DE102014205146A1

DE102014205146A1 - Spur gear for a worm gear, gear drive device with a spur gear and method for mounting a gear drive device

Info

Publication number: DE102014205146A1
Application number: DE102014205146.0A
Authority: DE
Inventors: Matthias Koerwer; Andreas Wehrle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-09-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stirnrad (10) für ein Schneckengetriebe (30), mit an einer Umfangsfläche (102) angeordneten Zähnen (11, 103), die eine Verzahnung (105) ausbilden, die dazu ausgebildet ist, mit einer Gegenverzahnung (16) einer Schneckenwelle (18) zu kämmen, wobei der Zahnkopfdurchmesser (DKopf) und der Zahnfußdurchmesser (DFuß) der Zähne (103) der Verzahnung (105), ausgehend von einer Mittelebene (106) in Richtung einer Stirnseite (107) zumindest bereichsweise zunimmt. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Zahnkopfdurchmesser (DKopf) und der Zahnfußdurchmesser (DFuß) im Bereich der Stirnseite (107) an wenigstens einem Zahn (11), vorzugsweise an mehreren, unmittelbar in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Zähnen (103), im Vergleich zu den anderen Zähnen (103) reduziert ist.The invention relates to a spur gear (10) for a worm gear (30), having teeth (11, 103) arranged on a peripheral surface (102) and forming a toothing (105) which is designed with a counter toothing (16) To mesh worm shaft (18), wherein the Zahnkopfdurchmesser (DKopf) and the Zahnfußdurchmesser (DFuß) of the teeth (103) of the toothing (105), starting from a central plane (106) in the direction of an end face (107) at least partially increases. According to the invention, it is provided that the tooth tip diameter (DKopf) and the Zahnfußdurchmesser (DFuß) in the region of the end face (107) on at least one tooth (11), preferably at several, directly circumferentially successive teeth (103), compared to the other Teeth (103) is reduced.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Stirnrad für ein Schneckengetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Getriebe-Antriebseinrichtung, insbesondere als Bestandteil eines Komfortantriebs eines Kraftfahrzeugs, unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Stirnrads, sowie ein Verfahren zur Montage einer derartigen Getriebe-Antriebseinrichtung. The invention relates to a spur gear for a worm gear according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a transmission drive device, in particular as part of a comfort drive of a motor vehicle, using a spur gear according to the invention, and a method for assembling such a transmission drive device.

Ein Stirnrad für ein Schneckengetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der EP 1 348 085 B1 der Anmelderin bekannt. Ein derartiges Stirnrad zeichnet sich dadurch aus, dass der Zahnkopf- und der Zahnfußdurchmesser des Stirnrads im Verzahnungsbereich, ausgehend von einem zu einer Stirnseite beabstandeten Bereich, in Richtung zur Stirnseite hin zunimmt. Insbesondere weist der Zahnkopf- und der Zahnfußdurchmesser der Verzahnung im Bereich der Stirnseite des Stirnrads jeweils seinen größten Durchmesser auf. Eine typische Verzahnungsform, die eine derartige Ausbildung aufweist, stellt eine Globoidverzahnung dar. Derartige Verzahnungen haben im Vergleich zu Gerad- bzw. Schrägverzahnungen den Vorteil, dass diese beim Kämmen mit einer Gegenverzahnung einer Schneckenwelle in einem größeren Bereich der Verzahnung des Stirnrads mit der Gegenverzahnung der Schneckenwelle in Eingriff sind, so dass die mechanische Belastung der Verzahnung des Stirnrads gegenüber der Verwendung beispielsweise einer Gerad- oder Schrägverzahnung reduziert ist. Insbesondere bei der Verwendung von aus Kunststoff bestehenden Stirnrädern, wie sie beispielsweise in Komfortantrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, lassen sich dadurch unter Beachtung der Festigkeitsgrenzen des Materials des Stirnrads erhöhte Drehmomente bzw. Lasten übertragen. Aufgrund der besonderen geometrischen Ausbildung des Stirnrads im Verzahnungsbereich ist bei der Montage einer Getriebe-Antriebseinrichtung mit einem Stirnrad gemäß dem Stand der Technik eine bestimmte Reihenfolge einzuhalten. Hintergrund dafür ist, dass bei im Bereich eines Getriebegehäuses montierter Schneckenwelle ein axiales Fügen des Stirnrads in Richtung der Schneckenwelle in einer senkrecht zur Achse der Schneckenwelle angeordneten Richtung nicht möglich ist. Dies rührt daher, dass die aus dem Stand der Technik bekannte Verzahnungsgeometrie eine Art Hinterschnitt für die Gegenverzahnung der Schneckenwelle ausbildet. Dadurch kollidiert beim axialen Fügen die Verzahnung des Stirnrads mit der Gegenverzahnung der Schneckenwelle, so dass es nicht möglich ist, das Stirnrad bis in seine Endposition in Bezug zur Schneckenwelle zu bewegen. In der Praxis findet die Montage einer Getriebe-Antriebseinheit unter Verwendung eines Stirnrads nach dem Stand der Technik daher dadurch statt, dass zunächst das Stirnrad in dem Getriebegehäuse in seiner axialen Endposition angeordnet wird, und dass anschließend die Schneckenwelle in den Bereich des Getriebegehäuses eingeführt wird und beim Kontakt des dem Stirnrad zugewandten Endbereichs der Schneckenwelle das Stirnrad beispielsweise gedreht wird (bei gleichzeitigem weiterem axialen Vorschieben der Schneckenwelle), so dass die Schneckenwelle in den Bereich der Verzahnung des Stirnrads eingefädelt wird. Ein derartiges, in der Praxis manuell durch einen Bediener ausführbares Einfädeln ist aufwändig und daher kostenintensiv. A spur gear for a worm gear according to the preamble of claim 1 is known from EP 1 348 085 B1 the applicant known. Such a spur gear is characterized in that the tooth tip and the Zahnfußdurchmesser of the spur gear in the toothed region, starting from a spaced-apart to an end face area, increases toward the front side. In particular, the tooth head and the Zahnfußdurchmesser of the toothing in the region of the end face of the spur gear in each case has its largest diameter. A typical gearing form having such a design, represents a globoid gearing. Compared to straight or helical gearing such gearing have the advantage that this when combing with a counter toothing of a worm shaft in a larger region of the toothing of the spur gear with the counter toothing Worm shaft are engaged, so that the mechanical load of the toothing of the spur gear is reduced compared to the use of, for example, a straight or helical gearing. In particular, in the use of existing plastic spur gears, as used for example in comfort drives of motor vehicles, thereby allowing increased torques or loads can be transferred taking into account the strength limits of the material of the spur gear. Due to the special geometric design of the spur gear in the toothed area a certain sequence is to be observed when mounting a transmission drive device with a spur gear according to the prior art. The background to this is that, in the case of a worm shaft mounted in the region of a gear housing, axial joining of the spur gear in the direction of the worm shaft in a direction perpendicular to the axis of the worm shaft is not possible. This is due to the fact that the tooth geometry known from the prior art forms a kind of undercut for the counter toothing of the worm shaft. As a result, during axial joining the toothing of the spur gear collides with the counter toothing of the worm shaft, so that it is not possible to move the spur gear to its end position with respect to the worm shaft. In practice, the assembly of a gear drive unit using a spur gear according to the prior art therefore takes place in that first the spur gear is disposed in the gear housing in its axial end position, and that subsequently the worm shaft is inserted into the region of the gear housing and upon contact of the spur gear facing the end portion of the worm shaft, the spur gear is rotated, for example (with simultaneous further axial advancement of the worm shaft), so that the worm shaft is threaded into the region of the toothing of the spur gear. Such, in practice manually by an operator executable threading is complex and therefore costly.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Stirnrad für ein Schneckengetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dieses dazu geeignet ist, in Verbindung mit einer Getriebe-Antriebseinrichtung eine vereinfachte Montage der Getriebe-Antriebseinrichtung zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Stirnrad für ein Schneckengetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Zahnkopfdurchmesser und der Zahnfußdurchmesser im Bereich einer Stirnseite des Stirnrads zur Ausbildung eines Einführbereichs an wenigstens einem Zahn, vorzugsweise an mehreren, in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinanderfolgenden Zähnen, im Vergleich zu den Zähnen an derselben Stelle außerhalb des Einführbereichs reduziert ist. Eine derartige speziell ausgebildete Geometrie der Verzahnung des Stirnrads an wenigstens einem Zahn ermöglicht es, beim Fügen der Verzahnung des Stirnrads mit einer Gegenverzahnung einer Schneckenwelle bei ortsfest angeordneter Schneckenwelle das Stirnrad in einer senkrecht zur Achse der Schnecke verlaufenden Richtung in seine axiale Endposition zu positionieren. Bildlich gesprochen wird im Bereich der Stirnseite der Verzahnung in dem Einführbereich, in dem das Stirnrad bei der Montage in Wirkverbindung mit der Gegenverzahnung der Schneckenwelle gelangt, eine Ausnehmung ausgebildet, so dass ein axiales Bewegen der Verzahnung des Stirnrads über den Bereich der Ausnehmung hinaus bis seine Endposition ermöglicht wird. Based on the illustrated prior art, the present invention seeks to further develop a spur gear for a worm gear according to the preamble of claim 1 such that this is adapted to allow in conjunction with a transmission drive means a simplified assembly of the transmission drive means , This object is achieved in a spur gear for a worm gear according to the preamble of claim 1, characterized in that the tooth tip diameter and the Zahnfußdurchmesser in the region of an end face of the spur gear to form an insertion at least one tooth, preferably at a plurality of circumferentially immediately consecutive teeth, is reduced compared to the teeth at the same point outside the lead-in area. Such a specially trained geometry of the toothing of the spur gear on at least one tooth makes it possible to position the spur gear in a direction perpendicular to the axis of the worm in its axial end position when joining the teeth of the spur gear with a counter toothing of a worm shaft with fixedly arranged worm shaft. Figuratively speaking, a recess is formed in the region of the end face of the toothing in the insertion region, in which the spur gear comes into operative connection with the counter toothing of the worm shaft during assembly, so that an axial movement of the toothing of the spur gear beyond the region of the recess out to its End position is enabled.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Stirnrads für ein Schneckengetriebe sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Advantageous developments of the spur gear according to the invention for a worm gear are listed in the dependent claims.

Um einerseits einen reibungslosen Montageprozess des Stirnrads in der Getriebe-Antriebseinrichtung zu ermöglichen, und andererseits die Festigkeit der Verzahnung möglichst wenig herabzusetzen, wird vorgeschlagen, dass der Zahnkopfdurchmesser und der Zahnfußdurchmesser bei Vorhandensein mehrerer Zähne im Einführbereich an den Zähnen des Einführbereichs unterschiedlich reduziert ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass es nicht erforderlich ist, alle Zähne des Einführbereichs mit dem gleichen, reduzierten Zahnkopf- bzw. Zahnfußdurchmesser auszubilden. Vielmehr kann die Reduzierung bei den Zähnen des Einführbereichs unterschiedlich groß ausfallen. On the one hand to enable a smooth assembly process of the spur gear in the transmission drive device, and on the other hand, the strength of the toothing minimize as little as possible, it is proposed that the tooth tip diameter and the Zahnfußdurchmesser in the presence of several teeth in the insertion area on the teeth of the lead-in area is reduced differently. In other words, this means that it is not necessary to form all the teeth of the insertion region with the same, reduced tooth root diameter. Rather, the reduction in the teeth of the insertion can vary in size.

In Weiterbildung dieses Gedankens wird vorgeschlagen, dass lediglich an wenigstens einem Zahn des Einführbereichs der Zahnkopfdurchmesser und der Zahnfußdurchmesser bis auf einen Wert reduziert ist, der dem minimalen Zahnkopfdurchmesser und dem minimalen Zahnfußdurchmesser der Verzahnung der Zähne außerhalb des Einführbereichs entspricht. Dadurch wird es ermöglicht, dass die maximale Schwächung der Zähne des Einführbereichs auf möglichst wenige Zähne beschränkt wird. In a further development of this idea, it is proposed that the tooth head diameter and the tooth root diameter are reduced only to at least one tooth of the insertion region to a value which corresponds to the minimum tooth tip diameter and the minimum tooth root diameter of the teeth of the teeth outside the insertion region. This makes it possible that the maximum weakening of the teeth of the insertion area is limited to as few teeth.

In herstellungstechnisch optimierter Weiterbildung kann es vorgesehen sein, dass der Zahnkopfdurchmesser und der Zahnfußdurchmesser des wenigstens einen Zahns des Einführbereichs jeweils einen konstanten Wert aufweist, der dem minimalen Zahnkopfdurchmesser und dem minimalen Zahnfußdurchmesser der Verzahnung der Zähne außerhalb des Einführbereichs im Bereich einer Mittelebene entspricht. Eine derartige Ausbildung des Stirnrads lässt sich herstellungstechnisch durch eine entsprechende Ausgestaltung des Werkzeugs zum Herstellen des Stirnrads sehr einfach verwirklichen. Alternativ, wenn kein spezielles Werkzeug verwendet werden soll, lässt sich eine derartige Geometrie mittels spanend arbeitender Werkzeugmaschinen besonders einfach umsetzen. In manufacturing-optimized training, it may be provided that the tooth tip diameter and the Zahnfußdurchmesser the at least one tooth of the insertion has a constant value corresponding to the minimum tooth tip diameter and the minimum Zahnfußdurchmesser the teeth of the teeth outside of the insertion in the region of a median plane. Such a design of the spur gear can be realized in terms of manufacture by a corresponding embodiment of the tool for producing the spur gear very easy. Alternatively, if no special tool is to be used, such a geometry can be implemented particularly easily by means of cutting machine tools.

Der Montageprozess des Stirnrads an der Schneckenwelle lässt sich vereinfachen bzw. sicherer gestalten, wenn der wenigstens eine Zahn des Einführbereichs im Bereich der Stirnfläche wenigstens eine Einführfase aufweist. Durch die wenigstens eine Einführfase erfolgt beim in Kontakt bringen der Verzahnung des Stirnrads mit der Gegenverzahnung der Schneckenwelle ein Zentrieren der Winkelstellung(en) des Stirnrads bzw. der Schneckenwelle. The assembly process of the spur gear on the worm shaft can be simplified or made safer if the at least one tooth of the insertion region in the region of the end face has at least one introduction chamfer. Due to the at least one introduction chamfer, when the toothing of the spur gear is brought into contact with the counter toothing of the worm shaft, centering of the angular position (s) of the spur gear or of the worm shaft takes place.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Verzahnung an dem Stirnrad als Globoidverzahnung oder aber als Halbgloboidverzahnung in Kombination mit einer Schrägverzahnung ausgebildet ist. Derartige Verzahnungen ermöglichen einen besonders großen Bereich zwischen der Verzahnung des Stirnrads und der Gegenverzahnung der Schneckenwelle, an denen diese unmittelbar aneinander anliegen. Dadurch wird insbesondere die mechanische Belastung der Verzahnung des Stirnrads reduziert bzw. optimiert. It is particularly preferred if the toothing on the spur gear is designed as a globoid toothing or else as a semi-circular tooth toothing in combination with a helical toothing. Such teeth allow a particularly large area between the toothing of the spur gear and the counter-toothing of the worm shaft, where they rest directly against each other. As a result, in particular the mechanical load of the toothing of the spur gear is reduced or optimized.

Darüber hinaus ist es mit Blick auf eine einfache und preiswerte Herstellung besonders vorteilhaft, wenn das Stirnrad als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Geometrie weist das Stirnrad genügend Festigkeitsreserven auf, um in Getriebe-Antriebseinrichtungen relativ hohe Drehmomente übertragen zu können. Moreover, it is particularly advantageous in view of a simple and inexpensive production, when the spur gear is designed as a plastic injection molded part. Due to the geometry according to the invention, the spur gear has sufficient strength reserves in order to be able to transmit relatively high torques in transmission drive devices.

Die Erfindung umfasst auch eine Getriebe-Antriebseinrichtung, insbesondere als Bestandteil eines Komfortantriebs eines Kraftfahrzeugs, mit einem eine Schneckenwelle mit einer Gegenverzahnung aufweisenden Antriebsmotor und einem Getriebegehäuse, in dem ein erfindungsgemäßes Stirnrad in einer Drehachse drehbar gelagert ist, wobei die Drehachse der Schneckenwelle und die Drehachse des Stirnrads senkrecht zueinander angeordnet sind. The invention also encompasses a transmission drive device, in particular as part of a comfort drive of a motor vehicle, with a drive motor having a worm shaft with counter teeth and a gear housing in which a spur gear according to the invention is rotatably mounted in a rotation axis, the axis of rotation of the worm shaft and the axis of rotation of the spur gear are arranged perpendicular to each other.

In konstruktiver Weiterbildung der Getriebeantriebseinrichtung, die eine besonders einfache Montage des Stirnrads bei bereits monierter Schneckenwelle ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass das Stirnrad innerhalb des Getriebegehäuses auf einer Achse gelagert ist, die von einem Boden des Getriebegehäuses ausgeht, und dass die Stirnseite des Stirnrads mit dem Einführbereich in Richtung zum Bodenbereich des Getriebegehäuses angeordnet ist. In a constructive development of the gear drive device, which allows a particularly simple installation of the spur gear in already complained worm shaft, it is proposed that the spur gear is mounted within the gear housing on an axis which extends from a bottom of the gear housing, and that the end face of the spur gear with the Insertion region is arranged in the direction of the bottom portion of the transmission housing.

Eine weitere, besonders bevorzugte konstruktive Ausgestaltung der Getriebe-Antriebseinrichtung sieht vor, dass der Antriebsmotor als reversierbarer Antriebsmotor ausgebildet ist, dass das Stirnrad eine Winkelstellung aufweist, die einer Ausgangsstellung eines mit dem Stirnrad zumindest mittelbar verstellbaren Elements entspricht, aus der das Element durch Drehung des Stirnrads in unterschiedliche Richtungen in unterschiedliche Richtungen beweglich ist, und dass in der Winkelstellung des Stirnrads der wenigstens eine, in seinem Zahnkopfdurchmesser und Zahnfußdurchmesser reduzierte Zahn zumindest annähernd um 180° zur Gegenverzahnung der Schneckenwelle gedreht angeordnet ist. Eine derartige Anordnung des Stirnrads zur Schneckenwelle hat insbesondere den Vorteil, dass bei relativ geringen Drehungen des Stirnrads um seine Drehachse deren Verzahnung mit dem Einführbereich nicht in den Bereich der Gegenverzahnung der Schneckenwelle gerät. Dadurch wird auch der wenigstens eine Zahn des Einführbereichs, der hinsichtlich der Festigkeit des Stirnrads den kritischsten Zahn darstellt, relativ wenig bzw. selten beansprucht. Another particularly preferred structural embodiment of the transmission drive device provides that the drive motor is designed as a reversible drive motor, that the spur gear has an angular position corresponding to an initial position of an at least indirectly adjustable with the spur element from which the element by rotation of Spur gear is movable in different directions in different directions, and that in the angular position of the spur gear, the at least one, in its tooth tip diameter and Zahnfußdurchmesser reduced tooth at least approximately 180 ° to the counter-toothing of the worm shaft is rotated. Such an arrangement of the spur gear to the worm shaft has the particular advantage that at relatively low rotations of the spur gear about its axis of rotation whose gearing with the insertion does not get into the range of the counter-toothing of the worm shaft. As a result, the at least one tooth of the insertion region, which represents the most critical tooth in terms of the strength of the spur gear, is also stressed relatively little or rarely.

Zuletzt umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zur Montage einer Getriebe-Antriebseinrichtung, die unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Stirnrads ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei zumindest folgende Schritte: In einem ersten Schritt findet die Montage eines eine Schneckenwelle aufweisenden Antriebsmotors statt, wobei Schneckenwelle mit einer Gegenverzahnung in den Bereich eines Getriebegehäuses hineinragt. Anschließend findet das Einführen des Stirnrads in das Getriebegehäuse bis in dessen axiale Endposition statt, wobei das Stirnrad in einer Winkelstellung zur Schneckenwelle angeordnet ist, bei der der Einführbereich mit der Schneckenwelle ausgerichtet ist und in Richtung der Schneckenwelle weist. Finally, the invention also includes a method for assembling a gear drive device, which is formed using a spur gear according to the invention. The method according to the invention comprises at least the following steps: In a first step, the assembly of a drive motor having a worm shaft takes place, worm shaft protruding with a counter-toothing into the region of a transmission housing. Subsequently, the insertion of the spur gear takes place in the gear housing to its axial end position, wherein the spur gear is disposed in an angular position to the worm shaft, wherein the insertion region is aligned with the worm shaft and facing in the direction of the worm shaft.

In vorteilhafter Weiterbildung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass das Stirnrad nach Erreichen seiner axialen Endposition in seiner Drehachse um etwa 180° gedreht wird. Dadurch ist insbesondere bei der Verwendung von reversierbaren Antriebsmotoren, bei der die Mittelstellung des Antriebsmotors definiert ist, eine Reduzierung der Beanspruchung des wenigstens einen Zahns des Einführbereichs möglich. In an advantageous embodiment of the method is proposed that the spur gear is rotated after reaching its axial end position in its axis of rotation by about 180 °. As a result, a reduction in the stress on the at least one tooth of the insertion region is possible, in particular when using reversible drive motors, in which the center position of the drive motor is defined.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt in: This shows in:

1 eine perspektivische Darstellung eines Stirnrads für ein Schneckengetriebe nach dem Stand der Technik, 1 a perspective view of a spur gear for a worm gear according to the prior art,

2 einen Teilbereich des Stirnrads gemäß 1 in einer vergrößerten, perspektivischen Teilansicht, 2 a portion of the spur gear according to 1 in an enlarged, perspective partial view,

3 einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Stirnrads für ein Schneckengetriebe in perspektivischer Darstellung und 3 a partial region of a spur gear according to the invention for a worm gear in a perspective view and

4 die Bestandteile einer Getriebe-Antriebseinrichtung während der Montage eines erfindungsgemäßen Stirnrads. 4 the components of a transmission drive device during assembly of a spur gear according to the invention.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Funktionsziffern versehen. Identical elements or elements with the same function are provided in the figures with the same function numbers.

In den 1 und 2 ist ein Stirnrad 100 nach dem Stand der Technik dargestellt. Das Stirnrad 100 ist Bestandteil eines Schneckengetriebes einer Getriebe-Antriebseinrichtung in einem Komfortantrieb eines Kraftfahrzeugs. Unter einem Komfortantrieb wird dabei insbesondere, und nicht einschränkend, ein Fensterheberantrieb, ein Sitzverstellungsantrieb, ein Schiebedachantrieb oder ähnliches verstanden. Das im Spritzgussverfahren hergestellte Stirnrad 100 ist im eingebauten Zustand in einer Drehachse 101 drehbar gelagert und weist an seiner Umfangsfläche 102 eine Vielzahl von jeweils gleich ausgebildeten Zähnen 103 auf, die eine Verzahnung 105 bilden. Die Verzahnung 105 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Globoidverzahnung ausgebildet. Die Verzahnung 105 zeichnet sich dadurch aus, dass sich der Zahnkopfdurchmesser D_Kopf der Zähne 103 in Bezug zu einer zur Drehachse 101 parallelen Richtung, ausgehend von einer Mittelebene 106 des Stirnrads 100 in Richtung der beiden gegenüberliegenden Stirnseiten 107, 108 vergrößert. Insbesondere weist der Zahnkopfdurchmesser D_Kopf der Verzahnung 105 im Bereich der beiden Stirnseiten 107, 108 den größten (gleichen) Durchmesser auf, während der Zahnkopfdurchmesser D_Kopf im Bereich der Mittelebene 106 den geringsten Durchmesser aufweist. In analoger Weise ist auch der Zahnfußdurchmesser D_Fuß der Zähne 103 im Bereich der Mittelebene 106 am geringsten und im Bereich der Stirnseiten 107, 108 am größten. Wie ferner insbesondere anhand der 2 erkennbar ist, weisen auch die zwischen jeweils zwei Zähnen 103 ausgebildeten, zum Kämmen mit einer nicht dargestellten Gegenverzahnung dienenden Zahnflanken 109, 110 der Zähne 103 einen Abstand A zueinander auf, der ausgehend von der Mittelebene 106 in Richtung zu den Stirnseiten 107, 108 unterschiedlich groß ist. Insbesondere ist der Abstand A in Höhe des Zahnkopfes im Bereich der Mittelebene 106 am größten, während der Abstand A zwischen den beiden Zahnflanken 109, 110 im Bereich der beiden Stirnseiten 107, 108 den geringsten Wert aufweist. In the 1 and 2 is a spur gear 100 represented according to the prior art. The spur gear 100 is part of a worm gear of a transmission drive device in a comfort drive of a motor vehicle. A comfort drive is understood here in particular, and not restrictive, as a window lift drive, a seat adjustment drive, a sunroof drive or the like. The injection-molded spur gear 100 is in the installed state in a rotation axis 101 rotatably mounted and has on its peripheral surface 102 a variety of each identically formed teeth 103 on that a gearing 105 form. The gearing 105 is formed in the illustrated embodiment as Globoidverzahnung. The gearing 105 is characterized by the fact that the _head diameter D _{head of} the teeth 103 in relation to one to the axis of rotation 101 parallel direction, starting from a median plane 106 of the spur gear 100 in the direction of the two opposite end faces 107 . 108 increased. In particular, the tooth _head diameter D _{head of} the toothing 105 in the area of the two end faces 107 . 108 the largest (same) diameter, while the _head diameter D _head in the region of the median plane 106 having the smallest diameter. In a similar way, the Zahnfußdurchmesser D _{foot of} the teeth 103 in the area of the median plane 106 least and in the area of the front sides 107 . 108 the biggest. Further, in particular with reference to the 2 recognizable, also have the between each two teeth 103 trained, for combing with a counter toothing not shown serving tooth flanks 109 . 110 the teeth 103 a distance A to each other, starting from the median plane 106 towards the front ends 107 . 108 is different in size. In particular, the distance A at the level of the tooth head in the region of the median plane 106 largest, while the distance A between the two tooth flanks 109 . 110 in the area of the two end faces 107 . 108 has the lowest value.

In der 3 ist bereichsweise ein erfindungsgemäßes Stirnrad 10 dargestellt, dessen Ausbildung bzw. Geometrie sich von dem Stirnrad 100 nach dem Stand der Technik im Bereich der einen Stirnseite 107 unterscheidet. Insbesondere bilden mehrere, in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinander folgende Zähne 11 des Stirnrads 10 einen Einführbereich 15 für eine lediglich in der 4 bereichsweise erkennbare Gegenverzahnung 16 einer Schneckenwelle 18 aus. Der Einführbereich 15 zeichnet sich dadurch aus, dass der Zahnkopfdurchmesser D_Kopf im Bereich der Zähne 11 des Einführbereichs 15 gegenüber dem Zahnkopfdurchmesser D_Kopf im Bereich der Zähne 103 außerhalb des Einführbereichs 15, an jeweils derselben Stelle betrachtet, verringert ausgebildet ist. Insbesondere weist der Zahnkopfdurchmesser D_Kopf der Zähne 11 in dem Bereich zwischen der Stirnseite 107 und der Mittelebene 106 stets den selben Zahnkopfdurchmesser D_Kopf auf, wobei dieser Zahnkopfdurchmesser D_Kopf dem Zahnkopfdurchmesser D_Kopf der Zähne 103 im Bereich der Mittelebene 106 entspricht. Die Zähne 11 im Einführbereich 15 weisen daher an ihrem Außendurchmesser eine Abflachung auf.In the 3 In some areas, an inventive spur gear 10 illustrated, the training or geometry of the spur gear 100 according to the prior art in the area of one end face 107 different. In particular, form a plurality of circumferentially immediately consecutive teeth 11 of the spur gear 10 an insertion area 15 for one only in the 4 partially recognizable counter-toothing 16 a worm shaft 18 out. The insertion area 15 is characterized by the fact that the Head diameter D _Head in the area of the teeth 11 of the insertion area 15 opposite the tooth _head diameter D _head in the area of the teeth 103 outside the insertion area 15 , When viewed in the same place, is reduced. In particular, the tooth _head diameter D _{head of} the teeth 11 in the area between the front side 107 and the median plane 106 always the same _head diameter D _head , with this _head diameter D _head the _head diameter D _{head of} the teeth 103 in the area of the median plane 106 equivalent. The teeth 11 in the insertion area 15 therefore have a flattening on their outer diameter.

Darüber hinaus ist auch der Zahnfußdurchmesser D_Fuß im Einführbereich 15 zwischen der Stirnseite 107 und der Mittelebene 106 im Vergleich zu den Zähnen 103 geringer. Insbesondere weist der Zahnfußdurchmesser D_Fuß einen Wert auf, der den Wert des Zahnfußdurchmessers der Zähne 103 im Bereich der Mittelebene 106 entspricht. Dadurch, dass der Zahnkopfdurchmesser D_Kopf im Bereich der Zähne 11 des Einführbereichs 15 gegenüber dem Zahnkopfdurchmesser D_Kopf im Bereich der Zähne 103 außerhalb des Einführbereichs 15 bereichsweise verringert ausgebildet ist, weisen die Zahnflanken der Zähne 11 beispielsweise im Bereich der Stirnseite 107 einen größeren Abstand A zueinander auf als im Bereich Stirnseite 108.In addition, the Zahnfußdurchmesser D _foot in the insertion area 15 between the front side 107 and the median plane 106 compared to the teeth 103 lower. In particular, the Zahnfußdurchmesser D _{foot has} a value that the value of the Zahnfußdurchmessers of the teeth 103 in the area of the median plane 106 equivalent. Due to the fact that the _head diameter D _head in the teeth 11 of the insertion area 15 opposite the tooth _head diameter D _head in the area of the teeth 103 outside the insertion area 15 partially formed reduced, have the tooth flanks of the teeth 11 for example, in the area of the front side 107 a greater distance A to each other than in the area of the front side 108 ,

Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass an der Stirnseite 107 an den Zähnen 11, wie exemplarisch an einem einzigen Zahn 11 dargestellt, an den zur Stirnseite 107 ragenden Stirnkanten der Zähne 11 Einführfasen 19, 20 ausgebildet sind. In addition, it may be provided that on the front side 107 on the teeth 11 , as exemplified by a single tooth 11 shown, to the front side 107 protruding front edges of the teeth 11 chamfers 19 . 20 are formed.

In der 4 ist eine Getriebe-Antriebseinrichtung 50 dargestellt, wie sie unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Stirnrads 10 ausgebildet ist. Das Stirnrad 10 dient dabei zur zumindest mittelbaren Verstellung eines Elements, beispielsweise einer Fensterscheibe, eines Schiebedachs oder ähnlichem. Die Getriebe-Antriebseinrichtung 50 umfasst ein insbesondere als Aluminiumdruckgußteil oder Kunststoffspritzgußteil ausgebildetes Getriebegehäuse 51, das topfförmig ausgebildet ist. An einem Flanschbereich des Getriebegehäuses 51 ist ein als Elektromotor ausgebildeter Antriebsmotor 52 anflanschbar, wobei der Antriebsmotor 52 eine Schneckenwelle 18 aufweist, deren Gegenverzahnung 16 in einem Eingriffsbereich mit der Verzahnung 105 des Stirnrads 10 in das Getriebegehäuse 51 hineinragt. Die Schneckenwelle 18 bildet zusammen mit dem Getrieberad 10 ein Schneckengetriebe 30 aus. Vom Boden 53 des Getriebegehäuses 51 ragt ein vorzugsweise einstückig an dem Getriebegehäuse 51 angeformter, eine Achse bildender Achsstummel 54 ab, der der drehbaren Lagerung des Stirnrads 10 in dessen Drehachse 101 dient. Insbesondere ist anhand der Darstellung der 4 erkennbar, dass die Drehachse 101 des Stirnrads 10 senkrecht zur Achse 21 der Schneckenwelle 18 angeordnet ist. In the 4 is a transmission drive device 50 represented as using a spur gear according to the invention 10 is trained. The spur gear 10 serves for at least indirect adjustment of an element, such as a window, a sunroof or the like. The transmission drive device 50 comprises a gear housing designed in particular as an aluminum die cast part or plastic injection molded part 51 , which is cup-shaped. At a flange area of the gear housing 51 is designed as an electric motor drive motor 52 flanged, wherein the drive motor 52 a worm shaft 18 has, the counter teeth 16 in an engagement area with the teeth 105 of the spur gear 10 in the gearbox 51 protrudes. The worm shaft 18 forms together with the gear wheel 10 a worm gear 30 out. From the ground 53 of the gearbox 51 preferably protrudes integrally on the transmission housing 51 molded axle stub forming an axle 54 from, the rotatable mounting of the spur gear 10 in its axis of rotation 101 serves. In particular, based on the illustration of the 4 recognizable that the axis of rotation 101 of the spur gear 10 perpendicular to the axis 21 the worm shaft 18 is arranged.

Die Montage einer Getriebe-Antriebseinrichtung 50 unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Stirnrads 10 erfolgt dadurch, dass in einem ersten Schritt der Antriebsmotor 52 mit der Schneckenwelle 18 an dem Getriebegehäuse 51 montiert wird. Insbesondere weist die Schneckenwelle 18 des Antriebsmotors 52 bei an dem Getriebegehäuse 51 montierten Antriebsmotor 52 dann bereits ihre (axiale) Endposition auf, bei der die Achse 21 senkrecht zur Drehachse 101 bzw. Achsstummel 54 verläuft. Anschließend wird entsprechend der Darstellung der 4 das Stirnrad 10 mit zur Drehachse 101 bzw. zum Achsstummel 54 fluchtender Richtung des Pfeils 55 in das Getriebegehäuse 51 eingeführt. Wesentlich dabei ist, dass der Einführbereich 15 des Stirnrads 10 eine derartige Drehwinkellage zum Eingriffsbereich der Schneckenwelle 18 aufweist, dass beim axialen Aufschieben des Stirnrads 10 auf dem Achsstummel 54 der Einführbereich 15 des Stirnrads 10 in Wirkverbindung mit der Gegenverzahnung 16 der Schneckenwelle 18 gelangt. Dadurch, dass der Einführbereich 15 sowohl in seinem Zahnkopfdurchmesser D_Kopf als auch in seinem Zahnfußdurchmesser D_Fuß im Bereich der Zähne 11 des Einführbereichs 15 erfindungsgemäß ausgebildet ist, kann das Stirnrad 10 bis in seine axiale Endposition auf dem Achsstummel 54 aufgeschoben werden. The assembly of a transmission drive device 50 using a spur gear according to the invention 10 takes place in that in a first step, the drive motor 52 with the worm shaft 18 on the gearbox 51 is mounted. In particular, the worm shaft 18 of the drive motor 52 at the gearbox 51 mounted drive motor 52 then already their (axial) end position, where the axis 21 perpendicular to the axis of rotation 101 or stub axle 54 runs. Subsequently, according to the representation of 4 the spur gear 10 with to the axis of rotation 101 or to the stub axle 54 Aligning direction of the arrow 55 in the gearbox 51 introduced. It is essential that the insertion area 15 of the spur gear 10 such a rotational angle position to the engagement region of the worm shaft 18 has, that during the axial sliding of the spur gear 10 on the axle stub 54 the insertion area 15 of the spur gear 10 in operative connection with the counter toothing 16 the worm shaft 18 arrives. By doing that, the insertion area 15 both in his _head diameter D _head and in his Zahnfußdurchmesser D _foot in the teeth 11 of the insertion area 15 According to the invention, the spur gear can 10 to its axial end position on the stub axle 54 be deferred.

Anschließend kann es vorgesehen sein, dass bei Verwendung eines reversierbaren Antriebsmotors 52 das Stirnrad 10 bezüglich seiner Drehwinkellage aus der in der 4 dargestellten Montageposition in seiner Drehachse 101 um 180° zur Montageposition versetzten Lage verdreht wird, so dass der Einführbereich 15 gegenüberliegend zur Schneckenwelle 18 angeordnet ist. In einem weiteren, nicht dargestellten Montageschritt kann das Getriebegehäuse 51 beispielsweise mittels eines Getriebedeckels verschlossen werden. Subsequently, it may be provided that when using a reversible drive motor 52 the spur gear 10 with respect to its angular position from in the 4 illustrated mounting position in its axis of rotation 101 rotated by 180 ° to the mounting position, so that the insertion 15 opposite to the worm shaft 18 is arranged. In a further, not shown assembly step, the transmission housing 51 be closed for example by means of a gear cover.

Das soweit beschriebene Stirnrad 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. The spur gear described so far 10 can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention.

So ist es denkbar, den Zahnkopfdurchmesser D_Kopf und/oder den Zahnfußdurchmesser D_Fuß im Bereich der Zähne 11 des Einführbereichs 15 unterschiedlich auszubilden. Insbesondere kann es dabei vorgesehen sein, dass beispielsweise der mittlere von fünf Zähnen 11 des Einführbereichs 15 den kleinsten Zahnkopfdurchmesser D_Kopf und kleinsten Zahnfußdurchmesser D_Fuß aufweist, und dass sich der Wert des Zahnkopfdurchmessers D_Kopf und des Zahnfußdurchmessers D_Fuß der Zähne in Richtung zu den Zähnen 103 außerhalb des Einführbereichs 15 hin vergrößert.So it is conceivable, the _head diameter D _head and / or the Zahnfußdurchmesser D _foot in the teeth 11 of the insertion area 15 to train differently. In particular, it may be provided that, for example, the middle of five teeth 11 of the insertion area 15 the smallest diameter D _head and smallest _foot diameter D _foot , and that the value of the tooth _head diameter D _head and the Zahnfußdurchmessers D _{foot of} the teeth towards the teeth 103 outside the insertion area 15 enlarged.

Weiterhin ist die Form der Verzahnung 105 nicht auf die dargestellte bzw. beschriebene Globoidverzahnung beschränkt. So ist es beispielsweise denkbar, die Verzahnungsgeometrie als eine Kombination einer Halbgloboidverzahnung (von der einen Stirnseite 108 bis zur Mittelebene 106), und als Schrägverzahnung (von der Mittelebene 106 bis zur anderen Stirnseite 107) auszubilden. Wesentlich ist lediglich, dass das Stirnrad 10 in einem Einführbereich 15 derart ausgebildet ist, dass eine Montage des Stirnrads 10 in einer axialen Richtung bei einer Getriebe-Antriebseinrichtung 50 ermöglicht wird, bei der die Gegenverzahnung 16 aufweisende Schneckenwelle 18 bereits ihre endgültige (axiale) Endposition in der Getriebe-Antriebseinrichtung 50 erreicht hat. Die Verzahnung 105 des Stirnrads 10 erstreckt sich insbesondere über dessen gesamten Umfang von 360°.Furthermore, the shape of the toothing 105 not limited to the illustrated or described globoid teeth. So it is conceivable, for example, the tooth geometry as a combination of Halbgloboidverzahnung (from one end face 108 to the middle level 106 ), and as helical gearing (from the median plane 106 to the other end 107 ) train. It is only essential that the spur gear 10 in an insertion area 15 is formed such that an assembly of the spur gear 10 in an axial direction in a transmission drive device 50 allows, at the counter toothing 16 having worm shaft 18 already its final (axial) end position in the transmission drive device 50 has reached. The gearing 105 of the spur gear 10 extends in particular over its entire circumference of 360 °.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1348085 B1 [0002]

Claims

Spur gear ( 10 ) for a worm gear ( 30 ), with at a peripheral surface ( 102 ) arranged teeth ( 11 . 103 ), which is a gearing ( 105 ), which is designed with a counter-toothing ( 16 ) a worm shaft ( 18 ), wherein the tooth tip diameter (D _head ) and the Zahnfußdurchmesser (D _foot ) of the teeth ( 103 ) of the gearing ( 105 ), starting from a median plane ( 106 ) in the direction of a front side ( 107 ) increases at least in regions, characterized in that the tooth tip diameter (D _head ) and the Zahnfußdurchmesser (D _foot ) in the region of the end face ( 107 ) to form an insertion area ( 15 ) on at least one tooth ( 11 ), preferably at a plurality of teeth immediately following one another in the circumferential direction ( 103 ), compared to the teeth ( 103 ) outside the insertion area ( 15 ) is reduced.

Spur gear according to claim 1, characterized in that the tooth tip diameter (D _head ) and the Zahnfußdurchmesser (D _foot ) in the presence of a plurality of teeth ( 11 ) in the lead-in area ( 15 ) on the teeth ( 11 ) of the insertion area ( 15 ) is reduced differently.

A spur gear according to claim 1 or 2, characterized in that on at least one tooth ( 11 ) of the insertion area ( 15 ) the tooth _head diameter (D _head ) and the tooth root diameter (D _foot ) is reduced to a value corresponding to the minimum tooth _head diameter (D _head ) and the minimum tooth root diameter (D _foot ) of the toothing ( 105 ) the teeth ( 103 ) outside the insertion area ( 15 ) corresponds.

Spur gear according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tooth tip diameter (D _head ) and the Zahnfußdurchmesser (D _foot ) of all teeth ( 11 ) of the insertion area ( 15 ) each having a constant value, in particular the minimum tooth tip diameter (D _head ) and the minimum Zahnfußdurchmesser (D _foot ) of the toothing ( 105 ) the teeth ( 103 ) outside the insertion area ( 15 ) in the area of a median plane ( 106 ) corresponds.

Spur gear according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one tooth ( 11 ) of the insertion area ( 15 ) in the region of the end face ( 107 ) at least one introduction phase ( 19 . 20 ) having.

Spur gear according to one of claims 1 to 5, characterized in that the toothing ( 105 ) is designed as a globoid toothing or as Halbgloboidverzahnung in combination with a helical toothing.

Spur gear according to one of claims 1 to 6, characterized in that the spur gear ( 10 ) is designed as a plastic injection molded part.

Transmission drive device ( 50 ), in particular as part of a comfort drive of a motor vehicle, with a screw shaft ( 18 ) with a counter-toothing ( 16 ) having drive motor ( 52 ), with a transmission housing ( 51 ), in which a spur gear ( 10 ) according to one of claims 1 to 7 in its axis of rotation ( 101 ) is rotatably mounted, wherein the axis of rotation ( 21 ) of the worm shaft ( 18 ) and the axis of rotation ( 101 ) of the spur gear ( 10 ) are arranged perpendicular to each other.

Transmission drive device according to claim 8, characterized in that the spur gear ( 10 ) within the transmission housing ( 51 ) on one axis ( 54 ) which is supported by a floor ( 53 ) of the transmission housing ( 51 ) and that the front side ( 107 ) of the spur gear ( 10 ) with the at least one tooth reduced in its tooth tip diameter (D _head ) and tooth root diameter (D _foot ) ( 11 ) towards the ground ( 53 ) of the transmission housing ( 51 ) is arranged.

Transmission drive device according to claim 8 or 9, characterized in that the drive motor ( 52 ) as a reversible drive motor ( 52 ) is formed, that the spur gear ( 10 ) has an angular position which corresponds to a starting position of a with the spur gear ( 10 ) at least indirectly adjustable element from which the element by rotation of the spur gear ( 10 ) is movable in different directions in different directions, and in that in the angular position of the spur gear ( 10 ) the at least one, in its tooth tip diameter (D _head ) and Zahnfußdurchmesser (D _foot ) reduced tooth ( 11 ) at least approximately 180 ° to the counter-toothing ( 16 ) of the worm shaft ( 18 ) is arranged rotated.

Method for assembling a gear drive device ( 50 ) according to one of claims 8 to 10, comprising at least the following steps: - mounting a screw shaft ( 18 ) having drive motor ( 52 ), with a counter-toothing ( 16 ) of the worm shaft ( 18 ) in the area of a transmission housing ( 51 protrudes - insertion of the spur gear ( 10 ) in the transmission housing ( 51 ) to its axial end position, wherein the spur gear ( 10 ) in an angular position to the worm shaft ( 18 ) is arranged, in which the at least one, in his head diameter (D _head ) and Zahnfußdurchmesser (D _foot ) reduced tooth ( 11 ) with the counter-toothing ( 16 ) and in the direction of the worm shaft ( 18 )

Method according to claim 11, characterized in that the spur gear ( 10 ) after reaching its axial end position in its axis of rotation ( 101 ) is rotated by about 180 °.