DE3144882A1

DE3144882A1 - Getriebe, insbesondere fuer einen elektrischen kleinmotor

Info

Publication number: DE3144882A1
Application number: DE19813144882
Authority: DE
Inventors: Walter Huber; Hans 7120 Bietigheim-Bissingen Prohaska; Theodor 7121 Freudental Schneider; Karl-Friedrich 7120 Bietigheim-Bissingen Schubert
Original assignee: SWF Spezialfabrik fuer Autozubehoer Gustav Rau GmbH
Current assignee: SWF Auto Electric GmbH
Priority date: 1981-11-12
Filing date: 1981-11-12
Publication date: 1983-05-19

Description

Getriebe, insbesondere für einen elektrischen Kleinmotor
Die Erfindung geht aus von einem Getriebe, insbesondere für einen elektrischen Kleinmotor, mit einer Antriebswelle, die eine Schnecke mit einem bestimmten Durchmesser des Fußkreises trägt und deren Durchmesser in weiten Bereichen größer als der Durchmesser des Fußkreises der Schnecke ist, und mit einem Schneckenrad, das mit der Schnecke kämmt.
Derartige Getriebe werden vor allem dann verwendet, wenn die Drehzahl der Antriebswelle stark heruntergesetzt werden soll. Dies ist zum Beispiel der Fall bei einem elektrischen Kleinmotor, der die Scheibenwischer eines Kraftfahrzeugs antreibt. Bei den bekannten Getrieben besitzt die Schnecke so viele Windungen, daß alle Zähne des Schneckenrades, die in einen Bereich an der Abtriebswelle hineinragen, der innerhalb des Durchmessers des Kopfkreises der Schnecke liegt, auch in eine Windung der Schnecke eingreifen. Die Länge der Schnecke in Achsrichtung der Antriebswelle ist also mindestens so lang, wie der Abstand der beiden Schnittpunkte des Kopfkreises des Schneckenrades und dem die Schnecke einhüllen den Zylinder.
Die Schnecken werden normalerweise durch Rollen oder Fräsen hergestellt. Beim Rollen wird das Material der Antriebswelle verformt und zu den Schneckenwindungen aufgestellt. Es ist einleuchtend, daß die dazu nötige Kraft um so größer ist, je mehr Material bewegt wird. Setzt man beim Fräsen eine bestimmte Vorschubgeschwindigkeit voraus, so ist die Zeitdauer, die zum Fräsen der Schnecke benötigt wird, um so länger, je länger die Schnecke ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Getriebe, das die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist, so weiterzuentwickeln, daß seine Herstellung vereinfacht und vor allem kostengünstiger gestaltet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Getriebe mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Schnecke kürzer ist als die Länge, die der Kopfkreis des Schneckenrades aus der Antriebswelle ausschneidet, und daß die Antriebswelle zumindest auf einer Seite der Schnecke einen Einstich aufweist, der einen verringerten Durchmesser besitzt und in den das Schneckenrad eintaucht.
Die Erfindung fußt auf der Tatsache, daß die Zähne des Schneckenrades, die nur wenig in die Schnecke eintauchen, die also von einer Ebene, die senkrecht auf der Antriebswelle steht und durch die Achse des Schneckenrades geht, weit entfernt sind, nur wenig zur Kraftübertragung von der Antriebswelle auf das Schneckenrad beitragen. Bei einem erfindungsgemäßen Getriebe ist nun auf Windungen der Schnecke, die bei den bisher üblichen Getrieben mit den genannten Zähnen zusammenwirken, verzichtet worden. Die Länge der Schnecke ist dadurch sehr kurz geworden, so daß sich die Fräszeit für eine Schnecke verringert hat.
Der oder die Einstiche neben der Schnecke können zugleich mit einem ohnehin notwendigen Abdrehen der Antriebswelle ausgebildet werden. Die kürzere Fräszeit macht sich deshalb voll in niedrigeren Herstellkosten bemerkbar. Da wegen der vorhandenen Einstiche auch die Fräszeit "Tauchen auf Zahntiefe', zumindest teilweise entfällt, wird die Herstellung noch kostengünstiger.
Vorteilhafte Weiterbildungen eines erfindungsgemäßen Getriebes sind den Unteransprüchen zu entnehmen. So ist es sehr günstig, wenn gemäß Anspruch 2 die Schnecke zu gleichen Teilen auf beiden Seiten einer Ebene liegt, die senkrecht auf der Antriebswelle steht und durch die Achse des Schneckenrades geht, und wenn die Antriebswelle auf beiden Seiten der Schnecke einen Einstich aufweist.
Dadurch kann die Schnecke außerst kurz gehalten werden.
Ist der Durchmesser des Einstichabschnitts der Antriebswelle unmittelbar an der Schnecke zumindest so gering wie der Durchmesser des Fußkreises der Schnecke, so entfällt das Fräsen auf Zahntiefe fast vollständig. Legt man jedoch darauf weniger großen Wert und will an der Antriebswelle möglichst wenig abdrehen, so kann man gemäß Anspruch 5 den Durchmesser des Einstichabschnitts unmittelbar an der Schnecke größer machen als den Durchmesser des Fußkreises der Schnecke.
Dies ist möglich, da der Kopfkreis des Schneckenrades am Ende der Schnecke schon etwas vom Fuß der Schnecke zurückgewichen ist. Um möglichst wenig Material von der Antriebswelle entfernen zu müssen, ist es gemäß Anspruch 6 zweckmäßig, daß der Durchmesser des Einstichabschnitts der Antriebswelle von seinem kleinsten Durchmesser unmittelbar an der Schnecke mit zunehmender Entfernung von der Schnecke kontinuierlich bis auf den normalen Durchmesser der Antriebswelle anwächst. Die Anpassung an die Form des Schneckenrades ist dabei dann am besten, wenn gemäß Anspruch 8 die Mantelfläche des Einstichabschnitts nach innen gekrümmt ist, wenn man in Längsrichtung der Antriebswelle fortschreitet, und die Krümmung konstant ist und ihren Mittelpunkt auf der Achse des Schneckenrades hat.
Geht gemäß Anspruch 10 der Einstichabschnitt direkt in einen Endabschnitt der Antriebswelle über, dessen Durchmesser gegenüber dem normalen Durchmesser der Antriebswelle verringert ist und entspricht der konstante Durchmesser des Einstichabschnitts in etwa dem Durchmesser des Endabschnitts, so ist unter Umständen der Einstich als solcher nicht mehr erkennbar. Trotzdem ist er natürlich weiterhin vorhanden.
Um die Zähne des Schneckenrades, das sehr oft aus Kunststoff gefertigt ist, vor einer Beschädigung zu bewahren, ist es günstig, daß die Schneiden an den beiden Enden der Schnecke entschärft sind.
Die Fräszeit für eine Schnecke kann auch dadurch verkürzt werden, daß man die Geschwindigkeit des Vorschubs vergrößert. Diese Vergrößerung der Geschwindigkeit findet jedoch dann eine Grenze, wenn die Qualität der Schneckenwindungen nicht mehr den Anforderungen genügt. Da die größten Drehmomente nahe an der Ebene, die senkrecht auf der Antriebswelle steht und durch die Achse des Schneckenrades geht, übertragen werden, müssen vor allem die Windungen in der Nähe dieser Ebene von guter Qualität sein. Zur Verringerung der Fräszeit ist nun gemäß Anspruch 13 vorgesehen, daß die Schnecke in ihrem mittleren Bereich mit einem bestimmten Vorschub gefräst ist und daß die Geschwindigkeit des Vorschubs vor und/oder hinter diesem Bereich größer ist. Bei einem derartigen Getriebe ist die gute Qualität der mittleren Schneckenwindungen weiterhin gewährleistet und trotzdem eine Verringerung der Fräszeit erreicht. Dieses Fräsen mit unterschiedlichen Vorschubgeschwindigkeiten kann mit Vorteil natürlich auch bei längeren Schnecken angewandt werden. Um einen kontinuierlichen Übergang zwischen den verschiedenen Vorschubgeschwindigkeiten zu erhalten, ist zweckmäßigerweise gemäß Anspruch 14 vorgesehen, daß der Antrieb des Vorschubs ein in seiner Drehzahl veränderbarer Motor ist.
Mehrere erfindungsgemäße Getriebeausführungen sind in der Zeichnung dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnung soll die Erfindung nun näher erläutert werden.
Es zeigen Figur 1 eine erste Ausführung mit je einem kegelstumpfartigen Abschnitt der Antriebswelle zu beiden Seiten der Schnecke, Figur 2 eine Ausführung mit zwei Einstichabschnitten mit unterschiedlichen Krümmungen der beiden Mantelflächen und Figur 3 eine dritte Ausführung, bei der der eine Einstichabschnitt einen konstanten Durchmesser aufweist und direkt in einen Endabschnitt der Antriebswelle übergeht.
Zu einem erfindungsgemäßen Getriebe gehören eine Antriebswelle 10, die einstückig eine Schnecke 11 trägt, und ein Schneckenrad 12, das mit der Schnecke II kämmt. Antriebswelle 10 und Schneckenrad II sind in einem Gehäuse 9 untergebracht. Die Schnecke 11 ist aus der vollen Antriebswelle gefräst. Ihr Kopfkreis stimmt mit dem normalen Durchmesser 13 überein, den die Antriebswelle 10 über den größten Teil ihrer Länge besitzt. Die Länge der Schnecke 11 ist kleiner als der Abstand der beiden Schnittpunkte, die der Kopfkreis 14 des Schneckenrades 12 mit einem gedachten Hohlzylinder bildet, der den Durchmesser 13 der Antriebswelle 10 besitzt und deren Lage einnimmt. Die kurze Schnecke ermöglicht eine kurze Fräszeit, gewährleistet jedoch weiterhin eine gute Drehmomentübertragung von der Antriebswelle auf das Schneckenrad, da die Zähne des Schneckenrades 12, die sich nahe an der Ebene 15 befinden, die senkrecht auf der Antriebswelle 10 steht und durch die Achse des Schneckenrads 12 geht, noch in die Schnecke 11 eingreifen. Der Eingriff gerade dieser Zähne ist wichtig, um daß erwünschte Drehmoment zu übertragen. Bei allen Ausführungen weist die Antriebswelle 10 vor und hinter der Schnecke 11, die zu gleichen Teilen auf beiden Seiten der Ebene 15 angeordnet ist, jeweils einen Einstichabschnitt auf, um dort Platz für das Schneckenrad 12 zu schaffen.
Bei dem Getriebe nach Figur 1 haben die beiden Einstichabschnitte 20 die gleiche Form eines Rotationskegelstumpfes, der sich mit seinem Ende, das den geringsten Durchmesser aufweist, unmittelbar an die Schnecke 11 anschließt und dessen Durchmesser dann mit zunehmender Entfernung von der Schnecke 11 linear auf den Durchmesser 13 der Welle 10 anwächst. Der kleinste Durchmesser der beiden Einstichabschnitte 20 entspricht dem Durchmesser 21 des Fußkreises der Schnecke 11.
Bei der Ausführung nach Figur 2 besitzt die Antriebswelle 10 zwei verschiedene Einstichabschnitte 22 und 23. Der Einstichabschnitt 22 ist wie die beiden Einstichabschnitte 20 aus Figur 1 als Rotationskegelstumpf ausgebildet. Er unterscheidet sich jedoch von den Einstichabschnitten 20 dadurch, daß sein kleinster Durchmesser unmittelbar an der Schnecke 11 nun größer ist als der Durchmesser 21 des Fußkreises der Schnecke 11. Dies ist möglich, da im Abstand von der Ebene 15 das Schneckenrad 12 schon etwas vom Fußkreis der Schnecke II zurückgewichen ist. Anders als bei den Einstichabschnitten 20 und 22 ist beim Einstichabschnitt 23 die Mantelfläche, auch wenn man auf ihr in Längsrichtung der Welle 10 fortschreitet, gekrümmmt. Die Krümmung ist konstant. Der Krümmungsmittelpunkt jeweils der Kurve, die dem Kopfkreis des Schneckenrads 12 gerade am nächsten liegt und in Längsrichtung der Antriebswelle 10 verläuft, befindet sich auf der Achse des Schneckenrads 12.
Die Antriebswelle 10 der Getriebeausführung nach Figur 3 besitzt auf der einen Seite der Schnecke 11 denselben Einstichabschnitt 22 wie die Ausführung nach Figur 2. Auf der gegenüberliegenden Seite schließt sich nun jedoch an die Schnecke 11 ein Einstichabschnitt 24 an, dessen Durchmesser über die gesamte Länge des Abschnitts konstant bleibt. Der Einstichabschnitt geht direkt in einen Endabschnitt 25 der Antriebswelle 10 über, der in eine Stellschraube 26 eintaucht. Der Durchmesser 27 des Abschnitts 25 ist kleiner als der normale Durchmesser 13 der Welle 10, ja sogar kleiner als der Durchmesser des Fußkreises der Schnecke 11, und entspricht dem Durchmesser des Einstichabschnitts 24. Der Übergang zwischen dem Einstichabschnitt 24 und dem Endabschnitt 25 der Anschlußwelle 10 ist in Figur 3 durch eine gestrichelte Linie angedeutet.
Leerseite

Claims

Getriebe, insbesondere für einen elektrischen Kleinmotor Patentansprüche Getriebe, insbesondere für einen elektrischen Kleinmotor, mit einer Antriebswelle (10), die eine Schnecke (11) mit einem bestimmten Durchmesser (21) des Fußkreises trägt und deren Durchmesser (13) in weiten Bereichen größer als der Durchmesser (21) des Fußkreises der Schnecke (11) ist, und mit einem Schneckenrad (12), das mit der Schnecke (11) kämmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (11) kürzer ist als die Länge, die der Kopfkreis des Schneckenrades (12) aus der Antriebswelle (10) ausschneidet, und daß die Antriebswelle (10) zumindest auf einer Seite der Schnecke (11) einen Einstich (20; 22, 23; 24) aufweist, der einen verringerten Durchmesser besitzt und in den das Schneckenrad (12) eintaucht.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (11) zu gleichen Teilen auf beiden Seiten einer Ebene (15) liegt, die senkrecht auf der Antriebswelle (10) steht und durch die Achse des Schneckenrades (12) geht, und daß die Abtriebswelle (10) auf beiden Seiten der Schnecke (11) einen Einstich (20; 22, 23; 24) aufweist.
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (11) gefräst ist.
4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser eines Einstichabschnitts (20; 23; 24) unmittelbar an der Schnecke (11) zumindest so gering wie der Durchmesser (21) des Fußkreises der Schnecke (11) ist.
5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser eines Einstichabschnitts (22) unmittelbar an der Schnecke (11) größer ist als der Durchmesser (21) des Fußkreises der Schnecke (11).
6. Getriebe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser eines Einstichabschnitts (20; 22) von seinem kleinsten Durchmesser unmittelbar an der Schnecke (11) mit zunehmender Entfernung von der Schnecke (11) kontinuierlich bis auf den normalen Durchmesser (13) der Antriebswelle (10) anwächst.
7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche eines Einstichabschnitts (20; 22) eben ist, wenn man in Längsrichtung der Antriebswelle (10) fortschreitet.
8. Getriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche eines Einstichabschnitts (23) nach innen gekrümmt ist, wenn man in Längsrichtung der Antriebswelle (10) fortschreitet, wobei die Krümmung vorzugsweise konstant ist und ihren Mittelpunkt auf der Achse des Schneckenrades (12) hat.
9. Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser eines Einstichabschnitts (24) konstant ist.
10. Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstichabschnitt (24) direkt in einen Endabschnitt (25) der Antriebswelle (10) übergeht, dessen Durchmesser (27) gegenüber dem normalen Durchmesser (13) der Antriebswelle (10) verringert ist, und daß der Durchmesser des Einstichabschnitts (24) vorzugsweise dem Durchmesser (27) des Endabschnitts (25) entspricht.
11. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Kopfkreises der Schnecke (11) dem normalen Durchmesser (13) der Antriebswelle (10) entspricht.
12. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneiden an den beiden Enden der Schnecke (11) entschärft sind.
13. Getriebe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (11) in ihrem mittleren Bereich mit einem bestimmten Verschub gefräst ist und daß die Geschwindigkeit des Vorschubs vor und/oder hinter diesem Bereich größer ist.
14. Getriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Vorschubs ein in seiner Drehzahl veränderbarer Motor ist.