Schneckengetriebe Schneckengetriebe werden für Kraftübertragung zwischen sich kreuzenden Wellen angewendet. Die Schnecke ist als Schraubenspindel und das Schnecken rad als Ausschnitt einer Schraubenmutter zu betrachten. Zwischen den Elementen der Kraftübertragung in einem Schneckengetriebe sollen nach dieser Erfindung rollende Kugeln angeordnet sein, um die gleitende Reibung der Elemente des Schneckengetriebes durch rollende Rei bung zwischen den Elementen einerseits und den ange ordneten Kugeln anderseits zu iersetzen.
Schraubenspindeln, bei denen die verhältnismässig grosse Reibung der Gleitbewegung zwischen Spindel und Mutter durch Zwischenlage von Kugeln in gleitende Reibung umgewandelt wird, sind als Kugelschrauben bekannt.
Die Verwendung von Kugeln zur Reibungsvermin- derung setzt voraus, dass sich die Kugeln in einer ge schlossenen Bahn bewegen können. Bei Kugellagern sind diese Bahnen kreisförmig. Bei Schraubenspindeln müssen inaktive, d. h. nicht tragende Rücklaufbahnen vorgesehen sein. Bei Schneckengetrieben ist die Aus bildung der Kugelrückführung noch um einen Grad schwieriger als bei Spindeln und Spindelmuttern mit umlaufenden Kugeln statt Gewinden.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Schneckengetriebe zu schaffen, bei dem Kugeln zur Übertragung der Kraft zwischen Schnecke und Schrau benspindel in geschlossenen Kugelrillen bewegbar sind und dabei mit Schnecke und Schraubenspindel in Ein griff gelangen können.
Das erfindungsgemässe Schneckengetriebe ist da durch gekennzeichnet, dass die Schnecke einen zylindri- schen Ringkörper mit Kugelrillen beliebiger Steigung einschliesslich der Steigung Null im Zylindermantel um fasst, wobei die Kugelrillen zumindest eine in sich ge schlossene Bahn bilden und in die Rillen Kugeln ein gesetzt sind, über die die Antriebskraft zwischen Schnecke und Schneckenrad, das mit seinen Zähnen jeweils gegen mindestens eine Kugel anliegt, in rollender Reibung übertragen ist.
In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungs- beispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 schematisch und teilweise im Schnitt ein Schneckengetriebe, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 teilweise im Schnitt ein Schneckengetriebe, bei dem die Schnecke als Kugelkorb oder Kugelkäfig ausgebildet ist, Fig. 4 ein Schneckengetriebe teilweise im Schnitt, bei der der Kugelkäfig von Ringen gebildet wird,
die durch mindestens einen Zahnkolben zwangläufig in ihrer relativen Stellung zueinander geführt sind und Fig. 5 eine schematische Darstellung der Schnecke zur Erläuterung des Konstruktionsprinzipes nach Fig. 3 und 4.
In Fig. 1 und 2 ist 1 die Welle, auf der ein Ri11en- körper 2 für die Kraftübertragung zwischen Rillen- körper 2 und einem Schneckenrad 3 sitzt. 4 sind Kugeln. 5 ist ein Führungskörper, der die Kugeln und den Rillenkörper umschliesst.
Das Schneckenrad 3 kommt durch eine Aussparung in dem Führungskörper 5 mit den Kugeln zum Eingriff. 6 und 7 sind zwei seitliche Abschlusskörper. Sie sind an den Rillenkörper 2 ange4 schlossen und rotieren samt Rillenkörper und Welle. Die Abschlusskörper 6 und 7 können aber auch fest stehend und mit dem Führungskörper 5 verbunden sein.
Die Rillen 8 im Rillenkörper 2 bilden die Kugel bahnen und sind in Schraubenlinie angeordnet. Im Rillenkörper ist eine achsparallele Bohrung 9, die als Rückführungskanal für die Kugeln dient. Die Schrau benlinien können ein oder mehrgängig gewählt sein. Für jeden Gewindegang ist dabei ein eigener Rück führungskanal vorzusehen.
Der Rillenkörper 2 und die Kugeln 4 bilden bei der gezeichneten Anordnung die Grundelemente der Schnecke 10.
Wird die Welle 1 in Drehung versetzt, so wird von der Schnecke 10 ein der Steigung der Schnecke ent- sprechender Axialschub auf die Zähne 11 des Schnek- kenrades 3 übertragen und das Schneckenrad dreht sich zwangläufig. Bei der Bewegung deir Schnecke voll führen die Kugeln, zwischen dem Rillenkörper und den Zähnen des Schneckenrades eingeklemmt, eine rol lende Bewegung.
Der feststehende Führungskörper 5 ist vorgesehen, damit die Kugeln über den ganzen Umfang des Rillen körpers geführt sind.
Bei kontinuierlicher Drehung der Welle 1 vollführen die Kugeln in der schraubenlinien- förmigen Rille eine fortschreitende Bewegung. Dadurch treten am entsprechenden Ende des Menkörpers Ku geln aus. Die austretenden Kugeln werden vom ent sprechenden Abschlusskörper 6 bzw. 7 umgelenkt und in den Rückführungskanal 9 gedrückt.
Am entgegenge setzten Ende des Rillenkörpers werden die aus dem Rückführungskanal austretenden Kugeln vom entspre chenden Abschlusskörper wieder umgelenkt und der Rille zugeführt. Damit im Kreislauf keine Lücke entstehen kann, sind die Rillen ganz mit Kugeln gefüllt.
Die Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 hat den Vorteil, dass sich eine Grosszahl von Kugeln ständig in Eingriff befinden und so verhältnismässig grosse Kräfte übertragen werden können. Der Nachteil ist der, dass die Kugeln aneinander stossen und so Reibungs verluste verursachen.
In Fig. 3 greift das Schneckenrad 3 gegen Kugeln 4 in Rillen 12, die planparallel im Rillenkörper 13 ange ordnet sind, so dass sie geschlossene Kreisbahnen bilden und die Steigung Null haben. 14 ist der Kugelkäfig, der aus einem möglichst dünnen Rohr besteht, auf das zwecks Versteifung eine gewundene Rippe 15 aufge setzt ist. Die Steigung der Schraubenlinie entspricht der Schrägstellung der Zähne des Schneckenrades 3. In der Rippe sind öffnungen für die Aufnahme der Kugeln vorgesehen.
Wird die Welle 1 und damit der Rillenkörper 13 in Drehung versetzt, so kommen die entsprechenden Kugeln mit den entsprechenden Zähnen des Schnecken rades 3 in Eingriff und werden so in rollende Bewegung versetzt. Die Kugeln nehmen den Kugelkäfig 14 mit, ähnlich wie dies bei sich drehenden Kugellagern ge schieht. Die Umfangsgeschwindigkeit des Kugelkäfigs entspricht ungefähr der Hälfte derjenigen des Rillen körpers.
In Fig. 4 ist ein Schneckengetriebe gezeigt, bei dem der Rillenkörper 16 aus mehreren scheibenförmigen Teilen zusammengesetzt ist. Der Kugelkäfig 17 be steht aus ringförmigen Elementen 18 mit Innenver- zahnung und brillenartigen Öffnungen für die Auf nahme der Kugeln 4. Im Rillenkörper 16 ist eine achs- parallele Bohrung für die Aufnahme eines Zahnkolbens 19 vorgesehen.
In den Zahnkolben greifen die Innen verzahnungen der Elemente 18 des Kugelkäfigs 17 ein. Die gemeinsame Drehung der ringförmigen Elemente des Kugelkäfigs ist dadurch gewährleistet und damit auch die gegenseitige Lage der Kugeln 4 fixiert.
Wird die Welle und damit der Rillenkörper in Drehung versetzt, so kommen die Kugeln mit den Zähnen des Schneckenrades in Eingriff. Die in Eingriff befindlichen Kugeln nehmen den Kugelkäfig, wie schon früher beschrieben, mit. Die Drehung des Kugelkäfigs sorgt dafür, dass in, stetem Wechsel immer die ent sprechende Kugel mit dem entsprechenden Zahn des Schneckenrades in Eingriff kommt.
Bei diesem Getriebe werden, im Gegensatz zu Fig. 1 und 2, die Kugeln aneinanderstossen.
Nach der bisher gegebenen Beschreibung wäre die Ausführung nach Fig. 4 nicht kraftschlüssig, wenn kraftschlüssig bedeutet, dass jedem Drehwinkel der Welle eine bestimmte Stellung des Schneckenrades zu geordnet ist.
Ein Riemenantrieb ist beispielsweise, we gen des Riemenschlupfes, nicht kraftschlüssig im Gegen satz zu einem Zahnradgetriebe. Die oben beschriebene Anordnung nach Fig. 1 und 2 ist demnach kraftschlüs sig, diejenige nach Fig. 3 nicht.
Wenn der Kugelkäfig nach Fig. 4 zwangläufig an getrieben wird, ist die Konstruktion kraftschlüssig. Dazu ist 20 ein auf der Welle 1 verstiftetes Ritzel, das in ein Ritzel 21 eingreift. Das Ritzel 21 seinerseits greift in das Ritzel 22, das lose auf der Welle 1 sitzt. Das Ritzel 22 greift in dem Zahnkolben 19 ein.
Die über- setzung ist dabei so gewählt, dass sich der Kugelkäfig mit der gleichen Geschwindigkeit dreht, wie es der Rollgeschwindigkeit der Kugeln entspricht, d. h. un gefähr mit halber Umfangsgeschwindigkeit des Rillen körpers. Mit einer entsprechendem übersetzung liesse sich selbstredend auch der Kugelkäfig in Fig. 3 an geordnet ist. Ein Riemenantrieb ist beispielsweise, we- kraftschlüssig würde.
Für verhältnismässig grosse Umfangskräfte am Ril- lenkörper wird sich das Schneckengetriebe nach Fig. 1 und 2 besser eignen als dasjenige nach Fig. 3 und 4. Für verhältnismässig kleine Kräfte und grosse Umfangs geschwindigkeiten ist bei der Ausführung nach Fig. 3 und 4 ein besserer Wirkungsgrad zu erwarten.
In Fig. 3 und 4 sind die als Kugelbahnen dienenden Rillen im Rillenkörper planparallel, d. h. die Rillen und die schräg gestellten Zähne des Schneckenrades haben gewisse Schnittpunkte. In der Beschreibung wurde die entsprechende Lage der Kugeln erwähnt. Die ent sprechende Lage der Kugeln entspricht den jeweiligen Schnittpunkten zwischen den senkrechten und den schrägen Linien in Fig. 5.
In Fig. 5 ist in der Bildebene die Abwicklung des Rillenkörpers mit 360 Winkel graden dargestellt. Darin ist t die Teilung, d. h. der Abstand zwischen den planparallelen Rillen. Die Mittel achsen der Rillen bilden senkrechte Linien. Die schräg über die Rillen gezeichneten Linien entsprechen der Schrägstellung der Zähne des Schneckenrades, wobei S die Steigung der Schraubenlinie der zum Schnecken rad passenden Schnecke bedeutet.
Das beschriebene Schneckengetriebe erlaubt es, einen wesentlich besseren Wirkungsgrad als bisher zu erzielen, was die Verwendungsmöglichkeit der Schnek- kengetriebe bedeutend erweitert. Es sei nur an die Möglichkeit gedacht, dass beispielsweise in einem Fall, wo bisher ein Stirnrad-Winkelgetriebe notwendig war, ein Schneckengetriebe die Aufgabe mit weniger Auf wand und gutem Wirkungsgrad lösen kann.