WO2008138664A1 - Getriebeschnecke, schneckengetriebe, antriebsstrang - Google Patents

Getriebeschnecke, schneckengetriebe, antriebsstrang Download PDF

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WO2008138664A1
WO2008138664A1 PCT/EP2008/053294 EP2008053294W WO2008138664A1 WO 2008138664 A1 WO2008138664 A1 WO 2008138664A1 EP 2008053294 W EP2008053294 W EP 2008053294W WO 2008138664 A1 WO2008138664 A1 WO 2008138664A1
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worm gear
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threaded
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Max Fiedler
Patrick Schroeder
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Robert Bosch Gmbh
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    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/22—Toothed members; Worms for transmissions with crossing shafts, especially worms, worm-gears
    • F16H55/24—Special devices for taking up backlash

Definitions

  • the invention relates to a worm gear according to the preamble of claim 1, a worm gear according to claim 10 and a drive train, in particular a window lift drive train for motor vehicles according to claim 11.
  • the worm gear is to be manufactured, for example, by injection molding, there is the difficulty that the worm gear can only be demolded from a two-part injection mold if the boundary between the parts of the injection mold runs in the axial direction, ie substantially perpendicular to the threads.
  • this leads to a production-technically unavoidable plastic ridge extending transversely to the thread flank.
  • the tool-technical removal of such a ridge, especially by grinding, is costly and therefore economically uninteresting, especially since it must be ensured that the threads take no damage.
  • the invention is therefore based on the object to propose a gear worm with a globoid thread, the production technology as simple as possible and can be produced at low cost and with high precision.
  • the invention is based on the idea not to form the globoid thread in one piece, but from at least two separate threaded elements.
  • This multi-part design of the globoid thread ie a longitudinally-cut at least approximately double-concave contoured thread, it is possible to produce the individual, in particular made of plastic, threaded elements in a high-precision injection molding process. In this case, a separate injection mold is provided for each threaded element. It is within the scope of the invention, the threaded elements, for example in
  • Formulate multicomponent spray directly to a shaft or set after their manufacture on a shaft or put together to a globoid thread Another major advantage of the multi-part design of the globoid thread is that the threads can be detected better metrologically than in a one-piece globoid thread.
  • the core diameter and / or the threaded element diameter (outer diameter) of each threaded element increases only in one axial direction.
  • each threaded element tapers with advantage only in an axial direction, thus at least approximately has a frustoconical contour with a concavely curved lateral surface.
  • Such trained threaded elements can be optimally made of a multi-part, in particular two-part injection mold - about
  • the contact plane between the parts of the injection mold preferably extends transversely to the longitudinal extension of the threaded elements, so that no axially extending, only costly to remove burrs arise.
  • the globoid thread is formed from exactly two threaded elements.
  • both threaded elements - apart from the thread pitch - the same outer contour so both are the same size with an at least approximately frusto-conical outer contour formed with a concave curved surface.
  • Threaded element diameter opposite.
  • the threads of the two uniform thread elements viewed in opposite directions from the respective large thread element diameter in the direction of the respective small thread element diameter, are in opposite directions.
  • One of the threaded elements thus has a right-hand thread starting from the large thread diameter, whereas the other threaded element likewise has a left-hand thread starting from the large thread diameter.
  • the threaded elements are spaced apart in the axial direction.
  • the worm gear comprises a shaft, in particular an armature shaft of an electric drive motor, on which at least one of the threaded elements is fixed or is integrally formed with the at least one of the threaded elements.
  • At least one of the threaded elements preferably all threaded elements, in particular by encapsulation, advantageously in a Mehrkomponentenspritz- method, integral with the shaft, in particular the armature shaft is / are.
  • At least one of the threaded elements is designed as a component independent of the shaft, which can be secured against rotation on the shaft.
  • At least one further threaded element of the shaft which may be integrally formed with the shaft or fixed to the shaft, variable to thereby influence the self-locking of a gear formed with such a worm gear and the transmission synchronization and to be able to take on the noise.
  • the at least one threaded element in its angular position relative to the shaft or relative to at least one further threaded element adjustable and fixable in the desired position on the shaft.
  • the invention also relates to a worm gear with at least one gear wheel, which with a previously described Combining gear screw meshes.
  • worm gears are used in motor vehicles, since due to the separate design of the threaded elements of the worm gear in a simple way strict noise requirements can be met.
  • the invention relates to a drive train with a previously described worm gear.
  • an armature shaft of an electric drive motor is designed as a worm with at least two separate transmission elements.
  • FIG. 1 shows in the single FIGURE 1, a worm gear with a worm gear whose globoid thread is formed of two separate threaded elements.
  • a worm gear 1 as it can be used for example in a power window drive train in a motor vehicle, shown.
  • a shaft 2 of a worm gear 3 as an armature shaft of a not shown
  • the worm gear 3 is provided with a globoid thread 4, which has a symmetrical, substantially double-concave outer contour in a longitudinal section.
  • a gear 5 with an external toothing 6 in the torque-transmitting engagement.
  • the globoid thread 4 is formed in this embodiment of two separate threaded elements 7, 8.
  • the threaded elements 7, 8 are uniformly shaped in the form of a truncated cone with a concave curved surface. Looking at each threaded element 7, 8 from the direction of the respective larger diameter di in the direction of the respective smaller diameter d 2 , it can be seen that the threads 9, 10 are in opposite directions. This is necessary in order to achieve a uniform thread progression in the assembled globoid thread 4.
  • the threaded elements 7, 8 are retrofitted, i. after their separate production by injection molding on the shaft 2 has been established.
  • the threaded elements 7, 8, whose respective small diameter d 2 face each other, are arranged at an axial distance a from each other.
  • the distance a can influence on the self-locking of the worm gear 1 and the synchronization of the worm gear can be taken.
  • the threaded elements 7, 8 were fixed in this embodiment by means of an adhesive on the outer circumference of the shaft 2.
  • the core diameter d k for each threaded element 7, 8 only increases in an axial direction.
  • the core diameter d k of the threaded member 7 grows in the left axial direction in the plane of the drawing, whereas the core diameter d k of the threaded member 8 increases in the right axial direction in the plane of the drawing. This ensures that both threaded elements 7, 8 can be unscrewed out of their respective injection mold after they have hardened.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeschnecke (3) mit einem Globoid-Gewinde (4), insbesondere für ein Schneckengetriebe (1) in einem Kraftfahrzeug-Verstellantrieb. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Globoid-Gewinde (4) aus mindestens zwei separaten Gewindeelementen (7, 8) gebildet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Getriebeschnecke, Schneckengetriebe, Antriebsstrang
Stand der Technik
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.
Aus der DE 85 08 681 Ul 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.
Offenbarung der Erfindung
Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Getriebe- Schnecke mit einem Globoid-Gewinde vorzuschlagen, die fertigungstechnisch möglichst einfach und zu geringen Kosten sowie mit hoher Präzision herstellbar ist.
Technische Lösung
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 .
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. 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.
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.
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.
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.
Dabei kann mit Vorteil vorgesehen werden, dass zumindest eines der Gewindeelemente, vorzugsweise sämtliche Gewindeelemente, insbesondere durch Umspritzen, mit Vorteil in einem Mehrkomponentenspritz- verfahren, einstückig mit der Welle, insbesondere der Ankerwelle ausgebildet ist/sind.
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.
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.
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 .
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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 Figur 1 ein Schneckengetriebe mit einer Getriebeschnecke deren Globoid-Gewinde aus zwei voneinander separaten Gewindeelementen gebildet ist.
In Fig. 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.
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 di 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.
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.
Wie aus Fig. 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.
Wie ebenfalls aus Fig. 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.

Claims

Ansprüche
1. Getriebeschnecke mit einem Globoid-Gewinde (4), insbesondere für ein Schneckengetriebe (1) in einem Kraftfahrzeug- Verstellantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass das Globoid-Gewinde (4) aus mindestens zwei separaten Gewinde- elementen (7, 8) gebildet ist.
2. Getriebeschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gewindeelement (7, 8) einen nur in eine Axialrichtung zunehmenden Kerndurchmesser (d^) und/oder Gewindeelementdurchmesser (di, d2) aufweist.
3. Getriebeschnecke nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Globoid-Gewinde (4) aus zwei gleichförmigen Gewindeelementen (7, 8) gebildet ist, deren Gewindegänge (9, 10), vom jeweiligen großen Gewindeelementdurchmesser (di) aus in Richtung des jeweiligen kleinen Gewindeelementdurchmessers (d2) betrachtet, gegenläufig sind.
4. Getriebeschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeelemente (7, 8) in axialer Richtung unmittelbar aneinander angrenzen.
5. Getriebeschnecke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeelemente (7, 8) in axialer Richtung voneinander beabstandet sind.
6. Getriebeschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeschnecke (3) eine, insbesondere zylindrische, vorzugsweise als Ankerwelle ausgebildete, Welle (2) umfasst.
7. Getriebeschnecke nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Gewindeelemente (7, 8), vorzugsweise sämtliche Gewindeelemente (7, 8), einstückig mit der Welle (2), insbesondere durch Umspritzen, vorzugsweise in einem Mehrkomponentenspritzverfahren, ausgebildet ist/sind.
8. Getriebeschnecke nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Gewindeelemente
(7, 8) als von der Welle (2) getrenntes Bauteil ausgebildet ist, welches in axialer Richtung und/oder in seiner Winkellage relativ zur Welle (2) verstellbar und an dieser festlegbar ist.
9. Getriebeschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Gewindeelemente
(7, 8), vorzugsweise sämtliche Gewindeelemente (7, 8), als Spritzgussteil (e) aus Kunststoff ausgebildet ist/sind.
10. Schneckengetriebe (1) mit einem Getrieberad (5), dass mit einer Getriebeschnecke (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Eingriff ist.
11. Antriebsstrang, insbesondere Fensterheberantriebs-strang für Kraftfahrzeuge, mit einem ein Schneckengetriebe (1) gemäß Anspruch 10 antreibenden Antriebsmotor, insbesondere Elektromotor.
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