CN106255580B - 通过双重包覆模塑制造轻型齿轮的方法 - Google Patents

通过双重包覆模塑制造轻型齿轮的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于制造齿轮(1)的方法，所述方法包括步骤(a)，在步骤(a)过程中，由第一聚合物材料制成支撑芯(3)，所述支撑芯(3)包括具有导向轴(XX')的轮毂(4)以及从所述轮毂(4)径向延伸到周边带凸缘的边缘(6)的凸缘(5)，所述方法然后包括涂覆步骤(b)，其包括通过在支撑芯(3)上包覆模塑制造由第二聚合物材料制成永久涂层(7)，永久涂层(7)整体地包括覆盖所述凸缘(5)的上表面(5S)的前端层(7F)和通过覆盖所述带凸缘的边缘(6)的外径向表面(6E)而轴向地延伸所述前端层的侧向层(7L)，使得所述侧向层(7L)形成轮缘(8)，在所述轮缘的径向本体中制成所述齿轮(1)的齿(2)。

Description

通过双重包覆模塑制造轻型齿轮的方法
技术领域
本发明涉及制造用于确保机构内的扭矩传递的轮子的一般领域，并且更特别地涉及制造用于齿轮型机构的齿轮的领域。
更特别地，本发明涉及用于为机动车辆的转向减速器提供动力的齿轮的制造。
背景技术
特别是通过文献US-2010/0201030已知一种用于制造齿轮的方法，在所述方法的过程中，金属轮毂和齿轮轮缘被放置在模具中，然后通过模塑在轮毂和轮缘之间形成由塑料材料制成的中间盘而将轮毂连接到轮缘。
然而，这种方法有时存在一些缺点。
首先，使用通常具有相对显著尺寸的金属轮毂趋向于使得相应获得的齿轮变重。
然后，这种方法要求在模塑中间盘的同时轮缘相对于轮毂非常精确地定位。在实践中，由于注射塑料的压力，在模塑操作过程中任何定位零件的失败或零件相对于另一零件的任何不受控制的位移可能导致轮子的齿相对于所述轮子的旋转轴线的同心度的显著缺陷，这可能危及齿轮的正常运行(噪声，磨损...)，或甚至导致刮擦所述齿轮。
此外，这种方法要求轮缘和/或轮毂具有相对复杂的形状，用于改进中间盘的抓握，这实际上会使轮毂和/或轮缘的现有制造复杂化，并因此增加其成本。
最后，系统地需要在模塑之后通过机械加工来进行轮子的返工，特别是为了消除(圆锥形)浇口的固化的剩余物，这增加了制造时间并且趋向于导致原材料的一些浪费。
发明内容
因此，本发明的目的在于克服上述缺点，并且提出一种用于制造齿轮的新方法，所述方法实施简单且廉价，并且能够以可靠且可再现的方式获得既轻又具鲁棒性的齿轮。
本发明的目的通过一种用于制造齿轮的方法来实现，所述方法包括用于实现载体芯的步骤(a)，在步骤(a)过程中，由第一聚合物材料制成载体芯，所述载体芯包括具有主轴线(XX')的轮毂，以及从所述轮毂远离主轴线(XX')基本上径向地延伸直到周边带凸缘的边缘的轴环，所述轴环由在与带凸缘的边缘轴向相对的一侧上定向的称为“上”表面的表面以及在所述带凸缘的边缘侧上轴向定向的称为“下”表面的表面轴向界定，所述方法然后包括涂覆步骤(b)，在步骤(b)过程中，通过以第二聚合物材料在载体芯上包覆模塑形成永久涂层，所述永久涂层永久地保留在完成的齿轮上，所述涂层作为一个整体，一方面包括覆盖所述轴环的上表面的前端层作为所述轴环的轴向加厚厚度，另一方面包括通过覆盖带凸缘的边缘的径向外表面而轴向延伸所述前端层的侧向层，作为所述带凸缘的边缘的径向加厚厚度，使得所述侧向层在径向厚度形成轮缘，在径向厚度中实现轮子的啮合齿。
有利地，使用聚合物材料通过允许(如果合适的话)通过模塑或者更特别地通过一系列包覆模塑操作的制造来简化载体芯和涂层的制造。
此外，与具有金属结构的轮子相比，使用聚合物材料使齿轮整体上更轻。
有利地，根据本发明的涂层进一步形成一个整体的壳体，所述涂层在几个方向上粘附到载体芯并且包裹载体芯，在轴向上通过横向于主轴线(XX')分布在轴环的上表面上，和在径向上通过在带凸缘的边缘上基本上平行于所述主轴线(XX')分布，这允许获得涂层在载体芯上的优良的锚固，并且因此获得由此得到的混合结构(在此为双层结构)的优良的内聚力，其被确定地保留，以便确保齿轮在操作期间抵抗围绕主轴线(XX')传递的扭矩以及可能的轴向拉出力的持久的良好阻力。
有利地，通过用宽的涂层覆盖载体芯，该涂层覆盖齿轮的外周轮缘和所述齿轮的包括在轮毂和所述轮缘之间并因此对应于齿轮“半径”的径向中间部分，在使用相对少量的材料的情况下整体上有效地加强和刚性化了载体芯的结构。
在这方面，将注意到，一方面，由于齿轮的大致凸起结构，其具有像空心圆顶(以生成的轴线为中心)的壳体形状或者“钟形”(其由于由轴环限定的芯的轮廓和位于所述轴环的连续性中的带凸缘的边缘而获得)，另一方面，由于基本上符合该同一轮廓的涂层，所以齿轮被赋予优良的刚性，即使当使用相对薄的材料厚度用于芯以及用于涂层时。
有利地，根据本发明的齿轮因此既轻又高效使用原材料，同时保持特别强固。
此外，当第二聚合物材料处于流体状态并且在包覆模塑过程中流过所述芯的表面时，载体芯的合适形状允许用第二聚合物材料有效、渐进和均匀地覆盖所述芯。
因此，涂层的制造特别简单和可靠。
此外，通过本发明提出的布置实现的流动的质量和材料分布的质量使得可以显著地利用(平坦的)环形口包覆模塑工艺，其中在载体芯的轴线的中心注射，由此为浇口使用了极少的残余材料。
因此，节省了原材料，同时还显著减少了精加工，重新机械加工操作。
最后，所提出的制造方法允许容易地实现具有以特别耐用的(第二)材料围绕带凸缘的边缘的适当径向厚度的均匀轮缘，特别适合于实施在模塑操作之后，并且优选地在将轮子紧固在其轴上之后的，轮子的啮合齿的齿轮切割操作，因此使得在齿的有效节径和齿轮的材料旋转轴之间没有同心度的任何缺陷。
附图说明
通过阅读下面的描述以及参考仅仅为了说明性和非限制性目的而提供的附图，将更详细地显现出本发明的其它目的、特征和优点，附图中：
图1、图2、图3和图4根据轴向截面图示出了根据本发明的制造方法的依次步骤。
图5和图6根据局部轴向截面图示出了载体芯处于裸露状态，然后载体芯被永久涂层覆叠。
图7、图8和图9根据立体俯视图、剖切立体俯视图和立体仰视图示出了通过根据本发明的方法获得的图4的完成的齿轮。
图10、图11、图12和图13分别根据立体仰视图、立体俯视图、剖切立体俯视图和轴向顶部投影图示出了安装在连接套筒上的图1至图9的齿轮的载体芯。
图14根据局部俯视图示出了在轴环和带凸缘的边缘之间的过渡处在载体芯中挖出的沟槽的细节。
图15和图16、图17和图18、图19和图20，分别根据成对的立体仰视图和轴向底部投影图示出了根据本发明的齿轮的三种变型例。
具体实施方式
本发明涉及一种用于制造齿轮1的方法。
特别地，所述齿轮1可以是齿轮减速器的轮子，并且更特别地是用于动力转向的减速器的轮子，并且可以形成例如用于由蜗杆驱动的蜗轮。
齿轮可以具有任何类型的啮合齿2，其形成例如正齿(如图7至图9、图15和图16中以非限制性方式所示)、螺旋齿(如在图17至图20中以非限制性方式所示)、或人字齿。
首先，所述方法包括载体芯实现步骤(a)，包括以第一聚合物材料制造载体芯3，如图2所示。
根据本发明，并且如图1至图6、图8、图11、图12和图13所示，所述载体芯3包括具有主轴线(XX')的轮毂4以及基本上从所述轮毂径向地远离主轴线(XX')延伸直到周边带凸缘的边缘6的轴环5。
实际上，主轴线(XX')对应于齿轮1的旋转轴线，并且有利地被所述轮子的不同构成元件共用。
为了方便描述，将“轴向”指称沿着所述主轴线(XX')或平行于所述主轴线(XX')考虑的方向或尺寸，并且“径向”指称横向于并且更特别地垂直于所述主轴线(XX')考虑的方向或尺寸。
通常，轴环5将被认为通过称为“上”表面5S的表面与称为“下”表面5I的表面轴向界定，表面5S在与带凸缘的边缘6轴向相对的一侧上定向，表面5I在带凸缘的边缘6侧上轴向定向。
在实践中，称为上表面5S的表面在本文中将对应于用于接纳涂层7的外观表面(而相对的下表面5I优选地用于保持裸露状态，没有任何涂层)，为此目的，所述上表面5S在材料到达侧(即，在包覆模塑注射器侧)上轴向定向，而带凸缘的边缘6“下降”(并且被包含)成相对于所述上表面5S轴向缩进。
特别如图8、图11和图13所示，(实心)轴环5在所述轮毂的整个周边上围绕轮毂4，360°围绕主轴线(XX')，由此用作轮子的半径，从而确保所述轮毂4与形成承载啮合齿2的轮缘8的齿轮1的周边之间的稳定连接。
在这方面，将注意到，轴环5的总直径D5，更一般地，载体芯3的总直径将优选地等于或大于完成的轮子1的总直径D1的50％、60％、或甚至75％，并且优选地小于或等于完成的轮子的所述总直径D1的90％或甚至85％。如图所示，在所提供的视图中，该比率D5/D1在84％的范围内。
虽然本发明不限于具有特定尺寸的轮子1，但是应当注意，特别是在用于动力转向减速器的轮子1的情况下，所述轮子1的总直径D1可以基本上包括在3cm和20cm之间，更特别地在5cm和15cm之间，并且优选地等于10cm。
优选地，轮毂4将轴向延伸超过轴环5的厚度，以便确保轮子1在其轴上的足够的轴向支撑。
优选地，为了紧凑起见，如图2至图6所示，在由轴环5和由带凸缘的边缘6包裹的体积内部，所述轮毂4将至少部分地从由下表面5I轴向突出地延伸。
在特别优选的方式中，轮毂4将在轴环5的任一侧上轴向延伸(超过)，既从上表面5S轴向突出，并且在相对处从下表面5I轴向突出延伸。
优选地，轴环5从(并且至少开始于)轮毂4基本上在垂直于主轴线(XX')的平面P0中延伸或者更特别地，如图5所示，沿着略微倾斜度α5延伸，逐步使得所述轴环5随着其变得更远离主轴线(XX')向下朝向带凸缘的边缘6。
轴环5或至少由所述轴环5的上表面5S跟随的斜率α5(锥形)可以相对于垂直于主轴(XX')的平面P0包括在5度和20度之间，优选地在10度和15度之间。如图所示，在图5中，所述斜率α5约为15度。
这种截头锥形倾斜布置将首先通过模塑，特别是通过简化拉伸而促进载体芯3的制造，并且可以在涂层7的实现过程中进一步改进第二聚合物材料在上表面5S上的流动。
与轴环5相切的带凸缘的边缘6进而在所述轴环5的连续部分中轴向折叠，从而形成圆筒，更优选地是形成环形带，其与轮毂4同心并且与所述轮毂4径向隔开。
因此，所述带凸缘的边缘6，更特别地其径向外表面6E优选地基本上平行于(例如，大约+/-5度或+/-10度)主轴线(XX')，或者更准确地平行于主轴线(XX')延伸。
因此，由轴环5和带凸缘的边缘6以及更一般地载体芯3形成的套件可以有利地呈现具有凸的圆顶(或钟形)形状的回转壳体型结构，其同时是轻质的、具有鲁棒性的和刚性的。因此，由这种载体芯3形成的齿轮1可以受益于这些刚性和轻质性质。
根据本发明，并且如图3中具体所示，所述方法然后包括在载体芯3实现步骤(a)之后的涂覆步骤(b)，其包括以第二聚合物材料在载体芯3上包覆模塑永久涂层7，永久涂层7永久地保持在完成的齿轮1上(也就是说，在已经在载体芯3上形成所述涂层7之后，不通过机械加工去除所述涂层7或至少不完全去除，以便保持在最终的齿轮1上，在最终的齿轮1中所述涂层7特别地实现结构增强的功能)。
所述涂层7(其存在于最终的轮子上)作为一个整体，一方面包括前端层7F(或“上层”)，其覆盖轴环5的上表面5S，作为所述轴环5的轴向加厚厚度，另一方面包括侧向层7L，其通过覆盖带凸缘的边缘6的径向外表面6E而轴向延伸所述前端层7F，作为所述带凸缘的边缘6的径向加厚厚度，使得所述侧向层7L在径向厚度形成轮缘8，在径向厚度中实现轮子1的啮合齿2。
有利地，通过在完成的轮子1内包覆模塑以及保存具有两个相接的和正切的“部分”(基本上形成“L”形)的涂层7，即前端层7F(形成类似基本上径向盘的第一部分)和侧向层7L(形成类似基本上轴向盘的第二部分，其进一步延伸第一部分)，在载体芯3上添加作为加厚厚度，允许获得具有双层结构的轮子1，其中由第二聚合物材料形成第二层(涂层7)增强(巩固)由第一聚合物材料形成的第一层(载体芯3)，并且所述第二涂层7(并且因此所述第二材料)覆叠到第一层上，其中这种双层结构存在于对应于轮子的“半径”的中间区域中(也就是说在轴环5的区域中，从轮毂4到带凸缘的边缘6)和轮缘8的周边区域中(在带凸缘的边缘6的区域中)。
在这方面，将注意到，前端涂层7F优选地围绕轮毂4和主轴线(XX')覆盖环形区域，其径向范围R7F具有在载体芯3的前部区域的总径向范围的至少25％、至少30％并且优选地在40％和80％之间，载体芯3的前部区域的总径向范围径向地包括在轮毂4的孔眼的径向内壁和带凸缘的边缘6的径向外表面6E之间。
根据尺寸(可以替代或基本上等同于前述段落中提到的尺寸)，前端涂层7F可以围绕轮毂4和主轴线(XX')覆盖，重叠于轴环5的上表面5S，其径向范围R7F(考虑在主轴线(XX')和轮缘8之间)的环形区域具有为在完成的轮子1的总半径(也就是说，总直径D1/2的一半)的至少5％、至少10％、至少20％、更特别地在20％和50％之间，例如25％和35％之间。
以特别优选的方式，前端涂层7F的径向范围R7F将大于(并且优选地几倍大于)所述前端涂层7F的轴向厚度E7F，以便在载体芯3上获得涂层7的良好的基础，并且获得对所述载体芯3的有效加强，但是不太多地增加轮子1的体积和重量。
因此，在载体芯3上形成包裹整体壳体的涂层7的连续性和范围允许获得齿轮1，齿轮1的结构在任何区域(在轮子1的周边和中间部分)都特别耐受，并且即使在合适的情况下使用相对较薄并因此特别轻的载体芯3和/或涂层7时也是如此。
特别地，涂层7的凸壳体式结构允许通过最大化第一聚合物材料和第二聚合物材料之间的接触界面的程度来加强涂层7在载体芯上的粘附。
此外，该同一壳体式结构允许涂层7在载体芯3上的优良的机械固定，这是因为前端层7F特别地形成用于将涂层7轴向固定在载体芯3上的支座，以及侧向层7L形成用于定心(在主轴线上)和用于径向固定(横向于主轴线)的支座。
此外，以一个整体覆盖轴环5和带凸缘的边缘6的涂层7的连续性允许赋予轮子1整洁的外观，具有均匀的表面，没有粗糙或潜在的初裂。
尽管不排除通过第一材料和第二材料(诸如热固性树脂，特别是通过模塑)分别形成载体芯3和/或涂层7，但是将优选使用第一热塑性材料和/或分别地使用第二热塑性材料。
因此，通过热模塑，特别是通过在高于大气压的压力下的注射(包覆)模塑，可以容易地制造载体芯3，然后制造涂层7。
如图所示，前端层7F的剩余轴向厚度E7F可以包括在4mm和8mm之间和/或完成的轮子1的总直径D1的4％和8％之间。
如图所示，侧向层7L的(总)径向厚度E7L，也就是说轮缘8(包括齿2)的厚度可以包括在7mm和12mm之间，和/或在完成的轮子的总直径D1的7％和12％之间；如果合适的话，侧向层7L在齿根处的最小剩余径向厚度可以在4mm和8mm之间。
此外，啮合齿2切割步骤(其中齿以轮缘8的厚度被切割)优选地在通过包覆模塑进行的涂覆步骤(b)之后进行，并且以特别优选的方式，在轮子1已经被紧固在其轴(未示出)上之后进行。
因此，在模塑轮子1之后切割齿2，同时轮子1的有效旋转轴线由紧固所述轮子1的轴实现，使得所述轴形成切割机的基准，使得可能以避免齿2的节径和所述有效旋转轴线之间的同心度的每个缺陷。
优选地，紧固轮子1的轴将在与接纳所述轮子1的端部相对的一端包括齿(例如螺旋齿)，形成用于例如接合动力转向柱的啮合小齿轮。
优选地，在载体芯3实现步骤(a)过程中，轮毂4、轴环5和带凸缘的边缘6构成一个整体。
更一般地，载体芯3将优选地以第一聚合物材料制成一个整体。
因此，将简单且快速地获得特别坚固的载体芯。
优选地，如图1和图2所示，载体芯3将通过包覆模塑(优选地以一个整体)形成在金属连接套筒10上，其用于被压配合在轴上或者直接通过包覆模塑在齿轮1的最终支撑轴上(实际上，为此目的，在图1至图6中可以仅仅用所述轴，优选地用金属轴替代套筒10)。
换句话说，根据本发明的方法优选地包括两个连续的包覆模塑步骤，第一包覆模塑步骤(图2)，在该步骤过程中，通过将第一材料包覆模塑在套筒10上或分别在轮子1的轴上形成载体芯3，然后是第二包覆模塑步骤(图3)，在此过程中，通过在载体芯3上包覆模塑第二材料(例如，在所述载体芯上)形成涂层7。
特别地，这种方法允许以最小的工具以简单的方式快速地实现轮子1的结构，这是因为允许模塑与上表面5S相对的芯3的凹面的用于第一包覆模塑的模具(未示出)的至少一部分(例如下腔)，可以重复用于第二包覆模塑。
此外，这种方法允许节省能量，这是因为一旦载体芯3已经固化，第二次包覆模塑可以在“仍然热”的情况下同时进行，而所述载体芯3和模具的至少一部分(重复使用部分)自第一包覆模塑操作后仍然是热的。
如特别在图2、图6和图12中可见，轮毂4在套筒10上或分别直接在轴上的紧固(通过包覆模塑)可以分别通过设置在套筒10上或分别在轴上的夹持形状11、12来加强，诸如例如突出的止挡齿尖11(加强轴向强度)和/或径向凹陷12(增强对扭矩的阻力)，并且其中所述夹持形状将在第一包覆模塑步骤(图2)的过程中被构成轮毂4的第一材料淹没。
优选地，用于形成载体芯3的第一聚合物(优选地为热塑性材料)不同于用于形成涂层7的第二聚合物(优选地为热塑性材料)，所述第一聚合物材料具有比所述第二聚合物材料更高的刚性(也就是说，实际上，具有比第二材料的杨氏模量更高的杨氏模量)。
例如，由于添加浸渍在聚合物基体中的增强纤维，例如玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维等，可以获得这种较高的刚性，以便获得第一复合材料。
当然，一旦固化，第一材料以及第二材料将在环境温度下和在轮子1的操作温度的整个可预期范围内是刚性的。
使用较不刚性(更柔性)的第二材料来形成涂层7将具有几个优点。
首先，这种第二材料将容易机械加工，这将使得切割齿2快速且便宜。
然后，一旦轮子1形成并且实现在力传递机构内，更特别地形成并且实现在蜗杆减速器内，啮合齿2的相对柔性使后者能够符合蜗杆的螺纹形状，从而增加啮合齿2的数量以及在重负载下的接触表面。这种相对柔性还将允许在载体芯3的较宽部分上分布和扩散负载，并且因此避免可能处于断裂起点的高局部应力的出现。
因此，这将改进轮子1的操作和寿命。
使用更刚性的第一材料，更特别地，纤维增强的第一材料以形成载体芯3将有利地允许限制所述芯3的负载下的变形，并且因此更一般地限制轮子1的结构的变形。
此外，使用增强纤维将允许将所述载体芯3，更一般地将轮子1制造为对热膨胀现象不太敏感，并且将赋予所述载体芯3(所述载体芯3形成所获得的双层材料轮子1的机械应力最大的部分)，对由于机械、热和化学(通过机构中使用的润滑剂)造成的疲劳的更好的耐受性，因此被赋予更长的寿命。
有利地，通过以较低的成本以比第一材料更柔性的第二材料形成和制作涂层7，同时通过该同一涂层7(通过增加厚度)固化支撑所述涂层的载体芯3，并且载体芯3本身已经是特别刚性和坚固的，本发明允许最终获得结合鲁棒性、低制造成本和操作质量的双材料齿轮1。
此外，尽管第一材料和第二材料优选地具有不同的组分并因此具有不同的机械性能，但是它们优选地彼此具有一定的化学亲和性(相容性)，并且如果合适的话具有非常接近的玻璃化转变温度，以便能够通过粘附而彼此连接，并且更特别地，以便能够在注射(涂层7的)第二材料过程中通过表面再融化(芯3的)第一材料而使得能够彼此紧固到一起。
如图所示，可以使用包含具有与第二材料相同组分但与所述第二材料不同地包含增强纤维的聚合物基体的第一复合材料，或者如果第二材料也是含有增强纤维的复合材料，则第一材料包含较高浓度的增强纤维或包含除了第一材料的纤维之外的另一种增强纤维。
例如，可以选择用玻璃纤维增强至50％的聚酰胺PA66作为第一材料(形成芯3)和纤维聚酰胺PA66作为第二材料(形成涂层7)。
不管构成涂层7的第二材料的组分如何，并且因为所述涂层7有利地放置在轮子的外观区域中，特别是在轮缘8处，其最暴露于外部元件，所以涂层7总是以与护罩相同的方式具有对于芯3，更一般地对于轮子1的一种保护功能，并且因此将改进所述轮子1的机械强度和寿命。
优选地，根据在载体芯3实现步骤(a)的过程中可以构成本发明的特征，在载体芯3中形成有沟槽13，沟槽13在轴环5的上表面上基本上径向延伸至带凸缘的边缘6，并且进一步沿着所述带凸缘的边缘6在所述带凸缘的边缘的径向外表面6E上轴向延伸，形成一角度，如特别是在图2、图3、图5、图8、图12和图13中可见的。
如特别在图2、图5、图11、图12和图13中可见，(每个)沟槽13因此可以从轮毂4延伸到周边带凸缘的边缘6，基本上沿着前端层7F的整个径向范围R7F，也就是说，更特别地，如上所述，(每个沟槽)可以径向占据载体芯3的前端表面的总径向范围(载体芯3的前端表面的总径向范围径向地包括在轮毂4的孔眼的径向内壁和带凸缘的边缘6的径向外表面6E之间)的至少25％、至少30％、并且优选地在40％和80％之间，和/或以可替代或等同的方式径向地占据完成的轮子1的总半径的至少5％、至少10％、至少20％，更特别地在20％和50％之间，例如在25％和35％之间。
有利地，这些沟槽13可以实现双重功能。
首先，在涂覆步骤(b)过程中，在载体芯3的将被涂层7覆叠的外观表面处开口的所述沟槽13有助于引导、定向和均化第二(液体)材料从轮毂4径向离心流动到带凸缘的边缘6，然后沿着所述带凸缘的边缘6流动，这允许获得涂层7的适当分布。
此后，在涂层7冷却(硬化)之后，所述沟槽13围绕主轴线(XX')形成淹没在涂层7中的锯齿状顶尖缺口，因此确保所述涂层7的牢固锚固，由此改进轮子的内聚力，特别是抵抗由所述轮子1传递的扭矩，所述锯齿状顶尖缺口位于一方为紧固到轴上并属于芯3的轮毂4与另一方为属于涂层7的轮缘8的啮合齿2之间。
有利地，为了确保第二材料的流动直到包括带凸缘的边缘6在内的有效引导，并且更特别地为了便于第二材料围绕(径向)轴环5和(轴向)带凸缘的边缘6之间的过渡处流动，沟槽13(从流动的上游到下游)包括在轴环5中挖出并且沿着基本上径向方向(基本水平或沿着斜率α5)的前端部分13F，然后是在带凸缘的边缘6中挖出的并且沿着基本上平行于主轴线(XX')的路径的侧向部分13L，其中所述部分13F、13L因此布置成具有一定角度(基本上形成“L”形)彼此成一直线并且彼此连通，以便大致形成符合载体芯3(凸起)轮廓的连续凹槽13。
优选地，如图8、图11、图12或图13所示，沟槽13将围绕主轴线(XX')以星形方式均匀分布。
如图所示，每个沟槽13的宽度可以基本上包括在2mm和6mm之间，和/或覆盖包括在5度和15度之间的角扇区θ13，例如在7度到10度的范围内，围绕主轴线(XX')的方位角(偏转角)。
优选地，沟槽13的数量将大于12，例如等于36，如图11和图13所示。
如图所示，沟槽13的深度P13(也就是说，每个沟槽穿透轴环5的表面，然后穿透带凸缘的边缘6的表面的深度)可以包括在1mm和3mm之间。
此外，跟随带凸缘的边缘6的沟槽13的(轴向)侧向部分13L优选地具有如图14中可见的横截面，该横截面具有防拉出收缩部14，诸如燕尾榫，其将轮缘8夹紧在所述带凸缘的边缘6上，特别是抵抗径向离心力。
有利地，收缩部14可以由分隔壁15的凸起形成，其分别将每个沟槽13与相邻的沟槽13分开。
在根据垂直于主轴线(XX')的平面的横截面中，所考虑的横向部分13L的横截面可以具有任何收缩的形状，即在带凸缘的边缘的外表面6E上具有其开口收缩的任何形状，其将在功能上等同于燕尾榫，例如灯泡窄颈形状、“T”形等。
有利地，具有收缩部14的这种横截面可以通过在载体芯3实现步骤(a)过程中进行模塑并且通过使用具有匹配形状的芯(或凸形腔)而获得，其中所述芯基本上沿着主轴线(XX')承载，其将有利地对应于非模塑方向，并且其中所述芯与带凸缘的边缘6相切地放置，使得每个所述芯在所述带凸缘的边缘6中压印出沟槽的横向部分13L。
优选地，在载体芯3实现步骤(a)过程中，轴环5和带凸缘的边缘6之间的过渡区域形成为带圆角的边缘16，特别是在图2至图6、图11和图12中可见。
优选地，所述带圆角的边缘16的曲率半径R16大于或等于2mm，优选小于或等于10mm；所述曲率半径R16将以特别优选的方式基本上包括在2mm和6mm之间。
有利地，带圆角的边缘16避免了应力集中在轮子内，并且因此改进了所述轮子1的抗破坏性。
此外，此同一带圆角的边缘16有利地允许沟槽13形成弯曲的角度，促进在涂覆步骤(b)过程中第二材料的流动，并且通过促进在轴环的上表面5S上的径向流动与在带凸缘的边缘6上的轴向流动之间的过渡，更特别地有助于第二液体材料围绕轴环5和带凸缘的边缘6之间的连结处流动。
优选地，载体芯实现步骤(a)包括在轴环5的下表面5I上形成多个加强肋17，所述加强肋17与用于接纳涂层7的上表面5S相对并且在其轴向下方，其中所述多个加强肋17根据围绕主轴线(XX')的几个方位布置，即根据围绕所述主轴线(XX')的多个偏转方向分布，并且其中每个所述加强肋17将轮毂4连接到轴环的下表面5I和带凸缘的边缘6的径向内表面6I，特别是在图5、图6、图9、图10和图15至图20中可见。
有利地，这些加强肋17形成基本上(或甚至完全)径向的分隔壁，其在载体芯3的背面处支撑轴环5和带凸缘的边缘6，并且更特别地局部地扩大轴环5的轴向厚度，在所述载体芯3的凹形(隐藏)内部空间中，其相对于轴环5的外观上表面5S与第二材料的注射点轴向相对。
这允许轴环5和带凸缘的边缘6基本上没有任何变形地承受在涂层7的模塑过程中由第二材料施加的压力，同时保持轻的中空结构，特别是在前端涂层7F的轴向下方，这是因为存在空单元18，其使加强肋17彼此成角度地分离。
加强肋17可以具有不同的形状，直线的或弯曲的，而不脱离本发明的范围，并且特别地，它们可以跟随围绕主轴线(XX')的严格的径向星形直线布置，如图9和图10或图19和图20所示，或具有拱形支脚(图15和图16)的弯曲布置或甚至十字形直线布置(图17和图18)。
如果适当，如图19和图20所示，用于以主轴线(XX')为中心的中间环绕的环形肋17B可以确保不同径向加强肋17之间的连结处，在径向地包括在轮毂4和带凸缘的边缘6的径向内部(不同的)表面6I之间的中空间隔中。
有利地，为了方便制造和为了改进载体芯3的坚固性，在实现所述载体芯的步骤(a)过程中，加强肋17、17B将与载体芯3的其余部分通过(包覆)模塑构成一个整体。
此外，优选地，在载体芯实现步骤(a)过程中，轴环5的上表面5S相对于轮毂4的称为“上端”4S的对应端轴向缩进，以便在轮毂的上端4S和轴环的上表面5S之间形成肩部20，如尤其在图2、图5和图12中可见。
因此，在涂覆步骤(b)过程中，前端涂层7F可以优选且有利地与所述肩部20接触，如在图3中特别地可见。
有利地，在涂覆步骤(b)之后，因此可以在完成的轮子1上保持所述肩部20至少部分地用具有非零轴向厚度E7F的所述前端层7F填充，如图4、图6和图8所示，优选地使得所述前端层7F与轮毂4的上端4S轴向地平齐(因此，前端层7填充轴向包括在轴环的上表面5S和轮毂4的上端之间的体积，其中轮毂的所述上端在此是轮毂的最靠近所述上表面5S的端部)。
有利地，使用轮毂4作为用于模塑的基准和/或作为用于再机械加工涂层7的基准，简化了所述涂层的制造。
实际上，例如在涂覆步骤(b)过程中，可以在模具中放置用于填充轮毂4的孔眼的中心芯，并且更特别地，在套筒10的孔眼中填充的芯或者直接使用轮子1的轴作为芯，然后在轮毂的上端4S处注射用于形成涂层7的第二聚合物材料，以填充肩部20(没有第二聚合物材料在轮毂4的孔眼中溢出的任何风险，因为所述孔眼被占据并因此由芯保护)。
如图3所示，第二聚合物材料的注射F优选地基本上在面向轮毂4的中心，即沿着主轴线(XX')的中心位置中进行，以便形成(在轮毂的上表面4S上和密封所述轮毂的芯的上表面上)环形口(隔膜)21，第二液体材料从所述环形口(隔膜)21延展到轴环5的表面上，然后延展到带凸缘的边缘6的表面上。
由于环形口21基本上平坦并且垂直于主轴线(XX')，可以受益于相对宽的材料注射表面，其将限制注射点的剪切力和自加热现象，否则剪切力和自加热现象可能降低第二材料的质量，更特别地降低所述第二材料的韧度(实际上，剪切力倾向于破坏聚合物链，因此降低所考虑的聚合物的粘度和韧度，特别是当所述聚合物由聚酰胺组成时)。
因此，可以通过特别具有鲁棒性的第二材料来获得载体芯3的均匀且有效的覆盖。
此后，可以提供精加工步骤(c)(图4)，在该步骤过程中，通过调平(例如通过铣削)来消除环形口21，以便获得剩余的前端层7F，其与轮毂的上端4S轴向平齐(如果合适的话，进而位于与主轴线(XX')垂直的同一平面中，作为套筒10的上端)。
这种制造方法有利地允许在几个步骤中获得紧凑和坚固的完成的轮子1，并且同时消耗非常少的材料(这是由于通过调平环形口21而损失的体积被特别地减小)。
此外，优选地，在载体芯实现步骤(a)过程中，在带凸缘的边缘6与轴环轴向相对定位的自由端处形成径向凹进的切口22，诸如凹陷或环形槽，特别是在图2、图5、图6和图12中可见。
因此，在涂覆步骤(b)过程中，可以用第二聚合物材料进行带凸缘的边缘6的覆盖，直到填充所述径向凹进的切口22，从而形成与侧向涂层7L构成一个整体的支承边缘23，使得通过将捕捉在一方通过前端层7F形成和另一方通过支承边缘23形成的两个支座之间的所述载体芯3，载体芯3在涂层7内的两个方向上被轴向阻挡，如特别是在图3和图6中可见。
如果合适，切口22可以与突出的环形凸缘24轴向连续，该突出的环形凸缘24标记在带凸缘的边缘6上的沟槽13的端部(更特别地为其侧向部分13L的端部)，特别如图5中所示。
因此，支承边缘23将形成具有基本匹配形状的径向向内的凸缘，其接合在所述突出的环形凸缘24的下方。
然而，应当注意，所述突出的环形凸缘24可有助于使啮合齿2径向下方的带凸缘的边缘6刚性化，使得轮子1可更好地抵抗啮合应力下的变形，诸如椭圆形变形。
此外，在载体芯实现步骤(a)过程中，优选地赋予轴环5的上表面5S和/或带凸缘的边缘6的径向外表面6E以纹理结构，其中所述纹理结构具有纹理顶尖缺口(未示出)，诸如脊，其深度优选基本上在0.1mm和0.5mm之间。
有利地，在涂覆步骤(b)过程中，可以(相对容易地)引起所述纹理顶尖缺口的表面融化，以便改进涂层7在载体芯3上的粘附。
有利地，存在薄的纹理顶尖缺口(特别地，没有沟槽13深)，其轻微地扰乱第二材料到芯3的表面的流动，并且因此比轴环5的其余部分更容易受到加热，并且因此比轴环5的其余部分更有可能超过第一材料的玻璃化转变温度，使得构成涂层7的第二材料更容易与构成芯3的第一材料混合，因此提高了涂层7在两种材料之间的界面处在芯3上的锚固性。
有利地，如上所述，加热载体芯3所需的能量的一部分可源自在涂覆步骤(b)过程中对于在步骤(a)过程中已经用于制造载体芯3的模具的一部分仍然热的再使用。
本发明还涉及一种载体芯3本身，其允许并有利于实施根据本发明的方法。
因此，本发明涉及由(第一)聚合物材料制成的(环形)载体芯3，其优选地作为一个整体包括具有主轴线(XX')的轮毂4、从所述毂4远离主轴线(XX')大致径向地延伸直到周边带凸缘的边缘6的轴环5，带凸缘的边缘6与所述凸缘5的连结处形成带圆角的边缘16，其中所述载体芯3还具有在轴环的上表面5S(上的开口)中挖进然后在带凸缘的边缘6的径向外表面6E中挖进的沟槽13，使得所述沟槽13在轴环5的上表面5S上基本上径向延伸到带凸缘的边缘，并且进一步沿着所述带凸缘的边缘6在所述带凸缘的边缘6的径向外表面6E上轴向延伸，形成一定角度。
本发明还涉及通过根据所述特征中的任一个的方法获得的齿轮1本身，因此提供相应的任一结构特征。
最后，本发明绝不限于前述的单独变型例，本领域技术人员特别能够自由地将上述特征中的任何一个分离或组合在一起，或用等同特征代替这些特征。

Claims (14)

1.一种用于制造齿轮(1)的方法，所述方法包括载体芯实现步骤(a)，在步骤(a)过程中，由第一聚合物材料制成载体芯(3)，所述载体芯(3)包括具有主轴线(XX')的轮毂(4)以及从所述轮毂(4)远离主轴线(XX')基本上径向地延伸直到周边带凸缘的边缘(6)的轴环(5)，所述轴环(5)由在与带凸缘的边缘(6)轴向相对的一侧上定向的称为“上”表面(5S)的表面和在带凸缘的边缘(6)的一侧上轴向定向的称为“下”表面(5I)的表面轴向界定，所述方法然后包括涂覆步骤(b)，在步骤(b)过程中，通过以第二聚合物材料在载体芯(3)上包覆模塑形成永久涂层(7)，所述永久涂层(7)永久地保留在完成的齿轮(1)上，所述涂层(7)作为一个整体，一方面包括覆盖轴环(5)的上表面(5S)的前端层(7F)作为所述轴环的轴向加厚厚度，另一方面包括通过覆盖带凸缘的边缘(6)的径向外表面(6E)而轴向延伸所述前端层的侧向层(7L)，作为所述带凸缘的边缘的径向加厚厚度，使得所述侧向层(7L)在径向厚度形成轮缘(8)，在径向厚度中实现齿轮(1)的啮合齿(2)，所述方法的特征在于，在载体芯实现步骤(a)过程中，在载体芯(3)中形成沟槽(13)，其中所述沟槽(13)在轴环(5)的上表面(5S)上基本径向地延伸直到带凸缘的边缘，并且进一步沿所述带凸缘的边缘(6)在所述带凸缘的边缘的径向外表面(6E)上轴向延伸，形成一角度；沟槽(13)在轴环的上表面(5S)上从轮毂(4)向上延伸到带凸缘的边缘(6)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，跟随带凸缘的边缘(6)的沟槽(13)的侧向部分(13L)具有带有防拉出收缩部(14)的横截面，其加强了轮缘(8)在所述带凸缘的边缘(6)上的夹紧。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述载体芯实现步骤(a)过程中，根据带圆角的边缘(16)形成轴环(5)和带凸缘的边缘(6)之间的过渡区域，其曲率半径(R16)包括在2毫米和6毫米之间。
4.根据前述权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，在所述载体芯实现步骤(a)过程中，在所述轴环(5)的下表面(5I)上，与用于接纳涂层(7)的上表面(5S)相对且在其轴向下方形成根据围绕主轴线(XX')的几个方位设置的多个加强肋(17)，并且每个加强肋将轮毂(4)连接到轴环(5)的下表面(5I)和带凸缘的边缘(6)的径向内表面(6I)。
5.根据前述权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，在载体芯(3)实现步骤(a)过程中，轮毂(4)、轴环(5)和带凸缘的边缘(6)通过包覆模塑操作在用于压配合在轴上的金属连接套筒(10)上或者直接在齿轮(1)的最终支撑轴上形成载体芯(3)，构成一整体。
6.根据前述权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，在载体芯实现步骤(a)过程中，轴环(5)的上表面(5S)相对于轮毂(4)的称为“上端”(4S)的对应端轴向缩进形成，以便在轮毂的上端(4S)和轴环的上表面(5S)之间形成肩部(20)，其中，在所述涂覆步骤(b)过程中，前端层(7F)与所述肩部(20)接触，并且在所述涂覆步骤(b)之后，在完成的齿轮(1)保持用具有非零的轴向厚度(E7F)的所述前端层(7F)至少部分地填充所述肩部(20)。
7.根据前述权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，在载体芯实现步骤(a)过程中，在带凸缘的边缘(6)的与轴环(5)轴向相对的自由端处形成径向凹进的切口(22)，并且其中在涂覆步骤(b)过程中，用第二聚合物材料覆盖带凸缘的边缘(6)，直到填充所述径向凹进的切口(22)，从而形成与侧向层(7L)为一个整体制成的支承边缘(23)，通过在一方面由前端层(7F)形成、另一方面由支承边缘(23)形成的两个支座之间捕捉所述载体芯(3)，使得载体芯(3)在所述涂层(7)内在两个方向上被轴向阻挡。
8.根据前述权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，在载体芯实现步骤(a)过程中，赋予轴环(5)的上表面(5S)和/或带凸缘的边缘(6)的外表面(6E)以纹理结构，其中所述纹理结构具有纹理顶尖缺口，其深度包括在0.1毫米和0.5毫米之间，并且在涂覆步骤(b)过程中，使得所述纹理顶尖缺口的表面融化，以改进涂层(7)在载体芯(3)上的粘附。
9.根据前述权利要求1或2中所述的方法，其特征在于，用于形成载体芯(3)的第一聚合物不同于用于形成涂层(7)的第二聚合物，并且比所述第二聚合物材料具有更高的刚性，由于添加增强纤维。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的带有防拉出收缩部(14)的横截面为燕尾榫。
11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的加强了轮缘(8)在所述带凸缘的边缘(6)上的夹紧为抵抗径向离心力。
12.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的所述前端层(7F)至少部分地填充所述肩部(20)为使得所述前端层与轮毂的上端(4S)轴向平齐。
13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的径向凹进的切口(22)为凹陷或环形槽。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述的第一聚合物为热塑性材料；所述的第二聚合物为热塑性材料。
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