專(zhuān)利名稱(chēng)：齒耦合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)具有固定耦合齒及在具有兩個(gè)齒帶的固定耦合齒上滾動(dòng)的齒輪的齒耦合裝置，它的齒輪在滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)中從一個(gè)齒帶過(guò)度到另一個(gè)齒帶。
背景技術(shù)：
在許多機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)中出現(xiàn)這樣一個(gè)問(wèn)題，要使一個(gè)在一個(gè)齒帶上滾動(dòng)的齒輪的轉(zhuǎn)軸或者一個(gè)以此相連的構(gòu)件沿著一個(gè)帶有一個(gè)或者多個(gè)折點(diǎn)的軌道運(yùn)動(dòng)。在這些折點(diǎn)處雖然軌道是連續(xù)的，但卻出現(xiàn)了切線斷點(diǎn)。一個(gè)這樣的軌道的例子是一個(gè)由兩個(gè)方向相反彎曲的圓弧構(gòu)成的二角形。
一個(gè)這樣的問(wèn)題比如出現(xiàn)在一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)活塞機(jī)器上，如同它被在DE 199 20 289 C1中所描述的。那里是一個(gè)機(jī)室里，該機(jī)室的橫切面構(gòu)成三級(jí)橢圓形，一個(gè)活動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)活塞，該轉(zhuǎn)動(dòng)活塞的橫切面構(gòu)成二級(jí)橢圓形。一個(gè)貫穿機(jī)室中心的驅(qū)動(dòng)軸用作驅(qū)使轉(zhuǎn)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)軸通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)活塞的橢圓形缺口突出并且支撐著一個(gè)小齒輪。這個(gè)小齒輪和一個(gè)耦合齒在缺口的內(nèi)側(cè)相咬合。驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)軸，也就是小齒輪的轉(zhuǎn)軸，在轉(zhuǎn)動(dòng)活塞的各運(yùn)動(dòng)中相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)活塞移動(dòng)過(guò)一個(gè)二角形的軌道。問(wèn)題就是。要將耦合齒如此地造型，以至在小齒輪轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)過(guò)軌道的那些折點(diǎn)時(shí)，小齒輪在這些點(diǎn)上下卡住。
要如此地在一個(gè)耦合齒上引導(dǎo)一個(gè)齒輪，以至使它的轉(zhuǎn)軸移動(dòng)過(guò)帶有折點(diǎn)的軌道，這個(gè)問(wèn)題至此沒(méi)有被解決。
在I.I.Artobolevskij的書(shū)“Mechanismen in der modernen technik”第三冊(cè)、Nauka出版社、Moskau 1973之中被描這了一些解決辦法，這些辦法中被嘗試著，去繞開(kāi)這個(gè)被描述的問(wèn)題。帶有切線斷點(diǎn)的關(guān)鍵性的各部位被在這種情況下通過(guò)連續(xù)并且光滑的各耦合齒路段所代替。另一種嘗試在于，去中斷在關(guān)鍵性的各部位上的滾動(dòng)。一些非-轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)稱(chēng)的齒輪或者其他的，專(zhuān)門(mén)適應(yīng)具體情況的機(jī)械裝置也被使用過(guò)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提出上述類(lèi)型的一種齒耦合裝置，它的在齒帶上滾動(dòng)的齒輪的轉(zhuǎn)軸，能在帶有折點(diǎn)的軌道上滑過(guò)，而不被卡住。
這個(gè)任務(wù)是這樣以發(fā)明的方式解決的——為了在折點(diǎn)具有切線斷點(diǎn)的軌道的制造，給滾動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)軸在齒帶之間，從一個(gè)齒帶到另一個(gè)的過(guò)度處，設(shè)計(jì)了過(guò)度耦合齒，該過(guò)度耦合齒與齒帶的走向是非-平滑的。
于是齒輪就先沿著一個(gè)齒帶滾動(dòng)。它的轉(zhuǎn)軸沿著軌道的一邊移動(dòng)至折點(diǎn)。從這開(kāi)始齒輪必須在另一個(gè)齒帶上滾動(dòng)，方式是，齒輪的轉(zhuǎn)軸越過(guò)折點(diǎn)沿著軌道的另一邊移動(dòng)。從一個(gè)齒帶到另一個(gè)齒帶的過(guò)度必須一方面瞬間完成，而另一方面不能有夾卡現(xiàn)象發(fā)生。如此的夾卡現(xiàn)象會(huì)發(fā)生，如果耦合齒在折點(diǎn)區(qū)域是平滑過(guò)度的。那樣的話就必須將在兩齒帶之間的耦合齒按齒輪的周長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整。如果過(guò)度耦合齒部分圓周的彎曲半徑小于齒輪半徑，那么齒輪就不能滾過(guò)過(guò)度耦合齒而被卡住。如果過(guò)度耦合齒部分圓周的彎曲半徑大于齒輪半徑，那么就不會(huì)有從一個(gè)齒帶到另一個(gè)齒帶的過(guò)度瞬間。齒輪的轉(zhuǎn)軸在過(guò)度耦合齒上的滾動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)在一個(gè)圓弧上。不產(chǎn)生折點(diǎn)。如果過(guò)度耦合齒部分圓周和齒輪對(duì)齊平滑相接，那么齒輪就不能在過(guò)度耦合齒范圍內(nèi)滾動(dòng)。因此本發(fā)明在齒帶和過(guò)度耦合齒之間設(shè)計(jì)了一個(gè)非-平滑過(guò)度耦合齒。這樣就使齒輪在離開(kāi)一個(gè)齒帶后又直接和另一個(gè)齒帶銜接上。這個(gè)設(shè)計(jì)成非-不滑的、并且盡量帶有缺口的過(guò)度耦合齒確保了，在滾動(dòng)的齒輪和固定的耦合齒之間總是以一齒相咬合。首先是齒輪和一個(gè)齒帶及過(guò)度耦合齒相咬合，在下一瞬間是齒輪和過(guò)度耦合齒及另一個(gè)齒帶相咬合。如此保持不斷互相咬合就產(chǎn)生了一個(gè)從一個(gè)齒帶到另一個(gè)齒帶的瞬間過(guò)度。這個(gè)軌道沒(méi)有折點(diǎn)。
在兩個(gè)齒帶之間形成了一個(gè)空缺，該空缺使齒輪不可能和兩個(gè)齒帶的同時(shí)接觸。過(guò)度耦合齒可能由一個(gè)向滾動(dòng)的齒輪凸出的齒拱構(gòu)成。如果齒輪的轉(zhuǎn)軸處在軌道的折點(diǎn)部分，并且凸出的齒拱具有一個(gè)部分圓周，該部分圓周和齒輪的部分圓周斜度相同，那么齒輪在這種情況下以有利的方式體現(xiàn)了一個(gè)部分圓周，該部分圓周和兩個(gè)齒帶的部分彎道分別具有共同的切線。過(guò)度耦合齒也可能是一個(gè)直線形的齒帶。一個(gè)直線形的齒帶可以被作為曲度半徑無(wú)窮大凸出的齒帶。齒輪在與過(guò)度耦合齒相咬合時(shí)，直接在和另一個(gè)齒帶相咬合之前，松開(kāi)了和一個(gè)齒帶的咬合。兩個(gè)齒帶的部分彎道可以凹弓形的。
本發(fā)明的實(shí)施例子被通過(guò)提及下面所屬附圖作了進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1表示一個(gè)齒輪在從和第一個(gè)弓形齒帶相咬合向和第二個(gè)弓形齒帶相咬合過(guò)度的階段，而且齒輪正和一個(gè)過(guò)度耦合齒相咬合，齒輪正不再和第一個(gè)齒帶相咬合，并且還沒(méi)有和第二個(gè)齒帶相咬合。
圖2表示圖1的齒耦合裝置，齒輪在和第二個(gè)齒帶相咬合之后又繼續(xù)移動(dòng)了。
圖3以放大的比例表示了一個(gè)線形的過(guò)度耦合齒和齒帶的端頭。
圖4表示一個(gè)處在和圖3相似狀態(tài)的凸出過(guò)度耦合齒。
圖5表示一個(gè)帶有凸出過(guò)度耦合齒的齒耦合裝置，以及齒輪轉(zhuǎn)軸滾過(guò)的帶有折點(diǎn)的軌道。
圖6是一個(gè)矢量簡(jiǎn)圖，為了表示齒輪轉(zhuǎn)軸在通過(guò)軌道折點(diǎn)時(shí)速度。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明將通過(guò)以下一個(gè)直接在折點(diǎn)附近帶有圓圈形狀軌跡的特別軌道得以描述。本發(fā)明的適用性當(dāng)然不只限制在它上面。
齒輪被在圖中以10標(biāo)示。該齒輪10應(yīng)該在一個(gè)通常被以12標(biāo)示的耦合齒上如此滾動(dòng)，以至于它的轉(zhuǎn)軸A移動(dòng)過(guò)一個(gè)特別的軌道14。該軌道14由兩個(gè)圓弧16和18組成，它們產(chǎn)生一個(gè)折點(diǎn)20。圓弧16的圓心是22。圓弧18的圓心是24。
出于這個(gè)目的耦合齒12具有兩個(gè)凸出彎曲的齒帶26和28。齒帶26的圓心是22。它的部分圓周的半徑等于圓弧16的彎曲半徑加上齒輪10的半徑。齒帶28的圓心是24。它的部分圓周的半徑等于圓弧18的彎曲半徑加上齒輪10的半徑。如果齒輪10在齒帶26上滾動(dòng)，那么齒輪轉(zhuǎn)軸A移動(dòng)過(guò)圓弧16到折點(diǎn)20。如果齒輪10在齒帶28上滾動(dòng)，那么齒輪轉(zhuǎn)軸A在圖5中從折點(diǎn)20向左上方移動(dòng)過(guò)圓弧18。
問(wèn)題在于從齒帶26到齒帶28的過(guò)度。
如同在圖1和圖2中所表示的，在齒帶26和28之間是一個(gè)缺口。一個(gè)線形“過(guò)度耦合齒”30位于缺口處。在齒帶26和線形過(guò)度耦合齒30之間是一個(gè)缺口32。同樣在齒帶28和線形過(guò)度耦合齒30之間是一個(gè)缺口34。
從圖1可以明顯地看出，齒帶26和28的部分圓周36和38，在齒輪10相當(dāng)于折點(diǎn)的位置，與齒輪10的部分圓周40平滑相接。在齒帶26和28之間的耦合齒，卻如所描述的，不與部分圓周40相輔，而是形成一個(gè)線形齒帶或者過(guò)度耦合齒30。該線形過(guò)度耦合齒30的部分線段a-a相當(dāng)于齒輪10部分圓周40的切線。
從圖1可以看出，齒輪10在中部和過(guò)度耦合齒30在“折點(diǎn)”位置相咬合，齒輪10和齒帶26恰好不再相咬合。齒輪10和齒帶28恰好尚未相咬合。齒輪10直接在此之前仍和齒帶26相咬合，直接在此之后將和齒帶28相咬合。這就出現(xiàn)了一個(gè)從齒帶26到齒帶28的瞬間轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)軸A的軌道14具有一個(gè)真正帶有切線斷點(diǎn)折點(diǎn)。因?yàn)檫^(guò)度耦合齒30是線形的，也就是它不“包圍”著齒輪10，所以不出現(xiàn)夾卡。圖3是一個(gè)放大的描繪，并且使過(guò)度耦合齒30部分線段a-a與齒輪10部分圓周的偏差更明顯可見(jiàn)。
所描述的齒耦合裝置由此允許齒輪10從齒帶26到另一個(gè)齒帶28不夾卡及瞬間的過(guò)度，以至于一個(gè)帶有折點(diǎn)20的軌道14從轉(zhuǎn)軸A通過(guò)。與此同時(shí)在每一瞬間，齒輪10和耦合齒的動(dòng)力連接以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的傳遞都得到保證。
圖4表示了一個(gè)與圖1至圖3類(lèi)似的齒耦合裝置。相應(yīng)的部件被以與那里相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)示。在圖4的齒耦合裝置中，不是一個(gè)線形過(guò)度耦合齒，而是設(shè)計(jì)了一個(gè)凸出過(guò)度耦合齒42。過(guò)度耦合齒42具有一個(gè)部分圓周44。齒輪10的部分圓周40在它的“折點(diǎn)”部位與部分圓周44個(gè)有共同的切線a-a。切線a-a最好平行于圓心22和24的連線。
過(guò)度耦合由僅令一個(gè)齒構(gòu)成，這在極端情況下是可能的。如果它具有足夠大的彎曲半徑，也可能過(guò)度耦合齒是凸出的。
一個(gè)滾動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)軸導(dǎo)向，在軌道折點(diǎn)20處的物理原理主要取決于，當(dāng)齒輪重心速度的方向在折點(diǎn)處突然改變時(shí)，轉(zhuǎn)軸或者齒輪重心的軌跡保持連續(xù)。
比例關(guān)系被在圖6中作了表示。
如果忽略磨擦損耗及其它動(dòng)力效應(yīng)，那么轉(zhuǎn)軸A的速度從直接在折點(diǎn)20之前，即VTR1，跳躍到轉(zhuǎn)軸速度直接在折點(diǎn)之后的VTR2。在跳躍前與直線a-a平行的速度分量VtTR1與相應(yīng)跳躍后的分量VtTR2相等。在跳躍前與直線a-a垂直的速度分量VnTR1突然直接在折點(diǎn)后改變成相反的分量VnTR2。即等式VnTR1＝-VnTR2由此齒輪10的轉(zhuǎn)軸A在折點(diǎn)處的穿行等同于重心在直線a-a上的鏡面反射。
權(quán)利要求
1.具有固定耦合齒及在具有兩個(gè)齒帶(26，28)的固定耦合齒上滾動(dòng)的齒輪(10)的齒耦合裝置，其中齒輪(10)在滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)中從一個(gè)齒帶(26)過(guò)度到另一個(gè)帶齒(28)，其特征是，為了制造在折點(diǎn)(20)具有切線斷點(diǎn)的軌道(14)，給滾動(dòng)齒輪(10)的轉(zhuǎn)軸(A)在齒帶(26，28)之間，從一個(gè)齒帶(26)到另一個(gè)(28)的過(guò)度處，設(shè)計(jì)了過(guò)度耦合齒(30；42)，該過(guò)度耦合齒(30；42)與齒帶(26，28)的走向是非-平滑的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的齒耦合裝置，其特征是，在兩齒帶(26，28)之間構(gòu)成了一個(gè)空缺，該空缺使齒輪(10)不可能與兩齒帶(26，28)同時(shí)接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的齒耦合裝置，其特征是，過(guò)度耦合齒是由一個(gè)向滾動(dòng)的齒輪(10)凸出的齒拱(42)構(gòu)成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的齒耦合裝置，其特征是，(a)齒輪(10)具有一個(gè)部分圓周(40)，當(dāng)齒輪(10)的轉(zhuǎn)軸(A)處在軌道(14)的折點(diǎn)時(shí)，該部分圓周(40)與兩齒帶(26，28)的部分曲線(36，38)分別具有共同的切線，并且(b)凸出的齒拱(42)具有一個(gè)部分圓周(44)，該部分圓周(44)與齒輪(10)的部分圓周(40)具有共同的切線(a-a)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的齒耦合裝置，其特征是，過(guò)度耦合齒是一個(gè)線形齒帶(30)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的齒耦合裝置，其特征是，過(guò)度耦合齒是由僅僅一個(gè)齒構(gòu)成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中之一的齒耦合裝置，其特征是，齒輪(10)在與過(guò)度耦合齒(30)相咬合時(shí)，直接在咬合另一個(gè)齒帶(28)之前，解脫了與齒帶(26)的相咬合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中之一的齒耦合裝置，其特征是，兩齒帶(26，28)的部分曲線(36，38)是凹-弧線形的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)具有固定耦合齒及在具有兩個(gè)齒帶的固定耦合齒上滾動(dòng)的齒輪的齒耦合裝置，它的齒輪在滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)中從一個(gè)齒帶過(guò)度到另一個(gè)齒帶。這個(gè)發(fā)明的目的是，去創(chuàng)造目前的這樣一種齒耦合裝置，它的在齒帶上滾動(dòng)的齒輪的轉(zhuǎn)軸，能在帶有折點(diǎn)的軌道上滑過(guò)，而不被卡住。在兩齒帶(26，28)之間構(gòu)成了一個(gè)空缺，該空缺使齒輪(10)不可能與兩齒帶(26，28)同時(shí)接觸。過(guò)度耦合齒是由一個(gè)向滾動(dòng)的齒輪(10)凸出或者線形的齒拱(42)構(gòu)成的。齒輪(10)在與過(guò)度耦合齒(30)相咬合時(shí)，直接在咬合另一個(gè)齒帶(28)之前，解脫了與齒帶(26)的相咬合。
文檔編號(hào)F16H1/00GK1541311SQ02815655
公開(kāi)日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2002年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月9日
發(fā)明者鮑里斯·夏皮羅, 列夫·萊維丁, 瑙姆·克魯克, 克魯克, 萊維丁, 鮑里斯 夏皮羅 申請(qǐng)人:鮑里斯·夏皮羅, 列夫·萊維丁, 瑙姆·克魯克, 鮑里斯 夏皮羅