專利名稱：齒輪以及具有這種齒輪的泵機組的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種齒輪以及一種泵機組，特別是一種具有驅動器的泵機組，該驅動器包括具有這種齒輪的齒輪傳動裝置。
背景技術：
特別是在計量泵機組中公知地具有齒輪傳動裝置，該齒輪傳動裝置不是傳遞連續的驅動運動，而是例如通過步進電機步進地運動，以便能夠可控地執行各個供應行程。因此在傳動裝置中會出現荷載變換或力矩變換，由于各個齒輪之間的間隙，這將導致出現不期望的噪音。為了避免發出噪音，迄今為止在計量泵機組中公知的是采用具有齒帶的傳動裝置，在此，齒帶在傳動裝置中作為阻尼器使用。但是這種做法的缺點在于會增大傳動裝置的結構尺寸，此外，還必須為齒帶配置夾緊裝置，并且這種齒帶會受到磨損。

發明內容
鑒于上述問題，本發明的目的在于在緊湊的結構尺寸下構造具有齒輪傳動裝置的泵機組，其安裝簡單，并且在荷載變換時不會產生不期望的噪音。本發明的目的通過一種具有如權利要求I所述特征的齒輪以及一種具有如權利要求12所述特征的泵機組得以實現。優選的實施方式由從屬權利要求、下面的說明以及附圖給出。根據本發明的齒輪具有特殊的齒實施方式，其一方面使得能夠傳遞足夠的轉矩，另一方面還能夠實現與嚙合齒輪的無間隙嚙合。為此，至少有一部分齒以下面所描述的方式構成，在此，優選這些齒沿齒輪的圓周均勻分布。優選所有的齒都以這種方式構成。
這些齒每個都具有至少兩個部分，其中齒廓在截面上的構造不同。也就是其中一個部分被設計主要用于轉矩傳遞，而至少另一個部分用于消除在與嚙合齒輪嚙合時的間隙。為此，至少一個齒的第一部分在截面上具有這樣的外部輪廓其在該外部輪廓的至少一個子區域中相對于該齒的毗鄰的第二部分的外部輪廓突出。該截面垂直于齒的縱軸線延伸，該縱軸線在正向哨合(Gradverzahnung)時平行于轉動軸線延伸。因此，在該第一部分中形成從齒廓向外突出的部分，從而使齒在該部分中在截面上至少在一個方向上比毗鄰的第二部分的截面大。此外，至少該第一部分的突出的部分輪廓彈性地構成和/或彈性地安裝。該第一部分的外部輪廓的突出或伸出區域的尺寸確定為，使其能夠與嚙合齒輪無間隙地嚙合。在此，在與嚙合齒輪嚙合時，該第一齒部分的外部輪廓的有彈性的突出區域發生彈性變形，特別是被壓縮，從而在該區域中沿嚙合的兩個荷載方向在齒的第一部分和嚙合齒輪的齒面之間實現無間隙的貼靠。與此相反，可以傳統的方式構成齒的第二部分，以優化轉矩傳遞，并且尤其是由足夠堅固或剛性的材料制成，以確保所需要的耐磨性。第二部分可以在與嚙合齒輪的嚙合中具有常規的間隙，但是這將不會引起不期望的噪音，因為在兩個齒輪嚙合中的間隙總體上通過齒的第一部分被消除。優選將每個齒都構造為，齒的第一部分相對于齒的毗鄰的第二部分徑向伸出，并彈性地構成和/或安裝。即在這種實施方式中，齒輪在第一部分中在彈性區域的放松狀態下具有比毗鄰的第二部分更大的齒輪節圓直徑(Teilkreisdurchmesser)。在與嚙合齒輪嚙合時，第一部分有彈性地徑向向內彈回或有彈性地沿徑向方向被壓縮，由此可以確保嚙合齒輪在該區域內無間隙地嚙合。因此在荷載變換或荷載反轉時，在齒輪之間也不會出現不期望的噪音。優選每個齒的第一部分都位于齒的軸向端部上。在此，軸向方向或縱向方向是齒的垂直于齒輪圓周方向的伸展方向，即在正向哨合時平行于齒輪的轉動軸線的方向，在斜向嚙合時該軸線相應地斜向延伸。替代地還 可以將相應構成的第一部分設置在齒的兩個軸向端部上。進一步優選多個、優選為全部齒的第一部分位于齒輪的共同的圓周線上。即沿軸向看，優選外部輪廓的突出且彈性安裝或構成的部分位于其中的齒的第一部分全部都位于相同的位置上。通過這種方式可以確保通過均勻的力導入實現與嚙合齒輪的均勻連續的嚙
口 o此外，優選每個齒的第一部分都具有相對于齒輪的轉動軸線傾斜延伸的端面邊棱(Stirnkante)。特別是，如果齒在第一部分的區域中具有徑向突出的外部輪廓部分，則可以通過該傾斜延伸的端面邊棱構成從齒的第二部分到齒的第一部分的徑向突出區域的最大的齒頂圓直徑的連續過渡。根據另一種優選的實施方式，齒的第一部分沿徑向方向與齒的毗鄰的第二部分彈性連接。通過這種彈性連接可以獲得彈性，這種彈性是第一部分外部輪廓的突出區域能夠與嚙合齒輪的齒面無間隙地保持貼靠所需要的。為了確保齒的第一部分的所需要的可運動性，可以利用縫隙將齒的第一部分與相鄰的齒的第一部分分開。特別是，當齒的第一部分與相鄰的第二部分彈性連接時，該第一部分可以與相鄰的齒的第一部分無關地沿徑向方向彈性運動，從而無間隙地與嚙合齒輪的齒面貼靠在一起。因此，每個第一部分都被構造為有彈性的舌形件(Zungen)。此外，優選齒輪在齒的第一部分的區域中具有比在齒的第二部分的區域中更小的壁厚。也就是說，齒輪可以在齒的第一部分的區域中在內部被薄化(ausgediinnt)，從而在這里確保齒的第一部分所要求的徑向向內的彈性可運動性。齒的第一部分因此可以徑向向內彈出。優選齒，并且優選整個齒輪由合成材料制成。在此，齒和整個齒輪可以由相同的合成材料一體化制成。替代地也可以例如在多組分注塑成型中將不同的合成材料彼此結合。因此，例如第一部分和第二部分可以由不同的合成材料制成。例如，齒的第一部分可以由有彈性的合成材料制成，而第二部分可以由彈性較差的合成材料制成，從而給予第一部分所需要的彈性，而給予第二部分傳遞轉矩所需要的剛性。替代地還可以使齒的第一部分由合成材料制成，而齒的第二部分由金屬制成。由此，可以通過選擇具有足夠彈性的合成材料實現第一部分所要求的彈性作用，并且由金屬制成的第二部分具有轉矩傳遞所要求的剛性。這種合成材料與金屬的結合可以例如是形狀配合和/或力配合的，或者通過使合成材料在注塑成型中與金屬部件相結合而實現。優選齒的第一部分基本上在齒寬度的10-30%的區域上延伸，進一步優選基本上在齒寬度的20%的區域上延伸。因此，第二部分占據齒寬度的大部分，從而使齒的大部分區域用于轉矩傳遞，而僅有很小一部分用于確保與嚙合齒輪的無間隙嚙合。本發明還涉及一種泵機組，特別是一種計量泵機組，其具有驅動電機和齒輪傳動裝置，其中，齒輪傳動裝置包括如前所述的齒輪。這種泵機組可以例如是計量泵機組，其由電動步進電機驅動，以實現定量供給。步進電機可以通過齒輪傳動裝置驅動偏心輪，并通過偏心輪驅動聯桿，壓出器(優選為薄膜)通過聯桿運動，以供應或計量供應介質。在最簡單的情況下，齒輪傳動裝置可以由位于驅動電機軸上的驅動小齒輪(Abtriebsritzel)和位于與偏心輪相連接的軸上的嚙合齒輪組成。在此優選如前面所描述的那樣構成嚙合齒輪。如果驅動電機為步進電機，則會因為以步進方式旋轉而在驅動小齒輪和嚙合齒輪之間發生荷載變換或力矩方向變化。在此，由于齒輪與位于驅動小齒輪的齒圈(Zahnung)中的齒的第一部分無間隙地嚙合，因此齒面停止彼此打擊，從而即使在驅動電機不連續轉動時也能確保安靜、無磨損地運行。如上所述，優選具有齒的第一部分和第二部分的齒輪轉動驅動偏心輪，以使壓出器運動。在此，當齒輪和偏心輪設置在共同的軸上時，則不必進行這種驅動。相反，也可以例如通過其他的傳動構件或齒輪間接地實現這種驅動。


下面根據附圖對本發明進行舉例說明。在附圖中圖I示出了具有傳動裝置的泵機組的截面圖，在傳動裝置中設有根據本發明的齒輪，圖2以放大的視圖示出了如圖I所示的驅動器和嚙合在其中的傳動裝置的齒輪。
具體實施例方式在圖I中示例性示出的泵機組以公知的方式具有驅動器殼體2，在驅動器殼體2上安裝有泵頭4。在泵頭4中設置具有配屬的管道接頭和閥門的計量室6。計量室6在其一側由構成壓出器的薄膜8形成邊界，計量室的容積可以通過薄膜8來縮小和擴大，以泵吸或供應介質。除了實際的驅動器之外，在驅動器殼體2中還以公知的方式設置所需的控制或調節電子裝置9。驅動器具有電驅動電機10，其優選被設計為步進電機。在電機軸12上抗扭地安裝驅動小齒輪或小齒輪14。小齒輪14與齒輪16相嚙合，齒輪16通過軸18轉動地驅動偏心輪20，齒輪16抗扭地固定在軸18上。通過偏心輪20使聯桿22以軸向振動運動沿行程軸線或縱軸線X移動。聯桿22因此引起薄膜8進行供應或計量供應所需要的行程運動。在將步進電機作為驅動電機10的實施方式中存在以下問題電機軸12不能連續旋轉運動，而是在多個單步中轉動。這將在由小齒輪14和齒輪16構成的傳動裝置中引起荷載或力矩變換，由于在小齒輪14和齒輪16的齒之間存在間隙，因此這種荷載或力矩變換可能會引發不期望的噪音并增加齒輪磨損。為了避免這些問題，根據本發明的方式將齒輪16構成為，使其與小齒輪14無間隙地嚙合。為此,齒輪16的每個齒23都具有第一部分24和在齒23的縱向Z上相毗鄰的第二部分26。在第二部分26中，齒23具有以常規方式構成的 轉矩傳遞所需要的齒廓。在齒23的第一部分24中將齒廓構造為,使在垂直于齒的縱軸線Z的截面上的至少一部分外部輪廓相對于在第二部分26中的截面的外部輪廓突出。此外，該突出的區域構成為有彈性的，從而使該區域能夠無間隙地完全貼靠在小齒輪14的齒面上。所有齒23的第一部分24在齒23的軸向端部上都位于齒輪16的相同的軸向側面上。在本實施例中，這樣實現突出的外部輪廓齒23在其第一部分24中徑向向外突出，并由此在該區域中具有比在第二部分26中更大的節圓直徑和齒頂圓直徑。在此，第一部分24以其端面邊棱27相對于齒縱軸線Z傾斜向外突出，即在第一部分24中，齒在其與第二部分26相毗鄰的區域上具有與齒23在第二部分26中相同的節圓直徑或齒頂圓直徑。從去往第二部分26的過渡區開始，齒23在第一部分24中相對于齒輪16的軸向側面28關于齒輪16的轉動軸線Y徑向向外延伸。即，節 圓直徑朝向軸向側面28而逐漸增加，從而使第一部分24相對于第二部分26徑向突出。齒23的第一部分24與各自毗鄰的第二部分26彈性連接。第一部分24的彈性構造主要通過材料薄化實現。因此，在各個齒23的第一部分24之間設有縫隙30，從而使齒23的第一部分24構成彈性舌形件，并且每個都能彼此獨立地關于轉動軸線Y徑向向內彈回。此外，齒輪16在第一部分24的區域中在內圓周上變薄。也就是說，在該區域中，齒23在內圓周上受到比在第二部分26的區域中更少的支承。在第二部分26中，齒23在里面的齒根上受到支承環32的徑向支承。在所示出的實施例中，優選整個齒輪16由合成材料一體化地制成。由此確保齒23的第一部分24在徑向方向上所要求的彈性。當與小齒輪14的齒23卩齒合時,齒23的第一部分24在一定程度上被徑向向內壓縮，由此將確保齒23的兩個側齒面(Seitenflanke)在第一部分24中與小齒輪14的齒面無間隙地貼靠。此外，小齒輪14和齒輪16之間的實際轉矩傳遞通過在齒23的第二部分26中的常規的齒設計來實現，其中，傳統存在的間隙仍然存在。齒23的第一部分24因此在齒輪傳動裝置中具有彈簧或阻尼功能，這種功能將消除不期望的噪音。第一部分24在齒縱軸線Z的方向上只表示齒寬度的很小的區域，在當前情況下約為齒寬度的20%，由此可以將齒寬度的大部分用在第二區域26中，以進行力傳遞。在所示出的實施例中，齒輪16由合成材料一體化地制成。但是需要指出的是，齒輪16也可以由不同的材料制成，特別是由不同的合成材料制成，例如在多組分注塑成型中。因此，與齒23在第二部分26中的部件相比，齒23在第一部分24中可以由其他的、特別是有彈性的材料制成。還可以考慮齒在第二部分26中由金屬構成，而僅在第一部分24中由合成材料制成。也可以在多級傳動裝置中使用多個根據齒輪16的類型構造的齒輪。附圖標記列表2驅動器殼體4 泵頭6計量室8 薄膜9電子裝置10驅動電機12電機軸14小齒輪16 齒輪
18 軸20偏心輪22 聯桿23 齒24齒的第一部分26齒的第二部分27端面邊棱28齒輪16的軸向側面
30 縫隙32支承環X行程方向Y齒輪16的轉動軸線Z齒32的縱軸線。
權利要求
1.一種齒輪(16)，其特征在于，具有多個齒(23)，其中，所述齒(23)的至少各第一部分(24)在截面上具有這樣的外部輪廓在該外部輪廓的至少一個子區域中相對于所述齒(23)的毗鄰的第二部分(26)的外部輪廓突出地且有彈性地構成和/或安裝。
2.如權利要求I所述的齒輪，其特征在于，所述齒(23)分別構成為，所述齒(23)的第一部分(24)相對于該齒(23)的毗鄰的第二部分(26)徑向伸出且有彈性地構成和/或安裝。
3.如權利要求I或2所述的齒輪，其特征在于，所述齒(23)的第一部分(24)分別位于所述齒(23)的軸向端部(28)上。
4.如前面任一項權利要求所述的齒輪，其特征在于，多個、優選為全部齒(23)的第一部分(24)位于該齒輪(16)的共同的圓周線上。
5.如前面任一項權利要求所述的齒輪，其特征在于，每個齒(23)的第一部分(24)都具有相對于該齒輪(16)的轉動軸線(Y)傾斜延伸的端面邊棱。
6.如前面任一項權利要求所述的齒輪，其特征在于，所述第一部分(24)沿徑向方向與毗鄰的所述齒(23)的第二部分(26)彈性連接。
7.如前面任一項權利要求所述的齒輪，其特征在于，一個齒(23)的第一部分(24)通過縫隙(30)與毗鄰的齒(23)的第一部分(24)分開。
8.如前面任一項權利要求所述的齒輪，其特征在于，該齒輪在所述齒(23)的第一部分(24)的區域中沿徑向方向上的壁厚小于在所述齒(23)的第二部分(26)的區域中的壁厚。
9.如前面任一項權利要求所述的齒輪，其特征在于，所述齒(23)并優選整個齒輪(16)由合成材料制成。
10.如權利要求I到8中任一項所述的齒輪，其特征在于，每個所述齒(23)的第一部分(24)都由合成材料制成，而所述齒(23)的第二部分(26)由金屬制成。
11.如前面任一項權利要求所述的齒輪，其特征在于，所述第一部分(24)在齒寬度的10-30%的區域上延伸。
12.—種泵機組，特別是具有驅動器的計量泵機組，其具有驅動電機(10)和齒輪傳動裝置，其特征在于，所述齒輪傳動裝置具有如前面任一項權利要求所述的齒輪(16)。
13.如權利要求12所述的泵機組，其特征在于，所述齒輪(16)具有齒(23)，所述齒(23)具有第一部分(24)和第二部分(26)，該齒輪(16)與位于驅動電機(10)的軸(12)上的小齒輪(14)相嚙合。
14.如權利要求12或13所述的泵機組，其特征在于，具有所述齒(23)的第一部分(24)和第二部分(26)的齒輪(16)轉動驅動偏心輪(20)，以使壓出器(8)運動。
15.如權利要求12到14中任一項所述的泵機組，其特征在于，所述驅動電機(10)是步進電機。
全文摘要
本發明涉及一種齒輪(16)，該齒輪(16)具有多個齒(23)，其中，每個齒(23)的第一部分(24)在截面上具有這樣的外部輪廓在該外部輪廓的至少一個子區域中相對于該齒(23)的毗鄰的第二部分(26)的外部輪廓突出且有彈性地構成和/或安裝，本發明還涉及一種泵機組，特別是一種計量泵機組，其具有驅動器，該驅動器包括具有這種齒輪的齒輪傳動裝置。
文檔編號F16H55/18GK102762896SQ201180009717
公開日2012年10月31日 申請日期2011年2月16日 優先權日2010年2月18日
發明者克勞斯·米勒, 拉爾夫·哈斯, 謝爾蓋·格爾茨 申請人:格倫德福斯管理聯合股份公司