CN103890459A - 齿轮连同固定连接的传动轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在传动轴上不可相对旋转的齿轮，该齿轮由注塑的塑料制成，并且传动轴由与齿轮不同的塑料材料制成，传动轴是被齿轮压力注塑包封的；传动轴由塑料制成并且齿轮的塑料与传动轴的塑料相比具有较高的弹性；并且传动轴在其被齿轮压力注塑包封的连接部位中具有一个增大轴直径的连接部位。

Description

齿轮连同固定连接的传动轴
技术领域
本发明涉及一种在传动轴上不可相对旋转的齿轮，该齿轮是用注塑的塑料制成的并且传动轴是用一种不同于该齿轮的塑料材料制成的。
背景技术
已知有不同用途的、用塑料制成的齿轮，在这些用途中要求传递功率或改变力的方向。在此塑料齿轮可用在那些传递较小功率的应用领域中。这是因为塑料齿轮比起金属齿轮相比能够传递较小的功率。包含塑料齿轮的传动装置的使用也同样配置在轻量化传动装置中。因为这样可以减轻重量。在此，其使用领域除了移动的工具之外还包括厨房用具及玩具。
塑料齿轮也同样用在传动装置中以保证低噪声的传动线路。在金属齿轮齿相互啮合时和金属齿相对滚压时，会产生滚压噪声。由于采用了塑料齿轮，可减少噪声发生。
在其上装有齿轮的传动轴或者还有主动轴是用金属制成的。因此，金属作为制造轴的材料总是优先得到使用，因为传动轴在功率传递和功率转换时总是通过齿轮在每一次旋转都经受弯曲负荷，而金属轴则具有良好的长时间抗弯曲稳定性。
此外，还可使用由经过硬化处理的和/或合金化的钢制成的传动轴，因为这种传动轴具有高的耐用强度、改进的防腐性质以及在轴承位置上的改善的耐磨强度。使用经过硬化处理的和合金化的钢制造传动轴在此也可使轴在经过相应加工处理后获得高的表面质量。使用提高了质量的和经过硬化处理的钢也可有利地用于那些只需传递小功率的传动轴。因此，这种传动轴在支承部位上或轴承位置上具有如此高的表面质量，使得该轴能与传动装置壳体的接触点利用润滑剂空气形成一种滑动轴承。从而可以放弃为传动装置支承使用滚动轴承。
为了将传动轴和齿轮连接起来，有不同的连接技术。用得最广的是下述两种连接技术：要么将塑料齿轮压紧在传动轴上，使得这种压合能够决定轴和齿轮之间的可能的功率传递的高度；要么在轴和齿轮之间设定一种在结构上的形锁合连接，例如按一种花键轴形式通过一种轴轮毂连接。
不过，塑料齿轮和金属传动轴的连接仍有种种缺点。由于一种金属轴和一种塑料齿轮的不同材质之故，在加荷情况下其各自的分子晶格状态是不同的。其导致的结果是：负荷峰值会促使轴和齿轮之间的连接点松弛或者受到损害。从而会不断降低可传递功率的高度。
另一个缺点在于：提纯的、硬化的金属制传动轴的制造是一种高成本的、多级的方法。因此，高的材料费用也是存在的，这是由于钢的提纯是很昂贵之故。通过对塑料材料的材料优化和采用新的制造方法，此外可能的是，制造出越来越稳定的齿轮。在塑料传动装置上使用金属轴表明：该传动装置有时失灵往往是由于轴的破裂例如因脆裂造成的破裂所致。这种现象特别在下述情况下发生：传动系统被锁止并且在传动轴起动时出现负荷峰值。
发明内容
本发明的任务在于消除上述现有技术的缺点。在此首先是提供一种齿轮与固定相连的传动轴，该传动轴没有一个由于持久加荷而疲劳或损坏的连接点。
上述任务是通过开头述及的齿轮连同固定连接的传动轴解决的，为此首先是该传动轴是被该齿轮加以压力注塑包封的；其次是传动轴是用塑料制成的，而且齿轮的塑料与传动轴的塑料相比具有较高的弹性；第三是传动轴在连接部位，即传动轴被齿轮压力注塑包封的部位，具有增大轴直径的连接部位。
使用塑料制造传动轴的优点在于：轴的材料比起金属来较有弹性，在负荷峰值下的脆裂危险较小。由于其具有的较好的弯曲回弹性也就显著提高了长时稳定性。
采用塑料制造的传动轴还有一个优点，就是没有腐蚀问题，因为在传动装置中只使用不腐蚀的材料。
还有一个优点：与金属轴相比，使用塑料轴可大大减轻重量。
还有一个优点：与金属相比，塑料引导声波和因此噪声的性能较差。由于采用塑料轴之故，可大大减小传动装置内的固体噪声引导，从而也就降低了反射的噪声级。
有利之处是，使用特殊漆例如硬层漆为传动轴涂层，这种漆可利用紫外线干燥而得到硬化。因此可以在传动轴的必要部位上改进轴表面的摩擦性质和滑动性质，借以例如可在轴的支承部位上实现在传动轴和外壳之间的一种滑动轴承功能。有利的是，传动轴的连接部位具有一种圆盘的形状，从而可借此实现齿轮的均匀的压力注塑包封。这一目的也可以按下述方式达到：传动轴的连接部位具有一种共轴的环形圆盘的形状。
特别有利的作法是：该圆盘在其外圆周上和/或在至少一个侧面上具有突起部、凹穴、开口和/或整平部，从而可在齿轮的压力注塑包封之后在传动轴和齿轮之间存在良好的形锁合。另一个有利的具体实施方式是：在圆盘的外圆周上伸出齿，或者将圆盘作为圆柱齿轮加以设计成形。
有利的是使传动轴直径与圆盘直径或齿轮直径之比为1:3至1:5。由此为可能的功率负荷与材料量预定出一种良好的比例关系。
通过为传动轴使用一种空心轴可节约材料，与此同时可提高抗弯曲稳定性和功率稳定性。
附图说明
在附图中示出本发明的一个实施例，并在下面加以详细说明。
图1传动轴的透视图；
图2传动轴的俯视图；
图3相连接的齿轮和传动轴的透视图；
图4齿轮与固定相连的传动轴的视图；
图5齿轮和传动轴的俯视图。
具体实施方式
图1以一个透视图表示传动轴1的一个方案。传动轴1在其朝向观察者的轴端2上具有一个梅花形状，该梅花形状是耦合装置3的一部分，用于与传动系统的其它部分的连接。从该轴端至背向观察者的轴端4延伸着塑料轴的一个具有光滑表面的轴段5。与轴段5相邻的是增大了轴直径的轴段6。在所示方案中，该增大了轴直径的轴段设计成圆柱齿轮的形状，该圆柱齿轮具有孔口7。图中所示的传动轴1设计成空心轴。
图2以俯视图表示传动轴1。可以看出传动轴1的三个分部：呈梅花形的轴端，是作为耦合装置3设计成形的；塑料轴的具有光滑表面的轴段5；及增大了直径的轴段6。在该方案中，为了在塑料轴的具有光滑的表面的轴段中使表面质量最佳化而涂敷漆。
图3中以一个透视图示出设计成圆柱齿轮的齿轮3是怎样将传动轴1包封起来的。该齿轮在此同时还包封增大了直径的轴段6的作为配有孔口7的圆柱齿轮设计方案。由于齿轮是以部分透明的视图表示的，可以看出：齿轮3的材料在注塑成型时既填充齿隙8，也填充其直径增大了的轴段6的孔口7，借以实现良好的、力锁合的、不可松开的连接。
图4(如前面图3中所示)以透视图表示配有固定连接的传动轴1的齿轮3。不过，在这里该齿轮不是局部透明地示出的。在本视图中示出该传动轴延长一个轴肩9，该轴肩是在齿轮的该实施方式中在齿轮的注塑成型时产生的。轴肩9例如在下述情况下是不会产生的：齿轮不是在轴端2或4之一上包封该轴，而是朝向轴中点方向包封该轴。
图5表示配有固定连接的传动轴1的齿轮3。视实施方式要求的表面特性而定，轴肩9可以如同部位5那样涂敷漆，借以提供良好的支承部位。
其它未以图绘示的具体实施方式有下述几种：
按另一个具体实施方式，传动轴的连接部位具有一种圆盘的形状或者一种共轴的环形圆盘的形状。
按另一个具体实施方式，连接部位是这样一种圆盘，其在其外圆周上和/或在至少一个侧面上具有突起部、凹穴、孔口和/或整平部。按另一个具体实施方式，在圆盘的外圆周上布置了齿。这一情况可以按照一个具体实施方式如此实现，使得圆盘是一个圆柱齿轮。
按另一个具体实施方式，轴直径与圆盘直径或齿轮直径之比为1:3至1:5。轴直径在较大的待传递功率情况下会较大；在较小的待传递功率情况下会较小。这样便可在结构上针对使用目的限制使用的材料量，借以减小重量和节约材料成本。
按另一个未以图示出的具体实施方式，传动轴设计成实心轴。
按一个特定的具体实施方式，齿轮是圆柱齿轮。
一个具体实施方式包含：轴是用一种塑料漆加以涂层的。
按另一个具体实施方式，轴只在支承部位的区域中是用一种塑料漆加以涂层的。
另一个具体实施方式包含：涂层利用一种这样的漆进行，该漆可通过干燥而被硬化并且具有一种硬的和光滑的表面。
一个具体实施方式包含：齿轮连同其轴是按照多组分注塑成型法或嵌置成形法加以制造的。
视使用目的而定，齿轮的塑料材料按可行的具体实施方式，优选从下述品种选择：聚甲醛、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯撑硫、聚醚醚酮或聚丙烯。
视使用目的而定，传动轴的塑料材料优选从下述品种中选择：聚甲醛、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯撑硫、聚醚醚酮或聚丙烯。

Claims (16)

1.在传动轴上不可相对旋转的齿轮，该齿轮由注塑的塑料制成并且传动轴由与齿轮不同的塑料材料制成，其特征在于：
传动轴是被齿轮压力注塑包封的；
传动轴由塑料制成并且齿轮的塑料与传动轴的塑料相比具有较高的弹性；并且
传动轴在其被齿轮压力注塑包封的连接部位中具有增大轴直径的连接部位。
2.按权利要求1所述的齿轮传动轴组合体，其特征在于：传动轴的连接部位具有一种圆盘的形状。
3.按权利要求1或2所述的齿轮传动轴组合体，其特征在于：传动轴的连接部位具有一个共轴的环形圆盘的形状。
4.按权利要求2或3所述的齿轮传动轴组合体，其特征在于：圆盘在外圆周上和/或在至少一个侧面上具有突起部、凹穴、孔口和/或整平部。
5.按权利要求4所述的齿轮传动轴组合体，其特征在于：在圆盘的外圆周上伸出齿。
6.按以上权利要求中任一项所述的齿轮传动轴组合体，其特征在于：轴直径与圆盘直径或齿轮直径之比为1:3至1:5。
7.按以上权利要求中任一项所述的齿轮传动轴组合体，其特征在于：传动轴是空心轴。
8.按以上权利要求中任一项所述的齿轮传动轴组合体，其特征在于：齿轮是圆柱齿轮。
9.按以上权利要求中任一项所述的齿轮传动轴组合体，其特征在于：齿轮的塑料完全地包围传动轴的增大的连接部位。
10.按以上权利要求中任一项所述的齿轮传动轴组合体，其特征在于：传动轴利用一种塑料漆加以涂层。
11.按以上权利要求中任一项所述的齿轮传动轴组合体，其特征在于：传动轴仅在其支承部位的区域中利用一种塑料漆加以涂层。
12.按以上权利要求中任一项所述的齿轮传动轴组合体，其特征在于：在传动轴制成之后，所述增大的轴部位被齿轮的塑料压力注塑包封。
13.按权利要求11至13中任一项所述的齿轮传动轴组合体，其特征在于：使用一种漆进行涂层，这种漆通过干燥实现硬化并且具有硬的和光滑的表面。
14.按以上权利要求中任一项所述的齿轮传动轴组合体，其特征在于：齿轮连同其轴是按多组分注塑法或嵌置法制造的。
15.按以上权利要求中任一项所述的齿轮传动轴组合体，其特征在于：齿轮的塑料材料优选由下列品种选择：聚甲醛、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯撑硫、聚醚醚酮或聚丙烯。
16.按以上权利要求中任一项所述的齿轮传动轴组合体，其特征在于：传动轴的塑料材料优选由下列品种选择：聚甲醛、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯撑硫、聚醚醚酮或聚丙烯。
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