DE3204530A1 - Schneckengetriebe - Google Patents

Schneckengetriebe

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DE3204530A1 DE19823204530 DE3204530A DE3204530A1 DE 3204530 A1 DE3204530 A1 DE 3204530A1 DE 19823204530 DE19823204530 DE 19823204530 DE 3204530 A DE3204530 A DE 3204530A DE 3204530 A1 DE3204530 A1 DE 3204530A1
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/04Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members
    • F16H1/12Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes
    • F16H1/16Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with non-parallel axes comprising worm and worm-wheel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
    • F16H55/22Toothed members; Worms for transmissions with crossing shafts, especially worms, worm-gears

Description

  • Beschreibung:
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Schneckengetriebe mit einer flexiblen bogenförmigen Schnecke und einem Schneckenrad, in das Schneckengänge eingreifen, wobei die Schnecke aus einer Wendel besteht, die durch Wickeln eines strangförmigen Gebildes hergestellt ist, das zwei Reihen aus Vorsprüngen und Vertiefungen aufweist, wobei im aufgewickelten Zustand des strangförmigen Gebildes die Vorsprünge der einen Reihe in die Vertiefungen der anderen Reihe zur Verhinderung einer gegenseitigen Verdrehung benachbarter Windungen eingreifen.
  • Ein Schneckengetriebe dieser Art ist z.B. bekannt aus der FR-PS 2 303 997. Der besondere Vorteil eines solchen Schnekkengetriebes besteht darin, daß die Schnecke billig hergestellt werden kann und daß die Schnecke unter Ausnutzung ihrer Flexibilität an den Umfang des Schneckenrades angepaßt ist, so daß mehrere Schneckengänge gleichzeitig mit dem Schneckenrad in Eingriff sind. Dadurch wird die spezifische Belastung der einzelnen Schneckengänge gering gehalten, wodurch eine hohe Lebensdauer des Getriebes erzielt wird.
  • Die einzelnen Schneckengänge werden durch das formschlüssige Ineinandergreifen der Erhöhungen und Vertiefungen an gegenseitigen Verdrehungen gehindert, so daß sich die Schnecke weder verengen noch aufweiten kann.
  • Bei dem bekannten Schneckengetriebe ist die Schnecke genau an das Schneckenrad angepaßt, d.h. das Schneckenrad wird über einen Teil seines Umfanges von der Schnecke so umschlungen, daß mehrere Schneckengänge voll mit dem Schneckenrad in Eingriff sind. Infolge der relativ starken Krümmung der Schnecke entstehen bei laufendem Getriebe starke Wechselbeanspruchungen, die für die Lebensdauer der Schnecke nachteilig sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schneckengetriebe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß unter Erhaltung der Vorteile einer billigen Herstellung und eines großen möglichen Drehmomentes bei gegebenen Abmessungen die Lebensdauer vergrößert wird.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Krümmungsradius der Schnecke (Schnecken-innenkrümmung), gemessen auf halber Höhe der Schneckengänge an der Innenseite des Schneckenbogens, größer ist als der Radius des Schneckenrades (Schneckenradkrümmung), gemessen auf halber Höhe der Schneckenradzähne.
  • Bei einem so ausgebildeten Schneckengetriebe sind ebenfalls mehrere Gänge des Schneckenrades gleichzeitig im Eingriff mit dem Schneckenrad. Die Eingriffstiefe der Schneckengänge in das Schneckenrad nimmt mit Entfernung von der Mitte des Eingriffsbereiches ab. Trotzdem wirken mehrere Gänge der Schnecke gleichzeitig auf Zähne des Schneckenrades ein, so daß der Vorteil einer Verminderung der spezifischen Belastung der Schneckengänge erhalten bleibt. Die relativ schwache Krümmung der Schnecke bringt den Vorteil, daß die Wechselbeanspruchungen im Material der Wendel, aus der die Schnecke gewickelt ist, relativ klein sind, so daß eine hohe Lebensdauer der Schnecke erreicht wird.
  • Vorteilhafte Verhältnisse zwischen der Schneckeninnenkrümmung und der Schneckenradkrümmung sind im Anspruch 2 angegeben. Die Wahl des günstigsten Verhältnisses hängt auch vom Profil der Schneckengänge ab. Vorzugsweise wird das Verhältnis der Krümmungen so gewählt, daß eine Zahl von Schneckengängen in das Schneckenrad eingreift, wie sie im Anspruch 3 angegeben ist.
  • Vorteilhafte Verhältnisse für die Profilierung der Schneckengänge sind im Anspruch 4 angegeben. Die absoluten Größen richten sich nachdem Einsatzfall des Getriebes. Im Anspruch 5 sind absolute Größen angegeben, wie sie für ein Getriebe geeignet sind, das mäßige Leistungen übertragen muß, wie z.B. ein Getriebe für einen Fensterheber für einen Personkraftwagen.
  • Geeignete Proportionen für das Profil der Schneckengänge sind im Anspruch 6 angegeben. Relativ breite Schneckengänge wird man bei höheren Drehmomenten bevorzugen.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht eines Schneckengetriebes, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf ein strangförmiges Gebilde zur Herstellung einer Schnecke, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 einen vergrößerten diametralen Schnitt durch eine gerade Schnecke, Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung eines Bereiches, in dem zwei benachbarte Schneckenwindungen ineinandergreifen und Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Schneckenrades und eines Teiles einer darin eingreifenden Schnecke.
  • Die Hauptteile des dargestellten Schneckengetriebes sind ein Gehäuse 1, ein Schneckenrad 2 und eine in das Schneckenrad eingreifende Schnecke 3.
  • Das Gehäuse 1 ist aus drei Platten 4, 5, 6 zusammengesetzt, die mittels nicht gezeigter Mittel, z.B. mittels Schrauben oder Nieten, miteinander verbunden sind. In den äußeren Platten 4, 6 ist eine Welle 7 gelagert, die einen Vierkant 7a ausweist, der in ein Vierkantloch des Schneckenrades 2 eingreift.
  • Die Schnecke 3 ist durch Aufwickeln eines strangförmigen Gebildes 8 hergestellt. Das strangförmige Gebilde hat den aus Fig. 4 ersichtlichen, etwa T-förmigen Querschnitt. Dieser Querschnitt hat einen T-Stamm 9 und T-Arme 10 und 11.
  • Die T-Arme 10, 11 sind Schnitte durch Randflansche des T-förmigen Gebildes. Diese Randflansche sind nach Art von Zahnstangen ausgebildet. Die Zähne auf der einen Seite sind mit 12 und die Zähne auf der anderen Seite mit 13 bezeichnet.
  • Die Zahnlücken sind auf der erstgenannten Seite mit 14 und die Zahnlücken auf der anderen Seite mit 15 bezeichnet.
  • Die Abmessungen für ein Getriebe, das eine mäßige Leistung übertragen soll, wie z.B. für das Getriebe eines Fensterhebers eines Kraftfahrzeuges, kann folgende Abmessungen haben: Höhe h des T-Stammes ca. 1,5 mm, Breite b des T-Stammes ca. 1 mm, Dicke s der Randflansche 10, 11 ca. 0,5 mm und Gesamtbreite a des Profiles ca. 2,2 mm. Die Zahnlücken 14, 15 können bis an die Seitenwände 9a, 9b des T-Stammes herangeführt sein.
  • Die Schnecke wird durch Aufwickeln des Gebildes 8 auf einen Dorn hergestellt, wobei die Zähne und Zahnlücken miteinander in Eingriff gebracht werden.
  • Im montierten Zustand des Getriebes liegt die Schnecke gcmäß den Fig. 1 und 2 im Gehäuse 1. Zur Aufrechterhaltung einer gebogenen Form der Schnecke ist in der mittleren Platte 5 ein gekrümmter Schlitz 16 angeordnet. Parallel zu diesem Schlitz verlaufen in den Platten 4 und 6 gekrümmte Rillen 17 und 18. In axialer Richtung ist die Schnecke auf folgende Art und Weise fixiert. An ihrem in Fig. 1 links liegenden Ende ist die Schnecke mit einer Hülse 19 armiert, die in einer Erweiterung 20.des Gehäuses 1 gelagert ist. Am anderen Ende (in Fig. 1 rechts befindlich) ist die Schnecke fest mit einem Lagerungsteil 21 verbunden, der in einer Ausnehmung 22 des Gehäuses 1 aufgenommen ist. Am Lagerungsteil 21 befindet sich ein Bund 21a, der ein Fenster 23 durchgreift. Durch diesen Eingriff wird ein Axiallager gebildet.
  • Die Antriebswelle des Getriebes wird bei 21b angeschlossen.
  • Das Abtriebsende des Getriebes ist der Teil 7b des Lagerzapfens 7.
  • Fig. 6 zeigt eine Alternative mit anderer Zahnform, nämlich mit Zähnen, die gewölbte Flanken haben. Diese Zähne sind mit 12' und 13' bezeichnet. Möglich sind auch weitere Zahnformen, insbesondere auch unsymmetrische Zähne, wie sie in der DE-OS 28 45 903 beschrieben sind.
  • Die bis jetzt beschriebene Ausbildung des Getriebes ist an sich bekannt. Neu ist die spezielle Krümmung der Schnecke 3, zu der folgendes ausgeführt wird.
  • Die Krümmung des Schneckenrades 2 ist mit rR bezeichnet und bezieht sich auf den Durchmesser auf halber Zahnhöhe. Die Krümmung der Schnecke ist mit rS bezeichnet und bezieht sich auf die Krümmung an der Innenseite des Schneckenbogens, und zwar wiederum gemessen auf halber Höhe der Schneckengänge.
  • Diese Krümmungen und ihr Zusammenhang untereinander werden nachfolgend anhand von Fig. 7 erläutert.
  • Das Schneckenrad 2 ist in Fig. 7 symbolisch durch drei Kreise dargestellt, nämlich einen inneren strichpunktierten Kreis 24, einen mittleren strichpunktierten Kreis 25 und einen äußeren gestrichelten Kreis 26. Der innere Kreis 24 ist der Durchmesser des Schneckenrades am Grund der Schneckenradzähne.34. Der Kreis 26 ist der Durchmesser des Schneckenrades am Kopf der Schneckenradzähne. Der Kreis 25 ist der Teilkreis der Verzahnung und befindet sich etwa auf halber Höhe der Schneckenradzähne.
  • Die Schnecke 3 ist wiederum durch Kreise symbolisiert.
  • Der strichpunktierte Kreis 27 ist die Mittellinie der Schnecke. Die Kreise 28 und 28' verlaufen längs des Schnekkeninnendurchmessers, d.h. längs des Durchmessers, auf dem die Flächen 10a und 11a (siehe Fig. 2) liegen. Die äußeren gestrichelten Kreise 29 liegen auf dem Durchmesser, auf dem sich der Scheitel 9c (vergleiche Fig. 2) der Schneckengänge 9 befinden. Die strichpunktierten Linien 30 und 30' liegen etwa auf halber Höhe der Schneckengänge.
  • Der Durchmesser rR der Schneckenrades 2 reicht also vom Mittelpunkt M1 des Schneckenrades bis zum strichpunktierten Kreis 25, während der Krümmungsradius rS von einem Punkt M bis zu der strichpunktierten Linie 30 reicht. Die Mittel-2 punkte M1 und M2 haben einen relativ großen Abstand voneinander. Bei den gezeichneten Verhältnissen ist der Krümmungsradius rS fast doppelt so groß wie der Krümmungsradius rR Am Punkt P1 berühren sich die strichpunktierten Kreise 25 und 30. An dieser Stelle ist ein Schneckengang 33 in vollem Eingriff mit einer Zahnlücke zwischen zwei Zähnen 34 des Schneckenrades 2. In den Punkten P2 und P3 schneidet der gestrichelte Kreis 29 der Schnecke 3 den gestrichelten Kreis 26 des Schneckenrades 2.
  • Die vom Mittelpunkt M1 ausgehenden strichpunktierten Linien 31 und 32, die zu den Punkten P2 und P3 führen, definieren einen Sektor E, den man als Eingriffsbereich bezeichnen kann. Die Eingriffstiefe der Schneckengänge in die Zahnlücken des Schneckenrades nimmt mit der Entfernung vom Punkt P1 ab. Jedoch wirken auch die nur teilweise eingreifenden Schneckengänge antreibend auf das Schneckenrad.
  • Unter Berücksichtigung des Teilungsabstandes t zwischen benachbarten Schneckengängen wird man den Eingriffsbereich E so groß wählen, daß in diesem Eingriffsbereich etwa 16 Schneckengänge liegen. Von einer solchen Anzahl von Schneckengängen sind etwa 9 Schneckengänge in so tiefem Eingriff mit den Zahnlücken des Schneckenrades, daß eine Antriebswirkung auf das Schneckenrad 2 von diesen Schneckengängen ausgeübt wird.

Claims (6)

  1. Schneckengetriebe Ansprüche: Schneckengetriebe mit einer flexiblen bogenförmigen Schnecke und einem Schneckenrad, in das Schneckengänge eingreifen, wobei die Schnecke aus einer Wendel besteht, die durch Wickeln eines strangförmigen Gebildes hergestellt ist, das zwei Reihen aus Vorsprüngen und Vertiefungen aufweist, wobei im aufgewickelten Zustand des strangförmigen Gebildes die Vorsprünge der einen Reihe in die Vertiefungen der anderen Reihe zur Verhinderung einer gegenseitigen Verdrehung benachbarter Windungen eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (rs) der Schnecke (3) (Schneckeninnenkrümmung), gemessen auf halber Höhe der Schneckengänge (33) an der Innenseite des Schneckenbogens, größer ist als der Radius (rR) des Schneckenrades (2) (Schneckenradkrümmung), gemessen auf halber Höhe der Schneckenradzähne (34).
  2. 2. Schneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckeninnenkrümrnung (rs) das 1,5fache bis 2,5fach der Schneckenradkrümmung (r) beträgt, vorzugsweise das ca. 2fache.
  3. 3. Schneckengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Berührungskreis (29) an den Köpfen (9c) der Schneckengänge (33) den Berührungskreis (26) an den Köpfen der Schneckenradzähne (34) an Punkten (P1, P2) schneidet, die einen Bogenabstand voneinander haben, in dem 10 bis 30 Schneckengänge (33) bzw.
    Schneckenradzähne (34) liegen, vorzugsweise ca. 16 Schneckengänge (33) bzw. Schneckenradzähne (34).
  4. 4. Schneckengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Hohe (h) der Schneckengänge (33) und der Bogenlänge (t) zwischen benachbarten Schneckengängen (33) im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 1,5 liegt, vorzugsweise ca. 1,07 beträgt.
  5. 5. Schneckengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (h) der Schneckengänge (33) im Bereich von 1,3 mm bis 1,8 mm liegt, vorzugsweise ca. 1,5 mm beträgt.
  6. 6. Schneckengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis (h : b) zwischen der Höhe (h) der Schneckengänge (9) und der Breite (b) der Schneckengänge im Bereich von 1,25 : 1 bis 2,5 : 1 liegt, vorzugsweise ca. 1,5 : 1 beträgt.
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