DE102008028431A1

DE102008028431A1 - Worm gear i.e. linear worm gear, has sleeve provided at transition points of balls between worm, worm extension and grooves, where balls are arranged in channel, grooves of worm, worm wheel and worm channel projection

Info

Publication number: DE102008028431A1
Application number: DE102008028431A
Authority: DE
Inventors: Steffen Ebert
Original assignee: Ebert Steffen Dipl-Ing (fh)
Current assignee: Ebert Steffen Dipl-Ing (fh)
Priority date: 2008-06-17
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2010-02-18

Abstract

The gear has a channel provided parallel to a rotary axis of a worm (1) and formed within the worm, and a worm extension fixedly arranged laterally and on both sides of the worm. A sleeve (8) of the worm extension is provided at transition points of balls (3) between the worm, another worm extension and grooves of a worm wheel (4) and at transition points at the channel in the worm with conduction devices (10, 11). The balls are arranged in the channel, the grooves of the worm, the worm wheel and a worm channel projection. The channel and the channel projection are attached to a worm channel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneckengetriebe mit Kugelumlauf in den Schneckengängen, bestehend aus Schnecke, Schneckenrad und Gehäuse sowie ein lineares Schneckengetriebe mit Kugelumlauf in den Schneckengängen bestehend aus Schnecke, Zahnstange und Gehäuse.The The invention relates to a worm gear with ball circulation in the Worm gears, consisting of worm, worm wheel and Housing and a linear worm gear with ball circulation in the screw flights consisting of screw, rack and housing.

Bekannt sind solche Schneckengetriebe bei welchen die Schneckengänge bzw. die Schneckenwindungen mit Kugeln bestückt sind wobei die Kugeln vom Ende des Schneckeneigriffs der Schnecke in das Schneckenrad über einen relativ langen gewundenen Tunnel in der Schnecke in einer Schlange endlos aneinander gereiter Kugeln zur Eingriffsstelle der Schnecke in das Schneckenrad zurückgefördert werden ( US 7,051,610 B2 ).Such worm gears are known in which the worm threads or worm threads are equipped with balls wherein the balls from the end of the worm grip of the worm into the worm wheel over a relatively long tortuous tunnel in the worm in a queue of endless gereiter balls to the point of engagement of the worm in the Worm wheel be conveyed back ( US 7,051,610 B2 ).

Nachteilig ist daran, die Fertigung der Schnecke eines solchen Schneckengetriebes kompliziert und technologisch sehr aufwendig ist und dass der Querschnitt der Schnecke dabei erheblich geschwächt ist.adversely It is about the production of the screw of such a worm gear complicated and technologically very complex and that the cross section the snail is weakened considerably.

Dies erlaubt keine minimale Dimensionierung des Schneckengetriebes und schränkt auch die Wahl von Übersetzungen ein.This does not allow minimal dimensioning of the worm gear and also limits the choice of translations.

Schließlich sind die Radien innerhalb des Tunnels der Kugelrückführung und an den Übergangstellen so klein bzw. gering bemessen, dass es hier, insbesondere bei schnellen Getriebebewegungen zu Verkantungen und Verklemmungen kommt sowie der Rollwiderstand sehr hoch ist.After all the radii are within the ball return tunnel and dimensioned so small or small at the transition points, that here, especially with rapid transmission movements to tilting and jamming comes and the rolling resistance is very high.

Die Einsatzmöglichkeiten eines solchen Schneckengetriebes sind damit wesentlich einschränkt.The Possible applications of such a worm gear are thus significantly restricts.

Bekannt ist weiterhin ein Schneckengetriebe mit Kugelumlauf über einen Tunnel in Längsachse der Schnecke und einer Kugelführung mittels eines hülsenförmigen Kugelkäfigs ( DE 26 35 995 ).Also known is a worm gear with ball circulation via a tunnel in the longitudinal axis of the screw and a ball guide by means of a sleeve-shaped ball cage ( DE 26 35 995 ).

Wegen des Tunnelverlaufes mit seinen sehr engen, fast kantigen Radien neigt die Kugelführung zu Staus und Verkantungen der Kugeln. Eine solche Schneckengetriebegestaltung erlaubt deshalb auch nur relativ geringe Getriebedrehgeschwindigkeiten. Der voluminöse Kugelkäfig wiederum verursacht nicht unerhebliche gleitende Reibung zwischen diesem, den Kugeln und der Schnecke.Because of the tunnel course with its very narrow, almost angular radii The ball guide tends to jams and tilting of the balls. Therefore, such a worm gear design allows only relatively low gear speeds. The voluminous Ball cage in turn causes not insignificant sliding Friction between this, the balls and the worm.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Schneckengetriebe mit Kugelumlauf zu schaffen, welches bei minimalem technischen Aufwand und minimaler Bemessung geringe Reibungsverluste aufweist und eine große Arbeitsgeschwindigkeit bei hoher Funktionssicherheit erlaubt. Es sollen damit neue Einsatzmöglichkeiten für Schneckengetriebe erschlossen werden.task The invention is to provide a worm gear with ball screw, which with minimal technical effort and minimal design low friction losses and a high operating speed allowed with high reliability. It should thus new applications be developed for worm gear.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe wie mit den Ansprüchen angegeben gelöst.According to the invention the problem solved as stated in the claims.

Eine Schnecke und ein Schneckenrad greifen dabei nicht ineinander, sondern die äußeren Konturen von Stirnseite des Schneckenrades und der Schnecke sind minimal von einander beabstandet. Mindestens ein gewundener Gang oder alle gewundenen Gänge der Schnecke sind als umlaufende Rillen mit halbkreisförmigem oder annähernd halbkreisförmigem Querschnitt zur Aufnahme von umlaufenden Kugeln profiliert. Die Verzahnung des Schneckenrades, ebenso wie die Gänge der Schnecke, sind passgerecht dazu profiliert. Das Gehäuse der Schnecke umschließt dieses und auch das Schneckenrad teilweise oder vollständig.A Snail and a worm wheel do not mesh with each other, but instead the outer contours of the front side of the worm wheel and the screw are minimally spaced from each other. At least a winding corridor or all the winding corridors of the snail are as circumferential grooves with semicircular or approximate semicircular cross-section for receiving circumferential Profiled bullets. The teeth of the worm wheel, as well as the corridors of the snail, are profiled to pass. The housing of the worm encloses this and also the worm wheel partially or completely.

An der Innenseite desselben ist ein offener Ringspalt zwischen diesem und der äußeren Schneckenkontur ausgebildet.At the inside of it is an open annular gap between it and the outer screw contour formed.

Der Durchmesser der Innenseite desselben ist passgerecht zum Durchmessers des Rillengrundes plus Kugeldurchmesser plus Spielraum für die Beweglichkeit der umlaufenden Kugeln bemessen. Bei einer Globoidschnecke ist der Ringspalt passgerecht zu dieser ausgebildet.Of the Diameter of the inside of the same is fitting to the diameter of the groove bottom plus ball diameter plus travel for measure the mobility of the rotating balls. With a globoid screw the annular gap is formed suitable for this.

Innerhalb der Schnecke ist ein Kanal vom Anfang einer Schneckenwindung bzw. eines Schneckenganges bis zum Ende derselben für die Führung der Kugeln ausgebildet. In dem Kanal, aus den Rillen der Schnecke und aus den Rillen des Schneckenrades ist passgerecht dazu eine solche Anzahl von Kugeln angeordnet ist, wie sie beweglich da hinein passen.Within the worm is a channel from the beginning of a worm winding or of a flight up to the end of the same for the leadership of the Balls formed. In the channel, from the grooves of the snail and out of the grooves of the worm wheel is fitting to one such Number of balls is arranged as they fit in there moveable.

Beidseitig der Schnecke ist jeweils ein Schneckenfortsatz mit einem äußeren Schneckengangansatz und gekrümmter Rinne, einerseits zum Auffangen der aus der Schnecke geförderten Kugeln und andererseits ein spiegelbildlich gleichartiger Schneckenfortsatz zum Einführen der aus den Kanal in der Schnecke austretenden Kugeln angeordnet und fest mit der Schnecke verbunden. Der Schneckenfortsatz ist dabei passgerecht zur Schnecke so gestaltet, dass die seitliche Kanalöffnung mit der Kanalöffnung in der Schnecke fluchtend und beide übergangslos in einander übergehen. Der Schneckengangansatz befindet sich dabei einerseits an der Stelle, an welcher die umlaufenden Kugel aus den Schneckengang und den Rillen des Schneckenrades austreten und andererseits an der Stelle an welcher die Kugeln in den Schneckengang eingeführt werden. Zur Führung der Kugeln im Schneckengangansatz des Schneckenfortsatzes ist dieser mit einer Hülse versehen, welche den Schneckengangansatz so überdeckt, dass eine sichere Kugelführung bis zur Kanaleingangs bzw. Kanalausgangsöffnung gegeben ist. Zur Optimierung der Funktionsfähigkeit bei der Kugelrückführung sind die Hülsen der Schneckenfortsätze an den Übergangsstellen der Kugeln zwischen Schnecke, Schneckenfortsatz und den Rillen des Schneckenrades mit angeformten oder anders angebrachten Leiteinrichtungen versehen.On both sides of the screw is in each case a screw extension with an outer helical approach and curved groove, on the one hand arranged to catch the balls conveyed from the screw and on the other hand a mirror-like screw extension for introducing the emerging from the channel in the screw balls and firmly connected to the screw. The screw extension is designed to fit the screw so that the lateral channel opening with the channel opening in the screw in alignment and both merge seamlessly into each other. The worm gear approach is on the one hand at the point at which the rotating ball from the worm gear and the grooves of the worm wheel exit and on the other hand at the point at which the balls are introduced into the flight. To guide the balls in the worm gear approach of the screw extension it is provided with a sleeve which the worm gear approach so covered that a safe ball guide is given to the channel entrance or channel exit opening. In order to optimize the functionality of the ball return, the sleeves of the screw extensions are provided at the transition points of the balls between the screw, screw extension and the grooves of the worm wheel with integrally formed or otherwise mounted guide devices.

Bei der Gestaltung eines linearen Schneckengetriebes, mit Schnecke und Zahnstange sind die Schnecke mit den Schneckenfortsätzen und das Schneckengetriebegehäuse sinngemäß gleichartig gestaltet.at the design of a linear worm gear, with screw and Rack are the snail with the snail processes and the worm gear housing mutatis mutandis similar designed.

Vorteilhaft an der Erfindung ist die Anordnung nur eines Kanals für die Kugelrückführung, welcher auch nur eine Querschnittsverringerung der Schnecke verursacht. Mittels der Schneckenfortsätze sind größere Radien für die Kugelrückführung realisierbar, was wiederum den Rollwiderstand des Kugellaufs verringert und die Leistungsfähigkeit solcher Schneckengetriebe verbessert. Die Störanfälligkeit solcher Getriebe wird verringert. Es ergeben sich neue erweiterte Anwendungsmöglichkeiten für solche Getriebe. Der technologische Aufwand bei der Herstellung dieser Getriebe ist relativ gering, zumal für die Schneckenfortsätze Kunststoffmaterial eingesetzt werden kann.Advantageous to the invention, the arrangement of only one channel for the ball return, which is only a cross-sectional reduction causing the snail. By means of the snail processes are larger radii for the ball return feasible, which in turn reduces the rolling resistance of the ball race and improves the performance of such worm gears. The susceptibility of such transmissions is reduced. This results in new extended applications for such transmissions. The technological effort in the production This gear is relatively low, especially for the Schneckenfortsätze Plastic material can be used.

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen sind mitbelow The invention will be explained using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings are with

1 die Anordnung von Schnecke und Schneckenrad im Schneckengetriebe perspektivisch und mit 1 the arrangement of worm and worm wheel in the worm gear in perspective and with

2 die Anordnung von Schnecke und Schneckenrad in Explositionsansicht und mit 2 the arrangement of worm and worm wheel in exploded view and with

3 die Anordnung von Schnecke und Schneckenrad und mit 3 the arrangement of worm and worm wheel and with

4 die Anordnung des Schneckengetriebes in Explositionsansicht und mit 4 the arrangement of the worm gear in exploded view and with

5 das Schneckengetriebe im Querschnitt und mit 5 the worm gear in cross section and with

6 ein Schneckenfortsatz mit Hülse und mit 6 a snail extension with sleeve and with

7 ein Schneckenfortsatz mit Hülse in Explostionsansicht und mit 7 a Schneckenfortsatz with sleeve in the exploded view and with

8 ein Schneckenfortsatz mit Hülse in der Seitenansicht und mit 8th a Schneckenfortsatz with sleeve in the side view and with

9 ein Schneckenfortsatz mit Hülse in der Vorderansicht und mit 9 a snail process with sleeve in front view and with

10 ein Schneckenfortsatz mit Hülse in Explositionsansicht und mit 10 a Schneckenfortsatz with sleeve in exploded view and with

11 ein Schneckenfortsatz mit Hülse perspektivisch
schematisch dargestellt. 11 a Schneckenfortsatz with sleeve in perspective
shown schematically.

Beispiel 1example 1

In Funktion des erfindungsgemäß gestalteten Schneckengetriebes bewegt die angetriebene Schnecke 1 desselben das Schneckenrad 4.As a function of the worm gear designed according to the invention, the driven worm moves 1 same the worm wheel 4 ,

Die Rillen der Schnecke 1, die Rillen in den Schneckenfortsätzen 2 und der Kanal 6 sind über die gesamte Länge mit tragenden Kugeln 3 und abwechselnd mit Distanzkugeln kleineren Durchmessers in separaten Käfigen, bestückt, von den ein Teil der tragenden Kugeln 3 sich mit dem Schneckenrad 4 im Eingriff befindet und ein andere Teil sich im Ringspalt 7 des Schneckengehäuses 5, im Kanal 6 und in den Rillen der Schneckenfortsätze befindet.The grooves of the snail 1 , the grooves in the snail processes 2 and the channel 6 are over the entire length with bearing balls 3 and alternating with spacer balls of smaller diameter in separate cages, equipped, of which a part of the supporting balls 3 with the worm wheel 4 engaged and another part located in the annular gap 7 of the snail shell 5 , in the canal 6 and located in the grooves of the snail processes.

Die im Kanal 6 innerhalb der Schnecke 1 und den Rillen im Schneckenfortsatz befindlichen Kugeln 3 und der Distanzkugeln ergeben so eine endlose Aneinanderreihung von Kugeln 3 und Distanzkugeln, so dass sich die nicht mehr im Formschluss befindlichen Kugeln 3 und Distanzkugeln in Reihe und im Kreislauf durch den Kanal 6 und den Ringspalt 7 im Schneckengehäuses 5 vom Ende des Schneckenganges bis zum Beginn desselben hindurch schieben, wobei sie von den im Formschluss befindlichen Kugeln 3 voran bewegt werden. Die in den Rillen am Schneckenrad 4 und den Rillen der Schnecke 1 befindlichen tragenden Kugeln 3 stützen sich jeweils an den Rillenflanken von Schnecke 1 und Schneckenrad 4 ab und stellen so einen Formschluss zwischen Schnecke 1 und Schneckenrad 4 her.The in the channel 6 inside the snail 1 and the grooves in the screw extension balls 3 and the spacer balls thus result in an endless sequence of balls 3 and spacer balls, so that the no longer in the form-fitting balls 3 and spacer balls in series and in the circuit through the channel 6 and the annular gap 7 in the snail shell 5 From the end of the screw until the beginning of the same push it, taking it from the ball in the form-fitting 3 be moved ahead. The in the grooves on the worm wheel 4 and the grooves of the snail 1 located bearing balls 3 each supported on the groove flanks of snail 1 and worm wheel 4 and thus make a positive connection between screw 1 and worm wheel 4 ago.

Sie rollen an den Flanken der Rillen, vom Beginn des Eingriffs bis zum Ende des Eingriffs zwischen Schnecke 1 und Schneckenrad 4 ab. Die Kugeln 3 und die Distanzkugeln gelangen so über eine Rille in einem Schneckenfortsatz an die Stelle des Beginns des Eingriffs der Schnecke 1 in das Schneckenrad 4 im Kreislauf immer wieder in ihre Ausgangsposition. An Ende des Schneckenganges werden die Kugeln 3 und die Distanzkugeln vom Schneckengangansatz aufgefangen und gelangen so über die Rille des Schneckengangansatzes 9 im Schneckenfortsatz 2 in den Kanal 6 und damit wieder an ihren Ausgangspunkt.They roll on the flanks of the grooves, from the beginning of the procedure to the end of the engagement between the snail 1 and worm wheel 4 from. The balls 3 and the spacer balls thus pass over a groove in a screw extension in place of the beginning of the engagement of the screw 1 in the worm wheel 4 in the cycle always back to their starting position. At the end of the helix are the balls 3 and the spacer balls caught by the worm gear approach and so get over the groove of the worm gear approach 9 in the snail process 2 in the channel 6 and thus back to their starting point.

Jeweils zwischen zwei, den Formschluss von Schnecke 1 und Schneckenrad 4 bewirkenden, tragenden Kugeln 3 sind in Käfigen, beweglich fixiert, Distanzkugeln angeordnet, um auch den Reibungsverlust zwischen den tragenden Kugeln 3 beim Umlauf im Formschluss und bei der Rückführung im Kanal 6, dem Schneckengangansatz 9 und dem Ringspalt 7 weiter zu minimieren.In each case between two, the positive connection of snail 1 and worm wheel 4 causing, carrying bullets 3 are fixed in cages, movable, spacer balls arranged to reduce the friction loss between the bearing balls 3 during circulation in the positive connection and in the return in the channel 6 , the worm-neck approach 9 and the annular gap 7 continue to minimize.

11: Schneckeslug
22: SchneckenfortsatzScrew extension
33: KugelBullet
44: Schneckenradworm
55: Schneckengehäusesnail shell
66: Kanalchannel
77: Ringspaltannular gap
88th: Hülseshell
99: SchneckengangansatzFlighting approach
1010: Leiteinrichtungguide
1111: Leiteinrichtungguide

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 7051610 B2 [0002]
- DE 2635995 [0007]

Claims

Worm gear with recirculating ball, consisting of screw ( 1 ), Worm wheel ( 4 ) or rack ( 8th ) and worm gear housing ( 5 ) with minimal spacing of the outer contours of the end face of the worm wheel ( 4 ) and the snail ( 1 ) and at least one winding course ( 2 ) or several winding passages of the snail ( 1 ) as circumferential grooves with a semicircular or approximately semicircular cross-section for receiving rotating balls ( 3 ) are profiled and to matching profiling of the teeth of worm wheel ( 4 ), and the corridors ( 2 ) of the snail ( 1 ), and the screw housing ( 5 ) these and also the worm wheel ( 4 ) encloses partially or completely and on the inside thereof an open annular gap ( 7 ) is formed between this and the outer screw contour and the diameter of the inside fit to the diameter of the groove bottom plus ball diameter plus scope for the mobility of the rotating balls ( 3 ) and, in the case of a globoid screw, the annular gap ( 7 ) is formed to fit this being inside the screw ( 1 ) a channel ( 6 ) parallel or nearly parallel to the axis of rotation of the screw ( 1 ) for the return of the balls ( 3 ) is formed and wherein the side and on both sides of the screw ( 1 ) one screw extension each ( 2 ) is fixed, wherein in the Schneckenfortsatz ( 2 ) for picking up balls ( 3 ) from the screw thread or for feeding the balls ( 3 ) to the worm thread, a groove-like worm thread approach ( 9 ), from the periphery of the screw process ( 2 ) to the opening of the inner channel ( 6 ) in the snail ( 1 ), is arranged in the largest possible arc and wherein the screw extension ( 2 ) of a sleeve ( 8th ), which at the entry and exit points for the balls ( 3 ) at the worm-neck approach ( 9 ) Recesses with guide devices ( 10 . 11 ) for the balls ( 3 ) and wherein the screw extension ( 2 ) suitable for snail ( 1 ) is designed so that the lateral channel openings of the screw ( 1 ) with the groove of the worm-neck approach ( 9 ) in the worm gear approach ( 9 ) in alignment with each other without transition, and wherein the peripheral-side worm-neck approach mouth is located at the point at which the orbiting ball of the worm gear and the grooves of the worm wheel ( 4 ) and on the other hand at the point at which the balls are introduced into the flight and wherein for guiding the balls ( 3 ) in the worm gear approach ( 9 ) of the screw process ( 2 ) this with a sleeve ( 8th ), which the worm gear approach ( 9 ) so that a secure ball guide is given to the channel entrance or channel exit opening and wherein the sleeves ( 8th ) of the screw processes ( 2 ) at the transition points of the balls ( 3 ) between snail ( 1 ), Schneckenfortsatz ( 9 ) and the grooves of the worm wheel ( 4 ) as well as at the crossing points to the canal ( 6 ) in the snail ( 1 ) are provided with integrally formed or otherwise attached guide devices and wherein in the channel ( 6 ), in the grooves of the snail ( 1 ) and in the grooves of the worm wheel ( 4 ) and in the groove of the worm-thread approach ( 9 ) suitable for such a number of balls ( 3 ) is arranged as they fit in there movable.

A drawbar transmission according to claim 1, characterized in that the screw ( 1 ) is more continuous and each channel a channel ( 6 ) and a worm gear approach ( 9 ) assigned.

Scheckengetriebe according to claims 1 and 2, characterized in that the balls ( 3 ) in each case by means of spacer balls arranged between them ( 9 ) of smaller diameter are movably spaced from each other.

Worm gear according to claims 1 to 3, characterized in that instead of the worm wheel ( 4 ) A rack is arranged.