CN110682960B - 汽车转向机用蜗轮及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车转向机用蜗轮，属于汽车零部件技术领域，它解决了现有技术中蜗轮的扭力无法无法满足设计要求的问题。本汽车转向机用蜗轮包括外侧设有齿形的外部件、内部件以及由塑料制成的用于连接内部件与外部件的连接件，连接件采用注塑工艺成型于外部件与内部件之间，外部件内周面设有供连接件注塑时可嵌入其中的连接圈，连接圈内形成若干个周向分布的连接槽。本发明通过外部件与内部件之间通过注射成型形成连接件，实现外部件与内部件的连接，在外部件内周面设有连接圈，使得连接件注射成型后连接件能嵌入连接圈内，提高连接件与外部件之间的周向最大可承受扭矩，具有结构简单，有效提升蜗轮强度的优点。

Description

汽车转向机用蜗轮及其制造方法
技术领域
本发明属于汽车零部件技术领域，涉及汽车转向机用蜗轮及其制造方法，特别是一种轻量化的汽车转向机用蜗轮及其制造方法。
背景技术
汽车转向机用蜗轮主要包括三个部件，外部带斜齿的外部件，通常为了汽车轻量化，采用塑料件制成；插入外部件带齿轮的芯轴，通常为轮毂或轮轴，采用金属件制成；以及将芯轴与外部件连接在一起的连接部，该连接部通常通过注射成型模具制成，以将外部件和芯轴连接呈一体，为进一步实现连接部的轻量化，通常在连接部上设置加强筋，在保证连接强度的同时，降低连接部的质量。
如中国专利(授权公告号CN104806727B)提出的一种多部件齿轮，其具有包括带齿轮缘的外部件、内部件以及由塑料制成用于内件和外部件之间的强制联锁连接的连接部。由此，外部件安装在连接部的外周表面上且内部件安装在连接部的内周表面上。连接部外侧与旋转轴相垂直的两个相对主表面上还设置有多个凹口。由此，连接部的第一主表面上的凹口相对于连接部第二主表面上的凹口而言，在径向上和/或旋转轴的周向上设置为相互偏置，连接部的壁上有蜿蜒的图案。
上述专利中，通过在连接部上设置凹口和连接部上设置蜿蜒的图案，实现连接部的轻量化，同时保证连接部的连接强度，而蜗轮在应用于转向机上时，其周向转动方向所承受的扭矩是检验转向机蜗轮结构强度的重要参数。连接部采用注塑成型，连接部与内部件(芯轴或轮毂)之间形成包覆于内部件外侧齿轮上的连接结构，可保证连接部与内部件之间周向转动方向所承受的扭矩符合设计要求；而连接部外侧与外部件之间未设置相应的连接结构，外部件采用塑料制成，连接部也采用塑料制成，两种塑料的材质不同，收缩率不同，往往导致注塑成型后连接部与外部件连接强度差，使得外部件与连接件之间的扭力无法无法满足设计要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种结构强度高的汽车转向机用蜗轮。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种汽车转向机用蜗轮，包括外侧设有齿形的外部件、内部件以及由塑料制成的用于连接内部件与外部件的连接件，其特征在于，所述的连接件采用注塑工艺成型于外部件与内部件之间，所述的外部件内周面设有供连接件注塑时可嵌入其中的连接圈，所述的连接圈内形成若干个周向分布的连接槽。
连接件在注塑时，塑料流入外部件内周面周向布置的连接槽内，形成嵌入连接槽的连接部，使得连接部与连接槽形成固定连接，在连接件与外部件的周向转动方向形成限位，从而提升外部件与连接件之间的最大可承受扭矩。
在上述的汽车转向机用蜗轮中，所述的连接圈呈网格状，连接圈与外部件侧壁形成上述连接槽。
在上述的汽车转向机用蜗轮中，所述的连接槽包括上部连接槽，中部连接槽和下部连接槽。由于连接圈呈网格状，因此网格交叉形成三角形的上部连接槽和下部连接槽，以及矩形的中部连接槽。
作为另一种方案，在上述的汽车转向机用蜗轮中，所述的连接槽呈蜂窝状、矩形网格状、三角形状或星型中的一种或多种。
在上述的汽车转向机用蜗轮中，所述的外部件中部设有隔板，所述的隔板两侧均设有上述连接圈。外部件中部设置隔板，可起到连接件与外部件轴向方向的限位作用，连接件注塑时分别嵌入隔板的两侧，使得连接件将隔板包裹，形成轴向方向的限位。
在上述的汽车转向机用蜗轮中，所述的连接圈一侧位于外部件内周面，另一侧位于隔板上，使得连接圈纵向截面呈楔形，所述的上部连接槽，中部连接槽和下部连接槽也成楔形，且深度依次降低。
在上述的汽车转向机用蜗轮中，所述的连接圈与连接件接触一侧的纵向截面呈弧形。将连接圈与连接件接触的一侧设置呈弧形，增大了连接件与连接圈的接触面，从而提升连接件与连接圈之间的连接强度，进一步提升外部件与连接件之间的最大可承受扭矩。
在上述的汽车转向机用蜗轮中，所述的连接圈靠近外部件轴心一侧的高度低于靠近外部件内壁一侧的高度。由于连接圈纵向截面呈楔形，为方便连接件注塑时熔融的塑料流入连接圈的连接槽内，因此将连接圈设置呈内低外高的结构，方便进料。
在上述的汽车转向机用蜗轮中，所述的连接件两侧均设有沿连接件内圈周向均布的加强筋，所述的加强筋由连接件内圈向外扩散至外圈，所述连接件一侧的加强筋为树根状由根部向外发散状，且位于树根状的根部为成型浇口。由于连接件注塑要求高，势必会导致进料不足或进料压力大等缺陷，因此在连接件一侧设置树根状结构，使得浇口位置位于加强筋根部，一方面采用多个进料口分散进料，提高进料效率，另一方面发散状进料方式使得进料压力损失小，流动阻力小，同时，浇口位置设置于加强筋根部，在完成注塑后，对浇口进行后处理也不会影响浇口的结构强度。
在上述的汽车转向机用蜗轮中，所述的内部件采用金属制成，且是金属轮毂或金属轴。
在上述的汽车转向机用蜗轮中，所述的外部件外侧的齿形为斜齿。
本发明的另一目的在于提供一种汽车转向机用蜗轮的制造方法，其特征在于，包含如下步骤：
S1:注塑外部件，采用大水口锥形流道进料；
S2:车削外部件内圈，使得外部件内圈形成隔板；
S3:将去除内圈流道后的外部件与内部件一起放入注塑模具下模型腔，利用二次成型技术注塑形成连接件，将外部件和内部件连接成一体。
在上述的一种汽车转向机用蜗轮的制造方法中，所述的连接件采用六点进料，进料点位置均匀布置在加强筋位于树根状的根部。
与现有技术相比，本发明通过外部件与内部件之间通过注射成型形成连接件，实现外部件与内部件的连接，在外部件内周面设有连接圈，使得连接件注射成型后连接件能嵌入连接圈内，提高连接件与外部件之间的周向最大可承受扭矩，同时，由于连接圈与连接件接触一侧的纵向截面呈弧形，提升了连接件与连接圈的接触面，增大了连接件与连接圈的连接强度，进一步提升了连接件与连接圈的周向最大可承受扭矩，具有结构简单，有效提升蜗轮强度的优点。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图；
图2是本发明的剖视结构示意图；
图3是本发明的立体结构示意图；
图4是本发明中外部件的俯视结构示意图；
图5是图4的A-A向剖视图；
图6是图4的B-B向剖视图；
图7是图5的局部放大图；
图8是图6的局部放大图；
图9是本发明中连接圈的纵向截面简化示意图。
图中，1、外部件；11、连接圈；12、连接槽；121、上部连接槽；122、中部连接槽；123、下部连接槽；13、隔板；2、内部件；3、连接件；31、加强筋；32、浇口。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1-3所示，本汽车转向机用蜗轮包括外侧设有齿形的外部件1、内部件2以及由塑料制成的用于连接内部件2与外部件1的连接件3，本实施例中，所述的内部件2为采用金属制成的金属轴，所述的连接件3采用注塑工艺成型于外部件1与内部件2之间，外部件1内周面设有供连接件3注塑时可嵌入其中的连接圈11，连接圈11内形成若干个周向分布的连接槽12，连接圈11呈网格状，连接圈11与外部件侧壁形成上述连接槽12。由于连接圈11呈网格状，因此网格交叉形成三角形的上部连接槽121和下部连接槽123，以及矩形的中部连接槽122。
所述的外部件1通过注塑成型，注塑时采用大水口锥形流道进料，采用圆周进料，成型后中部为封闭状态，通过车削形成中空结构；使得外部件1的内侧形成隔板13，隔板13位于外部件1横向截面的中部，所述的隔板13两侧均设有上述连接圈11，隔板13两侧的连接圈11轴对称。外部件1中部设置隔板13，可起到连接件3与外部件1轴向方向的限位作用，连接件3注塑时分别嵌入隔板13的两侧，使得连接件3将隔板13包裹，形成轴向方向的限位。连接件3在注塑时，塑料流入外部件1内周面周向布置的连接槽12内，形成嵌入连接槽12的连接部，使得连接部与连接槽12形成固定连接，在连接件3与外部件1的周向转动方向形成限位，从而提升外部件1与连接件3之间的最大可承受扭矩。
如图4-8所示，本汽车转向机用蜗轮中，所述的连接圈11一侧位于外部件1内周面，另一侧位于隔板13上，使得连接圈11纵向截面呈楔形，由于连接圈11呈楔形，因此连接圈11与外部件1侧壁形成的上部连接槽121，中部连接槽122和下部连接槽123也成楔形，且深度依次降低。所述的连接圈11与连接件3接触一侧的纵向截面呈弧形，所述的连接圈11靠近外部件1轴心一侧的高度低于靠近外部件1内壁一侧的高度。如图9所示为连接圈纵向截面的简化示意图，将连接圈11与连接件3接触的一侧设置呈弧形，相比直接设置成直线(虚线所示)，增大了连接件3与连接圈11的接触面，从而提升连接件3与连接圈11之间的连接强度，进一步提升外部件1与连接件3之间的最大可承受扭矩。由于连接圈11纵向截面呈楔形，为方便连接件3注塑时融入的塑料流入连接圈11的连接槽12内，因此将连接圈11设置呈内低外高的结构，方便进料。
如图2-3所示，所述的连接件3两侧均设有沿连接件3内圈周向均布的加强筋31，所述的加强筋31由连接件3内圈向外扩散至外圈，所述连接件3一侧的加强筋31为树根状由根部向外发散状，且位于树根状的根部为成型浇口32。由于连接件3注塑要求高，势必会导致进料不足或进料压力大等缺陷，因此在连接件3一侧设置树根状结构，使得浇口32位置位于加强筋31根部，一方面采用多个进料口分散进料，提高进料效率，另一方面发散状进料方式使得进料压力损失小，流动阻力小，同时，浇口32位置设置于加强筋31根部，在完成注塑后，对浇口32进行后处理也不会影响浇口32的结构强度。
本汽车转向机用蜗轮的制造方法，包含如下步骤：
S1:注塑外部件1，采用大水口锥形流道圆周进料，外部件1采用尼龙材料制成；
S2:车削外部件1内圈，使得外部件1内圈形成隔板13；
S3:将去除内圈流道后的外部件1与内部件2一起放入注塑模具下模型腔，利用二次成型技术注塑形成连接件3，将外部件1和内部件2连接成一体。
二次成型时采用六点进料，且进料点位置均匀布置在一侧加强筋31位于树根状的根部，外部连接件3采用玻璃纤维增强尼龙制成，玻璃纤维增强尼龙结构强度高，将外部件1与内部件2连接成型后能进一步提升两者的连接强度和蜗轮的整体结构强度。
本发明通过外部件与内部件之间通过注射成型形成连接件，实现外部件与内部件的连接，在外部件内周面设有连接圈，使得连接件注射成型后连接件能嵌入连接圈内，提高连接件与外部件之间的周向最大可承受扭矩，同时，由于连接圈与连接件接触一侧的纵向截面呈弧形，提升了连接件与连接圈的接触面，增大了连接件与连接圈的连接强度，进一步提升了连接件与连接圈的周向最大可承受扭矩，具有结构简单，有效提升蜗轮强度的优点。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种汽车转向机用蜗轮，包括外侧设有齿形的外部件（1）、内部件（2）以及由塑料制成的用于连接内部件（2）与外部件（1）的连接件（3），其特征在于，所述的连接件（3）采用注塑工艺成型于外部件（1）与内部件（2）之间，所述的外部件（1）内周面设有供连接件（3）注塑时可嵌入其中的连接圈（11），所述的连接圈（11）内形成若干个周向分布的连接槽（12）；所述的外部件（1）中部设有隔板（13），所述的隔板（13）两侧均设有上述连接圈（11）；所述的连接圈（11）一侧位于外部件（1）内周面，另一侧位于隔板（13）上，使得连接圈（11）纵向截面呈楔形，所述的连接圈（11）与连接件（3）接触一侧的纵向截面呈弧形，所述的连接圈（11）与外部件（1）侧壁形成上述连接槽（12）；所述的连接槽（12）包括上部连接槽（121），中部连接槽（122）和下部连接槽（123）；所述的上部连接槽（121），中部连接槽（122）和下部连接槽（123）也成楔形，且深度依次降低。
2.根据权利要求1所述的汽车转向机用蜗轮，其特征在于：所述的连接圈（11）呈网格状。
3.根据权利要求1所述的汽车转向机用蜗轮，其特征在于：所述的连接槽（12）呈蜂窝状、矩形网格状、三角形状或星型中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2或3所述的汽车转向机用蜗轮，其特征在于：所述的内部件（2）采用金属制成，且是金属轮毂或金属轴。
5.根据权利要求1或2或3所述的汽车转向机用蜗轮，其特征在于：所述的外部件（1）外侧的齿形为斜齿。
6.根据权利要求1或2或3所述的汽车转向机用蜗轮，其特征在于：所述的连接圈（11）靠近外部件（1）轴心一侧的高度低于靠近外部件（1）内壁一侧的高度。
7.根据权利要求1或2或3所述的汽车转向机用蜗轮，其特征在于：所述的连接件（3）两侧均设有沿连接件（3）内圈周向均布的加强筋（31），所述的加强筋（31）由连接件（3）内圈向外扩散至外圈，所述连接件（3）一侧的加强筋（31）为树根状由根部向外发散状，且位于树根状的根部为成型浇口（32）。
8.一种如权利要求1所述汽车转向机用蜗轮的制造方法，其特征在于，包含如下步骤：
S1:注塑外部件（1），采用大水口锥形流道进料；
S2:车削外部件（1）内圈，使得外部件（1）内圈形成隔板（13）；
S3:将去除内圈流道后的外部件（1）与内部件（2）一起放入注塑模具下模型腔，利用二次成型技术注塑形成连接件（3），将外部件（1）和内部件（2）连接成一体。
9.根据权利要求8所述的汽车转向机用蜗轮，其特征在于：汽车转向机用蜗轮的制造方法中，所述的连接件（3）采用六点进料，进料点位置均匀布置在加强筋（31）位于树根状的根部。
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