專利名稱：具有更換齒部的傳動齒輪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有齒輪體以及可更換的齒的傳動齒輪。此外，本發(fā)明涉及一種具有帶有可更換的齒的傳動齒輪的傳動裝置。
背景技術：
以高功率運行(例如用于船舶驅動裝置、風力傳動裝置、升降機)的傳動齒輪暴露于很高的機械載荷之下，該載荷會導致磨損以及受到限制的使用壽命。問題尤其是在靜態(tài)的損壞載荷的意義上由運行引起的點狀的過載，或者是運行中周期性的持續(xù)載荷，該載荷例如從局部的材料缺陷例如雜質、缺口或者剛度躍變(內(nèi)部缺口)出發(fā)會擴展成材料損壞。通過持續(xù)地過度碾壓齒部會擴展這種損壞。
另一損壞機制是所謂的靜態(tài)標記或者運輸損壞，這不是通過過度碾壓或者這樣的運行產(chǎn)生的，而是會在風力設備的運輸中、滾動中或者在固定升降機時通過齒部內(nèi)部完全靜態(tài)或者近似靜態(tài)的接觸形成。這尤其也涉及風力設備的偏航或槳距驅動裝置，這在工作點中由原理上引起了具有持續(xù)靜態(tài)的齒接觸，該齒接觸以這種方式進行加載。在沒有采取合適的措施時，這種損壞能夠并且會通過以后的過度碾壓得到擴展并且傳遞到其它齒部上。這會導致齒側面的損壞或者齒裂。已知的損壞形式例如是凹痕(點蝕形成、點狀腐蝕)、齒側面破裂以及齒底部破裂和灰斑(微凹痕)。這種過載損壞或者磨損現(xiàn)象大多數(shù)短期內(nèi)會引起完全的傳動失靈，因為其它齒以及由此的支承也通過直接的機械嚙合以及潤滑劑的污染通過齒殘留物快速地雪崩式地受到損壞。結果是麻煩的修復情況。除了使用高價值的材料以及高價值的并且過濾過的潤滑劑之外，為了避免由所使用的齒損壞引起的損壞傳播，首先在一個或者多個齒的可確定的初始損壞中考慮立即更換有缺陷的齒輪。然而這種方法例如在阻礙簡單地接近齒輪的情況下限制在特定的應用中。例如在齒輪更換需要拆卸大量很重的周圍的整個系統(tǒng)時或者在整個系統(tǒng)由于周圍條件僅僅受限制地接近時，例如在海上風力渦輪機或者在船驅動裝置中就是這種情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務是提供可簡單維護的傳動齒輪以及傳動裝置。該任務通過具有齒輪體以及可更換的齒的傳動齒輪得到解決，其中將一個或者多個齒構造成可借助于可松開的連接與傳動齒輪的齒輪體連接的部件。由此可以簡單地更換齒輪的磨損的或者破裂的齒，而不必更換整個齒輪。本發(fā)明的有利的第一設計方案在于，所述可松開的連接通過徑向或軸向的螺紋連接實現(xiàn)。螺紋連接實現(xiàn)了所述部件與齒輪體的快速并且可靠的連接。根據(jù)傳動裝置中的可接近性可以沿徑向和/或軸向實現(xiàn)螺紋連接。本發(fā)明的另一有利的設計方案在于，所述可松開的連接通過所述部件與齒輪體之間形狀鎖合的相互嵌接的榫接實現(xiàn)。由此實現(xiàn)了齒力特別有利地傳遞到齒輪體上。
本發(fā)明的另一有利的設計方案在于，相鄰的部件相互連接。由此提高了齒輪結合體的整體穩(wěn)定性。本發(fā)明的另一有利的設計 方案在于，所述相鄰的部件通過形狀鎖合的榫接并且/或者通過螺紋連接相互連接。由此還進一步提高了齒輪連接的整體穩(wěn)定性。本發(fā)明的另一有利的設計方案在于，額外設置可更換的齒覆層?？筛鼡Q的齒覆層尤其作為應急措施或緊急方案，從而將傳動裝置的故障時間或者靜止時間保持得很小或者以受限的功率繼續(xù)工作。本發(fā)明的另一有利的設計方案在于，代替可更換的齒設置可更換的齒覆層?？筛鼡Q的齒覆層尤其作為應急措施或緊急方案，從而將傳動裝置的故障時間或者靜止時間保持得很小或者以受限的功率繼續(xù)工作，直到完全更換齒或者傳動齒輪。本發(fā)明的另一有利的設計方案在于，齒材料由在韌性與硬度方面不同于齒輪體的材料制成。該齒輪的基體可以由比齒部(例如鋼)更簡單并且因此更便宜的材料(例如鑄鐵)制成，因為在齒部的范圍內(nèi)出現(xiàn)更強的機械載荷。由此能夠特別節(jié)省制造成本。此外例如可以通過變形(例如鍛造、壓制)來制造基體并且通過切削方法(例如刨齒)來制造齒部。本發(fā)明的另一有利的設計方案在于，所述部件(節(jié)段或者說更換段)分別具有不同的齒數(shù)。由此避免了固有頻率激勵并且由形狀偏差引起的力以及力矩沖擊得到更好地分布并且不會累積。本發(fā)明的另一有利的設計方案在于，每個部件(節(jié)段或者說更換段)的齒數(shù)是質數(shù)。由此防止或者說避免固有頻率激勵。此外，所述任務通過一種具有傳動齒輪的傳動裝置得到解決，其中根據(jù)權利要求I到10中的任一項構造了至少一個傳動齒輪。具有帶有可更換的齒的齒輪的傳動裝置可以特別簡單地得到維護，因為不必完全更換齒輪。此外，更換齒比更換完整的傳動齒輪更便且。此外，所述任務通過一種具有傳動齒輪的傳動裝置得到解決，其中在一個齒輪對中包括第一傳動齒輪以及第二傳動齒輪，僅僅第一傳動齒輪根據(jù)權利要求I到10中的任一項進行構造，其中具有可更換的齒和/或可更換的齒覆層的部件由比第二傳動齒輪更軟的材料制成。尤其在一個齒輪對承受特別高的載荷時，僅僅其中一個齒輪裝配有按本發(fā)明的更換齒輪，該更換齒輪的齒由比其它傳統(tǒng)固定制齒的齒輪更軟的材料制成。如此，該更換齒輪承擔了犧牲齒輪的作用。在運行期間可以認為，該齒輪的齒首先出現(xiàn)了磨損現(xiàn)象。該齒輪的齒可以用很小的花費進行更換，而其它齒輪能夠以可能花費極少的常規(guī)的制造方式進行制造。此外，所述任務通過一種具有傳動齒輪的傳動裝置得到解決，其中在一個齒輪對中包括第一傳動齒輪以及第二傳動齒輪，兩個傳動齒輪根據(jù)權利要求I到10中的任一項進行構造，并且其中在每個傳動齒輪(更換齒輪)中齒在部件(節(jié)段)上的分布相互不同。由此避免了固有頻率激勵并且由形狀偏差引起的力以及力矩沖擊得到更好地分布或者說不會累積。此外，所述任務通過一種具有一個或者多個適合用在具有齒輪體的傳動齒輪(更換齒輪)中的可更換的齒的部件得到解決，其中該部件可以借助于可松開的連接與傳動齒輪的齒輪體連接。在齒損壞的情況下可以像在更換工具中一樣更換所述部件，或者可以更換受損的齒。不需要更換整個傳動齒輪。


本發(fā)明的實施例在附圖中示出并且在下面進行解釋。在此示出
圖I是具有更換齒部的齒輪的原理性結構的示意性總圖，
圖2是示例性的第二齒輪以及齒段(部件)與基體的示例性的連接或者說相互連接，以
及
圖3是齒段與基體的類似于更換工具的連接的另一實施例。 附圖標記列表
ZR1-ZR3傳動齒輪
Z1-Z17齒
RK1-RK3, RKr 齒輪體 N1-N3輪轂
B1-B4, Br部件
vi-vi8, vr連接。
具體實施例方式按本發(fā)明提出了具有可更換的齒或者齒覆層的傳動齒輪。在此，借助于可松開的連接分別將一個或者多個齒作為部件與齒輪體連接?？伤砷_的連接優(yōu)選是沿軸向或徑向的螺紋連接。在特別的實施方式中，齒輪芯和齒段設有形狀鎖合地相互嵌接的榫接，該榫接實現(xiàn)了齒力特別有利地傳遞到齒輪體上。在另一特別的實施方式中，分別相鄰的齒段設有形狀鎖合的榫接，該榫接提高了齒輪連接的整體穩(wěn)定性。另一實施方式提出一種傳動裝置，其中在一個齒輪對受到特別高的負載時，所述齒輪中只有一個齒輪裝備有按本發(fā)明的更換齒輪并且其齒由比其它傳統(tǒng)固定制齒的齒輪更軟的材料制成。如此，該更換齒輪承擔了犧牲齒輪的作用?？梢哉J為在運行期間，該更換齒輪的齒首先出現(xiàn)磨損現(xiàn)象。該更換齒輪的齒可以用很小的花費進行更換，而其它齒輪可以以耗費極少的傳統(tǒng)的制造方式進行制造。在本發(fā)明的另一設計方案中可以以有利的方式方法將材料匹配于負載的要求，方法是齒部可以由可特別高負載的齒部材料(例如鋼)制成并且基體可以由更簡單并且因此更便宜的材料(例如鑄鐵)制成。當輪轂再次同樣可松開地連接時，所述基體也不必由金屬制成。由此可以實現(xiàn)另一有利的設計方案，其中可以根據(jù)振動值、阻尼、變形的運行要求或者類似的與運行有關的特性來修改基體的特性。在另一有利的設計方案中，所述傳動裝置裝備有用于識別損壞的狀態(tài)監(jiān)控裝置。在此，可以使用振動值或顆粒率用于識別。所述實施方式可以任意地相互組合。圖I以示意性的總圖示出了具有更換齒部的齒輪ZRl的原理性的構造。該傳動齒輪ZRl通常通過輪轂NI固定在軸線或軸上并且包括齒輪體RKl、RKr以及可更換的齒Z1-Z7，其中一個或者多個齒Z1-Z7構造成部件BI，BI’，該部件可以借助于可松開的連接V1-V4、V1’與傳動齒輪ZRl的齒輪體RK1、RK1’連接。部件BI，BI’與齒輪體RK1，RK1’的可松開的連接V1-V4，VI，例如可以通過徑向和/或軸向的螺紋連接實現(xiàn)。可松開的連接V1-V4, vr也可以或者替代地或者與螺紋連接組合地通過所述部件BI，BI’與齒輪體RK1，RKr之間形狀鎖合地相互嵌接的榫接來實現(xiàn)。為了實現(xiàn)齒輪ZRl較高的穩(wěn)定性，以有利的方式將相鄰的部件BI，BI’相互連接。當相鄰的部件通過形狀鎖合的榫接并且/或者通過螺紋連接相互連接時，進一步提高了齒輪ZRl的穩(wěn)定性。可以在齒Z1-Z7上為所有齒或者為部分齒Z1-Z7設置可更換的齒覆層。所述可更換性的方案涉及齒Z1-Z7本身以及在其上安置齒的部件BI，BI’。由此可以更換承載齒的節(jié)段(部件)或者單個齒。圖I的右邊部分以示例性的細節(jié)圖示出了部件BI’與齒輪體RK1’的螺紋連接VI’。圖2示出了示例性的第二齒輪ZR2以及齒段(部件)B2-B4與基體RK2的示例性的 連接或者說相互連接。齒輪ZR2支承在輪轂N2上。齒段(部件)B2-B4通過連接V5-V8與基體RK2螺紋連接并且/或者通過連接V9-V12與基體RK2榫接。出于固定以及穩(wěn)定緣故，優(yōu)選使用形狀鎖合的榫接?？梢酝ㄟ^插接或壓入容易地形成榫接連接。所述齒段(部件)B2_B4也能夠可選地相互(優(yōu)選形狀鎖合地)榫接。這提高了部件B2-B4以及齒輪ZR2的穩(wěn)定性。在按圖2的例子中，可更換性也涉及齒Z8-Z14本身以及在其上安置齒Z8-Z14的部件B2-B4。圖3示出了齒段(具有齒Z15-Z17的部件B5)與基體RK3的類似于更換工具的連接的另一實施例。所述齒Z15-Z17通過連接V15-V18固定在部件B5中。作為連接V15-V18例如可以使用螺紋連接和/或形狀鎖合的榫接?？梢杂欣厥褂糜糜邶X的配合以及定心的定位夾緊錐。在圖3中提出，在更換部件B5時如同在更換工具時那樣進行。在此，傳動齒輪ZR3的齒輪體RK3設有卡盤，在該卡盤中可以將部件B5夾入并且固定在夾爪之間。通過卡盤以及部件B5的相應的幾何結構(所述夾爪例如可以具有漏斗形并且部件具有錐形)可以將部件B5簡單地導入卡盤中。此外，這實現(xiàn)了部件B5在齒輪體RK3中精確的配合與定心。也可以類似于更換工具更換單個齒Z15-Z17。本發(fā)明的優(yōu)點特別在于
-具有一個或多個齒開始損壞的齒輪不必再進行復雜的更換，而是可以單個地將損壞的齒或者齒組更換成新零件，而齒體保留在其軸上。-如此可以避免拆卸傳動裝置或者甚至避免更換傳動裝置。-由此顯著延長了傳動裝置的工作或使用壽命，因為齒損壞造成實際上出現(xiàn)的傳動裝置損壞的很大一部分，或者說引起軸承上的后續(xù)損壞的交互作用，這在可以簡單地排除初始損壞時同樣是可以避免的。-此外，在傳動裝置的整個生命周期中明顯節(jié)省了材料。此外獲得了傳動裝置制造的優(yōu)點。齒輪體和齒輪可以由不同的材料制成，并且表面硬化可以限制于齒或者齒組，由此，顯著降低了有待熱處理的材料體積和材料質量。-最后獲得了以下優(yōu)點，即齒段中的裂紋不會擴展到齒輪芯上或者是相鄰節(jié)段上，因為不存在材料鎖合的連接。具有齒輪體以及可更換的齒的傳動齒輪,其中一個或者多個齒構造成部件,該部件可借助于可松開的連接與傳動齒輪的齒輪體連接。具有如此構造的傳動齒輪的傳動裝置。具有一個或者多個可更換的齒的部件適合于用在具有齒輪體的傳動齒輪中，其中該部 件可借助于可松開的連接與傳動齒輪的齒輪體連接。
權利要求
1.具有齒輪體和可更換的齒的傳動齒輪(ZR1-ZR3)，其中一個或者多個齒(Z1-Z17)構造成可借助于可松開的連接(V1-V18，VI’)與傳動齒輪(ZR1-ZR3)的齒輪體(RK1-RK3，RK1’)連接的部件(B1-B4，BI’)。
2.按權利要求I所述的傳動齒輪(ZR1-ZR3)， 其中，通過徑向或軸向的螺紋連接來實現(xiàn)所述可松開的連接。
3.按權利要求I或2所述的傳動齒輪(ZR1-ZR3)， 其中，通過所述部件(B1-B4，B1’)與齒輪體(RK1-RK3，RK1’)之間形狀鎖合的相互嵌接的榫接來實現(xiàn)所述可松開的連接(V1-V18，VI’)。
4.按上述權利要求中任一項所述的傳動齒輪(ZR1-ZR3)， 其中，相鄰的部件相互連接。
5.按權利要求4所述的傳動齒輪(ZR1-ZR3)， 其中，所述相鄰的部件(B1-B4，BI’)通過形狀鎖合的榫接和/或螺紋連接相互連接。
6.按權利要求I到5中任一項所述的傳動齒輪(ZR1-ZR3)， 其中，額外設置可更換的齒覆層。
7.按權利要求I到6中任一項所述的傳動齒輪(ZR1-ZR3)，其中，代替所述可更換的齒(Z1-Z17)設置可更換的齒覆層。
8.按權利要求I到7中任一項所述的傳動齒輪(ZR1-ZR3)，其中，所述齒部材料由在韌性或硬度方面不同于齒輪體(RK1-RK3，RK1’)的材料制成。
9.按上述權利要求中任一項所述的傳動齒輪(ZR1-ZR3)，其中，所述部件(B1-B4，BI’)分別具有不同的齒數(shù)。
10.按上述權利要求中任一項所述的傳動齒輪(ZR1-ZR3)，其中，每個部件(B1-B4，BI’)的齒數(shù)是質數(shù)。
11.具有傳動齒輪(ZR1-ZR3)的傳動裝置，其中根據(jù)權利要求I到10中的任一項構造至少一個傳動齒輪。
12.具有傳動齒輪(ZR1-ZR3)的傳動裝置，其中在一個齒輪對中包括第一傳動齒輪(ZR1-ZR3)和第二傳動齒輪，僅僅所述第一傳動齒輪(ZR1-ZR3)按權利要求I到10中任一項構造，其中具有可更換的齒(Z1-Z17)的部件(B1-B4，B1’)和/或可更換的齒覆層由比第二傳動齒輪(ZR1-ZR3)更軟的材料制成。
13.具有傳動齒輪(ZR1-ZR3)的傳動裝置，其中，在一個齒輪對中包括第一傳動齒輪(ZR1-ZR3)和第二傳動齒輪(ZR1-ZR3)，兩個傳動齒輪(ZR1-ZR3)根據(jù)權利要求I到10中任一項構造，并且其中在每個傳動齒輪(ZR1-ZR3)中齒在部件(節(jié)段)上的分布是相互不同的。
14.具有一個或者多個可更換的適合用于按權利要求I到10中任一項所述的傳動齒輪(ZR1-ZR3)中的齒的部件，具有齒輪體(RK1-RK3，RK1’)，其中所述部件可借助于可松開的連接與傳動齒輪(ZR1-ZR3)的齒輪體(RK1-RK3，RK1’)連接。
全文摘要
具有更換齒部的傳動齒輪。具有齒輪體和可更換的齒的傳動齒輪，其中一個或者多個齒構造成可借助于可松開的連接與傳動齒輪的齒輪體連接的部件。具有如此構造的傳動齒輪的傳動裝置。具有一個或多個適合用于具有齒輪體的傳動齒輪中的齒的部件，其中該部件可借助于可松開的連接與傳動齒輪的齒輪體連接。
文檔編號F16H55/12GK102654185SQ20121005294
公開日2012年9月5日 申請日期2012年3月2日 優(yōu)先權日2011年3月2日
發(fā)明者賴默斯 J-D., 埃本 T. 申請人:溫納吉股份公司, 西門子公司