由冠形齿轮和小齿轮组成的齿轮对
专利汇可以提供由冠形齿轮和小齿轮组成的齿轮对专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种由具有90度轴交 角 的冠形 齿轮 (1)和作为直齿圆柱齿轮的 小齿轮 (2)组成的齿轮对。根据本发明，为降低冠形齿轮(1)的齿(5)的根切，小齿轮(2)的齿(3)的 压 力 角 在相对于冠形齿轮(1)的径向方向上从外向内增加，或在恒定压力角的情况下小齿轮(2)的齿(3)的齿廓变位在相对于冠形齿轮(1)的径向方向上从外向内减小。，下面是由冠形齿轮和小齿轮组成的齿轮对专利的具体信息内容。
1.一种由轴交角为90度的冠形齿轮(1)和作为直齿圆柱齿轮的小齿轮(2) 组成的齿轮对，其特征在于：为降低冠形齿轮(1)的齿(5)的根切，小齿轮 (2)的齿(3)在相对于冠形齿轮(1)的径向方向上具有从外向内增加的压力 角。
2.根据权利要求1所述的齿轮对，其特征在于：小齿轮(2)的齿(3)在 相对于冠形齿轮(1)的径向方向上还具有从外向内变化的齿廓变位。
3.根据权利要求2所述的齿轮对，其特征在于：小齿轮(2)的齿(3)的 齿廓变位从外向内增加。
4.根据权利要求2所述的齿轮对，其特征在于：小齿轮(2)的齿(3)的 齿廓变位从外向内减小。
5.一种由轴交角为90度的冠形齿轮(1)和作为直齿圆柱齿轮的小齿轮(2) 组成的齿轮对，其特征在于：为降低冠形齿轮(1)的齿(5)的根切，小齿轮 (2)的齿(3)在恒定的压力角的情况下在相对于冠形齿轮(1)的径向方向上 具有从外向内减小的齿廓变位。
6.根据权利要求1或5所述的齿轮对，其特征在于：小齿轮(2)的齿(3) 还具有在径向上从外向内增加的齿顶缩短(4)。
7.根据权利要求6所述的齿轮对，其特征在于：完全避免了冠形齿轮(1) 的齿(5)的根切。
8.根据权利要求1所述的齿轮对，其特征在于：小齿轮(2)的齿(3)的 在径向上从外向内增加的压力角的在径向外侧的极限值位于冠形齿轮(1)的齿 (5)的尖锐极限处或附近，且压力角在径向内侧的极限值位于小齿轮(1)的 齿(3)的尖锐极限处或附近。
9.根据权利要求2或5所述的齿轮对，其特征在于：小齿轮(2)的齿(3) 的变化的齿廓变位在径向外侧的极限值位于冠形齿轮(1)的齿(5)的尖锐极 限处或附近，且齿廓变位在径向内侧的极限值位于小齿轮(2)的齿(3)的尖 锐极限处或附近。
10.根据权利要求1或5所述的齿轮对，其特征在于：小齿轮(2)的齿(3) 和冠形齿轮(1)的齿(5)的齿面在每个点处相互配合地构造。
11.根据权利要求1或5所述的齿轮对，其特征在于：在冠形齿轮(1)和 小齿轮(2)之间不存在轴偏距。
12.根据权利要求1或5所述的齿轮对，其特征在于：在冠形齿轮(1)上 运行的小齿轮(2)被轴向地引导。
13.根据权利要求12所述的齿轮对，其特征在于：小齿轮(2)在位于相 对于冠形齿轮(1)的径向内侧和/或径向外侧的侧面上设有环形或盖形止挡(7、 6)以用于轴向引导。
14.根据权利要求1 3所述的齿轮对，其特征在于：冠形齿轮(1)的齿(5) 在径向内侧被球形地展平且小齿轮的内部止挡(7)在其面向小齿轮(2)的齿 (3)的平面(32)上为进行平面定位而与其相匹配地构造。
15.一种至少具有两个根据前述权利要求的任一项所述的齿轮对的差动补 偿传动装置，该差动补偿传动装置通过两个彼此相对的冠形齿轮(1)和一个或 多个布置在它们之间的小齿轮(2)构成。
技术领域
本发明涉及一种由轴交角为90度的冠形齿轮和作为直齿圆柱齿轮的小齿 轮组成的齿轮对以及一种差动补偿传动装置，该差动补偿传动装置包括至少两 个根据本发明的带有彼此相对的冠形齿轮的齿轮对。
背景技术
在差动补偿传动装置中，非常大的载荷，特别是冲击载荷可能作用于传动 装置轮齿。此类由冠形齿轮和构成为直齿圆柱齿轮的小齿轮组成的齿轮对至今 还不能满足此高载荷。上述冠形齿轮轮齿的极限条件基本上由冠形齿轮的轮齿 确定。由于几何条件决定的短的径向接触线，因而业已证明，冠形齿轮的齿的 齿面承载能力对于这样的齿轮对的运行强度是尤其关键性的，而相反，齿根承 载能力由于冠形齿轮上的齿的完全平面的端面构造而是非关键性的。然而，此 外也必须总是注意小齿轮及其轮齿要具有足够的强度。
发明内容
这一技术问题由本发明这样解决：在由冠形齿轮和小齿轮组成的此类的齿 轮对中，为降低冠形齿轮的齿的根切，根据权利要求1使小齿轮的齿的压力角 在相对于冠形齿轮的径向方向上从外向内增加，或根据权利要求5在恒定的压 力角的情况下使小齿轮的齿具有从外向内减小的齿廓变位。根据本发明的由冠 形齿轮和小齿轮组成的齿轮对的轮齿如通常的那样在承载齿面区域内相互配合 地构造。基于根据本发明的小齿轮的齿的预先确定的几何形状，可以例如通过 对小齿轮的轮齿的滚动过程的数值计算而计算出与根据本发明的小齿轮的齿的 布置相配合的冠形齿轮的齿的几何形状。
根据并列的权利要求1和5的布置通过共同的发明构思相互联系，使得以 相对于冠形齿轮的径向实现的小齿轮轮齿的几何形状变化而实现冠形齿轮的齿 的径向内侧所需要的根切的降低，且由此允许了径向向内延长冠形齿轮的齿的 承载齿面。
压力角和齿廓变位的概念按照用于齿轮对的典型类型和方式限定，例如可 引自DIN 3960。其中压力角表示在节点处分度圆内的平面法线与分度圆上的切 线之间的角度。齿廓变位指基准齿廓的齿廓基线(齿廓中线)距分度圆的距离， 该距离的绝对值是无量纲的齿廓变位系数与齿轮模数的乘积。齿廓变位的减小 因此导致齿厚的减小，特别是齿顶厚的减小。
小齿轮的齿的压力角的增加与齿廓变位的减小分别根据权利要求1和权利 要求5的限定在相对于冠形齿轮的径向扩展的径向方向上从外向内实现。这对 应于小齿轮的轴向方向。这由于缺少由小齿轮与冠形齿轮的相对位置预先确定 的方向基准而不能用所述限定的参考坐标系。
通过根据本发明的由冠形齿轮和小齿轮组成的齿轮对的特别地有利的轮 齿布置，与现有技术相比可以在更大的径向宽度上利用冠形齿轮的齿的齿面。 这一方面通过小齿轮的齿的压力角在径向方向从外向内增加来实现，以此获得 了否则将出现的冠形齿轮的齿的齿面根切的降低。以此可以使用冠形齿轮的齿 的齿面的更大的部分来用于主动地传递力。另一方面，在压力角恒定的情况下， 也通过在径向上从外向内减小的齿廓变位而以最有利的方式实现了主动地在更 大的径向宽度上利用冠形齿轮的齿。有力地提高了冠形齿轮轮齿的接触线长度 和总重合。
根据由冠形齿轮和小齿轮组成的根据本发明的齿轮对的一种有利的布置， 规定在小齿轮的轮齿的压力角径向向内增加的情况下小齿轮的齿进一步构造有 变化的齿廓变位。在此，齿廓变位可以在一方面有利地在径向上从外向内减小， 如上文已对于恒定的压力角所描述。然而另一方面在压力角向内侧增加时也可 以规定向内侧增加的齿廓变位，使得可在一定的范围内补偿小齿轮的齿所出现 的齿顶过尖(berspitzung)。利用此布置，与此类的齿轮对相比也有利地可实 现更长的接触线与更高的总重合。
对于每一种前述情况，根据其它优选的布置另外规定，小齿轮的齿沿径向 从外向内具有在齿顶圆直径后移的意义上、即齿高后移的意义上的齿顶缩短 (Kopfkürzung)。因此可以以最有利的方式再次减少冠形齿轮的齿的根切以及 在理想情况中完全避免根切。
根据本发明的此类的齿轮对的布置特别地用于这样的使用情况中，即其中 冠形齿轮的齿数超出根切极限条件，对于根切极限条件，在带有恒定齿廓变位、 恒定压力角和恒定齿高的齿具有通常几何形状的情况下，冠形齿轮的齿会受到 有害的根切。根据本发明的齿轮对将对根切极限条件产生积极的影响，即在每 种情况中都得以将冠形齿轮的承载齿面沿径向向内扩展。因此以有利的方式一 方面避免了非承载齿面区域且另一方面活化了目前不可使用的齿面区域；将扩 大冠形齿轮和小齿轮的齿面的总重合。在根据本发明的齿轮对的布置中应有利 地注意通常的轮齿极限条件，特别是在其以上各轮齿将发生齿顶过尖的所谓的 尖锐极限(Spitzengrenze)，以及干涉极限。
因此，以优选的方式将压力角和/和齿廓变位的内侧极限值和外侧极限值选 择为使得在径向外侧满足冠形齿轮的齿的尖锐极限且在径向内侧满足小齿轮的 齿的尖锐极限。
根据本发明的优选布置，在压力角从外向内增加的情况下，为压力角选择 一个在径向上较靠外侧的极限值，其处于冠形齿轮的齿的尖锐极限处或附近； 并为压力角选择一个在径向上较靠内侧的极限值，其处于小齿轮的齿的尖锐极 限处或附近。因此，对于根据本发明的齿轮对的有利的布置，根据输出不同的 输出数据以绝对值的形式给出压力角在齿宽上直至大约5度、优选也仅直至大 约2度的变化。
根据本发明的齿轮对的另一优选布置为变化的齿廓变位的径向外侧和内 侧极限值规定了相同的极限条件(外侧：处于冠形齿轮的齿的尖锐极限处或附 近；内侧：处于小齿轮的齿的尖锐极限处或附近)。因此，对于根据本发明的齿 轮对的相应的布置，根据不同的输出数据以绝对值的形式给出无量纲的齿廓变 位系数在齿宽上直至大约0.4，优选地也仅至大约0.2的变化值。
在向内增加的压力角和变化的齿廓变位的情况下，以上述的极限条件为压 力角和齿廓变位的各个内侧和外侧极限值给出一种对于适合于减小否则将出现 的根切的、相互依赖的数值对的特定选择。这也说明在压力角向内增加时，小 齿轮的齿的向内减小的以及向内增加的齿廓变位体现了本发明的可能和有利的 布置。
在此类的带有轴偏距的齿轮对中，在小齿轮轴向方向上引起的齿的不对称 形式导致在小齿轮相对于冠形齿轮左侧运行和右侧运行时的不对称的承载能 力。因此根据另一种有利的布置，特别是考虑到根据本发明的齿轮对在差动补 偿传动装置中的使用目的，规定根据本发明的齿轮对不具有轴偏距。
为此根据本发明的齿轮对的另一种有利布置提供了辅助装置，该辅助装置 实现了对小齿轮在冠形齿轮上的轴向引导。在根据本发明的齿轮对的优选的实 施例中，小齿轮为此在位于相对于冠形齿轮的径向内侧和/或外侧的侧面上具有 环形或盖形止挡，该止挡以特别地有利的方式与小齿轮的轮齿一体地构成。在 所得的由冠形齿轮和具有径向向内增加的齿顶缩短的小齿轮组成的齿轮对的运 行强度中，此实施例具有非常有利的相互作用的效果。特别是在径向内侧实现 的小齿轮的盖因此显著地提高了小齿轮轮齿在位于相对于冠形齿轮径向处于内 侧的侧面的齿根断裂强度。因为根据本发明的前述变化，通过小齿轮的齿径向 向内延伸的齿顶缩短而有利地避免了冠形齿轮的齿的根切，所以因齿顶缩短造 成的对小齿轮的齿的削弱可以以有利的方式通过位于径向内侧的小齿轮轮齿的 盖抵消以及甚至过补偿，该盖强化了小齿轮轮齿的强度。同时，利用止挡获得 的小齿轮在冠形齿轮上的轴向引导避免了小齿轮(相对于冠形齿轮)的径向移 动。
在小齿轮的轴向引导的情况下，通过在小齿轮两侧安装和成型的止挡实现 的情况中，再次改进了小齿轮在冠形齿轮上的轴向引导和根据本发明的整个齿 轮对的运行强度。
此外，根据本发明的齿轮对的优选扩展规定冠形齿轮的齿在径向内侧被球 形地展平且小齿轮的内止挡在其指向小齿轮的齿的面上为进行平面定位而与其 相匹配地构造。以此布置特别地也可以通过内止挡降低轴向(相对于冠形齿轮) 作用的冲击力对齿轮对的有害影响，因为这样的冲击力的至少一部分通过小齿 轮的止挡引导到冠形齿轮的齿的位于径向内侧的球形展平上。这样的力将因此 不再直接地通过冠形齿轮和小齿轮的轮齿齿面传递。
为制造根据本发明的齿轮对，所有的用于齿轮和冠形齿轮的从现有技术已 知的材料和制造方法，例如成形或/和切削方法以及已知的用于硬化所使用的材 料的方法都可供本领域技术人员使用。
最后，本发明涉及一种差动补偿传动装置，该装置具有带两个彼此相对的 冠形齿轮和一个或多个与该冠形齿轮相啮合的小齿轮的根据前述权利要求中任 一项的至少两个齿轮对。在此，对于传动装置的可能的和更详细的布置可以参 考已知的现有技术。根据本发明的齿轮对的轮齿的所述的特别布置显著地提高 了这种差动补偿传动装置的运行强度，以此也相当大地扩展了根据本发明的差 动补偿传动装置的可能的使用范围。通过在两个彼此相对的冠形齿轮之间使用 多个小齿轮还可以承受更高的载荷。
附图说明
如下将参考附图在多个实施例中进一步解释根据本发明的齿轮对。各图 为：
图1是根据本发明的齿轮对的实施例的透视图；
图2a至图2d是根据本发明的齿轮对的小齿轮轮齿的不同的构造；
图3a和图3b是此类的和根据本发明的齿轮对的两个经数值计算的彼此相 对的冠形齿轮轮齿齿面的透视图；而
图4至图7分别是根据本发明的齿轮对的实施例的两个截面图。
具体实施方式
图2a至图2d分别在上下叠置的三个部分视图中示出了根据本发明的齿轮 对的小齿轮轮齿的不同的构造。在此，在各个上方的部分视图中示出了根据本 发明的齿轮对的小齿轮的齿的径向外侧和径向内侧横截面几何形状。中间的部 分视图则示出了每个齿的示意性顶视图，最后在各个下方的部分视图中又可见 透视图。
在此，图2a中示出了小齿轮的齿18，齿18在其(相对于小齿轮的)轴向 宽度b上具有变化的压力角。在此，齿18的位于相对于冠形齿轮(在此图中未 示出)的径向外侧的横截面的几何形状9与齿18的位于径向内侧的横截面几何 形状10相比具有更厚的齿顶和更窄的齿根。在图2b中示出的小齿轮的齿19 在其轴向宽度上具有变化的齿廓变位，这导致了齿厚的变化。齿廓变位相对于 冠形齿轮在径向上从外向内减小，如在横截面11(外侧)和横截面12(内侧) 中显见。图2c示出了小齿轮的齿20，它将压力角的径向增加和齿廓变位的变 化叠加。在此情况下，齿廓变位在径向上从外向内增加。与位于径向内侧的横 截面13相比，径向外侧的横截面14具有更大的齿根厚度。在轴向宽度上齿顶 15的厚度基本恒定。最后，图2d中示出了小齿轮的齿21，它除图2所示的压 力角和齿廓变位变化外还具有在径向上从外向内增加的齿顶缩短4。在此齿21 的齿高从相应的外侧横截面16的齿高开始首先保持不变，然后沿径向向内连续 地降低直至齿21的相应的径向内侧横截面形式17的更小的齿高。
图3a和图3b各示出了两个此类的(图3a)和根据本发明的(图3b)齿轮 对的两个经数值计算的彼此相对的冠形齿轮齿面22、23以及24、25，图中的 小齿轮的为此相配合地构造的轮齿具有根据本发明的压力角变化和齿廓变位变 化。在此，在图示的透视图中以在径向从外向内的观察方向可以很好地识别出 根切极限27与30，根切极限将齿面22至25分为承载的齿面段26与29和不 承载的根切齿面段28与31。
图3b所示的根据本发明的齿轮对构造导致了冠形齿轮的齿的位于径向内 侧的根切31，该根切31明显小于图3a的此类的齿轮对的冠形齿轮的齿的根切 28。与此类的齿轮对的冠形齿轮的承载齿面26相比，根据本发明的齿轮对的冠 形齿轮的承载齿面29沿径向向内延长。
在图4至图7中，在顶视图(右侧图)和沿截面A-A的截面图中(左侧图) 分别示出了根据本发明的由冠形齿轮1和小齿轮2组成的齿轮对的其它实施例。 在根据图4和图6的实施例中，小齿轮2分别在位于径向内侧的侧面上具有环 形止挡7。内止挡7的朝向小齿轮的齿的平面32与冠形齿轮的齿的球形展平部 分8配合地构造且平靠在其上。与图6的实施例的小齿轮2不同，图4的实施 例的小齿轮2还具有径向外侧的第二止挡6，使得小齿轮2在两侧被轴向引导 在冠形齿轮1上且不再能在冠形齿轮1的径向移动。图5的齿轮对的小齿轮2 仅在其位于径向外侧的侧面上具有环形止挡6以用于在冠形齿轮1上轴向引导 小齿轮2，而图7的齿轮对的小齿轮2提供有内、外止挡。图7的实施例的小 齿轮2在冠形齿轮1上的引导有利地通过集成在齿轮对内的或在齿轮对周围的 其它的(未示出的)轴向引导元件保证。
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