CN104246307A - 变速发动机结构系列 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有两个配有不同的齿数(z1a、z1b)的小齿轮和配有不同的齿数(z2a、z3a、z4a)的多个齿轮的变速发动机结构系列，其中，所述小齿轮和齿轮以如下方式构成，即，每个小齿轮都能够以多个预定的轴间距(a)与其中一个齿轮配对构成第一传动级，其中于，针对每个预定的轴间距(a)设置了一个唯一的齿轮，该齿轮以如下方式构成，即，它为了构成第一传动级可以选择地与这一个小齿轮或者与另一个小齿轮配对。

Description

变速发动机结构系列

技术领域

本发明涉及一种具有两个配有不同的齿数的小齿轮和配有不同的齿数的多个齿轮的变速发动机结构系列，其中，小齿轮和齿轮以如下方式构成，即，每个小齿轮都能够以多个预定的轴间距与其中一个齿轮配对构成一个第一传动级。

背景技术

先前所述类型的变速发动机结构系列已经在现有技术中公知。它们构成由单个组件构成的安装包，由这些单个组件能够组成不同的变速发动机，这些变速发动机就发动机构造尺寸、在传动装置中实现的变速比或类似物而言相互区别。传动装置的变速比的非常高的变化首先是通过马达侧的第一变速级中许多不同的变速比得以实现。相反地，传动装置的中间级和末级具有更确切地说较小的变化。因此，总共需要的齿部件的数量明显受到所述第一级的影响。在此，变速发动机生产商出于成本原因总是追求将变速发动机结构系列的单个组件的数量保持尽可能地小。

迄今为止首先是通过以下方式实现变速发动机结构系列的单个组件的减少，即，可以用在尽可能多的不同轴间距上的小齿轮，其中针对每个轴间距为每个小齿轮设置一个特别的齿轮。于是针对第一轴间距在具有两个小齿轮和两个齿轮的情况下总共能够实现两种不同的变速比。针对每个另外的轴间距都可以利用相同的小齿轮和两个附加的齿轮在实现两种变速比。以这种方式已经能够明显局限小齿轮的变化，从而局限变速发动机结构系列的单个组件的数量。

在出版文献EP 1 215 417 A2，EP 0 452 739 A1和DE 103 12 941 A1中公开了更多的变速发动机结构系列。

发明内容

从现有技术出发，本发明的目的在于进一步减少开头所述类型的变速发动机结构系列的单个组件的数量，而不会同时局限可实现的变速比的变化。

为了实现该目的，本发明实现开头所述类型的变速发动机结构系列，其特征在于，针对每个预定的轴间距设置了一个唯一的齿轮，该齿轮以如下方式构成，即，它为了构成一个第一传动级可以选择地与这一个小齿轮或者与另一个小齿轮配对。感谢根据本发明的变速发动机结构系列的这种构造方式，在处于第一轴间距的情况下能够利用所述两个小齿轮和一个唯一的小齿轮实现两种不同的变速比。针对每个另外的轴间距，可以利用同样的小齿轮和一个附加的齿轮再实现两种变速比。以这种方式在单个组件的数量很小的情况下实现了大的变化，同时带来很低的成本。

优选地，两个小齿轮的齿数之间相差一个齿，因此成立的是：z1a＝z1b+1。

根据本发明的一种构造方案，如下地选择两个小齿轮的齿形修正系数，即，在针对每个预定的轴间距设置的唯一的齿轮和所述两个小齿轮之间发生啮合时分别调节的齿隙角之间的相应的差在多个预定的轴间距下满足限定的接受标准，其中这个差最好是最小的。相应地，最优化地相对调节互相啮合的组件。

根据本发明的一种构造方案，属于接受标准的有：齿隙与标准值的偏差接近于零、和/或满足理想的变速比关系、和/或达到要求的强度值。

附图说明

借助下面参照附图对根据本发明的变速发动机结构系列的一种实施例的描述阐明本发明的其他优点和特征。其中

图1是一种公知的变速发动机结构系列的可以利用两个小齿轮和不同的齿轮实现的第一传动级的单个组件的列表图，以及

图2是一种根据本发明的一种实施方式的变速发动机结构系列的可以利用两个小齿轮和不同的齿轮实现的第一传动级的单个组件的列表图。

具体实施方式

下面示例性地阐述为了实现一种根据本发明的变速发动机结构系列，可以如何改变公知的变速发动机结构系列的在图1中列举的参数。

根据图1，一种公知的变速发动机结构系列包括一个第一传动级，该传动级包含两个齿数为z1a和z1b的小齿轮，其中z1a＝16并且z1b＝17。两个小齿轮z1a和z1b都具有相同的法向模数mn，在此成立的是：mn＝2mm。

针对轴间距a＝70mm，为齿数为z1a的小齿轮设置了一个齿数为z2a＝44的齿轮。为齿数为z1b的小齿轮在相同的轴间距a＝70mm下配置了一个另外的、齿数为z2b＝43的齿轮。通过将齿数为z1a的小齿轮与齿数为z2a的齿轮进行配对，并且通过将齿数为z1b的小齿轮与齿数为z2b的齿轮进行配对，能够相应地在这种轴间距下实现两种不同的变速比。针对轴间距80mm存在两个另外的、齿数为z3a＝52和z3b＝51的齿轮，并且针对轴间距a＝90mm设置了齿数为z4a＝61和z4b＝60的齿轮。于是总共为第一传动级得到六种不同的可能的变速比i。

利用

x2＝(z1+z2)＊(inv(αwt)-inv(αt))/(2＊tan(αn))-x1

和

αwt＝arccos(mn＊(z1+z2)＊cos(αt)/cos(β)/2/a)

以及

αt＝arctan(tan(αn)/cos(β))

在为x1、αn、β、mn、z1和z2预先设定值的情况下得到在列表中列举的齿形修正系数x2a、x2b、x3a、x3b、x4a和x4b，其中αwt是运行压力角、αt是端面压力角、αn是法面压力角、β是倾斜角、mn是法向模数并且a是轴间距。

齿厚公差Asn遵循为理想的圆周侧沿齿隙(Drehflankenspiel)约定的规定并且例如可以从像DIN3967这样的相应的标准中获取。

利用

υ2＝2＊jt/dw2

和

jt＝-(Asn1+Asn2)/cos(β)

以及dw2＝2＊a＊z2/(z1+z2)

测定齿隙角υ2，其中为了清楚起见没有示出额外的、但是在这里无关紧要的、对齿隙的影响变量，例如轴间距容差。jt是理论上的侧沿齿隙(Flankenspiel)，Asn是选择的齿厚公差并且dw2是齿轮的节圆直径。因此这里所示的齿隙角在齿轮上测量时有效。

通过为x1、αn、β、mn、z1和z2预先设定值并且合适地选择齿厚公差Asn得到所述两个小齿轮和所述六个齿轮的在列表中给出的其他数据，同样还得到所述六个变速比i的齿隙角υ2的值。

利用这种变速发动机结构系列能够利用总共八个单个组件实现六种不同的变速比，正如从列表的最后一块中显示的那样。

图2类似于图1示出了先前描述的参数的列表图，然而在这里如下地修改了这些参数，即，得到一种根据本发明的一种实施方式的变速发动机结构系列的第一传动级。

这里的出发点也是两个齿轮数为z1a＝16并且z1b＝17的小齿轮，它们具有相同的法向模数mm＝2。然而与在图1中所示的列表相反地，如下地调试齿形修正系数x1a和x1b，即，穿过多个齿轮和轴间距同时仅与先前所示的侧沿齿隙存在小的偏差。为此针对z1a<z1b，正如当前情况，x1a选择足够大并且x1b选择足够小。在本例子中，x1a＝0.6并且x1b＝0.0029。针对轴间距a＝70mm、a＝80mm和a＝90mm分别仅设置了一个单个的、齿数为z2的齿轮，该齿轮能够与两个小齿轮为了实现不同的变速比i啮合，其中在这里成立的是：z2a＝z2b＝44；z3a＝z3b＝52和z4a＝z4b＝61。

利用所述两个小齿轮的齿形修正系数x1和所述三个齿轮的齿数z2、z3、z4计算得出在类表中列举的齿形修正系数x2a、x2b、x3a、x3b、x4a和x4b。要如下地设计，即，让齿形修正系数x2a和x2b几乎相同。类似地，对于齿形修正系数x3a和x3b以及x4a和x4b也是如此。

因为x2a和x2b、x3a和x3b以及x4a和x4b之间仍然保留差，形成改变后的圆周侧沿齿隙。圆周侧沿齿隙可以表达为齿轮上的齿厚公差的变化△Asn2、△Asn3或△Asn4。应该如下地计算齿厚公差的变化量：

ΔAsn2＝|(x2a–x2b)*mn*2*tan(αn)|

△Asn3和△Asn4同样也是如此。

如果对所有被观察的轴间距a的设计得到了圆周侧沿齿隙的可接受的偏差，那么所述两个齿轮针对按照图1中所示列表的每个轴间距a分别可以由一个单个的齿轮取代，正如可以从图2所示的列表中获知的那样。于是，针对每个轴间距a可以将一个单个的齿轮与两个小齿轮配对，由此能够分别实现两个变速比i，正如在图2中所示的列表的最后一块中示出的那样。接受标准除了纯粹几何学上的边沿条件以外例如还有避免齿轮卡死，为此总齿隙必须大于零、超过或低于理想的齿隙、达到理想的变速比范围、达到要求的强度值或诸如此类。

如果采用这种关于变速发动机结构系列的第一级的尽可能多的不同的小齿轮z1a和z1b和轴间距的做法，那么达到一个相应地提升的节约潜力。由于边沿条件数量多，建议每次为x1a和x1b选择最佳的值，其中，这里的出发点是，已经存在更多其他的几何数据。在按照图2所示的列表中，例如作为边界条件提供的是，差应该是|υ2a-υ2b|≤0.0255。

在采取这种先前描述过的、优选地重复的做法时，为x1选择值，并且从该选择出发为x2计算出值。作为代替当然也可以以类似的方式为x2选择值，并且紧接着为x1计算值。于是在该情况下成立的是

x2＝(z1+z2)＊(inv(αwt)-inv(αt))/(2＊tan(αn))-x1

根据本发明所述的变速发动机结构系列的特征特别是，在第一传动级中能够利用少量的单个组件实现许多不同的变速比，由此提供低成本的变速发动机结构系列。

尽管通过优选的实施例详尽阐述并描述了本发明的系列，但是本发明不受到公开的例子的局限，并且专业技术人员能够从中推导出其他的变化方案，而不离开本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有配有不同的齿数(z1a、z1b)的两个小齿轮和配有不同的齿数(z2a、z3a、z4a)的多个齿轮的变速发动机结构系列，其中，所述小齿轮和所述齿轮以如下方式构成，即，每个所述小齿轮都能够以多个预定的轴间距(a)与所述齿轮中的一个齿轮配对构成第一传动级，其特征在于，针对每个预定的轴间距(a)设置了一个唯一的齿轮，该齿轮以如下方式构成，即，该齿轮为了构成第一传动级能选择地与一个小齿轮或者与另一个小齿轮配对。

2.根据权利要求1所述的变速发动机结构系列，其特征在于，两个所述小齿轮的齿数(z1a、z1b)相互之间相差一个齿。

3.根据前述权利要求中任一项所述的变速发动机结构系列，其特征在于，如下地选择两个所述小齿轮的齿形修正系数(x1a、x1b)，即，在针对每个预定的轴间距(a)设置的齿轮和两个所述小齿轮之间发生啮合时分别调整的齿隙角(υ2a、υ2b)之间的相应的差在多个预定的轴间距(a)下满足限定的接受标准。

4.根据权利要求3所述的变速发动机结构系列，其特征在于，属于所述接受标准的有：齿隙与标准值的偏差接近零。

5.根据权利要求3或4所述的变速发动机结构系列，其特征在于，属于所述接受标准的有：满足理想的变速比关系。

6.根据利要求3至5中任一项所述的变速发动机结构系列，其特征在于，属于所述接受标准的有：达到要求的强度值。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的变速发动机结构系列，其特征在于，如下地选择两个所述小齿轮的齿形修正系数(x1a、x1b)，即，使得在针对每个预定的轴间距(a)设置的唯一的齿轮和两个所述小齿轮之间发生啮合时分别调整的齿隙角(υ2a、υ2b)之间的相应的差在多个预定的轴间距(a)下是最小的。