CN1293327C - 盘形齿轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有齿(10)和齿槽(12)的盘形齿轮，其中，齿(10)可通过齿侧面(14)与一个相对应的小齿轮啮合。建议，齿侧面(14)自齿顶(18)向齿根(20)方向在小齿轮的最后啮合点(16)之后与标准齿侧面(22)相比接近一个由小齿轮描绘出的、投影在一个法截面中的次摆线(24，26)。

Description

盘形齿轮
技术领域
本发明涉及一种具有齿和齿槽的盘形齿轮，其中，这些齿可通过齿侧面与一个相对应的小齿轮啮合。本发明还涉及用于制造盘形齿轮的模具，用于制造模具的电极，用于制造电极的铣削方法及用在其中的铣刀。
背景技术
原则上，力图提供能保证高使用寿命及无噪音啮合的盘形齿轮及与这种盘形齿轮相对应的小齿轮。
在制造中则力图用成本合算的无切屑制造方法替代通常高成本的切削加工方法，其中烧结方法具有很大的意义。
可用于烧结的模具具有与待制造盘形齿轮或小齿轮的齿部相反的形状并且有利地借助一个电极制成。
相应的电极通常或者在锥齿轮切齿机上用展成法制成，或者用数字仿形法线切割制成。在采用线切割时，可以实现任意构型的齿根修圆。但以这种方法不能产生纵向有凸度的齿侧面。
在通常的展成法中，例如铣或刨，虽然可以产生纵向有凸度的齿侧面，但齿根修圆的构型受到限制。由于齿槽在纵向上通常径向向内或者说从齿的所谓大端到所谓小端逐渐缩小，所以这些方法对一个齿槽中的两个相对齿侧面分别用单独的刀具加工，这些侧面相互以一个相应的齿槽角度定位。这些刀具在逐渐缩小的齿槽的长度上具有恒定的廓型。如果将刀具或刀具切削刃的半径选择得对于制造齿根修圆部来说过大，则齿槽在根部区域内会被过量地切除。
发明内容
本发明涉及一种具有齿和齿槽的盘形齿轮，其中，这些齿可通过齿侧面与一个相对应的小齿轮啮合。
建议，齿侧面自齿顶向齿根方向在小齿轮的最后啮合点之后与标准齿侧面相比接近一个由小齿轮描绘出的、投影在一个法截面中的次摆线(Trochoide)。由此可以缩短力作用在齿上的力臂，在齿的折断最危险横截面上可以达到大的半径并由此提高负荷能力和延长使用寿命。对于标准齿侧面，应理解为一个相当于渐开线齿侧面的盘形齿轮侧面。
本发明还涉及一种用于制造上述盘形齿轮的模具，具有齿，这些齿的齿侧面限定齿槽的边界，其中，这些齿侧面自齿根向齿顶方向在一个与最后啮合点对应的位置之后在法截面中与标准齿侧面相比接近一个次摆线。
本发明还提出了一种用于制造上述模具的电极，具有齿，这些齿的齿侧面限定齿槽的边界，其中，这些齿侧面自齿顶向齿根方向在一个与最后啮合点对应的位置之后在法截面中与标准齿侧面相比接近一个次摆线。
本发明还提出了一种用于制造上述电极的铣削方法，其中，电极的齿通过轮廓控制的成形铣削制成，使得所述电极的这些齿侧面自齿顶向齿根方向在一个与最后啮合点对应的位置之后在法截面中与标准齿侧面相比接近一个次摆线。
本发明提出了一种用在上述铣削方法中的铣刀，具有铣刀齿，其中，这些铣刀齿朝向其齿顶尖形收缩地构成，所述通过铣刀制成的电极的这些齿侧面自齿顶向齿根方向在一个与最后啮合点对应的位置之后在法截面中与标准齿侧面相比接近一个次摆线。
如果盘形齿轮用烧结工艺制成，可保证成本合理的大批量制造。
在本发明的另一构型中提出，齿槽在横截面上在齿根区域中呈尖形收缩并且特别有利地呈尖顶拱形地构成。本发明基于这样的认识，即，在烧结工艺的传统压制过程中由于剩余的总高度而在齿中得到比在齿根区域内小得多的压缩比。此外，在压制期间首先在压缩较大的区域中即在齿根区域中产生烧结粉未结块，这种结块阻碍了烧结粉未在齿横截面中的“再流动”。通过本发明的方案可以至少在很大程度上避免齿根区域中的粉未阻滞，达到烧结粉未在齿中的有利的再流动和齿根区域中与齿中的均匀密度，由此可以提高功率密度并延长使用寿命。对于呈尖形收缩的齿槽，应理解为呈钝形构成的齿槽或具有一个具有半径的尖部的齿槽，其中，构成尖部的钝平面的宽度可达模数的约四分之一，或者半径可达模数的约四分之一。
如果齿侧面纵向有凸度地构成，可实现高的负荷能力和无噪音的滚压。
为制造盘形齿轮所使用的模具有利地具有基本相应的相反形状，用于制造模具的电极具有与盘形齿轮基本相当的形状。
有利的是，这些齿在横截面中在齿顶的区域内呈尖形收缩地构成。
有利的是，这些齿在横截面中在齿顶的区域内呈尖顶拱形地构成。
为了使模具达到所希望的形状，可以用一种精加工方法相应地适配一个标准模具或一个标准电极。
但特别有利的是，模具和特别是电极或它们的齿和齿槽通过轮廓控制的成形铣削制成，确切地说，最好使用具有C轴的CNC控制铣床。相应的铣床可以成本合理地得到并继续扩展。与传统方法相比，在齿侧面及齿根的构型方面提供了自由度。借助相应的铣刀，尤其是这样的齿轮成形铣刀，它的铣刀齿朝向其齿顶呈尖形并且有利地呈尖顶拱形收缩地构成，则可以实现本发明呈尖形收缩的齿槽并同时实现纵向有凸度的齿侧面。
通过使铣削头在一个凸形弯曲的轨迹上移动以制成凸形弯曲的齿根，可简单地实现有利的纵向有凸度的齿侧面。
通过CNC控制可达到高的精密度和重复精度，由此可以实现高精度成齿的模具或电极。此外，与锥齿轮滚齿机或刨齿机相比，CNC铣床可以简单快速地调整。
有利的是，铣刀齿呈尖顶拱形地构成。
附图说明
从下面的附图说明中得出进一步的优点。在附图中示出本发明的实施例。附图及说明书包括了许多特征组合。专业人员可以根据目的对这些特征单个考虑或进行有意义的其它组合。图中示出：
图1一个盘形齿轮的示意俯视图的一个局部，
图2沿图1中线II-II的一个放大剖面图，
图3图2中的齿槽以及由小齿轮描绘出的、投影在一个法截面中的次摆线的一个放大局部图，
图4图1所示盘形齿轮在压制过程中的一个侧视图，
图5齿槽在再挤压过程中的一个放大局部图，
图6一个带有齿轮成形铣刀的铣削头在制造电极时的一个局部图，和
图7沿图6中线VII-VII的一个剖面。
具体实施方式
图1示出一个本发明盘形齿轮的一个局部示意俯视图，该盘形齿轮具有齿10和齿槽12，其中，齿10可通过齿侧面14与一个相对应的、未示出的小齿轮啮合。
齿侧面14从齿顶18向齿根20方向在小齿轮的一个最后啮合点16之后与标准齿侧面22相比接近一个由小齿轮描绘出的、投影在一个法截面中的次摆线24，26，确切地说，齿槽12在横截面中在齿根20的区域内呈尖顶拱形地构成(图2和3)。
次摆线24由一个小齿轮以一个名义齿高绘描出，次摆线26由一个小齿轮以一个名义齿高加0.1mm描绘出。齿侧面14向齿根20方向在最后啮合点16之后具有一个约为1.6mm的半径R1并且自齿顶18向齿根20方向在最后啮合点16之前或者说在一个有效的局部区域中最好直线构成。齿侧面14纵向有凸度地构成，如从图1的俯视图中可看到的。
在图2中，在所示的两个齿10中的一个内画出两个用于强度计算的三角形62，64，其中，三角形62与本发明盘形齿轮对应，三角形64与一个具有标准齿侧面22的标准盘形齿轮对应。三角形62，64的腰形成在齿10的折断最危险位置66，68中的30°切线。与本发明盘形齿轮对应的位置66相对于与标准盘形齿轮对应的位置68安置得更靠近齿顶18，由此，作用在齿10上的法向力FN能够以一个比在位置68上更小的力臂作用在位置66上。此外，通过本发明的方案，在位置66上有利地达到比在位置68上更大的半径。
该盘形齿轮以烧结工艺制成，在此，首先用一个带有齿30的模具28预压制，齿30的齿侧面32限定齿槽34的边界(图4)。模具28具有与盘形齿轮基本相应的相反形状，确切地说，齿侧面32自齿根36向齿顶38方向在一个与最后啮合点16对应的位置之后与标准齿侧面相比接近一个次摆线。齿30在横截面上在齿顶38的区域中呈尖顶拱形构成。模具28有利地比盘形齿轮具有略长的齿30，在所示的实施例中约长出0.1mm，如在图5中可在模具28的用70标明的轮廓上看到的。模具28在其齿顶38的区域中具有一个约为2mm的半径R2。
在用模具28预压制之后，该盘形齿轮被一个再挤压凸模72再挤压，该再挤压凸模的齿无尖端地或者说在齿顶76上带有一个钝平面78钝化地构成。通过再挤压可以更进一步地使密度均匀并且达到特别有利的组织。
模具28借助一个具有齿42的电极40制成，这些齿42的齿侧面44限定齿槽46的边界，该电极具有与模具28相反的形状或者说具有基本上与所述盘形齿轮相当的形状(图6和7)。齿侧面44在横截面中自齿顶48向齿根50方向在一个与最后啮合点16对应的位置之后与标准齿侧面相比接近一个次摆线。齿槽46在横截面中在齿根50的区域内呈尖顶拱形地构成。
电极40或者说它的齿42和齿槽46通过轮廓控制的成形铣以铣削方法制成，确切地说，借助一个具有C轴的CNC控制铣床制成。在此，使用一个齿轮成形铣刀56，它的铣刀齿58朝向其齿顶60呈尖形收缩或者说呈尖顶拱形地构成。
铣削头52或齿轮成形铣刀56在一个沿电极40根锥的轨迹54上通过电极40工作，该根锥叠加有一个凸的曲度。通过该曲度产生齿侧面的纵向凸起度。该根锥与一个传统的正比(propotionalen)盘形齿轮根锥相比以这样的方式倾斜，使得与一个正比齿相比，在大端上具有更大的齿高、在小端上具有更小的齿高。通过这样的倾斜达到在分锥面中齿槽46的必要的逐渐缩小。在制成一个齿槽46后在C轴上继续分度并铣削下一个齿槽46，直到所有齿42的加工完成。
相应于盘形齿轮，齿侧面44在一个与有效局部区域对应的区域中直线构成，由此能够以简单方式计算多个侧面点的坐标和法线，并且可以用一个坐标测量仪检验齿，而不必为此使用专门的锥齿轮测量技术。
此外，用于小齿轮的电极有利地用展成法制成。在该展成法中，所使用的刀具基本上相当于本发明盘形齿轮，或者说刀具齿相当于盘形齿轮的齿。在此，刀具齿在一个轨迹上通过小齿轮，该轨迹基本上相当于在具有盘形齿轮和小齿轮的锥齿轮传动装置工作期间盘形齿轮齿的轨迹。但刀具齿的轨迹在齿侧面方向具有一个凹的曲度以产生纵向有凸度的小齿轮侧面。

Claims (16)

1.具有齿(10)和齿槽(12)的盘形齿轮，其中，这些齿(10)可通过齿侧面(14)与一个相对应的小齿轮啮合，其特征在于，这些齿侧面(14)自齿顶(18)向齿根(20)方向在小齿轮的一个最后啮合点(16)之后与标准齿侧面(22)相比接近一个由小齿轮描绘出的、投影在一个法截面中的次摆线(24，26)。
2.根据权利要求1的盘形齿轮，其特征在于，该盘形齿轮用烧结工艺制成。
3.根据权利要求2的盘形齿轮，其特征在于，齿槽(12)在齿根(20)的区域内在横截面中呈尖形收缩地构成。
4.根据权利要求3的盘形齿轮，其特征在于，齿槽(12)在横截面中在齿根(20)的区域内呈尖顶拱形地构成。
5.根据以上权利要求中任一项的盘形齿轮，其特征在于，齿侧面(14)纵向有凸度地构成。
6.用于制造根据以上权利要求中任一项的盘形齿轮的模具(28)，具有齿(30)，这些齿的齿侧面(32)限定齿槽(34)的边界，其特征在于，这些齿侧面(32)自齿根(36)向齿顶(38)方向在一个与最后啮合点(16)对应的位置之后在法截面中与标准齿侧面相比接近一个次摆线。
7.根据权利要求6的模具(28)，其特征在于，这些齿(30)在横截面中在齿顶(38)的区域内呈尖形收缩地构成。
8.根据权利要求7的模具(28)，其特征在于，这些齿(30)在横截面中在齿顶(38)的区域内呈尖顶拱形地构成。
9.用于制造根据权利要求6至8中任一项的模具(28)的电极(40)，具有齿(42)，这些齿的齿侧面(44)限定齿槽(46)的边界，其特征在于，这些齿侧面(44)自齿顶(48)向齿根(50)方向在一个与最后啮合点(16)对应的位置之后在法截面中与标准齿侧面相比接近一个次摆线。
10.根据权利要求9的电极(40)，其特征在于，齿槽(46)在横截面中在齿根(50)的区域内呈尖形收缩地构成。
11.根据权利要求10的电极(40)，其特征在于，齿槽(46)在横截面中在齿根(50)的区域内呈尖顶拱形地构成。
12.用于制造根据权利要求9至11中任一项的电极(40)的铣削方法，其特征在于，电极(40)的齿(42)通过轮廓控制的成形铣削制成，使得所述电极(40)的这些齿侧面(44)自齿顶(48)向齿根(50)方向在一个与最后啮合点(16)对应的位置之后在法截面中与标准齿侧面相比接近一个次摆线。
13.根据权利要求12的铣削方法，其特征在于，使用一个CNC控制的铣床。
14.根据权利要求12或13的铣削方法，其特征在于，一个铣削头(52)在一个凸形弯曲的轨迹上移动以制成凸形弯曲的齿根(50)。
15.用在根据权利要求12至14中任一项的铣削方法中的铣刀(56)，具有铣刀齿(58)，其特征在于，这些铣刀齿(58)朝向其齿顶(60)尖形收缩地构成，所述通过铣刀(56)制成的电极(40)的这些齿侧面(44)自齿顶(48)向齿根(50)方向在一个与最后啮合点(16)对应的位置之后在法截面中与标准齿侧面相比接近一个次摆线。
16.根据权利要求15的铣刀(56)，其特征在于，铣刀齿(58)呈尖顶拱形地构成。
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