EP4114636A1 - Method for producing a gear wheel for an electromechanical power assisted steering system - Google Patents
Method for producing a gear wheel for an electromechanical power assisted steering systemInfo
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- EP4114636A1 EP4114636A1 EP21709367.3A EP21709367A EP4114636A1 EP 4114636 A1 EP4114636 A1 EP 4114636A1 EP 21709367 A EP21709367 A EP 21709367A EP 4114636 A1 EP4114636 A1 EP 4114636A1
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- 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
- F16H2055/065—Moulded gears, e.g. inserts therefor
Definitions
- the invention relates to a method for producing a gear wheel comprising a hollow shaft which is connected to a coaxially radially spaced circumferential ring gear via a connecting body injected in plastic injection molding, in which the ring gear and the hollow shaft in the mold cavity of an injection mold in an ejector-side mold half be positioned, which is axially closed by a nozzle-side mold half, and through at least one injection nozzle in the nozzle-side mold half, fusible plastic is injected axially into the space between the ring gear and the hollow shaft.
- a worm wheel produced by the method for an electromechanical auxiliary power steering is also the subject of the invention.
- an auxiliary torque is generated by an electric motor, which is coupled into a steering shaft via a gearbox to support a manual steering torque.
- the gear is designed as a reduction gear and comprises a first gear element coupled to the motor shaft, for example a worm connected in a rotationally fixed manner to the motor shaft, and a gear wheel in gear engagement therewith, for example a worm wheel, which is connected to the steering shaft in a torque-proof manner.
- the gear wheel has a hub in the generically based design, which is at least partially designed as a hollow shaft which is rotatably mounted in the transmission about a gear axis and can be connected to the steering shaft in a torque-locking manner.
- the ring gear which can have a worm toothing, for example, surrounds the hollow shaft coaxially and is connected to it in a rotationally fixed manner via a connecting body arranged radially in between.
- EP 1 777 439 A1 proposes an injection molding process in which the hub and the ring gear are positioned in the mold cavity of a two-part injection mold in an ejector-side mold half that is closed by the nozzle-side mold half, and the connecting body is produced in the shield connection.
- the intermediate space is filled with the plastic melt through an injection nozzle in the nozzle-side mold half that runs in a ring-shaped manner coaxially to the transmission axis.
- a kegelmantelförmi ger sprue which has to be removed from the fully solidified connecting body by post-processing, for example by cutting, which is complex in terms of production technology.
- a low-tolerance fit of the core is necessary in order to avoid the penetration of plastic into the gap between the core and the opening, which is also expensive.
- the inserted core cannot prevent the hollow shaft from coming into contact at least partially with plastic on the outside of the nozzle, which plastic has to be removed later.
- the hub is formed by a hollow shaft that extends axially in the direction of the transmission axis and that has an axial opening at the end that can form an axially continuous through opening, but can also be a blind hole that can be closed within the hollow shaft.
- the two-part injection mold has a nozzle-side and an ejector-side mold half, which to close the injection mold in the axial direction - based on the transmission axis - are put together until they rest against each other in the parting plane when the injection mold is closed.
- the hollow shaft which is for example made of steel, is inserted centrally in the ejector-side mold half in the axial direction, and the ring gear is inserted coaxially to it, which is made, for example, of plastic or non-ferrous metal.
- the injection mold is then closed by axially attaching the nozzle-side mold half.
- the nozzle-side mold half not only limits the mold cavity formed together with the ejector-side mold half to the outside and closes it, but according to the invention the nozzle-side mold half cooperates with the hollow shaft in such a way that it tightly closes the axial opening that is open on the nozzle side.
- the remaining space is limited axially between the mold surfaces of the nozzle-side and the ejector-side mold halves, and radially between the ring gear and the outer surface of the hollow shaft. Because the nozzle-side opening of the hollow shaft is tightly closed by the nozzle-side mold half, the interior of the opening is tightly closed towards the intermediate space.
- molten plastic the plastic melt
- the plastic is axially, ie in the direction of a suitable injection nozzle arrangement through the nozzle-side mold half the gear shaft, injected into the space.
- the plastic forms the connecting part, which can be connected to the hollow shaft and / or the ring gear in a materially bonded manner and additionally by form-locking elements embedded in the plastic.
- the inventive sealing of the opening prevents plastic melt from penetrating into the interior of the hollow shaft. As a result, sprue residues in the area of the opening are largely avoided, and the expense for post-processing is correspondingly reduced in an advantageous manner.
- the opening is designed as a through opening with a through cross section axially through the hollow shaft, which is larger on the nozzle side than on the ejector side.
- An internally stepped bore can be used to optimize weight, for example, or an optimized adaptation for connection to a steering shaft.
- the mold half on the nozzle side and the hollow shaft preferably have corresponding axial sealing surfaces which, when the injection mold is closed, bear tightly against one another. Because the axially acting closing force of the injection mold acts on the axial sealing surfaces, a particularly reliable sealing of the opening against the intermediate space can be realized.
- the nozzle-side mold half and the hollow shaft can have corresponding radial sealing surfaces that rest against each other with little play when the injection mold is closed.
- the corresponding sealing surfaces on the nozzle-side mold half and the hollow shaft are at least partially conical.
- the hollow shaft can have a sealing surface that converges conically towards the nozzle side, and the nozzle-side mold half, on the other hand, a corresponding one sealing conical or cylindrical opening.
- the conical sealing surfaces can be conical, or also convex or rounded. Such conical sealing surfaces have the advantage that the closing force of the injection mold acting in the axial direction can be used to seal off.
- the nozzle-side mold half rests tightly against the hollow shaft at the end when the injection mold is closed.
- a coaxially encircling axial, radial and / or conical sealing surface can be formed on the front edge of the opening which tightly contacts a corresponding sealing surface on the inner wall of the nozzle-side mold half.
- An advantageous embodiment can provide that a hollow shaft section of the hollow shaft protruding axially from the end face of the connecting body and / or the toothed ring is received in a recess in the nozzle-side mold half.
- the hollow shaft can have an axially protruding section on one side or on both sides, which, for example, can be designed with connecting means for torque-locking connec tion with a steering shaft, for example bores and / or shaft journals with a round or non-round cross-section for realizing force- and / or positive connections.
- the sealing according to the invention can take place in the frontal end area or also in the course of the protruding hollow shaft section.
- axial, conical and / or radial sealing surfaces can be provided.
- a plurality of Punkan casts is arranged distributed over the circumference.
- the point gates have injection nozzles opening axially into the intermediate space. For each point gating, the plastic melt is injected into the space through an injection nozzle, whereby a uniform filling that is adapted to the geometry can be realized. As a result, a uniform, low-tension and highly resilient connection body can be produced.
- point gates can be arranged distributed over the circumference, preferably evenly.
- point gates have the advantage that the sprue cross-section, which is given by the nozzle cross-section of the injection nozzle, can be so small - almost point-like - that the sprue tears off or shears off during demolding due to low transverse forces. Because the point gates are positioned close to the nozzle-side axial surface of the connecting body As a rule, no mechanical reworking of the sprues is required, which means that the manufacturing effort can be reduced compared to a shield sprue.
- the ejector-side mold half is separated from the nozzle-side mold half by an axially translatory and a rotary movement are preferably superimposed as a helical movement.
- the two mold halves are separated from each other against the axial closing direction, the mold cavity being opened and the finished gear wheel can be ejected from the ejector-side mold half.
- the rotational movement component exerts a shear force in the circumferential direction on the sprues formed in the area of the injection nozzles, which means that they are sheared or torn off during demolding, and reworking can be omitted. It is also conceivable and possible that the mold halves can be separated from one another by a purely axial-translational movement.
- the space in the shield gate is filled, for example in order to inject special geometries in an optimized manner. It is also conceivable and possible for the space in the ring gate to be filled. This ensures that the space can be produced with a uniform wall thickness.
- the invention further comprises a worm wheel for an electromechanical auxiliary power steering, comprising a hub designed as a hollow shaft, which is connected to a ring gear that rotates coaxially at a radial distance via a connection body made of a thermoplastic material which is injected in plastic injection molding and which is connected to a method according to the invention such as is produced as described above.
- the hub and / or the ring gear can be made of a metallic material or a plastic. It is also conceivable and possible to provide the worm wheel for a steer-by-wire steering system in which a connection between the steering wheel and the steered wheels takes place via electrical signals. Description of the drawings
- Figure 1 shows a steering system of a motor vehicle in a schematic representation
- FIG. 2 shows an auxiliary power drive of the steering system according to Figure 1 in a schematic
- FIG. 3 shows a gear wheel of an auxiliary power drive in a perspective view
- FIG. 4 shows a sectional view through an injection mold according to the invention
- FIG. 5 shows a schematic representation of the melt flow in an injection mold according to FIG. 4,
- FIG. 6 shows a sectional view through an injection mold according to the invention in a second embodiment
- FIG. 7 shows a sectional view through an injection mold according to the invention in a third embodiment.
- FIG. 1 shows a schematic view of a motor vehicle steering system 100.
- This comprises a steering shaft 1 into which a driver can introduce a manual steering torque or steering torque as a steering command via a steering wheel 102.
- the steering torque is transmitted via the steering shaft 1 to a steering pinion 104 which meshes with a rack 106 in a steering gear.
- a rotation of the steering pinion 104 is converted into a linear displacement of the toothed rod 106, which in turn causes a steering angle of the steerable wheels 110 of the motor vehicle via the tie rods 108.
- Electrical power assistance can be provided in the form of an auxiliary power drive 112 coupled to the steering shaft 1 on the input side, an auxiliary power drive 114 coupled to the pinion 104 and / or an auxiliary power drive 116 coupled to the rack 106.
- the respective auxiliary power drive 112, 114 or 116 couples an auxiliary torque into the steering shaft 1 and / or the steering pinion 104 and / or an auxiliary force into the rack 106, whereby the driver is supported in the steering work.
- the three different auxiliary drives 112, 114 and 116 shown in FIG. 1 show possible positions for their arrangement.
- auxiliary power drive 112, 114 or 116 Usually only one of the positions shown is occupied by an auxiliary power drive 112, 114 or 116.
- the auxiliary torque or auxiliary force which is to be applied to support the driver by means of the respective auxiliary power drive 112, 114 or 116, is determined taking into account a steering torque determined by a torque sensor 118 and manually introduced by the driver.
- an auxiliary power drive 112, 114, 116 can introduce an additional steering angle into the steering system 100, which adds up to the steering angle applied by the driver via the steering wheel 102.
- the steering shaft 1 has an input shaft 10 connected to the steering wheel 102 on the input side and an output shaft 12 connected to the rack 106 via the steering pinion 104 on the output side.
- the input shaft 10 and the output shaft 12 are coupled to one another in a torsionally flexible manner via a torsion bar which cannot be seen in FIG.
- a torque entered by a driver via the steering wheel 102 into the input shaft 10 always leads to a relative rotation of the input shaft 10 with respect to the output shaft 12 when the output shaft 12 does not rotate exactly in synchronism with the input shaft 10.
- This relative rotation between input shaft 10 and output shaft 12 can be measured via a rotation angle sensor and a corresponding input torque relative to output shaft 12 can be determined based on the known torsion stiffness of the torsion bar.
- the torque sensor 118 is formed by determining the relative rotation between input shaft 10 and output shaft 12.
- Such a torque sensor 118 is known in principle and can be implemented, for example, an electromagnetic sensor arrangement, or by another measurement of the relative rotation.
- a steering torque which is applied by the driver via the steering wheel 102 to the steering shaft 1 or the input shaft 10 will only bring about the input of an auxiliary torque by one of the auxiliary power drives 112, 114, 116 if the Output shaft 12 is rotated relative to the input shaft 10 against the rotational resistance of the torsion bar.
- the torque sensor 118 can alternatively be arranged at the position 118 ', where the opening of the steering shaft 1 in the input shaft 10 and output shaft 12 and the torsionally flexible coupling via the torsion bar is accordingly at a different posi tion in order to get out of the relative rotation of the Torsion bar with the output shaft 12 coupled to the input shaft 10 to be able to determine a relative rotation and thus correspondingly an input torque and / or an auxiliary torque to be introduced.
- the steering shaft 1 according to FIG. 1 furthermore comprises at least one cardanic joint 120, by means of which the course of the steering shaft 1 in the motor vehicle can be adapted to the spatial conditions.
- an electromechanical auxiliary torque drive 2 is shown as an example, which can be used as an auxiliary power drive 112 or 114 for coupling an auxiliary torque into the steering shaft 1.
- the auxiliary torque drive 2 has a gear 21 which has a worm 22 which is in gear engagement with a gear wheel 3 designed as a worm wheel.
- the gear wheel 3 is rotatably connected to the steering shaft 1, and with this beachse L, which is identical to the longitudinal axis of the steering shaft 1, rotatably mounted in the gearbox 21 about the gearbox.
- the worm 22 is coupled to the motor shaft 23 of an electric motor 24 and can be driven in rotation by the sem, the gear wheel 3 being set in rotation about the gear axis L by the gear engagement.
- the gear wheel 3 is shown separately in perspective in FIG. It has a hub designed as a hollow shaft 4, which is coaxial to the transmission axis L of a ring gear 5 to give.
- the hollow shaft 4 is firmly connected to the ring gear 5 via a connecting body 6 made of thermoplastic material and injected into the radial intermediate space by plastic injection molding.
- the hollow shaft 4 has a first hollow shaft section 41 protruding axially on the end face, and a hollow shaft extension 42 extending axially from the other side. Between an insert 400 is provided for the hollow shaft sections 41, 42.
- the insert 400 is formed in one piece with the hub 4.
- An opening 43 open at the end of the hollow shaft section 41 extends as a through-hole through the entire hollow shaft 4, as can be seen in the longitudinal section along the transmission axis L shown in FIG. It can be seen from this that the opening cross section of the opening 43 is stepped over the length, the inner diameter D in the hollow shaft section 41 being larger than in the hollow shaft extension 42.
- Figure 4 shows the gear wheel 3 in a longitudinal section during manufacture in a two-part injection mold 7, which has a nozzle-side mold half 71 arranged on the nozzle side - on the left in the drawing - and an ejector-side mold half arranged on the ejector side - on the right in the drawing 72 has.
- the mold halves 71 and 71 are in the parting plane T against each other.
- the mold halves 71 and 72 enclose a mold cavity 73 which, in the example shown, is predominantly formed in the mold half 72 on the ejector side.
- the separately provided ring gear 5 and the hollow shaft 4, in particular in the area of the insert 400, are positioned in the mold cavity 73 of the mold half 72 on the ejector side, as shown.
- the nozzle-side mold half 71 is assembled axially, i.e. in the direction of the gear axis L, with the ejector-side mold half 72 in the parting plane T, the mold cavity 73 being closed with the closing force F, as shown in Figure 4 with the arrows.
- an inter mediate space 8 remains radially between the hollow shaft 4 and the ring gear 5, the cross section of which corresponds to the connecting body 6.
- the hollow shaft section 41 now protruding towards the nozzle side dips into a recess 74 in the mold half 71 on the nozzle side.
- an axial sealing surface 44 arranged at the end of the hollow shaft section 41 lies tightly against the nozzle-side mold half 71 against a corresponding axial sealing surface 75, which is arranged here at the base of the recess 74.
- the sealing surfaces 44, 76 can furthermore be provided in a region of the mold cavity 73 in which the insert 400 and the nozzle-side mold half 71 and the ejector-side mold half 72 adjoin.
- the nozzle-side mold half 71 has a plurality of injection nozzles 76 which - before given evenly - open axially distributed over the circumference into the intermediate space 8, to form point gates.
- the injection nozzles 76 can be star-shaped or over the Distributor channels 77 arranged over the entire circumference are acted upon by a central feed channel 78 with plastic melt.
- liquid plastic melt is injected through the feed channel 78, the distribution channels 77 and the injection nozzles 76 into the space 8, as is shown schematically in FIG.
- the plastic forms the plastic body 6, which essentially fills the gap 8 and is firmly connected to the hollow shaft 4 and the ring gear 5 in a materially and preferably also in a form-fitting manner.
- Figures 6 and 7 show views similar to Figure 4, wherein the ejector-side mold half 72 is omitted.
- a coaxially ring-shaped circumferential injection nozzle 79 is provided in the embodiment of FIG. 6, instead of the punctiform injection nozzles 76 of FIG. 4, a coaxially ring-shaped circumferential injection nozzle 79 is provided.
- the injection zen of the plastic melt takes place in the gap 8 axially through a circumferential ring gap. This allows the filling behavior to be adjusted.
- Pre-chamber 81 can be designed as a coaxial annular space which is connected to the intermediate space 8.
- the prechamber 81 is filled with plastic and then the intermediate space 8.
- the prechamber is then removed by machining. This allows the injection of the plastic melt to be adjusted and the filling to be optimized.
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Abstract
The present invention relates to a method for producing a gear wheel comprising a hollow shaft (4), which is connected, by a connecting element (6) encapsulated in plastic by injection moulding, to a ring gear (5) extending coaxially around the hollow shaft at a radial distance, in which method the ring gear (5) and the hollow shaft (4) are positioned in the mould cavity (73) of an injection mould (7), in an ejector-side mould half (72), which is axially closed by a nozzle-side mould half (71), and molten plastic is injected axially into the intermediate space (8) between the ring gear (5) and the hollow shaft (4), through at least one injection nozzle (77, 79) in the nozzle-side mould half (71). In order to provide a method that is less laborious and offers a broader range of application possibilities, it is proposed according to the invention that, when the injection mould (7) is closed, an axial opening (43) at the end face of the hollow shaft (4) is closed and sealed with respect to the intermediate space (8) by the nozzle-side mould half (71).
Description
Verfahren zur Herstellung eines Getrieberads für eine elektromechanische Hilfskraftlenkung Method for manufacturing a gear wheel for an electromechanical power steering system
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Getrieberads umfassend eine Hohl welle, die mit einem koaxial mit radialem Abstand umlaufenden Zahnkranz über einen im Kunststoff-Spritzguss eingespritzten Verbindungskörper verbunden ist, bei dem der Zahn kranz und die Hohlwelle im Formhohlraum einer Spritzgießform in einer auswerferseitigen Formhälfte positioniert werden, die durch eine düsenseitige Formhälfte axial geschlossen wird, und durch mindestens eine Einspritzdüse in der düsenseitigen Formhälfte schmelzflüs siger Kunststoff axial in den Zwischenraum zwischen Zahnkranz und Hohlwelle eingespritzt wird. Ein nach dem Verfahren hergestelltes Schneckenrad für eine elektromechanische Hilfs kraftlenkung ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung. The invention relates to a method for producing a gear wheel comprising a hollow shaft which is connected to a coaxially radially spaced circumferential ring gear via a connecting body injected in plastic injection molding, in which the ring gear and the hollow shaft in the mold cavity of an injection mold in an ejector-side mold half be positioned, which is axially closed by a nozzle-side mold half, and through at least one injection nozzle in the nozzle-side mold half, fusible plastic is injected axially into the space between the ring gear and the hollow shaft. A worm wheel produced by the method for an electromechanical auxiliary power steering is also the subject of the invention.
Bei elektromechanischen Hilfskraftlenkungen wird ein Hilfsdrehmoment von einem Elektro motor erzeugt, welches zur Unterstützung eines manuellen Lenkmoments über ein Getriebe in eine Lenkwelle eingekoppelt wird. Das Getriebe ist als Untersetzungsgetriebe ausgebildet und umfasst ein mit der Motorwelle gekuppeltes erstes Getriebeelement, beispielsweise eine drehfest mit der Motorwelle verbundene Schnecke, und ein damit in Getriebeeingriff stehen des Getrieberad, beispielsweise ein Schneckenrad, welches drehmomentschlüssig mit der Lenkwelle verbunden ist. In the case of electromechanical power steering systems, an auxiliary torque is generated by an electric motor, which is coupled into a steering shaft via a gearbox to support a manual steering torque. The gear is designed as a reduction gear and comprises a first gear element coupled to the motor shaft, for example a worm connected in a rotationally fixed manner to the motor shaft, and a gear wheel in gear engagement therewith, for example a worm wheel, which is connected to the steering shaft in a torque-proof manner.
Das Getrieberad weist in der gattungsgemäß zugrunde gelegten Bauform eine Nabe auf, die zumindest abschnittweise als Hohlwelle ausgebildet ist, die in dem Getriebe um eine Getrie beachse drehbar gelagert und mit der Lenkwelle drehmomentschlüssig verbindbar ist. Der Zahnkranz, der beispielsweise eine Schneckenverzahnung aufweisen kann, umgibt die Hohl welle koaxial, und ist mit dieser über einen radial dazwischen angeordneten Verbindungskör per drehfest verbunden. The gear wheel has a hub in the generically based design, which is at least partially designed as a hollow shaft which is rotatably mounted in the transmission about a gear axis and can be connected to the steering shaft in a torque-locking manner. The ring gear, which can have a worm toothing, for example, surrounds the hollow shaft coaxially and is connected to it in a rotationally fixed manner via a connecting body arranged radially in between.
Zur Optimierung der Betriebseigenschaften ist es bekannt, die Hohlwelle und den Zahnkranz aus unterschiedlichen, für die jeweiligen Beanspruchungen angepassten Materialien auszu bilden, beispielsweise die Hohlwelle aus Stahl, und den Zahnkranz aus Kunststoff oder Bunt metall, und drehfest miteinander zu verbinden. Hierzu ist es beispielsweise aus der EP 1 777439 A1 bekannt, im Kunststoff-Spritzgussverfahren einen schmelzflüssigen ther moplastischen Kunststoff zwischen Hohlwelle und Zahnkranz einzuspritzen, der nach dem
Erstarren einen mit Hohlwelle und Zahnkranz bevorzugt Stoff- und formschlüssig verbunde nen Verbindungskörper bildet. To optimize the operating properties, it is known to form trainees the hollow shaft and the ring gear from different materials adapted for the respective stresses, for example the hollow shaft made of steel, and the ring gear made of plastic or non-ferrous metal, and to connect to one another in a rotationally fixed manner. For this purpose, it is known from EP 1 777439 A1, for example, to inject a molten ther moplastic plastic between the hollow shaft and the ring gear in the plastic injection molding process, which after the Solidification forms a connecting body that is connected with the hollow shaft and the ring gear, preferably with a material and form-fitting connection.
In der EP 1 777 439 A1 wird ein Spritzgießverfahren vorgeschlagen, bei dem die Nabe und der Zahnkranz im Formhohlraum einer zweiteiligen Spritzgießform in einer auswerferseitigen Formhälfte positioniert werden, die durch die düsenseitige Formhälfte geschlossen wird, und den Verbindungskörper im Schirmanguss zu erzeugen. Dabei wird der Zwischenraum durch eine ringförmig koaxial zur Getriebeachse umlaufende Einspritzdüse in der düsenseitigen Formhälfte mit der Kunststoffschmelze gefüllt. Infolge dessen entsteht ein kegelmantelförmi ger Anguss, der von dem fertig erstarrten Verbindungskörper durch Nachbearbeitung, bei spielsweise spanend entfernt werden muss, was fertigungstechnisch aufwendig ist. Weiter hin ist es erforderlich, beim Spritzgießvorgang ein Eindringen von Kunststoffschmelze in die stirnseitige Öffnung der Hohlwelle zu vermeiden. Hierzu wird vorgeschlagen, einen Kern von der auswerferseitigen Formhälfte durch die Öffnung hindurchzutauchen, um diese auszufül len und zu schließen. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die Öffnung glatt und mit gleichblei bendem Querschnitt durch die Nabe axial durchgeht, und keine Querschnittsänderungen o- der Hinterschnitte aufweist, die eine Entformung der auswerferseitigen Formhälfte unmöglich machen würden. Dadurch wird die Anwendung prinzipiell auf eine einfache Nabengeometrie eingeschränkt. EP 1 777 439 A1 proposes an injection molding process in which the hub and the ring gear are positioned in the mold cavity of a two-part injection mold in an ejector-side mold half that is closed by the nozzle-side mold half, and the connecting body is produced in the shield connection. The intermediate space is filled with the plastic melt through an injection nozzle in the nozzle-side mold half that runs in a ring-shaped manner coaxially to the transmission axis. As a result, a kegelmantelförmi ger sprue, which has to be removed from the fully solidified connecting body by post-processing, for example by cutting, which is complex in terms of production technology. It is also necessary to prevent plastic melt from penetrating into the opening at the end of the hollow shaft during the injection molding process. To this end, it is proposed to dip a core from the ejector-side mold half through the opening in order to fill it out and close it. However, this is only possible if the opening passes axially through the hub smoothly and with a constant cross-section, and has no changes in cross-section or undercuts that would make it impossible to remove the mold half on the ejector side. This basically restricts the application to a simple hub geometry.
Außerdem ist eine toleranzarme Einpassung des Kerns erforderlich, um Eindringen von Kunststoff in den Spalt zwischen Kern und Öffnung zu vermeiden, was ebenfalls aufwendig ist. Zudem lässt sich auch durch den durchgesteckten Kern nicht verhindern, dass die Hohl welle düsenseitig außen zumindest teilweise mit Kunststoff in Kontakt kommt, der nachträg lich entfernt werden muss. In addition, a low-tolerance fit of the core is necessary in order to avoid the penetration of plastic into the gap between the core and the opening, which is also expensive. In addition, the inserted core cannot prevent the hollow shaft from coming into contact at least partially with plastic on the outside of the nozzle, which plastic has to be removed later.
Angesichts der vorangehend erläuterten Problematik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Getrieberads mit einem eingespritzten Verbin dungskörper anzugeben, welches weniger aufwendig ist und breitere Anwendungsmöglich keiten bietet. In view of the problems explained above, it is an object of the present invention to provide a method for producing a gear wheel with an injected connec tion body which is less expensive and offers broader application possibilities.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Getrieberads umfassend eine Hohlwelle, die mit ei nem koaxial mit radialem Abstand umlaufenden Zahnkranz über einen im Kunststoff-Spritz guss eingespritzten Verbindungskörper verbunden ist, bei dem der Zahnkranz und die Hohl welle im Formhohlraum einer Spritzgießform in einer auswerferseitigen Formhälfte positio niertwerden, die durch eine düsenseitige Formhälfte axial geschlossen wird, und durch min destens eine Einspritzdüse in der düsenseitigen Formhälfte schmelzflüssiger Kunststoff axial in den Zwischenraum zwischen Zahnkranz und Hohlwelle eingespritzt wird, wird erfindungs gemäß vorgeschlagen, dass bei geschlossener Spritzgießform eine stirnseitige axiale Öff nung der Hohlwelle von der düsenseitigen Formhälfte geschlossen wird und zum Zwischen raum abgedichtet wird. According to the invention, this object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous further developments emerge from the subclaims. In the method for producing a gear wheel comprising a hollow shaft, which is connected to a ring gear rotating coaxially at a radial distance via a connecting body injected in plastic injection, in which the ring gear and the hollow shaft in the mold cavity of an injection mold in an ejector-side mold half positio which is axially closed by a nozzle-side mold half, and through at least one injection nozzle in the nozzle-side mold half, molten plastic is injected axially into the space between the ring gear and the hollow shaft, it is proposed according to the invention that when the injection mold is closed, an axial opening at the end of the hollow shaft is closed by the nozzle-side mold half and sealed to the space in between.
Die Nabe wird gebildet durch eine Hohlwelle, die sich axial in Richtung der Getriebeachse erstreckt, und die eine stirnseitige axiale Öffnung aufweist, die eine axial durchgehende Durchgangsöffnung bilden kann, aber auch eine Sackbohrung sein kann, die innerhalb der Hohlwelle geschlossen sein kann. The hub is formed by a hollow shaft that extends axially in the direction of the transmission axis and that has an axial opening at the end that can form an axially continuous through opening, but can also be a blind hole that can be closed within the hollow shaft.
Die zweiteilige Spritzgießform weist eine düsenseitige und eine auswerferseitige Formhälfte auf, die zum Schließen der Spritzgießform in axialer Richtung - bezogen auf die Getriebe achse - zusammengesetzt werden, bis sie bei geschlossener Spritzgießform in der Trenn ebene gegeneinander anliegen. The two-part injection mold has a nozzle-side and an ejector-side mold half, which to close the injection mold in the axial direction - based on the transmission axis - are put together until they rest against each other in the parting plane when the injection mold is closed.
Vor dem Schließen wird in axialer Richtung die Hohlwelle, die beispielweise aus Stahl be steht, zentral in die auswerferseitige Formhälfte eingesetzt, und koaxial dazu der Zahnkranz eingelegt, der beispielsweise aus Kunststoff oder Buntmetall gebildet ist. Anschließend wird die Spritzgießform durch axiales Ansetzen der düsenseitigen Formhälfte geschlossen. In die sem geschlossenen Zustand wird durch die düsenseitige Formhälfte nicht nur der zusammen mit der auswerferseitigen Formhälfte gebildete Formhohlraum nach außen begrenzt und ge schlossen, sondern erfindungsgemäß wirkt die düsenseitige Formhälfte derart mit der Hohl welle zusammen, dass sie die düsenseitig offene axiale Öffnung dicht verschließt. Folglich ist der verbleibende Zwischenraum axial zwischen den Formflächen der düsenseitigen und der auswerferseitigen Formhälfte, und radial zwischen dem Zahnkranz und der Außenfläche der Hohlwelle begrenzt. Dadurch, dass die düsenseitige Öffnung der Hohlwelle durch die düsen seitige Formhälfte dicht verschlossen ist, ist der Innenraum der Öffnung zum Zwischenraum hin dicht geschlossen. Before closing, the hollow shaft, which is for example made of steel, is inserted centrally in the ejector-side mold half in the axial direction, and the ring gear is inserted coaxially to it, which is made, for example, of plastic or non-ferrous metal. The injection mold is then closed by axially attaching the nozzle-side mold half. In this closed state, the nozzle-side mold half not only limits the mold cavity formed together with the ejector-side mold half to the outside and closes it, but according to the invention the nozzle-side mold half cooperates with the hollow shaft in such a way that it tightly closes the axial opening that is open on the nozzle side. Consequently, the remaining space is limited axially between the mold surfaces of the nozzle-side and the ejector-side mold halves, and radially between the ring gear and the outer surface of the hollow shaft. Because the nozzle-side opening of the hollow shaft is tightly closed by the nozzle-side mold half, the interior of the opening is tightly closed towards the intermediate space.
Im nächsten Schritt wird schmelzflüssiger Kunststoff, die Kunststoffschmelze, durch eine ge eignete Einspritzdüsenanordnung durch die düsenseitige Formhälfte axial, d.h. in Richtung
der Getriebeachse, in den Zwischenraum eingespritzt. Nach dem Erstarren bildet der Kunst stoff das Verbindungsteil, welches stoffschlüssig, und zusätzlich durch in den Kunststoff ein gebettete Formschlusselemente formschlüssig mit der Hohlwelle und/oder dem Zahnkranz verbunden sein kann. Durch die erfindungsgemäße Abdichtung der Öffnung wird verhindert, dass Kunststoffschmelze in das Innere der Hohlwelle eindringt. Dadurch werden Anguss reste im Bereich der Öffnung weitgehend vermieden, und entsprechend wird in vorteilhafter Weise der Aufwand für die Nachbearbeitung verringert. In the next step, molten plastic, the plastic melt, is axially, ie in the direction of a suitable injection nozzle arrangement through the nozzle-side mold half the gear shaft, injected into the space. After solidification, the plastic forms the connecting part, which can be connected to the hollow shaft and / or the ring gear in a materially bonded manner and additionally by form-locking elements embedded in the plastic. The inventive sealing of the opening prevents plastic melt from penetrating into the interior of the hollow shaft. As a result, sprue residues in the area of the opening are largely avoided, and the expense for post-processing is correspondingly reduced in an advantageous manner.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil gegenüber dem genannten Stand der Technik mit dem durch die Öffnung von der Auswerferseite her hindurchtauchenden Kern ist, dass die Öff nung unabhängig vom Durchgangsquerschnitt, und gegebenenfalls vorliegenden Formände rungen, Querschnittsänderungen oder Hinterschnitten sicher durch die düsenseitige Form hälfte geschlossen werden kann. Falls die Öffnung durch eine Sackbohrung gebildet wird, kann sie ebenfalls einfach und sicher geschlossen werden, was im Stand der Technik nicht möglich ist. Dadurch ergeben sich erweiterte Anwendungsmöglichkeiten bezüglich der Aus gestaltung der Hohlwelle. Another significant advantage over the prior art mentioned with the core penetrating through the opening from the ejector side is that the opening can be safely closed by the nozzle-side mold half regardless of the passage cross-section and any changes in shape, changes in cross-section or undercuts. If the opening is formed by a blind hole, it can also be closed easily and safely, which is not possible in the prior art. This results in expanded application possibilities with regard to the design of the hollow shaft.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Öffnung als Durchgangsöffnung mit ei nem durch die Hohlwelle axial durchgehenden Durchgangsquerschnitt ausgebildet ist, der düsenseitig größer ist als auswerferseitig. Durch einen innen gestufte Bohrung kann bei spielsweise eine Gewichtsoptimierung realisiert werden, oder auch eine optimierte Anpas sung zur Verbindung mit einer Lenkwelle. It can be provided, for example, that the opening is designed as a through opening with a through cross section axially through the hollow shaft, which is larger on the nozzle side than on the ejector side. An internally stepped bore can be used to optimize weight, for example, or an optimized adaptation for connection to a steering shaft.
Bevorzugt weisen die düsenseitige Formhälfte und die Hohlwelle korrespondierende axiale Dichtflächen auf, die bei geschlossener Spritzgießform dicht gegeneinander anliegen. Dadurch, dass die axial wirkende Schließkraft der Spritzgießform auf die axialen Dichtflä chen wirkt, kann eine besonders sichere Abdichtung der Öffnung gegen den Zwischenraum realisiert werden. The mold half on the nozzle side and the hollow shaft preferably have corresponding axial sealing surfaces which, when the injection mold is closed, bear tightly against one another. Because the axially acting closing force of the injection mold acts on the axial sealing surfaces, a particularly reliable sealing of the opening against the intermediate space can be realized.
Zusätzlich oder alternativ können die düsenseitige Formhälfte und die Hohlwelle korrespon dierende radiale Dichtflächen aufweisen, die bei geschlossener Spritzgießform spielarm ge geneinander anliegen. Additionally or alternatively, the nozzle-side mold half and the hollow shaft can have corresponding radial sealing surfaces that rest against each other with little play when the injection mold is closed.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit ist, dass die korrespondierenden Dichtflächen an der düsenseitigen Formhälfte und der Hohlwelle zumindest abschnittweise konisch ausgebildet sind. Beispielsweise kann die Hohlwelle eine konisch zur Düsenseite zusammenlaufende Dichtfläche aufweisen, und die düsenseitige Formhälfte eine korrespondierende, dagegen
abdichtende konische oder zylindrische Öffnung. Die konischen Dichtflächen können kegel förmig, oder auch ballig oder gerundet geformt sein. Derartig konische Dichtflächen haben den Vorteil, dass die in axialer Richtung wirkende Schließkraft der Spritzgießform zur Ab dichtung genutzt werden kann. Another advantageous possibility is that the corresponding sealing surfaces on the nozzle-side mold half and the hollow shaft are at least partially conical. For example, the hollow shaft can have a sealing surface that converges conically towards the nozzle side, and the nozzle-side mold half, on the other hand, a corresponding one sealing conical or cylindrical opening. The conical sealing surfaces can be conical, or also convex or rounded. Such conical sealing surfaces have the advantage that the closing force of the injection mold acting in the axial direction can be used to seal off.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die düsenseitige Formhälfte bei geschlosse ner Spritzgießform stirnseitig dicht gegen die Hohlwelle anliegt. Beispielsweise kann am stirnseitigen Rand der Öffnung eine koaxial umlaufende axiale, radiale und/oder konische Dichtfläche ausgebildet sein, die eine korrespondierende Dichtfläche an der Innenwandung der düsenseitigen Formhälfte dicht kontaktiert. It can be provided, for example, that the nozzle-side mold half rests tightly against the hollow shaft at the end when the injection mold is closed. For example, a coaxially encircling axial, radial and / or conical sealing surface can be formed on the front edge of the opening which tightly contacts a corresponding sealing surface on the inner wall of the nozzle-side mold half.
Eine vorteilhafte Ausführung kann vorsehen, dass ein stirnseitig von dem Verbindungskörper und/oder dem Zahnkranz axial vorstehender Hohlwellenabschnitt der Hohlwelle in einer Aus nehmung der düsenseitigen Formhälfte aufgenommen wird. Die Hohlwelle kann auf einer Seite oder auf beiden Seiten einen axial vorstehenden Abschnitt aufweisen, der beispiels weise ausgestaltet sein kann mit Verbindungsmitteln zur drehmomentschlüssigen Verbin dung mit einer Lenkwelle, beispielsweise Bohrungen und/oder Wellenzapfen mit rundem o- der unrundem Querschnitt zur Realisierung von kraft- und/oder formschlüssigen Verbindun gen. Dadurch, dass ein düsenseitig axial vorstehender Hohlwellenabschnitt bei geschlosse ner Spritzgießform in die Ausnehmung der düsenseitigen Formhälfte eintaucht, kann eine einfache Anpassung an unterschiedliche Geometrien und Abmessungen des Getrieberads erfolgen. Die erfindungsgemäße Abdichtung kann im stirnseitigen Endbereich, oder auch im Verlauf des vorstehenden Hohlwellenabschnitts erfolgen. Hierzu können beispielsweise wie oben beschrieben axialen, konische und/oder radiale Dichtflächen vorgesehen sein. An advantageous embodiment can provide that a hollow shaft section of the hollow shaft protruding axially from the end face of the connecting body and / or the toothed ring is received in a recess in the nozzle-side mold half. The hollow shaft can have an axially protruding section on one side or on both sides, which, for example, can be designed with connecting means for torque-locking connec tion with a steering shaft, for example bores and / or shaft journals with a round or non-round cross-section for realizing force- and / or positive connections. Because a hollow shaft section protruding axially on the nozzle side dips into the recess of the nozzle-side mold half when the injection mold is closed, a simple adaptation to different geometries and dimensions of the gear wheel can take place. The sealing according to the invention can take place in the frontal end area or also in the course of the protruding hollow shaft section. For this purpose, for example, as described above, axial, conical and / or radial sealing surfaces can be provided.
Es kann vorteilhaft zur Durchführung des Verfahrens sein, dass eine Mehrzahl von Punkan güssen über den Umfang verteilt angeordnet ist. Die Punktangüsse weisen axial in den Zwi schenraum einmündende Einspritzdüsen auf. Für jeden Punktanguss wird durch eine Ein spritzdüse die Kunststoffschmelze in den Zwischenraum eingespritzt, wodurch eine gleich mäßige, an die Geometrie angepasste Füllung realisiert werden kann. Dadurch kann ein gleichmäßiger, spannungsarmer und hoch belastbarer Verbindungskörper erzeugt werden.It can be advantageous for carrying out the method that a plurality of Punkan casts is arranged distributed over the circumference. The point gates have injection nozzles opening axially into the intermediate space. For each point gating, the plastic melt is injected into the space through an injection nozzle, whereby a uniform filling that is adapted to the geometry can be realized. As a result, a uniform, low-tension and highly resilient connection body can be produced.
Es können drei, vier, sechs, acht, zwölf oder mehr Punktangüsse - bevorzugt gleichmäßig - über den Umfang verteilt angeordnet sein. Fertigungstechnisch haben Punktangüsse den Vorteil, dass der Angussquerschnitt, der durch den Düsenquerschnitt der Einspritzdüse ge geben ist, derart - nahezu punktförmig - gering sein kann, dass der Angusskanal beim Ent- formen durch geringe Querkräfte abreißt oder abschert. Dadurch, dass die Punktangüsse nah an der düsenseitigen axialen Oberfläche des Verbindungskörpers positioniert werden, ist
in der Regel keine mechanische Nachbearbeitung der Angüsse erforderlich, wodurch der Fertigungsaufwand gegenüber einem Schirmanguss reduziert werden kann. Three, four, six, eight, twelve or more point gates can be arranged distributed over the circumference, preferably evenly. In terms of manufacturing technology, point gates have the advantage that the sprue cross-section, which is given by the nozzle cross-section of the injection nozzle, can be so small - almost point-like - that the sprue tears off or shears off during demolding due to low transverse forces. Because the point gates are positioned close to the nozzle-side axial surface of the connecting body As a rule, no mechanical reworking of the sprues is required, which means that the manufacturing effort can be reduced compared to a shield sprue.
Um das Abtrennen des oder der Angusspunkte durch Abscheren oder Abreißen zu erzeu gen, kann in einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen sein, dass nach dem Erstarren des Kunststoffs die auswerferseitige Formhälfte von der düsenseitigen Form hälfte durch eine axial-translatorische und eine rotatorische Bewegung voneinander getrennt werden, bevorzugt überlagert als schraubenförmige Bewegung. Zum Entformen werden die beiden Formhälften entgegen der axialen Schließrichtung voneinander getrennt, wobei der Formhohlraum geöffnet wird und das fertige Getrieberad aus der auswerferseitigen Form hälfte ausgeworfen werden kann. Dadurch, dass bei der Trennung die beiden Formhälften schraubenförmig relativ zueinander bewegt werden, wirkt durch die rotatorische Bewegungs komponente auf die im Bereich der Einspritzdüsen gebildeten Angüsse eine Scherkraft in Umfangsrichtung, wodurch diese beim Entformen abgeschert bzw. abgerissen werden, und eine Nachbearbeitung entfallen kann. Es ist auch denkbar und möglich, dass die Formhälften durch ein rein axial-translatorische Bewegung voneinander getrennt werden können. In order to create the separation of the sprue point (s) by shearing or tearing off, it can be provided in an advantageous development of the method that, after the plastic has solidified, the ejector-side mold half is separated from the nozzle-side mold half by an axially translatory and a rotary movement are preferably superimposed as a helical movement. For demolding, the two mold halves are separated from each other against the axial closing direction, the mold cavity being opened and the finished gear wheel can be ejected from the ejector-side mold half. Because the two halves of the mold are moved helically relative to one another during separation, the rotational movement component exerts a shear force in the circumferential direction on the sprues formed in the area of the injection nozzles, which means that they are sheared or torn off during demolding, and reworking can be omitted. It is also conceivable and possible that the mold halves can be separated from one another by a purely axial-translational movement.
Es ist unter Umständen auch möglich, dass der Zwischenraum im Schirmanguss gefüllt wird, beispielsweise um spezielle Geometrien optimiert zu spritzen. Weiterhin ist es denkbar und möglich, dass der Zwischenraum im Ringanguss gefüllt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass der Zwischenraum mit einer gleichmäßigen Wanddicke hergestellt werden kann. Under certain circumstances it is also possible for the space in the shield gate to be filled, for example in order to inject special geometries in an optimized manner. It is also conceivable and possible for the space in the ring gate to be filled. This ensures that the space can be produced with a uniform wall thickness.
Die Erfindung umfasst weiterhin ein Schneckenrad für eine elektromechanische Hilfskraftlen kung, umfassend eine als Hohlwelle ausgebildete Nabe, die mit einem koaxial mit radialem Abstand umlaufenden Zahnkranz über einen im Kunststoff-Spritzguss eingespritzten Verbin dungskörper aus einem thermoplastischem Kunststoff verbunden ist, welches nach einem erfindungsgemäßen Verfahren wie vorangehend beschrieben hergestellt ist. Die Nabe und/o der der Zahnkranz können aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff ausge bildet sein. Es ist weiterhin denkbar und möglich, das Schneckenrad für ein Steer-by-Wire Lenksystem vorzusehen, bei welcher eine Verbindung zwischen Lenkrad und gelenkten Rä dern über elektrische Signale erfolgt.
Beschreibung der Zeichnungen The invention further comprises a worm wheel for an electromechanical auxiliary power steering, comprising a hub designed as a hollow shaft, which is connected to a ring gear that rotates coaxially at a radial distance via a connection body made of a thermoplastic material which is injected in plastic injection molding and which is connected to a method according to the invention such as is produced as described above. The hub and / or the ring gear can be made of a metallic material or a plastic. It is also conceivable and possible to provide the worm wheel for a steer-by-wire steering system in which a connection between the steering wheel and the steered wheels takes place via electrical signals. Description of the drawings
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnun gen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen: Advantageous embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Show in detail:
Figur 1 ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs in einer schematischen Darstellung, Figure 1 shows a steering system of a motor vehicle in a schematic representation,
Figur 2 ein Hilfskraftantrieb des Lenksystems gemäß Figur 1 in einer schematischenFigure 2 shows an auxiliary power drive of the steering system according to Figure 1 in a schematic
Darstellung, Depiction,
Figur 3 ein Getrieberad eines Hilfskraftantriebs in perspektivischer Ansicht, FIG. 3 shows a gear wheel of an auxiliary power drive in a perspective view,
Figur 4 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Spritzgießform, FIG. 4 shows a sectional view through an injection mold according to the invention,
Figur 5 eine schematische Darstellung des Schmelzeflusses in einer Spritzgießform gemäß Figur 4, FIG. 5 shows a schematic representation of the melt flow in an injection mold according to FIG. 4,
Figur 6 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Spritzgießform in einer zweiten Ausführung, FIG. 6 shows a sectional view through an injection mold according to the invention in a second embodiment,
Figur 7 eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Spritzgießform in einer drit ten Ausführung. FIG. 7 shows a sectional view through an injection mold according to the invention in a third embodiment.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen ver sehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. In the various figures, the same parts are always given the same reference numerals and are therefore usually only named or mentioned once.
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Kraftfahrzeuglenkung 100. Diese umfasst eine Lenkwelle 1, in die ein Fahrer über ein Lenkrad 102 ein manuelles Lenk-Drehmoment oder Lenkmoment als Lenkbefehl einbringen kann. Das Lenkmoment wird über die Lenkwelle 1 auf ein Lenkritzel 104 übertragen, welches in einem Lenkgetriebe mit einer Zahnstange 106 kämmt. Eine Drehung des Lenkritzels 104 wird darin in eine lineare Verlagerung der Zahn stange 106 umgesetzt, die dann ihrerseits über die Spurstangen 108 einen Lenkeinschlag der lenkbaren Räder 110 des Kraftfahrzeugs bewirkt.
Eine elektrische Hilfskraftunterstützung kann in Form eines eingangsseitig mit der Lenkwelle 1 gekoppelten Hilfskraftantriebs 112, eines mit dem Ritzel 104 gekoppelten Hilfskraftantriebs 114 und/oder eines mit der Zahnstange 106 gekoppelten Hilfskraftantriebs 116 vorgesehen sein. Der jeweilige Hilfskraftantrieb 112, 114 oder 116 koppelt ein Hilfsdrehmoment in die Lenkwelle 1 und/oder das Lenkritzel 104 und/oder eine Hilfskraft in die Zahnstange 106 ein, wodurch der Fahrer bei der Lenkarbeit unterstützt wird. Die drei unterschiedlichen, in der Fi gur 1 dargestellten Hilfskraftantriebe 112, 114 und 116 zeigen mögliche Positionen für deren Anordnung. FIG. 1 shows a schematic view of a motor vehicle steering system 100. This comprises a steering shaft 1 into which a driver can introduce a manual steering torque or steering torque as a steering command via a steering wheel 102. The steering torque is transmitted via the steering shaft 1 to a steering pinion 104 which meshes with a rack 106 in a steering gear. A rotation of the steering pinion 104 is converted into a linear displacement of the toothed rod 106, which in turn causes a steering angle of the steerable wheels 110 of the motor vehicle via the tie rods 108. Electrical power assistance can be provided in the form of an auxiliary power drive 112 coupled to the steering shaft 1 on the input side, an auxiliary power drive 114 coupled to the pinion 104 and / or an auxiliary power drive 116 coupled to the rack 106. The respective auxiliary power drive 112, 114 or 116 couples an auxiliary torque into the steering shaft 1 and / or the steering pinion 104 and / or an auxiliary force into the rack 106, whereby the driver is supported in the steering work. The three different auxiliary drives 112, 114 and 116 shown in FIG. 1 show possible positions for their arrangement.
Üblicherweise ist nur eine einzige der gezeigten Positionen mit einem Hilfskraftantrieb 112, 114 oder 116 belegt. Das Hilfsdrehmoment bzw. die Hilfskraft, welche zur Unterstützung des Fahrers mittels des jeweiligen Hilfskraftantriebs 112, 114 oder 116 aufgebracht werden soll, wird unter Berücksichtigung eines von einem Drehmomentsensor 118 ermittelten, vom Fah rer manuell eingebrachten Lenkmoments bestimmt. Alternativ oder in Kombination mit der Einbringung des Hilfsdrehmoments kann von einem Hilfskraftantrieb 112, 114, 116 ein zu sätzlicher Lenkwinkel in das Lenksystem 100 eingebracht werden, der sich mit dem vom Fahrer über das Lenkrad 102 aufgebrachten Lenkwinkel summiert. Usually only one of the positions shown is occupied by an auxiliary power drive 112, 114 or 116. The auxiliary torque or auxiliary force, which is to be applied to support the driver by means of the respective auxiliary power drive 112, 114 or 116, is determined taking into account a steering torque determined by a torque sensor 118 and manually introduced by the driver. Alternatively or in combination with the introduction of the auxiliary torque, an auxiliary power drive 112, 114, 116 can introduce an additional steering angle into the steering system 100, which adds up to the steering angle applied by the driver via the steering wheel 102.
Die Lenkwelle 1 weist eingangsseitig eine mit dem Lenkrad 102 verbundene Eingangswelle 10 und ausgangsseitig eine mit der Zahnstange 106 über das Lenkritzel 104 verbundene Ausgangswelle 12 auf. Die Eingangswelle 10 und die Ausgangswelle 12 sind drehelastisch über einen in der Figur 1 nicht zu erkennenden Drehstab miteinander gekoppelt. Damit führt ein von einem Fahrer über das Lenkrad 102 in die Eingangswelle 10 eingetragenes Drehmo ment immer dann zu einer Relativdrehung der Eingangswelle 10 bezüglich der Ausgangs welle 12, wenn die Ausgangswelle 12 sich nicht exakt synchron zu der Eingangswelle 10 dreht. Diese Relativdrehung zwischen Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 12 kann über einen Drehwinkelsensor gemessen werden und entsprechend aufgrund der bekannten Torsi onssteifigkeit des Drehstabes ein entsprechendes Eingangsdrehmoment relativ zur Aus gangswelle 12 bestimmt werden. Auf diese Weise wird durch die Bestimmung der Relativ drehung zwischen Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 12 der Drehmomentsensor 118 ausgebildet. Ein solcher Drehmomentsensor 118 ist prinzipiell bekannt und kann beispiels weise eine elektromagnetische Sensoranordnung, oder durch eine andere Messung der Re lativverdrehung realisiert werden. The steering shaft 1 has an input shaft 10 connected to the steering wheel 102 on the input side and an output shaft 12 connected to the rack 106 via the steering pinion 104 on the output side. The input shaft 10 and the output shaft 12 are coupled to one another in a torsionally flexible manner via a torsion bar which cannot be seen in FIG. A torque entered by a driver via the steering wheel 102 into the input shaft 10 always leads to a relative rotation of the input shaft 10 with respect to the output shaft 12 when the output shaft 12 does not rotate exactly in synchronism with the input shaft 10. This relative rotation between input shaft 10 and output shaft 12 can be measured via a rotation angle sensor and a corresponding input torque relative to output shaft 12 can be determined based on the known torsion stiffness of the torsion bar. In this way, the torque sensor 118 is formed by determining the relative rotation between input shaft 10 and output shaft 12. Such a torque sensor 118 is known in principle and can be implemented, for example, an electromagnetic sensor arrangement, or by another measurement of the relative rotation.
Entsprechend wird ein Lenkmoment, welches von dem Fahrer über das Lenkrad 102 auf die Lenkwelle 1 beziehungsweise die Eingangswelle 10 aufgebracht wird, nur dann den Eintrag eines Hilfsdrehmoments durch einen der Hilfskraftantriebe 112, 114, 116 bewirken, wenn die
Ausgangswelle 12 gegen den Drehwiderstand des Drehstabs relativ zu der Eingangswelle 10 verdreht wird. Correspondingly, a steering torque which is applied by the driver via the steering wheel 102 to the steering shaft 1 or the input shaft 10 will only bring about the input of an auxiliary torque by one of the auxiliary power drives 112, 114, 116 if the Output shaft 12 is rotated relative to the input shaft 10 against the rotational resistance of the torsion bar.
Der Drehmomentsensor 118 kann auch alternativ an der Position 118‘ angeordnet sein, wo bei dann die Durchbrechung der Lenkwelle 1 in Eingangswelle 10 und Ausgangswelle 12 und die drehelastische Kopplung über den Drehstab entsprechend an einer anderen Posi tion vorliegt, um aus der Relativverdrehung der über den Drehstab mit der Eingangswelle 10 gekoppelten Ausgangswelle 12 eine Relativdrehung und damit entsprechend ein Eingangs drehmoment und/oder ein einzubringendes Hilfsdrehmoment bestimmen zu können. The torque sensor 118 can alternatively be arranged at the position 118 ', where the opening of the steering shaft 1 in the input shaft 10 and output shaft 12 and the torsionally flexible coupling via the torsion bar is accordingly at a different posi tion in order to get out of the relative rotation of the Torsion bar with the output shaft 12 coupled to the input shaft 10 to be able to determine a relative rotation and thus correspondingly an input torque and / or an auxiliary torque to be introduced.
Die Lenkwelle 1 gemäß Figur 1 umfasst weiterhin mindestens ein kardanisches Gelenk 120, mittels welchem der Verlauf der Lenkwelle 1 im Kraftfahrzeug an die räumlichen Gegeben heiten angepasst werden kann. The steering shaft 1 according to FIG. 1 furthermore comprises at least one cardanic joint 120, by means of which the course of the steering shaft 1 in the motor vehicle can be adapted to the spatial conditions.
In Figur 2 ist beispielhaft ein elektromechanischer Hilfsmomentantrieb 2 dargestellt, der als ein Hilfskraftantrieb 112 oder 114 eingesetzt werden kann zur Einkopplung eines Hilfsmo ments in die Lenkwelle 1. In FIG. 2, an electromechanical auxiliary torque drive 2 is shown as an example, which can be used as an auxiliary power drive 112 or 114 for coupling an auxiliary torque into the steering shaft 1.
Der Hilfsmomentantrieb 2 weist ein Getriebe 21 auf, welches eine Schnecke 22 aufweist, die mit einem als Schneckenrad ausgebildeten Getrieberad 3 in Getriebeeingriff steht. The auxiliary torque drive 2 has a gear 21 which has a worm 22 which is in gear engagement with a gear wheel 3 designed as a worm wheel.
Das Getrieberad 3 ist mit der Lenkwelle 1 drehfest verbunden, und mit diesem um die Getrie beachse L, welche hier identisch ist mit der Längsachse der Lenkwelle 1, drehbar in dem Getriebe 21 gelagert. The gear wheel 3 is rotatably connected to the steering shaft 1, and with this beachse L, which is identical to the longitudinal axis of the steering shaft 1, rotatably mounted in the gearbox 21 about the gearbox.
Die Schnecke 22 ist mit der Motorwelle 23 eines Elektromotors 24 gekuppelt, und von die sem drehend antreibbar, wobei durch den Getriebeeingriff das Getrieberad 3 um die Getrie beachse L in Drehung versetzt wird. The worm 22 is coupled to the motor shaft 23 of an electric motor 24 and can be driven in rotation by the sem, the gear wheel 3 being set in rotation about the gear axis L by the gear engagement.
Das Getrieberad 3 ist in Figur 3 separat perspektivisch dargestellt. Es weist eine als Hohl welle 4 ausgebildete Nabe auf, die koaxial zur Getriebeachse L von einem Zahnkranz 5 um geben ist. Die Hohlwelle 4 ist über einen im Kunststoff-Spritzguss in den radialen Zwischen raum eingespritzten Verbindungskörper 6 aus thermoplastischem Kunststoff mit dem Zahn kranz 5 fest verbunden. The gear wheel 3 is shown separately in perspective in FIG. It has a hub designed as a hollow shaft 4, which is coaxial to the transmission axis L of a ring gear 5 to give. The hollow shaft 4 is firmly connected to the ring gear 5 via a connecting body 6 made of thermoplastic material and injected into the radial intermediate space by plastic injection molding.
Die Hohlwelle 4 weist einen stirnseitig axial vorstehenden ersten Hohlwellenabschnitt 41 auf, und einen sich von der anderen Seite axial erstreckenden Hohlwellenansatz 42. Zwischen
den Hohlwellenabschnitten 41, 42 ist ein Einlegeteil 400 vorgesehen. Das Einlegeteil 400 ist einstückig mit der Nabe 4 ausgebildet. Eine stirnseitig des Hohlwellenabschnitts 41 offene Öffnung 43 geht als Durchgangsbohrung durch die gesamte Hohlwelle 4 hindurch, wie in dem in Figur 4 gezeigten Längsschnitt entlang der Getriebeachse L erkennbar ist. Dem ist entnehmbar, dass der Öffnungsquerschnitt der Öffnung 43 über die Länge gestuft ist, wobei der Innendurchmesser D im Hohlwellenabschnitt 41 größer ist als im Hohlwellenansatz 42. The hollow shaft 4 has a first hollow shaft section 41 protruding axially on the end face, and a hollow shaft extension 42 extending axially from the other side. Between an insert 400 is provided for the hollow shaft sections 41, 42. The insert 400 is formed in one piece with the hub 4. An opening 43 open at the end of the hollow shaft section 41 extends as a through-hole through the entire hollow shaft 4, as can be seen in the longitudinal section along the transmission axis L shown in FIG. It can be seen from this that the opening cross section of the opening 43 is stepped over the length, the inner diameter D in the hollow shaft section 41 being larger than in the hollow shaft extension 42.
Figur 4 zeigt das Getrieberad 3 in einem Längsschnitt während der Fertigung in einer zwei teiligen Spritzgießform 7, die eine auf der Düsenseite - in der Zeichnung links - angeordnete düsenseitige Formhälfte 71 , und eine auf der Auswerferseite - in der Zeichnung rechts - an geordnete auswerferseitige Formhälfte 72 aufweist. In dem gezeigten geschlossenen Zu stand liegen die Formhälften 71 und 71 in der Trennebene T gegeneinander an. Figure 4 shows the gear wheel 3 in a longitudinal section during manufacture in a two-part injection mold 7, which has a nozzle-side mold half 71 arranged on the nozzle side - on the left in the drawing - and an ejector-side mold half arranged on the ejector side - on the right in the drawing 72 has. In the closed stand shown, the mold halves 71 and 71 are in the parting plane T against each other.
Die Formhälften 71 und 72 umschließen einen Formhohlraum 73, der im gezeigten Beispiel überwiegend in der auswerferseitigen Formhälfte 72 ausgebildet ist. The mold halves 71 and 72 enclose a mold cavity 73 which, in the example shown, is predominantly formed in the mold half 72 on the ejector side.
Zur Fertigung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der separat bereitgestellte Zahnkranz 5 und die Hohlwelle 4, insbesondere im Bereich des Einlegeteils 400, in dem Formhohlraum 73 der auswerferseitigen Formhälfte 72, wie gezeigt, positioniert. Anschlie ßend wird die düsenseitige Formhälfte 71 axial, d.h. in Richtung der Getriebeachse L mit der auswerferseitigen Formhälfte 72 in der Trennebene T zusammengesetzt, wobei der Form hohlraum 73 mit der Schließkraft F geschlossen wird, wie in Figur 4 mit den Pfeilen einge zeichnet. Dabei verbleibt radial zwischen der Hohlwelle 4 und dem Zahnkranz 5 ein Zwi schenraum 8, dessen Querschnitt mit dem Verbindungskörper 6 korrespondiert. For production according to the method according to the invention, the separately provided ring gear 5 and the hollow shaft 4, in particular in the area of the insert 400, are positioned in the mold cavity 73 of the mold half 72 on the ejector side, as shown. Subsequently, the nozzle-side mold half 71 is assembled axially, i.e. in the direction of the gear axis L, with the ejector-side mold half 72 in the parting plane T, the mold cavity 73 being closed with the closing force F, as shown in Figure 4 with the arrows. In this case, an inter mediate space 8 remains radially between the hollow shaft 4 and the ring gear 5, the cross section of which corresponds to the connecting body 6.
Bei geschlossener Spritzgießform 7 taucht der nun zur Düsenseite hin vorstehende Hohlwel lenabschnitt 41 in eine Ausnehmung 74 in der düsenseitigen Formhälfte 71 ein. Dabei liegt eine stirnseitig an dem Hohlwellenabschnitt 41 angeordnete axiale Dichtfläche 44 dicht an der düsenseitigen Formhälfte 71 gegen eine korrespondierende axiale Dichtfläche 75 an, die hier am Grund der Ausnehmung 74 angeordnet ist. Dadurch ist der Zwischenraum 8 gegen die Öffnung 43 abgedichtet. Die Dichtflächen 44,76 können weiterhin in einem Bereich des Formhohlraums 73 vorgesehen sein, in welchem das Einlegeteil 400 und die düsenseitigen Formhälfte 71 und die auswerferseitigen Formhälfte 72 angrenzen. When the injection mold 7 is closed, the hollow shaft section 41 now protruding towards the nozzle side dips into a recess 74 in the mold half 71 on the nozzle side. In this case, an axial sealing surface 44 arranged at the end of the hollow shaft section 41 lies tightly against the nozzle-side mold half 71 against a corresponding axial sealing surface 75, which is arranged here at the base of the recess 74. As a result, the intermediate space 8 is sealed off from the opening 43. The sealing surfaces 44, 76 can furthermore be provided in a region of the mold cavity 73 in which the insert 400 and the nozzle-side mold half 71 and the ejector-side mold half 72 adjoin.
Die düsenseitige Formhälfte 71 weist eine Mehrzahl von Einspritzdüsen 76 auf, die - bevor zugt gleichmäßig - über den Umfang verteilt axial in den Zwischenraum 8 einmünden, zur Bildung von Punktangüssen. Die Einspritzdüsen 76 können über sternförmig oder über den
gesamten Umfang angeordnete Verteilerkanäle 77 von einem zentralen Speisekanal 78 mit Kunststoffschmelze beaufschlagt werden. The nozzle-side mold half 71 has a plurality of injection nozzles 76 which - before given evenly - open axially distributed over the circumference into the intermediate space 8, to form point gates. The injection nozzles 76 can be star-shaped or over the Distributor channels 77 arranged over the entire circumference are acted upon by a central feed channel 78 with plastic melt.
Beim eigentlichen Spritzgießvorgang wird flüssige Kunststoffschmelze durch den Speiseka nal 78, die Verteilerkanäle 77 und die Einspritzdüsen 76 in den Zwischenraum 8 eingespritzt, wie schematisch in Figur 5 dargestellt ist. Nach dem Erstarren bildet der Kunststoff den Kunststoffkörper 6, der den Zwischenraum 8 im Wesentlichen ausfüllt, und mit der Hohlwelle 4 und dem Zahnkranz 5 stoffschlüssig und bevorzugt auch formschlüssig fest verbunden ist. During the actual injection molding process, liquid plastic melt is injected through the feed channel 78, the distribution channels 77 and the injection nozzles 76 into the space 8, as is shown schematically in FIG. After solidification, the plastic forms the plastic body 6, which essentially fills the gap 8 and is firmly connected to the hollow shaft 4 and the ring gear 5 in a materially and preferably also in a form-fitting manner.
Durch die Einspritzdüsen 76 werden über den düsenseitigen axialen Umfang des Verbin dungskörpers Punktangüsse mit relativ kleinem Querschnitt gebildet. Zum Entformen wird die düsenseitige Formhälfte 71 entgegen der Schließkraft F entlang der Getriebeachse L axial von der auswerferseitigen Formhälfte 72 entfernt, wobei sie gleichzeitig um die Getrie beachse L rotiert wird, so dass eine Art schraubenförmige Bewegung erfolgt. Dadurch wer den die Punktangüsse im Bereich der Einspritzdüsen 76 an der axialen Stirnseite des Ver bindungskörpers abgeschert. Eine weitere Nachbearbeitung ist nicht erforderlich. Through the injection nozzles 76 point gates with a relatively small cross section are formed over the nozzle-side axial circumference of the connec tion body. For demolding, the nozzle-side mold half 71 is axially removed from the ejector-side mold half 72 against the closing force F along the gear axis L, while at the same time it is rotated around the gear axis L so that a kind of helical movement occurs. As a result, who sheared the point gates in the area of the injection nozzles 76 on the axial end face of the connecting body. No further post-processing is required.
Figur 6 und 7 zeigen ähnliche Ansichten wie Figur 4, wobei die auswerferseitige Form hälfte 72 weggelassen ist. Figures 6 and 7 show views similar to Figure 4, wherein the ejector-side mold half 72 is omitted.
In der Ausführung von Figur 6 ist anstelle der punktförmigen Einspritzdüsen 76 von Figur 4 eine koaxial ringförmig umlaufende Einspritzdüse 79 vorgesehen. Dabei erfolgt das Einsprit zen der Kunststoffschmelze in den Zwischenraum 8 axial durch einen umlaufenden Ring spalt. Dadurch kann das Füllverhalten angepasst werden. In the embodiment of FIG. 6, instead of the punctiform injection nozzles 76 of FIG. 4, a coaxially ring-shaped circumferential injection nozzle 79 is provided. The injection zen of the plastic melt takes place in the gap 8 axially through a circumferential ring gap. This allows the filling behavior to be adjusted.
Bei der in Figur 7 gezeigten Ausführung ist, ähnlich wie in Figur 4, eine Mehrzahl von über den Umfang verteilten Einspritzdüsen 76 vorgesehen, die jedoch nicht unmittelbar als Punk tangüsse in den Zwischenraum 8 einmünden, sondern in eine axial davor ausgebildete Vor kammer 81. Diese Vorkammer 81 kann als koaxialer Ringraum ausgebildet sein, der mit dem Zwischenraum 8 verbunden ist. Dabei wird zunächst die Vorkammer 81 mit Kunststoff gefüllt und anschließend der Zwischenraum 8. Die Vorkammer wird abschließend zerspanend ent fernt. Dadurch kann das Einspritzen der Kunststoffschmelze angepasst und die Füllung opti miert werden.
Bezugszeichenliste In the embodiment shown in FIG. 7, similar to FIG. 4, a plurality of injection nozzles 76 distributed over the circumference is provided which, however, do not open directly into the intermediate space 8 as punctiform tangusses, but into a pre-chamber 81 formed axially in front of it Pre-chamber 81 can be designed as a coaxial annular space which is connected to the intermediate space 8. First, the prechamber 81 is filled with plastic and then the intermediate space 8. The prechamber is then removed by machining. This allows the injection of the plastic melt to be adjusted and the filling to be optimized. List of reference symbols
1 Lenkwelle 1 steering shaft
10 Eingangswelle 10 input shaft
100 Kraftfahrzeuglenkung 100 motor vehicle steering
102 Lenkrad 102 steering wheel
104 Lenkritzel 104 steering pinion
106 Zahnstange 106 rack
108 Spurstangen 108 tie rods
110 Rad 110 wheel
112,114,116 Hilfskraftantrieb 118 Drehmomentsensor 112,114,116 auxiliary power drive 118 torque sensor
12 Ausgangswelle 12 output shaft
120 Gelenk 120 joint
2 Hilfsmomentantrieb 2 auxiliary torque drive
21 Getriebe 21 transmission
22 Schnecke 22 snail
23 Motorwelle 23 motor shaft
24 Elektromotor 24 electric motor
4 Hohlwelle 4 hollow shaft
41 Hohlwellenabschnitt 41 hollow shaft section
42 Hohlwellenansatz 42 Hollow shaft attachment
43 Öffnung 43 opening
44 Dichtfläche 44 sealing surface
5 Zahnkranz 5 ring gear
6 Verbindungskörper 6 connecting body
7 Spritzgießform 71, 72 Formhälfte 7 injection mold 71, 72 mold half
73 Formhohlraum 73 mold cavity
74 Ausnehmung 74 recess
75 Dichtfläche 75 sealing surface
76 Einspritzdüsen (Punktangüsse)76 injection nozzles (point gates)
77, 79 Einspritzdüse 77, 79 injector
8 Zwischenraum 8 space
81 Vorkammer 81 antechamber
L Getriebeachse L gear axis
T Trennebene T parting line
F Schlließkraft F closing force
D, d Durchmesser
D, d diameter
Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Getrieberads umfassend eine Hohlwelle (4), die mit einem koaxial mit radialem Abstand umlaufenden Zahnkranz (5) über einen im Kunst stoff-Spritzguss eingespritzten Verbindungskörper (6) verbunden ist, bei dem der Zahnkranz (5) und die Hohlwelle (4) im Formhohlraum (73) einer Spritzgießform (7) in einer auswerferseitigen Formhälfte (72) positioniert werden, die durch eine düsensei tige Formhälfte (71) axial geschlossen wird, und durch mindestens eine Einspritzdüse (77,79) in der düsenseitigen Formhälfte (71) schmelzflüssiger Kunststoff axial in den Zwischenraum (8) zwischen Zahnkranz (5) und Hohlwelle (4) eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossener Spritzgießform (7) eine stirnseitige axiale Öffnung (43) der Hohlwelle (4) von der düsenseitigen Formhälfte (71) geschlossen wird und zum Zwi schenraum (8) abgedichtet wird. 1. A method for producing a gear wheel comprising a hollow shaft (4) which is connected to a coaxially radial spaced circumferential ring gear (5) via a plastic injection-molded connecting body (6), in which the ring gear (5) and the Hollow shaft (4) in the mold cavity (73) of an injection mold (7) are positioned in an ejector-side mold half (72), which is axially closed by a nozzle-side mold half (71), and by at least one injection nozzle (77,79) in the nozzle-side Mold half (71) of molten plastic is injected axially into the space (8) between the ring gear (5) and the hollow shaft (4), characterized in that when the injection mold (7) is closed, an axial opening (43) at the end of the hollow shaft (4) is separated from the nozzle-side mold half (71) is closed and the intermediate space (8) is sealed.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die düsenseitige Form hälfte (71) und die Hohlwelle (4) korrespondierende axiale, radiale und/oder konische Dichtflächen (44) aufweisen, die bei geschlossener Spritzgießform (7) dicht gegenei nander anliegen. 2. The method according to claim 1, characterized in that the nozzle-side mold half (71) and the hollow shaft (4) have corresponding axial, radial and / or conical sealing surfaces (44) which rest tightly against each other when the injection mold (7) is closed.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die düsenseitige Form hälfte (71) bei geschlossener Spritzgießform (7) stirnseitig dicht gegen die Hohlwelle (4) anliegt. 3. The method according to claim 2, characterized in that the nozzle-side mold half (71) rests tightly against the hollow shaft (4) at the end when the injection mold (7) is closed.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein stirnseitig von dem Verbindungskörper (6) und/oder dem Zahnkranz (5) axial vorstehender Hohlwellenabschnitt (41) der Hohlwelle (4) in einer Ausnehmung (74) der düsenseitigen Formhälfte (71) aufgenommen wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that an end face of the connecting body (6) and / or the ring gear (5) axially protruding hollow shaft section (41) of the hollow shaft (4) in a recess (74) of the nozzle-side mold half ( 71) is recorded.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (43) als Durchgangsöffnung mit einem Durchgangsquerschnitt aus gebildet ist, der düsenseitig größer ist als auswerferseitig. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the opening (43) is formed as a passage opening with a passage cross section which is larger on the nozzle side than on the ejector side.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Punktangüssen (76) über den Umfang verteilt angeordnet ist.
6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a plurality of point gates (76) is arranged distributed over the circumference.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erstarren des Kunststoffs die auswerferseitige Formhälfte (72) von der düsenseitigen Formhälfte (71) durch eine axial-translatorische und eine rotatori sche Bewegung voneinander getrennt werden, bevorzugt überlagert als schrauben- förmige Bewegung. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after the solidification of the plastic, the ejector-side mold half (72) from the nozzle-side mold half (71) are separated from each other by an axial-translational and a rotational movement, preferably superimposed as a screw shaped movement.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (8) im Schirmanguss gefüllt wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the intermediate space (8) is filled in the screen gate.
9. Schneckenrad (3) für eine elektromechanische Hilfskraftlenkung, umfassend eine als9. worm wheel (3) for an electromechanical power steering, comprising an as
Hohlwelle (4) ausgebildete Nabe, die mit einem koaxial mit radialem Abstand umlau fenden Zahnkranz (5) über einen im Kunststoff-Spritzguss eingespritzten Verbin dungskörper (6) aus einem thermoplastischem Kunststoff verbunden ist, dadurch ge kennzeichnet, dass es nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist. Hollow shaft (4) formed hub, which is connected to a coaxially radial distance umlau Fenden ring gear (5) via a plastic injection-molded connec tion body (6) made of a thermoplastic material, characterized in that it is according to a method according to a of claims 1 to 8 is made.
10. Schneckenrad (3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (4) und/oder der Zahnkranz () aus einem metallischem Werkstoff gebildet sind. 10. worm wheel (3) according to claim 9, characterized in that the hub (4) and / or the ring gear () are formed from a metallic material.
11. Schneckenrad (3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (4) und/oder der Zahnkranz (5) aus einem Kunststoff gebildet sind.
11. worm wheel (3) according to claim 9, characterized in that the hub (4) and / or the ring gear (5) are formed from a plastic.
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US20070087617A1 (en) | 2005-10-19 | 2007-04-19 | Stephan Oberle | Gearwheel and method for manufacturing a gearwheel |
DE102006030097B3 (en) * | 2006-06-28 | 2008-02-14 | Zf Friedrichshafen Ag | screw gear |
JP5008197B2 (en) * | 2007-12-27 | 2012-08-22 | 株式会社エンプラス | Injection molding resin gear molding method and injection molding resin gear |
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DE102014115804B4 (en) * | 2014-10-30 | 2017-03-02 | Thyssenkrupp Ag | Worm wheel for an electromechanical power steering system |
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