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Die Erfindung betrifft ein Schneckengetriebe, bei dem die Kraft von der Schnecke auf das Schneckenrad über Wälzkörper übertragen wird, indem die Schneckenwindungen und die Schneckenradzähne als Wälzkörperbahnen ausgebildet sind, wobei alle Schneckenwindungen eine durchgehende Wälzkörperbahn bilden und ein gegenüber der Schnecke feststehender Wälzkörperumlaufkanal das eine Ende der Wälzkörperbahn der Schnecke mit dem anderen Ende verbindet und wobei eine Hülle die nicht im Eingriff mit dem Schneckenrad befindlichen Wälzkörper in der Wälzkörperbahn der Schnecke hält.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Hubgetriebe mit einem derartigen Schneckengetriebe.
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Das Problem bei Schneckengetrieben ist die hohe Reibung mit entsprechender Wärmeentwicklung bei hohen Drehzahlen oder hohen zu übertragenden Kräften. Dies führt zu einem schlechten Wirkungsgrad und macht in der Regel eine ständige Schmierung erforderlich. Wegen der Wärmeentwicklung ist bei hohen Kräften und/oder hohen Drehzahlen ein Einsatz im Dauerbetrieb nicht möglich und Ruhezeiten für die Abkühlung sind notwendig.
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Es gab daher schon zu Beginn des letzten Jahrhunderts Vorschläge, Schneckengetriebe mit Wälzkörpern auszustatten. Da sich die Wälzkörper – in der Regel Kugeln – entlang der Schneckenwindungen fortbewegen, erfordert jede längere Bewegung in eine Drehrichtung eine Rückführung der Wälzkörper von einem Ende der Schnecke zum anderen Ende. Wegen der leichteren Einleitung von Kugeln in einen innerhalb der Schnecke liegenden Kugelrückführungskanal wurde in der Regel dies als Lösung vorgeschlagen. Das hat aber den Nachteil, daß ein solcher Rückführungskanal, der für einen reibungslosen Kugellauf keine engen Krümmungen aufweisen darf, in einer Schnecke schwer unterzubringen ist, insbesondere dann, wenn wegen hoher zu übertragender Kräfte der Schneckenquerschnitt nicht geschwächt werden darf.
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Ein Schneckengetriebe der vorgenannten Art ist aus der
US 2,455,487 bekannt. Die Schnecke dieses Schneckengetriebes weist zwar steigungslose Umlaufbahnen auf, über die sich die, die Schnecke umgebende Hülle außerhalb des Eingriffsbereichs des Schneckenrades erstreckt. Diese steigungslosen Umlaufbahnen dienen jedoch im Vergleich zum Gegenstand der Erfindung einem völlig anderen Zweck: Es handelt sich nicht um Bestandteile eines Wälzkörperumlaufs unter Einbeziehung der Schneckenwindungen, sondern um Kugellager üblicher Bauart zur Lagerung der Schnecke in der Hülle. Für den eben erwähnten Wälzkörperumlauf ist ein Rückführungskanal vorgesehen, der die Enden der Schneckenwindungen dadurch verbindet, daß er durch den Schneckenkörper hindurchgebohrt ist.
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Alternativ gab es Vorschläge für eine Rückführung von als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern außerhalb der Schnecke. Hier taucht das Problem auf, daß den Wälzkörperbahnen der Schnecke wegen deren Ortsveränderungen gegenüber einem festen Punkt durch die Drehung der Schnecke kein fester Ort für die Aufnahme und Abgabe von Wälzkörpern für deren Rückführung zum anderen Ende der Schnecke zugeordnet werden kann – dies ist bei einer Rückführung innerhalb der Schnecke, bei der der Rückführungskanal mit rotiert, möglich.
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Es wurden Vorschläge gemacht, eine solche Kugelrückführung außerhalb der Schnecke mittels geschränkter Bänder aneinandergeketteter Kugeln, die von der Schnecke an einem Ende tangential abgenommen und am anderen Ende wieder tangential zugeführt werden, zu erzielen. Einen solchen Vorschlag enthält beispielsweise die
US 3,365,974 . Dies ist jedoch nur für wenige Kugeleingriffe zwischen Schnecke und Schneckenrad realisierbar – dies entspricht wenigen Schneckenradzahneingriffen in eine Schnecke bei herkömmlichen Schneckengetrieben –, wodurch die Kraftübertragungsmöglichkeit stark begrenzt ist. Bei Dauerbetrieb, höheren Kräften und hohen Drehzahlen ist diese technische Lösung außerdem verschleißanfällig. Für hohe Kräfte oder hohe Drehzahlen ist dies somit keine Lösung.
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Ein Vorschlag der eingangs genannten Art findet sich bei der
EP 0 950 832 A1 . Die Aufnahme und Abgabe der Kugeln für die Rückführung ist jedoch nicht näher beschrieben. Gezeichnet ist ein trichterförmiger Eingang des Rückführungskanals zur Einleitung der Kugeln. Da diese aus einer ständig wechselnder Position des als Wälzkörperbahn ausgebildeten Schneckengangs in den Trichter einlaufen müssen, ist ein reibungsloser und ungehemmter Kugellauf kaum realisierbar, insbesondere nicht bei höheren Drehzahlen. Andere Wälzkörper als Kugeln lassen sich auf diese Weise nicht handhaben.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Scheckengetriebe der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß ein leichtgängiger Lauf von Wälzkörpern auch bei großen Drehzahlen und hohen Kräften erzielbar ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wälzkörperbahn der Schneckenwindungen sich über den Eingriffsbereich des Schneckenrades hinaus erstreckt und außerhalb dieses Eingriffsbereichs an den Enden der Wälzkörperbahn diese in steigungslose Unilaufbahnen übergeht, wobei Öffnungen des Wälzkörperumlaufkanals derart an den steigungslosen Umlaufbahnen angeordnet sind, daß dort Wälzkörper vom Wälzkörperumlaufkanal aufgenommen oder von diesem an die Schnecke abgegeben werden können, wobei die Hülle sich auch über die Wälzkörperbahn außerhalb des Eingriffsbereichs des Schneckenrades und über die steigungslosen Umlaufbahnen erstreckt.
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Mit diesem Vorschlag konnte die Erfindung die eingangs genannten Probleme lösen, welche dazu geführt hatten, daß bisher auf vielen technischen Gebieten keine Schneckengetriebe mit Wälzkörpern eingesetzt wurden. Dabei kann das Schneckengetriebe durch die Wälzkörperrückführung unbegrenzt in eine Richtung bewegt werden. Insbesondere im Bereich hoher Drehzahlen und hoher Kräfte, wie beispielsweise bei Hubgetrieben, können nach diesem Vorschlag ausgebildete Schneckengetriebe in der Praxis realisiert werden. Auch ist die bei den bisherigen Vorschlägen meist vorgenommene Beschränkung auf Kugeln als Wälzkörper nicht mehr erforderlich, auch andere Wälzkörper, wie Rollen oder Tonnen, sind möglich.
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Bei diesem Vorschlag ist es zwar möglich, auch nur eine Drehrichtung vorzusehen, vorzugsweise sollten jedoch beide Drehrichtungen möglich sein. An einem Ende der Schnecke laufen die Wälzkörper aus der Wälzkörperbahn, die die Schneckenwindungen bildet, von selbst in die steigungslose Umlaufbahn ein, weil die Wälzkörper in dieser Richtung durch ihre Abwälzung angetrieben werden. Der Auslauf der Wälzkörper aus der steigungslosen Umlaufbahn in die Wälzkörperbahn am anderen Ende der Schnecke kann zwar schon durch die aus dem Wälzkörperumlaufkanal nachrückenden Wälzkörper bewirkt werden, weil diese mit Kraft nachrückenden Wälzkörper die in der Umlaufbahn befindlichen Wälzkörper in den seitlichen Ausweichweg drücken. Zweckmäßigerweise sollten jedoch für einen reibungslosen Lauf der Wälzkörper unterstützende Maßnahmen ergriffen werden.
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Dies ist, wenn nur eine Drehrichtung vorgesehen ist, beispielsweise bei entsprechender Lagerung des Schneckengetriebes durch die Schwerkraft möglich oder dadurch, daß bei der weichenartigen Einmündung der die Schneckenwindungen bildenden Wälzkörperbahn in die steigungslose Umlaufbahn eine entsprechende Bahngestaltung vorgenommen wird, welche einen die steigungslose Umlaufbahn in Richtung der Wälzkörperbahn verlassenden Rollverlauf der Wälzkörper vorgibt.
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Ausgestaltungen für eine Drehrichtung wurden jedoch deshalb keine weitere Bedeutung gewidmet, weil nur eine Drehrichtung eines Schneckengetriebes eine Ausnahme in den Anwendungen darstellt und das Schneckengetriebe deshalb zweckmäßigerweise für beide Drehrichtungen geeignet sein sollte. Darum wird vorgeschlagen, daß die Wälzkörperbahn, die steigungslosen Umlaufbahnen und die Öffnungen des Wälzkörperumlaufkanals derart ausgebildet sind, daß zur Ermöglichung beider Drehrichtungen des Schneckengetriebes ein Wälzkörperumlauf in beide Richtungen möglich ist.
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Eine solche Ausgestaltung zur Ermöglichung beider Drehrichtungen kann mit unterschiedlichsten Mitteln erzielt werden. Auch hier ist es natürlich möglich, den Auslauf der Wälzkörper aus der steigungslosen Umlaufbahn in die Wälzkörperbahn, welche die Schneckenwindungen bildet, nur durch die Kraft der nachrückenden Wälzkörper zu bewirken. Da dies nicht optimal ist, werden unterstützende Maßnahmen vorgeschlagen: Ein erster Vorschlag besteht darin, daß zwischen der Wälzkörperbahn der Schneckenwindungen und den steigungslosen Umlaufbahnen jeweils ein Weichenbereich derart ausgebildet ist, daß der Auslauf der Wälzkörper von einer der steigungslosen Umlaufbahnen zur Wälzkörperbahn derartige Vertiefungen im Gegensatz zur Weiterführung der steigungslosen Umlaufbahnen aufweist, daß die Wälzkörper immer dann den Weg in die Wälzkörperbahn nehmen, wenn von dort keine Wälzkörper nachrücken.
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Dabei bedeutet die Aussage, daß „von dort keine Wälzkörper nachrücken”, daß es sich um die Seite der Schnecke handelt, von der aus die Wälzkörper durch die Schneckenbewegung in Richtung des anderen Endes der Schnecke weggerollt werden. Bei der umgekehrten Drehrichtung werden die Wälzkörper dann durch die Schneckenbewegung über diese Vertiefungen wegbefördert, da durch die Rollbewegung Wälzkörper aus der Schneckenwindung nachdrücken.
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Ein weiterer Vorschlag sieht vor, daß an den steigungslosen Umlaufbahnen federnde Elemente angeordnet sind, die die Wälzkörper bei entsprechendem Wälzkörperumlauf im Weichenbereich von den Umlaufbahnen in die Wälzkörperbahn drücken, die die Schneckenwindungen bildet. Diese Funktion des federnden Elements tritt nur an der Seite der Schnecke ein, von der die Wälzkörper durch die Wälzbewegung zur anderen Seite der Schnecke weggerollt werden. Für die andere Seite der Schnecke ist vorgesehen, daß die Federkraft der federnden Elemente derart bemessen ist, daß sie vor Wälzkörpern, die von der Wälzkörperbahn in eine der steigungslosen Umlaufbahnen befördert werden, zurückweichen.
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Ändert sich die Drehrichtung der Schnecke, so drehen sich die beschriebenen Funktionen ohne weiteren Zutun um, da die Wälzkörperbewegung durch die von der Schneckendrehung verursachte Rollbewegung dies bewirkt. Für den Eintritt der aus der Wälzkörperbahn kommenden Wälzkörper in die steigungslose Umlaufbahn wird dann die – entsprechend bemessene – Federkraft des federnden Elements durch die Rollbewegung der aus der Schnecke nachrückenden Wälzkörper überwunden.
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Auch bezüglich der federnden Elemente gibt es verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten:
Ein Vorschlag sieht vor, daß die federnden Elemente als Weichenelemente ausgebildet sind, die auf der Schnecke im jeweiligen Weichenbereich der steigungslosen Umlaufbahnen zur Wälzkörperbahn angeordnet sind, um die Wälzkörper in Richtung der die Schneckenwindungen bildende Wälzkörperbahn zu drücken. Auch hier wird bei einem umgekehrten Lauf der Wälzkörper das federnde Element zurückgedrückt, um den Einlauf der Wälzkörper in die steigungslose Umlaufbahn zu ermöglichen.
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Ein weiterer Vorschlag sieht vor, daß die federnden Elemente als federnde Ringe ausgebildet sind, die die Wälzköper an die inneren Flanken der steigungslosen Umlaufbahnen drücken. Dadurch wird deren Weg in die Wälzkörperbahn, welche die Schneckenwindungen bilden, vorgegeben. Auch hier wird bei umgekehrtem Lauf der Wälzkörper der jeweilige federnde Ring im Weichenbereich zurückgedrückt, um den Einlauf der Wälzkörper in die steigungslose Umlaufbahn zu ermöglichen.
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Zur leichteren Aufnahme von Wälzkörpern durch die Öffnungen des Wälzkörperumlaufkanals kann vorgesehen sein, daß am Grund der steigungslosen Umlaufbahnen eine umlaufende Nut vorgesehen ist, in der von den Öffnungen des Wälzkörperumlaufkanals abstehende Aufnahmefinger zur Untergreifung aufzunehmender Wälzkörper laufen.
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Für die Übertragung großer Kräfte, wie dies beispielsweise bei Hubgetrieben der Fall ist, wird vorgeschlagen, daß zur Vergrößerung des Eingriffsbereichs des Schneckenrades in die Schnecke diese eine zum Schneckenrad korrespondierende, im Längsschnitt betrachtet konkav verlaufende Durchmesserreduzierung aufweist. Bei dieser Ausgestaltung ist weiterhin eine Anpassung der Steigung der die Schneckenwindungen bildenden Wälzkörperbahn an die durch die konkav verlaufende Korrespondenz zum Schneckenrad bedingten veränderten Steigungsbedingungen erforderlich. Diese veränderten Steigungsbedingungen führen dazu, daß in dem Bereich der Schnecke mit geringerem Durchmesser die Steigung kleiner ist und mit größerem Durchmesser sich entsprechend vergrößert. Selbstverständlich ist auch hier an den Enden der Wälzkörperbahn ein Übergang in steigungslose Umlaufbahnen vorgesehen.
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Als Wälzkörper werden vorzugsweise Kugeln vorgeschlagen, da bei diesen die Wälzkörperbahnen auf Schnecke und Schneckenrad am einfachsten zu realisieren sind. Trotz der schwierigen Handhabung der Bahngestaltungen bei Tonnen oder Rollen ist dies jedoch eine durchaus lohnenswerte Möglichkeit, weil größere Kräfte möglich sind.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Hubgetriebe, das zur Bewirkung der Hubbewegung mit einem Schneckengetriebe der beschriebenen Art ausgestattet ist. Gerade bei Hubgetrieben hat sich herausgestellt, daß durch den Einsatz erfindungsgemäßer Schneckengetriebe ein wesentlich höherer Wirkungsgrad erzielt werden konnte, wodurch es möglich ist, bei derselben Hubleistung eine geringere Antriebsenergie einzusetzen. Der größte Vorteil gegenüber dem Einsatz von herkömmlichen Schneckengetrieben als Hubgetriebe besteht jedoch darin, daß bei den herkömmlichen Schneckengetrieben mir eine Einschaltdauer von 25 bis 30% möglich ist und die restliche Zeit ein Stillstand notwendig wurde, damit die Reibungswärme abgeführt werden kann. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Schneckengetriebe ist es möglich bei derartigen Hubgetrieben eine Einschaltzeit von 100% zu erreichen, es ist also keinerlei Stillstandszeit zur Wärmeabfuhr mehr erforderlich.
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Die vorbeschriebenen Ausgestaltungen, insbesondere die Maßnahmen, um den Auslauf der Wälzkörper aus den Umlaufbahnen in die Wälzkörperbahn der Schneckenwindungen zu gewährleisten, sind lediglich beispielhaft, weitere Lösungen, die diesem Zweck dienen, sind möglich. Erfindungswesentlich ist jedoch, daß durch die steigungslosen Umlaufbahnen am Ende der Wälzkörperbahn, die die Schneckenwindungen bildet, die Möglichkeit geschaffen wird, daß dort Wälzkörper von einem Wälzkörperumlaufkanal aufgenommen oder von diesem an die Schnecke abgegeben werden können, daß also das Problem der ständigen Ortsveränderung der Windungen einer sich drehenden Schnecke gegenüber einem festen Punkt überwunden werden konnte.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen
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1 eine perspektivische Darstellung des Schneckengetriebes, teilweise aufgeschnitten,
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2 eine Ansicht in Richtung der Stirnfläche des Schneckenrades,
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3 eine Draufsicht auf die Schnecke von der Position des (nicht dargestellten) Schneckenrades,
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4 einen Schnitt A-A der 2,
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5 einen Schnitt B-B der 2,
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6 eine alternative Ausgestaltung einer Schnecke,
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7 ein Weichenelement zur Lenkung des Wälzkörperlaufs,
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8 einen federnden Ring zur Lenkung des Wälzkörperlaufs,
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9 eine Öffnung des Wälzkörperkanals mit Aufnahmefinger,
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10 einen Schnitt C-C durch 9, vergrößert und
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11 ein Ausführungsbeispiel mit verschiedenen Weiterbildungen.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Schneckengetriebes 1, teilweise aufgeschnitten. Das Schneckengetriebe 1 besteht aus einer Schnecke 2 und einem Schneckenrad 3, wobei nicht dargestellte Wälzkörper 4 der Kraftübertragung zwischen Schnecke 2 und Schneckenrad 3 dienen. Die Wälzkörper 4 laufen beim Schneckenrad 3 in Wälzkörperbahnen 6', die die Funktion der Schneckenradzähne 6 übernehmen. Bei der Schnecke 2 laufen die Wälzkörper 4 in einer von einem Ende zum anderen durchgehenden Wälzkörperbahn 5', die die Schneckenwindungen 5 bildet.
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Bei dieser und den folgenden Darstellungen laufen die nicht oder nur in symbolischer Weise einzeln dargestellten Wälzköper 4 in dichter Folge in den Wälzkörperbahnen 5', 6', 10, 10', so daß eine Vielzahl von Wälzkörpern 4 die Kraft übertragen. Dabei sind auch mehrere Wälzkörperbahnen 6' des Schneckenrades 3, die die Funktion der Schneckenradzähne 6 übernehmen, über die Wälzkörper 4 mit der Wälzkörperbahn 5' der Schnecke 2 in Eingriff, wobei sie mehrere Schneckenwindungen 5 für die Kraftübertragung nutzen.
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An den äußeren Enden der durchgehenden Wälzkörperbahn 5' geht diese in steigungslose Umlaufbahnen 10, 10' über (siehe 3). Sichtbar ist in 1 nur eine steigungslose Umlaufbahn 10. Die steigungslosen Umlaufbahnen 10, 10' sind durch einen Wälzkörperumlaufkanal 7 miteinander verbunden, der dazu dient, die Wälzkörper 4, welche bei einer Drehung der Schnecke 2 in der Wälzkörperbahn 5' in einer Richtung rollen, von einem Ende der Schnecke 2 zum anderen Ende der Schnecke 2 zurückzubefördern. Dazu ist der Wälzkörperumlaufkanal 7 mittels zweier Öffnungen 11, 11' derart an den steigungslosen Umlaufbahnen 10, 10' angeordnet, daß der Wälzkörperumlaufkanal 7 Wälzkörper 4 von einer der steigungslosen Umlaufbahnen 10 oder 10' aufnimmt und an die andere Umlaufbahn 10' oder 10 überbringt. Dies ermöglicht, daß das Schneckengetriebe 1 unendlich lange in eine Richtung betrieben werden kann. Nach außen werden die Wälzkörper 4 durch eine Hübe 8 in den Wälzkörperbahnen 5', 10 und 10' gehalten. Die Hülle 8 ist bei der geschnittenen Fläche 18 teilweise abgeschnitten, um die steigungslose Umlaufbahn 10 mit der Öffnung 11 des Wälzkörperumlaufkanals 7 sichtbar zu machen.
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Das Schneckengetriebe 1 kann dabei in zwei Drehrichtungen 12 oder 12' bewegt werden, je nach dem werden die Wälzkörper 4 durch den Wälzkörperumlaufkanal 7 von einer steigungslosen Umlaufbahn 10 zur anderen steigungslosen Umlaufbahn 10' oder umgekehrt befördert. Dieser Wälzkörperumlauf ist durch den Doppelpfeil 13, 13' auf dem Wälzkörperumlaufkanal 7 angedeutet.
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2 zeigt eine Ansicht des Schneckengetriebes 1 in Richtung der Stirnfläche des Schneckenrades 3. Unterhalb dieses Schneckenrades 3 befindet sich die Hülle 8, welche die Schnecke 2 mit ihren Wälzkörperbahnen 5', 10 und 10' umgibt. Die Hülle 8 weist eine Aussparung 17 für den Eingriff des Schneckenrades 3 in die Schnecke 2 auf. Dargestellt ist noch der Wälzkörperumlaufkanal 7, der an seinen beiden Enden in die Hülle 8 hineinführt, um die steigungslosen Umlaufbahnen 10 und 10' für die Wälzkörperrückführung zu verbinden.
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3 zeigt eine Draufsicht auf die Schnecke 2 aus der Position des Schneckenrades 3, das hier nicht dargestellt ist. Die Hülle 8 wurde an den schraffierten Flächen 18 abgeschnitten, um die Schnecke 2 im gesamten freizulegen. Dadurch ist deutlich zu sehen, wie die Wälzkörperbahn 5' die Schneckenwindungen 5 bildet, und an ihren Enden in die steigungslosen Umlaufbahnen 10 und 10' übergeht. Dort befinden sich die Öffnungen 11 und 11' des Wälzkörperumlaufkanals 7, um Wälzkörper 4 aus diesen aufzunehmen oder an diese abzugeben. Dabei sind die Wälzkörperbahn 5' und die steigungslosen Umlaufbahnen 10 und 10' mit Wälzkörpern 4 gefüllt, symbolisch wurde hier lediglich ein Wälzkörper 4 eingezeichnet. Je nach Drehrichtung der Schnecke 2 nimmt eine Öffnung 11 des Wälzkörperumlaufkanals 7 Wälzkörper 4 aus der steigungslosen Umlaufbahn 10 auf und die andere Öffnung 11' des Wälzkörperumlaufkanals 7 gibt Wälzkörper an die andere steigungslose Umlaufbahn 10 ab oder umgekehrt.
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4 zeigt einen Schnitt A-A durch die 2. Durch die symbolische Einzeichnung eines Wälzkörpers 4 sieht man, wie dieser Wälzkörper zwischen den die Schneckenradzähne 6 bildenden Wälzkörperbahnen 6' und der die Schneckenwindungen 5 bildenden Wälzkörperbahn 5' läuft, wobei die Wälzkörper 4 dann, wenn sie aus den Wälzkörperbahnen 6' des Schneckenrades 3 austreten, von der Hülle 8 gehalten werden, um wieder in die nächste Wälzkörperbahn 6' des Schneckenrades 3 – die dem nächsten Schneckenradzahn 6 entspricht – einzutreten. Dabei machen die Wälzkörper 4 so viele Umrundungen, wie es „Zahneingriffe” in die die Schneckenradzähne 6 bildenden Wälzkörperbahnen 6' gibt. Danach laufen die Wälzkörper 4 in eine der steigungslosen Umlaufbahnen 10, 10' ein. Ein Schnitt durch eine derartige steigungslose Umlaufbahn 10 ist in 5 dargestellt.
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5 zeigt einen Schnitt B-B durch die 2, wobei der Schnitt durch eine steigungslose Umlaufbahn 10 geführt ist. Dabei ist zu sehen, wie der Wälzkörperumlaufkanal 7 in diese steigungslose Umlaufbahn 10 eingreift, um Wälzkörper 4 durch eine Öffnung 11 aufzunehmen oder abzugeben, wie dies durch den Doppelpfeil, der den Wälzkörperumlauf 13, 13' zeigt, dargestellt ist. Entsprechend dem Wälzkörperumlauf 13, 13' ist die durch den Doppelpfeil 12, 12' dargestellte Drehrichtung des Schneckengetriebes 1.
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6 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Schnecke 2. Diese weist aus der Seitenansicht gesehen eine konkav verlaufende Durchmesserreduzierung 16 auf, wodurch der Eingriffsbereich 9 des Schneckenrades 3 vergrößert wird, wie dies mit dem vergrößerten Eingriffsbereich 9 + 9' eingezeichnet ist. (Zum Vergleich ist ein Eingriffsbereich 9 einer geraden Schnecke 2 eingezeichnet.) Die konkav verlaufende Durchmesserreduzierung 16 führt dazu, daß weit mehr Wälzkörperbahnen 6' des Schneckenrades 3 mit der Wälzkörperbahn 5' der Schnecke 2 über Wälzkörper 4 in Eingriff gebracht werden – entsprechend einem Zusammenwirken von weit mehr Schneckenradzähnen mit einer Schnecke bei einem herkömmlichen Schneckengetriebe. Beim Erfindungsgegenstand können auf diese Weise weit mehr Wälzkörper 4 für die Kraftübertragung eingesetzt werden, so daß auch sehr hohe Kräfte übertragen werden können.
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Aus dem Zusammenwirken der Wälzkörperbahn 5', die die Schneckenwindungen 5 bildet, mit den Wälzkörperbahnen 6', welche die Funktion der Schneckenradzähne 6 des Schneckenrades 3 haben, ergibt sich durch die konkav verlaufenden Durchmesserreduzierung 16 eine andere Steigung der Wälzkörperbahn 5' – im Vergleich zu einer Schnecke 2 ohne Durchmesserreduzierung mit gleicher Steigung –, die entsprechend anzupassen ist. Es handelt sich dabei um eine im mittleren Bereich engere und nach außen etwas weitere Steigung. Auch hier läuft die Wälzkörperbahn 5' in Weichenbereichen 15 in steigungslose Umlaufbahnen 10, 10' aus.
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Bei einem Schneckengetriebe 1 ist es völlig unproblematisch, daß die Wälzkörper 4, welche aus der Wälzkörperbahn 5' in eine steigungslose Umlaufbahn 10 oder 10' auslaufen, diesen Weg im Weichenbereich 15 finden, da dies ohnehin ihre Bewegungsrichtung ist. Umgekehrt ist auf der gegenüberliegenden Seite der Auslauf von Wälzkörpern 4 aus einer steigungslosen Umlaufbahn 10' oder 10 in die Wälzkörperbahn 5', die die Schneckenwindungen 5 bildet, nur dadurch möglich, daß durch nachrückende Wälzkörper 4, die über den Wälzkörperumlaufkanal 7 der steigungslosen Umlaufbahn 10 oder 10' zugeführt werden, das seitliche Ausweichen im Weichenbereich 15 erfolgt. Um dies jedoch sicher zu gewährleisten und einen reibungslosen Wälzkörperlauf zu erzielen, wurden bereits oben Hilfsmaßnahmen vorgeschlagen, von denen im folgenden zwei zeichnerisch dargestellt sind:
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7 zeigt ein als federndes Element 14 ausgebildetes Weichenelement 14', das im Weichenbereich 15 einer Schnecke 2 angeordnet ist. Dieses Weichenelement 14 ist ein längliches, durch Federn 19 an der äußeren Begrenzung einer steigungslosen Umlaufbahn 10 gelagertes Element, das durch die Federkraft Wälzkörper 4 aus der steigungslosen Umlaufbahn 10 in diesem Weichenbereich 15 in die Wälzkörperbahn 5' drückt. Zuvor wurden die Wälzkörper 4 über die Wälzkörperumlaufbahn 7 und die Öffnung 11 der steigungslosen Umlaufbahn 10 zugeführt, wie dies symbolisch eingezeichnet ist. Die gezeichnete Krümmung des Wälzkörperumlaufkanals 7 muß man sich allerdings aus der Zeichenebene herausführend vorstellen. Wenn sich das Ende des Wälzkörperumlaufkanals 7 durch die Drehung der Schnecke 2 an dem Weichenelement 14' vorbeibewegt, weicht das Weichenelement 14' durch die Federn 19 aus.
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Auch bei dieser Darstellung ist mittels des Doppelpfeils 12, 12' gezeigt, daß zwei unterschiedliche Drehrichtungen möglich sind und dadurch der Wälzkörperumlauf ebenfalls entsprechend des Doppelpfeils 13, 13' in die eine oder andere Richtung erfolgen kann.
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8 zeigt dieselbe Funktion, die durch ein federndes Element 14 erzielt wird, das als federnder Ring 14'' ausgebildet ist. Dieser kann sowohl an der Schnecke 2 als auch – wie gezeichnet – außerhalb der Schnecke 2 feststehend angeordnet sein und beaufschlagt mittels am Umfang des Rings 14'' verteilt angeordneter Federn 19 die Wälzkörper 4 derart mit einer Kraft, daß diese an der inneren Flanke der steigungslosen Umlaufbahn 10 laufen und so bei einem entsprechenden Wälzkörperumlauf 13, 13' von der steigungslosen Umlaufbahn 10 in die Wälzkörperbahn 5' eintreten können. Der Wälzkörperumlaufkanal 7 mit seiner Öffnung 11 ist hier nicht eingezeichnet, er kann durch eine Aussparung des federnden Rings 14'' hindurchgeführt werden, da dieser sich bei der dargestellten Anordnung nicht dreht, da er außerhalb der Schnecke 2 gelagert ist. Laufen hier umgekehrt die Wälzkörper 4 aus der Wälzkörperbahn 5' in die steigungslose Umlaufbahn 10' (oder 10, wenn die Drehrichtung 12, 12' geändert wird) ein, so haben die nachrückenden Wälzkörper 4 durch das Abrollen zwischen der Schnecke 2 und denn Schneckenrad 3 genügend Schub, um den federnden Ring 14'' im Weichenbereich 15 zurückzudrücken und auf diese Weise in die steigungslose Umlaufbahn 10 oder 10' hineinzugelangen.
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Die beiden letzten Darstellungen sind lediglich beispielhaft, da man durchaus andere Möglichkeiten auffinden kann, den Einlauf der Wälzkörper 4 von einer steigungslosen Umlaufbahn 10 oder 10' in die Wälzkörperbahn 5' zu fördern, um eine reibungslose Zirkulation der Wälzkörper 4 zu erzielen.
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9 zeigt eine Öffnung 11 oder 11' des Wälzkörperumlaufkanals 7, die mit einem Aufnahmefinger 21 ausgestattet ist, um Wälzkörper 4 aus einer steigungslosen Umlaufbahn 10 oder 10' aufzunehmen. Die Öffnungen 11, 11' des Wälzkörperumlaufkanals 7 sind derart an den steigungslosen Umlaufbahnen 10 und 10' angeordnet, daß Wälzkörper 4 entweder den steigungslosen Umlaufbahnen 10, 10' zugeführt oder diesen entnommen werden können. Für eine bessere Entnahme der Wälzkörper 4 dienen Aufnahmefinder 21, die an den Enden des Wälzkörperumlaufkanals 7, also an dessen Öffnungen 11 und 11' angeordnet sind. Diese Aufnahmefinger 21 laufen bei einer Drehung der Schnecke 2 in umlaufenden Nuten 20, welche sich am Grund der steigungslosen Umlaufbahnen 10, 10' befinden, wobei die Aufnahmefinger 21 und die umlaufenden Nuten 20 derart bemessen sind, daß die Wälzkörper 4 ohne eine Stufe überwinden zu müssen auf die Aufnahmefinger 21 gleiten können.
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Die 10 zeigt einen Schnitt C-C durch die 9, wobei zu sehen ist, wie der Aufnahmefinger 21 in der umlaufenden Nut 20 derart liegt, daß der Aufnahmefinger 21 die noch in der steigungslosen Umlaufbahn 10 oder 10' befindlichen Wälzkörper 4 untergreift und so in die Öffnung 11 oder 11' des Wälzkörperumlaufkanals 7 einleitet.
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11 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem verschiedene Weiterbildungen der Erfindung kombiniert sind. Hier ist die Schnecke 2 entsprechend der Darstellung in 6 und Beschreibung zur 6 mit einer konkav verlaufenden Durchmesserreduzierung 16 versehen. Entsprechend der konkav verlaufenden Durchmesserreduzierung 16 weist die Hülle 8 eine dazu korrespondierende konvexe Ausgestaltung auf, um die nicht im Eingriff mit dem Schneckenrad 3 befindlichen Wälzkörper 4 in den Wälzkörperbahnen 5', 10 und 10' der Schnecke 2 zu halten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist allerdings symbolisch nur ein Wälzkörper 4 eingezeichnet.
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Weiterhin weisen die steigungslosen Umlaufbahnen 10, 10' umlaufende Nuten 20 auf, die entsprechend der Darstellung und Beschreibung gemäß 9 und 10 dazu dienen, daß die Aufnahmefinger 21 die Wälzkörper 4 besser aufnehmen und den Öffnungen 11 oder 11' des Wälzkörperumlaufkanals 7 zuführen können.
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Als weitere Ausgestaltung sind im Bereich der äußeren Flanken der steigungslosen Umlaufbahnen 10 und 10' für einen besseren Übertritt der Wälzkörper 4 von den steigungslosen Umlaufbahnen 10, 10' in die Wälzkörperbahn 5', die die Schneckenwindungen 5 bildet, federnde Elemente 14 angeordnet. Diese sind hier als federnde Ringe 14'' ausgebildet, wie sie in 8 dargestellt und in der Beschreibung dazu beschrieben sind. Die Federn sind hier nicht dargestellt.
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Wie in der Zeichnung zu sehen ist, kann dabei durch die konkav verlaufende Durchmesserreduzierung 16 der Schnecke 2 erreicht werden, daß wesentlich mehr (nicht eingezeichnete) Wälzkörper 4 im Eingriff sind, wodurch wesentlich höhere Kräfte übertragen werden können.
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Dies ist selbstverständlich nur eine beispielhafte Kombination von Weiterbildungen der Erfindung. Die verschiedenen Weiterbildungsvorschläge lassen sich in beliebiger Weise miteinander kombinieren.
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Bei allen Darstellungen wurden als Wälzkörper 4 Kugeln dargestellt, dies ist ebenfalls nur beispielhaft, als Wälzkörper 4 könnten auch Rollen oder Tonnen eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schneckengetriebe
- 2
- Schnecke
- 3
- Schneckenrad
- 4
- Wälzkörper
- 5
- Schneckenwindungen
- 5'
- Wälzkörperbahn
- 6
- Schneckenradzähne
- 6'
- Wälzkörperbahnen
- 7
- Wälzkörperumlaufkanal
- 8
- Hülle
- 9
- Eingriffsbereich des Schneckenrads
- 9'
- vergrößerter Eingriffsbereich
- 10, 10'
- steigungslose Umlaufbahnen
- 11, 11'
- Öffnungen des Wälzkörperumlaufkanals
- 12, 12'
- Doppelpfeil: Drehrichtungen des Schneckengetriebes
- 13, 13'
- Doppelpfeil: Wälzkörperumlauf
- 14
- federndes Element
- 14'
- Weichenelement
- 14''
- federnder Ring
- 15
- Weichenbereich
- 16
- konkav verlaufende Durchmesserreduzierung
- 17
- Aussparung der Hülle für den Eingriff des Schneckenrades
- 18
- abgeschnittener Teil der Hülle
- 19
- Federn
- 20
- umlaufende Nut
- 21
- Aufnahmefinger
