DE102011051386A1 - Verfahren zur Herstellung eines Zahnrades - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnrades (10) mit einem für eine Verzahnung (13) vorgesehenen aus Kunststoff gefertigten Kranz (14) und einer aus Metall gefertigten Welle (11), auf welcher das Zahnrad (10) lagerbar ist. Bisher weist die Verzahnung hinsichtlich der Welle eine mehr oder minder störende Exzentrizität auf, wodurch ein einwandfreier Betrieb eines Getriebes, in welches das Zahnrad eingebaut ist, beeinträchtigt wird. Deshalb wird erfindungsgemäß die Verzahnung (13) konzentrisch zur Welle (11) hergestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnrades mit einem für eine Verzahnung vorgesehenen aus Kunststoff gefertigten Kranz und einer aus Metall gefertigten Welle, auf welcher das Zahnrad lagerbar ist.
  • Allgemein ist aus dem Stand der Technik das gattungsgemäße Zahnrad bekannt, bei dem herstellungsbedingt eine Verzahnung bezogen auf die Welle eine zu hohe Abweichung eines Rundlaufs aufweist, so dass die Verzahnung hinsichtlich der Welle eine mehr oder minder störende Exzentrizität aufweist. Folglich wird dadurch ein einwandfreier Betrieb eines Getriebes, in welches das Zahnrad eingebaut ist, beeinträchtigt. Die bisher angewendeten Verfahren zur Fertigung des Zahnrades sind sehr aufwändig und können aufgrund sich addierender Toleranzen nicht die Abweichungen des Rundlaufs zuverlässig vermeiden.
  • Die Erfindung hat die Aufgabe ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem der Rundlauf des Zahnrades deutlich verbessert wird.
  • Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einem gattungsgemäßen Verfahren, bei dem erfindungsgemäß die Verzahnung konzentrisch zu Welle hergestellt wird. Folglich weist die Verzahnung bezüglich der Welle einen sehr hohen Rundlauf auf, also eine geringe Rundlaufabweichung, so dass die Verzahnung hinsichtlich der Welle kaum noch eine Exzentrizität aufweisen kann, wodurch ein einwandfreier Betrieb eines Getriebes, in welches das Zahnrad eingebaut ist, sichergestellt ist. Außerdem können weitere das Zahnrad umgebende Getriebebauteile einfacher konstruiert werden, wodurch Kosten erheblich eingespart werden.
  • Die Welle und eine Nabe können einstückig aus Metall gefertigt sein und der aus Kunststoff gefertigte Kranz auf die Nabe aufgepresst werden. Anschließend kann die Verzahnung konzentrisch zur Welle in den Kranz eingefräst werden.
  • Es ist jedoch auch möglich, dass die Welle und die Nabe einstückig aus Metall gefertigt sind und der Kranz auf die Nabe gespritzt oder gegossen wird. Zu diesem Zweck wird die einstückig ausgebildete Einheit aus Welle und Nabe in ein Spritzguss- oder Gießwerkzeug eingelegt und anschließend ein Kunststoff zur Herstellung des Kranzes dem Werkzeug zugeführt. Alternativ kann der Kranz auch aufgepresst oder aufgeschrumpft werden. Beim Aufschrumpfen wird die Nabe stark gekühlt, so dass sie sich zusammenzieht, und der Kranz anschließend über die Nabe geschoben. Abschließend kann die Verzahnung konzentrisch zur Welle in den Kranz eingefräst werden.
  • Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die Welle und die Nabe einstückig aus Metall gefertigt sind und der Kranz samt Verzahnung auf die Nabe gespritzt oder gegossen wird. Zu diesem Zweck wird die einstückig ausgebildete Einheit aus Welle und Nabe ebenfalls in das Spritzguss- oder Gießwerkzeug eingelegt und anschließend der Kunststoff zur Herstellung des verzahnten Kranzes dem Werkzeug zugeführt.
  • Die Nabe und die Welle können aus Metall gefertigt sein, wobei die Nabe auf die Welle und der aus Kunststoff gefertigte Kranz auf die Nabe aufgepresst oder aufgeschrumpft sind und die Verzahnung in den Kranz eingefräst wird.
  • Es ist jedoch auch möglich, die Nabe und die Welle aus Metall zu fertigen, wobei die Nabe auf die Welle aufgepresst wird und der Kranz auf die Nabe gespritzt oder gegossen wird. Die Verzahnung kann bereits beim Spritzgießen oder Gießen in den Kranz konzentrisch zur Welle eingebracht werden oder durch anschließendes Fräsen.
  • In einem alternativen Herstellungsverfahren können die Welle und der aus Kunststoff gefertigte Kranz in ein Spritzguss- oder Gießwerkzeug eingelegt werden und anschließend die Nabe spritzgegossen oder gegossen werden. Der Kunststoff, aus dem die Nabe und/oder der Kranz hergestellt ist, kann ein faserverstärkter oder unverstärkter Kunststoff sein.
  • Auch bei diesem alternativen Herstellungsverfahren kann die Verzahnung während oder vor des Spritzgießens oder des Gießens oder durch anschließendes Fräsen hergestellt werden.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Zahnrad für eine Elektrolenkung, das in eine Schnecke eines elektrischen Servomotors eingreift, dass erfindungsgemäß nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 herstellbar ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
  • Im Einzelnen zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht auf ein Zahnrad;
  • 2 eine perspektivische Ansicht auf eine Nabe und einen Kranz.
  • 1 zeigt ein Zahnrad 10 mit einer Welle 11, einer Nabe 12 und einem eine Verzahnung 13 aufweisenden Kranz 14. Die Welle 11 ist aus Metall gefertigt und weist eine Verzahnung 15 auf. Die Welle 11 kann jedoch auch unverzahnt sein. Die Nabe 12 und der Kranz 14 sind aus Kunststoff gefertigt.
  • Die Welle 11 und der aus Kunststoff gefertigte Kranz 14 können in einer nicht näher dargestelltes Spritzguss- oder Gießwerkzeug eingelegt und anschließend die Nabe 12 gespritzt oder gegossen werden. Die Verzahnung 13 kann während oder vor dem Spritzgießen oder Gießen hergestellt oder anschließend konzentrisch zur Welle 11 in den Kranz 14 eingefräst werden.
  • 2 zeigt eine aus Metall gefertigte Nabe 20 die von einem unverzahnten aus Kunststoff gefertigten Kranz 21 umgeben ist. In der Nabe 20 ist eine Öffnung 22 vorgesehen, in welche die Welle 11 eingepresst werden kann. Die Welle 11 und die Nabe 20 können in das hier nicht näher dargestellte Spritzguss- oder Gießwerkzeug eingelegt werden, um anschließend mit dem Kranz 21 umspritzt zu werden. Abschließend kann die Verzahnung 13 in den Kranz 21 eingefräst werden. Es ist jedoch auch möglich schon während des Spritzgießens oder Gießens die Verzahnung 13 zu fertigen.
  • Grundsätzlich können die Welle 11 und die Nabe 20 jedoch auch einstückig aus Metall gefertigt sein, wobei die Herstellungsoptionen für den Kranz 21 und die Verzahnung 13 die selben sind, wie wenn die Welle 11 und die Nabe 20 zwei separate Bauteile sind.
  • Alternativ kann der unverzahnte Kranz 21 auf die Nabe 20 aufgepresst oder aufgeschrumpft und anschließend konzentrisch zur Welle 11 verzahnt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Zahnrad
    11
    Welle
    12
    Nabe
    13
    Verzahnung
    14
    Kranz
    15
    Verzahnung
    20
    Nabe
    21
    Kranz
    22
    Öffnung

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Zahnrades (10) mit einem für eine Verzahnung (13) vorgesehenen aus Kunststoff gefertigten Kranz (14) und einer aus Metall gefertigten Welle (11), auf welcher das Zahnrad (10) lagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (13) konzentrisch zur Welle (11) hergestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (11) und eine Nabe (20) einstückig aus Metall gefertigt sind und der Kranz (21) auf die Nabe (20) aufgepresst oder aufgeschrumpft wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (11) und die Nabe (20) einstückig aus Metall gefertigt sind und der Kranz (21) auf die Nabe (20) gespritzt oder gegossen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (13) in den Kranz (14, 21) konzentrisch zur Welle (11) eingefräst wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (11) und die Nabe (20) einstückig aus Metall gefertigt sind und der Kranz (21) samt Verzahnung auf die Nabe (20) gespritzt oder gegossen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (20) und die Welle (11) aus Metall gefertigt sind, wobei die Nabe (20) auf die Welle (11) und der Kranz (21) auf die Nabe (20) aufgepresst oder aufgeschrumpft sind und die Verzahnung (13) in den Kranz (21) eingefräst wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (20) und die Welle (11) aus Metall gefertigt sind, wobei die Nabe (20) auf die Welle (11) aufgepresst wird und der Kranz (21) auf die Nabe (20) gespritzt oder gegossen wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (11) und der Kranz (14) in ein Spritzguss- oder Gießwerkzeug eingelegt werden und anschließend die Nabe (12) spritzgegossen oder gegossen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (13) während oder vor dem Spritzgießen oder Gießen oder durch anschließendes Fräsen hergestellt wird.
  10. Zahnrad (10) für eine Elektrolenkung, das in eine Schnecke eines elektrischen Servomotors eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 herstellbar ist.
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