DE19622208A1 - Antriebswelle mit einer Schnecke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebswelle mit einer Schnecke, deren Fußkreis einen bestimmten Durchmesser aufweist.

Derartige Antriebswellen werden häufig in Getrieben eingesetzt, die mit einer starken Untersetzung ins Langsame arbeiten. Die Antriebswelle ist dabei Teil einer verlängerten Motorwelle, an deren freien Ende, das aus dem Motorgehäuse hervorragt, die Schnecke eingefräst ist. Dieses Ende der Antriebswelle liegt häufig frei im Gehäuse, d. h. es ist nicht im Getriebegehäuse gelagert, sondern lediglich in axialer Richtung abgestützt.

Wird das Getriebe unter hoher Last betrieben, so werden auf die Antriebswelle Biegemomente übertragen, die bei häufigen Last­ wechseln rasch zum Abbrechen der Antriebswelle von der Motor­ welle führen. Der Bruch findet häufig im Auslauf der Schnecke zur Motorwelle hin statt, da hier starke Kerbwirkungen auftre­ ten. Dies gilt insbesondere für Automatenstahl, dessen hoher Schwefelanteil die Bruchgefahr verstärkt.

Es wurde daher schon vorgeschlagen, den Durchmesser der An­ triebswelle im Auslauf der Schnecke zu verringern.

So wird z. B. in der WO 93/03297 vorgeschlagen, dem Scheiben­ fräser zum Fräsen der Schnecke einen Vorfräser vorzuschalten, dessen Zähne kürzer sind als diejenigen des Scheibenfräsers. Außerdem soll die Stirnfläche dieses Vorfräsers entlang einer kegelstumpfförmigen Umhüllung verlaufen.

Dies hat zur Folge, daß die letzte Nut der Schnecke nicht zu tief geschnitten wird und ihr Nutgrund in axialer Richtung kontinuierlich auf den Kerndurchmesser der Antriebswelle an­ steigt.

Bei dieser Produktionsmethode werden zwar die Kerbspannung verhindert, aber nicht vollständig reduziert, so daß es trotz­ dem zu Schneckenabbrüchen kommt. Außerdem wird ein Spezialwerk­ zeug benötigt. Das der Erfindung zugrunde liegende Problem be­ steht somit darin, die Antriebswelle mit der Schnecke so aus zu­ bilden, daß Schneckenabbrüche weitgehend vermieden werden. Außerdem soll die Antriebswelle einfach herstellbar sein. Des­ weiteren soll eine ausreichende Biegefestigkeit der Antriebs­ welle gegeben sein.

Dazu wird vorgeschlagen, die Schnecke in eine Entlastungsnut aus laufen zu lassen, deren Nutgrund auf einem Durchmesser liegt, der dem Durchmesser des Schneckenfußes entspricht.

Die Schnecke wird dabei so weit in die Entlastungsnut hinein­ gefräst, bis die der Schnecke zugewandte Wand weggenommen ist.

Die andere Seite der Nutwand ist so ausgebildet, daß diese in axialer Richtung kontinuierlich bis auf den Kerndurchmesser der Antriebswelle ansteigt.

Um die Kerbspannung deutlich zu reduzieren, hat sich ein bogen­ förmiger Anstieg der Wand bewährt.

Eine derartige Antriebswelle wird hergestellt, indem zunächst die Entlastungsnut in die Antriebswelle und sodann die Schnecke in üblicher Weise gefräst wird.

Aus der DE 31 44 882 ist zwar ebenfalls bekannt, seitlich der Schnecke Freischnitte vorzusehen, die gemäß dem Ausführungsbei­ spiel in der DE-OS im Querschnitt dreieckig sind. Die Frei­ schnitte haben aber die Aufgabe, bei einer in axialer Richtung verkürzten Schnecke einen Freischnitt für das Schneckenzahnrad zu erhalten. Sie haben nicht die Aufgabe, die Bruchgefahr zu senken, was auch schon daran zu erkennen ist, daß die Antriebs­ welle beidseitig der Schnecke gelagert ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand dreier Figuren näher erläutert.

Fig. 1a und 1b zeigen den Stand der Technik. Die

Fig. 2 zeigt eine Antriebswelle mit einer Schnecke gemäß der Erfindung. Anhand der

Fig. 3a, 3b, 3c wird der Herstellungsvorgang erläutert.

Die Fig. 1a zeigt eine Antriebswelle 1 im Querschnitt, in die eine Schnecke 2 eingefräst ist.

Beim Ausfräsen der letzten Schneckennut 3 wird das Werkzeug langsam von der Achse der Welle entfernt, so daß der Nutgrund 4 der letzten Schneckennut 3 spiralförmig in die Mantelfläche 5 der Antriebswelle 1 einläuft.

Damit ergibt sich nahezu über den gesamten Umfang der letzte Schneckennut 3 ein scharfkantiger Übergang 6, bei dem im Be­ trieb des Getriebes hohe Kerbspannungen auftreten.

Gemäß der Fig. 1b wurde schon vorgeschlagen, im Anschluß an die Schnecke 2 eine Entlastungsnut 10 vorzusehen, deren Boden 11 in axialer Richtung kontinuierlich auf die Mantelfläche der An­ triebswelle 1 ansteigt. Damit wären zwar die Kerbspannungen im Übergang 6 verringert, nicht aber vollständig reduziert.

Gemäß der Fig. 2 wird nun vorgeschlagen, die Entlastungsnut 10 so tief auszustechen bzw. einzufräsen, daß ihr Nutgrund 11 zumindest in einem Punkt bis auf den Fußkreis 12 der Schnecke 2 heruntergeführt ist.

Beim Fräsen der Schnecke 2 wird die gemäß der Darstellung rech­ te Wand der Nut, deren ursprüngliche Ausbildung strichpunktiert 13 angedeutet ist, bis auf den auslaufenden Schneckensteg 14 weggefräst.

Der Schneckengrund 15 des letzten Gewindeabschnitts läuft damit auf gleichem Durchmesser in die Entlastungsnut 10 ein.

Dadurch daß vom letzten Schneckengrund 15 aus ein kontinuierli­ cher Übergang auf den Kerndurchmesser der Schnecke erfolgt, konnten die Standzeiten der Antriebswelle deutlich erhöht wer­ den. Es konnten bei den üblichen Tests keine Brüche mehr fest­ gestellt werden.

Die Fig. 3a, 3b, 3c zeigen noch einmal den Herstellungsvorgang. Von der Antriebswelle 1 wird zunächst eine Abstützspitze 20 freigefräst. Sodann wird im Abstand vom Ende 21 der Antriebs­ welle die Entlastungsnut 10 gefräst. Diese kann im Querschnitt z. B. die Form eines Kreisabschnittes aufweisen. Entscheidend ist, daß der Übergang zur Mantelfläche 5, also auf den Kern­ durchmesser der Antriebswelle, kontinuierlich erfolgt. Sodann wird in üblicher Weise die Schnecke 2 eingefräst, bis das Fräs­ werkzeug in die zuvor freigeschnittenen Entlastungsnut aus­ läuft 10.

Claims (4)

1. Antriebswelle mit einer Schnecke (2), deren Fußkreis (12) einen bestimmten Durchmesser aufweist, mit einer Entla­ stungsnut (10), deren Boden (11) auf einem Kreis liegt, dessen Durchmesser kleiner als oder gleich groß wie der des Fußkreises (12) der Schnecke (2) ist, wobei die letzte Schneckennut (3) in die Entlastungsnut (10) ausläuft, und daß die Wand der Entlastungsnut (10), die der Schnecke ab­ gewandt ist, in axialer Richtung kontinuierlich bis auf den Kerndurchmesser der Antriebswelle (5) ansteigt.

2. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (2) unter Wegschneidung der einen Wand der Entlastungsnut (10) in die Entlastungsnut einläuft.

3. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand auf der von der Schnecke abwandten Seite der Nut (10) in axialer Richtung bogenförmig ansteigt.

4. Verfahren zur Herstellung einer Antriebswelle nach den An­ sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Entlastungsnut (10) ausgestochen oder gefräst wird und so­ dann die Schnecke 2 in üblicher Weise gefräst wird.