以在带14之内的用粗线条示出的倒圆部8表示的那样。在此，关于L、h和K₁至K₇也适用上述条件。

仅为了完整性起见要说明：轮毂部件2沿轴向方向6可以更宽，如齿圈4那样。

按照齿轮1的另一种实施变型方案可以规定：在接片部件中构成有多个空隙和/或缺口16(沿轴向方向6)，如这同样由图1至5可看出的那样。这些空隙和/或缺口16可以具有圆形的横截面(沿轴向方向6看)，如这同样由所述图可看出的那样。但是，空隙和/或缺口16也可以具有其他形状，例如构成为椭圆形的或者说卵形的等。因此，空隙和/或缺口16的在图1至5中示出的形状不应理解成限制性的。同样地，空隙和/或缺口16的在图1至图5中示出的数量不应理解成限制性的。

在各空隙和/或缺口16之间构成有或设置有接片17。接片17的形状由空隙和/或缺口16的形状和数量得出。

现在可以按照齿轮1的另一种实施变型方案对此规定：在空隙和/或缺口16与接片17之间同样分别构成有一个包括倒圆部8的过渡区域7，如这由图4和图5可看出的那样。关于这些过渡区域7和这些倒圆部8适用对于过渡区域7和所述过渡区域的倒圆部8的上述说明。因此，例如全部倒圆部8可以实施为相同的，尽管这不是强制必须的，只要倒圆部8的曲线处于带14之内。

如尤其是由图5可看出的那样，可以按照齿轮1的另一种实施变型方案规定：接片部件朝空隙和/或缺口方向在过渡区域7中沿轴向方向6观察变宽。因此，接片部件3在这些过渡区域7中具有比最小宽度B 13大的宽度(图2)，如这在上面已经说明的那样。但是，接片部件3在空隙和/或缺口16周围的较大的宽度优选小于齿圈4的最大宽度A 12。

接片部件3在空隙和/或缺口16周围的更大的宽度优选仅局限于具有根据上述定义的长度L 11和高度h 10的相应过渡区域7。

按照齿轮1的另一种实施变型方案可以规定：所述包括倒圆部8的过渡区域7在接片部件3到齿圈4之间的过渡部处和/或在接片部件3到轮毂部件2之间的过渡部处通到沿轴向方向6延伸的圆柱形区域18，如这由图2和图3可看出的那样。

在本发明的评估过程中，制造根据图6至8的三个齿轮1。按照图6的齿轮1用作具有100％质量的参照物。在按照图7的第二齿轮中，仅接片部件3减小，从而该齿轮相比于按照图6的齿轮仅具有其质量的85％。在从接片部件3到齿圈4中的过渡区域7中的倒圆部8的半径与按照图6的齿轮1中保持相同。相比于此，在按照图8的第三齿轮中，在从接片部件3到齿圈4中的过渡区域7中的倒圆部8的半径增大。按照图8的齿轮1具有按照图6的齿轮1的质量的86％。

此外，分别制造一个按照图1的齿轮1和一个按照图4的齿轮1。这两个齿轮分别具有按照图6的齿轮的质量的86％(图1)和88％(图4)。

接着，对齿轮1在过渡区域7中的两个点上的应力进行测量。再次将按照图6的齿轮1定义为100％应力。

借助测量值可以发现：仅通过减小接片部件3的厚度(图7)所测量的应力明显升高到大约120％，而通过增大倒圆部半径(图8)所测量的应力大致保持不变。在按照图1和图4的齿轮中，可以实现将出现的应力减少至大约90％至95％。因此可以证明：尽管按照图1至图5的齿轮1的重量减小，当遵循关于在过渡区域7中的倒圆部8的上述条件时机械特性仍可以不变差而是可以改善。

所述实施例示出齿轮1的可能的实施变型方案，其中，各个实施变型方案彼此的组合也是可能的。

为清晰起见最后要指出：为了更好地理解齿轮1的构造，该齿轮未强制性地按比例示出。

附图标记列表

1 齿轮

2 轮毂部件

3 接片部件

4 齿圈

5 缺口

6 轴向方向

7 过渡区域

8 倒圆部

9 端面

10 高度h

11 长度L

12 最大宽度A

13 最小宽度B

14 带

15 带宽

16 缺口

17 接片

18 区域

Claims (6)

1.齿轮(1)，该齿轮包括轮毂部件(2)、接片部件(3)和齿圈(4)，其中，接片部件(2)沿径向方向设置在轮毂部件(2)与齿圈(4)之间，其中，在接片部件(3)中构成有至少一个包括倒圆部(8)的过渡区域(7)，并且过渡区域(7)具有沿齿轮(1)的轴向方向(6)的高度h(10)和沿径向方向的长度L(11)，并且其中，齿轮(1)的齿圈(4)沿齿轮(1)的轴向方向(6)具有最大宽度A(12)并且接片部件(3)沿齿轮的轴向方向具有最小宽度B(13)，其中，最大宽度A(12)大于最小宽度B(13)，其特征在于，所述倒圆部(8)处于如下的带(14)之内，所述带由公式y＝L*(K₆*(K₇*x)⁶+K₅*(K₇*x)⁵+K₄*(K₇*x)⁴+K₃*(K₇*x)³+K₂*(K₇*x)²+K₁*(K₇*x)¹)+h和高度h(10)的±50％的带宽(15)计算出，其中适用：

h＝0.375*(A-B)，

L＝2*h，

K₁＝-3.5855/L，

K₂＝5.4612/L，

K₃＝-4.8237/L，

K₄＝2.2556/L，

K₅＝-0.5227/L，

K₆＝0.0473/L，

K₇＝3.36/L。

2.按照权利要求1所述的齿轮(1)，其特征在于，所述倒圆部(8)遵循所给出的公式y＝L*(K₆*(K₇*x)⁶+K₅*(K₇*x)⁵+K₄*(K₇*x)⁴+K₃*(K₇*x)³+K₂*(K₇*x)²+K₁*(K₇*x)¹)+h。

3.按照权利要求1或2所述的齿轮(1)，其特征在于，所述包括倒圆部(8)的过渡区域(7)构成在接片部件(3)与齿圈(4)之间和/或在接片部件(3)与轮毂部件(2)之间。

4.按照权利要求1至3之一所述的齿轮(1)，其特征在于，在所述接片部件(3)中构成有多个空隙和/或缺口(16)，在所述多个空隙和/或缺口之间设置有接片(17)，其中，在所述空隙和/或缺口(16)与接片(17)之间分别构成有所述包括倒圆部(8)的过渡区域(7)。

5.按照权利要求4所述的齿轮(1)，其特征在于，所述接片部件(3)朝空隙和/或缺口(16)方向沿轴向方向(6)观察在过渡区域(7)中变宽。

6.按照权利要求2至5之一所述的齿轮(1)，其特征在于，所述包括倒圆部(8)的过渡区域(7)在接片部件(3)到齿圈(4)之间的过渡部处和/或在接片部件(3)到轮毂部件(2)之间的过渡部处通到沿轴向方向(6)延伸的圆柱形区域(18)。