正齿轮的制作方法

1.本发明涉及一种正齿轮，其包括
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径向上在外部布置的、旋转对称地端面啮合的齿圈，
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径向上在内部布置的轮毂，和
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将齿圈与轮毂(优选地一件式地)连接的、旋转对称的径向连接结构，其中，径向连接结构具有彼此间隔开的、在轮毂和齿圈之间延伸的支柱和布置在支柱之间的轴向穿孔(axialdurchbruch)。


背景技术：

2.这种正齿轮从de 100 41 696 c1中已知。正齿轮、尤其在机动车驱动单元的传动机构中使用的这样的正齿轮受到巨大的机械负载。因此，它们的稳定性和尤其它们的疲劳强度是主要的质量特征。另一方面，总体构造目标是尽可能减少机动车结构中的运动的且较重的质量。这尤其在齿轮的情况下导致目标冲突。
3.上述此类文件公开了一种稳定的正齿轮，在其中通过在外部齿圈和内部轮毂之间的径向连接结构的特殊设计，在没有显著的稳定性损失的情况下实现了巨大的材料节省。在那里公开的径向连接结构由两组条带状的径向支柱组成，所述支柱在两个轴向彼此偏移的平面中一方面模制在轮毂处且另一方面模制在齿圈处，并且在此在周向方向上彼此角度偏移了半个周期(periode)。这种齿轮可以由钢锻造。
4.从us 3,371,549已知一种类似成形的但由热塑性材料制成的齿轮。在此，所有支柱在轮毂处和在齿圈处的起点都位于同一径向平面中，即它们彼此没有轴向偏移。然而，支柱在轴向方向上弧形地构造，其中，在周向方向上彼此相邻的两个支柱分别在轴向相反的方向上弯曲。
5.从de 10 2017 201 383 a1中已知一种由聚合物材料注塑成型的正齿轮的径向连接结构，其由盘状基体组成，该基体在两侧上具有放置于其上的、蔓藤花纹式的接片。对于由塑料制成的正齿轮，现代注塑成型技术允许几乎任意的且在刚度和材料节省方面优化的造型，其中，然而这样的齿轮的整体强度由于材料决定地极其受限。尤其地，塑料齿轮原则上不适合于在机动车驱动单元中的机械高疲劳的使用。
6.在此，由金属材料、尤其钢的制造势在必行，其中，尤其通过成型方法、特别是通过锻造的制造在制造速度和制造成本方面已证明是特别有利的。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于，在一方面稳定性和另一方面材料节省之间的目标冲突方面进一步优化此类正齿轮，其中，尤其由金属材料、尤其钢优选地通过成型方法、尤其通过锻造的制造应是可能的。
8.该目的结合权利要求1的前序部分的特征通过以下方式来实现，即径向连接结构具有被轴向穿孔贯穿的盘状基体，该基体具有轴向前侧和轴向后侧，在其前侧上布置有支
柱。
9.本发明的优选实施形式是从属专利权利要求的内容。
10.本发明基于盘轮和辐条轮的组合的构思，其中，盘部件和辐条部件彼此不对称地模制。根据本发明的正齿轮的后侧基本上像被比较小的轴向穿孔穿通的盘轮那样起作用。反之，其前侧基本上像具有(除了轴向穿孔)闭合的辐条间隔的辐条轮那样起作用。换言之，盘状基体仅在一侧，即在其轴向前侧上利用所述的、用作辐条的支柱加强。因此，本发明打破了贯穿齿轮技术的轴对称方法。
11.盘状基体尤其在轴向作用力方面提供了一定的基本稳定性。然而，为了材料节省，它在此设计得如此薄，使得其单独不能无损坏地吸收在运行时在周向方向上出现的较高的拉力和剪切力。支柱用于此，所述支柱因此可以设计得如此精细，使得其单独，即在没有盘状基体的情况下不能无损坏地吸收轴向力。根据本发明选择的轴向不对称在所产生的正齿轮的稳定性方面已证明为无害的；然而，在通过金属成型方法、尤其通过锻造的制造方面已证明为极度有利的是，仅在一侧产生由支柱引起的复杂造型，并且保持基体的后侧简单地成形并且尤其没有这种支柱。
12.有利地，支柱包括一组第一类型的支柱和一组第二类型的支柱，其中，第一类型的支柱在轮廓方面高于宽，而第二类型的支柱在轮廓方面宽于高。通过这种方式，不同类型的支柱被优化以吸收不同类型的作用的力，这导致支柱之间的“任务分配”，所述支柱中的每个单个支柱因此可以设计得更精细。
13.在该“任务分配”方法的改进方案中设置成，支柱笔直地延伸并相对于与其相应的起点相交的径向线围绕轴向方向倾斜，其中，第一类型的支柱在与第二类型的支柱相反的方向上倾斜。这样的设计方案尤其适用于在运行中以优选的主要旋转方向(即不是同样地在不同方向上)旋转的正齿轮。构造成窄且高的第一类型的支柱在此主要用于吸收拉力，所述第一类型的支柱其在此优选地在其轮毂起点处逆着意图的旋转方向倾斜。构造成扁平且宽的第二类型的支柱尤其用于吸收剪切力，所述第二类型的支柱优选地在其轮毂起点处沿意图的转动方向的方向倾斜。
14.特别优选地，第一类型的支柱比第二类型的支柱倾斜更大的角度量。这源于发明人对待支撑的不同类型的力的力流动的洞察。
15.如所阐述的那样，本发明尤其在其描述的改进方案中遵循将不同任务分配到径向连接结构的不同结构元件的概念。为了以尽可能纯粹的形式体现该概念，优选地设置成，各个支柱彼此不相交。而是，本发明的优选的改进方案设置成，每对两个不同类型的相邻支柱的支柱在其在齿圈处的径向外部起点处或在其在轮毂处的径向内部起点处相互接触。在该实施形式中，明确地不设置相邻支柱在其相应两个起点之间的其延伸区域中的接触。本领域技术人员在此当然理解，术语“起
‘
点
’”
当然应理解为由单个结构元件的有限宽度产生的、膨胀的并且在数学的意义上不是点状的区域。
16.如开头所阐述的那样，基体的后侧基本上是扁平的，即尤其没有从盘平面突出的支柱地设计。然而，本发明的优选的实施形式设置成，在基体的后侧上布置有径向向内过渡到轮毂中的且径向向外星形地拉出的加强体。加强体的星形尖端在此绝不延伸到齿圈，这将使它们成为在本说明书的意义中的支柱。相反，优选地设置成，轴向穿孔布置在加强体的星形尖端的径向延长部中。轴向穿孔标记径向连接结构中的如下位置，在运行时出现的力
绕过所述位置(即经由支柱)被导引。因此，可以在这些位置处设置最大的材料节省，即凹部。
17.轴向穿孔的形状可以不同地设计。在第一实施形式中，它们是圆形的。这种形状在制造方面特别有利。尤其地，可以事后钻出这样的圆形穿孔。
18.然而，在稳定性优化方面更有利的是，将轴向穿孔构造成倒圆的、优选地等腰的、扁平的三角形(尖端的角度尺寸＞90
°
)的形状，其具有径向向内指向的尖端。这种轴向穿孔更确切地说必须在更复杂的成型方法的范畴中引入。然而，它们允许更完全地去除在运行时未负载的部位处的材料并且因此在不牺牲稳定性的情况下导致重量节省的改善。
19.已经表明，根据本发明设计的径向连接结构的轴向位置对于与所产生的正齿轮的功能特性在很大程度上是不重要的。因此，基体可以如优选地设置的那样轴向偏心地布置。这在结构空间有限的结构情况下尤其有利。这种不对称性允许在轮毂和齿圈之间创造布置在径向连接结构一侧的自由空间，其它传动机构部件可以接合到该自由空间中。
附图说明
20.本发明的另外的细节和优点由接下来的具体描述和附图得出。
21.其中：图1示出了根据本发明的正齿轮的第一实施形式的两个简化视图，图2示出了根据本发明的正齿轮的第二实施形式的两个简化视图，图3示出了对根据图2的正齿轮的前侧的俯视图，图4示出了对图2的正齿轮的后侧的俯视图，图5示出了沿图3中的剖面线v-v的剖面图，图6示出了沿图3中的剖面线vi-vi的剖面图，以及图7示出了沿图3中的剖面线vii-vii的剖面图。
具体实施方式
22.在图中，相同的附图标记表示相同或类似的元件。
23.图1示出了根据本发明的正齿轮10的第一实施形式的前侧(在图1中右边)和后侧(在图1中左边)的简化图示。正齿轮10径向上在内部包括轮毂20，且径向上在外部包括齿圈30，然而其端面啮合部在图1中未示出。径向连接结构40在轮毂20和齿圈30之间延伸，改径向连接结构的具体结构是本发明的重点。
24.径向连接结构40包括盘状基体42，在正齿轮10的后视图(在图1中左边)中可以良好地识别该基体。在图1中右边所示的径向连接结构的前侧上，第一类型的支柱44和第二类型的支柱46从盘状基体42中升起。第一类型的支柱44构造成窄且高，即尤其高于宽。第二类型的支柱46构造成扁平且宽，即尤其宽于高。支柱44,46基本上笔直地延伸，但不径向伸延。而是，它们相对于分别在其起点(在轮毂20处或在齿圈30处)与它们相交的径向线倾斜。一方面第一类型的支柱44和另一方面第二类型的支柱46的倾斜在此沿相反的方向进行。在所示的实施形式中，第一类型的支柱44在其与轮毂20的起点处相对于那里的径向线向左倾斜。第二类型的支柱46在其在轮毂20处的起点处相对于那里的径向线向右倾斜。在此，第一类型的支柱44倾斜的角度量大于第二类型的支柱46倾斜的角度量。
25.在所示的实施形式中，支柱44,46如此布置，使得它们彼此不相交。具体地，第二类型的支柱46从第一类型的支柱44的轮毂起点延伸到相邻的第一类型的支柱44的齿圈起点。同样的适用于第一类型的支柱。每个第一类型的支柱44从第二类型的支柱46的轮毂起点延伸到相邻的第二类型的支柱46的齿圈起点。
26.基体40的没有利用支柱44,46加固的区域设计为轴向穿孔。在图1的实施形式中，轴向穿孔48具有倒圆的、扁平的、等腰的三角形的形状，其具有径向向内取向的尖端。
27.在基体42的后侧上，其邻接到轮毂20处的径向区域利用星形加强体49加固。该加强体从盘的面伸出并过渡到轮毂20中。其星形尖端分别与轴向穿孔48的中心位于同一径向线上。
28.图2示出了根据本发明的正齿轮10的备选的实施形式，该正齿轮与图1的实施形式区别仅在于轴向穿孔48的形状，其在此以圆形的形状来设计。
29.图3示出了对图2的正齿轮10的前侧的详细俯视图。在图3的图示中，齿圈30的啮合部也能够良好地识别。轮毂20在其内圆周处设有插接啮合部(steckverzahnung)。图4示出了同一正齿轮10的后侧。
30.图5到图7示出了沿图3中的剖面线v-v、vi-vi和vii-vii穿过图3和图4的正齿轮10的横截面。图3到图7的概览应给本领域技术人员传达径向连接结构40的根据本发明的设计的生动图片。
31.此外，图5至图7的剖面图示出了本发明的优选实施形式，根据该优选实施形式，基体42不是轴向上在中间布置，而是偏移(在图中向左)布置。沿相反方向的偏移以及更大或更小幅度的偏移也是可以想象的。
32.当然，在具体描述中讨论的和附图中所示的实施形式仅代表本发明的说明性实施例。根据本公开内容，给本领域技术人员提供了广泛的变型可能性。尤其地，根据本发明的模具适用于由金属材料、尤其是钢组成的根据本发明的正齿轮的制造，其中，制造能够通过成型方法、尤其通过锻造实现，如其还优选地设置用于创造用于在机动车的驱动单元中、尤其在传动机构中使用的正齿轮。
33.附图标记列表10 正齿轮20轮毂30 齿圈40 径向连接结构42 基体44 第一类型的支柱46 第二类型的支柱48 轴向穿孔49 加强体。