DE10303205A1

DE10303205A1 - Winkelgetriebe in Form eines Kronenradgetriebes

Info

Publication number: DE10303205A1
Application number: DE10303205A
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl.-Ing. Wöllhaf
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2003-01-28
Publication date: 2004-07-29

Abstract

Das Winkelgetriebe in Form eines Kronenradgetriebes weist eine Schnecke (1), ein Stirnrad (2) und ein Kronenrad (3) auf und ist zur Erzielung großer Übersetzungen mit einem Schneckentrieb kombiniert, wobei das Stirnrad (2) sowohl das Schneckenrad als auch das Ritzel des Kronenrades (3) bildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Winkelgetriebe in Form eines Kronenradgetriebes, das ein Stirnrad und ein Kronenrad aufweist, zur Erzielung großer Übersetzungen.
Derartige Winkelgetriebe sind seit langem bekannt und werden vielfältig eingesetzt, insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik und in Werkzeugmaschinen.
So beschreibt beispielsweise die DE A 197 56 057 eine Lenkanlage für Kraftfahrzeuge mit einer zwischen dem Lenkrad und dem Spurhebel angeordneten, mehrteiligen Lenksäule, wobei der das Lenkkrad tragende Abschnitt der Lenksäule unter einem ersten Winkel zur Fahrzeuglängsachse und der den Spurhebel tragende Abschnitt der Lenksäule unter einem zweiten Winkel zur Fahrzeughochachse angeordnet sind und wobei zwischen den beiden Abschnitten der Lenksäule ein Winkelgetriebe angeordnet ist.
Das Winkelgetriebe ist ein Kronenradgetriebe, dessen zylindrisches Ritzelrad eine Evolventenverzahnung aufweist, die doppelt so breit wie die Verzahnung des Kronenrades ist. Damit kann der obere Abschnitt der Lenksäule zur Lenkradpositionsverstellung in Längsrichtung um mindestens die halbe Verzahnungsbreite des Ritzelrades verschoben werden. Für die Lenkradpositionsverstellung muss der Außenring eines Festlagers gegenüber dem ihn lagernden Bauteil einen Spielsitz haben. Dieser Spielsitz wird mit einer in Längsrichtung geschlitzten Klemmhülse erzeugt. Der Innendurchmesser der Klemmhülse kann über eine mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Vorrichtung zum Klemmen des Außenringes des Wälzlagers reduziert werden. Das Lenkrohr ist mit seinem unteren Ende in einem Lagerflansch über ein Festlager geführt. Zwischen dem Festlager und einem Loslager sitzt auf dem Lenkrohr das erste Getrieberad. Dieses ist als Kegelritzel ausgebildet, das mit einem auf dem unteren Abschnitt der Lenksäule sitzenden Tellerradsegment kämmt.
Ein weiteres Beispiel eines Kronenradgetriebes ist in der WO 96/12585 beschrieben. Dieses Getriebe dient zum Koppeln der Drehung einer ersten Drehachse in einem festen Verhältnis an die Drehung einer zweiten Drehachse, wobei die erste Drehachse und die zweite Drehachse einen Winkel miteinander einschließen, und zwar mit Hilfe eines zylindrischen Ritzels, welches auf der ersten Drehachse angeordnet ist, sowie mit Hilfe eines Kronenrades, das auf der zweiten Drehachse angeordnet ist und mit dem zylindrischen Ritzel kämmt.
Sowohl das zylindrische Ritzel als auch das Kronenrad sind mit besonders ausgestalteten Zahnungswinkeln bzw. einer besonderen Zahnung versehen, sodass ein Zahnspiel zwischen diesen beiden Bauteilen entsteht, das dem vorgegebenen Lastmuster des Konstrukteurs entspricht. Das Zahnspiel ist unabhängig von der axialen Position des zylindrischen Ritzels.
Diese Veröffentlichung beschreibt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Kronenrades für das Getriebe, das in besonders einfacher Weise mit dem zylindrischen Ritzel zusammen gebaut werden kann, wobei die axiale Position des Ritzels keinen Einfluss auf das Kämmen hat und wobei Adaptionen je nach den Wünschen des Konstrukteurs tionen je nach den Wünschen des Konstrukteurs durchgeführt werden können.
Weiterhin beschreibt die EP 0 644 988 ein Getriebeaggregat zum Antrieb von zwei im wesentlichen parallelen Wellen und zwar für den Einsatz in einem Walzwerk. Das Getriebeaggregat dient dazu, die beiden parallelen Walzen mit einem Antriebsmotor anzutreiben. Dazu sind die Walzen mit je einem Kronenrad versehen, wobei beide Kronenräder mit einem gemeinsamen zylindrischen Ritzel im Zahneingriff stehen. Das gemeinsame Ritzel ist feststehend auf einer Antriebswelle gelagert, die wiederum von feststehenden Lager getragen wird. Eine Bewegung der Walzen relativ zueinander und damit relativ zum Ritzel bewirkt keine Veränderung des Übersetzungsverhältnisses, wobei die Ausrichtung der Walzen relativ zueinander ebenfalls unverändert bleibt.
Schließlich ist aus der FR 538 817 ein Getriebeaggregat bekannt, das eine riemengetriebene Schneckenwelle aufweist um zwei parallele Wellen anzutreiben, die Rollen tragen, welche einen Spalt begrenzen durch den ein zu behandelndes Material hindurchläuft. Jede Welle dreht sich dabei um ihre Längsachse, wobei eine angetriebene Welle im rechten Winkel zu ihrer Längsachse beweglich ist und wobei die beiden Wellen jeweils mit einem Schneckenrad versehen sind, das mit einer Schnecke im Zahneingriff steht. Jede Schnecke weist eine Drehachse auf, die im rechten Winkel die Längsachse der entsprechenden angetriebenen Welle kreuzt, während die bewegliche angetriebene Welle in Richtung der Drehachse des Schneckenritzels beweglich ist, das mit dem auf der angetriebenen Welle vorgesehenen Schneckenrad in Zahneingriff steht, wobei die Umdrehungen der Schnecken mit einem feststehenden Übersetzungsverhältnis miteinander verknüpft sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Winkelgetriebe in Form eines Kronenradgetriebes zu schaffen, das eine große Übersetzung aufweist und nur einen geringen Raumbedarf benötigt.
Ausgehend von einem Winkelgetriebe 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 Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung sieht also vor, dass das als Kronenradgetriebe ausgestaltete Winkelgetriebe, das ein Kronenrad und ein Stirnrad aufweist, mit einem Schneckentrieb kombiniert ist, wobei das Stirnrad sowohl das Schneckenrad als auch das Ritzel des Kronenrades ist.
Mit dieser Kombination lassen sich grosse Übersetzungen erzielen (i = z3/z1).
Antrieb und Abtrieb lassen sich wahlweise konzentrisch oder nicht konzentrisch anordnen.
Der Kronentrieb kann mit oder ohne Achsversatz konzipiert werden.
Eine Umsetzung einer Drehbewegung in eine translatorische Bewegung lässt sich in einfacher Weise dadurch erzielen, dass der Umfang des Kronenrades mit einer Stirnradver zahnung versehen wird, die mit einer Zahnstange im Zahneingriff steht.
Eine derartige Ausgestaltung eignet sich insbesondere für den Einsatz in Lenkungen für Kraftfahrzeuge oder in Werkzeugmaschinen.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind; es zeigen:
1 schematisch die wesentlichen Bauteile und eine mögliche Anordnung im erfindungsgemäßen Getriebe;
2 eine konzentrische Anordnung der Bauteile mit zwei Stirnrädern zur Drehmoment- bzw. Lastverteilung ; und
3 eine konzentrische Anordnung der Bauteile mit drei Stirnrädern.
Kronenradgetriebe und Schneckentriebe sind dem Fachmann gut bekannt, so dass hier nicht auf alle Einzelheiten eingegangen wird, sondern nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Bauteile zeichnerisch dargestellt und beschrieben werden. Ferner sei angemerkt, dass gleiche Teile in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
In den drei Figuren sind mit 1 die Schnecke, mit 2 das Stirnrad, mit 3 das Kronenrad und mit 4 eine geradlinige Zahnstange bezeichnet.
Wie die 1 bis 3 erkennen lassen, ist das Stirnrad 2 sowohl das Schneckenrad als auch das Ritzel des Kronenrades 3.
In 2 und 3 sind konzentrische Anordnungen von Antrieb (Schnecke 1) und Abtrieb (Kronenrad 3) dargestellt.
Die Anordnung gemäss 1 ist als Kronentrieb ohne Achsversatz konzipiert, bei dem die Schnecke 1 in beliebiger Weise am Stirnrad 2 angeordnet werden kann. In entsprechender Weise kann der Kronentrieb mit Achsversatz konzipiert sein.
Die Ausgestaltungen nach den 2 und 3 ermöglichen eine Leistungsverzweigung unter Verwendung eines Kronenradsatzes mit Achsversatz.
Eine Umsetzung der Drehbewegung in eine translatorische Bewegung lässt sich dadurch realisieren, dass der Umfang des Kronenrades 3 mit einer Stirnverzahnung versehen wird, die mit einer Zahnstange 4 kämmt.
Mit der erfindungsgemäßen Kombination aus Kronenradgetriebe und Schneckentrieb wird die Möglichkeit großer Übersetzungen geschaffen, das heißt i = z3/z1.
Eine weitere Variation der Übersetzung kann dadurch geschaffen werden, dass das Stirnrad 2 als Doppelrad ausgebildet wird, wobei eine erste Verzahnung mit der Schnecke 1 und eine zweite Verzahnung mit dem Kronenrad 3 in Eingriff ist.
Werden Schnecke 1, Stirnrad 2 und Kronenrad 3 als Planetentrieb angeordnet, bei dem das Stirnrad 2 auf einem Planetenträger gelagert ist, welcher den Abtrieb bildet, kann die Übersetzung i wie folgt noch weiter vergrößert werden: i = (z3/z1) + 1. Es ist auch möglich, zwei Stirnräder zu verwenden. Hierbei dient die Schnecke 1 als Antrieb, wobei der Planetenträger sich um die Achse der Schnecke (1) drehen kann und das Kronenrad 3 um die Achse der Schnecke 1 drehbar ist.
Bei den Ausgestaltungen mit Achsversatz gemäss 2 und 3 lassen sich bei Verwendung von zwei, drei oder mehr Stirnrädern 2 Leistungsverzeigungen mit hoher Leistungsdichte erzielen. Damit wird ein besonders kompakt bauendes Getriebe geschaffen.

1: Schnecke
2: Stirnrad
3: Kronenrad
4: Zahnstange

Claims

Winkelgetriebe in Form eines Kronenradgetriebes, das ein Stirnrad und ein Kronenrad aufweist, zur Erzielung großer Übersetzungen, dadurch gekennzeichnet dass es mit einem Schneckentrieb kombiniert ist, wobei das Stirnrad (2) sowohl das Schneckenrad als auch das Ritzel des Kronenrades (3) bildet.
Winkelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb und der Abtrieb konzentrisch angeordnet sind.
Winkelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb und der Abtrieb nicht konzentrisch angeordnet sind.
Winkelgetriebe nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kronentrieb ohne Achsversatz ausgebildet ist und nur ein Stirnrad (2) aufweist, wobei die Schnecke (1) an beliebiger Stelle angeordnet ist.
Winkelgetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Schnecke (1) und des Kronenrades (3) einen beliebigen Winkel zueinander bilden.
Winkelgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kronentrieb mit Achsversatz ausgebildet ist und dass er eins oder mehrere Stirnräder (2) aufweist.
Winkelgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Stirnräder (2) aufweist.
Winkelgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es drei Stirnräder (2) aufweist.
Winkelgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet2, dass der Umfang des Kronenrades (3) mit einer Stirnradverzahnung versehen ist, die mit einer Zahnstange (4) kämmt.
Winkelgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnrad (2) als Doppelrad ausgebildet ist, wobei eine Verzahnung mit der Schnecke (1) und eine weitere Verzahnung mit dem Kronenrad (3) kämmt.
Winkelgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecke (1), das Stirnrad (2) und das Kronenrad (3) als Planetentrieb abgeordnet sind, wobei die Schnecke (1) als Antrieb dient, das Stirnrad (2) auf einem Träger angeordnet ist, der sich um die Achse der Schnecke (1) drehen kann und wobei das Kronenrad (3) um die Achse der Schnecke (1) drehen kann.
Winkelgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger des Stirnrades (2) den Abtrieb bildet.
Winkelgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kronenrad den Abtrieb bildet.