本發(fā)明涉及一種用于將線性力/運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)扭矩/運(yùn)動(dòng)(反之亦然)的齒輪裝置。本發(fā)明還涉及將這樣的齒輪裝置整合到能量轉(zhuǎn)換器和線性致動(dòng)器中。

背景技術(shù)：

許多應(yīng)用存在一種將線性運(yùn)動(dòng)或力轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或扭矩(反之亦然)的需要。這樣的應(yīng)用的示例為能量生成裝置，諸如波浪和風(fēng)力發(fā)電機(jī)和不同的工業(yè)升降或致動(dòng)系統(tǒng)。出于在這樣的系統(tǒng)中在線性和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之間轉(zhuǎn)化的目的，可利用不同類型的齒輪裝置。齒輪裝置通常包括可線性移動(dòng)(可能往復(fù)的)構(gòu)件，該可線性移動(dòng)構(gòu)件例如借助嚙合的嵌齒而與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件共同作用。這樣的裝置一般被稱為齒條和小齒輪驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)期望在輸入運(yùn)動(dòng)或力與輸出運(yùn)動(dòng)或扭矩之間實(shí)現(xiàn)一定的傳動(dòng)比時(shí)，所述齒輪裝置可包括與小齒輪嚙合并布置在齒條和輸出或輸入軸之間的附加嵌齒輪或齒輪。

本發(fā)明可用在上述類型的各種應(yīng)用及其它應(yīng)用中。特定關(guān)注的應(yīng)用是波浪發(fā)電行業(yè)。WO 2012/008896 A1公開(kāi)了一種能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，可利用該能量轉(zhuǎn)化系統(tǒng)將海浪能量轉(zhuǎn)換為電力。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述系統(tǒng)包括振蕩器，該振蕩器具有面對(duì)面垂直布置的雙缸-活塞裝置。缸盛裝流體，并且兩個(gè)活塞借助桿機(jī)械地連接到彼此。受海浪影響的浮標(biāo)連接到缸之一的活塞，并且在受海浪影響時(shí)導(dǎo)致桿的往復(fù)振蕩運(yùn)動(dòng)。

為了將桿的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電力，齒輪裝置可布置在往復(fù)的桿和旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)之間。

在這些類型的齒輪裝置里，主要關(guān)注的是，整個(gè)裝置要耐用并且具有長(zhǎng)久和可預(yù)見(jiàn)的使用壽命。另一重要方面是，移動(dòng)部分的慣性應(yīng)該盡可能低，由此例如嵌齒輪和軸的重量應(yīng)該盡可能低。相應(yīng)地，還最期望的是，齒輪裝置及其組成部分的尺寸保持盡可能小。另一方面，還重要的是，整個(gè)裝置應(yīng)該能夠承受高的變化載荷，因?yàn)楹＠说妮d荷和工業(yè)機(jī)械的致動(dòng)載荷可能大幅變化。由此，非常重要的是，齒輪裝置可設(shè)計(jì)成使載荷與體積和重量之比較高。

現(xiàn)有技術(shù)

WO 2011/104561A2公開(kāi)了一種用于從水體的運(yùn)動(dòng)中生成電力的設(shè)備。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述設(shè)備包括齒條和可旋轉(zhuǎn)元件系統(tǒng)，其包括齒條構(gòu)件以及兩個(gè)棘爪和齒輪組件。每個(gè)這樣的組件均包括布置在齒條的相應(yīng)齒側(cè)上的兩個(gè)棘爪。每個(gè)棘爪均被布置成驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輪，并且兩個(gè)輪與固定到輸出軸的共同齒輪嚙合。

US 5,836,205公開(kāi)了一種包括線性致動(dòng)器的線性致動(dòng)器系統(tǒng)，該線性致動(dòng)器在兩個(gè)外側(cè)面上設(shè)置有齒輪齒。小齒輪驅(qū)動(dòng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪借助相應(yīng)的軸連接到相應(yīng)的齒輪。這兩個(gè)齒輪接合位于致動(dòng)器的一個(gè)側(cè)面上的齒。這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪均驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的另一驅(qū)動(dòng)輪，相應(yīng)的另一驅(qū)動(dòng)輪又借助相應(yīng)的軸連接到相應(yīng)的另一齒輪。這另外兩個(gè)齒輪接合位于致動(dòng)器的另一側(cè)上的齒。

DE 100 09 930 A1公開(kāi)了一種齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)，其將電動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為精確的線性運(yùn)動(dòng)。所述機(jī)構(gòu)具有四個(gè)以上多級(jí)齒輪，其布置成兩列乘兩行的矩陣。

根據(jù)WO 2011/104561A2的裝置可由此用于將線性力和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)扭矩和運(yùn)動(dòng)，而根據(jù)US 5,836,205和DE 100 09 930 A1的裝置可用于將旋轉(zhuǎn)扭矩和運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為線性力和扭矩。然而，仍存在改進(jìn)齒輪裝置的需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由此，本發(fā)明的目的是提供一種增強(qiáng)的齒輪裝置，其能夠?qū)⒕€性力和/或運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)扭矩和/或運(yùn)動(dòng)(反之亦然)。

另一目的是提供這樣的齒輪裝置，其耐用并且具備相當(dāng)長(zhǎng)久和可預(yù)見(jiàn)的使用壽命。

另一目的是提供這樣的齒輪裝置，其呈現(xiàn)相當(dāng)高的載荷與體積和重量之比。

額外目的是提供這樣的齒輪裝置，其允許載荷在所述裝置的所有齒面之間均勻分布。

另一目的是提供這樣的齒輪裝置，通過(guò)該齒輪裝置有效地平衡了齒條與小齒輪(與雙面帶齒齒條的相對(duì)側(cè)嚙合)之間的方向相反的反作用力。

另一目的是提供這樣的齒輪裝置，其具備對(duì)齒條的線性運(yùn)動(dòng)的增強(qiáng)性引導(dǎo)。

又一目的是提供這樣的齒輪裝置，其允許在有限的空間要求里利用一個(gè)或若干齒輪級(jí)并且將載荷均勻分布到所有齒輪和齒面。

另一目的是提供這樣的齒條小齒輪齒輪裝置，其允許所述小齒輪的一級(jí)旋轉(zhuǎn)速度相對(duì)于所述齒條的線性速度較高，同時(shí)耐用并能夠傳輸高載荷。

另一目的是提供一種齒輪裝置，其將齒條的較大線性載荷均勻分布到多個(gè)小齒輪上，并且將來(lái)自所述小齒輪的分布載荷收集為至少一個(gè)輸入/輸出軸上的組合扭矩(反之亦然)。

另一目的是提供這樣的齒輪裝置，其在所述裝置由傳入往復(fù)線性運(yùn)動(dòng)激發(fā)時(shí)實(shí)現(xiàn)連續(xù)且相當(dāng)均勻的輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明由此涉及一種用于將線性力和/或運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)扭矩和/或運(yùn)動(dòng)(反之亦然)的齒輪裝置。所述裝置包括齒條，所述齒條具備縱向軸線和平行于所述齒條的所述縱向軸線延伸的至少一個(gè)齒側(cè)，所述齒條能沿著其縱向軸線往復(fù)移動(dòng)。至少兩個(gè)小齒輪與所述齒條的齒側(cè)旋轉(zhuǎn)地嚙合，并且固定到布置在所述小齒輪的第一軸向側(cè)的相應(yīng)第一一級(jí)齒輪。至少兩個(gè)所述第一一級(jí)齒輪機(jī)械地連接到共同的輸出或輸入軸，使得所述至少兩個(gè)第一一級(jí)齒輪將扭矩傳輸?shù)剿龅谝惠敵龌蜉斎胼S或從中傳出。借助布置成在所述相應(yīng)第一一級(jí)齒輪與小齒輪之間允許有限相對(duì)旋轉(zhuǎn)的可彈性變形的固定裝置將所述第一一級(jí)齒輪中的至少一個(gè)固定到所述相應(yīng)的小齒輪。

本發(fā)明的齒輪裝置由此提供的是，由所述裝置傳遞的載荷分別被均勻分布到所有小齒輪與所有一級(jí)齒輪之間。據(jù)此，小齒輪和齒輪(從而整個(gè)齒輪裝置)的尺寸可保持得相當(dāng)小，但仍允許與任何期望的所有傳動(dòng)比組合的較大總載荷容量。由小齒輪和帶齒齒條的接合齒面承受的載荷被為與所述齒條嚙合的若干小齒輪分割。這造成，針對(duì)所述齒輪裝置的任何給定的總扭矩容量，所述第一小齒輪的直徑可保持得相當(dāng)小。這還會(huì)增強(qiáng)選擇小齒輪尺寸的可能性，這樣小齒輪的使用壽命對(duì)應(yīng)于齒條的使用壽命，從而在保持所述裝置的總重量較低的同時(shí)減少材料的任何過(guò)度使用。小齒輪的減小直徑還允許齒輪的直徑可相應(yīng)地保持較小，同時(shí)允許實(shí)現(xiàn)所述齒輪裝置的任何期望的總傳動(dòng)比。

正如借助與齒條嚙合的不止一個(gè)小齒輪將輸入或輸出軸聯(lián)接到齒條的現(xiàn)有技術(shù)齒輪裝置中，所述齒輪裝置大體構(gòu)成超定系統(tǒng)。在這樣的系統(tǒng)中固有的問(wèn)題是將載荷均勻分布到同時(shí)接合的小齒輪和齒條的所有齒面。如果載荷不均勻分布，則一些齒面將經(jīng)歷比其它齒面更高的磨損，由此系統(tǒng)的使用壽命減少。替代地，齒條和所有嵌齒輪需要針對(duì)經(jīng)歷最高磨損的齒面來(lái)設(shè)計(jì)尺寸。從而，所述齒輪裝置的載荷與體積和重量之比減小。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，該問(wèn)題通常通過(guò)盡可能高精確地制造齒條和嵌齒輪(即減少制造公差)來(lái)解決。另外，諸如在DE 100 09 930 A1中，現(xiàn)有技術(shù)努力解決通過(guò)盡可能精確地剛性地鎖定小齒輪與第一齒輪之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置而超定的相關(guān)問(wèn)題。然而，解決涉及超定導(dǎo)程的問(wèn)題的這些公知元件增加了制造和組裝成本，以及增加了所述裝置的復(fù)雜性。另外且尤其是在齒條較長(zhǎng)、行程長(zhǎng)度較長(zhǎng)且具有許多協(xié)作的小齒輪的齒輪裝置中，現(xiàn)有技術(shù)齒輪裝置仍需要載荷傳遞部件的尺寸設(shè)計(jì)有相當(dāng)?shù)陌踩嗔?。尤其是?dāng)系統(tǒng)傳遞高載荷時(shí)，諸如在例如波浪發(fā)電廠或重型提升和運(yùn)輸裝備的線性致動(dòng)器中，這會(huì)導(dǎo)致載荷與體積和重量之比嚴(yán)重減小。

與解決上述問(wèn)題的先前公知措施完全相反，本發(fā)明的發(fā)明人Stig Lundback先生等人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，涉及齒輪裝置超定的問(wèn)題可通過(guò)在通常固定到彼此的旋轉(zhuǎn)部件之間引入某些扭轉(zhuǎn)彈回柔性而大大減少。根據(jù)本發(fā)明，第一小齒輪借助固定裝置固定到相應(yīng)的一級(jí)齒輪，這允許小齒輪與一級(jí)齒輪之間一些彈性有限的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。

據(jù)此，所有小齒輪的與所述齒條嚙合的齒面將各自接合所述齒條的對(duì)應(yīng)齒面。因?yàn)樗鲂↓X輪借助彈性固定裝置、一級(jí)齒輪和共同的輸出或輸入軸而彈性地連接到彼此，所以每個(gè)小齒輪的齒面將相對(duì)于所述齒條的對(duì)應(yīng)齒面旋轉(zhuǎn)地調(diào)整，使得總載荷被均勻分布到瞬間接合的所有齒面。本發(fā)明由此提供了自調(diào)整裝置，借此由所述齒輪裝置傳輸?shù)目傒d荷被均勻分布到所有接合的齒面。據(jù)此，涉及超定齒輪裝置的上述問(wèn)題顯著減少。這進(jìn)而尤其造成材料和制造成本降低以及載荷與體積和重量之比增加。

雖然能夠允許所述小齒輪與所述一級(jí)齒輪之間的某種相對(duì)旋轉(zhuǎn)，但是所述可彈性變形的固定裝置應(yīng)該剛性布置在徑向方向和軸向方向上以實(shí)現(xiàn)嚙合的嵌齒輪之間的平行對(duì)準(zhǔn)。所述固定裝置可進(jìn)一步布置成使得相對(duì)旋轉(zhuǎn)發(fā)生在已施加某種基本載荷之后，提供每個(gè)小齒輪與相應(yīng)一級(jí)齒輪之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，使之至少對(duì)應(yīng)于所述齒輪裝置的總制造和安裝公差。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述至少兩個(gè)小齒輪與所述齒條的共同的第一齒側(cè)嚙合。然后，齒條設(shè)置有單個(gè)齒側(cè)，并且所有小齒輪都與該單個(gè)齒側(cè)嚙合。在這樣的實(shí)施方式里，附加引導(dǎo)元件(諸如滾子或滑動(dòng)引導(dǎo)件)應(yīng)該優(yōu)選布置成防止所述齒條在遠(yuǎn)離所述小齒輪的橫向方向上移動(dòng)。

根據(jù)一個(gè)替代和優(yōu)選的實(shí)施方式，所述齒條具備第一齒側(cè)和第二齒側(cè)，所述第二齒側(cè)布置成與所述第一齒側(cè)平行并且與所述第一齒側(cè)相反。所述至少兩個(gè)小齒輪包括與所述第一齒側(cè)嚙合的至少一個(gè)第一小齒輪，并且包括與所述齒條的所述第二齒側(cè)嚙合的至少一個(gè)第二小齒輪，每個(gè)第一小齒輪和第二小齒輪均借助可彈性變形的固定裝置固定到所述相應(yīng)第一一級(jí)齒輪。通過(guò)這種手段，總載荷可容易地均勻分布到所述齒條的兩個(gè)齒側(cè)。該實(shí)施方式還造成小齒輪和一級(jí)齒輪的數(shù)目可增加，同時(shí)仍保持所述裝置的尺寸(尤其是縱向長(zhǎng)度)相當(dāng)小。通過(guò)布置小齒輪與所述齒條的兩個(gè)相反齒側(cè)嚙合帶來(lái)的額外優(yōu)點(diǎn)涉及所述齒條的改進(jìn)性引導(dǎo)。這些優(yōu)點(diǎn)在下面進(jìn)一步詳細(xì)地解釋并描述。所述齒輪裝置可布置成使得與所述齒條的相反兩側(cè)嚙合的小齒輪構(gòu)成所述齒條在垂直于所述齒條的所述縱向軸線的橫向方向上的唯一引導(dǎo)。替代地，所述齒輪裝置可設(shè)置有附加引導(dǎo)元件。這樣的替代例的示例也在下面討論。

在一個(gè)有利實(shí)施方式中，所述齒輪裝置包括至少一組齒輪部件，每組均包括：兩個(gè)第一小齒輪和兩個(gè)第二小齒輪，每個(gè)第一小齒輪均借助可彈性變形的固定裝置固定到第一一級(jí)齒輪，該第一一級(jí)齒輪與借助可彈性變形的固定裝置固定到相應(yīng)第二小齒輪的對(duì)應(yīng)第一一級(jí)齒輪嚙合；以及二級(jí)齒輪，所述二級(jí)齒輪與第一小齒輪或第二小齒輪兩者的兩個(gè)一級(jí)齒輪嚙合。由此，所述一級(jí)齒輪成對(duì)嚙合地布置在所述齒條上方或下方，每對(duì)均包括固定到與所述齒條的一側(cè)嚙合的小齒輪的一個(gè)一級(jí)齒輪，并且包括固定到與所述齒條的另一側(cè)嚙合的小齒輪的一個(gè)一級(jí)齒輪。通過(guò)這種手段，實(shí)現(xiàn)了非常節(jié)省空間的裝置。

所述二級(jí)齒輪可與第一小齒輪或第二小齒輪的兩個(gè)一級(jí)齒輪嚙合。

替代地，所述二級(jí)齒輪與第一小齒輪的一個(gè)一級(jí)齒輪和第二小齒輪的一個(gè)二級(jí)齒輪嚙合。

然后，所述齒輪裝置可包括一組這樣的齒輪部件，其中所述二級(jí)齒輪固定到共同的輸出或輸入軸。在這樣的裝置中，經(jīng)由所有小齒輪和一級(jí)齒輪在所述齒條與單個(gè)輸出或輸入軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)和載荷。

替代地，所述齒輪裝置可包括兩組這樣的齒輪部件。這造成總載荷可能甚至進(jìn)一步增加并且均勻分布到數(shù)目增加的小齒輪和一級(jí)齒輪。

當(dāng)使用兩組齒輪部件時(shí)，每組的二級(jí)齒輪可連接到相應(yīng)的輸出或輸入軸。通過(guò)這種手段，可以在所述齒條與兩個(gè)輸出或輸入軸之間傳遞運(yùn)動(dòng)和/或載荷。

替代地，兩組齒輪部件的二級(jí)齒輪可布置成與三級(jí)齒輪嚙合，所述三級(jí)齒輪連接到共同的輸出或輸入軸。據(jù)此，運(yùn)動(dòng)和/或載荷可在所述齒條與單個(gè)輸出或輸入軸之間傳遞。包括三級(jí)齒輪還進(jìn)一步增強(qiáng)了自由選擇所述齒輪裝置的總傳動(dòng)比的可能性。

齒輪部件的組數(shù)可能甚至進(jìn)一步增加，并且對(duì)于每個(gè)數(shù)量的組，可以通過(guò)布置對(duì)應(yīng)數(shù)目的中間齒輪(諸如二級(jí)齒輪、三級(jí)齒輪、四級(jí)齒輪等等)來(lái)自由選擇包括在所述齒輪裝置中的輸出或輸入軸的數(shù)目。

根據(jù)另一實(shí)施方式，至少兩個(gè)(優(yōu)選所有的)第一小齒輪和/或第二小齒輪借助可彈性變形的固定裝置固定到布置在小齒輪的第二軸向側(cè)的相應(yīng)第二一級(jí)齒輪，其被布置成允許相應(yīng)第二一級(jí)齒輪與小齒輪之間的有限相對(duì)旋轉(zhuǎn)。然后，所述至少兩個(gè)第二一級(jí)齒輪機(jī)械地連接到共同的輸出或輸入軸，使得所述至少兩個(gè)第二一級(jí)齒輪將扭矩傳輸?shù)剿鲚敵龌蜉斎胼S。通過(guò)這種手段，所述齒輪裝置可對(duì)稱布置并且使得總載荷被均勻分布到布置在所述齒條的相對(duì)兩側(cè)的一級(jí)齒輪。

在這種情況下，所述第二一級(jí)齒輪可連接到與所述第一一級(jí)齒輪相同的輸出或輸入軸。據(jù)此，在所述齒條與所述單個(gè)輸出或輸入軸之間傳遞的總載荷分別被均勻分布在所有小齒輪和一級(jí)齒輪上。所述單個(gè)輸出或輸入軸可具備能連接到相應(yīng)載荷或驅(qū)動(dòng)元件的一個(gè)或兩個(gè)軸端。

替代地，布置在第一小齒輪和第二小齒輪的第一軸向側(cè)的所述第一一級(jí)齒輪可連接到第一輸出或輸入軸，而布置在第一小齒輪和第二小齒輪的第二軸向側(cè)的所述第二一級(jí)齒輪可連接到第二輸出或輸入軸。

例如，通過(guò)或者在單個(gè)共同的輸出或輸入軸上或者在兩個(gè)分離的輸出或輸入軸的相應(yīng)一個(gè)輸出或輸入軸上布置兩個(gè)軸端可以讓所述齒輪裝置驅(qū)動(dòng)兩個(gè)不同的發(fā)電機(jī)或者被連接到分別兩個(gè)輸出或輸入軸之一的兩個(gè)不同馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。

為了完成扭轉(zhuǎn)彈回柔性，所述可彈性變形的固定裝置可采取不同的方式布置。

至少一個(gè)可彈性變形的固定裝置可包括旋轉(zhuǎn)地固定到小齒輪的第一部分并包括旋轉(zhuǎn)地固定到一級(jí)齒輪的第二部分，并且所述第一部分和第二部分可借助可彈性變形材料機(jī)械地相連。這帶來(lái)簡(jiǎn)單而節(jié)省空間的裝置，其中扭轉(zhuǎn)彈性可容易地通過(guò)選擇彈性材料的屬性和尺寸而決定。

所述至少一個(gè)可彈性變形的固定裝置優(yōu)選包括用于調(diào)整所述第一部分與所述第二部分之間的額定相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置的元件。額定相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置指的是當(dāng)所述可彈性變形的固定裝置松弛時(shí)，即當(dāng)沒(méi)有扭矩施加到所述小齒輪與所述一級(jí)齒輪之間時(shí)所述小齒輪與一級(jí)齒輪之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置。這些元件用在所述齒輪裝置的組裝中。通過(guò)這種手段，可以容易地實(shí)現(xiàn)每對(duì)小齒輪和一級(jí)齒輪的精確的相對(duì)額定旋轉(zhuǎn)定位，使得在協(xié)作的各對(duì)小齒輪與一級(jí)齒輪之間實(shí)現(xiàn)相等的載荷分布。

所述第一部分可借助軸部和可彈性變形套筒連接到所述第二部分，所述軸部從所述一級(jí)齒輪的軸向端沿軸向突出到所述軸部的自由端，并且所述可彈性變形套筒繞所述軸部從所述自由端朝向所述一級(jí)齒輪的所述軸向端同心地延伸。通過(guò)這種手段，所述固定裝置的彈性可精確而容易地通過(guò)選擇彈回套筒的合適的軸向長(zhǎng)度而決定。該實(shí)施方式還允許所述固定裝置以相當(dāng)小的徑向尺寸來(lái)構(gòu)建。

另外，所述軸部可布置成能在周向方向上彈性變形。通過(guò)這種手段，所述固定裝置的總彈性由所述軸部及所包圍套筒的彈性總和得到。

替代地，所述可彈性變形材料的至少一部分可形成徑向延伸的輪輻。這造成所述固定裝置以相當(dāng)小的軸向尺寸來(lái)構(gòu)建。

所述可彈性變形材料可包括布置成當(dāng)所述第一部分相對(duì)于所述第二部分旋轉(zhuǎn)時(shí)被壓縮的聚合物材料。例如，所述彈性材料可包括天然橡膠或合成橡膠或具有合適彈回屬性的任何其它合成聚合物或彈性體材料，或者由其構(gòu)成。通過(guò)布置所述固定裝置使得所述彈性材料在第一部分與第二部分之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)時(shí)被壓縮，材料的剪切應(yīng)力減少或消除，從而最大限度地降低材料疲勞或裝置失效的風(fēng)險(xiǎn)。

不管使用何種類型的可彈性變形的固定裝置，所述裝置應(yīng)該優(yōu)選布置成使之僅允許在旋轉(zhuǎn)方向上的相對(duì)移動(dòng)。即所述裝置應(yīng)該布置成在其它方向上是剛性的，使得所述小齒輪與所述一級(jí)齒輪之間的相對(duì)移動(dòng)在軸向方向上被防止。

所述齒條可進(jìn)一步包括相互連接的兩個(gè)縱向齒條半體，具有或沒(méi)有中間空間。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的期望優(yōu)點(diǎn)，沒(méi)有必要的是，所有一級(jí)齒輪借助可彈性變形的固定裝置固定到它們的相應(yīng)的小齒輪。然而優(yōu)選地，機(jī)械地連接到共同的輸出或輸入軸的第一一級(jí)齒輪和/或第二一級(jí)齒輪的至少所有減去一個(gè)借助可彈性變形的固定裝置固定到它們的相應(yīng)的小齒輪，所述可彈性變形的固定裝置被布置成允許相應(yīng)的第一一級(jí)齒輪與小齒輪之間的有限相對(duì)旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明還涉及一種包括上述齒輪裝置的波浪能量轉(zhuǎn)化裝置，所述齒輪裝置被布置成將施加到齒條的線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為至少一個(gè)輸出軸的輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步，本發(fā)明涉及一種包括上述齒輪裝置的線性致動(dòng)器，所述齒輪裝置被布置成將施加到至少一個(gè)輸入軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為齒條的輸出線性運(yùn)動(dòng)。例如，這樣的線性致動(dòng)器可用在提升或推動(dòng)裝置中。

發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，上述的扭轉(zhuǎn)彈回柔性可用于增強(qiáng)所述齒條的縱向運(yùn)動(dòng)的引導(dǎo)。與所述齒條的一側(cè)接合的小齒輪可僅用作所述齒條在朝向所述小齒輪的方向上的引導(dǎo)。在這樣的情況下，小齒輪齒面調(diào)整其與所述齒條接合的能力允許：齒條的形狀不規(guī)則以及任何附加引導(dǎo)元件或齒側(cè)支撐構(gòu)件(布置在所述齒條的相反側(cè))的形狀不規(guī)則和居中被所述小齒輪的彈回旋轉(zhuǎn)調(diào)整所吸收。據(jù)此，所述齒條的縱向運(yùn)動(dòng)將在橫向方向上浮動(dòng)地被引導(dǎo)。

通過(guò)這種手段，發(fā)生于剛性固定的引導(dǎo)構(gòu)件的橫向引導(dǎo)的這種超定可被消除。另外，在支撐的小齒輪間均勻分布橫向支撐力，這帶來(lái)平滑往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及所述小齒輪、所述齒側(cè)支撐構(gòu)件和所述齒條的磨損減少。

由此，所述齒輪裝置可被布置成單獨(dú)通過(guò)分別在所述齒側(cè)與所述第一小齒輪和齒側(cè)支撐構(gòu)件之間的接觸使得所述齒條的縱向運(yùn)動(dòng)在垂直于第一齒側(cè)和第二齒側(cè)的方向上被引導(dǎo)。

在借助可彈性變形的固定裝置固定到一級(jí)齒輪的小齒輪被布置成與具備兩個(gè)相反布置的齒側(cè)的齒條的兩個(gè)齒側(cè)嚙合的情況下，在一些應(yīng)用中，所述齒條的縱向運(yùn)動(dòng)可單獨(dú)由所述小齒輪在垂直于所述齒側(cè)的方向上被引導(dǎo)。因此，在這樣的實(shí)例中，用于在垂直于所述齒側(cè)的橫向方向上引導(dǎo)所述齒條的任何附加引導(dǎo)元件可被消除。這樣的裝置可主要用于載荷相當(dāng)?shù)筒⑶宜鳊X條相當(dāng)短和/或未暴露于高橫向力的應(yīng)用中。

然而，嚙合的小齒輪的法向力對(duì)所述齒條的縱向引導(dǎo)還可以與不同類型的常規(guī)線性引導(dǎo)件組合，包括在接合所述齒條之前具有一定的公差/游隙的引導(dǎo)件。因此，這樣的附加引導(dǎo)元件可能或者以某些受限游隙布置于所述齒條，或緊密配合，或者被預(yù)裝以便完成所述齒條的橫向方向的嚴(yán)格引導(dǎo)。當(dāng)引導(dǎo)元件以游隙布置于所述齒條時(shí)，如果所述齒條到達(dá)側(cè)向方向的某一偏移，則所述引導(dǎo)元件將充當(dāng)終端止擋。當(dāng)所述引導(dǎo)元件以緊密配合布置或者被預(yù)裝時(shí)，所述齒條以緊密公差被推到中心位置，由此獨(dú)立于嚙合的小齒輪的法向力來(lái)提供齒條位置的剛性引導(dǎo)。這樣的可利用的附加引導(dǎo)元件的示例包括滑動(dòng)引導(dǎo)件、滾子引導(dǎo)件、往復(fù)的球或滾子引導(dǎo)件。

由小齒輪的上述扭轉(zhuǎn)彈回柔性及其在齒面上的均勻分布動(dòng)力所實(shí)現(xiàn)的橫向引導(dǎo)大大減少了附加縱向引導(dǎo)元件上的載荷，這對(duì)于吸收作用在所述齒條上的內(nèi)部和外部側(cè)向力而言可能是需要的(諸如所述縱向引導(dǎo)元件的重力和錯(cuò)位力矢量)。這可以通過(guò)布置同質(zhì)雙面帶齒齒條或兩個(gè)單面帶齒齒條來(lái)完成，其直接或間接地通過(guò)例如工字梁彼此支撐，作為具有至少兩個(gè)柔性嚙合的一級(jí)齒輪和縱向引導(dǎo)元件的至少兩個(gè)相反運(yùn)動(dòng)的小齒輪。該裝置將通過(guò)所述齒條，抵消大多數(shù)由所述齒輪生成的側(cè)向力，由此幾乎沒(méi)有載荷施加到所述縱向引導(dǎo)元件。由此，這些引導(dǎo)元件可以將尺寸設(shè)計(jì)成僅僅抵消所述齒條的矯直及全程通過(guò)變速箱的外部側(cè)向力。建立該功能的力是相當(dāng)?shù)摹?/p>

尤其是當(dāng)使用大量小齒輪使得變速箱的長(zhǎng)度增加時(shí)，這可能是重要的。此外，在某些應(yīng)用中，縱向引導(dǎo)不需要很緊，因?yàn)橥ㄟ^(guò)柔性一級(jí)齒輪的嚙合的自調(diào)整將看到，縱向引導(dǎo)的小間隙以及齒條形狀的不規(guī)則將得到補(bǔ)償。

大量減少的所述縱向引導(dǎo)元件上的側(cè)向力將減少摩擦損失，降低材料和制造成本，并且將增加載荷與體積和重量之比以及引導(dǎo)裝置的使用壽命。

另外，所述齒輪裝置的至少一個(gè)(優(yōu)選所有的)輸出軸或輸出軸端可連接到負(fù)載，諸如發(fā)電機(jī)、馬達(dá)或高壓泵(用于例如淡水生成)、自由輪、飛輪或其組合。通過(guò)這種手段，所述齒輪裝置可有效地用在不同的發(fā)電設(shè)施及其它電力采集應(yīng)用中，諸如用在波浪發(fā)電設(shè)施中。自由輪可連接到至少一個(gè)輸出軸。通過(guò)在每個(gè)輸出軸端與例如發(fā)電機(jī)(但可能不一定是飛輪)之間布置自由輪，可以在所述齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間驅(qū)動(dòng)每組飛輪/發(fā)電機(jī)以在單個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。布置成僅在所述齒條沿一個(gè)相應(yīng)方向移動(dòng)期間將扭矩傳遞到相應(yīng)負(fù)載的第一和第二自由輪的這樣的裝置還帶來(lái)其它優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)該裝置，發(fā)電機(jī)或連接到第一輸出軸和第二輸出軸的其它旋轉(zhuǎn)負(fù)載可在所述齒條沿兩個(gè)方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間繼續(xù)在相應(yīng)單個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。由此，負(fù)載之一在所述齒條沿第一方向移動(dòng)期間被激發(fā)，并且另一個(gè)負(fù)載在所述齒條沿另一個(gè)方向移動(dòng)期間被激發(fā)。然而，兩個(gè)負(fù)載可在整個(gè)齒條周期期間繼續(xù)在其單個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。這造成的是，整個(gè)系統(tǒng)的慣性基本上減少，由此齒輪部件因往復(fù)運(yùn)動(dòng)的磨損降低并且系統(tǒng)的效率增加。另外，當(dāng)發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)連接到相應(yīng)自由輪的輸出軸時(shí)，自由輪裝置造成更均勻電力的生成。

自由輪裝置導(dǎo)致來(lái)自每個(gè)輸出軸的負(fù)載阻力在所述齒條在與另一個(gè)方向不同的一個(gè)方向上移動(dòng)期間基本上較高。這可能導(dǎo)致所述小齒輪和所述齒條的嵌齒的一個(gè)齒面將經(jīng)受比相反齒面基本更高的載荷及與磨損。然而，因?yàn)樗行↓X輪和所述齒條的所有齒側(cè)可布置成在齒條的兩種往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的扭矩傳遞中以及向自由輪的兩個(gè)輸出軸傳遞扭矩時(shí)是有效的，所述小齒輪的所有齒面和所述齒條的所有齒側(cè)將均勻磨損。這進(jìn)一步造成所述裝置的增加的且可預(yù)見(jiàn)的使用壽命。

當(dāng)發(fā)電機(jī)經(jīng)由飛輪連接到輸出軸時(shí)，所述飛輪可形成所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的一部分。據(jù)此，方便以節(jié)省空間和可靠的方式均勻地生成電力。

相同組合的自由輪和飛輪可與所述軸端和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)組合而形成線性驅(qū)動(dòng)單元的不同構(gòu)造。

所述輸出或輸入軸或軸的所述旋轉(zhuǎn)軸線可居中地布置在所述齒條的縱向中心線處。在所述輸出或輸入軸具備能連接到負(fù)載或驅(qū)動(dòng)元件的兩個(gè)軸端的情況下，這要求所述齒條或者具備縱向槽縫或者被分成兩個(gè)縱向延伸的齒條半體以允許所述輸出軸在其往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間延伸穿過(guò)所述齒條。

替代地，所述輸出或輸入軸或軸的所述旋轉(zhuǎn)軸線可相對(duì)于所述齒條偏心地布置。在這樣的情況下，一個(gè)或多個(gè)所述輸出或輸入軸的所述旋轉(zhuǎn)軸線可布置在由所述一級(jí)齒輪的所述旋轉(zhuǎn)軸線限定的幾何線內(nèi)。這造成所述齒輪裝置的總空間要求進(jìn)一步減少。

所述可彈性變形的固定裝置的第一部分和第二部分的一者可包括若干突出銷，所述若干突出銷被接收于布置在第一部分和第二部分的另一者中的對(duì)應(yīng)凹部之中，并且其中可彈性壓縮材料被布置在所述銷與相應(yīng)空腔的壁之間。據(jù)此，扭矩通過(guò)任何期望數(shù)目的銷被有效地在兩個(gè)部分之間傳輸，這造成嵌齒輪裝置的扭矩容量可容易地適合任何期望的值。

所述銷和凹部可平行于小齒輪和一級(jí)齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線延伸。該裝置方便制造并安裝這兩個(gè)部分。

關(guān)于所述可彈性變形的固定裝置，所述第一部分可包括布置成固定到軸的轂部，并且包括從所述轂部徑向向外延伸的凸緣部，所述銷在垂直于所述凸緣部的徑向平面的方向上從所述凸緣部延伸，并且其中所述第二部分包括呈現(xiàn)若干軸向延伸開(kāi)口的環(huán)形部，每個(gè)開(kāi)口均接收由可彈性壓縮材料制成的相應(yīng)銷和柱形套筒，每個(gè)套筒均布置在相應(yīng)銷上。該裝置造成可用相當(dāng)?shù)偷某杀局圃觳惭b的相當(dāng)簡(jiǎn)單而可靠的構(gòu)建。

所述環(huán)形部可呈現(xiàn)用于接收轂部的中央軸向開(kāi)口。據(jù)此，容易實(shí)現(xiàn)所述第二部分的徑向引導(dǎo)。

所述第二部分的所述環(huán)形部可呈現(xiàn)外圍、軸向延伸的環(huán)形邊緣部，用于接收所述第一部分的所述凸緣部。這造成徑向方向的額外引導(dǎo)，同時(shí)仍允許簡(jiǎn)單地安裝嵌齒輪裝置的組成部分。

所述齒輪裝置可包括限定內(nèi)部空間的殼體，其中所述齒條能線性移動(dòng)穿過(guò)所述內(nèi)部空間，并且所述小齒輪布置在所述內(nèi)部空間中，用固定到所述殼體的軸承來(lái)軸頸連接。通過(guò)這種手段，可實(shí)現(xiàn)所述裝置的相當(dāng)簡(jiǎn)單而可靠的設(shè)計(jì)。替代地，所述殼體可形成為單件。對(duì)于兩個(gè)替代例，所述殼體可優(yōu)選由鑄造、模塑或加工材料(諸如鐵、鋁、鋼合金、復(fù)合材料，并且在一些低載荷應(yīng)用中是模塑的聚合物材料)形成。加工或模塑過(guò)程的準(zhǔn)確性以及完成殼體的剛性和穩(wěn)定性可以是維持齒輪部件的期望空間取向的關(guān)鍵參數(shù)，這有助于所述齒輪之間的負(fù)荷分擔(dān)。

每個(gè)小齒輪均可借助第一小齒輪軸固定到其第一一級(jí)齒輪，并且在適用的情況下，固定到第二一級(jí)齒輪，該第一小齒輪軸在所述第一小齒輪的每個(gè)軸向側(cè)延伸穿過(guò)所述殼體的相應(yīng)壁，并且其中所述第一一級(jí)齒輪(以及可能的第二一級(jí)齒輪)布置于形成在所述對(duì)置壁的相應(yīng)一個(gè)對(duì)置壁的外側(cè)的相應(yīng)凹部中。據(jù)此，所述小齒輪和所述一級(jí)齒輪的剛性而可靠的固定可采取可靠的方式完成。該實(shí)施方式還造成所述齒輪裝置的高效制造和保養(yǎng)。

每個(gè)輸出或輸入軸均可至少部分地布置于形成在所述壁的相應(yīng)一個(gè)壁的外側(cè)的凹部中，并且蓋板可固定到所述殼體并且被布置成密封地覆蓋容納所述齒輪和所述輸出或輸入軸的所述凹部。這造成例如所述齒輪裝置的移動(dòng)部分的潤(rùn)滑可采取簡(jiǎn)單而高效的方式完成。

所述內(nèi)部空間和所述凹部可填充潤(rùn)滑介質(zhì)，諸如油。然而，在旋轉(zhuǎn)速度更高的應(yīng)用中，所述內(nèi)部空間可部分被填充。所謂的滴落潤(rùn)滑在一些應(yīng)用中也可以是有利的。所述殼體可包括一個(gè)整體部分或兩個(gè)殼體半體，每個(gè)殼體半體均形成所述對(duì)置壁之一。這還造成所述齒輪裝置的相當(dāng)簡(jiǎn)單、可靠而成本高效制造并且方便其保養(yǎng)。

通過(guò)增添任何期望數(shù)目的第一小齒輪和第二小齒輪以及對(duì)應(yīng)數(shù)目的第一一級(jí)齒輪及可能的第二一級(jí)齒輪，總載荷可分布到對(duì)應(yīng)數(shù)目的小齒輪和一級(jí)齒輪。從而，在保持所述齒輪裝置的相同總扭矩容量的同時(shí)，每個(gè)小齒輪和一級(jí)齒輪的載荷和磨損進(jìn)一步減少。替代地，在維持小齒輪和一級(jí)齒輪上的載荷的同時(shí)，扭矩容量可增加。

這樣的增添小齒輪優(yōu)選應(yīng)該成對(duì)做出，包括布置在所述齒條的一個(gè)齒側(cè)處的第一小齒輪和布置在所述齒條的相反齒側(cè)處的第二小齒輪，以維持所述齒條的所有齒側(cè)上的載荷相等。

當(dāng)所述齒輪裝置用于將傳入往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為至少一個(gè)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩時(shí)，不同類型的負(fù)載可連接到輸出軸。這樣的負(fù)載的示例是發(fā)電機(jī)和泵，例如用于生產(chǎn)淡水的泵。

當(dāng)所述齒輪裝置用于將傳入旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩轉(zhuǎn)換為輸出線性運(yùn)動(dòng)和力時(shí)，一個(gè)或若干輸入軸可連接到許多不同類型的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)元件。這樣的驅(qū)動(dòng)元件的示例是電氣馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)或液壓馬達(dá)。

本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將根據(jù)實(shí)施方式的以下詳細(xì)描述及所附權(quán)利要求書(shū)變得顯而易見(jiàn)。

一般而言，權(quán)利要求書(shū)中使用的所有術(shù)語(yǔ)都應(yīng)根據(jù)其在技術(shù)領(lǐng)域中的普通含義進(jìn)行解讀，除非本文中以其它方式明確定義。所有參考“一/一個(gè)/所述要素、設(shè)備、部件、元件、步驟，等等”都應(yīng)被開(kāi)放性地解讀為參考所述要素、設(shè)備、部件、元件、步驟、等等的至少一個(gè)實(shí)例，除非以其它方式明確說(shuō)明。在線性至旋轉(zhuǎn)傳遞的應(yīng)用中描述的齒輪裝置的任何構(gòu)造或特征也可應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)至線性傳遞(反之亦然)。本文中公開(kāi)的任何方法的步驟不必以公開(kāi)的確切順序執(zhí)行，除非明確說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明現(xiàn)在通過(guò)舉例的方式參照附圖進(jìn)行描述，其中：

圖1a是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的齒輪裝置的立體圖。圖1b和圖1c分別是圖1a中示出的齒輪裝置的側(cè)視圖和俯視圖。

圖2a是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的齒輪裝置的立體示意圖。圖2b和圖2d分別是圖2a中示出的齒輪裝置的側(cè)視圖，而圖2c是俯視圖。圖3a和圖3b是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的齒輪裝置的立體示意圖。圖3c和圖3e分別是圖3a和圖3b中示出的齒輪裝置的側(cè)視圖，而圖3d是俯視圖。

圖4a和圖4b至圖10a和圖10b是齒輪裝置的不同例示構(gòu)造的示意圖。針對(duì)每對(duì)a圖和b圖，圖a是俯視示意圖，而圖b是示意縱向截面。

圖11a至圖11c圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的齒輪裝置的齒條，其中圖11a是俯視圖，圖11b是縱向截面，而圖11c是橫截面。

圖12是圖示可用在根據(jù)本發(fā)明的齒輪裝置中的第一可彈性變形的固定裝置的立體圖。

圖13a至圖13c圖示了第二可彈性變形的固定裝置，其中圖13a是側(cè)視圖，圖13b是立體圖，而圖13c是縱向截面。

圖14a是第三可彈性變形的固定裝置的立體圖，并且圖14b是其橫截面立體圖。

圖15a至圖15f圖示了第四可彈性變形的固定裝置，其中圖15a是側(cè)視圖，圖15b是立體圖，而圖15c是其縱向截面。圖15c是第四固定裝置的細(xì)節(jié)的分解圖，圖15e是縱向截面，而圖15f是其立體圖。

圖16a至圖16c圖示了第五可彈性變形的固定裝置，其中圖16a是側(cè)視圖，圖16b是立體圖，而圖16c是其縱向截面。

圖17是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式的齒輪裝置的分解圖。

圖18是圖17中示出的齒輪裝置的細(xì)節(jié)的立體圖。

圖19是對(duì)應(yīng)于圖18中示出的細(xì)節(jié)的立體圖并且圖示了替代構(gòu)造。

圖20是對(duì)應(yīng)于圖18中示出的細(xì)節(jié)的立體圖并且圖示了另一替代構(gòu)造。

圖21是對(duì)應(yīng)于圖18中示出的細(xì)節(jié)的立體圖并且圖示了另一替代構(gòu)造。

圖22是圖示可彈性變形的固定裝置的細(xì)節(jié)的立體圖。

圖23是圖示另一可彈性變形的固定裝置的細(xì)節(jié)的立體圖。

圖24是圖示波浪能量轉(zhuǎn)換器的一部分的示意立體圖，其包括根據(jù)本發(fā)明的齒輪裝置。

圖25是圖示圖24中示出的波浪能量轉(zhuǎn)換器的放大細(xì)節(jié)的立體圖。

圖26a和圖26b分別是圖24中示出的波浪能量轉(zhuǎn)換器的細(xì)節(jié)的縱向截面立體圖和縱向截面。

圖27a至圖27c示意性地圖示了齒輪裝置的另一實(shí)施方式，其中圖27a是俯視圖，圖27b是沿著線b-b截取的截面，而圖27c是沿著圖27a中的線c-c截取的截面。

圖28a至圖28d示意性地圖示了齒輪裝置的另一實(shí)施方式，其中圖28a是俯視圖，圖28b是仰視圖，圖28c是對(duì)應(yīng)于28a的視圖，其中一些隱藏部件由虛線指示，而圖28d是穿過(guò)圖28a中示出的齒輪裝置的中心縱向截面。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在，將在下文中參照附圖更全面地描述本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的某些實(shí)施方式。然而，本發(fā)明可體現(xiàn)為許多不同的形式，并且不應(yīng)該被解釋為限于本文中闡述的實(shí)施方式；相反，這些實(shí)施方式通過(guò)舉例的方式來(lái)提供，使得本公開(kāi)將透徹而完整，并且將本發(fā)明的范圍完全傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。貫穿說(shuō)明書(shū)，相同的附圖標(biāo)記表示相同的要素。

在該文件中，如果不以其它方式說(shuō)明，則使用術(shù)語(yǔ)和表達(dá)的以下定義：小齒輪(pinion)意指與可往復(fù)運(yùn)動(dòng)齒條的齒側(cè)嚙合的嵌齒輪。一級(jí)齒輪(primary gear)是借助軸連接到小齒輪的嵌齒輪。二級(jí)齒輪(secondary gear)是與一級(jí)齒輪嚙合的嵌齒輪。三級(jí)齒輪(tertiary gear)是借助軸連接到二級(jí)齒輪的嵌齒輪。四級(jí)齒輪(quaternary gear)是與三級(jí)齒輪嚙合的嵌齒輪。五級(jí)齒輪(quinary gear)是借助軸連接到四級(jí)齒輪的嵌齒輪。六級(jí)齒輪(senary gear)是與五級(jí)齒輪嚙合的嵌齒輪，等等。

圖1a至圖1c圖示了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的齒輪裝置。該齒輪裝置包括齒條10，該齒條10具備縱向軸線A并且能沿著其縱向軸線A往復(fù)移位。齒條具備第一齒側(cè)11和第二齒側(cè)12。齒側(cè)11、12實(shí)質(zhì)上與縱向軸線A平行地延伸并且相對(duì)于彼此地相互布置。在圖示的示例中，所述齒是直齒，即垂直于縱向軸線A延伸。然而，齒條還可設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)斜齒齒側(cè)。

齒條10還具備與縱向軸線A平行延伸的第三側(cè)13和第四側(cè)14。第三側(cè)13和第四側(cè)垂直于第一齒側(cè)11和第二齒側(cè)12相互地相對(duì)于彼此相反布置。齒條10由此具備大致矩形橫截面。

兩個(gè)導(dǎo)板15、16與齒條10的第三側(cè)13和第四側(cè)14平行地布置，用于在垂直于第三側(cè)13和第四側(cè)14的方向上引導(dǎo)齒條的運(yùn)動(dòng)。

兩個(gè)第一小齒輪20'布置在齒條的第一齒側(cè)11處。第一小齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線垂直于齒條10的縱向軸線A。第一小齒輪20'與齒條10的第一齒側(cè)11嚙合。每個(gè)第一小齒輪20'均與第一一級(jí)齒輪30'連接，該第一一級(jí)齒輪30'布置在相應(yīng)第一小齒輪20'的第一軸向側(cè)。第一小齒輪20'借助固定裝置40固定到相應(yīng)的第一一級(jí)齒輪30'，這允許相應(yīng)的第一小齒輪20'與第一一級(jí)齒輪30'之間的有限的相對(duì)彈回旋轉(zhuǎn)。固定裝置40將在下面更詳細(xì)地解釋。

在第一小齒輪20'的第二軸向側(cè)，每個(gè)第一小齒輪20'均連接到第二一級(jí)齒輪30”。另外，該連接借助固定裝置40完成，這允許第一小齒輪20'與相應(yīng)的第二一級(jí)齒輪30”之間的有限相對(duì)旋轉(zhuǎn)。

兩個(gè)第二小齒輪20”(在圖1a至圖1c中僅一個(gè)可見(jiàn))布置在齒條10的第二齒側(cè)12處。第二小齒輪20”的旋轉(zhuǎn)軸線垂直于齒條10的縱向軸線A。第二小齒輪20”與齒條10的第二齒側(cè)12嚙合。每個(gè)第二小齒輪20”均連接到第一一級(jí)齒輪30'，該第一一級(jí)齒輪30'布置在相應(yīng)的第二小齒輪20”的第一軸向側(cè)。另外，第二小齒輪20”借助固定裝置40固定到相應(yīng)的第一一級(jí)齒輪30'，這允許相應(yīng)的第二小齒輪20”與第一一級(jí)齒輪30'之間的有限相對(duì)彈回旋轉(zhuǎn)。

在第二小齒輪20”的第二軸向側(cè)，每個(gè)第二小齒輪20”均連接到第二一級(jí)齒輪30”。另外，該連接借助固定裝置40完成，這允許第二小齒輪20”與相應(yīng)的第二一級(jí)齒輪30”之間的有限相對(duì)旋轉(zhuǎn)。

第一小齒輪20'和第二小齒輪20”成對(duì)地布置，使得一個(gè)第一小齒輪20'和對(duì)應(yīng)的第二小齒輪20”在齒條10的第一齒側(cè)11和第二齒側(cè)12的正交方向上對(duì)準(zhǔn)。第一小齒輪20'和第二小齒輪20”都具有相同的直徑和模塊。另外，第一一級(jí)齒輪30'和第二一級(jí)齒輪30”都具有相同的直徑和模塊。一級(jí)齒輪30'、30”的直徑大于小齒輪20'、20”的直徑。相對(duì)于齒條10的第一齒側(cè)11和第二齒側(cè)之間的寬度來(lái)選擇小齒輪和齒輪的直徑，使得針對(duì)每對(duì)第一小齒輪20'和第二小齒輪20”，第一一級(jí)齒輪30'在齒條10的第一齒側(cè)11外側(cè)彼此嚙合。相應(yīng)地，每對(duì)第一小齒輪20'和第二小齒輪20”的第二一級(jí)齒輪30”在齒條10的第二齒側(cè)12外側(cè)彼此嚙合。

連接到相應(yīng)第一小齒輪20'的兩個(gè)第一一級(jí)齒輪30'進(jìn)一步與同一個(gè)第一二級(jí)齒輪50'嚙合。相應(yīng)地，連接到相應(yīng)第二小齒輪20”的兩個(gè)第二一級(jí)齒輪30”與同一個(gè)第二二級(jí)齒輪50”嚙合。第一二級(jí)齒輪50'固定到具有第一軸端61'的第一輸出或輸入軸60'，該第一軸端61'遠(yuǎn)離齒條10布置在齒條10的第一齒側(cè)11外側(cè)。第二二級(jí)齒輪50”固定到具有第一軸端61”的第二輸出或輸入軸60”，該第一軸端61”遠(yuǎn)離齒條10布置在齒條10的第二齒側(cè)12外側(cè)。

齒輪裝置還包括若干軸承70，通過(guò)該軸承70將小齒輪20'、20”、一級(jí)齒輪30'、30、二級(jí)齒輪50'、50”和輸出或輸入軸60'、60”軸頸連接到齒輪殼體(未示出)。

在根據(jù)該第一實(shí)施方式的齒輪裝置里，第一小齒輪20'和第二小齒輪20”都經(jīng)由第一一級(jí)齒輪30'和第一三級(jí)齒輪50'機(jī)械地連接到第一輸出或輸入軸60'。第一小齒輪20'和第二小齒輪20”也都經(jīng)由第二一級(jí)齒輪30”和第二三級(jí)齒輪50”機(jī)械地連接到第二輸出或輸入軸60”。由此，所有第一一級(jí)齒輪30'也都機(jī)械地連接到第一輸出或輸入軸60'，并且所有第二一級(jí)齒輪30”都機(jī)械地連接到第二輸出或輸入軸60”。

在齒輪裝置用于將施加到齒條10的線性運(yùn)動(dòng)或力轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或扭矩的情況下，第一輸出或輸入軸60'和第二輸出或輸入軸60”均形成輸出軸。當(dāng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或扭矩將被轉(zhuǎn)化為線性運(yùn)動(dòng)或力時(shí)，第一輸出或輸入軸60'和第二輸出或輸入軸60”均形成輸入軸。

因?yàn)榈谝恍↓X輪20'和第二小齒輪20”都機(jī)械地連接到相同的輸出或輸入軸60'、60”，所以齒輪裝置總體構(gòu)成超定系統(tǒng)。然而，上述涉及這樣的超定系統(tǒng)的問(wèn)題通過(guò)可彈性變形的固定裝置40來(lái)消除或至少減少，這允許小齒輪20'、20”與一級(jí)齒輪30'、30”之間有限彈性的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。這些固定裝置40允許每個(gè)小齒輪20'、20”各自調(diào)整其與齒條10的齒側(cè)11、12的接合，使得齒輪裝置所傳遞的載荷被均勻分布到小齒輪20'、20”和齒側(cè)11、12的同時(shí)接合的所有齒面。通過(guò)這種手段，所有齒面的磨損將實(shí)質(zhì)上相同，由此小齒輪20'、20”可將尺寸設(shè)計(jì)成具有減小的安全余量。這又導(dǎo)致小齒輪20'、20”由此還有一級(jí)齒輪30'、30”和三級(jí)齒輪50'、50可能給予比以其它方式所需尺寸更小的尺寸，使得所有載荷與體積和重量之比可顯著減小。

由固定裝置40實(shí)現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)彈性還有助于通過(guò)齒條10的抵消在其縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間將由齒輪產(chǎn)生在變速箱中的側(cè)向力減少到最小值。由于齒條10的任何不規(guī)則形式，齒條10在垂直于相應(yīng)齒側(cè)11、12的大致方向上施加到小齒輪的力可能在縱向移動(dòng)齒條期間改變得非常小。然而，所施加力的這種改變通過(guò)小齒輪20'、20”各自調(diào)整其與齒條10的接合的能力來(lái)吸收。通過(guò)這種手段，可以將第一小齒輪20'和第二小齒輪20”用作在垂直于第一齒側(cè)11和第二齒側(cè)12的橫向方向上引導(dǎo)齒條10的唯一手段。

然而，如果齒條沿著其縱向延伸具備相當(dāng)大的不規(guī)則形狀，或者如果齒條嚴(yán)重彎曲，則存在的風(fēng)險(xiǎn)是，一些或所有小齒輪20'、20”偶然將相對(duì)于其相應(yīng)一級(jí)齒輪30'、30”到達(dá)其最大旋轉(zhuǎn)。然后，扭轉(zhuǎn)柔性可被認(rèn)為走出低谷。如果發(fā)生這種情況，則可彈性變形的固定裝置40將不能補(bǔ)償齒輪系統(tǒng)的超定，使得齒面的磨損可能增加。在這樣的應(yīng)用里，可適當(dāng)為齒條布置附加引導(dǎo)元件(未示出)，該元件限制齒條的彎曲以及齒條在垂直于齒條10的齒側(cè)11、12的方向上的橫向運(yùn)動(dòng)。

圖2a至圖2d圖示了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的齒輪裝置。在該實(shí)施方式中，齒輪裝置包括齒條10，該齒條10具有第一齒側(cè)11和第二齒側(cè)。齒條10具有大致矩形的橫截面，并且進(jìn)一步具備對(duì)置的第三側(cè)13和第四側(cè)14。

兩個(gè)第一小齒輪20'與第一齒側(cè)11嚙合，并且兩個(gè)第二小齒輪20”與第二齒側(cè)12嚙合。第一小齒輪20'和第二小齒輪20”均在第一軸向端處固定到第一一級(jí)齒輪30'。每個(gè)一級(jí)齒輪均借助可彈性變形的固定裝置41固定到相應(yīng)的小齒輪20'、20”，這允許一級(jí)齒輪30'與相應(yīng)的小齒輪20'、20”之間的有限彈性的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。小齒輪20'、20”和一級(jí)齒輪30'成對(duì)地布置，使得每對(duì)均包括共同對(duì)準(zhǔn)垂直于第一齒側(cè)11和第二齒側(cè)12的法線的第一小齒輪20'和第二小齒輪20”，及其相應(yīng)一級(jí)齒輪30'，并且使得每對(duì)一級(jí)齒輪30'彼此嚙合。

二級(jí)齒輪50'以可旋轉(zhuǎn)的方式布置在固定到相應(yīng)第二小齒輪20'的兩個(gè)一級(jí)齒輪30'之間并且與這兩個(gè)一級(jí)齒輪30'嚙合。二級(jí)齒輪50'固定到輸出或輸入軸60。輸出或輸入軸60具備：大體布置在齒條10的第三側(cè)13外側(cè)的第一軸端61；以及大體布置在齒條10的第四側(cè)14外側(cè)的第二軸端62。

通過(guò)該齒輪裝置，由齒輪裝置傳遞的總載荷被分布在所有第一小齒輪20'與第二小齒輪20”之間?？蓮椥宰冃蔚墓潭ㄑb置41將增強(qiáng)載荷在小齒輪20'、20”和齒條齒側(cè)11、12的同時(shí)接合的所有齒面的分布。

在齒輪裝置用于將齒條的傳入的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為輸出或輸入軸60的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的情況下，該軸60形成輸出軸。諸如發(fā)電機(jī)(未示出)的負(fù)載可連接到每個(gè)軸端61、62。優(yōu)選地，發(fā)電機(jī)借助布置在相應(yīng)軸端61、62與發(fā)電機(jī)之間的相應(yīng)自由輪(未示出)連接到相應(yīng)軸端61、62。第一自由輪被布置成在軸60的第一旋轉(zhuǎn)方向上傳輸軸60的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且在第二相反旋轉(zhuǎn)方向上軸旋轉(zhuǎn)期間自由旋轉(zhuǎn)。第二自由輪被布置成使之在第二旋轉(zhuǎn)方向上傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并且在第一旋轉(zhuǎn)方向上自由旋轉(zhuǎn)。通過(guò)這種手段，小齒輪20'、20”和一級(jí)齒輪30'都在齒條10的兩個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間均勻地參與從齒條10到發(fā)電機(jī)的載荷傳遞。

這造成如下優(yōu)點(diǎn)：小齒輪20'、20”和一級(jí)齒輪30'都參與所有載荷傳遞，由此這些部件的尺寸可減小。另外，通過(guò)這樣的裝置，所有接合齒面都將被均勻磨損。

上述且在圖1a至圖1c和圖2a至圖2d中圖示的齒輪裝置的第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式分別可被認(rèn)為構(gòu)成單級(jí)齒輪裝置。

圖3a至圖3e圖示了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的齒輪裝置。該齒輪裝置可被認(rèn)為構(gòu)成兩級(jí)齒輪裝置。

圖3a至圖3e中示出的兩級(jí)齒輪裝置包括具有大致矩形橫截面的齒條10。齒條10具備對(duì)置的第一齒側(cè)11和第二齒側(cè)12以及對(duì)置的第三無(wú)齒側(cè)13和第四無(wú)齒側(cè)14。齒輪裝置可基本上被認(rèn)為包括圖2a至圖2d中圖示類型的兩個(gè)齒輪裝置。齒輪裝置包括與第一齒側(cè)11嚙合的四個(gè)第一小齒輪20'，并且包括與第二齒側(cè)12嚙合的四個(gè)第二小齒輪20”。每個(gè)小齒輪20'、20”均在對(duì)應(yīng)軸向端處借助可彈性變形的固定裝置42連接到一級(jí)齒輪30'，這允許一級(jí)齒輪30'與相應(yīng)的小齒輪20'、20”之間有限彈性的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。小齒輪20'、20”成對(duì)地布置，使得每對(duì)均包括沿著垂直于齒條10的齒側(cè)11、12的相應(yīng)線對(duì)準(zhǔn)的第一小齒輪20'和第二小齒輪20”。連接到每對(duì)的相應(yīng)第一小齒輪20'或第二小齒輪20”的一級(jí)齒輪30'彼此嚙合。齒輪裝置由此包括四對(duì)小齒輪和一級(jí)齒輪組件，其中每對(duì)的一級(jí)齒輪30'均彼此嚙合。

齒輪裝置進(jìn)一步包括兩個(gè)二級(jí)齒輪50'。二級(jí)齒輪50'被布置成使得每個(gè)二級(jí)齒輪50'均與借助固定裝置42連接到相應(yīng)第二小齒輪20”的兩個(gè)一級(jí)齒輪30'嚙合。每個(gè)二級(jí)齒輪50'均借助二級(jí)齒輪軸71連接到三級(jí)齒輪75。齒輪軸71橫跨齒條10延伸，使得二級(jí)齒輪50'大體布置在齒條的第三側(cè)外側(cè)，而三級(jí)齒輪75大體布置在齒條10的第四側(cè)14外側(cè)。通過(guò)這種手段可以實(shí)現(xiàn)齒輪裝置關(guān)于齒條的縱向軸線的增加對(duì)稱性。

四級(jí)齒輪85大體布置在兩個(gè)三級(jí)齒輪75之間并且與兩個(gè)三級(jí)齒輪75嚙合。四級(jí)齒輪85固定到具備第一軸端61和第二軸端62的輸出或輸入軸60。軸端61、62大體布置在齒條10的對(duì)置無(wú)齒側(cè)的外側(cè)，并且可連接到相應(yīng)負(fù)載或驅(qū)動(dòng)元件(未示出)。

該齒輪裝置由此構(gòu)成兩級(jí)齒輪裝置，其中由裝置傳遞的載荷被均勻分布在所有八個(gè)小齒輪20'、20”與所有八個(gè)一級(jí)齒輪30'之間。由此，該實(shí)施方式可在重載荷被傳遞并期望保持小齒輪20'、30”和一級(jí)齒輪30'的尺寸較小時(shí)使用。一級(jí)齒輪30'與二級(jí)齒輪50'之間的直徑差構(gòu)成第一齒輪級(jí)，并且三級(jí)齒輪75與四級(jí)齒輪85之間的直徑差構(gòu)成第二齒輪級(jí)。通過(guò)改變這些直徑差，可以實(shí)現(xiàn)各種傳動(dòng)比。

在圖3a至圖3e中示出的實(shí)施方式中，所有八個(gè)一級(jí)齒輪都借助可彈性變形的固定裝置連接到相應(yīng)的第一或第二小齒輪。然而，六個(gè)一級(jí)齒輪相對(duì)于其小齒輪以扭轉(zhuǎn)柔性的方式布置是足夠的。在這樣的情況下，向每個(gè)二級(jí)齒輪傳遞扭矩的四個(gè)一級(jí)齒輪中的三個(gè)應(yīng)該借助可彈性變形的固定裝置固定到其小齒輪。

圖1a至圖1c和圖3a至圖3e中示出的實(shí)施方式還可以組合。在圖中未示出的實(shí)施方式中，齒輪裝置包括八個(gè)小齒輪，這八個(gè)小齒輪被分成與齒條的第一齒側(cè)嚙合的四個(gè)第一小齒輪，以及與齒條的第二齒側(cè)嚙合的四個(gè)第二小齒輪。每個(gè)第一小齒輪和第二小齒輪均被固定到布置在第一小齒輪和第二小齒輪的第一軸向側(cè)的第一一級(jí)齒輪。

每個(gè)第一小齒輪和第二小齒輪均還固定到布置在第一小齒輪和第二小齒輪的第二軸向側(cè)的第二一級(jí)齒輪。正如圖3a至圖3e，小齒輪成對(duì)地布置，使得每對(duì)均包括沿著齒條齒側(cè)的法線對(duì)準(zhǔn)的第一小齒輪和第二小齒輪。該齒輪裝置進(jìn)一步包括兩個(gè)第一二級(jí)齒輪，這兩個(gè)第一二級(jí)齒輪均與固定到相應(yīng)第一小齒輪的兩個(gè)第一一級(jí)齒輪嚙合。兩個(gè)第二二級(jí)齒輪被布置成使得每個(gè)二級(jí)齒輪均與固定到相應(yīng)第二小齒輪的兩個(gè)第二一級(jí)齒輪嚙合。每個(gè)第一二級(jí)齒輪均經(jīng)由一軸連接到相應(yīng)第一三級(jí)齒輪，并且每個(gè)第二二級(jí)齒輪均經(jīng)由一軸連接到第二三級(jí)齒輪。兩個(gè)第一三級(jí)齒輪與一第一四級(jí)齒輪嚙合，并且兩個(gè)第二三級(jí)齒輪與一第二四級(jí)齒輪嚙合。以這種方式，齒輪裝置形成包括八個(gè)小齒輪、十六個(gè)一級(jí)齒輪、四個(gè)二級(jí)齒輪、四個(gè)三級(jí)齒輪和兩個(gè)四級(jí)齒輪的對(duì)稱齒輪裝置，其中載荷在八個(gè)小齒輪之間分布，其中四個(gè)小齒輪與齒條的一個(gè)齒側(cè)嚙合，并且四個(gè)小齒輪與齒條的另一齒側(cè)嚙合。

所有一級(jí)齒輪都可借助可彈性變形的固定裝置固定到其相應(yīng)的小齒輪。然而，即使僅十二個(gè)一級(jí)齒輪借助可彈性變形的固定裝置連接到其相應(yīng)的小齒輪，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)也可令人滿意地實(shí)現(xiàn)。在這樣的情況下，向每個(gè)二級(jí)齒輪傳遞扭矩的四個(gè)一級(jí)齒輪中的三個(gè)應(yīng)該借助可彈性變形的固定裝置固定到其小齒輪。

根據(jù)該齒輪裝置的第一變型，兩個(gè)四級(jí)齒輪連接到同一個(gè)輸出或輸入軸。輸出或輸入軸可包括連接到旋轉(zhuǎn)負(fù)載或旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)元件(諸如馬達(dá))的一個(gè)或兩個(gè)軸端。根據(jù)第二變型，每個(gè)四級(jí)齒輪均可連接到相應(yīng)旋轉(zhuǎn)負(fù)載或旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)元件。圖4a至圖4b到圖10a至圖10b是圖示本發(fā)明的齒輪裝置的一些其它實(shí)施方式的基本原理的示意圖。對(duì)于每個(gè)圖標(biāo)，圖a是對(duì)應(yīng)于圖1b的示意性側(cè)視圖，而圖b是在相應(yīng)圖a的線b-b處截取的橫截面。

圖4a和圖4b示意性地圖示了一個(gè)非常簡(jiǎn)單的實(shí)施方式，并且包括相當(dāng)少的部件。齒輪裝置包括能沿著其縱向軸線往復(fù)移動(dòng)的齒條110。齒條110具備第一齒側(cè)(為齒側(cè)111)和無(wú)齒的第二側(cè)112。兩個(gè)第一小齒輪120'被布置成使得它們與第一齒側(cè)111嚙合。每個(gè)第一小齒輪均借助可彈性變形的固定裝置140連接到相應(yīng)的一級(jí)齒輪130'，這允許第一小齒輪120'與相應(yīng)一級(jí)齒輪130'之間的有限相對(duì)旋轉(zhuǎn)。每個(gè)第一小齒輪120'均旋轉(zhuǎn)地固定到相應(yīng)的第一軸121，并且每個(gè)一級(jí)齒輪130'均借助固定裝置140固定到相應(yīng)的第一軸121。

二級(jí)齒輪150布置在一級(jí)齒輪130'之間并且與兩個(gè)一級(jí)齒輪130'嚙合。如圖4b中看到的，一級(jí)齒輪130'和二級(jí)齒輪150布置在齒條下方。二級(jí)齒輪150固定到輸出或輸入軸160。輸出或輸入軸160延伸經(jīng)過(guò)齒條110并且具備第一軸端，如圖4b中看到的，該第一軸端布置在齒條110上方。齒輪裝置被容納在齒輪殼體200中。第一軸121和輸出或輸入軸160用軸承170軸頸連接到齒輪殼體200。

與先前描述的實(shí)施方式相反，該實(shí)施方式不包括布置在齒條的第二側(cè)處的任何第二小齒輪。相反在該實(shí)施方式中，一對(duì)側(cè)支撐構(gòu)件125布置在齒條110的無(wú)齒第二側(cè)112處并且與齒條110的無(wú)齒第二側(cè)112支撐接觸。每個(gè)側(cè)支撐構(gòu)件125均沿著垂直于第一齒側(cè)111和第二無(wú)齒側(cè)112的線與對(duì)應(yīng)的第一小齒輪120'對(duì)準(zhǔn)。在齒條110的往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間，側(cè)支撐構(gòu)件125在遠(yuǎn)離第二無(wú)齒側(cè)112的正交方向上以支撐的方式引導(dǎo)齒條110。

如先前的實(shí)施方式中，第一小齒輪120'充當(dāng)齒條在遠(yuǎn)離齒條110的第一齒側(cè)111的正交方向上的引導(dǎo)元件。鑒于借助固定裝置140實(shí)現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)柔性，齒條110朝向第一小齒輪120'的某一些移動(dòng)以及形狀不規(guī)則可被扭轉(zhuǎn)柔性吸收，從而促進(jìn)齒條110的平滑往復(fù)延伸。該實(shí)施方式的側(cè)支撐構(gòu)件125將暴露至比用在雙面應(yīng)用中的任何附加引導(dǎo)元件顯著更高的力，其中與齒條的相反側(cè)嚙合的第一小齒輪和第二小齒輪吸收了橫向力的重要部分。

在圖5a至圖5b圖示的實(shí)施方式中，齒條110具備第一齒側(cè)111和第二無(wú)齒側(cè)112，該第二無(wú)齒側(cè)112被布置成與第一齒側(cè)111相反。三個(gè)第一小齒輪120'布置成與第一齒側(cè)111嚙合接觸。兩個(gè)最外第一小齒輪120'與相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)側(cè)支撐構(gòu)件125協(xié)作，以上述參照?qǐng)D4a和圖4b的對(duì)應(yīng)方式在橫向方向上引導(dǎo)并支撐齒條。

每個(gè)第一小齒輪120均借助相應(yīng)的第一軸121和相應(yīng)的可彈性變形的固定裝置140連接到相應(yīng)的一級(jí)齒輪130'，這允許第一小齒輪120'與相應(yīng)一級(jí)齒輪130'之間的有限相對(duì)旋轉(zhuǎn)。二級(jí)齒輪150布置在每個(gè)一級(jí)齒輪130'之間，使得每個(gè)二級(jí)齒輪均與兩個(gè)相鄰的一級(jí)齒輪130'嚙合。每個(gè)二級(jí)齒輪150均固定到輸出或輸入軸160。兩個(gè)輸出或輸入軸160延伸經(jīng)過(guò)齒條110并且具備相應(yīng)的軸端161，如圖5a中看到的，該軸端161布置在齒條110上方。該齒輪裝置由此包括兩個(gè)輸出或輸入軸160，該輸出或輸入軸160可連接到相應(yīng)或共同的載荷或驅(qū)動(dòng)元件(未示出)。

在圖6a至圖6b圖示的實(shí)施方式中，齒條110具備第一齒側(cè)111和第二無(wú)齒側(cè)。正如上文參照?qǐng)D4a至圖4b和圖5a至圖5b描述的，齒條110借助兩個(gè)第一小齒輪120'和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的側(cè)支撐構(gòu)件125在橫向方向上被引導(dǎo)并支撐。

齒輪裝置包括與齒條110的齒側(cè)111嚙合的四個(gè)第一小齒輪120'。每個(gè)第一小齒輪120均借助相應(yīng)的第一軸121和相應(yīng)可彈性變形的固定裝置140連接到相應(yīng)的一級(jí)齒輪130'，這允許第一小齒輪120'與相應(yīng)的一級(jí)齒輪130'之間的有限相對(duì)旋轉(zhuǎn)。如圖6b中看到的，二級(jí)齒輪布置在齒條110下方。二級(jí)齒輪150布置在每個(gè)一級(jí)齒輪130'之間，使得每個(gè)二級(jí)齒輪均與兩個(gè)相鄰的一級(jí)齒輪130'嚙合。兩個(gè)最外二級(jí)齒輪150固定到相應(yīng)的齒輪軸131，該齒輪軸131用軸承軸頸連接到殼體200。居中布置的第二齒輪旋轉(zhuǎn)地固定到輸出或輸入軸160，該輸出或輸入軸160從中央二級(jí)齒輪130'延伸經(jīng)過(guò)齒條，并且在齒條110上方具備可能連接到負(fù)載或驅(qū)動(dòng)元件(未示出)的軸端。在該實(shí)施方式中，固定到齒輪軸131的二級(jí)齒輪130'充當(dāng)驅(qū)動(dòng)器，將扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從最外一級(jí)齒輪130'傳遞到相應(yīng)一個(gè)最內(nèi)一級(jí)齒輪130'(反之亦然)。最內(nèi)一級(jí)齒輪130'又將扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到輸出或輸入軸160，或者從輸出或輸入軸160傳遞扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由此在該實(shí)施方式中，載荷在與齒條的單個(gè)齒側(cè)111嚙合的四個(gè)小齒輪120'間分割，并且齒輪裝置可用于將力或扭矩和運(yùn)動(dòng)在單個(gè)齒條110與單個(gè)輸出或輸入軸160之間傳遞。

在圖7a至圖7b圖示的實(shí)施方式中，齒輪裝置包括齒條210，該齒條210具備第一齒側(cè)211和布置成與第一齒側(cè)211相反的第二齒側(cè)212。兩個(gè)第一小齒輪220'與第一齒側(cè)211嚙合，并且兩個(gè)第二小齒輪220”與第二齒側(cè)212嚙合。第一小齒輪220'和第二小齒輪220”被布置成如上文參照?qǐng)D2a至圖2d中圖示的實(shí)施方式描述地引導(dǎo)齒條。圖7a至圖7b中圖示的實(shí)施方式的功能和工作原理還對(duì)應(yīng)于圖2a至圖2d中示出的實(shí)施方式，除了圖7a至圖7b中圖示的實(shí)施方式的輸出或輸入軸僅具有可連接到負(fù)載或驅(qū)動(dòng)元件的一個(gè)軸端。因此，該實(shí)施方式在此未更具體地描述。

在圖8a至圖8b圖示的實(shí)施方式中，齒條210具備第一齒側(cè)211和第二齒側(cè)212。四個(gè)第一小齒輪220'與第一齒側(cè)211嚙合，并且四個(gè)第二小齒輪220”與第二齒側(cè)212嚙合。第一小齒輪220'和第二小齒輪220”成對(duì)地布置，使得每對(duì)第一小齒輪和第二小齒輪均沿著第一齒側(cè)和第二齒側(cè)的法線對(duì)準(zhǔn)。每個(gè)第一小齒輪220'和第二小齒輪220”均借助可彈性變形的固定裝置240固定到相應(yīng)的一級(jí)齒輪230'。所有一級(jí)齒輪230'布置在相應(yīng)第一小齒輪和第二小齒輪的對(duì)應(yīng)軸向側(cè)，使得如圖8b中看到的，所有一級(jí)齒輪都布置在齒條210下方。每對(duì)第一小齒輪220'和第二小齒輪220”的一級(jí)齒輪230'彼此嚙合。二級(jí)齒輪250布置在借助固定裝置240連接到第一小齒輪220'的每個(gè)一級(jí)齒輪230'之間。每個(gè)二級(jí)齒輪250均與將它布置在其間的兩個(gè)相鄰一級(jí)齒輪230'嚙合。每個(gè)二級(jí)齒輪均旋轉(zhuǎn)地固定到相應(yīng)的輸出或輸入軸160。所有輸出或輸入軸160都延伸經(jīng)過(guò)齒條210并且具備可連接到負(fù)載或驅(qū)動(dòng)元件的相應(yīng)自由軸端161。因此，在該實(shí)施方式中，待傳遞的載荷被所有八個(gè)小齒輪220'、220”分割，并且齒輪裝置可用于在單個(gè)齒條與三個(gè)輸出或輸入軸160之間傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩或力。所有小齒輪220'、220”和所有一級(jí)齒輪230'都有助于將運(yùn)動(dòng)和力或扭矩傳遞到所有三個(gè)輸出或輸入軸160，或者從所有三個(gè)輸出或輸入軸160傳遞。

圖9a至圖9b中圖示的實(shí)施方式在很大程度上對(duì)應(yīng)于圖8a至圖8b中圖示的實(shí)施方式。差異僅在于，最外二級(jí)齒輪351并非旋轉(zhuǎn)地固定到輸出或輸入軸。相反，這兩個(gè)最外二級(jí)齒輪351固定到相應(yīng)的齒輪軸231并且與參照?qǐng)D6a至圖6b描述的內(nèi)容對(duì)應(yīng)地充當(dāng)驅(qū)動(dòng)器。在圖9a至圖9b圖示的實(shí)施方式中，所有的運(yùn)動(dòng)和扭矩或力都由此傳遞到單個(gè)輸出或輸入軸160或者從單個(gè)輸出或輸入軸160傳遞，并且處于該原因，該輸出或輸入軸圖示以比圖8a至圖8b中圖示的輸出或輸入軸更大的直徑。

圖10a至圖10b中圖示的實(shí)施方式又在很大程度上與圖3a至圖3e中圖示的實(shí)施方式對(duì)應(yīng)。在該實(shí)施方式中，齒輪裝置包括齒條510，該齒條510具有第一齒側(cè)511和第二齒側(cè)512。所述裝置進(jìn)一步包括四個(gè)第一小齒輪520'、四個(gè)第二小齒輪520”、八個(gè)一級(jí)齒輪530'、兩個(gè)二級(jí)齒輪550、兩個(gè)三級(jí)齒輪570和一個(gè)四級(jí)齒輪580，該四級(jí)齒輪580旋轉(zhuǎn)地固定到具備第一軸端561和第二軸端562的輸出或輸入軸560。主要布置和運(yùn)作對(duì)應(yīng)于參照?qǐng)D3a至圖3e的描述內(nèi)容，并且在此不進(jìn)一步詳細(xì)地描述。

然而，圖10a至圖10b中圖示的實(shí)施方式不同之處在于，其包括用于限制齒條的橫向運(yùn)動(dòng)的附加元件。這些元件進(jìn)一步詳細(xì)地圖示在圖11a至圖11c中。齒條510具備兩個(gè)縱向溝槽515，在齒條的每個(gè)上側(cè)513和下側(cè)514中布置一個(gè)。齒條的上側(cè)513和下側(cè)514指的是相互平行且正交于橫向第一側(cè)511和第二側(cè)512(如圖11c中示出)的側(cè)。然而，取決于齒輪裝置的取向，齒條可在使用中不同地取向，使得側(cè)513和514不會(huì)事實(shí)上形成上端下側(cè)。齒輪殼體500設(shè)置有三對(duì)線性引導(dǎo)元件，其采取突出軸凸501的形式。每個(gè)軸凸501均固定到齒輪殼體并且延伸到相應(yīng)的溝槽515中。軸凸501中的三個(gè)由此接收在布置于上側(cè)513中的溝槽515之中，并且三個(gè)軸凸501接收在布置于下側(cè)514中的溝槽515之中。通過(guò)軸凸501的側(cè)面與溝槽515的對(duì)應(yīng)壁之間的接觸，齒條在垂直于齒條的第一側(cè)511和第二側(cè)512的橫向方向上被引導(dǎo)。在圖10a和圖11a至圖11c示出的實(shí)施方式中，軸凸501以緊密配合被接收在溝槽515中，使得精確引導(dǎo)得以實(shí)現(xiàn)。然而，還可以為軸凸在溝槽中布置一定的游隙。通過(guò)這種手段，線性引導(dǎo)元件將形成一種終端止擋，這允許齒條的某些有限橫向運(yùn)動(dòng)。在兩個(gè)替代例中，通過(guò)上述小齒輪的扭轉(zhuǎn)柔性實(shí)現(xiàn)的齒條的橫向引導(dǎo)將大大減少由線性引導(dǎo)元件(即軸凸501和溝槽501的壁)吸收所需要的橫向力。

圖27a至圖27c示意性地圖示了齒輪裝置的另一實(shí)施方式。在此，齒輪裝置包括雙面齒條610。兩個(gè)第一小齒輪620'與齒條610的第一齒側(cè)嚙合，并且兩個(gè)第二小齒輪620”與相反于第一齒側(cè)的第二齒側(cè)嚙合。在該實(shí)施方式中，第一小齒輪620'未沿著法線與相應(yīng)第二小齒輪620”對(duì)準(zhǔn)。相反，第一小齒輪620'沿著齒條610的縱向方向相對(duì)于第二小齒輪620”稍微移位。每個(gè)第一小齒輪和第二小齒輪均固定到布置在小齒輪的第一軸向側(cè)的第一一級(jí)齒輪630'，并且固定到布置在小齒輪的第二軸向側(cè)的第二一級(jí)齒輪630”。固定到第一小齒輪的每個(gè)第一一級(jí)齒輪630'均與固定到第二小齒輪的第一一級(jí)齒輪嚙合，并且固定到第一小齒輪的每個(gè)第二一級(jí)齒輪均與固定到第二小齒輪的第二一級(jí)齒輪嚙合。

第一二級(jí)齒輪650'被布置成使之與固定到第一小齒輪620'的第一一級(jí)齒輪630'嚙合，并且與固定到第二小齒輪的第一一級(jí)齒輪630'嚙合。第二二級(jí)齒輪650”相應(yīng)地布置成使之與固定到第一小齒輪620'的第二一級(jí)齒輪630”嚙合，并且與固定到第二小齒輪620”的第二一級(jí)齒輪630”嚙合。每個(gè)二級(jí)齒輪650'、650”均固定到相應(yīng)的輸出或輸入軸660'、660”，該輸出或輸入軸660'、660”可連接到相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)負(fù)載或驅(qū)動(dòng)元件690'、690”。

至少第一一級(jí)齒輪中的三個(gè)和第二一級(jí)齒輪中的三個(gè)借助可彈性變形的固定裝置固定到相應(yīng)的小齒輪。

如圖27a中最佳看到的，該裝置導(dǎo)致Z形嚙合構(gòu)造，其中如圖27a中看到的，左上二級(jí)齒輪與右上二級(jí)齒輪嚙合，右上二級(jí)齒輪又在齒條上與第二二級(jí)齒輪嚙合。第二二級(jí)齒輪進(jìn)一步與左下二級(jí)齒輪嚙合，左下二級(jí)齒輪同樣還與右下二級(jí)齒輪嚙合。對(duì)應(yīng)的Z形嚙合構(gòu)造還由第一一級(jí)齒輪和第一二級(jí)齒輪形成。

通過(guò)這種手段，每個(gè)輸出或輸入軸的載荷被均勻分布到所有四個(gè)小齒輪。另外，鑒于第一小齒輪與第二小齒輪之間的相對(duì)縱向位移，一級(jí)齒輪的直徑可增加而不干擾相鄰的一級(jí)齒輪。所述相對(duì)位移越大，越可以增加一級(jí)齒輪的直徑。這反過(guò)來(lái)得到的優(yōu)點(diǎn)是，齒輪裝置的更大的總傳動(dòng)比可在有限的齒輪級(jí)數(shù)下實(shí)現(xiàn)。此外，一級(jí)齒輪的直徑增加方便布置可靠彈性柔性的固定裝置(或整合有相應(yīng)的一級(jí)齒輪)。還增強(qiáng)了提供較大扭轉(zhuǎn)柔性的可能性并且允許以高的準(zhǔn)確性進(jìn)行更大的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。

齒輪裝置的另一實(shí)施方式示意性地圖示在圖28a至圖28d中。在該實(shí)施方式中，齒條710設(shè)置有第一齒側(cè)和第二齒側(cè)。兩個(gè)第一小齒輪720'與第一齒側(cè)嚙合，并且兩個(gè)第二小齒輪720”與第二齒側(cè)嚙合。

如圖28a和圖28c中看到的，在齒條610上方，一個(gè)第一小齒輪固定到布置在所述小齒輪的第一軸向側(cè)的第一一級(jí)齒輪。另一個(gè)第一小齒輪在小齒輪的軸向側(cè)(對(duì)應(yīng)于相對(duì)于設(shè)置有第一一級(jí)齒輪的小齒輪的第二軸向側(cè))固定到第二一級(jí)齒輪，使得第二一級(jí)齒輪布置在齒條610下方。以對(duì)應(yīng)的方式，一個(gè)第二小齒輪720”固定到布置在齒條上方的第一一級(jí)齒輪730'，并且一個(gè)第二小齒輪720”固定到布置在齒條710下方的第二一級(jí)齒輪730”。第一二級(jí)齒輪705'布置在齒條710上方，使之與兩個(gè)第一一級(jí)齒輪730'嚙合，并且第二二級(jí)齒輪750”布置在齒條下方，使之與兩個(gè)第二一級(jí)齒輪730”嚙合。

第一二級(jí)齒輪750'固定到第一輸出或輸入軸760'，該第一輸出或輸入軸760'可連接到旋轉(zhuǎn)負(fù)載或驅(qū)動(dòng)元件790'。第二二級(jí)齒輪750”固定到第二輸出或輸入軸760”，該第二輸出或輸入軸760”可連接到第二旋轉(zhuǎn)負(fù)載或驅(qū)動(dòng)元件790”。

至少第一一級(jí)齒輪中的一個(gè)和第二一級(jí)齒輪中的一個(gè)借助上述可彈性變形的固定裝置連接到其相應(yīng)的小齒輪。

該實(shí)施方式由此提供了節(jié)省空間的齒輪裝置，其包括數(shù)目相當(dāng)少的構(gòu)成部件。

圖17至圖21b圖示了布置線性引導(dǎo)元件的替代方式。圖17是齒輪裝置大體對(duì)應(yīng)于圖3a至圖3b中示出的齒輪裝置時(shí)的分解圖。然而，在圖17中，還圖示了齒輪殼體和線性引導(dǎo)元件。該齒輪裝置由此包括齒輪殼體1200，該齒輪殼體1200包括由鑄鐵形成的整塊主體12001。齒輪殼體還包括緊固到主體1201的上端下蓋板(未示出)?？v向延伸的中央齒條通道1202布置在主體1201中。具備第一齒側(cè)(隱藏)和第二齒側(cè)1012的齒條1010線性往復(fù)地接收在齒條通道1202中。主體1201設(shè)置有若干凹部1203，用于接收小齒輪和軸(設(shè)置有二級(jí)齒輪和三級(jí)齒輪)。更具體地，齒輪裝置包括與齒條1010的第一齒側(cè)嚙合的四個(gè)一級(jí)齒輪1020'，并且包括與齒條1010的第二齒側(cè)1012嚙合的四個(gè)第二小齒輪1020”。每個(gè)小齒輪1020'、1020”均借助相應(yīng)可彈性變形的固定裝置1042固定到相應(yīng)的一級(jí)齒輪1030'。一級(jí)齒輪1030'在齒條1010上成對(duì)地嚙合。兩個(gè)二級(jí)齒輪1050'嚙合，每個(gè)均與固定到相應(yīng)第二小齒輪1020”的兩個(gè)不同的一級(jí)齒輪1030'嚙合。每個(gè)二級(jí)齒輪1050'均借助相應(yīng)的二級(jí)齒輪軸1071旋轉(zhuǎn)地固定到相應(yīng)的三級(jí)齒輪1070。兩個(gè)三級(jí)齒輪1070與旋轉(zhuǎn)地固定到輸出或輸入軸1060的四級(jí)齒輪1080嚙合，該輸出或輸入軸1060具備第一軸端1061和第二軸端1062。如圖17中看到的，根據(jù)該實(shí)施方式，四級(jí)齒輪1080借助花鍵固定到輸出或輸入軸1060。

參照?qǐng)D17和圖18a至圖18b，根據(jù)該實(shí)施方式的線性引導(dǎo)元件包括上導(dǎo)桿1021和下導(dǎo)桿1022。每個(gè)導(dǎo)桿均縱向地沿著齒條1010的整個(gè)活動(dòng)長(zhǎng)度延伸，并且通過(guò)被接收在溝槽1023、1034(分別布置在齒條1010的上側(cè)面和下側(cè)面中)中而固定到齒條。上桿1021在齒條通道1202上方被接收在三個(gè)上引導(dǎo)構(gòu)件1221中，該上引導(dǎo)構(gòu)件1221沿縱向?qū)?zhǔn)并且被接收在布置在主體1201中的對(duì)應(yīng)上凹部1222之中。相應(yīng)地，下桿1022在齒條通道1202下方被接收在三個(gè)下引導(dǎo)構(gòu)件1225中，該下引導(dǎo)構(gòu)件1225沿縱向?qū)?zhǔn)并且被接收在布置在主體1201中的對(duì)應(yīng)下凹部1226之中。對(duì)于每對(duì)上凹部1222和下凹部1226，凹部的壁在單個(gè)加工操作中高精確地加工，使得上引導(dǎo)構(gòu)件1221和下引導(dǎo)構(gòu)件1225在被接收于相應(yīng)凹部中時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)。上引導(dǎo)構(gòu)件1221借助相應(yīng)的阻擋構(gòu)件1227進(jìn)一步維持在上凹部1222中，該阻擋構(gòu)件1227借助螺栓1228緊固到主體1201。

上引導(dǎo)構(gòu)件1221設(shè)置有縱向延伸的引導(dǎo)凹部1229。引導(dǎo)凹部1229的橫截面準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)于上導(dǎo)桿1021的橫截面，并且上導(dǎo)桿可縱向滑動(dòng)地被接收于上引導(dǎo)凹部1229中。相應(yīng)地，下引導(dǎo)構(gòu)件1225設(shè)置有縱向延伸的引導(dǎo)凹部1230。這些引導(dǎo)凹部1230的橫截面準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)于下導(dǎo)桿1022的橫截面，并且下導(dǎo)桿1022可縱向滑動(dòng)地被接收于下引導(dǎo)凹部1230中。

通過(guò)這種手段，齒條1010可在齒條通道1202中線性往復(fù)地移動(dòng)。上導(dǎo)桿1021和下導(dǎo)桿1022與對(duì)應(yīng)引導(dǎo)構(gòu)件1221、1225的引導(dǎo)凹部的滑動(dòng)接合確保齒條在正交于齒條1010的縱向軸線的所有方向上的準(zhǔn)確引導(dǎo)。在該構(gòu)造中，引導(dǎo)構(gòu)件還確保旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)。另外，由上述扭轉(zhuǎn)柔性的小齒輪實(shí)現(xiàn)的側(cè)向引導(dǎo)確保作用在導(dǎo)桿和引導(dǎo)構(gòu)件上的側(cè)向力被限制，由此增加整個(gè)裝置的使用壽命。通過(guò)在導(dǎo)桿1021、1022與引導(dǎo)構(gòu)件1221、1225之間布置一定的游隙，即通過(guò)使導(dǎo)桿的橫截面寬度稍微小于引導(dǎo)凹部1229、1230的橫截面寬度，可以允許側(cè)向方向有一定的游隙。通過(guò)這種手段，引導(dǎo)構(gòu)件1221、1225將充當(dāng)止擋件，僅允許齒條1010一些有限的側(cè)向移動(dòng)。

圖19a至圖19b圖示了布置線性引導(dǎo)元件的替代方式。圖19a至圖19b中示出的截面對(duì)應(yīng)于圖18a至圖18b中示出的截面。在該實(shí)施方式中，齒條2010設(shè)置有上引導(dǎo)凹部2021和下引導(dǎo)凹部2022。兩個(gè)引導(dǎo)凹部2021、2022沿著齒條2010的整個(gè)活動(dòng)長(zhǎng)度延伸。齒條2010能在齒條通道2202中線性移動(dòng)，該齒條通道2202布置在齒輪殼體2200的主體2201中。三個(gè)上引導(dǎo)構(gòu)件2221(僅示出一個(gè))布置在相應(yīng)的上凹部2222中，該上凹部2222布置在主體2201中。相應(yīng)地，三個(gè)下引導(dǎo)構(gòu)件2225(僅示出一個(gè))布置在相應(yīng)的下凹部2226中，該下凹部2226布置在主體2201中。上引導(dǎo)構(gòu)件2221和下引導(dǎo)構(gòu)件2225設(shè)置有突出到齒條2010的相應(yīng)凹部2021、2022中的縱向凸緣2229、2230。上引導(dǎo)構(gòu)件2221借助固定螺栓和螺母裝置2228固定在相應(yīng)凹部2222中并且固定到主體2201。在該實(shí)施方式中，橫向引導(dǎo)通過(guò)凸緣2229、2230與引導(dǎo)凹部2021、2022之間的滑動(dòng)接合實(shí)現(xiàn)。如在參照?qǐng)D18a至圖18b的上述實(shí)施方式中，引導(dǎo)凹部2021、2022和凸緣2229、2230的橫截面可選擇為實(shí)現(xiàn)剛性引導(dǎo)或允許一些橫向游隙。

圖20a至圖20b圖示了包括旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)元件的實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，將第一小齒輪3020'和第二小齒輪3020”與相應(yīng)可彈性變形的固定裝置3042和一級(jí)齒輪3030'相連的小齒輪軸3021設(shè)置有上引導(dǎo)滾子軸承3221和下引導(dǎo)滾子軸承3225。齒條3010設(shè)置有上縱向凸緣3021和下縱向凸緣3022。凸緣在齒條2010的整個(gè)活動(dòng)長(zhǎng)度上延伸。每個(gè)凸緣3021、3022均具備遠(yuǎn)離彼此面向側(cè)向的兩個(gè)對(duì)置的引導(dǎo)表面。每個(gè)引導(dǎo)滾子軸承3221、3225均布置成與凸緣3021、3025的相應(yīng)引導(dǎo)表面滾動(dòng)接觸。在該實(shí)施方式中，齒條的橫向引導(dǎo)由此通過(guò)引導(dǎo)滾子軸承3221、3225與齒條3010的相應(yīng)引導(dǎo)表面之間的滾動(dòng)接觸來(lái)提供。該實(shí)施方式帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是在齒條3010的往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間減少引導(dǎo)摩擦。

圖21a至圖21b圖示了替代旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)元件。在該實(shí)施方式中，齒條4010能在齒條通道4202中往復(fù)移動(dòng)，該齒條通道4202布置在齒輪殼體的主體4201中。齒條4010具備縱向延伸的上凹部4023和下凹部4024。上縱向?qū)U4021布置在上凹部4023中，并且下導(dǎo)桿4022布置在下凹部4024中。每個(gè)導(dǎo)桿4021、4022均具備在遠(yuǎn)離齒條4010的方向上漸縮的橫截面。通過(guò)這種手段，每個(gè)導(dǎo)桿4021、4022均具備兩個(gè)傾斜引導(dǎo)表面。所述裝置進(jìn)一步包括三個(gè)上導(dǎo)輪4221和三個(gè)下導(dǎo)輪4225(每種圖中僅示出一個(gè))。導(dǎo)輪4221、4225旋轉(zhuǎn)地布置在相應(yīng)的螺栓和螺母裝置4228上，該螺栓和螺母裝置4228緊固到齒輪殼體的主體4201。輪在齒條通道4202上方和下方進(jìn)一步被接收于布置在主體4201中的對(duì)應(yīng)凹部之中。

每個(gè)導(dǎo)輪4221、4025的周向表面具備帶傾斜側(cè)壁的溝槽，使得輪4021、4025的橫截面在溝槽的區(qū)域中具備對(duì)應(yīng)于導(dǎo)桿4021、4022的橫截面的形狀。如圖中看到的，上導(dǎo)桿4021和下導(dǎo)桿4022被接收于相應(yīng)導(dǎo)輪4221、4225的周向溝槽中，使得桿和輪的傾斜表面被布置成彼此引導(dǎo)接觸。通過(guò)這種手段，實(shí)現(xiàn)了齒條4010在正交于齒條4010的縱向軸線的所有方向上的精確而準(zhǔn)確引導(dǎo)。如上文剛剛描述的實(shí)施方式中，該旋轉(zhuǎn)引導(dǎo)減少了齒條4010的線性運(yùn)動(dòng)期間的摩擦。

如上所述，本發(fā)明的所有實(shí)施方式都包括可彈性變形的固定裝置，通過(guò)該可彈性變形的固定裝置將小齒輪固定到一級(jí)齒輪。可彈性變形的固定裝置被布置成允許小齒輪與一級(jí)齒輪之間有限彈性的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。在下文中，將描述這樣的固定裝置的不同實(shí)施方式。

可彈性變形的固定裝置包括可相對(duì)于小齒輪旋轉(zhuǎn)地固定的第一部分或第一部，并且包括可相對(duì)于一級(jí)齒輪旋轉(zhuǎn)地固定的第二部分或第二部。第一部分或第一部借助可彈性變形材料機(jī)械地連接到第二部分或第二部。

圖12圖示了根據(jù)第一實(shí)施方式的這樣的固定裝置。在該實(shí)施方式中，固定裝置1400與一級(jí)齒輪1030一體地形成，該一級(jí)齒輪1030具備帶齒的外周部1031。固定裝置1400包括內(nèi)環(huán)形部1410，該內(nèi)環(huán)形部1410設(shè)置有中央軸向延伸的柱形通孔1411。通孔1411可接收軸(未示出)，小齒輪(未示出)旋轉(zhuǎn)地固定到該軸。形成固定裝置的第一部的內(nèi)環(huán)形部1410可由此通過(guò)將內(nèi)環(huán)形部1410旋轉(zhuǎn)地固定到軸而相對(duì)于小齒輪旋轉(zhuǎn)地固定。這樣的固定可通過(guò)例如收縮配合、壓入配合、花鍵或任何其它的固定元件來(lái)完成。固定裝置1400進(jìn)一步包括中間部1430，該中間部1430同心地布置在內(nèi)環(huán)形部1410的外側(cè)。中間部1430被若干軸向延伸的通開(kāi)口1431穿透，該通開(kāi)口1431以大致固定的間距分布在中間部1430周圍。外環(huán)形部1420同心地布置在中間部1430的外側(cè)。外環(huán)形部1420與一級(jí)齒輪的帶齒周向部1031一體地形成。外環(huán)形部1420由此相對(duì)于一級(jí)齒輪1030的帶齒周向部旋轉(zhuǎn)地固定并且形成固定裝置的第二部。

通開(kāi)口1431進(jìn)一步限定對(duì)應(yīng)數(shù)目的徑向延伸的輪輻1432。在圖12示出的示例中，固定裝置包括均勻分布在中間部1430周圍的15個(gè)大致十字形輪輻1432。整個(gè)一級(jí)齒輪1030以及由此的固定裝置1400由具備合適拉伸模量的鋼制成。如容易理解的，因通開(kāi)口1431導(dǎo)致的材料減少使得中間部1430被配置成以比第一部1410和第二部1420小的扭矩彈性變形。施加在第一部1410與第二部1420之間的扭矩將由此導(dǎo)致輪輻436在周向方向上彈性彎曲，由此實(shí)現(xiàn)了第一部1410與第二部1420之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。

圖13a至圖13c圖示了可彈性變形的固定裝置2400，其主要以與圖12中圖示的裝置1400相同的方式作用，但具有稍微不同的幾何構(gòu)造。圖13a至圖13c示出了小齒輪2020，其可以是第一小齒輪或第二小齒輪。即小齒輪2020可布置成與齒輪裝置中的齒條的第一齒側(cè)或第二齒側(cè)嚙合。小齒輪2020旋轉(zhuǎn)地固定到小齒輪軸2090。這種固定可例如通過(guò)收縮配合、壓配合或任何其它合適的元件來(lái)完成。小齒輪軸2090沿軸向延伸過(guò)小齒輪2020的兩個(gè)軸向端。第一滾子軸承2071在小齒輪2020的第一軸向側(cè)(如圖中看到的，在小齒輪上方)附接至小齒輪軸2090。第二滾子軸承2072在小齒輪的第二軸向側(cè)(如圖中看到的，在小齒輪下方)固定到小齒輪軸2090?？蓮椥宰冃蔚墓潭ㄑb置2400在第一滾子軸承2071的與小齒輪2020相反的那一側(cè)固定到小齒輪軸2090。由此，固定裝置2400布置在小齒輪20的第一軸向側(cè)。

固定裝置2400包括內(nèi)環(huán)形部2410，該內(nèi)環(huán)形部2410構(gòu)成固定裝置的第一部。第一部2410具備沿軸向延伸的通孔2411，該通孔2411接收小齒輪軸2090。第一部2410通過(guò)收縮或壓配合到小齒輪軸2090上而旋轉(zhuǎn)地固定到小齒輪軸2090。正如圖12示出的實(shí)施方式中，固定裝置的中間部包括若干徑向延伸的輪輻2433，該輪輻2433將第一部2410與外環(huán)形部2420相連，該外環(huán)形部2420同心地布置在第一部2410的外側(cè)并且構(gòu)成第二部2420。第二部2420與一級(jí)齒輪2030一體地制成并且在其外筒面處具備軸向延伸的齒(形成一級(jí)齒輪齒)。因?yàn)橐患?jí)齒輪2030布置在圖13a至圖13c中示出的小齒輪2020、一級(jí)齒輪2030的第一軸向側(cè)，并且因?yàn)闆](méi)有一級(jí)齒輪布置在小齒輪的另一軸向側(cè)，所以該一級(jí)齒輪構(gòu)成第一一級(jí)齒輪。

圖13a至圖13c中示出的裝置包括小齒輪2020、小齒輪軸2090、一級(jí)齒輪2030和固定裝置2400，基本上與參照?qǐng)D12如上所述的部件對(duì)應(yīng)地工作。然而，圖13a至圖13c中圖示的輪輻2433稍微弱于圖12中示出的，并且圖12a至圖12c中示出的固定裝置從而具備更高的相對(duì)旋轉(zhuǎn)與扭矩比。

圖14a至圖14b圖示了可彈性變形的固定裝置3400的另一變型。該固定裝置3400包括內(nèi)環(huán)形轂3401，該轂3401被布置成旋轉(zhuǎn)地固定到小齒輪軸(未示出)。環(huán)形第一部分3410旋轉(zhuǎn)地固定到轂3401。第一部分3410包括接收轂3401的中央柱形套筒部3412，并且包括徑向向外延伸的盤(pán)部3413。若干軸向延伸的通開(kāi)口3414布置在盤(pán)部3413中。

固定裝置進(jìn)一步包括第二部分3420，該第二部分3420包括環(huán)形盤(pán)3421，該盤(pán)3421設(shè)置有軸向延伸的外環(huán)形凸緣3422。盤(pán)3421的周向表面3423設(shè)置有軸向延伸的一級(jí)齒輪齒。固定裝置的第二部分3420由此與一級(jí)齒輪一體地形成。第一部分3410的盤(pán)部3413由第二部分3420的環(huán)形凸緣3422同心地接收。第二部分3420的盤(pán)部3421設(shè)置有軸向延伸的柱形通開(kāi)口3424。每個(gè)開(kāi)口3424均與第一部分3410的相應(yīng)開(kāi)口3414沿軸向?qū)?zhǔn)。

具備頭部3431和桿部3432的固定構(gòu)件3430插入穿過(guò)每個(gè)開(kāi)口3414。頭部3431抵靠盤(pán)部3414的下側(cè)(如圖中看到的)，并且桿部3432延伸到環(huán)形盤(pán)3421的相應(yīng)開(kāi)口3424中并且大致全程穿過(guò)環(huán)形盤(pán)3421的相應(yīng)開(kāi)口3424。柱形中間套筒3433同心地布置在桿部3432的外側(cè)。采取套筒形式的彈性構(gòu)件3440同心地布置在每個(gè)中間套筒3433與第二部分3420的盤(pán)部3421的相應(yīng)柱形開(kāi)口3424的內(nèi)壁之間。在例示的示出示例中，彈性構(gòu)件3440由柱形橡膠套筒構(gòu)成。每個(gè)彈性構(gòu)件3440均以緊密配合布置在相應(yīng)的開(kāi)口3424中和相應(yīng)的中間套筒3433上。

當(dāng)扭矩施加到小齒輪與一級(jí)齒輪之間(即固定裝置的第一部分3410與第二部分3420之間)時(shí)，作用在具有套筒3433的固定構(gòu)件3430與第二部分3420的通開(kāi)口3424的相應(yīng)內(nèi)壁之間的切向力將導(dǎo)致彈性構(gòu)件3440被沿徑向彈性壓縮。從而，允許第一部分3410與第二部分3420之間的有限相對(duì)旋轉(zhuǎn)。與上文所述對(duì)應(yīng)，彈性構(gòu)件470的數(shù)目和尺寸以及其彈性屬性關(guān)于待傳輸?shù)目傒d荷來(lái)選擇，使得待施加到彈性固定裝置的最大扭矩導(dǎo)致第一部分與第二部分之間(從而，小齒輪與旋轉(zhuǎn)地固定到其上的一級(jí)齒輪之間)合適的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。固定裝置的該實(shí)施方式造成某些優(yōu)點(diǎn)：彈性構(gòu)件將主要經(jīng)受壓縮力。從而，因剪切彈性材料導(dǎo)致的材料破裂的風(fēng)險(xiǎn)被保持為最小值。

圖15a至圖15f圖示了可彈性變形的固定裝置4400的另一變型。該變型基本上具備與圖14a至圖14b中示出的整合有可壓縮彈性套筒的固定裝置相同的工作原理。然而，在該變型中，固定裝置未整合有一級(jí)齒輪并且與一級(jí)齒輪軸向分離地布置。

如圖15a至圖15c中示出的，小齒輪4020旋轉(zhuǎn)地固定到小齒輪軸4090。在小齒輪4020的第一軸向側(cè)，一級(jí)齒輪4030借助滾子軸承4091固定到小齒輪軸4090，使得一級(jí)齒輪4030可相對(duì)于小齒輪軸4090和小齒輪4020旋轉(zhuǎn)。小齒輪軸還設(shè)置有滾子軸承4070，借助該滾子軸承4070將小齒輪軸4090軸頸固定到齒輪殼體(未示出)。同心地布置在一級(jí)齒輪4030內(nèi)側(cè)的小齒輪軸端設(shè)置有軸向延伸的凹部92，該凹部92設(shè)置有內(nèi)部花鍵。可彈性變形的固定裝置4400包括第一部分4410(形成為轂4411)和軸向延伸的軸4412。軸4412設(shè)置有外部花鍵。軸4412接收于凹部92中，使得借助協(xié)作的內(nèi)部花鍵和外部花鍵將第一部分相對(duì)于小齒輪軸4090旋轉(zhuǎn)地固定。轂4411具備三個(gè)軸向延伸的柱形通孔4413。三個(gè)軸向延伸的凹部4414布置在轂的周向表面中。

固定裝置還包括形成第二部分4420的若干部件。這些部件包括三個(gè)距離構(gòu)件4421、第一環(huán)形盤(pán)4422、第二環(huán)形盤(pán)4423、六個(gè)固定螺栓4424和若干墊圈。每個(gè)距離構(gòu)件4421均接收于相應(yīng)的凹部4414中并且設(shè)置有兩個(gè)軸向延伸的通孔。距離構(gòu)件4421接收于凹部4414中，在轂4411的周向方向上具有一定的游隙。盤(pán)4423、4424布置在轂4411的相應(yīng)軸向端處。第二部分4420借助固定螺栓4424旋轉(zhuǎn)地固定到一級(jí)齒輪30。每個(gè)螺栓4424均延伸穿過(guò)第一盤(pán)4422、距離構(gòu)件4421和第二盤(pán)4423中的相應(yīng)孔，并且螺紋接合于一級(jí)齒輪30的相應(yīng)軸向延伸的孔(設(shè)置有內(nèi)螺紋)中(圖15a至圖15c)。

固定裝置4400進(jìn)一步包括形成為柱形套筒4431的三個(gè)可彈性變形構(gòu)件4430。每個(gè)可變形構(gòu)件4430均壓配合到相應(yīng)的固定桿4432上。每個(gè)固定桿4432均包括兩個(gè)接合端和直徑大于接合端的中間部。每個(gè)可變形構(gòu)件4430均壓配合到轂的相應(yīng)通孔4413中。每個(gè)固定桿4432的第一端接合于相應(yīng)的固定孔4422a中，該固定孔4422a布置在第一盤(pán)4422中。每個(gè)固定桿4432的第二端接合于第二盤(pán)4423的相應(yīng)固定孔4423a中。

與圖14a至圖14b中示出的實(shí)施方式對(duì)應(yīng)，第二部分4420在可彈性變形構(gòu)件4430的壓縮下相對(duì)于第一部分4410限制性地旋轉(zhuǎn)。在該實(shí)施方式中，相對(duì)旋轉(zhuǎn)進(jìn)一步被距離構(gòu)件4421與相應(yīng)凹部4414(布置在第一部分4410的轂4411中)之間周向方向的游隙限制。

圖16a至圖16c圖示了可彈性變形的固定裝置5400的另一變型。小齒輪5020旋轉(zhuǎn)地固定到小齒輪軸5090。在小齒輪5020的第一軸向側(cè)，一級(jí)齒輪5030借助滾子軸承5091固定到小齒輪軸5090，使得一級(jí)齒輪5030可相對(duì)于小齒輪軸5090和小齒輪5020旋轉(zhuǎn)。小齒輪軸5090還設(shè)置有滾子軸承5070，借助該滾子軸承5070將小齒輪軸5090軸頸固定到齒輪殼體(未示出)。小齒輪軸的端部5090a在遠(yuǎn)離小齒輪的方向上從一級(jí)齒輪30延伸。端部5090a具備比小齒輪軸5090的其它軸向部小的直徑。一級(jí)齒輪5030借助可彈性變形的固定裝置5400連接到小齒輪軸5090的端部5090a。固定裝置5400形成為同心地布置在小齒輪軸5090的突出端部5090a外側(cè)的中空構(gòu)件。固定裝置5400包括第一部5410，該第一部5410包圍端部5090a的自由端并且與之旋轉(zhuǎn)地固定。固定裝置的第二部分5420形成為借助軸向延伸的螺栓(未示出)旋轉(zhuǎn)地固定到一級(jí)齒輪5030的環(huán)形凸緣。第二部分5420借助固定裝置5400的可彈性變形部5430連接到第一部5410?？蓮椥宰冃尾?430形成為柱形套筒，與第一部5410和第二部5420形成單件?？蓮椥宰冃尾繃@端部5090a同心地延伸并且具備相當(dāng)薄的材料(形成套筒壁)。在示出的實(shí)施方式中，當(dāng)扭矩施加到固定裝置5400的第一部5410和第二部5420之間時(shí)，整個(gè)固定裝置5400是扭轉(zhuǎn)地伸展的中間可彈性變形部5430。第二部5420以及從而的一級(jí)齒輪5030從而允許相對(duì)于第一部5410和小齒輪5020旋轉(zhuǎn)。通過(guò)選擇可彈性變形部5430的材料和尺寸，可以確定關(guān)于待施加的最大扭矩的最大相對(duì)旋轉(zhuǎn)。在示出的例示實(shí)施方式中，整個(gè)固定裝置5400由鋼合金制成。然而，用于低扭矩應(yīng)用的其它材料(諸如鋁、復(fù)合材料和聚合物)也是可以的。

圖16a至圖16c中示出的固定裝置可通過(guò)選擇小齒輪軸5090的端部5090a的材料和尺寸而改變，使得當(dāng)一定的扭矩施加到小齒輪5020與一級(jí)齒輪5030之間時(shí)，端部5090a也彈性變形。

對(duì)于所有可彈性變形的固定裝置，關(guān)于施加到固定裝置的最大扭矩以及由齒輪裝置傳遞的額定總載荷來(lái)選擇彈性材料的彈性和幾何形狀。

已被證明合適的是，彈性被選擇為使得齒輪裝置的暴露至最高載荷的小齒輪可經(jīng)歷最大載荷，該最大載荷比齒輪裝置的所有小齒輪的平均載荷(即由若干小齒輪分割的齒輪裝置的總最大載荷)高約20％。在一些應(yīng)用中，可能優(yōu)選的是，該數(shù)目減少到10％。齒輪裝置的小齒輪之間的相對(duì)額定游隙取決于小齒輪和齒輪的數(shù)目、齒輪裝置的制造公差和不準(zhǔn)確性，還影響固定裝置的期望彈性。

例如在圖3a至圖3e中圖示的齒輪裝置中，可彈性變形的固定裝置的彈性選擇為使得在空載狀態(tài)下，與齒條進(jìn)行齒面接觸的第一小齒輪可在最后一個(gè)小齒輪與齒條進(jìn)行齒面接觸之前相對(duì)于其一級(jí)齒輪旋轉(zhuǎn)大約0.5°。另外，彈性選擇為使得當(dāng)齒輪裝置暴露至其額定最大載荷時(shí)，暴露至最高載荷的小齒輪相對(duì)于其一級(jí)齒輪旋轉(zhuǎn)大約3.0°。

固定裝置的合適彈性可通過(guò)選擇具有合適彈性的彈性材料以及通過(guò)給予該材料合適的幾何形式而實(shí)現(xiàn)。尤其是當(dāng)利用彈性體作為可彈性變形材料時(shí)，固定裝置的彈性還可能受以下因素的影響：約束及允許材料在某些方向上變形，使得封閉材料的一些部分。

對(duì)于所有可彈性變形的固定裝置，可進(jìn)一步重要的是能夠準(zhǔn)確而精確地調(diào)整第一部分與第二部分之間的額定相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置。額定相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置指的是當(dāng)可彈性變形材料被解除時(shí)，即當(dāng)沒(méi)有扭矩施加到裝置的第一部分與第二部分之間時(shí)，第一部分相對(duì)于第二部分的旋轉(zhuǎn)位置。通過(guò)允許這樣的調(diào)整，機(jī)械地連接到共同的輸出或輸入軸的所有小齒輪和一級(jí)齒輪都可同步，使得所有齒面接合同時(shí)發(fā)生并且對(duì)于在所有小齒輪和一級(jí)齒輪相等的載荷下發(fā)生。這樣的同時(shí)和相等齒面接合大大有助于總載荷的均勻分布和齒面磨損的減少。

出于該原因，可能有利的是，可彈性變形的固定裝置設(shè)置有允許在第一部分與第二部分之間調(diào)整額定相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置的元件。這樣的元件可采取各種不同的方式實(shí)現(xiàn)。圖22圖示了可整合到圖15a至圖15f示出的可彈性變形的固定裝置中的這樣的調(diào)整元件，而圖23圖示了用在圖16a至圖16c示出的裝置中的對(duì)應(yīng)元件。

在圖22示出的示例中，調(diào)整元件包括布置在第二部分4420的第一環(huán)形盤(pán)中的通孔4422b、布置在第二環(huán)形盤(pán)4423中的對(duì)應(yīng)通孔4422b以及固定螺栓4424。如圖22中看到的，通孔4422b、4423b在環(huán)形盤(pán)4422、4423的周向或切向方向上具有超過(guò)螺栓4424的直徑的延伸量。通過(guò)這種手段，一級(jí)齒輪30可相對(duì)于環(huán)形盤(pán)4422、4423旋轉(zhuǎn)，即使固定螺栓延伸穿過(guò)環(huán)形盤(pán)4422、4423并且與一級(jí)齒輪30中的軸向延伸孔進(jìn)行螺紋接合亦如此。這樣的相對(duì)旋轉(zhuǎn)可完成的角度對(duì)應(yīng)于螺栓4424的直徑與通孔4422b、4423b的周向或切向延伸量之差。

通過(guò)這種手段，可以非常精確地將一級(jí)齒輪30相對(duì)于小齒輪旋轉(zhuǎn)地定位，此后通過(guò)將固定螺栓4424緊固到一級(jí)齒輪30中而固定如此實(shí)現(xiàn)的額定相對(duì)旋轉(zhuǎn)位置。

在圖23示出的示例中，其用在圖16a至圖16c示出的固定裝置中，對(duì)應(yīng)的周向或切向延伸的通孔5420a布置在環(huán)形凸緣中，形成固定裝置的第二部分5420。通孔5420a的周向或切向尺寸超過(guò)固定螺栓(未示出)的直徑，借助該固定螺栓將第二部分5420固定到一級(jí)齒輪5030。通過(guò)這種手段，一級(jí)齒輪5030相對(duì)于第二部分5420(以及從而相對(duì)于小齒輪5020)的對(duì)應(yīng)角度調(diào)整可在固定螺栓被緊固到一級(jí)齒輪5030之前實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明人還認(rèn)識(shí)到，用于調(diào)整齒輪裝置的可彈性變形的固定裝置的某種方法是特別有利的。該方法包括以下步驟。

-提供齒輪裝置，該齒輪裝置包括帶齒的齒條并且包括與所述齒條嚙合的至少兩個(gè)小齒輪，每個(gè)小齒輪均固定到相應(yīng)的一級(jí)齒輪，其中一級(jí)齒輪連接到共同的輸出或輸入軸，并且其中小齒輪借助可彈性變形的固定裝置固定到相應(yīng)的一級(jí)齒輪，每個(gè)固定裝置均包括調(diào)整元件，該調(diào)整元件可設(shè)定為其中一級(jí)齒輪可相對(duì)于小齒輪自由旋轉(zhuǎn)的第一模式，以及設(shè)定為其中一級(jí)齒輪被約束為相對(duì)于小齒輪僅有有限彈性旋轉(zhuǎn)的第二模式。

-將所有調(diào)整裝置設(shè)定為第一模式。

-使齒條和輸出或輸入軸中的一者固定不動(dòng)。

-將力施加到齒條和輸出或輸入軸中的另一者。

-觀察小齒輪的齒面何時(shí)與帶齒的齒條的齒面接觸。

-當(dāng)每個(gè)小齒輪的齒面接觸帶齒的齒條的對(duì)應(yīng)齒面時(shí)或緊接在這之后，將所有調(diào)整裝置設(shè)定為第二模式。

該方法由此提供了調(diào)整可彈性變形的固定裝置的非常簡(jiǎn)單而可靠的方式，使得在正常使用齒輪裝置期間的均勻載荷分布得以實(shí)現(xiàn)。

圖24圖示了波浪能量轉(zhuǎn)換器，其包括根據(jù)本發(fā)明的齒輪裝置。波浪能量轉(zhuǎn)換器的總體功能原理描述在WO 2012/008895A1中。波浪能量轉(zhuǎn)換器6000包括缸6001，該缸6001接收齒輪裝置的齒條(未示出)的上端。缸6001固定到齒輪裝置的齒輪殼體6002的上端。氣彈簧6003固定到齒輪殼體6002的下端。齒條(未示出)接收于缸6001、齒輪殼體6002和氣彈簧6003中并且能相對(duì)于缸6001、齒輪殼體6002和氣彈簧6003線性往復(fù)地移動(dòng)。齒條的下端連接到錨固構(gòu)件6004，該錨固構(gòu)件6004能相對(duì)于氣彈簧6003與齒條一起沿軸向移位。齒輪殼體進(jìn)一步包括根據(jù)本發(fā)明且如上所述的齒輪裝置(未示出)。齒輪裝置包括兩個(gè)輸出軸(未示出)。每個(gè)軸均經(jīng)由相應(yīng)的自由輪和飛輪連接到相應(yīng)的發(fā)電機(jī)6005、6006。

圖25是圖24中示出的波浪能量轉(zhuǎn)換器的放大視圖，并且更詳細(xì)地示出了如何將發(fā)電機(jī)6005、6006連接到齒輪裝置。圖26a至圖26b甚至更詳細(xì)地圖示了齒輪裝置的輸出軸(未示出)與發(fā)電機(jī)6006之間的例示連接裝置。如圖26a至圖26b中看到的，該連接裝置包括中央轂7001，該轂7001具有用于接收齒輪裝置的輸出軸(未示出)的中心孔。套筒構(gòu)件7002繞轂7001同心地布置。套筒構(gòu)件7002借助布置在其間的滾子軸承7003、7004相對(duì)于轂7001旋轉(zhuǎn)。自由輪裝置7005也布置在轂7002與套筒構(gòu)件7003之間。自由輪裝置7005被布置成使得轂7001在一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)被傳遞到套筒構(gòu)件7002，而轂7001在另一旋轉(zhuǎn)方向上的旋轉(zhuǎn)未被傳遞到套筒構(gòu)件7002。在示出的示例中，自由輪裝置7005為籠型并且包括布置在內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的若干彈簧。然而，如技術(shù)人員容易理解的，還可以利用其它類型的自由輪裝置。

套筒構(gòu)件7002進(jìn)一步固定到傳動(dòng)盤(pán)7006。傳動(dòng)盤(pán)7006借助阻尼裝置7008a、7008b連接到飛輪7007。飛輪7007進(jìn)而固定到發(fā)電機(jī)6006的輸入軸6006a。阻尼裝置7008a、7008b被布置成補(bǔ)償齒輪裝置的輸出軸與發(fā)電機(jī)6006的輸入軸6006b之間的任何徑向和角錯(cuò)位。阻尼裝置包括借助螺栓(未示出)互連的兩個(gè)扭轉(zhuǎn)剛性且稍微可彎曲的盤(pán)7008a、7008b。如容易理解的，阻尼裝置可采取許多其它方式構(gòu)建。在一些應(yīng)用中，還可以省略阻尼裝置。

齒輪裝置的輸出軸由此連接到發(fā)電機(jī)6005、6006，使得輸出軸的旋轉(zhuǎn)僅在第一旋轉(zhuǎn)方向上傳遞到一個(gè)發(fā)電機(jī)6005，并且僅在與第一旋轉(zhuǎn)方向相反的第二旋轉(zhuǎn)方向上傳遞到另一個(gè)發(fā)電機(jī)6006。

圖24中示出的波浪能量轉(zhuǎn)換器固定到并且至少部分地接收于漂浮在海面上或下方的浮標(biāo)(未示出)中。錨固構(gòu)件6004的下端錨固到海底。氣彈簧6003被布置成在與水將漂浮的升力施加到浮標(biāo)和齒輪殼體6002的方向相反的方向上相對(duì)于齒輪殼體6002來(lái)偏置齒條。通過(guò)這種手段，作用在齒輪殼體上的升力大體被平衡，使得由齒輪裝置傳遞的載荷大大減少。

在海水波浪運(yùn)動(dòng)期間，浮標(biāo)、缸6001、齒輪殼體6002和氣彈簧被導(dǎo)致相對(duì)于錨固構(gòu)件從而相對(duì)于齒條往復(fù)移動(dòng)。齒輪裝置將齒條的相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為每個(gè)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。每個(gè)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)經(jīng)由相應(yīng)的自由輪連接到輸出軸，所以第一發(fā)電機(jī)6005的轉(zhuǎn)子被驅(qū)動(dòng)而在齒條沿第一方向相對(duì)軸向移動(dòng)期間旋轉(zhuǎn)。第二發(fā)電機(jī)6006的轉(zhuǎn)子被驅(qū)動(dòng)而在齒條沿第二方向相對(duì)軸向移動(dòng)期間旋轉(zhuǎn)。每個(gè)轉(zhuǎn)子均在齒條沿與驅(qū)動(dòng)相應(yīng)轉(zhuǎn)子的方向相反的方向相對(duì)軸向移動(dòng)期間自由旋轉(zhuǎn)。從而，每個(gè)發(fā)電機(jī)均允許在齒條的整個(gè)往復(fù)周期期間沿同一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。這減少了系統(tǒng)的慣性，由此增強(qiáng)了整個(gè)波浪能量轉(zhuǎn)換器的效率。飛輪進(jìn)一步減少了轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)，由此發(fā)電機(jī)生成的電力的波動(dòng)相應(yīng)地減少。

在將浮標(biāo)的往復(fù)線性運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間，根據(jù)本發(fā)明的齒輪裝置有助于將載荷均勻分布到同時(shí)接合的齒條和小齒輪的所有齒面。從而，齒輪部件的磨損減少，并且使用壽命增加且更可預(yù)見(jiàn)。

在波浪能量應(yīng)用中，發(fā)電機(jī)可替換為連接到旋轉(zhuǎn)的輸出軸的其它載荷。例如，旋轉(zhuǎn)的輸出軸可連接到用于淡水生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)高壓泵。

本發(fā)明的齒輪裝置還可用在許多其它應(yīng)用中。例如，齒輪裝置的輸入軸可連接到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)元件，諸如電氣或其它馬達(dá)。然后，齒輪裝置將旋轉(zhuǎn)輸入運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為齒條的線性運(yùn)動(dòng)。這可利用在例如線性致動(dòng)器和線性移動(dòng)的提升裝置中，尤其是針對(duì)重載荷。很高的載荷與體積和重量之比以及由本發(fā)明的齒輪裝置提供的長(zhǎng)久和可預(yù)見(jiàn)的使用壽命使得所述裝置適合許多這樣的應(yīng)用，其中液壓或氣動(dòng)位置-缸裝置以前一直占主導(dǎo)，或者僅是切實(shí)可用的方案。通過(guò)利用由本發(fā)明的齒輪裝置提供的高效而成本有效的機(jī)電裝置，與以前液壓和氣動(dòng)裝置關(guān)聯(lián)的許多問(wèn)題可消除或大大減少。在這樣的線性致動(dòng)器應(yīng)用中，齒條的第一端可連接到將被提升或以其它方式移動(dòng)的負(fù)載。在載荷很大的應(yīng)用中，齒條的另一端可連接到彈簧元件，諸如氣彈簧。然后，彈簧元件被布置成在載荷將力施加到齒條的方向相反的方向上偏置齒條。例如在提升應(yīng)用中，彈簧元件被布置成在齒條的提升方向上(即齒條在載荷重力將力施加到齒條的方向相反的方向上)偏置齒條。通過(guò)這種手段，可以使齒條平衡，使得由齒輪裝置傳遞的總載荷大大減少。這又降低了驅(qū)動(dòng)元件的功率要求以及齒輪裝置的齒條、小齒輪、齒輪及其它部件的磨損。

本發(fā)明通過(guò)舉例的方式描述。然而，本發(fā)明并不限于所描述的實(shí)施方式。與此相反，本發(fā)明可在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)自由改變。例如齒條、小齒輪和/或齒輪可設(shè)置有直齒或斜齒齒面。針對(duì)斜齒齒面的情況，可使用單方向或雙方向斜齒齒面。如上所述，齒條可在一個(gè)或兩個(gè)相互相反的齒側(cè)設(shè)置有齒面，進(jìn)而齒輪裝置包括與齒條的每個(gè)齒側(cè)嚙合的小齒輪。然而，齒條還可以設(shè)置有四個(gè)齒側(cè)。然后，齒條優(yōu)選具備矩形(諸如方形)橫截面，其中齒側(cè)成對(duì)地布置，每對(duì)均包括相對(duì)于彼此相互相反地布置的兩個(gè)齒側(cè)。然后，齒輪裝置進(jìn)一步包括四組小齒輪，每組均包括至少一個(gè)小齒輪，該至少一個(gè)小齒輪與相應(yīng)齒側(cè)嚙合并且借助可彈性變形的固定裝置連接到至少一個(gè)一級(jí)齒輪。在這樣的齒輪裝置中，每組小齒輪均優(yōu)選包括兩個(gè)或四個(gè)小齒輪。具有方形或矩形輪廓齒條的多個(gè)齒側(cè)的這樣的裝置允許齒條的總載荷分布到齒條的多個(gè)側(cè)，由此允許給定齒條尺寸有較大的載荷容量。還可以布置兩個(gè)或若干齒輪裝置，如所附權(quán)利要求書(shū)、上述內(nèi)容和圖示內(nèi)容中限定的聚集型齒輪裝置。在這樣的情況下，兩個(gè)或更多個(gè)這樣的齒輪裝置可一個(gè)接一個(gè)地線性布置，并且構(gòu)造成使得每個(gè)齒輪裝置的小齒輪與同一個(gè)齒條嚙合。替代地，每個(gè)這樣的齒輪裝置的小齒輪可以布置成與相應(yīng)的齒條嚙合。這樣的齒輪裝置的不同齒條可進(jìn)一步串聯(lián)或并聯(lián)地連接到彼此。

如上文描述理解的，齒輪裝置可采取許多不同的方式構(gòu)造。這樣的構(gòu)造的示例是齒輪裝置，其包括：

-具有兩個(gè)齒側(cè)的齒條，兩個(gè)小齒輪與第一齒側(cè)嚙合，兩個(gè)小齒輪與第二齒側(cè)嚙合，每個(gè)小齒輪均固定到相應(yīng)的第一一級(jí)齒輪。一個(gè)二級(jí)齒輪與兩個(gè)一級(jí)齒輪嚙合并且固定到共同的輸出或輸入軸，其中至少三個(gè)第一一級(jí)齒輪被布置成相對(duì)于相應(yīng)的小齒輪以彈性而受限的方式旋轉(zhuǎn)。

-具有兩個(gè)齒側(cè)的齒條，四個(gè)小齒輪與第一齒側(cè)嚙合，并且四個(gè)小齒輪與第二齒側(cè)嚙合。每個(gè)小齒輪均固定到相應(yīng)的第一一級(jí)齒輪。兩個(gè)第一二級(jí)齒輪中的每個(gè)二級(jí)齒輪均與兩個(gè)一級(jí)齒輪嚙合并且固定到第一三級(jí)齒輪。兩個(gè)三級(jí)齒輪與固定到輸出或輸入軸的第一四級(jí)齒輪嚙合。一級(jí)齒輪中的至少七個(gè)被布置成相對(duì)于相應(yīng)的小齒輪彈性而限制性地旋轉(zhuǎn)。

-具有兩個(gè)齒側(cè)的齒條，八個(gè)小齒輪與第一齒側(cè)嚙合，并且八個(gè)小齒輪與第二齒側(cè)嚙合。每個(gè)小齒輪均固定到相應(yīng)的第一一級(jí)齒輪。四個(gè)第一二級(jí)齒輪均與兩個(gè)一級(jí)齒輪嚙合并且固定到相應(yīng)的第一三級(jí)齒輪。兩個(gè)第一四級(jí)齒輪均與兩個(gè)三級(jí)齒輪嚙合并且固定到第一五級(jí)齒輪。一個(gè)第一六級(jí)齒輪與兩個(gè)五級(jí)齒輪嚙合并且固定到輸出或輸入軸。一級(jí)齒輪中的至少十五個(gè)被布置成相對(duì)于相應(yīng)的小齒輪以彈性而受限的方式旋轉(zhuǎn)。

每個(gè)上列實(shí)施方式均可通過(guò)增添對(duì)應(yīng)數(shù)目的第二一級(jí)齒輪、第二三級(jí)齒輪、第二四級(jí)齒輪、第二五級(jí)齒輪和第二六級(jí)齒輪而進(jìn)一步改變，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的對(duì)稱齒輪裝置。在這些情況下，第一最后齒輪和第二最后齒輪(即第一和第二二級(jí)、四級(jí)或六級(jí)齒輪，這是可能的情況)然后可固定到共同的輸出或輸入軸或相應(yīng)的輸出或輸入軸。

另外，除了布置在小齒輪與一級(jí)齒輪之間的可彈性變形的固定裝置，齒輪裝置還可包括其它這樣的可彈性變形的固定裝置。這樣的附加裝置可例如布置在至少一對(duì)二級(jí)齒輪和三級(jí)齒輪和/或至少一對(duì)四級(jí)齒輪和五級(jí)齒輪之間。通過(guò)這樣增添可彈性變形的固定裝置，齒輪裝置中的載荷分布可能甚至進(jìn)一步增強(qiáng)。這樣的裝置還造成，布置在小齒輪與一級(jí)齒輪之間的每個(gè)固定裝置的相對(duì)旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)柔性的要求可減少。

進(jìn)一步，當(dāng)齒輪裝置在至少一個(gè)輸入/輸出軸上配備馬達(dá)或發(fā)電機(jī)并且所述馬達(dá)或發(fā)電機(jī)期望相對(duì)較高的旋轉(zhuǎn)速率時(shí)，附加的常規(guī)齒輪單元(諸如行星齒輪單元)可連接到所述馬達(dá)或發(fā)電機(jī)之間，以增加總齒輪裝置的傳動(dòng)比。通常，本發(fā)明的齒輪裝置的每個(gè)齒輪級(jí)均可以每級(jí)提供高達(dá)5倍傳動(dòng)比，并且對(duì)于期望比這更高傳動(dòng)比的齒輪裝置，附加齒輪單元的使用可能是有利的。