DE102008039942A1

DE102008039942A1 - Getriebe, insbesondere Mikrogetriebe

Info

Publication number: DE102008039942A1
Application number: DE200810039942
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr. Degen
Original assignee: Micromotion GmbH
Current assignee: Micromotion GmbH
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2028-08-28
Also published as: DE102008039942B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (1) mit wenigstens zwei miteinander gekoppelten Getrieberädern (4, 5; 52, 53), von denen wenigstens eine Getrieberad (4; 52) mit der Eingangswelle (2) und wenigstens ein anderes Getrieberad (5; 53) mit der Ausgangswelle (3) des Getriebes (1) mittelbar oder unmittelbar wirkverbindbar sind, und mit Mitteln (6, 6'; 8; 55) zum Verspannen der Getrieberäder (4, 5; 52, 53) gegeneinander. Es ist vorgesehen, dass die Spannmittel durch wenigstens ein eine Gehäusefunktion und/oder eine Lagerfunktion bezüglich wenigstens eines der Getrieberäder (4, 5; 52, 53) ausübenden Bauteil (6, 6'; 8; 55) des Getriebes (1) gebildet sind (Figur 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit wenigstens zwei miteinander gekoppelten Getrieberädern, von denen wenigstens ein Getrieberad mit der Eingangswelle und wenigstens ein anderes Getrieberad mit der Ausgangswelle des Getriebes mittelbar oder unmittelbar wirkverbindbar sind, und mit Mitteln zum Verspannen der Getrieberäder gegeneinander. Die Erfindung betrifft ferner ein Spannungswellengetriebe mit einem solchen Getriebe.
Technologischer Hintergrund und Stand der Technik
Bei Getrieben, insbesondere Zahnradgetrieben zur Positionierung, muss das Spiel beziehungsweise Flankenspiel zwischen den miteinander gekoppelten Getrieberädern klein sein. Ein zu großes Spiel kann ungewollte Schwingungen und störende Geräusche im Getriebebetrieb verursachen. Auch ist ein solches Getriebe für Anwendungen nicht geeignet, in denen die Bewegungsübertragung präzise stattfinden muss, wie beispielsweise bei Justiervorgängen und/oder bei der Positionierung.
Aus dem Fachbuch "Konstruktionselemente der Feinmechanik", Hrsg. Werner Krause, Carl Hanser Verlag München, 1993, ISBN 3-446-16530-4 sind Konstruktionsprinzipien für Getriebe bekannt, mittels welchen Spielfreiheit zwischen den einander gekoppelten Getrieberädern erreicht wird. Dabei werden die miteinander kämmenden Getrieberäder gegeneinander verspannt. Hierzu ist beispielsweise wenigstens eines der beiden Getrieberäder elastisch verformbar und/oder es sind zusätzlich Federelemente in Art von Zugfedern und/oder Drahtformfedern vorgesehen.
Die Herstellung elastischer Getrieberäder ist jedoch relativ aufwendig, da bei diesen Bauteilen trotz ihrer elastischen Eigenschaften eine vorgegebene präzise Verzahnungsgeometrie eingehalten werden muss. Auch die zusätzlichen Federelemente machen die Herstellung der Getriebe aufwendig und erhöhen den Montageaufwand für das Getriebe. Darüber hinaus sind Getriebe aufgrund der zusätzlichen Bauteile verhältnismäßig aufbauend.
Aufgabenstellung
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe mit den eingangs genannten Merkmalen vorzuschlagen, welches einfach herstellbar und kompakt bauend ist und dessen Getrieberäder miteinander spielfrei gekoppelt sind.
Erfindung und vorteilhafte Wirkungen
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Getriebe vorgeschlagen, welches die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist.
Das Getriebe hat wenigstens zwei miteinander gekoppelte Getrieberäder, von denen wenigstens ein Getrieberad mit der Eingangswelle und wenigstens ein anderes Getrieberad mit der Ausgangswelle des Getriebes wirkverbindbar, insbesondere mittelbar oder unmittelbar wirkverbindbar, sind. Die Getrieberäder sind beispielsweise formschlüssig, vorzugsweise über eine Umfangsverzahnung, oder kraftschlüssig, vorzugsweise über Reibflächen, miteinander gekoppelt. Das Getriebe weist ferner Mittel zum Verspannen der Getrieberäder gegeneinander auf.
Das erfindungsgemäße Getriebe zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass die Spannmittel durch wenigstens ein Bauteil des Getriebes gebildet sind, welches eine Gehäusefunktion und/oder eine Lagerfunktion bezüglich wenigstens eines der Getrieberäder ausübt.
Durch diese Maßnahme ist ein kompakt bauendes, spielfreies Getriebe realisierbar, indem durch Mehrfachfunktion bestehender Bauteile des Getriebes ein hoher Integrationsgrad erzielt wird, wobei die Getrieberäder selbst im Wesentlichen unverändert bleiben. Bei dem Getriebe ist somit ein Verspannen der Getrieberäder gegeneinander erreichbar, ohne gewichtsmäßig und abmessungsmäßig zu tragen kommende Bauteile zusätzlich vorsehen zu müssen. Das Getriebe ist damit einfach und kostengünstig herstellbar.
Es bietet sich an, dass das Bauteil zum Verspannen der Getrieberäder gegeneinander in radialer Richtung ausgebildet ist. Hierdurch lassen sich Getrieberäder mit umfangsseitig angeordneter Kontaktfläche, wie beispielsweise Verzahnung oder Reibfläche, spielfrei miteinander koppeln.
Es bietet sich ferner an, dass das Bauteil unter Vorspannung die Getrieberäder gegeneinander hält. Dadurch liegen die Getrieberäder dauerhaft gegeneinander verspannt vor, sodass dauerhaft eine spielfreie Kopplung der beiden Getrieberäder miteinander erreicht ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass zum Verspannen der Getrieberäder das Bauteil elastische Eigenschaften aufweist. Dadurch wird sich die Materialeigenschaft des Bauteils zunutze gemacht, um die auf die Getrieberäder wirkende Spannkraft zu erzeugen. Das Bauteil selbst dient als Speicher für die zum Verspannen aufgewendete mechanische Energie, welche dazu seine äußere Form ändert.
Bevorzugt weist dabei das Bauteil federelastische Eigenschaften auf. Hierdurch ist gewährleistet, dass beim Entspannen das Bauteil in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Das Bauteil ist hierdurch beliebig oft vorspannbar, ohne dass es zu einer Ermüdung in Form von plastischen Verformungen des Bauteils kommt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Bauteil wenigstens einen elastisch, vorzugsweise federelastisch wirkenden Abschnitt aufweist, an welchem das wenigstens eine der Getrieberäder sich abstützt, vorzugsweise drehbar gelagert ist. Mittels des Abschnittes ist eine besonders flexible Gestaltung des Bauteils möglich, insbesondere um ein hohes Maß an Kompaktheit des gesamten Getriebes erreichen zu können. Dazu kann sich die Elastizität bzw. Federelastizität auf lediglich den wenigstens einen Abschnitt beschränken.
Mit Vorteil kann dabei der wenigstens eine Abschnitt gekrümmt, insbesondere gewölbt, ausgebildet sein. Durch diese Gestaltung des elastisch bzw. federelastisch wirkenden Abschnitts kann das Bauteil in der Weise in das Getriebe integriert werden, dass es sich an die rotationssymmetrische Form der Getriebebauteile, wie beispielsweise Getrieberäder, Wellen oder dergleichen, im Wesentlichen anschmiegen kann und somit eine kompakte Bauform des Getriebes unterstützt.
Es bietet sich an, dass die gekrümmte, insbesondere gewölbte Ausbildung des Abschnitts im gespannten Zustand wie auch im entspannten Zustand des Bauteils vorliegt. Hierdurch ist eine Montage des Bauteils in das Getriebe erleichtert, da das Bauteil unabhängig von dem Belastungszustand des Abschnitts, auch in kleinstem Bauraum, mühelos einbringbar ist.
Besonders kompakt ist das Getriebe realisierbar, wenn der wenigstens eine Abschnitt im Wesentlichen kreisbogenförmig ausgebildet ist. Hierdurch liegt der Abschnitt optimal angepasst an die kreisbogenförmige Kontur der anderen Getriebebauteile, wie beispielsweise Getrieberädern, Eingangswelle und/oder Ausgangswelle, vor.
Bevorzugt sollte sich dabei der Abschnitt im Wesentlichen konzentrisch um das andere der Getrieberäder, die Eingangswelle und/oder Ausgangswelle erstrecken.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens zwei weitere miteinander gekoppelte Getrieberäder vorgesehen, von denen wenigstens ein Getrieberad an dem Bauteil drehbar gelagert ist. Dadurch kommt dem Bauteil die Funktion einer Mehrfachlagerung zu, sodass ein separates Lagerbauteil für das weitere Getrieberad nicht notwendig ist. Das Bauteil dient also zur Lagerung des einen Getrieberades sowie des einen weiteren Getrieberades und ermöglicht somit ein spielfreies Koppeln der Getrieberäder von zwei Getrieberadpaarungen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die an dem Bauteil gelagerten Getrieberäder auf einer gemeinsamen Drehachse liegen. Dadurch ist die Lagerung der Getrieberäder an dem Bauteil in einfacher Weise realisierbar, da lediglich eine Drehachse zu lagern ist.
Bevorzugt sollten zur Lagerung der Getrieberäder zwei Abschnitte des Bauteils vorgesehen sein. Dadurch kann auch bei einem Schrägstellen der gemeinsamen Drehachse eine ausreichende Anpresskraft auf die gegeneinander zu verspannenden Getrieberäder ausgeübt werden, so dass dauerhaft die Getrieberäder im Getriebebetrieb gegeneinander verspannt bleiben. Zu einem leichten Schrägstellen der gemeinsamen Drehachse kommt es beispielsweise durch die üblicherweise bei Getrieberädern vorliegenden Unterschiede in der Fertigungstoleranz. Selbst bei höchsten Toleranzanforderungen weisen die Getrieberäder kleinste Abweichungen voneinander auf.
Alternativ kann es selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass zur Lagerung der gemeinsamen Drehachse zwei separate Bauteile vorgesehen sind.
Es bietet sich an, dass die Abschnitte oder Bauteile zwischen den daran gelagerten Getrieberädern liegen. Hierdurch ist eine kompakte Bauform des Getriebes realisierbar, da die beiden Abschnitte bzw. Bauteile räumlich beieinander angeordnet werden können.
Alternativ kann es natürlich auch vorgesehen sein, dass die gelagerten Getrieberäder zwischen den Abschnitten bzw. Bauteilen liegen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine Bauteil zumindest einen Teil des Gehäuses des Getriebes bildet. Damit ist das eine Spannkraft auf die miteinander gekoppelten Getrieberäder ausübende Bauteil in einfacher Weise bereits durch die Montage des Gehäuses montierbar. Eine separate Montage des Bauteils entfällt somit.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Getriebe ein Umlaufrädergetriebe ist und vorzugsweise, das die Verspannung zwischen den Getrieberädern bewirkende Bauteil den Träger für die umlaufenden Räder bildet. Bevorzugt sind dabei eines der Getrieberäder als zentrales Rad und das wenigstens eine andere der Getrieberäder als umlaufendes Rad des Umlaufrädergetriebes ausgebildet. Hierdurch kommt dem sowieso bereits als Lager für die umlaufenden Räder dienende Träger zugleich auch die Funktion zu, die miteinander gekoppelten Getrieberäder gegeneinander zu verspannen, indem das wenigstens eine umlaufende Rad gegen das zentrale Rad gedrückt wird. Insbesondere bei dem praxisüblichen Fall, dass das wenigstens eine umlaufende Rad gegenüber dem zentralen Rad des Umlaufrädergetriebes im Durchmesser wesentlich kleiner ist, ist ein Verspannen der Getrieberäder gegeneinander technisch einfach realisierbar, wenn das wenigstens eine umlaufende Rad gegen das zentrale Rad gedrückt wird.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass eines der Getrieberäder als zentrales Rad und drei andere der Getrieberäder vorgesehen sind, welche jeweils als umlaufendes Rad des Umlaufrädergetriebes ausgebildet sind. Das Umlaufrädergetriebe ist durch die drei vorgesehenen umlaufenden Räder statisch bestimmt. Darüber hinaus kann aufgrund der mehreren vorgesehenen umlaufenden Räder auch ein höheres Drehmoment übertragen werden.
Bevorzugt kommt das Umlaufrädergetriebe als Untersetzungsgetriebe zum Einsatz. Dazu ist es nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Träger für die umlaufenden Räder mit der Eingangswelle und ggf. das zentrale Rad mit der Ausgangswelle drehfest verbunden sind.
Um eine kompakte Bauweise zu realisieren, ist es ferner nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Eingangswelle, die Ausgangswelle, das zentrale Rad und der Träger für die umlaufenden Räder um eine gemeinsame Mittelachse drehbar sind.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Eingangswelle und die Ausgangswelle in Richtung ihrer Drehachse jeweils eine durchgehende Öffnung, Kanal, Bohrung oder dergleichen Durchtritt aufweisen.
Dadurch können durch das Getriebe hindurch Medien, wie beispielsweise Flüssigkeiten und Gase, sowie Kabel und/oder Informationen und/oder Licht durchgeleitet werden. Das erfindungsgemäße Getriebe ist damit für Anwendungen besonders geeignet, bei welchen derartige Stoffe durch das Getriebe hindurchzuleiten sind und gleichzeitig eine präzise Getriebefunktion erforderlich ist. Beispielsweise kann mittels des erfindungsmäßigen Getriebes ein Lichtstrahl hindurchgeleitet werden, welcher mittels einer an der Eingangswelle und/oder an der Ausgangswelle vorgesehenen Umlenkeinrichtung umgelenkt wird, wobei durch die Getriebefunktion ein Verdrehen der Umlenkeinrichtung präzise und feinfühlig möglich ist, sodass der Lichtstrahl das Getriebe in eine vorgegebene umgelenkte Richtung das Getriebe verlässt.
Bevorzugt sollte dazu der Durchtritt der Eingangswelle und der Durchtritt der Ausgangswelle koaxial zu deren Drehachse angeordnet sein, um ein Durchleiten der Stoffe bzw. Medien ohne Störungen zu ermöglichen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ein Dichtungssystem angeordnet ist, welches Eingangs- und Ausgangswelle gegeneinander abdichtet. Hierdurch ist ein leckagefreies Hindurchleiten gasförmiger und/oder flüssiger Medien möglich.
Es bietet sich dabei an, dass die Ausgangswelle mit einem freien, zur Eingangswelle weisenden Endabschnitt in den Durchtritt der Eingangswelle eintaucht. Dadurch ist ein durchgehender Durchtritt durch das Getriebe realisiert und damit ein etwaige Leckage des hindurchtretenden Stoffes bzw. Mediums erschwert.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Getriebe ein Mikrogetriebe ist. Als Mikrogetriebe wird im Sinne der Erfindung ein Getriebe in Mikrobauweise verstanden, dessen Gehäusedurchmesser kleiner als 20 mm ist. Bei einem als Zahnradgetriebe ausgebildeten Mikrogetriebe ist ferner der Zahnmodul kleiner als 200 μm.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine, eine Gehäusefunktion und/oder eine Lagerfunktion ausübende Bauteil aus einer Kunststoff- und/oder Nickel-Eisen-Legierung besteht. Das Bauteil ist dadurch in einfacher und kostengünstiger Weise herstellbar, insbesondere in kleinsten Abmessungen für ein Getriebe in Mikrobauweise.
Dabei bietet es sich an, dass das wenigstens eine, eine Gehäusefunktion und/oder eine Lagerfunktion ausübende Bauteil galvanisch hergestellt ist. Das Bauteil kann hierdurch einfach und kostengünstig hergestellt werden, insbesondere wenn es für den Einsatz in einem Getriebe in Mikrobauweise vorgesehen ist.
Das erfindungsgemäße Getriebe ist bevorzugt für den Einsatz in einem Spannungswellengetriebe geeignet. Dabei bietet es sich an, dass eines der wenigstens zwei miteinander gekoppelten Räder des Getriebes als Flexspline ausgebildet ist und das wenigstens eine andere Getrieberad einen Teil des Wellengenerators des Spannungswellengetriebes bildet.
In dieser Hinsicht wird Bezug genommen auf die Patentanmeldung „Spannungswellengetriebe mit einem Wellengenerator in Art eines Umlaufrädergetriebes” der Micromotion GmbH, deren Inhalt hiermit in dieser Anmeldung aufgenommen wird. Die Anmeldung „Spannungswellengetriebe mit einem Wellengenerator in Art eines Umlaufrädergetriebes” und die vorliegende Anmeldung wurden am gleichen Tag eingereicht.
Ausführungsbeispiele
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
1 eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes als Längsschnitt durch das Getriebe,
2 das Getriebe gemäß 1 in perspektivischer Darstellung mit einem Teilschnitt in Längsrichtung des Getriebes,
3 das Getriebe gemäß 1 in perspektivischer Darstellung ohne ausgangsseitiger Lagerung und ausgangsseitigem Gehäuse,
4 das die Verspannung wenigstens zweier miteinander gekoppelter Getrieberäder bewirkende Bauteil des Getriebes gemäß 1 in Seitenansicht und
5 eine andere Ausführungsform des die Verspannung zwischen wenigstens zweier miteinander gekoppelter Getrieberäder bewirkende Bauteil in Seitensicht.
6 bis 8 verschiedene Ausführungsbeispiele eines Spannungswellengetriebes mit einem erfindungsgemäßen Getriebe, jeweils als Seitenansicht.
Die 1 bis 3 zeigen – in schematischer Darstellung – eine mögliche Ausführungsform eines Getriebes 1 in Art eines Umlaufrädergetriebes mit einem zentralen Rad 5 und drei umlaufenden Rädern 4. Das Getriebe 1 ist bevorzugt in Mikrobauweise ausgebildet. Ferner ist das als Umlaufrädergetriebe ausgebildete Getriebe 1 bevorzugt ein Planetenradgetriebe, bei dem das zentrale Rad als Sonnenrad 5 und die umlaufenden Räder als Planetenräder 4 ausgebildet sind, welche konzentrisch um das Sonnenrad 5 liegen. Dabei kämmt die Verzahnung der Planetenräder 4 mit der Verzahnung des Sonnenrades 5.
Weiterhin weist das Planetenradgetriebe 1 einen Träger 6 für die Planetenräder 4 auf, in welchem die Planetenräder 4 drehbar gelagert sind. Das Planetenradgetriebe 1 hat eine Eingangswelle 2 und eine Ausgangswelle 3. Die Eingangswelle 2 ist mit den Planetenrädern 6 und die Ausgangswelle 3 mit dem Sonnenrad 5 drehfest verbunden.
Die Anordnung von Eingangswelle 2, Ausgangswelle 3, Planetenträger 6, Sonnenrad 5 und Planetenräder 4 kann gemäß einer alternativen Ausführungsform auch in der Weise realisiert sein, dass die Eingangswelle mit dem Sonnerad und die Ausgangswelle mit dem Planetenträger drehfest verbunden sind.
Bei der Ausführungsform gemäß der 1 bis 3 ist zumindest eines der Planetenräder 4 drehfest mit einem weiteren Getrieberad 10, vorzugsweise über eine gemeinsame Welle 20, drehfest verbunden. Das Getrieberad 10 kämmt um ein weiteres vorgesehenes Sonnenrad 11, welches gehäusefest bezüglich des Gehäuses 18 des Planetengetriebes 1 ist.
Bevorzugt stützt sich die Welle 20 über eine Lagerbuchse 21 an dem Planetenträger 6 bzw. einem Abschnitt 7 des Planetenträgers 6 ab.
Wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist, weist der Planetenträger 6 bevorzugt einen ringartigen Abschnitt 22 auf, durch welchen der Planetenträger 6 auf die Eingangswelle 2 oder Ausgangswelle 3 aufschiebbar ist. Der Träger 6 weist darüber hinaus wenigstens einen elastisch, vorzugsweise federelastisch wirkenden Abschnitt 7 auf, an dessen freiem Endabschnitt wenigstens eines der Planetenräder 4 drehbar gelagert ist. Der elastische bzw. federelastische Abschnitt 7 ist dabei gekrümmt ausgebildet. Bevorzugt ist der elastische bzw. federelastische Abschnitt 7 im Wesentlichen kreisbogenförmig ausgebildet und erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlichen konzentrisch um das Sonnenrad bzw. um die Eingangswelle 2 oder Ausgangswelle 3.
Durch die elastische bzw. federelastische Ausgestaltung des Abschnitts 7 befindet sich der Träger 6 im eingebauten Zustand unter Vorspannung, sodass die an den Träger 6 gelagerten Planetenräder 4 an das Sonnenrad 5 gedrückt sind, somit eine Verspannung von Planetenrädern 4 und Sonnenrad 5 gegeneinander realisiert ist.
Bevorzugt weist der Planetenträger 6 für jedes Planetenrad 4 einen separaten elastischen bzw. federelastischen Abschnitt 7 auf. Die Abschnitte 7 der Planetenräder 4 können einander identisch sein.
Auch ist es möglich, dass die Abschnitte 7 über ihre Länge L, Breite B und/oder Dicke D ein vorgegebenes Maß aufweisen, sodass für jedes Planetenrad 4 eine separate vorgegebene Anpresskraft erzeugt werden kann.
Bevorzugt ist neben dem Planetenträger 6 ein zusätzlicher Planetenträger 6' vorgesehen, dessen elastische bzw. federelastische Abschnitte 7 zusammen mit den Abschnitten 7 der Planetenträgers 6 zwischen den Planetenrädern 4 und 10 angreifen. Zwischen den beiden Trägern 6, 6' ist bevorzugt ein ringförmiges Distanzelement 23 vorgesehen. Der Träger 6 und bevorzugt auch der Träger 6' sind dabei scheibenförmig ausgebildet und weisen jeweils eine im Wesentlichen gleichbleibende Dicke auf.
Bei der Ausführungsform gemäß der 1 bis 3 sind die Eingangswelle 2, die Ausgangswelle 3, das Sonnenrad 5 und der Planetenträger 6 koaxial zueinander angeordnet und sind um eine gemeinsame Mittelachse 29 des Getriebes 1 drehbar.
Bevorzugt weisen die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 in Richtung ihrer Drehachse 13 bzw. 14 jeweils eine durchgehende Öffnung, Kanal, Bohrung oder dergleichen Durchtritt 15 bzw. 16 auf. Dabei ist der Durchtritt 15 der Eingangswelle 2 und der Durchtritt 16 der Ausgangswelle 3 koaxial zu der jeweiligen Drehachse 13 bzw. 14 angeordnet.
Bevorzugt ist zwischen der Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 3 ein Dichtungssystem, beispielsweise in Art einer Labyrinthdichtung, angeordnet, welche Eingangswelle 2 und Ausgangswelle 3 gegeneinander abdichtet.
Dazu ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Ausgangswelle 3 mit einem freien, zur Eingangswelle 2 weisenden Endabschnitt 17 in den Durchtritt 15 der Eingangswelle 2 eintaucht.
Das Planetengetriebe 1 weist weiterhin bevorzugt eine Lagerung für die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 auf. Dazu ist jeweils eine Lagerung 24 bzw. 27 vorgesehen, welche beispielsweise durch wenigstens ein Wälzlager gebildet ist. Zwischen der Lagerung 24 für die Eingangswelle 2 und der Lagerung 27 für die Ausgangswelle 3 sind die Planetenräder 4 der Planetenräderträger 6 und die Sonnenräder 5 bzw. 11 angeordnet. Die Lagerungen 24, 27 stützen sich gegenüber dem Gehäuse 18 des Planetengetriebes 1 ab.
Das Gehäuse 18 des Planetengetriebes 1 ist zweiteilig aufgebaut, wobei das eine Gehäuseteil 25 einen rohrartigen Endabschnitt 28 hat, welcher über den Außenumfang des anderen Gehäuseteils 26 geschoben ist. Beide Gehäuseteile 25, 26 des Gehäuses 18 sind miteinander bevorzugt verklebt. Selbstverständlich sind auch andere stoffschlüssige Fügeverfahren zum Verbinden der Bauteile geeignet.
Bevorzugt sind sämtliche drehfest miteinander verbundenen Bauteile des Planetengetriebes miteinander verklebt und/oder miteinander formschlüssig verbunden.
5 zeigt eine andere Ausführungsform eines Bauteils 8 zum Erzeugen einer Spannkraft auf die zwei miteinander gekoppelten Getrieberäder 4, 5. Das Bauteil 8 dient als Lager für die beiden Getrieberäder 4, 5 und ist drehfest mit dem Gehäuse 18 des Getriebes 1 verbunden. Das Bauteil 8 weist wenigstens einen elastischen, vorzugsweise federelastisch wirkenden Abschnitt 9 auf, an welchem das Getrieberad 4 drehbar gelagert ist. Durch die Montage der Getrieberäder 4, 5 an das Bauteil 9 wird der elastische bzw. federelastische Abschnitt 8 seitlich nach außen bewegt und damit unter Vorspannung gebracht, sodass im eingebauten Zustand der Getrieberäder 4, 5 diese durch die von dem Abschnitt 9 erzeugte Spannkraft gegeneinander gepresst sind.
6 zeigt einen mögliche Ausführungsform eines Spannungswellengetriebes 50 mit einem Wellengenerator 51, einem durch den Wellengenerator 51 bewegbaren elastisch verformbaren Getriebering 53, dem sogenannten Flexspline, und wenigstens einem Hohlrad 54, dessen Innenverzahnung mit der Außenverzahnung des elastisch verformbaren Getrieberinges 53 kämmt.
Bei dem Spannungswellengetriebe 50 können je nach Ausführungsvariante der Wellengenerator 51, der Flexspline 53 und das wenigstens eine Hohlrad 54 als Antriebselement oder Abtriebselement dienen.
Der Wellengenerator 51 des Spannungswellengetriebes 50 liegt innerhalb des elastisch verformbaren Getrieberinges 53 und weist wenigstens zwei Räder 52 auf, welche an dem Innenumfang des Flexsplines 53 umlaufen. Die Räder 52 sind konzentrisch bezüglich der Mittelachse 29 des Spannungswellengetriebes 50 angeordnet und liegen vorzugsweise im Wesentlichen diametral zueinander. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Räder 52, beispielsweise drei, vier oder fünf Räder vorgesehen sein, welche konzentrisch bezüglich der Mittelachse 29 angeordnet sind und am Innenumfang des Flexsplines 53 umlaufen. Bei dem Spannungswellengetriebe 50 gemäß der 6 sind die Räder 52 als Reibräder ausgebildet, welche kraftschlüssig über Reibflächen mit dem Flexspline 53 gekoppelt sind. Dazu ist der Innenumfang des Flexsplines 53 ebenfalls als Reibfläche ausgebildet.
Der Wellengenerator 51 weist ferner einen Träger 55 für die umlaufenden Räder 52 auf. An dem Träger 55 stützen sich die Räder 52 ab bzw. sind daran drehbar gelagert. Der Träger 55 weist dazu Abschnitte 56 auf, welche mit ihrem einen Ende mit einem Basisteil 57 verbunden sind bzw. an dem Basisteil 57 angeformt sind. An dem anderen, vorzugsweise freien Ende des Abschnittes 56 ist jeweils eines der Räder 52 angeordnet. Die Abschnitte 56 sind elastisch, vorzugsweise federelastisch ausgebildet und erstrecken sich zumindest abschnittsweise um die Mittelachse 29 des Spannungswellengetriebes 50.
Das Basisteil 57 des Trägers 55 ist ringförmig ausgebildet, wobei dessen Zentrum vorzugsweise mit der Mittelachse 29 des Spannungswellengetriebes 50 zusammenfällt.
Bei dem Spannungswellengetriebe 50 gemäß der 6 ist der Träger 55 mit seinen elastisch, vorzugsweise federelastisch wirkenden Abschnitten 56 im montierten Zustand des Trägers 55 in Auslenkung gebracht, sodass durch die ausgelenkten Abschnitte 56 die Räder 52 mit einer Anpresskraft radial nach außen gegen den Flexspline 53 drücken. Bevorzugt sind dabei die Räder 52, der Flexspline 53 und das Hohlrad 54 gegeneinander verspannt, wodurch eine spielfreie Getriebefunktion erreicht ist.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Spannungswellengetriebes 50', bei dem durch den Wellengenerator 51 eine spielfreie Getriebefunktion realisiert ist. Bauteile des Spannungswellengetriebes 50' gemäß der 7, welche mit den Bauteilen des Spannungswellengetriebes 50 gemäß der 6 identisch sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen; insofern wird auf die Beschreibung zum Spannungswellengetriebe 50 der 6 verwiesen.
Das Spannungswellengetriebe 50' gemäß der 7 unterscheidet sich von dem Spannungswellengetriebe 50 gemäß der 6 unter anderem dadurch, dass ein elastisch verformbarer Getriebering 53' vorgesehen ist, welcher eine Außenverzahnung und zusätzlich eine Innenverzahnung aufweist. Vorzugsweise weist der Wellengenerator 51 dementssprechend umlaufende Räder 52' auf, welche eine Außenverzahnung aufweisen, sodass die Räder 52' an der Innenverzahnung des elastisch verformbaren Getrieberinges 53' miteinander kämmen.
8 zeigt wiederum ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Spannungswellengetriebes 50'', bei der eine spielfreie Getriebefunktion durch Verspannen der Getrieberäder gegeneinander erreicht ist.
Bauteile des Spannungswellengetriebes 50'' gemäß der 8, welche mit den Bauteilen des Spannungswellengetriebes 50 gemäß der 6 identisch sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Insofern wird auf die Beschreibung zu dem Spannungswellengetriebe 50 gemäß der 6 verwiesen.
Das Spannungswellengetriebe 50'' gemäß der 8 unterscheidet sich von dem Spannungswellengetriebe 50 gemäß der 6 unter anderem dadurch, dass ein Wellengenerator 51' vorgesehen ist, welcher von außen auf den elastisch verformbaren Getriebering 53 des Spannungswellengetriebes 50'' wirkt.
Der Träger 55 mit seinem Basisteil 57 und dem elastischen, vorzugsweise federelastisch wirkenden Abschnitten 56 ist dazu außerhalb des elastisch verformbaren Getrieberinges 53 angeordnet und die umlaufenden Räder 52 rollen auf dem Außenumfang des elastisch verformbaren Getrieberinges 53 ab. Innerhalb des elastisch verformbaren Getrieberinges 53 ist der sogenannte Circular Spline 58 und/oder Dynamic Spline des Spannungswellengetriebes 50'' angeordnet, welcher als innenliegendes Rad oder Getriebering ausgebildet ist.
Der innenliegende Circular Spline 58 oder Dynamic Spline des Spannungswellengetriebes 50'' kann mit dem Flexspline 53 über Reibflächen gekoppelt sein oder – wie in 8 dargestellt – über eine Außenverzahnung des Circular Splines 58 bzw. Dynamic Splines und einer Innenverzahnung des Flexsplines 53.
Bei dem Spannungswellengetriebe 50'' gemäß der 8 sind die umlaufenden Räder 52 als Reibräder ausgebildet, welche auf einer korrespondierenden Reibfläche des Flexsplines 53 abrollen. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Räder mit einer Außenverzahnung versehen sind und auf einer Außenverzahnung des Flexsplines abrollen.

1: Getriebe
2: Eingangswelle
3: Ausgangswelle
4: umlaufendes Rad, Planetenrad
5: zentrales Rad, Sonnenrad
6, 6': Spannmittel, Planetenträger
7: Abschnitt
8: Spannmittel, Gehäuseteil
9: Abschnitt
10: weiteres Getrieberad, Planetenrad
11: weiteres Getrieberad, Sonnenrad
12: Drehachse
13: Drehachse
14: Drehachse
15: Durchtritt
16: Durchtritt
17: Endabschnitt
18: Gehäuse
19: Dichtungssystem
20: Welle
21: Lagerbuchse
22: ringartiger Abschnitt
23: Distanzelement
24: Lagerung
25: Gehäuseteil
26: Gehäuseteil
27: Lagerung
28: Endabschnitt
29: Mittelachse
50, 50', 50'': Spannungswellengetriebe
51, 51': Wellengenerator
52, 52': umlaufendes Rad des Wellengenerators
53, 53': zentrales Rad, elastisch verformbarer Getriebering
54: Hohlrad
55: Spannmittel, Träger
56: Abschnitt
57: Basisteil
58: Circular Spline, Dynamic Spline
L: Länge
B: Breite
D: Dicke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Fachbuch ”Konstruktionselemente der Feinmechanik”, Hrsg. Werner Krause, Carl Hanser Verlag München, 1993, ISBN 3-446-16530-4 [0003]

Claims

Getriebe (1) mit wenigstens zwei miteinander gekoppelten Getrieberädern (4, 5; 52, 53), von denen wenigstens ein Getrieberad (4; 52) mit der Eingangswelle (2) und wenigstens ein anderes Getrieberad (5; 53) mit der Ausgangswelle (3) des Getriebes (1) mittelbar oder unmittelbar wirkverbindbar sind, und mit Mitteln (6, 6'; 8; 55) zum Verspannen der Getrieberäder (4, 5; 52, 53) gegeneinander, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel durch wenigstens ein eine Gehäusefunktion und/oder eine Lagerfunktion bezüglich wenigstens eines der Getrieberäder (4, 5; 52, 53) ausübenden Bauteil (6; 6'; 8; 55) des Getriebes (1) gebildet sind.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (6, 6'; 8; 55) zum Verspannen der Getrieberäder (4, 5; 52, 53) gegeneinander in radialer Richtung ausgebildet ist.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (6; 6'; 8; 55) unter Vorspannung die Getrieberäder (4, 5; 52, 53) gegeneinander hält.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verspannen der Getrieberäder (4, 5; 52, 53) das Bauteil (6; 6'; 8; 55) elastische, vorzugsweise federelastische Eigenschaften aufweist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (6; 6'; 8; 55) wenigstens einen elastisch, vorzugsweise federelastisch wirkenden Abschnitt (7; 8; 56) aufweist, an welchem das wenigstens eine der Getrieberäder (4, 5; 52, 53) drehbar gelagert ist.
Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Abschnitt (7; 8; 56) gekrümmt ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Abschnitt (7; 56) sich zumindest über einen Teil des Außenumfangs des anderen der Getrieberäder (4, 5; 52, 53) erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Abschnitt (7; 56) im Wesentlichen kreisbogenförmig ausgebildet ist und sich vorzugsweise im Wesentlichen konzentrisch um das andere der Getrieberäder (4, 5; 52, 53) erstreckt.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei weitere miteinander gekoppelte Getrieberäder (10, 11) vorgesehen sind, von denen wenigstens ein Getrieberad (10) an dem Bauteil (6; 6') drehbar gelagert ist.
Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Bauteil (6; 6') gelagerten Getrieberäder (4, 10) auf einer gemeinsamen Drehachse (12) liegen und vorzugsweise zur Lagerung der Getrieberäder (4, 10) zwei Abschnitte des Bauteiles oder zwei separate Bauteile (6, 6') vorgesehen sind.
Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte oder Bauteile (6, 6') zwischen den daran gelagerten Getrieberädern (4, 10) liegen.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bauteil (8) zumindest einen Teil des Gehäuses (18) des Getriebes (1) bildet.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Umlaufrädergetriebe (1) ist, und vorzugsweise das die Verspannung zwischen den Getrieberädern (4, 5; 52, 53) bewirkende Bauteil den Träger (6, 6'; 55) für die umlaufenden Räder (4; 52) des Getriebes (1) bildet.
Getriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Getrieberäder (4, 5; 52, 53) als zentrales Rad (5; 53) und das wenigstens eine andere der Getrieberäder (4, 5; 52, 53) als umlaufendes Rad (4; 52) des Umlaufrädergetriebes (1) ausgebildet sind.
Getriebe nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Getrieberäder (4, 5) als zentrales Rad (5) und das drei andere der Getrieberäder (4, 5) vorgesehen sind, welche jeweils als umlaufendes Rad (4) des Umlaufrädergetriebes (1) ausgebildet sind.
Getriebe nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (6; 55) mit der Eingangswelle (2) und ggf. das zentrale Rad (5; 53) mit der Ausgangswelle (3) drehfest verbunden sind.
Getriebe nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (2), die Ausgangswelle (3), das zentrale Rad (5; 53) und der Träger (6, 6'; 55) um eine gemeinsame Mittelachse (29) drehbar sind.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (2) und die Ausgangswelle (3) in Richtung ihrer Drehachse (13, 14) jeweils eine durchgehende Öffnung, Kanal, Bohrung oder dergleichen Durchtritt (15, 16) aufweisen und vorzugsweise der Durchtritt (15) der Eingangswelle (2) und der Durchtritt (16) der Ausgangswelle (3) koaxial zu deren Drehachse (13, 14) angeordnet ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Eingangswelle (2) und der Ausgangswelle (3) ein Dichtungssystem angeordnet ist, welches Eingangswelle (2) und Ausgangswelle (3) gegeneinander abdichtet.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangswelle (3) mit einem freien, zur Eingangswelle (2) weisenden Endabschnitt (17) in den Durchtritt (15) der Eingangswelle (2) eintaucht.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Mikrogetriebe (1) ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine, eine Gehäusefunktion und/oder eine Lagerfunktion ausübende Bauteil (6; 6'; 8; 55) aus einer Kunststoff und/oder Nickel-Eisen-Legierung besteht.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine, eine Gehäusefunktion und/oder eine Lagerfunktion ausübende Bauteil (6; 6'; 8; 55) galvanisch hergestellt ist.
Spannungswellengetriebe (50, 50', 50'') mit einem Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vorzugsweise eines der wenigstens zwei miteinander gekoppelten Räder (52, 53) des Getriebes (1) als Flexspline (53) ausgebildet ist und das wenigstens eine andere der Räder (52, 53) einen Teil des Wellengenerators (51) des Spannungswellengetriebes (50, 50', 50'') bildet.