专利名称：用于锥齿轮传动装置的锥齿轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锥齿轮传动装置的锥齿轮，该锥齿轮的各齿分别具有ー个负载齿面和一个背齿面，并且本发明涉及一种对于锥齿轮的制造方法。
背景技术：
锥齿轮的齿几何结构总是关于穿过齿轮中心沿径向穿过齿延伸的对称轴线对称。其中的原因在于，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。当前的传统制造方法在加工自由度方面受限制并且如此进行优化，使得能够同时加工一个齿轮的多个齿。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和与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。齿轮的构造和制造一般对于两个转动方向与实际的应用无关地进行。而在实践中，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，齿轮的各个齿的齿面在制作中对于两个转动方向被制作和进ー步加工。在此不加考虑的是，背齿面在向后的转动方向情况下不必强制地具有与相应齿的负载齿面相同的功能特性。在此，在齿轮制造时通常在背齿面的那侧与在负载齿面的那侧去除相同的材料量。接着，相同程度地、部分成本密集地精加工两个齿面，也就是说,也将背齿面完全硬化或表面调质处理。
发明内容
本发明的目的在干，这样改进开头所述类型的锥齿轮，使得需要较低的加工费用和由此产生较低的用以制造进行啮合的背齿面的成本。此外，本发明的目的还在于，能实现对于齿体和负载齿面的扩展的构造可能性，以降低磨损和滚动噪声。该目的按照本发明这样来实现，S卩，背齿面得到与预期负载适配的、优化的啮合区域。齿面的不被需要的表面部分“凹迸”，也就是说，不被需要的表面通过三维的材料去除的方法以如此程度被去除，使得该表面不再和与其啮合的齿轮的跟随的配合齿进入接触。所期望/需要的齿面表面因此相对于被去除的区域突起。减小的内部的突起区域在此包括总齿面表面的10%至40%、优选20%至30%。这种在加工的早期阶段产生的突起表面的优点为，针对实际负载优化的减小的啮合表面(承载图)尽可能早地制成。在加工的早期阶段中，比在精加工步骤如齿面硬化结束后能更简单地进行齿的粗轮廓改变。通过制造最小需要的啮合表面(承载图)，使实际进入啮合的接触表面最小并由此降低滚动噪声。特别有利的是，只对关于总齿表面减小的最小哨合区域进行精加工。这意味着，在高精度的精加工时只还对每个齿的实际所需要的区域进行精加工，例如硬化或抛光。这降低了加工中的生产成本。进ー步地也有利的是，其他的进行表面精整的后续加工步骤、例如“硬铣”同样只还在齿轮的背齿面的突起区域上进行。这导致加工中的时间节省并且由于缩短的加工持续时间但也由于降低的工具磨损而导致成本节约。特别是该方法也缩短了齿面的自动或手工的精加工过程，该齿面在硬化之后具有齿面几何结构的硬化变形。也有利的是，由于优化的啮合表面尺寸(承载图)，减小的剰余的突起区域能够较快地手工抛光或机器研磨。
在附图中以部分视图示出并且在下面详细描述本发明的一个实施例。
具体实施方式
锥齿轮在其截锥包络面上具有多个在圆周上分布的齿1，这些齿分别具有ー个负载齿面和一个背齿面2。因为对于齿轮针对转矩传递设有ー个优先转动方向，所以负载齿面和背齿面具有不同的功能，所述不同的功能与不同的几何结构相关联。齿面的形状在此原则上是任意的。但是针对ー个齿面所选择的形状确定了配合齿轮上配合齿面的形状。在两个齿轮啮合吋，在此两个齿面从来没有完全进入啮合。只有整个齿面BO的一部分可用作为最大可能可利用的啮合区域BI。背齿面的包围可利用的啮合区域BI的剰余的外部区域B2不与配合齿进入接触。负载齿面在向前转动方向的情况下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表面(承载图)。该可利用的啮合区域BI —般尽可能大地加工，以便在齿表面上允许的表面压カ情况下达到最大的转矩传递。背齿面2，如果情况确实如此的话，只用来在向后转动方向上传递小的转矩。因此，原始的啮合区域BI的表面高度已经在加工的早期阶段中围绕外部边缘区域B3这样程度地被降低，使得该外部边缘区域始終保持无接触。具有啮合区域优化的齿面形貌的内部的突起区域B4剩下。突起区域B4是背齿面2的剰余的减小的啮合区域，该啮合区域与配合齿进入啮合。背齿面2的该减小的内部区域B4在总齿面表面B1+B2的10%至40%、优选20%至30%之间。在此，背齿面2的最大需要的啮合区域取决于最大要承受的转矩和最大允许的表面压力。优化的齿面形貌的制造要求沿着齿廓和齿面进行三维的材料去除。材料去除，特别是通过铣削或磨削齿1，在此高精度地进行。背齿面2的所不期望的区域以如此程度被去除，使得这区域即使在硬化之后由于出现的硬化变形也不会与配合齿面进入接触。三维的材料去除的大小也进ー步这样确定，即，在齿面的由负载引起的变形情况下只有背齿面2的所期望的减小的内部区域B4进入啮合，而背齿面2的其余区域不进入啮合。为了加工齿I的背齿面2的该特定的齿面形貌，采用多维的(四轴和更多轴、特别是五轴的)统床。为了使剩下的突起区域B4光滑，在硬化之后借助多维的(四轴和更多轴、特别是五轴的)铣床将表面硬铣或磨削。
在锥齿轮加工中最終的精整步骤是，对齿面的 剩下的突起区域B4手工抛光或机器研磨。
权利要求
1.锥齿轮传动装置的锥齿轮，所述锥齿轮的各齿分别具有一个负载齿面和一个背齿面，其中，所述背齿面具有用于进行啮合的齿轮的背齿面的啮合区域，其特征在于，背齿面的包围原始的最大可能可利用的通常进入啮合的啮合区域(BI)的外部区域(B2)以及原始的啮合区域(BI)的外部边缘区域(B3)在它们的表面高度方面以如此程度降低，使得这些降低的区域(B2和B3)始终保持为无接触的并且只有剩余的减小的内部的突起区域(B4)进入接触中。
2.按照权利要求I所述的锥齿轮，其特征在于，减小的内部区域(B4)为总齿面表面(B1+B2)的 10% 至 40%、优选 20% 至 30%。
3.用于制造按照上述权利要求之一所述的锥齿轮的方法，其特征在于 一由钢将坯件浇铸成圆形的轮； 一然后将齿廓铣削和/或磨削到尚未硬化的材料中(=宏观几何结构)； 一接着代替硬化，通过高精度的材料去除、尤其是通过铣削或磨削、以四轴或更多轴方法，使外部区域(B2)和边缘区域(B3)以如此程度降低，使得这些降低的表面或区域不再能(并且因此即使在硬化变形之后也不再能)接触， —此后硬化齿轮、齿或剩下的内部的突起区域(B4 )。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，在硬化之后，对剩下的突起区域(B4)进行硬铣或磨削，以使所述突起区域光滑。
5.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，对剩下的突起区域(B4)手工抛光或机器研磨。
全文摘要
本发明涉及一种锥齿轮传动装置的锥齿轮，该锥齿轮的各齿分别具有一个负载齿面和一个背齿面，其中，背齿面具有用于进行啮合的齿轮的背齿面的啮合区域，背齿面的包围原始的最大可能可利用的通常进入啮合的啮合区域的外部区域以及原始的啮合区域的外部边缘区域在它们的表面高度方面以如此程度降低，使得这些降低的区域始终保持为无接触的并且只有剩余的减小的内部的突起区域进入接触中。
文档编号F16H55/08GK102713359SQ201180005218
公开日2012年10月3日 申请日期2011年4月8日 优先权日2010年5月27日
发明者M·波茨, M·黑尔 申请人:施奥泰尔有限公司