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DE10303205A1 - Angled drive in form of crown wheel drive has star wheel and crown wheel and is combined with worm drive to give large transmission ratios, whereby star wheel and worm wheel form pinion of crown wheel - Google Patents

Angled drive in form of crown wheel drive has star wheel and crown wheel and is combined with worm drive to give large transmission ratios, whereby star wheel and worm wheel form pinion of crown wheel Download PDF

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DE10303205A1
DE10303205A1 DE10303205A DE10303205A DE10303205A1 DE 10303205 A1 DE10303205 A1 DE 10303205A1 DE 10303205 A DE10303205 A DE 10303205A DE 10303205 A DE10303205 A DE 10303205A DE 10303205 A1 DE10303205 A1 DE 10303205A1
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wheel
crown
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worm
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

The arrangement has a star wheel (2) and a crown wheel (3) for achieving large transmission ratios and is combined with a worm drive, whereby the star wheel and the worm wheel form the pinion of the crown wheel. The drive and the output can be arranged concentrically or non-concentrically. The crown drive has no axial offset and only one star wheel, whereby the worm (1) can be arranged at any position.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Winkelgetriebe in Form eines Kronenradgetriebes, das ein Stirnrad und ein Kronenrad aufweist, zur Erzielung großer Übersetzungen.The present invention relates to an angular gear in the form of a crown gear, which is a spur gear and has a crown gear to achieve large translations.

Derartige Winkelgetriebe sind seit langem bekannt und werden vielfältig eingesetzt, insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik und in Werkzeugmaschinen.Such angular gears have been around known for a long time and become diverse used, especially in automotive engineering and in machine tools.

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.For example, the DE A 197 56 057 a steering system for motor vehicles with a multi-part steering column arranged between the steering wheel and the toggle lever, the section of the steering column carrying the steering wheel being arranged at a first angle to the longitudinal axis of the vehicle and the section of the steering column bearing the toggle lever being arranged at a second angle to the vertical axis of the vehicle and between the two sections of the steering column an angular gear is arranged.

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.The angular gear is a crown gear, whose cylindrical pinion gear has involute teeth, which is twice as wide as the teeth of the crown gear. In order to the upper section of the steering column can be used to adjust the steering wheel position longitudinal shifted by at least half the toothing width of the pinion gear become. For the steering wheel position adjustment must be the outer ring of a fixed bearing opposite the have a play seat. This game seat will with one in the longitudinal direction slotted clamping sleeve generated. The inside diameter of the clamping sleeve can be changed mechanically, electrically, hydraulically or pneumatically operated Device for clamping the outer ring of the rolling bearing be reduced. The lower end of the steering tube is in one Bearing flange over a fixed camp. Between the fixed bearing and a floating bearing sits on the steering tube the first gear. This is designed as a bevel pinion with a ring gear segment sitting on the lower section of the steering column combs.

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.Another example of a crown gear is described in WO 96/12585. This gearbox is used for coupling the rotation of a first axis of rotation in a fixed ratio the rotation of a second axis of rotation, the first axis of rotation and the second axis of rotation form an angle with one another, and with the help of a cylindrical pinion, which is on the first Axis of rotation is arranged, and with the help of a crown gear that is arranged on the second axis of rotation and with the cylindrical Pinion combs.

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.Both the cylindrical pinion and the crown gear are also with specially designed tooth angles or a special toothing, so that a backlash between These two components result from the given load pattern of the designer. The tooth play is independent of the axial position of the cylindrical pinion.

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.This publication also describes a method for producing a crown gear for the transmission, together with the cylindrical pinion in a particularly simple manner can be built, the axial position of the pinion none Influence on combing has and where adaptations according to the wishes of the designer depending on the wishes carried out by the designer can be.

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.Furthermore describes the EP 0 644 988 a gear unit for driving two substantially parallel shafts for use in a rolling mill. The gear unit is used to drive the two parallel rollers with a drive motor. For this purpose, the rollers are each provided with a crown gear, both crown gears meshing with a common cylindrical pinion. The common pinion is fixed on a drive shaft, which in turn is carried by fixed bearings. A movement of the rollers relative to one another and thus relative to the pinion does not change the transmission ratio, the orientation of the rollers relative to one another also remaining unchanged.

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.After all, is out of FR 538 817 a gear unit is known which has a belt-driven worm shaft to drive two parallel shafts which carry rollers which limit a gap through which a material to be treated passes. Each shaft rotates about its longitudinal axis, a driven shaft being movable at a right angle to its longitudinal axis and the two shafts each being provided with a worm wheel which meshes with a worm. Each worm has an axis of rotation which crosses at right angles the longitudinal axis of the corresponding driven shaft, while the movable driven shaft is movable in the direction of the axis of rotation of the worm pinion which meshes with the worm wheel provided on the driven shaft, the revolutions of the Snails with a fixed gear ratio are linked together.

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.Object of the present invention is to create an angular gear in the form of a crown gear, that's a great translation has and requires little space.

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.Starting from an angular gear the closer at the beginning the type mentioned is the solution this task with those specified in the characterizing part of claim 1 features; advantageous embodiments are described in the subclaims.

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.The invention therefore provides that the angular gear configured as a crown gear, which has a crown gear and a spur gear, is combined with a worm gear, the spur gear being both the worm gear and the pinion of the crown gear.

Mit dieser Kombination lassen sich grosse Übersetzungen erzielen (i = z3/z1).With this combination you can great translations achieve (i = z3 / z1).

Antrieb und Abtrieb lassen sich wahlweise konzentrisch oder nicht konzentrisch anordnen.Drive and output can optionally be concentric or do not arrange concentrically.

Der Kronentrieb kann mit oder ohne Achsversatz konzipiert werden.The crown shoot can be with or without Axis offset can be designed.

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.An implementation of a rotating movement translational movement can be done in a simple manner thereby achieve that the circumference of the crown gear with a spur gear toothing is provided, which is in mesh with a rack.

Eine derartige Ausgestaltung eignet sich insbesondere für den Einsatz in Lenkungen für Kraftfahrzeuge oder in Werkzeugmaschinen.Such a configuration is suitable especially for the use in steering for Motor vehicles or in machine tools.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind; es zeigen:The following is the invention Hand of the drawings closer explains in the preferred embodiments are shown; show it:

1 schematisch die wesentlichen Bauteile und eine mögliche Anordnung im erfindungsgemäßen Getriebe; 1 schematically the essential components and a possible arrangement in the transmission according to the invention;

2 eine konzentrische Anordnung der Bauteile mit zwei Stirnrädern zur Drehmoment- bzw. Lastverteilung ; und 2 a concentric arrangement of the components with two spur gears for torque and load distribution; and

3 eine konzentrische Anordnung der Bauteile mit drei Stirnrädern. 3 a concentric arrangement of the components with three spur gears.

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.Crown gear and worm gears are well known to those skilled in the art, so not all the details here is discussed, but only the components necessary for understanding the invention are illustrated and described in the drawing. It should also be noted that the same parts in all figures with the same reference numerals are provided.

In den drei Figuren sind mit 1 die Schnecke, mit 2 das Stirnrad, mit 3 das Kronenrad und mit 4 eine geradlinige Zahnstange bezeichnet.In the three figures are with 1 the snail, with 2 the spur gear, with 3 the crown wheel and with 4 called a straight rack.

Wie die 1 bis 3 erkennen lassen, ist das Stirnrad 2 sowohl das Schneckenrad als auch das Ritzel des Kronenrades 3.As the 1 to 3 is the spur gear 2 both the worm gear and the pinion of the crown gear 3 ,

In 2 und 3 sind konzentrische Anordnungen von Antrieb (Schnecke 1) und Abtrieb (Kronenrad 3) dargestellt.In 2 and 3 are concentric arrangements of drive (screw 1 ) and downforce (crown gear 3 ).

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.The arrangement according to 1 is designed as a crown drive without axis offset, in which the worm 1 in any way on the spur gear 2 can be arranged. In a corresponding manner, the crown drive can be designed with an axis offset.

Die Ausgestaltungen nach den 2 und 3 ermöglichen eine Leistungsverzweigung unter Verwendung eines Kronenradsatzes mit Achsversatz.The configurations according to the 2 and 3 enable a power split using a crown gear set with offset.

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.A conversion of the rotary movement into a translatory movement can be realized in that the circumference of the crown gear 3 is provided with a spur toothing that with a rack 4 combs.

Mit der erfindungsgemäßen Kombination aus Kronenradgetriebe und Schneckentrieb wird die Möglichkeit großer Übersetzungen geschaffen, das heißt i = z3/z1.With the combination according to the invention Crown gear and worm gear will make the possibility of large translations created, that is 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.Another variation of the translation can be created by using the spur gear 2 is designed as a double wheel, with a first toothing with the worm 1 and a second toothing with the crown gear 3 is engaged.

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.Become a snail 1 , Spur gear 2 and crown gear 3 arranged as a planetary gear in which the spur gear 2 is mounted on a planet carrier, which forms the output, the ratio i can be further increased as follows: i = (z3 / z1) + 1. It is also possible to use two spur gears. Here the snail serves 1 as a drive, the planet carrier rotating around the axis of the screw ( 1 ) and the crown wheel 3 around the axis of the snail 1 is rotatable.

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.In the configurations with axis offset according to 2 and 3 can be used when using two, three or more spur gears 2 Achieve performance distortions with high power density. This creates a particularly compact gearbox.

11
Schneckeslug
22
Stirnradspur gear
33
Kronenradcrown
44
Zahnstangerack

Claims (13)

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.Angular gear in the form of a crown gear, which has a spur gear and a crown gear, to achieve large ratios, characterized in that it is combined with a worm gear, the spur gear ( 2 ) both the worm gear and the pinion of the crown gear ( 3 ) forms. Winkelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb und der Abtrieb konzentrisch angeordnet sind.Angular gear according to claim 1, characterized in that the drive and the output are arranged concentrically. Winkelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb und der Abtrieb nicht konzentrisch angeordnet sind.Angular gear according to claim 1, characterized in that the drive and the output are not arranged concentrically. 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.Angular gear according to claim 1 or 3, characterized in that the crown drive is designed without an axis offset and only one spur gear ( 2 ), the screw ( 1 ) is placed anywhere. Winkelgetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Schnecke (1) und des Kronenrades (3) einen beliebigen Winkel zueinander bilden.Angular gear according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the axes of the worm ( 1 ) and the crown wheel ( 3 ) form any angle to each other. 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.Angular gear according to claims 1 and 2, characterized in that the crown drive with Axial offset is formed and that it has one or more spur gears ( 2 ) having. Winkelgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Stirnräder (2) aufweist.Angular gear according to claim 6, characterized in that there are two spur gears ( 2 ) having. Winkelgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es drei Stirnräder (2) aufweist.Angular gear according to claim 6, characterized in that there are three spur gears ( 2 ) having. 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.Angular gear according to one of the preceding claims, characterized2, that the circumference of the crown gear ( 3 ) is provided with a spur gear toothing, which has a rack ( 4 ) combs. 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.Angular gear according to one of the preceding claims, characterized in that the spur gear ( 2 ) is designed as a double wheel, a toothing with the worm ( 1 ) and another toothing with the crown gear ( 3 ) combs. 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.Angular gear according to one of the preceding claims, characterized in that the worm ( 1 ), the spur gear ( 2 ) and the crown wheel ( 3 ) are assigned as a planetary gear, the worm ( 1 ) serves as the drive, the spur gear ( 2 ) is arranged on a carrier which extends around the axis of the screw ( 1 ) and the crown wheel ( 3 ) around the axis of the snail ( 1 ) can turn. Winkelgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger des Stirnrades (2) den Abtrieb bildet.Angular gear according to claim 11, characterized in that the carrier of the spur gear ( 2 ) forms the output. Winkelgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kronenrad den Abtrieb bildet.Angular gear according to claim 11, characterized in that the crown gear forms the downforce.
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