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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Getriebeschnecke gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Schneckengetriebe gemäß Anspruch
10 sowie einen Antriebsstrang, insbesondere einen Fensterheberantriebsstrang
für Kraftfahrzeuge gemäß Anspruch 11.
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Aus
der
DE 85 08 681 U1 ist
eine Getriebeschnecke mit einem Globoid-Gewinde für eine
Sitzverstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs bekannt. Getriebeschnecken
mit einem Globoid-Gewinde haben sich bewährt, da mit ihnen
ein hoher Überdeckungsgrad mit einem mit der Getriebeschnecke kämmenden
Getrieberad erzielbar ist, wodurch die Übertragung hoher
Drehmomente sichergestellt ist. Die Getriebeschnecke mit Globoid-Gewinde
kann bevorzugt als Kunststoffteil hergestellt werden, da die Anforderungen
an die Festigkeit der Getriebeschnecke aufgrund des vergleichsweise
hohen Überdeckungsgrades mit den Zähnen eines
Getrieberades geringer sind. Ebenso verringern sich die Festigkeitsanforderungen
an die Zähne des mit der Getriebeschnecke kämmenden
Getrieberades. In der Praxis bereitet jedoch die Fertigung einer
Getriebeschnecke mit Globoid-Gewinde aus Kunststoff Schwierigkeiten.
Soll die Getriebeschnecke beispielsweise im Spritzgussverfahren
hergestellt werden, besteht die Schwierigkeit, dass die Getriebeschnecke
aus einer zweiteiligen Spritzgussform nur entformt werden kann,
wenn die Grenze zwischen den Teilen der Spritzgussform in axialer
Richtung, d. h. im Wesentlichen senkrecht zu den Gewindegängen
verläuft. Dies führt jedoch dazu, dass sich ein
fertigungstechnisch unvermeidbarer Kunststoffgrat quer zu der Gewindeflanke
erstreckt. Die werkzeugtechnische Entfernung eines derartigen Grates, insbesondere
durch Schleifen, ist aufwendig und daher wirtschaftlich uninteressant,
zumal darauf geachtet werden muss, dass die Gewindegänge
keinen Schaden nehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeschnecke
mit einem Globoid-Gewinde vorzuschlagen, die fertigungstechnisch möglichst
einfach und zu geringen Kosten sowie mit hoher Präzision
herstellbar ist.
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Technische Lösung
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Diese
Aufgabe wird mit einer Getriebeschnecke mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindungen
fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei
von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Zeichnungen
angegebenen Merkmalen.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das Globoid-Gewinde nicht
einstückig, sondern aus mindestens zwei separaten Gewindeelementen
auszubilden. Diese mehrteilige Ausbildung des Globoid-Gewindes,
also eines im Längsschnitt zumindest näherungsweise
doppel-konkav konturierten Gewindes, ist es möglich, die
einzelnen, insbesondere aus Kunststoff gefertigten, Gewindeelemente
in einem hochpräzisen Spritzgussprozess herzustellen. Dabei ist
für jedes Gewindeelement eine eigene Spritzgussform vorgesehen.
Es liegt im Rahmen der Erfindung die Gewindeelemente, beispielsweise
im Mehrkomponentenspritzverfahren unmittelbar an eine Welle anzuformen
oder nach deren Fertigung an einer Welle festzulegen bzw. zu einem
Globoid-Gewinde zusammenzustellen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der
mehrteiligen Ausbildung des Globoid-Gewindes besteht darin, dass
die Gewindegänge messtechnisch besser erfasst werden können
als bei einem einteiligen Globoid-Gewinde.
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Von
besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der der
Kerndurchmesser und/oder der Gewindeelementdurchmesser (Außendurchmesser)
jedes Gewindeelementes jeweils nur in eine Axialrichtung zunimmt.
Anders ausgedrückt verjüngt sich jedes Gewindeelement
mit Vorteil lediglich in eine Axialrichtung, hat also zumindest
näherungsweise eine kegelstumpfförmige Kontur
mit konkav gekrümmter Mantelfläche. Derartig ausgebildete
Gewindeelemente lassen sich optimal aus einer mehrteiligen, insbesondere
zweiteiligen Spritzgussform – etwa durch Herausschrauben
entformen. Dabei verläuft die Anlageebene zwischen den
Teilen der Spritzgussform bevorzugt quer zur Längserstreckung der
Gewindeelemente, so dass keine in axialer Richtung verlaufende,
nur aufwendig zu entfernende Grate entstehen.
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Von
besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der das
Globoid-Gewinde aus genau zwei Gewindeelementen gebildet ist. Dabei
weisen beide Gewindeelemente – abgesehen von dem Gewindeverlauf – die
gleiche Außenkontur auf, sind also beide gleich groß mit
einer zumindest näherungsweise kegelstumpfförmigen
Außenkontur mit konkav gewölbter Mantelfläche
ausgebildet. Zu einem Globoid-Gewinde zusammengestellt, liegen sich
die jeweiligen kleinen Gewindeelementdurchmesser gegenüber.
Damit der Gewindeverlauf eines derart gebildeten Globoid-Gewindes
einheitlich ist, sind die Gewindegänge der zwei gleichförmigen
Gewindeelemente, vom jeweiligen großen Gewindeelementdurchmesser
aus in Richtung des jeweiligen kleinen Gewindeelementdurchmessers
betrachtet gegenläufig. Eines der Gewindeelemente hat also
ausgehend vom großen Gewindedurchmesser ein Rechtsgewinde,
wohingegen das andere Gewindeelement ebenfalls ausgehend vom großen
Gewindedurchmesser ein Linksgewinde aufweist.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist gemäß einer ersten
Alternative vorgesehen, dass die Gewindeelemente in axialer Richtung
zur Bildung eines Globoid-Gewindes unmittelbar aneinander angrenzen.
Gemäß einer zweiten Alternative sind die Gewindeelemente
in axialer Richtung voneinander beabstandet. Durch die Wahl bzw.
Variation des Abstandes der Gewindeelemente zueinander kann Einfluss
auf die Selbsthemmung eines mit der Getriebeschnecke ausgebildeten
Getriebes sowie auf den Getriebe-Gleichlauf und damit auf die Geräuschentwicklung
genommen werden.
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Von
besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der die
Getriebeschnecke eine Welle, insbesondere eine Ankerwelle eines
elektrischen Antriebsmotors umfasst, an der zumindest eines der Gewindeelemente
festgelegt ist oder mit der zumindest eines der Gewindeelemente
einstückig ausgebildet ist.
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Dabei
kann mit Vorteil vorgesehen werden, dass zumindest eines der Gewindeelemente,
vorzugsweise sämtliche Gewindeelemente, insbesondere durch
Umspritzen, mit Vorteil in einem Mehrkomponentenspritzverfahren,
einstückig mit der Welle, insbesondere der Ankerwelle ausgebildet
ist/sind.
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Vielfältigere
Einstellmöglichkeiten werden erhalten, wenn zumindest eines
der Gewindeelemente als von der Welle unabhängiges Bauteil
ausgebildet ist, welches an der Welle drehfest festlegbar ist. Dabei
ist mit Vorteil der Axialabstand zu mindestens einem weiteren Gewindeelement
der Welle, welches einstückig mit der Welle ausgebildet
oder an der Welle festgelegt sein kann, variabel, um hierdurch Einfluss
auf die Selbsthemmung eines mit einer derartigen Getriebeschnecke
ausgebildeten Getriebes sowie auf den Getriebe-Gleichlauf und damit
auf die Geräuschentwicklung nehmen zu können.
Zusätzlich oder alternativ ist das mindestens ein Gewindeelement
in seiner Winkellage relativ zu der Welle bzw. relativ zu mindestens
einem weiteren Gewindeelement verstellbar und in der gewünschten
Position an der Welle fixierbar. Allgemein ausgedrückt
kann durch die getrennte Ausbildung mindestens eines Gewindeelementes
von der Welle auf einfache Weise eine Feinjustage der Getriebe-Eigenschaften
eines mit der Getriebeschnecke ausgestatteten Getriebes vorgenommen
werden.
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Gegenstand
der Erfindung ist auch ein Schneckengetriebe mit mindestens einem
Getrieberad, das mit einer zuvor beschriebenen Getriebeschnecke
kämmend zusammenwirkt. Vorzugsweise werden derartige Schneckengetriebe
in Kraftfahrzeugen eingesetzt, da aufgrund der separaten Ausbildung
der Gewindeelemente der Getriebeschnecke auf einfache Weise strenge
Geräuschanforderungen erfüllt werden können.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einem zuvor beschriebenen
Schneckengetriebe. Vorzugsweise ist dabei eine Ankerwelle eines
elektrischen Antriebsmotors als Getriebeschnecke mit mindestens
zwei voneinander separaten Getriebeelementen ausgebildet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen 1 ein
Schneckengetriebe mit einer Getriebeschnecke deren Globoid-Gewinde
aus zwei voneinander separaten Gewindeelementen gebildet ist.
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In 1 ist
ein Schneckengetriebe 1, wie es beispielsweise in einem
Fensterheberantriebsstrang in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen
kann, gezeigt. Im vorliegenden Fall ist eine Welle 2 einer Getriebeschnecke 3 als
Ankerwelle eines nicht gezeigten Elektromotors ausgebildet. Die
Getriebeschnecke 3 ist mit einem Globoid-Gewinde 4 versehen,
das in einem Längsschnitt eine symmetrische, im Wesentlichen
doppel-konkave Außenkontur aufweist. Mit dem Globoid-Gewinde 4 ist
ein Getrieberad 5 mit einer Außenverzahnung 6 im
drehmomentübertragenden Eingriff.
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Das
Globoid-Gewinde 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel
gebildet von zwei separaten Gewindeelementen 7, 8.
Die Gewindeelemente 7, 8 sind gleichförmig
in der Form jeweils eines Kegelstumpfes mit konkav gewölbter
Mantelfläche ausgebildet. Betrachtet man jedes Gewindeelement 7, 8 aus
Richtung des jeweiligen größeren Durchmessers
d1 in Richtung des jeweiligen kleineren
Durchmessers d2, so stellt man fest, dass
die Gewindegänge 9, 10 gegenläufig
sind. Dies ist notwendig, um bei dem zusammengesetzten Globoid-Gewinde 4 einen
einheitlichen Gewindeverlauf zu erzielen.
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In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Gewindeelemente 7, 8 nachträglich,
d. h. nach deren separater Herstellung im Spritzgussverfahren an
der Welle 2 festgelegt worden. Alternativ dazu ist es denkbar,
zumindest eines der Gewindeelemente 7, 8, beispielsweise
im Mehrkomponentenspritzverfahren, unmittelbar an die Welle 2 anzuspritzen,
also einstückig mit dieser auszubilden.
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Wie
aus 1 deutlich wird, sind die Gewindeelemente 7, 8,
deren jeweilige kleine Durchmesser d2 einander
zugewandt sind, in einem Axialabstand a zueinander angeordnet. Durch
Variation des Abstandes a kann Einfluss auf die Selbsthemmung des Schneckengetriebes 1 sowie
auf den Gleichlauf des Schneckengetriebes genommen werden. Nach
Einstellen eines optimalen Abstandes a wurden die Gewindeelemente 7, 8 in
diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Klebstoffes am
Außenumfang der Welle 2 festgelegt.
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Wie
ebenfalls aus 1 ersichtlich ist, steigt der
Kerndurchmesser dk bei jedem Gewindeelement 7, 8 lediglich
in eine Axialrichtung an. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
wächst der Kerndurchmesser dk des
Gewindeelementes 7 in die in der Zeichnungsebene linke
Axialrichtung, wohingegen der Kerndurchmesser dk des
Gewindeelementes 8 in die in der Zeichnungsebene rechte
Axialrichtung ansteigt. Somit ist sichergestellt, dass beide Gewindeelemente 7, 8 nach
deren Aushärtung in ihrer jeweiligen Spritzgussform aus
dieser herausgeschraubt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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