專利名稱：齒輪配置的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種齒輪配置，更確切地說，涉及能旋轉(zhuǎn)地支承在至少一個(gè)固定支柱上的齒輪，齒輪輪轂在其在輪轂上界定包容固定支柱的內(nèi)孔的內(nèi)表面與固定支柱最大有效直徑的外周之間沒有名義間隙。
在兩個(gè)固定支柱每一個(gè)的外表面與齒輪輪轂內(nèi)表面之間設(shè)置名義間隙。隨著兩個(gè)固定支柱每一個(gè)的外表面與齒輪輪轂內(nèi)表面之間的名義間隙的加大，塑料齒輪承受增加的振動(dòng)或跳動(dòng)(不精確的和顫動(dòng)的旋轉(zhuǎn))。當(dāng)塑料齒輪是連接于激光打印機(jī)光導(dǎo)鼓的輸入齒輪的用來使該鼓旋轉(zhuǎn)的齒輪系的輸出齒輪時(shí)，此一振動(dòng)或跳動(dòng)造成鼓的振動(dòng)，從而影響激光打印機(jī)的打印質(zhì)量。
如果兩個(gè)固定支柱每一個(gè)的外表面與齒輪輪轂內(nèi)表面之間的名義間隙減小到零以便降低振動(dòng)或跳動(dòng)并提高打印質(zhì)量，可能發(fā)生齒輪輪轂在兩個(gè)固定支柱的每一個(gè)上箍緊。這是因?yàn)辇X輪輪轂與兩個(gè)固定支柱的每一個(gè)的間隙可能超過名義間隙。
齒輪輪轂在兩個(gè)固定支柱的一個(gè)或兩個(gè)上的此一箍緊將增加使齒輪輪轂在兩個(gè)固定支柱上旋轉(zhuǎn)所需的轉(zhuǎn)矩。除了隨著齒輪輪轂內(nèi)表面與固定支柱的外周面之間的名義間隙的減小需要增加轉(zhuǎn)矩之外，箍緊還引起齒輪輪轂和兩個(gè)固定支柱的過度磨損。箍緊還能引起卡咬。因而，例如通過加大兩個(gè)固定支柱每一個(gè)的直徑來減小齒輪輪轂內(nèi)表面與兩個(gè)固定支柱每一個(gè)的外表面之間的名義間隙，并不是減少塑料齒輪的跳動(dòng)或振動(dòng)從而提高具有其由齒輪系驅(qū)動(dòng)的光導(dǎo)鼓的激光打印機(jī)的打印質(zhì)量的解決方案。
這是通過在塑料齒輪能旋轉(zhuǎn)地支撐于其上的固定支柱每一個(gè)的外周面上形成至少三個(gè)角度分布，最好是等角度分布的葉片來實(shí)現(xiàn)的。三個(gè)葉片造成固定支柱每一個(gè)的稍小于、等于、或稍大于齒輪輪轂內(nèi)孔直徑的有效直徑。
應(yīng)該指出，固定支柱每一個(gè)的外周面與齒輪輪轂內(nèi)表面之間的名義間隙設(shè)計(jì)成為零。然而，由于制造塑料齒輪和固定支柱每一個(gè)的公差，在與齒輪輪轂內(nèi)表面嚙合或稍微離開它們的葉片上可能造成有效間隙。
三個(gè)葉片每一個(gè)與齒輪輪轂內(nèi)表面的嚙合引起葉片之間塑料的變形。此一變形引起齒輪輪轂內(nèi)表面向葉片之間的空隙突出。由于葉片之間固定支柱每一個(gè)的圓弧部分的直徑足夠地小于齒輪輪轂內(nèi)表面的直徑而能夠出現(xiàn)這種突出。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于降低塑料齒輪中的齒輪跳動(dòng)或振動(dòng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于降低作為一個(gè)齒輪系的輸出齒輪發(fā)揮功能的塑料齒輪中的齒輪跳動(dòng)或振動(dòng)。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于降低作為用于由個(gè)人計(jì)算機(jī)控制的打印機(jī)的一個(gè)齒輪系的輸出齒輪發(fā)揮功能的塑料齒輪中的齒輪跳動(dòng)或振動(dòng)。
從以下描述、權(quán)利要求、附圖中，本發(fā)明的其他目的將很容易理解。
圖2是

圖1和圖5的兩個(gè)固定支柱和塑料齒輪的局部立面的剖視圖，其中塑料齒輪輪轂?zāi)苄D(zhuǎn)地支承于安裝在兩個(gè)金屬支承板上的兩個(gè)固定支柱上，沿圖1的2-2線截取。
圖3是局部剖視的端部立面視圖，示出其間有間隙的圖1的一個(gè)固定支柱與塑料齒輪輪轂之間的現(xiàn)有關(guān)系，沿圖2的1-1線截取。
圖4是支承于圖2的兩個(gè)金屬支承板之一上的齒輪系的透視圖，其中齒輪系的輸出齒輪驅(qū)動(dòng)激光打印機(jī)的光導(dǎo)鼓。
圖5是兩個(gè)固定支柱的另一個(gè)和能旋轉(zhuǎn)地支承于另一個(gè)固定支柱上的塑料齒輪輪轂的局部剖視的端部立面視圖，其中另一個(gè)固定支柱有三個(gè)葉片，用以嚙合齒輪輪轂內(nèi)表面，以便引起齒輪輪轂變形，為了清晰起見變形被夸大，沿圖2的5-5線截取。
圖6是支承于單個(gè)固定支柱上的塑料齒輪的局部立面的剖視圖。
圖7是單個(gè)固定支柱和能旋轉(zhuǎn)地支承于單個(gè)固定支柱上的塑料齒輪輪轂的局部剖視的端部立面視圖，其中單個(gè)固定支柱有三個(gè)葉片，用以嚙合齒輪輪轂內(nèi)表面，以便引起齒輪輪轂變形，為了清晰起見變形被夸大，沿圖2的7-7線截取。
固定支柱10有至少三個(gè)從其外表面15延伸的葉片14。葉片14最好是彼此等角度分布。
每個(gè)葉片14嚙合塑料齒輪18的輪轂17的內(nèi)表面16(見圖2)，該塑料齒輪環(huán)繞至少其外周的一部分有輪齒19。于是，伸過齒輪輪轂17的內(nèi)孔20由齒輪輪轂17的內(nèi)表面16來界定。
應(yīng)該指出，對于三個(gè)葉片14來說不一定彼此等角度分布。唯一的要求是三個(gè)葉片14與塑料齒輪18內(nèi)表面16的嚙合點(diǎn)形成一個(gè)三角形而塑料齒輪18的旋轉(zhuǎn)中心落在其中。
如圖1中所示，葉片14在相鄰的葉片14之間造成齒輪輪轂17的變形。應(yīng)該指出，為了清晰起見齒輪輪轂17的變形被夸大。
因此，齒輪輪轂17的部分18伸進(jìn)固定支柱10外表面15與齒輪輪轂17內(nèi)表面16之間的三個(gè)空隙22。固定支柱10外表面15制成離齒輪輪轂17內(nèi)表面16有較大的間隙以便提供三個(gè)空隙22。三個(gè)空隙22每一個(gè)都在相鄰的葉片14之間延伸。
如圖2中所示，第2固定支柱23布置在齒輪輪轂17內(nèi)孔20的離開包容第1固定支柱10一端的對峙端。第2固定支柱23以前述Brooks等人的專利中示出和描述的方式安裝于第2金屬支承板24。
如圖5中所示，第2固定支柱23在如針對第1固定支柱10的圖1中所示的相同位置上有葉片14。每個(gè)葉片14沿第1固定支柱10和第2固定支柱23每一個(gè)的長度延伸(見圖2)。
應(yīng)該指出，塑料齒輪18在第1固定支柱10和第2固定支柱23每一個(gè)上的齒輪反作用力決定著葉片在其上的角度位置。也就是說，第2固定支柱23上的葉片14不一定處于與第1固定支柱10上的葉片14相同的位置上。
想要的話，兩個(gè)固定支柱10和23可以像前述Brooks等人的專利中示出和描述的那樣在支承板11和24上錯(cuò)位。不過，兩個(gè)固定支柱10和23的錯(cuò)位對于本發(fā)明中的滿意的運(yùn)行來說不是必要的。
圖3示出固定支柱25，圖中以前述Brooks等人的專利中示出和描述的方式在齒輪輪轂17內(nèi)表面16與固定支柱25外周之間有名義間隙。當(dāng)存在著錯(cuò)位時(shí)，固定支柱25布置成如圖3中所示間隙從6點(diǎn)鐘位置到12點(diǎn)鐘位置減小。
塑料齒輪18(見圖4)是包括塑料組合齒輪27和28在內(nèi)的齒輪系26的一部分。組合齒輪27包括由靠支承板11支承的電動(dòng)機(jī)32的金屬軸31來驅(qū)動(dòng)的第1齒輪30。
組合齒輪27包括通過與組合齒輪28的第1齒輪34相嚙合而驅(qū)動(dòng)組合齒輪28的第2齒輪33。組合齒輪28有嚙合塑料齒輪18使之旋轉(zhuǎn)的第2齒輪35。作為齒輪系26的輸出齒輪的塑料齒輪18驅(qū)動(dòng)連接于激光打印機(jī)的光導(dǎo)鼓37的塑料齒輪36。
唯一必要的是塑料齒輪18利用本發(fā)明的齒輪配置來提高由光導(dǎo)鼓37所產(chǎn)生的打印質(zhì)量。這是因?yàn)榻M合齒輪27或28的齒輪配置對由激光打印機(jī)的光導(dǎo)鼓37所產(chǎn)生的打印質(zhì)量沒有足夠的影響的緣故。不過，應(yīng)該指出，必要時(shí)該齒輪配置可以用于齒輪系中的一個(gè)以上的齒輪。
第1固定支柱10上的葉片14之一(見圖1)對正由與塑料齒輪18相嚙合的齒輪35(見圖4)和36產(chǎn)生的，由箭頭38表示的第1齒輪反作用力。在圖1中這是第1固定支柱10上的12點(diǎn)鐘位置處的葉片14。
齒輪35(見圖4)和36在第2固定支柱23上在4點(diǎn)鐘位置處的葉片14上造成由箭頭39表示的第2齒輪反作用力。因而，第1固定支柱10(見圖2)和第2固定支柱23中的每一個(gè)都有一個(gè)不同的齒輪反作用力作用于其上。
雖然已經(jīng)作為支承齒輪輪轂17示出兩個(gè)固定支柱10和23，但是應(yīng)該指出，想要的話也可以僅利用一個(gè)固定支柱40(見圖6)。固定支柱40將被以與固定支柱10(見圖2)和23分別被金屬支承板11和24支承相同的方式由一個(gè)金屬支承板41支承。
如圖7中所示，固定支柱40上的葉片14之一對正由與塑料齒輪18相嚙合的齒輪35(見圖4)和36產(chǎn)生的，由箭頭42表示的齒輪反作用力。在圖7中這是2點(diǎn)鐘位置處的葉片14。
雖然已經(jīng)作為齒輪系26的輸出齒輪示出塑料齒輪18(見圖4)，但是應(yīng)該指出，本發(fā)明可以用于作為電動(dòng)機(jī)32的軸31與齒輪36之間的唯一齒輪的塑料齒輪18。齒輪系26的每個(gè)齒輪最好是以DELRIN商標(biāo)銷售的聚甲醛樹脂。
此外，固定支柱10(見圖2)、23、和40(見圖6)不一定由塑料制成，塑料最好是前述Brooks等人的專利中所描述的由LNP工程塑料公司，Exton，PA. 以商品名Lubricomp RFL 4536銷售的塑料。例如，想要的話，固定支柱10(見圖2)、23、和40(見圖6)可以由鋼制成，不過這將比較貴。
雖然第1固定支柱10(見圖1)、第2固定支柱23(見圖5)、以及固定支柱40(見圖7)中每一個(gè)上的葉片14之一已經(jīng)示出對正分別由箭頭38(見圖1)、39(見圖5)、和42(見圖7)表示的齒輪反作用力，但是應(yīng)該指出，葉片14可以向分別由箭頭38(見圖1)、39(見圖5)、和42(見圖7)表示的齒輪反作用力的每一側(cè)錯(cuò)開最大20°，仍然得到齒輪振動(dòng)或跳動(dòng)的某些降低。因而，如中所用的，“大體上對正”包括齒輪反作用力每一側(cè)多達(dá)最大20°的任何對正。
應(yīng)該指出，兩個(gè)固定支柱10(見圖2)和23上的葉片14之一上的齒輪反作用力不一定以相同的角度對正反作用齒輪力。例如，兩個(gè)固定支柱10(見圖2)和23中的一個(gè)上的葉片14之一可能對正齒輪反作用力而兩個(gè)固定支柱10(見圖2)和23中的另一個(gè)上的葉片14之一可能向齒輪反作用力的某一側(cè)錯(cuò)開多達(dá)最大20°。同理，對于兩個(gè)固定支柱10和23來說錯(cuò)開量可能不同。
不過，第1固定支柱10上的最滿意而有效的葉片14的位置示于圖1，圖中三個(gè)葉片14之一對正由箭頭38表示的齒輪反作用力。同理，第2固定支柱23(見圖5)上的最滿意而有效的葉片14的位置是葉片14之一如圖5中所示對正。類似地，固定支柱40(見圖7)上的最滿意而有效的葉片14的位置是葉片14之一如圖7中所示對正。
想要的話，可以采用多于三個(gè)葉片14(見圖1)。不過，這不能像采用三個(gè)葉片14那樣滿意。把葉片14數(shù)增加到多于三個(gè)還將加大齒輪輪轂17與葉片14之間的箍緊載荷，致使不必要地加大箍緊載荷。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于提高打印機(jī)，特別是激光打印機(jī)的打印質(zhì)量。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于降低齒輪的振動(dòng)或跳動(dòng)。
作為例證，根據(jù)目前對它的最佳理解示出并描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例。不過顯然它的諸部分的配置和結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行變動(dòng)和修改而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種齒輪配置，包括一個(gè)塑料齒輪，包括一個(gè)帶有貫穿其延伸的內(nèi)孔的輪轂，所述輪轂有一個(gè)界定所述內(nèi)孔的表面，所述塑料齒輪在其至少一部分長度上有輪齒；至少一個(gè)用來布置在所述輪轂中的所述內(nèi)孔中以便能旋轉(zhuǎn)地支承所述塑料齒輪的固定支柱；所述固定支柱在其外周上有至少三個(gè)角度分布的、直徑足以嚙合于所述輪轂的界定所述內(nèi)孔的表面的葉片，以便把所述固定支柱與所述內(nèi)孔的表面之間的最小名義間隙大體上減小到零，每個(gè)所述葉片沿所述固定支柱的長度延伸；以及所述至少一個(gè)固定支柱上的所述葉片之一大體上對正作用在所述塑料齒輪的所述輪轂上的一個(gè)齒輪反作用力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的齒輪配置，包括兩個(gè)固定支柱；而所述輪轂的所述內(nèi)孔在其每一端包容所述兩個(gè)固定支柱之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的齒輪配置，其中在所述兩個(gè)固定支柱中的一個(gè)上的所述葉片之一對正作用在所述塑料齒輪的所述輪轂上的第1齒輪反作用力；而在所述兩個(gè)固定支柱中的另一個(gè)上的所述葉片之一對正作用在所述塑料齒輪的所述輪轂上的第2齒輪反作用力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的齒輪配置，其中所述每個(gè)固定支柱是塑料的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的齒輪配置，其中所述塑料齒輪是一個(gè)齒輪系的輸出齒輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的齒輪配置，其中所述塑料齒輪是一個(gè)齒輪系的輸出齒輪。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的齒輪配置，其中所述塑料齒輪是一個(gè)齒輪系的輸出齒輪。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的齒輪配置，其中所述兩個(gè)固定支柱每一個(gè)上的所述葉片彼此等間隔分布。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的齒輪配置，其中所述至少一個(gè)固定支柱上的所述葉片彼此等間隔分布。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的齒輪配置，其中所述至少一個(gè)固定支柱上的所述葉片之一對正作用在所述塑料齒輪的所述輪轂上的齒輪反作用力。
11.一種齒輪支承配置，包括至少一個(gè)固定的金屬支承板；至少一個(gè)支撐于所述支承板的固定支柱；一個(gè)塑料齒輪，包括一個(gè)帶有貫穿其延伸的內(nèi)孔的輪轂，所述輪轂有一個(gè)界定所述內(nèi)孔的表面，所述塑料齒輪在其至少一部分長度上有輪齒，所述內(nèi)孔包容所述至少一個(gè)固定支柱以便所述至少一個(gè)固定支柱能旋轉(zhuǎn)地支承所述塑料齒輪；所述至少一個(gè)固定支柱在其外周上有至少三個(gè)按角度分布的、直徑足以嚙合于所述輪轂的界定所述內(nèi)孔的表面的葉片，以便把所述固定支柱與所述內(nèi)孔的表面之間的最小名義間隙大體上減小到零，每個(gè)所述葉片沿所述固定支柱的長度延伸；以及所述至少一個(gè)固定支柱上的所述葉片之一大體上對正作用在所述塑料齒輪的所述輪轂上的一個(gè)齒輪反作用力。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的齒輪支承配置，包括兩個(gè)大體上平行的金屬支承板；每個(gè)所述支承板在其上有一個(gè)固定支柱；而所述輪轂中的所述內(nèi)孔在其一端包容所述支承板中的一個(gè)上的所述固定支柱，并在其另一端包容所述支承板中的另一個(gè)上的所述固定支柱，以便在所述兩個(gè)支承板之間能旋轉(zhuǎn)地支承所述塑料齒輪。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的齒輪支承配置，其中在所述固定支柱中的一個(gè)上的所述葉片之一對正作用在所述塑料齒輪的所述輪轂上的第1齒輪反作用力；而在所述固定支柱中的另一個(gè)上的所述葉片之一對正作用在所述塑料齒輪的所述輪轂上的第2齒輪反作用力。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的齒輪支承配置，其中所述每個(gè)所述固定支柱是塑料的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的齒輪支承配置，其中所述塑料齒輪是一個(gè)齒輪系的輸出齒輪。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的齒輪支承配置，其中所述塑料齒輪是一個(gè)齒輪系的輸出齒輪。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的齒輪支承配置，其中所述塑料齒輪是一個(gè)齒輪系的輸出齒輪。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的齒輪支承配置，其中所述兩個(gè)固定支柱每一個(gè)上的所述葉片彼此等間隔分布。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的齒輪支承配置，其中所述至少一個(gè)固定支柱上的所述葉片彼此等間隔分布。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的齒輪支承配置，其中所述至少一個(gè)固定支柱上的所述一個(gè)葉片對正作用在所述塑料齒輪的所述輪轂上的齒輪反作用力。
全文摘要
塑料齒輪(18)能旋轉(zhuǎn)地支承在至少一個(gè)固定支柱(10)上,該支柱最好是由塑料制成并模壓在金屬支承板(11)上。固定支柱(10)有三個(gè)從其外表面(15)延伸到與塑料齒輪(18)的輪轂(17)的內(nèi)表面(16)沒有名義間隙的等角度分布的葉片(14),該內(nèi)表面在齒輪輪轂(17)中界定包容固定支柱(10)的內(nèi)孔(20)。葉片(14)引起齒輪輪轂(17)在相鄰的葉片(14)之間的部分變形。通過加大固定支柱(10)外表面(15)與齒輪輪轂(17)內(nèi)表面(16)之間的間隙,在相鄰葉片(14)之間設(shè)置空隙(22)允許齒輪輪轂(17)內(nèi)表面(16)的一部分因塑料變形而伸入其內(nèi)。這降低作為用來驅(qū)動(dòng)激光打印機(jī)的光導(dǎo)鼓(37)的齒輪系(26)的輸出齒輪的塑料齒輪(18)的振動(dòng)或跳動(dòng),從而提高打印質(zhì)量。
文檔編號F16H1/06GK1335918SQ99816352
公開日2002年2月13日 申請日期1999年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月25日
發(fā)明者戴維·G·姆萊內(nèi)克, 哈拉爾德·波爾蒂格, 小理查德·A·西曼 申請人:萊克斯馬克國際公司