DE102004042434B4

DE102004042434B4 - Wave gear with planetary input stage

Info

Publication number: DE102004042434B4
Application number: DE200410042434
Authority: DE
Inventors: Winfried Dr.-Ing. Schmidt
Original assignee: Oechsler AG
Current assignee: Oechsler AG
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2010-01-28
Anticipated expiration: 2024-09-01
Also published as: DE102004042434A1

Abstract

Wellgetriebe (10) mit innenverzahntem gehäusefestem Stützring (18) und dagegen verdrehbar gelagertem innenverzahntem Abtriebsring (27) sowie mit einer Planeten-Eingangsstufe (31–33) mit wenigstens einem auf einem antriebsseitigen Sonnenrad (31) umlaufenden Planetenrad (33) und mit wenigstens einer mit diesem umlaufenden, unverzahnten Planeten-Scheibe (39; Bund 36), die als Wellgenerator (30) längs einer unverzahnten Innenmantelfläche eines umlaufend radial verformbaren Flexriemens (28) abrollt, der außenverzahnt mit beiden Ringen (18,27) in Eingriff steht, wobei das Planetenrad (33), axial gegen Verzahnungseingriffe zum Sonnenrad (31) und zum Flexriemen (28) versetzt, auf dem unverzahnten Bund (36) des Planetenrades (33) zwischen einem unverzahnten Bund (35) am Sonnenrad (31) und der unverzahnten Innenmantelfläche des Flexriemens (28) radial abgestützt in den Verzahnungen (32, 26) des Sonnenrades (31) und des Flexriemens (28) umlauft.Corrugated gear (10) with internally toothed housing-fixed support ring (18) and rotatably mounted internally toothed output ring (27) and with a planetary input stage (31-33) with at least one on a drive-side sun gear (31) rotating planetary gear (33) and at least one with this rotating, untoothed planet disc (39; collar 36) which rolls as a wave generator (30) along an untoothed inner surface of a circumferentially radially deformable flexible belt (28) externally toothed with both rings (18,27) is engaged, said the planetary gear (33), offset axially against toothing engagement with the sun gear (31) and the flex belt (28), on the untoothed collar (36) of the planet gear (33) between an untoothed collar (35) on the sun gear (31) and the untoothed inner surface of the flexible belt (28) radially supported in the toothings (32, 26) of the sun gear (31) and the flexible belt (28) circulates.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wellgetriebe.The The invention relates to a wave gear.

Ein solches, extrem stark untersetzendes Wellgetriebe mit dagegen wesentlich geringer drehzahluntersetzender Planeten-Eingangsstufe, die zugleich als Wellgenerator dient, findet insbesondere zu hoher Drehmomentenverstärkung hinter sehr schnellen Kleinst-Elektromotoren Anwendung, wie sie etwa im Kraftfahrzeug oder in Handhabungsautomaten für das Ausführen von Stellbewegungen anzutreffen sind. Im Einzelnen wird hier hinsichtlich Funktion und Aufbau des Wellgetriebes mit vorgeschalteter Planetenuntersetzung zur Ergänzung vorliegender Erfindungsbeschreibung voll inhaltlich etwa auf die DE 1 01 49 255 A1 Bezug genommen.Such, extremely high-setting corrugated transmission, however, with much lower drehzahluntersetzender planetary input stage, which also serves as a wave generator, in particular to high torque gain behind very fast micro-electric application, such as those found in motor vehicles or handling machines for performing positioning movements , Specifically, in terms of function and structure of the harmonic drive with upstream planetary gear to supplement existing description of the invention fully content about the DE 1 01 49 255 A1 Referenced.

Bei dem gattungsbildenden Wellgetriebe gemäß der DE 1 01 49 255 A1 sind die mit dem zentralen Sonnenrad in Verzahnungseingriff stehenden Planetenräder fliegend auf Pfeilern gelagert, die ihrerseits einseitig achsparallel in einem konzentrisch zum Sonnenrad umlaufenden, diesem gegenüber axial versetzten Planetensteg verankert sind. Mit den Planetenrädern drehstarr verbunden sind dort Rollen-Paare von größerem Durchmesser als dem jeweils dazwischen gelegenen Planetenrad, die sowohl zur Radialverformung als Wellgenerator wie zugleich auch zur Drehbewegung des Abtriebsringes ohne Verzahnungseingriff im unverzahnten Innern eines Flexriemens umlaufen, dessen Außenverzahnung, damit umlaufend, lokal mit dem gehäusefesten Stützring sowie mit dem axial dagegen versetzten Abtriebsring kämmt. Der dort bloße Reibschluß des Wellgenerators im Innern des Flexriemens ergibt einen geräuscharmen Betrieb mit der Funktion einer integrierten Überlastkupplung infolge des bloßen Kraftschlusses zwischen den Stirnflächen der Rollen-Paare und dem innen unverzahnten Flexriemen. Allerdings ist nachteilig, daß die Belastbarkeit des an sich vorteilhaften bloßen Kraftschlusses zwischen Wellgenerator und Flexriemen durch eben diesen bloßen Kraftschluß sehr begrenzt ist und dadurch insbesondere bei den sehr kleinen gegen das Innere des Flexriemens anliegenden Durchmessern der Wellgenerator-Rollen von aus Spritzgussteilen erstellten miniaturisierten Wellgetrieben die ausgangsseitig verfügbaren Drehmomente stark abfallen.In the generic wave gear according to the DE 1 01 49 255 A1 are the planetary gears meshing with the central sun gear mounted on pillars, which in turn are anchored on one side axially parallel in a concentric with the sun wheel, this opposite axially offset planet web. Rotationally rigidly connected to the planetary gears there are roller pairs of larger diameter than the respective intermediate planetary gear, both for radial deformation as wave generator and at the same time also for the rotational movement of the driven ring without toothing in untoothed interior of a flexible belt, the outer teeth, thus revolving, locally with the housing-fixed support ring and with the axially opposite staggered output ring combs. The mere frictional engagement of the wave generator inside the flexible belt results in a quiet operation with the function of an integrated overload clutch as a result of the mere frictional connection between the end faces of the roller pairs and the internally toothed flex belt. However, it is disadvantageous that the load capacity of the per se advantageous mere frictional connection between the wave generator and flex belt is very limited by just this simple frictional connection and thus in particular in the very small against the inside of the flexible belt diameters of the wave generator rolls made of injection molded miniaturized corrugated gears Torques available on the output side drop sharply.

Im Gegensatz zu diesem unverzahnten Eingriff des Wellgenerators in den Flexriemen ist nach der DE 100 21 237 C2 der herkömmliche Verzahnungseingriff zwischen einem innenverzahnten Flexriemen und den außenverzahnten Planetenrädern des Wellgenerators beibehalten; mit der Besonderheit, daß der den Planetenrädern für deren Lagerung gemeinsame zweiarmige Hebel (der sog. Planetensteg) nun beiderseits so weit verlängert ist, daß er als doppelter Exzenter stirnseitig, axial versetzt neben den radial belasteten Verzahnungseingriffen der Planetenräder in den Flexriemen, gegen einen Innenumfangsstreifen des Flexriemens radial abstützend anliegt. Dabei ist es gleichgültig, ob dieser Streifen der Innenmantelfläche des Flexriemens und/oder ob die hier anliegende Außenmantelfläche des exzentrischen Planetenträgers glatt ist. Es geht nur darum, den radialen Verzahnungseingriff zwischen dem schnell drehenden Sonnenrad und seinen Planetenrädern zu entlasten. Sowohl die tangentialen wie auch die radialen Kräfte zum Verdrehen des innenverzahnten Flexriemens werden aber weiterhin von der Außenverzahnung der Planetenräder aufgebracht.In contrast to this untoothed engagement of the wave generator in the flex belt is after the DE 100 21 237 C2 maintaining the conventional gearing engagement between an internally toothed flex belt and the externally toothed planetary gears of the wave generator; with the peculiarity that the planetary gears for their storage common two-armed lever (the so-called planetary bridge) is now extended on both sides so far that he as a double eccentric frontally, axially offset next to the radially loaded teeth engagement of the planetary gears in the flex belt, against an inner circumferential strip the flexible belt rests radially supporting. It does not matter whether this strip of the inner circumferential surface of the flexible belt and / or whether the here abutting outer circumferential surface of the eccentric planet carrier is smooth. It's all about relieving the radial gearing between the fast-spinning sun gear and its planetary gears. However, both the tangential and the radial forces for rotating the internally toothed flexible belt are still applied by the external teeth of the planetary gears.

Ein derartiges Wellgetriebe mit Planetenrad-Wellgenerator, der in herkömmlicher Weise für auch dessen radiale Verformung im formschlüssigen Eingriff mit der Innenverzahnung des Flexriemens steht, liefert nur einen geringen mechanischen Wirkungsgrad und insbesondere bei der Miniaturisierung eine stark ansteigende Geräuschentwicklung infolge des Verzahnungseingriffes zwischen Wellgenerator und Flexriemen.One Such wave gear with planetary wave generator, in the conventional Way for too its radial deformation in positive engagement with the internal teeth of the flexible belt, provides only a low mechanical efficiency and especially in miniaturization, a rapidly increasing one noise as a result of the meshing between the wave generator and the flex belt.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, ein gattungsgemäßes Wellgetriebe mit Planeteneingangsstufe konstruktiv dahingehend auszulegen, daß auch bei der Miniaturisierung noch eine hohe Drehmoment-Belastbarkeit aber mit reduzierter Geräuschentwicklung unter vergleichsweise hohem Wirkungsgrad erzielbar ist.In Recognition of these facts is the present invention Technical problem with a generic wave gear with Planete input stage designed constructively to the effect that even at the miniaturization still a high torque capacity but with reduced noise can be achieved under relatively high efficiency.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmalskombination des Hauptanspruches gelöst. Danach ist wieder auf den Verzahnungseingriff vom Wellgenerator zum Flexriemen zurückgegriffen, der aber nun nur noch zur tangentialen Kraftübertragung belastet wird, also zur Drehbewegung des Flexriemens in den Stütz- und Abtriebsringen – jedoch nicht mehr auch zur lokal umlaufenden radialen Aufweitung des Flexriemens für den radialen Formschluß mit den Innenverzahnungen der äußeren Ringe. Dieses umlaufende radiale Aufweiten wird stattdessen nun von den zylindrischen Mantelflächen der den Planetenrädern axial benachbarten Bünde übernommen. Hier, axial versetzt gegenüber dem Verzahnungseingriff zwischen den Außenverzahnungen der Planetenräder und einer axial begrenzten Innenverzahnung des Flexriemens, steht der Wellgenerator nun zwar wieder nur kraftschlüssig mit dem Flexriemen in Eingriff, was aber keine Drehmomentenbegrenzung mehr ergibt, da dieser Kraftschluß nur noch radial, also nicht mehr auch noch tangential beansprucht wird.These Task is inventively by the Feature combination of the main claim solved. After that is back on the Gear engagement from the wave generator to the flex belt resorted to but now only charged for tangential power transmission, so to the rotational movement of the flexible belt in the support and driven rings - but not more also for locally circumferential radial expansion of the flexible belt for the radial positive engagement with the internal teeth of the outer rings. This circumferential radial expansion is now used by the cylindrical lateral surfaces the planetary wheels taken over axially adjacent frets. Here, axially offset the meshing engagement between the external teeth of the planet gears and an axially limited internal toothing of the flexible belt, is the Wellgenerator again, however, only frictionally with the Flexriemen in Engaging, but no more torque limit results because this adhesion only still radial, so no longer tangential claimed.

Die lokale radiale Aufweitung des Flexriemens erfolgt also nicht mehr dadurch, daß die Zahnköpfe der Planetenräder-Außenverzahnungen in die Zahnfüße der Flexriemen- Innenverzahnung (oder umgekehrt) radial hinein gedrückt werden. Stattdessen eröffnet die erfindungsgemäße Aufteilung der Funktionen des Wellgenerators in nur formschlüssige tangentiale und nur kraftschlüssige radiale Belastung des Eingriffes in den Flexriemen die Möglichkeit, selbst im miniaturisierten Wellgetriebe mit seinen infolge kleiner Radien zwangsläufig größeren relativen Toleranzen die Verzahnungseingriffe der Planetenräder dahingehend zu optimieren, daß sie möglichst im jeweiligen Wälzkreis der Zahnpaarungen und dadurch praktisch schubfrei, also mit optimalem Wirkungsgrad abwälzen; was entsprechend für die Zahnungseingriffe zwischen den Planetenrädern und dem Sonnenrad gilt. Wie bei den Planetenrädern der Innenverzahnung des Flexriemens gegenüber wird nun auch dem Sonnenrad gegenüber wenigstens ein Bund vorgesehen, auf dessen Zylindermantelfläche die Bünde der Planetenräder unverzahnt möglichst im Wälzkreis des Sonnenrades umlaufen. Jedes Planetenrad läuft also ohne Verzahnung, nämlich mit seinem Bund, einerseits auf einem Bund des Sonnenrades und andererseits im unverzahnten Bereich der Innenmantelfläche des Flexriemens ab; wobei die Durchmesser der Bünde gerade so bemessen sind, daß die axial benachbarten Verzahnungseingriffe der Außenverzahnten Planetenräder in die Außenverzahnung des Sonnenrades bzw. in die axial begrenzte Innenverzahnung des Flexriemens kinetisch möglichst ideal, nämlich möglichst im jeweiligen Wälzkreis der Zahnpaarung und deshalb ohne verlustbringenden Schub abrollen. Das wirklich ideale Abrollen der Verzahnungseingriffe genau im jeweiligen Wälzkreis-Paar ist in der Praxis aufgrund der Fertigungstoleranzen miniaturisierter Spritzgussteile zwar nicht ohne weiteres erreichbar, aber die mechanische Entlastung der Verzahnungseingriffe von den für die Wirkung des Wellgenerators erforderlichen Radialkräften, die nun von den aufeinander abrollenden Bünden aufgebracht werden, führt bereits zu der angestrebten spürbaren Verbesserung des Wirkungsgrades mit entsprechend reduzierter Geräuschentwicklung.The local radial expansion of the flexible belt thus no longer takes place in that the tooth tips of the planetary gears external teeth in the Toothed feet of the flexible belt internal teeth (or vice versa) are pressed radially into it. Instead, the division of the functions of the wave generator according to the invention opens only in positive tangential and only non-positive radial load of the engagement in the Flexriemen the possibility even to optimize in the miniaturized wave gear with its small radii inevitably greater relative tolerances, the teeth interventions of the planetary gears to the extent that they possible in the respective pitch circle of the tooth pairings and thereby practically without shuffle, so roll off with optimum efficiency; which applies accordingly to the teeth interventions between the planetary gears and the sun gear. As in the case of the planet gears of the internal toothing of the flexible belt, at least one collar is now also provided opposite the sun gear, on whose cylinder jacket surface the frets of the planetary gears rotate as far as possible in the pitch circle of the sun gear. Each planetary gear thus runs without teeth, namely with its collar, on the one hand on a collar of the sun gear and on the other hand in the untoothed portion of the inner circumferential surface of the flexible belt from; wherein the diameters of the collars are just dimensioned so that the axially adjacent teeth interventions of the externally toothed planetary gears in the outer toothing of the sun gear or in the axially limited internal toothing of the flexible belt kinetically ideal, namely possible roll in the respective pitch circle of the tooth pair and therefore without loss-inducing thrust. The really ideal rolling of the meshing interventions exactly in the respective pitch circle pair is not readily achievable in practice due to the manufacturing tolerances of miniaturized injection molded parts, but the mechanical relief of the meshing interventions of the radial forces required for the action of the wave generator, which now of the successive rolling frets applied, already leads to the desired noticeable improvement in efficiency with correspondingly reduced noise.

Wenn die Planetenräder so zwischen jeweils zwei axial benachbarten Bünden abrollen, bedarf es auch keines Steges als Träger für Planentenräder-Wellen mehr, so daß nun auch keine den Wirkungsgrad mindernden Toleranzeinflüsse hinsichtlich des Lagerabstandes der Planetenräder zum zur Systemachse konzentrischen Sonnenrad mehr auftreten. Die Planetenräder laufen nun innerhalb des Flexriemens ohne radiale Achslagerung mit ihren seitlichen Bünden direkt auf den zugeordneten Bünden des Sonnenrades um und wirken diametral gegenüber innerhalb des Flexriemens zugleich als Wellgenerator mit nur kraft schlüssigem Eingriff. Dadurch sind die fertigungstechnisch auch in der Miniaturisierung problemlos zu beherrschenden Durchmesser der Sonnenrad-Bünde und der Planetenrad-Bünde maßgeblich für die hinsichtlich Wirkungsgrades und ruhigen Laufes möglichst idealen, auf dem jeweiligen Wälzkreis liegenden Verzahnungseingriffe der Planetenräder, die einerseits mit der Außenverzahnung des Sonnenrades und andererseits mit der axial begrenzten Innenverzahnung des Flexriemens jeweils so kämmen, dass der Verzahnungseingriff selbst in kleinsten Baugrößen mit dem energetisch günstigsten da fast reibungsfreien, also fast idealen Abrollen auf den beiderseitigen Wälzkreisen erfolgt.If the planet wheels so roll between each two axially adjacent frets, it also requires no bridge as a carrier for tarpaulin wheels more, so now also no efficiency-reducing tolerance influences in terms of Bearing distance of the planet gears to occur more to the system axis concentric sun gear. The planetary gears now run within the flex belt without radial axle bearing their lateral frets directly on the assigned frets of the Sun gear around and act diametrically opposite inside the flex belt at the same time as a wave generator with only force-fitting engagement. Thereby are the manufacturing technology also in the miniaturization problem-free to dominating diameter of the sun gear frets and the planetary frets decisive for the in terms of efficiency and quiet as possible ideal, on the respective pitch circle lying intermeshing of the planetary gears, on the one hand with the External toothing of the Sun gear and on the other hand with the axially limited internal toothing each of the flex belt so comb, that the meshing intervention even in the smallest sizes with the most energetically favorable because almost frictionless, so almost ideal rolling on the mutual pitch circles he follows.

Bezüglich weiterer Vorteile und zusätzlicher Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung wird auf die weiteren Ansprüche verwiesen, und auf nachstehende Beschreibung eines stark vergrößert und nicht ganz maßstabsgerecht skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Axial-Längsschnitt den Aufbau des erfindungsgemäßen Wellgetriebes mit der eingangsseitigen Planetenvorstufe als Wellgenerator, bei dem die Funktionen einerseits der umlaufenden radialen Aufweitung des Flexriemens und andererseits der Drehmomentenübertragung erfindungsgemäß in eine radiale kraftschlüssige und eine ihr parallele tangentiale formschlüssige Kopplung getrennt sind.Regarding further Advantages and additional training the solution according to the invention is on the further claims referred to, and the following description of a greatly enlarged and not quite to scale sketched preferred implementation example of the inventive solution. The single figure of the drawing shows in axial longitudinal section the structure of the harmonic drive according to the invention with the input-side planetary precursor as a wave generator, at the functions on the one hand, the circumferential radial expansion of the Flex belt and on the other hand, the torque transmission according to the invention in a Radial force-locking and a parallel tangential positive coupling are separated.

Zur Vereinfachung der Erläuterung ist für die skizzierten kinematischen Verhältnisse der Regelfall eines radial zwischen Zahnfußkreis und Zahnkopfkreis von miteinander kämmenden Stirnradverzahnungen gelegen Wälzkreispaares angenommen. Daraus resultiert, daß der axial neben der Verzahnung gelegene Bund eines Zahnrades, für den im Interesse schlupffreien Laufes der Durchmesser des Wälzkreises vorgesehen ist, radial über den Zahnfußkreis seines Zahnrades hinaus ragt. Damit wären die Zahnfüße der in Kunststoff spritzgegossenen Zahnräder von beiderseits benachbarten Bünden radial überragt, was ein Entformen und Auswerfen des Gussstückes ohne sehraufwendige Schieberwerkzeuge unmöglich macht. Deshalb ist für das skizzierte Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, daß die Bünde zu den Zahnrädern als Kreisscheiben gesondert gefertigt und montiert werden. Das st im Rahmen vorliegender Erfindung aber nicht zwingend. Vielmehr kann ein Wälzkreis durch entsprechende Wahl der Zahnflankengeometrie (nicht nur nach außerhalb des Kopfkreises, sondern) auch nach innerhalb des Fußkreises eines Zahnrades verlegt werden. In diesem Falle würde der Durchmesser dies Bundes, da er erfindungsgemäß mit dem Wälzkreis zusammenfallen soll, kleiner als der Fußkreis sein, also keine Hinterschneidun gen erbringen und deshalb das Entformen nicht behindern; weshalb der Bund bei solcher Auslegung gleich seitlich an das Zahnrad angeformt werden kann.to Simplification of the explanation is for the sketched kinematic conditions of the rule of a radially between the tooth root circle and tooth tip circle of intermeshing spur gears located Wälzkreispaares accepted. As a result, the axially adjacent to the teeth located covenant of a cogwheel, for in the interest slip-free running the diameter of the pitch circle is provided, radially over the tooth base circle sticking out of its gear. So that would be the feet of the in Plastic injection molded gears from both sides adjacent Grisons radially overhanging, which is a demoulding and ejecting the casting without extra pusher tools impossible power. That is why for the sketched embodiment assumed that the frets to the gears separately manufactured and assembled as circular disks. The St but not mandatory in the context of the present invention. Rather, it can a pitch circle by appropriate choice of tooth flank geometry (not only after outside the Kopfkreises, but) also moved within the Fußkreises a gear become. In that case, would the diameter of this covenant, since according to the invention it should coincide with the pitch circle, smaller than the root circle be, so do not undercut and therefore the demoulding do not interfere; why the federal government with this interpretation the same side can be molded to the gear.

Das in der Zeichnung im Axial-Längsschnitt skizzierte, komplett aus Kunststoff-Spritzgußteilen fertigbare, erfindungsgemäß ausgestaltete miniaturisierbare Wellgetriebe 10 weist ein Gehäuse 11 mit einer etwa kreisscheibenförmigen Grundplatte 12 auf. Ein zentrales Durchgangs-Loch 13 dient dem Eingriff einer (Antriebs-)Welle 14. Bei dieser kann es sich unmittelbar um die Motorwelle insbesondere eines sehr hochtourigen Antriebsmotors 15 handeln. Der Durchmesser des Loches 13 ist dann größer als derjenige der Welle 14, so daß hier keine radiale Lagerfunktion auftritt, weil diese vom Motorlager übernommen ist. Andernfalls, oder wenn es sich bei der Grundplatte 12 direkt um das Lagerschild des Motors 15 handelt, ist das Loch 14 wie skizziert gewöhnlich mit einem Lager 16 ausgestattet, das wegen der sehr hohen Eingangsdrehzahl vorzugsweise als Wälzlager ausgelegt ist. Gegenüberliegend kann die Antriebswelle 14 frei vorkragen oder wie skizziert in der dort gehäuseseitig gelagerten Abtriebswelle 25, also im Zentrum ihres Hauben-Bodens 17 gelagert sein, um Biegebeanspruchungen in der Umgebung des Sonnenrades 31 zu vermeiden. Die Grundplatte 12 kann in ihrem Randbereich mit (zeichnerisch nicht dargestellten) Profilierungen zur formschlüssigen, also verdrehfesten und axial gesicherten Aufnahme eines Stützringes 18 mit Innenverzahnung 19 auf seiner formstabil hohlzylindrischen Innenmantelfläche ausgestattet sein. Ein so separat gefertigter und dann erst auf die Grundplatte 12 montierter Stützring 18 erbringt gegenüber einem mit der Grundplatte 12 integralen Stützring u. a. den Vorteil, dessen Innenverzahnung 19 präziser kreisrund herstellen und dadurch einen relativ verlustarmen, also auch geräuscharmen Lauf des Wellgetriebes 10 erzielen zu können.The sketched in the drawing in axial longitudinal section, made entirely of plastic injection molded parts manufacturable, designed according to the invention miniaturizable wave gear 10 has a housing 11 with an approximately circular disk-shaped base plate 12 on. A central through hole 13 is used to engage a (drive) shaft 14 , This can be directly to the motor shaft in particular a very high-speed drive motor 15 act. The diameter of the hole 13 is then greater than that of the wave 14 , so that no radial bearing function occurs here, because this is taken over by the engine mount. Otherwise, or if it is at the base plate 12 directly around the end shield of the engine 15 is the hole 14 as usually outlines with a bearing 16 equipped, which is preferably designed as a rolling bearing because of the very high input speed. Opposite, the drive shaft 14 free vorkragen or as outlined in the housing side mounted there output shaft 25 that is, in the center of her hood floor 17 be stored to bending stresses in the vicinity of the sun gear 31 to avoid. The base plate 12 can in its edge region with (not graphically illustrated) profiling for positive, so rotationally fixed and axially secured receiving a support ring 18 with internal toothing 19 be equipped on its dimensionally stable hollow cylindrical inner surface. One so separately manufactured and then only on the base plate 12 mounted support ring 18 yields to one with the base plate 12 integral support ring, inter alia, the advantage of its internal teeth 19 produce more precise circular and thus a relatively low-loss, so also quiet running of the wave gear 10 to achieve.

Ein der Grundplatte 12 gegenüberliegender, an seinem freien Stirnrand längs des Randes der Grundplatte 12 festgelegter Deckel 23 stellt die freie Stirnseite des Gehäuses 11 und damit auch des Getriebes 10 dar und enthält dessen abtriebsseitige radiale Lagerung 24 für eine Abtriebswelle 25, z. B. wie skizziert einfach eine Gleitlagerung für eine koaxial zur Antriebswelle 14 und damit zur Getriebeachse 22 hindurchragende, gegenüber der Antriebswelle 14 sehr viel langsamer drehende Abtriebswelle 25. Diese ist integral oder aggregal, jedenfalls ebenfalls drehstarr mit einem topf- oder haubenförmigen, mit Innenverzahnung versehenen Abtriebsring 27 verbunden, der zwischen einerseits der innenseiti gen Oberfläche des Deckels 23 und axial gegenüberliegend, zur Grundplatte 12 hin, andererseits über den axial benachbarten gehäusefesten Stützring 18 im Gehäuse 11 axial geführt ist.One of the base plate 12 opposite, at its free end edge along the edge of the base plate 12 fixed lid 23 represents the free end face of the housing 11 and thus also the transmission 10 is and contains its output side radial bearing 24 for an output shaft 25 , z. B. as simply outlined a plain bearing for a coaxial with the drive shaft 14 and thus to the transmission axis 22 protruding, opposite the drive shaft 14 much slower rotating output shaft 25 , This is integral or aggregal, in any case also torsionally rigid with a pot-shaped or hood-shaped, provided with internal toothing output ring 27 connected between the one hand, the innenseiti gene surface of the lid 23 and axially opposite, to the base plate 12 on the other hand via the axially adjacent housing-fixed support ring 18 in the case 11 is guided axially.

In die beiden so koaxial gehalterten, axial einander benachbarten Ringe 18-27 von praktisch gleichem Innendurchmesser ist ein biegeweiches breites Zahnband, der radial verformbare Flexriemen 28 mit Außenverzahnung 29 so eingelegt, daß der Riemen 28 über ein gerade radial ausgebeultes (vom skizzierten Schnitt erfaßtes) Umfangsstück mit den beiden Innenverzahnungen 19 von fast gleicher Zähnezahl gleichzeitig kämmt. Vorzugsweise ist der Flexriemen 28 dafür axial etwa so breit wie die beiden Ringe 18-27 zusammen und dadurch zwischen der Grundplatte 12 und dem Haubenboden des Abtriebsringes 27 axial geführt. Für das Umlaufen des infolge Radialverformung in den Ringen 18–27 kämmenden Umfangsstückes des Flexriemens 28 nimmt dieser in seinem Innern einen Wellgenerator 30 auf, der über die Planetenvorstufe (31–33) und deren Welle 14 von außerhalb des Getriebes 10 motorisch in Drehbewegung versetzt wird.In the two so coaxial salient, axially adjacent rings 18-27 of virtually the same inner diameter is a soft bending wide toothed belt, the radially deformable Flexriemen 28 with external teeth 29 inserted so that the belt 28 via a straight radially bulged (detected from the sketched section) peripheral piece with the two internal teeth 19 of almost the same number of teeth simultaneously combs. Preferably, the flex belt 28 axially about as wide as the two rings 18-27 together and thereby between the base plate 12 and the hood bottom of the output ring 27 axially guided. For the circulation of due to radial deformation in the rings 18 - 27 meshing peripheral piece of the flexible belt 28 he takes a wave generator in his interior 30 on the planetary precursor ( 31 - 33 ) and their wave 14 from outside the transmission 10 motor is set in rotary motion.

Diese Antriebs- oder Sonnen-Welle 14 trägt dafür ein walzenförmiges da schlankes, stirnverzahntes Sonnenrad 31, über dessen Außenverzahnung 32 im dargestellten Beispielsfalle zwei bezüglich der Getriebe-Achse 22 einander diametral gegenüberliegende Planetenzahnräder 33 mit ihren Stirnverzahnungen 34 abrollen. Die Planetenzahnräder 33 stützen sich dabei mit beiderseitigen Bünden 36 auf axial neben dem Sonnenrad 31 ausgebildete oder angeordnete, mit diesem umlaufende Bünde 35 im jeweiligen Wälzkreis 37 radial ab. Da also der Wälzkreisdurchmesser jedes Zahnrades seinem Bunddurchmesser entspricht, erfolgt über die wechselseitige Abstützung der Bünde im Wälzkreis 37 ein praktisch idealer Verzahnungseingriff, nämlich mit praktisch schlupfloser Abrollbewegung und deshalb verlust- und geräuscharm. Die seitlich beiderseits jeden Planetenrades 33, im skizzierten Beispielsfall über den Fußkreis von dessen Verzahnung 34 radial vorragenden, Bünde 36 laufen so mit ihren unverzahnten Zylinderwandungen auf den unverzahnten Zylinderwandungen der Bünde 35 des Sonnenrades 31, wodurch die Planetenräder 33 ohne eigene zentrale Lagerung hier umlaufend radial geführt sind.This drive or sun wave 14 wears a cylindrical, slender, front-toothed sun gear 31 , about its external teeth 32 in the illustrated example case two with respect to the transmission axis 22 diametrically opposed planetary gears 33 with their serrations 34 roll. The planetary gears 33 support themselves with mutual frets 36 on axially next to the sun gear 31 trained or arranged, with this orbiting frets 35 in the respective pitch circle 37 radially off. So since the pitch diameter of each gear corresponds to its collar diameter, via the mutual support of the frets in the pitch circle 37 a practically ideal meshing engagement, namely with virtually slip-free rolling motion and therefore loss and quiet. The laterally on either side of each planetary gear 33 , in the example sketched above the root of its toothing 34 radially projecting frets 36 Run with their untoothed cylinder walls on the untoothed cylinder walls of the frets 35 of the sun wheel 31 which causes the planetary gears 33 Without their own central storage here circumferentially guided radially.

Ihre gegensinnige radiale Belastung erfahren die Planetenräder 33 vom Flexriemen 28. Der ist in seiner Innenmantelfläche umlaufend mit einer Innenverzahnung 26 ausgelegt, die aber wie skizziert axial begrenzt ist auf einen vergleichsweise schmalen, etwa der axialen Dicke der Planetenräder 33 entsprechenden Mittenbereich des Flexriemens 28. Hier kämmt er mit der Stirn- oder Außenverzahnung 34 der Planetenräder 33. Damit auch hier für die Wellgenerator-Funktion des umlaufenden radialen Aufweitens des Flexriemens 28 die Zahnköpfe nicht in die Zahnfüße radial hineingedrückt werden müssen, sondern möglichst optimal, also längs ihrer Wälzkreise 38 miteinander kämmen, erfolgt auch hier wieder eine wechselseitige radiale Abstützung im Wälzkreis 38 mittels der Planeten-Bünde 36, nun gegen unverzahnte Innenumfangsbereiche des Flexriemens 28, die mit etwas größerem Durchmesser als dem des lichten Zahnkopfkreises axial gegenüber dieser Riemen-Innenverzahnung 26 versetzt sind. Für die Skizze ist deren Wälzkreis 38 praktisch in deren Fußkreis angenommen.Their opposing radial load experienced by the planetary gears 33 from the flex belt 28 , The is in its inner circumferential surface circumferentially with an internal toothing 26 designed, but as outlined axially limited to a comparatively narrow, about the axial thickness of the planetary gears 33 corresponding center region of the flexible belt 28 , Here he combs with the front or outer teeth 34 the planet wheels 33 , So here too for the wave generator function of the circumferential radial expansion of the flexible belt 28 The tooth heads do not have to be pressed radially into the tooth feet, but as optimally as possible, that is along their pitch circles 38 Combing with each other, takes place here again a mutual radial support in the pitch circle 38 by means of the planetary frets 36 , now against untoothed inner peripheral areas of the flexible belt 28 , with slightly larger diameter than that of the bright tooth tip circle axially opposite this inner belt toothing 26 are offset. For the sketch is their pitch circle 38 practically in their footer accepted.

Im Interesse eines unverkanteten Abwälzvorganges ist vorzugsweise wie skizziert jedem der beiden axial gegeneinander versetzten äußeren Ringe 18 und 27 einer der Planeten-Bünde 36 beiderseits der Planetenzahnräder 33 zugeordnet. Die Bünde 36 rollen also einerseits auf den zentralen Sonnenrad-Bünden 35 und andererseits, diametral gegenüber, der Grundplatte 12 bzw. dem Hauben-Boden 17 axial dicht benachbart in den inneren Seitenbereichen des Flexriemens 28 ab und positionieren dabei das jeweils zugeordnete Planetenrad 33 radial zur Getriebeachse 22 derart, daß die Flanken von deren Stirnverzahnungen 34 möglichst auf deren Wälzkreisen 37, 38 schlupffrei abrollen.In the interest of an untwisted rolling process is preferably as outlined each of the two axially staggered outer rings 18 and 27 one of the planetary frets 36 on both sides of the planet gears 33 assigned. The frets 36 So roll on the one hand on the central sun-wheel frets 35 and on the other hand, diametrically opposite, the base plate 12 or the hood bottom 17 axially closely adjacent in the inner side regions of the flex belt 28 from and position while the respective associated planetary gear 33 radial to the transmission axis 22 such that the flanks of the spur gears 34 preferably on their rolling circles 37 . 38 unroll without slipping.

Aus fertigungstechnischen Gründen, nämlich um einerseits wie schon erwähnt die spritzgegossenen Zahnräder trotz seitlich die Fußkreise überragender Bünde problemlos entformen zu können und andererseits trotz der Miniaturisierung im Interesse verlustarmen Abrollens auf den Wälzkreisen möglichst exakt kreisrunde stirnseitige Abrollflächen auf den Bünden 35, 36 zu erzielen, sind wie skizziert die Planetenräder 33 sowie das Sonnenrad 31 und deren jeweils beiderseitigen Bünde 35, 36 mehrteilig gefertigt und erst für die Getriebemontage zusammengefügt. Dafür können die Bünde 35, 36 als Räder oder Scheiben 39 erstellt sein, die über an die Zahnräder angeformte oder in diese konzentrisch eingeführte Zapfen 40 mit den zugeordneten Zahnrädern 31, 33 verbunden werden. In der Zeichnung ist oben eine Variante dargestellt, bei der jede Scheibe 39 mit einem zentralen, einseitig vorstehenden Zapfen 40 nach Art eines Wellenstupfes geformt ist, die einander entgegengesetzt gerichtet beiderseits in koaxiale Öffnungen 41 im jeweiligen Planetenrad 33 kraftschlüssig und dadurch verdrehfest eingesteckt sind; während in der Zeichnung unten eine Scheibe 39 mit einer durch das Planetenrad 33 koaxial verdrehbar ganz hindurch sich erstreckenden Zapfen 40 ausgestattet ist, dessen gegenüberlegend aus dem Planetenrad 33 heraustretendes freies Stirnende mit der zweiten, der axial gegenüberliegenden ringförmigen Scheibe 39 bestückt wird. Hier können also die Scheiben 39 relativ zum Planetenrad 33 verdrehen, wenn sie auf den Sonnen-Scheiben 35 ablaufen. Das erbringt den Vorteil eines verbesserten Wirkungsgrades infolge Schlupfausgleiches, wenn etwa aufgrund von Fertigungstoleranzen die Zahnflanken nicht genau und deshalb nicht schlupffrei über dem Wälzkreis 37 abrollen.For technical reasons, namely, on the one hand, as already mentioned, the injection-molded gears despite the Fußkreise superior frets despite the side demoulding easily and on the other hand, despite the miniaturization in the interest of low-loss rolling on the Wälzkreisen possible exactly round frontal Abrollflächen on the frets 35 . 36 to achieve are as sketched the planetary gears 33 as well as the sun wheel 31 and their respective mutual frets 35 . 36 manufactured in several parts and joined together only for gearbox assembly. For the frets 35 . 36 as wheels or discs 39 be created, which is integrally formed on the gears or concentric inserted pin 40 with the associated gears 31 . 33 get connected. In the drawing, a variant is shown above, in which each disc 39 with a central, one-sided projecting pin 40 is shaped in the manner of a shaft stub, the oppositely directed on both sides in coaxial openings 41 in the respective planetary gear 33 are frictionally inserted and thereby rotationally fixed; while in the drawing below a disc 39 with one through the planetary gear 33 coaxially rotatable all the way through extending pin 40 equipped, whose opposite from the planetary gear 33 emergent free front end with the second, the axially opposite annular disc 39 is equipped. So here are the slices 39 relative to the planetary gear 33 twist it when on the sun-disks 35 expire. This provides the advantage of improved efficiency due to slip compensation, if, for example due to manufacturing tolerances, the tooth flanks not accurate and therefore not slip over the pitch circle 37 roll.

Das Sonnenrad 31 schließlich kann mit als Wellenstümpfen zum Aufstecken solcher Bund-Scheiben 39 ausgelegten zentralen Zapfen ausgeformt sein; montagetechnisch einfacher ist es jedoch, hier die Scheiben 39 nicht ummittelbar am Sonnenrad 31, sondern auf seiner verjüngten (Eingangs-)Welle 14 etwa einfach kraftschlüssig drehfest zu montieren.The sun wheel 31 Finally, with as a stub shaft for attaching such covenant slices 39 designed central pin to be formed; However, it is easier to mount, here the discs 39 not directly on the sun wheel 31 but on its rejuvenated (input) wave 14 about easy to install non-positively rotatably.

In der Zeichnung ist nicht berücksichtigt, daß es dementsprechend zur axialen Entformung des Spritzgußriemens erforderlich werden kann, für den radialen Andruck der Scheiben 39 die unverzahnten Bereiche des Flexriemens 28 durch Einlage flexibler Bänder erst nachträglich aufzudicken, wenn bei der Innenverzahnung 26 der Wälzkreis 38 zu weit außerhalb des Zahnfußkreises liegt.The drawing does not take account of the fact that it may accordingly be necessary for the axial demoulding of the injection-molding belt for the radial pressure of the disks 39 the untoothed areas of the flexible belt 28 by adding flexible bands only later aufdicken, if in the internal toothing 26 the pitch circle 38 too far outside the Zahnfußkreises lies.

Durch die trotz spritzgegossener Miniaturteile kinematisch präzise radiale Abstützung der stirnverzahnten Planetenräder 33 mittels ihrer seitlich radial bis zu den Wälzkreisen 37, 38 sich erstreckenden Bünde 36 auf den entsprechend bemessenen Sonnen-Bünden 35 und seitlich im Flexriemen 28 ist so eine fast ideale, also verlustarme und deshalb ruhige Rollbewegung bei großem übertragbarem Drehmoment erzielt. Auch wenn diese geometrischen Verhältnisse infolge extremer Miniaturisierung nicht ganz exakt eingehalten werden können, resultiert daraus doch immer noch ein verlustärmerer und somit auch geräuschärmerer Betrieb der Planetenvorstufe als im Falle der herkömmlichen doppelten Belastung der Planetenräder 33 einmal zum radialen Aufweiten des Flexriemens 28 und gleichzeitig zum tangentialen Antrieb des Abtriebsringes 27 gegenüber dem Stützring 18. Wegen dieser Funktionstrennung bei optimiertem Verzahnungseingriff ist es nun sogar möglich, zur Steigerung der Belastbarkeit radiale Kräfte zwischen Kopf und Fuß eines Verzahnungseingriffes aufzunehmen, denn für die Funktion des Wellgenerators 30 wird diese Lastsituation nicht mehr benötigt.By despite injection molded miniature parts kinematically precise radial support of the spur gears planetary gears 33 by means of their side radially up to the rolling circles 37 . 38 extending frets 36 on the appropriately sized sun-frets 35 and laterally in the flex strap 28 is thus achieved an almost ideal, so low-loss and therefore quiet rolling motion with large transmittable torque. Even though these geometrical conditions can not be maintained exactly due to extreme miniaturization, this still results in a loss of power and consequently quieter operation of the planetary precursor than in the case of the conventional double loading of the planetary gears 33 once for the radial expansion of the flexible belt 28 and at the same time to the tangential drive of the output ring 27 opposite the support ring 18 , Because of this separation of functions with optimized tooth engagement, it is now even possible to increase the load capacity radial forces between the head and foot of a gear engagement to take, because of the function of the wave generator 30 this load situation is no longer needed.

Bei einem stark untersetzenden Wellgetriebe 10 mit einer dagegen schwach untersetzenden Planeten-Eingangsstufe 31–33, die auch als Wellgenerator 30 dient, werden also im Interesse einer erhöhten Drehmomentenübertragung mit verbessertem Wirkungsgrad bei ruhigem Lauf trotz kleinbauender Spritzgußfertigung erfindungsgemäß die Funktionen der lokal umlaufend radialen Aufweitung des Flexriemens 28 und dessen tangentialer Kraftübertragung zwischen den Außen-Ringen 18, 27 dahingehend getrennt, daß die nun nur noch tangential belasteten formschlüssigen Verzahnungseingriffe der Planetenräder 33 sowohl zum Flexriemen 28 wie auch zum Sonnenrad 31 auf Bünden 35, 36 radial unbelastet, nämlich radial abgestützt etwa längs der jeweiligen Wälzkreise 37, 38 erfolgen, während die Bünde 36 der Planetenräder 33 zugleich die unverzahnten Seitenbereiche des Flexriemens 28 gegen die Ringe 18, 27 in ihren Übergangsbereichen zur Platte 12 bzw. zum Boden 17 lokal umlaufend radial aufweiten.For a strongly reducing harmonic drive 10 with a weakly reducing planetary input stage 31 - 33 , also called wave generator 30 serves in the interests of increased torque transmission with improved efficiency in a smooth running despite kleinbauender injection molding according to the invention, the functions of the locally circumferential radial expansion of the flexible belt 28 and its tangential force transmission between the outer rings 18 . 27 separated so that the now only tangentially loaded positive interlocking interventions of the planetary gears 33 both to the flex belt 28 as well as the sun wheel 31 on frets 35 . 36 radially unloaded, namely radially supported approximately along the respective pitch circles 37 . 38 done while the frets 36 the planet wheels 33 at the same time the non-toothed side areas of the flexible belt 28 against the rings 18 . 27 in their transition areas to the plate 12 or to the ground 17 locally widening radially.

Claims

Wave gear ( 10 ) with internally toothed housing-fixed support ring ( 18 ) and rotatably mounted internally toothed output ring ( 27 ) and with a planetary input stage ( 31 - 33 ) with at least one on a drive-side sun gear ( 31 ) revolving planetary gear ( 33 ) and with at least one planetary disc rotating around it ( 39 ; Federation 36 ), which can be used as a wave generator ( 30 ) along a non-toothed inner circumferential surface of a circumferentially radially deformable flexible belt ( 28 ) rolls, the externally toothed with two rings ( 18 . 27 ) is engaged, wherein the planetary gear ( 33 ), axially against gearing to the sun gear ( 31 ) and to the flex belt ( 28 ), on the untoothed fret ( 36 ) of the planetary gear ( 33 ) between an untoothed fret ( 35 ) on the sun wheel ( 31 ) and the untoothed inner circumferential surface of the flexible belt ( 28 ) radially supported in the teeth ( 32 . 26 ) of the sun wheel ( 31 ) and the flexible belt ( 28 ) circumscribes.

Wave gear according to the preceding claim, characterized in that on both sides of each planetary gear ( 33 ) and the sun wheel ( 31 ) each such a federation ( 36 . 35 ) is provided.

Wave gear according to one of the preceding claims, characterized in that the circumferential radial support over the respective collar ( 35 . 36 ) in relation to the gearing ( 32 . 34 ) of the sun wheel ( 31 ) with the planetary gears ( 33 ) for a rolling of the toothing interventions on respective common rolling circles ( 37 ) is designed.

Wave gear according to one of the preceding claims, characterized in that the circumferential radial support over the respective collar ( 36 ) in relation to the gearing ( 34 ) of planetary gears ( 33 ) with the flex belt ( 28 ) for a rolling of the toothing interventions on respective common rolling circles ( 38 ) is designed.

Wave gear according to one of the preceding claims, characterized in that on the one hand the planetary gear ( 33 ) and on the other hand / or the sun wheel ( 31 ) with their frets ( 36 . 35 ) are made in several parts.

Wave gear according to one of the preceding claims, characterized in that planetary gear frets ( 36 ) as slices ( 39 ) are formed by means of central pins ( 40 ) coaxial in the planet wheels ( 33 ) are held.

Wave gear according to one of the preceding claims, characterized in that a collar ( 36 ) as an annular disc ( 39 ) with respect to its planetary gear ( 33 ) is rotatably supported on this.

Wave gear according to one of the preceding claims, characterized in that a radially deformable flex belt ( 28 ) with external toothing ( 29 ) in axially adjacent rings ( 18 . 27 ) with internal teeth ( 19 ) which is axially wider than either of the two rings ( 18 . 27 ) and in the circumferential center region of its inner lateral surface a radial taper in the form of an internal toothing ( 26 ) whose axial width approximately that of the planetary gears ( 33 ) corresponds.

Corrugated transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the side regions of the flexible belt ( 28 ) on both sides of the central internal toothing ( 26 ) by means of inserted bands up to the diameter of the pitch circle ( 38 ) are thickened.