DE102012102775B4 - Helical gear for an electromechanical steering device - Google Patents

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Abstract

Schraubrad (10; 30; 50) für eine elektromechanische Lenkvorrichtung, das ein Innenteil (12; 32; 52; 92), ein Verbindungsteil (14; 34; 54; 90) und ein Außenteil (16; 36; 56; 100; 120) aufweist, wobei das Außenteil (16; 36; 56; 100; 120) Zähne (18; 38; 58; 122) trägt, und wobei im Verbindungsteil (14; 34; 54; 90) unter jedem Zahn (18; 38; 58; 122) des Außenteils (16; 36; 56; 100; 120) jeweils eine Rippe (80; 94) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Verbindungsteil (14; 34; 54; 90) zylinderförmige Elemente (98) vorgesehen sind, die in das Außenteil (16; 36; 56; 100; 120) hineinragen, wobei die zylinderförmigen Elemente (98) derart angeordnet sind, dass sich unter jedem Zahn (18; 38; 58; 122) des Außenteils (16; 36; 56; 100; 120) ein zylinderförmiges Element (98) des Verbindungsteils (14; 34; 54; 90) befindet und die zylinderförmigen Elemente (98)in Reihen mit unterschiedlichem radialen Abstand und zueinander versetzt angeordnet sind.Helical gear (10; 30; 50) for an electromechanical steering device, which has an inner part (12; 32; 52; 92), a connecting part (14; 34; 54; 90) and an outer part (16; 36; 56; 100; 120 ), wherein the outer part (16; 36; 56; 100; 120) carries teeth (18; 38; 58; 122), and wherein in the connecting part (14; 34; 54; 90) under each tooth (18; 38; 58; 122) of the outer part (16; 36; 56; 100; 120) each has a rib (80; 94), characterized in that cylindrical elements (98) are provided on the connecting part (14; 34; 54; 90) which protrude into the outer part (16; 36; 56; 100; 120), the cylindrical elements (98) being arranged in such a way that under each tooth (18; 38; 58; 122) of the outer part (16; 36 ; 56; 100; 120) a cylindrical element (98) of the connecting part (14; 34; 54; 90) is located and the cylindrical elements (98) are arranged in rows with different radial distances and offset from one another.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schraub- bzw. Schneckenrad, das in einer elektromechanischen Lenkvorrichtung, insbesondere einer Servolenkung, eingesetzt wird.The invention relates to a helical or worm wheel which is used in an electromechanical steering device, in particular a power steering.

Schraub- bzw. Schneckenräder werden in Schneckengetrieben eingesetzt, die eine Art eines Schraubwälzgetriebes darstellen und eine schraubenförmige Schnecke umfassen, die bei Drehbewegungen ein in diese eingreifendes Zahnrad bzw. Schneckenrad dreht. Schneckengetriebe sind somit Zahnradgetriebe mit im allgemeinen rechtwinklig gekreuzten Achsen. Die in der Regel treibende Schnecke mit zylindrischer bzw. globoidischer Ausgestaltung wirkt mit dem zugehörigen, in der Schnecke kämmenden Schneckenrad mit entsprechender Verzahnung zusammen. Dabei findet die Berührung von Schnecke und Schneckenrad in Linien innerhalb eines Eingriffsfelds statt. Hierzu verfügen Schnecken über einen oder mehrere Zähne, die wie Gänge von Schrauben unter gleichbleibender Steigung um die Schneckenachse gewunden sind.Helical or worm gears are used in worm gears, which represent a type of screw rolling gear and comprise a helical worm which, when rotated, turns a gear or worm wheel that engages in this. Worm drives are therefore gear drives with axes that are generally crossed at right angles. The generally driving worm with a cylindrical or globoid design interacts with the associated worm wheel with corresponding teeth, which meshes in the worm. The contact between worm and worm wheel takes place in lines within an area of action. For this purpose, worms have one or more teeth which, like threads of screws, are wound around the worm axis with a constant pitch.

Derartige Schneckengetriebe werden in Lenkvorrichtungen, wie bspw. Servolenkungen, zur Übertragung von Lenkmomenten auf die Zahnstange des Lenksystems eingesetzt. Servolenkungen wiederum werden zur Reduzierung der Kraft, die zur Betätigung des Lenkrads eines Kraftfahrzeugs beim Lenken im Stand, beim Rangieren oder bei geringen Fahrgeschwindigkeiten erforderlich ist, eingesetzt. Dabei unterstützt die Servolenkung den Fahrer beim Lenken, indem die vom Fahrer aufgebrachte Kraft durch ein zusätzlich aufgebrachtes Moment, bspw. von einem Elektromotor oder einer Hydraulikpumpe bereitgestellt, verstärkt wird.Such worm gears are used in steering devices, such as, for example, power steering systems, to transmit steering torques to the rack of the steering system. Power steering systems, in turn, are used to reduce the force which is required to operate the steering wheel of a motor vehicle when steering while stationary, when maneuvering or at low driving speeds. The power steering assists the driver in steering by increasing the force applied by the driver by an additionally applied torque, for example provided by an electric motor or a hydraulic pump.

Bekannte Schraub- bzw. Schneckenräder bestehen bspw. aus einem Guss-Polyamid-Ring, die mit einer Metallnabe verklebt werden. Anschließend wird die Verzahnung durch Fräsen in den Guss-Polyamid-Ring eingebracht.Known helical or worm gears consist, for example, of a cast polyamide ring that is glued to a metal hub. Then the teeth are milled into the cast polyamide ring.

Aus der Druckschrift WO 02/38432 A1 ist eine elektrische Lenkvorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, die ein Schneckengetriebe aufweist, das aus einer in einem Gehäuse gelagerten Schnecke und einem mit einer Eingangswelle gekoppelten Schneckenrad besteht. Das Schneckenrad ist Teil einer elastischen Ausgleichskupplung, deren Kupplungsteile nur durch einen elastischen Abstandshalter miteinander gekoppelt sind. Dabei ist das Schneckenrad spiegelsymmetrisch aufgebaut und auf dem Abstandshalter gelagert.From the pamphlet WO 02/38432 A1 an electric steering device for motor vehicles is known which has a worm gear which consists of a worm mounted in a housing and a worm wheel coupled to an input shaft. The worm wheel is part of an elastic compensating coupling, the coupling parts of which are only coupled to one another by an elastic spacer. The worm wheel has a mirror symmetry and is mounted on the spacer.

Es sind weiterhin Schraubräder für Servolenkungen bekannt, die aus mehreren Teilen bestehen. Diese mehrteiligen Schraubräder werden durch Verbindungselemente form- und kraftschlüssig verbunden, um das Drehmoment vom Zahnkranz auf die Welle übertragen zu können.There are also known helical gears for power steering, which consist of several parts. These multi-part helical gears are positively and non-positively connected by connecting elements in order to be able to transmit the torque from the ring gear to the shaft.

Weiterhin sind Zahnräder bekannt, die ein Außenteil mit einer Verzahnung aufweisen und ein Einlegeteil als Nabe bzw. Innenteil haben, die durch ein Verbindungsteil mit einem Schirmanguss verbunden werden. Die Druckschrift EP 1 777 439 A1 beschreibt ein solches Zahnrad und ein Verfahren zur Herstellung dieses Zahnrads, bei dem das Außenteil und das Einlegeteil mit dem Verbindungsteil formschlüssig verbunden werden, wobei das Verbindungsteil mittels Schirmanguss gegossen wird.Furthermore, toothed wheels are known which have an outer part with a toothing and an insert part as a hub or inner part, which are connected to a shield connection by a connecting part. The pamphlet EP 1 777 439 A1 describes such a gearwheel and a method for producing this gearwheel, in which the outer part and the insert part are positively connected to the connecting part, the connecting part being cast by means of a shield connection.

In der GB 2 126 686 A wird ein aus Kunststoffmaterial bestehendes Zahnrad offenbart, welches eine Anzahl winklig beabstandeter Elemente aufweist, die mit der Anzahl der Zähne des Zahnrades übereinstimmen können und sich zwischen der Mitte des Zahnrades und deren Zähne erstrecken und scheibenförmig angeordnet sind.In the GB 2 126 686 A discloses a plastic material gear which has a number of angularly spaced elements which may match the number of teeth of the gear and which extend between the center of the gear and its teeth and are disposed in a disc shape.

Die im Patentanspruch 1 und Patentanspruch 9 angegebenen Erfindung betrifft ein mehrteiliges Schraubrad bzw. Schraubradgetriebe, welche trotz geringerem Materialeinsatz zu einer Verbesserung der Torsionssteifigkeit und Festigkeit des Verbindungsteils führt.The invention specified in claim 1 and claim 9 relates to a multi-part helical gear or helical gear which, despite the use of less material, leads to an improvement in the torsional rigidity and strength of the connecting part.

Vor diesem Hintergrund wird ein Schraubrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Schraubgetriebe mit einem solchen Schraubrad mit den Merkmalen des Anspruchs 9 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Against this background, a helical gear with the features of claim 1 and a helical gear with such a helical gear with the features of claim 9 are presented. Embodiments emerge from the dependent claims.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass trotz der Materialeinsparung die Zahnfußspannungen im Außenteil des Zahnrades reduziert werdenThe advantages achieved with the invention consist in particular in the fact that, despite the savings in material, the tooth root stresses in the outer part of the gear are reduced

Das vorgestellte Schraubrad kommt in einer elektromechanischen Lenkvorrichtung zum Einsatz und weist ein Innenteil, ein Verbindungsteil und ein Außenteil auf, wobei das Außenteil Zähne trägt. Das Verbindungsteil ist zwischen dem Au-ßenteil und dem Innenteil angeordnet. Das Innenteil kann eine Nabe oder eine Welle sein. Das beschriebene Schraubrad zeichnet sich dadurch aus, dass im Verbindungsteil unter jedem Zahn des Außenteils jeweils eine Rippe ausgebildet ist, die der Verstärkung dient.The presented helical gear is used in an electromechanical steering device and has an inner part, a connecting part and an outer part, the outer part bearing teeth. The connecting part is arranged between the outer part and the inner part. The inner part can be a hub or a shaft. The helical gear described is characterized in that a rib is formed in the connecting part under each tooth of the outer part, which is used for reinforcement.

Als Material für das Außenteil und das Verbindungsteil kommen insbesondere Kunststoffe in Betracht. Somit kann das Schraubrad mittels verschiedener Guss- und Spritzgussverfahren gefertigt werden.In particular, plastics come into consideration as the material for the outer part and the connecting part. Thus, the helical gear can be manufactured using various casting and injection molding processes.

In einer Ausgestaltung verlaufen die Rippen im Verbindungsteil radial. D.h. diese verlaufen jeweils im Verbindungsteil von der dem Innenteil zugewandten Seite hin in Richtung zu dem Außenteil, so dass die Verlängerung der Rippen in den Zähnen auslaufen bzw. die Rippen mit den Zähnen fluchten. Die Rippen bilden somit einen radialen Anschluss für die Zähne.In one embodiment, the ribs run radially in the connecting part. In other words, these each run in the connecting part from the side facing the inner part in the direction of the outer part, so that the extension of the ribs in the teeth or the ribs are aligned with the teeth. The ribs thus form a radial connection for the teeth.

Das Außenteil kann aus einem unverstärkten Kunststoff oder einem verstärkten Kunststoff gefertigt sein. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Werkstoffe des Schraubrads so gewählt sind, dass die Festigkeit von außen nach innen zunimmt.The outer part can be made of an unreinforced plastic or a reinforced plastic. Furthermore, it can be provided that the materials of the helical gear are selected so that the strength increases from the outside inwards.

Als eine weitere Ausgestaltung wird ein Schraubrad beschrieben, bei dem an dem Verbindungsteil zylinderförmige Elemente vorgesehen sind, die in das Außenteil hineinragen. Entsprechend weist das Außenteil zylinderförmige Öffnungen bzw. Aussparungen auf, in welche die Elemente ragen. Dabei können die Elemente in Reihen umlaufend angeordnet sein. Sind mehrere Reihen von Elementen vorgesehen, so können die Elemente benachbarter Reihen versetzt zueinander angeordnet sein. Selbstverständlich können die Elemente auch am Außenteil vorgesehen sein. In diesem Fall sind im Verbindungsteil entsprechende Öffnungen vorgesehen. In einer Ausgestaltung sind die zylinderförmigen Elemente derart angeordnet, so dass sich unter jedem Zahn des Außenteils ein zylinderförmiges Element des Verbindungsteils befindet. D.h. dass die zylinderförmigen Elemente der Reihe an Elementen, die radial am weitesten außen vorgesehen ist, entsprechend vorgesehen sind.As a further embodiment, a helical gear is described in which cylindrical elements are provided on the connecting part, which protrude into the outer part. Correspondingly, the outer part has cylindrical openings or recesses into which the elements protrude. The elements can be arranged circumferentially in rows. If several rows of elements are provided, the elements of adjacent rows can be arranged offset from one another. Of course, the elements can also be provided on the outer part. In this case, corresponding openings are provided in the connecting part. In one embodiment, the cylindrical elements are arranged in such a way that a cylindrical element of the connecting part is located under each tooth of the outer part. I.e. that the cylindrical elements of the row of elements which is provided radially outermost are provided accordingly.

In einer weiteren Ausgestaltung ist eine typischerweise mittlere Scheibe vorgesehen, die alle Rippen des Verbindungsteils miteinander verbindet.In a further embodiment, a typically middle disk is provided which connects all the ribs of the connecting part to one another.

Weiterhin können die Rippen, die bspw. radial verlaufen, an der dem Innenteil zugewandten Seite durch einen inneren Radius verbunden sein, der tangential in die Rippen übergeht.Furthermore, the ribs, which for example run radially, can be connected on the side facing the inner part by an inner radius which merges tangentially into the ribs.

Darüber hinaus kann zwischen dem Verbindungsteil und dem Außenteil eine kegelförmige Verbindung vorgesehen sein.In addition, a conical connection can be provided between the connecting part and the outer part.

Die Merkmale der aufgeführten Ausführungen des beschriebenen Schraubrads können alternativ oder beliebig miteinander kombiniert ergänzend verwirklicht sein.The features of the listed designs of the helical gear described can be implemented as an alternative or in any combination with one another in addition.

Es wird ebenfalls ein Schraub- bzw. Schneckengetriebe mit einem Schraubrad der vorstehend beschriebenen Art vorgestellt, das zum Einsatz in einer Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.A helical or worm gear with a helical gear of the type described above is also presented, which is designed for use in a steering device of a motor vehicle.

Bei der Fertigung des beschriebenen Schraubrads wird bspw. das Außenteil aus unverstärktem oder verstärktem Kunststoff mittels Spritzgussverfahren hergestellt. Das Innenteil wird zusammen mit dem Außenteil in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt. Danach wird der Freiraum zwischen Innenteil und Außenteil durch ein Verbindungsteil mittels Spritzgussverfahren aus typischerweise verstärktem Kunststoff ausgefüllt.In the manufacture of the helical gear described, for example, the outer part is made from unreinforced or reinforced plastic by means of an injection molding process. The inner part is inserted into an injection molding tool together with the outer part. The free space between the inner part and the outer part is then filled by a connecting part made of typically reinforced plastic using an injection molding process.

Das beschriebene Schraubrad weist in einer besonderen Ausgestaltung einen radialen und axialen Formschluss zwischen Innenteil und Verbindungsteil auf. Weiterhin ist eine symmetrische Verrippung des Verbindungsteils vorgesehen, d.h. unter jedem Zahn des Außenteils befindet sich eine radiale Rippe zur Verstärkung sowie zur Reduzierung von radialen Dehnungen infolge von z.B. Temperatureinwirkungen und Konditionierungen, bspw. durch Wasseraufnahme. Die mittlere Scheibe verbindet alle radialen Rippen des Verbindungsteils miteinander. Dies führt zu einer Verbesserung der Torsionssteifigkeit und der Festigkeit des Verbindungsteils durch Übertragung axialer Kräfte. Die Verbindung der radialen Rippen des Verbindungsteils auf der dem Innenteil zugewandten Seite und somit im Bereich des Innenteils durch einen Radius, der tangential in die radialen Rippen übergeht, bewirkt eine Reduzierung der maximalen Spannungen. Die kegelförmige Verbindung zwischen dem Verbindungsteil und dem Außenteil im Axialschnitt führt zu einer Reduzierung der maximalen Spannungen. Der Formschluss zwischen dem Verbindungsteil und dem Außenteil durch zylinderförmige Elemente am Verbindungsteil, die in das Außenteil hineinragen, ist ebenfalls vorteilhaft. Weiterhin ist bei der besonderen Ausgestaltung vorgesehen, dass die radial am weitesten von der Mittelachse des Schraubrads entfernten zylinderförmigen Elemente des Verbindungsteils sich genau unterhalb eines jeden Zahns des Außenteils befinden, was eine Reduzierung der Zahnfußspannung im Außenteil mit sich bringt.In a particular embodiment, the helical gear described has a radial and axial form fit between the inner part and the connecting part. Furthermore, symmetrical ribbing of the connecting part is provided, i. under each tooth of the outer part there is a radial rib for reinforcement as well as for reducing radial expansion caused by e.g. Temperature effects and conditioning, e.g. through water absorption. The middle disk connects all radial ribs of the connecting part to one another. This leads to an improvement in the torsional rigidity and the strength of the connecting part by transmitting axial forces. The connection of the radial ribs of the connecting part on the side facing the inner part and thus in the area of the inner part by a radius that merges tangentially into the radial ribs reduces the maximum stresses. The conical connection between the connecting part and the outer part in axial section leads to a reduction in the maximum stresses. The form fit between the connecting part and the outer part by means of cylindrical elements on the connecting part which protrude into the outer part is also advantageous. Furthermore, it is provided in the special embodiment that the cylindrical elements of the connecting part that are radially furthest away from the center axis of the helical gear are located exactly below each tooth of the outer part, which brings about a reduction in the tooth root tension in the outer part.

Zu beachten ist, dass das Verbindungsteil durch die symmetrische Kontur der Verzahnung des Außenteils einen großen formschlüssigen Bereich hat, der das Drehmoment und die axialen Kräfte übertragen kann. Dieser große symmetrische formschlüssige Bereich ermöglicht eine genaue Abbildung der Verzahnung des Außenteils, da die Spannungen, die durch das Schwinden des Verbindungsteils im Verzahnungsbereich auftreten, durch die Symmetrie des Verbindungsteils zu keinen unzulässigen Abweichungen in der Verzahnung führen.It should be noted that due to the symmetrical contour of the toothing of the outer part, the connecting part has a large form-fitting area that can transmit the torque and the axial forces. This large, symmetrical form-fitting area enables the toothing of the outer part to be reproduced precisely, since the stresses that occur in the toothed area due to the shrinkage of the connecting part do not lead to any impermissible deviations in the toothing due to the symmetry of the connecting part.

Das Außenteil, das aus einem verstärkten oder unverstärkten Kunststoff besteht, wird bspw. mit dem Verbindungsteil vergossen. Durch das Schwinden des Verbindungsteils beim Abkühlen entsteht so zusätzlich zum Formschluss noch ein Kraftschluss zum Außenteil.The outer part, which consists of a reinforced or unreinforced plastic, is potted with the connecting part, for example. This is the result of the shrinkage of the connecting part during cooling In addition to the form fit, a force fit to the outer part.

Die Werkstoffe des Schraubrads sind vorzugsweise so gewählt, dass die Festigkeit von außen nach innen, also vom Außenteil zum Verbindungsteil zum Innenteil, immer größer wird. Durch diesen Herstellungsprozess können Zahnräder, nämlich Schraub- und Schneckenräder, gefertigt werden, die einen kleinen Durchmesser aufweisen und gleichzeitig große Drehmomente übertragen können. Weiterhin ergibt sich durch die Verwendung vieler dünnen Rippen am Verbindungsteil eine große Festigkeit des Schraubrads in Verbindung mit einem äußerst geringen Materialeinsatz.The materials of the helical gear are preferably selected so that the strength increases from the outside to the inside, that is, from the outer part to the connecting part to the inner part. Through this manufacturing process, gears, namely helical and worm gears, can be manufactured that have a small diameter and at the same time can transmit large torques. Furthermore, the use of many thin ribs on the connecting part results in a great strength of the helical gear in connection with an extremely low use of material.

Das beschriebene Schraubrad ist, zumindest in einigen der Ausführungen, hinsichtlich der Kosten und des Gewichts vorteilhaft. Die Verwendung von Kunststoff, insbesondere für das Außenteil, bewirkt eine verbesserte Dämpfung. Außerdem ist das Reibungsverhalten zwischen Metall und Kunststoff besser als dasjenige zwischen Metall und Metall.The helical gear described is advantageous in terms of cost and weight, at least in some of the designs. The use of plastic, especially for the outer part, results in improved damping. In addition, the friction behavior between metal and plastic is better than that between metal and metal.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and configurations of the invention emerge from the description and the accompanying drawing.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.

  • 1 zeigt eine Ausführung des beschriebenen Schraubrads.
  • 2 zeigt eine weitere Ausführung des beschriebenen Schraubrads.
  • 3 zeigt einen Schnitt durch eine Ausführung des beschriebenen Schraubrads.
  • 4 zeigt einen Ausschnitt des Schraubrads aus 3 in anderer Perspektive.
  • 5 zeigt eine Ausführungsform des Verbindungsteils.
  • 6 zeigt eine Ausführungsform des Außenteils.
  • 7 zeigt eine weitere Ausführungsform des Außenteils.
The invention is shown schematically in the drawing using an exemplary embodiment and is described in detail below with reference to the drawing.
  • 1 shows an embodiment of the described helical gear.
  • 2 shows a further embodiment of the helical gear described.
  • 3 shows a section through an embodiment of the described helical gear.
  • 4th shows a section of the helical gear 3 in a different perspective.
  • 5 shows an embodiment of the connecting part.
  • 6 shows an embodiment of the outer part.
  • 7th shows a further embodiment of the outer part.

In 1 ist eine Ausführungsform des beschriebenen Schraubrads in einer perspektivischen Gesamtansicht, insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen, dargestellt. Das Schraubrad 10 umfasst ein Innenteil 12, das in diesem Fall als Nabe ausgebildet ist, ein Verbindungsteil 14 und ein Außenteil 16. Diese Teile 12, 14 und 16 sind konzentrisch zueinander angeordnet, wobei das Verbindungsteil 14 zwischen dem Innenteil 12 und dem Außenteil 16 angeordnet ist.In 1 is an embodiment of the described helical gear in a perspective overall view, generally with the reference number 10 provided, shown. The helical gear 10 includes an inner part 12 , which is designed as a hub in this case, a connecting part 14th and an outside part 16 . These parts 12 , 14th and 16 are arranged concentrically to one another, the connecting part 14th between the inner part 12 and the outer part 16 is arranged.

Das Außenteil 16 trägt am äußeren Umfang eine Anzahl an Zähnen 18, welche die Verzahnung 20 des Schraubrads 10 bilden. Dieser äußere Bereich des Außenteils 16, der die Verzahnung 20 trägt, wird auch als Verzahnungsbereich bezeichnet.The outer part 16 carries a number of teeth on the outer circumference 18th showing the gearing 20th of the helical gear 10 form. This outer area of the outer part 16 that is the gearing 20th is also referred to as the toothed area.

Das Außenteil 16 kann aus einem verstärkten oder unverstärkten Kunststoff gefertigt sein. Für das Innenteil 12 kann ein metallischer Werkstoff verwendet werden. Bei einer möglichen Herstellung wird das Verbindungsteil 14 zwischen Innenteil 12 und Außenteil 16 gegossen. Durch Schwinden des Verbindungsteils 14 beim Abkühlen entsteht dann zusätzlich zum Formschluss ein Kraftschluss zum Außenteil 18.The outer part 16 can be made of reinforced or non-reinforced plastic. For the inner part 12 a metallic material can be used. In one possible manufacture, the connecting part 14th between inner part 12 and outer part 16 poured. By shrinking the connecting part 14th When it cools down, a force fit to the outer part is created in addition to the form fit 18th .

In einer besonderen Ausgestaltung sind die Werkstoffe des Schraubrads 10 so gewählt, dass die Festigkeit von außen nach innen zunimmt. Somit kann das dargestellte Schraubrad 10 zwar einen kleinen Durchmesser haben und dennoch große Drehmomente übertragen.In a special embodiment, the materials of the helical gear are 10 chosen so that the strength increases from the outside in. Thus, the illustrated helical gear 10 have a small diameter and still transmit large torques.

In 2 ist eine weitere Ausführung des Schraubrads 30 in einer perspektivischen Gesamtdarstellung wiedergegeben. Die Darstellung zeigt ein Innenteil 32, das als Welle ausgebildet ist, ein Verbindungsteil 34 und ein Außenteil 36 mit Zähnen 38, welche die Verzahnung 40 bilden. Auch bei dieser Ausführung können Materialien und Herstellungsverfahren, wie diese in Verbindung mit der Ausführung aus 1 genannt sind, gewählt werden.In 2 is another version of the helical gear 30th reproduced in a perspective overall representation. The illustration shows an inner part 32 , which is designed as a shaft, a connecting part 34 and an outside part 36 with teeth 38 showing the gearing 40 form. Materials and manufacturing processes such as these in connection with the design can also be used in this design 1 are named.

In 3 ist in einer Schnittdarstellung eine Ausführung des Schraubenrads 50 wiedergegeben. Dieses umfasst ein Innenteil 52, das als Welle ausgebildet ist, ein Verbindungsteil 54 und ein Außenteil 56 mit Zähnen 58 zur Bereitstellung einer Verzahnung 60.In 3 is a sectional view of an embodiment of the helical gear 50 reproduced. This includes an inner part 52 , which is designed as a shaft, a connecting part 54 and an outside part 56 with teeth 58 to provide a toothing 60 .

Durch eine radiale Erweiterung 64 am Innenteil 52 im Bereich der Verbindung zum Verbindungsteil 54 und eine entsprechende Ausnehmung 66 im Verbindungsteil 54, wobei die Erweiterung 64 in die Ausnehmung 66 greift, ist ein radialer und axialer Formschluss zwischen dem Innenteil 52 und dem Verbindungsteil 54 gegeben.By a radial extension 64 on the inner part 52 in the area of the connection to the connecting part 54 and a corresponding recess 66 in the connecting part 54 , with the extension 64 into the recess 66 engages is a radial and axial form fit between the inner part 52 and the connecting part 54 given.

Weiterhin zeigt die Darstellung eine kegelförmige Verbindung 70 zwischen dem Verbindungsteil 54 und dem Außenteil 56 im Axialschnitt. Auf diese Weise können maximale Spannungen reduziert werden. Außerdem ist in 3 eine mittlere Scheibe 72 zu erkennen.The illustration also shows a conical connection 70 between the connecting part 54 and the outer part 56 in axial section. In this way maximum stresses can be reduced. In addition, in 3 a middle disc 72 to recognize.

In 4 ist das Schraubrad 50 aus 3 in einer anderen Perspektive und ausschnittsweise dargestellt. Die Darstellung zeigt deutlich eine Anzahl von radial verlaufenden Rippen 80, die im gleichen Abstand zueinander über das Verbindungsteil 54 angeordnet sind. Diese Rippen 80 stellen eine symmetrische Verrippung dar. Dabei befindet sich unter jedem Zahn 58 eine Rippe 80, die zur Verstärkung und zur Reduzierung von radialen Dehnungen infolge von bspw. Temperaturdehnungen und Konditionierung dient.In 4th is the helical gear 50 out 3 shown in a different perspective and in sections. The illustration clearly shows a number of radially extending ribs 80 that are equidistant from one another via the connecting part 54 are arranged. These ribs 80 represent a symmetrical ribbing. There is under each tooth 58 a rib 80 which serves to reinforce and reduce radial expansions as a result of, for example, thermal expansions and conditioning.

Die radial verlaufenden Rippen 80 fluchten jeweils in einen der Zähne 58, wobei jedem Zahn 58 eine Rippe 80 zugeordnet ist. Weiterhin zeigt die Darstellung die mittlere Scheibe 72, die alle radialen Rippen 80 des Verbindungsteils 54 miteinander verbindet. Dies führt zu einer Verbesserung der Torsionssteifigkeit und Festigkeit des Verbindungsteils 54, da axiale Kräfte durch die mittlere Scheibe 72 übertragen werden.The radial ribs 80 align each in one of the teeth 58 , taking each tooth 58 a rib 80 assigned. The illustration also shows the middle disk 72 who have all radial ribs 80 of the connecting part 54 connects with each other. This leads to an improvement in the torsional rigidity and strength of the connecting part 54 because axial forces through the middle disk 72 be transmitted.

Durch die Verwendung der Rippen 80 ergibt sich eine große Festigkeit des Verbindungsteils 54 und damit des gesamten Schraubrads 50 bei geringem Materialeinsatz.By using the ribs 80 results in a great strength of the connecting part 54 and thus of the entire helical gear 50 with little use of material.

Außerdem ist in 4 zu erkennen, dass die Verbindung der radialen Rippen 80 des Verbindungsteils 54 im Bereich des Innenteils 52 durch einen Radius 84 bzw. eine Abrundung gegeben ist, der bzw. die tangential in die radialen Rippen 80 übergeht.In addition, in 4th to see that the connection of the radial ribs 80 of the connecting part 54 in the area of the inner part 52 by a radius 84 or a rounding is given, which or the tangential into the radial ribs 80 transforms.

In 5 ist eine Ausführung eines Verbindungsteils 90 dargestellt, das auf einem Innenteil 92 gehalten ist. Das Verbindungsteil 90 weist radial verlaufende Rippen 94 auf. Weiterhin sind in Reihen angeordnete zylinderförmige Elemente 98 zu erkennen, die einen Formschluss zwischen dem Verbindungsteil 90 und einem Außenteil, wie dieses in 6, mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet, dargestellt ist. Dieses Außenteil 100 weist entsprechende zylinderförmige Öffnungen 102 auf, in welche die zylinderförmigen Erweiterungen 98 greifen. Die entsprechenden Formen können bei einem Guss- oder Spritzgussverfahren, wenn bspw. das Verbindungsteil 90 zwischen das Außenteil 100 und das Innenteil 92 gegossen wird, gebildet werden.In 5 is a version of a connector 90 shown on an inner part 92 is held. The connecting part 90 has radial ribs 94 on. Furthermore, there are cylindrical elements arranged in rows 98 to recognize the form fit between the connecting part 90 and an outside part like this one in 6 , with the reference number 100 designated, is shown. This outer part 100 has corresponding cylindrical openings 102 on into which the cylindrical extensions 98 to grab. The corresponding shapes can be used in a casting or injection molding process, for example if the connecting part 90 between the outer part 100 and the inner part 92 is poured, formed.

Zur Bereitstellung des Formschlusses ragen die zylinderförmigen Elemente 98 am Verbindungsteil 90 in die zylinderförmigen Öffnungen 102 im Außenteil 100.The cylindrical elements protrude to provide the form fit 98 on the connecting part 90 into the cylindrical openings 102 in the outer part 100 .

In 7 ist ein Ausschnitt einer Ausführung des Außenteils 120 wiedergegeben. Dieses Außenteil trägt am äußeren Umfang Zähne 122, die regelmäßig über den Umfang verteilt sind. Weiterhin sind zylinderförmige Öffnungen 124 zu erkennen, die in einer ersten Reihe 126 und einer zweiten Reihe 128 angeordnet sind. Dabei sind die Öffnungen 124 der ersten Reihe 126 versetzt zu den Öffnungen 124 in der zweiten Reihe 128 angeordnet.In 7th is a section of an embodiment of the outer part 120 reproduced. This outer part has teeth on the outer circumference 122 that are regularly distributed over the scope. There are also cylindrical openings 124 to recognize those in a front row 126 and a second row 128 are arranged. Here are the openings 124 the first row 126 offset to the openings 124 in the second row 128 arranged.

Es ist zu erkennen, dass die zylinderförmigen Öffnungen 124, die am weitesten von der Mittelachse des Schraubrads entfernt sind, somit die zylinderförmigen Öffnungen 124 der ersten Reihe 126, sich genau unterhalb eines jeden Zahnes 122 befinden. Dies führt zu einer Reduzierung der Zahnfußspannung im Außenteil 120.It can be seen that the cylindrical openings 124 that are furthest from the center axis of the helical gear, thus the cylindrical openings 124 the first row 126 to be exactly below each tooth 122 are located. This leads to a reduction in the tooth root tension in the outer part 120 .

Claims (9)

Schraubrad (10; 30; 50) für eine elektromechanische Lenkvorrichtung, das ein Innenteil (12; 32; 52; 92), ein Verbindungsteil (14; 34; 54; 90) und ein Außenteil (16; 36; 56; 100; 120) aufweist, wobei das Außenteil (16; 36; 56; 100; 120) Zähne (18; 38; 58; 122) trägt, und wobei im Verbindungsteil (14; 34; 54; 90) unter jedem Zahn (18; 38; 58; 122) des Außenteils (16; 36; 56; 100; 120) jeweils eine Rippe (80; 94) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Verbindungsteil (14; 34; 54; 90) zylinderförmige Elemente (98) vorgesehen sind, die in das Außenteil (16; 36; 56; 100; 120) hineinragen, wobei die zylinderförmigen Elemente (98) derart angeordnet sind, dass sich unter jedem Zahn (18; 38; 58; 122) des Außenteils (16; 36; 56; 100; 120) ein zylinderförmiges Element (98) des Verbindungsteils (14; 34; 54; 90) befindet und die zylinderförmigen Elemente (98)in Reihen mit unterschiedlichem radialen Abstand und zueinander versetzt angeordnet sind.Helical gear (10; 30; 50) for an electromechanical steering device, which has an inner part (12; 32; 52; 92), a connecting part (14; 34; 54; 90) and an outer part (16; 36; 56; 100; 120 ), wherein the outer part (16; 36; 56; 100; 120) carries teeth (18; 38; 58; 122), and wherein in the connecting part (14; 34; 54; 90) under each tooth (18; 38; 58; 122) of the outer part (16; 36; 56; 100; 120) each has a rib (80; 94), characterized in that cylindrical elements (98) are provided on the connecting part (14; 34; 54; 90) which protrude into the outer part (16; 36; 56; 100; 120), the cylindrical elements (98) being arranged in such a way that under each tooth (18; 38; 58; 122) of the outer part (16; 36 ; 56; 100; 120) a cylindrical element (98) of the connecting part (14; 34; 54; 90) is located and the cylindrical elements (98) are arranged in rows with different radial distances and offset from one another. Schraubrad (10; 30; 50) nach Anspruch 1, bei dem die Rippen (80; 94) radial verlaufen.Helical gear (10; 30; 50) Claim 1 , in which the ribs (80; 94) run radially. Schraubrad (10; 30; 50) nach Anspruch 1, bei dem das Außenteil (16; 36; 56; 100; 120) aus einem unverstärkten Kunststoff gefertigt ist.Helical gear (10; 30; 50) Claim 1 , in which the outer part (16; 36; 56; 100; 120) is made of an unreinforced plastic. Schraubrad (10; 30; 50) nach Anspruch 1, bei dem das Außenteil (16; 36; 56; 100; 120) aus einem verstärkten Kunststoff gefertigt ist.Helical gear (10; 30; 50) Claim 1 , in which the outer part (16; 36; 56; 100; 120) is made of a reinforced plastic. Schraubrad (10; 30; 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Werkstoffe des Schraubrads (10; 30; 50) so gewählt sind, dass die Festigkeit von außen nach innen zunimmt.Helical gear (10; 30; 50) according to one of the Claims 1 to 3 , in which the materials of the helical gear (10; 30; 50) are chosen so that the strength increases from the outside inwards. Schraubrad (10; 30; 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine Scheibe (72) vorgesehen ist, die alle Rippen (80; 94) des Verbindungsteils (14; 34; 54; 90) miteinander verbindet.Helical gear (10; 30; 50) according to one of the Claims 1 to 5 , in which a disc (72) is provided which connects all the ribs (80; 94) of the connecting part (14; 34; 54; 90) to one another. Schraubrad (10; 30; 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Rippen (80; 94) des Verbindungsteils (14; 34; 54; 90) an der dem Innenteil (12; 32; 52; 92) zugewandten Seite durch einen inneren Radius (84) verbunden sind, der tangential in die Rippen (80; 94) übergeht.Helical gear (10; 30; 50) according to one of the Claims 1 to 6 , in which the ribs (80; 94) of the Connecting part (14; 34; 54; 90) are connected on the side facing the inner part (12; 32; 52; 92) by an inner radius (84) which merges tangentially into the ribs (80; 94). Schraubrad (10; 30; 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem zwischen dem Verbindungsteil (14; 34; 54; 90) und dem Außenteil (16; 36; 56; 100; 120) eine kegelförmige Verbindung (70) vorgesehen ist.Helical gear (10; 30; 50) according to one of the Claims 1 to 7th , in which a conical connection (70) is provided between the connecting part (14; 34; 54; 90) and the outer part (16; 36; 56; 100; 120). Schraubgetriebe mit einem Schraubrad (10; 30; 50) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Helical gear with a helical gear (10; 30; 50) according to one of the Claims 1 to 8th .
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