带有支承结构的齿轮
阅读说明：本技术 带有支承结构的齿轮 (Gear with supporting structure ) 是由 R·拉夫 J·格里姆 G·特里施 于 2021-05-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及带有支承结构的齿轮,其具有转动轴线(101)并包括：具有分布在转动轴线周围的多个齿(210)的齿轮体(200),其中各两个相邻齿在其齿根(211)处通过齿底(220)相互连接。齿轮(100)还具有支承结构(300),其在各自齿底的至少一个或两个关于转动轴线的轴向端处具有支承区,支承区在各自相邻齿之间自齿底延伸离开。支承区(301,302)分别通过过渡区(400-402)直接连接相邻齿和齿底。各自过渡区至少部分且连贯延伸地包围支承区且在其延伸方向上看其横截面具有过渡几何形状。过渡几何形状的几何形状参数在每个支承区沿关于转动轴线的轴向和/或径向稳定变化。本发明还涉及具有这种齿轮的差速器。(The invention relates to a gear with a support structure, having an axis of rotation (101) and comprising: a gear body (200) having a plurality of teeth (210) distributed around a rotational axis, wherein two adjacent teeth are connected to each other at their tooth roots (211) by a tooth bottom (220). The gear (100) also has a bearing structure (300) having bearing zones at least one or both axial ends of the respective tooth bases about the axis of rotation, the bearing zones extending away from the tooth bases between respective adjacent teeth. The support zones (301,302) directly connect adjacent teeth and tooth bottoms via transition zones (400-402), respectively. The respective transition region surrounds the support region at least partially and continuously in an extending manner and has a transition geometry in cross section, as seen in the direction of extension thereof. The geometry parameters of the transition geometry vary steadily in each bearing zone in the axial and/or radial direction with respect to the axis of rotation. The invention also relates to a differential having such a gear.)
技术领域
本发明涉及带有围绕其转动轴线分布的许多齿的齿轮。齿轮具有支承结构，其在各自齿底的至少一个或两个关于转动轴线的轴向端处具有在相邻的齿之间从齿底延伸出的支承区。本发明还涉及具有这种齿轮的差速器。
背景技术
从现有技术中知道了借助其结构设计来影响齿轮强度和产品寿命。为此，例如在齿轮上设置了加强筋或其它形式的加强结构。
因此例如知道了分别在齿隙的至少其中一个端部设置一个加强结构，借此可以更好地在构件内分散齿的机械载荷。在此，在齿轮齿之间的加强结构的延伸可以赋予加强结构以“网状区域”(webbed areas)外观。
为了说明，图12示出从现有技术中已知的这种齿轮(800)，其具有相应的加强结构(830)。通过加强结构830，可以抵制材料疲劳和在齿(821)的齿根(无附图标记)中开裂，进而延长齿轮800使用寿命并提高其承载能力。
这种已知解决方案的缺点是，因为齿轮和设于其上的加强结构是实心构成和尺寸设定为很大，故尤其抵制材料疲劳和裂纹。这可能导致这种齿轮重量增大和空间需求增加。但这在本来结构空间就有限的且零部部件重量也对整个系统的效率和惯性有重大影响的应用中尤其成问题，就像在车辆结构中那样。
图12示出锐利边缘840作为从加强结构830到齿821的过渡。此外，在现有技术中还有如下齿轮，其相应加强结构到齿的过渡由恒定的且通常与其它齿轮尺寸相比较小的半径(radius)形成。
但事实表明，正是在这种结构过渡(锐边、恒定半径)的情况下在加强结构中出现应力峰值，因此齿轮使用寿命和承载能力受到限制。在现有技术中，这些不利影响迄今还被如此应对，将加强结构的尺寸设计得更大，结果，进一步增大齿轮空间需求且进一步增大齿轮重量。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种齿轮还有一种差速器，借此能克服从现有技术中知道的前述缺点。
本发明的任务尤其是提供一种齿轮和一种差速器，其使用寿命、机械刚性和承载能力分别得到改善，其中，此外在工作中在齿轮中出现的机械应力得到减小和均匀分布，并且其还可被用于许多不同的应用，其中尽管功能增加，重量增长和齿轮或差速器制造时的额外成本得以避免。
本发明的第一方面涉及一种带有转动轴线的齿轮，齿轮具有齿轮体，齿轮体包括围绕转动轴线分布的多个齿，其中相应两个相邻齿在其齿根处通过齿底相互连接。
齿轮还具有支承结构，支承结构在相应齿底的至少一个或两个关于转动轴线的轴向端处具有一个支承区，支承区在相应相邻的齿之间延伸离开齿底。
在此，支承区分别通过一个过渡区而与相邻的齿和齿底直接连接。
在此情况下，表述“直接连接”例如可被如此理解，即，尤其是在要相互连接的齿轮结构之间存在直接连接，即，例如两个结构的连接不存在(或间设有)一个(附加)中间结构。
相应的过渡区此时至少部分包围该支承区并且连贯延伸。
在此情况下，表述“连贯延伸”例如可被如此理解，即，所述延伸是连续的/延续不断的，即，例如沿着其延伸范围未出现结构中断。
在此，过渡区在其延伸方向上看在横截面中具有过渡几何形状。
在此情况下，例如“过渡区的延伸方向”可以是指如下方向，即，相应过渡区最好沿该方向连贯延伸。“过渡区延伸方向”例如也可以是指如下方向，即，该方向横向于在相应支承区和各自齿或齿底之间的相应过渡区的延伸范围进行延伸。此外，该方向也可以是相应过渡区的主要延伸方向，其例如可以是如下方向，即，可借助此方向尽量最佳地描述过渡区的空间延伸方向(局部/在整个过渡区范围看)。
此外，例如术语“过渡几何形状”可以是指如下几何形状，即，其在结构上限定第一结构至第二结构(就其形状而言)的改变，即例如如下几何形状，其例如由直线、曲线和/或角度组成，或者仅具有其中一种元素。在此，过渡几何形状最好也可以是如下几何形状，其由多个这种几何形状基本组成部分连贯组成。
在此，根据本发明，在每个支承区，该过渡几何形状的几何形状参数沿着转动轴线的轴向和/径向改变，它最好是稳定(steadily)的。
表述“几何形状参数”例如可以是指过渡几何形状所包含的曲线或几何形状部分(几何形状元素)的尺寸、弧长、弯曲或曲折。所述列举只是示例性的。
表述“连续变化”(steady change)例如可被如此理解，即使可能存在沿轴向或径向无变化的局部区域，沿轴向或径向观察，在整个区域范围仍持续不断或存在变化。因此，持续不断的变化例如可以是指同一过渡区的存在于两个(沿轴向和/或径向)不同的(且或许前后紧接的)点上的两个过渡几何形状的相应几何形状参数是彼此不同的。例如，“几何形状参数的稳定变化”也可以是指具有变化的几何形状参数的区域被其中的几何尺寸参数保持不变的(即例如变小-不变-变小)的部分断开。替代地或附加地，“持续稳定变化”也可以按照数学意义来理解。因此，几何形状参数可以沿着关于转动轴线的轴向和/或径向如此持续变化，即，几何形状参数的变化过程不具任何突变，其中在这里，不具有变化的部分也能在此沿着轴向或径向存在。
例如可以这样理解“关于转动轴线的轴向和/或径向”，即，所述方向至少在平行(轴向)于或垂直(径向)于转动轴线的相应方向上具有分量，因此，“轴向”最好相对于转动轴线平行或倾斜地延伸，“径向”相对于转动轴线垂直或倾斜地延伸，并且“轴向和径向”相对于转动轴线倾斜地延伸。
换言之，本发明因此可被描述如下：
提供一种要绕转动轴线旋转的包括许多齿的齿轮，其中，各有两个齿通过(同一)齿根彼此连接。在此，尤其可例如借助本发明的齿轮设计来传递较高的扭矩。
该齿轮还具有支承结构。借助支承结构，可以例如在工作中提高齿轮刚性和/或减小在齿轮中出现的应力。
支承结构在此分别在两个相邻齿的齿底的至少一个或至少两个关于转动轴线的轴向端处具有一个支承区。因此，支承结构例如可以分别在形成于两个相邻齿之间的齿隙中来提供。优选如此可以在在齿轮的每个齿隙中提供一个支承结构。因此，支承结构可以特别有利地设置在齿轮上。因此，齿轮可被构造得更小和轻型，从而可获得更小的包装。通过就位在齿根的各自轴向端处，同时可以做到通过支承结构尽量少地限制可供啮合所用的齿的面积，因为将本来就空闲的空间用于设置支承结构。
支承区在各自相邻齿之间远离齿根延伸。因此，支承区可以例如沿着关于转动轴线的径向和/或轴向远离齿根延伸，以便例如增大(对承载至关重要的)齿轮直径，并且优选如此提高齿轮刚度。
支承区在此分别通过过渡区直接(即例如立即)与相邻的齿和齿底相连。因此，过渡区的延伸范围可以例如受到齿和支承结构的限制。因此，可通过过渡区来提供在各自齿和支承结构之间的规定结构过渡。在此情况下，过渡区可以作为齿轮原始结构和/或作为齿轮固有结构或独立结构来提供。在此，过渡区可以是对外暴露的和/或可从外部识别的齿轮结构。过渡区优选可以在齿的或支承结构的、例如可以指明从一种结构到另一种结构的变化的边缘部和/或表面部之间延伸。
各自过渡区在此至少部分包围支承区且连贯延伸，并且在其延伸范围的方向上看其横截面具有过渡几何形状。过渡几何形状优选可以沿轴向和/或径向具有基本相同的几何形状元素或几何形状组成。
对于每个支承区，该过渡几何形状的几何形状参数沿着关于转动轴线的轴向和/或径向变化(优选稳定地，即例如持续地)。在此，优选沿着关于转动轴线的轴向和/或径向(仅/至少)一个几何形状参数可改变，该几何形状参数与所述转动轴线的至少一个(优选总是同一个)组成部分的、最好是限定过渡几何形状的组成部分的尺寸设定有关。优选地，各自过渡几何形状的几何形状参数只能沿着关于转动轴线的单个轴向和/或径向改变。所述轴向例如可以平行于转动轴线。所述径向例如可以垂直于转动轴线。所述轴向和/或径向优选可以分别朝向齿轮中心取向。
因此，例如，由于每个过渡区的过渡几何形状的变化(可能是单独的)(例如，从全局上看)，以横截面示出的从相应的齿到相应的支承结构的结构过渡优选地可以连续不断地不同。例如，这使得可以设计齿至支承结构的过渡，以使齿轮的形状与工作过程中出现的机械负载相匹配。因此，齿轮上的负载、力的流动、膨胀和/或齿轮上的应力可以尽可能均匀地分布(分布)。此外，可以减小从支承结构发出的切口效应，例如上述结构过渡中的应力峰值。以这种方式，例如，与没有这种过渡区的齿轮相比，可以显着减小支承结构中的最大应力。例如可能在模拟中显示出，与承受相同负载而不具有这种过渡区的齿轮相比，具有过渡区的齿轮可以将最大应力的降低至少达到50％或更多。此外，可以仅在期望增加应力的位置上将齿轮的尺寸定得更大。因此，可以减轻齿轮的重量。同时，可以在齿隙中提供更多的自由空间，以使齿轮与配对齿轮啮合，从而尽管提供支承结构，齿轮也不必具有较大的尺寸。
因此，通过本发明克服从现有技术中已知的缺点，做法是提供一种齿轮，借此例如可以通过该齿轮将扭矩和动力传递给变速器中的其它齿轮。该齿轮不仅具有第一结构元件(即支承结构)，借此能提高齿轮刚度并能更好地吸收在工作中在齿轮内出现的应力，而且它还具有其它可变的结构设计元素(即过渡区)，借此来限定从齿到支承结构的过渡结构。
根据一个优选实施方式，该过渡几何形状可以具有至少一个由几何形状参数限定的几何形状部分。该过渡几何形状优选可以仅具有单个这样的几何形状部分。该过渡几何形状或几何形状部分优选可以是倒圆如半径或凹弯和/或是斜边如倒角和/或根据其形状所定义的交线(根据多项函数)。
该过渡几何形状优选可以具有至少一个半径和/或倒角。
在此，例如术语“半径”或“倒角”可分别被理解为(延伸范围意义上)所限定的优选用于角倒圆或边倒圆的结构元素，尤其在过渡底部(例如齿底)上。
因此该过渡几何形状可以通过一个或多个(复合)几何形状部分限定，并且过渡结构因而例如可以根据齿轮载荷被调整。特别是，针对几何形状部分的可能设计的上述例子适于减小由突然的过渡结构引起的切口应力集中效应。此外，齿轮制造被简化，因为能以很低的制造成本实现各自的几何形状部分。在此，尤其能在成形过程中获得效率优势并且能延长所用工具的使用寿命。
根据另一优选设计，该几何形状参数可以是曲率、曲率增长量、半径和/或斜边、特别是倒角的宽度或角度。
在此，术语“半径”例如可被理解为被设计用于边倒圆的圆直径的值的一半和/或被用于边倒圆的假想圆的圆心与各自几何形状部分之间的距离。
这样，该过渡几何形状能以限定方式来设定并且使过渡几何形状可适配于齿轮载荷。此外，通过按限定固定和改变曲率增长量、半径和/或倒角角度，可以减小或避开由支承结构引起的切口应力集中效应。
根据一个优选设计，几何形状参数可沿着关于转动轴线的轴向和/或径向以同等程度改变，例如像等同减小和/或增大。特别是，几何形状参数在此可以稳定地和/或连续地改变。
在此，例如表述“连续地”可被理解为“均匀地”和/或“持续不断地”。
如此可以沿着过渡区延伸范围尽量流畅拟定在各自齿轮结构之间的过渡结构，从而获得力流的改善和应力峰值的减小。
根据另一优选实施方式，该过渡区可分别具有用于在各自支承区和相邻齿中的第一齿之间直接连接的第一部分。该过渡区还可以具有用于在支承区和相邻齿中的第二齿之间直接连接的第二部分。另外，该过渡区可以具有连接第一和第二部分的用于在支承区和连接第一和第二齿的齿底之间直接连接的第三部分。
相应过渡区可以优选分别基本呈U形、V形和/或抛物线形状。相应过渡区的相应形状可被这样设计，即，其优选朝向齿底的具有过渡区的轴向端和/或优选朝向关于转动轴线的齿轮径向外周是敞开的。
此时，该几何形状参数可以沿着从第一部分到第三部分的延伸方向最好连续地(和/或稳定地)减小。此外，几何形状参数可以沿着从第二部分到第三部分的延伸方向最好连续地(和/或稳定地)减小。替代地或附加地，几何形状参数也可以分别在各自第一或第二部分与第三部分相连的连接部分处连续地(和/或稳定地)变化。
优选地，各自过渡区的过渡几何形状的几何形状参数可以在关于各自支承区的相对两侧沿着关于转动轴线的轴向和/或径向均匀稳定地改变。
由此可以如此柔和地将应力从承受载荷的齿底处引开到支承结构，即，主要在支承结构中引起应力集中。这是专门针对这种应力集中所设计的，因此可以防止在齿轮的其它结构中的材料失效。此外，所述过渡区因为其朝向齿轮边缘敞开而沿齿轮的边缘纤维比在靠近齿底的纤维中更宽，因此该过渡结构可以施展对应力转向和集中的最大影响。这样，齿轮强度可被额外提高。另外，可以实现朝向齿轮中心的连续缩窄的过渡，以便尽量柔和转向在齿轮中出现的应力来防止应力峰值。
根据一个优选实施方式，相应支承区的尺寸可以关于转动轴线在轴向上离开齿底的具有支承区的轴向端朝向对置的轴向端稳定和/或连续变化，例如减小。
此外，相应支承区优选可以关于转动轴线在轴向上离开齿底的具有支承区的轴向端至对置的轴向端地延伸经过最多为齿底轴向长度的三分之一、最好是其四分之一的长度。
因此，可以如此在齿底上在齿之间设置支承区，即，在齿侧面上可供啮合所用的表面不受限制。同时，可以避免齿轮增重。此外，齿轮因为该设计而尤其简单地具有相应的支承结构和制造。
根据一个优选实施方式，各自支承区可以在各自相邻齿之间平坦延伸。
表述“平坦延伸”在此可以例如针对的是形成一个面的延伸范围(基本上/主要地，即例如关于相应支承区的总延伸范围的至少50％、60％、70％、80％、90％或95％)。
利用各自支承区的平坦延伸而可以做到通过支承结构来尽可能少地限制在齿隙中可供啮合所用的空间，同时因设置支承结构而仅记录到齿轮的略微质量增加。这种平坦延伸也使得所产生的应力可通过大面积被消除。
根据另一优选实施方式，各自支承区可以如此设置在齿底的相应轴向端上，即，由相应支承区(以及过渡区)和相邻齿一起形成伴随齿轮周面环绕的且最好外露的齿轮周边。
因此通过该支承结构可以增大在其轴向端上的齿轮直径，而不会引起齿轮总体增大。特别是，齿底可如此被齿轮结构完全包围。由此可以特别有利地吸收和分散正好在齿轮端部所产生的应力。也可以如此造成两个相邻齿的分别相互直接支承，从而获得齿轮结构加强和各自齿根承受不大的载荷。另外，齿轮制造被简化，因为该支承结构从外周边缘延伸入齿轮体中。
根据一个优选实施方式，该支承结构(或者特别是相应支承区)可以至少部分地由(围绕它的)过渡区限定。附加地或替代地，该支承结构(特别是相应支承区)优选可以由齿轮的外周边缘如上述的周边来界定。
由此，所述支承结构和过渡区可以按照规定且分别相互协调地设置在齿轮上，从而这两个结构件分别针对在工作中出现的载荷相互协调地设置。这样，不仅可以优化在齿与过渡区之间的力流并且可减小可能有的缺口应力集中效应，也能以应力和载荷优化的方式来选择过渡区与支承结构的过渡。由此能引起齿轮刚度和机械承载能力的改善。
根据一个优选的实施方式，可以分别如此形成相应过渡区的过渡几何形状，即，相应过渡区在各自齿或齿底的方向上具有凹弯。
因此该过渡区例如可以从外部以在齿、支承结构和/或齿底之间(在齿底俯视图中看)朝向齿或齿底凹弯的表面(优选也外露)的形式形成。此外，因而可以实现力流特别有利地从齿或齿底偏转向支承结构，从而在齿轮强度保持不变的情况下可以进一步提高承载能力和延长使用寿命。
根据另一个优选实施方式，齿轮可以具有用于将动力传递至(齿轮传动机构的)另一齿轮的齿结构。齿轮的齿此时可以如此设置，即，它们形成齿轮的直齿结构、斜齿结构、弧形齿结构或准双曲面齿结构。
此外，齿轮可以是锥轮或锥齿轮。齿轮体优选可以被设计为圆锥台(truncatedcone)。它优选可以沿着转动轴线在两个端面之间延伸，并且还优选具有关于转动轴线所限定的35度至70度的锥角。
齿轮因此可被用于许多不同的应用和使用目的且齿轮制造可被简化。
齿轮优选可设计成其在啮合时与同样设计的齿轮完全接合。
通过这种设计尤其可以确保两个齿轮能以形状配合方式配合以传递动力，并且尤其是没有任何齿轮结构妨碍啮合。
齿轮体还优选可以在两个端面中的至少一个端面处具有紧固开口。在这种情况下，紧固开口优选可设计为通孔，该通孔优选可以具有用于轴-毂连接的规定的内轮廓，如花键轴轮廓。紧固开口在此优选可以沿着转动轴线延伸。
该齿轮因此能以特别简单可靠的方式被连接到驱动轴或从动轴。另外，可以如此做到该齿轮可被用于大量不同的应用。
为此，该齿轮优选也可以具有杆形或管状的连接部段。这样的实施方式例如可能在桥轴齿轮(axle shaft gear)情况下是有利的。然而，上述连接类型仅是示例性的，并且也可以想到任何其它连接可能方式。
本发明的另一方面涉及一种差速器。它具有根据本发明第一方面的至少一个齿轮。所述至少一个齿轮优选可以作为差速器锥齿轮、平衡锥齿轮或桥轴齿轮来设置。齿轮的转动轴线优选可以与相应的配对齿轮的转动轴线(在啮合时)包夹出在40至100度之间、尤其是90度的角度。
因此可以提供一种差速器，在此也获得了针对根据本发明齿轮提及的所有优点。特别是，在保持不变的使用寿命和稳定性的同时，可以利用该差速器传递更高的动力，而不会同时记录到差速器增重和/或惯性增大。
附图说明
基于以下实施例并结合附图的图来说明本发明的其它实施例和优点。
图1示出根据本发明实施方式的齿轮的立体图，其中强调了本发明重要方面。
图2从与图1的视角略有不同的视角示出图1的齿轮的另一立体图。
图3示出图1的齿轮的俯视图以及用于图5至图8的剖视图的剖切线标记。
图4示出图1的齿轮的侧视图以及用于图5至图8的剖视图的剖切线标记。
图5示出图1的齿轮的沿图3和图4所示的剖切线A-A的侧视图。
图6示出图1的齿轮的沿图3和图4所示的剖切线B-B的侧视图。
图7示出图1的齿轮的沿图3和图4所示的剖切线C-C的侧视图。
图8示出图1的齿轮的沿图3和图4所示的剖切线D-D的侧视图。
图9示出图1的齿轮的局部简化示意图。
图10示出图1的齿轮的沿齿底的简化剖切示意图。
图11A至图11G示出可能过渡几何形状的简化示意图，上方是侧视图，下方是立体图。
图12示出现有技术中已知的锥齿轮的立体图。
具体实施方式
图1至图10示出本发明的齿轮100的一个实施例的不同视图。
齿轮100具有转动轴线101。最好可以通过转动轴线101来确定在其工作位置中的齿轮100的对准。图1和图2示例性示出在沿转动轴线100相同对准时的齿轮100的取向。优选地，齿轮100可以设计成以转动轴线101为中心是旋转对称的，就像例如在图1至图8中示出的那样。
齿轮100可被设置用于将动力传递至齿轮传动机构的配对齿轮。齿轮100尤其可以例如设置为用于机动车差速器的锥齿轮、差速器锥齿轮或桥轴齿轮。为此，齿轮100优选可以具有用于动力传递的齿结构。在此，齿轮100可以具有直齿机构、斜齿结构或弧形齿结构。在图1至图10中示出了例如具有直齿结构的齿轮100。
齿轮100为此具有齿轮体200，齿轮体具有围绕转动轴线101分布的齿210。齿210优选可均匀分布在齿轮100周面上。图1至图8例如示出这一点。
齿轮体200优选可以沿转动轴线101在第一端面105和第二端面106之间延伸，如在图1至图8和图10中举例示出。端面105、106可以彼此平行设置且相互间具有规定距离。端面105、106优选可以在关于转动轴线101的径向上通过圆直径在60mm至180mm的范围内的虚拟圆被界定。
图1至图10示例性示出呈锥齿轮状的齿轮100。齿轮体200可被设计为圆锥台。齿轮体200优选在其顶侧具有比其底侧更小的直径。在图1至图10中，例如顶侧由第二端面106形成，而底侧由第一端面105形成。
此外，齿轮体200优选可以具有相对于转动轴线101所限定的35度至70度的锥角102，如在图1至图9中且特别是在图10中举例示出的那样。但所述实施例不应被视为是对本发明的限制，而是齿轮体200可被任意设计，例如也可以设计成圆柱体。齿轮100也可以是正齿轮、椭圆齿轮、蜗齿轮或冠状齿轮。
齿轮体200可优选地在两个端面105、106中的至少一个上具有紧固开口150，用于将齿轮100紧固在轴上。紧固开口150在此优选可被设计为通孔并优选沿转动轴线101延伸。此外，紧固开口150可以具有用于轴-毂连接的规定内轮廓。例如可以在紧固开口150的内表面的局部上设置花键轴轮廓。
齿轮210可具有任何数量的齿210。图1至图8所举例示出的齿轮210例如具有九个齿210。
各有两个相邻的齿210在其齿根211处通过(同一个)齿底220彼此连接。图1至图8举例示出了这一点。
齿210的沿其在两个端面105、106之间的延伸部的横截面形状优选可以通过渐开线来确定。优选可以在第二端面106上设置随齿轮周面延伸的顶面倒圆230。齿根211优选设置在各自齿210的相对两侧。每个所述齿210最好也可在各自齿210的对置两侧具有用于力矩传递的齿侧面212。每个所述齿侧面212优选可以紧接着各自齿根211并从这里关于转动轴线101径向向外地平坦延伸。这在图1至图8中被示例性示出。齿底220例如可在看向齿轮100的俯视图中具有朝向齿轮中心的凹形和/或基本向外敞开的U形或V形。优选地，可以分别在各自相邻的齿210和齿底220之间限定出一个齿啮合空隙213，在齿啮合空隙中最好可容纳与齿210轮廓相对应的配对齿轮(用于动力传递)的齿。齿轮100的齿隙优选可以通过各自相邻的齿210和齿底220形成。齿轮100优选可以在齿底220延伸范围的横向上(在关于转动轴线101的轴向和/或径向上)基本呈U形、V形或抛物线形的齿隙横截面)。这在图1至图8中被举例示出。
齿底220优选可以在第一端面105和第二端面106之间延伸且优选由两个相邻的齿210的齿根211界定。
齿轮100还具有支承结构300用于例如在工作中提高齿轮100的刚度。优选地，在齿210之间形成的齿隙分别可以具有该支承结构300。优选地，支承结构300可以与齿轮体200一体形成。这在图1至图8和图10中被举例示出。
支承结构300在各自齿底220的至少一个或两个关于转动轴线10的轴向端上具有一个支承区301、302。例如图1至图8和图10(对每个齿隙)示出设置在第一端面105上的第一支承区301和设置在第二端面106上的第二支承区302。支承结构300在此可以由这两个支承区301、302形成。
如果齿轮体200例如被设计为圆锥台状，则支承结构300优选可以在齿底220的轴向端处具有支承区301、302，齿轮体200在该支承区处具有较小或较大的直径，从而例如该支承区301、302(仅)设置在齿轮体的底侧或顶侧上。在图1至图10中，支承区301、302例如设置在齿底220的两个轴向端上。
相应支承区301、302在各自相邻的齿210之间远离齿底220延伸。这在图1至图8和图10中被举例示出。
在此情况下，相应支承区301、302的尺寸最好可以关于转动轴线101在轴向上离开齿底220的具有支承区的轴向端朝向相对的轴向端地不断和/或连续改变，如减小和/或增大。这在图1至图8和图10中被举例示出，在此例如该支承区301首先随关于转动轴线101的距第一端面105的轴向距离增大而连续减小，然后在其又减小之前其周向延伸尺寸又连续增大(随着逐步接近齿底220)。第二支承区302例如可以随着距第二端面106的轴向距离增大而变宽，然后其又减小(随着逐步接近齿底220)。
相对于转动轴线101，相应支承区301、302可关于转动轴线101在轴向上离开齿底220的具有支承区的轴向端而朝向对置的轴向端地延伸经过齿底220的轴向长度的最多三分之一的长度。替代地或附加地，各自支承区301、302关于转动轴线101在轴向上离开齿底220的具有支承区的轴线端朝向对置的轴向端地延伸经过最多为齿底220长度的四分之一的长度。图1至图8和图10举例示出这一点。
优选地，支承结构300且最好是相应支承区301、302可以从齿底220的各自轴向端起在齿210之间和/或沿齿底220(轴向)延伸。特别是，支承结构300可以从齿底220的一个轴向端部延伸到其另一轴向端。相应支承区301、302优选可以在各自相邻的齿210之间平坦延伸。
各自支承区301、302可如此设置在齿底220的相应轴向端上，即，由各自支承区301、302和相邻的齿210共同形成齿轮100的随着齿轮100周面环绕的且最好对外暴露的周边104。这在图1至图8和图10中例如针对第一支承区301被示出。
各自的支承区301、302优选可以关于齿底220分别以规定角度设置。这在图10中被举例示出。
优选地，第一支承区301关于齿底220能以在100度至170度范围内的第一支承区角度304设置。此外，关于齿底220，第二支承区302优选能以在110度至170度范围内的第二支承区角度305设置。相应支承区301、302优选能如此设置在齿轮100上，即它们相互间以在20度至160度范围内的、特别优选为100度的支承角306相对倾斜。这在图10中被举例示出。
支承区301、302通过各自过渡区400至402直接连接到相邻的齿210和齿底220。各自过渡区400至402在此至少部分且连贯延伸地包围相应的支承区301、302。这在图1至图8中被示例性示出。为了清楚起见，在图1中用颜色突显过渡区400至402。
图1至图8示出了例如过渡区400至402可至少部分限定支承结构300、优选是各自支承区301、302。在这种情况下，可以由相应支承区301、302、相应过渡区400至402和相邻的齿210共同形成随着齿轮100圆周延伸且外露的周边104。相应的过渡区400至402优选可以与各自的支承区301、302一起最好平坦延伸。
过渡区400至402优选可以基本呈U形、V形和/或抛物线形状。各自过渡区400至402的形状优选可以朝向齿底220的具有各自过渡区400至402的轴向端、朝向齿轮100的关于转动轴线101的径向外周和/或朝向周边104敞开。
例如如图1至图8所示，过渡区400、401可具有用于在所属支承区301和相邻的齿210中的第一齿之间的直接连接的第一部分411。过渡区400、401还可具有用于在所属支承区301和相邻齿210中的第二齿之间直接连接的第二部分412。过渡区400、401还可具有连接第一部分411和第二部分412的用于在支承区301与连接第一和第二齿210的齿底220之间直接连接的第三部分413。
因此，例如过渡区400可以配备有在多个部分411至413上连贯的延伸范围，同时至少部分包围各自支承区301。
由于齿轮100围绕转动轴线101是旋转对称的，故过渡区400在此可以关于支承结构300对称构成。优选地，过渡区400因此可以例如从相应齿210之一与支承结构300之间的周边104起沿支承结构300和齿210延伸到齿底220，并且从齿底相应沿支承结构300和对应的另一齿210朝向周边104返回延伸。支承结构300和相应的另一齿210延伸到外围边缘104。图1至图8示例性示出这一点，但过渡区400至402在俯视图中也可以具有其它形状。
在其延伸方向上看，过渡区400至402的横截面具有过渡几何形状。图5至图9举例示出了过渡几何形状的例子。
过渡几何形状可以具有至少一个(或者也可以有仅一个或多个)几何形状部分。例如该过渡几何形状或几何形状部分可以是倒圆如半径或凹弯，例如像图5至图9所示的那样。替代地或附加地也可以想到，该过渡几何形状或几何形状部分是斜边如倒角，或者是根据其形状所定义的交线。例如该交线可以遵循微分函数或多项式函数。此外也尤其可想到的是，过渡几何形状优选地可以具有倒角的倒圆(借助半径产生)。在图1至图9中分别通过半径、即通过倒圆边缘示出了过渡几何形状，其例如在切向上过渡至齿根211或齿底220中。各自过渡区400至402的过渡几何形状优选可以在整个延伸范围内具有基本相同的几何形状部分。
各自过渡区400至402的过渡几何形状优选可以这样设计，各自过渡区400至402朝向各自齿210或齿底220具有凹弯。
优选地，在各自齿之一210、支承结构300和齿底220之间的过渡区400至402可分别具有看向齿底220的俯视图中朝向齿210或齿底220凹弯的外露的表面。通过该外露表面，既可以形成从齿底220到支承结构300的过渡面，也可以形成从齿210到支承结构300的过渡面，例如如图1至图9所示。
过渡区400例如可以桥接在在横截面中在轴向上和其横向上沿着相应过渡区400的延伸方向所存在的、在支承结构300与一个齿210尤其是齿侧面212和/或齿底220之间的距离。该距离在两个方向上优选可通过相应选择的几何形状部分被桥接，例如如图5至图9所示。图9尤其举例示出在过渡几何形状中使用半径进行边缘倒圆，在此，该半径(在几何形状部分意义上)所具有半径R100作为在过渡几何形状与为此所用的假想圆IR的中心点M之间的距离。从图9中尤其例如清楚看到过渡几何形状的设计对在各自齿210和支承结构300之间的力流的影响，因为例如可以相应更柔和或更流畅地调节该过渡结构。因此，例如可以通过过渡几何形状的规定轮廓设计来防止源自支承结构300的切口应力集中效应。
过渡几何形状的几何形状参数在此在每个支承区301、302沿着关于转动轴线101的轴向和/或径向最好稳定变化(改变)。
几何形状参数在此可以是曲率、半径R1至R4、R100和/或斜边且尤其是倒角的宽度或角度。几何形状参数可以优选是至少一个半径和/或倒角。
特别是所述过渡几何形状的上述几何形状部分可以由几何形状参数定义。
因此可以这样设计齿轮100的过渡几何形状，即，与沿关于转动轴线101的轴向和/或径向具有基本恒定的几何形状尺寸的齿轮相比，齿轮100的刚度在工作中被增大并且出现在工作中的应力被减小。
几何形状参数例如可以沿着关于转动轴线的轴向和/或径向在各自支承区301、302的两侧、即例如在关于相应支承区301、302的对置两侧均匀连续不断地改变。
在图1至图8和图10中举例示出了作为几何形状部分被选择用于过渡区401的过渡几何形状的半径可以主要在朝向齿轮中心的径向上减小，但也在轴向上有一小部分方向分量。因此，例如几何形状参数可沿着从第一部分411到第三部分413的延伸方向最好连续减小。同时，诸如半径尺寸的几何形状参数也可沿着从第二部分412到第三部分413的延伸方向最好连续减小。过渡区401的延伸方向在此可以例如通过相应第一至第三部分411至413的(主)延伸方向来定，其例如基本沿着/随着相应的齿根211或齿底220的轴向端(定向)延伸。在此，几何形状参数也可以分别在各自第一或第二部分411、412与第三部分413相连的连接部分处连续变化。这样，尤其可以做到每个连接区400的几何形状参数的变化过程是连续且不断的。这样例如可以做到几何形状参数从外部朝向齿轮中心地连续不断减小。
对于其它过渡区402，在图1至图8和图10的举例图示中也可以找到相应情况。在此举例示出了针对过渡区402的过渡几何形状作为几何形状部分所选择的半径主要在轴向上减小，但也在朝向齿轮中心的径向上有小的方向分量。
换句话说，几何形状参数因此可随着关于转动轴线101轴向递减的距齿轮100的两轴向端的距离例如分别增大。这例如在图1至图8和图10中被示出。这样一来，例如尽量柔和地实现从各自齿210到支承结构300的过渡。
在此优选可以采用例如具有在大于0mm、尤其大于0.1mm至10mm的范围内的半径尺寸(长度尺寸)R1-R4的半径作为相应几何形状部分。替代地或附加地，例如具有倒角角度在20度至70度范围内的倒角可被用作相应几何形状部分。
图5至图8尤其示出了例如最好没有半径R1至R4在关于转动轴线101的轴向和/或径向上是一样大小的。
此外，尤其可以相对于更远离的半径如半径R2至R4来说最大地设置半径R1，半径R1距齿轮100的相应轴向端的轴向距离(和径向距离)最小。随着距齿轮100的相应轴向端的距离增大，半径于是例如可以相应地减小。
相对于初始半径R1，半径R2可以具有在至少1至(至多)3的范围内的比值R1/R2，半径R3可以具有在至少1到(至多)10的范围内的比值R1/R3，和/或半径R4所具有的比值R1/R4在至少1到(至多)1000的范围内。相应半径比值优选可以通过数学函数如双曲线函数来确定。
所述齿210优选能如此设置在齿轮体200上，即，相应的相邻的齿210沿转动轴线101可变地彼此间隔。在此可以如此设计过渡区400-402，即，几何形状参数值沿着关于转动轴线101的轴向和/或径向取决于齿210之间的间隙宽度，其中，几何形状参数最好可随着相邻齿210之间间距增大而增大或减小(优选但并非保持不变)。替代地或附加地当然也可以想到，过渡区400-402优选可被设计成使得几何形状参数随着相邻齿210之间距离的增大而改变(整体看)，但过渡区400-402的如下部分还是存在(例如其邻接具有变化的几何形状参数的部分，并且)，在该部分中，几何形状参数为恒定/保持恒定，或者在其中它们有相同的值。
此外，几何形状参数优选可以是相应几何形状部分的曲率。曲率在此从齿轮100的各个轴向端开始地随着接近齿底220(关于转动轴线101的轴向位置)而持续地、稳定地和/或连续地增大，从而最好可以获得从齿210到支承结构300的力流沿着在支承结构300与齿210或齿底220之间的虚拟边缘的改善。该虚拟边缘例如在图12中由轮廓840来表示。
可能的过渡区400设计的例子在图11A至图11G中被示出。它们只是示例性的，也还可以想到任何其它设计。
图11A举例示出过渡区400，过渡区所具有的过渡几何形状的半径为唯一的几何形状部分。半径的尺寸或值、即半径的半径值在图11A中沿关于转动轴线101的轴向和/或径向改变。在图11A的例子中，半径(作为尺寸值)优选稳定地且连续地变化。
图11B示例性示出过渡区400，其所具有的过渡几何形状具有倒角作为唯一的几何形状部分。在此，图11B示例性示出了倒角的宽度沿着关于转动轴线101的轴向和/或径向优选稳定地且连续地变化。
图11C示例性示出过渡区400的过渡几何形状也可具有有着多个不同设计的倒角的几何形状部分。如举例所示，设置在各自几何形状部分中的倒角的宽度在此优选可以在关于转动轴线101的轴向和/或径向上稳定地且连续地改变。
图11D至图11G示例性示出过渡区400的过渡几何形状也可以由具有不同几何形状设计元素的多个几何形状部分组成。在附图中，过渡几何形状例如具有至少一个具有半径的几何形状部分和至少一个具有倒角的几何形状部分。
在此，在图11D中只有具有倒角的几何部分的宽度发生变化，而均具有半径的两个几何部分的半径保持恒定。在图11E中，倒角的宽度以及相应半径的大小(即半径)都在变化。在图11F和图11G中，相应倒角的至少一个宽度和/或一些半径中的至少一个半径(或也可以是全部半径)能选择性地改变。
当然，在就整个区域看有稳定变化的情况下，也可以分别包含或存在多个无变化的部分。出于概览考虑，这在图11A至图11G中的示例性图示范围内未被明确示出，但也被本发明涵盖。
从以上说明中特别清楚的是，通过本发明的过渡区400的设计可以获得几乎任何数量的齿轮100的设计。这例如允许可以依据各自应用场合来选择齿轮100的特别有利的设计。
齿轮100可以优选由金属如铸铁、钢或铝制造。替代地或附加地，齿轮100也可以由塑料或陶瓷制成。
齿轮100表面的至少一部分可以优选通过表面处理已做处理。优选地，过渡区400和支承结构300在此例如可分别具有不同的硬度，例如因为不同的硬度深度。
本发明的另一方面涉及一种变速器如差速器，其具有至少一个根据本发明的前述齿轮100。变速器在图中未被示出，但是即使没有示出，对本领域技术人员也是易理解的。
本发明不受上述实施例的限制，只要其被所附权利要求的主题涵盖。
尤其是，实施例的所有特征能以任何方式彼此组合和互换。
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