DE102018205006A1 - gear - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Zahnrad, das am Umfang einen Zahnkranz (18) mit einer Anzahl an Zähnen (20) trägt, wobei zusätzlich mindestens ein Verstärkungsring (30, 32) vorgesehen ist, der stirnseitig in den Zahnkranz (18) eingreift. The invention relates to a toothed wheel, which carries on the circumference a sprocket (18) with a number of teeth (20), wherein additionally at least one reinforcing ring (30, 32) is provided which engages the end face in the sprocket (18).
Description
Die Erfindung betrifft ein Zahnrad, insbesondere ein Schraub- bzw. Schneckenrad, das in einer elektromechanischen Lenkvorrichtung, insbesondere einer Servolenkung, eingesetzt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektromechanische Lenkvorrichtung mit einem solchen Zahnrad, insbesondere einem solchen Schraubrad.The invention relates to a gear, in particular a screw or worm wheel, which is used in an electromechanical steering device, in particular a power steering. Furthermore, the invention relates to an electromechanical steering device with such a gear, in particular such a helical gear.
Stand der TechnikState of the art
Als Zahnrad wird ein Rad bezeichnet, das über seinen Umfang gleichmäßig verteilt Zähne trägt. Zwei oder mehr miteinander gepaarte Zahnräder bilden ein Zahnradgetriebe. Bekannte Zahnräder bestehen bspw. aus Guss-Polyamid-Ringen, die mit einer Metallnabe verklebt werden. Anschließend wird die Verzahnung durch Fräsen in den Guss-Polyamid-Ring eingebracht.As a gear wheel is called, which carries uniformly distributed teeth over its circumference. Two or more paired gears form a gear transmission. Known gears consist, for example, of cast polyamide rings, which are glued to a metal hub. Then the toothing is introduced by milling in the cast polyamide ring.
Schraub- bzw. Schneckenräder als besondere Ausführungen eines Zahnrads 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.Screw or worm wheels as special embodiments of a gear are used in worm gears, which constitute a kind of a screw gear and comprise a helical worm that rotates during rotation of an engaging in this gear or worm wheel. Worm gears are thus gear transmission with generally crossed at right angles. The generally driving screw with cylindrical or globoidischer design cooperates with the associated, meshing in the worm worm wheel with corresponding teeth. The contact of worm and worm wheel takes place in lines within an intervention field. For this purpose, screws have one or more teeth, which, like flights of screws, are wound around the screw axis at 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, verstärkt wird.Such worm gears are used in steering devices, such as. Power Steering, for transmitting steering torque to the rack of the steering system. Power steering, in turn, are used to reduce the force required to operate the steering wheel of a motor vehicle when steering in a standing position, maneuvering or at low speeds. The power steering assists the driver in steering, by the force applied by the driver by an additionally applied torque, eg. By an electric motor, is amplified.
Es sind weiterhin Zahnräder für Servolenkungen bekannt, die aus mehreren Teilen bestehen. Diese mehrteiligen Zahnräder werden durch Verbindungselemente form- und kraftschlüssig verbunden, um das Drehmoment vom Zahnkranz auf die Welle übertragen zu können.There are also gears for power steering systems known which consist of several parts. These multi-part gears are positively and non-positively connected by connecting elements in order to transmit the torque from the ring gear to the shaft can.
Aus der Druckschrift
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
Die Druckschrift
Aus der Druckschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden ein Zahnrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine elektromechanische Lenkvorrichtung, insbesondere für eine Servolenkung, gemäß Anspruch 12 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.Against this background, a gear with the features of claim 1 and an electromechanical steering device, in particular for a power steering system, according to
Es wird somit ein Zahnrad vorgestellt, das am Umfang einen Zahnkranz mit einer Anzahl an Zähnen trägt, wobei das Zahnrad zusätzlich mindestens ein Verstärkungsring aufweist, der stirnseitig in den Zahnkranz, insbesondere zwischen die Zähne des Zahnkranzes, eingreift. It is thus proposed a gear that carries a ring gear with a number of teeth on the circumference, wherein the gear additionally has at least one reinforcing ring which engages the end face in the ring gear, in particular between the teeth of the ring gear.
Dies bedeutet, dass der mindestens eine Verbindungsring in Ausgestaltung derart geformt bzw. gespritzt ist, dass dieser über Auskragungen verfügt, die über den Umfang verteilt, sich in axialer Richtung des Zahnrads erstreckend angeordnet sind. Jede dieser Auskragungen greift dann in eine Zahnlücke und bildet eine formschlüssige Verbindung. In einer Ausgestaltung entspricht die Anzahl der Auskragungen der Anzahl der Zahnlücken, so dass in jeder Zahnlücke im zusammengebauten Zustand eine Auskragung vorgesehen ist. Diese Auskragungen können auch als Vorsprünge, Nasen oder Vorkragungen bezeichnet werden. Diese sind typischerweise an dem Verstärkungsring angeformt bzw. einteilig mit diesem gebildet und stellen damit integrale Bestandteile dieses Verstärkungsrings dar.This means that the at least one connecting ring is shaped or sprayed in such a configuration that it has projections which are distributed over the circumference, extending in the axial direction of the gear extending. Each of these projections then engages in a tooth gap and forms a positive connection. In one embodiment, the number of projections corresponds to the number of tooth gaps, so that a projection is provided in each tooth gap in the assembled state. These projections can also be referred to as projections, noses or projections. These are typically formed on the reinforcing ring or formed integrally therewith and thus constitute an integral part of this reinforcing ring.
Das Zahnrad kann neben dem mindestens einen Verstärkungsring mehrteilig, bspw. mit Innenteil, Außenteil und Verbindungsteil, ausgebildet sein. Nachfolgend wird insbesondere auf diesen mehrteiligen Aufbau eingegangen. Das vorgestellte Zahnrad kann aber auch neben dem mindestens einen Verstärkungsring einteilig aufgebaut sein.The gearwheel can be formed in several parts in addition to the at least one reinforcing ring, for example with the inner part, the outer part and the connecting part. In the following, particular attention will be paid to this multi-part design. The proposed gear can also be constructed in one piece next to the at least one reinforcing ring.
Es wird in Ausgestaltung ein mehrteiliges Kunststoff-Zahnrad, insbesondere ein Kunststoff-Schraubrad, mit kleinem Außendurchmesser für große Drehmomente vorgestellt. Das Zahnrad besteht in Ausgestaltung aus einem Innenteil, das eine Nabe oder eine Welle darstellt und üblicherweise aus einem Stahlwerkstoff besteht. Das Zahnrad besteht außerdem aus einem Außenteil, insbesondere einem Zahnkranz, der die Verzahnung des Zahnrads bildet, mindestens einem Verstärkungsring, der stirnseitig in die Verzahnung des Außenteils bzw. den Zahnkranz, d. h. zwischen die Zähne, eingreift, und aus einem Verbindungsteil. Der Verstärkungsring besteht typischerweise aus einem Werkstoff mit einer hohen Festigkeit und greift stirnseitig insbesondere formschlüssig in die Verzahnung bzw. den Zahnkranz des Außenteils ein. Als Material für den Verstärkungsring kommt bspw. unverstärkter Kunststoff, verstärkter Kunststoff, Aluminium, Stahl oder Keramik in Betracht.It is presented in an embodiment of a multi-part plastic gear, in particular a plastic Schraubrad, with a small outer diameter for large torques. The gear consists in an embodiment of an inner part, which represents a hub or a shaft and usually consists of a steel material. The gear also consists of an outer part, in particular a ring gear, which forms the toothing of the gear, at least one reinforcing ring, the front side in the toothing of the outer part or the ring gear, d. H. between the teeth, engages, and from a connecting part. The reinforcing ring is typically made of a material with a high strength and engages the front side in particular a form-fitting manner in the toothing or the ring gear of the outer part. As a material for the reinforcing ring is, for example, unreinforced plastic, reinforced plastic, aluminum, steel or ceramic into consideration.
Bei dieser mehrteiligen Ausführung des Zahnrads mit Innenteil, Außenteil und Verbindungsteil ist weiterhin eine kraftschlüssige über kegelförmige Erhebungen und/oder eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Zahnkranz und Verstärkungsring möglich. Zähne des Außenteils bilden sich als Vertiefung um die Zahnlücken des Außenteils als Erhebungen im Verstärkungsring ab. Dadurch werden die Zähne des Außenteils gestützt. Dies wirkt einer Zahnverformung bzw. Zahnbiegung bei Belastung entgegen. Auf diese Weise wird die Zahnfuß-Biegespannung reduziert, und die ertragbare Belastung des Schraubrads bzw. Schneckenrads steigt. Solche Ausführungen sind aber auch bei einem einteiligen Zahnrad denkbar.In this multi-part design of the gear with inner part, outer part and connecting part is still a non-positive conical elevations and / or a cohesive connection between sprocket and reinforcing ring possible. Teeth of the outer part form as a depression around the tooth gaps of the outer part as elevations in the reinforcing ring. As a result, the teeth of the outer part are supported. This counteracts a tooth deformation or tooth bending under load. In this way, the tooth root bending stress is reduced and the tolerable load on the helical gear or worm wheel increases. Such designs are also conceivable in a one-piece gear.
Bei einem mehrteiligen Aufbau kann die Verbindung des bzw. der Verstärkungsringe mit dem Außenteil durch das Verbindungsteil kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig erfolgen. Das Verbindungsteil kann auch den Verstärkungsring am Zahnkranz fixieren.In the case of a multi-part construction, the connection of the reinforcing ring (s) to the outer part can be force-locked and / or positive and / or cohesive through the connecting part. The connecting part can also fix the reinforcing ring on the sprocket.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
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 is understood 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 alone, without departing from the scope of the present invention.
Figurenlistelist of figures
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1 zeigt eine Ausführung eines vorgestellten Zahnrads in unterschiedlichen Darstellungen.1 shows an embodiment of an imaginary gear in different representations. -
2 zeigt in schematischer Darstellung unterschiedliche Wiedergaben des vorgestellten Zahnrads.2 shows a schematic representation of different representations of the imaginary gear. -
3 zeigt in schematischer Darstellung ein weiteres Zahnrad und einen Verstärkungsring.3 shows a schematic representation of another gear and a reinforcing ring.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.
In
Die Darstellungen zeigen, dass das Zahnrad
Die Darstellung zeigt weiterhin einen ersten Verstärkungsring
Insbesondere die Explosionsdarstellung verdeutlicht, wie die beiden Verstärkungsringe
Die Auskragungen
Die Darstellung zeigt den mehrteiligen Aufbau des Zahnrads
Zu beachten ist, dass das vorgestellte Zahnrad auch als einteiliges Zahnrad mit zusätzlich mindestens einem Verstärkungsring ausgeführt sein kann. Eine Beschränkung auf eine mehrteilige Ausgestaltung, wie diese in den
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 10347781 A1 [0009]DE 10347781 A1 [0009]
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