专利摘要

本发明涉及一种锥齿轮传动装置的锥齿轮（1），该锥齿轮的各齿（2）分别具有一个负载齿面（3）和一个背齿面（4），其中，各齿（2）具有倾斜制齿的或弧形制齿的齿面线、特别是弯曲的齿纵线，并且各齿（2）、特别是各齿的上部进入啮合的区域具有奥克托齿形或球面渐开线齿形，并且各齿在负载齿面（4）上具有材料加量部（11）以加强负载齿面（4），特别是使得通过齿顶横线（23）的齿顶平分点A1和通过齿轮的中心点延伸的轴线（9）表明齿（2）的非对称性。本发明还涉及一种用于制造按上述权利要求之一所述的锥齿轮（1）的方法，其中，齿几何结构通过四轴或更多轴方法、特别是按五轴方法加工。

权利要求

1.锥齿轮传动装置的锥齿轮（1），该锥齿轮的各齿（2）分别具有一个负载齿面（3）和一个背齿面（4），其特征在于：

－所述各齿（2）具有倾斜制齿的或弧形制齿的齿面线、特别是弯曲的齿纵线，

－所述各齿（2）、特别是各齿的上部进入啮合的区域具有奥克托齿形或球面渐开线齿形，并且

－所述各齿在负载齿面（4）上具有材料加量部（11）以加强负载齿面（4），特别是使得通过齿顶横线（23）的齿顶平分点A1和通过齿轮的中心点延伸的轴线（9）表明各齿（2）的非对称性。

2.按照权利要求1所述的锥齿轮（1），其特征在于，齿面的啮合角（6）沿着所述各齿（2）是这样变化的，即，齿面的啮合角（6）沿着各齿（2）从齿踵部（13）朝向齿趾部（14）减小。

3.按照上述权利要求之一所述的锥齿轮（1），其特征在于，所述齿面的啮合角（6）沿着各齿（2）是这样变化的，即，从齿踵部（13）向齿趾部（14），啮合角（6）减小了在0°至8°范围内的数量、特别是最高5°的数量。

4.按照上述权利要求之一所述的锥齿轮（1），其特征在于，所述负载齿面（3）的啮合角α（6）为25至45度，优选30至40度。

5.按照上述权利要求之一所述的锥齿轮（1），其特征在于，所述材料加量部（11）设置在所述负载齿面（3）的下部区域或内部的区域中。

6.按照上述权利要求之一所述的锥齿轮（1），其特征在于，所述材料加量部（11）设置在所述负载齿面（3）的下部三分之二或下部四分之三内。

7.按照上述权利要求之一所述的锥齿轮（1），其特征在于，在所述负载齿面（3）的任一点上的、特别是在分度圆和滚动圆上的切线（7）比所述背齿面（4）的相应切线平缓，并且由此所述切线（7）与径向的齿轴线（9）比在所述背齿面（4）上形成一个较大的角度β（10）。

8.按照上述权利要求之一所述的锥齿轮（1），其特征在于，齿轮具有在3至30的范围内的模数m。

9.按照上述权利要求之一所述的锥齿轮（1），其特征在于，所述齿顶（22）具有轮廓修整、特别是沿着齿顶纵线的变化的顶部倒圆或者在所述齿趾部上的顶部缩短，以便保证大于0.3×m的齿顶厚度。

10.用于制造按照上述权利要求之一所述的锥齿轮（1）的方法，其特征在于，齿几何结构通过四轴或更多轴方法、特别是按五轴方法加工。

11.用于制造按照上述权利要求之一所述的锥齿轮（1）的方法，其特征在于，进行制造的加工方法是磨削和/或铣削。

12.用于制造按照上述权利要求之一所述的锥齿轮（1）的方法，其特征在于，所述齿几何结构通过高精度的三维材料去除制造。

13.用于制造按照上述权利要求之一所述的锥齿轮（1）的方法，其特征在于，通过齿（2）的齿面的高精度的材料去除，所述齿、特别是进入啮合的区域得到球面渐开线的形状。

14.用于制造按照上述权利要求之一所述的锥齿轮传动装置的方法，其特征在于，该方法用来制造船用传动装置、特别是船舵螺旋桨传动装置、优选作为游艇驱动器的水下传动装置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种锥齿轮传动装置的齿轮，该齿轮的各齿分别具有一个负载齿面和一个背齿面，以及本发明涉及一种对于该齿轮的制造方法。

背景技术

通常，实现锥齿轮的齿几何结构关于穿过齿轮中心点且沿径向穿过齿延伸的对称轴线对称地构造。其原因在于，齿轮通常对于两个运行方向（向前和向后）相同地构造和制造。

根据运行方向，单个齿在转矩传递时具有一个负载齿面和一个背齿面，该负载齿面处于啮合中并且将转矩传递到配合齿的负载齿面上。只要没有转动方向反向，齿的背齿面在齿轮旋转时与和其啮合的齿轮的跟随的配合齿部分地接触或者根本不接触。

实践中，在齿轮传动装置中常常没有必要使转动方向反向。尽管如此，一个齿轮的各个齿的齿面对于两个转动方向被相同地制作和进一步加工。

为了加大齿轮的最大可能的力传递，有不同的方案。一方面，可以使表面经受热处理，以便防止齿面损伤。齿面损伤例如由于不被允许地高的压力而出现。为此，接着齿几何结构的制造，还对齿表面进行精加工，也即表面调质处理或硬化。另一方面，在其他的方案中优化齿形，其基本齿廓通过DIN867标准化。

发明内容

本发明的目的在于，这样优化开头所述类型的锥齿轮，使得可以改善承载能力以及将加大的转矩传递到锥齿轮上。

该目的按照本发明这样来实现，即：第一，各齿具有倾斜制齿的或弧形制齿的齿面线、特别是弯曲的齿纵线；以及第二，各齿、特别是各齿的上部进入啮合的区域具有奥克托齿形或球面渐开线齿形；第三，各齿在负载齿面上具有材料加量部以加强负载齿面，特别是使得通过齿顶横线的齿顶平分点和通过齿轮的中心点延伸的轴线表明齿的非对称性。

齿顶横线通过齿轮的垂直于齿轮旋转轴线的截面与在径向离得最远的齿表面（齿顶面）的相交而形成。

按照本发明，各齿在负载齿面上具有材料加量部以加强负载齿面。在这里，材料加量部理解为存在这样的齿材料，该齿材料在借助径向的齿轴线对称观看齿时只存在于对称轴线的一侧。该径向的齿轴线首先延伸通过位于齿顶横线上并且将齿顶横线分为两个相同大小的部分的点，并且其次延伸通过齿轮的中心点。

该材料加量部设置在负载齿面的下部区域或内部区域中，特别是设置在负载齿面的下部三分之二或下部四分之三内。

特别有利的是，在负载齿面的任一点上、特别是在分度圆和滚动圆上的切线比在背齿面中的相应切线平缓。由此，与背齿面的切线相比，在负载侧面上的切线与径向的齿轴线形成一个较大的角度（β）。

这种非对称的齿廓的优点是加大的转矩传递，该转矩传递通过负载齿面的曲率半径的加大而促使降低齿面压力。由此减小了齿损坏、特别是齿面区域的齿损坏的风险。

此外按照本发明，在负载侧面上沿着齿纵线可以变化地实施啮合角。通过相对于齿趾部（Zahnzehe）在齿踵部（Zahnferse）上选择较大的啮合角，能加大可实现的角范围。这样抵抗齿特别是在趾部区域内变尖的危险。啮合角可实施为沿着齿面这样变化，使得从齿踵部到齿趾部，啮合角减小了在0°至8°范围内的数量、特别是最高5°的数量。

优选地建议，将啮合角尽可能大地实施，使得负载齿面的啮合角（α）为25至45度、优选30至40度。

公开文献DE 102005016746A1和JP 09032908A示出同样非对称的齿形。与本发明相反，这些齿形在齿的背齿面上具有材料加量部。这主要是应用在准双曲面制齿中，在那里通过轴线偏移形成不同的齿形。在背齿面上的材料加厚部不会导致齿面承载能力的提高，有可能甚至会导致降低。实际上，这在准双曲面齿轮中实施，以便补偿负载齿面与背齿面之间的不同的滑动和啮合关系。

当前的传统制造方法限制了加工自由度并且如下进行优化，以同时加工一个齿轮的多个齿，而通过借助铣床或磨床高精度地制造齿轮可以实现齿的更为个性化的构造，所述铣床或磨床的刀具在四个或更多个轴上被引导。

这也包括齿廓形状加工中的自由度。除了其啮合线对应于大致直线的奥克托齿形外，也可以制造球面渐开线式的齿形，该齿形有助于改善位移不敏感性。

特别有利地，该锥齿轮可用在大型传动装置中，如其例如在船舵螺旋桨传动装置中使用的那样。

附图说明

在附图中示出以及下面详细描述本发明的实施例。

图1示出具有对称轴线和材料加量部的齿的视图；

图2示出齿沿着齿面具有不同啮合角的视图；

图3示出相对于基本齿廓在齿踵部和齿趾部处具有小的啮合角改变的齿廓的剖视图；

图4示出相对于基本齿廓在齿踵部和齿趾部处具有大的啮合角改变的齿廓的剖视图。

具体实施方式

图1示出锥齿轮1，该锥齿轮在其锥周面上具有多个在圆周上分布的齿2，这些齿分别具有一个负载齿面3和一个背齿面4。两个相邻齿2的负载齿面3和背齿面4通过齿根区域5（也被称为“齿槽底”）连接。

因为对于齿轮设有用于转矩传递的优先转动方向，所以负载齿面3和背齿面4具有不同的功能，所述功能与不同的几何结构相关联。

负载齿面3在正常运行中承担转矩传递并且在结构上设计有大的啮合角(α)6。负载齿面3的啮合角(α)6在这里为25至45度，优选30至40度。背齿面4构成有较小的啮合角。由于在负载齿面3的任一点上的，在这里在分度圆或滚动圆上示出地，相对于背齿面4的相应切线8较平缓的切线7，该齿具有非对称的齿几何结构。

由于非对称的几何结构，在这种新的齿构型中不存在如在传统的对称的齿几何结构中存在的那样的典型的齿中心线。该齿中心线被“径向的齿轴线”9代替，该齿轴线通过齿轮中心点M₁和齿顶平分点A₁延伸。齿顶平分点A₁把齿顶横线23分为两个相同大小的部分。在负载齿面和背齿面上的各切线与该径向的齿轴线分别形成不同大小的角β10。背齿面4的切线8比负载齿面3的切线7更陡。由此，同背齿面4的切线8与径向的齿轴线9相比，负载齿面3的切线7与径向的齿轴线9形成更大的角β10。

如果为了比较负载齿面3和背齿面4而考虑该径向的齿轴线9，则在负载齿面3那侧的附加的材料加量部11变得显而易见的。在此，在齿部的下部或内部区域内，也就是朝向齿根区域5，材料加量部11明显增大。负载齿面3的材料加量部11根据齿几何结构和啮合角α6而变化并且能够以在大于1.0至1.5的数值范围内的因数f给出。

图2示出齿2沿着齿宽12从齿踵部13朝向齿趾部14的示例性视图/形状。齿长15在此由于齿部具有弯曲齿纵线的实施方式而在数值上大于齿宽12。该图示出，在齿踵部13的齿面上的啮合角α6（啮合角α_Ferse16）可不同于齿趾部14上的啮合角（啮合角α_Zehe17）。在齿踵部13与齿趾部14之间的齿面的区域由此沿着齿长15具有变化的啮合角α6，该啮合角从齿踵部13朝向齿趾部14沿着齿面变小。在此，从齿踵部16到齿趾部17的啮合角6的差值处在0度至8度的数值范围内，优选为5度。在齿踵部13上的切线相对于在齿趾部14上的切线更平缓，并由此形成一个比在齿趾部上的β_Zehe19更大的角β_Ferse18。

图3示出具有材料加量部11的优化的齿形20。该材料加量部11设置在负载齿面3的下部或内部的区域中。与整个齿的材料量相比，在负载侧面3上的材料加量部11是较小的。这可归因于在标准基本齿廓21与优化的齿形20的啮合角之间小的差值。标准基本齿廓21中的啮合角α6在α_z＝20度的负载齿面3上和在α_s＝20度的背齿面4上是相同的。优化的齿形20的啮合角α6在α_z＝25度的负载齿面3上和在α_s＝20度的背齿面4上是不同的。

图3进一步示出球面渐开线实施方式的齿2的优化的齿形20。该实施方式可以以建议的齿几何结构不通过传统的加工方法如滚铣或剃齿来制造。但优化的齿形可以通过四轴或更多轴方法、特别是按五轴方法加工。只有由此，刀具才能高精度地实施三维的材料去除，该材料去除对于齿2的优化的齿形20是必需的。加工方法在这里特别是磨削和/或铣削。

图4示出具有比图3中所示的明显更大的材料加量部11的齿面的另外的视图。这可归因于在标准基本齿廓21与优化的齿形20的啮合角之间较大的差值。标准基本齿廓21中的啮合角α6在α_z＝20度的负载齿面3上和在α_s＝20度的背齿面4上是相同的。优化的齿形20的啮合角α6在α_z＝35度的负载齿面3上和在α_s＝18.5度的背齿面4上是不同的。在此，图4示出，随着啮合角α6的加大，齿顶22的顶厚可以变得更小。该图在此将优化的齿形20与标准基本齿廓21的齿顶进行比较。图4同样以在齿2的负载侧面3上的球面渐开线的实施方式示出齿2的优化的齿形20。

一种未示出的实施变型方案具有这样的大的啮合角，使得在齿顶的区域中实施轮廓修整是必需的。于是应避免淬透，该淬透一般可能在小于0.3×m的齿厚的情况下会出现。这是重要的，以避免齿顶损伤。这种轮廓修整可以作为沿着齿顶纵线的变化的顶部倒圆来实施或者作为齿趾部上的锥形的顶部缩短来实施。

另一种未示出的实施方式包括，材料加量部11设置在负载齿面3的下部三分之二或下部四分之三内。

承载能力优化的锥齿轮齿部专利购买费用说明

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2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

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Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。