DE102009050121B4 - Reduction gear with worm and worm wheel - Google Patents
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Abstract
Mechanisches Untersetzungsgetriebe der Bauart mit Schnecke und Schneckenrad, im Spezielleren Untersetzungsgetriebe, das in ein elektrisches Servolenkungssystem für Kraftfahrzeuge eingebaut ist, wobei das Getriebe im Inneren eines Gehäuses (6) eine mit einem ihrer Enden mit einem motorbetriebenen Antriebsglied (4, 5) drehfest zu verbindende Schnecke (2) aufweist, die ihrerseits drehbar in Führungslagern (7, 8) gelagert ist, die an ihren beiden Enden vorgesehen und im Gehäuse (6) angebracht sind, wobei die Schnecke (2) mit der Zahnung eines Schneckenrads (3) in Eingriff steht, das mit einem anzutreibenden Glied verbunden ist, und wobei ein elastisches Element (9) zum Spielausgleich dem Lager (8) der Schnecke (2) zugeordnet ist, das sich dem Antriebsglied (4, 5) entgegengesetzt befindet, um die Schnecke (2) und die Zahnung des Schneckenrads (3) in Kontakt zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (9) zum Spielausgleich durch ein in der Axialrichtung und Querrichtung elastisch verformbares Glied (9) gebildet ist, das im Wesentlichen entlang der Achse (A) der Schnecke (2) angeordnet ist, und das einen am Lager (8) der Schnecke (2) angreifenden ersten endständigen Stützabschnitt (11), der sich an dem Ende der Schnecke (2) befindet, das dem Antriebsglied (4) gegenüberliegend angeordnet ist, und einen zweiten endständigen Stützabschnitt (12) umfasst, der an der Innenwand (14) des Gehäuses (6) des Getriebes angeordnet ist, wobei das verformbare elastische Glied mit Spielausgleichsfunktion eine Kurzmuffe (10) aus elastisch verformbarem Material aufweist, die zwischen dem betreffenden Lager (8) der Schnecke (2) und der Innenwand (14) des Gehäuses (6) des Getriebes angebracht ist.Mechanical reduction gear of the type with worm and worm wheel, in particular reduction gear, which is built into an electric power steering system for motor vehicles, the gear being inside a housing (6) one of its ends to be connected non-rotatably to a motor-driven drive member (4, 5) Has worm (2) which in turn is rotatably mounted in guide bearings (7, 8) which are provided at both ends and are mounted in the housing (6), the worm (2) engaging with the teeth of a worm wheel (3) stands, which is connected to a member to be driven, and wherein an elastic element (9) for play compensation is assigned to the bearing (8) of the worm (2), which is located opposite the drive member (4, 5) in order to move the worm (2 ) and to keep the teeth of the worm wheel (3) in contact, characterized in that the elastic element (9) to compensate for play by a in the axial direction and transverse direction e elastically deformable member (9) is formed, which is arranged substantially along the axis (A) of the screw (2), and the one on the bearing (8) of the screw (2) engaging first end support section (11), which is attached to the end of the worm (2) is located, which is arranged opposite the drive member (4), and comprises a second terminal support portion (12) which is arranged on the inner wall (14) of the housing (6) of the transmission, the deformable elastic A member with play compensation function has a short sleeve (10) made of elastically deformable material, which is attached between the relevant bearing (8) of the worm (2) and the inner wall (14) of the housing (6) of the transmission.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mechanisches Untersetzungsgetriebe der Bauart mit Schnecke und Schneckenrad und im Spezielleren ein Untersetzungsgetriebe dieser Bauart, das in ein elektrisches Servolenkungssystem für Kraftfahrzeuge eingebaut ist, in welchem Fall sich das Getriebe einerseits zwischen der Welle des elektrischen Hilfsmotors und andererseits einem beweglichen Element eingeschoben befindet, das ein Teil der Lenksäule oder das Lenkritzel direkt sein kann, das mit der Zahnstange der Lenkung in Eingriff gelangt. Ein derartiges Untersetzungsgetriebe offenbart beispielsweise
Da in einer elektrischen Servolenkung die Drehmomente, die dem Lenkritzel abverlangt werden, hoch sind, während die abverlangten Drehzahlen gering bleiben, ist der elektrische Hilfsmotor für gewöhnlich mit einem Übertragungsmechanismus verbunden, der ein Untersetzungsgetriebe, also einen Drehmomentvervielfacher bildet. Meistens ist der Übertragungsmechanismus ein Untersetzungsgetriebe der Bauart mit Schnecke und Schneckenrad, das hier aufgrund seines hohen Untersetzungsverhältnisses gewählt wird. Die Schnecke kann koaxial zur Welle des elektrischen Hilfsmotors angebracht sein, wobei sie mit dieser Welle drehfest verbunden ist. Das Schneckenrad, dessen Zahnung mit der Schnecke in Eingriff gelangt, ist zum Beispiel drehfest mit der Lenksäule des betreffenden Fahrzeugs verbunden, oder ist direkt drehfest mit dem Lenkritzel verbunden, um zum Drehantrieb der Säule oder des Ritzels beizutragen.In an electric power steering system, since the torques required of the steering pinion are high while the demanded speeds remain low, the auxiliary electric motor is usually connected to a transmission mechanism constituting a reduction gear, that is, a torque multiplier. In most cases, the transmission mechanism is a worm and worm wheel type reduction gear selected here for its high gear reduction ratio. The worm may be mounted coaxially with the shaft of the auxiliary electric motor, being rotatably connected to this shaft. The worm gear, the teeth of which engage with the worm, is for example non-rotatably connected to the steering column of the respective vehicle, or is directly connected in a rotationally fixed manner to the steering pinion, in order to contribute to the rotary drive of the column or pinion.
Wie jedes Getriebe ist auch ein solches Untersetzungsgetriebe mit Schnecke und Schneckenrad im Gebrauch der Wirkung eines Eingriffsspiels der Zahnungen ausgesetzt, das hier der Ursprung von Stößen zwischen dem Schneckenrad und der Schnecke ist, wodurch dann im Lenkungssystem in der Lenkung des Fahrzeugs Schwingungen und unerwünschte Geräusche verursacht werden. Wenn sich die an das Schneckenrad des Untersetzungsgetriebes angelegte Kraft aufgrund einer Einwirkung des Fahrers des Fahrzeugs oder der Einwirkung des Profils der Straße auf das Fahrwerk umkehrt, vollzieht sich nämlich ein ”Verschwenken” der Schnecke in Bezug auf das Rad. Nach einer Drehung des Schneckenrads, die dem Wert seines Winkeleingriffsspiels entspricht, und wenn die Umkehrung der Kraft ausreichend schnell ist, findet bei der Kontaktwiederaufnahme der jeweiligen Zahnungen des Schneckenrads und der Schnecke ein Aufprall statt, wobei dieser Aufprall ein Klappergeräusch erzeugt.Like any gearbox, such a reduction gear with worm and worm wheel is in use subject to the action of an engagement clearance of the serrations, which here is the origin of shocks between the worm wheel and the worm, causing vibrations and unwanted noise in the steering system of the vehicle in the steering system become. Namely, when the force applied to the worm wheel of the reduction gear reverses due to an action of the driver of the vehicle or the influence of the profile of the road on the landing gear, a "pivoting" of the worm with respect to the wheel takes place. After a rotation of the worm wheel, which corresponds to the value of its angular engagement play, and when the reversal of the force is sufficiently rapid, an impact occurs at the contact resumption of the respective serrations of the worm wheel and the worm, this impact producing a rattling sound.
Um dieses Geräusch einzuschränken, das die Folge des Spiels im Untersetzungsgetriebe ist, wurden bereits verschiedene Lösungen vorgeschlagen, um dieses Spiel zu reduzieren und zu regeln.To reduce this noise, which is the result of the game in the reduction gear, various solutions have already been proposed to reduce this game and to regulate.
Im Allgemeinen handelt es sich darum, eine Feder vorzusehen, die eine elastische Rückstellkraft an ein Lager anlegt, das die Schnecke führt, und die es somit ermöglicht, die Schnecke und das Schneckenrad unter unterschiedlichen Fahrbedingungen in Kontakt halten zu können. Genauer ausgedrückt wird hier für gewöhnlich eine Blattfeder aus Metall verwendet, die im Wesentlichen in der axialen Richtung auf eines der Lager und damit also auf die Schnecke wirkt.In general, it is a matter of providing a spring which applies a resilient restoring force to a bearing guiding the screw, thus making it possible to keep the worm and the worm wheel in contact under different driving conditions. More specifically, a metal leaf spring is used here, which acts essentially in the axial direction on one of the bearings and therefore also on the worm.
Eine solche Ausführung behält verschiedene Nachteile bei:
- – An erster Stelle impliziert sie, da sie vollkommen aus Metall besteht, insbesondere einen Metallkontakt zwischen der Feder und dem Außenring des Lagers der Schnecke, was Geräusche erzeugen kann, wo doch aber das Ziel gerade darin liegt, diese auszumerzen.
- – Es besteht eine starke Streuung, was die Kraftwerte anbelangt, die von der Feder angelegt werden.
- – Da die Feder im Wesentlichen in der axialen Richtung wirkt, bietet sie nicht die Möglichkeit, eine radiale Verschiebung zu verhindern.
- – Auch besteht ein nicht zu vernachlässigendes Risiko, dass die Blattfeder bricht.
- – Was die Montage und den Einbau dieser Feder betrifft, so sind für gewöhnlich ein manueller Vorgang und mehr oder weniger komplizierte Innenformen für das Gehäuse des Untersetzungsgetriebes vorzusehen.
- In the first place, since it is made entirely of metal, it implies, in particular, metal contact between the spring and the outer ring of the worm bearing, which may produce noise, but where the aim is to eradicate it.
- - There is a large dispersion in the force values applied by the spring.
- Since the spring acts substantially in the axial direction, it does not offer the possibility of preventing radial displacement.
- - There is also a significant risk that the leaf spring will break.
- - As regards the assembly and installation of this spring, so usually a manual operation and more or less complicated internal shapes for the housing of the reduction gear are provided.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, alle diese Nachteile zu umgehen, und hat es somit zum Ziel, ein Untersetzungsgetriebe mit Schnecke und Schneckenrad bereitzustellen, das geräuschärmer ist und entlang aller Achsen des Raums wirkt, wobei dieses Getriebe einfach und vor allem automatisch montiert werden kann.The present invention aims to obviate all these drawbacks, and thus has as its object to provide a reduction gear with worm and worm wheel, which is quieter and acts along all the axes of the space, this gear can be easily and above all automatically mounted ,
Dazu hat die Erfindung ein Untersetzungsgetriebe mit Schnecke und Schneckenrad von der hier in Frage kommenden Bauart zum Gegenstand, d. h., das im Inneren eines Gehäuses eine mit einem ihrer Enden drehfest mit einem motorbetriebenen Antriebsglied zu verbindende Schnecke aufweist, die ihrerseits drehbar in Führungslagern gelagert ist, die an ihren beiden Enden vorgesehen und im Gehäuse angebracht sind, wobei die Schnecke mit der Zahnung eines Schneckenrads in Eingriff steht, das mit einem anzutreibenden Glied verbunden ist, und wobei ein elastisches Element zum Spielausgleich dem Lager der Schnecke zugeordnet ist, das sich dem Antriebsglied entgegengesetzt befindet, um die Schnecke und die Zahnung des Schneckenrads in Kontakt zu halten, wobei sich dieses Untersetzungsgetriebe im Wesentlichen dadurch auszeichnet, dass das elastische Element zum Spielausgleich durch ein in der Axialrichtung und Querrichtung elastisch verformbares Glied gebildet ist, das im Wesentlichen entlang der Achse der Schnecke angeordnet ist, und das einen am Lager der Schnecke angreifenden ersten endständigen Stützabschnitt, der sich dem Antriebsglied entgegengesetzt befindet, und einen zweiten endständigen Stützabschnitt umfasst, der an der Innenwand des Gehäuses des Getriebes anliegend angeordnet ist.For this purpose, the invention has a reduction gear with worm and worm wheel of the type in question subject, ie, having in the interior of a housing with one of its ends against rotation with a motor-driven drive member to be connected screw, which in turn is rotatably mounted in guide bearings, provided at both ends thereof and mounted in the housing, the worm engaging with the teeth of a worm wheel connected to a member to be driven, and with a play balance elastic member associated with the bearing of the worm which contacts the drive member Opposite to the Maintaining the worm and the toothing of the worm wheel in contact, this reduction gear essentially being characterized in that the elastic element for clearance compensation by an axially and transversely elastically deformable member is arranged substantially along the axis of the screw, and comprising a first end support portion engaging the bearing of the worm opposite to the drive member and a second end support portion abutting against the inner wall of the housing of the transmission.
Bei der Erfindung weist das verformbare elastische Glied mit Spielausgleichsfunktion eine Kurzmuffe aus elastisch verformbarem Material auf, die zwischen dem betreffenden Lager der Schnecke und der Innenwand des Gehäuses des Getriebes angebracht ist, wobei die Achse der Muffe im Wesentlichen mit der Achse der Schnecke zusammenfällt.In the invention, the deformable elastic element with play compensation function has a short sleeve of elastically deformable material, which is mounted between the respective bearing of the screw and the inner wall of the housing of the transmission, wherein the axis of the sleeve substantially coincides with the axis of the screw.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kurzmuffe durch eine mit Ringen versehene Muffe aus elastisch verformbarem Material gebildet, die mit einem Ende mit einer ersten starren Manschette verbunden ist, die am betreffenden Lager der Schnecke, insbesondere am Außenring dieses Lagers angreift, und mit ihrem anderen Ende mit einer zweiten starren Manschette verbunden ist, die an der Innenwand des Gehäuses des Getriebes anliegend angeordnet ist.In a preferred embodiment, the short sleeve is formed by a ringed sleeve of elastically deformable material which is connected at one end to a first rigid sleeve which engages the respective bearing of the screw, in particular on the outer ring of this bearing, and with its other end is connected to a second rigid sleeve, which is arranged adjacent to the inner wall of the housing of the transmission.
Die Enden der mit Ringen versehenen Muffe aus elastisch verformbarem Material, wie etwa Elastomer, können durch Ankleben mit den beiden Manschetten verbunden sein. Weitere Verbindungsarten wie etwa Anschweißen, Überformen oder Einrasten sind hier auch denkbar.The ends of the ringed sleeve of elastically deformable material, such as elastomer, may be adhesively bonded to the two sleeves. Other types of connection such as welding, overmolding or snap-in are also conceivable here.
Vorteilhafter Weise ist die zweite Manschette an der Innenwand des Gehäuses anliegend so angeordnet, dass die Mittelachse dieser Manschette von der Seite des Schneckenrads her in Bezug auf die Mittelachse der Schnecke exzentrisch ist. Auf diese Weise wird von der mit Ringen versehenen Muffe permanent eine radiale Kraft auf die Schnecke ausgeübt, um diese gegen die Zahnung des Schneckenrads zu drücken.Advantageously, the second sleeve is disposed adjacent the inner wall of the housing so that the central axis of this sleeve is eccentric from the side of the worm wheel with respect to the central axis of the worm. In this way, a radial force is exerted permanently on the worm by the ringed sleeve in order to press it against the toothing of the worm wheel.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das elastisch verformbare Glied mit Spielausgleichsfunktion eine Schraubenfeder, die eine elastische Verformungsfähigkeit in der Axialrichtung und in der Querrichtung besitzt, wobei diese Feder zwischen dem betreffenden Lager der Schnecke und der Innenwand des Gehäuses des Getriebes angebracht ist, wobei die Achse der Feder im Wesentlichen mit der Achse der Schnecke zusammenfallen kann.In another embodiment of the invention, the elastically deformable play compensating member is a coil spring having elastic deformability in the axial direction and in the transverse direction, which spring is interposed between the respective bearing of the screw and the inner wall of the housing of the transmission Axle of the spring can substantially coincide with the axis of the screw.
Ingesamt weisen das erfindungsgemäße Untersetzungsgetriebe und insbesondere das erfindungsgemäße elastische Element oder Glied zum Spielausgleich die folgenden Vorteile auf:
- – Das elastische Glied wirkt durch eine ”Schubwirkung” (mit Bezug auf die Achse der Schnecke) entlang aller Achsen des Raums, insbesondere axial und auch radial.
- – Das elastische Glied kann in einer beliebigen Ausrichtung, also auf einfache Weise und mit der Möglichkeit einer automatisierten Montage angebracht werden.
- – Die insbesondere durch maschinelle Bearbeitung am Gehäuse des Getriebes zur Unterbringungen und Positionierung des elastischen Glieds auszubildenden Formen sind besonders einfach.
- - The elastic member acts by a "thrust" (with respect to the axis of the screw) along all axes of the space, in particular axially and radially.
- - The elastic member can be mounted in any orientation, so in a simple manner and with the possibility of automated assembly.
- - The forms to be formed in particular by machining the housing of the transmission for accommodating and positioning of the elastic member forms are particularly simple.
Besonders in dem Fall, in dem die zweite Manschette in ihrer Mitte einen ringförmigen Fortsatz aufweist, genügt es, an der Innenwand des Gehäuses eine diesem ringförmigen Fortsatz entsprechende Bohrung vorzusehen, welche Bohrung den Fortsatz aufnimmt, um die zweite Manschette zu positionieren.In particular, in the case where the second sleeve has an annular extension in its center, it is sufficient to provide on the inner wall of the housing a bore corresponding to this annular extension, which bore receives the extension to position the second sleeve.
Jedenfalls wird die Erfindung anhand der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügte Schemazeichnung besser verständlich, die beispielhaft zwei Ausführungsformen dieses Untersetzungsgetriebes mit Schnecke und Schneckenrad darstellt:In any case, the invention will be better understood from the following description with reference to the accompanying schematic drawing, which shows by way of example two embodiments of this reduction gear with worm and worm wheel:
Die Schnecke
Das mit der Schnecke
Die Schnecke
Ein elastisches Glied
Dieses elastische Glied
Die Muffe
Wenn das elastische Element
Die Mittelachse B der Bohrung
Aufgrund dieser exzentrischen Anordnung und angesichts der Elastizität der mit Ringen versehenen Muffe
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die einzigen Ausführungsformen dieses Untersetzungsgetriebes mit Schnecke und Schneckenrad beschränkt, die vorstehend beispielhaft beschrieben wurden; vielmehr umfasst sie alle Ausführungs- und Anwendungsvarianten, die demselben Prinzip gehorchen.Of course, the invention is not limited to the only embodiments of this reduction gear with worm and worm wheel, which have been described above by way of example; Rather, it includes all embodiments and application variants that obey the same principle.
So würde man insbesondere nicht vom Rahmen der Erfindung abweichen:
- – wenn die Muffe des elastischen Elements aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt wäre, bei dem es sich um einen Kunststoff oder Kautschuk, ja sogar ein Metall, vor allem einen Federstahl handeln kann;
- – wenn die beiden Manschetten durch ein beliebiges Verfahren mit den Enden dieser Muffe verbunden würden: Schweißen, Kleben, Überformen, Einrasten, usw.;
- – wenn das Untersetzungsgetriebe für jede Art von elektrischer Servolenkung bestimmt wäre, wobei das mit Hilfe dieses Getriebes angetriebene Glied die Lenksäule, das Lenkritzel oder die Zahnstange sein kann;
- – wenn die Erfindung auf Untersetzungsgetriebe angewendet würde, die in anderen Vorrichtungen, Systemen oder Maschinen als Kraftfahrzeuglenkungssystemen eingebaut sind, und zwar auf allen technischen und industriellen Gebieten.
- - If the sleeve of the elastic member would be made of any suitable material, which may be a plastic or rubber, even a metal, especially a spring steel;
- - if the two sleeves were connected by any method to the ends of this sleeve: welding, gluing, overmolding, snapping, etc .;
- - If the reduction gear would be determined for each type of electric power steering, said driven by means of this transmission member may be the steering column, the steering pinion or the rack;
- - When the invention would be applied to reduction gears, which are installed in other devices, systems or machines as motor vehicle steering systems, in all technical and industrial areas.
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Legal Events
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R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
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