CN101479505B - 螺旋齿轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种螺旋齿轮，它的齿环(2)是通过用塑料压注包封基本体(1)形成。本发明的任务是提供这样一种类型的螺旋齿轮，即在该螺旋齿轮中在基本体(1)和齿环(2)之间存在这样一种连接，这种连接的强度能可靠地传递大的力矩。将所建议的螺旋齿轮的基本体(1)设计成一种法兰盘，该法兰盘的盘形的区域(1’)用塑料齿环(2)压注包封。和该区域(1’)连接的，且具有减小直径的区域(1”)形成一个用于将该螺旋齿轮不相对转动地安装在一个轴上的轮毂。根据本发明，法兰盘的区域(1’)在轴向的两侧分别具有多个在它的圆周分布设置的，尤其是在轴向方向延伸的，然而又不穿过该区域(1’)的空隙(3、3’)。这些空隙(3、3’)为燕尾形设计，这样，在它们之间保留下来的该区域(1’)的外圆周的段(4、4’)被这些空隙(3、3’)的沿轴向方向延伸的边缘侧切。

Description

螺旋齿轮

技术领域

本发明涉及一种作为传动装置的一个部件不相对转动地设置在一个轴上或者类似装置上的螺旋齿轮。本发明特别是涉及这样一种螺旋齿轮，即它的按照一种齿轮形状设计的工作面是通过用塑料对基本体进行压注包封而成。

背景技术

通常由金属制成的齿轮或者螺旋齿轮虽然相对于由塑料制成的齿轮具有较高的机械强度，然而在传动装置中使用时常常引起不是微不足道的工作噪音。因此公开了一些在某程度上按混合结构形式设计的螺旋齿轮，其办法是它的基本体由一种机械上稳定的，并且耐磨的，如金属制成，并且为了形成工作表面用一种具有良好的滑动特性的材料对这个基本体进行包封。通过这一措施达到这种类型的螺旋齿轮一方面具有按照规定的用途所要求的机械稳定性，而且另一方面在运行时也具有高的平静运转。

例如EP 1339596B1公开了一种相应的螺旋齿轮。在该文献中描述了一种根据它的轮齿设计成蜗轮的齿轮。这种齿轮也叫做所谓的已制成的齿轮。这种相应的蜗轮具有塑料齿环。这个塑料齿环在它的径向中间区域通过轴向两侧设置的金属法兰盘在机械上得到稳定。蜗轮的一些单个的段，也就是由塑料构成的齿环和金属的法兰盘，通过在法兰盘上形成的、且在轴向方向穿过塑料齿环延伸的，以及和其它的法兰盘的相应的空隙相啮合的凸起，并且借助该装置被导向的螺栓彼此固定连接。然而在制造这种螺旋齿轮时这种结构造成比较高的安装费用。此外，下述做法也引起在制造时的较高的费用，即螺旋齿轮的一些单个的部件只允许具有比较小的公差，这样它们才能可靠地彼此连接。

通过下述措施实现减小制造费用，并且因此减小制造成本，即通过直接用塑料压注包封机械上稳定的例如由铝制成的基本体来产生在前述方案中单独地在压注生产过程中生产的塑料外齿环。然而在这种情况中必须采取措施以保证在基本体和齿环之间一种可靠的、并且也允许传递更大力矩的连接。

发明内容

本发明的任务是提供一种通过用塑料压注包封机械稳定的基本体来实现的能满足这些要求的螺旋齿轮。通过对螺旋齿轮的一种相应的结构设计特别是应在基本体和由塑料制成的外齿环之间达到一种连接，它的强度也使得在按照规定使用这种螺旋齿轮时能可靠地传递大的力矩。此外，优选地螺旋齿轮的部件还应如此地设计，即在用齿环压注包封基本体之后不要求有，或者仅要求少许用于消除附加凸起物的或者用于平整结合缝的后续工作。

这个任务通过具有独立权利要求特征的螺旋齿轮(Schraubrad)得以完成。通过从属权利要求对根据本发明的螺旋齿轮的一些有利的改进方案进行了说明。

为了完成这一任务所建议的螺旋齿轮是由一种设计为法兰盘的基本体构成。在形成齿环时用塑料压注包封该基本体的盘形区域。根据典型的法兰盘形状，在盘形的区域上形成的，且具有减小的直径的区域形成一个轮毂，用于将螺旋齿轮不相对转动地安装在一个轴上。根据本发明，法兰盘的这个盘形区域轴向地在两侧分别具有多个在它的圆周上分布设置的，尤其是在轴向方向延伸的，然而并不贯穿盘形区域的空隙。空隙为燕尾形，这样，盘形区域的外圆周的在空隙之间保留的段被空隙的在轴向方向延伸的边缘侧切(hinterschnitten)。在压注包封法兰盘时塑料流入到空隙中和边缘下面，这些边缘侧切或底切(unterscheiden)在空隙之间保留的段。通过这一措施，由于一种相应设计的压注模而形成齿环的塑料在硬化或者凝固时和法兰盘形成一种刚性的形状配合连接。通过多个尤其是在轴向方向延伸的，也就是相对于它的径向扩展的扁平的空隙和其专门的造型达到法兰盘和齿环之间的连接的这样一种强度，其使得在按照规定使用这种齿轮时能传递更大的力矩。由于为制造齿环对法兰盘进行直接的压注包封所以法兰盘和齿环之间的形状和位置公差以有利的方式得到明显限制。在这种情况中，空隙和它的专门的造型的任务是保证齿环在轴向、径向和沿螺旋齿轮的周向的固定的位置(Sitz)。

优选地从盘形的区域的两个轴向侧面延伸到这个区域的空隙是如此设置的，即从盘形的区域的轴向外侧中的一侧出发的空隙相对于另一轴向外侧的空隙错位设置。考虑到塑料尽可能均匀地分布在盘形区域的外圆周上，并且考虑关于几何形状和重量分布所均衡的材料情况，所述的空隙分别交替地从盘形的区域的一个轴向外侧和另一轴向外侧伸入到这个区域中。此外，有利地如此地设计这些空隙，即关于空隙在圆周上的延伸朝盘形的区域的外侧扩展。正如已提到的，通过形成这些空隙使得塑料齿环在法兰盘上具有一个固定的位置，其中，同时有利地有热载荷时有轴向膨胀的可能性。

根据本发明的螺旋齿轮的一个特别优选的改进方案如此地设计螺旋齿轮的法兰盘，即从所述侧压注这个法兰盘用于用塑料压注包封。根据这个改进方案，盘形区域的朝向轮毂的轴向外表面径向地在这些空隙的下部具有环绕的环形的浇注沟。在浇注沟中分布在圆周上地设置多个用作用于浇注工艺的浇注点的凹槽。为压注包封法兰盘，塑料可如此地从这一侧对准凹槽地浇注到一个相应设计的压注模中。在这种情况中通过凹槽达到注入的塑料物质在浇注沟中的特别均匀的压力分布。通过浇注沟本身填充浇注工具的空穴，通过这一措施可有利地大大减少盲缝隙()。这样就大大地减少了在由浇注工具中取出的螺旋齿轮上的后续加工工作。

在注入塑料时塑料首先填入凹槽，并在溢出这些凹槽之后再填充浇注沟。这种由此出来的、并且根据压注模的相应的构形径向向外流出的塑料接着围注的法兰盘的盘形的区域，并且形成齿环，其中，那些根据法兰盘的其它构形可能的流动路径在下面或者说在讨论实施例时还将进行介绍。

此外通过下述措施对根据本发明螺旋齿轮的设置有侧面的浇注沟的设计形式进行了改进，即在一侧，或者在两侧靠近凹槽地将轴向延伸的孔设置到浇注沟中。在一个可能的设计形式中这些孔沿轴向方向穿过盘形区域。

特别是在另一个在为塑料提供一些合适的流动路线的观点下而设计的实施形式中那些根据本发明的基本方案设置在盘形区域的外圆周上的空隙从它们的轴向外侧沿着轴向方向分别只如此程度地延伸到这个区域中，即在它们之间保留连续的环形的，且在盘形区域的外圆周上环绕的接片。优选地这个接片轴向中间地设置在盘形区域的内部。在已经提过的另一实施形式中现在在这个接片中设置缝隙或者槽。缝隙或者这个槽沿在外圆周上环绕地在径向方向延伸到盘形区域中。确切地说这个槽沿轴向方向直到邻近凹槽地设置到浇注沟中的孔齐高度地延伸到盘形区域中。这些孔又沿着轴向方向一直通往前述的槽中或者缝隙中。通过这一措施压注包封过程中为塑料产生后面的流动路线。首先用塑料填充凹槽。在溢出这些凹槽后塑料通过浇注沟和孔流入到缝隙或者流入到径向地伸入到盘形区域中的槽中，并且在该槽中径向地向外上升。最后法兰盘的径向外区域被后续流入的塑料绕流，并且形成齿环。

根据本发明的螺旋齿轮的法兰盘可由不同的材料构成。然而优选地它由金属，例如铝构成。但是用玻璃纤维增强塑料制造也在考虑之列。为形成齿环优选地使用聚酰胺。

附图说明

下面借助一些实施例对本发明的细节再一次进行说明。这些附图是：

图1：根据本发明的螺旋齿轮的一个第一实施形式的还未进行压注包封的法兰盘的径向平面图。

图2：图1的法兰盘的轴向平面图。

图3：图1的法兰盘的轴向截面图。

图4：用塑料压注包封后的图3的法兰盘。

图5：具有压注包封的法兰盘的根据本发明的螺旋齿轮的另一实施形式的立体图。

图6：在合适的模具中用塑料压注包封时图5的实施形式的法兰盘的截面图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的螺旋齿轮的一个第一实施形式的还未用塑料进行压注包封的基本体1的沿径向方向r的平面图。从图中可以看出，基本体1以法兰盘形式设计。通过对法兰盘1的压注包封后来在它的盘形区域1’的径向端面形成一个环绕的塑料齿环2。在盘形的区域1’上形成一个其直径减小的区域1”。这个直径减小的区域构成后来的用于不相对转动地安装在一个轴上或者类似物上而设置的螺旋齿轮的轮毂1”。法兰盘1如上所述优选地由铝构成，然而也可以由一种玻璃纤维增强塑料制成。

根据本发明的基本构思，轴向地在盘形的区域1’的两侧分别构成有多个在它的外圆周上分布地设置的燕尾形的空隙3、3’。从图中可以看出，那些分别从两个轴向侧面的外边缘向区域1’的轴向中间方向延伸的空隙3、3’彼此错位设置。这些空隙沿轴向方向a延伸，而并未贯穿区域1’或者并未和轴向对置侧的空隙3、3’形成一个整体。确切地说，这些空隙3、3’交替地分别从盘形区域1’的轴向一侧一直延伸，但不完全到它的轴向中间，这样，在这些空隙3、3’之间就形成了一个连续的，在圆周上环绕的环形接片9。这些间隙3、3’尤其是沿轴向方向a延伸，这就是说它们保持平坦，从而其轴向延伸优选地大于它们的径向延伸。后者也可在图2中再次看到。该图以从轴向方向a的平面图的形式示出图1的法兰盘1。那些在空隙3、3’之间保留下来的区域1’的外圆周的段4、4’被燕尾形的空隙3、3’的沿轴向方向a延伸的边缘5侧切。通过这一措施达到在压注包封后包围法兰盘1的塑料齿环2和法兰盘1的一种特别牢固的连接。在压注过程中形成螺旋齿轮的工作面或者齿环2的塑料流入到空隙3、3’中，特别是流入到侧切段4、4’的边缘5的下面，这样，当塑料凝固之后在法兰盘1和齿环2之间产生一种关于作用到螺旋齿轮上的大的扭转力矩的可承载高载荷的连接。

为了在压注过程之后使用于去掉附着物和平整缝隙所要求的后续工作量小，除了空隙3、3’以及它们的特殊形状和布局外还以特殊的方式对法兰盘1进行设计。此外这个盘形的区域1’在它的朝向直径减小的区域1”，也就是朝向轮毂1”侧为了由这一侧进行压注过程以合适的方式对它进行成型设计。为此，在这一侧，在侧面的径向内部的，且位于空隙3、3’的下面的段中形成一个所谓的浇注沟6。在这个浇注沟6中在圆周上分布地形成多个(例如6个)凹槽7。这些凹槽7形成浇注点，这些压注点在压注过程中和相应的一些为此在压注模的浇注板中形成的，且用于输入塑料的通道接触。通过这些凹槽7达到所喷入的塑料的压力均匀分布。在压注过程中塑料首先注满这些浇注点或者凹槽7，然后在溢出这些凹槽后注满浇注沟6。由于浇注板11具有一种相应的造型-通过这种造型在法兰盘1的径向外部区域中在法兰盘1的轴向外表面和浇注板11之间存在一个距离-，所以最后塑料沿径向方向r向外流。根据轮廓板12的造型(参见图6，并结合图5的经改型的实施形式)-这个轮廓板是用于产生齿环2而设计的-径向向外流的塑料最后包围法兰盘1的径向外区域，其中，塑料也流入空隙3、3’中。此外，在所示实例中在每个凹槽7的左边和右边还设置穿过法兰盘1的孔8。通过这些孔支持了塑料在法兰盘1的径向外区域的环绕流动，并且将轴向彼此对置的塑料区域彼此连接起来。

图3以截面图再次示出图1和图2的法兰盘1，它具有一个径向地通过空隙3以及凹槽7到中间轴线或者纵向轴线L，并且从该轴线弯折地继续通过设置在凹槽旁边的孔8延伸的截面图。正如已说明的，这些凹槽7用作浇注点，从这些浇注点出发塑料在溢出这些凹槽7之后径向地向外流，此外也通过孔8，这样由于注模的相应成型的轮廓板12塑料均匀且全面地环绕流过法兰盘1的径向端面，并形成齿环2。图4再次地示出了这一点。这个图示出了在压注过程结束后的图3的法兰盘1。

图5示出了具有压注包封的法兰盘1的根据本发明的螺旋齿轮的另一实施形式的立体图。其中，为了对本发明进行说明部分地拿掉了塑料外齿环或者说部分地用剖面图示出。在这个相对于前述的实施形式稍有改动的方案中法兰盘1大体在它的盘形的区域1’轴向中间，也就是在接片9的内部环绕地具有一个缝隙或者一个径向地向法兰盘1的内部延伸的浇注槽10。

在图6中再次示出在用塑料压注包封时的相应设计的法兰盘1的剖面图。在此，为用塑料进行压注包封法兰盘1被一个由轮廓板12和一个浇注板11构成的注模所包容。从图中可清楚地看出，在图5中可看到的在凹槽7的左边和右边所设置的孔8一直通到径向地延伸到法兰盘1的盘形区域1’中的浇注槽10中。通过浇注板11中的通道或所谓的浇注销输入的塑料通过孔8流入浇注槽10中，并且在其中沿径向方向上升，这样最后塑料包围住盘形区域1’的端面，并且根据轮廓板12的造型在区域1’的径向外表面上形成一个齿环2。也在这个实施形式中那些已提到的凹槽7也设置在浇注沟6中该浇注沟在盘形的区域1’的朝向轮毂1”的轴向外侧上环绕。也就是说，在浇注过程中首先填满作为浇注点的凹槽7，最后溢出凹槽，其中，塑料通过浇注沟6流入到邻近的孔8中，并且通过这些孔接着流入到径向地伸入到盘形的区域1’的浇注槽10中。通过已多次说明的浇注沟6和凹槽7以有利的方式填满了工具的空穴(

)，通过这一措施大大地减小了盲缝隙(

)，这样，在脱模之后，在包封法兰盘1的塑料的区域中几乎不要求后加工工作。

附图标记表

1基本体、法兰盘

1’盘形区域

1”具有减小直径的区域，轮毂

2齿环

3、3’空隙

4、4’段(位于空隙3、3’之间)

5边缘

6浇注沟

7凹槽

8孔

9接片

10缝隙或(浇注-)槽

11浇注板

12轮廓

a轴向方向

r径向方向

L纵向轴线

Claims (13)

1.由设计为法兰盘的基本体(1)构成的螺旋齿轮，其具有盘形区域(1’)，在该盘形区域的径向端面上设置环绕的齿环(2)形式的工作面，并且在其上沿螺旋齿轮的轴向方向(a)成形直径缩小的区域(1”)，通过该直径缩小的区域形成用于将螺旋齿轮不相对转动地安装在轴上的轮毂，齿环(2)用塑料通过压注包封法兰盘(1)形成，其特征在于，法兰盘的盘形区域(1’)在轴向两侧具有多个在它的外圆周上分布设置的，且在轴向方向(a)上延伸的，但是在轴向方向不贯穿盘形区域(1’)的燕尾形的空隙(3、3’)，通过空隙的在轴向方向(a)上延伸的边缘(5)将外圆周的保留在这些空隙之间的段(4、4’)侧切，从而在压注包封法兰盘(1)时塑料流入到空隙(3、3’)中以及流入到其侧切段(4、4’)的边缘(5)下，并且在塑料凝固时由于相应成型的压注模而由其形成的齿环(2)和法兰盘(1)形成固定的形状配合连接；在盘形区域(1’)的朝向轮毂(1”)的轴向外表面上径向地在空隙(3)的下部形成环绕的环形的浇注沟(6)，在该浇注沟中，分布在圆周上地设置多个用作用于浇注过程的浇注点的凹槽(7)，从而用于压注包封法兰盘(1)的塑料从这一侧对准凹槽(7)地注入到相应构成的压注模中。

2.按照权利要求1所述的螺旋齿轮，其特征在于，从盘形区域(1’)的轴向外侧中的一个外侧伸入到该盘形区域中的空隙(3)相对于从另一轴向外侧伸入到该区域(1’)的空隙(3’)在圆周上错位设置。

3.按照权利要求2所述的螺旋齿轮，其特征在于，空隙(3、3’)交替地从盘形区域(1’)的一个轴向外侧和另一轴向外侧伸入到所述盘形区域(1’)中。

4.按照权利要求1至3的任一项所述的螺旋齿轮，其特征在于，空隙(3、3’)关于其在圆周上延伸朝盘形区域(1’)的轴向外侧扩展。

5.按照权利要求1所述的螺旋齿轮，其特征在于，在一侧或者在两侧上，邻近凹槽(7)地在浇注沟(6)中设置孔(8)。

6.按照权利要求5所述的螺旋齿轮，其特征在于，孔(8)沿轴向方向(a)穿过盘形区域(1’)。

7.按照权利要求5所述的螺旋齿轮，其特征在于空隙(3、3’)从盘形区域(1’)的两个轴向侧出发，沿轴向方向(a)分别只如此程度地伸入所述盘形区域(1’)中，即在它们之间保留连续环形的，且在外圆周上环绕的接片(9)。

8.按照权利要求7所述的螺旋齿轮，其特征在于，这个接片(9)轴向中间地设置在盘形区域(1’)的内部。

9.按照权利要求7或8所述的螺旋齿轮，其特征在于，在接片(9)中形成缝隙或者槽(10)，缝隙或者槽在外圆周上环绕地沿径向方向延伸到盘形区域(1’)中直到孔(8)的高度，在浇注沟(6)中邻近凹槽(7)设置的孔(8)一直通到所述缝隙或者槽(10)，从而在压注过程中塑料首先到达凹槽(7)，并且在溢出凹槽(7)后经过浇注沟(6)和孔(8)进到缝隙或者槽(10)中，并且然后径向地向外流，在那里塑料绕盘形区域(1’)的端面流动，并且形成通过压注模规定的齿环。

10.按照权利要求1所述的螺旋齿轮，其特征在于，法兰盘(1)由金属构成。

11.按照权利要求10所述的螺旋齿轮，其特征在于，法兰盘(1)由铝构成。

12.按照权利要求1所述的螺旋齿轮，其特征在于，法兰盘(1)由玻璃纤维增强塑料构成。

13.按照权利要求1所述的螺旋齿轮，其特征在于，通过对法兰盘(1)压注包封形成的齿环(2)由聚酰胺构成。

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