專利名稱：齒輪系及差速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種特征在于在多個小齒輪之間分配轉(zhuǎn)矩的齒輪系，包括改進 的轉(zhuǎn)矩分流式齒輪系以及改進的小齒輪與齒輪系其他元件的相互作用。
背景技術(shù)：
在汽車工業(yè)(例如，汽車差速器，汽車變速器等)、航空工業(yè)(例如直升機變速 器等)、風(fēng)力發(fā)電站的行星齒輪變速器以及許多其他工程領(lǐng)域，可發(fā)現(xiàn)需要在多個小齒輪 之間分配轉(zhuǎn)矩的齒輪系。齒輪系可能會遭受由齒輪系組成部件的制造、齒輪系的裝配和/或齒輪系部件 在工作載荷下的彈性變形引起的誤差，這些引起誤差的因素都是不可避免的，并可能導(dǎo) 致齒輪系的各個小齒輪之間轉(zhuǎn)矩分配不均。小齒輪和側(cè)齒輪之間的錯位(misalignment)和/或從正確嚙合偏離會導(dǎo)致多個小 齒輪之間轉(zhuǎn)矩分配不均，減少這種情況出現(xiàn)的最直接的方式就是提高構(gòu)成齒輪系的小齒 輪和側(cè)齒輪的制造精度。但是，在用于轉(zhuǎn)矩分流式齒輪系的齒輪的大量生產(chǎn)中，提高制 造精度可能成本非常昂貴并且在商業(yè)上不可行。因此，希望設(shè)計出這樣一種齒輪系，其能夠在齒輪系的所有小齒輪之間基本均 勻分配轉(zhuǎn)矩而在制造方法上不需要成本變化。而且，轉(zhuǎn)矩分流式齒輪系中基本均勻的轉(zhuǎn) 矩分配可使整個齒輪系實現(xiàn)至少兩倍的轉(zhuǎn)矩密度。
實用新型內(nèi)容本實用新型提供了一種齒輪系，該齒輪系包括由螺旋面齒輪構(gòu)成的至少一個側(cè) 齒輪和與該螺旋面齒輪嚙合的多個螺旋小齒輪。該齒輪系可還包括配置成對所述多個螺 旋小齒輪中的至少一個提供軸向力的吸收裝置(阻尼器，absorber)。本實用新型還提供了一種差速器，該差速器包括差速器殼體和布置在該差速器 殼體內(nèi)的齒輪系。該齒輪系包括由螺旋面齒輪構(gòu)成的至少一個側(cè)齒輪和與該螺旋面齒輪 嚙合的多個螺旋小齒輪。該差速器中的齒輪系可還包括用于對所述多個螺旋小齒輪中的 至少一個提供軸向力的裝置。

參考附圖以示例性方式來描述本實用新型的實施例，附圖中圖1是根據(jù)本實用新型一實施例的齒輪系的局部剖視圖。圖2A是根據(jù)本實用新型一實施例的齒輪系的側(cè)齒輪的螺旋齒所在面的透視圖。圖2B是齒輪系的側(cè)齒輪上一個齒腹的齒頂變尖和齒根切的示意圖。圖2C是根據(jù)本實用新型一實施例的齒輪系的側(cè)齒輪的齒腹的接觸線的示意圖。圖3是與根據(jù)本實用新型一實施例的齒輪系結(jié)合使用的小齒輪的頂角的示意 圖。圖4是根據(jù)本實用新型一實施例的齒輪系的小齒輪上的齒的示意圖。圖5是作用在根據(jù)本實用新型一實施例的齒輪系的每個小齒輪上的軸向力的示
4意圖。圖6是根據(jù)本實用新型實施例的齒輪系中可使用的彈性吸收裝置的幾個示例的 圖示。圖7是包括根據(jù)本實用新型一實施例的齒輪系的差速器的分解圖。圖8是包括根據(jù)本實用新型一實施例的齒輪系的差速器的剖視圖。
具體實施方式
現(xiàn)在將詳細參考本實用新型的實施例，其示例在本文描述并在附圖中示出。雖 然結(jié)合實施例描述本實用新型，但是可以理解，并不是意圖將本實用新型限制于這些實 施例。相反，本實用新型意圖涵蓋包含在本實用新型的精神和范圍內(nèi)的替代方案、修改 方案和等同方案，本實用新型的精神和范圍由所附的權(quán)利要求書來體現(xiàn)。參考圖1，根據(jù)本實用新型的齒輪系10可包括一個或多個側(cè)齒輪12、多個小齒 輪14、以及構(gòu)造成對多個小齒輪14中的至少一個提供軸向力的吸收裝置16。吸收裝置 16可還配置成吸收制造誤差，這種制造誤差會導(dǎo)致小齒輪14和側(cè)齒輪12的錯位和/或從 小齒輪14和側(cè)齒輪12之間的正確嚙合偏離。雖然圖1示出了單個側(cè)齒輪12，但是根據(jù)本實用新型的一個實施例，齒輪系10 可包括多個側(cè)齒輪12。側(cè)齒輪12的數(shù)量可以是兩個。相應(yīng)地，多個小齒輪14可以嚙合 兩個側(cè)齒輪12。雖然詳細地提及了兩個側(cè)齒輪，但在其他實施例中可以有更少或是更多 的側(cè)齒輪。側(cè)齒輪12可將轉(zhuǎn)矩從小齒輪14傳遞到輸出端(例如，車軸)。每個側(cè)齒輪 12可具有旋轉(zhuǎn)軸線13。每個側(cè)齒輪12還可具有內(nèi)部軸向排列的開口 15，車軸(圖未示) 可穿過開口 15通過花鍵互連而連接到側(cè)齒輪12?，F(xiàn)在參考圖2A，在一個實施例中，每 個側(cè)齒輪12可具有帶螺旋齒17的面。在一個實施例中，在側(cè)齒輪12上帶螺旋齒17的 面的反面是基本平整的表面。側(cè)齒輪12可位于小齒輪14的相對兩側(cè)。每個側(cè)齒輪12上具有螺旋齒17的面可 配置成與小齒輪14接合。側(cè)齒輪12的螺旋齒17可具有形成為復(fù)雜幾何形狀的齒腹19。 側(cè)齒輪上常規(guī)設(shè)計的螺旋齒會容易遭受齒頂變尖和齒根切。參考圖2B的示意圖，在常規(guī) 側(cè)齒輪的外徑處會發(fā)生齒頂變尖，而在常規(guī)側(cè)齒輪的內(nèi)徑處會發(fā)生齒根切。特別是，齒 頂變尖會導(dǎo)致齒的頂部輪廓變尖，使得變尖的齒的側(cè)輪廓的角度Φο大于正常齒的側(cè)輪廓 的角度Φ。齒根切會導(dǎo)致齒的頂部輪廓的平坦率增加，使得根切的齒的側(cè)輪廓的角度 小于正常齒的側(cè)輪廓的角度Φ。齒頂變尖和齒根切都是通常不希望發(fā)生的。特別是，側(cè) 齒輪齒頂變尖會降低轉(zhuǎn)矩分流式齒輪系的轉(zhuǎn)矩承載能力，所以應(yīng)當(dāng)消除。此外，側(cè)齒輪 齒根切會妨礙側(cè)齒輪的鍛造，而鍛造對大量制造齒輪是非常關(guān)鍵的。根據(jù)本實用新型的實施例，對于側(cè)齒輪12在一個實施例中使用螺旋面齒輪以及 對于小齒輪14和側(cè)齒輪12計算合適的設(shè)計參數(shù)，都可以有助于解決諸如齒頂變尖和齒根 切之類的問題?，F(xiàn)在參考圖2C，其示出了齒輪系10的側(cè)齒輪12的螺旋齒17的齒腹19 上的接觸線(例如，接觸線L)的示意性圖示。雖然接觸線L表示成如圖所示的單條接 觸線，但是在不同時刻會有不同的接觸線L。如圖2C中大致所示，隨著小齒輪14和側(cè) 齒輪12旋轉(zhuǎn)，接觸線L在齒腹19上行進，并且在側(cè)齒輪12的齒腹19內(nèi)占據(jù)著不同的位 置。由于齒腹19的幾何形狀，接觸線L不但可以在齒腹19上行進(例如，遷移)并在側(cè)齒輪12的齒腹19內(nèi)占據(jù)著不同的位置，而且接觸線L還可以改變形狀。圖2C示出了 接觸線L的行進(例如，遷移)和形狀的改變。在側(cè)齒輪12的齒腹19內(nèi)的一簇接觸線 L對應(yīng)于多個不同時刻。接觸線L越長，重合度越高。在一個實施例中，期望重合度范 圍是l<u<1.2。通常不希望重合度u小于1(即，u<l)，因為在這種情況下，側(cè)齒 輪12和小齒輪14之間的齒嚙合會被中斷。重合度u大于1.2(即，u> 1.2)使得必須相 應(yīng)地增加小齒輪14的螺旋角以及側(cè)齒輪12的螺旋角，且通常并不能提供有利效果。每個側(cè)齒輪12的螺旋齒17的數(shù)量(即，齒輪齒數(shù))可等于小齒輪14數(shù)量的整 數(shù)倍。具有這種齒數(shù)，小齒輪14就可以在側(cè)齒輪12周圍均勻地分布在圓周方向上。小 齒輪14沿側(cè)齒輪12的周向均勻分布(例如，其中小齒輪沿側(cè)齒輪12的周向等角度間隔 開)是優(yōu)選方案。但是，在另一些實施例中，小齒輪14可以用多種其他結(jié)構(gòu)分布，包括 小齒輪14沿側(cè)齒輪12的周向不均勻分布的結(jié)構(gòu)?？稍O(shè)置多個小齒輪14來將轉(zhuǎn)矩傳遞到一個或多個側(cè)齒輪12和/或從一個側(cè)齒 輪12傳遞到另一個側(cè)齒輪。多個小齒輪14的數(shù)量和大小可以變化。但是，因為齒輪系 10是設(shè)計用來改善多個小齒輪之間的轉(zhuǎn)矩分配，所以在齒輪系10中具有至少兩個小齒輪 14。例如，但不限于，齒輪系10中小齒輪的數(shù)量可以是六至八個。雖然詳細地提及了 小齒輪數(shù)量的具體范圍，但在本實用新型其他實施例中可具有更少的或更多的小齒輪。 在一個實施例中，多個小齒輪14中的每一個可大致呈圓柱形。此外，多個小齒輪14中 的每一個可具有第一端18、第二相對端20、以及縱向軸線21。小齒輪14可配置成在螺 旋齒數(shù)量以及輪齒幾何形狀方面提供靈活性。小齒輪14上的齒數(shù)可以考慮設(shè)置為相對于 小齒輪14的尺寸的小齒數(shù)(low tooth count)。現(xiàn)在參考圖3，其示出了根據(jù)本實用新型一實施例的小齒輪14的頂角θρ的示 意圖。與其他齒輪設(shè)計相比，頂角θρ可能非常小(例如，小于約20° )。頂角θρ符
權(quán)利要求1.一種齒輪系(10)，該齒輪系包括由螺旋面齒輪構(gòu)成的至少一個側(cè)齒輪(12)；以及 與所述螺旋面齒輪嚙合的多個螺旋小齒輪(14)；其特征在于還包括配置成對所述多個螺旋小齒輪(14)中的至少一個提供軸向力的吸 收裝置(16)。
2.如權(quán)利要求1所述的齒輪系(10)，其特征在于包括第一側(cè)齒輪(12)和第二側(cè)齒輪 (12)。
3.如權(quán)利要求2所述的齒輪系(10)，其特征在于，所述第一側(cè)齒輪(12)布置在所述 多個螺旋小齒輪(14)的第一側(cè)，所述第二側(cè)齒輪(12)布置在所述多個螺旋小齒輪(14) 的第二側(cè)，其中所述第一側(cè)與所述第二側(cè)相對。
4.如權(quán)利要求1所述的齒輪系(10)，其特征在于，所述螺旋面齒輪和所述多個螺旋 小齒輪(14)中的至少一個之間的期望重合度在1至1.2之間的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的齒輪系(10)，其特征在于，所述至少一個側(cè)齒輪(12)的輪齒(17)數(shù)量等于所述多個螺旋小齒輪(14)數(shù)量的整數(shù)倍。
6.如權(quán)利要求1所述的齒輪系(10)，其特征在于，所述多個螺旋小齒輪(14)沿所述 側(cè)齒輪(12)的周向等角度間隔開。
7.如權(quán)利要求1所述的齒輪系(10)，其特征在于，所述多個螺旋小齒輪(14)中的每 個均具有小齒數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的齒輪系(10)，其特征在于，所述螺旋小齒輪(14)具有由以下,(d — d,、方程式限定的頂角PpSsirT1 °P_ “，其中，d。.p是所述小齒輪(14)的外徑，‘是
9.如權(quán)利要求1所述的齒輪系(10)，其特征在于還包括殼體，所述至少一個側(cè)齒輪(12)和所述多個螺旋小齒輪(14)布置在所述殼體內(nèi)；和 連接到所述殼體和輸入源的齒圈。
10.如權(quán)利要求1所述的齒輪系(10)，還包括鄰近所述側(cè)齒輪(12)且用于容納和定位 所述多個螺旋小齒輪(14)的轉(zhuǎn)矩環(huán)(25)。
11.如權(quán)利要求1所述的齒輪系(10)，其特征在于，所述吸收裝置(16)由彈性吸收裝置構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求1所述的齒輪系(10)，其特征在于，所述吸收裝置(16)具有預(yù)定的硬度。
13.如權(quán)利要求1所述的齒輪系(10)，其特征在于進一步包括多個吸收裝置(16)， 每一個吸收裝置均配置成對所述多個螺旋小齒輪(14)中的至少一個提供軸向力，其中所 述多個吸收裝置(16)中的第一個位于所述多個螺旋小齒輪(14)中的至少一個的第一端(18)，并且所述多個吸收裝置(16)中的第二個位于所述多個螺旋小齒輪(14)中的至少一 個的第二端(20)。
14.如權(quán)利要求1所述的齒輪系(10)，其特征在于，第一軸向力在第一方向上作用于所述多個螺旋小齒輪(14)中的至少一個上。
15.如權(quán)利要求14所述的齒輪系(10)，其特征在于，第二軸向力在第二方向上作用 于所述多個螺旋小齒輪(14)中的至少一個上，其中所述第二方向與所述第一方向相反。
16.如權(quán)利要求15所述的齒輪系(10)，其特征在于，所述第一方向是相對于所述側(cè) 齒輪(12)的軸線(13)徑向向內(nèi)延伸的方向。
17.如權(quán)利要求16所述的齒輪系(10)，其特征在于，所述第二方向是相對于所述側(cè) 齒輪(12)的軸線(13)徑向向外延伸的方向。
18.如權(quán)利要求17所述的齒輪系(10)，其特征在于，所述吸收裝置(16)配置成在所 述第一方向或所述第二方向上提供軸向力。
19.如權(quán)利要求18所述的齒輪系(10)，其特征在于，所述吸收裝置(16)配置成提供 軸向力以使得在第一方向上作用于所述多個螺旋小齒輪(14)中的至少一個上的軸向力的 總和與在第二方向上作用于所述多個螺旋小齒輪(14)中的至少一個上的軸向力的總和基 本相等。
20.一種差速器(22)，該差速器包括差速器殼體(24)；和布置在該差速器殼體(24)內(nèi)的齒輪系(10)，該齒輪系(10)包括由螺旋面齒輪構(gòu)成的至少一個側(cè)齒輪(12)；以及與所述螺旋面齒輪嚙合的多個螺旋小齒輪(14)；其特征在于，所述齒輪系還包括用于對所述多個螺旋小齒輪(14)中的至少一個提供 軸向力的裝置。
專利摘要本實用新型提供了一種齒輪系(10)，其包括由螺旋面齒輪構(gòu)成的至少一個側(cè)齒輪(12)和與螺旋面齒輪嚙合的多個螺旋小齒輪(14)。該齒輪系(10)還包括配置成對多個螺旋小齒輪(14)中的至少一個提供軸向力的吸收裝置(16)。本實用新型還提供了一種差速器(22)，其包括差速器殼體(24)和布置在差速器殼體(24)內(nèi)的齒輪系(10)。該差速器(22)中的齒輪系(10)包括由螺旋面齒輪構(gòu)成的至少一個側(cè)齒輪(12)和與螺旋面齒輪嚙合的多個螺旋小齒輪(14)。該差速器(22)中的齒輪系(10)還包括用于對多個螺旋小齒輪(14)中的至少一個提供軸向力的裝置。
文檔編號F16H48/12GK201794996SQ20102026168
公開日2011年4月13日 申請日期2010年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者P·N·赫爾曼, S·A·路德科, S·P·拉德茲維奇 申請人:伊頓公司