DE19835121A1

DE19835121A1 - Schneckengetriebe für eine elektrische Lenkhilfe

Info

Publication number: DE19835121A1
Application number: DE1998135121
Authority: DE
Inventors: Rolf Buerkle; Franz-Josef Joachim
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-08-04
Filing date: 1998-08-04
Publication date: 2000-02-10

Abstract

Das Schneckengetriebe für eine elektrische Lenkhilfe für Kraftfahrzeuge weist einen Antriebsmotor auf, dessen Antriebswelle über zwei im Abstand voneinander auf der Antriebswelle fest angeordnete Schnecken mit zwei auf einer Lenkwelle fest angeordneten Antriebsrädern in Verbindung steht. Die beiden Schnecken (1, 3) sind als Evolventenschnecken mit unterschiedlichen Steigungsrichtungen ausgestaltet und die beiden Abtriebsräder (2, 4) sind als Evolventenräder ausgestaltet, deren Verzahnungssteigungen an die Steigungen der Evolventenschnecken angepasst sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schneckenge triebe für eine elektrische Lenkhilfe für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Schneckengetriebe sind üblicherweise als gekreuzte Zahnradgetriebe ausgeführt, die eine Schnecke und ein Antriebsrad (oder Schneckenrad) aufweisen, die mit an ihren jeweiligen Umfangsflächen vorgesehenen Zähnen mitein ander kämmen. Die beiden Achsen der Schnecke und des Schneckenrades sind üblicherweise um einen vorgegebenen Achswinkel zueinander versetzt und im Abstand voneinander angeordnet. Der Grundkörper der bekannten Schneckengetriebe kann entweder ein Zylinder oder ein Globoid sein, wobei die zylindrische Schnecke entweder mit einem Stirnrad oder mit einer Zahnstange zusammenwirken kann.

Bisher übliche Schneckengetriebe mit Zylinder-Schnecke und Schneckenrad zeichnen sich ganz allgemein durch eine im Vergleich zu Schraub-Stirnradgetrieben höhere Belastbarkeit und einen besseren Wirkungsgrad in Folge der Linienberüh rung der Flanken aus. Ausserdem sind mit Schneckengetrieben grosse Übersetzungen in einer Stufe möglich.

In der DE C 33 06 440 ist z. B. ein Globoid-Schnecken getriebe beschrieben, das aus einem schräg verzahnten Evol ventenstirnrad und einer Globoidschnecke besteht. Aufgrund der darin beschriebenen Beziehungen für Schrägungswinkel am Teilkreis des Rades, Normalschnittmodul des Rades und mitt leren Durchmesser der Globoidschnecke erhält man optimale Verzahnungsgeometrien mit entsprechend höherer Lebensdauer gegen Verschleiss. Diese Globoid-Schneckengetriebe eignen sich insbesondere für den allgemeinen Maschinenbau mit sei nen Forderungen nach gekreuzter Achslage, grosser Überset zung einer Stufe und schwingungs- sowie geräuscharmen Lauf.

Ein weiteres Schneckengetriebe ist aus der DE-A 195 18 194 bekannt, wobei Schnecke und Schneckenrad um einen Achswinkel zueinander versetzt und beabstandet ange ordnet sind und mit an ihren jeweiligen Mantelflächen ange ordnete Zähnen bzw. Schneckengängen miteinander kämmen. Die Schnecke ist dabei als asymmetrische Globoidschnecke mit einem Grundkörper mit teilgloboidartiger Aussenkontur aus gebildet, wobei die asymmetrische Globoidschnecke seitlich versetzt zum höchsten Punkt des Schneckenrades angeordnet ist. Mit diesem bekannten Schneckengetriebe wird eine Ver lagerung des Wälzpunktes in Richtung Antriebseinrichtung und damit eine Verkürzung der Antriebswelle zwischen Schnecke und Antriebseinrichtung erzielt. Bei der aus Fig. 6 dieser Druckschrift bekannten Ausführungsform eines Schneckengetriebes sind zwei Schnecken auf einer gemeinsa men Antriebswelle vorgesehen sowie zwei parallel nebenein ander liegende Schneckenräder mit dem gleichen Aussendurch messer, die auf der angetriebenen Welle angeordnet sind. Die als asymmetrische Globoidschnecken ausgebildeten Grund körper liegen mit ihren schmalen Stirnseiten einander ge genüber. Die Verzahnungen der beiden Schneckenräder und die Schneckengänge der beiden Schnecken sind derart gewählt, dass sich bei Drehung der Antriebswelle in einer Richtung das eine Schneckenrad in dieselbe Richtung und das andere Schneckenrad in entgegengesetzte Richtung dreht. Sofern die beiden kämmenden Schnecken und die beiden Schneckenräder jeweils gleiche Verhältnisse von Schneckenradzähnezahl und Schneckengangzahl aufweisen, drehen die beiden Schneckenrä der mit gleicher Geschwindigkeit in gegensinnige Richtun gen. Zu diesem Zweck sind die Steigungsrichtungen der Schneckengänge der beiden Schnecken gegensinnig zueinander angeordnet, um derart die gegensinnige Drehung der Schnec kenräder zu erzielen.

Ein weiteres bekanntes Schneckengetriebe besteht dar in, dass von einem Antriebsmotor eine erste Schnecke ange trieben wird, die mit einem Schneckenrad kämmt, wobei die Antriebswelle mit einem Ritzel versehen ist, welches mit einem zweiten benachbarten Ritzel kämmt, wodurch eine zwei te Schnecke gegensinnig angetrieben wird, die ebenfalls mit einem Schneckenrad kämmt. Die Schneckenräder werden abwech selnd mittels einer Kupplung mit der anzutreibenden Welle, z. B. der Lenksäule eines Kraftfahrzeuges verbunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schnec kengetriebe für eine elektrische Lenkhilfe für ein Kraft fahrzeug zu schaffen, das möglichst wenig verzahnte Teile aufweist und das besonders geräuscharm ist.

Ausgehend von einem Schneckengetriebe der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Un teransprüchen beschrieben.

Bei dem erfindungsgemässen Schneckengetriebe für eine elektrische Lenkhilfe für ein Kraftfahrzeug, bei dem zwei im Abstand voneinander auf der Antriebswelle fest angeord nete Schneckenräder mit zwei auf einer Lenkwelle fest ange ordneten Abtriebsrädern in Verbindung steht, ist also vor gesehen, dass die beiden Schnecken Evolventenschnecken sind mit unterschiedlichen Steigungsrichtungen ihrer Schnecken gänge und dass die beiden Antriebsräder Evolventenräder sind, deren Verzahnungssteigungen an die Steigungen der Evolventenschnecken angepasst sind.

Die Evolventenschnecken können eine zylindrische Au ssenkontur aufweisen, wobei in diesem Fall die Evolventen räder vorteilhafterweise eine konische Gestalt aufweisen; sofern die Evolventenschnecken eine konische Aussenkontur aufweisen, sind die Evolventenräder vorteilhafterweise zy lindrisch ausgestaltet.

Das erfindungsgemässe Schneckengetriebe ist einfach und kostengünstig in der Herstellung und äusserst ge räuscharm. Da sowohl das Schneckenrad als auch die Ab triebsräder eine Evolventenverzahnung aufweisen, können diese Teile auf herkömmlichen Maschinen zur Ausbildung von Verzahnungen hergestellt werden, wobei für die Serienferti gung auch Schnecken und Abtriebsräder aus Kunststoff im Spritzgussverfahren oder mit Hilfe von Sinterwerkstoffen hergestellt werden können.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert; Es zeigen

Fig. 1a und 1b Darstellungen eines herkömmlichen Schneckengetriebes,

Fig. 2a und 2b Teil-Darstellungen eines herkömmlichen Globoid-Schneckengetriebes und

Fig. 3 eine Teildarstellung eines Ausführungsbei spiels eines erfindungsgemässen Schneckenge triebes.

Bei der in den Fig. 1a und 1b schematisch dargestell ten Teilanordnung eines herkömmlichen Schneckengetriebes ist mit 11 ein Antriebsmotor, insbesondere ein Elektromo tor, bezeichnet, dessen Antriebswelle mit einer Schnecke 14 verbunden ist, die mit einem Schneckenrad 16 kämmt. Paral lel zur Schnecke 14 ist eine weitere Schnecke 15 vorgese hen, die mit einem ihr zugeordneten Schneckenrad 17 kämmt. Die Schnecke 15 ist über eine Welle mit einem Ritzel 13 verbunden, welches mit einem auf der Antriebswelle des Mo tors 11 fest angeordneten Ritzel 12 kämmt, so dass die Drehrichtungen der beiden Ritzeln 12, 13 gegensinnig sind.

Mit 18 ist z. B. die Lenkwelle einer Kraftfahrzeuglen kung bezeichnet, mit der die beiden Schneckenräder 16, 17 je nach der gewünschten Drehrichtung gekuppelt werden. Greift das Schneckenrad 16 in ein entsprechendes Gewinde an der Lenkwelle 18 ein, so dreht sich diese in Richtung des Pfeiles f'; wird hingegen anstelle des Schneckenrades 16 das Schneckenrad 17 durch eine (nicht dargestellte) Kupp lungsanordnung mit der Welle 18 verbunden, so dreht sich diese in Richtung des Pfeiles f. Die Drehrichtung des Elek tromotors 11 ist dabei gleichbleibend.

Der Aufbau eines derartigen herkömmlichen Schneckenge triebes ist teuer und aufgrund der Vielzahl von ineinander greifenden Verzahnungen mit einer erheblichen Geräuschent wicklung verbunden.

Fig. 2a und 2b zeigen ein herkömmliches sogenanntes Globoid-Schneckengetriebe, wobei zwei Schnecken 20, 21 ge meinsam von einer Welle 19 angetrieben werden, um zwei par allel nebeneinander liegende Schneckenräder 23, 24, die den gleichen Aussendurchmesser aufweisen und auf der gleichen Welle 22 angeordnet sind, in Drehung zu versetzen. Die Schnecken 20, 21 sind als asymmetrische Globoid-Schnecken mit einem Grundkörper mit teilgloboidartiger Aussenkontur ausgebildet, wobei die schmalen Stirnseiten der beiden Schnecken 20, 21 einander gegenüber stehen.

Die Steigungsrichtungen der Schneckengänge der beiden Schnecken 20, 21 sind hierbei gegensinnig zueinander ange ordnet, um so eine gegensinnige Drehung der zugehörigen Schneckenräder 23, 24 zu bewirken, wie es durch die einge zeichneten Pfeile angedeutet ist.

Nachteilig bei derartigen Globoid-Schneckengetrieben ist jedoch, dass die Globoid-Schnecken nur mit grossem Auf wand hergestellt werden können und dass sie eine grosse Achsabstandsempfindlichkeit aufweisen.

Fig. 3 zeigt nun eine Teilansicht eines erfindungsge mässen Schneckengetriebes. Mit 1 und 3 sind hierbei zwei Evolventenschnecken mit unterschiedlichen Steigungsrichtun gen ihrer Schneckengänge bezeichnet, die auf einer An triebswelle 7 eines Antriebsmotors 5 insbesondere eines Elektromotors, angeordnet sind. Die beiden Evolventen schnecken 1 und 3 kämmen mit zugehörigen im Abstand vonein ander und parallel zueinander auf einer Lenkwelle angeord neten Evolventenrädern 2 und 4.

Die Evolventenräder 2 und 4 können als konische Evol ventenräder, sogenannte Beveloid-Räder ausgebildet sind; in diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die beiden Evolventen schnecken 1 und 3 als zylindrische Evolventenschnecken aus gebildet sind. Genauso gut können auch die Evolventen schnecken als konische, sogenannte Beveloid-Schnecken aus gebildet sein, wobei in diesem Fall die Schneckenräder zy lindrische Evolventenräder sind. Schliesslich ist es auch möglich, dass sowohl die Evolventenschnecken als auch die Evolventenräder konische Verzahnungen aufweisen.

Die Anordnung der Achsen 9, 10 kann sowohl kreuzend als auch schneidend sein, wobei in Fig. 3 eine kreuzende Achsanordnung dargestellt ist, mit beliebig wählbarem Achs winkel. Die Evolventenschnecken sind dabei aus dem Kreu zungspunkt 8 heraus verschoben. Der Betrag der Verschiebung kann ebenfalls beliebig gewählt werden.

Bezugszeichenliste

1

Evolventenschnecke

2

Evolventenrad

3

Evolventenschnecke

4

Evolventenrad

5

Antriebsmotor

6

Lenkwelle

7

Antriebswelle

8

Achskreuzpunkt

9

Achse

10

Achse

11

Motor

12

Ritzel

13

Ritzel

14

Schnecke

15

Schnecke

16

Schneckenrad

17

Schneckenrad

18

Lenkwelle

19

Antriebswelle

20

Globoid-Schnecke

21

Globoid-Schnecke

22

Lenkwelle

23

Schneckenrad

24

Schneckenrad

Claims

1. Schneckengetriebe für eine elektrische Lenkhilfe für Kraftfahrzeuge, mit einem Antriebsmotor, dessen An triebswelle über zwei im Abstand voneinander auf der An triebswelle fest angeordnete Schnecken mit zwei auf einer Lenkwelle fest angeordneten Abtriebsrädern in Verbindung steht, wobei die Schnecken mit ihren entlang des Aussenum fangs vorgesehenen Schneckengängen mit am Aussenumfang der Abtriebsräder vorgesehenen Verzahnungen in kämmendem Ein griff stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schnecken (1, 3) Evolventenschnecken sind mit unterschiedlichen Steigungsrichtungen ihrer Schnecken gänge und dass die beiden Abtriebsräder (2, 4) Evolventen räder sind, deren Verzahnungssteigungen an die Steigungen der Evolventenschnecken (1, 3) angepasst sind.

2. Schneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Evolventenschnec ken (1, 3) zylindrisch und die Evolventenräder (2, 4) ko nisch sind.

3. Schneckengetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Evolventenschnec ken (1, 3) konisch und die Evolventenräder (2, 4) zylin drisch sind.