齿轮的制作方法

本发明涉及一种齿轮，其由塑料形成，并具有权利要求1的特征。

背景技术：

1、从de 10 2017 201 383 a1、de 200 22 502u1、us2002/0029648a1和us 6070 484中已知由塑料制成的一件式齿轮的实例。该齿轮具有外齿部，该外齿部围绕中心的旋转轴线布置。齿轮在中间具有用于接收轴线或轴的接收开口，其中中间部分将接收开口与外齿部以一件式的方式连接。这些已知的齿轮具有所谓的直齿部，即该外齿部的齿平行于齿轮的旋转轴线对齐。这种直齿部在其平稳运行和产生噪音方面存在问题。

2、此外，所谓的多部件齿轮也是已知的，其由不同的材料和零件组成，不同的材料例如为不同的塑料。

3、特别是在机动车辆的辅助驱动装置的应用中，例如电动转向、电动座椅调节或机电制动器，这种齿轮被越来越多地使用。至关重要的是，这种齿轮满足高强度要求，但同时也要体积小，且运行时噪音低。

4、在一般的机动车辆构造中，特别是在实现机电制动器、电动转向和电动座椅调节时，需要使用有助于在车辆部件的运行期间减少产生噪声的齿轮来生产重量轻且节省空间的机动车辆部件。此外，由于成本压力的增加，需要尽可能经济高效地制造车辆所需的这些部件。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有技术中的缺陷。

2、本发明的目的是进一步开发上述塑料齿轮，特别是用于机动车辆的辅助驱动的应用，使得它们具有小的安装空间，能够经济有效地生产并且另外满足必要的强度要求。此外，这样的齿轮应当具有产生低噪声和高平稳运行的特征。

3、上述目的通过具有权利要求1特征的齿轮来实现。这种齿轮的进一步方案是从属权利要求的主题。

4、根据本发明的齿轮具有由第一塑料材料制成的齿轮体，其中所述齿轮体具有

5、-(假想的)旋转轴线，

6、-围绕所述旋转轴线布置的外齿部，

7、-布置在中心(即与假想的旋转轴线同心)的，特别是圆柱形的接收开口，以及

8、-布置在所述外齿部和所述接收开口的壁之间的中间部分。

9、为了完整起见，应注意旋转轴线是假想的轴线，用于定义齿轮的几何特征。因此，旋转轴线不是布置在齿轮上的物理存在的轴线部分。

10、根据本发明，齿轮体固定模制在支撑体上，所述支撑体至少部分地布置在中间部分中，并由第二塑料材料制成，所述第二塑料材料具有比第一塑料材料更高的刚度和更低的弹性，使得所述外齿部的表面部分以及所述接收开口的壁，所述中间部分的壁和所述支撑体的壁形成齿轮的基本平坦的端面。

11、齿轮的端面是由垂直于齿轮旋转轴线的表面部分形成的面，所述表面部分在两个轴向方向中的一个轴向方向上限制所述齿轮。

12、在术语“基本平坦的端面”的情况中，存在没有可测量高度偏差的平坦端面之外，特别是在齿轮的与构成端面的表面部分相邻的部件之间没有可测量的高度偏差，并且这些表面部分彼此完全平行；还存在较小高度偏差的端面，特别是形成阶梯的较小的高度偏差，所述阶梯不超过约1mm的高度，和/或相邻的表面部分彼此略微倾斜(例如1°至2°)延伸的端面。例如，在2k技术(2k-technik)生产中可能会出现这种偏差，因为添加到工具中的第二种材料会有所收缩。在存在阶梯的情况下，优选地，由该阶梯形成的“较高”区域由滑动优化(gleitoptimiert)的塑料材料或热塑性塑料、特别是聚甲醛(pom)构成。

13、根据本发明，所述支撑体还具有用于所述外齿部的齿的增强部分。

14、在产生噪声方面的显著的优点在于，根据本发明的外齿部是具有齿的斜齿部，所述齿至少局部地以相对于所述旋转轴线的螺旋角延伸；为了同时在小型结构齿轮中实现这些齿部所需的强度，根据本发明还规定，增强部分的至少一部分至少局部地以至少大致对应于所述斜齿部的螺旋角的角度延伸。

15、特别优选地，所述增强部分的这个部分是最靠近齿部的齿并且因此最远离齿轮的旋转轴线的部分。

16、已经证明玻璃纤维增强的、芳族聚酰胺纤维增强的或碳纤维增强的塑料材料或玻璃球填充的或矿物填充的塑料材料，特别是这种增强或填充的聚苯硫醚(pps)特别地适合作为第二塑料材料。

17、还被证明特别合适地，第一塑料材料是滑动优化的塑料材料或热塑性塑料，特别是聚甲醛(pom)。

18、尽管基本上可以以这样的方式制造这种齿轮，即至少增强部分的一部分以角度v延伸，所述角度v精确地或至少相当精确地对应于所述外齿部的螺旋角w，但是在本发明的进一步方案中，所述角度v被选择成小于所述螺旋角w。本发明特别地规定，所述角度满足以下规定或者至少近似成：

19、v＝arctan(tan(w)×(r)/(d0/2)),

20、其中

21、d0/2＝所述外齿部的节圆直径的一半

22、以及

23、r＝所述增强部分参考点与所述旋转轴线r的距离。

24、这种参考点可以特别地位于所述增强部分的面向所述齿部的尖端处。在这种情况下，r是所述支撑体的所述增强部分的齿顶圆的半径。还可以设想这样的实施例，其中所述增强部分弯曲延伸，使得所述增强部分的相应部分以角度v延伸，而所述角度v不是恒定的，而是根据距齿轮的旋转轴线的距离而变化，特别是根据上式变化。

25、已经证明对于实现根据本发明的齿轮有利的是，所述螺旋角w大于0°并且小于25°，优选地为大约10°至20°，特别是大约15°。

26、优选地，所述支撑体具有垂直于旋转轴线对齐的环形支撑结构，并且相应分配给齿轮各个单独的齿的增强部分布置在所述环形支撑体上。以此方式可以特别容易地实现布置具有多个相对于中心轴线以角度v延伸的增强部分。因此，所述增强部分特别地从所述环形支撑结构开始并不是完全地在轴向方向上延伸，而是以角度v延伸。

27、在径向方向上，所述增强部分可以在所述外齿部的相应的齿的方向上延伸，并且延伸到所述外齿部的齿根圆，或者甚至突出到所述齿根圆中。特别地，所述增强部分可以在径向方向上至少部分地超出所述环形支撑结构，这导致在齿轮的制造过程中在支撑体包覆成型时所述增强部分嵌入齿轮体中并且不能从中脱离。

28、当所述环形支撑结构具有第一突出部时，可以改善经由所述环形支撑结构的动力传输，所述第一突出部在径向方向上朝向所述外齿部的每个齿突出。

29、只要在径向方向上朝向所述外齿部的每个齿突出的所述支撑结构的这些第一突出部相对于所述增强部分的最大延伸长度在径向方向上缩进，并且所述增强部分在轴向方向上相对于所述基本平坦的端面缩进，则在包覆成型期间形成齿体的在轴向方向上覆盖所述增强部分的部分，并因此防止所述支撑体脱离。

30、当所述环形支撑结构具有反向于径向方向回撤(zurückspringen)到所述接收开口的壁上的第二突出部时，经由所述支撑体的动力传输得到进一步改善。特别有利地，在径向方向上分别朝向外齿部的每个齿突出的第一突出部和反向于径向方向回撤到所述接收开口的壁上的第二突出部在所述环形支撑结构的相应点处彼此相对。

31、还有利地，所述增强部分的面向所述接收开口的区域，特别是位于所述第二突出部下方或者在所述接收开口的方向上突出超过所述环形支撑结构的区域，不以角度v延伸，而是平行于中心轴线延伸。

32、还优选地，所述支撑体具有多个开口，所述开口各种在平行于所述旋转轴线的方向上延伸穿过环形支撑结构进入增强部分；特别优选地，这些开口的至少一部分具有底切。

33、所述齿轮的接收开口配备有合适的结构，用于接收轮毂、机轴或心轴。如果所述接收开口要接收心轴，则所述接收开口优选地设置有心轴螺母齿部，所述心轴可以拧入所述心轴螺母齿部中。例如，当扭转作为电制动器的传动机构配置的组成部分的齿轮时，这种心轴可以致动所述电制动器的致动活塞。

34、在本发明的特定实施例中，所述齿轮在其轴向端面上设置有用于接收径向和轴向轴承(例如滚珠轴承)的延续部。所述延续部可以形成为具有多个均匀分布且径向向外指向的肋的周向环，其中所述延续部的外径小于所述外齿部的外径。如果所述肋的外径被选择为略大于滚珠轴承的容纳环，则上述滚珠轴承可以在此例如被夹紧在所述肋上。

35、如果所述齿轮在轴向端面上具有延续部，建议在所述延续部和所述齿轮的轴向端面之间设置周向凹进的凹部。这种周向凹进的凹部减少了所述齿轮在负载下的剪切力。

36、在本发明的另一实施例中，所述齿轮的齿的径向向外的端面在所述齿轮的轴线方向上观察是阶梯状的。所述外齿部可以具有一个或多个阶梯。所述齿的外端面的这种阶梯，即所述齿的齿冠的这种阶梯确保所述齿轮的承压曲线的增加。

37、在本发明的进一步方案中，从轴向方向观察，所述外齿部的齿具有边缘侧齿部，所述边缘侧齿部从具有螺旋角w的斜齿部过渡到具有0°螺旋角的直齿部。通过这种方式，所述外齿部的齿的齿根中的应力可以分布在更大的区域上。