螺旋齒輪的製作方法
2023-06-24 09:59:11 2
專利名稱：螺旋齒輪的製作方法
螺旋齒輪
本發明涉及一種作為傳動裝置的一個部件不相對轉動地設置在一 個軸上或者類似裝置上的螺旋齒輪。本發明特別是涉及這樣一種螺旋齒 輪，即它的按照 一種齒輪形狀設計的工作面是通過用塑料對基本體進行 壓注包去t而成。
通常由金屬製成的齒輪或者螺旋齒輪雖然相對於由塑料製成的齒 輪具有較高的機械強度，然而在傳動裝置中使用時常常引起不是微不足 道的工作噪音。因此公開了一些在某程度上按混合結構形式設計的螺旋 齒輪，其辦法是它的基本體由一種機械上穩定的，並且耐磨的，如金屬 製成，並且為了形成工作表面用一種具有良好的滑動特性的材料對這個 基本體進行包封。通過這一措施達到這種類型的螺旋齒輪一方面具有按 照規定的用途所要求的機械穩定性，而且另一方面在運行時也具有高的 平靜運轉。
例如EP 1 339 596 Bl <^開了 一種相應的螺;旋齒4侖。在該文獻中描述 了一種根據它的輪齒設計成蝸輪的齒輪。這種齒輪也叫做所謂的已製成
的齒輪。這種相應的蝸輪具有塑料齒環。這個塑料齒環在它的徑向中間 區域通過軸向兩側設置的金屬法蘭盤在機械上得到穩定。蝸輪的 一些單 個的段，也就是由塑料構成的齒環和金屬的法蘭盤，通過在法蘭盤上形 成的、且在軸向方向穿過塑料齒環延伸的，以及和其它的法蘭盤的相應 的空隙相嚙合的凸起，並且藉助該裝置被導向的螺栓彼此固定連接。然 而在製造這種螺旋齒輪時這種結構造成比'較高的安裝費用。此外，下述 做法也引起在製造時的較高的費用，即螺旋齒輪的一些單個的部件只允 許具有比較d、的公差，這樣它們才能可靠地彼此連接。
通過下述措施實現減小製造費用，並且因此減小製造成本，即通過 直接用塑料壓注包封機械上穩定的例如由鋁製成的基本體來產生在前 述方案中單獨地在壓注生產過程中生產的塑料外齒環。然而在這種情況 中必須採取措施以保證在基本體和齒環之間 一種可靠的、並且也允許傳 遞更大力矩的連接。
本發明的任務是提供一種通過用塑料壓注包封機械穩定的基本體 來實現的能滿足這些要求的螺旋齒輪。通過對螺旋齒輪的一種相應的結構設計特別是應在基本體和由塑料製成的外齒環之間達到 一種連接，它的強度也使得在按照規定使用這種螺旋齒輪時能可靠地傳遞大的力矩》此外，優選地螺旋齒輪的部件還應如此地設計，即在用齒環壓注包封基本體之後不要求有，或者僅要求少許用於消除附加凸起物的或者用於平整結合縫的後續工作。
這個任務通過具有獨立權利要求特徵的螺旋齒輪(Schraubrad)得以完成。通過從屬權利要求對根據本發明的螺旋齒輪的一些有利的改進方案進行了說明。
為了完成這一任務所建議的螺旋齒輪是由一種設計為法蘭盤的基本體構成。在形成齒環時用塑料壓注包封該基本體的盤形區域。根據典型的法蘭盤形狀，在盤形的區域上形成的，且具有減小的直徑的區域形成一個輪轂，用於將螺旋齒輪不相對轉動地安裝在一個軸上。根據本發明，法蘭盤的這個盤形區域軸向地在兩側分別具有多個在它的圓周上分布設置的，尤其是在軸向方向延伸的，然而並不貫穿盤形區域的空隙。空隙為燕尾形，這樣，盤形區域的外圓周的在空隙之間保留的段被空隙的在軸向方向延伸的邊緣側切(hinterschnitten)。在壓注包封法蘭盤時塑料流入到空隙中和邊緣下面，這些邊緣側切或底切(unterscheiden)在空隙之間保留的段。通過這一措施，由於一種相應設計的壓注模而形成齒環的塑料在硬化或者凝固時和法蘭盤形成一種剛性的形狀配合連接。通過多個尤其是在軸向方向延伸的，也就是相對於它的徑向擴展的扁平的空隙和其專門的造型達到法蘭盤和齒環之間的連接的這樣一種強度，其使
得在按照規定使用這種齒輪時能傳遞更大的力矩。由於為製造齒環對法蘭盤進行直接的壓注包封所以法蘭盤和齒環之間的形狀和位置公差以有利的方式得到明顯限制。在這種情況中，空隙和它的專門的造型的任務是保證齒環在軸向、徑向和沿螺旋齒輪的周向的固定的位置(Sitz)。優選地從盤形的區域的兩個軸向側面延伸到這個區域的空隙是如此設置的，即從盤形的區域的軸向外側中的 一 側出發的空隙相對於另一軸向外側的空隙錯位設置。考慮到塑料儘可能均勻地分布在盤形區域的外圓周上，並且考慮關於幾何形狀和重量分布所均衡的材料情況，所述的空隙分別交替地從盤形的區域的 一 個軸向外側和另 一 軸向外側伸入到這個區域中。此外，有利地如此地設計這些空隙，即關於空隙在圓周上的延伸朝盤形的區域的外側擴展。正如已提到的，通過形成這些空隙
5使得塑料齒環在法蘭盤上具有一個固定的位置，其中，同時有利地有熱載荷時有軸向膨脹的可能性。
根據本發明的螺旋齒輪的 一 個特別優選的改進方案如此地設計螺旋齒輪的法蘭盤，即從所迷側壓注這個法蘭盤用於用塑料壓注包封。根
據這個改進方案，盤形區域的朝向輪轂的軸向外表面徑向地在這些空隙的下部具有環繞的環形的澆注溝。在澆注溝中分布在圓周上地設置多個
用作用於澆注工藝的澆注點的凹槽。為壓注包封法蘭盤，塑料可如此地從這一側對準凹槽地澆注到一個相應設計的壓注4莫中。在這種情況中通過凹槽達到注入的塑料物質在澆注溝中的特別均勻的壓力分布。通過澆注溝本身填充澆注工具的空穴，通過這一措施可有利地大大減少盲縫隙
(Blindnahte)。這樣就大大地減少了在由澆注工具中取出的螺旋齒4侖上的後續加工工作。
在注入塑料時塑料首先填入凹槽，並在溢出這些凹槽之後再填充澆注溝。這種由此出來的、並且根據壓注4莫的相應的構形徑向向外流出的塑料接著圍注的法蘭盤的盤形的區域，並且形成齒環，其中，那些根據法蘭盤的其它構形可能的流動路徑在下面或者說在討論實施例時還將進行介紹。
此外通過下迷措施對根據本發明螺旋齒輪的設置有側面的澆注溝的設計形式進行了改進，即在一側，或者在兩側靠近凹槽地將軸向延伸的孔設置到澆注溝中。在一個可能的設計形式中這些孔沿軸向方向穿過盤形區域。
特別是在另 一個在為塑料提供一些合適的流動路線的觀點下而設計的實施形式中那些根據本發明的基本方案設置在盤形區域的外圓周上的空隙從它們的軸向外側沿著軸向方向分別只如此程度地延伸到這個區域中，即在它們之間保留連續的環形的，且在盤形區域的外圓周上環繞的接片。優選地這個接片軸向中間地設置在盤形區域的內部。在已經提過的另一實施形式中現在在這個接片中設置縫隙或者槽。縫隙或者這個槽沿在外圓周上環繞地在徑向方向延伸到盤形區域中。確切地說這
個槽沿軸向方向直到鄰近凹槽地設置到澆注溝中的孔齊高度地延伸到盤形區域中。這些孔又沿著軸向方向一直通往前述的槽中或者縫隙中。通過這 一 措施壓注包封過程中為塑料產生後面的流動路線。首先用塑料填充凹槽。在溢出這些凹槽後塑 一牛通過澆注溝和孔流入到縫隙或者流入
6到徑向地伸入到盤形區域中的槽中，並且在該槽中徑向地向外上升。最後法蘭盤的徑向外區域被後續流入的塑料繞流，並且形成齒環。
根據本發明的螺旋齒輪的法蘭盤可由不同的材料構成。然而優選地它由金屬，例如鋁構成。但是用玻璃纖維增強塑料製造也在考慮之列。為形成齒環優選地使用聚醯胺。
下面藉助 一 些實施例對本發明的細節再 一 次進行說明。這些附圖
是
圖1:根據本發明的螺旋齒輪的一個第一實施形式的還未進行壓注包封的法蘭盤的徑向平面圖。
圖2:圖1的法蘭盤的軸向平面圖。圖3:圖1的法蘭盤的軸向截面圖。圖4:用塑料壓注包封后的圖3的法蘭盤。
圖5:具有壓注包封的法蘭盤的根據本發明的螺旋齒輪的另一實施形式的立體圖。
圖6:在合適的模具中用塑料壓注包封時圖5的實施形式的法蘭盤的截面圖。
圖1示出了根據本發明的螺旋齒輪的一個第一實施形式的還未用塑料進行壓注包封的基本體1的沿徑向方向r的平面圖。從圖中可以看出，基本體1以法蘭盤形式設計。通過對法蘭盤1的壓注包封后來在它的盤形區域r的徑向端面形成一個環繞的塑料齒環2。在盤形的區域r上形成一個其直徑減小的區域1"。這個直徑減小的區域構成後來的用於不相對轉動地安裝在一個軸上或者類似物上而設置的螺旋齒輪的輪轂l"。法蘭盤1如上所述優選地由鋁構成，然而也可以由一種玻璃纖維增強塑料製成。
根據本發明的基本構思，軸向地在盤形的區域r的兩側分別構成有
多個在它的外圓周上分布地設置的燕尾形的空隙3、 3，。從圖中可以看
出，那些分別從兩個軸向側面的外邊緣向區域r的軸向中間方向延伸的
空隙3、 3，彼此錯位設置。這些空隙沿軸向方向a延伸，而並未貫穿區域l，或者並未和軸向對置側的空隙3、 3，形成一個整體。確切地說，這些空隙3、 3，交替地分別從盤形區域l，的軸向一側一直延伸，但不完全到它的軸向中間，這樣，在這些空隙3、 3'之間就形成了一個連續的，在圓周上環繞的環形接片9。這些間隙3、 3'尤其是沿軸向方向a延伸，這就是說它們保持平坦，從而其軸向延伸優選地大於它們的徑向延伸。後者
也可在圖2中再次看到。該圖以從軸向方向a的平面圖的形式示出圖1的法蘭盤l。那些在空隙3、 3，之間保留下來的區域1，的外圓周的段4、4'被燕尾形的空隙3、 3'的沿軸向方向a延伸的邊緣5側切。通過這一措施達到在壓注包封后包圍法蘭盤1的塑料齒環2和法蘭盤1的一種特別牢固的連接。在壓注過程中形成螺旋齒輪的工作面或者齒環2的塑料流入到空隙3、 3'中，特別是流入到側切段4、 4'的邊緣5的下面，這樣，當塑料凝固之後在法蘭盤1和齒環2之間產生 一種關於作用到螺旋齒輪上的大的扭轉力矩的可承載高載荷的連接。
為了在壓注過程之後使用於去掉附著物和平整縫隙所要求的後續工作量小，除了空隙3、 3'以及它們的特殊形狀和布局外還以特殊的方式對法蘭盤1進行設計。此外這個盤形的區域l，在它的朝向直徑減小的區域1",也就是朝向輪轂l"側為了由這一側進行壓注過程以合適的方式對它進行成型設計。為此，在這一側，在側面的徑向內部的，且位於空隙3、 3，的下面的段中形成一個所謂的澆注溝6。在這個澆注溝6中在圓周上分布地形成多個(例如6個)凹槽7。這些凹槽7形成洗注點，這些壓注點在壓注過程中和相應的一些為此在壓注模的澆注板中形成的，且用於輸入塑料的通道接觸。通過這些凹槽7達到所噴入的塑料的壓力均勻分布。在壓注過程中塑料首先注滿這些澆注點或者凹槽7,然後在溢出這些凹槽後注滿澆注溝6。由於澆注板11具有一種相應的造型-通過這種造型在法蘭盤1的徑向外部區域中在法蘭盤1的軸向外表面和澆注板11之間存在一個距離-,所以最後塑料沿徑向方向r向外流。根據輪廓板12的造型(參見圖6,並結合圖5的經改型的實施形式)-這個輪廓板是用於產生齒環2而設計的-徑向向外流的塑料最後包圍法蘭盤1的徑向外區域，其中，塑料也流入空隙3、 3，中。此外，在所示實例中在每個凹槽7的左邊和右邊還設置穿過法蘭盤1的孔8。通過這些孔支持了塑料在法蘭盤1的徑向外區域的環繞流動，並且將軸向彼此對置的塑料區域彼此連接起來。
圖3以截面圖再次示出圖1和圖2的法蘭盤1，它具有一個徑向地通過空隙3以及凹槽7到中間軸線或者縱向軸線L，並且從該軸線彎折地繼續通過設置在凹槽旁邊的孔8延伸的截面圖。正如已說明的，這些凹槽7用作澆注點，從這些澆注點出發塑料在溢出這些凹槽7之後徑向地向外流，此外也通過孔8，這樣由於注模的相應成型的輪廓板12塑料均勻且全面地環繞流過法蘭盤1的徑向端面，並形成齒環2。圖4再次地示出了這一點。這個圖示出了在壓注過程結束後的圖3的法蘭盤1。
圖5示出了具有壓注包封的法蘭盤1的根據本發明的螺旋齒輪的另一實施形式的立體圖。其中，為了對本發明進行說明部分地拿掉了塑料外齒環或者說部分地用剖面圖示出。在這個相對於前述的實施形式稍有改動的方案中法蘭盤1大體在它的盤形的區域l，軸向中間，也就是在接片9的內部環繞地具有一個縫隙或者一個徑向地向法蘭盤1的內部延伸的澆注槽10。
在圖6中再次示出在用塑料壓注包封時的相應設計的法蘭盤1的剖面圖。在此，為用塑料進行壓注包封法蘭盤1被一個由輪廓板12和一個澆注板11構成的注模所包容。從圖中可清楚地看出，在圖5中可看到的在凹槽7的左邊和右邊所設置的孔8 —直通到徑向地延伸到法蘭盤1的盤形區域l'中的澆注槽10中。通過澆注板ll中的通道或所謂的澆註銷輸入的塑料通過孔8流入澆注槽10中，並且在其中沿徑向方向上升，這樣最後塑料包圍住盤形區域r的端面，並且根據輪廓板12的造
型在區域r的徑向外表面上形成一個齒環2。也在這個實施形式中那些
已提到的凹槽7也設置在澆注溝6中該澆注溝在盤形的區域1，的朝向輪
轂r，的軸向外側上環繞。也就是說，在澆注過程中首先填滿作為澆注
點的凹槽7，最後溢出凹槽，其中，塑料通過澆注溝6流入到鄰近的孔
8中，並且通過這些孔接著流入到徑向地伸入到盤形的區域r的澆注槽
10中。通過已多次說明的澆注溝6和凹槽7以有利的方式填滿了工具的空穴(Kavitat)，通過這一措施大大地減小了盲縫隙(Blindnahte),這樣，在脫模之後，在包封法蘭盤l的塑料的區域中幾乎不要求後加工工作。附圖標記表
1 基本體、法蘭盤
r 盤形區域
i" 具有減小直徑的區域，輪轂
2 齒環
3、 3' 空隙
4、 4， 段(位於空隙3、 3，之間)
5 邊緣
6 澆注溝
7 凹槽
8 孑L
9 接片
10 縫隙或(澆注-)槽
11 澆注板
12 輪廓
a 軸向方向
r -艮向方向
L 縱向軸線
權利要求
1. 由設計為法蘭盤的基本體(1)構成的螺旋齒輪，其具有盤形區域(1』)，在該盤形區域的徑向端面上設置環繞的齒環(2)形式的工作面，並且在其上沿螺旋齒輪的軸向方向(a)成形直徑縮小的區域(1」)，通過該直徑縮小的區域形成用於將螺旋齒輪不相對轉動地安裝在軸上的輪轂，齒環(2)用塑料通過壓注包封法蘭盤(1)形成，其特徵在於，法蘭盤的盤形區域(1』)在軸向兩側具有多個在它的外圓周上分布設置的，且特別是在軸向方向(a)上延伸的，但是在軸向方向不貫穿區域(1』)的燕尾形的空隙(3、3』)，通過空隙的在軸向方向(a)上延伸的邊緣(5)將外圓周的保留在這些空隙之間的段(4、4』)側切，從而在壓注包封法蘭盤(1)時塑料流入到空隙(3、3』)中以及流入到其側切段(4、4』)的邊緣(5)下，並且在塑料凝固時由於相應成型的壓注模而由其形成的齒環(2)和法蘭盤(1)形成固定的形狀配合連接。
2. 按照權利要求1所述的螺旋齒輪，其特徵在於，從盤形區域(1，) 的軸向外側中的一個外側伸入到該區域中的空隙(3)相對於從另一軸 向外側伸入到該區域(r)的空隙(3，)在圓周上錯位設置。
3. 按照權利要求2所述的螺旋齒輪，其特徵在於，空隙(3、 3') 交替地從盤形區域(1，)的一個軸向外側和另一軸向外側伸入到這個區 域(l')中。
4. 按照權利要求1至3的任一項所述的螺旋齒輪，其特徵在於，空隙(3、 3，)關於其在圓周上延伸朝盤形區域(r)的軸向外側擴展。
5. 按照權利要求1至4的任一項所述的螺旋齒輪，其特徵在於，在盤形區域(r)的朝向輪轂(r')的軸向外表面上徑向地在空隙(3)的下部形成環繞的環形的澆注溝(6),在該澆注溝中，分布在圓周上 地設置多個用作用於澆注過程的澆注點的凹槽(7),從而用於壓注包 封法蘭盤的塑料從這一側對準凹槽(7)地注入到相應構成的壓注模中。
6. 按照權利要求5所述的螺旋齒輪，其特徵在於，在一側或者在兩 側上，鄰近凹槽(7)地在澆注溝(6)中設置孔(8)。
7. 按照權利要求6所述的螺旋齒輪，其特徵在於，孔(8)沿軸向 方向(a)穿過盤形區域(r)。
8. 按照權利要求6所迷的螺旋齒輪，其特徵在於空隙(3、 3，)從盤形區域(r)的兩個軸向側出發，沿軸向方向(a)分別只如此程度地伸入這個區域u，)中，即在它們之間保留連續環形的，且在外圓周上環繞的接片(9)。
9. 按照權利要求8所述的螺旋齒輪，其特徵在於，這個接片(9)軸向中間地設置在盤形區域(r)的內部。
10. 按照權利要求8或9所述的螺旋齒輪，其特徵在於，在接片(9)中形成縫隙或者槽(10),縫隙或者槽在外圓周上環繞地沿徑向方向延伸到盤形區域(l，)中直到孔(8)的高度，在澆注溝(6)中鄰近凹槽(7)設置的孔(8) —直通到所述縫隙或者槽(10),從而在壓注過程中塑料首先到達凹槽(7)，並且在溢出凹槽(7)後經過澆注溝(6)和孔(8)進到縫隙或者槽(10)中，並且然後徑向地向外流，在那裡塑料繞盤形區域(r)的端面流動，並且形成通過壓注模規定的齒環。
11. 按照權利要求1至10的任一項所述的螺旋齒輪，其特徵在於，法蘭盤(1 )由金屬構成。
12. 按照權利要求11所述的螺旋齒輪，其特徵在於，法蘭盤(1)由鋁構成。
13. 按照權利要求1至10的任一項所述的螺旋齒輪，其特徵在於，法蘭盤(1)由玻璃纖維增強塑料構成。
14. 按照權利要求1至13的任一項所述的螺旋齒輪，其特徵在於，通過對法蘭盤(1)壓注包封形成的齒環(2)由聚醯胺構成。
全文摘要
本發明涉及一種螺旋齒輪，它的齒環(2)是通過用塑料壓注包封基本體(1)形成。本發明的任務是提供這樣一種類型的螺旋齒輪，即在該螺旋齒輪中在基本體(1)和齒環(2)之間存在這樣一種連接，這種連接的強度能可靠地傳遞大的力矩。將所建議的螺旋齒輪的基本體(1)設計成一種法蘭盤，該法蘭盤的盤形的區域(1』)用塑料齒環(2)壓注包封。和該區域(1』)連接的，且具有減小直徑的區域(1」)形成一個用於將該螺旋齒輪不相對轉動地安裝在一個軸上的輪轂。根據本發明，法蘭盤的區域(1』)在軸向的兩側分別具有多個在它的圓周分布設置的，尤其是在軸向方向延伸的，然而又不穿過該區域(1』)的空隙(3、3』)。這些空隙(3、3』)為燕尾形設計，這樣，在它們之間保留下來的該區域(1』)的外圓周的段(4、4』)被這些空隙(3、3』)的沿軸向方向延伸的邊緣側切。
文檔編號F16H55/06GK101479505SQ200780023698
公開日2009年7月8日 申請日期2007年6月12日 優先權日2006年6月28日
發明者R·布蘭肯斯佩克, W·羅戈夫斯基 申請人:Zf腓特烈港股份公司