DE2619989A1

DE2619989A1 - Schneckenradgetriebe

Info

Publication number: DE2619989A1
Application number: DE19762619989
Authority: DE
Inventors: Marinus Pieter Koster
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-05-15
Filing date: 1976-05-06
Publication date: 1976-11-25
Also published as: JPS51138264A; US4040307A; FR2311236B1; GB1549659A; NL7505699A; FR2311236A1

Description

"Schneckenradgetriebe"

Die Erfindung betrifft ein Schneckenradgetriebe mit einem in einem Gehäuse gelagerten Schneckenrad und einer damit zusammenarbeitenden Schnecke, die in zwei an beiden Seiten der Schnecke angeordneten Lagern drehbar und deren erstes Lager scharnierend mit dem Gehäuse verbunden ist und an deren zweites Lager eine einstellbare Vorspannfeder angreift, die auf dieses Lager eine auf das Schneckenrad gerichtete Kraft ausübt.

Ein Getriebe der oben beschriebenen Art ist aus dem Buch "Bauelemente der Peinmechanik", Richter und Vos, (1952) Seiten *f17 und 418, bekannt. Bei diesem bekannten Getriebe ist der Spielraum an einer Seite durch scharnierende

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Lagerung der Schnecke im Gehäuse und an der anderen Seite durch Anlegen einer bestimmten Belastung mit Hilfe einer Feder, die die Schnecke in das Schneckenrad drtickt, beseitigt. Die GrSsse der von der Feder ausgeübte Vorspannkraft muss so sein, dass die im Betrieb an der Schnecke maximal auftretende und der Federkraft entgegengesetzte Kraft überschritten wird, so dass beide Flanken der im Eingriff stehenden Zähne miteinander in Berührung bleiben.

Dies bedeutet, dass unter allen Umständen die Gesamtzahnbelastung um einen Betrag gleich der maximal auftx^etenden Betriebsbelastung grosser ist als aus der momentanen Betriebsbelastung erfolgen würde. Daher ist bei maximaler Betriebsbelastung die Gesamtbelastung gleich zweimal diesem Maximum, bei Leerlauf ist die Gesamtbelastung gleich der maximalen Betriebsbelastung.

Der Nachteil dabei ist, dass der Verschleiss viel grosser und die Wärmeentwicklung viel höher ist.als im Fall, dass keine Vorspannkraft angewandt wird·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, :ein Schneckenradgetriebe zu schaffen, das spielfrei ist, eine verhältnismässig grosse TorsionsSteifheit besitzt und die oben erwähnte nachteilige hohe Abnutzung und Wärmeentwicklung nicht aufweist.

Zu diesem Zweck ist das erfindungsgemässe Schneckenradgetriebe dadurch gekennzeichnet, dass das

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scharnierend angeordnete Lager gleichfalls in Achsrichtung der Schnecke verschiebbar ist, wobei dieses Lager weiter mit einem ersten Teil gekuppelt ist, der derart mit einem wenigstens in axialer Richtung de*· Schnecke mit dem Gehäuse ortsfest gekuppelten zweiten Teil zusammenarbeitet, dass Verschiebung des ersten Teiles in der Achsrichtung der Schnecke eine Verschiebung des ersten oder zweiten Teiles in einer Richtung quer zur Schneckenachse mit sich bringt und wobei weiter der in dieser Richtung verschiebbare Teil mit einem der Enden der Vorspannfeder gekuppelt ist, so dass sie durch die Verschiebung mehr oder weniger gespannt wird ·

Auf diese Weise wird erreicht, dass die von der Fedes· ausgeübte Vor Spannkraft zur externen Belastung direkt proportional variiert. Dies wird nachstehend bei der Figurbeschreibung näher ei'läutert.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Schneckenradgetriebes nach der Erfindung liegt die Achse, um die das erste Lager Scharnieren kann, in der mit dem Betriebsteilkreis des Schneckenrades in Berührung" befindlichen Ebene, welches Schneckenrad der Schneckenachse parallel verläuft. Auf diese Weise ist die Verschiebung der Schnecke in Achsrichtung exakt gleich der Verschiebung der erwähnten Scharnierachseο Nach einer weiteren vorteilhaften Aus-* führuiigsform ist der erste bzw, der zweite Teil mit einem

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Teil vorsehen, der mit zwei schrägen Flächen des zweiten bzwc ersten Teiles zusammenarbeitet.» Hierdurch erreicht man, dass eine Verschiebung des ersten Teiles parallel zur Schneckenachse gleichzeitig eine Verschiebung des ersten oder zweiten Teiles in einer Richtung quer zur Schneckenachse ergibt, wodurch die Vorspannfeder mehr oder weniger gespannt wird.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist der erste oder zweite Teil mit einer V-förmigen A^Tut versehen, die gegenüber einer gleichfalls V-förmigen Nut oder einem Rücken auf dem anderen Teil liegt, wobei sich in dieser Nut mindestens eine Zylinderrolle befindet»

An Hand der Zeichnung, in der in Pig, 1 und schematise!! und im Schnitt zwei Ausführungsformen eines Schneckenradgetriebes dargestellt sind, wird die Erfindung nachstehend erläutert.»

Dieses Schneckenradgetriebe enthält ein Schneckenrad 1, das mit seiner Achse 2 in ortsfest in einem Gehäuse· angeordneten, in der Zeichnung nicht dargestellten Lagern montiert ist.

Das Schneckenrad 1 arbeitet mit einer Schnecke h zusammen, die an einer Seite in einem Lager 5 aufgehängt ist, das um eine an einem Hebel 7 aufgehängte Achse 6 scharnierbar ist, welcher Hebel selbst wieder mit dem Gehäuse 3 verbunden ist»

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Die andere Seite der Schnecke h sitzt in einem Lager 8, das über ein Gehäuse 9 mit dom Lager 5 verbunden ist«,

Der Hebel 7 ist über ein Scharnier 10 mit einem Hebel 11 verbunden, der mit einem ersten Teil 11' mit einer V-Nut 12 versehen, die gegenüber einer gleichen V-Nut 13 in einem zweiten Teil 13' liegt, der mit dem Gehäuse 3 fest verfcmnden ist. In den V-Nut on befindet sich eine Zylinderwalze 1*W In Fig. 1b sind die Teile 11' und 13' abermals dargestellt, v/obei jetzt der Teil 11 ^f mit oinou; V-förmigen Rücken 12 versehen ist, der über zw.ei Walzen 14 mit einer V-förmigen Nut 13 im Teil 13* zusammenarbeitet,

Das Ende des Hebels 11 trägt eine Einstellschraube ii>, die mit einer Feder 16 zusamrieiiarbeitet, die mit ihrer anderen Seite am Lager 3 anliegt.

Die Wirkung dieses Getriebes ist wie folgt: Wenn auf der Schneckenradachse 2 ein Moment (ti) in Pfeilrichtung ausgeübt wird, üben die Zähne des Schneckenrades 1 eine Kraft auf die Schnecke h aus, die in eine Axialkomponente (g) und eine Radialkomponente (G tg w) zerlegt werden kann. Unter dem Einfluss der Axialkomponeiite verschiebt sich die Schnecke h in axialer Richtung, wobei das Lager 5 am Hebel 7 in der Scharnierachse 6 mitgenommen wird. Dadurch erfährt auch der Scharnierpunkt 10 und der in diesem Punkt befestigte Hebel 11 eine Verschiebung»

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Bei dieser Verschiebung drücken die Walze 14 bzw, Walzen und die V-Nuten 12 und 13 bzw. die V-Nut 13 sowie der Rücken 12 auch den Hebel 11 über eine Strecke herunter, die direkt proportional der Verschiebung des Scharnieres isto Die Stellschraube 15 wird demgemäss auch über eine bestimmte Strecke herunter verschoben, wobei die Spannung der Feder 16 mit einer Kraft (v) ansteigt. Diese Kraft (v) bewirkt auf die Schneckenachse 9 ein Moment (Vb) um die Scharnier achse 6« Auf die Schneckonach.se wirkt weiter ein zweites Moment, das durch die Radialkomponente der Zahnkraft (G tgi£) verursacht wird. Durch die ¥ahl der verschiedenen Parameter, die die Kraft (v) bestimmen, kann man dafür sorgen, dass-das von (v) bewirkte Moment immer etwas grosser ist als das von der erwähnten Radialkomponente bewirkte Moment, so dass ein geringer Ueberschuss an Vorspannkraft in x^adialer Richtung dafür sorgt, dass sich die beiden Flanken der im Eingriff stehenden Zähne miteinander nach wie vor berühren. Es sind verhSltnismässig · nur sehr geringe Verschiebungen erforderlich, um die benötigte Vorspannkraft zu verwirklichen. Da alle Elemente, die die Kraft (v) bestimmen, annähernd linear sind, ist (V) direkt proportional der Axialkomponente, so dass auch die Vorspannkraft damit direkt proportional ist· Deswegen gibt es bei jeder Belastung einen konstanten Ueberschussprozentsatz an Vorspannkraft« Beim Leerlauf

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könnte die Vorspannung gleich Null sein, Wegen der Toleranzen in den Abmessungen der verschiedenen Teile υχιά durch Unrundheit der Schnecke und des Schneckenrades ist es sehr gut möglich, dass in dieser Stellung Spielräume vorhanden sind, Daher dient der Stellbolzen 15 zur Beseitigung dieser Spielräume und sogar zum Anbringen geringer Vorspannung in unbelastetem Zustand» Beim erfindungsgemässen Schneckenradgetriebe

ist also bei jedem Belastungszustand die zusätzliche Belastung an der belasteten Zahnflanke nur wenig gi'Ssser als wenn sie ohnB Vorspannungsmechajtiismus gewesen ware« Spielräume sind bei diesem Getriebe vollständig dadurch beseitigt, dass die Schnecke immer gut in das Schneckenrad gedrückt wird»

Durch die geringe zusätzliche Belastung sind Reibung und Wärmeentwicklung verhältnismässig klein. Bei der Umkehrung der Belastungsrichtung des auswendigen Moments an den Schneckenrädern kehrt die Richtung der Kraft V nicht um, das Verhältnis zwischen V und der radialen Belastungskomponente bleibt ungeSndert, so dass in beiden Belastungsrichtungen das Getriebe spielfrei ist und die gleiche Torsionssteifheit hat. Viele Abwandlungen im Aufbau sind möglich, ohne aus dem Rahmen der Erfindung herauszutreten.

So kann beispielsweise der Hebel 7 ^an Stelle

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einer scharnierenden Verbindung mit dem Gehäuse für einen Teil seiner Länge federnd ausgeführt sein, so dass eine scharnierende Verbindung weiterhin überflüssig ist.

Die Vorspannfeder kann an Stelle der Verwendung als Schraubenfeder 16 auch durch einen Teil des Hebels 11 in der Funktion als Blattfeder ausgeführt werden.

Eine andere Ausführungsform ist in Fig, 2 echematisch dargestellt. Hierbei ist der erste Teil 11^f an der Stelle 20 scharnierend mit dem Gehäuse 3 verbunden, so dass dieser erste Teil nur Bewegungen senkrecht zur Axialrichtung der Schnecke ausführen kann. Verschiebt sich der Scharnierpunlct 6 unter dem Einfluss des Momentes M₁ so dreht sich der Hebel 7 um seinen unteren Drehpunkt, Hierbei bewegt sich durch die schrägen, Flächen der Nut 13 und des Rückens 12 und durch die Walzen 14 der Teil 11· nach oben, wobei er sich um den Punkt 20 ^harniert» Der Teil 11 drückt dabei mit seinem Ende die Feder 16 ein, so dass die Vorspannkraft- V direkt proportional dem Moment M wächst.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1 »J Schneckenradgetriebe mit einem in einem Gehäuse gelagerten Schneckenrad und einer damit zusammenarbeitenden Schnecke, die in zwei an beiden Seiten der Schnecke angeordneten Lagern drehbar ist und deren erstes Lager scharnierend mit dem Gehäuse verbunden ist und an deren zweites Lager eine einstellbare Vorspannung angreift, die auf dieses Lager eine auf das Schneckenrad gerichtete Kraft ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass das scharnierend angeordnete Lager gleichfalls in der Achsrichtung der Schnecke verschiebbar ist, wobei dieses Lager weiter mit einem ersten Teil gekuppelt ist, der so mit einem wenigstens in Axialrichtung der Schnecke ortsfest mit dem Gehäuse gekuppelten zweiten Teil zusammenarbeitet, dass Verschiebung des ersten Teiles in Axialrichtung der Schnecke eine Verschiebung des ersten oder zweiten Teiles in einer Richtung quer zur Schneckenachse mit sich bringt und wobei weiter der in dieser Querrichtung verschiebbare Teil mit einem der Enden der Vorspannfeder gekuppelt ist, so dass sie durch die erwähnte Verschiebung mehr oder.. wenigerr gespannt wird,
2. Schneckenradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager scharnierend mit

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einem mit dem Gehäuse verbundenen Hebel verbunden ist, wobei die Achse, um die sich das erste Lager Scharnieren kann, in einer Ebene liegt, die sich mit dem Betriebsteilkreis des Schneckenrades berührt, das parallel zur Achse der Schnecke verläuft·

3· Schneckenradgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste bzw» zweite Teil riiit einem Teil versehen ist, der mit zwei schrägen Flächen des zweiten bzw_e ersten Teiles zusammenarbeitet, 4» Schneckenradgetriebe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der erste oder zweite Teil mit einer V-fbrmigen Nut versehen ist, die gegenüber einer gleichfalls V-förmigen Nut oder einem V-förmigen Rücken am anderen Teil liegt, wobei sich in dieser Nut mindestens eine zylindrische Walze befindet.

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