-
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.