專利名稱：在端面鑄接有齒輪的軸和用于制造這種軸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1所述的在端面帶有齒輪的軸，還涉及一種按照權(quán)利要求7所述的用于制造這種軸的方法。
背景技術(shù)：
例如，在助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的領(lǐng)域中已知所謂的EPAS齒輪(EPAS:Electric Power Assisted Steering/電力輔助的轉(zhuǎn)向控制)，該齒輪固定在軸上。這樣的齒輪具有一環(huán)圈， 該環(huán)圈例如與一個(gè)大的金屬輪轂相粘結(jié)。接著在所述環(huán)圈的外側(cè)切削制齒而構(gòu)成齒圈。另外還已知這樣的齒輪，其中，直接在一個(gè)大的鋼輪轂上注射成型出齒輪輪廓。在這里，所說大的鋼輪轂或金屬輪轂應(yīng)該被理解為這樣一種輪轂，它大于這樣構(gòu)造的齒輪的直徑的一半。這種輪轂最后可以安置在軸上，特別是安置在軸的端面上或者鄰近于軸的端面。例如，這種齒輪可以構(gòu)造有一外面部分、一內(nèi)嵌部分和一連接部分，該連接部分用于形鎖合地連接所述外面部分和內(nèi)嵌部分，其中，連接部分由在外面部分與內(nèi)嵌部分之間澆鑄的材料構(gòu)成。內(nèi)嵌部分例如是一輪轂，用以安置在軸或軸頸上。另外還已知的是，將傳動(dòng)齒輪直接注射成型在軸上，亦即放棄了上述輪轂。由DE 10 2004 061 090 Al可以得知一種相應(yīng)的方法，用于在軸上制造出傳動(dòng)齒輪。但對(duì)于這種傳動(dòng)齒輪，并未涉及到上述的EPAS齒輪。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，進(jìn)一步簡(jiǎn)化EPAS齒輪，并且更為經(jīng)濟(jì)地設(shè)計(jì)相應(yīng)的制造過程，特別是EPAS齒輪在軸上的安裝。上述目的通過一種具有權(quán)利要求1所述特征的軸得以實(shí)現(xiàn)，該軸在端面鑄接有齒輪，特別是在端面鑄接有EPAS齒輪；或者通過一種具有權(quán)利要求7所述特征的用于制造軸的方法得以實(shí)現(xiàn)。有利的實(shí)施形式是各從屬權(quán)利要求的主題。按照本發(fā)明的軸沿其旋轉(zhuǎn)軸線具有兩個(gè)相互對(duì)置的端面。鄰接著至少一個(gè)端面， 所述軸具有一軸向區(qū)域，在該軸向區(qū)域中，同心于所述軸設(shè)置一齒輪，特別是EPAS齒輪。該齒輪可以完全地、即超出其軸向全長(zhǎng)地支承在軸上?；蛘撸蛇x的是，齒輪在端面凸出于軸， 即，所述軸的軸向區(qū)域小于齒輪的軸向?qū)挾取Ｋ鳊X輪(從徑向在內(nèi)部容納的軸朝徑向外部看去)具有一連接部分和一帶有齒的外面部分，該連接部分帶有用于軸的中心容納部。各齒徑向指向外面并且在所述外面部分的圓周上分布設(shè)置。連接部分直接被澆鑄在軸與外面部分之間。這一點(diǎn)優(yōu)選借助于一中心澆口、特別是一傘形澆口予以實(shí)現(xiàn)。連接部分在端面、亦即在至少一個(gè)端面上用蓋將軸遮蓋住?？梢詫⑦@個(gè)蓋看作是連接部分的組成部分，因?yàn)樗錾w是與所述連接部分一起連續(xù)地通過澆鑄形成的。即使并不是整個(gè)齒輪軸向凸出于軸的相應(yīng)端面，至少連接部分還在一中心區(qū)域內(nèi)帶有成形在上面的蓋。按照一種有利的實(shí)施形式，軸的端面被完全遮蓋。因此，以有利方式構(gòu)造一個(gè)遮蓋軸的相應(yīng)端面的蓋，該蓋在中心澆鑄過程中可與連接部分制成一體。借此便省卻了繼制造工藝之后對(duì)澆口部的切削去除，因?yàn)樵摑部诓咳钥勺鳛樯w予以保留。這樣就得到了特別經(jīng)濟(jì)的制造方法。在軸上保留下來的澆口部以蓋的型式保護(hù)所述軸的端面免受污染和腐蝕。傳統(tǒng)的螺旋齒輪或者具有成形上去的齒輪的輪轂在一軸上的壓裝常常與齒輪存在的圓跳動(dòng)方面的不精確性(誤差)有關(guān)。通過按照本發(fā)明對(duì)軸的直接澆鑄，特別是用塑料包封注塑，可以實(shí)現(xiàn)齒輪相對(duì)于軸而言的最佳圓度。 對(duì)于制造方法優(yōu)選使用的中心澆鑄(澆口)可以在相應(yīng)的澆鑄設(shè)備中節(jié)省空間地導(dǎo)引到軸的自由端上面。按照一種有利的實(shí)施形式，連接部分在一中心區(qū)域內(nèi)沿旋轉(zhuǎn)軸線彼此相鄰地具有-面向軸的軸向中部的容納區(qū)段和-遠(yuǎn)離軸的軸向中部的澆鑄區(qū)段。連接部分在容納區(qū)段中支承所述軸。或者作為選擇，軸在容納區(qū)段中可以帶有一種用于齒輪的軸承。在澆鑄區(qū)段中，連接部分(如上所述)構(gòu)造為蓋并且遮蓋軸的相應(yīng)端面。按照本發(fā)明，通過用塑料包封注塑實(shí)現(xiàn)了軸的端面區(qū)段在中心區(qū)域內(nèi)的容納和由蓋在端面對(duì)所述軸的遮蓋。按照一種有利的實(shí)施形式，連接部分在容納區(qū)段中與可旋轉(zhuǎn)的軸處于直接接觸， 從而所述軸在軸向、徑向以及抗扭轉(zhuǎn)地得以支承。為此，軸在設(shè)置齒輪的軸向區(qū)域內(nèi)可以構(gòu)造有槽紋，特別是具有一些凸起和凹部。此外，在一種有利的實(shí)施形式中，在軸上設(shè)置有一些環(huán)繞的凹槽或環(huán)繞的凸緣，用于在軸中或者為了支承齒輪而在軸上接納澆鑄的材料。利用環(huán)繞的凹槽，除了沿軸向方向進(jìn)行支撐外，也能夠?qū)崿F(xiàn)一種特別有利的材料流。在一種特別有利的實(shí)施形式中，存在著一個(gè)沿軸向方向遠(yuǎn)離軸的、沿徑向方向超出一中心區(qū)域封閉的連接部分表面，該表面基本上平行于或精確地平行于軸的相應(yīng)端面延伸，從而，使蓋徑向上在內(nèi)部，在連接部分中作為圓盤封閉端面。為此，在中心區(qū)域內(nèi)，在制造工藝期間使中心澆鑄的材料沿徑向方向向外流動(dòng)，差不多是平行于端面朝外面部分那邊流動(dòng)。因此達(dá)到了該端面澆鑄的齒輪的一種特別緊湊的結(jié)構(gòu)形式。蓋的一個(gè)遠(yuǎn)離軸的相應(yīng)端面的表面也可以不同于平整的構(gòu)型，而構(gòu)造為有槽紋的、有花紋的、凹形的或凸面的。一種用于制造這種軸(該軸有一個(gè)要在端面設(shè)置于軸上的這樣的齒輪)的方法至少具有相繼的方法步驟a)至c)a)準(zhǔn)備好軸和齒輪的外面部分，b)將軸和外面部分相互同心地對(duì)準(zhǔn)，使它們具有一共同的旋轉(zhuǎn)軸線，和c)利用一超出端面延伸的澆口，在外面部分與軸之間在軸的一個(gè)端面的軸向區(qū)段中對(duì)齒輪的連接部分進(jìn)行中心澆鑄。在此，首先沿軸向方向定位的澆口撞到軸的端面上。依澆鑄材料的折流，實(shí)現(xiàn)了一種沿徑向方向的分配。特別有利的是，軸在端面用塑料包封注塑。材料進(jìn)入在軸與齒輪的外面部分之間的區(qū)域內(nèi)，從而形成所述連接部分。同時(shí)保持端面至少部分地被所述材料遮蓋。通過該方法可以制造出一端面的齒輪，它遮蓋軸的端面。特別有利的是，作為經(jīng)濟(jì)的制造方法，可以執(zhí)行一種中心澆口澆鑄，而不需要后續(xù)加工，這是因?yàn)闈部诓孔鳛樯w仍予保留。由此省卻了對(duì)澆口部進(jìn)行事后的車削或銑削去除。在一種有利的實(shí)施形式中， 在方法開始時(shí)規(guī)定在軸的相應(yīng)端面中凹切出一中心孔。也可以利用在軸端面中的現(xiàn)有的定心孔。另外，可以將定心孔擴(kuò)大，直至該端面孔具備所要求的尺寸大小。在中心澆口澆鑄方法、特別是傘形澆口澆鑄方法中，在兩個(gè)制造伸出附件之間，在澆鑄或注射設(shè)備的噴嘴中構(gòu)造一個(gè)特別是錐體形狀的插塞。該插塞按照所建議的方法，在澆鑄開始時(shí)從噴嘴向端面的方向輸送。在那里，在孔中承接住該插塞。如果插塞不被承接住而隨著折流被徑向向外送進(jìn)在軸與外軸部分之間的區(qū)域內(nèi)，則插塞就停止在連接部分的其他位置，并且削弱以后的鑄件。為了防止這一點(diǎn)，將端面的中心孔特別有利地構(gòu)造為插塞承接機(jī)構(gòu)。作為插塞承接機(jī)構(gòu)，使其適配于插塞的形狀，以便能夠可靠地容納它。


以下以兩個(gè)實(shí)施例借助附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中圖1軸連同端面齒輪的按照第一實(shí)施例的示意圖，其中，以軸向剖切方式示出齒輪，和圖2軸連同端面齒輪的按照第二實(shí)施例的示意圖，其中，以軸向剖切方式示出齒輪。
具體實(shí)施例方式圖1和2示出了具有端面S、S'的軸10、10'。在一軸向區(qū)域16內(nèi)，在軸10、10' 上相對(duì)于端面S、s'設(shè)置有一齒輪1、1'。端面S、S'可以位于軸向區(qū)段16內(nèi)或位于其之夕卜，與軸向區(qū)域16在軸向保持有間距。因此軸10、10'完全或部分地穿通齒輪1、1'。相同的或作用相同的部分標(biāo)有相同的標(biāo)記。在兩圖中為了更好地概覽而未標(biāo)示出全部的標(biāo)記。相應(yīng)于各種各樣的設(shè)置可能性，示例性地在圖1中示出了一種按軸10完全穿過齒輪1的構(gòu)造型式的第一實(shí)施例，而圖2中示出了一種按軸10'部分通過齒輪1'的構(gòu)造型式的第二實(shí)施例。圖1中，齒輪1示意地作為軸向剖視圖畫在以透視方式示出的軸10上。從徑向內(nèi)部朝徑向外部看去，齒輪ι具有連接部分3和外面部分2。連接部分3具有用于軸10的中心容納部5。外面部分2具有沿其圓周分布的齒，齒在圖1中未更詳細(xì)地示出。連接部分3直接被澆鑄在軸10與外面部分2之間，特別是由塑料澆鑄。連接部分 3利用纖維、特別是玻璃纖維加以增強(qiáng)也是可能的。沿旋轉(zhuǎn)軸線A方向的中心澆口在圖1中以位于端面的三角形進(jìn)行說明。之所以選擇三角形的形狀，是因?yàn)橄鄳?yīng)噴嘴的排出口一般具有一種這樣的錐形形狀。澆鑄物或澆鑄的材料撞到軸10的端面S上并且平行于端面S 在全部的各個(gè)徑向方向上徑向向外地朝外面部分的方向分配。 優(yōu)選通過一種傘形澆口來實(shí)現(xiàn)中心澆口，正如其通過三角形說明的那樣。為此設(shè)置一壓鑄設(shè)備，其中，相互同心地設(shè)置外面部分2和軸10，并且在中心沿軸向方向?qū)蜉S的材料繞著端面S流動(dòng)，直到材料到達(dá)外面部分2。在軸10中，在端面存在一孔14。該孔14作為定心容納部按照制造條件設(shè)置在軸 10中或者事后加設(shè)在軸10的端面S中，以便承接住來自澆鑄設(shè)備的插塞。 在多個(gè)軸10制造之間，材料在澆鑄設(shè)備的噴嘴中變冷并形成一插塞，其形狀通常也符合于錐體。在連接部分3澆鑄C開始時(shí)，該插塞由孔14承接住并保留在該孔中，同時(shí)繼插塞之后排出的材料可以導(dǎo)入連接部分3中。在對(duì)軸10包封注塑或中心澆鑄以后留下的澆口部30遮蓋軸10的端面S。因此， 在第一實(shí)施例的情況下，通過澆口部30形成了一 U形蓋32，其套筒形的壁平行于旋轉(zhuǎn)軸線 A搭接一定的距離，直到區(qū)域16，在該區(qū)域16內(nèi)，實(shí)際的齒輪就支承在軸10上。通常可能要在另一方法步驟中去掉該蓋32。為此需重新將軸10夾裝在車床上，從而可以在那里車掉蓋32或澆口部30，結(jié)果是，端面S重新露出。通過蓋32的按照本發(fā)明的設(shè)計(jì)形式而避免了這樣的后續(xù)加工。按圖2的第二實(shí)施例同樣具有一連接部分3'的蓋32'，它以類似的方式遮蓋軸 10'的端面S'。但該軸10'只是部分地穿通齒輪1'。因此，端面在沿旋轉(zhuǎn)軸A的方向上是處在區(qū)段16之內(nèi)。因此第二實(shí)施例構(gòu)造得更為緊湊，這是因?yàn)?，結(jié)構(gòu)空間沿軸向方向是較小的，而盡管如此，仍然將端面S'完全遮蓋。為此，第二實(shí)施例的蓋32'不同于第一實(shí)施例的蓋32，并不構(gòu)造成U形的或杯形的，而是構(gòu)造為圓盤。蓋32'的寬度相應(yīng)于區(qū)域16的一個(gè)部分區(qū)段并且確定了最小的澆鑄區(qū)段G。在澆鑄區(qū)段G上接著端面S'和在區(qū)段16內(nèi)緊接著的容納區(qū)段L。軸10'在其端面S'中同樣具有一個(gè)相當(dāng)于第一實(shí)施例的孔14的中心孔14'。 不過，在該第二實(shí)施例的情況下，澆口或上述插塞的碰觸點(diǎn)是處在區(qū)域16之內(nèi)。標(biāo)記清單1,1' 齒輪2外面部分3,3' 連接部分10，10' 軸12凸緣14, 14' 孔16區(qū)段30澆口部32蓋A旋轉(zhuǎn)軸線G澆鑄區(qū)段L容納區(qū)段
M中部區(qū)域S端面 Z中心區(qū)域a準(zhǔn)備b對(duì)準(zhǔn)c澆鑄d凹切
權(quán)利要求
1. 一種軸(10，10')，其具有兩個(gè)端面(S，S')和一旋轉(zhuǎn)軸線(A)，其中，所述軸(10， 10')至少在一軸向區(qū)域(16)內(nèi)鄰接著至少第一個(gè)端面(S，S')具有一齒輪(1，1')， 該齒輪有同一旋轉(zhuǎn)軸線(A)，并且，所述齒輪(1，1')從徑向內(nèi)部朝徑向外部看去具有1.1連接部分(3，3')，該連接部分帶有用于所述軸(10，10')的中心容納部(5)，和1.2帶有齒的外面部分(2)，其中，1.3所述連接部分(3，3')直接被澆鑄在所述軸(10，10')與所述外面部分(2)之間，以及，1.4所述連接部分(3，3')沿軸向方向凸出于所述軸(10，10')并且遮蓋所述第一個(gè)端面(S，S')。
2.按照權(quán)利要求1所述的軸(10，10')，其特征在于，所述連接部分(3，3')沿軸向方向凸出于所述軸(10，10')并且完全地遮蓋所述端面(S，S')。
3.按照權(quán)利要求1或2之一項(xiàng)所述的軸(10，10')，其特征在于，所述連接部分(3， 3')在所述第一個(gè)端面(S，S')的區(qū)域內(nèi)彼此相鄰地具有3.1面向所述軸(10，10')的軸向中部的容納區(qū)段(L)和3. 2遠(yuǎn)離所述軸(10，10')的軸向中部的澆鑄區(qū)段(G)，其中，3. 3所述連接部分(3，3')在所述容納區(qū)段(L)中支承所述軸(10，10')，以及3.4所述連接部分(3，3')在所述澆鑄區(qū)段(G)內(nèi)構(gòu)造為一蓋(32，32')，它遮蓋所述第一個(gè)端面(S，S')。
4.按照權(quán)利要求3所述的軸(10')，其特征在于，所述蓋(32')垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線 (A)徑向向外在一中心區(qū)域(Z)的外邊界上平整地、特別是無縫地鄰接所述連接部分(3') 的一徑向中部區(qū)域(M)，從而存在一個(gè)遠(yuǎn)離所述軸(10')的、超出所述區(qū)域(Z)封閉的連接部分(3')表面，該表面基本上平行于或精確平行于相應(yīng)的端面(S')延伸。
5.按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的軸(10')，其特征在于，在所述軸(10')的第一個(gè)端面(S，S')中設(shè)置有一中心孔(14，14')，特別是一個(gè)同心于所述旋轉(zhuǎn)軸線(A)定位的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的孔。
6.用于制造一種軸(10，10')的方法，該軸具有在所述軸(10，10')的至少第一個(gè)端面(S，S')的軸向區(qū)域(16)內(nèi)設(shè)置的齒輪(1，1')，其中，所述齒輪(1，1')從徑向內(nèi)部朝徑向外部看去至少包括一連接部分(3，3')和一帶有齒的外面部分(2)，此方法具有下列相繼的方法步驟a)準(zhǔn)備好所述軸(10，10')和所述外面部分(2)，b)將所述軸(10，10')和所述外面部分(2)相互對(duì)準(zhǔn)，使得它們的旋轉(zhuǎn)軸線(A)彼此一致，以及，c)利用一超出所述端面(S，S')延伸的澆口，在所述軸(10，10')的一個(gè)端面的軸向區(qū)段(16)內(nèi)對(duì)所述連接部分(3，3')進(jìn)行中心澆鑄，其中，通過所述澆口注入的材料沿徑向方向在所述外面部分(2)與所述軸(10，10')之間流動(dòng)，并使所述端面(S，S')至少部分地保持被所述材料遮蓋。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在此方法開始時(shí)，在所述軸(10，10')中凹切出一個(gè)端面的中心孔(14，14')。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述端面的中心孔(14)作為插塞承接機(jī)構(gòu)適配于一插塞的形狀，該插塞來自于澆鑄設(shè)備的噴嘴并且特別是構(gòu)造為錐形的。
9.按照權(quán)利要求7至8之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助于一傘形澆口來制造所述連接部分(3，3')。
全文摘要
本發(fā)明涉及在端面鑄接有齒輪的軸和用于制造這種軸的方法。所述軸(10，10′)具有兩個(gè)端面(S，S′)和一旋轉(zhuǎn)軸線(A)，其中，該軸(10，10′)至少在一軸向區(qū)域(16)內(nèi)鄰接著至少第一個(gè)端面(S，S′)具有一齒輪(1，1′)，該齒輪有同一旋轉(zhuǎn)軸線(A)。所述齒輪(1，1′)從徑向內(nèi)部朝徑向外部看去具有一連接部分(3，3′)和一帶有齒的外面部分(2)，該連接部分帶有用于所述軸(10，10′)的中心容納部(5)。所述連接部分(3，3′)直接被澆鑄在軸(10，10′)與外面部分(2)之間。所述連接部分(3，3′)沿軸向方向凸出于所述軸(10，10′)并且遮蓋所述第一個(gè)端面(S，S′)。
文檔編號(hào)F16H55/17GK102235477SQ20111009430
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者B·席林, M·博恩哈德, S·奧伯勒, U·普羅布斯特 申請(qǐng)人:Ims傳動(dòng)裝置有限公司