DE102009050121A1 - Reduction gear with worm and worm wheel - Google Patents
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Abstract
Das Getriebe weist im Inneren eines Gehäuses (6) eine Schnecke (2) auf, die mit einem motorbetriebenen Antriebsglied (4, 5) drehfest verbunden und drehbar in Führungslagern (7, 8) gelagert ist, wobei die Schnecke (2) mit der Zahnung eines Schneckenrads (3) in Eingriff steht, das mit einem anzutreibenden Glied verbunden ist. Ein elastisches Element (9) zum Spielausgleich ist dem Lager (8) der Schnecke (2) zugeordnet, das sich dem Antriebsglied (4, 5) entgegengesetzt befindet, um die Schnecke (2) und die Zahnung des Schneckenrads (3) in Kontakt zu halten. Das elastische Element (9) kann aus einer mit Ringen versehenen Kurzmuffe (10) aus elastisch verformbarem Material gebildet sein, die mit ihren Enden mit zwei Manschetten (11, 12) verbunden ist, wovon eine auf das Lager (8) gedrückt ist, während die andere an der Innenwand (14) des Gehäuses (6) anliegend angeordnet ist. Anwendung: elektrische Servolenkungssysteme für Kraftfahrzeuge.The gearbox has, inside a housing (6), a worm (2) which is rotatably connected to a motor-driven drive member (4, 5) and rotatably mounted in guide bearings (7, 8), wherein the worm (2) with the toothing a worm wheel (3) is engaged, which is connected to a driven member. An elastic element (9) for clearance compensation is associated with the bearing (8) of the worm (2) which is opposite to the drive member (4, 5) to contact the worm (2) and the toothing of the worm wheel (3) hold. The elastic member (9) may be formed of a ringed short sleeve (10) of elastically deformable material connected at its ends to two sleeves (11, 12), one of which is pressed onto the bearing (8) the other on the inner wall (14) of the housing (6) is arranged adjacent. Application: electric power steering systems for motor vehicles.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mechanisches Untersetzungsgetriebe der Bauart mit Schnecke und Schneckenrad und im Spezielleren ein Untersetzungsgetriebe dieser Bauart, das in ein elektrisches Servolenkungssystem für Kraftfahrzeuge eingebaut ist, in welchem Fall sich das Getriebe einerseits zwischen der Welle des elektrischen Hilfsmotors und andererseits einem beweglichen Element eingeschoben befindet, das ein Teil der Lenksäule oder das Lenkritzel direkt sein kann, das mit der Zahnstange der Lenkung in Eingriff gelangt.The The present invention relates to a mechanical reduction gear of the type with worm and worm wheel and more specifically Reduction gear of this type, which in an electric power steering system for motor vehicles is installed, in which case the transmission on the one hand between the shaft of the electric auxiliary motor and on the other hand a movable Element is inserted, which is part of the steering column or the steering pinion can be direct, with the rack of the steering engaged.
Da in einer elektrischen Servolenkung die Drehmomente, die dem Lenkritzel abverlangt werden, hoch sind, während die abverlangten Drehzahlen gering bleiben, ist der elektrische Hilfsmotor für gewöhnlich mit einem Übertragungsmechanismus verbunden, der ein Untersetzungsgetriebe, also einen Drehmomentvervielfacher bildet. Meistens ist der Übertragungsmechanismus ein Untersetzungsgetriebe der Bauart mit Schnecke und Schneckenrad, das hier aufgrund seines hohen Untersetzungsverhältnisses gewählt wird. Die Schnecke kann koaxial zur Welle des elektrischen Hilfsmotors angebracht sein, wobei sie mit dieser Welle drehfest verbunden ist. Das Schneckenrad, dessen Zahnung mit der Schnecke in Eingriff gelangt, ist zum Beispiel drehfest mit der Lenksäule des betreffenden Fahrzeugs verbunden, oder ist direkt drehfest mit dem Lenkritzel verbunden, um zum Drehantrieb der Säule oder des Ritzels beizutragen.There in an electric power steering the torques that are the steering pinion be demanded, are high while the demanded speeds remain low, is the electric Auxiliary engine usually with connected to a transmission mechanism, a reduction gear, so a torque multiplier forms. Mostly the transmission mechanism a reduction gear of the type with worm and worm wheel, which is chosen here because of its high reduction ratio. The worm can be coaxial with the shaft of the electric auxiliary motor be attached, being rotatably connected to this shaft. The worm wheel whose teeth engage with the worm, is for example non-rotatably connected to the steering column of the relevant vehicle, or is directly rotatably connected to the steering pinion to the rotary drive the pillar or of the pinion.
Wie jedes Getriebe ist auch ein solches Untersetzungsgetriebe mit Schnecke und Schneckenrad im Gebrauch der Wirkung eines Eingriffsspiels der Zahnungen ausgesetzt, das hier der Ursprung von Stößen zwischen dem Schneckenrad und der Schnecke ist, wodurch dann im Lenkungssystem in der Lenkung des Fahrzeugs Schwingungen und unerwünschte Geräusche verursacht werden. Wenn sich die an das Schneckenrad des Untersetzungsgetriebes angelegte Kraft aufgrund einer Einwirkung des Fahrers des Fahrzeugs oder der Einwirkung des Profils der Straße auf das Fahrwerk umkehrt, vollzieht sich nämlich ein ”Verschwenken” der Schnecke in Bezug auf das Rad. Nach einer Drehung des Schneckenrads, die dem Wert seines Winkeleingriffsspiels entspricht, und wenn die Umkehrung der Kraft ausreichend schnell ist, findet bei der Kontaktwiederaufnahme der jeweiligen Zahnungen des Schneckenrads und der Schnecke ein Aufprall statt, wobei dieser Aufprall ein Klappergeräusch erzeugt.As Every transmission is also such a reduction gear with a worm and worm wheel in use of the effect of an engagement game of Toothed teeth, this is the origin of bumps between the worm wheel and the worm is, which then in the steering system in the steering of the vehicle causes vibrations and unwanted noise become. When connected to the worm wheel of the reduction gear applied force due to an action of the driver of the vehicle or reversing the action of the road's profile on the landing gear, that happens a "pivoting" of the snail in Reference to the wheel. After a rotation of the worm wheel, the Corresponds to the value of its angle intervention game, and if the inversion the force is sufficiently fast, takes place at the contact resumption the respective serrations of the worm wheel and the worm Impact, wherein this impact generates a rattling noise.
Um dieses Geräusch einzuschränken, das die Folge des Spiels im Untersetzungsgetriebe ist, wurden bereits verschiedene Lösungen vorgeschlagen, um dieses Spiel zu reduzieren und zu regeln.Around this noise restrict that is the consequence of the game in the reduction gear, already became different solutions proposed to reduce and regulate this game.
Im Allgemeinen handelt es sich darum, eine Feder vorzusehen, die eine elastische Rückstellkraft an ein Lager anlegt, das die Schnecke führt, und die es somit ermöglicht, die Schnecke und das Schneckenrad unter unterschiedlichen Fahrbedingungen in Kontakt halten zu können. Genauer ausgedrückt wird hier für gewöhnlich eine Blattfeder aus Metall verwendet, die im Wesentlichen in der axialen Richtung auf eines der Lager und damit also auf die Schnecke wirkt.in the In general, it is to provide a spring, the one elastic restoring force creates a bearing that carries the screw, and thus makes it possible the worm and the worm wheel under different driving conditions to keep in touch. More specifically will be here for usually a sheet metal spring used essentially in the axial direction on one of the bearings and thus thus acts on the screw.
Eine solche Ausführung behält verschiedene Nachteile bei:
- – An erster Stelle impliziert sie, da sie vollkommen aus Metall besteht, insbesondere einen Metallkontakt zwischen der Feder und dem Außenring des Lagers der Schnecke, was Geräusche erzeugen kann, wo doch aber das Ziel gerade darin liegt, diese auszumerzen.
- – Es besteht eine starke Streuung, was die Kraftwerte anbelangt, die von der Feder angelegt werden.
- – Da die Feder im Wesentlichen in der axialen Richtung wirkt, bietet sie nicht die Möglichkeit, eine radiale Verschiebung zu verhindern.
- – Auch besteht ein nicht zu vernachlässigendes Risiko, dass die Blattfeder bricht.
- – Was die Montage und den Einbau dieser Feder betrifft, so sind für gewöhnlich ein manueller Vorgang und mehr oder weniger komplizierte Innenformen für das Gehäuse des Untersetzungsgetriebes vorzusehen.
- In the first place, since it is made entirely of metal, it implies, in particular, metal contact between the spring and the outer ring of the worm bearing, which may produce noise, but where the aim is to eradicate it.
- - There is a large dispersion in the force values applied by the spring.
- Since the spring acts substantially in the axial direction, it does not offer the possibility of preventing radial displacement.
- - There is also a significant risk that the leaf spring will break.
- - As regards the assembly and installation of this spring, so usually a manual operation and more or less complicated internal shapes for the housing of the reduction gear are provided.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, alle diese Nachteile zu umgehen, und hat es somit zum Ziel, ein Untersetzungsgetriebe mit Schnecke und Schneckenrad bereitzustellen, das geräuschärmer ist und entlang aller Achsen des Raums wirkt, wobei dieses Getriebe einfach und vor allem automatisch montiert werden kann.The The present invention aims to circumvent all these disadvantages and thus it has the goal of a reduction gear with screw and To provide worm wheel, which is quieter and along all Axes of space acts, and this transmission is simple and, above all can be mounted automatically.
Dazu hat die Erfindung ein Untersetzungsgetriebe mit Schnecke und Schneckenrad von der hier in Frage kommenden Bauart zum Gegenstand, d. h., das im Inneren eines Gehäuses eine mit einem ihrer Enden drehfest mit einem motorbetriebenen Antriebsglied zu verbindende Schnecke aufweist, die ihrerseits drehbar in Führungslagern gelagert ist, die an ihren beiden Enden vorgesehen und im Gehäuse angebracht sind, wobei die Schnecke mit der Zahnung eines Schneckenrads in Eingriff steht, das mit einem anzutreibenden Glied verbunden ist, und wobei ein elastisches Element zum Spielausgleich dem Lager der Schnecke zugeordnet ist, das sich dem Antriebsglied entgegengesetzt befindet, um die Schnecke und die Zahnung des Schneckenrads in Kontakt zu halten, wobei sich dieses Untersetzungsgetriebe im Wesentlichen dadurch auszeichnet, dass das elastische Element zum Spielausgleich durch ein in der Axialrichtung und Querrichtung elastisch verformbares Glied gebildet ist, das im Wesentlichen entlang der Achse der Schnecke angeordnet ist, und das einen am Lager der Schnecke angreifenden ersten endständigen Stützabschnitt, der sich dem Antriebsglied entgegengesetzt befindet, und einen zweiten endständigen Stützabschnitt umfasst, der an der Innenwand des Gehäuses des Getriebes anliegend angeordnet ist.For this purpose, the invention has a reduction gear with worm and worm wheel of the type in question subject, ie, having in the interior of a housing with one of its ends against rotation with a motor-driven drive member to be connected screw, which in turn is rotatably mounted in guide bearings, provided at both ends thereof and mounted in the housing, the worm engaging with the teeth of a worm wheel connected to a member to be driven, and with a play balance elastic member associated with the bearing of the worm which contacts the drive member is opposite to hold the worm and the toothing of the worm wheel in contact, this reduction gear is characterized essentially by the fact that the elastic element for clearance compensation by an elastic ver in the axial direction and transverse direction formable member is formed, which is arranged substantially along the axis of the screw, and which comprises a bearing on the first screw of the bearing end of the first support portion, which is opposite to the drive member, and a second terminal support portion which on the inner wall of the housing of the transmission is arranged adjacent.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist das verformbare elastische Glied mit Spielausgleichsfunktion eine Kurzmuffe aus elastisch verformbarem Material auf, die zwischen dem betreffenden Lager der Schnecke und der Innenwand des Gehäuses des Getriebes angebracht ist, wobei die Achse der Muffe im Wesentlichen mit der Achse der Schnecke zusammenfällt.In an embodiment The invention features the deformable elastic member with play compensation function a short sleeve of elastically deformable material on the between the relevant bearing of the screw and the inner wall of the housing of the Gearbox is mounted, with the axis of the sleeve substantially coincides with the axis of the screw.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kurzmuffe durch eine mit Ringen versehene Muffe aus elastisch verformbarem Material gebildet, die mit einem Ende mit einer ersten starren Manschette verbunden ist, die am betreffenden Lager der Schnecke, insbesondere am Außenring dieses Lagers angreift, und mit ihrem anderen Ende mit einer zweiten starren Manschette verbunden ist, die an der Innenwand des Gehäuses des Getriebes anliegend angeordnet ist.In a preferred embodiment the short sleeve is made of elasticated by a ringed sleeve deformable material formed, which with one end with a first rigid cuff is connected to the relevant bearing of the Snail, especially on the outer ring attacks this camp, and with its other end with a second rigid cuff is connected to the inner wall of the housing of the Gear is arranged fitting.
Die Enden der mit Ringen versehenen Muffe aus elastisch verformbarem Material, wie etwa Elastomer, können durch Ankleben mit den beiden Manschetten verbunden sein. Weitere Verbindungsarten wie etwa Anschweißen, Überformen oder Einrasten sind hier auch denkbar.The Ends of the ringed sleeve of elastically deformable Material, such as elastomer, can be connected by gluing with the two cuffs. Further Types of connection such as welding, overmolding or snapping are here also conceivable.
Vorteilhafter Weise ist die zweite Manschette an der Innenwand des Gehäuses anliegend so angeordnet, dass die Mittelachse dieser Manschette von der Seite des Schneckenrads her in Bezug auf die Mittelachse der Schnecke exzentrisch ist. Auf diese Weise wird von der mit Ringen versehenen Muffe permanent eine radiale Kraft auf die Schnecke ausgeübt, um diese gegen die Zahnung des Schneckenrads zu drücken.Favorable Way the second sleeve is fitting against the inner wall of the housing arranged so that the central axis of this cuff from the side of the worm wheel with respect to the central axis of the worm is eccentric. This way is from the ringed Sleeve permanently exerted a radial force on the screw to this to press against the teeth of the worm wheel.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das elastisch verformbare Glied mit Spielausgleichsfunktion eine Schraubenfeder, die eine elastische Verformungsfähigkeit in der Axialrichtung und in der Querrichtung besitzt, wobei diese Feder zwischen dem betreffenden Lager der Schnecke und der Innenwand des Gehäuses des Getriebes angebracht ist, wobei die Achse der Feder im Wesentlichen mit der Achse der Schnecke zusammenfällt.In another embodiment The invention is the elastically deformable member with play compensation function a coil spring that has an elastic deformability has in the axial direction and in the transverse direction, wherein these Spring between the relevant bearing of the worm and the inner wall of the housing the gear is mounted, wherein the axis of the spring substantially coincides with the axis of the screw.
Ingesamt weisen das erfindungsgemäße Untersetzungsgetriebe und insbesondere das erfindungsgemäße elastische Element oder Glied zum Spielausgleich die folgenden Vorteile auf:
- – Das elastische Glied wirkt durch eine ”Schubwirkung” (mit Bezug auf die Achse der Schnecke) entlang aller Achsen des Raums, insbesondere axial und auch radial.
- – Das elastische Glied kann in einer beliebigen Ausrichtung, also auf einfache Weise und mit der Möglichkeit einer automatisierten Montage angebracht werden.
- – Die insbesondere durch maschinelle Bearbeitung am Gehäuse des Getriebes zur Unterbringungen und Positionierung des elastischen Glieds auszubildenden Formen sind besonders einfach.
- - The elastic member acts by a "thrust" (with respect to the axis of the screw) along all axes of the space, in particular axially and radially.
- - The elastic member can be mounted in any orientation, so in a simple manner and with the possibility of automated assembly.
- - The forms to be formed in particular by machining the housing of the transmission for accommodating and positioning of the elastic member forms are particularly simple.
Besonders in dem Fall, in dem die zweite Manschette in ihrer Mitte einen ringförmigen Fortsatz aufweist, genügt es, an der Innenwand des Gehäuses eine diesem ringförmigen Fortsatz entsprechende Bohrung vorzusehen, welche Bohrung den Fortsatz aufnimmt, um die zweite Manschette zu positionieren.Especially in the case where the second cuff has an annular extension at its center, enough it, on the inner wall of the housing a this annular Extension to provide appropriate bore, which bore the extension picks up to position the second cuff.
Jedenfalls wird die Erfindung anhand der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügte Schemazeichnung besser verständlich, die beispielhaft zwei Ausführungsformen dieses Untersetzungsgetriebes mit Schnecke und Schneckenrad darstellt:In any case The invention will be apparent from the following description with reference to the attached schematic drawing better understandable, the exemplary two embodiments this reduction gear with worm and worm wheel represents:
Die
Schnecke
Das
mit der Schnecke
Die
Schnecke
Ein
elastisches Glied
Dieses
elastische Glied
Die
Muffe
Wenn
das elastische Element
Die
Mittelachse B der Bohrung
Aufgrund
dieser exzentrischen Anordnung und angesichts der Elastizität der mit
Ringen versehenen Muffe
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die einzigen Ausführungsformen dieses Untersetzungsgetriebes mit Schnecke und Schneckenrad beschränkt, die vorstehend beispielhaft beschrieben wurden; vielmehr umfasst sie alle Ausführungs- und Anwendungsvarianten, die demselben Prinzip gehorchen.Of course it is the invention is not limited to the only embodiments of this reduction gear limited with worm and worm wheel, the above example have been described; rather, it includes all the execution and application variants that obey the same principle.
So würde man insbesondere nicht vom Rahmen der Erfindung abweichen:
- – wenn die Muffe des elastischen Elements aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt wäre, bei dem es sich um einen Kunststoff oder Kautschuk, ja sogar ein Metall, vor allem einen Federstahl handeln kann;
- – wenn die beiden Manschetten durch ein beliebiges Verfahren mit den Enden dieser Muffe verbunden würden: Schweißen, Kleben, Überformen, Einrasten, usw.;
- – wenn das Untersetzungsgetriebe für jede Art von elektrischer Servolenkung bestimmt wäre, wobei das mit Hilfe dieses Getriebes angetriebene Glied die Lenksäule, das Lenkritzel oder die Zahnstange sein kann;
- – wenn die Erfindung auf Untersetzungsgetriebe angewendet würde, die in anderen Vorrichtungen, Systemen oder Maschinen als Kraftfahrzeuglenkungssystemen eingebaut sind, und zwar auf allen technischen und industriellen Gebieten.
- - If the sleeve of the elastic member would be made of any suitable material, which may be a plastic or rubber, even a metal, especially a spring steel;
- - if the two sleeves were connected by any method to the ends of this sleeve: welding, gluing, overmolding, snapping, etc .;
- - If the reduction gear would be determined for each type of electric power steering, said driven by means of this transmission member may be the steering column, the steering pinion or the rack;
- - When the invention would be applied to reduction gears, which are installed in other devices, systems or machines as motor vehicle steering systems, in all technical and industrial areas.
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