CN102235477B - 在端面铸接有齿轮的轴和用于制造这种轴的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在端面铸接有齿轮的轴和用于制造这种轴的方法。所述轴(10′)具有两个端面(S′)和一旋转轴线(A)，其中，该轴(10′)至少在一轴向区域(16)内邻接着至少第一个端面(S′)具有一齿轮(1′)，该齿轮有同一旋转轴线(A)。所述齿轮(1′)从径向内部朝径向外部看去具有一连接部分(3′)和一带有齿的外面部分(2)，该连接部分带有用于所述轴(10′)的中心容纳部(5)。所述连接部分(3′)直接被浇铸在轴(10′)与外面部分(2)之间。所述连接部分(3′)沿轴向方向凸出于所述轴(10′)并且遮盖所述第一个端面(S′)，所述连接部分和外面部分沿轴向是相同宽度的并且相互对准，沿轴向方向看，所述轴只是部分地穿通所述齿轮。

Description

在端面铸接有齿轮的轴和用于制造这种轴的方法

技术领域

本发明涉及一种在端面带有齿轮的轴，还涉及一种用于制造这种轴的方法。

背景技术

例如，在助力转向系统的领域中已知所谓的EPAS齿轮(EPAS：ElectricPowerAssistedSteering/电力辅助的转向控制)，该齿轮固定在轴上。这样的齿轮具有一环圈，该环圈例如与一个大的金属轮毂相粘结。接着在所述环圈的外侧切削制齿而构成齿圈。另外还已知这样的齿轮，其中，直接在一个大的钢轮毂上注射成型出齿轮轮廓。

在这里，所说大的钢轮毂或金属轮毂应该被理解为这样一种轮毂，它大于这样构造的齿轮的直径的一半。这种轮毂最后可以安置在轴上，特别是安置在轴的端面上或者邻近于轴的端面。

例如，这种齿轮可以构造有一外面部分、一内嵌部分和一连接部分，该连接部分用于形锁合地连接所述外面部分和内嵌部分，其中，连接部分由在外面部分与内嵌部分之间浇铸的材料构成。内嵌部分例如是一轮毂，用以安置在轴或轴颈上。

另外还已知的是，将传动齿轮直接注射成型在轴上，亦即放弃了上述轮毂。由DE102004061090A1可以得知一种相应的方法，用于在轴上制造出传动齿轮。但对于这种传动齿轮，并未涉及到上述的EPAS齿轮。

发明内容

本发明的目的在于，进一步简化EPAS齿轮，并且更为经济地设计相应的制造过程，特别是EPAS齿轮在轴上的安装。

本发明实现一种包括齿轮和轴的装置，所述轴具有两个端面和一旋转轴线，其中，所述轴至少在一轴向区域内邻接着至少第一个端面具有所述齿轮，该齿轮有同一旋转轴线，并且所述齿轮从径向内部朝径向外部看去具有：

1.1连接部分，该连接部分带有用于所述轴的中心容纳部，和

1.2带有齿的外面部分，其特征在于，

1.3所述连接部分直接被浇铸在所述轴与所述外面部分之间，

1.4所述连接部分沿轴向方向凸出于所述轴并且遮盖所述第一个端面，

1.5所述连接部分和外面部分沿轴向是相同宽度的并且相互对准，以及，

1.6沿轴向方向看，所述轴只是部分地穿通所述齿轮。

本发明还实现一种用于制造一种轴的方法，该轴具有在所述轴的至少第一个端面的轴向区域内设置的齿轮，其中，所述齿轮从径向内部朝径向外部看去至少包括一连接部分和一带有齿的外面部分，此方法具有下列相继的方法步骤：

a)准备好所述轴和所述外面部分，

b)将所述轴和所述外面部分相互对准，使得它们的旋转轴线彼此一致，以及，

c)利用一超出所述端面延伸的浇口，在所述轴的所述端面的轴向区段内对所述连接部分进行中心浇铸，其中，通过所述浇口注入的材料沿径向方向在所述外面部分与所述轴之间流动，并使所述端面至少部分地保持被所述材料遮盖，使得通过所述浇口注入的材料沿径向方向保持在所述轴向区域内，该轴向区域通过外面部分的轴向宽度规定。

按照本发明的轴沿其旋转轴线具有两个相互对置的端面。邻接着至少一个端面，所述轴具有一轴向区域，在该轴向区域中，同心于所述轴设置一齿轮，特别是EPAS齿轮。该齿轮可以完全地、即超出其轴向全长地支承在轴上。或者，可选的是，齿轮在端面凸出于轴，即，所述轴的轴向区域小于齿轮的轴向宽度。

所述齿轮(从径向在内部容纳的轴朝径向外部看去)具有一连接部分和一带有齿的外面部分，该连接部分带有用于轴的中心容纳部。各齿径向指向外面并且在所述外面部分的圆周上分布设置。连接部分直接被浇铸在轴与外面部分之间。这一点优选借助于一中心浇口、特别是一伞形浇口予以实现。

连接部分在端面、亦即在至少一个端面上用盖将轴遮盖住。可以将这个盖看作是连接部分的组成部分，因为所述盖是与所述连接部分一起连续地通过浇铸形成的。即使并不是整个齿轮轴向凸出于轴的相应端面，至少连接部分还在一中心区域内带有成形在上面的盖。

按照一种有利的实施形式，轴的端面被完全遮盖。

因此，以有利方式构造一个遮盖轴的相应端面的盖，该盖在中心浇铸过程中可与连接部分制成一体。借此便省却了继制造工艺之后对浇口部的切削去除，因为该浇口部仍可作为盖予以保留。这样就得到了特别经济的制造方法。

在轴上保留下来的浇口部以盖的型式保护所述轴的端面免受污染和腐蚀。

传统的螺旋齿轮或者具有成形上去的齿轮的轮毂在一轴上的压装常常与齿轮存在的圆跳动方面的不精确性(误差)有关。通过按照本发明对轴的直接浇铸，特别是用塑料包封注塑，可以实现齿轮相对于轴而言的最佳圆度。

对于制造方法优选使用的中心浇铸(浇口)可以在相应的浇铸设备中节省空间地导引到轴的自由端上面。

按照一种有利的实施形式，连接部分在一中心区域内沿旋转轴线彼此相邻地具有：

—面向轴的轴向中部的容纳区段和

—远离轴的轴向中部的浇铸区段。

连接部分在容纳区段中支承所述轴。或者作为选择，轴在容纳区段中可以带有一种用于齿轮的轴承。在浇铸区段中，连接部分(如上所述)构造为盖并且遮盖轴的相应端面。

按照本发明，通过用塑料包封注塑实现了轴的端面区段在中心区域内的容纳和由盖在端面对所述轴的遮盖。

按照一种有利的实施形式，连接部分在容纳区段中与可旋转的轴处于直接接触，从而所述轴在轴向、径向以及抗扭转地得以支承。为此，轴在设置齿轮的轴向区域内可以构造有槽纹，特别是具有一些凸起和凹部。此外，在一种有利的实施形式中，在轴上设置有一些环绕的凹槽或环绕的凸缘，用于在轴中或者为了支承齿轮而在轴上接纳浇铸的材料。利用环绕的凹槽，除了沿轴向方向进行支撑外，也能够实现一种特别有利的材料流。

在一种特别有利的实施形式中，存在着一个沿轴向方向远离轴的、沿径向方向超出一中心区域封闭的连接部分表面，该表面基本上平行于或精确地平行于轴的相应端面延伸，从而，使盖径向上在内部，在连接部分中作为圆盘封闭端面。为此，在中心区域内，在制造工艺期间使中心浇铸的材料沿径向方向向外流动，差不多是平行于端面朝外面部分那边流动。因此达到了该端面浇铸的齿轮的一种特别紧凑的结构形式。

盖的一个远离轴的相应端面的表面也可以不同于平整的构型，而构造为有槽纹的、有花纹的、凹形的或凸面的。

一种用于制造这种轴(该轴有一个要在端面设置于轴上的这样的齿轮)的方法至少具有相继的方法步骤a)至c)：

a)准备好轴和齿轮的外面部分，

b)将轴和外面部分相互同心地对准，使它们具有一共同的旋转轴线，和

c)利用一超出端面延伸的浇口，在外面部分与轴之间在轴的一个端面的轴向区段中对齿轮的连接部分进行中心浇铸。在此，首先沿轴向方向定位的浇口撞到轴的端面上。依浇铸材料的折流，实现了一种沿径向方向的分配。特别有利的是，轴在端面用塑料包封注塑。材料进入在轴与齿轮的外面部分之间的区域内，从而形成所述连接部分。同时保持端面至少部分地被所述材料遮盖。

通过该方法可以制造出一端面的齿轮，它遮盖轴的端面。特别有利的是，作为经济的制造方法，可以执行一种中心浇口浇铸，而不需要后续加工，这是因为浇口部作为盖仍予保留。

由此省却了对浇口部进行事后的车削或铣削去除。

在一种有利的实施形式中，在方法开始时规定：在轴的相应端面中凹切出一中心孔。也可以利用在轴端面中的现有的定心孔。另外，可以将定心孔扩大，直至该端面孔具备所要求的尺寸大小。

在中心浇口浇铸方法、特别是伞形浇口浇铸方法中，在两个制造伸出附件之间，在浇铸或注射设备的喷嘴中构造一个特别是锥体形状的插塞。该插塞按照所建议的方法，在浇铸开始时从喷嘴向端面的方向输送。在那里，在孔中承接住该插塞。如果插塞不被承接住而随着折流被径向向外送进在轴与外轴部分之间的区域内，则插塞就停止在连接部分的其他位置，并且削弱以后的铸件。为了防止这一点，将端面的中心孔特别有利地构造为插塞承接机构。作为插塞承接机构，使其适配于插塞的形状，以便能够可靠地容纳它。

附图说明

以下以两个实施例借助附图更详细地说明本发明，其中：

图1轴连同端面齿轮的按照第一实施例的示意图，其中，以轴向剖切方式示出齿轮，和

图2轴连同端面齿轮的按照第二实施例的示意图，其中，以轴向剖切方式示出齿轮。

具体实施方式

图1和2示出了具有端面S、S′的轴10、10′。在一轴向区域16内，在轴10、10′上相对于端面S、S′设置有一齿轮1、1′。端面S、S′可以位于轴向区段16内或位于其之外，与轴向区域16在轴向保持有间距。因此轴10、10′完全或部分地穿通齿轮1、1′。

相同的或作用相同的部分标有相同的标记。在两图中为了更好地概览而未标示出全部的标记。

相应于各种各样的设置可能性，示例性地在图1中示出了一种按轴10完全穿过齿轮1的构造型式的第一实施例，而图2中示出了一种按轴10′部分通过齿轮1′的构造型式的第二实施例。

图1中，齿轮1示意地作为轴向剖视图画在以透视方式示出的轴10上。从径向内部朝径向外部看去，齿轮1具有连接部分3和外面部分2。连接部分3具有用于轴10的中心容纳部5。外面部分2具有沿其圆周分布的齿，齿在图1中未更详细地示出。

连接部分3直接被浇铸在轴10与外面部分2之间，特别是由塑料浇铸。连接部分3利用纤维、特别是玻璃纤维加以增强也是可能的。沿旋转轴线A方向的中心浇口在图1中以位于端面的三角形进行说明。之所以选择三角形的形状，是因为相应喷嘴的排出口一般具有一种这样的锥形形状。浇铸物或浇铸的材料撞到轴10的端面S上并且平行于端面S在全部的各个径向方向上径向向外地朝外面部分的方向分配。

优选通过一种伞形浇口来实现中心浇口，正如其通过三角形说明的那样。为此设置一压铸设备，其中，相互同心地设置外面部分2和轴10，并且在中心沿轴向方向导向轴的材料绕着端面S流动，直到材料到达外面部分2。

在轴10中，在端面存在一孔14。该孔14作为定心容纳部按照制造条件设置在轴10中或者事后加设在轴10的端面S中，以便承接住来自浇铸设备的插塞。

在多个轴10制造之间，材料在浇铸设备的喷嘴中变冷并形成一插塞，其形状通常也符合于锥体。在连接部分3浇铸C开始时，该插塞由孔14承接住并保留在该孔中，同时继插塞之后排出的材料可以导入连接部分3中。

在对轴10包封注塑或中心浇铸以后留下的浇口部30遮盖轴10的端面S。因此，在第一实施例的情况下，通过浇口部30形成了一U形盖32，其套筒形的壁平行于旋转轴线A搭接一定的距离，直到区域16，在该区域16内，实际的齿轮就支承在轴10上。

通常可能要在另一方法步骤中去掉该盖32。为此需重新将轴10夹装在车床上，从而可以在那里车掉盖32或浇口部30，结果是，端面S重新露出。通过盖32的按照本发明的设计形式而避免了这样的后续加工。

按图2的第二实施例同样具有一连接部分3′的盖32′，它以类似的方式遮盖轴10′的端面S′。但该轴10′只是部分地穿通齿轮1′。因此，端面在沿旋转轴A的方向上是处在区段16之内。因此第二实施例构造得更为紧凑，这是因为，结构空间沿轴向方向是较小的，而尽管如此，仍然将端面S′完全遮盖。

为此，第二实施例的盖32′不同于第一实施例的盖32，并不构造成U形的或杯形的，而是构造为圆盘。盖32′的宽度相应于区域16的一个部分区段并且确定了最小的浇铸区段G。

在浇铸区段G上接着端面S′和在区段16内紧接着的容纳区段L。

轴10′在其端面S′中同样具有一个相当于第一实施例的孔14的中心孔14′。不过，在该第二实施例的情况下，浇口或上述插塞的碰触点是处在区域16之内。

标记清单

1，1′齿轮

2外面部分

3，3′连接部分

10，10′轴

12凸缘

14，14′孔

16区段

30浇口部

32盖

A旋转轴线

G浇铸区段

L容纳区段

M中部区域

S端面

Z中心区域

a准备

b对准

c浇铸

d凹切

Claims (12)

1.一种包括齿轮(1′)和轴(10′)的装置，所述轴具有两个端面(S′)和一旋转轴线(A)，其中，所述轴(10′)至少在一轴向区域(16)内邻接着至少第一个端面(S′)具有所述齿轮(1′)，该齿轮有同一旋转轴线(A)，并且所述齿轮(1′)从径向内部朝径向外部看去具有：

1.1连接部分(3′)，该连接部分带有用于所述轴(10′)的中心容纳部(5)，和

1.2带有齿的外面部分(2)，其特征在于，

1.3所述连接部分(3′)直接被浇铸在所述轴(10′)与所述外面部分(2)之间，

1.4所述连接部分(3′)沿轴向方向凸出于所述轴(10′)并且遮盖所述第一个端面(S′)，

1.5所述连接部分(3′)和外面部分(2)沿轴向是相同宽度的并且相互对准，以及，

1.6沿轴向方向看，所述轴(10′)只是部分地穿通所述齿轮(1′)。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接部分(3′)沿轴向方向凸出于所述轴(10′)并且完全地遮盖所述端面(S′)。

3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述连接部分(3′)在所述第一个端面(S′)的区域内彼此相邻地具有：

3.1面向所述轴(10′)的轴向中部的容纳区段(L)和

3.2远离所述轴(10′)的轴向中部的浇铸区段(G)，其中，

3.3所述连接部分(3′)在所述容纳区段(L)中支承所述轴(10′)，以及

3.4所述连接部分(3′)在所述浇铸区段(G)内构造为一盖(32′)，它遮盖所述第一个端面(S′)。

4.按照权利要求3所述的装置，其特征在于，所述盖(32′)垂直于所述旋转轴线(A)径向向外在一中心区域(Z)的外边界上平整地邻接所述连接部分(3′)的一径向中部区域(M)，从而存在一个远离所述轴(10′)的、超出所述中心区域(Z)封闭的连接部分(3′)表面，该表面基本上平行于或精确平行于相应的端面(S′)延伸。

5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，所述盖(32′)垂直于所述旋转轴线(A)径向向外在中心区域(Z)的外边界上无缝地邻接所述连接部分(3′)的径向中部区域(M)。

6.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在所述轴(10′)的第一个端面(S′)中设置有一中心孔(14′)。

7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，所述中心孔是一个同心于所述旋转轴线(A)定位的旋转对称的孔。

8.用于制造一种轴(10′)的方法，该轴具有在所述轴(10′)的至少第一个端面(S′)的轴向区域(16)内设置的齿轮(1′)，其中，所述齿轮(1′)从径向内部朝径向外部看去至少包括一连接部分(3′)和一带有齿的外面部分(2)，此方法具有下列相继的方法步骤：

a)准备好所述轴(10′)和所述外面部分(2)，

b)将所述轴(10′)和所述外面部分(2)相互对准，使得它们的旋转轴线(A)彼此一致，以及，

c)利用一超出所述端面(S′)延伸的浇口，在所述轴(10′)的所述端面的轴向区段(16)内对所述连接部分(3′)进行中心浇铸，其中，通过所述浇口注入的材料沿径向方向在所述外面部分(2)与所述轴(10′)之间流动，并使所述端面(S′)至少部分地保持被所述材料遮盖，使得通过所述浇口注入的材料沿径向方向保持在所述轴向区域(16)内，该轴向区域通过外面部分(2)的轴向宽度规定。

9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，在此方法开始时，在所述轴(10′)中凹切出一个端面的中心孔(14′)。

10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述端面的中心孔(14′)作为插塞承接机构适配于一插塞的形状，该插塞来自于浇铸设备的喷嘴。

11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，所述插塞构造为锥形的。

12.按照权利要求8至11之一项所述的方法，其特征在于，借助于一伞形浇口来制造所述连接部分(3′)。