WO2003102447A1 - Method for reinforcing thin-walled plastic parts - Google Patents

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WO2003102447A1
WO2003102447A1 PCT/DE2003/000060 DE0300060W WO03102447A1 WO 2003102447 A1 WO2003102447 A1 WO 2003102447A1 DE 0300060 W DE0300060 W DE 0300060W WO 03102447 A1 WO03102447 A1 WO 03102447A1
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WO
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plastic
component
reinforcing element
diameter
shoulder
Prior art date
Application number
PCT/DE2003/000060
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German (de)
French (fr)
Inventor
Walter Haussecker
Peter Haendel
Rainer Kurzmann
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/22—Toothed members; Worms for transmissions with crossing shafts, especially worms, worm-gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/06—Use of materials; Use of treatments of toothed members or worms to affect their intrinsic material properties
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    • F16H55/06—Use of materials; Use of treatments of toothed members or worms to affect their intrinsic material properties
    • F16H2055/065—Moulded gears, e.g. inserts therefor

Definitions

  • Components that transmit torque can be produced by means of the internal high-pressure forming process or by means of plastic injection molding, as a result of which the components can be lightweight.
  • the components made of plastic can be provided with stiffening, for example internals made of metal or metal alloy, such as metal sleeves.
  • Components are enclosed on the outside by a molding tool and are deformed by high-pressure forming.
  • the wall of the blank takes on the inner contour of the mold.
  • a toothing on the outer circumference of a blank consisting of plastic material a diameter widening can be generated on the blank.
  • areas made of solid material can remain within the blank made of plastic, which improve the bending stiffness and torsional stiffness of the plastic component to be produced.
  • DE 196 17 219 AI relates to a hollow shaft, in particular a camshaft for an internal combustion engine.
  • This hollow shaft consists of " several tubular bodies arranged one inside the other, which are successively inflated in an outer shape with an inner contour corresponding to the outer contour of the shaft by using the internal pressure forming method.
  • the outer tubular body can consist of a material having better mechanical properties, while the inner tube body can be made of a cheaper material
  • the inner cavity of the hollow shaft can be filled with a plastic material. From DE 197 24 623 AI a threaded spindle is known, in which additional functions are introduced using the hydroforming process.
  • the threaded spindle In the axial direction, at least on an outer wall of the threaded spindle, there are different structures, for example threads with different pitch, whether pointed and / or round and / or trapezoidal and / or rectangular threads.
  • the structures can also be formed as seamless, polygon-like elements, such as pipes and / or cams and / or gear wheels.
  • reinforcement bodies made of metallic materials which improve their mechanical properties, can either be inserted only with considerable effort or not at all, due to the small wall thickness of the plastic components.
  • rotationally symmetrical components made of plastic with a small wall thickness can be improved with regard to their mechanical properties in such a way that they withstand greater loads and are able to transmit higher forces and torques.
  • a reinforcing element such as a sleeve made of metallic material
  • a reinforcing element such as a sleeve made of metallic material, which is injected into the plastic component in this area, permits a padding, ie slight radial expansion, of the plastic component, so that on the one hand the toothing law is fulfilled, but on the other hand larger torques can be transmitted.
  • the reinforcement element which is preferably in the form of a metallic sleeve, is embedded in a plastic jacket of larger diameter, so that larger torques can be transmitted with the solution proposed according to the invention to a spur gear which cooperates with, for example, a worm.
  • a radial expansion of the plastic component, which runs from the center of the plastic component, which can be manufactured, for example, as a screw, to one or both ends of this component makes it possible to influence the course of the root diameter of the screw threads so that an engagement of several teeth of the spur gear in the adjacent, individual turns of the worm gear is made possible.
  • the achievable flank contact of several teeth of a gear designed as a spur gear wheel on the flanks of several individual gears of the worm gear enables the transmission of a larger torque with the reinforcing element proposed according to the invention.
  • a metal sleeve can be used as the reinforcement element to be injected into the plastic component, which is injected at one end of the plastic component and whose inner diameter can be received on a shaft passing through the plastic component.
  • the thin-walled plastic component tears in the area of the root circle of the thread, i.e. where the highest mechanical tensile loads occur, excluded, since the torque is transmitted through the plastic component and reinforcing element.
  • a chamfer, a frusto-conical outlet, a cone or the like can be implemented on the reinforcing element, which in addition enables easier injection of the reinforcing element into the inner bore of the component made of plastic.
  • the reinforcing element can have a thickened diameter at both ends.
  • One of the two thickened areas at the end of the reinforcing element can be formed in a shell construction.
  • a first part of the reinforcing element is designed, for example, as a continuous sleeve, on the one end of which a further, shorter sleeve can be mounted.
  • a reinforcement element having two shoulders can be divided in the middle.
  • ends that run in the shape of a truncated cone - tapering in the mounting direction - can be formed on the reinforcing element.
  • a radial expansion of the plastic component at the root diameter can be achieved, so that the torque to be transmitted can be transmitted over several gears of the plastic component, which reduces the occurrence of voltage peaks in the plastic component and has a favorable effect on its fatigue strength.
  • FIG. 1 shows a first embodiment variant of a plastic component with an injected metal sleeve for reinforcement
  • FIG. 2 shows a second embodiment variant of a plastic component with an injected, sleeve-shaped reinforcing element with a conical chamfer
  • FIG. 3 shows a further embodiment variant of an element reinforcing a plastic component with a two-stage outer diameter and a truncated cone-shaped transition region and
  • FIG. 4 shows a further embodiment variant with a metallic reinforcing element, which on both sides of a first diameter area comprises a pressure shoulder area, each with an enlarged diameter in the axial direction.
  • FIG. 1 shows a first embodiment variant of a plastic component, into which a metal sleeve reinforcing the component is injected from one side from a first assembly direction.
  • drive assembly which is driven by a not shown electric drive is a torque of a manufactured as a plastic component drive element '6, embodied here as a screw, is transmitted to a gear.
  • the gear 1 comprises a number of teeth 2 on its outer circumference, which have straight teeth or helically toothed.
  • the gear 1 designated by reference number 1, here designed as a spur gear, is rotatable about an axis 3 and comprises a number of ribs 4, which in the illustration according to the gear 1 according to FIG. 1 can be oriented at an angular distance of 120 ° to one another.
  • Reference number 5 denotes the tip diameter of the teeth 2, which mesh with a thread 13 on the outer circumference of the component 6, which is designed as a screw and is made of plastic.
  • the component 6 made of plastic comprises a first end region 8 and a second end region 9.
  • the component 6 made of plastic is traversed by a through hole 10 made in an inner diameter.
  • the axial length of the component made of plastic is identified by reference number 11 and extends from one end face to the other end face of the component 6 made of plastic.
  • a thread turn 13, here designed as a worm thread is implemented , the reason for the respective individual threads of the thread 13 being defined as the root circle diameter 12 of the component 6 made of plastic.
  • the transmission takes place due to the toothing law with respect to the geometry of the teeth 2 of the 'spur gear 1 and of the thread 13 on the outer periphery of the finished plastic component 6 upon rotation of the manufactured from plastic member 6 by its axis of symmetry of a torque between the flanks of the thread 13, which engage in the interdental spaces between the teeth 2 on the outer circumference of the gear 1 designed as a spur gear. Due to the axis 3 of the spur gear 11 oriented at an angle of 90 ° to one another and the axis of symmetry of the component 6 made of plastic, self-locking occurs in the drive arrangement shown in FIG.
  • the reinforcing element 15 in the area of the reinforcing element 6, in which the distance between the tip circle diameter 5 of the teeth 2 and the root circle diameter 12 of the thread turn 13 increases, that is to say in a filling area 14 there is a reinforcing element 15 in an end area 8 of the plastic manufactured component 6 injected.
  • the reinforcing element 15 is preferably designed as a sleeve-shaped component made of metallic material.
  • the reinforcing element 15 has a first diameter 16 which is larger than the inside diameter of the through bore 10 of the reinforcing element 15.
  • the reinforcing element 15 designed as a metal sleeve has a first axial length 17, which is dimensioned much shorter than the length of the component 6 made of plastic, designated by reference numeral 11 in FIG. 1.
  • the reinforcing element 15, embedded in the first end Rich 8 of the plastic component 6, causes within the end region 8 a reinforcement of the plastic component 6 to the extent that a thickening region 14 is formed within the first end region 8, in which the wall thickness of the plastic component 6 by injection of the reinforcing element 15 is increased.
  • a widened base circle diameter 19 is established, which is widened by an expansion amount 28 compared to the base circle diameter 12 in the second end region 9 of the component 6 made of plastic.
  • the widening of the root diameter 12 of the plastic component 6 (screw) in the first end region 8 and / or in the second end region 9 is possible in that the teeth of the thread 13 on the plastic component 6 are not so in the first and second end regions 8 and 9 of the plastic component 6 protrude deeply into the tooth gaps between the teeth 2 of the Zalin wheel 1. According to the gearing law, there are always several teeth 2 of the gearwheel with the thread 13 on the outer circumference of the plastic component 6 (worm).
  • the enlargement of the base circle diameter 12 of the plastic component 6 to an expanded base circle diameter 19 by inserting a reinforcement element 15 made of metallic material into the through bore 10 of the plastic component 6 takes advantage of the effect that the end faces in the end regions 8 and 9 of the plastic component 6 the teeth 2 are still at a distance from the bottom of the thread 13 of the plastic component 6, so that there is play to increase the root diameter 12 of the plastic component 6 to an enlarged root diameter 19.
  • the pressure between the shaft 7, which passes through the through hole 10 of the plastic component 6 (screw) and the reinforcement element 15 made of metallic material, is greater than the pressure between the shaft 7 and the plastic component 6 (screw).
  • the torque is transmitted from the shaft 7 to the pressed-on reinforcing element 15 and from this to the thread of the plastic component 6, the diameter of which is filled with the plastic component 6 of the plastic component. Due to the higher pressure between the shaft 7 and the reinforcing element 15 made of metallic material, the transmission of an increased torque is possible.
  • joining with the component 6 made of plastic is preferably carried out in such a way that the shaft 7 with the reinforcing element 15 of a first axial length 17 accommodated on its outer circumference is inserted into a still warm component 6 made as a plastic injection-molded part becomes.
  • the component 6 made of plastic cools, it closes, non-positively around the shaft 7 or the reinforcing element 15 received thereon, so that a non-positive fit and a diameter reinforcement within the padding area 14 can be achieved.
  • FIG. 2 shows a second embodiment variant of a component made of plastic with an injected sleeve-shaped reinforcing component, which has a conical end face.
  • the reinforcing element 15 which is also designed here as a metal sleeve, is provided with a bevel 21 on its side facing the component 6 made of plastic.
  • the bevel 21 on one of the end faces of the reinforcing element 15 can be designed, for example, as a truncated cone surface, as a cone or a chamfer or the like.
  • the chamfer 21 on one of the end faces of the reinforcing element 15 also facilitates assembly, that is to say, for example, the injection of the reinforcing element 15 into the plastic material of the component 6.
  • the sleeve-shaped reinforcing element 15 can be assembled, for example, by inserting this component into the still warm plastic material of the component 6 in the first assembly direction 37.
  • the reinforcing element 15 on the shaft 7, which preferably completely penetrates the component 6 made of plastic can already be accommodated on its seat 18 and will after cooling of shaft 7 and reinforcing element 15 into the plastic material, that is, the inner bore 10 of the component 6 made of plastic, introduced.
  • the sleeve-shaped reinforcement element 15 according to the illustration in FIG. 2 is designed in a second axial length 22 which differs only insignificantly from the first axial length 17 of the reinforcement element 15 (cf. illustration according to FIG. 1).
  • the reinforcing element 15 configured in the form of a sleeve is accommodated within a first end region 18 of the component 6 made of plastic.
  • the component 6 made of plastic - here embodied as a screw - comprises a thread turn 13 on its outer circumferential surface, the base of the individual thread turns defining the root circle diameter denoted by reference numeral 12.
  • a reinforcing element 15 in the form of a sleeve, an enlargement of the root diameter from 12 to a widened root diameter 19 in the thread 13 of the component 6 made of plastic is achieved within a padding area 14.
  • a reinforcing element 15 preferably made of metallic material, increases the wall thickness in the component 6 made of plastic, as a result of which this can be used to transmit higher torques.
  • a torque transmission "the torque is transmitted by the reinforcing element 15 not only through the plastic material of the component 6, but also through the reinforcing element 15 fastened by means of a press fit 18.
  • the reinforcing element 15 made of metallic material which according to this embodiment variant is provided with a beveled end surface, conical surface 21, is inserted into the end regions 8 and 9 of the plastic component 6 (worm), in which the teeth 2 of the with the Thread 13 of the plastic component 6 (worm) cooperating gear 1 still have a distance to the bottom of the thread 13.
  • the reinforcing element made of metallic material can be introduced into the first end region 8 or the second end region 9 of the plastic component 6 (screw).
  • the embodiment variant shown in FIG. 2 can also be used to increase the pressure between the shaft 7 and the reinforcing element 15, the pressure between the shaft 7 and the reinforcing element 15 being greater than the pressure between the shaft 7 and the remaining part of the plastic component 6 besides the reinforcing element 15.
  • Reference number 28 denotes the widening of the root circle diameter between the root circle diameter 12 at the second end region 9 of the component 6 made of plastic and the widened root circle diameter 19 within the first end region 8 of the component 6 made of plastic.
  • FIG. 3 shows a further embodiment variant of an element reinforcing a plastic component with a two-stage outer diameter in the frustoconical transition area.
  • the embodiment variant of a drive arrangement shown in FIG. 3 for transmitting a torque from a component 6 made of plastic to a toothed wheel 1 designed as a spur gear differs from the embodiment variants shown in FIGS. 1 and 2 in that a continuous reinforcing element 23 has an axial length 11 of the component 6 made of plastic corresponding length 24 passes through the component 6 made of plastic.
  • a second shell-like body 27 is embodied on the continuous reinforcing element 23 and is received on a first shell-like body 26.
  • the first shell-like body 26 of the continuous reinforcing element 23 - preferably designed as a metallic sleeve - is formed in a third axial length 24, which corresponds to the axial length 11 of the component 6 made of plastic.
  • the first shell-like part 26 of the continuous reinforcement element 23 is enclosed by a second shell-like part 27 of the continuous reinforcement element.
  • this can also be formed in one piece, the continuous reinforcement element 23 having the first diameter 16 being formed within the first end region 8 of the component 6 made of plastic a bevel 21 merges into a second diameter 25.
  • the transition area from the first diameter 16 to the second diameter 25 on the continuous reinforcement element 23 can be designed analogously to the illustration according to FIG. 2 as a chamfer, as a truncated cone surface, as a cone or the like. This avoids a sudden change in tension in the wall of the screw 6, which is preferably manufactured as a plastic component, or ensures a more uniform flow of tension through it.
  • the continuous reinforcement element 23 be it in one piece or as a shell-like body with partial shells 26 or 27, a widened root circle diameter 19 is achieved within the padding area 14, which is an amount 28 around the root circle diameter 12 within the second end region 9 of the component 6 made of plastic.
  • the upgrade in the radial direction can now be between 0.5 and 1, with a greater expansion being achieved at the first end region 8 or at the second end region 9 of the plastic part 6 than in the central region of the plastic component 6 (screw).
  • the first diameter 16 of the continuous reinforcement element 23 results in a thicker wall thickness within the first end region 8 of the component 6 made of plastic.
  • the continuous reinforcing element 23 can be non-positively received on the shaft 7, which is driven by an electric drive not shown in FIG. 3, by means of a press fit. Longitudinal notches can be formed on the outer circumferential surface of the shaft 7 as well as in the middle or over the entire length of the shaft 7.
  • FIG. 4 shows a further embodiment variant with a metallic reinforcing element, which on both sides of a first diameter region comprises a shoulder region designed with an enlarged diameter in the axial direction.
  • the 4 shows a reinforcing element 30, which comprises a first shoulder 31 and a second shoulder 32.
  • the first shoulder 31 is assigned to the first end region 8 of the component 6 made of plastic, the second shoulder 32 to the second end region 9 of the component 6 made of plastic.
  • the reinforcement element 30 with two shoulder areas is in an axial
  • the reinforcing element 30 can be equipped with two
  • Shoulder areas include a first half 30.1 and a second half 30.2, the first half 30.1 of the reinforcing element 30 with two shoulder areas in a first assembly direction 37 being inserted into the component 6 made of plastic, while the second half 32 of the reinforcing element 30 with two shoulder areas in a second mounting direction 40 is introduced into the second end region 9 of the component 6 made of plastic.
  • the first half 30.1 and the second half 30.2 are in the assembled state, i.e. surrounded by the solid material on the wall of the component 6 made of plastic, on a butt joint 39 with their respective mutually facing end faces.
  • the component 6 shown in FIG. 4 and made of plastic also comprises a thread turn 13 on its outer circumferential surface, which is designed in the form of a worm thread and comprises a plurality of individual thread turns.
  • the teeth 2 of the external toothing of the toothed wheel 1 designed as a spur gear engage. This rotates about an axis 3, which is perpendicular to the axis of the shaft 7, on which the component 6 made of plastic reinforced by a reinforcing element 30 with two shoulder areas.
  • the reinforcing element 30 with two shoulder regions 31 and 32 can be divided into a first half 30.1 and a second half 30.2; in addition, a shell-like structure of one of the shoulder regions 31, 32 is also possible.
  • the first shoulder 31 of the reinforcing element 30 is designed in the manner of a shell with two shoulder regions (cf. illustration according to FIG. 3, there the first end region 8).
  • the part of the reinforcing element 30 with two shoulder regions, which is manufactured in a second diameter 25, is enclosed in the illustration according to FIG. 4 by a second shell 36, which is formed in the first diameter 16.
  • a second shell 36 which is formed in the first diameter 16.
  • the second shoulder 32 is formed on the reinforcing element 30 with two shoulder areas in the first diameter 16 and increases the wall thickness within the second end area 9 of the component 6, which is preferably made of plastic material.
  • the one shown in FIG. 4, made of plastic The screw can be removed from the injection mold in an axially rotating manner.
  • a further possibility of demolding a plastic component 6, which is obtained as a screw, from the injection molding tool is to use two mold halves with a parting plane parallel to the axis of the component 6 made of plastic. In the case of an injection mold formed from two mold halves, depending on the application of the plastic component 6, a burr resulting in the parting plane can be tolerated.
  • Knurling or other projections or the like which improve the form-fitting connection with the plastic material of the component 6 or the like can be formed on the outer circumference of the second shoulder 32 of the reinforcing element 30 with two shoulder regions. After inserting, for example, the second half 30.2 of the reinforcing element 30 with two shoulder areas into the second end area 9 of the component 6 made of plastic in a second mounting direction 40 and cooling of the component 6 made of plastic, a non-positive connection which transmits a greater torque is established the second shoulder 32 and the component 6 made of plastic - here designed as a screw.
  • a first shell 35 can be accommodated by means of a press fit 18 on the outer circumference of the shaft 7, which can be driven by an electric drive, not shown here.
  • the reinforcement element 30 with two shoulder regions can be connected to the outer circumference of the shaft 7 along a seat 34 which runs continuously.

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Abstract

The invention relates to a device for transferring a torque from a driving part (6), which is made of plastic material, to a driven part (1). The periphery of this part is provided with a number of teeth (2) that can be provided with a straight or slanted tooth shape. These teeth mesh with a toothing (28) provided on the periphery of plastic part (6). At least one end area (8, 9) of plastic part (6), which is situated at a distance from the peripheral surface of the driven part (1) that is greater than a remaining axial length (11, 24) of plastic part (6), is provided with a reinforcing element (15, 23, 30, 30.1, 30.2) that is inserted into the bore (10) of plastic part (6).

Description

Verfahren zur Verstärkung dünnwandiger Kunststoffbauteile Process for reinforcing thin-walled plastic components
Technisches GebietTechnical field
Ein Drehmoment übertragende Bauteile können im Wege des Innenhochdruck- Umformverfahrens oder auf dem Wege des Kunststoffspritzgießens hergestellt werden, wodurch sich ein geringes Gewicht der Bauteile erreichen läßt. Zur Übertragung größerer Drehmomente können die aus Kunststoff gefertigten Bauteile mit eine Versteifung ermög- behenden, zum Beispiel aus Metall oder Metallegierung gefertigten Einbauten, wie zum Beispiel Metallhülsen, versehen werden.Components that transmit torque can be produced by means of the internal high-pressure forming process or by means of plastic injection molding, as a result of which the components can be lightweight. In order to transmit higher torques, the components made of plastic can be provided with stiffening, for example internals made of metal or metal alloy, such as metal sleeves.
Stand der TechnikState of the art
Aus DE 101 08 898.1 ist ein Verfahren zur Formung von Antriebskomponenten bekannt, mit welchem Antriebskomponenten, wie zum Beispiel Außenverzalmungen an elektrischenFrom DE 101 08 898.1 a method for shaping drive components is known, with which drive components, such as, for example, external tines on electrical systems
Antrieben hergestellt werden. Gemäß dieses Verfahrens sind als Rohlinge vorliegendeDrives are manufactured. According to this method, there are blanks
, Bauteile außen von einem Formwerkzeug umschlossen und werden durch mnenhochdruck- umformen verformt. Dabei nimmt die Wandung des Rohlings die Innenkontur des Formwerkzeuges an. Vor dem abschließenden Ausformen, beispielsweise einer Verzahnung am Außenumfang eines aus Kunststoffmaterial bestehenden Rohlings, kann am Rohling eine Durchmessererweiterung erzeugt werden. Ferner können innerhalb des aus Kunststoff gefertigten Rohlings Bereiche aus Vollmaterial verbleiben, welche Biegesteifigkeit und Tor- sionssteif Vkeit des herzustellenden Kunststoffbauteils verbessern., Components are enclosed on the outside by a molding tool and are deformed by high-pressure forming. The wall of the blank takes on the inner contour of the mold. Before the final shaping, for example a toothing on the outer circumference of a blank consisting of plastic material, a diameter widening can be generated on the blank. Furthermore, areas made of solid material can remain within the blank made of plastic, which improve the bending stiffness and torsional stiffness of the plastic component to be produced.
DE 196 17 219 AI bezieht sich auf eine hohle Welle, insbesondere eine Nockenwelle für eine Verbrennungskraftmaschine. Diese hohle Welle besteht aus" mehreren, ineinanderlie- gend angeordneten Rohrkörpern, die in einer Außenform mit einer der Außenkontur der Welle entsprechenden Innenkontur durch Anwendung des Inne liochdruck- Umformverfahrens nacheinander aufgeblasen werden. Der äußere Rohrkörper kann aus einem bessere mechanische Eigenschaften aufweisenden Werkstoff bestehen, während der innenliegende Rohrkörper aus einem preiswerteren Material bestehen kann. Der innere Hohlraum der hohlen Welle kann mit einem Kunststoff material verfüllt werden. Aus DE 197 24 623 AI ist eine Gewindespindel bekannt, in welche unter Anwendung des Hydroumformverfahrens Zusatzfunktionen eingebracht sind. In axialer Richtung sind zumindest auf einer Außenwandung der Gewindespindel unterschiedliche Strukturen, so zum Beispiel Gewinde mit unterschiedlicher Ganghöhe, seien es Spitz- und/oder Rund- und/oder Trapez- und/oder Rechteckgewinde. Die Strukturen können auch als nahtlose, polygonartige Elemente, wie Rohre und/oder Nocken und/oder Zahnräder ausgeformt werden.DE 196 17 219 AI relates to a hollow shaft, in particular a camshaft for an internal combustion engine. This hollow shaft consists of " several tubular bodies arranged one inside the other, which are successively inflated in an outer shape with an inner contour corresponding to the outer contour of the shaft by using the internal pressure forming method. The outer tubular body can consist of a material having better mechanical properties, while the inner tube body can be made of a cheaper material The inner cavity of the hollow shaft can be filled with a plastic material. From DE 197 24 623 AI a threaded spindle is known, in which additional functions are introduced using the hydroforming process. In the axial direction, at least on an outer wall of the threaded spindle, there are different structures, for example threads with different pitch, whether pointed and / or round and / or trapezoidal and / or rectangular threads. The structures can also be formed as seamless, polygon-like elements, such as pipes and / or cams and / or gear wheels.
In diese mittels des Innenhochdruck-Umform Verfahrens hergestellten Kunststoffbauteile lassen sich aufgrund der geringen Wandstärke der Kunststoffbauteile deren mechanische Eigenschaften verbessernde Verstärkungskörper aus metallischen Werkstoffen entweder nur mit erheblichem Aufwand oder gar nicht einbringen.In these plastic components produced by means of the hydroforming process, reinforcement bodies made of metallic materials, which improve their mechanical properties, can either be inserted only with considerable effort or not at all, due to the small wall thickness of the plastic components.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lassen sich rotationssymmetrische, aus Kunststoff gefertigte Bauteile mit einer geringen Wandstärke hinsichtlich ihrer mechani- sehen Eigenschaften derart verbessern, daß diese größeren Belastungen standhalten und höhere Kräfte und Drehmomente zu übertragen vermögen. Dies erfolgt gemäß der erfindungsgemäßen Lösung durch Einbringen eines Verstärkungselementes, wie zum Beispiel einer Hülse aus metallischem Material, in den Bereich des Kunststo-ffbauteils, wie zum Beispiel einer Schnecke, dort, wo sich der Abstand zwischen dem Kopfkreisdurchmesser eines Zahnrades und einem Fußl reisdurchmesser eines als Schnecke ausgebildeten Kunststoffbauteils vergrößert. Ein in diesen Bereich in das Kunststoffbauteil eingespritztes Verstärkungselement, wie zum Beispiel eine Hülse aus metallischem Material, erlaubt eine Auffütterung, d.h. leichte radiale Aufweitung des Kunststoffbauteiles, so daß einerseits das Verzahnungsgesetz erfüllt ist, andererseits jedoch größere Drehmomente übertragen wer- den können. In diesen Bereich ist das vorzugsweise als metallische Hülse ausgebildete Verstärkungselement in einen Kunststoffmantel größeren Durchmessers eingebettet, so daß eine Übertragung größerer Drehmomente mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung an ein mit beispielsweise einer Schnecke zusammenarbeitendes Stirnrad erfolgen kann. Eine radiale Aufweitung des Kunststoffbauteils, die von der Mitte des Kunststoff- bauteils, welches zum Beispiel als eine Schnecke gefertigt sein kann, zu einem oder beiden Ende dieses Bauteils verläuft, ermöglicht es, den Verlauf des Fußkreisdurchmessers der Gewindegänge der Schnecke so zu beeinflussen, daß ein Eingriff mehrerer Zähne des Stirnrades in die nebeneinanderliegenden, Einzelwindungen des Schneckenganges ermöglicht wird. Die erzielbare Flankenanlage mehrerer Zähne eines als Stirnrad ausgebildeten Zahn- rades an den Flanken mehrerer Einzelgänge des Schneckenganges, ermöglicht die Übertragung eines größeren Drehmomentes mit dem erfmdüngsgemäß vorgeschlagenen Verstärkungselement.With the solution proposed according to the invention, rotationally symmetrical components made of plastic with a small wall thickness can be improved with regard to their mechanical properties in such a way that they withstand greater loads and are able to transmit higher forces and torques. This is done according to the solution according to the invention by introducing a reinforcing element, such as a sleeve made of metallic material, into the area of the plastic component, such as a worm, where the distance between the tip circle diameter of a gear wheel and a root diameter is one enlarged as a snail plastic component. A reinforcing element, such as a sleeve made of metallic material, which is injected into the plastic component in this area, permits a padding, ie slight radial expansion, of the plastic component, so that on the one hand the toothing law is fulfilled, but on the other hand larger torques can be transmitted. In this area, the reinforcement element, which is preferably in the form of a metallic sleeve, is embedded in a plastic jacket of larger diameter, so that larger torques can be transmitted with the solution proposed according to the invention to a spur gear which cooperates with, for example, a worm. A radial expansion of the plastic component, which runs from the center of the plastic component, which can be manufactured, for example, as a screw, to one or both ends of this component makes it possible to influence the course of the root diameter of the screw threads so that an engagement of several teeth of the spur gear in the adjacent, individual turns of the worm gear is made possible. The achievable flank contact of several teeth of a gear designed as a spur gear wheel on the flanks of several individual gears of the worm gear, enables the transmission of a larger torque with the reinforcing element proposed according to the invention.
Als in das Kunststoffbauteil einzuspritzendes Verstärkungselement kann zum Beispiel eine Metallhülse eingesetzt werden, die an einem Ende des Kunststoffbauteils eingespritzt wird und mit ihrem Innendurchmesser auf einer das Kunststoffbauteil durchsetzenden Welle aufgenommen sein kann. Mit der erfmdüngsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist ein Reißen des dünnwandigen Kunststoffbauteils im Bereich des Fußkreises des Gewindeganges, d.h. dort, wo die höchsten mechanischen Zugbelastungen auftreten, ausgeschlossen, da die Drehmomentübertragung durch Kunststoffbauteil und Verstärkungselement erfolgt. Um sprungartige Spannungsänderungen im aus Kunststoff gefertigten Bauteil zu vermeiden, kann am Verstärkungselement eine Anfasung, ein kegelstumpfförmiger Auslauf, ein Konus oder dergleichen ausgeführt sein, der überdies ein leichteres Einspritzen des Verstärkungs- elementes in die Innenbohrung des aus Kunststoff gefertigten Bauteils ermöglicht.For example, a metal sleeve can be used as the reinforcement element to be injected into the plastic component, which is injected at one end of the plastic component and whose inner diameter can be received on a shaft passing through the plastic component. With the solution proposed according to the invention, the thin-walled plastic component tears in the area of the root circle of the thread, i.e. where the highest mechanical tensile loads occur, excluded, since the torque is transmitted through the plastic component and reinforcing element. In order to avoid sudden changes in tension in the component made of plastic, a chamfer, a frusto-conical outlet, a cone or the like can be implemented on the reinforcing element, which in addition enables easier injection of the reinforcing element into the inner bore of the component made of plastic.
Anstelle einer an einem Ende bewirkten radialen Aufwertung des Fußkreisdurchmessers eines als Schnecke zum Beispiel ausgebildeten Kunststoffbauteils, kann dies mit der erfin- dungsgemäßen Lösung auch an beiden Enden des Kunststoff bauteils en-eicht werden. Dazu kann das Verstärkungselement an beiden Enden eine Durchmesserverdickung aufweisen. Eine der beiden verdickten Bereiche am Ende des Verstärkungselementes kann in Schalenbauweise ausgebildet werden. Ein erster Teil des Verstärkungselements ist zum Beispiel als durchgängige Hülse ausgebildet, auf deren einem Ende eine weitere, kürzer ausgebildete Hülse montiert werden kann. Zur Erleichterung der Montage kann ein zwei Schultern aufweisendes Verstärkungselement mittig geteilt ausgebildet werden.Instead of a radial upgrading of the root diameter of a plastic component designed as a screw, for example, this can be achieved with the solution according to the invention at both ends of the plastic component. For this purpose, the reinforcing element can have a thickened diameter at both ends. One of the two thickened areas at the end of the reinforcing element can be formed in a shell construction. A first part of the reinforcing element is designed, for example, as a continuous sleeve, on the one end of which a further, shorter sleeve can be mounted. To facilitate assembly, a reinforcement element having two shoulders can be divided in the middle.
Um Spannungssprünge am Umfang des Kunststoffbauteils zu vermeiden, können am Verstärkungselement kegelstumpfförmig verlaufende Enden - in Montagerichtung verjüngt auslaufend - ausgebildet werden. Mit der erfmdüngsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann eine Radialaufweitung des Kunststoffbauteils am Fuß-kreisdurchmesser erzielt werden, so daß das zu übertragende Drehmoment über mehrere Gänge des Kunststoffbauteils übertragen werden kann, was das Auftreten von Spannungsspitzen im Kunststoffbauteil herabsetzt und dessen Dauerfestigkeit günstig beeinflußt. Darüber hinaus wird durch das Einspritzen einer als Verstärkungselement fungierenden Metallhülse in einem Bereich des Kunststoff- bauteils, in welchem sich der Abstand zwischen dessen Fußkreisdurchmesser und einem Kopfkreisdurchmesser eines mit dem Kunststoffbauteil zusammenarbeitenden Stirnrades wieder vergrößert, eine Vergrößerung des das Drehmoment übertragenden Wandmantels, besteht aus Kunststoff und bestehend aus der diesen verstärkenden Verstärkungselement, gebildet. Mit dem erfindungsgemäß konfigurierten Kunststoffbauteil- lassen sich entspre- chend größere, Drehmomente übertragen, ohne daß ein Reißen des Kunststoffbauteils im Grund des Fußkreisdurchmessers zu befürchten ist. Bei radialer Aufweitung in beiden Endbereichen des Kunststoffbauteiles kann dieses in beide Drehrichtungen angetrieben werden - es ist stets sichergestellt, daß bei beiden Drehrichtungen mehrere Gänge, beispielsweise eines Schneckengewindes mit dem anzutreibenden Rad, in Eingriff sind, so daß die mechanische Beanspruchung des Kunststoffbauteils abnimmt.In order to avoid voltage jumps on the circumference of the plastic component, ends that run in the shape of a truncated cone - tapering in the mounting direction - can be formed on the reinforcing element. With the solution proposed according to the invention, a radial expansion of the plastic component at the root diameter can be achieved, so that the torque to be transmitted can be transmitted over several gears of the plastic component, which reduces the occurrence of voltage peaks in the plastic component and has a favorable effect on its fatigue strength. In addition, by injecting a metal sleeve acting as a reinforcing element in an area of the plastic component in which the distance between its root diameter and a tip diameter of a spur gear cooperating with the plastic component increases again, an enlargement of the wall jacket that transmits the torque is made of plastic and consisting of the reinforcing element reinforcing this. With the plastic component configured according to the invention, chend larger, torque transmitted without fear of tearing of the plastic component in the base of the root circle diameter. With radial expansion in both end areas of the plastic component, it can be driven in both directions of rotation - it is always ensured that in both directions of rotation several gears, for example a worm thread with the wheel to be driven, are engaged so that the mechanical stress on the plastic component decreases.
Zeichnungdrawing
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben;The invention is described in more detail below with reference to the drawing;
Es zeigt:It shows:
Figur 1 eine erste Ausführungsvariante eines Kunststoffbauteils mit einer eingespritzten Metallhülse zur Verstärkung,FIG. 1 shows a first embodiment variant of a plastic component with an injected metal sleeve for reinforcement,
Figur 2 eine zweite Ausfuhrungsvariante eines Kunststoffbauteils mit eingespritztem, hülsenförmigen Verstärkungselement mit kegelförmiger Anfasung,FIG. 2 shows a second embodiment variant of a plastic component with an injected, sleeve-shaped reinforcing element with a conical chamfer,
Figur 3 eine weitere Ausführungsvariante eines ein Kunststoffbauteil verstärkenden Elementes mit zweistufig ausgebildetem Außendurchmesser und kegelstumpf- förmig ausgebildetem Übergangsbereich undFIG. 3 shows a further embodiment variant of an element reinforcing a plastic component with a two-stage outer diameter and a truncated cone-shaped transition region and
Figur 4 eine weitere Ausführungsvariante mit einem metallischen Verstärkungselement, das beidseits eines ersten Durchmesserbereich je einen in axiale Richtung mit vergrößertem Durchmesser ausge-führten Druckschulterbereich umfaßt. .FIG. 4 shows a further embodiment variant with a metallic reinforcing element, which on both sides of a first diameter area comprises a pressure shoulder area, each with an enlarged diameter in the axial direction. ,
Aus-fithrungsvariantenfithrungsvarianten off
Figur 1 ist eine erste Ausführungsvariante eines Kunststoffbauteils zu entnehmen, in welches von einer Seite aus einer ersten Montagerichtung eine das Bauteil verstärkende Metallhülse eingespritzt ist.FIG. 1 shows a first embodiment variant of a plastic component, into which a metal sleeve reinforcing the component is injected from one side from a first assembly direction.
Mit der in Figur 1 dargestellten Antriebsanordnung, die über einen nicht dargestellten elektrischen Antrieb antreibbar ist, wird ein Drehmoment von einem als Kunststoffbauteil gefertigten Antriebselement' 6, hier als Schnecke ausgebildet, an ein Zahnrad 1 übertragen.With the embodiment illustrated in Figure 1 drive assembly which is driven by a not shown electric drive is a torque of a manufactured as a plastic component drive element '6, embodied here as a screw, is transmitted to a gear. 1
-Das Zahnrad 1 umfaßt an seinem Außenumfang eine Anzahl Zähne 2, die geradverzahnt oder schragverzahnt -ausgebildet sein können. Das mit Bezugszeichen 1 bezeichnete Zahnrad 1 , hier als Stirnrad ausgebildet, ist um eine Achse 3 drehbar und umfaßt eine Anzahl von Rippen 4, die in der Darstellung gemäß des Zahnrades 1 gemäß Figur 1 in einem Winkelabstand von 120° zueinander orientiert sein können. Mit Bezugszeichen 5 ist der Kopf- kreisdurchmesser der Zähne 2 bezeichnet, die mit einem Gewindegang 13 am Außenumfang des als Schnecke ausgebildeten, aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6, kämmen,-The gear 1 comprises a number of teeth 2 on its outer circumference, which have straight teeth or helically toothed. The gear 1 designated by reference number 1, here designed as a spur gear, is rotatable about an axis 3 and comprises a number of ribs 4, which in the illustration according to the gear 1 according to FIG. 1 can be oriented at an angular distance of 120 ° to one another. Reference number 5 denotes the tip diameter of the teeth 2, which mesh with a thread 13 on the outer circumference of the component 6, which is designed as a screw and is made of plastic.
Das als Schnecke ausgebildete, aus Kunststoff gefertigte Bauteil 6 ist an einer Welle 7 aufgenommen, deren Antrieb in der Darstellung gemäß Figur 1 nicht dargestellt ist. Das aus Kunststoff gefertigte Bauteil 6 umfaßt einen ersten Endbereich 8 sowie einen zweiten Endebereich 9. Das aus Kunststoff gefertigte Bauteil 6 ist von einer in einem Innendurchmesser ausgeführten Durchgangsbohrung 10 durchzogen. Die axiale Länge des aus Kunststoff gefertigten Bauteils ist mit Bezugszeichen 11 gekennzeichnet und erstreckt sich von einer Stirnseite zur anderen Stirnseite des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6. Am Außenum- fang des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 ist ein Gewindegang 13, hier ausgebildet als Schneckengang, ausgeführt, wobei der Grund der jeweiligen Einzelgänge des Gewindeganges 13 als Fußkreisdurchmesser 12 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 definiert ist. Aufgrund des Verzahnungsgesetzes in Bezug auf die Geometrie der Zähne 2 des 'Stirnrades 1 und des Gewindeganges 13 am Außenumfang des aus Kunststoff gefertigten Bau- teils 6 erfolgt bei Rotation des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 um seine Symmetrieachse die Übertragung eines Drehmomentes zwischen den Flanken des Gewindeganges 13, die in die Zahnzwischenräume zwischen den Zähnen 2 am Außenumfang des als Stirnrad ausgebildeten Zahnrades 1 eingreifen. Aufgrund der um einen Winkel von 90° zueinander orientierten Achse 3 des Stirnrades 1 ■ und der Symmetrieachse des aus Kunststoff gefertig- ten Bauteils 6 stellt sich bei der in Figur 1 dargestellten Antriebsanordnung eine Selbsthemmung ein.The component 6, which is designed as a screw and is made of plastic, is received on a shaft 7, the drive of which is not shown in the illustration according to FIG. 1. The component 6 made of plastic comprises a first end region 8 and a second end region 9. The component 6 made of plastic is traversed by a through hole 10 made in an inner diameter. The axial length of the component made of plastic is identified by reference number 11 and extends from one end face to the other end face of the component 6 made of plastic. On the outer periphery of the component 6 made of plastic, a thread turn 13, here designed as a worm thread, is implemented , the reason for the respective individual threads of the thread 13 being defined as the root circle diameter 12 of the component 6 made of plastic. The transmission takes place due to the toothing law with respect to the geometry of the teeth 2 of the 'spur gear 1 and of the thread 13 on the outer periphery of the finished plastic component 6 upon rotation of the manufactured from plastic member 6 by its axis of symmetry of a torque between the flanks of the thread 13, which engage in the interdental spaces between the teeth 2 on the outer circumference of the gear 1 designed as a spur gear. Due to the axis 3 of the spur gear 11 oriented at an angle of 90 ° to one another and the axis of symmetry of the component 6 made of plastic, self-locking occurs in the drive arrangement shown in FIG.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, ist in dem Bereich des Verstärkungselements 6, in welchem sich der Abstand zwischen dem Kopfkreisdurchmesser 5 der Zähne 2 und dem Fußkreisdurchmesser 12 des Gewindesganges 13 vergrößert, d.h. in einem Auffüttemngsbereich 14 ein Verstärkungselement 15 in einen Endbereich 8 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 eingespritzt. Das Verstärkungselement 15 wird bevorzugt als hülsenförmiges Bauteil aus metallischem Material ausgebildet. Das Verstärkungselement 15 weist einen ersten Durchmesser 16 auf, der größer bemessen ist als der Innen- durchmesser der Durchgangsbohrung 10 des Verstärkungselements 15. In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lösung weist das als Metallhülse ausgebildete Verstärkungselement 15 eine erste axiale Länge 17 auf, die wesentlich kürzer bemessen ist als die Länge des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6, in Figur 1 mit Bezugszeichen 11 bezeichnet. Das Verstärkungselement 15, eingebettet in den ersten Endbe- reich 8 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6, bewirkt innerhalb des Endbereiches 8 eine Verstärkung des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 dahingehend, daß innerhalb des ersten Endbereichs 8 ein Aufftitterungsbereich 14 gebildet wird, in welchem die Wandstärke des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 durch Einspritzen des Verstärkungselements 15 erhöht wird. Aufgrund der Durchmesserdifferenz zwischen der Innenbohrung 10 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6, welcher dem Außendurchmesser der Welle 7 entspricht, und dem Außendurchmesser 16 des Verstärkungselements 15 stellt sich innerhalb des ersten Endbereichs 8 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 eine Erhöhung der Wandstärke ein. Dabei wird das Verstärkungselement 15, welches innerhalb des ersten Endbereichs 8 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 vollständig von Kunststoff umschlossen ist, an seinem -Sitz 18 auf den Außenumfang der Welle 7 gepreßt. Demnach wird das Drehmoment, welches vom aus Kunststoff gefertigten' Bauteil 6 auf das als Stirnrad ausgebildete Zahnrad 1 übertragen wird, nicht nur durch das aus Kunststoff gefertigte Bauteil 6, d.h. dessen Gewindegang 13, übertragen, sondern das Verstärkungselement 15 trägt aufgrund des Kraftschlusses mit dem Kunststoffmaterial des Bauteils 6 bei. Durch das Einspritzen des Verstärkungselements 15 in den ersten Endbereich 8 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 stellt sich ein aufgeweiteter Fußkreisdurchmesser 19 ein, der um einen Aufweitungsbetrag 28 gegenüber dem Fußkreisdurchmesser 12 im zweiten Endbereich 9 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 aufgeweitet ist.Following the solution proposed according to the invention, in the area of the reinforcing element 6, in which the distance between the tip circle diameter 5 of the teeth 2 and the root circle diameter 12 of the thread turn 13 increases, that is to say in a filling area 14 there is a reinforcing element 15 in an end area 8 of the plastic manufactured component 6 injected. The reinforcing element 15 is preferably designed as a sleeve-shaped component made of metallic material. The reinforcing element 15 has a first diameter 16 which is larger than the inside diameter of the through bore 10 of the reinforcing element 15. In the embodiment variant of the solution according to the invention shown in FIG. 1, the reinforcing element 15 designed as a metal sleeve has a first axial length 17, which is dimensioned much shorter than the length of the component 6 made of plastic, designated by reference numeral 11 in FIG. 1. The reinforcing element 15, embedded in the first end Rich 8 of the plastic component 6, causes within the end region 8 a reinforcement of the plastic component 6 to the extent that a thickening region 14 is formed within the first end region 8, in which the wall thickness of the plastic component 6 by injection of the reinforcing element 15 is increased. Due to the difference in diameter between the inner bore 10 of the component 6 made of plastic, which corresponds to the outer diameter of the shaft 7, and the outer diameter 16 of the reinforcing element 15, an increase in the wall thickness occurs within the first end region 8 of the component 6 made of plastic. The reinforcing element 15, which is completely enclosed by plastic within the first end region 8 of the component 6 made of plastic, is pressed at its seat 18 onto the outer circumference of the shaft 7. Accordingly, the torque which is transmitted from the plastic component 6 to the spur gear 1 is not only transmitted through the plastic component 6, i.e. its thread 13, but the reinforcing element 15 carries due to the frictional connection with the Plastic material of component 6. By injecting the reinforcement element 15 into the first end region 8 of the component 6 made of plastic, a widened base circle diameter 19 is established, which is widened by an expansion amount 28 compared to the base circle diameter 12 in the second end region 9 of the component 6 made of plastic.
Die Aufweitung des Fußkreisdurchmessers 12 des Kunststoffbauteiles 6 (Schnecke) im ersten Endbereich 8 und/oder im zweiten Endbereich 9 ist dadurch möglich, daß im ersten und im zweiten Endbereich 8 bzw. 9 des Kunststoffbauteiles 6 die Zähne des Gewindeganges 13 am Kunststoffbauteil 6 nicht so tief in die Zahnlücken zwischen den Zähnen 2 des Zalinrades 1 hineinragen. Gemäß des Verzahnungsgesetzes stehen immer mehrere Zähne 2 des Zahnrades mit dem Gewinde gang 13 am Außenumfang des Kunststoffbauteils 6 (Schnecke) in Eingriff. Die Vergrößerung des Fußkreisdurchmessers 12 des Kunststoffbauteils 6 auf einen aufgeweiteten Fußkreisdurchmesser 19 durch Einfügen eines aus metallischem Material beschaffenen Verstärkungselementes 15 in die Durchgangsbohrung 10 des Kunststoffbauteils 6, macht sich den Effekt zu Nutze, daß in den Endbereichen 8 bzw. 9 des Kunststofϊbauteils 6 die Stirnflächen der Zähne 2 noch in einem Abstand zum Grund des Gewindeganges 13 des Kunststoffbauteils 6 liegen, so daß Spiel vorhanden ist, um den Fußkreisdurchmesser 12 des Kunststoffbauteils 6 auf einen aufgeweiteten Fußkreisdurchmesser 19 zu erhöhen. Die Pressung zwischen der Welle 7, welche die Durchgangsbohrung 10 des Kunststofϊbauteils 6 (Schnecke) durchzieht und dem aus metallischem Werkstoff gefertigten Verstäxkungselernent 15 ist größer als die Pressung zwischen der Welle 7 und dem Kunststoffbauteil 6 (Schnecke). Die Drehmomentübertragung erfolgt von der Welle 7 auf das aufgepreßte Verstärkungselement 15 und von diesem hinsichtlich seines Durchmessers aufgefütterten Kunststoff des Kunststoffbauteils 6 weiter auf den Gewindegang 13 des Kunststoffbauteils. Aufgrund der höheren Pressung zwischen der Welle 7 und dem aus metallischem Werkstoff gefertigten Verstärkungselement 15 ist die Übertragung eines erhöhten Drehmomentes möglich.The widening of the root diameter 12 of the plastic component 6 (screw) in the first end region 8 and / or in the second end region 9 is possible in that the teeth of the thread 13 on the plastic component 6 are not so in the first and second end regions 8 and 9 of the plastic component 6 protrude deeply into the tooth gaps between the teeth 2 of the Zalin wheel 1. According to the gearing law, there are always several teeth 2 of the gearwheel with the thread 13 on the outer circumference of the plastic component 6 (worm). The enlargement of the base circle diameter 12 of the plastic component 6 to an expanded base circle diameter 19 by inserting a reinforcement element 15 made of metallic material into the through bore 10 of the plastic component 6 takes advantage of the effect that the end faces in the end regions 8 and 9 of the plastic component 6 the teeth 2 are still at a distance from the bottom of the thread 13 of the plastic component 6, so that there is play to increase the root diameter 12 of the plastic component 6 to an enlarged root diameter 19. The pressure between the shaft 7, which passes through the through hole 10 of the plastic component 6 (screw) and the reinforcement element 15 made of metallic material, is greater than the pressure between the shaft 7 and the plastic component 6 (screw). The torque is transmitted from the shaft 7 to the pressed-on reinforcing element 15 and from this to the thread of the plastic component 6, the diameter of which is filled with the plastic component 6 of the plastic component. Due to the higher pressure between the shaft 7 and the reinforcing element 15 made of metallic material, the transmission of an increased torque is possible.
Bei der Montage von Verstärkungselement 15 und Welle 7 kann ein Fügen mit dem aus Kunststoff gefertigten Bauteil 6 bevorzugt derart erfolgen, daß die Welle 7 mit an deren Außenumfang aufgenommenem Verstärkungselement 15 einer ersten axialen Länge 17 in ein noch warmes, als Kunststoffspritzgußteil gefertigtes Bauteil 6 eingeschoben wird. Beim Abkühlen des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 schließt sich diese, kraftschlüssig um die Welle 7 bzw. das daran aufgenommene Verstärkungselement 15, so daß ein kraft- schlüssiger Sitz und eine Durchmesserverstärkung innerhalb des Auffütterungsbereichs 14 erzielt werden kann. Bei der Montage von Welle 7 und Verstärkungselement 15 kann auch so vorgegangen werden, daß vor der Montage von Welle 7 und Verstärkungselement 15 in das aus Kunststoff gefertigte Bauteil 6 die Welle 7 und das Verstärkungselement 15 zuvor abgekühlt werden, um ein leichteres Fügen der Komponenten zu ermöglichen.When the reinforcing element 15 and shaft 7 are assembled, joining with the component 6 made of plastic is preferably carried out in such a way that the shaft 7 with the reinforcing element 15 of a first axial length 17 accommodated on its outer circumference is inserted into a still warm component 6 made as a plastic injection-molded part becomes. When the component 6 made of plastic cools, it closes, non-positively around the shaft 7 or the reinforcing element 15 received thereon, so that a non-positive fit and a diameter reinforcement within the padding area 14 can be achieved. When assembling the shaft 7 and the reinforcing element 15, it is also possible to cool the shaft 7 and the reinforcing element 15 beforehand in order to facilitate the joining of the components before the shaft 7 and the reinforcing element 15 are assembled in the component 6 made of plastic enable.
Figur 2 ist eine zweite Ausfuhrungsvariante eines aus Kunststoff gefertigten Bauteils mit eingespritztem hülsenförmigen verstärkendem Bauteil zu entnehmen, welches eine kegelförmig gestaltete Stirnseite aufweist.FIG. 2 shows a second embodiment variant of a component made of plastic with an injected sleeve-shaped reinforcing component, which has a conical end face.
In Abwandlung der in Figur 1 dargestellten Ausfuhrungsvariante der vorliegenden erfindungsgemäßen Lösung ist das auch hier als Metallhülse ausgebildete Verstärkungselement 15 an seiner dem aus Kunststoff gefertigten Bauteil 6 zuweisenden Seite mit einer An- schrägung 21 versehen. Die Anschrägung 21 an einer der Stirnseiten des Verstärkungsele- ments 15 kann beispielsweise als eine Kegelstumpffläche, als ein Konus oder eine Anfa- sung oder dergleichen ausgeführt sein. Mittels der Anschrägung 21 an der in einer ersten Montagerichtung 37 weisenden Seite des Verstärkungselements 15 werden beim Einspritzen eines solcherart ausgebildeten Verstärkungselements 15 sprungartige Spannungszu- standsänderungen im Kunststoffmaterial des Bauteils 6 vermieden. Auch eine andere Formgebung der in die erste Montagerichtung 37 weisenden Stirnseite des bevorzugt als hülsenförmiges Bauteil beschaffenen Verstärkungselements 15 ist möglich. Durch die Anschrägung 21 an einer der Stirnseiten des Verstärkungselements 15 wird auch die Montage, d.h. beispielsweise das Einspritzen des Verstärkungselements 15 in das Kunststoffmatenal des Bauteils 6, erleichtert. Die Montage des hülsenförmigen Verstärkungselements 15 kann beispielsweise durch ein Einfügen dieses Bauteils in das noch warme Kunststofftnaterial des Bauteils 6 in die erste Montagerichtung 37 erfolgen. Alternativ kann das Verstärkungs- element 15 an der Welle 7, welche das aus Kunststoff gefertigte Bauteil 6 bevorzugt zur Gänze durchsetzt, bereits an seinem Sitz 18 aufgenommen sein und wird nach Abkühlen von Welle 7 und Verstärkungselement 15 in das Kunststofftnaterial, d.h. die Im enbohrung 10 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6, eingeführt.In a modification of the embodiment variant of the present solution according to the invention shown in FIG. 1, the reinforcing element 15, which is also designed here as a metal sleeve, is provided with a bevel 21 on its side facing the component 6 made of plastic. The bevel 21 on one of the end faces of the reinforcing element 15 can be designed, for example, as a truncated cone surface, as a cone or a chamfer or the like. By means of the bevel 21 on the side of the reinforcing element 15 pointing in a first assembly direction 37, sudden injection changes in the state of tension in the plastic material of the component 6 are avoided when injecting such a reinforcing element 15. Another shape of the end face pointing in the first mounting direction 37 of the reinforcing element 15, which is preferably in the form of a sleeve-shaped component, is also possible. The chamfer 21 on one of the end faces of the reinforcing element 15 also facilitates assembly, that is to say, for example, the injection of the reinforcing element 15 into the plastic material of the component 6. The sleeve-shaped reinforcing element 15 can be assembled, for example, by inserting this component into the still warm plastic material of the component 6 in the first assembly direction 37. Alternatively, the reinforcing element 15 on the shaft 7, which preferably completely penetrates the component 6 made of plastic, can already be accommodated on its seat 18 and will after cooling of shaft 7 and reinforcing element 15 into the plastic material, that is, the inner bore 10 of the component 6 made of plastic, introduced.
Das hülsenförmig konfigurierte Verstärkungselement 15 gemäß der Darstellung in Figur 2 ist in einer zweiten axialen Länge 22 ausgebildet, welche sich nur unwesentlich von der ersten Axiallänge 17 des Verstärkungselements 15 (vgl. Darstellung gemäß Figur 1) unterscheidet. Auch gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lösung ist das hülsenförmig konfigurierte Verstärkungselement 15 innerhalb eines ersten Endbereiches 18 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 aufgenommen. Das aus Kunststoff gefertigte Bauteil 6 - hier ausgebildet als eine Schnecke - umfaßt an seiner Au- ßenumfangsfläche einen Gewindegang 13, wobei der Grund der Einzelgewindegänge den mit Bezugszeichen 12 bezeichneten Fußkreisdurchmesser definiert. Durch das Einbringen eines Verstärkungselements 15 in Hülsenform wird innerhalb eines Auffütterungsbereiches 14 zum einen eine Aufweitung des Fußkreisdurchmessers von 12 auf einen aufgeweiteten Fußkreisdurchmesser 19 im Gewindegang 13 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 erreicht. Zum anderen erhöht sich durch das Einbringen eines Verstärkungselements 15, bevorzugt aus metallischem Material, die Wandstärke im aus Kunststoff gefertigten Bauteil 6, wodurch dieses zur Übertragung höherer Drehmomente eingesetzt werden kann. Eine Drehmomentübertragung begünstigend, wird " durch das Verstärkungselement 15 das Drehmoment nicht nur durch das Kunststofftnaterial des Bauteils 6, sondern auch durch das mittels eines Preßsitzes 18 befestigte Verstärkungselement 15 übertragen.The sleeve-shaped reinforcement element 15 according to the illustration in FIG. 2 is designed in a second axial length 22 which differs only insignificantly from the first axial length 17 of the reinforcement element 15 (cf. illustration according to FIG. 1). According to the embodiment variant of the solution according to the invention shown in FIG. 2, the reinforcing element 15 configured in the form of a sleeve is accommodated within a first end region 18 of the component 6 made of plastic. The component 6 made of plastic - here embodied as a screw - comprises a thread turn 13 on its outer circumferential surface, the base of the individual thread turns defining the root circle diameter denoted by reference numeral 12. By introducing a reinforcing element 15 in the form of a sleeve, an enlargement of the root diameter from 12 to a widened root diameter 19 in the thread 13 of the component 6 made of plastic is achieved within a padding area 14. On the other hand, the introduction of a reinforcing element 15, preferably made of metallic material, increases the wall thickness in the component 6 made of plastic, as a result of which this can be used to transmit higher torques. Favoring a torque transmission, " the torque is transmitted by the reinforcing element 15 not only through the plastic material of the component 6, but also through the reinforcing element 15 fastened by means of a press fit 18.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Auffutterung der Wandstärke des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 innerhalb des Auffütterungsbereiches 14 ist einerseits eine grö- ßere Wandstärke am aus Kunststoff gefertigten Bauteil 6 erzielbar, was die Übertragung eines größeren Drehmomentes gestattet. In vorteilhafter Weise wird das aus metallischem Material gefertigte Verstärkungselement 15, welches gemäß dieser Ausführungsvariante mit einer angeschrägten Stirnfläche, Kegelfläche 21, versehen ist, in die Endbereiche 8 bzw. 9 des Kunststofϊbauteils 6 (Schnecke) eingefügt, in welchem die Zähne 2 des mit den Gewindegang 13 des Kunststofϊbauteils 6 (Schnecke) zusammenarbeitenden Zahnrad 1 noch einen Abstand zum Grund des Gewindeganges 13 aufweisen. Dadurch läßt sich im ersten Endbereich 8 bzw. im zweiten Endbereich 9 des Kunststoffbauteils 6 (Schnecke) das aus metallischem Material gefertigte Verstärkungselement einbringen. Auch mit der in Figur 2 dargestellten Ausführungsvariante läßt sich eine Pressungssteigerung zwischen der Welle 7 und dem Verstärkungselement 15 erreichen, wobei die Pressung zwischen der Welle 7 und dem Verstärkungselement 15 größer ist als die Pressung zwischen der Welle 7 und dem verbleibenden Teil des Kunststoffbauteils 6 neben dem Verstärkungselement 15. Mit Bezugszeichen 28 ist die Aufweitung des Fußkreisdurchmessers zwischen dem Fußkreisdurchmesser 12 am zweiten Endbereich 9 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 und dem aufgeweiten Fußkreisdurchmesser 19 innerhalb des ersten Endbereiches 8 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 bezeichnet.Due to the lining of the wall thickness of the component 6 made of plastic within the padding area 14 proposed according to the invention, on the one hand a greater wall thickness can be achieved on the component 6 made of plastic, which allows a greater torque to be transmitted. Advantageously, the reinforcing element 15 made of metallic material, which according to this embodiment variant is provided with a beveled end surface, conical surface 21, is inserted into the end regions 8 and 9 of the plastic component 6 (worm), in which the teeth 2 of the with the Thread 13 of the plastic component 6 (worm) cooperating gear 1 still have a distance to the bottom of the thread 13. As a result, the reinforcing element made of metallic material can be introduced into the first end region 8 or the second end region 9 of the plastic component 6 (screw). The embodiment variant shown in FIG. 2 can also be used to increase the pressure between the shaft 7 and the reinforcing element 15, the pressure between the shaft 7 and the reinforcing element 15 being greater than the pressure between the shaft 7 and the remaining part of the plastic component 6 besides the reinforcing element 15. Reference number 28 denotes the widening of the root circle diameter between the root circle diameter 12 at the second end region 9 of the component 6 made of plastic and the widened root circle diameter 19 within the first end region 8 of the component 6 made of plastic.
Der Darstellung gemäß Figur 3 ist eine weitere Ausführungsvariante eines ein Kunststoffbauteil verstärkenden Elementes mit zweistufigem Außendurchmesser im kegelstumpfför- migen Übergangsbereich zu entnehmen.The illustration according to FIG. 3 shows a further embodiment variant of an element reinforcing a plastic component with a two-stage outer diameter in the frustoconical transition area.
Die in Figur 3 dargestellte Ausführungsvariante einer Antriebsanordnung zur Übertragung eines Drehmomentes von einem aus Kunststoff gefertigten Bauteil 6 an ein als Stirnrad ausgebildetes Zahnrad 1 unterscheidet sich von den in Figur 1 und 2 dargestellten Ausfuhrungsvarianten dadurch, daß ein durchgängiges Verstärkungselement 23 sich in einer zur axialen Länge 11 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 konespondierenden Länge 24 das aus Kunststoff gefertigte Bauteil 6 durchsetzt. Innerhalb des ersten Endbereiches 8 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 ist am durchgängigen Verstärkungselement 23 ein zweiter schalenartiger Körper 27 ausgeführt, der auf einem ersten schalenartigen Körper 26 aufgenommen ist. Der erste schalenartiger Körper 26 des durchgängigen Verstärkungselements 23 - bevorzugt ausgebildet als eine metallische Hülse - ist in einer dritten axialen Länge 24 ausgebildet, die der axialen Länge 11 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 entspricht. Innerhalb des ersten Endbereiches 8 ist der erste schalenartige Teil 26 des durchgängigen Verstärkungselements 23 von einem zweiten schalenartigen Teil 27 des durchgängigen Verstärkungselements umschlossen. Neben der in Figur 3 dargstellten zweiteiligen Ausführungsform hinsichtlich eines schalenartigen Aufbaus eines durchgängi- gen Verstärkungselements 23 kann dieses auch einstückig ausgebildet werden, wobei innerhalb des ersten Endbereiches 8 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 das durchgängige Verstärkungselement 23 im ersten Durchmesser 16 ausgebildet ist, der an einer Anschrägung 21 in einen zweiten Durchmesser 25 übergeht. Der Übergangsbereich vom ersten Durchmesser 16 in den zweiten Durchmesser 25 am durchgängigen Verstärkungsele- ment 23 kann analog zur Darstellung gemäß Figur 2 als Anfasung, als Kegelstumpffläche, als Konus oder dergleichen ausgebildet sein. Dadurch wird eine sprungartige Spannungsänderung in der Wandung des bevorzugt als Kunststoffbauteil gefertigten Schnecke 6 vermieden bzw. ein gleichmäßigerer Spannungsfluß durch dieses gewährleistet.The embodiment variant of a drive arrangement shown in FIG. 3 for transmitting a torque from a component 6 made of plastic to a toothed wheel 1 designed as a spur gear differs from the embodiment variants shown in FIGS. 1 and 2 in that a continuous reinforcing element 23 has an axial length 11 of the component 6 made of plastic corresponding length 24 passes through the component 6 made of plastic. Within the first end region 8 of the component 6 made of plastic, a second shell-like body 27 is embodied on the continuous reinforcing element 23 and is received on a first shell-like body 26. The first shell-like body 26 of the continuous reinforcing element 23 - preferably designed as a metallic sleeve - is formed in a third axial length 24, which corresponds to the axial length 11 of the component 6 made of plastic. Within the first end region 8, the first shell-like part 26 of the continuous reinforcement element 23 is enclosed by a second shell-like part 27 of the continuous reinforcement element. In addition to the two-part embodiment shown in FIG. 3 with regard to a shell-like structure of a continuous reinforcement element 23, this can also be formed in one piece, the continuous reinforcement element 23 having the first diameter 16 being formed within the first end region 8 of the component 6 made of plastic a bevel 21 merges into a second diameter 25. The transition area from the first diameter 16 to the second diameter 25 on the continuous reinforcement element 23 can be designed analogously to the illustration according to FIG. 2 as a chamfer, as a truncated cone surface, as a cone or the like. This avoids a sudden change in tension in the wall of the screw 6, which is preferably manufactured as a plastic component, or ensures a more uniform flow of tension through it.
Durch das durchgängige Verstärkungselement 23, sei es einstückig oder sei es als schalenartiger Körper mit Teilschalen 26 bzw. 27 ausgebildet, wird innerhalb des Auffütte- rungsbereich.es 14 ein aufgeweiteter Fußkreisdurchmesser 19 erreicht, welcher sich um einen Betrag 28 um den Fußkreisdurchmesser 12 innerhalb des zweiten Endbereiches 9 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 unterscheidet. Die Aufwertung in radiale Richtung kann zwischen 0,5 und 1 nun liegen, wobei am ersten Endbereich 8 bzw. am zweiten Endbereich 9 des aus Kunststoff gefertigten auteils 6 eine höhere Aufweitung erzielt wird als im Mittenbereich des Kunststoffbauteils 6 (Schnecke). Durch den ersten Durchmesser 16 des durchgängigen Verstärkungselements 23 stellt sich innerhalb des ersten Endbereiches 8 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 eine dickere Wandstärke ein. Das durchgängige Verstärkungselement 23 kann auf der Welle 7, die durch einen in Figur 3 nicht dargestellten elektrischen Antrieb angetrieben wird, durch eine Preßpassung kraftschlüssig aufgenommen sein. An der Außenumfangsfläche der Welle 7 können sowohl an einem Endbereich Längskerben ausgebildet sein als auch in der Mitte oder über die gesamte Länge der Welle 7 ausgebildet sein.Through the continuous reinforcement element 23, be it in one piece or as a shell-like body with partial shells 26 or 27, a widened root circle diameter 19 is achieved within the padding area 14, which is an amount 28 around the root circle diameter 12 within the second end region 9 of the component 6 made of plastic. The upgrade in the radial direction can now be between 0.5 and 1, with a greater expansion being achieved at the first end region 8 or at the second end region 9 of the plastic part 6 than in the central region of the plastic component 6 (screw). The first diameter 16 of the continuous reinforcement element 23 results in a thicker wall thickness within the first end region 8 of the component 6 made of plastic. The continuous reinforcing element 23 can be non-positively received on the shaft 7, which is driven by an electric drive not shown in FIG. 3, by means of a press fit. Longitudinal notches can be formed on the outer circumferential surface of the shaft 7 as well as in the middle or over the entire length of the shaft 7.
Der Darstellung gemäß Figur 4 ist eine weitere Ausführungsvariante mit einem metallischen Verstärkungselement zu entnehmen, das beidseits eines ersten Durchmesserbereiches je einen in axialer Richtung mit vergrößertem Durchmesser ausgeführten Schulterbereich umfaßt.The illustration according to FIG. 4 shows a further embodiment variant with a metallic reinforcing element, which on both sides of a first diameter region comprises a shoulder region designed with an enlarged diameter in the axial direction.
Aus der in Figur 4 dargestellten Ausführungsvariante geht ein Verstärkungselement 30 hervor, welches eine erste Schulter 31 und eine zweite Schulter 32 umfaßt. Die erste Schulter 31 ist dem ersten Endbereich 8 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6, die zweite Schulter 32 dem zweiten Endbereich 9 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 zugeordnet. Das Verstärkungselement 30 mit zwei Schulterbereichen ist in einer axialen4 shows a reinforcing element 30, which comprises a first shoulder 31 and a second shoulder 32. The first shoulder 31 is assigned to the first end region 8 of the component 6 made of plastic, the second shoulder 32 to the second end region 9 of the component 6 made of plastic. The reinforcement element 30 with two shoulder areas is in an axial
• Länge 24 ausgebildet, die der axialen Länge 11 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 entspricht. Zur Erleichterung der Montage kann das Verstärkungselement 30 mit zwei • Length 24 formed, which corresponds to the axial length 11 of the component 6 made of plastic. To facilitate assembly, the reinforcing element 30 can be equipped with two
Schulterbereichen eine erste Hälfte 30.1 sowie eine zweite Hälfte 30.2 umfassen, wobei die erste Hälfte 30.1 des Verstärkungselements 30 mit zwei Schulterbereichen in einer ersten Montagerichtung 37 in das aus Kunststoff gefertigte Bauteil 6 eingeführt wird, während die zweite Hälfte 32 des Verstärkungselements 30 mit zwei Schulterbereichen in eine zweite Montagerichtung 40 in den zweiten Endbereich 9 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 eingebracht wird. Die erste Hälfte 30.1 und die zweite Hälfte 30.2 liegen im montierten Zustand, d.h. vom Vollmaterial an der Wandung des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 umschlossen, an einer Stoßfüge 39 mit ihren jeweiligen einander zuweisenden Stirnseiten aneinander an.Shoulder areas include a first half 30.1 and a second half 30.2, the first half 30.1 of the reinforcing element 30 with two shoulder areas in a first assembly direction 37 being inserted into the component 6 made of plastic, while the second half 32 of the reinforcing element 30 with two shoulder areas in a second mounting direction 40 is introduced into the second end region 9 of the component 6 made of plastic. The first half 30.1 and the second half 30.2 are in the assembled state, i.e. surrounded by the solid material on the wall of the component 6 made of plastic, on a butt joint 39 with their respective mutually facing end faces.
Auch das in Figur 4 dargestellte, aus Kunststoff gefertigte Bauteil 6 umfaßt an seiner Au- ßenumfangsfläche einen Gewindegang 13, der in Form eines Schneckenganges ausgebildet ist und mehrere Einzelgewindegänge umfaßt. In die Einzelgänge des Gewindeganges 13 am Außenumfang des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 greifen die Zähne 2 der Außenverzahnung des als Stirnrad ausgebildeten Zahnrades 1 ein. Dieses rotiert um eine Achse 3, welche senkrecht zur Achse der Welle 7, auf der das aus Kunststoff gefertigte Bauteil 6 verstärkt durch ein Verstärkungselement 30 mit zwei Schulterbereichen, aufgenommen ist. Das Verstärkungselement 30 mit zwei Schulterbereichen 31 bzw. 32 kann sowohl in eine erste Hälfte 30.1 als auch in eine zweite Hälfte 30.2 aufgeteilt sein; daneben ist ein schalenartiger Aufbau eines der Schulterbereiche 31, 32 ebenso möglich. In der Darstellung gemäß Figur 3 ist die erste Schulter 31 des Verstärkungselements 30 mit zwei Schulterbereichen schalenartig (vgl. Darstellung gemäß Figur 3, dort erster Endbereich 8) ausgebildet. Der in einem zweiten Durchmesser 25 gefertigte Teil des Verstärkungselements 30 mit zwei Schulterbereichen ist in der Darstellung gemäß Figur 4 von einer zweiten Schale 36 umschlossen, welche im ersten Durchmesser 16 ausgebildet ist. Demgegenüber ist in der Darstellung gemäß Figur 4 die zweite Schulter 32 am Verstärkungselement 30 mit zwei • Schulterbereichen im ersten Durchmesser 16 ausgebildet und erhöht die Wandstärke innerhalb des zweiten Endbereiches 9 des bevorzugt aus Kunststofftnaterial gefertigten Bauteils 6. Die in Figur 4 dargestellte, aus Kunststoff gefertigte Schnecke kann axial drehend aus dem Spritzwerkzeug entformt werden. Eine weitere Möglichkeit, ein als Schnecke beschaf- fenes Kunststoffbauteil 6 aus dem Spritzgießwerkzeug zu entformen besteht darin, zwei Formhälften mit einer Trennebene parallel zur Achse des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 zu verwenden. Bei einem aus zwei Formhälften gebildeten Spritzwerkzeug läßt sich je nach Anwendungszweck des Kunststoffbauteils 6 ein sich in der Trennebene ergebender Grat tolerieren.The component 6 shown in FIG. 4 and made of plastic also comprises a thread turn 13 on its outer circumferential surface, which is designed in the form of a worm thread and comprises a plurality of individual thread turns. In the individual threads of the thread 13 on the outer circumference of the component 6 made of plastic, the teeth 2 of the external toothing of the toothed wheel 1 designed as a spur gear engage. This rotates about an axis 3, which is perpendicular to the axis of the shaft 7, on which the component 6 made of plastic reinforced by a reinforcing element 30 with two shoulder areas. The reinforcing element 30 with two shoulder regions 31 and 32 can be divided into a first half 30.1 and a second half 30.2; in addition, a shell-like structure of one of the shoulder regions 31, 32 is also possible. In the illustration according to FIG. 3, the first shoulder 31 of the reinforcing element 30 is designed in the manner of a shell with two shoulder regions (cf. illustration according to FIG. 3, there the first end region 8). The part of the reinforcing element 30 with two shoulder regions, which is manufactured in a second diameter 25, is enclosed in the illustration according to FIG. 4 by a second shell 36, which is formed in the first diameter 16. In contrast, in the illustration according to FIG. 4, the second shoulder 32 is formed on the reinforcing element 30 with two shoulder areas in the first diameter 16 and increases the wall thickness within the second end area 9 of the component 6, which is preferably made of plastic material. The one shown in FIG. 4, made of plastic The screw can be removed from the injection mold in an axially rotating manner. A further possibility of demolding a plastic component 6, which is obtained as a screw, from the injection molding tool is to use two mold halves with a parting plane parallel to the axis of the component 6 made of plastic. In the case of an injection mold formed from two mold halves, depending on the application of the plastic component 6, a burr resulting in the parting plane can be tolerated.
Am Außenumfang der zweiten Schulter 32 des Verstärkungselements 30 mit zwei Schulterbereichen kann eine Rändelung oder andere, den Formschluß mit dem Kunststoffmaterial des Bauteils 6 verbessernde Vorsprünge oder dergleichen ausgebildet sein. Nach Einfügen beispielsweise der zweiten Hälfte 30.2 des Verstärkungselements 30 mit zwei Schul- terbereichen in den zweiten Endbereich 9 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 in einer zweiten Montagerichtung 40 und einem Abkühlen des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 stellt sich eine ein größeres Drehmoment übertragende kraftschlüssige Verbindung zwischen der zweiten Schulter 32 und dem aus Kunststoff gefertigten Bauteil 6 - hier als Schnecke ausgebildet - ein.Knurling or other projections or the like which improve the form-fitting connection with the plastic material of the component 6 or the like can be formed on the outer circumference of the second shoulder 32 of the reinforcing element 30 with two shoulder regions. After inserting, for example, the second half 30.2 of the reinforcing element 30 with two shoulder areas into the second end area 9 of the component 6 made of plastic in a second mounting direction 40 and cooling of the component 6 made of plastic, a non-positive connection which transmits a greater torque is established the second shoulder 32 and the component 6 made of plastic - here designed as a screw.
Bei Ausführung eines der Schulterbereiche 31 bzw. 32 des Verstärkungselements 30 mit zwei Schulterbereichen in Schalenform kann eine erste Schale 35 mittels eines Preßsitzes 18 auf dem Außenumfang der Welle 7, die durch einen hier nicht dargestellten elektrischen Antrieb angetrieben werden kann, aufgenommen sein. In einem Sitz 41 ist die zweite Schale 36 der hier in Schalenform aufgebauten ersten Schulter 31 des Verstärkungselements 30 mit zwei Schulterbereichen aufgenommen. Das Verstärkungselement 30 mit zwei Schulterbereichen kann mit dem Außenumfang der Welle 7 entlang eines durchgängig verlaufenden Sitzes 34 verbunden sein. Mit der in Figur 4 dargestellten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Lösung wird eine Aufweitung des Fußkreisdurchmessers 12 in einen aufgeweiteten Fußl reisdurchmesser 19 beidseits der Mitte eines aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 erzielt. Dies bedeutet, daß sowohl innerhalb des ersten Endbereiches 8 als auch innerhalb des zweiten Endbereiches 9 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 durch das Einbringen eines mehrteilig konfigurierten Verstärkungselements 30 mit zwei Schulterbereichen eine Erhöhung der ein Drehmoment übertragenden Wandstärke erreicht wird. Ferner wird sowohl innerhalb des ersten Endbereiches 8 als auch innerhalb des zweiten Endbereiches 9 des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 eine Aufweitung des Fußkreisdurchmessers um einen mit Bezugszeichen 28 gekennzeichneten Betrag erzielt. Damit läßt sich ein als Schnecke ausgebildetes, aus Kunststoff gefertigtes Bauteil 6 auf einer Welle 7 aufnehmen, die mittels eines hier nicht näher dargestellten elektrischen Antriebes in beide Drehrichtungen angetrieben werden kann. In beiden Drehrichtungen ist daher sichergestellt, daß die Drehmόmentübertragung nicht ausschließlich über das Kunst- • Stoffmaterial des Bauteils 6 erfolgt, sondern daß die Drehmomentübertragung zum Teil aus einem metallischen Werkstoff beschaffene Verstärkungselement 30 mit zwei Schulterbe- reichen erfolgt. Femer kann durch die Aufweitung des Fußkreisdurchmessers 12 um einen Betrag 28 erreicht werden, daß bei Rotation des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6, welches an der Welle 7 aufgenommen ist, mehrere Einzelgänge des Gewindeganges 13 der Schneckenverzahnung am Außenumfang des aus Kunststoff gefertigten Bauteils 6 jeweils mit mehreren Zähnen 2 der Außenverzahnung des als Stirnrad ausgebildeten Zahnrades 1 kämmen und somit das zu übertragende Drehmoment über mehrere Gewindegänge übertragen werden kann. When one of the shoulder regions 31 or 32 of the reinforcing element 30 is designed with two shoulder regions in the shape of a shell, a first shell 35 can be accommodated by means of a press fit 18 on the outer circumference of the shaft 7, which can be driven by an electric drive, not shown here. The second shell 36 of the first shoulder 31 of the reinforcing element 30, which is constructed here in the form of a shell, is accommodated in a seat 41 with two shoulder regions. The reinforcement element 30 with two shoulder regions can be connected to the outer circumference of the shaft 7 along a seat 34 which runs continuously. With the embodiment variant of the solution according to the invention shown in FIG. 4, an enlargement of the root circle diameter 12 in achieved a widened foot rice diameter 19 on both sides of the center of a component 6 made of plastic. This means that both within the first end region 8 and within the second end region 9 of the component 6 made of plastic, an increase in the torque-transmitting wall thickness is achieved by introducing a multi-part configured reinforcement element 30 with two shoulder regions. Furthermore, both within the first end region 8 and within the second end region 9 of the component 6 made of plastic, the base diameter is widened by an amount identified by reference numeral 28. In this way, a component 6, which is designed as a screw and is made of plastic, can be received on a shaft 7, which can be driven in both directions of rotation by means of an electrical drive (not shown here). In both directions of rotation it is therefore ensured that the torque is not transmitted exclusively via the plastic • material of the component 6, but that the torque is transmitted partly from a reinforcing element 30 made of a metallic material with two shoulder areas. Furthermore, by widening the root circle diameter 12 by an amount 28, when the component 6 made of plastic, which is received on the shaft 7, rotates, several individual threads of the thread 13 of the worm toothing on the outer circumference of the component 6 made of plastic each with Comb a plurality of teeth 2 of the external toothing of the toothed wheel 1 designed as a spur gear, and thus the torque to be transmitted can be transmitted over several threads.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Zahnrad (Stirnrad)1 gear (spur gear)
Zahntooth
Achseaxis
Ripperib
Kopf reisdurchmesserHead rice diameter
6 Kunststoffbauteil (Schnecke)6 plastic component (screw)
Wellewave
8 erster Endbereich zweiter Endbereich8 first end area second end area
10 Durchgangsbohrung Kunststoffbauteil10 Through hole plastic component
11 Länge Kunststoffbauteil11 length plastic component
12 Fußkreisdurchmesser12 root diameter
13 Gewindegang13 thread
14 Auffütterungsbereich14 padding area
15 Verstärkungselement15 reinforcing element
16 erster Durchmesser Verstärkungselement16 first diameter reinforcing element
17 Axiallänge Verstärkungselement17 Axial length of reinforcement element
18 Wellensitz18 shaft seat
19 aufgeweiteter Fußkreisdurchmesser19 widened base diameter
20 Übergangsbereich20 transition area
21 Kegelfläche21 conical surface
22 ' zweite Axiallänge22 ' second axial length
23 durchgängiges Verstärkungselement23 continuous reinforcement element
24 dritte Axiallänge24 third axial length
25 zweiter Durchmesser25 second diameter
26 erstes Schalenteil26 first shell part
27 zweites Schalenteil27 second shell part
28 Δ-Aufweitung28 Δ expansion
30 Verstärkungselement mit zwei Schulterbereichen30 reinforcement element with two shoulder areas
30.1 erste Hälfte30.1 first half
30.2 zweite Hälfte30.2 second half
31 erste Schulter31 first shoulder
32 zweite Schulter32 second shoulder
33 Radialerweiterung Bauteil 633 Radial expansion component 6
34 durchgängige Sitzfläche34 continuous seat
35 erste Schale ■ zweite Schale erste Montagerichtung Rändelung Außenumfang Verstärkungselement Stoßfuge zweite Montagerichtung Sitz Außenschale 35 first bowl ■ second shell first assembly direction knurling outer circumference reinforcing element butt joint second assembly direction seat outer shell

Claims

Patentansprüche claims
1. Einrichtung zur Übertragung eines Drehmomentes von- einem treibenden, aus Kunststofftnaterial gefertigten Bauteil (6) an ein getriebenes Bauteil (1), welches an seinem Umfang eine Anzahl Zähne (2) aufweist, die mit einer am Umfang des aus Kunststoff gefertigten Bauteils (6) verlaufenden Verzahnung (28) kämmen und dieses auf einer Welle (7) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Kunststoff gefertigte Bauteil (6) an mindestens einem Endbereich (8, 9), welcher in einem größeren Abstand zur Umfangs läche des getriebenen Bauteils (1) liegt als eine verbleibende Axiallänge (11, 24) des aus Kunststoff gefertigten Bauteils (6), ein in dessen Bohrung1. Device for transmitting a torque from a driving component (6) made of plastic material to a driven component (1), which has a number of teeth (2) on its circumference, which is connected to a component (plastic) on the circumference ( 6) combing the toothing (28) and this is received on a shaft (7), characterized in that the plastic component (6) on at least one end region (8, 9), which is at a greater distance from the circumferential surface of the driven component (1) lies as a remaining axial length (11, 24) of the component (6) made of plastic, one in its bore
(10) eingefügtes Verstärkungselement (15, 23, 30, 30.1, 30.2) aufhimmt.(10) inserted reinforcing element (15, 23, 30, 30.1, 30.2).
2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (15, 23, 30, 30.1, 30.2) als Metallhülse ausgeführt ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the reinforcing element (15, 23, 30, 30.1, 30.2) is designed as a metal sleeve.
3. Einrichtung gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (15, 23) in einer ersten Axiallänge (17, 22) ausgebildet ist, die kleiner bemessen' ist als die Länge (11) des aus Kunststoff gefertigten Bauteils (6).3. A device according spoke 1, characterized in that the reinforcing element (15, 23) is formed in a first axial length (17, 22) sized smaller 'than the length (11) of the finished plastic component (6).
4. Einrichtung gemäß Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (30; 30.1, 30.2) in einer weiteren Axiallänge (24) ausgebildet ist, die der des aus Kunststoff gefertigten Bauteils (6) entspricht.4. Device according spoke 1, characterized in that the reinforcing element (30; 30.1, 30.2) is formed in a further axial length (24) which corresponds to that of the plastic component (6).
5. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Verstärkungselements (15, 23, 30, 30.1, 30.2) dem Außendurchmesser einer Welle5. Device according to claim 1, characterized in that the inner diameter of the reinforcing element (15, 23, 30, 30.1, 30.2) the outer diameter of a shaft
(7), welche das aus Kunststoff gefertigte Bauteil (6) aufnimmt, entspricht.(7), which accommodates the component (6) made of plastic.
6. Einrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (15, 23) in einem ersten Endbereich (8) des aus Kunststoff gefertigten Bauteils (6) aufgenommen ist und innerhalb eines Auffütterungsbereiches (14) eine Aufweitung eines Fußkreisdurchmessers (12) eines Gewindeganges (13) am Umfang des aus Kunststoff gefertigten Bauteil (6) bewirkt.6. Device according to claim 3, characterized in that the reinforcing element (15, 23) in a first end region (8) of the plastic component (6) is received and within a padding area (14) an expansion of a root diameter (12) Thread (13) on the circumference of the plastic component (6) causes.
7. Einrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsele- ment (15, 23) in eine erste Montagerichtung (37) gesehen ist, eine dem aus Kunststoff gefertigten Bauteil (6) zuweisende Anschrägung (21) aufweist.7. Device according to claim 3, characterized in that the reinforcing element (15, 23) is seen in a first mounting direction (37), has a bevel (21) facing the component made of plastic (6).
8. Eimichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschrägung (21) konusförmig ausgebildet ist. 8. egg seal according to claim 7, characterized in that the bevel (21) is conical.
9. Einrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschrägung (21) als Anfasung ausgeführt ist.9. Device according to claim 7, characterized in that the bevel (21) is designed as a chamfer.
10. Einrichtung gemäß Ansprach 4, dadurch gekennzeiclmet, daß das Verstärkungselement (30) eine erste Schulter (31) aufweist, deren Durchmesser (25) den ersten Durchmesser (16) des Verstärkungselements (30) übersteigt.10. Device according spoke 4, characterized gekennzeiclmet that the reinforcing element (30) has a first shoulder (31) whose diameter (25) exceeds the first diameter (16) of the reinforcing element (30).
11. Einrichtung gemäß Ansprach 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Übergangsbereich (20) vom zweiten Durchmesser (25) auf den ersten Durchmesser (16) am Verstärkungselement (30) kegelstumpfförmig verlaufend ausgebildet ist.11. The device according spoke 10, characterized in that a transition region (20) from the second diameter (25) to the first diameter (16) on the reinforcing element (30) is frustoconical.
12. Eimichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (30; 30.1, 30.2) eine erste Schulter (31) und eine zweite Schulter (32) umfaßt, d'e- ren Durchmesser (16) den Durchmesser (25) des Verstärkungselements (30; 30.1,12. Eimichtung according to claim 4, characterized in that the reinforcing element (30; 30.1, 30.2) a first shoulder (31) and a second shoulder (32), d 'e ren diameter (16) the diameter (25) of the Reinforcing element (30; 30.1,
30.2) übersteigt.30.2).
13. Einrichtung gemäß Ansprach 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schulter (32) einstückig in einem ersten Durchmesser (16) ausgeführt ist und die erste Schulter (31) schalenförmig, einen ersten Schalenbereich (35) und einen zweiten Schalenbereich (36) umfassend, ausgebildet ist.13. The device according spoke 12, characterized in that the second shoulder (32) is made in one piece in a first diameter (16) and the first shoulder (31) shell-shaped, comprising a first shell region (35) and a second shell region (36) , is trained.
14. Einrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (30) eine erste Hälfte (30.1) und eine zweite Hälfte (30.2) umfaßt, die innerhalb des aus Kunststoff gefertigten Bauteils (6) an einer Stoßfuge (39) aneinanderliegen und im ersten Endbereich (8) sowie im zweiten Endbereich (9) des aus Kunststoff gefertigten Bauteils (6) eine radiale Aufweitung (28) eines verzahnungsrelevanten Durchmessers (12, 19) sowie eine Wandstärkenerhöhung am aus Kunststoff gefertigten Bauteil (6) bewirken.14. Device according to claim 12, characterized in that the reinforcing element (30) comprises a first half (30.1) and a second half (30.2) which lie against one another within the component (6) made of plastic at a butt joint (39) and in The first end region (8) and in the second end region (9) of the component (6) made of plastic cause a radial widening (28) of a gear-relevant diameter (12, 19) and an increase in wall thickness on the component (6) made of plastic.
15. Einrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hälfte (30.1) des Verstärkungselements (30) in einer ersten Montagerichtung (37) und die zweite Hälfte (30.2) des Verstärkungselements (30) ein einer zweiten Montagerichtung (40) in das aus Kunststoff gefertigte Bauteil (6) eingebracht wird. 15. The device according to claim 14, characterized in that the first half (30.1) of the reinforcing element (30) in a first mounting direction (37) and the second half (30.2) of the reinforcing element (30) in a second mounting direction (40) in the component (6) made of plastic is introduced.
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