DE102007023161A1

DE102007023161A1 - Getriebeschnecke, Schneckengetriebe, Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102007023161A1
Application number: DE200710023161
Authority: DE
Inventors: Patrick Schroeder; Max Fiedler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2008-11-20
Also published as: WO2008138664A1

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

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 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.
Offenbarung der Erfindung
Technische Aufgabe
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.
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 Mehrkomponentenspritzverfahren, 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 1 ein Schneckengetriebe mit einer Getriebeschnecke deren Globoid-Gewinde aus zwei voneinander separaten Gewindeelementen gebildet ist.
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.
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.
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 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 1 ersichtlich ist, steigt der Kerndurchmesser d_k bei jedem Gewindeelement 7, 8 lediglich in eine Axialrichtung an. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wächst der Kerndurchmesser d_k des Gewindeelementes 7 in die in der Zeichnungsebene linke Axialrichtung, wohingegen der Kerndurchmesser d_k 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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 8508681 U1 [0002]

Claims

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 Gewindeelementen (7, 8) gebildet ist.
Getriebeschnecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gewindeelement (7, 8) einen nur in eine Axialrichtung zunehmenden Kerndurchmesser (d_k) und/oder Gewindeelementdurchmesser (d₁, d₂) aufweist.
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 (d₁) aus in Richtung des jeweiligen kleinen Gewindeelementdurchmessers (d₂) betrachtet, gegenläufig sind.
Getriebeschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeelemente (7, 8) in axialer Richtung unmittelbar aneinander angrenzen.
Getriebeschnecke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeelemente (7, 8) in axialer Richtung voneinander beabstandet sind.
Getriebeschnecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeschnecke (3) eine, insbesondere zylindrische, vorzugsweise als Ankerwelle ausgebildete, Welle (2) umfasst.
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.
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.
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.
Schneckengetriebe (1) mit einem Getrieberad (5), dass mit einer Getriebeschnecke (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Eingriff ist.
Antriebsstrang, insbesondere Fensterheberantriebs-strang für Kraftfahrzeuge, mit einem ein Schneckengetriebe (1) gemäß Anspruch 10 antreibenden Antriebsmotor, insbesondere Elektromotor.