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Die
Erfindung betrifft ein Kurvenscheibegetriebe gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Die
DE 692 20 362 T2 offenbart
ein gattungsgemäßes Kurvenscheibengetriebe mit
zwei sinusförmigen Kurvenscheiben, wobei die Wellenformen
der beiden Kurvenscheiben unterschiedliche Wellenlängen
aufweisen und eine Kurvenscheibe als Antrieb wirkt und die andere
Kurvenscheibe entweder festgehalten ist oder als Abtrieb wirkt.
Die beiden Kurvenscheiben sind gegen einander vorgespannt und zwischen
den beiden Kurvenscheiben sind Wälzkörper vorhanden,
welche eine relative zur Drehachse radiale Bewegung ausführen,
wenn die Antriebsscheibe sich dreht. Die Wälzkörper
werden von einer festgehaltenen oder einer als Abtrieb wirkenden
Führungsscheibe auf ihrem Platz gehalten. Die Führungsscheibe
weist Führungen auf, in welchen die Wälzkörper
die radialen Bewegungen ausführen.
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Um
die Bewegungsfreiheit der Wälzkörper zu realisieren,
sind unterschiedliche Formen von Führungen der Wälzkörper
ausgestaltet in welchen die Wälzkörper hin und
zurück laufen. Wegen der Führungen ist immer ein
Spiel zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb des Kurvenscheibengetriebes
vorhanden, was zu einer längeren Reaktionszeit des Kurvenscheibengetriebes
führt. Um das Spiel zu reduzieren, müssen die
Wälzkörper auf eine andere Weise auf ihrem Platz
gehalten werden, ohne dass die Wälzkörper ihre
Beweglichkeit, der Wellenform der Kurvenscheiben zu folgen, verlieren.
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Die
Aufgabe der Erfindung liegt darin, die Funktion eines Kurvenscheibengetriebes
zu verbessern.
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Die
Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des
Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung aus den Unteransprüchen entnehmbar sind.
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Das
erfindungsgemäße Kurvenscheibengetriebe zeigt
mindestens zwei Kurvenscheiben auf, welche um eine Drehachse angeordnet
sind. Auf jeder Kurvenscheibe ist eine Oberfläche mit einer
Wellenform vorgesehen, wobei die Wellenformen der zwei Oberflächen
unterschiedliche Wellenlängen aufweisen und beispielsweise
sinusförmig ausgebildet sind. Zwischen den beiden Kurvenscheiben
sind Wälzkörper angeordnet, welche in Kontakt
mit mindestens einer Kurvenscheibe stehen. Erfindungsgemäß werden
die Kurvenscheiben beim Drehen um die Drehachse eine Bewegung der
Wälzkörper bewirken, wobei die Bewegung mindestens
eine Richtungs-Komponente parallel zur Drehachse beinhaltet. Weiterhin
sind die Wälzkörper direkt oder indirekt auf einem
beweglichen Mittel vorgesehen, welches der kombinierten axialen
und radialen Bewegung der Wälzkörper folgt und
in einer Umfangsrichtung der Drehachse steif ausgebildet ist. Das
bewegliche Mittel kann auf unterschiedliche Weise gestaltet werden und
aus einer oder mehreren Komponenten zusammengesetzt sein. Auf dem
Umfang des beweglichen Mittels sind die Wälzkörper
angeordnet, so dass diese zwischen den Kurvenscheiben eingepasst
sind. Die beiden Kurvenscheiben sind axial vorgespannt, so dass
kein axiales Spiel in der Anordnung vorkommt. Durch die Kraftumlenkung
in Umfangsrichtung wirkt die Vorspannung auch reduzierend auf das Umfangsspiel.
Die Vorspannung wird mit einer üblichen Vorspannungsanordnung,
beispielsweise eine Federanordnung, realisiert.
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Eine
bevorzugte Lösung des beweglichen Mittels besteht aus einer
zirkulären Scheibe, welche die axialen und radialen Bewegungen
der Wälzkörper aufnimmt und zentriert auf der
Drehachse angeordnet ist. Die Scheibe ist aus einem flexiblen Material
hergestellt. Das Material der Scheibe kann sowohl metallisch als
auch ein Kunststoff sein. Durch die Flexibilität der Scheibe
wer den die Wälzkörper ihre von den Kurvenscheiben
bewirkten, kombinierten axialen und radialen Bewegungen durchführen können,
ohne dass ein Spiel zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb der Bewegungen
entsteht.
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Des
Weiteren zeigt eine vorteilhafte Ausführung der Scheibe
radial ausgerichtete Stege auf, wobei die Wälzkörper
auf den Stegen angeordnet sind. Die Stege sind in der Umfangsrichtung
steif aber folgen den kombinierten axialen und radialen Bewegungen
der Wälzkörper. Die Stege bewirken, dass die Bewegungen
der einzelnen Wälzkörper nicht die benachbarten
Wälzkörper beeinflussen. Eine alternative Ausführung
der Scheibe, mehreren gleich langen Blechstreifen, welche in ihrer
Mitte miteinander stoff- oder formschlüssig verbunden sind,
so dass die Blechstreifen eine kreisförmige Sternformation
bilden, welche die gleichen Eigenschaften wie die einteilige Scheibe
mit den Stegen aufweisen.
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Als
integrierte Teile des beweglichen Mittels oder als separat angeordnete
Teile des beweglichen Mittels sind Stifte vorgesehen, auf welchen
die Wälzkörper angeordnet sind. Die Stifte sind
in alle Richtungen steif.
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In
einer bevorzugten Ausführung sind zwei bewegliche Mittel
axial nebeneinander angeordnet, wobei die Stifte separat angeordnet
sind und zwischen den beiden beweglichen Mitteln angeordnet sind.
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Die
zwei wellenförmigen Oberflächen der Kurvenscheiben
weisen während des Betriebs unterschiedliche Geschwindigkeiten
gegenüber den Wälzkörpern auf, wobei
ein Gleiten zwischen den Wälzkörpern und den Oberflächen
entsteht, was zu Reibungen und Verlusten führt. Um die
Reibung und das Gleiten zwischen den Wälzkörpern
und den wellenförmigen Oberflächen zu verringern,
werden erfindungsgemäß die Stifte Y-förmig
ausgebildet. Je ein Wälzkörper ist auf je einem
Zweig der Y-förmigen Stifte angeordnet, wobei die Wälzkörper
keinen Kontakt miteinander aufweisen. Die Stifte sind so auf dem
be weglichen Mittel angeordnet, dass jeder Wälzkörper
nur mit einer wellenförmigen Oberfläche einer
Kurvenscheibe in Kontakt steht. Mit der gerade beschriebenen Anordnung
der Wälzkörper auf den Y-förmigen Stiften
wird ein Gleiten zwischen den Wälzkörpern und
den sinusförmigen Oberflächen vermieden.
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Ferner
ist das bewegliche Mittel auf einer Welle kraft-, form- oder stoffschlüssig
befestigt. Beispielsweise ist das bewegliche Mittel durch einen Vielkeilverband,
einen Pressverband oder einen Schweissverband mit der Welle verbunden.
Die Welle ist entweder drehfest angeordnet oder wirkt als Antriebswelle
und ist drehbar gelagert.
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In
einer vorteilhaften Variante des Kurvenscheibengetriebes erstrecken
sich die wellenförmigen Oberflächen der Kurvenscheiben
im Wesentlich in Ebenen senkrecht zur Drehachse.
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In
einer bevorzugten Ausführung der Wälzkörper
sind diese als Wälzlager und insbesondere als Kugellager
oder Rollenlager ausgebildet, welche in der Regel spielfrei sind.
Pendelkugellager, Tonnenlager und Pendelrollenlager sind insbesondere
vorteilhaft, da diese Lagertypen winkeleinstellbar sind und die
kombinierte axiale und radiale Bewegung aufnehmen, ohne dass es
zu einem hohen Reibungswiderstand kommt.
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Die
wellenförmigen insbesondere sinusförmigen Oberflächen
erstrecken sich im wesentlichen schräg zur Drehachse und
die Oberflächen weisen im Schnitt eine vorteilhafte ballige
Form auf, welche dazu dient, den Reibungswiderstand zwischen den Wälzkörpern
und den sinusförmigen Oberflächen der Kurvenscheiben
zu minimieren, wenn die Wälzkörper ihre durch
die Drehung der antreibende Kurvenscheibe axiale- und radiale Bewegung
ausführen. Die Kontaktflächen der Wälzkörper
zeigen eine zur Oberfläche der Kurvenscheibe korrespondierende
Kugelform auf, um in die ballige Rundung der sinusförmigen
Oberflächen hineinzupassen. Die ballige Form ist vorteilhaft
insbesondere in Fällen, wenn die wellenförmigen
Oberflächen sich nicht radial zur Drehachse erstrecken,
denn in diesen Fällen wird die radiale Komponente der kombinierten
axialen- und radialen Bewegung größer.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen prinzipmäßig beschriebenen
Ausführungsbeispielen.
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Es
zeigen:
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1 die
wesentlichen Elementen eines axialen Kurvenscheibengetriebes in
Explosionsdarstellung,
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2 ein
bewegliches Mittel für ein Kurvenscheibengetriebe mit kegelförmigen
Oberflächen,
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3 eine
prinzipielle Darstellung eines Schnittes durch ein Kurvenscheibengetriebe
mit kegelförmigen Oberflächen, nach 2,
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4 einen
Y-förmigen Stift mit zwei nebeneinander angeordneten Wälzkörpern
und
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5 einen
Y-förmigen Stift mit zwei überlappend angeordneten
Wälzkörpern.
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1 zeigt
die wichtigsten Elemente in einem Kurvenscheibengetriebe mit zwei
Kurvenscheiben 1, 2 mit sinusförmigen
Oberflächen 3, 4, wobei die Kurvenscheibe 2 mit
der langwelligen Oberfläche die Antriebsscheibe ist. Die
beiden Kurvenscheiben 1, 2 sind zentriert auf
der Drehachse 14 vorgesehen. Zwischen den beiden Kurvenscheiben 1, 2 sind
zwei auf der Drehachse 14 zentrierte Scheiben 5, 6 angeordnet,
welche in radialer Richtung Stege 7, 8 und mittig
angeordnete profilierte Ausnehmungen 9, 10 für
eine Vielkeilwelle aufweisen. Die Scheiben 5, 6 werden
auf einer nicht gezeigten auf der Drehachse 14 zentrierten
Vielkeilwelle mittels Keilen 9 so befestigt, dass die Stege 7, 8 der
beiden Scheiben 5, 6 die Stifte 11 zwischen
sich festklemmen (wobei nur ein Stift 11 gezeigt ist und
die restlichen Stifte in gleicher Weise am Umfang der Scheiben 5, 6 angeordnet sind),
und auf den Stiften 11 sind die Wälzlager 12 angeordnet
(wobei nur ein Wälzlager 12 gezeigt ist und die
restlichen Wälzlager 12 in gleicher Weise am Umfang
der Scheiben 5, 6 angeordnet sind). Die Wälzlager 12 sind
durch eine nicht gezeigte Vorrichtung zwischen den beiden Kurvenscheiben 1, 2,
vorgespannt und liegen auf beiden Kurvenscheiben 3, 4 an.
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Wenn
die antreibende Kurvenscheibe 2 sich um die Drehachse 14 dreht,
wird das Wälzlager 12 eine kombinierte axiale
und radiale Bewegung ausführen, wobei die äußeren
Enden der Stege 7, 8 der beweglichen Mittel 5, 6 der
Bewegung der Wälzlager 12 folgen und sich biegen.
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2 zeigt
eine Variante der Scheibe 5, 6, welche verwendet
wird, wenn das Kurvenscheibengetriebe kegelig ausgebildete Kurvenscheiben
aufweist. Die Scheiben sind mittig auf der Drehachse 14 angeordnet,
wobei die Richtung der Stege 7, 8 aus einer radialen
und einer axialen Richtungskomponente besteht.
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3 zeigt
einen Schnitt durch ein prinzipiell dargestelltes Kurvenscheibengetriebe
mit einer Scheibe 5, 6, bei welcher die Stege 7, 8 mit
einer axialen und einer radialen Richtungskomponente ausgerichtet
sind, wobei die Scheibe 5, 6 auf einer Welle 13 drehfest
angeordnet ist. Auf den Stegen 7, 8 der Scheiben 5, 6 sind
die Wälzkörper 12, 15 zwischen den
sinusförmigen Oberflächen 3, 4 der
Kurvenscheiben 1, 2 angeordnet. Die Kurvenscheiben 1, 2 sind
durch eine nicht gezeigte Vorspannungsanordnung gegeneinander gepresst.
Wenn die als Antrieb wirkende Kurvenscheibe 2 sich dreht,
werden die Wälzkörper 12, 15 eine
kombinierte axiale und radiale Bewegung ausführen. Der
obere Wälzkörper 12 ist in einer Position
gezeigt, welche als Ausgangslage für die Wälzkörper 12, 15 betrachtet
wird, wobei die Stege 7, 8 der Scheibe 5, 6 keine
Auslenkung aufzeigen. Der untere Wälzkörper 15 ist
in einer Position gezeigt, in welcher dieser relativ zur Ausgangslage axial
um dAx und radial um dRx ausgelenkt ist. Der Unterschied bezüglich
der axialen und radialen Position der oberen und unteren Wälzkörper
wird durch die Auslenkung von der antreibenden Kurvenscheibe 2 ausgelöst.
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4 zeigt
einen Y-förmigen Stift 11 mit zwei Wälzkörpern 12,
welche auf gleicher Höhe angeordnet sind. Der Stift 11 kann
auf dem nicht gezeigten beweglichen Mittel so angeordnet sein, dass
die beiden Wälzkörper 12 auf einer Linie
parallel zur Drehachse des Kurvenscheibengetriebes angeordnet sind,
aber auch gegenüber der Drehachse schräg gestellt
sind, um weniger axialen Bauraum in Anspruch zu nehmen. Die zwei
Wälzkörper 12 weisen keinen Kontakt zueinander
auf und im montierten Zustand des Kurvenscheibengetriebes liegen
die Wälzkörper 12 an je einer Kurvenscheibe
an.
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5 zeigt
einen Y-förmigen Stift 11 mit zwei Wälzkörpern 12,
welche auf unterschiedlicher Höhe angeordnet sind, um weniger
axialen Bauraum in Anspruch zu nehmen. Der Stift 11 kann
auf dem nicht gezeigten, beweglichen Mittel so angeordnet sein, dass
die beiden Wälzkörper 12 auf einer Linie
parallel zur Drehachse des Kurvenscheibengetriebes angeordnet sind.
Diese können auch gegenüber der Drehachse schräg
gestellt sein, um noch weniger axialen Bauraum in Anspruch zu nehmen.
Die zwei Wälzkörper 12 weisen keinen
Kontakt zueinander auf und im montierten Zustand des Kurvenscheibengetriebes liegen
die Wälzkörper an je einer Kurvenscheibe an.
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- 1
- erste
Kurvenscheibe
- 2
- zweite
Kurvenscheibe
- 3
- Wellenform,
sinusförmig
- 4
- Wellenform,
sinusförmig
- 5
- bewegliches
Mittel
- 6
- bewegliches
Mittel
- 7
- Steg
- 8
- Steg
- 9
- profilierte
Ausnehmung
- 10
- profilierte
Ausnehmung
- 11
- Stift
- 12
- Wälzkörper/Wälzlager
- 13
- Welle
- 14
- Drehachse
- 15
- Wälzkörper
- R1
- radialer
Abstand zwischen Drehachse und Wälzkörpermitte
- dRx
- radialer
Abstandsunterschied zwischen oberem Wälzkörper 12 und
unterem Wälzkörper 15
- dAx
- axialer
Abstandsunterschied zwischen oberem Wälzköper 12 und
unterem Wälzkörper 15
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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