用于两组件或多组件齿轮的齿圈载体部件以及齿轮的制作方法

本发明涉及一种用于两组件或多组件齿轮的齿圈载体部件。另外，本发明涉及一种具有这种齿圈载体部件的两组件或多组件齿轮。

背景技术：

多组件齿轮例如在ep2899430a1中作了描述，其特征在于，其由至少两种不同材料制成。例如，形成齿圈的齿圈载体部件可以由第一材料制成，而齿轮的其余部分由第二材料制成。两组件或多组件齿轮的这种设计的优点之一是，可以根据在齿轮位置处占主导的负载来选择材料。具有齿圈的齿圈载体部件承受高的磨损和/或高的力，而通常必须被捕获的高的转矩和倾斜力矩作用到连接到齿圈载体部件上的与该齿圈载体部件连接的部件上，该部件在以下称为连接部件。因此，两组件齿轮可以例如由第一塑料和第二塑料制成，其中，第一塑料应用于齿圈载体部件，并且第二塑料应用于连接部件。可以为第一塑料选择特别耐磨的塑料，而第二塑料可以是自增强塑料，其也可以是纤维增强的。例如，在三组件齿轮的情况下，毂可以由嵌入部件形成，该嵌入部件可以由金属制成。

在两组件或多组件齿轮的情况下必须确保的是，齿圈载体部件和连接部件即使在高转矩下也不会相对彼此滑动。如果齿轮具有嵌入部件，则该嵌入部件也不应相对于连接部件滑动。因此，例如从us2014/007724a1中已知，齿圈载体部件和嵌入部件设置有凸起部和凹陷部，连接部件在圆周方向上与这些凸起部和凹陷部以形状配合的方式配合，由此可以抵消滑动。

两组件或多组件齿轮越来越普遍地通过注塑来制成，当两组件或多组件齿轮完全或部分地由塑料制成时，情况尤其如此。在us2014/007724a1中示出了两种常用的注塑方法，即，一方面是伞形浇口方法，另一方面是点状浇口方法。使用这两种方法可以将齿圈载体部件注塑。由于齿圈载体部件的凸起部和凹陷部，所使用的且在注塑时的液态材料的流动路径在注塑到注塑模具中时是不利的，因为该材料到达注塑模具内的某些位置与相邻位置相比明显晚。结果，构成溢流通道并且材料的冷却时间比相邻位置的冷却时间晚。因此，制成的齿圈载体部件具有不均匀性，由此具有这种齿圈载体部件的齿轮的最大承载能力受到限制。

技术实现要素：

本发明的实施方式的目的是提供一种齿圈载体部件，该齿圈载体部件可以如此制成，使得该齿圈载体部件具有更少的不均匀性并因此与已知的和可比较的齿圈载体部件相比可承载能力更高。此外，本发明的设计方案所基于的目的是提出一种具有可承载能力更高的齿圈载体部件的两组件或多组件齿轮。

该目的使用在权利要求1和13中指定的特征来实现。有利的实施方式是从属权利要求的主题。

本发明的一个实施方式涉及一种用于两组件或多组件齿轮的齿圈载体部件，其中，

－所述齿圈载体部件具有：

在圆周方向上围绕旋转轴线绕转的环形部段；

在径向外部布置在所述环形部段上的齿圈；以及

从所述环形部段径向向内延伸的延续部，所述延续部具有径向内自由端部，或者

－所述齿圈载体部件具有：

在圆周方向上围绕旋转轴线绕转的环形部段；

在径向内部布置在所述环形部段上的齿圈；以及

从所述环形部段径向向外延伸的延续部，所述延续部具有径向外自由端部，

－所述延续部在其径向内自由端部处或在其径向外自由端部处具有第一宽度，并且在其相对端部处，在向所述环形部段的过渡部处具有第二宽度，

－所述第一宽度小于所述第二宽度，

－所述延续部连续地或以部段的方式连续地从所述第一宽度变宽到所述第二宽度，以及

－在所述延续部上布置有多个大致沿所述旋转轴线延伸的凸起部。

如果存在两个或更多个凸起部，则这些凸起部彼此间隔开地布置。如果仅存在一个凸起部，则该凸起部是不绕转的，因为否则不提供在齿圈载体部件和连接部件之间在圆周方向上的形状配合。

齿圈载体部件可以划分成环形部段和延续部，其中，该环形部段和延续部是实质相关的。在此方面，主要设想这种划分。延续部从环形部段开始并且具有自由端部。延续部在自由端部处具有第一宽度，而延续部以第二宽度过渡到环形部段。第一宽度和第二宽度涉及通过旋转轴线伸展的平面。延续部从第一宽度连续或以部段的方式连续地变宽到第二宽度。“连续地的”应理解为延续部不具有这样的部段，在该部段中，延续部的宽度从自由端部开始减小。“以部段的方式连续地”应理解为延续部也具有这样的部段，在该部段中，延伸部分的宽度保持相同。但是在该情况下，延续部也不具有这样的部段，在该部段中，宽度减小。另外，“连续地”和“以部段的方式连续地”应理解为延续部的宽度不会突然改变。在这一点上应注意的是，这些实施方案仅适用于延续部的宽度，而不适用于与延续部分开考虑但与延续部实质相关的凸起部。

由于根据本发明的延续部的设计，对于在注射时的液态材料产生流动路径，该流动路径导致注塑模具的填充与在例如从us2014/007724a1已知的齿圈载体部件的情况相比明显更均匀。结果，减少了溢流通道的构成，并且提高了根据本发明的齿圈载体部件的均匀性。与已知的、可比较的齿圈载体部件相比，根据本发明的齿圈载体部件的承载能力得到提高。

根据另一个实施方式，在所述延续部上布置有多个第一凸起部和多个第二凸起部，其中，所述第一凸起部从所述延续部的第一轴向表面开始，并且所述第二凸起部从所述延续部的第二轴向表面开始。如开头所述，在两组件或多组件齿轮的情况下应注意的是，所涉及的齿轮的部件，例如齿圈载体部件，在运行期间不会相对于与其连接的连接部件滑动。凸起部提供在圆周方向上与连接部件的形状配合，由此降低了滑动的风险。凸起部的数量越多，滑动的风险就越低。在该实施方式中，凸起部从延续部沿旋转轴线的两个方向开始，使得凸起部的数量增加。另外，延续部可以在该实施方式中相对于通过旋转轴线伸展的平面在凸起部的区域中对称地设计，其中，对称平面垂直于旋转轴线伸展。由此也使材料在注塑时的流动路径均匀化，从而可以以提高的均匀性来制造齿圈载体部件，如所提到的，这表现为提高的承载能力。凸起部彼此间隔开地布置。在两个凸起部之间可触及两个轴向表面。

在另一个实施方式中，所述第一凸起部和所述第二凸起部在圆周方向上彼此错开地布置。这可以避免材料积聚，这也使得齿圈载体部件的均匀性得到提高。

在一个改进的实施方式中，多个径向内凸起部和多个径向外凸起部从所述第一轴向表面和/或从所述第二轴向表面开始。从自由端部朝环形部件开始，存在两个彼此径向间隔开地布置的凸起部，由此凸起部的数量总体上增加，并且可以减少齿圈载体部件相对于连接部件滑动的风险。也能够在通过旋转轴线伸展的平面内设置多于两个的径向彼此间隔开地布置的凸起部，由此可以进一步增加凸起部的数量。

在另一个实施方式中，大致沿纵向轴线延伸的两个或更多个变宽部可以布置在所述凸起部内。原则上，凸起部的横截面面积越大，齿圈载体部件相对于连接部件滑动的风险就越强烈地减少。不过，在横截面积特别大的情况下，会在凸起部内再次构成溢流通道，出于上述原因应避免这种情况。利用凸起部内的变宽部，一方面可以减少溢流通道的构成，另一方面可以实现大的横截面积。

一个改进的实施方式的特征在于，所述凸起部具有梯形横截面。已经证实，在使用具有梯形横截面的凸起部时，可以以高的均匀性制造齿圈载体部件。

根据另一个实施方式，所述凸起部具有端面和/或另外的端面，所述端面和/或所述另外的端面平行于垂直于所述旋转轴线伸展的平面伸展。在本设计方案中，也可以以高的均匀性制造齿圈载体部件。

另一个实施方式的特征在于，

－所述第一轴向表面和/或所述第二轴向表面与垂直于所述旋转轴线伸展的平面围成轴向表面角，以及

－所述凸起部各自具有至少一个端面，所述端面与垂直于所述旋转轴线伸展的平面围成端面角，以及

－所述端面角大于或等于所述轴向表面角。

在本设计方案中，也可以以高的均匀性制造齿圈载体部件。

根据一个改进的实施方式，所述凸起部具有另外的端面，所述另外的端面

－平行于垂直于所述旋转轴线伸展的平面伸展，或者

－与垂直于所述旋转轴线伸展的平面围成另外的端面角。

在本设计方案中，也可以以高的均匀性制造齿圈载体部件。

根据另一个实施方式，所述凸起部具有外径向表面和内径向表面，其中，所述外径向表面和/或所述内径向表面平行于所述旋转轴线伸展。由此可以将材料均匀地引入到注塑模具中，从而可以实现齿圈载体部件的高的均匀性。

在一个改进的实施方式中，所述凸起部以拱曲的过渡表面过渡到所述延续部。拱曲的过渡表面的使用也使流动路径均匀化，这又带来齿圈载体部件的高的均匀性。

根据一个改进的实施方式，所述轴向表面、所述端面、所述另外的端面、所述外径向表面和/或所述内径向表面是拱曲的。利用拱曲可以有针对性地如此调节流动路径，使得注塑模具的均匀填充得以实现，这又带来提高的均匀性。

本发明的一个设计方案涉及一种两组件或多组件齿轮，其包括：

－根据前述权利要求中任一项所述的齿圈载体部件；和

－与所述齿圈载体部件形状配合地连接的连接部件，其中，所述连接部件包围所述延续部。

可以使用根据本发明的两组件或多组件齿轮实现的技术效果和优点对应于针对本发明的齿圈载体部件所讨论的技术效果和优点。总之，应指出的是，由于根据本发明的延续部的设计而对于在注塑时的液态材料产生一种流动路径，该流动路径使得注塑模具的填充与例如从us2014/007724a1已知的齿圈载体部件的情况相比明显更均匀。结果，减少了溢流通道的构成，并且提高了根据本发明的齿圈载体部件的均匀性。根据本发明的两组件或多组件齿轮的承载能力与已知的、可比较的两组件或多组件齿轮相比得到提高。这些技术效果和优点尤其是当齿圈载体部件由第一塑料制成并且连接部件由第二塑料制成时发挥作用。第一塑料可以是高性能热塑性塑料或技术热塑性塑料，而第二塑料可以是高性能热塑性塑料、技术热塑性塑料或热固性塑料。提出的是，以纤维增强的方式实施制成连接部件所用的第二塑料，以实现特别高的轴向刚度，这尤其是斜齿部的情况下力求实现的。

一个改进的设计方案的特征在于，所述两组件或多组件齿轮设计为圆柱齿轮、螺旋齿轮或蜗轮，其中，所述齿圈载体部件具有：

－在圆周方向上围绕旋转轴线绕转的环形部段；

－在径向外部布置在所述环形部段上的齿圈；以及

－从所述环形部段径向向内延伸的延续部，所述延续部具有径向内自由端部。

在该设计方案中，两组件或多组件齿轮设计为圆柱齿轮，其可以用于许多应用中，尤其是在广泛普及的圆柱齿轮传动装置中。但是，根据本发明的两组件或多组件齿轮的设计方案不限于圆柱齿轮。根据本发明的两组件或多组件齿轮也可以构成为螺旋齿轮或蜗轮，从而该两组件或多组件齿轮可以用在螺旋齿轮传动装置或蜗轮传动装置中。螺旋齿轮传动装置和蜗轮传动装置例如用在转向系统(eps，“electrcpowersteering”(“电动助力转向”))的机电驱动器中。

根据一个改进的设计方案，所述两组件或多组件齿轮包括嵌入部件，所述嵌入部件与所述连接部件连接并且由所述连接部件包围。嵌入部件可以用于构成轴毂连接。

尽管齿圈载体部件和连接部件如上所述可以由第一塑料或第二塑料制成，然而为了构成承载能力高的轴毂连接而提出用金属制成嵌入部件。

根据另一个设计方案，所述两组件或多组件齿轮设计为环形齿轮，其中，所述齿圈载体部件具有：

－在圆周方向上围绕旋转轴线绕转的环形部段；

－在径向内部布置在所述环形部段上的齿圈；以及

－从所述环形部段径向向外延伸的延续部，所述延续部具有径向外自由端部。

在该设计方案中，齿轮尤其是可以用于行星齿轮传动装置中。

附图说明

下面参考附图更详细地说明本发明的示例性实施方式。在附图中：

图1以剖视图示出了根据本发明的齿圈载体部件的第一实施例；

图2以剖视图示出了根据本发明的齿圈载体部件的第二实施例；

图3以剖视图示出了根据本发明的齿圈载体部件的第三实施例；

图4以剖视图示出了根据本发明的齿圈载体部件的第四实施例；

图5以剖视图示出了根据本发明的齿圈载体部件的第五实施例；

图6以剖视图示出了根据本发明的齿圈载体部件的第六实施例；

图7以剖视图示出了根据本发明的齿圈载体部件的第七实施例；

图8以剖视图示出了根据本发明的齿圈载体部件的第八实施例；

图9示出了根据本发明的设计为环形齿轮的两组件齿轮的原理性剖视图；以及

图10示出了根据本发明的设计为圆柱齿轮的多组件齿轮的侧视图。

具体实施方式

在图1至图8中分别以剖视图示出了根据本发明的齿圈载体部件10的各种实施例，改齿圈载体部件10可以应用于两组件齿轮42或多组件齿轮50(见图9和图10)。两组件或多组件齿轮42、50同心于旋转轴线d布置，两组件或多组件齿轮42、50可以根据设计围绕该旋转轴线d旋转。图1至图8的剖视图的剖切面通过旋转轴线d伸展。仅示出了齿圈载体部件10的半截面。

根据本发明的根据图1所示的第一实施例的齿圈载体部件101包括环形部段12，该环形部段12在圆周方向上呈环状围绕旋转轴线d伸展。环形部段12在径向外部形成齿圈14，齿圈载体部件10或设置有齿圈载体部件10的两组件或多组件齿轮42、50可以利用该齿圈14与此处未示出的齿轮啮合。根据设计，两组件或多组件齿轮42、50可以构成为圆柱齿轮、螺旋齿轮或蜗轮，并且可以与相应设计的齿轮啮合。

根据本发明的齿圈载体部件101还具有延续部16，该延续部16从环形部段12开始径向向内朝旋转轴线d延伸并形成径向内自由端部18。在向环形部段12的过渡部处，延续部16具有第二宽度b，该第二宽度b也平行于旋转轴线d延伸。从径向内自由端部18开始，延续部16从第一宽度a连续变宽到第二宽度b。在齿圈载体部件101的第一实施例中，宽度均匀地增加，使得延续部16构造成漏斗形。

延续部16具有第一轴向表面20和第二轴向表面22，该第一轴向表面20和该第二轴向表面22各自与垂直于旋转轴线d伸展的平面e围成同样大的轴向表面角α。多个凸起部24从第一轴向表面20和第二轴向表面22开始，其中，在第一实施例中，第一凸起部241从第一轴向表面20开始，并且第二凸起部242从第二轴向表面22开始。第一凸起部241和第二凸起部242具有相同的尺寸，然而相对于旋转轴线d指向不同的方向。另外，第一凸起部241和第二凸起部242各自在圆周方向上彼此间隔开，从而在两个相邻的凸起部241、242之间保留间隙。另外，第一凸起部241和第二凸起部242在圆周方向上彼此错开地布置。

凸起部241、242构造成大致梯形并且各自包括：端面26，在此为第一端面261或第二端面262，内径向表面28和外径向表面30。内径向表面28和外径向表面30彼此平行且平行于旋转轴线d伸展，而端面26与垂直于旋转轴线d伸展的平面e围成端面角β。在第一实施例中，端面角β大于轴向表面角α。

凸起部24在径向外部以拱曲的过渡表面32过渡到延续部16。

在图2所示的齿圈载体部件102的第二实施例中，凸起部24各自具有另外的端面34，该另外的端面34与垂直于旋转轴线d伸展的平面e围成另外的端面角γ。在第二实施例中，另外的端面34平行于垂直于旋转轴线d伸展的平面e伸展，因此另外的端面角γ等于零。但是，另外的端面角γ完全会偏离零，并且在此情况下，小于或大于轴向表面角α。此外，另外的端面角γ也会小于或大于端面角β。

第一凸起部241和第二凸起部242的两个另外的端面34具有间隔c，该间隔c在第二实施例中等于第二宽度b。

图3所示的齿圈载体部件103的第三实施例与齿圈载体部件102的第二实施例大体相同，不过第一轴向表面20和第二轴向表面22构成为拱曲的，使得不能确定明确的轴向表面角α。

图4所示的齿圈载体部件104的第四实施例与齿圈载体部件101的第一实施例大体相同，其中，端面角β几乎等于轴向表面角α。在此方面，凸起部24在第四实施例中为近似平行四边形形状。

图5所示的齿圈载体部件105的第三实施例与齿圈载体部件102的第二实施例大体相同，不过两个另外的端面34之间的间隔c大于第二宽度b。

根据第六实施例的齿圈载体部件106的凸起部24具有第一变宽部361和第二变宽部362，该第一变宽部361和该第二变宽部362大致沿旋转轴线d延伸。第一变宽部361的端面26是拱曲的，而第二变宽部362的端面26具有端面角β大于轴向表面角α。另外的端面34也是拱曲的。内径向表面28和外径向表面30彼此平行且平行于旋转轴线d伸展。变宽部361、362由凹陷部37彼此分开，不过凹陷部37未延伸到轴向表面20、22。

根据第七实施例的齿圈载体部件107的凸起部24也具有第一变宽部361和第二变宽部362，不过第一变宽部361具有第一端面261，并且第二变宽部362具有第二端面262，该第一端面261和该第二端面262彼此平行伸展。

在第八实施例中，齿圈载体部件108具有径向内凸起部38和径向外凸起部40。径向内凸起部38布置在延续部16的部段48上，在该部段48中延续部16的宽度不改变。

在图9中示出了两组件齿轮42的实施例，该两组件齿轮实施为环形齿轮44。因此，齿圈载体部件10的齿圈14在径向内部布置在环形部段12上，而延续部16从环形部段12径向向外延伸并且具有径向外自由端部46。连接部件49通过其围绕延续部16注塑而与齿圈载体部件10连接。

齿圈载体部件10具有已经提到的部段48，在该部段48中，延续部16的宽度不改变。在该部段48中布置有径向外凸起部40。径向内凸起部38具有拱曲的端面26和拱曲的内径向表面28。

在图10中以侧视图示出了多组件齿轮50，在该情况下为三组件齿轮50，该多组件齿轮50实施为圆柱齿轮52。也可以设想将多组件齿轮50实施为螺旋齿轮或蜗轮(未示出)。三组件齿轮50包括根据前面讨论的实施例中任一项所述的齿圈载体部件10，在该齿圈载体部件12的环形部段12上在径向外部布置有齿圈14。在该情况下，连接部件49从齿圈载体部件10径向向内布置并且与该齿圈载体部件10连接。此外，三组件齿轮50包括嵌入部件54，该嵌入部件54从连接部件49径向向内布置并且与该连接部件49连接。嵌入部件54形成毂56，圆柱齿轮52可以利用该毂56与此处未示出的轴连接。

附图标记说明：

10齿圈载体部件

101－108齿圈载体部件

12环形部段

14齿圈

16延续部

18内自由端部

20第一轴向表面

22第二轴向表面

24凸起部

241第一凸起部

242第二凸起部

26端面

261第一端面

262第二端面

28内径向表面

30外径向表面

32拱曲的过渡表面

34另外的端面

36变宽部

361第一变宽部

362第二变宽部

37凹陷部

38径向内凸起部

40径向外凸起部

42两组件齿轮

44环形齿轮

46径向外自由端部

48部段

49连接部件

50多组件齿轮

52圆柱齿轮

54嵌入部件

56毂

d旋转轴线

α轴向表面角

β端面角

γ另外的端面角