DE102005016803A1

DE102005016803A1 - Harmonic Drive Getriebe

Info

Publication number: DE102005016803A1
Application number: DE200510016803
Authority: DE
Inventors: Oliver Köhler; Dieter Röhr; Anke Leicht
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2005-04-05
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2006-10-12

Abstract

Bei einem Harmonic Drive Getriebe mit einem feststehenden, innenverzahnten Circular Spline 1, einem radial beweglichen Flexspline 2 mit einer Innenfläche 20 und einer Außenverzahnung 21 und einem Wave Generator 3, der mit einer Antriebseinrichtung verbunden ist und Teile der Außenverzahnung 21 des Flexspline 2 mit der Innenverzahnung 11 des Circular Spline 1 umlaufenden in Eingriff bringt, sind zwischen dem radial beweglichen Flexspline 2 und einem zylindrischen Abtriebselement 4 radial bewegliche Verbindungselemente 5 angeordnet, so dass das Harmonic Drive Getriebe mit wenigen Bauteilen flachen gebaut werden kann. Der Flexspline 2 und das Abtriebselement 4 können entweder in axial zueinander versetzten Ebenen oder miteinander verschachtelt in einer Ebene angeordnet werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Harmonic Drive Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Als Harmonic Drive werden hoch untersetzende Getriebe bezeichnet, die aus einem Wave Generator mit einer elliptischen Außenkontur, einem als Flexspline bezeichneten zylindrischen, radial verformbaren Ring mit einer Außenverzahnung und einer Innenfläche, an der die Außenkontur des Wave Generators anliegt, und einem Circular Spline besteht, der als zylindrischer Ring mit einer Innenverzahnung ausgebildet ist, in die die Außenverzahnung des Flexspline abschnittsweise eingreift. Der Wave Generator kann beispielsweise aus einer elliptischen Stahlscheibe mit zentrischer Nabe und aufgezogenen, elliptisch verformbaren Kugellager oder aus diametral so zueinander angeordneten Umlaufrollen bestehen, dass eine elliptische Außenkontur erzielt wird.

Der mit einer Antriebseinrichtung verbundene Wave Generator verformt mit seiner an der Innenfläche des Flexspline anliegenden elliptischen Außenkontur bei der Rotation den Flexspline derart, dass sich dessen Außenverzahnung in einander gegenüberliegenden Bereichen der großen Ellipsenachse mit der Innenverzahnung des Circular Spline in Ein griff befindet. Mit der Rotation des Wave Generators verlagert sich die große Ellipsenachse und damit der Zahneingriffsbereich der Außenverzahnung des Flexspline mit der Innenverzahnung des Circular Spline. Da die Außenverzahnung des Flexspline zwei Zähne weniger als die Innenverzahnung des Circular Spline aufweist, wird ein permanentes, fortlaufendes Versetzen der ineinandergreifenden Verzahnungsabschnitte bewirkt, so dass eine ganze Umdrehung des Wave Generators eine Weiterbewegung des Flexspline nur um die vorgesehene Differenz der Zähnezahl der Außenverzahnung des Flexspline zur Innenverzahnung des Circular Spline bewirkt.

Wird bei einem derartigen Harmonic Drive Getriebe der Circular Spline als feststehendes Getriebeteil ausgebildet, an dem der Flexspline abrollt und zur Untersetzung der Drehzahl des Wave Generators mit einem Abtriebselement verbunden ist, so ist eine gewisse axiale Länge des Flexspline erforderlich, um einen radialen Ausgleich zwischen dem durch den Wave Generator radial verformten, außenverzahnten Teil des Flexspline und dem mit einem Abtrieb, beispielsweise in Form einer Abtriebswelle oder eines Abtriebritzels verbundenen zylindrischen, starren Abtriebsteil des Flexspline herzustellen. Daraus resultiert eine Glockenform des Flexspline, die insbesondere die Bautiefe des Harmonic Drive Getriebes bestimmt.

Diese erhebliche Bautiefe ist aber für viele Anwendungsfälle nicht akzeptabel. Beispielsweise steht für eine Motor-Getriebe-Antriebseinheit eines Fensterhebers in einer Kraftfahrzeugtür nur eine geringe Einbautiefe zwischen der Türaußenhaut und dem Türinnenblech der Kraftfahrzeugtür zur Verfügung, innerhalb der zudem noch weitere Bauteile anzuordnen sind.

Aufgabe der vorgegebenen Erfindung ist es, ein Harmonic Drive Getriebe der eingangs genannten Art anzugeben, das sich durch eine geringe axiale Tiefe auszeichnet und aus wenigen Bauteilen besteht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung stellt ein aus wenigen Bauteilen bestehendes Harmonic Drive Getriebe mit einem flachen Aufbau, d.h. mit geringer axialer Tiefe, zur Verfügung, das sich dementsprechend durch seine Kompaktheit und seinen geringen Bauraumbedarf auszeichnet.

Da die Verbindung zwischen dem in radialer Richtung formveränderlichen Flexspline und dem formbeständigen zylindrischen oder scheibenförmigen Abtriebselement über radial bewegliche Verbindungselemente und nicht wie beim Stand der Technik über einen axial hinreichend langen Ausgleichsbereich erfolgt, können der Flexspline und das Abtriebselement in axial zueinander versetzten, aber unmittelbar aneinandergrenzenden Ebenen oder in besonders platzsparender Weise in einer Ebene ineinander verschachtelt angeordnet werden, so dass die Bautiefe des Harmonic Drive Getriebes im Wesentlichen durch die Länge des Abtriebselements und die Breite des Flexspline bestimmt wird, der mit seiner Außenverzahnung an der Innenverzahnung des Circular Spline abrollt, während der angetriebene, innerhalb eines Teils der durch die Innenfläche des Flexspline gebildeten hohlzylindrischen Fläche angeordnete Wave Generator auf Grund seiner elliptischen Außenkontur Abschnitte der Außenverzahnung des Flexspline mit der Innenverzahnung des Circular Spline umlaufend in Eingriff bringt.

Die radial beweglichen Verbindungselemente zwischen der Innenfläche des Flexspline und dem Abtriebselement können abhängig von der Bauform des Harmonic Drive Getriebes und insbesondere abhängig von der Art des Abtriebselements unterschiedlich ausgestaltet sein.

In einer ersten Ausführungsform bestehen die Verbindungselemente aus biegeelastischen Stegen, die die Innenfläche des Flexspline mit dem konzentrisch zum Flexspline angeordneten Abtriebselement verbinden, wobei die biegeelastische Stege vorzugsweise winklig von strahlenförmig von einem Zylinderring des Abtriebselements ausgehenden Mitnehmerfingern abstehen und mit der Innenfläche des Flexspline verbunden sind.

In dieser Ausführungsform gleichen die biegeelastischen Stege die wechselnde Kontur des radial flexiblen Flexspline gegenüber dem steif, beispielsweise als Scheibe oder Zylinder, ausgebildeten Abtriebselement durch ihre Biegeelastizität aus und ermöglichen eine ineinander verschachtelte Konstruktion, bei der das Abtriebselement konzentrisch zum Rotationsmittelpunkt des Flexspline angeordnet ist.

In weiteren Ausführungsbeispielen können die radial beweglichen Verbindungselemente aus mit dem Flexspline verbundenen Anschlagelementen und mit dem Abtriebselement verbundenen Mitnehmern bestehen, die radial gegeneinander verschieblich in Eingriff miteinander stehen oder radial gegeneinander verstellbar miteinander verbunden sind, wobei vorzugsweise die Anschlagselemente und Mitnehmer gleichmäßig über die Innenfläche des Flexspline und den Umfang des Abtriebselements verteilt angeordnet sind.

Bei dieser, mehrere Ausführungsformen zulassenden Variante der erfindungsgemäßen Lösung setzen sich die Verbindungselemente aus mit der Innenfläche des Flexspline verbundenen Anschlagelementen und formbeständige mit dem Abtriebselement verbundenen oder als Teil des Abtriebselements ausgebildeten Mitnehmen zusammen, deren Verbindung zum Ausgleich der einerseits formveränderlichen Kontur des Flexspline und der andererseits starren Kontur des Abtriebselements in radialer Richtung gegeneinander veränderbar ist.

In einer ersten Ausführungsform dieser Variante der erfindungsgemäßen Lösung weisen die Anschlagelemente axial gerichtete Anschlagstifte auf, die in Ausnehmungen einer Mitnehmerscheibe eingreifen, wobei der Querschnitt der Ausnehmungen größer ist als der Querschnitt der Anschlagstifte, die Anschlagstifte und Ausnehmungen vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und die Mitnehmerscheibe axial versetzt zum Flexspline angeordnet ist.

In dieser Ausführungsform wird der Bewegungsausgleich zwischen dem formveränderlichen Flexspline und dem formkonstanten Abtriebselement durch die Beweglichkeit der Anschlagstifte innerhalb der Ausnehmungen der Mitnehmerscheibe der Verbindungselemente gewährleistet, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Anschlagstifte ist. Das Verhältnis der Durchmesser der Anschlagstifte zu dem der Ausnehmungen ist nach der Differenz der großen Ellipsenachse zur kleinen Ellipsenachse des Wave Generators zu bemessen.

In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Lösung sind die Mitnehmer als Mitnehmerfinger ausgebildet, die strahlenförmig von einer mit dem Abtriebselement verbundenen Mitnehmerscheibe abstehen, wobei die Anschlagelemente insbesondere in Ausschnitte zwischen den Mitnehmerfingern ragen.

In einer Ausführungsform dieser Variante sind die Anschlagelemente und Mitnehmerfinger als Gelenkglieder ausgebildet und über Pleuelstangen miteinander verbunden.

Bei dieser Gelenkverbindung zwischen dem formveränderlichen, radial flexiblen Flexspline und dem formbeständigen Abtriebselement gleichen die die Anschlagelemente mit den Mitnehmern verbindenden Pleuelstangen die unterschiedlichsten Achsenabstände bei der Rotation des Wave Generators und damit des mit seiner Außenverzahnung an der Innenverzahnung des Circular Spline abrollenden Flexspline aus.

In einer alternativen Ausführungsform sind die Anschlagselemente als radial zwischen jeweils zwei Mitnehmerfingern verschieblich angeordnete Anschlaglaschen ausgebildet, wobei die Mitnehmerfinder und Anschlaglaschen über Schiebegelenke miteinander verbunden sind und die Anschlagslaschen aus axial verlängerten Abschnitten der Innenfläche des Flexspline bestehen, deren in Umfangsrichtung weisende Enden umgebogen und gleitend an den Mitnehmerfingern anliegen.

In dieser Variante sind der Flexspline und das mit den strahlenförmigen Mitnehmerfingern verbundene Abtriebselement in axial zueinander versetzten Ebenen angeordnet, wobei durch die die Ebenen übergreifenden Anschlagslaschen jedoch eine geringe Bautiefe des Harmonic Drive Getriebes gewährleistet ist.

Die jeweils zwischen zwei strahlenförmigen Mitnehmerfingern angeordneten Anschlaglaschen weisen vorzugsweise elastische Verformungsbereiche auf, um bei ihrer radialen Verschiebung Spielfreiheit gegenüber den Mitnehmerfingern zu gewährleisten und den sich dabei verändernden Keilspalt zwischen den Mitnehmerfingern auszugleichen.

Alternativ können im radialen Bewegungsbereich der Anschlaglaschen parallel zueinander verlaufende Flächen an den strahlenförmig angeordneten Mitnehmerfingern vorgesehen werden, so dass ein Keilspaltausgleich sowie eine Veränderung der Breite der Anschlaglaschen bei ihrer radialen Bewegung nicht erforderlich ist.

Zur Erhöhung der Stabilität und Verbesserung ihrer mechanischen Belastbarkeit werden die radial äußeren Enden der strahlenförmig angeordneten Mitnehmerfinger des Abtriebselements mit einem Mitnehmerring verbunden.

Zum Schutz des Harmonic Drive Getriebes kann der Circular Spline mit einem stirnseitigen Deckel verbunden werden.

Die in den verschiedenen Ausführungsformen vorgesehenen Anschlagelemente werden zur Dämpfung des von der Antriebseinrichtung über den Wave Generator übertragenen Motordrehmoments elastisch ausgebildet.

Anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine Explosionsdarstellung eines Harmonic Drive Getriebes in erfindungsgemäß flacher Bauart mit radial beweglichen Verbindungselementen zwischen Flexspline und Abtriebselement;
2 und 3 eine Draufsicht und perspektivische Ansicht eines über elastische Stege miteinander verbundenen Flexspline und Abtriebselements;
4 und 5 eine Draufsicht und perspektivische Ansicht der Verbindung von Flexspline und Abtriebselement über Anschlagstifte und Mitnehmer-Ausnehmungen;
6 und 7 eine Draufsicht und perspektivische Ansicht einer Verbindung von Flexspline und Abtriebselement über Gelenkglieder und Pleuelstangen;
8 bis 10 perspektivische Ansichten verschiedener Verbindungen zwischen Flexspline und Abtriebselement über zwischen Mitnehmerfinger greifende Anschlaglaschen.
1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Harmonic Drive Getriebes in extrem flacher Bauweise, das beispielsweise für die Antriebseinrichtung eines Fensterhebers in einer Kraftfahrzeugtür eingesetzt werden kann. Das Harmonic Drive Getriebe besteht aus einem Cicular Spline 1, der als feststehendes und als Teil eines Getriebegehäuses dienendes zylindrisches Hohlrad mit einer Innenverzahnung 11 ausgebildet ist, einem radial flexiblen Flexspline 2, der als zylindrische, verformbare Stahl- oder Kunststoffbüchse mit einer Innenfläche 20 und einer Außenverzahnung 21 ausgebildet ist, und einem Wave Generator 3, der eine zentrische Nabe 30, einander diametral gegenüberstehende und über einen Steg 33 miteinander verbundene Umlaufrollen 31, 32, sowie sichelförmige Elemente 34, 35 zur radialen Abstützung des Flexspline 2 aufweist.
Alternativ zu der in 1 dargestellten Ausgestaltung des Wave Generators 3 kann dieser in an sich bekannter Weise aus einer elliptischen Stahlscheibe mit zentrischer Nabe und aufgezogenem, elliptisch verformbarem Kugellager bestehen.
Der durch die Umlaufrollen 31, 32 und die sichelförmigen Elemente 34, 35 eine elliptische Außenkontur ausbildende Wave Generator 3 ist über die zentrische Nabe 30 mit einem Antriebsmotor verbunden und wird so in den Flexspline 2 eingesetzt, dass die Umlaufrollen 31, 32 an der Innenfläche 20 des Flexspline 2 anliegen, so dass der Wave Generator 3 als angetriebenes Teil des Harmonic Drive Getriebes über die Umlaufrollen 31, 32 den Flexspline 2 verformt, der sich in den gegenüberliegenden Bereichen der großen Ellipsenachse der elliptischen Kontur des Wave Generators 3 mit seiner Außenverzahnung 21 in Eingriff mit der Innenverzahnung 11 des feststehenden bzw. gehäusefesten Circular Spline 1 befindet. Mit dem Drehen des Wave Generators 3 verlagert sich die durch die Umlaufrollen 31, 32 gebildete große Ellipsenachse und damit der Zahneingriffsbereich zwischen der Außenverzahnung 21 des Flexspline 2 und der Innenverzahnung 11 des Circular Spline 1.
Da die Außenverzahnung 21 des Flexspline 2 zwei Zähne weniger als die Innenverzahnung 11 des Circular Spline 1 besitzt, vollzieht sich nach einer halben Umdrehung des Wave Generators 3 eine Relativbewegung zwischen dem Flexspline 2 und dem Circular Spline 1 um die Größe eines Zahnes und nach einer ganzen Umdrehung um die Größe zweier Zähne. Da der Circular Spline 1 als feststehendes bzw. gehäusefestes Hohlrad ausgebildet ist, dreht sich der Flexspline 2 als Abtriebselement entgegengesetzt zum angetriebenen Wave Generator 3.
Um den Flexspline 2 unmittelbar als Abtriebselement einzusetzen, bedarf es aber einer hinreichenden axialen Länge des Flexspline 2, um den durch den Wave Generator 3 verformten Teil des Flexspline 2 mit einem formfesten zylindrischen Teil zu verbinden, der beispielsweise ein Ritzel aufweist, das mit einem Zahnsegment eines Armfensterhebers kämmt, oder als Abtriebswelle ausgebildet ist, die mit der Wickelwelle eines Seilfensterhebers verbunden ist. Über den zwischen dem elliptisch verformbaren Teil des Flexspline 2 und dem festen zylinderförmigen Teil des Flexspline 2 vorgesehenen Bereich erfolgt in axialer Richtung ein Verformungsausgleich, wobei dieser axiale Bereich aber eine erhebliche Bautiefe des Harmonic Drive Getriebes bedingt, so dass es sich nicht oder nur in eingeschränktem Umfange für den Einbau beispielsweise in eine Kraftfahrzeugtür eignet.
Nach der vorliegenden Erfindung erfolgt der Ausgleich zwischen dem elliptisch verformbaren Teil des Flexspline 2 und dem Abtrieb jedoch in der Weise, dass ein zylinderförmi ges oder scheibenförmiges Abtriebselement 4 vorgesehen ist, das konzentrisch zum Flexspline 2 entweder in derselben Ebene und damit in den Flexspline 2 integriert oder in einer axial versetzten, aber unmittelbar an den Flexspline 2 angrenzenden Ebene angeordnet ist. Zum Ausgleich zwischen dem elliptisch verformbaren Flexspline 2 und dem formfesten, zylindrischen Abtriebselement 4 sind Verbindungselemente 5 vorgesehen, die verschiedenartig ausgebildet sein können. Eine Auswahl möglicher Ausführungsbeispiele ist in den nachstehend beschriebenen 2 bis 10 dargestellt, wobei die in 1 schematisch dargestellte Ausführungsform der Verbindung von Flexspline 2 und Abtriebselement 4 über Verbindungselemente 5 dem nachfolgend anhand der 2 und 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel entspricht.
Bei dem in den 2 und 3 in einer Draufsicht und in einer perspektivischen Ansicht dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt der Formausgleich zwischen dem elliptisch verformbaren Flexspline 2 und dem formfesten, zylindrischen Abtriebselement 4 über biegeelastische Stege 51, 52, die winklig von vier gleichmäßig am Umfang einer mit der Abtriebsnabe 40 des Abtriebselement 4 verbundenen Mitnehmerscheibe 50 angeordneten Mitnehmerfingern 53 abstehen und mit der Innenfläche 20 des mit einer Außenverzahnung 21 versehenen Flexspline 2 verbunden sind. Die biegeelastischen Stege 51, 52 der Verbindungselemente 5 verformen sich beim Übergang der großen Ellipsenachse des Wave Generators 3 gemäß 1 zur kleinen Ellipsenachse, in der in 2 an zwei der biegeelastischen Finger gestrichelt angedeuteten Weise, wobei die größte Verformung dann erfolgt, wenn die Umlaufrollen 31, 32 des Wave Generators 3 um 90° versetzt zu den betreffenden biegeelastischen Stegen 51, 52 an der Innenfläche 20 des Flexspline 2 anliegen.
3 verdeutlicht in perspektivischer Ansicht die die biegeelastischen Stege 51, 52 aufnehmende Verbindungsfläche 23 der Innenfläche 20 des Flexspline 2 und der hierzu axial versetzten Abrollfläche 22, auf dem die Umlaufrollen 31, 32 des Wave Generators 3 ablaufen, dessen zentrische Nabe 30 innerhalb der Abtriebsnabe 40 angeordnet ist.
Weiterhin zeigt 3 die von der Mitnehmerscheibe 50 abstehenden und 90° in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordneten Mitnehmerfinger 53, von denen die biegeelastischen Stege 51, 52 abstehen, wobei der Übergang zwischen den starren Mitnehmerfingern 53 und den biegeelastischen Stegen 51, 52 durch eine Trennlinie T angedeutet ist.
Das in den 4 und 5 in einer Draufsicht und in einer perspektivischen Ansicht dargestellte Ausführungsbeispiel weist als Verbindungselemente 6 zur Verbindung des radial verformbaren Flexspline 2 mit dem formfesten Abtriebselement 4 mit der Innenfläche 20 des Flexspline 2 verbundene axial gerichtete Anschlagstifte 61 auf, die in kreisförmige Ausnehmungen bzw. Bohrungen 62 in einer mit der Abtriebsnabe 40 des Abtriebselements 4 verbundenen Mitnehmerscheibe 60 eingreifen. Die Anschlagstifte 61 sind kontinuierlich oder winkelförmig von der Innenfläche 20 des Flexspline 2 abgebogen und weisen einen geringeren Durchmesser als die kreisförmigen Ausnehmungen 62 in der Mitnehmerscheibe 60 auf. Das Verhältnis der Durchmesser der in die kreisförmigen Ausnehmungen 62 eingreifenden Anschlagstifte 61 zum Durchmesser der kreisförmigen Ausnehmungen 62 ist durch das Verhältnis zwischen der großen und kleinen Ellipsenachse des Wave Generators 3 gemäß 1 bestimmt.
In 5 ist durch einen an einen Anschlagstift 61 eingetragenen Doppelpfeil B der Bewegungsbereich der Anschlagstifte 61 innerhalb der kreisförmigen Ausnehmungen 62 der Mitnehmerscheibe 60 angedeutet.
Bei dem in den 6 und 7 in einer Draufsicht und in einer perspektivischen Ansicht dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Verbindungselemente 7 aus Gelenkgliedern 71, 74 bzw. 72, 75, die über Pleuelstangen 73 miteinander verbunden sind.
In dieser Ausführungsform ist die zylinderförmige Abtriebsnabe 40 mit einer Mitnehmerscheibe 70 verbunden, von der strahlenförmig und in gleichen Abständen Mitnehmerfinger 72 abstehen, an deren radiale Enden Gelenke 75 ausgebildet sind. Von der Innenfläche 20 des Flexspline 2 stehen in ebenfalls gleichen Abständen in Umfangsrichtung Anschlagelemente 71 ab, die ebenfalls mit Gelenken 74 versehen sind. Zwischen den Gelenken 75 der Mitnehmerfinger 72 und den Gelenken 74 der Anschlagelemente 71 sind Pleuelstangen 73 vorgesehen, die die Verformung des radial flexiblen Flexspline 2 beim Abrollen des elliptischen Wave Generators 3 gemäß 1 gegenüber der formfesten Zylinderform des Abtriebselements 4 ausgleichen.
Bei der in den 8 bis 10 perspektivisch dargestellten Ausführungsform bestehen die Verbindungselemente 8 zum Ausgleich der Verformung des Flexspline 2 aus strahlenförmig von der Abtriebsnabe 40 des Abtriebselements 4 abstehenden Mitnehmerfingern 82 und Anschlaglaschen 81, die zwischen jeweils zwei benachbarten Mitnehmerfingern 82 angeordnet und mit der Innenfläche 20 des Flexspline 2 verbunden bzw. einstückig aus der Innenfläche 20 des Flexspline 2 herausgeformt sind. Die Anschlaglaschen 81 weisen einen Verbindungsabschnitt 810 auf, der vorzugsweise elastisch ausgebildet ist, sowie zwei seitliche, von der Verbindungsfläche 810 abgewinkelte Anlageflächen 811, 812 auf, die an den einander gegenüberstehenden Seiten der Mitnehmerfinger 82 anliegen. Zwischen den Anlageflächen 811, 812 und den Seitenflächen der Mitnehmerfinger 82 sind Schiebegelenke 83 ausgebildet, da die Anschlaglaschen 81 beim Umlauf der großen Ellipsenachse des Wave Generators 3 gemäß 1 radial zwischen den einander gegenüberliegenden Seiten der Mitnehmerfinger 82 verschoben werden.
8 zeigt die axial zueinander versetzten Abschnitte der Innenfläche 20 des Flexspline 2 zur Verbindung mit dem Abtriebselement 4 über die in diesem Abschnitt ausgebildeten Anschlaglaschen 81 und Ausbildung einer Abrollfläche 22, auf der die Umlaufrollen 31, 32 des Wave Generators 1 gemäß 1 abrollen.
Die in 9 perspektivisch dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 8 dahingehend, dass die strahlenförmig von der Abtriebsnabe 40 abstehenden Mitnehmerfinger 82 über einen die radialen Enden der Mitnehmerfinger 82 verbindenden Ring 9 miteinander verbunden sind, der die mechanische Stabilität der aus den Mitnehmerfingern 82 gebildeten Mitnehmerscheibe 80 erhöht.
Weiterhin zeigt 9 den als feststehendes Hohlrad ausgebildeten Circular Spline 1 mit seiner Innenverzahnung 11, in die die Außenverzahnung 21 des Flexspline 2 abschnittsweise beim Umlauf der großen Ellipsenachse des Wave Generators 3 entsprechend der vorstehenden Beschreibung zur 1 eingreift.
10 zeigt in perspektivischer, teilweise geschnittener Ansicht eine Variante der Ausführungsform gemäß 8, bei der der als feststehendes Hohlrad mit einer Innenverzahnung 11 ausgebildete Circular Spline 1 mit einem Deckel 10 verbunden ist und das Harmonic Drive Getriebe zur Abtriebsseite abschließt.
Infolge der strahlenförmig von der Mitnehmerscheibe 80 abstehenden Mitnehmerfinger 82 werden keilförmige Zwischenräume zwischen jeweils zwei benachbarten Mitnehmerfingern 82 ausgebildet, so dass ein Formausgleich der Anschlaglaschen 81 bei ihrer radialen Verschiebung infolge der an der Innenfläche 20 des Flexspline 2 abrollenden Umlaufrollen 31, 32 erforderlich ist, der beispielsweise durch eine hinreichende Elastizität des die Anschlaglaschen 81 verbindenden Verbindungsabschnitts 810 bereitgestellt wird.
Alternativ kann einem starren oder nur geringfügig flexiblen Verbindungsabschnitt 810 ein Bereich zueinander paralleler Flächen der einander zugewandten Innenseiten der Mitnehmerfinger 82 vorgesehen werden, auf denen die Anschlaglaschen 81 beim Umlauf der Umlaufrollen 31, 32 des Wave Generators 3 gemäß 1 radial verschoben werden.
Der elastische Verbindungsabschnitt 810 dient ebenfalls dazu, die Keilform des Zwischenraums zwischen zwei benachbarten Mitnehmerfingern 82 in Bezug auf die umgebogenen Laschen 811, 812 auszugleichen, da sich mit veränderndem Abstand der Anschlaglaschen 81 zur Mitnehmerscheibe 80 auch der Winkel zwischen dem Verbindungsabschnitt 810 und den umgebogenen Laschen 811, 812 ändert.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend anhand der 1 bis 10 beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern schließt auch Ausführungsformen ein, die unter Anwendung des erfindungsgemäßen Gedankens, eine radial veränderliche Verbindung zwischen dem formveränderlichen Flexspline 2 und dem formbeständigen Abtriebselement 4 vorzusehen, wenn das Abtriebselement 4 in derselben Ebene wie der Flexspline 2 oder in einer hierzu versetzten, unmittelbar an den Flexspline 2 angrenzenden Ebene angeordnet ist. So ist beispielsweise auch eine Kolben-Zylinder-Verbindung zwischen dem formveränderlichem Flexspline 2 und dem formbeständigem Abtriebselement 4 möglich, bei der beispielsweise die als Anschlagelemente dienenden Kolben mit der Innenfläche 20 des Flexsplines 2 und die als Mitnehmer dienenden Zylinder mit einer zylindrischen Mitnehmerscheibe verbunden sind, wobei zur Vorspannung Kolbenfedern zwischen den Kolben und den Zylindern angeordnet sind.
Eine weitere Ausführungsform kann beispielsweise aus einer Federverbindung 20 des Flexspline 2 mit der Abtriebsnabe 40 des Abtriebselements 4 bestehen, bei der Federelemente in jeweils zwei radial gleitend ineinandergreifenden Zylindern angeordnet sind, die jeweils mit der Innenfläche 20 des Flexspline 2 bzw. mit der Abtriebsnabe 40 des Abtriebselements 4 verbunden sind.
Die Erfindung beschränkt sich ebenfalls nicht auf den in 1 als Ausführungsform dargestellten Wave Generator mit zwei diametral zueinander angeordneten Umlaufrollenn, sondern kann auch aus einem entsprechend ausgestalteten Planetengetriebe bestehen, bei dem der umlaufende Wave Generator 3 eine große und kleine Ellipsenachse ausbil det, so dass die Außenverzahnung 21 des Flexspline 2 abschnittsweise in die Innenverzahnung 11 des Circular Spline 1 eingreift.

1: Cicular Spline
2: Flexspline
3: Wave Generator
4: Abtriebselement
5 – 8: Verbindungselemente
9: Ring
10: Deckel
11: Innenverzahnung
20: Innenfläche
21: Außenverzahnung
22: Abrollfläche
23: Verbindungsfläche
30: zentrische Nabe
31, 32: Umlaufrollen
33: Steg
34, 35: sichelförmige Elemente
40: Abtriebsnabe
50, 60, 70, 80: Mitnehmerscheibe
51, 52: biegeelastische Stege
53: Mitnehmerfinger
61: Anschlagstifte
62: kreisförmige Ausnehmungen oder Bohrungen
71: Anschlagelement
72: Mitnehmerfinger
73: Pleuelstange
74, 75: Gelenk
81: Anschlaglasche
82: Mitnehmerfinger
83: Schiebegelenk
810: Verbindungsabschnitt
811, 812: Anlageflächen

Claims

Harmonic Drive Getriebe mit einem feststehenden, innenverzahnten Circular Spline, einem radial beweglichen Flexspline mit einer Innenfläche und einer Außenverzahnung und einem Wave Generator, der mit einer Antriebseinrichtung verbunden ist und Teile der Außenverzahnung des Flexspline mit der Innenverzahnung des Circular Spline umlaufenden in Eingriff bringt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem radial beweglichen Flexspline (2) und einem zylindrischen Abtriebselement (4) radial bewegliche Verbindungselemente (5 – 8) angeordnet sind, über die ein Antriebsmoment übertragen wird.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flexspline (2) und das Abtriebselement (4) in axial zueinander versetzten Ebenen angeordnet sind.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (4) in einer Ebene innerhalb des Flexspline (2) angeordnet ist.
Getriebe nach einem der voranstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (5) aus biegeelastischen Stegen (51, 52) zwischen der Innenfläche (20) des Flexspline (2) und dem konzentrisch zum Flexspline (2) angeordneten Abtriebselement (4) bestehen.
Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei biegeelastische Stege (51, 52) winklig von strahlenförmig von einer mit einer Abtriebsnabe (40) des Abtriebselement (4) verbundenen Mitnehmerscheibe (50) ausgehenden Mitnehmerfingern (53) abstehen und mit der Innenfläche (20) des Flexspline (2) verbunden sind.
Getriebe nach einen der voranstehenden Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die radial beweglichen Verbindungselemente (6 – 8) aus mit dem Flexspline (2) verbundenen Anschlagelementen (61, 71, 81) und mit dem Abtriebselement (4) verbundenen Mitnehmern (62, 72, 82) bestehen, die radial gegeneinander verschieblich in Eingriff miteinander stehen oder radial gegeneinander verstellbar miteinander verbunden sind.
Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (61, 71, 81) und Mitnehmer (62, 72, 82) gleichmäßig über die Innenfläche (20) des Flexspline (2) und den Umfang des Abtriebselements (4) bzw. einer mit dem Abtriebselement (4) verbundenen Mitnehmerscheibe (60, 70, 80) verteilt angeordnet sind.
Getriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (61) axial gerichtete Anschlagstifte (610) aufweisen, die in Ausnehmungen (62) einer Mitnehmerscheibe (60) eingreifen, wobei der Querschnitt der Ausnehmungen (62) größer ist als der Querschnitt der Anschlagstifte (610).
Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagstifte (610) und Ausnehmungen (62) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Getriebe nach 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerscheibe (60) axial versetzt zum Flexspline (2) angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmer als Mitnehmerfinger (72, 82) ausgebildet sind, die strahlenförmig von einer Mitnehmerscheibe (70, 80) abstehen.
Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (71, 81) in Ausschnitte zwischen den Mitnehmerfingern (72, 82) ragen.
Getriebe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente (71) und Mitnehmerfinger (72) als Gelenkglieder ausgebildet und über Pleuelstangen (73) miteinander verbunden sind.
Getriebe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagelemente als radial zwischen jeweils zwei Mitnehmerfingern (82) verschieblich angeordneten Anschlaglaschen (81) ausgebildet sind.
Getriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerfinger (82) und Anschlaglaschen (81) über Schiebegelenke (83) miteinander verbunden sind.
Getriebe nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlaglaschen (81) aus axial verlängerten Abschnitten der Innenfläche (20) des Flexspline (2) bestehen, deren in Umfangsrichtung weisende Enden (811, 812) umgebogen und gleitend an den Mitnehmerfingern (82) anliegen.
Getriebe nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlaglaschen (81) elastische Verformungsbereiche aufweisen.
Getriebe nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Verformungsbereich in dem die Enden (811, 812) der Anschlaglaschen (81) verbindenden Abschnitt (810) vorgesehen ist.
Getriebe nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass im radialen Bewegungsbereich der Anschlaglaschen parallel zueinander verlaufende Flächen an den strahlenförmig angeordneten Mitnehmerfingern ausgebildet sind.
Getriebe nach einem der voranstehenden Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die radial äußeren Enden der Mitnehmerfinger (82) mit einem Mitnehmerring (9) verbunden sind.
Getriebe nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Circular Spline (1) mit einem stirnseitigen Deckel (10) verbunden ist.