DE102008014222B3 - Arrangement for wear compensation in particular consisting of plastic so-called. "Harmonic Drive" gears - Google Patents

Arrangement for wear compensation in particular consisting of plastic so-called. "Harmonic Drive" gears Download PDF

Info

Publication number
DE102008014222B3
DE102008014222B3 DE200810014222 DE102008014222A DE102008014222B3 DE 102008014222 B3 DE102008014222 B3 DE 102008014222B3 DE 200810014222 DE200810014222 DE 200810014222 DE 102008014222 A DE102008014222 A DE 102008014222A DE 102008014222 B3 DE102008014222 B3 DE 102008014222B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
toothed ring
core
ring
intermediate toothed
toothing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE200810014222
Other languages
German (de)
Inventor
Frank Dr.-Ing. Pöhlau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HARMONIC DRIVE SE, DE
Original Assignee
Harmonic Drive Polymer GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harmonic Drive Polymer GmbH filed Critical Harmonic Drive Polymer GmbH
Priority to DE200810014222 priority Critical patent/DE102008014222B3/en
Priority to PCT/EP2009/001725 priority patent/WO2009115219A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102008014222B3 publication Critical patent/DE102008014222B3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H49/00Other gearings
    • F16H49/001Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H49/00Other gearings
    • F16H49/001Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
    • F16H2049/003Features of the flexsplines therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

Es wird ein Getriebe bestehend aus - koaxial zueinander angeordnet - einem im Querschnitt unrunden Kern (10), einem feststehenden, eine mit einer Innenverzahnung versehene zylindrische Innenfläche aufweisenden Außenzahnring (20) und einem zwischen Kern (10) und Außenzahnring (20) angeordneten, im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders aufweisenden, elastisch verformbaren Zwischenzahnring (30) mit einer zumindest im Bereich des einen axialen Endes seiner Außenfläche vorhandenen Außenverzahnung (31), die hinsichtlich ihrer Zahndimensionen der Innenverzahnung (21) des Außenzahnrings (20) entspricht, jedoch über den Umfang eine geringere Zahnzahl als die Innenverzahnung (21) des Außenzahnrings (20) aufweist, wobei mittels wenigstens eines im Bereich der Außenverzahnung (31) innen an dem Zwischenzahnring (30) angreifenden, am Kern (10) angeordneten Aufspannelementes (11), dessen maximale radiale Erstreckung größer ist als der innere Radius des Zwischenzahnrings (30), der Zwischenzahnring (30) derart verformt wird, dass die Außenverzahnung (31) des Zwischenzahnrings (30) nur in einem oder mehreren Umfangsbereichen mit der Innenverzahnung (21) des Außenzahnrings (20) kämmt, (sog. Harmonic-Drive-Getriebe) vorgeschlagen, bei dem zum Ausgleich von durch Verschleiß erzeugtem Spiel der Zwischenzahnring (30) so ausgebildet ist, dass seine Außenfläche an ihrem von der Außenverzahnung (31) entfernten anderen Ende unabhängig von der Einwirkung des wenigstens einen Aufspannelementes ...It is a gear consisting of - arranged coaxially to each other - a non-circular cross-section core (10), a fixed, provided with an internal toothing cylindrical inner surface having external toothed ring (20) and one between the core (10) and external toothed ring (20), in Substantially in the form of a hollow cylinder, elastically deformable intermediate toothed ring (30) with an existing at least in the region of one axial end of its outer surface outer toothing (31) with respect to their tooth dimensions of the internal toothing (21) of the outer toothed ring (20) corresponds, but over the circumference a smaller number of teeth than the internal toothing (21) of the outer toothed ring (20), wherein by means of at least one in the outer toothing (31) on the inside of the intermediate toothed ring (30) acting on the core (10) arranged Aufspannelementes (11) whose maximum radial Extension is greater than the inner radius of the intermediate toothed ring (30), the Zwis toothed ring (30) is deformed such that the outer toothing (31) of the intermediate toothed ring (30) only in one or more peripheral regions with the internal toothing (21) of the outer toothed ring (20) meshes (so-called. Harmonic drive gear) proposed in which to compensate for wear generated by play the intermediate toothed ring (30) is formed so that its outer surface at its from the outer toothing (31) remote other end regardless of the action of the at least one Aufspannelementes .. ,

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Mittel zum Sicherstellen der Spielfreiheit an einem sog. Harmonic-Drive-Getriebe über dessen Lebensdauer, insbesondere bei einem solchen Getriebe mit großer Hohlwelle und aus Kunststoff.The The invention relates to means for ensuring freedom from play on a so-called harmonic drive transmission over its lifetime, in particular in such a transmission with a large hollow shaft and made of plastic.

Harmonic-Drive-Getriebe aus Stahl werden seit Jahren für Anwendungsfälle eingesetzt, die hohe Genauigkeiten und Lebensdauern erfordern (W. C. Musser: „The Harmonic Drive", Machine Design, 1960).Harmonic drive be made of steel for years use cases used, which require high accuracies and lifetimes (W. C. Musser: "The Harmonic Drive ", Machine Design, 1960).

Sog. Harmonic-Drive-Getriebe bestehen im Prinzip aus nur drei Bauteilen: einem unrunden Kern, dem sog. WAVE GENERATOR, einem flexiblen, außenseitig verzahnten Zwischenzahnring, dem sog. FLEXSPLINE, und einem feststehenden, innenverzahnten Außenzahnring, dem sog. CIRCULAR SPLINE.So-called. Harmonic Drive transmissions basically consist of only three components: a non-circular core, the so-called WAVE GENERATOR, a flexible, external one toothed intermediate ring, the so-called FLEXSPLINE, and a fixed, internal toothed ring, the so-called CIRCULAR SPLINE.

Ein zwei diametral gegenüberliegende Aufspannelemente aufweisender Kern als angetriebenes Teil verformt den Zwischenzahnring ellipsenförmig, so dass dieser sich in den gegenüberliegenden Bereichen seiner großen Ellipsenachse mit dem innenverzahnten Außenzahnring im Eingriff befindet. Beim Drehen des Kerns im Uhrzeigersinn verlagern sich die große Ellipsenachse und entsprechend der Zahneingriffsbereich des Zwischenzahnrings. Da der Zwischenzahnring weniger Zähne besitzt als der Außenzahnring, erfolgt pro Umdrehung des Kerns eine Relativbewegung zwischen Zwischenzahnring und Außenzahnring im Gegenuhrzeigersinn.One two diametrically opposite Core having clamping elements deformed as a driven part the intermediate tooth ring elliptical, so that this is in the opposite areas his big one Ellipse shaft with the internal toothed outer ring is engaged. At the Turning the core clockwise will displace the large ellipse axis and according to the tooth engagement portion of the intermediate toothed ring. Since the intermediate toothed ring has fewer teeth than the outer toothed ring, takes place per revolution of the core, a relative movement between the intermediate toothed ring and external teeth ring in the counterclockwise direction.

Dabei wird der Zwischenzahnring verformt, was in der Regel über ein Kugellager erfolgt, dessen Außenring elastisch verformbar ist.there the intermediate toothed ring is deformed, which is usually over Ball bearing takes place, whose outer ring is elastically deformable.

Der Zwischenzahnring ist bei der überwiegenden Zahl der Harmonic-Drive-Getriebe als elastischer Topf ausgebildet, an dessen Boden der Abtrieb angreift. Durch die Verformung des die mit dem Außenzahnring kämmende Verzahnung tragenden „Topfrandes" eines solchen Zwischenzahnringes mittels der Aufspannelemente des Kerns zur Ellipse wird die Wandfläche des Topfes komplex verformt, wobei ein Schnitt durch den Topf in der Achse der großen Ellipsenhalbachse des Kerns die Form eines zur Mittelachse des Topfes symmetrischen Trapezes zeigt, dessen lange Seite am „Topfrand" liegt.Of the Intermediate ring is at the predominant Number of harmonic drive gear designed as an elastic pot, At the bottom of the downforce attacks. Due to the deformation of the with the external tooth ring meshing Gearing bearing "pot edge" of such an intermediate toothed ring by means of the clamping elements of the core to the ellipse, the wall surface of the Potted complex deformed, taking a cut through the pot in the Axle of the large ellipse semiaxis of the core the shape of a symmetrical to the central axis of the pot Trapezes shows whose long side is on the "pot edge".

Alternativ kann der Zwischenzahnring statt des Topfbodens auch einen nach außen gerichteten Flansch, mithin die Form eines „Zylinderhutes ohne Deckel", aufweisen. Auch hier erfolgt die Verformung der Topfwand analog.alternative the intermediate toothed ring may also have an outwardly directed flange instead of the bottom of the pot, hence the shape of a "cylinder hat without cover ". Again, the deformation of the pot wall is analogous.

Bei solchen Getrieben wird momentan über die gesamte Lebensdauer des Getriebes Spielfreiheit sichergestellt, indem zum einen das Kugellager keinen nennenswerten Verschleiß aufweist, zum anderen eventuell auftretender, minimaler Verschleiß in der Verzahnung zwischen Zwischenzahnring und Außenzahnring durch die Federeigenschaften des im interessierenden Umfangsbereich kegelstumpfförmig aufgeweiteten und sich im Bereich der Verzahnung an den zylindrischen Außenzahnring anschmiegenden Zwischenzahnrings ausgeglichen wird.at Such transmissions is currently on the entire life of the transmission on the one hand, the ball bearing has no significant wear, on the other possibly occurring, minimal wear in the Interlocking between intermediate toothed ring and external toothed ring due to the spring properties of the peripheral region of interest frustoconical widened and in the area of the toothing to the cylindrical outer tooth ring contiguous intermediate toothed ring is compensated.

Für große Stückzahlen sind seit einigen Jahren Harmonic-Drive-Getriebe aus Kunststoff auf dem Markt.For large quantities have been plastic Harmonic Drive gearboxes for several years now on the market.

Da ein Kugellager vergleichsweise teuer ist, werden hier alternative Kern-Ausführungen eingesetzt, die sich preiswerter realisieren lassen. Es werden zum Beispiel Rollen (W. C. Musser: „The Harmonic Drive", Machine Design, 1960) oder Planetenvorstufen verwendet. Eine besonders kostengünstige Ausführung stellt ein Kern mit Gleitlager dar, wie er z. B. aus der GB 905015 A oder der EP 0 743 474 B1 bekannt ist.Since a ball bearing is relatively expensive, alternative core designs are used here, which can be realized cheaper. For example, rolls (WC Musser: "The Harmonic Drive", Machine Design, 1960) or planetary precursors are used, and a particularly cost-effective design is a core with plain bearings, such as those from the GB 905015 A or the EP 0 743 474 B1 is known.

Bei Verwendung von Gleitlagern am Kern kommt es an der Gleitfläche zwischen Kern bzw. dessen Aufspannelementen und Innenumfang des Zwischenzahnrings im Bereich der Verzahnung zu einer Abnutzung der Gleitfläche, vor allem am Kern oder den Aufspannelementen (aufgrund der höheren Flächenpressung). Gleichzeitig ist die Federwirkung eines Zwischenzahnrings aus Kunststoff deutlich geringer als jene eines Stahl-Zwischenzahnrings. Durch den Verschleiß (Abrieb) nimmt das Aufspannmaß des Kerns mit zunehmender Lebensdauer ab. Gleichzeitig verschleißen die Zahnflanken, wodurch größere Zahnlücken entstehen. Weil der Zwischenzahnring weniger aufgespannt wird, greifen seine Zähne weniger weit in die zusätzlich vergrößerten Zahnlücken des Außenzahnrings ein. Dadurch kommt es zu Spiel, und die Genauigkeit des Getriebes geht verloren.at Use of plain bearings on the core occurs at the sliding surface Core or its clamping elements and inner circumference of the intermediate toothed ring in the area of the toothing to a wear of the sliding surface, before especially on the core or the clamping elements (due to the higher surface pressure). At the same time the spring action of an intermediate toothed ring made of plastic significantly lower than that of a steel idler ring. By the Wear (abrasion) takes the Aufspannmaß the Kerns with increasing life off. At the same time they are wearing out Tooth flanks, resulting in larger tooth gaps. Because the intermediate toothed ring is less tensioned, its teeth grip less far in the extra enlarged tooth gaps of the Outside the ring gear one. This leads to play, and the accuracy of the transmission gets lost.

Ein Ausgleich des Verschleißes ist durch radial bewegliche, abgefederte Aufspannelemente am Kern möglich ( EP 0 743 474 B1 ). Hierdurch wird sichergestellt, dass abgenutzte Aufspannelemente radial nachgeführt werden und somit die Zähne des Zwischenzahnrings weiter hinreichend in die Zahnlücken des Außenzahnrings gedrückt werden. Damit wird zwar die Spielfreiheit weitgehend wiederhergestellt. Die Mittel zur Erreichung der radialen Vorspannung benötigen jedoch radial Platz, der bei Anwendungen mit einer großen Hohlwelle möglicherweise nicht zur Verfügung steht.A compensation of the wear is possible by radially movable, sprung clamping elements on the core ( EP 0 743 474 B1 ). This ensures that worn clamping elements are radially tracked and thus the teeth of the intermediate gear ring are further pressed sufficiently into the tooth gaps of the outer ring gear. Thus, the freedom of play is largely restored. However, the means for achieving the radial bias require radial space, which may not be available in large hollow shaft applications.

Gegenstand der DE 195 20 555 A1 ist ein Wellgetriebe (Harmonic-Drive-Getriebe), bei dem der Zwischenzahnring nicht direkt sondern über eine flexible Steckwellenverbindung mit der Abtriebswelle in Verbindung steht. Bei einem Aufbau eines Wellgetriebes gemäß diesem Stand der Technik wird der eigentliche Zwischenzahnring nur elliptisch verformt und es steht infolgedessen stets die gesamte Zahnbreite der Verzahnungen von Außenzahnring und Zwischenzahnring für die Kraftübertragung zur Verfügung. Durch die bekannte Konstruktion soll auch erreicht werden, dass sich eine verschleißbedingte Spielerweiterung selbsttätig nachstellt, was aber nur für das Spiel zwischen der Steckwellenverbindung und dem eigentlichen Zwischenzahnring sowie für deren Lagerung zutreffen kann. Ein Ausgleich des infolge Abnützung der Verzahnungen von Außenzahnring und Zwischenzahnring sich vergrößernden Spiels ist nicht zu erwarten. Die Steckwellenverbindung erfordert außerdem zusätzliche Teile und einen erhöhten Montageaufwand.Subject of the DE 195 20 555 A1 is a harmonic drive (harmonic drive gear), in which the intermediate toothed ring not directly but via a fle xible plug-in shaft connection with the output shaft is in communication. In a construction of a corrugated transmission according to this prior art, the actual intermediate toothed ring is deformed only elliptical and it is consequently always the entire tooth width of the teeth of external ring and intermediate toothed ring for power transmission available. By the known construction should also be achieved that a wear-related game extension automatically adjusts, but this can only apply to the game between the plug-in shaft connection and the actual intermediate gear ring and for their storage. A compensation of the wear due to wear of the teeth of external ring and intermediate ring expanding game is not expected. The plug-in shaft connection also requires additional parts and increased installation costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zum Ausgleich des Verschleißes und zur Sicherstellung der Spielfreiheit über die Lebensdauer bei Harmonic-Drive-Getrieben, insbesondere aus Kunststoff, zu schaffen, wobei ein möglichst großer Hohlwellendurchmesser erzielt werden soll.Of the Invention is based on the object, a simple and inexpensive way to compensate for the wear and to ensure freedom of movement over the life of Harmonic Drive gears, in particular of plastic, to create, as possible greater Hollow shaft diameter to be achieved.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst, indem dafür Sorge getragen wird, dass der Kern bzw. dessen Aufspannelemente – im Verlauf der Einsatzdauer des Getriebes – axial verschoben bzw. nachgeführt werden, so dass der Zwischenzahnring zunehmend stärker aufgespannt wird.These Task is according to the invention solved, by doing so Care is taken that the core or its Aufspannelemente - in the course the service life of the gearbox - axial moved or tracked so that the intermediate toothed ring increasingly clamped becomes.

Mit anderen Worten heißt dies, dass im Neuzustand der Kern oder dessen Aufspannelemente am einen, „freien", außenzahnringseitigen, elliptisch stark verformten Ende des konischen Zwischenzahnrings angeordnet sind. Im verschlissenen Zustand sind der Kern oder die Aufspannelemente weiter zum anderen, fest eingespannten, im Wesentlichen rund bzw. hohlzylindrisch bleibenden Ende des Zwischenzahnrings hin verschoben. Dadurch wird das Aufspannmaß hinsichtlich des Zwischenzahnrings vergrößert und der Verschleiß im Bereich der Verzahnung zwischen Zwischenzahnring und Außenzahnring ausgeglichen.With other words means this, that in the new state of the core or its clamping elements on one, "free", outside ring, elliptical strongly deformed end of the conical intermediate toothed ring are arranged. In the worn state, the core or the Clamping elements continue to the other, firmly clamped, essentially round or hollow cylindrical end of the intermediate toothed ring postponed. As a result, the Aufspannmaß regarding the intermediate toothed ring enlarged and the wear in the Area of the toothing between the intermediate toothed ring and the external toothed ring balanced.

Mögliche Ausführungsformen für eine axiale Verstellung des Kerns oder der Aufspannelemente relativ zum Zwischenzahnring werden nachstehend erläutert.Possible embodiments for one axial adjustment of the core or the clamping elements relative to Intermediate ring are explained below.

Die axiale Verschiebung des Kerns und ggf. entsprechend der Aufspannelemente kann durch axiale Federvorspannung des Kerns gegenüber einem Gehäuse erfolgen. Die Federn können metallisch oder aus Kunststoff und zwischen Kern und einem Gehäuse bzw. Gehäuseteil eingelegt oder direkt am Kern angeformt sein. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei kleinen Baugrößen und Kernen aus Kunststoff, die im Spritzgussverfahren hergestellt sind.The axial displacement of the core and possibly according to the Aufspannelemente can be done by axial spring bias of the core relative to a housing. The springs can metallic or plastic and between the core and a housing or housing part inserted or formed directly on the core. This is special advantageous for small sizes and Plastic cores made by injection molding.

Die axiale Verschiebung des Kerns oder der Aufspannelemente im Vergleich zum Zwischenzahnring kann alternativ durch einen Linearaktuator, z. B. einen Pneumatik- oder Hydraulikzylinder erfolgen. Dies ist besonders vorteilhaft bei größeren Baugrößen, bei denen eine genauere Nachstellung erforderlich ist. Der Linearaktuator kann beispielsweise durch ein Sensorsignal geregelt werden, das z. B. durch einen Positions-, Kraft- oder Drehmomentsensor ausgegeben wird.The axial displacement of the core or the clamping elements in comparison to the intermediate toothed ring can alternatively by a linear actuator, z. B. a pneumatic or Hydraulic cylinder done. This is particularly advantageous for larger sizes, at which requires a more accurate readjustment. The linear actuator can be controlled for example by a sensor signal, the z. B. output by a position, force or torque sensor becomes.

Vorteile der erfindungsgemäßen Getriebe-Ausbildung sind folgende:
Die axiale Relativverschiebung zwischen Kern oder Aufspannelementen und Zwischenzahnring bewirkt einen Spielausgleich und sorgt somit für Spielfreiheit über die gesamte Lebensdauer des Getriebes, auch bei einer kostengünstigen und kompakten Ausführung mit Gleitlagern, Aufspannelementen und/oder Kern aus Kunststoff.
Advantages of the transmission design according to the invention are the following:
The axial relative displacement between the core or Aufspannelementen and intermediate toothed ring causes a clearance compensation and thus provides freedom from play over the entire life of the transmission, even with a cost-effective and compact design with plain bearings, clamping elements and / or plastic core.

Nachdem der Kern oder die Aufspannelemente axial verschoben werden statt radial bewegliche Aufspannelemente zu verwenden, vereinfacht sich die Geometrie des Kerns, insbesondere im Bereich radial innerhalb der Aufspannelemente. Wesentlich ist auch, dass weniger Platz benötigt wird, so dass eine größere Hohlwelle bei gleichem Außendurchmesser realisierbar ist.After this the core or the clamping elements are moved axially instead to use radially movable clamping elements, simplifies the geometry of the core, especially in the area radially inside the clamping elements. It is also essential that less space is needed, leaving a larger hollow shaft at the same outer diameter is feasible.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen.Further Details of the invention will become apparent from the accompanying drawings.

1 zeigt in Ansicht gemäß I-I von 2 ein Harmonic-Drive-Getriebe mit durch halbkreisähnliche Vorsprünge gebildeten Aufspannelementen 11, die am Kern 10 anstelle von (beim Stand der Technik bekannten) Rollen vorgesehen sind. Die Aufspannelemente 11 gleiten im Zwischenzahnring 30. Als Trägers wird ein ringförmiges Gebilde mit entsprechend großer Hohlwelle 12 vorgesehen, wodurch sich im Prinzip eine Außengeometrie ähnlich der bei der Vorrichtung gemäß EP 0 743 474 B1 erreichen lässt. 1 shows in view according to II of 2 a harmonic drive transmission with clamping elements formed by semicircle-like projections 11 that at the core 10 instead of (known in the prior art) rollers are provided. The clamping elements 11 slide in the intermediate toothed ring 30 , As a carrier is an annular structure with a correspondingly large hollow shaft 12 provided, which in principle an outer geometry similar to that in the device according to EP 0 743 474 B1 can achieve.

2 und 3 zeigen jeweils in einem Schnitt gemäß II-II von 1 durch ein Harmonic-Drive-Getriebe mit topfförmigem Zwischenzahnring (30), wobei sich die Ausführungsformen der 2 und 3 nur durch die Gestaltung des Zwischenzahnrings 30 unterscheiden. Dieser ist gemäß 2 an seinem der Außenverzahnung 31 gegenüberliegenden Ende mit einem ggf. eine Durchbrechung für eine Abtriebswelle des Kerns 10 aufweisenden Boden 32 versehen. In 3 ist statt eines Bodens 32 ein umlaufender Flansch 33 vorgesehen. 2 and 3 each show in a section according to II-II of 1 through a harmonic drive gear with cup-shaped intermediate ring ( 30 ), wherein the embodiments of the 2 and 3 only by the design of the intermediate toothed ring 30 differ. This is according to 2 at its the external toothing 31 opposite end with a possibly an opening for an output shaft of the core 10 having ground 32 Mistake. In 3 is instead of a soil 32 a circumferential flange 33 intended.

Die 1 bis 3 zeigen den grundsätzlichen Aufbau eines Harmonic-Drive-Getriebes. Dieses besteht aus drei Grundelementen, die koaxial zueinander angeordnet sind, nämlich einem Kern 10 in Form einer Hohlwelle 12 mit – beim Ausführungsbeispiel zwei gegenüberliegenden – Aufspannelementen 11, einem eine Stirnfläche 23 umgebenden Außenzahnring 20 und einem im Wesentlichen topfförmigen Zwischenzahnring 30. Der Außenzahnring 20 ist mit einer Innenverzahnung 21 versehen, mit der eine am dem Boden 32 bzw. Flansch 33 des Kerns 10 abgekehrten Ende des Zwischenzahnrings 30 vorgesehene Außenverzahnung 31 kämmt, allerdings nur in den Bereichen, in denen der Zwischenzahnring 30 durch die Aufspannelemente 11 am Kern 10 aufgeweitet ist.The 1 to 3 show the basics The structure of a harmonic drive gearbox. This consists of three basic elements, which are arranged coaxially to one another, namely a core 10 in the form of a hollow shaft 12 with - in the embodiment two opposite - clamping elements 11 , an an end face 23 surrounding external teeth ring 20 and a substantially cup-shaped intermediate toothed ring 30 , The external teeth ring 20 is with an internal toothing 21 provided with one at the bottom 32 or flange 33 of the core 10 turned off end of the intermediate toothed ring 30 provided external toothing 31 meshes, but only in areas where the intermediate toothed ring 30 through the clamping elements 11 at the core 10 is widened.

Die 4a bis 4c zeigen in Schnittansichten entsprechend 3 schematisch drei Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Harmonic-Drive-Getriebes, bei dem der Kern 10 bzw. die Aufspannelemente 11 in Richtung auf den Boden 32 bzw. Flansch 33 des Zwischenzahnrings 30 vorgespannt sind.The 4a to 4c show in sectional views accordingly 3 schematically three embodiments of a harmonic drive transmission according to the invention, in which the core 10 or the clamping elements 11 towards the ground 32 or flange 33 of the intermediate toothed ring 30 are biased.

Hierzu dienen gemäß 4a eines oder mehrere über den Umfang des Getriebes verteilte, sich an der Stirnfläche 23 und dem Kern 10 bzw. den Aufspannelementen 11 abstützende Federelemente 40.Serve according to 4a one or more distributed over the circumference of the transmission, at the end face 23 and the core 10 or the clamping elements 11 supporting spring elements 40 ,

Gemäß 4b sind an einem Kern 10 Federelemente 13 befestigt. Vorzugsweise besteht der Kern 10 aus Kunststoff und ist einstückig mit den Federelementen 13 gespritzt.According to 4b are at a core 10 spring elements 13 attached. Preferably, the core exists 10 made of plastic and is integral with the spring elements 13 injected.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 4c erfolgt die axiale Verschiebung des Kerns 10 bzw. der Aufspannelemente 11 gegenüber dem Zwischenzahnring 30 mittels eines einen Stößel 51 aufweisenden Linearaktuators 50, z. B. eines Pneumatik- oder Hydraulikzylinders, der durch ein Sensorsignal geregelt sein kann.In the embodiment of the 4c the axial displacement of the core takes place 10 or the clamping elements 11 opposite the intermediate toothed ring 30 by means of a plunger 51 having linear actuator 50 , z. B. a pneumatic or hydraulic cylinder, which may be controlled by a sensor signal.

5 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Effekts des Verschleißes. Die Darstellung links in der Zeichnung zeigt Außenzahnring 20 und Zwischenzahnring 30 im Neuzustand, d. h. ohne verschleißbedingtes Spiel. Die Darstellung rechts in der Zeichnung zeigt die entsprechenden Teile 20, 30 im verschlissenen Zustand nach entsprechender Laufzeit. Dabei kann man erkennen, dass sowohl die Zähne 22a des Außenzahnrings 20 als auch das Aufspannelement 11a für den Zwischenzahnring 30 am Kern 10 abgenutzt sein können, wodurch entsprechendes Spiel zwischen Außenzahnring 20 und Zwischenzahnring 30 entsteht. 5 is a schematic representation illustrating the effect of wear. The illustration on the left in the drawing shows the outer tooth ring 20 and intermediate gear ring 30 when new, ie without wear-related game. The illustration on the right in the drawing shows the corresponding parts 20 . 30 in the worn state after appropriate running time. It can be seen that both the teeth 22a of the external tooth ring 20 as well as the clamping element 11a for the intermediate toothed ring 30 at the core 10 can be worn, creating a match between the outer ring 20 and intermediate gear ring 30 arises.

In 6 ist schließlich schematisch (in einem Schnitt entsprechend 3) die axiale Verschiebung des Kerns 10 bzw. der Aufspannelemente 11 (Schnitt durch große Ellipsenhalbachse) bei einem Harmonic-Drive-Getriebe zum Ausgleich des Verschleißes und zur Vermeidung von Spiel zwischen den Verzahnungen 21, 31 des Außenzahnrings 20 und des Zwischenzahnrings 30 dargestellt. In 6 ist links oben ein Getriebe im Neuzustand gezeigt. 6, rechts oben, zeigt ein verschlissenes Getriebe mit entsprechendem Spiel zwischen den Verzahnungen des Außenzahnrings und des Zwischenzahnrings. Die Darstellungen in 6, unten, zeigen die Positionen der Teile des Getriebes nach Verschiebung des Kerns (links) bzw. der Aufspannelemente (rechts) nach rechts in der Zeichnung, wodurch der Topf des Zwischenzahnrings weiter aufgeweitet und dadurch das an sich vorhandene Spiel zwischen den Verzahnungen ausgeglichen wird.In 6 is finally schematic (corresponding to a section) 3 ) the axial displacement of the core 10 or the clamping elements 11 (Section through large ellipse half-axis) in a Harmonic Drive gear to compensate for wear and to avoid play between the teeth 21 . 31 of the external tooth ring 20 and the intermediate toothed ring 30 shown. In 6 left top left a gearbox is shown in new condition. 6 , top right, shows a worn gear with appropriate clearance between the teeth of the outer ring and the intermediate gear ring. The illustrations in 6 , Below, the positions of the parts of the transmission after displacement of the core (left) and the clamping elements (right) to the right in the drawing, whereby the pot of the intermediate toothed ring further widened and thereby the inherent game between the teeth is compensated.

1010
Kerncore
1111
Aufspannelementclamping element
11a11a
Aufspannelement am Kern, verschlissenclamping element at the core, worn
1212
Hohlwellehollow shaft
1313
Federelement, angeformt am KernSpring element, molded on the core
2020
AußenzahnringOuter ring gear
2121
Innenverzahnung am Außenzahnringinternal gearing on the outer ring
2222
Zahn der Innenverzahnung am Außenzahnringtooth the internal toothing on the outer tooth ring
22a22a
Zahn der Innenverzahnung am Außenzahnring, verschlissentooth the internal toothing on the outer tooth ring, worn
2323
stirnseitige Platte am Außenzahnringfrontal Plate on the external teeth ring
3030
ZwischenzahnringBetween annular gear
3131
Außenverzahnung am Zwischenzahnringexternal teeth at the intermediate toothed ring
3232
Zahn der Außenverzahnung am Zwischenzahnringtooth the external toothing at the intermediate toothed ring
3333
Bodenground
3434
Flanschflange
4040
Federelementspring element
5050
Linearaktuatorlinear actuator
5151
Stößeltappet

Claims (11)

Getriebe bestehend aus – koaxial zueinander angeordnet – einem im Querschnitt unrunden Kern (dem sog. Wave Generator – 10), einem feststehenden, eine mit einer Innenverzahnung (21) versehene zylindrische Innenfläche aufweisenden Außenzahnring (dem sog. Circular Spline – 20) und einem zwischen Kern (10) und Außenzahnring (20) angeordneten, im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders aufweisenden, elastisch verformbaren Zwischenzahnring (dem sog. Flexspline – 30) mit einer zumindest im Bereich des einen axialen Endes seiner Außenfläche vorhandenen Außenverzahnung (31), die hinsichtlich ihrer Zahndimensionen der Innenverzahnung (21) des Außenzahnrings (20) entspricht, jedoch über den Umfang eine geringere Zahnzahl als die Innenverzahnung (21) des Außenzahnrings (20) aufweist, wobei mittels wenigstens eines im Bereich der Außenverzahnung (31) innen an dem Zwischenzahnring (30) angreifenden, am Kern (10) angeordneten Aufspannelementes (11), dessen maximale radiale Erstreckung größer ist als der innere Radius des Zwischenzahnrings (30), der Zwischenzahnring (30) derart verformt wird, dass die Außenverzahnung (31) des Zwischenzahnrings (30) nur in einem oder mehreren Umfangsbereichen mit der Innenverzahnung (21) des Außenzahnrings (20) kämmt, so dass bei Drehung des Kerns (10) mit dem wenigstens einen Aufspannelement (11) gegenüber dem Außenzahnring (20) der mit einer Abtriebswelle (12) verbundene Zwischenzahnring (30) sich mit einer gegenüber der Winkelgeschwindigkeit des Kerns (10) erheblich verminderten Geschwindigkeit dreht (sog. Harmonic-Drive-Getriebe) dadurch gekennzeichnet, – dass der Zwischenzahnring (30) so ausgebildet ist, dass seine Außenfläche an ihrem von der Außenverzahnung (31) entfernten anderen Ende unabhängig von der Einwirkung des wenigstens einen Aufspannelementes (11) am Kern (10) die Hohlzylinderform im Wesentlichen beibehält – und dass das wenigstens eine Aufspannelement (11) innerhalb des Zwischenzahnrings (30) axial verschieblich angeordnet ist.Gear consisting of - coaxial to each other - a non-circular cross-section core (the so-called Wave Generator - 10 ), a fixed, one with an internal toothing ( 21 ) provided cylindrical inner surface having external tooth ring (the so-called. Circular Spline - 20 ) and one between core ( 10 ) and outer ring ( 20 ), substantially in the form of a hollow cylinder having, elastically deformable intermediate toothed ring (the so-called. Flexspline - 30 ) with an outer toothing present at least in the region of one axial end of its outer surface ( 31 ), which in terms of their tooth dimensions of the internal toothing ( 21 ) of the outer ring ( 20 ), but over the circumference a smaller number of teeth than the internal toothing ( 21 ) of the outer ring ( 20 ), wherein by means of at least one in the area the external toothing ( 31 ) on the inside of the intermediate toothed ring ( 30 attacking, at the core ( 10 ) arranged clamping element ( 11 ) whose maximum radial extent is greater than the inner radius of the intermediate toothed ring ( 30 ), the intermediate toothed ring ( 30 ) is deformed such that the external toothing ( 31 ) of the intermediate toothed ring ( 30 ) only in one or more peripheral regions with the internal toothing ( 21 ) of the outer ring ( 20 ) meshes so that upon rotation of the core ( 10 ) with the at least one clamping element ( 11 ) in relation to the external toothed ring ( 20 ) with an output shaft ( 12 ) connected toothed ring ( 30 ) with a relative to the angular velocity of the core ( 10 ) significantly reduced speed turns (so-called harmonic drive), characterized in that - the intermediate toothed ring ( 30 ) is formed so that its outer surface at its from the external toothing ( 31 ) remote other end regardless of the action of the at least one clamping element ( 11 ) at the core ( 10 ) substantially retains the hollow cylindrical shape - and that the at least one clamping element ( 11 ) within the intermediate toothed ring ( 30 ) Is arranged axially displaceable. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Aufspannelement (11) mittels Federkraft oder eines Stellgliedes axial in Richtung auf das andere Ende des Zwischenzahnrings (30) verschiebbar ist.Transmission according to claim 1, characterized in that the at least one clamping element ( 11 ) by means of spring force or an actuator axially in the direction of the other end of the intermediate toothed ring ( 30 ) is displaceable. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kern (10) eine die axiale Verschiebung bewirkende Feder befestigt ist.Transmission according to claim 1 and 2, characterized in that on the core ( 10 ) is fixed a spring causing the axial displacement. Getriebe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kern (10) oder das Aufspannelement (11) eine die axiale Verschiebung bewirkende Feder angeformt ist.Transmission according to claim 1 to 3, characterized in that to the core ( 10 ) or the clamping element ( 11 ) An axial displacement causing spring is formed. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine die axiale Verschiebung des Aufspannelementes (11) bewirkende Feder zwischen den Kern (10) und ein Gehäuseteil des Getriebes eingelegt ist.Transmission according to claim 1 and 2, characterized in that at least one of the axial displacement of the Aufspannelementes ( 11 ) causing spring between the core ( 10 ) and a housing part of the transmission is inserted. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur axialen Verschiebung wenigstens einen Aufspannelementes (11) ein Linearaktuator, beispielsweise ein Pneumatik- oder Hydraulikzylinder dient.Transmission according to claim 1 and 2, characterized in that for the axial displacement at least one Aufspannelementes ( 11 ) a linear actuator, for example, a pneumatic or hydraulic cylinder is used. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearaktuator durch ein Sensorsignal geregelt ist.Transmission according to claim 6, characterized that the linear actuator is controlled by a sensor signal. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenzahnring (30) topfförmig mit einem den Anschluss für eine Abtriebswelle bildenden, kreis- oder ringscheibenförmigen Boden ausgebildet ist.Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate toothed ring ( 30 ) cup-shaped with a connection for an output shaft forming, circular or annular disk-shaped bottom is formed. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des Zwischenzahnrings (30) den Mantel des Hohlzylinders radial nach außen überragt.Transmission according to claim 8, characterized in that the bottom of the intermediate toothed ring ( 30 ) projects beyond the shell of the hollow cylinder radially outward. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (10) wenigstens zwei in gleichem Winkelabstand angeordnete, sich radial nach außen erstreckende Aufspannelemente (11) aufweist, die mit ihren Außenenden die Außenverzahnung (31) des Zwischenzahnrings (30) in die Innenverzahnung (21) des Außenzahnrings (20) drücken, und dass die Zähnezahl der Außenverzahnung (31) des Zwischenzahnrings (30) um einen der Anzahl der Aufspannelemente (11) entsprechende Anzahl geringer ist als die Zähnezahl der Innenverzahnung (21) des Außenzahnrings (20).Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the core ( 10 ) at least two equiangularly spaced, radially outwardly extending clamping elements ( 11 ), which with its outer ends, the external toothing ( 31 ) of the intermediate toothed ring ( 30 ) in the internal toothing ( 21 ) of the outer ring ( 20 ), and that the number of teeth of the outer toothing ( 31 ) of the intermediate toothed ring ( 30 ) by one of the number of clamping elements ( 11 ) corresponding number is less than the number of teeth of the internal toothing ( 21 ) of the outer ring ( 20 ). Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Kern (10) mit den Aufspannelementen (11) und der Zwischenzahnring (30) aus Kunststoff bestehen.Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that at least the core ( 10 ) with the clamping elements ( 11 ) and the intermediate toothed ring ( 30 ) consist of plastic.
DE200810014222 2008-03-16 2008-03-16 Arrangement for wear compensation in particular consisting of plastic so-called. "Harmonic Drive" gears Active DE102008014222B3 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810014222 DE102008014222B3 (en) 2008-03-16 2008-03-16 Arrangement for wear compensation in particular consisting of plastic so-called. "Harmonic Drive" gears
PCT/EP2009/001725 WO2009115219A1 (en) 2008-03-16 2009-03-11 Arrangement for wear compensation, particularly with so-called “harmonic drive” transmissions made of plastic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810014222 DE102008014222B3 (en) 2008-03-16 2008-03-16 Arrangement for wear compensation in particular consisting of plastic so-called. "Harmonic Drive" gears

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008014222B3 true DE102008014222B3 (en) 2009-08-20

Family

ID=40589581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200810014222 Active DE102008014222B3 (en) 2008-03-16 2008-03-16 Arrangement for wear compensation in particular consisting of plastic so-called. "Harmonic Drive" gears

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008014222B3 (en)
WO (1) WO2009115219A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013214453A1 (en) * 2013-07-24 2015-01-29 Ovalo Gmbh Linear
DE102021210012A1 (en) 2021-09-10 2022-07-28 Zf Friedrichshafen Ag Rolling bush for a strain wave gear and strain wave gear

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB905015A (en) * 1957-12-16 1962-09-05 United Shoe Machinery Corp Improvements in or relating to devices for adjustably positioning one element of an apparatus relatively to another
DE19520555A1 (en) * 1995-06-06 1996-12-12 Fickelscher Kurt G Dipl Ing Elastic plug shaft coupling for epicyclic drive with flexible satellite
EP0743474B1 (en) * 1995-05-17 1999-10-13 MAX STEGMANN Gmbh ANTRIEBSTECHNIK - ELEKTRONIK Device for initiating an action depending on the angular position of a shaft

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003176857A (en) * 2001-12-11 2003-06-27 Teijin Seiki Co Ltd Flex spline for meshing type gear and meshing type gear provided with flex spline

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB905015A (en) * 1957-12-16 1962-09-05 United Shoe Machinery Corp Improvements in or relating to devices for adjustably positioning one element of an apparatus relatively to another
EP0743474B1 (en) * 1995-05-17 1999-10-13 MAX STEGMANN Gmbh ANTRIEBSTECHNIK - ELEKTRONIK Device for initiating an action depending on the angular position of a shaft
DE19520555A1 (en) * 1995-06-06 1996-12-12 Fickelscher Kurt G Dipl Ing Elastic plug shaft coupling for epicyclic drive with flexible satellite

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Musser,C.W.: The Harmonic Drive, Z. Machine Design, 14.April 1960 S.160-173
Musser,C.W.: The Harmonic Drive, Z. Machine Design, 14.April 1960 S.160-173 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013214453A1 (en) * 2013-07-24 2015-01-29 Ovalo Gmbh Linear
DE102013214453B4 (en) * 2013-07-24 2019-03-14 Ovalo Gmbh Linear
DE102013214453B9 (en) * 2013-07-24 2019-06-27 Ovalo Gmbh Linear
DE102021210012A1 (en) 2021-09-10 2022-07-28 Zf Friedrichshafen Ag Rolling bush for a strain wave gear and strain wave gear

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009115219A1 (en) 2009-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2250405B1 (en) Helical bevel gear having axial elastic shaft mounting and electrical auxiliary control equipped therewith
WO2015021972A2 (en) Adjusting device
WO2002038988A1 (en) Electromotor actuator for a gearbox
DE102009059785A1 (en) Reduction device or delay device
EP2464894B1 (en) Ball screw drive with markings for stop and mounting method for a ball screw drive of this type
DE102007034091A1 (en) Wave generator for a wave gear
DE10127224A1 (en) Toothed wheel, especially for a worm gear mechanism, comprising a metal disc with a central opening for a shaft and a ring shaped plastic element
EP3283789A2 (en) Adjustment mechanism
DE102012104083A1 (en) Gear box has drive element that is provided for driving teeth in radial direction and rotated around rotational axis, such that cam contour of drive element is provided with projections in radial direction
DE102009005344A1 (en) Gear motor has motor and gearbox, where gearbox comprises housing and output shaft, and housing has cube-shaped housing section and cylindrical housing section
DE102008053915A1 (en) Harmonic drive transmission for use as differential transmission, has form-stable transmission elements connected with transmission element for movement transmission and sliding relatively against each other during transmission operation
DE102015102141B4 (en) Transmitter for a manual transmission for a motor vehicle, assembly with transmitter, gear shaft and gear wheel and transmission
DE102016202532A1 (en) ball joint
WO2012110133A1 (en) Harmonic drive with laterally guided spur gear
DE102016205748B3 (en) actuating mechanism
WO2021204624A1 (en) Rotary bearing and gearbox
DE102008014222B3 (en) Arrangement for wear compensation in particular consisting of plastic so-called. "Harmonic Drive" gears
DE102012202365A1 (en) Mounting arrangement for pressing rolling bearing inner ring on conical bearing seat surface of shaft, has push plate engaged with inner ring, and bonnet wing nut whose ball screw thread shoots share same axis of rotation with wing nut
DE102007045671A1 (en) Antifriction bearing for component, particularly for gear switching element, e.g. gear shift rail or shift rod of motor vehicle gear, has inner bearing seat closed in gear shift rail
EP2208900A1 (en) Ball bearing unit
AT522070B1 (en) gear
DE4417959C2 (en) Device for changing the timing of an internal combustion engine
DE102018128930A1 (en) Wave gear and manufacture of a wave gear
DE19906690B4 (en) seal
DE10216140B4 (en) Mechanical seal with anti-rotation lock

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HARMONIC DRIVE AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: HARMONIC DRIVE POLYMER GMBH, 96103 HALLSTADT, DE

Effective date: 20121004

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HARMONIC DRIVE SE, DE

Free format text: FORMER OWNER: HARMONIC DRIVE AG, 65555 LIMBURG, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: DR. MUELLER PATENTANWAELTE, DE