减小齿轮啸叫的可变压力角齿轮制造技术

齿轮产生啸叫是被熟知的，这种啸叫对于车辆的操作员或乘坐者是不愉快的。本申请公开一种齿轮组，其中齿的压力角沿齿轮外缘变化。配对齿轮的齿也有压力角。配对的齿有相同的压力角，因此本公开只适用于传动比为1:1或如2:1、3:1等整数比的齿轮。由于齿的啮合随着压力角的变化而不同，基本振动频率不会如全部齿有相同的压力角的情况那样被加强。

Variable pressure angle gear for reducing gear squeal

The squeal of gears is well known, and this howling is unpleasant to the operator or the occupant of the vehicle. A gear set is disclosed in which the pressure angle of the tooth varies along the outer edge of the gear. The teeth of mating gears also have pressure angles. The mating teeth have the same pressure angle, so the present disclosure is only suitable for gears with a transmission ratio of 1:1 or an integer ratio such as 2:1 and 3:1. Since the meshing of teeth varies with the pressure angle, the fundamental vibration frequency is not as strong as that of all teeth with the same pressure angle.

【技术实现步骤摘要】
减小齿轮啸叫的可变压力角齿轮
本专利技术涉及齿轮副，其中单个齿轮上的齿之间的压力角可变。
技术介绍
齿轮噪声是常见问题，其解决方法已被探索了几十年。当啮合齿由于齿间的分离而互相碰撞时，咔嗒声(rattle)是普遍发生的。咔嗒声可通过缩小齿侧隙而被减小。在运行时，由于频繁的齿啮合，接触力导致齿轮副的振动。当最小化齿侧隙时，啸叫(whine)增加。在配对齿轮的转动期间，基本频率形成并且通过每次齿接合加强。一种解决方法是使用剪式(scissor-type)齿轮，其中，每一对齿轮副具有的两个齿轮的齿数相同，而且通过弹簧加载稍微使齿互相偏移。所述侧隙被弹簧加载齿轮的齿占据。但是，这一方法并未解决啸叫问题。另外，这种方法造成了复杂化和额外的部件。因此期望一种用于解决齿轮啸叫的便宜的方法，特别是针对该噪声可被被附近的人感知的应用领域，例如汽车。
技术实现思路
通过引入其他频率以降低振动的基本频率的曲轴对现有技术进行了改进。一个公开的实施例含有一种齿轮组，其具有第一齿轮和第二齿轮，其中第一齿轮包含具有第一压力角的第一部分齿和具有第二压力角的第二部分齿，第二齿轮包含具有第一压力角的第一部分齿和具有第二压力角的第二部分齿。第一齿轮的第一部分齿与第二齿轮的第一部分齿啮合。第一齿轮的第二部分齿与第二齿轮的第二部分齿啮合。附图说明图1显示两个分开的齿轮。图2显示齿轮上单个齿的细节，以限定与本公开相关的参数。图3显示齿啮合的两个齿轮。图4-6显示了单个齿轮，其中齿具有可变的压力角。图7是制造齿轮的工序。具体实施方式所属领域技术人员应了解的是，参考任意一个附图所说明和描述的实施例中的多种特征可与在一个或多个其他附图中所说明的特征相结合，以产生未被明确地说明或描述的替代实施例。所说明特征的结合为典型的应用提供了代表性实施例。但是，可期望与本公开的教导内容相符的特征的多种结合与修改用于特定的应用或实施方式。所属领域技术人员应可以想到相似的应用或实施方式，无论是否被明确地说明或描述。图1显示了一对齿轮10和30。主动齿轮10和从动齿轮30被分开显示。主动齿轮10通过使用键14被安装于以横截面显示的轴12，其中键14被楔入齿轮10的键槽(keyway)和轴12的键槽。仅作为非限定性示例，齿轮10具有24个齿。在齿轮10的第一扇形区(sector)20，齿具有第一压力角。在齿轮10的第二扇形区22，齿具有与第一压力角不同的第二压力角。在齿轮10的第三扇形区24，齿具有第三压力角。图1示例所示，第一扇形区20、第二扇形区22和第三扇形区24中每个分别有8个齿，即，扇形区20、22和24的尺寸相同。可替换地，扇形区的尺寸不均匀。例如，在另一替代示例中，使用不同数量的扇形区：2、4、5。特别是当齿的数量不可被扇形区的数量整除时，扇形区的尺寸必然是不等的。还显示了也有24个齿的从动齿轮30。齿轮30被安装于轴32上，并通过键34防止相对于轴32的滑动。当两个齿轮接合并转动时，它们提供1:1的传动比。啮合的齿有相同的压力角。因此，齿轮30被提供三个扇形区40、42和44，其中所述三个扇形区分别具有第一压力角、第二压力角和第三压力角。当齿轮10逆时针转动且与齿轮30啮合时，齿轮30顺时针转动。图1中的齿轮10和30的齿有可变压力角，但该细节不可视。图2显示了节圆为202的齿轮齿200的细节。齿200有第一侧210和第二侧220。线212和222是与齿200相关联的齿轮(未显示出)的半径。线216是节圆202在其相应节点处的切线。(节点在第一侧210表面上线214、216、218和节圆202的相交处。另一个节点位于第二侧220的表面上线224、226、228和节圆202的相交处。)线214垂直于侧210的切线(为了清晰描述而未示出)，该切线经过与线214相关的节点。类似地，线224垂直于侧220的切线(未示出)，该切线经过与线224相关的节点。侧210的压力角被定义为角218，并且侧220的压力角被定义为角228。该齿两侧的压力角可以不同。典型的齿轮压力角在非限制性范围15-25度内。在转动期间，每一个齿轮齿与配对齿轮的两个齿接触。返回参考图1，扇形区20中的所有8个齿在齿的每侧具有相同的压力角。但是，齿轮30上的齿46是过渡齿，其中该齿的一半位于扇形区40，该齿的一半位于扇形区42。齿46的压力角与其所处的扇形区相关，即，位于扇形区40的一半有第一压力角，并且位于扇形区42的一半有第二压力角。齿46是过渡齿，该过渡齿使得从扇形区20与40的啮合到扇形区22与42的啮合的转换平滑地进行。对于绕一个齿轮外缘(periphery)的压力角的每次改变，配对的齿轮副上就有一个齿为过渡齿，在此过渡齿被定义为：在该齿的一侧有一个压力角并且该齿的另一侧具有不同的压力角。本公开适用于传动比不为1:1的其他齿轮。在图3中，第一齿轮10有三个扇形区20、22和24，所述三个扇形区分别有第一、第二和第三压力角。具有与第一齿轮10的齿啮合的齿的第二齿轮50有两倍于第一齿轮10的齿数，即48个齿。齿轮50通过键54安装于轴52上，键54与在轴52和齿轮50内形成的键槽相接合。当齿轮10逆时针转动两圈时，齿轮50转动一圈。在此期间，齿轮10上扇形区20的齿与齿轮50上的齿啮合两次。因此，齿轮50具有直径上相对且具有第一压力角的两个扇形区60。两个直径上相对的扇形区62的齿被形成有第二压力角。两个直径上相对的扇形区64的齿被形成有第三压力角。如上文所述，在其他实施例中，齿轮10的扇形区20、22和24的尺寸没必要都相同。但是，扇形区20的齿数与两个扇形区60的齿数相同。扇形区22与62的齿数相同，且相似的一致性出现在扇形区24与64。本公开可被应用于传动比为整数的(例如1:2、3:1、1:4)任一主动/从动齿轮副。相啮合的齿应有相同压力角。为此，在两个啮合齿轮中的一个齿轮上，具有不同压力角的扇形区之间存在过渡齿。在每次旋转期间不同的齿啮合的齿轮不会从本公开中获益。图4示出齿轮70有12个齿，每个齿的压力角被改变。齿80、80’、80”和80”’有第一压力角。齿82、82’、82”和82”’有第二压力角。齿84、84’、84”和84”’有第三压力角。与齿轮70啮合的齿轮的所有齿都是过渡齿：齿在一侧有第一压力角并且在另一侧有第二压力角，紧跟的齿在一侧有第二压力角并且在另一侧有第三压力角，紧跟的齿在一侧有第三压力角并且在另一侧有第一压力角，以此连续。可替代使用其他有规律的模式及不同的齿数。在其他替代实施例中，可以在规律的模式中使用两种压力角，或如图4中的示例所示，使用多于三种压力角。图4中的齿轮70没有被显示为安装于轴上；并且图4显示了可容纳轴的孔72和形成在齿轮上用于接收键的键槽74。图5所示的齿轮90有12个齿并且其齿具有三种压力角，但是布置是随机的。齿100、100’、100”和100”’都具有相同的压力角。该图表明，完全是由于随机性，100和100’彼此相邻。图6所示的有12个齿的齿轮具有四个扇形区：120、122、124和126，每个扇形区有被分配给此扇形区内的齿的压力角。过渡齿130、132、134和136具有两种压力角，即，齿130的侧150和齿132的侧142具有与扇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种齿轮组，包含：第一齿轮，其具有第一部分齿和第二部分齿，所述第一部分齿具有第一压力角，所述第二部分齿具有第二压力角；且第二齿轮，其具有第一部分齿和第二部分齿，所述第一部分齿具有所述第一压力角，所述第二部分齿具有所述第二压力角，其中，所述第一齿轮的所述第一部分齿与所述第二齿轮的所述第一部分齿啮合。

【技术特征摘要】
2016.04.19 US 15/132,7611.一种齿轮组，包含：第一齿轮，其具有第一部分齿和第二部分齿，所述第一部分齿具有第一压力角，所述第二部分齿具有第二压力角；且第二齿轮，其具有第一部分齿和第二部分齿，所述第一部分齿具有所述第一压力角，所述第二部分齿具有所述第二压力角，其中，所述第一齿轮的所述第一部分齿与所述第二齿轮的所述第一部分齿啮合。2.根据权利要求1所述的齿轮组，其进一步包含：在所述第一齿轮上具有第三压力角的第三部分齿；以及在所述第二齿轮上具有所述第三压力角的第三部分齿。3.根据权利要求1所述的齿轮组，其中：所述第一齿轮上的齿的总数等于所述第二齿轮上的齿的总数；所述第一齿轮上的所述第一部分齿的齿的数量比所述第二齿轮上的所述第一部分齿的齿的数量大1；且所述第二齿轮有过渡齿，其中在该齿的第一侧的压力角为所述第一压力角且在该齿的第二侧的压力角为所述第二压力角。4.根据权利要求1所述的齿轮组，其中：所述第一齿轮的齿总数除以所述第二齿轮的齿总数产生的商为以下之一：2、3、4、5、1/2、1/3、1/4和1/5；所述第一齿轮的所述第一部分齿的数量等于该商乘以所述第二齿轮的齿数；当所述商大于1时，所述第一齿轮的所述第一部分齿被分成等间隔区域，其中区域的数量等于所述商；且当所述商小于1时，所述第二齿轮的所述第一部分齿被分成等间隔区域，其中区域的数量等于所述商的倒数。5.根据权利要求4所述的齿轮组，其中：当所述商大于1时，所述第二齿轮的所述第一部分齿彼此相邻；且当所述商小于1时，所述第一齿轮的所述第一部分齿彼此相邻。6.根据权利要求1所述的齿轮组，其中：所述第一齿轮的所述第一部分齿被随机布置在所述第一齿轮的外缘；且所述第二齿轮的所述第一部分齿被布置，以便当所述齿轮转动时，所述第二齿轮的所述第一部分齿与所述第一齿轮的所述第一部分齿啮合。7.根据权利要求1所述的齿轮组，其中：所述第一齿轮的所述第一部分齿被均匀地布置在所述第一齿轮的所述外缘；所述第一齿轮的所述第二部分齿被均匀地布置在所述第一齿轮的所述外缘；所述第二齿轮的所述第一部分齿被布置，以便当所述齿轮转动时，所述第二齿轮的所述第一部分齿与所述第一齿轮的所述第一部分齿啮合；且所述第二齿轮的所述第二部分齿被布置，以便当所述齿轮转动时，所述第二齿轮的所述第二部分齿与所述第一齿轮的所述第二部分齿啮合。8.根据权利要求1所述的齿轮组，其进一步包含：第一轴；与所述第一轴平行布置的第二轴；所述第一齿轮的第一分度；和所述第二齿轮的第二分度，其中：所述第一齿轮被安装于所述第一轴上；所述第二齿轮被安装于所述第二轴上；且当所述主动齿轮与所述第二齿轮啮合时，所述第一分度与所述第二分度在一条线上。9.一种齿轮组，包含：第一齿轮，其中第一扇形区内的齿具有第一压力角并且第二扇形区内的齿具有第二压力角；且第...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·莫塔科夫，A·左阿尼，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US