DE10053183B4

DE10053183B4 - Vorrichtung für die automatische Steuerung des Abstands zwischen Zahnrädern

Info

Publication number: DE10053183B4
Application number: DE10053183A
Authority: DE
Inventors: Henry C. Winshall Sangret
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: DE10053183A1; US6269709B1

Abstract

Abstandssteuervorrichtung (10) mit
ersten und zweiten in Eingriff stehenden Zahnrädern (20, 40), wobei das erste Zahnrad (20) um eine erste Achse (22) drehbar ist, und wobei das zweite Zahnrad (40) um eine zweite Achse (42) drehbar ist;
einem drehbaren, das erste Zahnrad (20) bei seiner Drehung um die erste Achse (22) tragenden Exzenter (50), dessen Drehung in die erste Richtung bewirkt, daß sich die erste Achse (22) und das erste Zahnrad (20) auf die zweite Achse (42) zu bewegen; und
mit einer den Exzenter (50) zur Drehung in die erste Richtung (54) vorspannenden Drehfeder (70),
gekennzeichnet durch ein Blockierglied (80) zum Blockieren einer Drehung des Exzenters in eine zweite, der ersten Richtung (54) entgegengesetzte Richtung (56).

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern des Abstandes zwischen in Eingriff stehenden Zähnen und, genauer gesagt, auf eine Vorrichtung zum Steuern des Abstandes zwischen den Zähnen einer Schnecke und den Zähnen eines Schneckenrades.
Eine bekannte Steuervorrichtung mit elektrischer Energie umfaßt einen Drehmomentssensor, der ein Steuerdrehmoment abfühlt, und einen Elektromotor, der ein Fahrzeugsteuerglied gemäß dem von dem Drehmomentssensor erfühlten Steuerdrehmoment antreibt. Die Abtriebswelle des Elektromotors und das Fahrzeugsteuerglied sind typischerweise durch ein Schneckengetriebe gekuppelt. Die Schnecke und das Schneckenrad haben in Eingriff stehende Zähne.
Ein Verschleiß der eingreifenden Zähne der Schnecke führt zu einem Abstand zwischen den in Eingriff stehenden Zähnen. Ein solcher Abstand ist unerwünscht. Demgemäß sind Anpassungsmechanismen zur Steuerung eines solchen Abstandes bekannt.

Die DE 22 41 221 C2 und die US 84 54 999 offenbaren jeweils eine Spielausgleichseinrichtung für ein Schneckenradgetriebe. Bei der DE 22 41 221 C2 ist hierfür eine Exzenterhülse vorhanden, die über eine Kappe so gedreht wird, daß die Stellung des Schneckenrades in Bezug auf die Schnecke hierdurch eingestellt werden kann. Bei der US 84 54 999 wird darüber hinaus die Verdrehung einer Exzenterhülse noch gegen die Kraft einer Spiralfeder bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Abstandssteuervorrichtung mit ersten und zweiten in Eingriff stehenden Zahnrädern zu verhindern, dass sich das erste Zahnrad aus einer Einstellposition weg von dem zweiten Zahnrad bewegt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Abstandssteuervorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 ausgebildet. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Vorrichtung ein erstes und zweites Zahnrad mit eingreifenden Zähnen, einen drehbaren Exzenter, eine Torsions- bzw. Drehfeder und ein Drehblockierglied. Das erste Zahnrad ist um eine erste Achse drehbar, und das zweite Zahnrad ist um eine zweite Achse drehbar. Der drehbare Exzenter trägt das erste Zahnrad bei einer Drehung um die erste Achse. Eine Drehung des Exzenters in eine erste Richtung bewirkt, daß sich die erste Achse und das erste Zahnrad auf die zweite Achse zu bewegen. Die Drehfeder spannt den Exzenter vor, um in die erste Richtung zu drehen. Das Drehblockierglied blockiert eine Drehung des Exzenters in eine zweite Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung.

Eine Drehung des Exzenters in die erste Richtung tritt aufgrund der Vorspannung der Drehfeder auf, wenn ein Verschleiß zwischen den eingreifenden Zähnen des ersten und zweiten Zahnrads auftritt. Auf diese Art steuert die Vorrichtung den Abstand zwischen den eingreifenden Zähnen des ersten und zweiten Zahnrads.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorangegangenen und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen zeigt:
1 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht einer Vorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine vergrößerte Detailansicht eines Teils der Vorrichtung von 1;
3 eine Ansicht eines Teils der Vorrichtung der 2;
4 eine Ansicht entlang der Linie 4-4 in 3; und
5 eine Ansicht entlang der Linie 5-5 der 3.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich – vgl. 1 – auf eine Vorrichtung 10, die folgendes aufweist. ein erstes Zahnrad 20 und ein zweites Zahnrad 40, das in Eingriff mit dem Zahnrad 20 steht, einen drehbaren Exzenter 50, ein Gehäuse 60, eine Torsions- bzw. Drehfeder 70 und ein Drehblockierglied 80. In einem bevorzugten Aus führungsbeispiel treibt ein Elektromotor 11 das erste Zahnrad 20 an, und ein zweites Zahnrad 40 treibt ein Fahrzeugsteuerglied 12 an.
Das erste Zahnrad 20 weist eine Schnecke auf und ist um eine erste Achse 22 drehbar. Das zweite Zahnrad 40 weist ein Schneckenrad auf und ist um eine zweite Achse 42 drehbar. Die Schnecke 20 und das Schneckenrad 40 haben eingreifende schraubenförmige Zähne.
Die Schnecke 20 hat weg ragende Wellenteile bzw. -abschnitte 24, 26 an ihren entgegengesetzten Enden. Ein Lager 24a trägt den Wellenteil 24 bei einer Drehung in Bezug auf das Gehäuse 60 um eine Achse 22. Ein Abstandshalterring 24b umgibt das Lager 24a. Der Abstandshalterring 24b ist aus Federstahl hergestellt und greift an dem Gehäuse 60 und dem Außenring des Lagers 24a ein. Der Abstandshalterring 24b ermöglicht es dem Lager 24a, sich radial auf die Achse 22 zu in Bezug auf das Gehäuse 60 zu verschieben.
Der Exzenter 50 trägt den weg ragenden Wellenteil 26 bei einer Drehung in Bezug auf den Exzenter 50 um die Achse 22. Der Wellenteil 26 ist in einer Kammer 51 (5) in dem Exzenter 50 gelegen. Lager 30, 32 sind in der Kammer 51 in dem Exzenter 50 gelegen und sind zwischen dem Exzenter 50 und dem vorragenden Wellenteil 26 gelegen. Das Lager 30 ist ein Rollenlager, das den Wellenteil 26 umgibt. Das Lager 32 ist ein Ball bzw. eine Kugel, die auf der Achse 22 zentriert ist und in einer Vertiefung in dem Exzenter 50 und in einer Vertiefung in dem Kopfende des Wellenteils 26 gelegen ist.
Der Exzenter 50 wird in einer Öffnung 62 in dem Gehäuse 60 getragen. Der Exzenter 50 wird in dem Gehäuse 60 bei einer Drehung um eine dritte Achse 52 getragen. Die dritte Achse 52 ist im allgemeinen parallel zu der Achse 22, aber von der Achse 22 um eine vorbestimmte Distanz D (5) versetzt. Die Distanz D in 5 ist in ihrer Größe für darstellende Zwecke übertrieben. Eine Drehung des Exzenters 50 um die dritte Achse 52 in einer ersten Richtung 54 bewirkt, daß die Mitte 53 der Öffnung 51 des Exzenters 50 sich um die dritte Achse 52 dreht, und bewirkt, daß die erste Achse 22, die die Mitte 53 der Kammer 51 schneidet, sich auf die zweite Achse 42 zu bewegt.
Die Drehfeder 70 (4) spannt den Exzenter 50 vor, um sich in eine erste Richtung 54 zu drehen. Die Drehfeder 70 ist wie eine Uhrfeder um einen Abschnitt des Exzenters 50 gewickelt. Ein Ende 70a der Drehfeder 70 ist in einem sich radial erstreckenden Schlitz bzw. Spalt 70 in einem axialen Ende des Exzenters 50 gelegen. Das andere Ende 70b der Drehfeder 70 ist in einem Spalt 80a in dem Anti-Drehungsglied 80 gelegen. Ein Schnappring 59 ist in einer umfangsmäßigen Nut in dem Exzenter 50 gelegen und blockiert eine axiale Bewegung der Drehfeder 70 in eine Richtung nach links (wie in 2 gesehen) in Bezug auf den Exzenter 50.
Das Drehblockierglied 80 verhindert eine Drehung des Exzenters 50 in eine zweite Richtung 56 entgegengesetzt der ersten Richtung 54. Wie in den 2 und 4 zu sehen ist, hat das Drehblockierglied 80 einen Abschnitt 82, der in einem Spalt 64 in dem Gehäuse 60 gelegen ist. Der Abschnitt 82 greift an gegenüberliegenden Oberflächen 60a, 60b des Gehäuses 60 ein, die eine Drehung des Drehblockierglieds 80 in Bezug auf das Gehäuse 60 verhindern. Der Spalt 64 in dem Gehäuse 60 hat jedoch eine Axiallänge, die eine Axialbewegung des Drehblockierglieds 80 in Bezug auf den Exzenter 50 und das Gehäuse 60 erlaubt.
Der Exzenter 50 und das Drehblockierglied 80 haben sich axial zuweisende Oberflächen, die eingreifende Zähne 58 bzw. 88 haben. Die eingreifenden Zähne 58, 88 erlauben eine Drehung des Exzenters 50 in Bezug auf das Drehblockierglied 80 in die erste Richtung 54, blockieren aber eine Drehung des Exzenters 50 in Bezug auf das Drehblockierglied 80 in die zweite entgegengesetzte Richtung 56.
Jeder Zahn der eingreifenden Zähne 58, 88 wird von einer sich axial erstreckenden Oberfläche A und einer abgewinkelten Oberfläche B definiert, die sich in einem spitzen Winkel zur Oberfläche A erstreckt. Die gewinkelten Oberflächen B der benachbarten Zähne auf dem Exzenter 50 und auf dem Anti-Drehungsglied 80 greifen aneinander ein. Die sich axial erstreckenden Oberflächen A der benachbarten Zähne auf dem Exzenter 50 und auf dem Anti-Drehungsglied 80 greifen gleichermaßen aneinander ein. Eine Drehung in der Richtung 54 kann auftreten, da die gewinkelten Oberflächen B in Bezug aufeinander in die Richtung 54 gleiten können, während eine Drehung in eine Richtung 56 entgegengesetzt der Richtung 54 von den eingreifenden Oberflächen A der benachbarten Zähne blockiert wird.
Eine zweite Feder 90 spannt das Drehblockierglied 80 axial auf den Exzenter 50 zu vor, um die eingreifenden Zähne 58, 88 in Eingriff zu halten. Die Feder 90 ist eine Scheibenfeder, die einen Abschnitt des Exzenters umgibt. Die Feder 90 greift an der Drehfeder 70 an einer axialen Seite ein und greift an dem Drehblockierglied 80 an ihrer anderen axialen Seite ein. Ein Gewindestöpsel 66 verschließt die Gehäusekammer, in der der Exzenter 50, das Drehblockierglied 80 und die Drehfeder 70 gelegen sind. Der Gewindestöpsel 66 ist in eine mit Gewinde versehene Öffnung in dem Gehäuse 60 geschraubt. Der Gewindestöpsel 66 trägt eine mit Gewinde versehene Anpassungsschraube 101. Die Anpassungsschraube 101 greift an einem axialen Ende des Exzenters 50 an. Wenn die Anpassungsschraube 101 in den Stöpsel 66 geschraubt wird, übt die Anpassungsschraube eine Axialkraft auf den Exzenter 50 aus, wobei diese Kraft durch das Lager 32 an das Getriebe 20 übertragen wird. Dies paßt anfangs das Getriebe 20 in Bezug auf das Getriebe 40 an, um eine Vorbelastung auf den eingreifenden schraubenförmigen Zähnen der Zahnräder 20 und 40 vorzusehen.
Die Vorrichtung 10 bewegt die Schnecke 20 und die Achse 22 der Schnecke 20 auf das Schneckenrad 40 und die Achse 42 der Schnecke zu, wenn ein Verschleiß der eingreifenden Zähne der Schnecke 40 und der Schnecke 20 auftritt. Diese Bewegung der Schnecke 20 tritt auf, da die Drehfeder 70 ständig eine Kraft auf den Exzenter 50 ausübt, die den Exzenter 50 drängt, sich in die Richtung 54 zu drehen. Der Exzenter 50 bewegt die Schneckenachse 22 ungefähr 0,01 Millimeter auf die Achse 42 des Schneckenrades 40 zu, und zwar während der gesamten Lebensdauer der Vorrichtung.
Die Drehung des Exzenters 50 in die erste Richtung 54 bewegt auch die erste Achse 22 leicht seitlich in Bezug auf die dritte Achse 52 (5). Die leichte Seitenbewegung kann auftreten, da es der Abstandshalterring 24b dem Lager 24a erlaubt, sich um ein kleines Ausmaß radial zu bewegen.
Wenn sich der Exzenter 50 in die Richtung 54 dreht, bewegt sich das Anti-Drehungsglied 80 axial gegen die Vorspannung der Feder 90. Wenn die Drehung des Exzenters 50 ausreicht, werden die Zähne 58 auf dem Exzenter 50 über die Zähne 88 des Anti-Drehungsglieds rutschen.
Die eingreifenden schraubenförmigen Zähne der Schnecke 20 und des Schneckenrades 40 erzeugen Trennkräfte, die dazu neigen, die Zahnräder 20 und 40 zu separieren und die dazu neigen, den Exzenter 50 in die Richtung 56 zu drehen. Die eingreifenden Zähne 58, 88 auf dem Exzenter 50 und auf dem Anti-Drehungsglied 80 minimieren das Ausmaß der Trennung und der Drehung des Exzenters 50 in die Richtung 56, indem die Oberflächen A der benachbarten Zähne 58, 88 eingreifen. Wenn die Oberflächen A der benachbarten Zähne 58, 88 eingreifen, kann keine Drehung des Exzenters in die Richtung 56 auftreten.

Claims

Abstandssteuervorrichtung (10) mit ersten und zweiten in Eingriff stehenden Zahnrädern (20, 40), wobei das erste Zahnrad (20) um eine erste Achse (22) drehbar ist, und wobei das zweite Zahnrad (40) um eine zweite Achse (42) drehbar ist; einem drehbaren, das erste Zahnrad (20) bei seiner Drehung um die erste Achse (22) tragenden Exzenter (50), dessen Drehung in die erste Richtung bewirkt, daß sich die erste Achse (22) und das erste Zahnrad (20) auf die zweite Achse (42) zu bewegen; und mit einer den Exzenter (50) zur Drehung in die erste Richtung (54) vorspannenden Drehfeder (70), gekennzeichnet durch ein Blockierglied (80) zum Blockieren einer Drehung des Exzenters in eine zweite, der ersten Richtung (54) entgegengesetzte Richtung (56).
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Zahnrad eine Schnecke (20) ist und das zweite Zahnrad ein Schneckenrad (40) ist, wobei die Schnecke weg ragende Wellenteile (24, 26) an ihren entgegengesetzten Enden hat, und der Exzenter einen der weg ragenden Wellenteile (26) trägt.
Vorrichtung nach Anspruch 2 mit einem Gehäuse (60), das eine Öffnung (62) aufweist, in der der Exzenter (50) bei einer Drehung in Bezug auf das Gehäuse (60) getragen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Blockierglied (80) an dem Gehäuse (60) mit Keilen befestigt ist, um eine Drehung des Gliedes (80) in Bezug auf das Gehäuse (60) zu verhindern, und wobei das Glied (80) und der Exzenter (50) in Eingriff stehende Zähne (58, 88) haben, die eine Drehung des Exzenters (50) in die erste Richtung (54) erlauben und eine Drehung des Exzenters (50) in die zweite Richtung (56) blockieren.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Exzenter (50) und das Glied (80) axial aufeinander zuweisende Oberflächen (A, B) haben und wobei die in Eingriff ste henden Zähne (88) des Glieds (80) und des Exzenters (50) Teil der axial aufeinander zuweisenden Oberflächen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5 mit einer zweiten Feder (90), die das Glied (80) axial auf den Exzenter hin vorspannt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Drehfeder (70) ausreichend Kraft hat, um den Exzenter (50) in die erste Richtung (54) in Bezug auf das Glied (80) zu drehen, wobei das Glied (80) sich axial gegen die Vorspannung der zweiten Feder (90) bewegt, wenn die ersten und zweiten in Eingriff stehenden Zahnräder (20, 40) eine vorbestimmte Verschleißgröße erfahren.
Vorrichtung nach Anspruch 6 mit einem Lager (30, 32), das zwischen dem. Exzenter (50) und dem weg ragenden Wellenteil (26) gelegen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem Elektromotor (11) zum Antreiben des ersten Zahnrads (20) und mit einem Fahrzeugsteuerglied (12), das von dem zweiten Zahnrad (40) angetrieben wird.