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螺旋齿轮组的改进

阅读：1059发布：2020-06-05

IPRDB可以提供螺旋齿轮组的改进专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于用在有限空间中并且能用小直径的齿轮组传动相对大量的动力的传动装置的齿轮组，包括一系列螺旋齿轮元件，螺旋齿轮元件具有从其每一侧侧向地延伸的短轴，各短轴具有形成在它的远端处的齿和延伸通过各齿轮元件的中心轴向孔，以及适于啮合相邻齿轮元件上的齿从而以驱动的接触连接齿轮元件的连接器。齿轮组具有相对大的有效直径，和延伸通过齿轮元件中的轴向孔的张紧杆，其中在张力杆的每一端处具有保持器，从而有效地允许沿着张紧杆的有限的轴向移动，同时防止意外的脱离。，下面是螺旋齿轮组的改进专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种螺旋齿轮传动装置，相对于其尺寸能传动大动力，所述传动装置包括至少两个齿轮组；

至少一个所述齿轮组，包括一串齿轮元件，各所述齿轮元件包括围绕其周边形成的螺旋齿轮齿；

在所述齿轮元件上的短轴，所述短轴被定位在所述齿轮齿的相反侧上并且与其同轴；

中心孔，形成为沿着所述齿轮组的转动轴线穿过各所述齿轮元件；所述中心孔适于将张紧杆接收在其内。

2.如权利要求1所述的螺旋齿轮传动装置，其中所述齿轮组包括一系列连接器，各所述连接器被接合在相邻短轴之间，与其成驱动关系，从而一个齿轮元件的转动引起相邻齿轮元件的转动。

3.如权利要求1所述的螺旋齿轮传动装置，其中各齿轮组包括一排轴承环，各所述轴承环被定位在所述短轴上，从而为所述齿轮组提供轴承支撑。

4.如权利要求1所述的螺旋齿轮传动装置，其中所述张紧杆延伸超过所述齿轮组的全长，并且保持器在所述张紧杆上，所述保持器被固定在所述张紧杆的远端处，并且被定位成允许在所述张紧杆上的有限的侧向移动，同时保持所述齿轮元件防止意外脱离。

5.如权利要求2所述的螺旋齿轮传动装置，其中各所述短轴被形成有凸键；所述连接器具有在所述连接器处于相邻短轴上的合适位置处时与所述凸键啮合的内键，由此形成能一致地转动从而传动动力的整体齿轮组。

6.如权利要求2所述的螺旋齿轮传动装置，其中各齿轮组包括一排轴承环，各所述轴承环被定位在短轴上，从而为所述齿轮组提供轴承支撑。

7.如权利要求2所述的螺旋齿轮传动装置，其中所述张紧杆延伸超过所述齿轮组的全长，并且保持器在所述张紧杆上，所述保持器被固定在所述张紧环的远端处，并且被定位成允许在所述张紧杆上的有限侧向移动，同时保持所述齿轮元件防止意外脱离。

8.如权利要求5所述的螺旋齿轮传动装置，其中各齿轮组包括一排轴承环，各所述轴承环被定位在所述短轴上，从而为所述齿轮组提供轴承支撑。

9.一种齿轮组，由一系列的螺旋齿轮元件对组成；

所述齿轮组的各所述齿轮元件包括围绕其周边形成的螺旋齿；齿轮元件对的各齿轮元件具有朝向彼此会聚的斜度；

在所述齿轮上的短轴，所述短轴被定位在所述齿轮齿的相反侧上并且与其同轴；

沿着所述齿轮组的轴线形成的中心孔，所述中心孔适于将张紧杆接收在其内；和成串地安装在所述张紧杆上的一系列齿轮元件；所述齿轮以驱动关系互连。

10.如权利要求9所述的齿轮组，其中所述齿轮组包括一系列连接器，各所述连接器被接合在相邻短轴之间，与其成驱动关系，从而一个齿轮元件的转动引起相邻齿轮元件的转动。

11.如权利要求9所述的齿轮组，其中各齿轮组包括一排轴承环，各所述轴承环被定位在短轴上，从而为所述齿轮组提供轴承支撑。

12.如权利要求9所述的齿轮组，其中所述张紧杆延伸超过所述齿轮组的全长，并且保持器在所述张紧杆上，所述保持器被固定在所述张紧环的远端处，被定位成允许在所述张紧杆上的有限的侧向移动，同时保持所述齿轮元件防止意外脱离。

13.如权利要求9所述的齿轮组，其中各所述短轴被形成有凸键；所述连接器具有在所述连接器处于相邻短轴上的合适位置处时与所述凸键啮合的内键，由此形成能一致地转动从而传动动力的整体齿轮组。

14.如权利要求10所述的齿轮组，其中所述张紧杆延伸超过所述齿轮组的全长，并且保持器在所述张紧杆上，所述保持器被固定在所述张紧环的远端处，被定位成允许在所述张紧杆上的有限的侧向移动，同时保持所述齿轮元件防止意外脱离。

15.如权利要求11所述的齿轮组，其中各所述短轴被形成有凸键；所述连接器具有在所述连接器处于相邻短轴上的合适位置处时与所述凸键啮合的内键，由此形成能一致地转动从而传动动力的整体齿轮组。

说明书全文

螺旋齿轮组的改进

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及传动装置，并且更具体地，涉及使用螺旋齿轮组的用于在相对狭窄的环境中传动大载荷的传动装置的改进。

背景技术

[0002] 自从达芬奇(Leonardo DeVinci)以来已经存在多种形式的用于传动动力的装置。机械技术已经从在轮的周边上的栓钉(peg)发展到了目前的复杂的齿轮组。

[0003] 因为特定传动装置必须在其中工作的环境改变，所以也必须为传动装置提供创造性的解决方案。在目前的情形中，需要大动力被传动通过有限的空间，举例来说，钻或井壳，其内直径可能是仅仅4英寸，并且钻柱的工作端可能是在动力源以下数千英尺的。

[0004] 已经示出，通过使用多个螺旋齿轮被布置在共同的花键轴上的构造能显著地增加在有限的空间中通过齿轮组传动的动力，如同在Morrow的专利号为5,29,147中所给出的那样。因为空间变得非常有限并且齿轮的尺寸必须减小，通过齿轮组能传动的动力由于共同花键轴的直径减小而快速地变得有限。本发明企图解决这个问题。

[0005] Bruce Morrow，本领域公认的专家，在它的专利号为5,927,147的专利中，通过有限空间中的新齿轮系成功地解决了传动大动力的问题，在该专利中披露了保持器。Morrow的专利号为6,334,368的专利[load sharing with planetary gearing(用行星齿轮分享载荷)]；专利号为6,338,691的专利[a planetary system with helical gearing(带有螺旋齿轮的行星系统)]；和专利号为6,374,689的专利是Morrow的工作的例子。

[0006] Hawkins的专利号为6,264,138专利涉及用在用于燃气涡轮发动机的涡轮螺旋桨发动机系统中的齿轮组，同时Gotoh的专利号为6,666,103的专利讨论了用于传动装置中的中间轴的支承，Jessup的专利号为4,641,543的专利也讨论了这一点，其中使用相对的和不同的螺旋角以平衡载荷。

[0007] 前面的描述仅仅是现有技术的状态的陈述，并且绝不减少本发明的新颖性或价值。

发明内容

[0008] 理解为了认识到本发明本身的新颖性和价值，本发明在其中具有特定的，尽管不是排它的效用的环境是重要的。尽管本发明的齿轮组是可用在多种设置中的，它的主要效用在于它的能在非常有限的空间中传动相对大的载荷的能力，并且实现那个目标的性能和能力是本发明的特定目的。

[0009] 本发明的更加特定的目的是提供这样的齿轮组，其包括一排螺旋齿轮对，其被限制侧向移动因此使得通过齿轮组传动的动力最大化。本发明的进一步的目的，涉及前述的内容，是消除在其上安装齿轮的花键轴的通常的使用，也提供齿轮的轴向移动，以及内齿轮载荷传动。

[0010] 本发明的再另一目的是提供这样的设备，其允许多个螺旋对迅速组装在张紧杆上，其限定齿轮的过多的侧向移动同时仍然提供足够的侧向移动以使得因此能传动的动力最大化。

[0011] 本发明的再另一目的是以最经济的方式获得上面所阐述的目的。

[0012] 当结合附图阅读了优选实施方式的下面的详细描述时，本发明的前述的以及其它目的和好处，对本领域技术人员而言将变得是显而易见的。

附图说明

[0013] 图1是依照本发明构造的代表性的螺旋齿轮组；

[0014] 图2是如在图1中的齿轮组，示出了它的各种元件的相互关系；

[0015] 图3是图2的齿轮组组件的分解图，示出了它的各种元件的细节；和，[0016] 图4是螺旋齿轮组件的侧视图，其被部分剖切了以示出本发明的螺旋齿轮和张紧杆的相互关系。

具体实施方式

[0017] 现在参考附图，并且首先参考图1，示出了依照本发明构造的驱动齿轮组组件10。已经特别设计了图1以示出和强调这种齿轮组中的现有技术状态和本发明表现出来的技术的进步之间的差异和区别。

[0018] 齿轮组组件10由驱动齿轮组21和配对的从动齿轮组23构成。驱动齿轮组21包括被连接到几种已知的动力源(未示出)中的任一种的输入驱动轴12。为了示出的目的，齿轮组被示为在顺时针方向上被驱动，如同由箭头“I”所示的那样。

[0019] 驱动齿轮组21代表本发明在其之上具有显著进步的现有技术的目前状态。驱动齿轮组21包括一排典型的螺旋齿轮元件14和16，其中螺旋齿轮元件14具有前向斜度(forward pitch)，同时螺旋齿轮组件16具有后向斜度(rearward pitch)。驱动齿轮组被安装在输入驱动轴12上，驱动轴12的直径是它能输送的动力的量的限定因素。齿轮元件14、16被形成有内键以与形成在输入轴的外直径上的键25相配合。

[0020] 各齿轮元件14和16包括在其上有螺旋齿轮齿的中心部分，优选为，螺旋齿轮齿被滚铣或以其它方式形成在坯上，并且中心部分的的侧面与轴承毂27相接，为了增加各齿轮和驱动轴之间的驱动接触，轴承毂27可以被加工有内键。保持器，例如，卡环29，将齿轮组固定在驱动轴12上，可以理解，齿轮元件的螺旋构造导致元件的侧向移动，如方向箭头B所示，并且需要保持器将它们保持在轴上。毂，除了通过增加接触面积而增加强度之外，也提供齿轮之间的所期望的间隔，其也提供支承面积。

[0021] 现在参考从动齿轮组23，已经开发了组装和操作小的但是大动力的传动装置的新方法。

[0022] 将会记得，本发明尤其适合的环境，也就是空间是非常有限的并且相对于可用空间来说动力需求是高的情形，本发明是尤其合适这种环境。

[0023] 现在，尤其参考图1的从动齿轮组，在这个所示的例子中，齿轮组23由齿轮组21驱动。本领域技术人员将会认识到，无论作为驱动齿轮组还是从动齿轮组，齿轮组21的结构都是有效的。

[0024] 齿轮组23包括一排齿轮元件，在所示的情形中，总共有四个，尽管依据需要可以改变精确数字，甚至总数，齿轮元件被定位在与驱动齿轮组21的轴线相平行的单个转动轴线上。在图1中，齿轮元件40、41、42和43被示为成一直线。参考图3，示出了齿轮组23的一部分的分解图。

[0025] 除了螺旋齿轮上的斜度(pitch)之外，各齿轮元件40、41、42和43基本上具有相同的结构。参考代表性的齿轮元件，例如图3的齿轮元件41，在齿轮元件的中心部分45处是围绕齿轮元件本体的中心部分的周边形成的一系列螺旋齿轮齿。如同在齿轮元件14、16的情况中那样，各齿轮元件的中心部分45的侧面与短轴47相接，短轴的其中一个，短轴47L延伸到左侧并且另一个，47R延伸到右侧。这些短轴47R和47L，可以与螺旋齿轮一体地形成，或者被以其它方式刚性连接到螺旋齿轮，并且以与图1中的轴承毂27是用于齿轮组21中的各齿轮元件的支承轴颈相同的方式形成用于各齿轮的支承轴颈。各短轴47被设置有一系列齿，该齿在各自的远端49处形成凸键。各齿轮40-43被形成有中心孔50，其重要作用很快将变得是显而易见的。

[0026] 如同在图2中所看到的那样，本发明预期的是，一系列齿轮元件，例如齿轮元件41和42，可以被连接在一起，由空间和动力限额确定它的精确数量。为了实现这个目的，提供了连接器52。连接器具有围绕它的内直径形成的齿54。形成在连接器中的齿配合并且啮合在短轴47L和47R的远端上形成的齿，并且因此被易于用来以动力传动的关系连接相邻的齿轮元件，举例来说，齿轮元件40、41、42和43，从而形成齿轮组23。相邻的齿轮元件对具有相反的斜度使得它们朝着彼此会聚。

[0027] 提供间隔轴承环54，该间隔轴承环54具有等于短轴的外侧直径的内侧直径座圈56，且其长度等于齿轮的中心部分45和形成在各短轴的外端上的齿之间的距离。因此，当组装齿轮组23时，轴承环将齿轮组固定在外壳(未示出)中，当将动力供给到驱动轴时用以转动。

[0028] 众所周知的是，螺旋齿轮在转动时在平行于齿轮的转动轴线的方向上将力矢量传递给它的配对齿轮，也就是，它以驱动的关系啮合的齿轮。就是该侧向力经由齿轮的随后的侧向移动，在驱动和从动齿轮组(分别是21和23)上的齿轮之间分享载荷，如同在上面所提及的Morrow的专利号为5,927,147的专利中所描述的那样。这个侧向移动是至关重要的，它必须被限定到仅仅是完成载荷分享所需要的量，与齿轮本身的宽度相比，这通常是很小的量。在齿轮组21中，通过固定到花键轴12的卡环29限制该侧向移动。在图1中指出，由于在例子中所采用的齿轮的转动方向和螺旋角，齿轮不支承在卡环29上。如果以相反方向转动，两个外侧齿轮将向外移动并且支承在卡环29上。如果不提供卡环，齿轮将继续向外移动直到它们从配合的齿轮脱离或者遇到传动装置的限制进一步移动的部件。这是螺旋齿轮的本性。

[0029] 与本发明的限制齿轮的侧向移动的目的相一致并且促进这个和其它所陈述的目的，提供张紧杆56。张紧杆56，在所示的情形中，是具有小于各齿轮中的中心孔50的直径的细长杆，以允许齿轮相对于张紧杆不受限制地转动。

[0030] 在特定齿轮组的组装中，各齿轮元件40-43被连续地在张紧杆56上滑动，且轴承环54在各短轴47上的合适位置处。连接器52被定位在相邻短轴上，其中内键的一部分以驱动的关系与它的远端49处的键齿相啮合。当成一直线中的下一齿轮被安装在张紧杆56上时，短轴的远端与形成在连接器中的内齿相对齐并且被插入到连接器中，因此接合齿轮，从而传动到一个齿轮动力与该组中的其它齿轮相分享。张紧杆56的长度使得它的远端延伸超过齿轮组，并且允许齿轮有足够的侧向移动以实现载荷分享，如同在上面的Morrow的专利中所描述的那样，并且防止从其的无意的脱离。

[0031] 考虑到齿轮组在载荷作用下侧向移动的趋势，保持器58被安装在两端处以将齿轮组固定在张紧杆上。将会理解，尽管所示出的保持器具有卡环的性质，并且被定位在张紧杆的远端处或张紧杆的远端附近，能实现该目的保持环形式在本发明的预期之内。

[0032] 参考图4的部分截面图，示出了齿轮元件和张紧杆之间的关系。示出了在张紧杆56上的代表性的齿轮元件41。环54处于合适的位置处，连接器52同样处于合适的位置处，以实现系统。通过图4显而易见地，齿轮组的有效直径等于短轴的直径。结果是，齿轮组23能传动比更常规的齿轮组21显著地更大的载荷，因此实现本发明的主要目的。

[0033] 图1包括依靠连接器59连接到第二阶段的开始驱动的连接，并且示出了从动齿轮60，该从动齿轮60啮合齿轮61以驱动轴63，该轴63连接到一些未披露的通过图1的传动装置驱动的装置，举例来说，向下开孔泵或钻头。将会认识到，传动装置的直径相对于要被传动的动力使得传动装置尤其适于空间非常珍贵的那些应用。

[0034] 尽管已经非常详细地描述了本发明的优选实施方式，但是对本领域技术人员来说能对特定元件进行一些改变。这种改变被认为在权利要求限定的本发明的范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
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螺旋齿轮-专利编号CN101479505B	2020-05-11	460
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螺旋齿轮组的改进

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