DE102013226842A1 - Arrangement for mounting a worm shaft arranged in a housing of a worm gear in the region of the end face of a worm shaft end - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Anordnung zur Lagerung einer in einem Gehäuse angeordneten Schneckenwelle eines Schneckengetriebes im Bereich der Stirnseite eines Schneckenwellenendes, wobei der Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, eine reibungsarme und wartungsarme Lagerung mit gleichzeitiger Erzeugung einer Vorspannung der Schneckenwelle gegen das Schneckenrad zu ermöglichen, wobei die Vorspannung leicht variierbar und die Anordnung einfach montierbar sein soll. Eine erfindungsgemäße Anordnung (10) zur Lagerung einer in einem Gehäuse (12) angeordneten Schneckenwelle (14) eines Schneckengetriebes (16) im Bereich der Stirnseite (32) eines Schneckenwellenendes umfasst ein gehäuseseitig festgelegtes Gehäuse-Lagerelement (66) und ein im Bereich der Stirnseite (32) des Schneckenwellenendes festgelegtes Getriebe-Lagerelement (38), wobei das Getriebe-Lagerelement (38) und das Gehäuse-Lagerelement (66) ein Steinlager (60) bilden und das Getriebe-Lagerelement (38) oder das Gehäuse-Lagerelement (66) ein fest mit der Stirnseite (32) der Schneckenwelle (14) oder mit dem Gehäuse (12) verbundenes Steinelement (40) umfasst.The invention particularly relates to an arrangement for supporting a worm shaft of a worm gear arranged in a housing in the region of the end face of a worm shaft end, the invention has the object to provide a low-friction and low-maintenance storage with simultaneous generation of a bias of the worm shaft against the worm wheel, said the bias slightly variable and the arrangement should be easy to install. An arrangement (10) according to the invention for supporting a worm shaft (14) of a worm gear (16) arranged in a housing (12) in the region of the end face (32) of a worm shaft end comprises a housing bearing element (66) fixed on the housing side and a housing in the region of the end face (32) of the worm shaft end fixed transmission bearing element (38), wherein the transmission bearing element (38) and the housing bearing element (66) form a stone bearing (60) and the transmission bearing element (38) or the housing bearing element (66 ) comprises a fixedly connected to the end face (32) of the worm shaft (14) or with the housing (12) connected stone element (40).
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung einer in einem Gehäuse angeordneten Schneckenwelle eines Schneckengetriebes im Bereich der Stirnseite eines Schneckenwellenendes. Die Erfindung kann analog in einem Schraubradgetriebe realisiert werden. The invention relates to an arrangement for mounting a worm shaft arranged in a housing of a worm gear in the region of the end face of a worm shaft end. The invention can be realized analogously in a helical gear.
Aus
Aus
Aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Lagerung einer Schneckenwelle in einem Schneckengetriebe bzw. zur Lagerung eines in einem Gehäuse angeordneten Schraubrades in einem Schraubradgetriebe zur Verfügung zu stellen, die eine reibungsarme und wartungsarme Lagerung mit gleichzeitiger Erzeugung einer Vorspannung der Schneckenwelle gegen das Schneckenrad bzw. des einen Schraubrades zu dem anderen Schraubrad ermöglicht und geringen Bauraum benötigt, wobei die Vorspannung leicht variierbar und die Anordnung einfach montierbar sein soll. The invention has for its object to provide an arrangement for supporting a worm shaft in a worm gear or for mounting a housing arranged in a Schraubrades in a Schraubradgetriebe available that a low-friction and low-maintenance storage with simultaneous generation of a bias of the worm shaft against the worm wheel or the one helical gear to the other helical gear allows and requires little space, the bias voltage is slightly variable and the arrangement should be easy to install.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1. The object is achieved according to the invention with the features of claim 1.
Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Lagerung einer in einem Gehäuse angeordneten Schneckenwelle eines Schneckenradgetriebes im Bereich der Stirnseite eines Schneckenwellenendes umfasst ein gehäuseseitig festgelegtes Gehäuse-Lagerelement und ein im Bereich der Stirnseite des Schneckenwellenendes festgelegtes Getriebe-Lagerelement, wobei das Getriebe-Lagerelement und das Gehäuse-Lagerelement ein Steinlager bilden und das Getriebe-Lagerelement oder das Gehäuse-Lagerelement ein fest mit der Stirnseite der Schneckenwelle oder mit dem Gehäuse verbundenes Steinelement umfasst. Unter einem Steinelement werden in diesem Zusammenhang insbesondere Materialien aus Edelstein oder alternativ aus Materialien mit einer ähnlichen Härte verstanden. Diesbezüglich wird insbesondere auf die Materialien Saphir, Rubin, Aluminiumoxid oder Zirkondioxid verwiesen. Allgemein ausgedrückt werden als Steinelemente insbesondere solche Materialien verstanden, welche eine Härte nach Vickers (HV) zwischen ca. 1.000 und 2.500 (HV) und insbesondere 1.200 und 2.200 (HV) aufweisen. Eine erfindungsgemäße Anordnung kann insbesondere als Ersatz für eine klassische Loslagerung mittels eines Kugellagers oder sonstigen Wälzlagers ersetzt werden. Da das bei der Erfindung vorgesehene Steinlager an der Stirnseite der Schneckenwelle angreift, kann das Gehäuse im Bereich des Steinlagers sehr platzsparend und einfach und daher kostengünstig ausgeführt werden. Ferner kann mit einer erfindungsgemäßen Anordnung eine besonders reibungs- und verschleißarme Lagerung realisiert werden. Auch wird darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Anordnung die Lagerung einer Schneckenwelle mit einer relativ geringen Zahl von Elementen und insbesondere mit überwiegend oder sogar ausschließlich vormontierbaren Elementen ermöglicht. An arrangement according to the invention for supporting a worm shaft of a worm gear arranged in a housing in the region of the end face of a worm shaft end comprises a housing bearing element fixed on the housing side and a transmission bearing element fixed in the region of the end face of the worm shaft end, wherein the transmission bearing element and the housing bearing element engage Forming a stone bearing and the transmission-bearing element or the housing-bearing element comprises a fixedly connected to the end face of the worm shaft or with the housing stone element. Under a stone element in this context, in particular materials made of gemstone or alternatively understood from materials having a similar hardness. In this regard, reference is made in particular to the materials sapphire, ruby, alumina or zirconia. Generally speaking, as stone elements, in particular those materials are understood which have a hardness according to Vickers (HV) between about 1,000 and 2,500 (HV) and in particular 1,200 and 2,200 (HV). An arrangement according to the invention can be replaced, in particular, as a substitute for a classic movable bearing by means of a ball bearing or other roller bearing. Since the envisaged in the invention stone bearing acts on the front side of the worm shaft, the housing can be made very space-saving and easy and therefore cost in the field of stone bearing. Furthermore, a particularly low-friction and low-wear bearing can be realized with an inventive arrangement. It should also be noted that the arrangement according to the invention enables the bearing of a worm shaft with a relatively small number of elements and in particular with predominantly or even exclusively pre-assembled elements.
In einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung ist das Steinelement ein Planstein oder ein Lochstein. Unter einem Planstein wird insbesondere ein flächiges Element mit einer Vertiefung zur Aufnahme eines Gegenelements verstanden. Bei einem solchen Element kann es sich insbesondere um ein flächiges Element mit einer konischen Ausnehmung handeln, welches der Aufnahme eines komplementär geformten Gegenelements dient. In a practical embodiment of an arrangement according to the invention, the stone element is a planer or a perforated brick. In particular, a planar block is understood to mean a planar element having a depression for receiving a counter-element. Such an element can in particular be a planar element with a conical recess which serves to receive a complementary shaped counter element.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform, die alternativ oder in Ergänzung zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform vorgesehen sein kann, ist das Steinelement in einer Hülse angeordnet. Eine derartige Hülse ist vorzugsweise aus einem duktilen Werkstoff gefertigt. Darunter sind alle Werkstoffe zu verstehen, welche eine höhere Duktilität aufweisen als die Duktilität desjenigen Werkstoffs, welcher an die Hülse angrenzt, das heißt im vorliegenden Fall die Duktilität des Werkstoffs des Gehäuses bzw. der Schneckenwelle. Nur beispielhaft wird auf die Verwendung von Messing als geeignetes Material für die Hülse verwiesen. Die Verwendung einer das Steinelement umgebenden Hülse hat den Vorteil, dass in der Lagerung auftretende Kräfte vor Einleitung in das Gehäuse und/oder in die Schneckenwelle gedämpft werden und die Haltbarkeit des Gehäuses bzw. der Schneckenwelle dadurch deutlich verbessert wird. In a further practical embodiment, which may be provided as an alternative or in addition to the embodiment described above, the stone element is arranged in a sleeve. Such a sleeve is preferably made of a ductile material. This is to be understood as meaning all materials which have a higher ductility than the ductility of that material which adjoins the sleeve, that is to say in the present case the ductility of the material of Housing or the worm shaft. By way of example only, reference is made to the use of brass as a suitable material for the sleeve. The use of a sleeve surrounding the stone element has the advantage that forces occurring in the bearing before being introduced into the housing and / or into the worm shaft are damped and the durability of the housing or the worm shaft is thereby significantly improved.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung umfasst das Steinlager eine in einer Kulisse angeordnete Kippwelle und einen mit der Kippwelle zusammenwirkenden Lochstein und/oder ein Druckstück und einen mit dem Druckstück zusammenwirkenden Planstein. Es wurde festgestellt, dass diese konkreten Ausführungsformen eines Steinlagers insbesondere hinsichtlich der Dauerhaltbarkeit, der Teilevielzahl und des Montageaufwands besonders geeignet sind. In a further practical embodiment of an arrangement according to the invention, the stone bearing comprises a tilting shaft arranged in a slot and a perforated block cooperating with the tilting shaft and / or a pressure piece and a planer cooperating with the pressure piece. It has been found that these concrete embodiments of a stone bearing are particularly suitable in particular with regard to the durability, the number of parts and the assembly work.
Um den Bauraumbedarf zu minimieren und die Festlegung des Steinelements in dem Gehäuse bzw. in der Schneckenwelle besonders einfach und kostengünstig zu realisieren, ist das Steinelement in einer weiteren praktischen Ausführungsform in einer stirnseitigen Ausnehmung der Schneckenwelle oder in einer Ausnehmung des Gehäuses angeordnet. In order to minimize the space requirement and to realize the determination of the stone element in the housing or in the worm shaft particularly simple and inexpensive, the stone element is arranged in a further practical embodiment in an end-side recess of the worm shaft or in a recess of the housing.
Die Montage und die Wartung eines Schneckenradgetriebes werden besonders vereinfacht, wenn das Gehäuse-Lagerelement in einer von außen zugänglichen Ausnehmung des Gehäuses angeordnet ist, denn dann kann das Gehäuse-Lagerelement von dieser Seite nicht nur eingesetzt, sondern auch modifiziert, gewartet und ggf. ausgetauscht werden. Unabhängig davon, ob die Ausnehmung von außen zugänglich ist, kann es vorteilhaft sein, die Ausnehmung in einem Winkel zur Schneckenwellenachse auf der sich der Schecke des Schneckenradgetriebes gegenüberliegenden Seite anzuordnen. In diesem Fall weist die Erstreckungsachse der Ausnehmung eine in Richtung des Schneckenrades des Schneckenradgetriebes weisende Richtungskomponente auf, über welche eine Vorspannungskraft auf die Schneckenwelle und von dieser in Richtung Schneckenrad aufgebracht werden kann. The installation and maintenance of a worm gear are particularly simplified when the housing-bearing element is arranged in an externally accessible recess of the housing, because then the housing-bearing element can not only be used from this page, but also modified, maintained and possibly replaced become. Regardless of whether the recess is accessible from the outside, it may be advantageous to arrange the recess at an angle to the worm shaft axis on the side opposite the worm of the worm gear. In this case, the extension axis of the recess has a pointing in the direction of the worm wheel of the worm gear direction component, via which a biasing force can be applied to the worm shaft and from there in the direction worm wheel.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung umfasst das Gehäuse-Lagerelement ein in Erstreckungsrichtung einer Ausnehmung des Gehäuses positionierbares Stellelement, bei welchem es sich vorzugsweise um eine Einstellschraube zur Veränderung der Relativposition im Gehäuse handelt. Über ein derartiges Stellelement kann auf einfache und kostengünstigere Art und Weise die Vorspannung der Schneckenwelle eingestellt und ggf. modifiziert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass anstelle einer Einstellschraube auch ein sonstiges Stellelement verwendet werden kann, beispielsweise ein gleitend gelagertes Element, das mit einem federnd gelagerten Rastelement oder sonstigen Fixierelement zusammenwirkt und es ermöglicht, das Stellelement in verschiedenen Positionen zu fixieren, um die durch die resultierende Vorspannung zwischen Schneckenwelle und Schneckenrad einzustellen. In a further practical embodiment of an arrangement according to the invention, the housing-bearing element comprises a positionable in the extension direction of a recess of the housing actuator, which is preferably an adjusting screw for changing the relative position in the housing. About such a control element can be adjusted in a simple and cost-effective manner, the bias of the worm shaft and possibly modified. It should be noted that instead of an adjusting screw also another adjusting element can be used, for example, a slidingly mounted element, which cooperates with a spring-mounted locking element or other fixing element and makes it possible to fix the adjusting element in different positions, by the resulting Adjust preload between worm shaft and worm wheel.
In einem wie vorstehend beschriebenen Stellelement kann auf der dem Steinlager zugewandten Seite eine – bevorzugt zylindrische – Ausnehmung zur Aufnahme eines Druckstücks und/oder eines Federelements vorgesehen sein. Eine solche Ausnehmung weist vorzugsweise eine zylindrische Grundform auf und ist weiter vorzugsweise konzentrisch zum Außenumfang des ebenfalls zylindrisch ausgebildeten Stellelements ausgebildet. In an actuating element as described above, a preferably cylindrical recess for receiving a pressure piece and / or a spring element can be provided on the side facing the stone bearing. Such a recess preferably has a cylindrical basic shape and is further preferably formed concentrically to the outer circumference of the likewise cylindrically shaped adjusting element.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung umfasst das Gehäuse-Lagerelement und/oder das Getriebe-Lagerelement ein elastisches Federelement, das derart angeordnet ist, dass Axialbewegungen der Schneckenwelle ausgleichbar sind. Wie vorstehend bereits erwähnt, kann ein derartiges elastisches Federelement in einer Ausnehmung eines Stellelements angeordnet sein. Eine weitere vorteilhafte Position zur Anordnung eines elastischen Federelements ist zwischen einer Hülse und der Schneckenwelle bzw. dem Gehäuse angeordnet. In a further practical embodiment of an arrangement according to the invention, the housing-bearing element and / or the transmission-bearing element comprises an elastic spring element which is arranged such that axial movements of the worm shaft can be compensated. As already mentioned above, such an elastic spring element can be arranged in a recess of an actuating element. A further advantageous position for the arrangement of an elastic spring element is arranged between a sleeve and the worm shaft or the housing.
Eine erfindungsgemäße Anordnung kann besonders vorteilhaft eingesetzt werden, wenn die Schneckenwelle über eine Steckverzahnung mit einer koaxial angeordneten Welle eines Elektromotors verbunden ist. Eine derartige Anordnung ist insbesondere in lenksäulenbasierten Lenkhilfevorrichtungen vorgesehen, um mit Hilfe eines Elektromotors ein Lenkhilfsmoment auf eine Lenkwelle zu übertragen. Bei derartigen Anordnungen entsteht durch die koaxiale Anordnung einer Welle eines Elektromotors und einer Schneckenwelle ein sehr langes Gebilde, dessen Montage mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Anordnung besonders einfach erfolgen kann. Einzelheiten hierzu werden noch in Verbindung mit der Figurenbeschreibung erläutert. An arrangement according to the invention can be used particularly advantageously if the worm shaft is connected via a spline to a coaxially arranged shaft of an electric motor. Such an arrangement is particularly provided in steering column-based power steering devices to transmit a steering assist torque to a steering shaft by means of an electric motor. In such arrangements, the coaxial arrangement of a shaft of an electric motor and a worm shaft results in a very long structure whose installation can be carried out particularly easily with the aid of an arrangement according to the invention. Details will be explained in connection with the description of the figures.
Schließlich wird noch darauf hingewiesen, dass eine erfindungsgemäße Anordnung auch analog zu der vorstehend beschriebenen Anordnung einer in einem Gehäuse angeordneten Schneckenwelle eines Schneckenradgetriebes auch an einem Schraubradgetriebe realisiert werden kann. In diesem Falle tritt anstelle der Schneckenwelle ein Schraubrad, das mit einem weiteren Schraubrad im Eingriff steht. Eine derartige Anordnung kann als vereinfachte Ausführung einer der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung betrachtet werden, wobei sämtliche, vorstehend in Verbindung mit einem Schneckengetriebe beschriebenen Details auch an einem Schraubradgetriebe verwirklicht werden können. Finally, it should also be pointed out that an arrangement according to the invention can also be realized on a helical gear in a manner analogous to the above-described arrangement of a worm shaft of a worm gear arranged in a housing. In this case, instead of the worm shaft, a helical gear is engaged with another helical gear. Such an arrangement may be considered as a simplified embodiment of one of the above-described inventive arrangement, all of which, above in connection with a worm gear described details can also be realized on a helical gear.
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Further practical embodiments and advantages of the invention are described below in conjunction with the drawings. Show it:
Wie bereits in
Wie in
Wie in
Die
Die in
Bei der in
Die Hülse
Aus
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden. The features of the invention disclosed in the present description, in the drawings and in the claims may be essential both individually and in any desired combinations for the realization of the invention in its various embodiments. The invention is not limited to the described embodiments. It can be varied within the scope of the claims and taking into account the knowledge of the person skilled in the art.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10 10
- erfindungsgemäße Anordnung inventive arrangement
- 12 12
- Gehäuse casing
- 14 14
- Schneckenwelle worm shaft
- 16 16
- Schneckengetriebe worm gear
- 18 18
- Schneckenrad worm
- 20 20
- Steckverzahnung splines
- 22 22
- Welle wave
- 24 24
- Elektromotor electric motor
- 26 26
- Rotor rotor
- 28 28
- erstes Lager first camp
- 30 30
- zweites Lager second camp
- 32 32
- Stirnseite front
- 34 34
- Ausnehmung recess
- 36 36
- Hülse shell
- 38 38
- Getriebe-Lagerelement Gear-bearing element
- 40 40
- Planstein plan Stein
- 42 42
- Ausnehmung recess
- 44 44
- Außenseite outside
- 46 46
- Ausnehmung (des Gehäuses) Recess (of the housing)
- 48 48
- Gewinde thread
- 50 50
- Stellelement actuator
- 52 52
- Einstellschraube adjustment
- 54 54
- Ausnehmung recess
- 56 56
- elastisches Federelement elastic spring element
- 58 58
- Druckstück Pressure piece
- 60 60
- Steinlager Steinlager
- 62 62
- Kragen collar
- 64 64
- Kugel Bullet
- 66 66
- Gehäuse-Lagerelement Housing bearing element
- 68 68
- Kulisse scenery
- 70 70
- Kippwelle tilting shaft
- 72 72
- Zapfen spigot
- 73 73
- Torsionselement torsion
- 74 74
- Torsionselement torsion
- 76 76
- Schlitz slot
- 78 78
- Schlitz slot
- 80 80
- Torsionsring torsion
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 102013213708 [0034] DE 102013213708 [0034]
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