双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统技术方案

本发明专利技术涉及双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统，其在相对彼此处于直角的非相交轴间提供扭矩和速度的传递或运动方向的修改。具体地，该系统包括三种不同类型的齿轮传动机构，安装在两个轴线之一上的双渐开线圆柱小齿轮接合安装在第二轴线上的可旋转盘状齿轮，第二轴线相对第一轴线以规定中心距离正交偏移地设置。圆柱小齿轮的齿以缩短、标准或延伸渐开形状弯曲，并在穿过齿节点且与小齿轮轴线正交的平面中包括渐开线形状的齿深轮廓。平面齿轮的齿在齿的纵长方向上以缩短、标准或延伸渐开线形状弯曲，并可包括直线形状齿深轮廓。这些齿轮传动系统能同时是双向旋转和双向的，允许紧凑布置中低至1∶1且高至7.5∶1的较宽范围的低的齿轮传动速比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及一种异面轴线的齿轮装置，其中相配合的齿轮之一是平面齿轮，并且更具体地，涉及双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构和双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统。
技术介绍
该部分的阐述仅提供与本专利技术有关的背景信息，并且可能构成或可能不构成现有技术。常规地，圆柱的直齿轮和斜齿轮对通常被用于在平行的轴之间传递扭矩和速度。锥齿轮对通常被用于在具有相交轴线的一对轴之间传递扭矩，该相交轴线相对于彼此以一定角度(通常是直角)设置。类似地，所谓的“居中(on-center)”平面齿轮对能够被用于 在相交轴之间传递扭矩。这种齿轮布置包括位于彼此正交地相交的轴上并且类似于锥齿轮那样安装的圆柱直齿小齿轮和平面齿轮。当圆柱小齿轮的齿与平面齿轮的齿啮合时，它们像斜齿轮那样起作用，其节面是旋转的锥。与锥齿轮相比，圆柱直齿小齿轮和平面齿轮除了在安装距离方面更不敏感之外，它们的主要优势还在于，小齿轮支承件承载了大多数径向负载，而齿轮支承件具有径向负载和推力负载两者。由于操作压力在朝向外径变化时增加，同时齿深保持恒定，因此最大可用外径是齿变尖处的直径。在内端，极限值是根切变得过大处的半径。通常来说，在异面轴线的轴(既不平行也不相交的轴)之间、更具体地在以直角“偏移”设置的不相交的轴之间传递扭矩是更困难的挑战。一个明显的困难是在相同齿轮传动系统内，沿驱动构件的两个旋转方向在不相交的正交轴线之间传递扭矩和速度，而且能够使两个部件的状态从驱动到从动互换，并且反之亦然。虽然大多数异面轴线的传动机构是“双向旋转的”，但是并非许多斜轴线传动机构能够同时是“双向”的。如本文所使用的，术语“双向旋转的”是指齿轮组件能够沿驱动构件的任一旋转方向传递扭矩；而术语“双向”是指特定齿轮(例如，小齿轮)能够作为输入齿轮或驱动齿轮操作，或者也能够作为输出齿轮或从动齿轮操作。有时，在专门关于齿轮的技术文献中，齿轮传动系统的“非双向”的能力被称为“自锁定”或“防反向驱动”。解决在不相交的正交轴之间传递扭矩的问题的最常见的现有技术方法涉及使用准双曲面齿轮，在典型的机动车差速器中尤其如此。所述准双曲面齿轮在一些方面类似于锥齿轮，但是与真实的锥齿轮的区别在于，所述准双曲面齿轮的轴线彼此不相交。准双曲面小齿轮(在全部实际情况下，为驱动构件)的轴线与准双曲面齿轮(在全部实际情况下，为从动构件)的轴线之间的距离被称为“偏移”。与通常具有不少于十个齿的锥齿轮相比，准双曲面小齿轮可以具有少至五个的齿，因此这表明准双曲面小齿轮能够实现高的减速传动t匕，并且它们几乎不被用作传动比倍乘器。如在美国专利No. 2，961，888中公开的那样，准双曲面齿轮尤其适合用于通过具有良好的效率和改善的接触负载能力的角度来传递大量扭矩。准双曲面齿轮的使用也具有缺点。准双曲面齿轮对于其部件的相对位置极度敏感，并且还不利地受操作期间小量的热增长以及受齿轮支承结构在负载下的缺陷影响。这种敏感性还需要复杂的制造、组装和齿轮配合过程，这限制了减速比，所述减速比能够被有利地用于降低齿轮传动减速比(小于4 I的比)。在下文中，术语“小齿轮”将被用于齿轮传动系统部件，其具有径向设置在圆柱或圆锥形表面上的齿，该圆柱或圆锥形表面的旋转轴线与对厘部件的旋转轴线相同。通常，小齿轮是处于啮合中的较小部件，并且能够是具有螺旋齿的圆柱齿轮、具有沿其轴线的弧齿的圆柱齿轮、或者是圆柱或圆锥形蜗杆。术语“齿轮”、“平面齿轮”或“冠状齿轮”通常用于处在啮合中的较大部件，其旋转轴线相对于小齿轮的轴线以直角偏移地设置，并且在其一个侧面上形成齿。这些齿能够非径向设置，具有笔直齿侧，或者使齿侧沿螺旋曲线弯曲，因此这些齿配置有凸形和凹形齿侧。齿顶可以位于一个平面内，并且该齿轮因此能够被称为“扁齿轮(flat gear)”，或者位于圆锥表面上。类似地，齿轮齿的齿槽底面也能够位于一个平面内或位于圆锥表面上。如在美国专利No. 5，178，028中部分地公开的那样，解决不相交的正交轴之间的扭矩传递的问题的常规现有技术方法包括使用偏移平面齿轮。相对于平面齿轮的轴线以直角偏移地设置的柱状小齿轮的齿是螺旋形的，而具有笔直边缘的平面齿轮的齿形成在其一 个端面上并且从径向方向倾斜。齿顶和齿槽底面位于两个平行的平面内。虽然该类型的齿轮系统对于小齿轮在平面齿轮上的轴向位置展现较小的敏感性，并且与等同的准双曲面齿轮对相比对于朝向或远离其从动的平面齿轮的运动具有更大的容差，但是由于偏移的缘故，因此平面齿轮的齿的轮廓变形更为显著。类似于居中平面齿轮，偏移平面齿轮的外径和内径受到齿变尖和根切现象的限制。偏移平面齿轮能够容易地适应大于4 I的减速比。在另一实施方式中，如由美国专利No. 2,311,006公开的那样，螺旋形冠状齿轮具有曲率半径不断增大的多个纵向弯曲的齿以及贯穿其长度的变化截面，该螺旋形冠状齿轮与具有贯穿其长度的恒定截面的多个螺旋齿的圆柱小齿轮啮合，但是该螺旋形冠状齿轮的节面是双曲面。由于这两个部件的齿的非对称性，该新颖齿轮传动机构允许避免干涉并且允许延长的接触。但该文献未提及该齿轮传动机构的双向能力。解决不相交的正交轴之间的扭矩传递的问题的另一常规现有技术方法包括使用所谓的“蜗杆-平面齿轮传动机构”类型的异面轴线齿轮传动装置。这类齿轮的特征是其在紧凑布置下的高传动比以及其高负载承载能力。通常，这类齿轮装置通过其商标名识别，最有名的是Spiroid 、HeUcxm 和Spiradrive 齿轮传动系统。特别对于其中轴线平行或相交的全部齿轮传动机构，配合齿轮的节圆直径必须精确地与其相应齿数成正比并且与相对速度成反比。在偏移齿轮传动机构的情况下，相应的节圆直径独立于传动比。如在美国专利No. I, 683，758中公开的那样，其中一个构件是蜗杆，其节圆直径能够根据需要通过改变其牙型角来变化。这种齿轮因此具有这样的优势与具有相同传动比的相交轴线的锥齿轮相比，驱动构件或蜗杆能够按比例更大地制成。在此，具有恒定高度的纵向弯曲齿的冠状齿轮与圆柱蜗杆配合，所述蜗杆螺纹与齿轮齿具有相反的旋向。美国专利No. Re. 16，137公开了一种常规齿轮系统，其中锥形蜗杆或锥形小齿轮与螺旋锥齿轮啮合。锥齿轮的齿成形为圆的修正渐开线的形式。对于所提及的两种齿轮系统而言，明确的情况是蜗杆是主要构件。美国专利No. 2，896，467公开了另一种常规齿轮系统，其能够具有非常大的偏移、大接触面积以及低减速比。在该情况下，齿轮而不是蜗杆被认为是主要构件。虽然蜗杆螺纹是弯曲的，但是平面齿轮的齿是笔直的，并且非径向地设置在齿轮的一个端面上，其中齿顶位于一个平面内并且齿槽底面位于圆锥表面上。全部这些组合虽然有时是有益的，但是其显著困难在于，扭矩传递仅能够从蜗杆发生到锥齿轮，而蜗杆齿轮不能够被往回驱动。因此，这种齿轮组件虽然是双向旋转的，但不是双向的。确实存在既是双向旋转又是双向的用于不相交的正交轴的齿轮构造。现有技术由美国专利No. 4，238，970公开，其中，斜渐开线(bevolute)齿轮系统被设计成是完全非自锁的。该齿轮系统包括非锥形的小齿轮，其具有成形为渐开螺旋形状的齿并且与平面齿轮的螺旋渐开的弯曲齿啮合，该螺旋渐开的弯曲齿以在平面齿轮的节圆半径的50%至75%范围内的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双渐开线小齿轮?平面齿轮传动机构，所述双渐开线小齿轮?平面齿轮传动机构以组合的方式包括：双渐开线小齿轮，所述双渐开线小齿轮设置在第一轴线上，并且所述双渐开线小齿轮具有多个标准渐开线的齿，这些标准渐开线的齿径向设置在所述双渐开线小齿轮的圆柱周缘上并且在所述齿的纵长方向上沿渐开线曲线成形，具有左旋螺旋角和右旋螺旋角中的一种；以及平面齿轮，所述平面齿轮设置在第二轴线上，所述第二轴线与所述第一轴线正交并且与所述第一轴线以预定中心距离间隔开，所述平面齿轮与所述双渐开线小齿轮啮合并且具有多个齿，这些齿设置在所述平面齿轮的一个侧面上并且在所述齿的纵长方向上沿渐开线曲线成形，具有左旋螺旋角和右旋螺旋角中的一种；所述双渐开线小齿轮具有与其轴线垂直的节平面，所述双渐开线小齿轮的所述节平面包含：所述双渐开线小齿轮的节圆；和作为所述小齿轮与所述平面齿轮的齿面之间的公共瞬时接触点的节点；所述平面齿轮具有与其轴线垂直的节平面，所述平面齿轮的所述节平面包含：所述平面齿轮的基圆，所述平面齿轮的渐开线的齿从所述平面齿轮的基圆形成；和节点，所述节点作为所述小齿轮和所述平面齿轮的齿面之间的公共瞬时接触点；所述双渐开线小齿轮的节平面相对于所述平面齿轮的基圆处于预定布置中。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：I·纳保，M·纳保，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：