STAND DER TECHNIK Es ist bekannt, Zahnräder zu bilden, indem ein Kunststoffrand oder-ring an einen Metallkern angespritzt wird. In den Kunststoffrand ist ein Zahnung geformt. Das Kunststoffzahnrad weist fertigungstechnische und betriebliche Vorteile gegenüber Metallzahnrädern auf, währenddem der Metallkern die mechanische Stabilität und Kraftübertragung gewährleistet. Getriebekräfte werden vom verzahnten Bereich über den Metallkern auf eine Welle oder auf einen anderen Bereich der Verzahnung übertragen. Bei hohen Übertragungskräften, in sogenannten Leistungsgetrieben, mit Drehmomenten von über 10 Nm oder über 30-40 Nm, weist der Metallkern eine Dicke von beispielsweise über 0. 5 cm oder über 1 cm auf. Dazu werden die Kerne üblicherweise durch beispielsweise Schmieden, Kaltschmieden, Sintern oder Drehen etc. hergestellt. Verglichen mit den Kosten für das Aufbringen der Kunststoffverzahnung mit neuen Kunststoffspritzverfahren bildet diese Herstellung des Metallkerns einen wesentlichen Kostenfaktor.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Rad zur Kraftübertragung und ein Verfahren zur Herstellung eines Rades zur Kraftübertragung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche kostengünstig sind und gleichwohl hohe Übertragungskräfte zulassen.

Diese Aufgabe lösen ein Rad zur Kraftübertragung und ein Verfahren zur Herstellung eines Rades zur Kraftübertragung mit den Merkmalen der entsprechenden unabhängigen Patentansprüche.

Das erfindungsgemässe Rad zur Kraftübertragung weist also mindestens zwei zusammen eine Radscheibe bildende Scheibenteile auf, die durch einen angegossenen oder angespritzten Randkörper zusammengefügt sind.

Dadurch wird es möglich, die einzelnen Scheibenteile vergleichsweise dünn auszubilden und wiederum dadurch mit kostengünstigen Fertigungsverfahren herzustellen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Scheibenteile aus Metall, vorzugsweise Stahl, mittels Feinstanzen, auch Feinschneiden genannt, hergestellt. Beim Feinstanzen wird im Gegensatz zum Stanzen oder Scherschneiden eine höhere Formgenauigkeit erreicht. Typischerweise werden beim Feinstanzen von Stahl Teilscheibendicken von 3 bis 5 mm verwendet. Je nach der genauen Ausformung der Scheiben können aber auch Dicken bis zu 15 mm erreicht werden.

Gegenüber den für dickere Teile notwendigen, eingangs erwähnten Verfahren werden durch das Feinstanzen die Kosten reduziert, obwohl mehrere Teile benötigt werden.

Der Randkörper besteht vorzugsweise aus einem angespritzten oder übergespritzten technischen Kunststoff wie beispielsweise Polyoxymethylen (POM) oder Polyamid (PA) oder Polyphenylensulfid (PPS), oder aus einem gefüllten Kunststoff mit Einlagerungen aus beispielsweise Glas-, Mineral-oder Karbonfasern.

Der Randkörper hält nach dem Anspritzen und Aushärten die einzelnen Scheibenteile zusammen. In einere bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Scheibenteile durch zusätzliche Verbindungsmittel zusammengehalten. Solche Verbindungsmittel sind beispielsweise Nieten, Schrauben oder Schweissverbindung- en, insbesondere Reibschweissverbindungen, Lötverbindungen, Klebeverbindungen oder ähnlich. Nieten können separat hergestellt und eingesetzt werden, oder aber in die Scheibenteile eingeformt sein.

Die Scheibenteile weisen vorzugsweise jeweils mittige durchgehende Öffnungen zur Aufnahme einer Achse oder Welle auf. Die Öffnungen der einzelnen Scheibenteile sind im fertigen Rad miteinander fluchtend angeordnet. Die Öffnungen sind je nach Verwendungszweck kreisrund oder eckig und erlauben einen Presssitz oder ein Anflanschen auf einer Welle oder einem Lager, oder einen Gleitsitz auf einer Achse.

Dabei kann eine Buchse, die auch Teil des Rades ist, in die Öffnungen eingesetzt sein.

Die Scheibenteile erstrecken sich von dem Randkörper im Wesentlichen bis zur mittigen Öffnung. Sie übertragen die Kräfte, die auf die Verzahnung wirken, auf eine in die Öffnung einsetzbare Welle oder auf einen anderen Bereich der Verzahnung.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sind die Scheibenteile im wesentlichen flache Scheibenringe, die parallel aufeinandergelegt sind. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Scheibenteile zumindest stellenweise ausgebaucht und dadurch stellenweise voneinander beabstandet. Sie bilden dadurch einen beispielsweise ringförmigen Hohlraum zwischen den Scheibenteilen. Die resultierende grössere Gesamtdicke der zusammengestzten Radscheibe erhöht ihre mechanische Stabilität und insbesondere ihre Torsionssteifigkeit.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein Scheibenrand der Scheibenteile Mittel zur Erhöhung einer Drehmomentübertragung zwischen dem Randkörper und den Scheibenteilen auf. Diese Mittel sind beispielsweise herausragende und optional hinterschnittene Verzahnungsbereiche oder eine Rändelung der Scheibenränder. Beim Anspritzen des Randkörpers werden diese umspritzt.

Ein Aussenbereich des Randkörpers weist vorzugsweise ein Profil oder allgemein eine geometrische Form zur Kraftübertragung entsprechend einem Transmissionssystem auf, beispielsweise ein Zahnradprofil. Dieses Profil wird beim Giessen respektive Spritzen mit geformt oder in einem separaten Arbeitsgang in den Randkörper geschnitten. Das Zahnradprofil kann für eine Stirn-, Kegel-, Schrauben- Schneckenverzahnung und deren Varianten ausgelegt sein. Das Profil im allgemeinen Sinn kann auch zur Verwendung mit einem Zahnriemen oder in einem Kettengetriebe ausgelegt sein. Anstelle einer Verzahnung kann auch eine Nut zum Einlegen eines Keilriemens in den Randkörper geformt sein. Es sind auch nicht kreisrunde Zahnränder der erfindungsgemässen Art möglich.

Im Verfahren zur Herstellung eines Rades zur Kraftübertragung werden die mindestens zwei, zusammen eine Radscheibe bildenden Scheibenteile aneinandergelegt. Eine Spritzgussform umschliesst einen Randbereich der Scheibenteile und bildet um den Randbereich einen ringförmigen Hohlraum als Spritzform für den Randkörper. Die Spritzgussform wird in bekannter Weise durch beispielsweise ein oder mehrere periphere Anspritzpunkte gefüllt. Das Giessmaterial, also der fluide Stoff zur Bildung des Randkörpers, ist vorzugsweise ein Kunststoff in einem plastischen Zustand, kann aber in anderen Ausführungsformen der Erfindung auch ein Metall oder Keramik sein.

Vorzugsweise wird nun beim Spritzen das Giessmaterial respektive der plastische Kunststoff zwischen den Scheibenteilen hindurch in radialer Richtung in die Spritzgussform eingebracht. Dazu werden die Scheibenteile in axialer Richtung des Rades zueinander beabstandet angeordnet. Das Giessmaterial wird von der Scheibenmitte aus durch die Öffnung mindestens eines Scheibenteils gegossen oder gepresst. Die Spritzgussform wird also von der Mitte aus an allen Stellen des Umfangs gleichzeitig gefüllt. Es entstehen keine schwächenden Zusammenflusslinien oder Bindenähte wie bei Verwendung mehrerer Anspritzpunkte in die Spritzgussform.

Das Giessmaterial härtet in der Spritzgussform durch Abkühlung oder chemische Aushärtung aus. Das Zahnprofil im Randkörper wird durch das Spritzen in ein entsprechendes Profil des Spritzgusswerkzeuges und/oder durch nachträgliches Bearbeiten geformt.

Erfindungsgemässe Räder sind insbesondere als Zahnräder ausgebildet und sind besonders für die Verwendung in Leistungsgetrieben geeignet, beispielsweise für Lenksysteme oder für Lenkhilfen von Fahrzeugen. In solchen Systemen ist eine Lenkachse eines Steuerrades über ein Schneckengetriebe mit einem Lenkantrieb oder Unterstützungsmotor gekoppelt.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor. Dabei sind Merkmale der Vorrichtungsansprüchen sinngemäss mit jenen der Verfahrensansprüche kombinierbar.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 Eine teilweise Aufsicht auf ein Rad gemäss der Erfindung ; Figuren 2 bis 7 Querschnitte verschiedener Ausführungsformen von Rädern gemäss der Erfindung ; und Figur 8 einen schematischen Querschnitt durch eine Anordnung zur Herstellung eines Rades gemäss der Erfindung.

Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG Die Figuren 1 und 2 zeigen ein erfindungsgemässes Rad zur Kraftübertragung in einer teilweisen Aufsicht und in einem Querschnitt. Das Rad weist einen ersten Scheibenteil 1 und einen zweiten Scheibenteil 2 auf, die durch einen angespritzten Randkörper 4 zusammengehalten werden. Ein Scheibenrand 7 jedes Scheibenteils 1,2 und der Randkörper 4 weisen ein ineinandergreifendes Profil 7'. Die Figur 1 zeigt die Aufsicht auf eine Hälfte eines Rades. Im oberen Viertel sind der Randkörper 4 und ein mittlerer Durchmesser des Scheibenrands 7 gezeigt. Im unteren Viertel ist der Randkörper 4 weggeschnitten und ist das Profil 7'gezeigt. Der Randkörper 4 weist vorzugsweise eine äussere Verzahnung an einer Aussenfläche 8 zur Bildung eines Zahnrads auf. Jeder der Scheibenteile 1,2 weist eine konzentrische Öffnung 5 zur Aufnahme einer Achse oder Welle auf. Um die Öffnung 5 ist vorzugsweise ein in axialer Richtung hervortretender Flansch 6 in die Scheibenteile 1,2 geformt. Die Scheibenteile 1,2 sind vorzugsweise identisch geformt, so dass nicht unterschiedliche Teile gefertigt werden müssen.

Der Randkörper 4 umfasst die Scheibenteile 1,2, indem er den Scheibenrand 7 umschliesst und sich in radialer Richtung nach innen teilweise über die Scheibenteile 1,2 erstreckt. Das Rad dient zur Kraftübertragung einer in Umfangsrichtung durch dessen Verzahnung auf den Randkörper 4 wirkenden Kraft, vorzugsweise auf eine das Rad tragende Welle. Dies steht im Gegensatz zu Laufrädern, bei welchen keine wesentlichen Kräfte in Umfangsrichtung auftreten, sondern lediglich axiale oder radiale Kräfte aufgenommen werden.

Figur 3 zeigt in einem halbierten Querschnitt ein Rad mit einer in die Öffnung 5 der Scheibenteile 1,2 eingesetzten Buchse 10. Figur 4 zeigt ein Rad mit Scheibenteilen 1, 2 ohne Flansch 6. Figur 5 zeigt in Rad, bei welchem das erstes Scheibenteil 1 in das mit einem Flansch 6 versehene zweite Scheibenteil 2 eingesetzt oder eingepresst ist. In den Randbereich der Scheibenteile 1,2, der vom Randkörper 4 umschlossen wird, können Sacklöcher oder durchgehende Öffnungen 17 eingeformt sein. Diese werden beim Spritzen gefüllt und verbessern die Verbindung zwischen den Scheibenteilen 1,2 untereinander und mit dem Randkörper 4.

Figur 6 zeigt ein Rad mit einem dritten Scheibenteil 3, welches zwischen dem ersten Scheibenteil 1 und dem zweiten Scheibenteil 2 angeordnet ist. Dadurch wird die Dicke und mechanische Stabilität des gesamten Rades weiter erhöht. Die Scheibenteile 1,2, 3 sind hier und in anderen Ausführungsformen vorzugsweise durch komplementäre Ausformungen form-und kraftschlüssig miteinander verbunden.

Figur 7 zeigt in Rad mit ausgebauchten oder bombierten Scheibenteilen 1,2, die zusammengesetzt einen Hohlraum 9 bilden. Der Hohlraum 9 verläuft torusförmig um die gemeinsame Achse der Scheibenteile 1,2.

Selbstverständlich sind die in den einzelnen Figuren einzeln gezeigten Merkmale in sinnvoller Weise miteinander kombinierbar.

Figur 8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Anordnung zur Herstellung eines Rades gemäss der Erfindung. Eine Spritzgussform 11 umschliesst äussere Randbereiche der Scheibenteile 1,2 entlang ihres gesamten Umfangs. Sie bildet dadurch einen ringförmigen Hohlraum 12 als Spritzform für den Randkörper 4. Die Spritzgussform 11 weist in bekannter Weise Entlüftungskanäle auf. Die Scheibenteile 1,2 sind vorzugsweise durch eingeformte Distanzhalter (nicht eingezeichnet) voneinander beabstandet. Dadurch-wird ein flächiger Hohlraum 13 zwischen den Scheibenteilen 1,2 gebildet. In die Öffnungen 5 der Scheibenteile 1,2 ist von einer Seite her ein Rohr 14 eingesetzt, mit einer lichten Weite respektive Innenseite 15 zur Zuführung eines fluiden Giessmaterials respektive plastischen Kunststoffes durch die Öffnung 5 des ersten Scheibenteils 1. Von einer Gegenseite her ist ein Gegenstück 16 zum Verschliessen der Öffnung 5 des zweiten Scheibenteils 2 eingesetzt.

Beim Herstellen des Rades fliesst das Giessmaterial, vorzugsweise ein technischer Kunststoff in plastischer Form, durch das Rohr 14 und den Hohlraum 13 zwischen den Scheibenteilen 1,2 in den Hohlraum 12 der Spritzgussform 11.

BEZUGSZEICHENLISTE 1 erster Scheibenteil 2 zweiter Scheibenteil 3 dritter Scheibenteil 4 Randkörper 5 Öffnung 6 Flansch 7 Scheibenrand 7'Profil 8 Aussenfläche 9 Hohlraum 10 Buchse 11 Spritzgussform 12 Hohlraüm in Spritzgussform für Randkörper 13 Hohlraum zwischen Scheibenteilen 14 Rohr 15 Innenseite des Rohres 16 Gegenstück 17 Öffnungen in Randbereich der Scheibenteile