(57)【要約】  本発明は、２つの構成要素から成る歯車に関する。当該歯車は金属製の成形部材（１）とプラスチック充填体（５）とを有しており、金属製の成形部材（１）は外側歯列を備えた歯付きリム（２）と該歯付きリム（２）の内面で歯付きリム（２）に結合している少なくとも１つの支持エレメント（４）とから成っており、プラスチック充填体（５）は、歯付きリム（２）の内面に少なくとも部分的に面接触している。
2010519474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの構成要素から成る歯車において、該歯車が、金属製の成形部材（１）とプラスチック充填体（５）とを有しており、金属製の成形部材（１）が、外側歯列を備えた歯付きリム（２）と該歯付きリム（２）の内面で歯付きリム（２）に結合されている少なくとも１つの支持エレメント（４）とから成っており、プラスチック充填体（５）が、歯付きリム（２）の内面に少なくとも部分的に面接触していることを特徴とする、２つの構成要素から成る歯車。
【請求項２】
金属製の成形部材（１）が、固定手段を有しており、該固定手段を介して軸（６）またはシャフトへの歯車の結合が実現されるようになっており、少なくとも１つの支持エレメント（４）が、固定手段を歯付きリム（２）に結合している、請求項１記載の歯車。
【請求項３】
金属製の成形部材（１）が、内側リム（３）を備えた固定手段を有している、請求項２記載の歯車。
【請求項４】
金属製の成形部材（１）が、支持エレメント（４）として歯車の回転軸線に対して垂直な面状エレメントを有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の歯車。
【請求項５】
金属製の成形部材（１）が、支持エレメント（４）として、星状に延びる支柱を有しており、該支柱が、固定手段を歯付きリム（２）に結合している、請求項２から４までのいずれか１項記載の歯車。
【請求項６】
プラスチック充填体（５）によって完全に取り囲まれている横断面の領域を有する少なくとも１つの支持エレメント（４）が設けられている請求項１から５までのいずれか１項記載の歯車。
【請求項７】
歯車の解離を阻止する位置固定エレメント（８）を備えた固定手段が設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載の歯車。
【請求項８】
プラスチック充填体（５）が、歯車を取り付ける軸（６）またはシャフトに結合されるプラスチック成形部材である、請求項１記載の歯車。
【請求項９】
プラスチック成形部材（５）が、軸（６）またはシャフトから間隔を置いて配置された領域で金属製の成形部材（１）に結合されている、請求項８記載の歯車。
【請求項１０】
プラスチック成形部材（５）が、軸（６）またはシャフトから間隔を置いて配置された領域で金属製の成形部材（１）に形状接続的に結合されている、請求項８記載の歯車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２種類の材料から成る部材から組み立てられている歯車、つまり、２つの構成要素から成る歯車に関する。このような歯車は、特に自動車のワイパ駆動装置での使用に適している。
【０００２】
背景技術
歯車は、重要な伝動装置構成要素を成していて、極めて異なる要求にさらされている。原則的には、歯付きリムの十分な安定性の他に、歯車本体の十分な面剛性が考慮されなければならない。これに対して、他の構成では高められた面剛性に特別な要求が課されないのに対して、歯面の領域における摩耗の観点と、軸またはシャフトに対する歯車の固定および／またはガイドの観点とが限定的な要因となる。これは、特に形状接続的に互いに噛み合う可動な伝動装置エレメントの接触面の間に、高められた摩擦負荷が生じる伝動装置形態、例えば、特にワイパ駆動装置内のウォーム歯車に当てはまる。
【０００３】
歯車を中実のプラスチック、中実の金属、焼結金属、または別種のコーティングを備えた金属から製造することが公知である。中実の金属または焼結金属から成る歯車は、確かに高い強度要求を満たしているものの、欠点として、比較的高い材料コストと高い自重とを有している。中実のプラスチックから成る歯車においては、歯面の領域での耐摩耗性が、しばしば限定的な要素となる。これに加えて熱的な感度が高められる。この高められた熱的な感度は、熱的な過負荷が突然生じる事例において、このような歯車の不可逆的な変形もしくは破損につながり得る。
【０００４】
発明の開示
本発明は、種々異なる材料の組み合わせに基づく、２つの構成要素から成る歯車に関する。この歯車は有利には金属製の成形部材を有しており、この金属製の成形部材は、本発明による歯車と相互作用する伝動装置構成要素によって設定された外側ジオメトリを備えた歯付きリムを有している。さらに、この成形部材は、歯付きリムの内部領域に延びる少なくとも１つの支持エレメントを有しており、この支持エレメントを介して、形状安定的なプラスチック充填体の形のプラスチック材料への歯付きリムの結合を行うことができる。この場合、プラスチック材料は流し込み成型可能な充填体の形またはプラスチック成形部材の形で提供することができる。プラスチック材料は、いずれにせよ、歯付きリムの内部領域の充填のために働き、慣用の歯車本体の機能を少なくとも部分的に引き受けている。この機能は、歯車を支持する軸またはシャフトに対する歯付きリムの位置の規定と、歯車を有する伝動装置アッセンブリの内部の動力伝達部における力およびモーメントによる負荷時のかつ力およびモーメントの伝達時の歯付きリムの安定化である。本発明による、２つの構成要素から成る歯車の本発明による構成によって、複数の歯車タイプの利点を１つにまとめることができ、公知先行技術の種々異なる欠点を回避することができる。まず、本発明による歯車の高いプラスチック割合が重量と製造コストとを削減する。同時に、金属製の成形部材の歯付きリムが、歯面の領域に中実の金属歯車の特性を有しており、このことは摩耗と寿命とに対して特に良好な影響をもたらす。さらに、このように構成された歯車は、歯付きリムを介して歯車に局所的に加えられる短時間の熱負荷に対して、純粋なプラスチック歯車に比べて著しく不感となる。このような熱負荷は、例えばウォーム伝動装置を備えたワイパ駆動装置において、ワイパシステムの閉塞によって、電気モータのアーマチュアシャフトに装着されたウォームを介して、加熱された電気モータの熱が平歯車の歯付きリムに導入される場合に生じ得る。
【０００５】
本発明は、金属製の成形部材とプラスチック充填体とが設けられており、金属製の成形部材が、外側歯列を備えた歯付きリムとこの歯付きリムの内面で歯付きリムに結合されている少なくとも１つの支持エレメントとから成っており、プラスチック充填体が、歯付きリムの内面に少なくとも部分的に面接触している、２つの構成要素から成る歯車によって具現されている。本発明による金属製の成形部材は、僅かな手間で鋳造部材、例えばアルミニウム射出成形部材、または深絞り部材として製造され得る。
【０００６】
有利な効果
本発明の有利な構成では、金属製の成形部材の１つまたはそれ以上の支持エレメントが、同時に、同様に金属製の成形部材の一部である固定手段に対する結合のために働く。この固定手段を介して、相応する軸またはシャフトへの歯車の結合を実現することができる。この事例では、プラスチック充填体のプラスチック材料は、主として金属製の成形部材の安定化もしくは振動傾向の有利な軽減のために役立ち、これにより、有効な騒音減衰をもたらす。これに対して、寸法安定性ならびに耐摩耗性に課せられる要求を満たすためには、専ら金属製の成形部材が重要となる。
【０００７】
別の有利な構成では、金属製の成形部材の歯付きリムに結合された支持エレメントが、本発明による歯車の取り付けのために働く各軸または各シャフトに直接的に接触していない。この事例では、軸またはシャフトは、本発明によるプラスチック充填体を形成するプラスチック成形部材に結合されていて、軸またはシャフトから間隔を置いて配置された領域で、歯車の機能に不可欠な歯付きリムを有する金属製の成形部材に結合され得る。金属製の成形部材とプラスチック成形部材との間のこの結合は、同じく形状接続的に相応の結合手段によってかつ／または別の形式で行うことができる。このような構成形態において、プラスチック成形部材は、既に述べた効果の他に、所属の軸またはシャフトへの歯車全体の固定に役立ち、これにより、伝達部材として伝動装置の内部の力伝達経路に直接的に組み込まれている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】歯付きリムと、出力軸を収容するための内側リムとを備えた本発明による金属製の成形部材の平面図である。
【図２】図１に示した金属製の成形部材の側面図を断面に示す図である。
【図３】図１に示した金属製の成形部材を備えた本発明による歯車の側面図である。
【図４】圧入された出力軸を備えた、図３に示した本発明による歯車の側面図である。
【図５】圧入された出力軸への結合部の領域における、本発明による金属製の成形部材の部分図である。
【図６】歯付きリムの内部領域に延びる支持エレメントを備えた本発明による金属製の成形部材の平面図である。
【図７】図６に示した金属製の成形部材の側面図である。
【図８】図６に示した金属製の成形部材を備えた本発明による歯車の側面図である。
【図９】歯付きリムを備えていて、内側リムを備えていない本発明による金属製の成形部材の平面図である。
【図１０】歯付きリムの内部領域に部分的に延びる結合エレメントを備えた、図９に示した金属製の成形部材の側面図である。
【図１１】載着された歯車状のプラスチック成形部材を備えた出力軸を示す図である。
【図１２】図９に示した金属製の成形部材と、図１１に示したプラスチック成形部材とを備えた本発明による歯車の側面図である。
【０００９】
発明の実施形態
本発明を実施例で詳しく説明する。
【００１０】
図１は、歯付きリム２と、出力軸を収容するための内側リム３の形の固定手段とを備えた本発明による金属製の成形部材１の平面図を示している。図２は、金属製の成形部材１の断面図を示している。この金属製の成形部材１は、別の伝動装置エレメントへの形状接続的な接続を可能とする外側歯列を備えた、全周にわたって延びる歯付きリム２を有している。金属製の成形部材１の中央の領域は、差込みスリーブの形の内側リム３によって形成される。差込みスリーブは摩擦接続的にかつ／または形状接続的に出力軸に差し被せることができる。内側リム３と歯付きリム２との間の結合部は、剛性的な面状体の形の支持エレメント４によって形成される。この事例では、この支持エレメント４は、同時に、固定手段と歯付きリム２との間の結合エレメントを形成している。支持エレメント４の僅かな厚さによって、歯付きリム２と内側リム３との大きな寸法設定時にも、金属製の成形部材１に対する材料需要の著しい削減が得られる。これに随伴して相応の重量節約が生じる。特に、トルクを伝達し、金属から成る歯車の中実の構成を要求しない伝動装置に対して、本発明による歯車に対するこのような成形部材を使用することができる。本実施例において、歯付きリム２と内側リム３との間の結合は、支持エレメント４の非対称的な結合によって行われる。このことは、負荷時に、まず歯付きリム２の不均一な変形と、歯付きリム２の領域における復元力の相応の形成とにつながり得る恐れがある。
【００１１】
図３は、図１に示した金属製の成形部材１を備えた本発明による歯車の側面図を示している。この場合、金属製の成形部材１の内部領域はプラスチック充填体５で充填されている。本例では、金属製の成形部材１の内部領域の充填は、プラスチック材料による流し込み成型によって行われ、これにより、金属製の成形部材１に厳密に適合された幾何学的形状を備えたプラスチック成形部材が形成される。しかしながら、択一的には、プラスチック充填体５の形成は、プラスチック充填体５と金属製の成形部材１とが互いに結合される前に、金属製の成形部材１から独立した、プラスチック成形部材の製造によって行われてもよい。プラスチック充填体５は、歯車の負荷時にも、支持エレメント４の非対称的な構成時にも、歯付きリム２の十分な支持のために働く。プラスチック充填体５は、生じた圧力負荷を少なくとも部分的に吸収する。さらに、プラスチック充填物５は、本発明による歯車の振動傾向を軽減し、ひいては有効な騒音減衰に役立つ。
【００１２】
図４は、ワイパ伝動装置の、内側リム３内に圧入された出力軸６を備えた、図３に示した本発明による歯車の側面図を示している。この場合、この歯車は断面図の形で示されている。出力軸６の、歯車の内側リム３内に導入される領域は、差し込み方向に延びる溝７を有している。これにより、出力軸６と内側リム３との間の固い接触時に、出力軸６に対する歯車３の回動に対する良好な位置固定が達成される。同時に、出力軸６の、歯車の内側リム３内に導入される領域は、出力軸６の残りの部分に比べて僅かに減ぜられた直径を有している。これにより、歯車の差し被せ時にストッパが得られる。このことは、伝動装置の組み立て時の本発明による歯車の迅速な組み付けを容易にする。
【００１３】
図５は、本発明による、金属製の成形部材１の、圧入された出力軸６との結合部の領域における拡大部分図を示している。内側リム３はその内面に位置固定エレメント８を有しており、この位置固定エレメント８は本例では、僅かに折り曲げられた縁部から成っている。同時に、出力軸６は全周にわたって延びる溝９を有しており、この溝９内には、歯車が出力軸６に結合されかつ終端位置に位置した後に、位置固定エレメント８、つまり内側リム３の、折り曲げられた縁部領域が係合する。こうして、歯車の内側リム３からの出力軸６の軸方向の引き抜きに対する位置固定を実現することができる。
【００１４】
図６は、歯付きリム２の内部領域に延びる支持エレメント４を備えた本発明による金属製の成形部材１の平面図を示している。金属製の成形部材１は同じく全周にわたって延びる歯付きリム２を有しており、成形部材１の歯付きリム２の中央の領域は同じく差し込みスリーブの形の内側リム３によって形成される。差し込みスリーブは、摩擦接続的にかつ／または形状接続的に出力軸に差し被せることができる。しかしながら、歯付きリム２と内側リム３との間の結合は、複数の支持エレメント４によって行われる。これらの支持エレメント４は、内側リム３から歯付きリム２に星状に延びる支柱として形成されている。こうして、金属製の成形部材１の、特に材料節約的な構成を実現することができる。しかしながら、外側リム２の剛性が十分である場合には、第１の実施例と同様に、歯車の、著しい寸法安定性を実現することができる。
【００１５】
図７および図８は、図６に示した金属製の成形部材１のそれぞれ１つの側方断面図を示している。この場合、図８に示した金属製の成形部材１は、既に、プラスチック充填体５によって完全に補完されており、これにより本発明による歯車が形成されている。側面図では、支持エレメント４の折り曲げられた構成を見ることができる。さらに、支持エレメント４への歯付きリム２の結合は、同じく歯付きリム２の下方の縁部領域で非対称的に行われる。内側リム３への支持エレメント４の結合は中央の領域で行われるものの同様に僅かに非対称的に行われる。プラスチック充填体５は、歯付きリム２の内部の残りの全ての体積を充填する。支持エレメント４の折り曲げられた構成と、内側リム２の比較的中央の領域における結合とによって、プラスチック充填体５内への支持エレメント４のほぼ完全な埋め込みが生じる。このことは、本実施形態では、流し込み成型可能なプラスチック内への金属製の成形部材１の埋め込みによって実現される。完全な埋め込みは、有利な形式では、金属製の成形部材１と、流し込み成型によって形成されたプラスチック成形部材との間の特に確実な結合に結びつけられている。このためには、プラスチック充填体５によって完全に取り囲まれている横断面の領域を有する少なくとも１つの支持エレメント４が設けられていることが重要である。さらに、支持エレメント４の折り曲げられた構成は、内側リム３からの歯付きリム２の音響的な絶縁のために働き、これにより、有利には、プラスチック充填体５の騒音減衰作用が促進され、他の伝動装置部分への作動騒音の結合が困難になる。
【００１６】
図９は、歯付きリム２を備えていて、内側リムを備えていない本発明による金属製の成形部材１の平面図を示している。歯付きリム２はその外面にも内面にも傘歯車歯列１０を有している。歯付きリム２の下方の縁部は、平坦な面状体の形の支持エレメント４に移行している。平坦な面状体は、歯付きリム２から内向きに歯車の回転軸線の方向へかつ歯車の回転軸線に対して垂直に延びている。この場合、平坦な面状体の中央の領域に円形の開口１１が切り欠かれており、この開口１１の直径は、歯車の固定のために設けられた出力軸の直径よりも著しく大きく寸法設定されている。
【００１７】
図１０は、図９に示した金属製の構成部材１の側面図である。同じく歯付きリム２の内部領域に部分的に延びる、平坦な面状体の形の支持エレメント４を良好に見ることができる。この平坦な面状体には、固定されたピン１２の形の結合手段が配置されている。
【００１８】
図１１は、載着された歯車状のプラスチック成形部材５を備えた出力軸６の側方断面図を示している。歯車状のプラスチック成形部材５は、完成した歯車において、本発明によるプラスチック充填物を形成している。プラスチック成形部材５はその外側の縁部に傘歯車歯列１３を有しており、この傘歯車歯列１３は、図９および図１０に示した金属製の成形部材１の歯付きリム２の内面に設けられた傘歯車歯列１０に形状接続的に係合することができる。プラスチック成形部材５の中央の領域は、出力軸６の端部に固く接触している。プラスチック成形部材５はその下面に円筒状の開口１４を有しており、この開口１４内には、相応する金属製の成形部材１の、結合手段として働くピン１２が係合することができる。
【００１９】
図１２は、本発明による歯車の側面図を示している。この歯車は、図９に示した金属製の成形部材１と、図１１に示したプラスチック成形部材５とから組み立てられている。プラスチック成形部材５の外縁部に設けられた傘歯車歯列１３は、金属製の成形部材１の歯付きリム２の内面に設けられた傘歯車歯列１０に係合している。金属製の成形部材１の支持エレメント４に設けられた固定されたピン１２は、プラスチック成形部材５の下面に設けられた、対応する円筒状の開口１４に導入されている。これにより、両構成要素１、５の間の形状接続的な結合が生ぜしめられる。
【００２０】
金属製の成形部材１の面状の支持エレメント４は、プラスチック成形部材５の下面に面接触している。このような構成は、両構成要素１、５を組み立て、これにより本発明による歯車を形成する場合に確実な当接のために役立つ。このことは、特にプラスチック成形部材としてのプラスチック充填体５と金属製の成形部材１とを互いに独立して前製作する場合に、最終組み付けを著しく容易にする。固定されたピン１２と、対応する円筒状の開口１４とは、差し込み時に付加的に両構成要素１、５の間で摩擦接続的な結合が実現されるように寸法設定されている。これにより、少なくとも両構成要素１、５の一時的な位置固定を生ぜしめることができる。有利には、摩擦接続的な結合は別の結合技術、例えば接着によって補足され、これにより、本発明による歯車の構成要素としての両成形部材１、５の確実な結合と、歯車の高い機能確実性とを得ることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１  金属製の成形部材、  ２  歯付きリム、  ３  内側リム、  ４  支持エレメント、  ５  プラスチック充填体、  ６  出力軸、  ７  溝、  ８  位置固定エレメント、  ９  溝、  １０  傘歯車歯列、  １１  開口、  １２  ピン、  １３  傘歯車歯列、  １４  開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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2010519474.tif 000016
2010519474.tif 000017
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