DE29811200U1 - Rotationally symmetrical body with at least one cylindrical peripheral surface or gear - Google Patents

Description

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Joma-Polytec Kunststofftechnik GmbHJoma-Polytec Kunststofftechnik GmbH

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72411 Bodelshausen72411 Bodelshausen

2104 005 19.06.19982104 005 19.06.1998

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Titel: Rotationssymmetrischer Körper mit wenigstens einer zylindrischen Umfangsflache oder ZahnradTitle: Rotationally symmetrical body with at least one cylindrical circumferential surface or gear

BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft einen rotationssymmetrischen Körper mit wenigstens einer zylindrischen Umfangsflache oder ein Zahnrad, die aus thermoplastischem und duroplastischem Kunststoff im Spritzgiessverfahren hergestellt sind.The invention relates to a rotationally symmetrical body with at least one cylindrical circumferential surface or a gear, which are made of thermoplastic and thermosetting plastic by injection molding.

Bei der Fertigung von zylindrischen scheiben- oder ringförmigen Körpern oder Zahnrädern mit Aussen- und/oder Innenverzahnung aus thermoplastischem und duroplastischem Kunststoff im Spritzgiessverfahren ist nicht zu vermeiden, dass sich aufgrund des Schwindverhaltens dieses Kunststoffmaterials beim Erkalten Formänderungen einstellen. Aus solchen Formänderungen, besonders ausgeprägt bei dickwandig gespritzten Teilen, resultiert bei Körpern mitWhen manufacturing cylindrical disc-shaped or ring-shaped bodies or gears with external and/or internal teeth made of thermoplastic and thermosetting plastic using the injection molding process, it is unavoidable that shape changes occur due to the shrinkage behavior of this plastic material when it cools down. Such shape changes, which are particularly pronounced in thick-walled injection-molded parts, result in bodies with

zylindrischer Aussen- und/oder Innenumfangsfläche an jeder dieser Flächen eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Einschnürung; bei Zahnrädern stellen sich solche längs jedes Zahnrückens in dessen Quermitte ein, d.h. der Radialabstand der Zahnrücken verringert sich im wesentlichen symmetrisch von beiden Zahnstirnflächen aus zur Zahnrückenlängsmitte hin.cylindrical outer and/or inner circumferential surface on each of these surfaces a constriction extending in the circumferential direction; in gears, these occur along each tooth back in its transverse center, i.e. the radial distance of the tooth backs decreases essentially symmetrically from both tooth faces towards the longitudinal center of the tooth back.

Werden solche KunststoffZahnräder z.B. als Förderelemente in Innen- oder Aussenzahnradpumpen oder in Mess- und Dosieranlagen eingesetzt, führt dies zu teilweise erheblichen Volumenstromverlusten durch eine Minderung des theoretischen Fördervolumens infolge grösserer Spalte zwischen Zahnrücken und Zahnflanken von sich miteinander in Eingriff befindenden Zähnen.If such plastic gears are used, for example, as conveying elements in internal or external gear pumps or in measuring and dosing systems, this sometimes leads to considerable volume flow losses due to a reduction in the theoretical conveying volume as a result of larger gaps between the tooth back and tooth flanks of teeth that are in mesh with one another.

Werden solche Zahnräder im allgemeinen Maschinenbau als Übertragungselemente eingesetzt, erleiden deren Zähne durch die rückenseitige Einschnürung beim Spritzgiessen eine entsprechende Minderung ihres Tragverhaltens.If such gears are used as transmission elements in general mechanical engineering, their teeth suffer a corresponding reduction in their load-bearing behavior due to the constriction on the back during injection molding.

Bisher war man deshalb gezwungen, nach dem Spritzgiessen solcher Zahnräder diese einer mechanischen Nachbehandlung, wie Fräsen, Räumen od.dgl., zu unterziehen, um die erforderliche Maßgenauigkeit zu erhalten.Until now, it was therefore necessary to subject such gears to mechanical post-treatment, such as milling, broaching or similar, after injection molding in order to obtain the required dimensional accuracy.

Durch solche notwendigen Zusatzbearbeitungen wurden die durch das Spritzgiessen gegenüber der spanabhebenden Herstellung vonSuch necessary additional processing has reduced the costs of injection molding compared to machining.

Zahnrädern, insbesondere solcher aus Sintermetall, erzielten Vorteile hinsichtlich Fertigungszeit und Materialkosten wieder relativiert bzw. ganz aufgehoben.The advantages achieved with gears, especially those made of sintered metal, in terms of production time and material costs are relativized or even eliminated.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Weg aufzuzeigen, wie auf eine durch Materialschwund bedingte teure, mechanische Nachbehandlung von aus thermoplastischem und duroplastischem Kunststoff im Spritzgiessverfahren hergestellten rotationssymmetrischen Körpern mit wenigstens einer zylindrichen Umfangsflache oder Zahnrädern verzichtet werden kann.It is therefore the object of the invention to show a way of avoiding expensive mechanical post-treatment of rotationally symmetrical bodies with at least one cylindrical peripheral surface or gears, which are made from thermoplastic and thermosetting plastic using the injection molding process.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1.

Erfindungsgemäss hergestellte Körper und Zahnräder sind demgemäss aus einer Vielzahl von die gleiche Umfangsform aufweisenden und einander deckungsgleich und drehfest zugeordneten Kunststoffteilen hergestellt, für die eine solche Dicke gewählt ist, dass sich beim Spritzgiessen an der Aussen- und/oder Innenumfangsflache bzw. am Rücken der Zahnradzähne lediglich eine vernachlässigbar kleine Materialschwindung einstellt. Die Paketierung von Kunststoffteilen stellt somit sicher, dass beispielsweise auf den Rücken von Zahnradzähnen zwar eine der Anzahl der aneinandergelagerten Kunststoffteilen entsprechende Anzahl von Einschnürungen vorhanden ist, derenBodies and gears manufactured according to the invention are accordingly made from a large number of plastic parts that have the same circumferential shape and are congruently and rotationally fixedly assigned to one another, for which a thickness is selected such that only a negligible amount of material shrinkage occurs during injection molding on the outer and/or inner circumferential surface or on the back of the gear teeth. The packaging of plastic parts thus ensures that, for example, on the back of gear teeth there is a number of constrictions corresponding to the number of plastic parts placed against one another, the

Ausdehnung und Tiefe jedoch für die Funktion der Zahnräder unbedeutend bleibt.However, the extent and depth remain unimportant for the function of the gears.

Je nach technischen Erfodernissen entsprechend auszulegenden rotationssymmetrischen Körpern bzw. Zahnrädern kann es dabei gegebenenfalls ausreichend sein, diese aus lediglich zwei scheibenförmigen Kunststoffteilen zusammenzusetzen. Ausserdem ist es denkbar, die Dicke einer entsprechend der geforderten Breite beispielsweise eines Zahnrades notwendigen Anzahl von Kunststoffteilen unterschiedlich oder, gemäss Anspruch 2, gleich zu wählen.Depending on the technical requirements of the rotationally symmetrical bodies or gears to be designed accordingly, it may be sufficient to assemble them from just two disk-shaped plastic parts. In addition, it is conceivable to choose the thickness of a number of plastic parts that are necessary to correspond to the required width of a gear, for example, to be different or, according to claim 2, to be the same.

Die Verdrehsicherung der den Körper bzw. das Zahnrad bildenden, zusammengepackten Kunststoffteile kann z.B. durch Nieten, Kleben, Verschweissen, Formfügen, und zwar kraft- und/oder formschlüssig bewerkstelligt werden.The anti-twisting protection of the packed plastic parts that form the body or the gear can be achieved, for example, by riveting, gluing, welding, or mold joining, in a force-fitting and/or form-fitting manner.

In der Zeichnung ist ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:The drawing shows a possible embodiment of the invention. It shows:

Fig. 1: in schaubildlicher Darstellung einen aus einem auf herkömmliche Weise aus thermoplastischem Kunststoff im Spritzgiessverfahren gefertigten Zahnrad herausgebrochenen Zahn, zur Veranschaulichung der sich dabei üblicherweise einstellenden Materialschwindung;Fig. 1: a diagrammatic representation of a tooth broken out of a gear wheel made in the conventional way from thermoplastic material using the injection molding process, to illustrate the material shrinkage that usually occurs in this process;

Fig. 2: eine Vorderansicht des Zahnes gemäss Fig. 1;Fig. 2: a front view of the tooth according to Fig. 1;

Fig. 3: eine Darstellung ähnlich Fig. 1 zur Veranschaulichung eines Zahnes eines erfindungsgemäss gefertigten Zahnrades;Fig. 3: a representation similar to Fig. 1 to illustrate a tooth of a gear wheel manufactured according to the invention;

Fig. 4: einen Längsschnitt des Zahnes gemäss Fig. 3, entlang der Linie IV-IV der Fig. 3 gesehen.Fig. 4: a longitudinal section of the tooth according to Fig. 3, seen along the line IV-IV of Fig. 3.

In Fig. 1 ist ein Zahnradzahn eines in bekannter Weise im Spritzgiessverfahren aus thermoplastischem und duroplastischem Kunststoff hergestellten Zahnrades mit Aussenverzahnung als Ganzes mit 10 bezeichnet.In Fig. 1, a gear tooth of a gear with external teeth produced in a known manner by injection molding from thermoplastic and thermosetting plastic is designated as a whole with 10.

Bei dem Zahnrad handelt es sich beispielsweise um ein solches für eine Aussenzahnradpumpe, weshalb der Zahnrücken 12 des Zahnradzahnes 10 in etwa schwach konvex gekrümmt ist. Aufgrund dessen, dass der thermoplastische und duroplastische Kunststoff nach seiner thermischen Verarbeitung um 0,2 % - 2,5 % schwindet, stellt sich am Rücken 12 jedes Zahnradzahnes 10 eine Einschnürung 14 ein, die sich in der Quermitte des Zahnrückens 12 in Zahnlängsrichtung erstreckt. Diese Einschnürung 14 vertieft sich, ausgehend von beiden Zahnstirnflächen 16, 18, symmetrisch bis zur Zahnlängsmitte hin, so dass sie dort ihre grösste Tiefe El aufweist (s. Fig. 2) .The gear is, for example, one for an external gear pump, which is why the tooth back 12 of the gear tooth 10 is slightly convexly curved. Due to the fact that the thermoplastic and thermosetting plastic shrinks by 0.2% - 2.5% after thermal processing, a constriction 14 forms on the back 12 of each gear tooth 10, which extends in the transverse center of the tooth back 12 in the longitudinal direction of the tooth. This constriction 14 deepens, starting from both tooth faces 16, 18, symmetrically to the longitudinal center of the tooth, so that it has its greatest depth El there (see Fig. 2).

Aus dieser Materialeinschnürung 14, die sich bei Werkstücken mit zunehmender Materialstärke vergrössert, wird einerseits das Tragverhalten von Zahnradzähnen 10 beeinträchtigt; andererseits sind solche Zahnräder für den Einsatz in Zahnradpumpen und Mess- und Dosieranlagen ohne kostenintensive Nachbehandlung zur Beseitigung der Einschnürung 14 nicht verwendbar.This material constriction 14, which increases in workpieces with increasing material thickness, on the one hand impairs the load-bearing behavior of gear teeth 10; on the other hand, such gears cannot be used in gear pumps and measuring and dosing systems without costly post-treatment to remove the constriction 14.

Wie aus den Fig. 3 und 4 zu ersehen ist, weist das erfindungsgemässe Zahnrad 20 einen sandwichartigen Aufbau auf, indem es aus einer Vielzahl von einzelnen scheibenförmigen, geometrisch gleichen Kunststoffteilen 22 zusammengesetzt ist.As can be seen from Figs. 3 and 4, the gear 20 according to the invention has a sandwich-like structure, in that it is composed of a plurality of individual disk-shaped, geometrically identical plastic parts 22.

Diese Kunststoffteile 22 sind zueinander deckungsgleich paketiert und in geeigneter Weise miteinander drehfest verbunden. Die Dicke der Kunststoffteile 22 entspricht vorzugsweise einem teilbaren Vielfachen der Gesamtbreite B des Zahnrades 20, so dass jeder scheibenförmige Kunststoffteil 22 die gleiche Dicke Bl aufweist. Auch bei der entsprechend verminderten Dicke Bl der Kunststoffteile wird sich nach deren Fertigung am Rücken 24 ihrer Zähne 26 gleichfalls eine nicht vermeidbare Einschnürung E2 ausbilden; diese fällt jedoch je Kunststoffteil 22 an den Zähnen 26 derart geringfügig aus, dass sie die Funktion der Zähne 2 6 bzw. durch diese zu erbringende, theoretisch festgelegte Arbeitsergebnisse nicht mehr beeinträchtigen kann.These plastic parts 22 are packaged in a way that is congruent with one another and are connected to one another in a suitable manner so that they cannot rotate. The thickness of the plastic parts 22 preferably corresponds to a divisible multiple of the total width B of the gear 20, so that each disc-shaped plastic part 22 has the same thickness Bl. Even with the correspondingly reduced thickness Bl of the plastic parts, an unavoidable constriction E2 will also form on the back 24 of their teeth 26 after they have been manufactured; however, this constriction is so slight for each plastic part 22 on the teeth 26 that it can no longer impair the function of the teeth 26 or the theoretically defined work results to be achieved by them.

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Das erfindungsgemäss gefertigte Zahnrad 22 aus thermoplastischem und duroplastischem Kunststoff kann damit ohne aufwendige, mechanische Nachbehandlung seinem Verwendungszweck zugeführt werden.The gear 22 made of thermoplastic and thermosetting plastic according to the invention can thus be used for its intended purpose without complex mechanical post-treatment.

Claims (2)

SchutzansprücheProtection claims 1. Rotationssymmetrischer Körper mit wenigstens einer zylindrischen Umfangsflache oder Zahnrad (20), die aus thermoplastischem und duroplastischem Kunststoff im Spritzgiessverfahren hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper bzw. das Zahnrad (20) aus einer Vielzahl von geometrisch gleichen, einander koaxial zugeordneten und miteinander drehfest verbundenen Kunststoffteilen (22) gebildet sind, deren Axialabmessung derart ist, dass die sich beim Spritzgiessen an wenigstens einer Körperumfangsfläche bzw. am Rücken (24) der Zahnradzähne (26) einstellende Materialschwindung vernachlässigbar klein ausfällt, wobei die Kunststoffteile1. Rotationally symmetrical body with at least one cylindrical circumferential surface or gear (20) which are made from thermoplastic and thermosetting plastic using an injection molding process, characterized in that the body or the gear (20) are formed from a plurality of geometrically identical, coaxially assigned and non-rotatably connected plastic parts (22) whose axial dimensions are such that the material shrinkage occurring during injection molding on at least one body circumferential surface or on the back (24) of the gear teeth (26) is negligible, wherein the plastic parts (22) auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind und der Träger wenigstens einen mit den auf ihm axial verspannten Kunststoffteilen (22) formschlüssig in Eingriff bringbaren Keil aufweist.(22) are arranged on a common carrier and the carrier has at least one wedge which can be brought into positive engagement with the plastic parts (22) axially clamped on it. 2. Körper oder Zahnrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffteile (22) gleiche Dicke haben.2. Body or gear according to claim 1, characterized in that the plastic parts (22) have the same thickness.