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WO2015154920A1 - Elektromechanische lenkvorrichtung mit einem zahnrad und verfahren zum herstellen eines zahnrads - Google Patents

Elektromechanische lenkvorrichtung mit einem zahnrad und verfahren zum herstellen eines zahnrads Download PDF

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Publication number
WO2015154920A1
WO2015154920A1 PCT/EP2015/054594 EP2015054594W WO2015154920A1 WO 2015154920 A1 WO2015154920 A1 WO 2015154920A1 EP 2015054594 W EP2015054594 W EP 2015054594W WO 2015154920 A1 WO2015154920 A1 WO 2015154920A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tooth
connecting part
toothed
steering device
gear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/054594
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dennis FÜCHSEL
Jens Hafermalz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Original Assignee
Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Automotive Steering GmbH filed Critical Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Publication of WO2015154920A1 publication Critical patent/WO2015154920A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/06—Use of materials; Use of treatments of toothed members or worms to affect their intrinsic material properties

Definitions

  • the invention relates to a gear, in particular a screw or worm wheel, which is used in an electromechanical steering device, in particular a power steering.
  • the invention further relates to a method for producing the gear.
  • Screw or worm wheels are used in worm gears, which constitute a kind of a screw gear and comprise a helical worm that rotates during rotation of an engaging in this gear or worm wheel.
  • Worm gears are thus gear transmission with generally crossed at right angles axes.
  • the generally driving screw with cylindrical or globoidischer design cooperates with the associated, meshing in the worm worm wheel with corresponding teeth.
  • the contact of worm and worm wheel takes place in lines within an intervention field.
  • screws have one or more teeth, which, like flights of screws, are wound around the screw axis at a constant pitch.
  • Such worm gears are used in steering devices, such as. Power Steering, for transmitting steering torque to the rack of the steering system.
  • Power steering are used to reduce the force required to operate the steering wheel of a motor vehicle when steering in a standing position, maneuvering or at low speeds.
  • the power steering assists the driver in steering, by the force applied by the driver by an additionally applied torque, eg. By an electric motor, is amplified.
  • Known screw or worm wheels consist, for example, of a cast polyamide ring, which are glued to a metal hub. Then the toothing is introduced by milling in the cast polyamide ring.
  • an electric steering device for motor vehicles which has a worm gear, which consists of a worm mounted in a housing and a worm wheel coupled to an input shaft.
  • the Worm wheel is part of an elastic compensating coupling whose coupling parts are coupled together only by an elastic spacer.
  • the worm wheel is constructed mirror-symmetrically and mounted on the spacer.
  • helical gears for power steering which consist of several parts.
  • This multi-part helical gears are positively and non-positively connected by connecting elements in order to transmit the torque from the ring gear to the shaft can.
  • gears which have an outer part with a toothing and have an insert as a hub or inner part, which are connected by a connecting part with a Schirmanguss.
  • the document EP 1 777 439 A1 describes such a gear and a method for producing this gear in which the outer part and the insert are positively connected to the connecting part, wherein the connecting part is poured by means of Schirmanguss.
  • the imaginary gear has an inner part a connecting part and teeth, wherein each tooth comprises a tooth body and tooth flanks, wherein the tooth body through the
  • Connecting part is formed and the tooth flanks are formed by an additional tooth cover.
  • the tooth sheath forms the two tooth flanks and one tooth head in at least one tooth. In a further embodiment, this is provided for all teeth.
  • the tooth sheaths of at least two teeth are connected to the end face of the toothed wheel. It can be provided that in at least one tooth or even all teeth in the tooth body of the connecting part in the axial direction at least one opening or a recess is provided, which is filled by the tooth sheath.
  • the connecting part forms on the circumference of the tooth body or the tooth body.
  • the tooth root is completely formed by the tooth body of the connecting part.
  • the connecting part at the periphery of the tooth body with a groove in the tooth flank and possibly the tooth head form.
  • the tooth sheath can be made of an unreinforced plastic with additives for
  • Friction reduction such as PTFE and / or molybdenum sulfite and / or graphite, and thus consist of a material without abrasive property.
  • the tooth sheath can consist of a carbon fiber reinforced plastic. This is also economically feasible due to the small amount of material required for the dental sheath. By the abrasion of the carbon fibers, a lubricating effect is achieved. Likewise, a thermal expansion coefficient can be achieved, which corresponds to that of possibly also reinforced material of the connecting part.
  • the inner part may consist of a steel material.
  • the method described is used to produce a gear, in particular a gear of the type described above.
  • a connecting part is molded onto an inner part in a first method step. This is the
  • the connecting part is injection-molded by means of an injection molding process.
  • the connecting part is molded in such a way that grooves are formed in the tooth bodies.
  • the tooth sheaths can be molded on the front side.
  • the dental shells are over at least one Grooved in the connection part molded.
  • the tooth sheaths can also be injected radially. There is a material connection and / or positive connection between the connecting part and the toothed sheaths.
  • an insert which may be a hub or a shaft, is radially enclosed in the umbrella gate or rod or point gate method by a connecting part. On this connecting part will be on everyone
  • Tooth body molded on a tooth sheath in the rod or NOTEanguss vide.
  • the tooth sheath can be injection-molded on the front side or radially on the periphery by one injection point each. These tooth sheaths form the tooth flanks.
  • the gear described consists in an embodiment of an inner part, which is a hub or a shaft and usually consists of a steel material, a connecting part which receives the inner part and on the circumference of teeth or
  • Toothed body without tooth flanks has.
  • the toothed bodies can have a groove in the region of the tooth flanks.
  • the connecting part consists of a reinforced plastic and can be produced by injection molding and forms the tooth body with the fully executed tooth root of the toothing. On the tooth body of the connecting part, a tooth cover is applied.
  • the groove in the tooth body of the connecting part is filled in an embodiment in the injection molding process by an unreinforced plastic so that it forms the tooth flank of the tooth. This is called a dental sheath.
  • the described method produces a toothed wheel with high tooth root strength and tooth shear strength, since the tooth bodies consist of a reinforced plastic.
  • the gear In the field of rolling with the pinion or in meshing engagement, the gear consists of an unreinforced plastic.
  • the unreinforced plastic in the tooth flank does not have to be designed for high strength, but can be such
  • the connecting part of the reinforced plastic shows a slight shrinkage, and can therefore be manufactured in close tolerances.
  • the gear quality of the gear is particularly good. Since the gear is largely made of reinforced plastic, the influence of thermal expansion and conditioning is very low. In this way, the transmission tolerances can be improved, resulting in Noise reduction contributes. Because the gear for the most part of reinforced
  • the tooth sheath can be molded laterally into the groove of the connecting part and forms in design only the tooth flanks.
  • the tooth head and the tooth base is formed by the reinforced plastic of the connecting part.
  • the tooth sheath can also be injected in the tooth tip.
  • the tooth head is also formed by the tooth sheath. This embodiment of the tooth sheath does not form a weld line in the unreinforced plastic and is favorable for the life.
  • Figure 1 shows a basic structure of an embodiment of the gear.
  • FIG. 2 shows a section through the gear from FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the toothed wheel.
  • Figure 4 shows the gear of Figure 3 in a sectional view.
  • FIG. 5 shows a detail of the gear from FIGS. 1, 2, 3 and 4.
  • FIG. 5a shows an illustration corresponding to FIG. 5 in an exploded view.
  • Figure 6 shows a further embodiment of the gear in a sectional view.
  • FIG. 7 shows a section through a further embodiment of the gear.
  • FIG. 8 shows a section through the gear from FIG. 7.
  • FIG. 9 shows a section from FIG. 8.
  • FIG. 10 shows a connecting part with toothed bodies and inner part.
  • Figure 1 1 shows a section of another gear with a cut tooth.
  • Figure 12 shows the gear of Figure 1 1 in another illustration.
  • Figure 13 shows a gear
  • Figure 14 shows a section of a connecting part.
  • Figure 15 shows a section of a connecting part.
  • FIG. 16 shows a further detail of a connecting part.
  • Figure 1 shows the basic structure of an embodiment of the gear, which is generally designated by the reference numeral 10.
  • the gear 10 is shown in a plan view and in two sectional views.
  • the gear 10 comprises an inner part 12, a
  • Figure 2 shows a section through the gear 10. To recognize the inner part 12, the connecting part 14, on whose circumference toothed body 20 formed on the lateral
  • Regions are the tooth sheath 16, which form the tooth flanks 18, which are performed by the connection 19 at both end faces to a closed ring, are provided.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the gear, which is designated overall by the reference numeral 30.
  • the gear 30 comprises an inner part 32, a connecting part 34 and a tooth sheath 36.
  • toothed bodies 40 are formed at the periphery of the connecting part.
  • the tooth sheath 36 which forms the tooth flanks 38, arranged. Tooth heads 42 of the tooth body 40 are not covered with the tooth sheath 36.
  • FIG. 4 shows the toothed wheel 30 from FIG. 3 in an end section. It can be seen that the tooth sheath 36, which forms the tooth flanks 38, only covers the flanks of the toothed bodies 40, which are formed on the circumference of the connecting part 34. The tooth heads 42 are not covered.
  • Figure 5 shows a section in section of the embodiment of the gear 10 and 30 of Figures 1 to 4.
  • the illustration illustrates that the tooth flanks 38 are injected into recesses or grooves 44 in the tooth body 40 of the connecting part 34.
  • 40 grooves 46 are introduced into the Zahngropern, in which the tooth sheaths 36, the
  • tooth flanks 38 are injected. In this way, a secure connection between the connecting part 34 and tooth sheath 36 is ensured.
  • the tooth bodies 40 completely form a tooth root 41. Thus, the material with the greatest strength absorbs the large stresses in the tooth root area.
  • FIG. 5a shows an illustration corresponding to FIG. 5 in an exploded view.
  • the tooth sheath 36 includes the tooth flanks 38.
  • the tooth tips 42 are formed by the toothed body 40 of the connecting part 34.
  • a rear end face 45 is also formed by the tooth sheath 36, d. H. the tooth body is covered on both end faces by the end faces 45 of the tooth sheath 36.
  • the front face is through the
  • the two tooth flanks 38 and the two end faces 45 form a ring around the tooth body 40. This ring is the tooth sheath 36.
  • FIG. 6 shows, in an end section, a further embodiment of the toothed wheel 50 with an inner part 52, a connecting part 54 and a tooth sheath 56
  • Connecting parts 54 tooth body 60 are formed.
  • the connecting parts 54 tooth body 60 are formed.
  • the tooth heads 62 are part of the toothed body 60.
  • FIG. 1 An axial section through the gear 70 is shown in FIG. The diagram illustrates that the tooth sheath 76 also includes the tooth head 82, the tooth head 82 is thus part of the tooth sheath 76.
  • the complete tooth sheath 76 thus consists of the
  • FIG. 8 shows an end section of the toothed wheel 70 from FIG. 7 with the inner part 72, the connecting part 74, which includes spokes, and the tooth sheath 76.
  • This tooth sheath 76 includes tooth flanks 78, tooth tips 82 and the end faces 79, which are not shown in this section.
  • the tooth sheath 76 encloses the tooth body 80.
  • FIG. 8 A section of FIG. 8 is shown in FIG. It can be seen that the tooth sheath 76 is injected with tooth flanks 78 and tooth tips 82 in recesses 84 and in grooves 86 of the tooth body 80 of the connecting part 74.
  • FIG. 10 shows a connecting part 90, which is injection-molded onto an inner part 92. At the periphery of the connecting part 90 tooth body 94 are formed. The illustration shows the embodiment after the first method step of the presented method.
  • a further gear 100 is shown in a section. This comprises an inner part 102, a connecting part 104 and tooth shells 106 which cover the tooth bodies 110. To this end, the tooth shells 106 form tooth flanks 108 of teeth 120. A tooth 120a is shown in section, so that it can be seen that the tooth sheath 106 completely surrounds the tooth body 110.
  • Figure 12 shows the gear 100 of Figure 1 1 with the tooth 120a shown in section in a different perspective.
  • the teeth 120 are each formed from the tooth body 1 10, which is completely surrounded by the tooth sheath 106.
  • the tooth flanks 108 and the end faces 109 form the tooth sheath 106.
  • FIG. 13 shows a further toothed wheel 121 with an inner part 122, a connecting part 124 and tooth sheaths 126. It can be seen that adjacent tooth sheaths 126 are each connected to one another via a sprue channel 125. In the illustration, three tooth sheaths 126 are each connected to the sprue channel 125.
  • Figure 14 shows a section of a connecting part, the total with the
  • Reference numeral 150 is designated. This connecting part 150 forms on the periphery of a series of toothed body 152. It can be seen that in front sides 154 of the toothed body 152 openings 156 are provided. These openings 156 are filled by the material of the tooth sheath, not shown here. In this way, the connection between the tooth body 152 and the tooth sheath is strengthened.
  • FIG. 15 shows a section of a further connecting part 160 with toothed bodies 162.
  • a toothed body 162a is shown in a section. It can be seen that in both End faces 164a and 164b, respectively, an opening 166a and 166b is provided. These two openings 166a and 166b are not interconnected,

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Abstract

Es werden ein Zahnrad und ein Verfahren zum Herstellen des Zahnrads vorgestellt. Das Zahnrad (10) umfasst ein Innenteil (12), ein Verbindungsteil (14) und Zähne, wobei jeder Zahn einen Zahnkörper (20) und Zahnflanken (18) umfasst, wobei der Zahnkörper (20) durch das Verbindungsteil (14) gebildet ist und die Zahnflanken (18) durch eine zusätzliche Zahnhülle (16) gebildet sind.

Description

Beschreibung
ELEKTROMECHANISCHE LENKVORRICHTUNG MIT EINEM ZAHNRAD UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES ZAHNRADS
Die Erfindung betrifft ein Zahnrad, insbesondere ein Schraub- bzw. Schneckenrad, das in einer elektromechanischen Lenkvorrichtung, insbesondere einer Servolenkung, eingesetzt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen des Zahnrads.
Schraub- bzw. Schneckenräder werden in Schneckengetrieben eingesetzt, die eine Art eines Schraubwälzgetriebes darstellen und eine schraubenförmige Schnecke umfassen, die bei Drehbewegungen ein in diese eingreifendes Zahnrad bzw. Schneckenrad dreht. Schneckengetriebe sind somit Zahnradgetriebe mit im allgemeinen rechtwinklig gekreuzten Achsen. Die in der Regel treibende Schnecke mit zylindrischer bzw. globoidischer Ausgestaltung wirkt mit dem zugehörigen, in der Schnecke kämmenden Schneckenrad mit entsprechender Verzahnung zusammen. Dabei findet die Berührung von Schnecke und Schneckenrad in Linien innerhalb eines Eingriffsfelds statt. Hierzu verfügen Schnecken über einen oder mehrere Zähne, die wie Gänge von Schrauben unter gleichbleibender Steigung um die Schneckenachse gewunden sind.
Derartige Schneckengetriebe werden in Lenkvorrichtungen, wie bspw. Servolenkungen, zur Übertragung von Lenkmomenten auf die Zahnstange des Lenksystems eingesetzt. Servolenkungen wiederum werden zur Reduzierung der Kraft, die zur Betätigung des Lenkrads eines Kraftfahrzeugs beim Lenken im Stand, beim Rangieren oder bei geringen Fahrgeschwindigkeiten erforderlich ist, eingesetzt. Dabei unterstützt die Servolenkung den Fahrer beim Lenken, indem die vom Fahrer aufgebrachte Kraft durch ein zusätzlich aufgebrachtes Moment, bspw. von einem Elektromotor, verstärkt wird.
Bekannte Schraub- bzw. Schneckenräder bestehen bspw. aus einem Guss-Polyamid-Ring, die mit einer Metallnabe verklebt werden. Anschließend wird die Verzahnung durch Fräsen in den Guss-Polyamid-Ring eingebracht.
Aus der Druckschrift WO 02/38432 A1 ist eine elektrische Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, die ein Schneckengetriebe aufweist, das aus einer in einem Gehäuse gelagerten Schnecke und einem mit einer Eingangswelle gekoppelten Schneckenrad besteht. Das Schneckenrad ist Teil einer elastischen Ausgleichskupplung, deren Kupplungsteile nur durch einen elastischen Abstandshalter miteinander gekoppelt sind. Dabei ist das Schneckenrad spiegelsymmetrisch aufgebaut und auf dem Abstandshalter gelagert.
Es sind weiterhin Schraubräder für Servolenkungen bekannt, die aus mehreren Teilen bestehen. Diese mehrteiligen Schraubräder werden durch Verbindungselemente form- und kraftschlüssig verbunden, um das Drehmoment vom Zahnkranz auf die Welle übertragen zu können.
Weiterhin sind Zahnräder bekannt, die ein Außenteil mit einer Verzahnung aufweisen und ein Einlegeteil als Nabe bzw. Innenteil haben, die durch ein Verbindungsteil mit einem Schirmanguss verbunden werden. Die Druckschrift EP 1 777 439 A1 beschreibt ein solches Zahnrad und ein Verfahren zur Herstellung dieses Zahnrads, bei dem das Außenteil und das Einlegeteil mit dem Verbindungsteil formschlüssig verbunden werden, wobei das Verbindungsteil mittels Schirmanguss gegossen wird.
Vor diesem Hintergrund werden ein Zahnrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Herstellen des Zahnrads gemäß Anspruch 10 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
Das vorgestellte Zahnrad weist ein Innenteil ein Verbindungsteil und Zähne auf, wobei jeder Zahn einen Zahnkörper und Zahnflanken umfasst, wobei der Zahnkörper durch das
Verbindungsteil gebildet ist und die Zahnflanken durch eine zusätzliche Zahnhülle gebildet sind.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Zahnhülle bei mindestens einem Zahn die beiden Zahnflanken und einen Zahnkopf bildet. In einer weiteren Ausgestaltung ist das bei allen Zähnen vorgesehen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass bei mindestens einem Zahn, in Ausgestaltung bei allen Zähnen, der Zahnkörper des Verbindungsteils durch die Zahnhülle an beiden
Stirnseiten und beiden Zahnflanken umschlossen ist.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Zahnhüllen mindestens zweier Zähne an der Stirnseite des Zahnrads verbunden. Es kann vorgesehen sein, dass bei mindestens einem Zahn oder auch bei allen Zähnen im Zahnkörper des Verbindungsteils in axialer Richtung mindestens eine Öffnung oder eine Ausnehmung vorgesehen ist, die durch die Zahnhülle gefüllt ist.
Typischerweise bildet das Verbindungsteil am Umfang den Zahnkörper bzw. die Zahnkörper aus.
Es kann zudem vorgesehen sein, dass bei mindestens einem Zahn, in Ausgestaltung bei allen Zähnen, der Zahnfuß vollständig vom Zahnkörper des Verbindungsteils gebildet wird.
Weiterhin kann das Verbindungsteil am Umfang den Zahnkörper mit einer Nut im Bereich der Zahnflanke und ggf. des Zahnkopfes ausbilden.
Die Zahnhülle kann aus einem unverstärkten Kunststoff mit Zusätzen zur
Reibungsreduzierung, wie bspw. PTFE und/oder Molybdänsulfit und/oder Graphit, und damit aus einem Material ohne abrasive Eigenschaft bestehen. Weiterhin kann die Zahnhülle aus einem Kohlefaser verstärkten Kunststoff bestehen. Dies ist aufgrund der geringen Menge an für die Zahnhülle benötigtem Material auch wirtschaftlich darstellbar. Durch den Abrieb der Kohlefasern wird ein Schmiereffekt erzielt. Ebenso kann ein Wärmedehnkoeffizient erreicht werden, der demjenigen des ggf. ebenfalls verstärkten Materials des Verbindungsteils entspricht. Das Innenteil kann aus einem Stahlwerkstoff bestehen. Die genannten
Materialien können in beliebigen Kombinationen eingesetzt werden.
Das beschriebene Verfahren dient zum Herstellen eines Zahnrads, insbesondere eines Zahnrads der vorstehend beschriebenen Art. Bei dem Verfahren wird in einem ersten Verfahrensschritt ein Verbindungsteil an ein Innenteil angespritzt. Dabei wird das
Verbindungsteil derart angespritzt, dass es Zahnkörper mit ausgeführten Zahnfüßen einer Verzahnung bildet. Auf die Zahnkörper werden Zahnhüllen aufgebracht, die die Flanken von Zähnen der Verzahnung bilden.
In einer Ausführung wird das Verbindungsteil mittels eines Spritzgussverfahrens angespritzt.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Verbindungsteil derart angespritzt wird, dass in den Zahnkörpern Nuten gebildet werden. Die Zahnhüllen können stirnseitig angespritzt werden. In einer alternativen Ausführungsform werden die Zahnhüllen über mindestens eine Nut im Verbindungsteil angespritzt. Die Zahnhüllen können auch radial angespritzt werden. Zwischen Verbindungsteil und Zahnhüllen besteht Stoffschluss und/oder Formschluss.
Bei dem vorgestellten Verfahren wird in Ausgestaltung ein Einlegeteil, das eine Nabe oder eine Welle sein kann, im Schirmanguss- oder Stangen- bzw. Punktangussverfahren durch ein Verbindungsteil radial umschlossen. Auf dieses Verbindungsteil wird auf jeden
Zahnkörper eine Zahnhülle im Stangen- bzw. Punktangussverfahren angespritzt. Die Zahnhülle kann stirnseitig oder radial am Umfang durch jeweils einen Anspritzpunkt angespritzt werden. Diese Zahnhüllen bilden die Zahnflanken.
Das beschriebene Zahnrad besteht in Ausgestaltung aus einem Innenteil, welches eine Nabe oder eine Welle darstellt und üblicherweise aus einem Stahlwerkstoff besteht, einem Verbindungsteil, welches das Innenteil aufnimmt und auf dem Umfang Zähne bzw.
Zahnköper ohne Zahnflanken aufweist. Die Zahnkörper können im Bereich der Zahnflanken eine Nut besitzen. Das Verbindungsteil besteht aus einem verstärkten Kunststoff und kann im Spritzgussverfahren hergestellt werden und bildet den Zahnkörper mit dem vollständig ausgeführten Zahnfuß der Verzahnung. Auf den Zahnkörper des Verbindungsteils wird eine Zahnhülle aufgebracht. Die Nut im Zahnkörper des Verbindungsteils wird in Ausgestaltung im Spritzgussverfahren durch einen unverstärkten Kunststoff so aufgefüllt, dass es die Zahnflanke vom Zahn bildet. Dies wird als Zahnhülle bezeichnet.
Durch das beschriebene Verfahren wird ein Zahnrad mit hoher Zahnfußfestigkeit und Zahnscherfestigkeit hergestellt, da die Zahnkörper aus einem verstärkten Kunststoff bestehen. Im Bereich des Abwälzens mit dem Ritzel bzw. im Verzahnungseingriff besteht das Zahnrad aus einem unverstärkten Kunststoff. Der unverstärkte Kunststoff im Bereich der Zahnflanke muss nicht für hohe Festigkeit ausgelegt werden, sondern kann solche
Eigenschaften aufweisen, dass die Reibung, der Verschleiß, der Wirkungsgrad usw. im Getriebe günstig ist. Da das Ritzel nur mit dem unverstärkten Kunststoff der Zahnhülle in Kontakt kommt, müssen keine hohen Anforderungen an den Ritzelwerkstoff gestellt werden, so dass ein günstiges Getriebe dargestellt werden kann.
Das Verbindungsteil aus dem verstärkten Kunststoff zeigt ein geringes Schwinden, und kann deshalb in engen Toleranzen gefertigt werden. Somit ist die Verzahnungsqualität des Zahnrads besonders gut. Da das Zahnrad zum größten Teil aus verstärktem Kunststoff besteht, ist der Einfluss der Wärmeausdehnung und der Konditionierung sehr gering. Auf diese Weise können die Getriebetoleranzen verbessert werden, was zur Geräuschreduzierung beiträgt. Weil das Zahnrad zum größten Teil aus verstärktem
Kunststoff besteht und keine Nachbearbeitung notwendig ist, sind die Fertigungskosten gering. Die Zahnhülle kann seitlich in die Nut des Verbindungsteils angespritzt werden und bildet in Ausgestaltung nur die Zahnflanken. Der Zahnkopf und der Zahnfuß wird dabei vom verstärkten Kunststoff des Verbindungsteils gebildet. Die Zahnhülle kann auch im Zahnkopf angespritzt werden. Dadurch wird zusätzlich zu den Zahnflanken auch der Zahnkopf von der Zahnhülle gebildet. Diese Ausführung der Zahnhülle bildet keine Bindenaht im unverstärkten Kunststoff und ist für die Lebensdauer günstig.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsform/en in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.
Figur 1 zeigt einen grundsätzlichen Aufbau einer Ausführung des Zahnrads.
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch das Zahnrad aus Figur 1 .
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführung des Zahnrads.
Figur 4 zeigt das Zahnrad aus Figur 3 in einer Schnitt-Darstellung.
Figur 5 zeigt einen Ausschnitt aus dem Zahnrad aus Figuren 1 , 2, 3 und 4.
Figur 5a zeigt eine Darstellung entsprechend Figur 5 in Explosionsdarstellung.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführung des Zahnrads in einer Schnittdarstellung.
Figur 7 zeigt einen Schnitt durch eine weitere Ausführung des Zahnrads. Figur 8 zeigt einen Schnitt durch das Zahnrad aus Figur 7.
Figur 9 zeigt einen Ausschnitt aus Figur 8.
Figur 10 zeigt ein Verbindungsteil mit Zahnkörpern und Innenteil.
Figur 1 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem weiteren Zahnrad mit einem geschnittenen Zahn.
Figur 12 zeigt das Zahnrad aus Figur 1 1 in einer anderen Darstellung.
Figur 13 zeigt noch ein Zahnrad.
Figur 14 zeigt ein Ausschnitt aus einem Verbindungsteil.
Figur 15 zeigt noch einen Ausschnitt aus einem Verbindungsteil.
Figur 16 zeigt einen weiteren Ausschnitt aus einem Verbindungsteil.
Figur 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Ausführung des Zahnrads, das insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist. Dabei ist das Zahnrad 10 in einer Draufsicht und in zwei Schnittdarstellungen wiedergegeben. Das Zahnrad 10 umfasst ein Innenteil 12, ein
Verbindungsteil 14 mit Speichen und eine Zahnhülle 16, wobei die Zahnhülle 16 als geschlossener Ring ausgebildet ist und Zahnflanken 18 und eine stirnseitige Verbindung 19 bildet, wobei die Zahnkörpern 20 angespritzt sind, die wiederum durch das Verbindungsteil 14 am Umfang gebildet werden.
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch das Zahnrad 10. Zu erkennen sind das Innenteil 12, das Verbindungsteil 14, an dessen Umfang Zahnkörper 20 gebildet, an deren seitlichen
Bereichen die Zahnhülle 16, die die Zahnflanken 18 bilden, welche durch die Verbindung 19 an beiden Stirnseiten zu einem geschlossenen Ring ausgeführt werden, vorgesehen sind.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführung des Zahnrads, die insgesamt mit der Bezugsziffer 30 bezeichnet ist. Das Zahnrad 30 umfasst ein Innenteil 32, ein Verbindungsteil 34 und eine Zahnhülle 36. Am Umfang des Verbindungsteils sind Zahnkörper 40 gebildet. An den Flanken der Zahnkörper 40 ist die Zahnhülle 36, die die Zahnflanken 38 bildet, angeordnet. Zahnköpfe 42 der Zahnkörper 40 sind nicht mit der Zahnhülle 36 abgedeckt. Figur 4 zeigt das Zahnrad 30 aus Figur 3 in einem Stirnschnitt. Zu erkennen ist, dass die Zahnhülle 36, die die Zahnflanken 38 bildet, nur die Flanken der Zahnkörper 40, die am Umfang des Verbindungsteils 34 gebildet sind, abdeckt. Die Zahnköpfe 42 sind nicht abgedeckt.
Figur 5 zeigt einen Ausschnitt im Schnitt aus der Ausführung des Zahnrads 10 und 30 aus den Figuren 1 bis 4. Die Darstellung verdeutlicht, dass die Zahnflanken 38 in Ausnehmungen bzw. Nuten 44 in dem Zahnkörper 40 des Verbindungsteils 34 eingespritzt sind. Zusätzlich sind in den Zahnköpern 40 Nuten 46 eingebracht, in die die Zahnhüllen 36, die die
Zahnflanken 38 bilden, eingespritzt sind. Auf diese Weise wird eine sichere Verbindung zwischen Verbindungsteil 34 und Zahnhülle 36 sichergestellt. Die Zahnkörper 40 bilden einen Zahnfuß 41 vollständig aus. Damit nimmt der Werkstoff mit der größten Festigkeit die großen Spannungen in dem Zahnfußbereich auf.
Figur 5a zeigt eine Darstellung entsprechend Figur 5 in Explosionsdarstellung. Zu erkennen ist, dass die Zahnhülle 36 die Zahnflanken 38 umfasst. Die Zahnköpfe 42 werden durch den Zahnkörper 40 des Verbindungsteils 34 gebildet. Eine hintere Stirnfläche 45 ist ebenfalls durch die Zahnhülle 36 gebildet, d. h. der Zahnkörper ist an beiden Stirnseiten durch die Stirnflächen 45 der Zahnhülle 36 abgedeckt. Die vordere Stirnfläche ist durch die
Schnittdarstellung nicht gezeigt. Die beiden Zahnflanken 38 und die beiden Stirnflächen 45 bilden einen Ring um den Zahnkörper 40. Dieser Ring ist die Zahnhülle 36.
Figur 6 zeigt in einem Stirnschnitt eine weitere Ausführung des Zahnrads 50 mit einem Innenteil 52, einem Verbindungsteil 54 und einer Zahnhülle 56. Am Umfang des
Verbindungsteils 54 sind Zahnkörper 60 gebildet. Bei dieser Ausführung sind die
Zahnflanken 58 der Zahnkörper 60 des Verbindungsteils 54 mit der Zahnhülle 56 abgedeckt. Die Zahnköpfe 62 sind Bestandteil der Zahnkörper 60.
Ein axialer Schnitt durch das Zahnrad 70 ist in Figur 7 dargestellt. Die Darstellung verdeutlicht, dass die Zahnhülle 76 auch den Zahnkopf 82 umfasst, der Zahnkopf 82 ist somit Teil der Zahnhülle 76. Die vollständige Zahnhülle 76 besteht somit aus den
Zahnflanken 78, dem Zahnkopf 82 und den Stirnseiten 79.
Figur 8 zeigt einen Stirnschnitt des Zahnrads 70 aus Figur 7 mit dem Innenteil 72, dem Verbindungsteil 74, das Speichen umfasst, und der Zahnhülle 76. Diese Zahnhülle 76 umfasst Zahnflanken 78, Zahnköpfe 82 und die Stirnseiten 79, welche in diesem Schnitt nicht dargestellt sind. Die Zahnhülle 76 umschließt den Zahnkörper 80.
Ein Ausschnitt aus Figur 8 ist in Figur 9 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Zahnhülle 76 mit Zahnflanken 78 und Zahnköpfen 82 in Ausnehmungen 84 und in Nuten 86 des Zahnköpers 80 des Verbindungsteils 74 eingespritzt ist.
Figur 10 zeigt ein Verbindungsteil 90, das an ein Innenteil 92 angespritzt ist. Am Umfang des Verbindungsteils 90 sind Zahnkörper 94 angeformt. Die Darstellung zeigt die Ausgestaltung nach dem ersten Verfahrensschritt des vorgestellten Verfahrens.
In Figur 1 1 ist ein weiteres Zahnrad 100 in einem Ausschnitt dargestellt. Dieses umfasst ein Innenteil 102, ein Verbindungsteil 104 und Zahnhüllen 106, die Zahnkörper 1 10 abdecken. Hierzu bilden die Zahnhüllen 106 Zahnflanken 108 von Zähnen 120. Ein Zahn 120a ist im Schnitt dargestellt, so dass zu erkennen ist, dass die Zahnhülle 106 den Zahnkörper 1 10 vollständig umschließt.
Figur 12 zeigt das Zahnrad 100 aus Figur 1 1 mit dem im Schnitt dargestellten Zahn 120a in einer anderen Perspektive. Die Zähne 120 werden jeweils aus dem Zahnkörper 1 10, der vollständig von der Zahnhülle 106 umgeben ist, gebildet. Die Zahnflanken 108 und die Stirnseiten 109 bilden die Zahnhülle 106.
In Figur 13 ist ein weiteres Zahnrad 121 mit einem Innenteil 122, einem Verbindungsteil 124 und Zahnhüllen 126 dargestellt. Zu erkennen ist, dass benachbarte Zahnhüllen 126 jeweils über einen Angusskanal 125 miteinander verbunden sind. In der Darstellung werden jeweils drei Zahnhüllen 126 mit dem Angusskanal 125 verbunden.
Figur 14 zeigt einen Ausschnitt aus einem Verbindungsteil, das insgesamt mit der
Bezugsziffer 150 bezeichnet ist. Dieses Verbindungsteil 150 bildet am Umfang eine Reihe von Zahnkörper 152 aus. Zu erkennen ist, dass in Stirnseiten 154 der Zahnkörper 152 Öffnungen 156 vorgesehen sind. Diese Öffnungen 156 werden von dem Material der hier nicht dargestellten Zahnhülle ausgefüllt. Auf diese Weise wird die Verbindung zwischen Zahnkörper 152 und Zahnhülle gestärkt.
Figur 15 zeigt einen Ausschnitt eines weiteren Verbindungsteils 160 mit Zahnkörpern 162. Ein Zahnkörper 162a ist in einem Schnitt dargestellt. Zu erkennen ist, dass in beiden Stirnseiten 164a und 164b jeweils eine Öffnung 166a bzw. 166b vorgesehen ist. Diese beiden Öffnungen 166a und 166b sind nicht miteinander verbunden,
Figur 16 zeigt ein weiteres Verbindungsteil 180 mit Zahnkörpern 182, von denen einer 182a im Schnitt dargestellt ist. Zu erkennen ist, dass eine durchgehende Öffnung 186 vorgesehen ist, die von einer Stirnfläche 184a zur gegenüberliegenden Stirnfläche 184b des Zahnkörpers 182a verläuft. Die Zahnkörper 182 dieser Ausführung des Verbindungsteils 180 verfügen somit jeweils über eine durchgehende Öffnung 186.

Claims

Patentansprüche
1 . Elektromechanische Lenkvorrichtung mit einem Zahnrad mit einem Innenteil, einem Verbindungsteil und Zähnen,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder Zahn einen Zahnkörper und Zahnflanken umfasst, wobei der Zahnkörper durch das Verbindungsteil gebildet ist und die Zahnflanken durch eine zusätzliche Zahnhülle gebildet sind und mindestens bei einem Zahn der Zahnfuß vollständig vom Zahnkörper des
Verbindungsteils gebildet wird.
2. Elektromechanische Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 , bei dem die Zahnhülle bei mindestens einem Zahn die beiden Zahnflanken und einen Zahnkopf bildet.
3. Elektromechanische Lenkvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem bei mindestens einem Zahn der Zahnkörper des Verbindungsteils durch die Zahnhülle an beiden Stirnseiten und beiden Zahnflanken umschlossen ist.
4. Elektromechanische Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Zahnhüllen mindestens zweier Zähne an der Stirnseite des Zahnrads verbunden sind.
5. Elektromechanische Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem bei mindestens einem Zahn im Zahnkörper des Verbindungsteils in axialer Richtung mindestens eine Öffnung vorgesehen ist, die durch die Zahnhülle gefüllt ist.
6. Elektromechanische Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Verbindungsteil am Umfang den Zahnkörper mit einer Nut im Bereich der Zahnflanke ausbildet.
7. Elektromechanische Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Zahnhülle aus einem unverstärkten Kunststoff mit Zusätzen zur Reibungsreduzierung besteht.
8. Elektromechanische Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Zahnhülle aus einem Kohlefaser verstärkten Kunststoff besteht.
9. Verfahren zum Herstellen eines Zahnrads, insbesondere eines Zahnrads in einer elektromagnetischen Lenkvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt ein Verbindungsteil an ein Innenteil angespritzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verbindungsteil derart angespritzt wird, dass es Zahnkörper mit ausgeführten Zahnfüßen einer Verzahnung bildet, wobei auf die Zahnkörper Zahnhüllen aufgebracht werden, die die Flanken von Zähnen der Verzahnung bilden, wobei mindestens bei einem Zahn der Zahnfuß vollständig vom Zahnkörper des Verbindungsteils gebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Verbindungsteil mittels eines
Spritzgussverfahrens angespritzt wird.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem das Verbindungsteil derart angespritzt wird, dass in den Zahnkörpern Nuten gebildet werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , bei dem die Zahnhüllen stirnseitig angespritzt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Zahnhüllen stirnseitig über mindestens eine Nut im Verbindungsteil angespritzt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem die Zahnhüllen radial angespritzt werden.
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