齿轮装置制造方法及图纸

一种用于将线性力和/或运动转化为旋转扭矩和/或运动(反之亦然)的齿轮装置。所述装置包括齿条(10，110，210，510，1010，2010，3010，4010)，其具备纵向轴线(A)和平行于所述齿条的所述纵向轴线延伸的至少一个齿侧，所述齿条能沿着其纵向轴线往复移动。至少两个小齿轮(20，120，220，520，1020，2020，3020，4020，5020)被布置成使得每个小齿轮均与所述齿条的齿侧旋转地啮合。每个小齿轮均固定到布置在所述小齿轮的第一轴向侧的相应第一一级齿轮(30，130，230，530，1030，2030，3030，4030，5030)。至少两个第一一级齿轮机械地连接到共同的输出或输入轴(60，160，560，1060)，使得所述至少两个第一一级齿轮将扭矩传输到所述第一输出或输入轴或从中传出。借助布置成允许相应第一一级齿轮与小齿轮之间的有限相对旋转的可弹性变形的固定装置(40，41，42，140，1042，1400，2400，3400，4400，5400)将至少一个小齿轮固定到所述相应第一一级齿轮。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于将线性力/运动转化为旋转扭矩/运动(反之亦然)的齿轮装置。本专利技术还涉及将这样的齿轮装置整合到能量转换器和线性致动器中。
技术介绍
许多应用存在一种将线性运动或力转化为旋转运动或扭矩(反之亦然)的需要。这样的应用的示例为能量生成装置，诸如波浪和风力发电机和不同的工业升降或致动系统。出于在这样的系统中在线性和旋转运动之间转化的目的，可利用不同类型的齿轮装置。齿轮装置通常包括可线性移动(可能往复的)构件，该可线性移动构件例如借助啮合的嵌齿而与旋转构件共同作用。这样的装置一般被称为齿条和小齿轮驱动器。当期望在输入运动或力与输出运动或扭矩之间实现一定的传动比时，所述齿轮装置可包括与小齿轮啮合并布置在齿条和输出或输入轴之间的附加嵌齿轮或齿轮。本专利技术可用在上述类型的各种应用及其它应用中。特定关注的应用是波浪发电行业。WO2012/008896A1公开了一种能量转化系统，可利用该能量转化系统将海浪能量转换为电力。根据一个实施方式，所述系统包括振荡器，该振荡器具有面对面垂直布置的双缸-活塞装置。缸盛装流体，并且两个活塞借助杆机械地连接到彼此。受海浪影响的浮标连接到缸之一的活塞，并且在受海浪影响时导致杆的往复振荡运动。为了将杆的动能转换为电力，齿轮装置可布置在往复的杆和旋转的发电机或交流发电机之间。在这些类型的齿轮装置里，主要关注的是，整个装置要耐用并且具有长久和可预见的使用寿命。另一重要方面是，移动部分的惯性应该尽可能低，由此例如嵌齿轮和轴的重量应该尽可能低。相应地，还最期望的是，齿轮装置及其组成部分的尺寸保持尽可能小。另一方面，还重要的是，整个装置应该能够承受高的变化载荷，因为海浪的载荷和工业机械的致动载荷可能大幅变化。由此，非常重要的是，齿轮装置可设计成使载荷与体积和重量之比较高。现有技术WO2011/104561A2公开了一种用于从水体的运动中生成电力的设备。根据一个实施方式，所述设备包括齿条和可旋转元件系统，其包括齿条构件以及两个棘爪和齿轮组件。每个这样的组件均包括布置在齿条的相应齿侧上的两个棘爪。每个棘爪均被布置成驱动相应轮，并且两个轮与固定到输出轴的共同齿轮啮合。US5,836,205公开了一种包括线性致动器的线性致动器系统，该线性致动器在两个外侧面上设置有齿轮齿。小齿轮驱动两个驱动轮，这两个驱动轮借助相应的轴连接到相应的齿轮。这两个齿轮接合位于致动器的一个侧面上的齿。这两个驱动轮均驱动相应的另一驱动轮，相应的另一驱动轮又借助相应的轴连接到相应的另一齿轮。这另外两个齿轮接合位于致动器的另一侧上的齿。DE10009930A1公开了一种齿条和小齿轮机构，其将电动马达旋转运动转换为精确的线性运动。所述机构具有四个以上多级齿轮，其布置成两列乘两行的矩阵。根据WO2011/104561A2的装置可由此用于将线性力和运动转化为旋转扭矩和运动，而根据US5,836,205和DE10009930A1的装置可用于将旋转扭矩和运动转化为线性力和扭矩。然而，仍存在改进齿轮装置的需要。
技术实现思路
由此，本专利技术的目的是提供一种增强的齿轮装置，其能够将线性力和/或运动转化为旋转扭矩和/或运动(反之亦然)。另一目的是提供这样的齿轮装置，其耐用并且具备相当长久和可预见的使用寿命。另一目的是提供这样的齿轮装置，其呈现相当高的载荷与体积和重量之比。额外目的是提供这样的齿轮装置，其允许载荷在所述装置的所有齿面之间均匀分布。另一目的是提供这样的齿轮装置，通过该齿轮装置有效地平衡了齿条与小齿轮(与双面带齿齿条的相对侧啮合)之间的方向相反的反作用力。另一目的是提供这样的齿轮装置，其具备对齿条的线性运动的增强性引导。又一目的是提供这样的齿轮装置，其允许在有限的空间要求里利用一个或若干齿轮级并且将载荷均匀分布到所有齿轮和齿面。另一目的是提供这样的齿条小齿轮齿轮装置，其允许所述小齿轮的一级旋转速度相对于所述齿条的线性速度较高，同时耐用并能够传输高载荷。另一目的是提供一种齿轮装置，其将齿条的较大线性载荷均匀分布到多个小齿轮上，并且将来自所述小齿轮的分布载荷收集为至少一个输入/输出轴上的组合扭矩(反之亦然)。另一目的是提供这样的齿轮装置，其在所述装置由传入往复线性运动激发时实现连续且相当均匀的输出旋转运动。本专利技术由此涉及一种用于将线性力和/或运动转化为旋转扭矩和/或运动(反之亦然)的齿轮装置。所述装置包括齿条，所述齿条具备纵向轴线和平行于所述齿条的所述纵向轴线延伸的至少一个齿侧，所述齿条能沿着其纵向轴线往复移动。至少两个小齿轮与所述齿条的齿侧旋转地啮合，并且固定到布置在所述小齿轮的第一轴向侧的相应第一一级齿轮。至少两个所述第一一级齿轮机械地连接到共同的输出或输入轴，使得所述至少两个第一一级齿轮将扭矩传输到所述第一输出或输入轴或从中传出。借助布置成在所述相应第一一级齿轮与小齿轮之间允许有限相对旋转的可弹性变形的固定装置将所述第一一级齿轮中的至少一个固定到所述相应的小齿轮。本专利技术的齿轮装置由此提供的是，由所述装置传递的载荷分别被均匀分布到所有小齿轮与所有一级齿轮之间。据此，小齿轮和齿轮(从而整个齿轮装置)的尺寸可保持得相当小，但仍允许与任何期望的所有传动比组合的较大总载荷容量。由小齿轮和带齿齿条的接合齿面承受的载荷被为与所述齿条啮合的若干小齿轮分割。这造成，针对所述齿轮装置的任何给定的总扭矩容量，所述第一小齿轮的直径可保持得相当小。这还会增强选择小齿轮尺寸的可能性，这样小齿轮的使用寿命对应于齿条的使用寿命，从而在保持所述装置的总重量较低的同时减少材料的任何过度使用。小齿轮的减小直径还允许齿轮的直径可相应地保持较小，同时允许实现所述齿轮装置的任何期望的总传动比。正如借助与齿条啮合的不止一个小齿轮将输入或输出轴联接到齿条的现有技术齿轮装置中，所述齿轮装置大体构成超定系统。在这样的系统中固有的问题是将载荷均匀分布到同时接合的小齿轮和齿条的所有齿面。如果载荷不均匀分布，则一些齿面将经历比其它齿面更高的磨损，由此系统的使用寿命减少。替代地，齿条和所有嵌齿轮需要针对经历最高磨损的齿面来设计尺寸。从而，所述齿轮装置的载荷与体积和重量之比减小。根据现有技术，该问题通常通过尽可能高精确地制造齿条和嵌齿轮(即减少制造公差)来解决。另外，诸如在DE10009930A1中，现有技术努力解决通过尽可能精确地刚性地锁定小齿轮与第一齿轮之间的相对旋转位置而超定的相关问题。然而，解决涉及超定导程的问题的这些公知元件增加了制造和组装成本，以及增加了所述装置的复杂性。另外且尤其是在齿条较长、行程长度较长且具有许多协作的小齿轮的齿轮装置中，现有技术齿轮装置仍需要载荷传递部件的尺寸设计有相当的安全余量。尤其是当系统传递高载荷时，诸如在例如波浪发电厂或重型提升和运输装备的线性致动器中，这会导致载荷与体积和重量之比严重减小。与解决上述问题的先前公知措施完全相反，本专利技术的专利技术人StigLundback先生等人已经认识到，涉及齿轮装置超定的问题可通过在通常固定到彼此的旋转部件之间引入某些扭转弹回柔性而大大减少。根据本专利技术，第一小齿轮借助固定装置固定到相应的一级齿轮，这允许小齿轮与一级齿轮之间一些弹性有限的相对旋转。据此，所有小齿轮的与所述齿条啮合的齿面将各自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将线性力和/或线性运动转化为旋转扭矩和/或旋转运动或者反之的齿轮装置，所述装置包括：‑齿条(10，110，210，510，1010，2010，3010，4010)，所述齿条具备纵向轴线(A)和平行于所述齿条的所述纵向轴线延伸的至少一个齿侧，所述齿条能沿着该齿条的纵向轴线往复移动；‑至少两个小齿轮(20，120，220，520，1020，2020，3020，4020，5020)，所述至少两个小齿轮与所述齿条的齿侧旋转地啮合并且被固定到布置在所述小齿轮的第一轴向侧的相应第一一级齿轮(30'，130'，230'，530'，1030'，2030，3030，4030，5030)；其中‑所述第一一级齿轮中的至少两个第一一级齿轮机械地连接到共同的输出或输入轴(60，160，560，1060)，使得所述至少两个第一一级齿轮将扭矩传输到第一输出或输入轴或者从第一输出或输入轴传输扭矩；并且其中‑所述第一一级齿轮中的至少一个第一一级齿轮借助可弹性变形的固定装置(40，41，42，140，1042，1400，2400，3400，4400，5400)固定到相应的小齿轮，所述可弹性变形的固定装置被布置成允许相应的第一一级齿轮与小齿轮之间的有限相对旋转。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.18 EP 14160554.31.一种用于将线性力和/或线性运动转化为旋转扭矩和/或旋转运动或者反之的齿轮装置，所述装置包括：-齿条(10，110，210，510，1010，2010，3010，4010)，所述齿条具备纵向轴线(A)和平行于所述齿条的所述纵向轴线延伸的至少一个齿侧，所述齿条能沿着该齿条的纵向轴线往复移动；-至少两个小齿轮(20，120，220，520，1020，2020，3020，4020，5020)，所述至少两个小齿轮与所述齿条的齿侧旋转地啮合并且被固定到布置在所述小齿轮的第一轴向侧的相应第一一级齿轮(30'，130'，230'，530'，1030'，2030，3030，4030，5030)；其中-所述第一一级齿轮中的至少两个第一一级齿轮机械地连接到共同的输出或输入轴(60，160，560，1060)，使得所述至少两个第一一级齿轮将扭矩传输到第一输出或输入轴或者从第一输出或输入轴传输扭矩；并且其中-所述第一一级齿轮中的至少一个第一一级齿轮借助可弹性变形的固定装置(40，41，42，140，1042，1400，2400，3400，4400，5400)固定到相应的小齿轮，所述可弹性变形的固定装置被布置成允许相应的第一一级齿轮与小齿轮之间的有限相对旋转。2.根据权利要求1所述的齿轮装置，其中，至少两个第一小齿轮(20'，120'，220'，520'，1020')与所述齿条的共同的第一齿侧(11，111，211，511)啮合。3.根据权利要求1或2所述的齿轮装置，其中，所述齿条具备第一齿侧(11，211，511)和第二齿侧(12，212，512，1012)，所述第二齿侧被布置成与所述第一齿侧平行并且与所述第一齿侧相反；并且其中所述至少两个小齿轮包括与所述第一齿侧(11，211，511)啮合的至少一个第一小齿轮(20'，220'，520'，1020')并且包括与所述齿条的所述第二齿侧(12，212，512，1012)啮合的至少一个第二小齿轮(20”，220”，520”，1020”)，第一小齿轮和第二小齿轮中的每个均借助可弹性变形的固定装置(40，41，42，240，540，1042)固定到所述相应第一一级齿轮。4.根据权利要求3所述的齿轮装置，所述齿轮装置包括至少一组齿轮部件，每组均包括：两个第一小齿轮(20'，220'，520'，1020')和两个第二小齿轮(20”，220”，520”，1020”)，每个第一小齿轮均借助可弹性变形的固定装置(40，41，42，240，540，1040)固定到第一一级齿轮(30'，230'，530'，1030')，该第一一级齿轮与借助可弹性变形的固定装置固定到相应第二小齿轮的对应第一一级齿轮啮合；以及二级齿轮(50，250，350，351，550，1050)，所述二级齿轮与所述一级齿轮中的两个啮合。5.根据权利要求4所述的齿轮装置，其中，所述二级齿轮与所述第一小齿轮的两个一级齿轮或所述第二小齿轮的两个一级齿轮啮合。6.根据权利要求4所述的齿轮装置，其中，所述二级齿轮与第一小齿轮的一个一级齿轮和第二小齿轮的一个二级齿轮啮合。7.根据权利要求4至6中的任一项所述的齿轮装置，所述齿轮装置包括一组所述齿轮部件，其中所述二级齿轮固定到共同的输出或输入轴。8.根据权利要求4至6中的任一项所述的齿轮装置，所述齿轮装置包括两组所述齿轮部件。9.根据权利要求8所述的齿轮装置，其中，每组的所述二级齿轮(250)连接到相应的输出或输入轴(160)。10.根据权利要求8所述的齿轮装置，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·伦德贝克，S·斯文松，A·赫勒斯蒂格，P·摩勒，S·比约克伦德，
申请(专利权)人：串联驱动器公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE