CN114364904A

CN114364904A - 多件式齿轮

Info

Publication number: CN114364904A
Application number: CN202080063134.1A
Authority: CN
Inventors: S·霍夫曼
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2020-07-01
Publication date: 2022-04-15
Also published as: WO2021004847A1; DE102019210145A1

Abstract

本发明涉及一种多件式齿轮（10）、一种轮体（14）和一种具有一定数量的齿（21）的齿轮缘（16）。所述轮体（14）和齿轮缘（16）沿着连接部（20）来彼此连接。所述轮体（14）包括由具有粘弹特性的材料构成的固体扇形体（40）。所述与轮体（14）接合的齿轮缘（16）由金属材料制成。

Description

多件式齿轮

技术领域

本发明涉及一种多件式齿轮，该多件式齿轮包括轮体和齿轮缘，所述齿轮缘具有多个沿着周向方向布置的齿。此外，本发明涉及所述多件式齿轮在E轴模块中的应用。

背景技术

DE 106 17 831 A1涉及一种用于制造齿轮的方法。所述方法包括以下步骤，按照所述步骤从可热成形的材料中选择第一预轧坯并且由此制造所述齿轮的齿轮缘体。由可热成形的材料来选择第二预轧坯并且由该第二预轧坯来构造环形的齿轮轮毂件。此外，所述方法包括以下步骤，按照该步骤将所述齿轮缘体与齿轮轮毂体连接起来。所述制造步骤能够包括分别对于齿轮缘体和齿轮轮毂体的锻造，或者所述齿轮轮毂体能够粗略地构成，或者所述齿轮缘体同样能够粗略地构成。用于连接的步骤能够包括激光焊接，或者作为替代方案能够将胶粘剂施加到轮毂体与齿轮缘体的配合面上。由于使用由可热成形的材料构成的不同的预轧坯来制造齿轮缘体和/或齿轮轮毂体，所述齿轮缘体和齿轮轮毂体能够由不同的材料制成。

DE 10 2007 063 422 B4涉及一种塑料齿轮。所述塑料齿轮包括由塑料构成的外围区段连同属于其的齿区段并且包括环形或盘形的内部的周边元件。所述内部的周边元件布置在外围区段的内部的周边侧上，其中所述外围区段包括内芯，该内芯具有与相应的齿区段相对应地构成的内部的齿区段。表层元件包围着所述内芯并且构成相应对置的齿区段。该齿区段包围着相应的内部的齿区段，其中所述内芯和表层元件由塑料制成，并且用来制成所述内芯的塑料具有比用来制成所述表层元件的塑料大的弹性模量和大的强度。所述内芯如此被压入所述周边元件中，从而能够在所述内芯与所述周边元件之间沿着周向方向产生相对偏移。

全金属齿轮优选用于传递高转矩，然而它们具有重量大的缺点。此外，这些由尽可能均匀的材料制成的齿轮会更容易传递振动和震动，此外存在产生噪声的不利倾向。由塑料制成的齿轮优选用于传递小转矩并且具有以下缺点，即：所述齿轮的齿具有相对小的强度。

发明内容

根据本发明提出一种多件式齿轮，其包括轮体和齿轮缘，所述齿轮缘具有一定数量的沿着周向方向布置的齿，其中所述轮体和齿轮缘沿着连接部彼此连接。所述轮体具有至少一个由具有粘弹特性的材料制成的固体扇形体，其中与所述轮体接合的齿轮缘由金属材料制成。如此构成的多件式齿轮的突出之处在于明显更轻的重量，而振动和震动能够通过所述轮体的具有粘弹特性的材料来有效地吸收。

在根据本发明提出的多件式齿轮的改进方案中，所述多件式齿轮的使用温度范围在-50℃与250℃之间、优选-40℃和160℃之间的范围内。

根据本发明提出的多件式齿轮包括至少一个由具有粘弹特性的材料制成的固体扇形体，该固体扇形体在-40℃与160℃之间的使用温度范围内通过以下参数来表征：

- 密度

0.5 g/cm³至4 g/cm³

- 弹性模量：< 80 GPa

- G’’ < G’（G’’

损耗模量，G’

存储模量）

- tanδ< 1（损耗因数= G’’/G’< 1）。这意味着，出现的振动能量被材料吸收并且被转换成热量。这些材料特性尤其在粘弹性的固体、例如塑料中找到。

根据本发明提出的多件式齿轮在其轮体的构造方面能够如此构成，使得所述轮体由第一轮体盘和与该第一轮体盘同轴地布置的第二轮体盘来形成。

在根据本发明提出的多件式齿轮的改进方案中，所述轮体由多个沿着周向方向布置的固体扇形体来形成，所述固体扇形体通过径向板条来彼此隔开。

对于根据本发明提出的多件式齿轮来说，所述轮体与将该轮体包围的齿轮缘之间的连接被实施为摩擦配合连接或传力配合连接或形状配合连接或者也被实施为这些连接可行方案中的多种连接可行方案的组合。

对于按照本发明的多件式齿轮来说，所述轴与所述轮体之间的轴-轮毂连接部被制作为摩擦配合连接、传力配合连接或形状配合连接或这些连接可能方案的组合。

此外，本发明涉及所述多件式齿轮在用电驱动的车辆的E轴模块中的应用。

本发明的优点

根据本发明提出的解决方案的突出之处在于，显著降低了全金属齿轮的相对高的重量，因为由至少一个固体扇形体制成的轮体显著更轻，所述固体扇形体由具有粘弹特性的材料制成。这尤其在用电驱动的车辆中的应用中有助于有利地影响车辆的效率并且由此影响车辆的能耗。这又在给定的电池容量的情况下实现车辆续驶里程的提高或者另一方面实现电池的小型化，这实现还要更好的环境平衡和系统成本降低。

如在全金属齿轮中所使用的一样的、由金属材料制成的轮体不能吸收由齿轮的齿部发出的振动和震动。通过在所述轮体中具有更好的阻尼特性的材料的设置、例如所述固体扇形体的具有粘弹特性的材料，能够有效地吸收震动和振动。所产生的振动能量优选被转化成热量。通过所述多件式齿轮的根据本发明提出的解决方案，齿轮和使用按本发明的多件式齿轮的传动机构的声学特性能够得到显著改善。由所述齿部发出的振动导致不利的声学特性，如果它们被转换成声波的话。在这方面，在口语中使用“传动机构啸声”的表述。根据本发明提出的多件式齿轮阻止这种负面的声学效应，因为在所述由一个或多个用具有粘弹特性的材料制成的固体扇形体形成的轮体中振动能量、即固体声受到积极影响，方法是：所述固体声在材料中被吸收。振动能量或固体声在按照本发明提出的多件式齿轮中被转换成热量，使得所述多件式齿轮的声学特性本身以及使用按本发明的多件式齿轮的传动机构的声学特性得到显著改善。通过振动的降低也减少了轴承的负荷并且因此减少了其机械磨损。

附图说明

借助于附图和以下描述来详细解释本发明的实施方式。其中：

图1示出了按照本发明提出的多件式齿轮的一种实施变型方案的俯视图，

图2示出了多件式地构成的轮体的视图，并且

图3示出了具有多个沿着周向方向并排布置的固体扇形体的轮体的示意图。

具体实施方式

在本发明的实施方式的以下描述中，相同的或相似的元件用相同的附图标记来表示，其中在个别情况下放弃对于这些元件的重复描述。附图仅仅示意性地示出了本发明的主题。

图1示出了按照本发明提出的多件式齿轮10的一种实施变型方案。

所述多件式齿轮10包括轮体14和齿轮缘16。所述轮体14借助于轴-轮毂连接部18被接纳在轴12上。在所述轮体14的周缘与所述齿轮缘16之间制作了连接部20，该连接部能够被构造为摩擦配合连接、形状配合连接或者传力配合连接或者这些连接方式的组合。所述齿轮缘16在其外周上包括一定数量的彼此沿着周向方向隔开的齿21。如由按照图1的图示得知的那样，所述齿21沿着周向方向均匀地相互隔开并且分别包括齿面22、齿顶24以及齿根26。对于齿部的尺寸而言决定性的直径是齿顶圆直径28、分度圆直径30以及齿根圆直径32，它们全部在按照图1的图示中示出。

对于按照本发明提出的多件式齿轮10来说，所述轮体14包括至少一个唯一的固体扇形体40，该固体扇形体由具有粘弹特性的塑料材料制成。按照图1的多件式齿轮10在以下使用温度范围内运行，所述使用温度范围处于-50℃与250℃之间、优选-40℃与160℃之间的范围内。

在所述以有利的方式适用于多件式齿轮10的使用温度范围内，所述至少一个固体扇形体40的具有粘弹特性的材料的材料特性能够通过以下简短描述的材料特性来表征：

所述密度

处于0.5 g/cm³到3-4 g/cm³之间，所述材料的E模量＜80 GPa并且G’’<G’，所述损耗模量G’’小于所述存储模量G’；tanδ＜1，这意味着所述损耗因数G’’/G’ ＜1。

所述至少一个固体扇形体40（参见按照图3的图示）由具有粘弹特性的材料制成，所述具有粘弹特性的材料尤其是塑料材料，该塑料材料将传动机构总系统的、在通过齿轮缘16的齿21形成的齿部中出现的振动能量和震动优选转化为热量。

在按照图1的图示中，所述在齿轮缘16的外周上构成的齿21作为渐开线来示出。然而，也能够在所述齿轮缘16上实现其它啮合原理。尤其能够使用直开齿的和斜开齿的实施方式。

图2以示意性的方式示出了轮体14，该轮体由轮体盘34、36来形成。

第一轮体盘34和第二轮体盘36同轴地被接纳在所述轴12上。所述轴12以旋转方向38旋转。在所述第一轮体盘34和第二轮体盘36的外周面上构造有接触面44，所述在图1中示出的齿轮缘16与所述接触面44相连接。所述两个在按照图2的示意图中同轴地被接纳在轴12上的轮体盘34、36能够作为整体由具有粘弹特性的材料制成，或者不过——参见按照图3的图示——能够包括多个固体扇形体40。

图3示出了轮体14的视图，该轮体14包括多个固体扇形体40，所述固体扇形体40沿着周向方向彼此并排地布置。各个固体扇形体40通过各个径向板条42来彼此分开。所述轮体14被接纳在轴12上，其中所述轮体14与轴12之间的轴-轮毂连接部18能够被设计为摩擦配合连接、形状配合连接、传力配合连接或这些连接可行方案的组合。

所述在图1中示出的齿轮缘16被接纳在轮体14的沿着周向方向延伸的接触面44上，所述代表着齿部的齿21处于所述齿轮缘16的外周上。

本发明不限于这里所描述的实施例和在其中所强调的方面。更确切地说，在通过权利要求说明的范围内许多处于本领域的技术人员处理的范围内的改动方案是可能的。

Claims

1.多件式齿轮（10），其包括轮体（14）和齿轮缘（16），所述齿轮缘（16）具有一定数量的沿着周向方向布置的齿（21），其中所述轮体（14）和所述齿轮缘（16）沿着连接部（20）彼此连接，其特征在于，所述轮体（14）包含至少一个由具有粘弹特性的材料构成的固体扇形体（40）并且与所述轮体接合的齿轮缘（16）由金属材料制成。

2.根据权利要求1所述的多件式齿轮（10），其特征在于，所述多件式齿轮（10）的使用温度范围在-50℃到250℃的范围内，优选在-40℃与160℃之间的范围内。

3. 根据权利要求2所述的多件式齿轮（10），其特征在于，在所述使用温度范围内，具有粘弹特性的所述材料通过以下参数来表征：

密度

0.5 g/cm³至4 g/cm³

弹性模量：< 80 GPa

G’’ < G’（G’’

损耗模量，G’

存储模量）

tanδ< 1（损耗因数tanδ= G’’/G’< 1）。

4.根据权利要求1所述的多件式齿轮（10），其特征在于，所述轮体（14）包括第一轮体盘（34）和第二轮体盘（36）。

5.根据权利要求1所述的多件式齿轮（10），其特征在于，所述轮体（14）具有多个沿着周向方向布置的固体扇形体（40），所述固体扇形体通过径向板条（42）相互隔开。

6.根据权利要求1所述的多件式齿轮（10），其特征在于，所述轮体（14）与所述齿轮缘（16）之间的连接部（20）被构造为摩擦配合连接、传力配合连接或形状配合连接或这些连接的组合。

7.根据权利要求1所述的多件式齿轮（10），其特征在于，所述轴（12）与所述轮体（14）之间的轴-轮毂连接部（18）被制作为摩擦配合连接、传力配合连接或形状配合连接或这些连接的组合。

8.根据权利要求1所述的多件式齿轮（10），其特征在于，所述轮体（14）由热固性塑料、例如环氧树脂、酚醛树脂或BMC树脂制成。

9.根据权利要求1所述的多件式齿轮（10），其特征在于，所述轮体（14）由热塑性塑料、例如PA、PPS或PET制成。

10.根据权利要求1所述的多件式齿轮（10），其特征在于，所述轮体（14）由热塑性弹性体（TPE）或铝合金制成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的多件式齿轮（10）在用电驱动的车辆的E轴模块中的应用。