CN108351013B - 包括第一齿轮和第二齿轮的减速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减速器，其具有能围绕第一转轴转动的第一齿轮和能围绕第二转轴转动的第二齿轮，其中，第一转轴和第二转轴彼此平行地取向并相对彼此间隔开，其中，第一齿轮、特别是正齿轮具有在周部方向上彼此均匀间隔开的、特别是相同设计的齿，其中，特别是在横截面中，每个齿的两个齿面之一都至少在有效啮合区域中设计为圆弧形，特别是其中，转轴平行于横截面的截平面的法向，其中，包括圆弧的圆的中心相对于第一转轴以及相对于第二转轴具有有限的且不为零的间距、特别是即偏心距e，包括圆弧的圆的中心相对于包括第一转轴和第二转轴的平面具有有限的且不为零的间距、特别是即侧向偏距l。

Description

包括第一齿轮和第二齿轮的减速器

技术领域

本发明涉及一种包括能围绕第一转轴转动的第一齿轮和能围绕第二转轴转动的第二齿轮的减速器/传动装置(Getriebe)。

背景技术

从文献EP 2 532 926 A1中已知一种具有弧形齿的齿轮廓的偏心摆线式啮合方式。

发明内容

因此本发明的目的是，改进一种减速器，其中该减速器在尽可能高效率的情况下具有紧凑的结构。

根据本发明上述目的通过根据权利要求1中说明的特征的减速器以及根据在权利要求11中说明的特征的齿轮实现。

在包括能围绕第一转轴转动的第一齿轮和能围绕第二转轴转动的第二齿轮的减速器中，本发明的重要特征是，第一转轴和第二转轴彼此平行地取向并彼此间隔开，其中第一齿轮、特别是正齿轮具有沿周部方向彼此均匀间隔开的、特别是相同构造的齿，其中，特别是在横截面中各个齿的两个齿面之一在有效的啮合区域中设计为圆弧形，特别是其中，转轴平行于横截面的截平面的法向，其中，包括该圆弧的圆的中心相对于第一转轴和第二转轴具有有限的且不为零的间距、特别是即偏心距e，包括该圆弧的圆的中心相对于包括第一转轴和第二转轴的平面具有有限的且不为零的间距、特别是侧向偏距l。

在此优点是，可以传递高转矩，这是因为齿面承载能力比相同构造尺寸的渐开线齿部高。因为基于改善的曲率情况得到更高的齿面承载能力。因此该减速器可以紧凑地构成并同时保证高效，即可以用于传递高的转矩。

在一有利的设计方案中，有效的啮合区域是齿面的为与另外的齿轮、即处于啮合中的齿轮接触而设的区域。在此优点是，通过测量仪器沿着有效的啮合区域可以确定轮廓记录。在此可以确定齿面的从根部到顶部的轮廓记录，并根据该轮廓记录可以确定由制造决定的、与理想的齿面形状的偏差。特别是可以确定与理想的圆弧形状的偏差。在根部和顶部的区域中虽然可以进行例如减小接入碰撞和/或退出碰撞的修正，但是该修正改变不超过轮廓记录、特别是有效的啮合区域的一半。因此在齿面的位于中间的、用于传递转矩的重要部分中保证完美的圆弧形状。

在一有利的设计方案中，圆弧的弧长或半径大于侧向偏距l，其中该侧向偏距l具有不为零的值。在此优点是，可以选择非常大的圆弧弧长。因此可以实现大的齿面承载能力。

在一有利的设计方案中，以如下方式精确地制造圆弧，即：使得曲率半径沿着至少50％的有效的啮合区域的变化、特别是波动不大于特别是在这个至少50％的有效的啮合区域的部分区域中曲率半径的平均值的5％。在此优点是，有效的啮合区域的对于转矩传递重要的区域可以遵循圆弧形状。

在一有利的设计方案中，如此精确地制造圆弧，使得该圆弧具有有限的曲率半径，特别是即具有不为零的值。在此优点是，齿面不具有直线的、特别是直齿面的走向，即不具有无限大的曲率半径。

在一有利的设计方案中，圆弧的曲率半径大于齿距的四分之一和/或大于一半齿厚。在此优点是，可以实现大的齿面承载能力。

在一有利的设计方案中，特别是位于第二齿轮上的配对齿面的轮廓根据恒定的转动路径传动比的啮合定律确定为横向共轭的，特别是从而使齿形单面啮合公差和切向齿综合公差不超过规定的限值，特别是其中齿形单面啮合公差和切向齿综合公差的值位于构造尺寸相同的具有渐开线齿部的齿轮的相应值的区域中。在此优点是，可以实现凸-凸或甚至凸-凹的啮合关系。

在一有利的设计方案中，用于以展成法/滚齿法制造齿面的工具的切削刃设计为S形和/或具有曲率变化。在此优点是，可以实现特别高的齿面承载能力。

用于减速器的齿轮的重要特征是，齿轮具有齿，齿的至少一个齿面在横截面中具有圆弧形，其中转轴指向横截面平面的法线方向。在此优点是，用于传递高的转矩的齿轮也可以具有紧凑的构造尺寸。另外，齿轮设计为正齿轮。即齿轮的齿沿径向方向突出，并在周向方向上彼此均匀间隔开。在此所有的齿都以相同方式形成。

在一有利的设计方案中，齿轮是斜齿式或直齿式的。在此优点是，斜齿部可以实现特别小的噪音释放，直齿部可以通过成型磨削简单地制造。

根据本发明的斜齿部和根据本发明的直齿部二者都具有如下优点，即具有较小的比滑/齿面间相对滑动，进而与相同的构造尺寸的渐开线齿部相比磨损较小。

根据本发明的斜齿部和根据本发明的直齿部二者在横截面平面中都具有圆弧形作为各个齿的齿面部段，该横截面平面的法线沿轴向方向取向，特别是该横截面平面的法线平行于齿轮的转轴方向取向。所述横截面平面也可以被称为端面齿形平面。

在一有利的设计方案中，如此设计减速器，使得节点和节圆位于有效啮合区域内。在此优点是可以简单的制造，这是因为被齿覆盖的径向距离区域相当于相同构造尺寸的具有渐开线齿部的齿轮情况下的相应径向距离区域。

在一有利的另选设计方案中，如此设计减速器，使得节点和/或至少一个节圆位于有效啮合区域外，其中特别是第一齿轮的齿厚从齿顶到齿根单调增加，即特别是其中，齿厚随着相对于第一齿轮的转轴的间距的减小而单调增加，特别是在被齿覆盖的、从第一齿轮的转轴起测量的径向距离区域中。在此优点是，在没有底切的齿中、即在齿厚从顶部向根部单调增加的齿中可以实现高的传动比。

由从属权利要求得出其它优点。本发明不限于权利要求的特征组合。对于本领域技术人员，特别是从任务提出和/或通过与现有技术相比较而提出的任务中，可得到权利要求和/或单项权利要求特征和/或说明书特征和/或附图特征的其它合理的组合可能性。

附图说明

根据附图详细说明本发明：

在图1中示出两个处于啮合中的齿轮(41、42)的两个转动中心(1、2)、即转轴，以及在横向于转轴的端面齿形中剖开的第一齿轮的圆弧形。

在图2中示出根据本发明的圆弧形齿部与不同的齿部相比接触半径与曲率半径的关系。

在图3中示出根据本发明的圆弧形齿部与不同的齿部相比接触半径与曲率半径的关系，其中与图2相比根据本发明的圆弧形齿部的特征曲线周围的区域放大地示出。

在图4中示意性地以端面齿形示出两个处于啮合中的齿轮，即第一齿轮40和第二齿轮41。

在图5中放大地示出图4的局部，从而可以更清楚地看到以计算方式确定的啮合线42。

具体实施方式

如在附图中所示出的，根据本发明的减速器具有能围绕转动中心1转动的第一齿轮40，其中转轴包括转动中心1。同样，第二齿轮41能围绕另一转轴转动，该另一转轴包括转动中心2。

两个转轴平行地取向并相对彼此具有间距a。

第一齿轮40在其周部上具有沿周部方向彼此均匀间隔开的以相同方式形成的齿。各个齿的齿面中的一个或两个在横截面中设计为圆弧，其中转轴是对应横截面平面的法向。各个齿的两个齿面优选相对彼此镜面对称地形成。因此每个齿都是凸形的。

出于简单性的原因在下面仅说明第一齿面、即左侧的齿面。

圆弧的中心不位于两个转动中心的连线上，也不位于两个转轴1和2所限定的平面中，而是具有在垂于该平面的方向上、即在侧向方向上的偏距l。该中心在两个转动中心的连接方向上还具有偏距e，即偏心距e。

圆弧的半径r相应设计得大。

与第一齿轮40、即正齿轮相啮合的第二齿轮41、即正齿轮的齿在图1中未示出。第二齿轮41的处于啮合中的齿面、即特别是配对齿面的轮廓根据转动路径传动比恒定的啮合定律以横向共轭的方式确定。因此特别是根据DIN 3960限定的齿形单面啮合公差和切向齿综合公差超过特别是根据DIN 3963限定的对应于减速器的构造尺寸规定的限值。在此所述齿部误差位于相同构造尺寸的渐开线形的或其它横向共轭的齿部的范围中。依赖于参量e、l、r，即依赖于偏心距e的值、侧向偏距l的值和圆弧半径r的值，齿分别是凸形、凹形或混合式的，即在上部的齿部区段中为凸形而在下部的齿部区段为凹形。

在根据本发明的实施例中，圆弧的曲率半径大于齿距的四分之一和/或齿厚的一半。

在第一齿轮上以及在第二齿轮上轮廓都不是直齿面的。

在实际的实施中重要的是，第一齿轮40和/或第二齿轮41的齿面的曲率半径在为啮合区域所设的齿面区段(即有效区段)的大的范围上与在有效区域(即为接触所设的啮合区域)的足够大的范围上的平均值或超过有效区域一半的范围上的平均值的偏差不超过5％。

曲率半径在此必须是有限的并且不为零。

图2对于不同的齿部示出相应的特征曲线，该特征曲线使曲率半径与接触半径相对应。接触半径是与第一齿轮的转轴的间距。有效啮合区域从根部-作用圆-半径r_Nf延伸至顶部-作用圆-半径r_Na，其中第一齿轮的工作节圆-半径r_W1位于有效啮合区域内。

但另选地也可以如此设计减速器，即：节点和/或至少一个节圆位于有效啮合区域外。这实现了高的传动比，其中齿部没有底切。亦即齿分别可以承受高载荷，而不会断裂。齿厚从顶部到根部单调增加。

如在图2中所示，其它的齿部的特征曲线强烈地偏离于与根据本发明的齿部对应的特征曲线(21、22)。渐开线齿部的曲率半径从有效啮合区域的根端向顶端增大，如从特征曲线20可见的。

特征曲线21为根据本发明的在凸-凸齿对情况下的齿部而设，特征曲线22为凸-凹齿对而设。特征曲线23为具有直齿面的摆线齿部而设。特征曲线24为不具有直齿面的摆线齿部而设，其中齿面在节圆之下设计为内摆线而在节圆上方设计为外摆线。

如在图3中所示，在根据本发明的特征曲线21周围5％的地带内仅能分配有其它的齿部的齿面的短的部段。

特别是与根据本发明的恒定的特征曲线21偏差5％的区域对于特征曲线20而言非常微不足道。

在如下的齿部中，其中用于以展成法进行制造的工具的切削刃实施为正负号交替的和/或S形的，特征曲线30的仅一小部分位于与根据本发明的恒定的特征曲线21偏差5％的所述区域中。

因此根据本发明的齿部在由制造决定的偏差的情况下也与其它齿部可以清晰地区分。

根据本发明的齿部具有非常高的齿面承载能力，特别是高于其它齿部，如渐开线齿部、摆线齿部、S形齿部。

在另一根据本发明的实施例中，根据本发明的齿部不实施为外齿部，而是实施为内齿部。

附图标记列表：

1 第一齿轮的转动中心、特别是转轴

2 第二齿轮的转动中心、特别是转轴

3 圆弧的中心

4 圆弧

20 渐开线齿部的特征曲线

21 根据本发明的第一齿部的特征曲线

22 根据本发明的第二齿部的特征曲线

23 具有直齿面的摆线齿部的特征曲线

24 摆线齿部的特征曲线，齿面在节圆之下实施为内摆线并在节圆的上方实施为外摆线

30 S形齿部的特征曲线，其中工具的切削刃具有曲率变换

40 第一齿轮

41 第二齿轮

42 由计算确定的啮合线

r 圆弧的半径、曲率半径

e 偏心距

l 侧向偏距

a 轴间距、特别是彼此平行取向的转轴1和2相对彼此的间距

r_Nf 根部-作用圆-半径

r_Na 顶部-作用圆-半径

r_W1 第一齿轮的工作节圆半径

r_W2 第二齿轮的工作节圆半径

C 两个工作节圆的节点

r_K 接触半径

Claims (8)

1.一种减速器，其具有能围绕第一转轴转动的第一齿轮和能围绕第二转轴转动的第二齿轮，

其中，第一转轴和第二转轴彼此平行地取向并相对彼此间隔开，

其中，第一齿轮具有在周部方向上彼此均匀隔开的分别相同设计的齿，

其中，在横截面中，每个齿的两个齿面之一至少在有效啮合区域中设计为圆弧形，

其中，转轴与横截面的截平面的法向平行，

包括圆弧的圆的中心相对于第一转轴以及相对于第二转轴具有有限的且不为零的间距、即偏心距e，

包括圆弧的圆的中心相对于包括第一转轴和第二转轴的平面具有有限的且不为零的间距、即侧向偏距l，

其特征在于，

有效啮合区域是齿面的为与另外的齿轮——即处于啮合中的齿轮——相接触而设的区域，

圆弧的弧长、即圆弧线段大于侧向偏距l，其中，侧向偏距l具有不为零的值，

圆弧的曲率半径大于齿距的四分之一并且/或者大于齿厚的一半，

用于以展成法制造齿面的工具的切削刃具有曲率变换。

2.根据权利要求1所述的减速器，其特征在于，用于以展成法制造齿面的工具的切削刃设计为S形。

3.根据权利要求1或2所述的减速器，其特征在于，圆弧精确地制造成，使得曲率半径沿着有效啮合区域的至少50％变化不超过在这个有效啮合区域的至少50％的部分区域中曲率半径的平均值的5％。

4.根据权利要求1或2所述的减速器，其特征在于，在第二齿轮上的配对齿面的轮廓根据转动路径传动比恒定的啮合定律被确定为横向共轭的，从而使齿形单面啮合公差和切向齿综合公差不超过规定的限值。

5.根据权利要求1或2所述的减速器，其特征在于，减速器设计成，使得节点和节圆位于有效啮合区域之内。

6.根据权利要求1或2所述的减速器，其特征在于，减速器设计成，使得节点和/或至少一个节圆位于有效啮合区域之外，其中，齿厚从第一齿轮的齿顶至齿根单调增大，即其中，齿厚随着相对于第一齿轮的转轴的间距的减小而单调增大，在被齿覆盖的、从第一齿轮的转轴开始测定的径向距离区域中。

7.用于根据权利要求1-6中任一项所述的减速器的齿轮，其特征在于，所述齿轮用作第一齿轮或第二齿轮，所述齿轮所具有的齿的至少一个齿面在横截面中具有圆弧形，其中，转轴在横截面平面的法线方向上取向。

8.根据权利要求7所述的齿轮，其特征在于，所述齿轮是斜齿式或直齿式的。

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