DE1962938A1 - Rollschneckengetriebe - Google Patents

Description

Rollschneckengetriebe

Anmelder: Georg Titt

808 iUrstenfeldbruck, Westendstr. 7

Die Erfindung betrifft ein Schnecken- oder Schraubgetriebe mit sich kreuzenden Achsen, bei dem die Kraftübertragung zwischen Schnecke und Schneckenrad mittels Kugeln oder sonstige Wälzkörper geschieht, wodurch im Gegensatz zu den herkömmlichen Schneckengetrieben wesentlich bessere Wirkungsgrade, vor allem bei sehr großen Übersetzungen, erzielt werden.

Bei den bekannten Ausführungen wird fast ausschließlich die Schnecke globoidförmig gestaltet um mehrere Windungen der Schecke zum Tragen zu bringen. Die Herstellung solcher Globoidschnecken mit den entsprechenden Wälzkörperlaufbahnen ist schwierig, ebenso die des Schneckenrades. Vor allem das Schleifen der Wälzkörperlaufbahnen nach dem Härten ist problematisch. Aber nicht nur diese Nachteile haben bis jetzt den praktischen Einsatz derartige Getriebe verhindert, sondern die Ablaufbedingungen der Kugelschnecke ist nicht ideal. Die Globoidschnecke arbeitet nicht mit konstanter Steigung, das ergibt unterschiedliche Wälzgeschwindigkeit, die Form der Schneckenzähne ändert sich entsprechend dem Abwälzverfahren, sodaß die Eingrifssbedingungen der Wälzkörper verschieden sind. Im Endeffekt kann nur von einem Teil der im Umlauf befindlichen Wälzkörper ein Tragen erwartet werden.

Gegenstand der Erfindung ist es, diese bekannten Nachteile zu überwinden und darüber hinaus noch Vorteile zu gewinnen. Erfindungsgemäß soll das durch folgende Maßnahmen erreicht werden*

Anstelle der geraden, massiven Schnecke wird eine gebogene, flexible Schnecke eingesetzt. Diese hat im gestreckten Zustand die Porm einer Spiralfeder. Durch Biegung kann sie sich über einen gewissen Umfang dem Schneckenrad anpassen, Dadurch wird der große Vorteil erreicht, daß jede Windung dieser Schnecke in ihrer Ebene radial zum Schneckenrad liegt und damit für jede Windung die Eingriffsverhältnisse so gut sind, wie das bei einem Schneckengetriebe mit einer Windung an der Schnecke der Pail ist. Bei der Herstellung kann diese Schnecke im geraden Zustand einfach geschliffen werden.

Das Profil kann verteilhaft gezogen werden, sodaß die Weichbearbeitung denkbar einfach ist«, Unter Umständen ist nach dem Wickeln und dem Härten dieser Scliecke keine weitere Bearbeitung mehr notwendig» Durch das Biegen einer derartigen Schnecke entsteht am inneren Umfang der Schnecke eine Pressung zwischen den einzelnen Windungen, die mit ihrem Reibschluß in der Lage ist, die erforderlichen Umfangskräfte von Windung zu Windung zu übertragen. Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen das Profil der Windungen so keilförmig zu gestalten, daß entsprechend dem Durchmesser des Schneckenrades die einzelnen Windungen über eine möglichst große Breite aneinander liegen, um die spezifische Flächenpressung möglichst gering zu halten. Dabei ist weiter die Möglichkeit gegeben, das Profil der Schneckenwindungen so zu gestalten, daß der innere Teil etwas elastisch gestaltet wird, wodurch auch in Umfangsrichtung die einzelnen Windungen über einen längeren Weg hin aneinanderliegen. Es liegt auf der Hand, daß so ein Kompromiß gefunden werden kann, daß je nach Drehrichtung die beiden Windungen, die die ganze Schublast aller Windungen aufzunehmen haben, nicht überlastet werden, während auf der anderen Seite eine möglichst große Zahl von Windungen im Eingriff sein soll.

Ein weiterer Yorteil der Erfindung ist es, daß das Schneckenrad die Schnecke um 180 Grad umschließen kann, ohne daß dadurch verschiedene Eingriffsbedingungen entstehen· Da die einzelnen Schneckenwindungen über diesen Bereich elastisch sind, ändert sich allerdings die Pressung von der Mitte, in der die Windungen fest aneinander liegen, zu den äußeren Kanten de» Schneckenrades. Eine Durchbiegung in Axialrichtung der Schnecke in größerem Umfang kann nicht auftreten, da dann die einzelnen Windungen der Schnecke über die Wälzkörper an die nicht belastete Planke der Schneckenradwälzkörperbahn zur Anlage kommen.

Eine weitere Maßnahme der Erfindung ist es, daß die Schnecke außerhalb des Schneckenrades von einer entsprechend gekrümmten, gehärteten mnd geschliffenen Stahlhaube umgeben wird» unter der die Wälzkörper abrollen können, aber gleichzeitig

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die Radialkraft an der Schnecke aufnehmen, die bei einer herkömmlichen Schnecke von der Lagerung dieser aufgenommen werden muß. Daß bedingt weiter erfindungsgemäß eine Wälzkörperlaufbahn an Schnecke und Schneckenrad, die aus drei Krümmungen besteht. Die Flanken erhalten eine gleiche Krümmung, die einen möglichst kleinen Eingriffswinkel zuläßt, während der Grund der Laufbahn erhält, auf der die Wälzkörper unter der Stahlhaube abrollen, oder aber auch zwischen Schnecke und Schneckenrad, sobald keine Last übertragen wird, sodaß beide Körper sich niemals berühren können«

Eine andere Maßnahme der Erfindung ist es, daß über die Eingriffs· länge der Schnecke hinaus einige Windungen tangetial verlaufen, sodaß diese über den ganzen Umfang aneinanderliegen. An diesen beiden Enden wird die Schnecke von Zapfen aufgenommen, die im Gehäuse des Schneckengetriebes gelagert sind· Die Abnahme und Zuführung der Wälzkörper geschieht dann in diesem Bereich der Schnecke, wobei ein Stahlrohr mit einer Zunge fest mit den freien Windungen der Schnecke und den Zapfen verbunden ist* während im flexiblen Teil der Schnecke ein biegsamen Rohr den Transport der Wälzkörper übernimmt. Letzteres kann beispielsweise aus einer Spiralfeder bestehen, wobei der Querschnitt des Drahtes vorteilhaft quadratisch ist.

Die Länge der gekrümmten Schnecke kann beliebig gewählt werden, der Durchmesser so ausgelegt werden, daß das Profil wenig verformt wird. Der geringe Reibfaktor von etwa 0,001 bis 0,0015 der rollenden Reibung läßt sehr geringe Steigung an der Schnecke ohne nennenswerte Verluste zu.

Nach einem weiteres Vorschlag der Erfindung ist es möglich die beiden gelagerten Zapfen mit einem Kardangelenk zu verbinden um synchronen Lauf zu erzwingen.

Nachfolgend wird die Erfindung mit Hilfe von Ausführungsbeispielen an Hand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau des RollSchneckengetriebes.

Fig. 2 zeigt das Profil einer Schneckenwindung und die Eingriffsbedingungen mit dem Schneckenrad

Fig. 3 zeigt das Profil einer Sruckelastisehen Schnecke

Fig. 4 zeigt die mögliche Anordnung eines doppelten Kardangelenkes. 109826/0527

In Pig» 1 paßt sich, die aus den Windungen (2) bestehende Schnecke über den Winkelβ der Krümmung des Schneckenrades (l) an. Das Profil der Schneckenwindungen (2) ist so keilförmig gestaltet, daß am Schneckenrad (1) diese Windungen mit ihrer ganzen Breite aneinander liegen. Außerhalb des Winkels 0 folgen wenige Windungen (2) nicht mehr der Krümmung des Schneckenrades (l)., sondern verlaufen in Richtung der Tangente. Diese freien Windungen sind an den Zapfen (3) und (4) befestigt. Die Zapfen (3) und (4) sind im hier nicht dargestellten Gehäuse des Rollschneckengetriebes gelagert. Durch Axiallager kann ihre Stellung genau fixiert werden. Die Schneckenwindungen (2) sind auf den Ansätzen (5) der Zapfen (3) und (4) zentriert, axial liegen sie fest an den Planschen (23). Das Schneckenrad (1) umfaßt die Schnecke (2) bis zu ihrer Mitte. Außerhalb dieses Bereiches rollen die Wälzkörper (6) unter der gehärtet und geschliffenen Stahlhaube ab und nehmen dabei die Radialkraft an der Schnecke auf. Diese Stahlhaube (6) ist ebenfalls an dem nicht dargestellten Gehäuse des Getriebes befestigt. Um einen endlosen Umlauf der mit etwa halber Umfangsgeschwindigkeit der Schnecke abrollenden Wälzkörper (6) zu erhalten, werden diese durch die beiden Umlenkrohre (7), sowie dem elastischen Verbindungsrohr (8) von einem Ende der Schnecke (2) durch diese hindurch zum anderen Ende geleitet. Zu diesem Zweck sind die Umlenkrohre (7) am Beginn der Umlenkung mit einem Finger (10) versehen, der nicht nicht über den Hüllkreis der Wälzkörper (6) hinausragt, dann aber zu dem tieferliegenden Umlenkrohr (7) führt. Vorteilhaft ist dieser Finger (10) direkt aus dem Rohr herausgearbeitet. Das Umlenkrohr(7) muß mit seinem äußeren Durchmesser unter dem äußeren Durchmesser der Schneckenwindungen (2) liegen. Es führt weiter durch die Flansche (23) der Zapfen und ist außerhalb dieser mit einem elastischen Rohr (8) verbunden, das die Wälzkörper dann durch die Schnecke hindurch zum anderen Umlenkrohr (7) führt. Die Verbindung (9) kann durch einfaches

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Ineinanderstecken der Rohre geschehen. Nach der Verbindung kann das Verbindungsrohr (8) an seinen Enden in den Zapfen (3) und (4) durch Klemmung befestigt werden, während die Umlenkrohre (7) vorteilhaft hart eingelötet werden. Das flexible Verbindungsrohr kann aus Kunststoff oder auch aus einer Drahtspirale bestehen, wobei der Querschnitt des Drahtes quadratisch ist·

Pig. 2 zeigt das keilförmige Profil der Schnecke (2) deutlicher und die Eingriffsbedingungen der Kugel oder Wälzkörper (6), Die Planken (21) der Wälzkörperlaufbahnen sind so ausgelegt, daß der Eingriffswinkel möglichst klein ist, unter der Berücksichtigung, daß die Druckfigur nicht über den Hand der Planken hinausgeht. Unter dem Eingriffswinkel (X. wird bei Belastung die Kraft von der Schnecke (2) auf das Schneckenrad (1) übertragen. Durch die vorhandene Elastizität des Systems wird die Schnecke um einen geringen Betrag von dem Schneckenrad abgehoben, sodaß die Wälzkörper nur in den Lastpunkten die Laufbahnen berühren. Im Leerlauf jedoch kann der Wälzkörper (6) auf den Grundteil (22) der Laufbahnen zurückfallen und auf diesem abrollen. Dadurch wird verhindert, daß Schnecke (2) und Schneckenrad (1) sich einander berühren.

In Pig. 3 hat das Schneckenprofil eine Aussparung (12), wodurch das Profil etwas druckelastisch ist. Dabei kann die Planke (14) im Gegensatz zu Pig. 2 einen etwas größeren Neigungswinkel haben, sodaß erst nach Verformung die ganze Breite des Profils aneinander liegt. Damit ist aber die Länge der Anlage in Umfangsrichtung größer als bei einem Profil nach Pig. 2. An das keilförmige Profil (14) schließt sich ein kurzes rechteckiges Profil (13) an. In diesem Bereich liegen die nicht mehr tragenden Schneckenwindungen (2) an den Enden der Schnecke aneinander.

Nach Pig· 4 kann ein doppeltes Kardangelenk mit seinen Wellen »(15) und (16) mit den Zapfen (3) und (4) verbunden sein, sodaß beide Enden der Schnecke synchron angetrieben werden. Ein Gelenk beeteht aus den Gabeln (18) und (19) die wechseln mit ftli elastischen Ring (20) verbunden sind.

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Claims (1)

1. Schutzansprüche

   Π.*) Roll schneckengetriebe, bei dem in bekannter Weise die Kraft von der Schnecke auf das Schneckenrad über Wälzkörper übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine zylindrische aus Windungen bestehende Schnecke durch Biegung sich über eine beliebige Länge der Sehneckenradkrümmung anpaßt, wobei jede Windung (2) der Schnecke mit einer Wälzkörper lauf bahn versehen ist,von der Wälzkörper (6) gegen Schneckenradzähne mit der entsprechenden laufbahn ablaufen.

   Rollschneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Schneckenwindungen (2) in der Hauptsache so keilförmig gestaltet ist, die einzelnen Windungen am kleinsten Durchmesser des Schneckenrades (1) mit ihrer Breite aneinander liegen·

   Roll schneckengetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Schneckenwindungen (2) durch eine Aussparung (12) gegenüber der Wälzkörperlaufbahn elastisch gestaltet ist«

   Rollschneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über den Eingriffsbereich der Schnecke (2) hinaus einige Windungen tagential zum Schneckenrad (1) verlaufen und an gelagerten Zapfen (3) und (4) befestigt sind.

   Roll schneckengetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad (1) die Schnecke (2) zur Hälfte umfaßt und daß der freie Teil der gebogenen Schnecke (2) mit den Wälzkörpern (6) von einer entsprechend geformten, gehärtet und geschliffenen Stahlhaube (11) umgeben ist.

   6. Rollschneckengetriebe nach den bisherigen Ansprüchen, gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (6) durch zwei Umlenkrohre (7), verbunden durch ein flexibles Verbindungsrohr (8),endlos von einem Ende der Schnecke (2) zum anderen geführt werden·

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   7· Rollschneckengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrohre im Bereich der Schnecke mit einem Finger (10) versehen sind, der unter dem Hüllkreis der umlaufenden Wälzkörper (6) liegt und die Wälzkörper in die noch tiefer liegende Umlenkrohre (7) führt.

   8. Rollschneckengetriebe nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrohre (7) an den tangential verlaufenden Schneckenwindungen (2) und dem Flansch (23) der Zapfen (3) und (4) befestigt sind.

   9β Rollschneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörperlaufbahnen aus zwei symmetrisch angeordneten Flankenbahnen (21) und einer Grundbahn (22) bestehen.

   10, Rollschneckengetriebe nach den Ansprüchen 1, 4 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gelagerten Zapfen (3) und (4) durch Wellen (15), (16) und (17), sowie zwei dazwischen befindlichen Kardangelenken (18), (19) verbunden sind.

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