DE102011108959A1 - Gear shaft arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradwellenanordnung mit einer Welle, die massiv aus einem höherfesten Material besteht und die eine zylindrische Mantelfläche aufweist, auf der ein Außenzahnrad aus einem Kunststoff die zylindrische Mantelfläche der Welle umschließend aufgespritzt ist. Die Welle weist eine axiale Bohrung auf, von der im Bereich des Außenzahnrads ein oder mehrere Durchbrüche zur zylindrischen Mantelfläche der Welle führen, wobei der Kunststoff durch die axiale Bohrung und die Durchbrüche zum Bereich des Außenzahnrades dieses ausbildend gespritzt ist.The invention relates to a gear shaft assembly having a shaft which is solid made of a high-strength material and having a cylindrical surface on which an external gear of a plastic, the cylindrical surface of the shaft is sprayed enclosing. The shaft has an axial bore from which in the region of the outer gear one or more openings lead to the cylindrical surface of the shaft, wherein the plastic is injected through the axial bore and the apertures to the region of the outer gear this forming.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradwellenanordnung mit einer Welle, die massiv aus einem höherfesten Material besteht und die eine zylindrische Mantelfläche aufweist, auf der ein Außenzahnrad aus einem Kunststoff die zylindrische Mantelfläche der Welle umschließend aufgespritzt ist.The invention relates to a gear shaft assembly having a shaft which is solid made of a high-strength material and having a cylindrical surface on which an external gear of a plastic, the cylindrical surface of the shaft is sprayed enclosing.
Derartige Zahnradwellenanordnungen werden insbesondere bei hydraulischen Außenzahnradmaschinen (Außenzahnradpumpen oder Außenzahnradmotoren) verwandt, bei denen zwei Zahnräder die Förderung eines Fluids übernehmen. Eine Welle mit einem außen verzahnten Zahnrad weisen auch hydraulischen Innenzahnradmaschinen auf, bei denen das Außenzahnrad mit einer innen verzahnten Hohlrad kämmt.Such gear shaft assemblies are used in particular in external hydraulic gear machines (external gear pumps or external gear motors) in which two gears take over the delivery of a fluid. A shaft with an externally toothed gear also have hydraulic internal gear machines, in which the external gear meshes with an internally toothed ring gear.
Es ist auch bekannt, die Zahnradwellenanordnungen einstückig aus Kunststoff herzustellen.It is also known to manufacture the gear shaft assemblies in one piece from plastic.
Bei höheren Drehmomentbelastungen kann es bei Zahnradwellenanordnungen ganz aus Kunststoff Probleme hinsichtlich der Festigkeit geben.At higher torque loads, all-plastic gear shaft assemblies may experience strength issues.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Zahnradwellenanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die oben genannten Nachteile vermieden sind und die bei für die vorgesehenen Drehmomentbelastungen geeigneter Festigkeit kostengünstig herstellbar ist.The object of the invention is to provide a gear shaft assembly of the type mentioned, in which the above-mentioned disadvantages are avoided and which is inexpensive to produce at the intended torque loads suitable strength.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Welle eine axiale Bohrung aufweist, von der im Bereich des Außenzahnrads ein oder mehrere Durchbrüche zur zylindrischen Mantelfläche der Welle führen, wobei der Kunststoff durch die axiale Bohrung und die Durchbrüche zum Bereich des Außenzahnrades dieses ausbildend gespritzt ist.This object is achieved in that the shaft has an axial bore, lead from the one or more openings in the region of the outer gear to the cylindrical surface of the shaft, wherein the plastic is injected through the axial bore and the apertures to the region of the outer gear this training ,
Die massive Ausbildung der Welle insbesondere aus einem Metall sorgt für deren erforderliche Festigkeit, während durch das Anspritzen des Außenzahnrades durch die axiale, insbesondere koaxiale Bohrung der Welle und die nach außen führenden Durchbrüche, die nach dem Spritzgießen mit Kunststoff gefüllt sind, eine belastbare Verbindung zwischen Welle und Außenzahnrad besteht. Durch das Anspritzen von innen werden Anspritzpunkte an der axialen und radialen Außenkontur des Zahnrads vermieden, so dass man eine glatte Oberfläche erhält.The massive formation of the shaft, in particular of a metal provides their required strength, while by the injection molding of the external gear through the axial, in particular coaxial bore of the shaft and the outwardly leading openings, which are filled with plastic after injection molding, a resilient connection between Shaft and external gear exists. Injection points on the axial and radial outer contour of the toothed wheel are avoided by injection molding from the inside, so that a smooth surface is obtained.
Gegenüber rein metallischen Zahnradwellenanordnungen weist die erfindungsgemäße Zahnradwellenanordnung ein deutlich reduziertes Gewicht auf.Compared to purely metallic gear shaft arrangements, the gear shaft arrangement according to the invention has a significantly reduced weight.
Sind mehrere Durchbrüche vorhanden, so ist es günstig, wenn diese in gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet sind.If there are several openings, it is favorable if these are arranged at equal angular distances from one another.
Vorzugsweise führt die axiale Bohrung von einem axialen Ende der Welle bis zu den Durchbrüchen, so dass dort unmittelbar eine Umlenkung des in die axiale Bohrung eingespritzten Kunststoffs in die Durchbrüche erfolgt.Preferably, the axial bore leads from an axial end of the shaft to the openings, so that there is a direct deflection of the injected plastic into the axial bore in the openings.
Die Durchbrüche können zur Längsachse der Welle geneigt zur zylindrischen Mantelfläche der Welle führen.The openings can lead to the longitudinal axis of the shaft inclined to the cylindrical surface of the shaft.
Einfach herstellbar ist es, wenn die Durchbrüche radial, also senkrecht zur Achse der Welle zur zylindrischen Mantelfläche der Welle führen.It is easy to produce when the openings lead radially, ie perpendicular to the axis of the shaft to the cylindrical surface of the shaft.
Die Durchbrüche können in dem die Welle umschließenden Bereich des Außenzahnrades an der zylindrischen Mantelfläche der Welle nach außen münden, so dass der eingespritzte Kunststoff mit wenigen Umlenkungen und damit schnell in den Bereich des Außenzahnrades gelangt und dieses ausformt. Insbesondere münden die Durchbrüche mittig des Zahnrades nach außen, so dass in Verbindung mit einer Ausmündung senkrecht zur Wellenachse gleiche Verhältnisse für den Fluss des Kunststoffs zu den beiden Stirnseiten des Zahnrads hin bestehen.The openings can open outward in the region of the outer gear surrounding the shaft on the cylindrical outer surface of the shaft, so that the injected plastic with few deflections and thus quickly reaches the area of the outer gear and forms it. In particular, the apertures open outwards in the center of the toothed wheel, so that, in conjunction with an orifice perpendicular to the shaft axis, the same conditions exist for the flow of the plastic to the two end faces of the toothed wheel.
Es ist auch möglich, dass die Durchbrüche unmittelbar neben dem die Welle umschließenden Bereich des Außenzahnrades an der zylindrischen Mantelfläche der Welle nach außen münden und an der zylindrischen Mantelfläche ein oder mehrere von der Mündung der Durchbrüche zu dem die Welle umschließenden Bereich des Außenzahnrades führende Nuten ausgebildet sind, wobei der Kunststoff durch die axiale Bohrung, die Durchbrüche und die Nuten zum Bereich des Außenzahnrades dieses ausbildend gespritzt ist.It is also possible for the apertures to open outwards directly adjacent to the region of the external gearwheel enclosing the shaft and to form on the cylindrical lateral surface one or more grooves leading from the mouth of the apertures to the region of the external gearwheel enclosing the shaft are, wherein the plastic is injected through the axial bore, the openings and the grooves to the region of the outer gear this forming.
Zu einer gleichmäßig über den Umfang der Welle verteilten Zufuhr des Kunststoffs zum Bereich des Außenzahnrades führt es dabei, wenn an der zylindrischen Mantelfläche eine radial umlaufende Ringnut ausgebildet ist, die die Mündung der Durchbrüche axial mit dem die Welle umschließenden Bereich des Außenzahnrades verbindet.To a uniformly distributed over the circumference of the shaft supply of the plastic to the region of the outer gear, it leads, if on the cylindrical surface a radially encircling annular groove is formed, which connects the mouth of the apertures axially with the shaft enclosing portion of the outer gear.
Der Durchbruch oder die mehreren Durchbrüche sind im Hinblick auf ihre Ausmündung in Umfangsrichtung der Welle bevorzugt derart bezüglich des Außenzahnrads angeordnet, dass zusammenlaufende Kunststoffströme im Bereich eines zu bildenden Zahnes des Außenzahnrads aufeinandertreffen. Ist zum Beispiel nur ein Durchbruch vorhanden, so liegt dessen Ausmündung einem Zahn gegenüber. Die während des Spritzgießvorganges vom Durchbruch in entgegengesetzte Richtungen wegfließenden zwei Kunststoffströme treffen dann in dem gegenüberliegenden Zahn aufeinander, so dass eine großflächige Bindenaht im Kunststoff entsteht, die die Festigkeit nicht zu sehr beeinträchtigt.The aperture or the plurality of apertures are preferably arranged with respect to their orifice in the circumferential direction of the shaft with respect to the external gear such that converging plastic streams meet in the region of a tooth of the external gear to be formed. For example, if only one breakthrough exists, its mouth is opposite a tooth. The during the injection molding of the breakthrough in opposite directions wegfließenden two plastic streams then meet in the opposite tooth to each other, so that a large-scale weld line is formed in the plastic, which does not affect the strength too much.
Sind mehrere Durchbrüche vorhanden, so sollte sich, in Umfangsrichtung gesehen, mittig zwischen zwei aufeinander folgenden Ausmündungen ein Zahn des Zahnrads befinden. Die zwei Kunststoffströme aus den benachbarten Ausmündungen treffen dann im Bereich dieses Zahnes aufeinander, so dass sich wiederum großflächige Bindenähte bilden.If there are several openings, it should, viewed in the circumferential direction, located centrally between two consecutive outlets a tooth of the gear. The two plastic streams from the adjacent orifices then meet in the area of this tooth, so that once again large-area weld lines are formed.
Zu einer festen formschlüssigen Verbindung kann an der zylindrischen Mantelfläche der Welle eine sich axial ganz oder teilweise über den die Welle umschließenden Bereich des Außenzahnrades erstreckende, radial umlaufende Nut ausgebildet sein.For a fixed positive connection can be formed on the cylindrical lateral surface of the shaft axially axially extending partially or completely over the shaft enclosing portion of the external gear, radially encircling groove.
Zu den gleichen Vorteilen führt es, wenn die Welle an ihrer zylindrischen Mantelfläche im Bereich des Außenzahnrads eine Oberflächenprofilierung, insbesondere eine Rändelung besitzt.It leads to the same advantages when the shaft has a surface profiling, in particular a knurling, on its cylindrical jacket surface in the region of the external gearwheel.
Das höherfeste Material der Welle kann die Festigkeitseigenschaften von Metall insbesondere von Stahl besitzen.The higher strength material of the shaft may have the strength properties of metal, especially steel.
Eine besonders bevorzugte Anwendung der Zahnradwellenanordnung besteht darin, dass die Zahnradwellenanordnung ein Teil einer Außenzahnradmaschine oder einer Innenzahnradmaschine ist.A particularly preferred application of the gear shaft assembly is that the gear shaft assembly is a part of an external gear machine or an internal gear machine.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigenEmbodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below. Show it
Bei den Ausführungsbeispielen ist auf einer Welle
Dazu ist koaxial in der Welle
Bei dem Ausführungsbeispiel der
Zur Erzeugung des Außenzahnrades
Nach Erkalten des Kunststoffs und Lösen des Formwerkzeugs ist die Welle
Bei dem Ausführungsbeispiel
Axial erstreckt sich die Ringnut
Zur Erzeugung des Außenzahnrades
Dann wird erhitzter Kunststoff in die axiale Bohrung
Nach Erkalten des Kunststoffs und Lösen des Formwerkzeugs ist die Welle
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