[发明专利]用于圆柱齿轮传动装置的圆柱齿轮及制造圆柱齿轮的方法

说明书

一种用于圆柱齿轮传动装置(46)的齿轮副(10)，包括：第一圆柱齿轮(12)和第二圆柱齿轮(14)，它们可彼此啮合，其中第一圆柱齿轮(12)全部或部分由金属或塑料制成，且第二圆柱齿轮(14)包括：外部部分(16)，具有由第一塑料制成的齿圈(18)并具有多个注塑部段(21)；由金属制成的嵌入部分(20)；和布置在所述嵌入部分(20)和所述外部部分(16)之间的由第二塑料制成的连接部分(22)，用于将嵌入部分(20)和外部部分(16)形状配合和/或材料配合地连接。另外，本发明涉及第二圆柱齿轮(14)本身、具有这种齿轮副的圆柱齿轮传动装置、以及用于制造用于这种圆柱齿轮传动装置的第二圆柱齿轮(14)的方法。

技术领域

本发明涉及用于应用在圆柱齿轮传动装置中的圆柱齿轮、用于圆柱齿轮传动装置的齿轮副、具有这种齿轮副的圆柱齿轮传动装置以及用于制造用于这种圆柱齿轮传动装置的圆柱齿轮的方法。

背景技术

圆柱齿轮传动装置是一种遍布广泛的传动装置构成，因为它们具有相对简单的结构。与行星齿轮传动装置相比不需要内齿轮，而内齿轮需要更高的制造费用。因此，与蜗轮蜗杆传动装置相比结构更简单，因为不需要制造费用相对昂贵的蜗轮和蜗杆。

承受高机械负载和高温波动的圆柱齿轮传动装置的齿轮副的圆柱齿轮通常由金属制成。例如，当圆柱齿轮传动装置布置在车辆的内燃机附近时，温度波动会作用在圆柱齿轮传动装置上。然而，由于金属的使用，在圆柱齿轮传动装置的运行中会发生相对高的噪声形成，这被认为是不利的。

可以通过使齿轮副中的至少一个圆柱齿轮由塑料制成来减少噪声形成，从而可以实现重量减轻的另外优点。在DE102010006306A1中公开了这种圆柱齿轮传动装置。不过，在高机械负载和/或高温下，在圆柱齿轮中相应地发生高变形，这导致齿轮副中的啮合干涉和应力增加。除了使用塑料外，还可以借助斜齿部减少噪声形成。然而，在应用斜齿部时产生轴向力，从而将倾翻力矩引入圆柱齿轮中。倾翻力矩导致圆柱齿轮变形和接触斑点位移，这导致磨损增加和噪音形成增加。

由于机械负载的高带宽和温度波动，不能进行抵消这些变形的齿部校正，因为这些齿部校正仅适用于机械负载和温度在相对窄的范围内波动的某些操作状态。超出该范围，齿部校正会适得其反。

使用具有增加的刚度的纤维增强材料通常是不可能的，因为这些材料会在齿处引起磨损增加和纤维磨损。在圆周方向上的一定变形是期望的，以补偿齿形误差，增加在负载增加时的径向重合度和纵向重合度以及将变形用于阻尼，这在使用纤维增强材料只能非常有限地实现。

与由金属制成的圆柱齿轮相比，由塑料制成的圆柱齿轮具有增加的热膨胀。因此，在高温时发生齿轮副的圆柱齿轮的直径增大和侧隙减小直至卡住。在低温时齿隙增大，这也是不期望的，因为在齿隙增大时径向重合度降低并且因此运行不平稳。

在具有高机械负载和高温波动的应用中，由塑料制成的圆柱齿轮在圆柱齿轮传动装置中的使用由于上述实施而受限于少数应用场合，在这些应用场合会使用特殊且通常昂贵的塑料。出于技术和经济考虑，不能大批量使用。

例如，在DE10343400A1中示出了这种情况的解决方法，该文献示出了起动器环，该起动器环包括在文中被称为圆盘的由金属制成的非常大的嵌入部分、和由塑料制成的径向向外连接的齿圈。然而，由于以下原因而难以制造这种齿轮：在点状浇口法中围绕嵌入部分注入塑料熔体以制造齿圈，从而在流动前沿的相互接触部出现熔接痕，这些熔接痕对处于受限制的收缩应力下的齿圈是潜在的给定断裂点。可以使用伞形浇口法来替代点状浇口法，从而从中心无熔接痕地制造齿圈。然而，由于嵌入部分非常大，伞形浇口也非常大，因为塑料熔体必须通过相对远的距离被引导，从而产生大的超高部，该超高部必须事后消除，这导致附加的制造成本。由此，失去了许多很有价值的材料。

发明内容