DE10125322A1 - Becherförmige Wellengetriebevorrichtung - Google Patents

Abstract

Ein Wellengetriebe (1) enthält ein becherförmiges flexibles Außenzahrad (4) mit einer Nabe (43), die an ihrer Außenumfangsfläche ein Außengewinde (43b) aufweist. Eine Ausgangswelle (6) enthält an ihrer Stirnfläche eine ringförmige Ausnehmung, deren Innenumfangsfläche ein Innengewinde (61) aufweist. Das Außengewinde (43b) der Nabe (43) ist in das Innengewinde (61) der Ausgangswelle (6) eingeschraubt. Die Nabe (43) besitzt ein zentrales Durchgangsloch (43a) mit regelmäßigem Sechseckquerschnitt, in welches ein handelsüblicher Schraubenschlüssel eingesetzt werden kann. Mit Hilfe dieses Durchgangslochs (43a) kann ein üblicher Schraubenschlüssel dazu benutzt werden, die Nabe (43) einfach und mit hohem Anzugsdrehmoment an der Ausgangswelle (6) zu befestigen.

Description

Die Erfindung betrifft eine becherförmige Wellengetriebevorrichtung mit einem flexiblen Außenzahnrad in Becherform. Genauer gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung eine Befestigungsstruktur zum Befestigen eines flexiblen Außenzahn­ rads mit einem Ausgangsteil einer Becher-Wellengetriebevorrichtung.

Ein sog. becherförmiges oder Bechertyp-Wellengetriebe besitzt ein becherförmi­ ges flexibles Außenradelement. Dieses Wellengetriebe besitzt außerdem einen kreisförmigen starren Innenzahnkranz, in dem das becherförmige flexible Außen­ zahnrad innen angeordnet ist, und einen Wellengenerator oder Wellenbewe­ gungsgenerator zum flexiblen Verbiegen des flexiblen Außenzahnrads in eine nicht-kreisförmige Form, damit es teilweise mit dem starren Innenzahnkranz kämmt und miteinander kämmende Bereiche dieser Zahnradelemente in Um­ fangsrichtung versetzt.

Das becherförmige flexible Außenzahnrad besteht im allgemeinen aus einem ringförmigen Körper, der mit Außenzähnen bestückt ist, einer kreisförmigen Membranplatte, die sich radial und innen ausgehend von einem Ende des Zahn­ radkörpers aus erstreckt, und einer dicken Nabe, die einstückig am inneren Um­ fangsrand der Membranplatte ausgebildet ist.

Die Anzahl der Zähne des flexiblen Außenzahnrads unterscheidet sich von der Zähnezahl des starren inneren Zahnkranzes um zwei n (n ist eine natürliche Zahl), und beträgt im allgemeinen zwei weniger als die Zähnezahl des starren Innen­ zahnkranzes. Das flexible Außenzahnrad wird durch den Wellengenerator in eine elliptische Form gezwungen, so dass es mit dem starren Innenzahnkranz an den beiden Enden der Hauptachse der Ellipsenform kämmt.

Der Wellengenerator wird von einer Drehantriebsquelle hoher Drehzahl, bei­ spielsweise einem Motor angetrieben, so dass er mit hoher Drehzahl umläuft und demzufolge die miteinander kämmenden Bereiche der beiden Zahnräder sich in Umfangsrichtung bewegen, was zur Folge hat, dass eine Relativ-Verdrehung zwischen den Zahnrädern gemäß der Zähnezahl-Differenz zwischen den Zahn­ rädern zustande kommt. Typischerweise ist das starre Innenzahnrad bzw. der In­ nenzahnkranz drehfest, und ein Ausgangsdrehmoment stark verringerter Drehzahl wird von dem flexiblen Außenzahnrad auf eine Ausgangswelle übertragen.

Das flexible Außenzahnrad ist mit seiner Nabe fest an einer Ausgangswelle koaxial angebracht mit Hilfe von Befestigungsbolzen, die in die Nabe eingesetzt und konzentrisch angeordnet sind.

Die fest mit der Ausgangswelle verbundene Nabe des flexiblen Außenzahnrads besitzt einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Ringkörper, an dem die Außenzähne ausgebildet sind. Genauer gesagt: Der Ringkörper wird von dem Wellengenerator an seinem Öffnungsende elliptisch durchgebogen, was mögli­ cherweise zu einer Spannungskonzentration dort führt, wo der ringförmige Körper mit der die Nabe haltenden Membranplatte verbunden ist. Um diese Spannungs­ konzentration zu vermeiden, muss die zwischen der Nabe und dem ringförmigen Körper angebundene Membranplatte eine vorbestimmte radiale Länge besitzen. Dies reduziert unvermeidlich den Außendurchmesser der Nabe, die an dem inne­ ren Umfangsrand der Membranplatte angebracht ist.

Im Ergebnis müssen die Befestigungsbolzen, die zum Verbinden der Nabe mit der Ausgangswelle dienen, konzentrisch an der einen kleinen Durchmesser aufwei­ senden Nabe angeordnet werden, was kein großes Befestigungsmoment garan­ tieren kann. Bekannt ist ein Verfahren zum Gewährleisten eines hohen Befesti­ gungsmoments auch bei kleinem Durchmesser der Nabe. Dabei ist die Nabe so aufgebaut, dass ein Teil eines kleinen Durchmessers der Nabe in einen inneren Umfangsrand der Membranplatte übergeht, während axial benachbart zu dem Teil kleinen Durchmessers einstückig ein Bereich mit großem Durchmesser ausgebil­ det ist, der mit der Ausgangswelle über Befestigungsbolzen verbunden ist. Wenn das flexible Außenzahnrad mit einer derart geformten Nabe, auch als flexibles weinglasförmiges Außenzahnrad bezeichnet, in Betrieb ist, lässt sich das Befes­ tigungsmoment zwischen dem flexiblen Zahnrad und der Ausgangswelle erhöhen, allerdings erhöht sich dabei auch die axiale Länge des flexiblen Außenzahnrads um den Anteil, der von dem Bereich großen Durchmessers eingenommen wird. Dies steht einer kompakten und kleinen Bauweise der Vorrichtung entgegen.

Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Realisierung einer Becher-Wellenge­ triebe-Vorrichtung mit einem erhöhten Befestigungsmoment zwischen einem fle­ xiblen Außenzahnrad und einem Ausgangsteil ohne gleichzeitige Erhöhung der Vorrichtungsgröße, während dabei auch die Möglichkeit besteht, das flexible Au­ ßenzahnrad in einfacher Weise an der Ausgangswelle anzubringen.

Um dieses sowie weitere Ziele zu erreichen, schafft die vorliegende Erfindung eine Becher-Wellengetriebevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ange­ geben.

Mit der Schraubbefestigungseinrichtung, über die die Nabe in das Ausgangsteil eingeschraubt wird, ist es möglich, das Befestigungsmoment im Vergleich zu der bloßen Verwendung von Befestigungsbolzen zwischen Nabe und Ausgangsteil zu steigern.

Obschon die Nabe und das Ausgangsteil mit einem äußerst großen Befesti­ gungsmoment zusammengeschraubt werden müssen, lässt sich das Befestigen dieser beiden Teile aneinander einfach durchführen, indem von dem Durchgangs­ loch polygonförmigen Querschnitts Gebrauch gemacht wird, welches in der Nabe ausgebildet ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt das Durchgangsloch einen regel­ mäßigen Sechseckquerschnitt und besitzt vorzugsweise eine Größe, die zu einem handelsüblichen Schraubenschlüssel passt, wodurch die Nabe und das Aus­ gangsteil in einfacher Weise aneinander befestigt werden können, ohne dass hierzu besonderes Spezialwerkzeug notwendig wäre.

Um das Befestigungsmoment noch weiter zu steigern, dienen vorzugsweise An­ triebsstifte oder -zapfen zum Befestigen der Nabe an dem Ausgangsteil, ge­ meinsam mit dem Schraubbefestigungsmechanismus. Außerdem ist bevorzugt, dass mit Hilfe von Klebstoff die Nabe und das Ausgangsteil miteinander verbunden werden, zusätzlich zu dem Schraubbefestigungsmechanismus. Selbstverständlich ist es noch mehr bevorzugt, wenn die Antriebsstifte und der Klebstoff beide ge­ meinsam mit dem Schraubbewegungsmechanismus eingesetzt werden.

Andererseits besteht die Möglichkeit, koaxiale Durchgangslöcher in dem Aus­ gangsteil, der Nabe und dem Wellengenerator auszubilden, wodurch sich ein hohles Becher-Wellengetriebe realisieren lässt, bei dem es einen sich in axialer Richtung durchgehend erstreckenden hohlen Bereich gibt.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Hauptbestandteils einer erfin­ dungsgemäßen Becher-Wellengetriebevorrichtung, und

Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, aus der ein Durch­ gangsloch mit regelmäßigem Sechseckquerschnitt ersichtlich ist.

Fig. 1 und 2 zeigen ein Beispiel der Becher-Wellengetriebevorrichtung gemäß der Erfindung. Das becherförmige Wellengetriebe 1 enthält ein ringförmiges Ge­ häuse 2 mit einem kreisförmigen Ende 2a, an dem fest ein starrer Innenzahnkranz 3 angebracht ist. Der starre Innenzahnkranz 3 besitzt einen kreisförmigen Zahn­ kranz-Hauptkörper 3a rechteckigen Querschnitts, auf dessen Innenumfangsfläche innen Zähne 3b gebildet sind. Im Inneren des starren Innenzahnkranzes 3 ist ko­ axial zu diesem ein becherförmiges flexibles Außenzahnrad 4 gelagert, welches aus einem dünnen ringförmigen Körper 41, einer kreisförmigen Membranplatte 42, die einstückig an einem Ende des Körpers 41 angebracht ist und sich radial nach innen erstreckt, einer einstückig an dem inneren Umfangsrand der Membranplatte 42 angebundenen Nabe 43, und an einem äußeren Umfangsteil einer offenen Seite des Körpers 41 ausgebildeten Außenzähnen 44 besteht.

Die Nabe 43 hat ringförmige Gestalt und besitzt in ihrer Mitte ein Durchgangsloch 43a, welches zu einer Seite entlang der axialen Richtung der Vorrichtung gegen­ über der Membranplatte 42 absteht. Das Durchgangsloch 43a ist so ausgebildet, dass es einen regelmäßigen Sechseckquerschnitt besitzt und mit einem handels­ üblichen Drehmomentschlüssel angezogen werden kann.

Ein Wellen- oder Wellenbewegungsgenerator 5 mit elliptischem Profil ist in die Innenseite des Körpers 41 des flexiblen Außenzahnrads 4 eingesetzt, dort, wo die Außenzähne 44 gebildet sind. Der Wellengenerator 5 besitzt eine elliptische starre Steuerkurvenplatte 51 und ein an einer äußeren Umfangsfläche der Platte 51 fi­ xiertes Lager 52. Die starre Steuerkurvenplatte 51 besitzt in ihren Zentrum ein Durchgangsloch 51a. Der so aufgebaute Wellengenerator 5 ist mit einer An­ triebsquelle hoher Drehzahl, beispielsweise der Ausgangswelle eines (nicht ge­ zeigten) Motors gekoppelt.

Die Nabe 43 des flexiblen Außenzahnrads 4 ist mit einer Ausgangswelle (Aus­ gangsteil) 6 verbunden. Die Ausgangswelle 6 ist bei diesem Beispiel eine Hohl­ welle und ist einstückig an ihrer äußeren Umfangsfläche mit einer Innenlaufbahn eines Schrägwälzlagers 7 ausgestattet. Eine innere Laufbahn des Schrägwälzla­ gers 7 ist einstückig an einem innere Umfangsflächenbereich des Gehäuses 2 dort ausgebildet, wo die äußere Lauffläche an der äußeren Umfangsfläche der Au­ ßenwelle 6 gegenüberliegt. Zwischen innerer und äußerer Lauffläche befinden sich mehrere Schräg-Wälzkörper 7a in Umfangsrichtung verteilt, so dass sie auf den inneren und äußeren Laufflächen abrollen können. Damit ist die Ausgangswelle 6 drehbar an dem Gehäuse 2 über das Schrägwälzlager 7 gelagert.

Die Ausgangswelle 6 besitzt einen Stirnflächenabschnitt, der koaxial mit einer Ringausnehmung versehen ist, an deren innerer Umfangsfläche ein Innengewinde 61 gebildet ist. Demgegenüber ist ein mit dem Innengewinde 61 in Eingriff bring­ bares Außengewinde 63b an der äußeren Umfangsfläche der Nabe 43 des flexi­ blen Außenzahnrads 4 ausgebildet. Wenn die Nabe 43 in die Ausgangswelle 6 eingeschraubt wird, gelangt die kreisförmige Stirnfläche 43c der Nabe 43 gerade in Berührung mit einer kreisförmigen Bodenfläche 62 der ringförmigen Ausnehmung der Ausgangswelle 6.

Außerdem sind von einer gegenüberliegenden Stirnfläche der Ausgangswelle 6 her mehrere Antriebsstifte oder -zapfen 8 konzentrisch durch die Ausgangswelle 6 so eingesetzt, dass sie von der Stirnfläche 43c der Nabe 43 in diese eindringen, um an ihr befestigt zu werden.

Darüber hinaus ist Klebstoff in die Berührungsbereiche zwischen der Ausgangs­ welle 6 und der Nabe 43 gefüllt, um die beiden Teile miteinander zu verkleben. Beispielsweise ist das Außengewinde 43b mit dem Innengewinde 6f verklebt, und die Stirnfläche 43c der Nabe ist an die kreisförmige Bodenfläche 62 der ringför­ migen Ausnehmung der Ausgangswelle 6 angeklebt.

Bei dem Becher-Wellengetriebe 1 mit dem oben beschriebenen Aufbau ist das flexible Außenzahnrad 4 mit der Ausgangswelle 6 durch Verschraubungs-Pas­ sung fest verbunden, und gleichzeitig über die Antriebszapfen 8 und Klebstoff. Damit lässt sich ein hohes Befestigungsmoment erreichen, verglichen mit dem herkömmlichen Getriebe, bei dem diese Teile ausschließlich durch Befestigungs­ bolzen aneinander befestigt sind.

Da weiterhin die Nabe 43 des becherförmigen flexiblen Außenzahnrads 4 mit ei­ nem Durchgangsloch 43a regelmäßigen Sechseckquerschnitts ausgebildet ist, lässt sich die Nabe 43 mühelos mit hohem Anzugsdrehmoment in die Ausgangs­ welle 6 einschrauben, wobei ein handelsüblicher Schraubenschlüssel verwendet wird. Hätte das Durchgangsloch 43a kreisförmigen Querschnitt, so müsste ein Spezial-Befestigungswerkzeug ausschließlich zum Zweck der Befestigung der Nabe 43 in der Ausgangswelle entwickelt werden. Das Durchgangsloch 43a kann einen anderen Querschnitt als einen polygonförmigen Querschnitt aufweisen.

Wenn ein solches Hohl-Wellengetriebe hergestellt wird, kann die Nabe 43 des Getriebes ein Durchgangsloch mit einem Innendurchmesser aufweisen, der größer ist als dann, wenn - wie im Stand der Technik - ausschließlich die Befestigungs­ bolzen zum Befestigen des flexiblen Außenzahnrads an der Ausgangswelle ver­ wendet würden. Dies eröffnet die Möglichkeit, ein Wellengetriebe mit einem hohlen Bereich zu realisieren, der größer als bei dem herkömmlichen Wellengetriebe ist.

Bei diesem Beispiel lässt sich außerdem das Befestigungsmoment zwischen der Nabe und der Ausgangswelle steigern, ohne dass dabei die axiale Länge größer wird, im Gegensatz zu den herkömmlichen weinglasförmigen Wellengetrieben.

Bei dem obigen Beispiel enthält die Befestigungseinrichtung zum Befestigen der Nabe und der Ausgangswelle aneinander den Schraubgewinde-Befestigungs­ mechanismus, die Antriebszapfen und Klebstoff, der zwischen diese Teile gefüllt ist. Man kann auch ausschließlich den Schraubgewinde-Befestigungsmechanis­ mus verwenden. Stattdessen kann aber auch eine Kombination aus dem Schraubgewinde-Befestigungsmechanismus und den Antriebszapfen oder des Schraubgewinde-Befestigungsmechanismus und dem Klebstoff verwendet wer­ den.

Das obige Beispiel betrifft ein Hohl-Wellengetriebe mit Durchgangslöchern sowohl in der Nabe als auch in dem Wellenbewegungsgenerator. Die Erfindung ist aber auch anwendbar bei einem Wellengetriebe mit einem massiven Wellengenerator.

Wie oben ausgeführt wurde, sind bei dem erfindungsgemäßen Wellengetriebe das flexible Außenzahnrad und das Ausgangsteil aneinander durch Schraubgewinde­ passung befestigt, alternativ durch eine Schraubgewindepassung und Antriebs­ zapfen, eine Schraubgewindepassung und Klebstoff oder eine Schraubgewinde­ passung in Verbindung mit sowohl Antriebszapfen als auch Klebstoff. Darüber hin­ aus ist die Nabe des flexiblen Außenzahnrads in das Ausgangsteil unter Ver­ wendung des Durchgangslochs polygonförmigen Querschnitts in der Nabe ein­ geschraubt.

Hierdurch lässt sich ein hohes Anzugsmoment im Vergleich zu dem Fall erreichen, dass ausschließlich Befestigungsbolzen zum Befestigen des flexiblen Außen­ zahnrads an dem Ausgangsteil dienen. Indem man das Durchgangsloch mit po­ lygonal-Querschnitt als Einsetzloch für ein Befestigungswerkzeug, beispielsweise einen Schraubenschlüssel oder dergleichen, ausbildet, kann man den Befesti­ gungsvorgang für diese Teile mit hohem Anzugsmoment ausführen.

Darüber hinaus lässt sich die Vorrichtungsgröße, insbesondere deren axiale Länge im Vergleich zu herkömmlichen Weinglastyp-Wellengetrieben verringern. Ein Wellengetriebe mit einem großen hohlen Bereich - verglichen mit dem Getriebe mit Befestigungsbolzen - dient zum Verbinden des flexiblen Außenzahnrads mit dem Ausgangsteil.

Claims (7)

1. Becher-Wellengetriebevorrichtung (1), umfassend einen starren, kreisförmi­ gen Innenzahnkranz (3), ein becherförmiges flexibles Außenzahnrad (4), das im Inneren des starren Innenzahnkranzes (3) angeordnet ist, und einen Wel­ lenbewegungsgenerator (5), der in das flexible Außenzahnrad (4) eingesetzt ist, um dieses in eine nicht-kreisförmige Form zu verbiegen, damit es teilweise mit dem starren Innenzahnkranz (3) kämmt und miteinander kämmend in Eingriff stehende Bereiche in Umfangsrichtung versetzt und dadurch eine Re­ lativdrehung zwischen Innenzahnkranz (3) und Außenzahnrad (4) hervorruft, gekennzeichnet durch:
ein Gehäuse (2),
ein Ausgangsteil (6),
ein Lager (7), welches das Ausgangsteil (6) drehbar an dem Gehäuse (2) lagert,
eine Befestigungseinrichtung (8, 61, 62, 43b, 43c) zum koaxialen Befe­ stigen des Ausgangsteils (6) an dem flexiblen Außenzahnrad (4), wobei
das flexible Außenzahnrad (4) einen ringförmigen Körper (41) mit Außenzäh­ nen (43b), eine kreisförmige Membranplatte (42), die sich von einem Ende des ringförmigen Körpers (41) radial nach innen erstreckt, und eine Nabe (43) aufweist, die mit einem Innenumfangsrand der Membranplatte (2) verbunden ist und von dieser in Axialrichtung der Vorrichtung (1) absteht,
die Befestigungseinrichtung (8, 61, 62, 43b, 43c) mindestens einen Schraub­ befestigungsmechanismus (61, 43b) aufweist, umfassend ein an einer äuße­ ren Umfangsfläche der Nabe (43) gebildetes Außengewinde (43b) und ein an einer inneren Umfangsfläche des Ausgangsteils (6) gebildetes Innenge­ winde (61);
die Nabe (43) mit einem Durchgangsloch (43a) polygonförmigen Querschnitts, welches sich in axialer Richtung der Vorrichtung erstreckt, ausgebildet ist, und
wobei das Ausgangsteil (6) einen Stirnflächenbereich mit einer koaxial gebil­ deten ringförmigen Ausnehmung aufweist, das Innengewinde (61) an einer inneren Umfangsfläche der Ausnehmung gebildet ist, und die Nabe (43) derart in das Ausgangsteil (6) eingeschraubt ist, dass eine Stirnfläche (43c) der Nabe (43) in Berührung mit einer Bodenfläche (62) der ringförmigen Ausnehmung des Ausgangsteils (6) steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Durchgangsloch (43a) in der Nabe (43) einen regelmäßigen Sechseckquerschnitt besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Befestigungseinrichtung außerdem Antriebsstifte (8) aufweist, die in das Ausgangsteil (6) und in die Nabe (43) von einer Stirnfläche des Aus­ gangsteils (6) her eingesetzt sind, die dem mit der ringförmigen Ausnehmung versehenen Stirnflächenteil abgewandt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Befestigungseinrichtung außerdem Klebstoff aufweist, um die Nabe (43) und das Ausgangsteil (6) miteinander zu verbinden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Befestigungseinrichtung außerdem Klebstoff aufweist, um die Nabe (43) und das Ausgangsteil (6) miteinander zu verbinden.

6. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der das Ausgangsteil (6) mit einem Durchgangsloch ausgebildet ist, wel­ ches koaxial zu dem Durchgangsloch der Nabe (43) verläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Wellenbewegungsgenerator (5) mit einem Durchgangsloch aus­ gebildet ist, welches koaxial ist bezüglich der Durchgangslöcher der Nabe (43) und des Ausgangsteils (6).