DE19518194A1

DE19518194A1 - Schneckengetriebe

Info

Publication number: DE19518194A1
Application number: DE1995118194
Authority: DE
Inventors: Stephan Oberle
Original assignee: IMS Morat Soehne GmbH
Current assignee: IMS Gear SE and Co KGaA
Priority date: 1995-05-22
Filing date: 1995-05-22
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2015-05-23
Also published as: DE19518194C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneckengetriebe mit einer Schnecke und einem Schneckenrad gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1.

Bei Schneckengetrieben handelt es sich um gekreuzte Zahnrad getriebe, die eine Schnecke und ein Schneckenrad aufweisen, welche mit an ihren jeweiligen Mantelflächen angeordneten Zähnen kämmend miteinander in Eingriff stehen. Die beiden Achsen von Schnecke und Schneckenrad sind zueinander beab standet und um einen Achswinkel zueinander versetzt. Der Grundkörper der bekannten Schneckengetriebe ist entweder ein Zylinder (Zylinderschnecke) oder ein Globoid (Globoid schnecke). Die Zylinderschnecke kann auch mit einem Stirnrad (Schnecken-Stirnradgetriebe) oder mit einer Zahnstange (Schnecken-Zahnstangengetriebe gepaart werden. Die Schneckengetriebe zeichnen sich allgemein durch eine im Vergleich zu Schraub-Stirnradgetrieben höhere Belastbarkeit und einen besseren Wirkungsgrad infolge der Linienberührung der Flanken aus. Darüber hinaus sind mit Schneckengetrieben große Übersetzungen in einer Stufe möglich.

In Fig. 1 ist schematisch ein bekanntes Schneckengetriebe mit einer Zylinderschnecke dargestellt. Zur besseren Über sichtlichkeit wurde in Fig. 1 auf die zeichnerische Dar stellung der Zähne des Schraubrades bzw. des Gewindeganges der Schnecke verzichtet.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 die Zylinderschnecke bezeichnet. Die Achse 5 der Schnecke 1 verläuft im Ausfüh rungsbeispiel von Fig. 1 waagrecht in der Zeichenebene. Die zylindrische Mantelfläche und damit die Außenkontur 4 der Schnecke 1 verläuft koaxial zur Achse 5. Die Schnecke 1 sitzt koaxial auf einer Welle 2 auf, die von einer geeigne ten Antriebseinrichtung, hier einem Motor 6, in Drehung versetzt wird.

Die Schnecke 1 steht mit ihrem Gewindegang kämmend mit Zähnen eines Schneckenrades 10 in Eingriff. Das Schneckenrad 10 ist koaxial um eine aus der Zeichenebene orthogonal heraustretende Achse 12 angeordnet. Die orthogonal zur Achse 12 stehende Lotachse 13 steht auch orthogonal zur Achse 5 der Schnecke 1. Die Lotachse 13 verläuft durch den höchsten Punkt des Schneckenrades 10. Dieser höchste Punkt ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zugleich der Wälzpunkt WP zwischen Schnecke 1 und Schneckenrad 10.

Während in Fig. 1 die mit einer durchgezogenen Linie darge stellte Schnecke 1 eine Zylinderschnecke ist, könnte anstel le dieser Zylinderschnecke auch eine bekannte Globoid schnecke, wie sie strichliert gezeichnet ist, vorgesehen werden. Bei Verwendung einer Globoidschnecke würde der Wälzpunkt WP ebenfalls auf der Lotachse 13 liegen. Den bekannten Schneckengetrieben ist gemeinsam, daß ihr Wälz punkt im Achslot der Radkörperachsen der jeweiligen Schneckenräder liegen. Dies bedingt bei großen Schneckenrä dern 10 automatisch lange Wellen 2, um die Schnecke 1 mit der Antriebseinrichtung 6 in Wirkverbindung zu bringen. Die großen Längen der Wellen führen aber zu teilweise hohen Durchbiegungen bei hoher Belastung. Soll darüber hinaus die Schneckenverzahnung bzw. der Schneckengang direkt auf einer Klein-Elektromotorachse angeordnet werden, so ist wegen der großen Schneckenwellenlänge eine zusätzliche Lagerabstützung notwendig. Dies ist konstruktiv aufwendig und auch geräusch empfindlich.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrun de, ein Schneckengetriebe anzugeben, das solche lange Wellen zwischen Schnecke und Antriebseinrichtung entbehrlich macht, infolgedessen eine Durchbiegung der Welle nicht mehr auf tritt und zusätzlich keine weitere Lagerabstützungen benö tigt.

Diese Aufgabe wird durch ein Schneckengetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen dieses Schneckengetriebes sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14.

Das Schneckengetriebe nach der Erfindung weist als Schnecke eine asymmetrische Globoidschnecke mit einem Grundkörper mit teilgloboidartiger Außenkontur auf, wobei die asymmetrische Globoidschnecke seitlich versetzt zum höchsten Punkt des Schneckenrades angeordnet ist. Dabei sind die Schnecke und das Schneckenrad um einen vorgegebenen Achswinkel zueinander versetzt und beabstandet zueinander angeordnet. Die an ihren jeweiligen Mantelflächen angeordneten Zähne bzw. Schnecken gänge stehen kämmend miteinander in Eingriff.

Das Schneckengetriebe nach der Erfindung erlaubt die Verla gerung des Wälzpunktes in Richtung Antriebseinrichtung.

Aufgrund der im Vergleich zu den bekannten Schneckengetrie ben wesentlich kürzeren Antriebswelle reduziert sich deut lich die Durchbiegung der Welle, auch wenn diese stark belastet wird. Auf eine zusätzliche Lagerabstützung kann vorteilhafterweise verzichtet werden. Die Antriebswelle kann dabei so kurz gewählt werden, daß der Motor der Antriebsein richtung auch näher quer in Richtung Schneckenradachse verlagert werden kann. Somit ergibt sich zudem in vorteil hafter Weise bei dem Schneckengetriebe nach der Erfindung eine sehr kompakte Bauweise.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zähne des Schneckenrades ein im Querschnitt asymmetrisches Zahnprofil mit unterschiedlich steilen Zahnflanken aufwei sen. Da bei dem Schneckengetriebe nach der Erfindung der Wälzpunkt seitlich versetzt zur Lotachse des Schneckenrades sitzt, wird aus Sicht der Schnecke (Projektion) das Schneckenradprofil asymmetrisch. Somit würde man an der Schnecke eine sehr steile Flanke (entspricht kleinem Ein griffswinkel) und eine sehr stumpfe Flanke (großer Ein griffswinkel) erhalten. Durch Verschnitt fällt ein Großteil der steileren Flanke sogar weg und kann nicht zum Eingriff mit dem Schneckenrad beitragen. Daher ist es vorteilhaft, die Zähne des Schneckenrades mit einem im Querschnitt asym metrischen Zahnprofil mit unterschiedlich steilen Zahnflan ken vorzusehen, welche die Asymmetrie an der Schnecke in weitem Bereich kompensieren können. Beispielsweise kann die stumpfe Flanke 26° und die steilere Flanke 8° betragen.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Achswinkel zwischen der Achse, der Schnecke und der orthogo nal zur Längsachse des Schneckenrades stehende Ebene 0° beträgt. Dies bedeutet, daß die Drehachse des Schneckenrades und die Drehachse der Schnecke orthogonal zueinander ausge richtet sind. Diese Anordnung von Schnecke und Schneckenrad bietet sich an, wenn ein einfaches Schneckengetriebe, d. h. eine einzelne Schnecke treibt ein einzelnes Schneckenrad an, zu realisieren ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung muß der Achswinkel zwischen der Achse der Schnecke und der orthogonal zur Längsachse des Schneckenrades stehenden Ebene nicht notwen digerweise 0° betragen. So ist es auch möglich, diesen Achswinkel größer als 0° und kleiner als 90° zu wählen. Bei dieser Weiterbildung sitzt die Schnecke seitlich versetzt zur Lotachse schräg mit ihrer Mantelfläche auf der zylindri schen Mantelfläche des Schneckenrades auf. Diese Lösung erlaubt eine kompakte Bauweise, da die Antriebseinrichtung näher an das Schneckenrad herangeführt und im besonderen Fall sogar der Schrägungswinkel der Verzahnung des Schneckenrades zu Null werden kann.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Achsabstand zwischen den beiden Achsen von der asymmetri schen Globoidschnecke und dem Schneckenrad die halbe Länge aus der Summe des Durchmessers des Schneckenrades multipli ziert mit dem Kosinus des Versetzungswinkels, um den der Wälzpunkt zwischen der asymmetrischen Globoidschnecke und dem Schneckenrad zur Lotachse des Schneckenrades versetzt ist, und dem Durchmesser der asymmetrischen Globoidschnecke auf der halben Schneckenlänge ist. Diese Dimensionierung des Schneckengetriebes wird gewählt, wenn sich im Wälzpunkt des Schneckengetriebes die Teilkreise des Schneckenrades und der asymmetrischen Globoidschnecke nach der Erfindung berühren sollen.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, ein weiteres Schneckenrad und eine weitere Schnecke, die eben falls als asymmetrische Globoidschnecke mit einem Grundkör per mit teilgloboidartiger Außenkontur ausgebildet ist, zum Antreiben des weiteren Schneckenrades vorzusehen, wobei die beiden Schnecken auf einer gemeinsamen Achse axial und radial feststehend angeordnet sind. Damit ergibt sich eine Art Doppelgloboid-Schneckengetriebe, bei welchem mit einer gemeinsamen Antriebswelle zwei Schneckenräder gleichzeitig angetrieben werden können.

Die weitere Schnecke und das weitere Schneckenrad sind vorzugsweise um den gleichen Achswinkel zueinander versetzt angeordnet wie die eingangs erwähnte Schnecke und das ein gangs erwähnte Schneckenrad. Dies gewährleistet, daß die beiden Schneckenräder mit ihren orthogonal zu ihrer jeweili gen Längsachse stehenden Ebenen parallel zueinander ausge richtet werden können.

Die beiden Schneckenräder weisen vorzugsweise den gleichen Durchmesser auf und sind konzentrisch zueinander um die gleiche Achse angeordnet. Bei Antrieb dieser beiden konzen trisch zueinander um die gleiche Achse angeordneten und den gleichen Durchmesser aufweisenden Schneckenräder über zwei Schnecken, die auf einer gemeinsamen Antriebswelle sitzen, wird der Wälzpunkt zwischen der einen Schnecke und dem einen Schneckenrad links von der Lotachse und der Wälzpunkt der anderen Schnecke mit dem anderen Schneckenrad rechts von der Lotachse angeordnet. Durch einen derartigen Aufbau des Doppelgloboid-Schneckengetriebes wird mit kleinen räumlichen Abmessungen der Antrieb zweier Schneckenräder über eine gemeinsame Antriebswelle möglich.

Sofern die beiden kämmenden Schnecken und die Schneckenräder jeweils unterschiedliche Verhältnisse von Schneckenradzähne zahl und Schneckengangzahl aufweisen, stellen sich bei einer vorgegebenen Drehbewegung der Antriebswelle unterschiedliche Drehzahlen der beiden Schneckenräder ein, wobei die beiden Schneckenräder jedoch in gleiche Richtungen drehen.

Werden die Steigungsrichtungen der jeweiligen Schneckengänge beider Schnecken gegensinnig zueinander angeordnet, ist es möglich, die beiden Schneckenräder gegensinnig in Drehbewe gung zu versetzen.

Die beiden asymmetrischen Globoidschnecken weisen vorzugs weise gegensinnige Steigungsrichtungen und die beiden Schneckenräder unterschiedliche, aber gleichsinnige Schrä gungsrichtungen auf, wobei der Achswinkel zwischen dem Schneckenrad und der asymmetrischen Globoidschnecke sowie zwischen dem weiteren Schneckenrad und der weiteren Schnecke gleichgroß ist und beide asymmetrischen Globoidschnecken auf der gleichen Antriebswelle aufsitzen.

Der Wälzpunkt zwischen den jeweiligen Schnecken und den Schneckenrädern wird vorzugsweise auf der Höhe der halben Schneckenlänge, bezogen auf die Achse der Schnecken, gelegt. Hierdurch ergibt sich ein optimaler kämmender Eingriff zwischen Schneckengang und Zähne des Schneckenrades.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß bei den beiden asymmetrischen Globoidschnecken und den Schneckenrä dern im jeweiligen Wälzpunkt die Summen der auf dem Achs schnitt der jeweiligen asymmetrischen Globoidschnecken projizierten Schrägungswinkel und Steigungswinkel gleich dem gemeinsamen Achswinkel sind. Diese Dimensionierung erlaubt es, mit einer gemeinsamen Antriebswelle zwei Schnecken anzutreiben, die jeweils ein eigenes Schneckenrad in Drehung versetzen.

Die Auslegung des Doppelgloboid-Schneckengetriebes wird vorteilhafterweise so gewählt, daß die Abmessungen der Schnecke möglichst klein sind, während der Schrägungswinkel am Schneckenrad aber nicht zu groß ist, d. h. daß der Achs winkel nicht zu groß ist. Eine große Schnecke bedeutet nämlich höhere Gleitgeschwindigkeiten in der Flanke und führt zu Platzproblemen mit möglicher Kollisionsgefahr der anderen Schnecke mit dem anderen Schneckenrad. Zudem wird bei einer großen Schnecke der Wälzpunkt sehr weit von der Lotachse nach außen versetzt. Kleine Schnecken lassen sich dagegen mit großem Achswinkel realisieren. Hier werden jedoch die Querkräfte immer höher, da der Schrägungswinkel am Schneckenrad sehr groß wird. Deshalb wird vorzugsweise die Lage der Schnecken so gewählt, daß jeweils eine der Schnecken mit ihrer Außenkontur so weit zur Mittenebene des Doppelgloboid-Schneckengetriebes reicht, bis ihr Flugkreis des Kopfdurchmessers an das nicht im Eingriff mit dieser asymmetrischen Globoidschnecke stehende Schneckenrad heran reicht.

Verfahren zum Herstellen einer asymmetrischen Globoid schnecke nach der Erfindung sind in den Verfahrensansprüchen angegeben.

Das Verfahren zum Herstellen einer asymmetrischen Globoid schnecke mit einer Wälzfräseinrichtung besteht im wesentli chen aus folgenden Merkmalen:

- Anordnen eines Schälrades, welches so ausgeführt ist, daß es den Verzahnungsdaten des Schneckenrades (10, 30) weit gehend entspricht, jedoch noch ein Aufmaß für ein aus reichendes Zahnspiel besitzt, auf der Werkstückachse der Walzfräseinrichtung,
- Anordnen eines Werkstückes für die herzustellende asymme trische Globoidschnecke auf der Fräsachse der Walzfräsein richtung, wobei das Fräslager um den vorgegebenen Achswin kel (A) des Schneckengetriebes geschwenkt wird,
- Beabstandung des Schälrades und des Werkstückes um den vorgegebenen Achsabstand (a) des Schneckengetriebes und Verfahren des Werkstückes in Y-Richtung nach Maßgabe des Abstandes des Wälzpunktes (WP) von der Lotachse (13) des Schälrades,
- Drehung des Schälrades und des Werkstückes in dem durch das Verhältnis von Schälrad-Zähnezahl und Schneckengang zahl vorgeschriebenen Übersetzungsverhältnis,
- Bearbeitung des Werkstückes im Axialverfahren, wobei das Schälrad in X-Richtung radial an das Werkstück herange stellt und axial in Z-Richtung mindestens einmal vollstän dig vorbeigeführt wird.

Die spanende Herstellung einer asymmetrischen Globoid schnecke nach der Erfindung erfolgt also mit einem Schälrad, welches so ausgeführt ist, daß es in den Verzahnungsdaten dem späteren Schneckenrad exakt entspricht und zusätzlich noch ein Aufmaß im Zahnkopf und in der Zahnflanke für ein ausreichendes Zahnspiel besitzt. In der Praxis werden das Werkzeug und das Werkstück auf einer Wälzfräsmaschine ver tauscht. Das Schälrad befindet sich auf der Werkstückachse, die Schnecke auf der Fräsachse. Der Abstand von Schnecke und Schälrad muß dabei dem späteren Getriebeachsabstand entspre chen. Sollen Schnecke und Schneckenrad um den Achswinkel geschwenkt angeordnet werden, so muß die Bearbeitung dann im Axialverfahren erfolgen, weil dann auch die Schnecke und das Schälrad in einem Winkel ungleich 90° zueinander angeordnet werden. Das Schälrad wird vorteilhafterweise mit einem Treppenschliff versehen, um auf beiden Schneckenflanken einen genügend großen Freiwinkel zu erhalten. Der Achswinkel und damit die Schwenkung des Fräslagers wird vorteilhafter weise im Maschinenprogramm der Wälzfräsmaschine vorgegeben und darf nicht selbständig von der Maschine eingestellt werden.

Die Bearbeitung des Werkstückes im Axialverfahren erfolgt vorzugsweise so, daß das Schälrad schrittweise radial in X-Richtung an das Werkstück herangefahren wird, und daß bei jedem radial herangefahrenen Schritt das Schälrad axial in Z-Richtung vollständig am Werkstück durchgetaucht wird.

Alternativ zu dem schrittweisen Zustellen des Schälrades in X-Richtung, kann das Schälrad auch so ausgeführt werden, daß es ähnlich einer Räumnadel mehrere Schneidebenen besitzt. Hierdurch kann auf eine schrittweise radiale Zustellung verzichtet und mit einer einzigen Axialbewegung die fertige Schneckenverzahnung erzeugt werden. Hierbei wird also erfin dungsgemäß das Schälrad bzw. Schneidrad nach Art einer Räumnadel mit mehreren Schneidebenen versehen und das Schäl rad einmal radial in X-Richtung an das Werkstück herangefah ren, wobei das Schälrad einmal in Z-Richtung vollständig am Werkstück durchgetaucht wird.

Ebenfalls denkbar sind Schnecken, die zunächst in einem Formverfahren, wie z. B. Feinguß oder Sintertechnik (z. B. Metallspritzguß) oder auch im Kunststoffspritzguß herge stellt werden. Diese im Formverfahren hergestellten asymme trischen Globoidschnecken müssen jedoch feinbearbeitet werden. Dies kann ebenfalls mit dem beschriebenen Verfahren erfolgen.

Darüber hinaus ist es möglich, daß die im Formverfahren hergestellte asymmetrische Globoidschnecke mit einem Werk zeug in Eingriff gebracht wird, welches dem Schneckenrad des Schneckengetriebes weitgehend entspricht, jedoch mit einer speziellen Oberfläche, die z. B. mit einem Schleifstoff versehen ist und durch den Gleitanteil beim Abwälzen mit der Schnecke für einen Feinabtrag ähnlich wie beim Schleifen oder Honen bzw. Läppen sorgt.

Das Schneckengetriebe nach der Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit fünf Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein bereits beschriebenes bekanntes Getriebe nach der Erfindung in schematischer Darstel lung,

Fig. 2 ein Schneckengetriebe nach der Erfindung, ebenfalls in schematischer Darstellung,

Fig. 3 ein Schneckengetriebe nach der Erfindung mit Blick von oben auf die Schnecke und die Mantel fläche des Schneckenrades,

Fig. 4 das Schneckengetriebe gemäß Fig. 3 in Seiten ansicht,

Fig. 5 das Schneckengetriebe gemäß Fig. 3 und 4 in teilweiser Schnittdarstellung im Bereich des Wälzpunktes WP und

Fig. 6 ein Schneckengetriebe nach der Erfindung mit zwei Schnecken und zwei Schneckenrädern.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.

In Fig. 2 ist beispielhaft ein Schneckengetriebe nach der Erfindung schematisch dargestellt. Das Schneckengetriebe weist ein Schneckenrad 10, ähnlich dem Schneckenrad von Fig. 1, auf. Das Schneckenrad 10 ist um die Drehachse 12, die sich aus der Zeichenebene heraus in Richtung Betrachter erstreckt, angeordnet. Die Lotachse des Schneckenrades 10 ist wieder mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet. Darüber hinaus weist das Schneckengetriebe gemäß Fig. 2 wieder eine Antriebseinrichtung 6 in Form eines Motors auf, an dessen linken stirnseitigen Ende wiederum eine Antriebswelle 2, die sich aus der Antriebseinrichtung 6 herauserstreckt und konzentrisch zur Achse 5 liegt, angeordnet ist. Am stirnsei tigen Ende der Antriebswelle 2 ist jetzt eine Schnecke 1 in Form einer asymmetrischen Globoidschnecke mit einem Grund körper mit teilgloboidartiger Außenkontur 4 angeordnet. Der Wälzpunkt dieser asymmetrischen Globoidschnecke 1 ist um den Winkel E zur Lotachse 13 des Schneckenrades 10 versetzt angeordnet. Wie deutlich ersichtlich, ist die Länge 12 zwischen Wälzpunkt und stirnseitigem Ende der Antriebsein richtung 6 deutlich kleiner als die in Fig. 1 dargestellte Länge 11.

Zum Vergleich ist in Fig. 1 strichliert noch eine Schnecke angedeutet, wie sie bei einem herkömmlichen Schneckengetrie be verwendet werden würde. Beim Einsatz einer solchen symme trisch ausgebildeten Globoidschnecke, d. h. daß die Schnecke l in bezug auf die Lotachse 13 des Schneckenrades 10 symme trisch ausgebildet ist, würde der Wälzpunkt WP auf der Lotachse 13 des Schneckenrades 10 liegen. Bei dem Schnecken getriebe nach der vorliegenden Erfindung ist die asymmetri sche Globoidschnecke jedoch mit einer Außenkontur 4 verse hen, die zwar in bezug auf die Längsachse 5 der Schnecke 1 symmetrisch ausgebildet ist, jedoch nicht symmetrisch ent lang der Längsachse 5 in bezug auf die halbe Länge der Schnecke 1. Die asymmetrische Globoidschnecke 1 ist ledig lich ein Teil einer vollständigen Globoidschnecke, wie in Fig. 2 anhand der strichlierten Darstellung einer Globoid schnecke deutlich wird. Die asymmetrische Globoidschnecke nach der Erfindung erstreckt sich lediglich über einen Teil der Längsachse 5 einer vollständigen Globoidschnecke, weist allerdings in diesem Teil die Außenkontur einer symmetri schen Globoidschnecke auf.

Wie aus einem Vergleich der in den Fig. 1 und 2 darge stellten Schneckengetriebe ohne weiteres ersichtlich ist, ist die erforderliche Antriebswelle 2, über die die jeweili ge Schnecke 1 das Schneckenrad 10 antreibt, bei dem Schneckengetriebe nach der Erfindung deutlich kürzer als bei einem Schneckengetriebe nach dem Stand der Technik, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Hierdurch wird eine wesentlich höhere Belastbarkeit des Schneckengetriebes erreicht, da sich aufgrund der kürzeren Welle diese auch bei Belastung weniger stark durchbiegen kann.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Schneckenge triebes in Draufsicht auf die Schnecke 1 und das Schnecken rad 10 dargestellt, wobei der Betrachter von der Lotachse 13 (vgl. Fig. 4) auf die zylindrische Mantelfläche des Schneckenrades 10 blickt. Die Schnecke 10 befindet sich zwischen Betrachter und Schneckenrad 10 und kämmt mit die sem.

Die Schnecke 1 sitzt auf der Welle 2, welche wieder konzen trisch zur Achse 5 angeordnet ist. Die Welle 3 und die auf dieser Welle 3 feststehend montierte Schnecke 1 drehen sich in Richtung des dargestellten Pfeiles 3. Die Schnecke 1 ist mit einem Schneckengang 7 versehen, der der Deutlichkeit wegen nur teilweise dargestellt ist. Der Schneckengang 7 der Schnecke 1 weist einen Steigungswinkel C1 auf. Dieser Stei gungswinkel C1 ist durch die Schräge des Schneckengangs 7 festgelegt. Der Steigungswinkel C1 ist der Winkel, der sich durch die Schräge des Schneckenganges 7, bezogen auf eine Gerade, orthogonal zur Achse 5 ergibt.

Die Schnecke 1 ist, wie ein Blick auf Fig. 4 zeigt, seit lich versetzt zur Lotachse 13 mit Zähnen des Schneckenrades 10 kämmend im Eingriff. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 befindet sich die Schnecke 1 links von der Lotachse 13. Die Schnecke 1 wälzt mit dem Schneckenrad 10 im Wälzpunkt WP, der zur Lotachse 13 um den Winkel E versetzt ist. Die Achse 5 der Schnecke 1 ist des weiteren um den Achswinkel A zur Schneckenradebene, die orthogonal zur Achse 12 des Schneckenrades 10 liegt, versetzt angeordnet. Der Achswinkel ist mit A bezeichnet.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel von Fig. 3 soll sich das Schneckenrad 10 in Richtung des Pfeiles 11 drehen. Hierfür ist die zylindrische Mantelfläche des Schneckenrades 10 mit einer Vielzahl von vorzugsweise gleich beabstandeten Zähnen, die der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt sind, versehen. Dargestellt ist lediglich die Ausrichtung der Zähne anhand von einzelnen über die zylindrische Mantel fläche des Schneckenrades 10 verteilten Linien 8. Diese Linien 8 geben den projizierten Schrägungswinkel B1′ der Zähne an, wie er vom Betrachter bei Draufsicht gemäß Fig. 3 erhalten wird. Dieser projizierte Schrägungswinkel B1′ ist auch für den kämmenden Eingriff der Schnecke relevant.

Vom Betrachter der Fig. 3 aus gesehen ist der Schrägungs winkel B1 des Schneckenrades 10 maximal in der Mitte des Schneckenrades 10 und damit im Bereich der Achse 12. In Draufsicht auf die zylindrische Mantelfläche des Schnecken rades 10 wird dieser Schrägungswinkel B1 in Projektion, also vom Betrachter auf die Mantelfläche des Schneckenrades 10 her gesehen, immer kleiner, um an den Rändern des Schnecken rades Null zu werden. Der vom Betrachter und damit auch von der Schnecke 1 "ersichtliche" Schrägungswinkel wird nachfol gend, da auf die zylindrische Mantelfläche des Schneckenra des vereinbarungsgemäß gesehen wird, als "projizierter Schrägungswinkel B1′" bezeichnet. Im Wälzpunkt WP ist dieser projizierte Schrägungswinkel B1′ in Fig. 3 zeichnerisch dargestellt. Die zugehörende schräge Linie 8 des in diesem Bereich befindlichen Zahnes der Verzahnung des Schneckenra des 10 ist wieder mit dem Bezugszeichen 8 markiert. Damit ein optimaler Antrieb des Schneckenrades 10 durch die ver setzt zur Lotachse 13 angeordnete Schnecke 1 möglich ist, ist der Schneckengang 7 und die Schrägung der Zähne gemäß den Linien 8 so gewählt, daß die Summe des Steigungswinkels C1 der Schnecke 1 und des projizierten Schrägungswinkels B1′ im Wälzpunkt WP gleich dem Achswinkel A ist.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist der Durchmesser der Schnecke 1 im Wälzpunkt WP mit f bezeichnet. Der Durchmesser des Schneckenrades 10 ist mit d bezeichnet. Der Achsabstand a zwischen den beiden Achsen 5, 12 der asymmetrischen Glo boidschnecke 1 und dem Schneckenrad 10 ist erfindungsgemäß so groß wie die halbe Länge aus der Summe des Durchmessers d des Schneckenrades multipliziert mit dem Kosinus des Ver setzungswinkels E, um den der Wälzpunkt WP zwischen der asymmetrischen Globoidschnecke 1 und dem Schneckenrad 10 zur Lotachse 13 des Schneckenrades versetzt ist, und dem Durch messer f der asymmetrischen Globoidschnecke 1 auf der halben Schneckenlänge.

In Fig. 5 ist das Schneckengetriebe gemäß Fig. 3 und 4 in teilweiser Schnittdarstellung im Bereich des Wälzpunktes WP dargestellt. Gleiche Bezugszeichen stehen wieder für die bekannten Teile. Es ist deutlich der verzahnende Eingriff zwischen Schnecke 1 und Schneckenrad 10 entlang des Teil kreises TK gezeigt. Die Zähne des Schneckenganges der Schnecke 1 sind mit dem Bezugszeichen 9 markiert. Diese Zähne 9 der Schnecke 1 sind asymmetrisch gestaltet. Die linken Flanken der Zähne 9 sind mit dem Bezugszeichen 40 und die rechten Flanken mit dem Bezugszeichen 41 gekennzeichnet. Es ist deutlich zu erkennen, daß bei jedem Zahn 9 diese beiden Flanken 40, 41 unterschiedlich steil sind und darüber hinaus die Flanken 41, ausgehend von dem am weitesten rechts liegenden Zahn 9 zu dem am weitesten links liegenden Zahn 9 flacher werden. Die anderen Flanken 40 werden dagegen von rechts nach links steiler. Insgesamt sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel fünf Zähne 9 der Schnecke und damit fünf Gewindegänge mit dem Schneckenrad 10 in Eingriff. Der Wälz punkt WP liegt ungefähr auf halber Länge der Schnecke 1.

Das Schneckenrad 10 verfügt über eine Vielzahl von an der zylindrischen Mantelfläche des Schneckenrades 10 liegenden Zähnen 14. Diese Zähne 14 sind jeweils gleich gestaltet, weisen jedoch ein asymmetrisches Zahnprofil auf. In der Darstellung von Fig. 5 sind die links liegenden Flanken 15 flacher als die rechts liegenden Flanken 16 der Zähne 14 gestaltet. Die im Vergleich flacheren Flanken der Zähne 14 des Schneckenrades 10 liegen den im Vergleich flacheren Flanken 41 des Schneckenganges der Schnecke 1 gegenüber, wie in Fig. 5 ebenfalls zu ersehen ist.

Durch eine derartige asymmetrische Gestaltung des Zahnpro files der Schnecke 1 und des Schneckenrades 10 mit unter schiedlich steilen Zahnflanken 14, 16 ist es möglich, die Asymmetrie des Schneckenganges der Schnecke 1 etwas ausglei chen zu können. Dies bedeutet, daß bei asymmetrischer Ge staltung des Zahnprofiles der Zähne des Schneckenrades 10 ein weniger asymmetrisches Ausgestalten des Schneckenganges der Schnecke 1 erforderlich ist.

In Fig. 6 ist eine besondere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die sich ergibt, wenn mit einer gemeinsamen Antriebswelle 2 zwei Schnecken 1, 21 gemeinsam angetrieben werden, um zwei parallel nebeneinander liegende Schneckenrä der 10, 30, die den gleichen Außendurchmesser aufweisen und auf der gleichen Achse 12 sitzen, in Drehung zu versetzen. Im angegebenen Ausführungsbeispiel der Fig. 6 entspricht die Schnecke 1 und das Schneckenrad 10 und die zugehörenden Bezugszeichen bzw. Teile den bereits aus Fig. 3 bekannten Teilen und Bezugszeichen. In Fig. 6 ist das aus Fig. 3 bekannte Schneckengetriebe derart ergänzt, daß links von dem Schneckenrad 10 ein ähnlich gestaltetes Schneckenrad 30 angeordnet ist. Über diesem Schneckenrad 30 sitzt die Schnecke 21, die ebenfalls von der Antriebswelle 2 angetrie ben wird. Die Schnecke 21 ist ebenfalls als asymmetrische Globoidschnecke mit einem Grundkörper mit teilgloboidartiger Außenkontur ausgebildet, wobei im vorliegenden Ausführungs beispiel die schmalen Stirnseiten der beiden Schnecken 1, 21 gegenüberstehen.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 6 beträgt der Achswinkel A etwa 27°, während der Schrägungswinkel B1 auf der Lotachse des Schneckenrades 10 etwa 18° und der Steigungswinkel C1 des Schneckenganges 7 der Schnecke 1 etwa 10° beträgt. (Anmerkung: Die in Fig. 6 dargestellten Winkel sind nicht winkelgetreu gezeichnet, sondern der Deutlichkeit wegen vergrößert dargestellt). Da die Schnecke 1 oberhalb der Drehachse 12 des Schneckengetriebes angeordnet ist und damit der Wälzpunkt WP der Schnecke 1 mit dem Schneckenrad 10 in Fig. 6 nach oben versetzt ist, ist der projizierte Schrä gungswinkel B1′ kleiner als der Schrägungswinkel B1 auf der Lotachse. Der projizierte Schrägungswinkel B1′ betragt im Ausführungsbeispiel 17°, so daß die Bedingung erfüllt ist, daß der Achswinkel A des Schneckengetriebes gleich der Summe des projizierten Schrägungswinkels B1 und des Steigungswin kels C1 ist.

Wie aus Fig. 6 weiter ersichtlich, ragt die Außenkontur 4 der Schnecke 1 links und rechts über die Begrenzung des Schneckenrades 10 hinaus. Das gleiche gilt für die Schnecke 21, die mit ihrer Außenkontur 24 einerseits links über den Rand des Schneckenrades 30 und andererseits über den rechten Rand des Schneckenrades 30 hinausragt. Die Lage der Schnecken 1, 21 ist so gewählt, daß jeweils eine der Schnecken 1, 21 mit ihrer Außenkontur 4, 24 so weit zur Mittenebene des Schneckengetriebes reicht, bis ihr Flugkreis des Kopfdurchmessers an das nicht im Eingriff mit dieser asymmetrischen Globoidschnecke 1, 21 stehende Schneckenrad 30, 20 heranreicht. Die Mittenebene ist in Fig. 6 mit dem Bezugszeichen 50 markiert.

Die Verzahnung des Schneckenrades 30 sowie die Steigungs richtung des Schneckenganges der Schnecke 21 erfüllen wieder die Bedingung, daß der Achswinkel A gleich der Summe des projizierten Schrägungswinkels B2′ der Neigung der Zähne auf dem Schneckenrad 30 und dem Steigungswinkel C2 der Schnecke 21 ist. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 6 ist der proji zierte Schrägungswinkel B2′ 35°, während der Steigungswinkel C2 etwa minus 8° beträgt (vgl. die in bezug zur Orthogonalen der Achse 5 in unterschiedliche Richtungen gehenden Stei gungswinkel C2 und C1, wodurch der Vorzeichenwechsel nötig ist). Die Neigung der auf dem Schneckenrad 30 befindlichen Zähne ist, ähnlich wie beim Schneckenrad 10, wieder mit Linien 38 kenntlich gemacht. Diese Linien 38 stellen wieder die projizierten Neigungen der Zähne des Schneckenrades 30 dar. Im Bereich der Achse 12 ist diese Linie 38 am steil sten, um in Richtung der beiden Ränder dieses Schneckenrades 30 parallel zur Achse 12 zu werden.

Wesentlich bei der vorliegenden Erfindung ist, daß in den Wälzpunkten WP, WP2 der im Eingriff mit den Zähnen des jeweiligen Schneckenrades 10, 30 stehende Schneckengang 7, 37 der Schnecke 1 bzw. Schnecke 21 von seiner Neigung her mindestens annähernd der Steigung der in den Wälzpunkten WP, WP2 auftretenden Steigungen der jeweiligen Zähne der Schneckenräder 10, 30 ist.

Im Ausführungsbeispiel von Fig. 6 ist die Verzahnung des Schneckenrades 10 und die Verzahnung des Schneckenrades 30 sowie der Schneckengang der Schnecke 1 und der Schneckengang der Schnecke 21 so gewählt, daß sich bei Drehung der Welle 2 in Richtung des Pfeiles 3 das Schneckenrad 10 in Richtung des Pfeiles 11 und das Schneckenrad 30 in Richtung des Pfeiles 31 dreht. Damit drehen die beiden Schneckenräder 10, 30 in gegensinnige Richtungen. Sofern die beiden kämmenden Schnecken 1, 21 und Schneckenräder 10, 30 jeweils gleiche Verhältnisse von Schneckenradzähnezahl und Schneckengangzahl aufweisen, drehen die Schneckenräder 10, 30 mit gleicher Geschwindigkeit. Bei unterschiedlichen Verhältnissen drehen dagegen die beiden Schneckenräder 10, 30 mit unterschiedli cher Drehzahl. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, sind die Stei gungsrichtungen der Schneckengänge 7, 37 der beiden Schnecken 1, 21 gegensinnig zueinander angeordnet, so daß die gewollte gegensinnige Drehung der Schneckenräder 10, 30 gegeben ist.

Bezugszeichenliste

1 Schnecke
2 Antriebswelle
3 Drehrichtung
4 Außenkontur
5 Achse
6 Motor
7 Schneckengang
8 Linie
9 Zahn
10 Schneckenrad
11 Drehrichtung
12 Achse
13 Lotachse
14 Zahn
15 Zahnflanke
16 Zahnflanke
21 Schnecke
24 Außenkontur
30 Schneckenrad
31 Drehrichtung
37 Schneckengang
38 Linie
40 Flanke
41 Flanke
50 Mittenebene
a Achsabstand d Durchmesser f Durchmesser
l1 Länge
l2 Länge
A Achswinkel
B1 Schrägungswinkel
B2 Schrägungswinkel
B1′ projizierter Schrägungswinkel
B2′ projizierter Schrägungswinkel
C1 Steigungswinkel
C2 Steigungswinkel
E Versetzungswinkel
TK Teilkreis
WP Wälzpunkt
WP2 Wälzpunkt

Claims

1. Schneckengetriebe mit einer Schnecke (1) und einem Schneckenrad (10), welche um einen Achswinkel (A) zuein ander versetzt und beabstandet angeordnet sind und mit an ihren jeweiligen Mantelflächen angeordneten Zähnen bzw. Schneckengänge kämmend miteinander in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (1) als asymmetrische Globoidschnecke mit einem Grundkörper mit teilgloboidartiger Außenkontur (4) ausgebildet ist, und daß die asymmetrische Globoidschnecke seitlich versetzt zum höchsten Punkt des Schneckenrades (10) angeordnet ist.

2. Schneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Zähne (14) des Schneckenrades (10) ein im Querschnitt asymmetrisches Zahnprofil mit unterschied lich steilen Zahnflanken (15, 165) aufweisen.

3. Schneckengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Achswinkel (A) zwischen der Achse (5) der Schnecke (1) und der orthogonal zur Achse (12) des Schneckenrades (10) stehenden Ebene 0° beträgt.

4. Schneckengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Achswinkel (A) zwischen der Längs achse (5) der Schnecke (1) und der orthogonal zur Achse (12) des Schneckenrades (10) liegenden Ebene zwischen größer 0° und kleiner 90° liegt.

5. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsabstand (a) zwischen den beiden Achsen (5, 12) von der asymmetrischen Glo boidschnecke (1) und dem Schneckenrad (10) die halbe Länge aus der Summe des Durchmessers (d) des Schnecken rades (10) multipliziert mit dem Cosinus des Verset zungswinkels (E), um den der Wälzpunkt (WP) zwischen der asymmetrischen Globoidschnecke (1) und dem Schneckenrad (10) zur Lotachse (13) des Schneckenrades (10) versetzt ist, und dem Durchmesser (f) der asymmetrischen Globoid schnecke (1) auf der halben Schneckenlänge ist.

6. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Schneckenrad (30) und eine weitere Schnecke (21), die ebenfalls als asymmetrische Globoidschnecke mit einem Grundkörper mit teilgloboidartiger Außenkontur ausgebildet ist, zum Antreiben des weiteren Schneckenrades (30) vorgesehen sind, und daß die beiden Schnecken (1, 21) auf einer gemeinsamen Achse (5) axial und radial feststehend angeordnet sind.

7. Schneckengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die weitere Schnecke (21) und das weitere Schneckenrad (30) um den gleichen Achswinkel (A) zuein ander versetzt angeordnet sind.

8. Schneckengetriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die beiden Schneckenräder (10, 30) den gleichen Durchmesser (d) aufweisen und konzentrisch zueinander um die gleiche Achse (12) angeordnet sind.

9. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden kämmenden Schnecken (1, 21) und Schneckenräder (10, 30) jeweils unterschiedliche Verhältnisse von Schneckenrad-Zähnezahl und Schneckengangzahl aufweisen.

10. Schneckengetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich net, daß die Steigungsrichtungen der jeweiligen Schneckengänge beider Schnecken (1, 21) gegensinnig zueinander angeordnet sind.

11. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden asymmetrischen Globoidschnecken (1, 21) gegensinnige Steigungsrichtun gen und die beiden Schneckenräder (10, 30) unterschied liche, aber gleichsinnige Schrägungsrichtungen aufwei sen, wobei die Achswinkel (A) zwischen dem Schneckenrad (10) und der asymmetrischen Globoidschnecke (1) sowie zwischen dem weiteren Schneckenrad (30) und der weiteren Schnecke (21) gleich groß sind und beide asymmetrische Globoidschnecken (1, 21) auf der gleichen Antriebswelle (2) aufsitzen.

12. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzpunkt (WP) zwischen den jeweiligen Schnecken (1, 21) und den Schneckenrädern (10, 30) auf der Höhe der halben Schneckenlänge, bezogen auf die Achse (5) der Schnecken (1, 21), gelegt ist.

13. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei den beiden asymmetri schen Globoidschnecken (1, 21) und den Schneckenrädern (10, 30) im jeweiligen Wälzpunkt (WP) die Summen der auf den Achsschnitt der jeweiligen asymmetrischen Globoid schnecken (1, 21) projizierten Schrägungswinkel (B1′, B2′) und Steigungswinkel (C1, C2) gleich dem gemeinsamen Achswinkel (A) sind.

14. Schneckengetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Schnecken (1, 21) so gewählt ist, daß jeweils eine der Schnecken (1, 21) mit ihrer Außenkontur (4, 24) so weit zur Mittenebe ne des Schneckengetriebes reicht, bis ihr Flugkreis des Kopfdurchmessers an das nicht im Eingriff mit dieser asymmetrischen Globoidschnecke (1, 21) stehende Schneckenrad (30, 20) heranreicht.

15. Verfahren zum Herstellen einer asymmetrischen Globoid schnecke nach einem der Ansprüche 1 bis 14 mit einer Walzfräseinrichtung und den Merkmalen:

- Anordnen eines Schälrades, welches so ausgeführt ist, daß es den Verzahnungsdaten des Schneckenrades (10, 30) weitgehend entspricht, jedoch noch ein Aufmaß für ein ausreichendes Zahnspiel besitzt, auf der Werk stückachse der Walzfräseinrichtung,
- Anordnen eines Werkstückes für die herzustellende asymmetrische Globoidschnecke auf der Fräsachse der Walzfräseinrichtung, wobei das Fräslager um den vorge gebenen Achswinkel (A) des Schneckengetriebes ge schwenkt wird,
- Beabstandung des Schälrades und des Werkstückes um den vorgegebenen Achsabstand (a) des Schneckengetriebes und Verfahren des Werkstückes in Y-Richtung nach Maßgabe des Abstandes des Wälzpunktes (WP) von der Lotachse (13) des Schälrades,
- Drehung des Schälrades und des Werkstückes in dem durch das Verhältnis von Schälrad-Zähnezahl und Schneckengangzahl vorgeschriebenen Übersetzungsver hältnis,
- Bearbeitung des Werkstückes im Axialverfahren, wobei das Schälrad in X-Richtung radial an das Werkstück herangestellt und axial in Z-Richtung mindestens einmal vollständig vorbeigeführt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bearbeitung des Werkstückes im Axialverfahren das Schälrad schrittweise radial in X-Richtung an das Werkstück herangefahren wird, und daß bei jedem radial herangefahrenen Schritt das Schälrad axial in Z-Richtung vollständig am Werkstück durchgetaucht wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Schälrad nach Art einer Räumnadel mehrere Schälebe nen aufweist und das Schälrad einmal radial in X-Rich tung an das Werkstück herangefahren wird, und daß das Schälrad einmal in Z-Richtung vollständig am Werkstück durchgetaucht wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück bereits eine im Guß bzw. Sinterverfahren hergestellte asymmetrische Globoid schnecke nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ist, welche mit den in den Verfahrensansprüchen 15 bis 17 angegebe nen Verfahrensschritten feinbearbeitet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in einem letzten Verfahrensschritt die hergestellte asymmetrische Globoidschnecke kämmend mit einem Läpprad in Eingriff steht, wobei das Läpprad und die asymmetrische Globoidschnecke gedreht wird.