DD244796A1 - CUTTING ON SHAFT DRIVES, ESPECIALLY WITH POTOVOUS ELASTIC WHEEL - Google Patents

CUTTING ON SHAFT DRIVES, ESPECIALLY WITH POTOVOUS ELASTIC WHEEL Download PDF

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DD244796A1
DD244796A1 DD85285194A DD28519485A DD244796A1 DD 244796 A1 DD244796 A1 DD 244796A1 DD 85285194 A DD85285194 A DD 85285194A DD 28519485 A DD28519485 A DD 28519485A DD 244796 A1 DD244796 A1 DD 244796A1
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elastic wheel
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elastic
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DD85285194A
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Reiner Marx
Ernst Stephan
Horst Schwerdtfeger
Wolfgang Sonntag
Original Assignee
Wtz Getriebe & Kupplungen Veb
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/08—Profiling
    • F16H55/0833—Flexible toothed member, e.g. harmonic drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verzahnung an Wellgetrieben, insbesondere mit topffoermigem elastischem Rad, die im Getriebebau ihre Anwendung findet. Ziel der Erfindung ist es, die Maengel des Standes der Technik auf diesem Gebiet zu ueberwinden und mit Einsatz der erfinderischen Loesung die Montage von Wellgetrieben zu vereinfachen, den Verschleiss zu senken und die Lebensdauer der Getriebe zu erhoehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der technologisch gut herstellbaren zylindrischen Topfform des elastischen Rades und der unveraenderten, weltstandbestimmenden Konstruktion der anderen Getriebebauteile, den Zahnbereich des elastischen Rades so zu gestalten, dass die Lastverteilung der voll im Eingriff befindlichen Zaehne gleichmaessig ueber die gesamte Zahnbreite eintritt. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass sich auf dem zylindrischen, topffoermigen, elastischen Rad eine kegelfoermige Verzahnung befindet, mit der erreicht wird, dass die Kontaktlinie und somit die Zaehne jedes Zahnpaares der gleichzeitig im Eingriff befindlichen Zahnpaare unter Last nahezu parallel zueinander liegen, wodurch eine gleichmaessigere Breitenlastverteilung dieser Zaehne entsteht.The invention relates to a toothing on corrugated gears, especially with potffoermigem elastic wheel, which finds its application in gearbox construction. The aim of the invention is to overcome the defects of the prior art in this field and to simplify the use of the inventive solution, the assembly of corrugated gears to reduce wear and increase the life of the transmission. The invention has for its object to make the toothed area of the elastic wheel while maintaining the technically well manufacturable cylindrical cup shape of the elastic wheel and the unaltered, weltstandbestimmenden construction of the other gear components so that the load distribution of the fully engaged teeth uniformly over the entire Teeth width occurs. According to the invention, the object is achieved in that there is a conical toothing on the cylindrical cup-shaped, elastic wheel with which it is achieved that the contact line and thus the teeth of each pair of teeth of the simultaneously engaged tooth pairs are almost parallel to each other under load, whereby a more uniform width load distribution of these teeth arises.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Verzahnung an Wellgetrieben, insbesondere mit topfförmigem elastischem Rad, die im Getriebebau ihre Anwendung findet.The invention relates to a toothing on corrugated gears, especially with pot-shaped elastic wheel, which finds its application in gearbox construction.

Charakteristik bekannter technischer LösungenCharacteristic of known technical solutions

Derartige Getriebe, bei denen durch eine definierte elastische Verformung des einen Rades der Zahneingriff mit dem Gegenstand entsteht, sind in Form von Wellgetrieben bekannt.Such transmissions, in which by a defined elastic deformation of a wheel of the meshing with the object arises, are known in the form of corrugated gears.

Zur Vermeidung der Schrägstellung der Zähne bei topfförmigen elastischen Rädern werden in der Patentschrift US 1173759 verschiedene Topfformen des elastischen Rades vorgeschlagen, unter anderem als Kegelstumpf.To avoid the inclination of the teeth in cup-shaped elastic wheels in the patent US 1173759 various pot shapes of the elastic wheel proposed, inter alia, as a truncated cone.

In der Patentschrift SU 601494 wird ebenfalls'ein kegelstumpfförmiges elastisches Rad mit einer Berechnungsvorschrift für den Winkel der Abweichung der kegelförmigen Mantellinie von der zylindrischen Form angeboten.The patent SU 601494 also offers a frusto-conical elastic wheel with a calculation rule for the angle of deviation of the conical generatrix from the cylindrical form.

Nachteil dieser erfindungsgemäßen Lösungen ist die schwierige Herstellbarkeit dieser kegligen topfförmigen elastischen Räder.Disadvantage of these solutions according to the invention is the difficult manufacturability of these conical cup-shaped elastic wheels.

In der Patentschrift SU 996770 wird unter Verweis dieses Nachteiles der Erfindung SU 601 494 vorgeschlagen, unter Beibehaltung des elastischen Rades in zylindrischer Form, den Zahnbereich, durch über den Umfang des Zahnkranzes verlaufende Nuten, in Abschnitte zu zerlegen, deren Breiten umgekehrt proportional zur Belastung festgelegt werden.In the patent SU 996770 is proposed with reference to this drawback of the invention SU 601 494, while maintaining the elastic wheel in a cylindrical shape, the tooth area, by extending over the circumference of the sprocket grooves to break into sections whose widths set inversely proportional to the load become.

Eine Vorschrift zur Berechnung dieser Abschnittsbreiten wird angegeben.A rule for calculating these section widths is given.

Nachteil dieser Erfindung ist, daß die Bestimmung der Abschnittsbreiten von einer ganz bestimmten Belastung abhängt. Ändert sich die Belastung, was zum Beispiel beim Einsatz dieser Getriebe in Robotern ständig vorkommt, müßten sich auch die Abschnittsbreiten verändern, was aber nicht möglich ist.Disadvantage of this invention is that the determination of the section widths depends on a very specific load. If the load changes, which, for example, constantly occurs in robots when these transmissions are used, the section widths would also have to change, but this is not possible.

Infolge dessen besteht die Gefahr der Interferenz bei Zahneingriff und der Überlastung einzelner Zahnabschnitte.As a result, there is a risk of interference during tooth engagement and overloading of individual tooth sections.

Ein weiterer Nachteil ist die Erhöhung der Spannung im ohnehin hochbelasteten Verzahnungsbereich durch zusätzliche Kerbwirkung, die von den eingearbeiteten Nuten ausgeht.Another disadvantage is the increase in tension in the already highly loaded toothed area by additional notch effect, which emanates from the incorporated grooves.

Die unter der Firmenbezeichnung „Harmonie Drive" bekannten Wellgetriebe in Topfbauweise, besitzen zylindrische, topfförmige, elastische Räder, bei denen die entstehende Schrägstellung der Zähne bei vollem Zahneingriff in Kauf genommenThe well-known under the company name "Harmony Drive" wave gear in pot design, have cylindrical, cup-shaped, elastic wheels in which the resulting skew the teeth taken at full meshing in purchasing

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die beschriebenen Nachteile zu überwinden und mit Einsatz der erfinderischen Lösung die Montage von Wellgetrieben zu vereinfachen, den Verschleiß zu senken und die Lebensdauer der Getriebe zu erhöhen.The aim of the invention is to overcome the disadvantages described and to simplify the use of the inventive solution, the assembly of corrugated gears to reduce wear and increase the life of the transmission.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der technologisch gut herstellbaren zylindrischen Topfform des elastischen Rades und der unveränderten weltstandsbestimmenden Konstruktion der anderen Getriebebauteile, den Zahnbereich des elastischen Rades so zu gestalten, daß die Lastverteilung der voll im Eingriff befindlichen Zähne, trotz der, infolge der elliptischen Deformation des elastischen Rades an der offenen Stirnseite, entstehenden konischen Verformung, gleichmäßig über die gesamte Zahnbreite eintritt, ohne daß die Gefahr der Zahneingriffsstörung besteht, eine variable Belastung des Getriebes möglich ist und keine zusätzliche Erhöhung der Spannung im Zahnbereich auftritt.The invention has for its object to make the toothed area of the elastic wheel while maintaining the technologically well manufacturable cylindrical pot shape of the elastic wheel and the unchanged weltstandsbestimmenden construction of the other gear components so that the load distribution of the fully engaged teeth, despite, as a result the elliptical deformation of the elastic wheel at the open end, resulting conical deformation occurs uniformly over the entire tooth width, without the risk of meshing interference exists, a variable load of the transmission is possible and no additional increase in the voltage in the tooth area occurs.

-Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sich auf dem zylindrischen, topfförmigem, elastischem Rad eine kegelförmige Verzahnung befindet, mit der erreicht wird, daß die Kontaktlinie und somit die Zähne jedes Zahnpaares der gleichzeitig im Eingriff befindlichen Zahnpaare unter Last nahezu parallel zueinander liegen, wodurch eine gleichmäßigere Breitenlastverteilung dieser Zähne entsteht.According to the invention the object is achieved in that there is a conical toothing on the cylindrical, pot-shaped, elastic wheel, with which is achieved that the contact line and thus the teeth of each tooth pair of simultaneously engaged tooth pairs are almost parallel to each other under load, whereby a more uniform width load distribution of these teeth arises.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden und ist in Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt. Fig. 1; Längsschnitt durch ein elastisches Rad in unverformten Zustand (ohne Wellgenerator) mit kegelförmiger VerzahnungThe invention will be explained below using an exemplary embodiment and is illustrated in FIGS. 1, 2 and 3. Fig. 1; Longitudinal section through an elastic wheel in undeformed state (without wave generator) with conical toothing

Fig. 2: Längsschnitt durch einen kompletten Wellgetriebebausatz, wobei die große Achse der Ellipse des Wellgenerators in derFig. 2: Longitudinal section through a complete wave gear set, wherein the major axis of the ellipse of the wave generator in the

Schnittebene liegt, so daß der volle Zahneingriff ersichtlich istCutting plane is located so that the full tooth engagement is visible

Fig. 3: Maximale Verschiebung w0 in der großen Achse der EllipseFig. 3: Maximum displacement w 0 in the major axis of the ellipse

Die erfindungsgemäße kegelförmige Verzahnung 1 des zylindrischen, topfförmigen, elastischen Rades 2 ist in Fig. 1 ohneThe conical toothing 1 according to the invention of the cylindrical, cup-shaped, elastic wheel 2 is in Fig. 1 without

Verformung, d. h. im kreisrundem Zustand dargelegt.Deformation, d. H. set out in the circular state.

Die Neigung der Verzahnung y gegenüber der Drehachse 7 des elastischen Rades ist abhängig von der maximalen Verschiebung W0 in der großen Achse der Ellipse 3, der Einstecktiefe t des Wellgenerators 4 und der Länge I des elastischen Rades 2. In Fig. 2 istThe inclination of the toothing y with respect to the axis of rotation 7 of the elastic wheel is dependent on the maximum displacement W 0 in the major axis of the ellipse 3, the insertion depth t of the wave generator 4 and the length I of the elastic wheel 2. In Fig. 2

der volle Zahneingriff der Verzahnung 1 des elastischen Rades 2 in der Verzahnung 5 des starren Rades 6 im Bereich der großen Achse der Ellipse 3 dargestellt.the full meshing of the teeth 1 of the elastic wheel 2 in the toothing 5 of the rigid wheel 6 in the region of the major axis of the ellipse 3 is shown.

Die Kontaktlinien und Zahnkopfkanten der beiden Räder verlaufen in dieser Stellung parallel zueinander und bei dieserThe contact lines and tooth tip edges of the two wheels run in this position parallel to each other and in this

Ausführungsvariante auch parallel zur Drehachse 7. Damit ist die Voraussetzung für ein gleichmäßiges Tragbild der gleichzeitig im Eingriff befindlichen Zähne über ihre gesamte Breite hinweg gegeben.Embodiment also parallel to the axis of rotation 7. Thus, the condition for a uniform contact pattern of the simultaneously engaged teeth over their entire width is given away.

Eine andere Ausführungsvariante besteht darin, die Innenverzahnung des starren Rades 6 mit dem Winkel y kegelförmig zuAnother embodiment variant is the inner toothing of the rigid wheel 6 with the angle y cone-shaped

gestalten und die Verzahnung des elastischen Rades, wie bisher üblich, zylindrisch vorzusehen.shape and provide the teeth of the elastic wheel, as usual, cylindrical.

Claims (2)

Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Verzahnung an Wellgetrieben, insbesondere mit topfförmigem elastischem Rad, dadurch gekennzeichnet, daß das topfförmige, zylindrische, elastische Rad einen kegelförmigen Zahnkranz derart besitzt, daß die Kontaktlinie des Zahnpaares bei vollem Zahneingriff im Bereich der großen Generatorachse parallel zu den dieser Arbeitsstellung entsprechenden Kopfkanten bei konstanten Zahnhöhen verläuft. -1. toothing on corrugated gears, especially with pot-shaped elastic wheel, characterized in that the cup-shaped, cylindrical, elastic wheel has a conical sprocket so that the line of contact of the tooth pair with full meshing in the region of the large generator axis parallel to the corresponding this working position top edges constant tooth height runs. - 2. Verzahnung an Wellgetrieben, insbesondere mit topfförmigem elastischem Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese eingriffsgerechte Verzahnungsgestaltung sowohl für das elastische wie auch für das starre Rad vorgesehen werden kann.2. toothing on corrugated gears, in particular with cup-shaped elastic wheel according to claim 1, characterized in that this engageable gear design can be provided both for the elastic as well as for the rigid wheel.
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