[发明专利]混合包络锥蜗杆蜗轮

说明书

相关申请的交叉引用

本发明要求了2009年3月10日提交的临时美国专利申请61/158,801的优先权。

背景技术

本发明涉及包络齿轮装置，更具体地，涉及使用锥蜗杆蜗轮装置的包络齿轮装置。

齿轮是基本的机械机构之一并且已经被使用了几个世纪。齿轮尤其被用于将能量从一个装置传递到另一个装置并能改变力的方向。

已知有许多种齿轮—直齿齿轮、斜交轴伞齿轮、伞齿轮、蜗轮及这些和其他类型齿轮的结合。还已知的有使用曲线齿轮齿的SPIROID牌齿轮。由于相对于形成在类似的齿轮轮坯(blank)上的直齿齿轮增加了齿轮齿的表面积，这种结构允许传递更大的负载。

某些应用需要齿轮必须经受得住高负载(力)。通常，经受这种力的能力通过使用更大的齿轮以增加齿轮齿上的施加力的区域来实现。经受力的能力必须与齿轮组件的尺寸要求，或相反地，与尺寸限制相平衡。有时甚至必须满足更小的尺寸要求，而锥蜗轮实现了这种平衡。一种这种齿轮齿型公开在Saari的美国专利3,631,736中，该专利与本发明一起转让并通过引用并入本申请中。

因此，需要受限尺寸或小尺寸但能够经受得住高负载/力的齿轮传动系统。期望地，这种齿轮能够由非金属物形成，如聚合物材料。

发明内容

混合锥蜗杆蜗轮形成为具有旋转轴的齿轮主体。所述齿轮主体具有多个形成在所述主体表面上的锥蜗轮齿，所述锥蜗轮齿相对于所述旋转轴总体径向形成，所述齿轮主体还具有多个形成在主体中并与所述锥蜗轮齿分隔开的蜗轮齿。所述蜗轮齿相对于所述齿轮的旋转轴总体纵向形成。

已经发现本混合锥蜗杆蜗轮在没有增加齿轮的尺寸的情况下使齿轮装置的扭矩能力获得了显著增加。

在优选的实施例中，齿轮主体形成有一对大体上相对的表面和一中心轮毂，所述锥蜗轮齿形成在所述相对的两个表面上，所述中心轮毂具有形成在其上的蜗轮齿，且所述蜗轮齿位于所述相对的两个表面之间。齿轮可在锥蜗轮齿和蜗轮齿之间形成有间隙。

本发明齿轮主体形成为两个部分，所述两个部分在轮毂处的彼此结合。该两部分可大体上相同。所述两部分可以通过压合、焊接、粘合、紧固件等等而接合。

所述蜗轮齿能形成有不同于或相同于所述锥蜗轮齿轮廓的轮廓，所述轮廓通过轮齿高度和/或轮齿间距限定。

优选的齿轮由聚合物材料(如乙缩醛材料等)制成。

所述混合锥蜗杆蜗轮设置成与齿杆啮合，所述齿杆以不垂直于齿轮主体轴的角度放置。所述齿杆设置成具有间隔开的第一和第三螺纹形状，所述第一和第三螺纹形状被设置为与所述相对的两个表面上的锥蜗轮齿啮合，所述齿杆还具有设置在中间的第二螺纹形状，所述第二螺纹形状被设置成与所述蜗轮齿啮合。所述齿杆的第一和第三螺纹形状优选为相同。所述第二螺纹形状可以不同于或相同于所述第一和第三螺纹形状。所述第一、第二和第三螺纹形状也能形成为在齿杆上连续的螺纹形状。

一种用于制造混合锥蜗杆蜗轮的方法，所述方法为：形成第一齿轮主体部分，形成第二主体部分并且将第一和第二齿轮主体接合以形成混合锥蜗杆蜗轮。所述第一和第二主体部分可以形成为彼此相同。

从下述详细描述，结合所附的权利要求，本发明的这些和其他特征以及优点将显而易见。

附图说明

在阅读了下述详细描述和附图之后，本发明的益处和优点对本领域的技术人员来说将变得显而易见。

图1为体现了本发明原理的混合包络锥蜗杆蜗轮(所示没有相啮合的齿杆)的顶部透视图；

图2为与图1近似的放大图；

图3为朝中心的蜗轮看时齿轮组件的中心的顶视图；

图3A是蜗轮上的齿的放大图；

图4为与图3相似的视图并且还示出了能与混合锥蜗杆蜗轮一起使用的齿杆；

图5为处在混合锥蜗杆蜗轮中适当位置的齿杆的视图，该齿杆相对于混合锥蜗杆蜗轮的轴歪斜；

图6为图5中的齿杆和混合锥蜗杆蜗轮(从相对于图5旋转约90度的角度看去)的放大图；

图7A、7B和7C为分别沿图6中的7A-7A、7B-7B和7C-7C线的剖视图；

图8为当齿杆位于混合锥蜗杆蜗轮中时大致沿齿杆看去的视图；以及

图9示出用于获取混合锥蜗杆蜗轮和齿杆组件的扭矩数据的测试装置。

本发明的详细描述

虽然本发明容许有各种形式的实施例，附图优选示出了实施例，并且其将在下文中描述优选实施例，但应当理解本公开应当被认为是本发明的示例且并不意味着将本发明限于所示的具体实施例。