CN1335918A - 齿轮配置 - Google Patents

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Abstract

塑料齿轮(18)能旋转地支承在至少一个固定支柱(10)上,该支柱最好是由塑料制成并模压在金属支承板(11)上。固定支柱(10)有三个从其外表面(15)延伸到与塑料齿轮(18)的轮毂(17)的内表面(16)没有名义间隙的等角度分布的叶片(14),该内表面在齿轮轮毂(17)中界定包容固定支柱(10)的内孔(20)。叶片(14)引起齿轮轮毂(17)在相邻的叶片(14)之间的部分变形。通过加大固定支柱(10)外表面(15)与齿轮轮毂(17)内表面(16)之间的间隙,在相邻叶片(14)之间设置空隙(22)允许齿轮轮毂(17)内表面(16)的一部分因塑料变形而伸入其内。这降低作为用来驱动激光打印机的光导鼓(37)的齿轮系(26)的输出齿轮的塑料齿轮(18)的振动或跳动,从而提高打印质量。

Description

齿轮配置
发明的领域
本发明涉及一种齿轮配置，更确切地说，涉及能旋转地支承在至少一个固定支柱上的齿轮，齿轮轮毂在其在轮毂上界定包容固定支柱的内孔的内表面与固定支柱最大有效直径的外周之间没有名义间隙。
发明的背景
Brooks等人的美国专利№5 799 548公开了两个大体上平行的金属支承板，带有能旋转地支承于其间的塑料齿轮。每个塑料齿轮靠其轮毂能旋转地支承在两个塑料固定支柱上，每个固定支柱从两个支承板之一伸出。
在两个固定支柱每一个的外表面与齿轮轮毂内表面之间设置名义间隙。随着两个固定支柱每一个的外表面与齿轮轮毂内表面之间的名义间隙的加大，塑料齿轮承受增加的振动或跳动(不精确的和颤动的旋转)。当塑料齿轮是连接于激光打印机光导鼓的输入齿轮的用来使该鼓旋转的齿轮系的输出齿轮时，此一振动或跳动造成鼓的振动，从而影响激光打印机的打印质量。
如果两个固定支柱每一个的外表面与齿轮轮毂内表面之间的名义间隙减小到零以便降低振动或跳动并提高打印质量，可能发生齿轮轮毂在两个固定支柱的每一个上箍紧。这是因为齿轮轮毂与两个固定支柱的每一个的间隙可能超过名义间隙。
齿轮轮毂在两个固定支柱的一个或两个上的此一箍紧将增加使齿轮轮毂在两个固定支柱上旋转所需的转矩。除了随着齿轮轮毂内表面与固定支柱的外周面之间的名义间隙的减小需要增加转矩之外，箍紧还引起齿轮轮毂和两个固定支柱的过度磨损。箍紧还能引起卡咬。因而，例如通过加大两个固定支柱每一个的直径来减小齿轮轮毂内表面与两个固定支柱每一个的外表面之间的名义间隙，并不是减少塑料齿轮的跳动或振动从而提高具有其由齿轮系驱动的光导鼓的激光打印机的打印质量的解决方案。
发明概要
本发明的齿轮配置满意地解决上述降低塑料齿轮的跳动或振动的问题而没有齿轮轮毂在该轮毂能旋转地支承于其上的固定支柱上的箍紧。本发明的齿轮配置避免转矩的明显增加或明显的过度磨损。
这是通过在塑料齿轮能旋转地支撑于其上的固定支柱每一个的外周面上形成至少三个角度分布，最好是等角度分布的叶片来实现的。三个叶片造成固定支柱每一个的稍小于、等于、或稍大于齿轮轮毂内孔直径的有效直径。
应该指出，固定支柱每一个的外周面与齿轮轮毂内表面之间的名义间隙设计成为零。然而，由于制造塑料齿轮和固定支柱每一个的公差，在与齿轮轮毂内表面啮合或稍微离开它们的叶片上可能造成有效间隙。
三个叶片每一个与齿轮轮毂内表面的啮合引起叶片之间塑料的变形。此一变形引起齿轮轮毂内表面向叶片之间的空隙突出。由于叶片之间固定支柱每一个的圆弧部分的直径足够地小于齿轮轮毂内表面的直径而能够出现这种突出。
本发明的一个目的在于降低塑料齿轮中的齿轮跳动或振动。
本发明的另一个目的在于降低作为一个齿轮系的输出齿轮发挥功能的塑料齿轮中的齿轮跳动或振动。
本发明的再一个目的在于降低作为用于由个人计算机控制的打印机的一个齿轮系的输出齿轮发挥功能的塑料齿轮中的齿轮跳动或振动。
从以下描述、权利要求、附图中，本发明的其他目的将很容易理解。
附图的简要说明
附图图示本发明的最佳实施例，其中：
图1是两个固定支柱之一和能旋转地支承于一个固定支柱上的塑料齿轮轮毂的局部剖视的端部立面视图，其中一个固定支柱有三个叶片，用以啮合齿轮轮毂内表面，以便引起齿轮轮毂变形，为了清晰起见变形被夸大，沿图2的1-1线截取。
图2是图1和图5的两个固定支柱和塑料齿轮的局部立面的剖视图，其中塑料齿轮轮毂能旋转地支承于安装在两个金属支承板上的两个固定支柱上，沿图1的2-2线截取。
图3是局部剖视的端部立面视图，示出其间有间隙的图1的一个固定支柱与塑料齿轮轮毂之间的现有关系，沿图2的1-1线截取。
图4是支承于图2的两个金属支承板之一上的齿轮系的透视图，其中齿轮系的输出齿轮驱动激光打印机的光导鼓。
图5是两个固定支柱的另一个和能旋转地支承于另一个固定支柱上的塑料齿轮轮毂的局部剖视的端部立面视图，其中另一个固定支柱有三个叶片，用以啮合齿轮轮毂内表面，以便引起齿轮轮毂变形，为了清晰起见变形被夸大，沿图2的5-5线截取。
图6是支承于单个固定支柱上的塑料齿轮的局部立面的剖视图。
图7是单个固定支柱和能旋转地支承于单个固定支柱上的塑料齿轮轮毂的局部剖视的端部立面视图，其中单个固定支柱有三个叶片，用以啮合齿轮轮毂内表面，以便引起齿轮轮毂变形，为了清晰起见变形被夸大，沿图2的7-7线截取。
最佳实施例的详细描述
参照附图并具体地参照图1，图中示出第1固定支柱10，该固定支柱最好是由塑料制成并以前述Brooks等人的专利中更具体示出和描述的方式模压于金属支承板11。固定支柱10包括模压于金属支承板11并靠固定件13固定于其上的基座12。
固定支柱10有至少三个从其外表面15延伸的叶片14。叶片14最好是彼此等角度分布。
每个叶片14啮合塑料齿轮18的轮毂17的内表面16(见图2)，该塑料齿轮环绕至少其外周的一部分有轮齿19。于是，伸过齿轮轮毂17的内孔20由齿轮轮毂17的内表面16来界定。
应该指出，对于三个叶片14来说不一定彼此等角度分布。唯一的要求是三个叶片14与塑料齿轮18内表面16的啮合点形成一个三角形而塑料齿轮18的旋转中心落在其中。
如图1中所示，叶片14在相邻的叶片14之间造成齿轮轮毂17的变形。应该指出，为了清晰起见齿轮轮毂17的变形被夸大。
因此，齿轮轮毂17的部分18伸进固定支柱10外表面15与齿轮轮毂17内表面16之间的三个空隙22。固定支柱10外表面15制成离齿轮轮毂17内表面16有较大的间隙以便提供三个空隙22。三个空隙22每一个都在相邻的叶片14之间延伸。
如图2中所示，第2固定支柱23布置在齿轮轮毂17内孔20的离开包容第1固定支柱10一端的对峙端。第2固定支柱23以前述Brooks等人的专利中示出和描述的方式安装于第2金属支承板24。
如图5中所示，第2固定支柱23在如针对第1固定支柱10的图1中所示的相同位置上有叶片14。每个叶片14沿第1固定支柱10和第2固定支柱23每一个的长度延伸(见图2)。
应该指出，塑料齿轮18在第1固定支柱10和第2固定支柱23每一个上的齿轮反作用力决定着叶片在其上的角度位置。也就是说，第2固定支柱23上的叶片14不一定处于与第1固定支柱10上的叶片14相同的位置上。
想要的话，两个固定支柱10和23可以像前述Brooks等人的专利中示出和描述的那样在支承板11和24上错位。不过，两个固定支柱10和23的错位对于本发明中的满意的运行来说不是必要的。
图3示出固定支柱25，图中以前述Brooks等人的专利中示出和描述的方式在齿轮轮毂17内表面16与固定支柱25外周之间有名义间隙。当存在着错位时，固定支柱25布置成如图3中所示间隙从6点钟位置到12点钟位置减小。
塑料齿轮18(见图4)是包括塑料组合齿轮27和28在内的齿轮系26的一部分。组合齿轮27包括由靠支承板11支承的电动机32的金属轴31来驱动的第1齿轮30。
组合齿轮27包括通过与组合齿轮28的第1齿轮34相啮合而驱动组合齿轮28的第2齿轮33。组合齿轮28有啮合塑料齿轮18使之旋转的第2齿轮35。作为齿轮系26的输出齿轮的塑料齿轮18驱动连接于激光打印机的光导鼓37的塑料齿轮36。
唯一必要的是塑料齿轮18利用本发明的齿轮配置来提高由光导鼓37所产生的打印质量。这是因为组合齿轮27或28的齿轮配置对由激光打印机的光导鼓37所产生的打印质量没有足够的影响的缘故。不过，应该指出，必要时该齿轮配置可以用于齿轮系中的一个以上的齿轮。
第1固定支柱10上的叶片14之一(见图1)对正由与塑料齿轮18相啮合的齿轮35(见图4)和36产生的，由箭头38表示的第1齿轮反作用力。在图1中这是第1固定支柱10上的12点钟位置处的叶片14。
齿轮35(见图4)和36在第2固定支柱23上在4点钟位置处的叶片14上造成由箭头39表示的第2齿轮反作用力。因而，第1固定支柱10(见图2)和第2固定支柱23中的每一个都有一个不同的齿轮反作用力作用于其上。
虽然已经作为支承齿轮轮毂17示出两个固定支柱10和23，但是应该指出，想要的话也可以仅利用一个固定支柱40(见图6)。固定支柱40将被以与固定支柱10(见图2)和23分别被金属支承板11和24支承相同的方式由一个金属支承板41支承。
如图7中所示，固定支柱40上的叶片14之一对正由与塑料齿轮18相啮合的齿轮35(见图4)和36产生的，由箭头42表示的齿轮反作用力。在图7中这是2点钟位置处的叶片14。
虽然已经作为齿轮系26的输出齿轮示出塑料齿轮18(见图4)，但是应该指出，本发明可以用于作为电动机32的轴31与齿轮36之间的唯一齿轮的塑料齿轮18。齿轮系26的每个齿轮最好是以DELRIN商标销售的聚甲醛树脂。
此外，固定支柱10(见图2)、23、和40(见图6)不一定由塑料制成，塑料最好是前述Brooks等人的专利中所描述的由LNP工程塑料公司，Exton，PA.  以商品名Lubricomp RFL 4536销售的塑料。例如，想要的话，固定支柱10(见图2)、23、和40(见图6)可以由钢制成，不过这将比较贵。
虽然第1固定支柱10(见图1)、第2固定支柱23(见图5)、以及固定支柱40(见图7)中每一个上的叶片14之一已经示出对正分别由箭头38(见图1)、39(见图5)、和42(见图7)表示的齿轮反作用力，但是应该指出，叶片14可以向分别由箭头38(见图1)、39(见图5)、和42(见图7)表示的齿轮反作用力的每一侧错开最大20°，仍然得到齿轮振动或跳动的某些降低。因而，如 中所用的，“大体上对正”包括齿轮反作用力每一侧多达最大20°的任何对正。
应该指出，两个固定支柱10(见图2)和23上的叶片14之一上的齿轮反作用力不一定以相同的角度对正反作用齿轮力。例如，两个固定支柱10(见图2)和23中的一个上的叶片14之一可能对正齿轮反作用力而两个固定支柱10(见图2)和23中的另一个上的叶片14之一可能向齿轮反作用力的某一侧错开多达最大20°。同理，对于两个固定支柱10和23来说错开量可能不同。
不过，第1固定支柱10上的最满意而有效的叶片14的位置示于图1，图中三个叶片14之一对正由箭头38表示的齿轮反作用力。同理，第2固定支柱23(见图5)上的最满意而有效的叶片14的位置是叶片14之一如图5中所示对正。类似地，固定支柱40(见图7)上的最满意而有效的叶片14的位置是叶片14之一如图7中所示对正。
想要的话，可以采用多于三个叶片14(见图1)。不过，这不能像采用三个叶片14那样满意。把叶片14数增加到多于三个还将加大齿轮轮毂17与叶片14之间的箍紧载荷，致使不必要地加大箍紧载荷。
本发明的一个优点在于提高打印机，特别是激光打印机的打印质量。本发明的另一个优点在于降低齿轮的振动或跳动。
作为例证，根据目前对它的最佳理解示出并描述了本发明的最佳实施例。不过显然它的诸部分的配置和结构可以进行变动和修改而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种齿轮配置，包括：
一个塑料齿轮，包括一个带有贯穿其延伸的内孔的轮毂，所述轮毂有一个界定所述内孔的表面，所述塑料齿轮在其至少一部分长度上有轮齿；
至少一个用来布置在所述轮毂中的所述内孔中以便能旋转地支承所述塑料齿轮的固定支柱；
所述固定支柱在其外周上有至少三个角度分布的、直径足以啮合于所述轮毂的界定所述内孔的表面的叶片，以便把所述固定支柱与所述内孔的表面之间的最小名义间隙大体上减小到零，每个所述叶片沿所述固定支柱的长度延伸；以及
所述至少一个固定支柱上的所述叶片之一大体上对正作用在所述塑料齿轮的所述轮毂上的一个齿轮反作用力。
2.根据权利要求1的齿轮配置，包括
两个固定支柱；而
所述轮毂的所述内孔在其每一端包容所述两个固定支柱之一。
3.根据权利要求2的齿轮配置，其中：
在所述两个固定支柱中的一个上的所述叶片之一对正作用在所述塑料齿轮的所述轮毂上的第1齿轮反作用力；而
在所述两个固定支柱中的另一个上的所述叶片之一对正作用在所述塑料齿轮的所述轮毂上的第2齿轮反作用力。
4.根据权利要求3的齿轮配置，其中所述每个固定支柱是塑料的。
5.根据权利要求4的齿轮配置，其中所述塑料齿轮是一个齿轮系的输出齿轮。
6.根据权利要求3的齿轮配置，其中所述塑料齿轮是一个齿轮系的输出齿轮。
7.根据权利要求2的齿轮配置，其中所述塑料齿轮是一个齿轮系的输出齿轮。
8.根据权利要求2的齿轮配置，其中所述两个固定支柱每一个上的所述叶片彼此等间隔分布。
9.根据权利要求1的齿轮配置，其中所述至少一个固定支柱上的所述叶片彼此等间隔分布。
10.根据权利要求1的齿轮配置，其中所述至少一个固定支柱上的所述叶片之一对正作用在所述塑料齿轮的所述轮毂上的齿轮反作用力。
11.一种齿轮支承配置，包括：
至少一个固定的金属支承板；
至少一个支撑于所述支承板的固定支柱；
一个塑料齿轮，包括一个带有贯穿其延伸的内孔的轮毂，所述轮毂有一个界定所述内孔的表面，所述塑料齿轮在其至少一部分长度上有轮齿，所述内孔包容所述至少一个固定支柱以便所述至少一个固定支柱能旋转地支承所述塑料齿轮；
所述至少一个固定支柱在其外周上有至少三个按角度分布的、直径足以啮合于所述轮毂的界定所述内孔的表面的叶片，以便把所述固定支柱与所述内孔的表面之间的最小名义间隙大体上减小到零，每个所述叶片沿所述固定支柱的长度延伸；以及
所述至少一个固定支柱上的所述叶片之一大体上对正作用在所述塑料齿轮的所述轮毂上的一个齿轮反作用力。
12.根据权利要求11的齿轮支承配置，包括
两个大体上平行的金属支承板；
每个所述支承板在其上有一个固定支柱；而
所述轮毂中的所述内孔在其一端包容所述支承板中的一个上的所述固定支柱，并在其另一端包容所述支承板中的另一个上的所述固定支柱，以便在所述两个支承板之间能旋转地支承所述塑料齿轮。
13.根据权利要求12的齿轮支承配置，其中：
在所述固定支柱中的一个上的所述叶片之一对正作用在所述塑料齿轮的所述轮毂上的第1齿轮反作用力；而
在所述固定支柱中的另一个上的所述叶片之一对正作用在所述塑料齿轮的所述轮毂上的第2齿轮反作用力。
14.根据权利要求13的齿轮支承配置，其中所述每个所述固定支柱是塑料的。
15.根据权利要求14的齿轮支承配置，其中所述塑料齿轮是一个齿轮系的输出齿轮。
16.根据权利要求13的齿轮支承配置，其中所述塑料齿轮是一个齿轮系的输出齿轮。
17.根据权利要求12的齿轮支承配置，其中所述塑料齿轮是一个齿轮系的输出齿轮。
18.根据权利要求12的齿轮支承配置，其中所述两个固定支柱每一个上的所述叶片彼此等间隔分布。
19.根据权利要求11的齿轮支承配置，其中所述至少一个固定支柱上的所述叶片彼此等间隔分布。
20.根据权利要求11的齿轮支承配置，其中所述至少一个固定支柱上的所述一个叶片对正作用在所述塑料齿轮的所述轮毂上的齿轮反作用力。
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