DE20215358U1

DE20215358U1 - Drive shaft with a non-rotatably molded component

Info

Publication number: DE20215358U1
Application number: DE20215358U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2002-12-12
Anticipated expiration: 2012-10-08

Description

Patentanwalt Dipl. Ing. Walter Jackisch & Partner
Menzelstr. 40 ·Patent Attorney Dipl. Ing. Walter Jackisch & Partner
Menzelstr. 40 ·

Herr A 42 159/flguMr A 42 159/flgu

Dipl.-Ing. Erwin WpIf _Q. _n-_f Dipl.-Ing. Erwin WpIf _Q . _n - _f

Ringstr. 2 7 ^ ^UKl> Ringstr. 2 7 ^ ^UKl>

71364 Winnenden71364 Winnenden

Drive shaft with a rotationally fixed molded component

Die Erfindung betrifft eine Antriebswelle für ein Getriebe oder dgl. mit einem an einem Ende angeordneten Spritzgußbauteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a drive shaft for a transmission or the like with an injection-molded component arranged at one end according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 201 16 496 Ul ist eine Antriebswelle bekannt, an der ein Bauteil, insbesondere ein Getrieberad, angespritzt ist. Um eine gute Übertragung des Drehmoments zu gewährleisten, ist vorgesehen, daß die Antriebswelle im Bereich des angespritzten Bauteils Längsrippen trägt, deren Seitenflächen einen spitzen Winkel einschließen, der zur Längsmittelachse der Welle öffnet und der weniger als 30° beträgt. Eine derartige Antriebswelle kann beispielsweise in einem Fließpreßverfahren gefertigt werden. Eine Fertigung durch spanende Bearbeitung ist nicht ohne erheblichen Aufwand möglich.From DE 201 16 496 Ul a drive shaft is known to which a component, in particular a gear wheel, is injection-molded. In order to ensure good transmission of the torque, the drive shaft is provided with longitudinal ribs in the area of the injection-molded component, the side surfaces of which form an acute angle that opens to the longitudinal center axis of the shaft and that is less than 30°. Such a drive shaft can be manufactured, for example, using an extrusion process. Manufacturing by machining is not possible without considerable effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebswelle für ein Getriebe oder dgl. der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die eine gute Drehmomentübertragung auf ein angespritztes Bauteil gewährleistet und die einfach, insbesondere in einem spanabhebenden Verfahren, herstellbar ist.The invention is based on the object of creating a drive shaft for a transmission or the like of the generic type, which ensures good torque transmission to an injection-molded component and which can be produced easily, in particular using a machining process.

&phgr; ·φ ·

Diese Aufgabe wird durch eine Antriebswelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a drive shaft having the features of claim 1.

Zur Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle auf das Spritzgußbauteil ist vorgesehen, daß das Ende der Antriebswelle Schlitze mit konstanter Breite aufweist, die von dem Spritzgußbauteil ausgefüllt sind. Die Schlitze erstrecken sich in radialer Richtung und weisen in radialer Richtung senkrecht zur Längsmittelachse der Antriebswelle eine etwa konstante Breite auf. Die Schlitze können mit spanabhebenden Verfahren, wie beispielsweise Fräsen oder Bohren, einfach in die Antriebswelle eingebracht werden. Das Spritzgußbauteil wird zweckmäßig in Richtung der Längsmittelachse der Antriebswelle angespritzt. Der Kunststoff fließt somit vom Kreuzungspunkt der Schlitze durch die Schlitze radial nach außen. Die konstante Breite der Schlitze führt zu einem günstigen Fließverhalten des Kunststoffs. Die Schlitze werden bei diesem Herstellungsvorgang automatisch vollständig mit Kunststoff gefüllt. Ein Überstand des Kunststoffs über das Wellenende ist nicht notwendig. Die Schlitze gewährleisten eine gute Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle auf das angespritzte Bauteil.To transfer the torque from the drive shaft to the injection-molded component, the end of the drive shaft is provided with slots of constant width that are filled by the injection-molded component. The slots extend in the radial direction and have an approximately constant width in the radial direction perpendicular to the longitudinal center axis of the drive shaft. The slots can be easily made in the drive shaft using machining processes such as milling or drilling. The injection-molded component is expediently molded in the direction of the longitudinal center axis of the drive shaft. The plastic thus flows radially outwards from the intersection point of the slots through the slots. The constant width of the slots leads to favorable flow behavior of the plastic. The slots are automatically completely filled with plastic during this manufacturing process. It is not necessary for the plastic to protrude beyond the end of the shaft. The slots ensure good transmission of the torque from the drive shaft to the molded component.

Zweckmäßig sind die Schlitze in Umfangsrichtung der Antriebswelle gesehen äquidistant zueinander angeordnet. So kann eine gleichmäßige Drehmomentübertragung auf das angespritzte Bauteil erreicht werden. Beim Spritzgießen kann durch die symmetrische Anordnung der Schlitze eine hohe Formgenauigkeit des Zahnrads gewährleistet werden. Eine einfache Ausgestaltung ergibt sich, wenn das Ende der Antriebswelle zwei rechtwinkligThe slots are arranged equidistantly from each other in the circumferential direction of the drive shaft. This allows for a uniform transmission of torque to the molded component. During injection molding, the symmetrical arrangement of the slots ensures a high degree of dimensional accuracy of the gear. A simple design is achieved if the end of the drive shaft has two right-angled

· '»· ·· ; J &iacgr; T:\Neuanmeidungen\42159.b.doc· '»· ·· ; J &iacgr; T:\New applications\42159.b.doc

kreuzende Schlitze aufweist. Die Erstreckung der Schlitze parallel zur Längsmittelachse ist in radialer Richtung gesehen zweckmäßig konstant. Der Grund der Schlitze verläuft somit eben. Bei der Herstellung der Schlitze durch Bohren wird dies automatisch erreicht. Bei der Schlitzherstellung durch Fräsen kann der ebene Schlitzgrund durch eine Querbewegung des Fräswerkzeugs senkrecht zur Längsmittelachse der Antriebswelle einfach erzeugt werden. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, daß die Erstreckung der Schlitze parallel zur Längsmittelachse radial nach außen abnimmt. Der Grund der Schlitze verläuft dabei insbesondere kreisbogenförmig. Hierdurch läßt sich ein günstiges Fließverhalten des Kunststoffs erreichen. Gleichzeitig können die Schlitze mit einem Scheibenfräser in einer einzigen Bearbeitungsrichtung, nämlich in Richtung der Längsmittelachse der Antriebswelle, hergestellt werden.has crossing slots. The extension of the slots parallel to the longitudinal center axis is expediently constant in the radial direction. The bottom of the slots is therefore flat. When the slots are produced by drilling, this is achieved automatically. When the slots are produced by milling, the flat slot bottom can be created simply by a transverse movement of the milling tool perpendicular to the longitudinal center axis of the drive shaft. However, it can also be expedient for the extension of the slots parallel to the longitudinal center axis to decrease radially outwards. The bottom of the slots runs in particular in the shape of a circular arc. This enables the plastic to flow favorably. At the same time, the slots can be produced with a disk milling cutter in a single machining direction, namely in the direction of the longitudinal center axis of the drive shaft.

Die Schlitze sind vorteilhaft durch senkrecht zur Längsmittelachse verlaufende Bohrungen gebildet, wobei die Bohrungen zur Stirnseite der Antriebswelle durch eine in Richtung der Längsmittelachse verlaufende Bohrung geöffnet sind. Die Bohrungen sind dabei zweckmäßig im Bereich ihres Kreuzungspunkts zur Stirnseite geöffnet. Es kann zweckmäßig sein, daß die Antriebswelle in dem an die Schlitze angrenzenden Längsabschnitt ein Rändel aufweist. Auch ein an der Antriebswelle im Bereich der Schlitze angeordneter Absatz mit vermindertem Durchmesser kann vorteilhaft sein.The slots are advantageously formed by holes running perpendicular to the longitudinal center axis, with the holes being open to the front of the drive shaft through a hole running in the direction of the longitudinal center axis. The holes are advantageously open to the front in the area of their intersection point. It may be advantageous for the drive shaft to have a knurl in the longitudinal section adjacent to the slots. A shoulder with a reduced diameter arranged on the drive shaft in the area of the slots may also be advantageous.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing.

Vl l'.Y ''.'.'.''· '· ··· ·', ·*·. .·*. '. '. r:\Neuanmeldungen\42159.b.doc Vl l'.Y ''.'.'.''· '· ··· ·', ·*·. .·*. '. '. r:\New registrations\42159.b.doc

• &diams; - 4 .*V ·&diams; t.•&diams; - 4 .*V ·&diams; t.

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Antriebswelle,Fig. 1 a longitudinal section through a drive shaft,

Fig. 2 ein Ende der Antriebswelle aus Fig. 1 im Längsschnitt ohne das angespritzte Bauteil,Fig. 2 one end of the drive shaft from Fig. 1 in longitudinal section without the molded component,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung entsprechend Fig. 2 durch eine Ausführungsvariante der Antriebswelle,Fig. 4 is a sectional view corresponding to Fig. 2 through a variant of the drive shaft,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Antriebswelle,Fig. 5 a longitudinal section through a drive shaft,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein Ende der Antriebswelle aus Fig. 5 ohne das angespritzte Bauteil,Fig. 6 is a longitudinal section through one end of the drive shaft from Fig. 5 without the molded component,

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6.Fig. 7 is a section along the line VII-VII in Fig. 6.

Die in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Antriebswelle 1 weist ein Antriebsende 2 und ein Abtriebsende 3 auf. Die Antriebswelle 1 kann beispielsweise in Scheibenwischergetrieben eingesetzt werden. Das Antriebsende kann dann von einem Scheibenwischermotor angetrieben sein, während am Abtriebsende 3 beispielsweise die Kurbel für den Wischerarm festgelegt ist. Für die Drehmomentübertragung ist auf dem Antriebsende 2 ein Spritzgußbauteil 8 angespritzt. Das Spritzgußteil 8 kann beispielsweise ein Zahnrad sein.The drive shaft 1 shown in longitudinal section in Fig. 1 has a drive end 2 and an output end 3. The drive shaft 1 can be used, for example, in windshield wiper gears. The drive end can then be driven by a windshield wiper motor, while the crank for the wiper arm is fixed to the output end 3, for example. An injection-molded component 8 is molded onto the drive end 2 for torque transmission. The injection-molded part 8 can be a gear, for example.

Die Antriebswelle 1 weist über ihre Länge einen im wesentlichen konstanten Durchmesser auf. Am Abtriebsende 3 ist ein Gewindeabschnitt 4 mit verringertem Durchmesser angeordnet.The drive shaft 1 has a substantially constant diameter over its length. A threaded section 4 with a reduced diameter is arranged at the output end 3.

&Lgr; . &Lgr; .

&diams; · f&diams; · f

An den Gewindeabschnitt 4 schließt ein konischer Befestigungsabschnitt 5 an. Dieser erweitert sich vom Gewindeabschnitt 4 zur Mitte der Antriebswelle 1 hin. Der Befestigungsabschnitt 5 besitzt zweckmäßig eine aufgerauhte Oberfläche zur Drehmomentübertragung. Auf das Antriebsende 3 kann beispielsweise ein Wischerarm aufgefädelt werden. Mittels einer auf den Gewindeabschnitt 4 aufgeschraubten Mutter wird der Wischerarm fest gegen die Oberfläche des Befestigungsabschnittes 5 gedrückt. Die Oberfläche des Befestigungsabschnittes 5 kann auch gerillt sein oder ein Rändel, eine Kordel, ein Kreuzrändel oder dgl. tragen.A conical fastening section 5 is connected to the threaded section 4. This widens from the threaded section 4 towards the middle of the drive shaft 1. The fastening section 5 expediently has a roughened surface for torque transmission. A wiper arm, for example, can be threaded onto the drive end 3. The wiper arm is pressed firmly against the surface of the fastening section 5 by means of a nut screwed onto the threaded section 4. The surface of the fastening section 5 can also be grooved or have a knurl, a cord, a cross knurl or the like.

Das Antriebsende 2 weist ein Rändel 6 auf, das über einen Freistich 14 von dem Mittelteil 26 der Antriebswelle 1 getrennt ist. Das Rändel &bgr; erstreckt sich über einen Längsabschnitt 7 der Antriebswelle 1, an den ein Absatz 13, der in Fig. 2 dargestellt ist, anschließt. Im Bereich des Absatzes 13 weist die Antriebswelle 1 an ihrem Antriebsende 2 Schlitze 10 auf. Wie in Fig. 3 dargestellt, sind zwei sich in einem rechten Winkel &agr; schneidende Schlitze 10 vorgesehen. Die Mittellinien 11 der Schlitze 10 erstrecken sich radial zur Längsmittelachse 9 der Antriebswelle 1. Die Breite a der Schlitze 10, die senkrecht zur Mittellinie 11 der Schlitze 10 gemessen ist, ist über die gesamte Länge der Schlitze konstant. Es können jedoch geringe Änderungen der Breite a zweckmäßig sein. In einer Richtung parallel zur Längsmittelachse 9 muß die Breite a nicht konstant sein. Die beiden Schlitze 10 kreuzen sich mittig. Die seitlichen Flanken 12 der Schlitze 10 verlaufen parallel. In dem in Fig. 2 dargestellten Aus-The drive end 2 has a knurl 6 which is separated from the central part 26 of the drive shaft 1 by a relief 14. The knurl β extends over a longitudinal section 7 of the drive shaft 1, which is adjoined by a shoulder 13, which is shown in Fig. 2. In the area of the shoulder 13, the drive shaft 1 has 2 slots 10 at its drive end. As shown in Fig. 3, two slots 10 intersecting at a right angle α are provided. The center lines 11 of the slots 10 extend radially to the longitudinal center axis 9 of the drive shaft 1. The width a of the slots 10, which is measured perpendicular to the center line 11 of the slots 10, is constant over the entire length of the slots. However, small changes in the width a may be appropriate. In a direction parallel to the longitudinal center axis 9, the width a does not have to be constant. The two slots 10 cross in the middle. The side flanks 12 of the slots 10 run parallel. In the embodiment shown in Fig. 2,

• T:\NeuanmeIdungen\42159.b.doc• T:\New registrations\42159.b.doc

führungsbeispiel verläuft der Grund 17 der Schlitze 10 senkrecht zur Längsmittelachse 9. Die Tiefe c der Schlitze 10 ist somit über die gesamte Länge der Schlitze 10 konstant.In the exemplary embodiment, the base 17 of the slots 10 runs perpendicular to the longitudinal center axis 9. The depth c of the slots 10 is thus constant over the entire length of the slots 10.

Die Schlitze 10 können einfach durch einen Scheibenfräser hergestellt werden. Um den parallel zur Längsmittelachse 9 verlaufenden Schlitzgrund 17 herstellen zu können, wird der Scheibenfräser in einer Richtung senkrecht zur Längsmittelachse 9 verfahren.The slots 10 can be easily produced using a disk milling cutter. In order to produce the slot base 17 running parallel to the longitudinal center axis 9, the disk milling cutter is moved in a direction perpendicular to the longitudinal center axis 9.

Die Tiefe d kann jedoch auch radial nach außen abnehmen, wie in Fig. 4 dargestellt. Der Schlitzgrund 18 verläuft bei den in Fig. 4 dargestellten Schlitzen 10' bogenförmig. Derartige Schlitze können mittels eines Scheibenfräsers in einer Bearbeitungsrichtung parallel zur Längsmittelachse 9 hergestellt werden.However, the depth d can also decrease radially outwards, as shown in Fig. 4. The slot base 18 runs in an arc shape in the slots 10' shown in Fig. 4. Such slots can be produced by means of a disk milling cutter in a machining direction parallel to the longitudinal center axis 9.

Das Spritzgußbauteil 8 wird vorzugsweise in der in Fig. 1 dargestellten Angußrichtung 19 an die Antriebswelle 1 angespritzt. Der Anspritzpunkt liegt dabei im Kreuzungspunkt der Schlitze 10 bzw. 10'. Während des Spritzens fließt der Kunststoff durch die Schlitze 10 bzw. 10'. Durch die parallel verlaufenden Flanken 12 der Schlitze 10, 10' ergibt sich ein günstiges Fließverhalten. Es kann jedoch auch einen andere Lage des Anspritzpunktes sinnvoll sein. Das Spritzgußbauteil 8 besteht zweckmäßig aus Kunststoff, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Es können jedoch auch andere Materialien vorteilhaft sein.The injection-molded component 8 is preferably injection-molded onto the drive shaft 1 in the sprue direction 19 shown in Fig. 1. The injection point is located at the intersection point of the slots 10 and 10'. During injection, the plastic flows through the slots 10 and 10'. The parallel flanks 12 of the slots 10, 10' result in favorable flow behavior. However, a different position of the injection point may also be useful. The injection-molded component 8 is expediently made of plastic, for example glass fiber reinforced plastic. However, other materials may also be advantageous.

&Igr; &Igr; &igr;,. ','I;*.* J **"· *· **"; ;**; ! ! jr:\Neuanmeldungen\42159.b.doc&Igr;&Igr;&igr;,.','I;*.* J **"· *· **"; ;**; ! ! jr:\New registrations\42159.b.doc

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Antriebwelle 1 dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche Elemente wie in den Fig. 1 bis 4. Die Antriebswelle 1 weist an ihrem Antriebsende 2 Schlitze 2 0 auf, die als Bohrungen ausgebildet sind. Wie im Schnitt in Fig. 7 dargestellt, sind vier senkrecht zur Längsmittelachse 9 verlaufende, die Antriebswelle 1 vollständig durchragende Bohrungen vorgesehen. Die Bohrungen weisen eine konstante Breite b auf, die senkrecht zur Mittellinie 21 der Bohrungen gemessen ist. Parallel zur Längsmittelachse 9 gesehen ändert sich die Breite b der Schlitze. Die Mittellinien 21 der als Bohrung ausgebildeten Schlitze 20 weisen jeweils einen Winkel &bgr; zueinander auf, der 45° beträgt. Bei einer anderen Anzahl von Schlitzen 20 wird der Winkel &bgr; zweckmäßig entsprechend angepaßt werden, so daß die Schlitze 20 äquidistant zueinander angeordnet sind. Um ein Anspritzen in Angußrichtung 19 zu ermöglichen, sind die Schlitze 20 im Kreuzungspunkt zur in Fig. 6 dargestellten Stirnseite 24 durch eine Bohrung 22 geöffnet. Die Bohrung erstreckt sich koaxial zur Längsmittelachse 9 der Antriebswelle 1. Der Absatz 23 gewährleistet in dem an das Rändel 6 angrenzenden Abschnitt eine glatte Oberfläche, so daß die die Schlitze 2 0 bildenden Bohrungen gut eingebracht werden können. Die Anzahl der Schlitze kann je nach den Anforderungen variieren.Fig. 5 shows an embodiment of a drive shaft 1. The same reference numerals denote the same elements as in Figs. 1 to 4. The drive shaft 1 has 2 slots 20 at its drive end, which are designed as bores. As shown in the section in Fig. 7, four bores are provided which run perpendicular to the longitudinal center axis 9 and completely penetrate the drive shaft 1. The bores have a constant width b, which is measured perpendicular to the center line 21 of the bores. Viewed parallel to the longitudinal center axis 9, the width b of the slots changes. The center lines 21 of the slots 20 designed as bores each have an angle β to one another which is 45°. With a different number of slots 20, the angle β will expediently be adjusted accordingly so that the slots 20 are arranged equidistant from one another. In order to enable injection in the sprue direction 19, the slots 20 are opened by a bore 22 at the intersection point with the front side 24 shown in Fig. 6. The bore extends coaxially to the longitudinal center axis 9 of the drive shaft 1. The shoulder 23 ensures a smooth surface in the section adjacent to the knurl 6, so that the bores forming the slots 20 can be easily introduced. The number of slots can vary depending on the requirements.

Im Vergleich zu einer Welle mit Rändelung wird durch die zusätzliche Anbringung von Schlitzen eine Erhöhung des übertragbaren Drehmoments bei gleicher Baulänge erreicht. Dabei kann eine Erhöhung in der Größenordnung von 10% bis 30% erreicht werden.Compared to a knurled shaft, the additional slots increase the transmittable torque for the same length. An increase of the order of 10% to 30% can be achieved.

•T:\Neuanmeldungen\42159.b.doc•T:\New registrations\42159.b.doc

Claims

1. Drive shaft for a transmission or the like, with a drive end ( 2 ) and an output end ( 3 ) and an injection-molded component ( 8 ) arranged at one end ( 2 , 3 ), in particular a gear wheel, which is positively secured to the end ( 2 , 3 ) in the direction of rotation of the shaft ( 1 ), characterized in that the end ( 2 , 3 ) of the drive shaft ( 1 ) has slots ( 10 , 10 ', 20 ) of approximately constant width (a, b) which extend perpendicular to the longitudinal center axis ( 9 ) of the drive shaft ( 1 ) and whose center line ( 11 , 21 ) approximately intersects the longitudinal center axis ( 9 ), the injection-molded part ( 8 ) filling the slots ( 10 , 10 ', 20 ).

2. Drive shaft according to claim 1, characterized in that the slots ( 10 , 10 ', 20 ) are arranged equidistant from one another in the circumferential direction of the drive shaft ( 1 ).

3. Drive shaft according to claim 2, characterized in that two slots ( 10 ) crossing at right angles are arranged.

4. Drive shaft according to one of claims 1 to 3, characterized in that the extension of the slots ( 10 , 20 ) parallel to the longitudinal center axis ( 9 ) is constant in the radial direction.

5. Drive shaft according to one of claims 1 to 3, characterized in that the extension of the slots ( 10 ') decreases radially outwards parallel to the longitudinal central axis ( 9 ).

6. Drive shaft according to claim 5, characterized in that the base ( 18 ) of the slots ( 10 ') is circular in shape.

7. Drive shaft according to one of claims 1 to 4, characterized in that the slots ( 20 ) are formed by bores running perpendicular to the longitudinal center axis ( 9 ), wherein the bores are opened to the front side ( 24 ) of the drive shaft ( 1 ) by a bore ( 22 ) running in the direction of the longitudinal center axis.

8. Drive shaft according to one of claims 1 to 7, characterized in that the drive shaft ( 1 ) has a knurl in the longitudinal section ( 7 ) adjacent to the slots ( 10 , 10 ', 20 ).

9. Drive shaft according to one of claims 1 to 8, characterized in that the drive shaft ( 1 ) has a shoulder ( 13 , 23 ) of reduced diameter in the region of the slots ( 10 , 10 ', 20 ).