[发明专利]齿轮连同固定连接的传动轴

说明书

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。