DE102008045013A1

DE102008045013A1 - Wellgetriebe mit einem Gehäuse oder Gehäuseteil aus Kunststoff

Info

Publication number: DE102008045013A1
Application number: DE200810045013
Authority: DE
Inventors: Frank Dr.-Ing. Pöhlau
Original assignee: Harmonic Drive Polymer GmbH
Current assignee: Harmonic Drive Polymer GmbH
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2028-08-30
Also published as: DE102008045013B4

Abstract

Es wird ein Wellgetriebe mit einem unrunden Kern (7, 7'), einem eine Innenverzahnung (2) aufweisenden Außenzahnring (3, 3') und einem zwischen Kern (7, 7') und Außenzahnring (3, 3') angeordneten Zwischenzahnring (5, 5', 6, 6') in Form eines Hohlzylinders (10) mit einer senkrecht zur Achse (8) des Wellgetriebes verlaufenden Grundfläche (14, 15) aus Kunststoff vorgeschlagen, welche sich dadurch auszeichnet, dass der Zwischenzahnring (5, 5', 6, 6') mit seiner Grundfläche (14, 15) einerseits und das Gehäuse (1) oder zumindest ein quer zur Achse (8) des Wellgetriebes angeorndeter Gehäuseteil (17, 17') andererseits von einem einheitlichen Formteil aus Kunststoff gebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft Wellgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Wellgetriebe umfassen stets einen im Querschnitt unrunden Kern, einen sogenannten Wave Generator, der an einem im wesentlichen die Form eines Holzylinders aufweisenden, elastisch verformbaren Zwischenzahnring (sogenannter Flexspline) angreift und, ggf. über gesonderte Aufspannelemente, den Zwischenzahnring umlaufend im wesentlichen elliptisch verformt. Der Zwischenzahnring ist von einem Außenzahnring (sogenannter Circular Spline) umgeben. Der Zwischenzahnring trägt eine Außenverzahnung. In entsprechender axialer Position ist der Außenzahnring mit einer Innenverzahnung versehen.
Die Besonderheit der Konstruktion derartiger Wellgetriebe und ihrer Funktion ist nun darin zu sehen, dass der Zwischenzahnring von dem unrunden Kern derart verformt wird, dass die Außenverzahnung des Zwischenzahnrings dann, wenn der Zwischenzahnring im entsprechenden Umfangsbereich von dem Kern aufgeweitet ist, in die Innenverzahnung des Außenzahnrings eingreift, während in den jeweils nicht aufgeweiteten Bereichen die Außenverzahnung des Zwischenzahnrings nicht im Eingriff mit der Innenverzahnung des Außenzahnrings steht. Die Zahndimensionen der Innenverzahnung des Außenzahnrings und der Außenverzahnung des Zwischenzahnrings entsprechen sich im wesentlichen. Die Außenverzahnung des Zwischenzahnrings und die Innenverzahnung des Außenzahnrings weisen jedoch eine geringfügige unterschiedliche Zähnezahl auf. Hierdurch wird erreicht, dass bei Drehung des Kerns sich Zwischenzahnring oder Außenzahnring – abhängig davon, welche der beiden Zahnringe sich drehen kann – mit einer gegenüber der Windgeschwindigkeit des Kerns erheblich verschiedenen Geschwindigkeit drehen, d. h. also, dass eine erhebliche Untersetzung der Drehgeschwindigkeit des Zwischenzahnrings oder des Außenzahnrings gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit des unrunden Kerns erfolgt.
Es sind Wellgetriebe der gattungsgemäßen Art bekannt, bei denen der Außenzahnring fest mit dem Mantel des Gehäuses verbunden ist, wobei bei Herstellung des Gehäuses aus Kunststoff dieses und der Außenzahnring meist einstückig sind. Diese Ausführungsform lässt sich verwirklichen, wenn der Abtrieb vom Getriebe über den Zwischenzahnring erfolgt, der sich gegenüber dem Gehäuse drehen kann.
Bei Ausführungsformen, bei denen der Abtrieb über den Außenzahnring vorgesehen ist, muss der Zwischenzahnring gegenüber dem Gehäuse unverdrehbar angeordnet sein. In diesem Zusammenhang wurde bisher stets der Zwischenzahnring als gesondertes Teil im Gehäuse montiert, was vor allem durch die unterschiedlichen Eigenschaften des Zwischenzahnrings einerseits und Gehäuses andererseits bedingt war. Ein Gehäuse soll ja möglichst stabil sein, während der Zwischenzahnring im Hinblick auf die Funktionsweise des Wellgetriebes möglichst flexibel und tribologisch optimiert sein muss.
Auch wenn der Zwischenzahnring nicht fest mit dem Gehäuse verbunden ist, wird bei den bisher bekannten Wellgetrieben stets eine besondere Halterung für den Zwischenzahnring an dem Gehäuse vorgesehen.
Ein Nachteil der bekannten Wellgetriebe, bei denen der Zwischenzahnring von einem separaten Bauteil gebildet war, ist einerseits der, dass die Montage des Zwischenzahnrings häufig mit nicht unerheblichem Aufwand verbunden ist. Hinzu kommt noch, dass bei der Montage hohe Präzision aufgewendet werden muss, nachdem bei den häufig sehr kleinen Wellgetrieben enge Toleranzen einzuhalten sind, um einen sauberen Lauf der Getriebe zu erzielen, so dass keine unnötigen Reibungsverluste auftreten. Bei der für Kunststoffteile üblichen Herstellung im Spritzgießverfahren ist darüber hinaus für jedes Einzelteil die Anfertigung einer gesonderten Spritzgießform, die erhebliche Kosten verursacht, erforderlich, weshalb eine hohe Teilezahl nachteilig ist.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Wellgetriebe der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, das gegenüber den bekannten Getrieben einfacher aufgebaut ist und sich deswegen leichter, gleichzeitig aber präziser montieren lässt, wodurch einerseits die Gestehungskosten des Getriebes erheblich gesenkt werden können, gleichzeitig aber dessen mechanische Eigenschaften verbessert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem gattungsgemäßen Wellgetriebe der Zwischenzahnring mit seiner Grundfläche einerseits und das Gehäuse oder zumindest ein quer zur Achse des Wellgetriebes angeordneter Gehäuseteil andererseits von einem einheitlichen Formteil aus Kunststoff gebildet sind.
Unter dem Begriff „einheitliches Formteil” ist dabei nicht nur – aber auch – ein einstückiges Formteil aus Kunststoff zu verstehen. Der Begriff „einheitliches Formteil” umfasst im Sinne der Erfindung auch Formteile, die möglicherweise aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, jedoch für die Montage des Wellgetriebes als einheitlich zu handhabendes Formteil vorliegen.
Die Kombination des Zwischenzahnrings mit dem Gehäuse bzw. einem Gehäuseteil als einheitliches Formteil bringt hinsichtlich der Montage den Vorteil, dass ein besonderer Montageschritt wegfällt, wobei natürlich auch die für die Verbindung des Innenzahnrings mit dem Gehäuse oder Gehäuseteil bisher erforderlichen Verbindungselemente entfallen. Es kann dabei die Zahl der Teile, aus denen das Wellgetriebe besteht, gegenüber dem Stand der Technik erheblich vermindert werden, wodurch sich einerseits die Materialkosten (für die einzelnen Teile) sowie die Kosten für die Anfertigung notwendiger Spritzgießformen und andererseits der Montageaufwand wesentlich vermindern. Zusätzlich ergibt sich bei einem Vorgehen gemäß der Erfindung der Vorteil, dass keine besondere Justierung des Zwischenzahnrings gegenüber dem Gehäuse bzw. dem Außenzahnring während der Montage mehr erforderlich ist, weil die Justierung bereits automatisch während der Herstellung des einheitlichen Formteils in der hierzu vorgesehenen Maschine, beispielsweise einer Kunststoff-Spritzmaschine, erfolgt. Es ergeben sich daher bei einem Wellgetriebe nach der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik – ohne besonderen Justieraufwand – deutlich bessere Toleranzen, die die Laufeigenschaften entsprechender Getriebe unter Umständen erheblich verbessern.
Die einfachste Ausführungsform für das Formteil liegt dann vor, wenn dieses einstückig gespritzt oder gegossen ist. Dies ist möglich, wenn der Aufbau des Wellgetriebes es gestattet, für das Formteil einen relativ elastischen Kunststoff zu verwenden und es so zu gestalten, dass der Bereich des Zwischenzahnrings mit geringer Wandstärke elastisch ausgebildet wird, so dass dort eine entsprechende Verformung möglich ist, gleichzeitig aber auch, beispielsweise durch entsprechende Wandstärke, das Gehäuse eine hinreichende Steifigkeit aufweist.
In der Mehrzahl der Anwendungsfälle wird es allerdings günstiger sein, wenn zumindest der Hohlzylinder des Zwischenzahnrings einerseits und das Gehäuse oder Gehäuseteil andererseits aus unterschiedlichen Kunststoffen bestehen, wobei in einem solchen Fall das Formteil zweckmäßig in einem Mehrkomponenten-Spritzverfahren hergestellt ist.
Der Zwischenzahnring wird bei Wellgetrieben üblicherweise entweder topfförmig gestaltet, d. h. mit einem Holzylinder als Umfangswand und einer senkrecht dazu verlaufenden, den Holzylinder abschließenden, Grundfläche. Eine andere Ausführungsform ist die, dass eine sogenannte „Hutform” gewählt wird, bei der die hohlzylindrische Umfangsfläche an einem Ende mit einem umlaufenden Kragen (entsprechend dem Rand eines Hutes) versehen ist. Im Normalfall besteht der gesamte Zwischenzahnring aus einem einheitlichen, flexiblen und entsprechend gute Gleit- bzw. Reibeigenschaften aufweisenden Material. In Ausnahmefällen wäre es jedoch auch denkbar, dass die Grundfläche, d. h. der Boden oder der umlaufende Rand des Hohlzylinders, zur Erhöhung der Steifigkeit oder zur Erzielung besonderer Biegeeigenschaften des Zwischenzahnringes zwar einstückig mit dem Hohlzylinder des Zwischenzahnringes ist, jedoch aus einem Material mit unterschiedlichen Eigenschaften besteht.
Im Rahmen der Erfindung ist es nicht nur möglich, Wellgetriebe herzustellen, an denen der Zwischenzahnring drehfest mit dem Gehäuse oder einem Gehäuseteil verbunden ist, d. h. bei Antrieb über den unrunden Kern der Abtrieb über den Außenzahnring erfolgt. Es lassen sich unter Verwendung des Grundgedankens der Erfindung auch Wellgetriebe fertigen, bei denen der Abtrieb über den Zwischenzahnring erfolgt. Um dies zu erreichen, wird günstigerweise derart vorgegangen, dass das den Zwischenzahnring einerseits und das Gehäuse oder Gehäuseteil andererseits umfassende Formteil im Wege des Montage-Spritzens hergestellt ist, wobei unter „Montage-Spritzen” eine Vorgehensweise zu verstehen ist, bei der ein Formteil aus unterschiedlichen Kunststoffen in zwei aufeinanderfolgenden Guß- bzw. Spritzstufen hergestellt wird und dabei für die beiden Stufen Kunststoffe verendet werden, die nicht aneinander haften und sich nicht miteinander verbinden. Es lassen sich daher beim fertigen Formteil die in den beiden Stufen hergestellten Bestandteile des Formteils gegeneinander bewegen.
Wie bereits erwähnt, besteht der Zwischenzahnring zweckmäßig aus einem weichen, leicht elastisch verformbaren Kunststoff, der vorteilhafterweise gute Gleiteigenschaften aufweist, z. B. PTFE, enthält. Hier kommt zum Beispiel ein Polyacetal-/Polyoxymethylen (POM), wie es beispielsweise unter dem Handelsnamen „Delrin^®” erhältlich ist, ggf. mit einem Zusatz von PTFE als Gleitverbesserer, in Betracht.
Im Gegensatz zum Zwischenzahnring, der funktionsgemäß leicht elastisch verformbar sein muss, wird für das Gehäuse oder Gehäuseteil vorzugsweise ein formsteifer Kunststoff verwendet, wobei das Gehäuse oder Gehäuseteil aus einem beispielsweise mit Fasern oder Partikeln verstärkten Kunststoff bestehen kann. Hier kommt zum Beispiel ein mit Glasfasern, Kohlefasern oder geeigneten Pulvern verstärktes Polypropylen (PP) in Betracht, wobei Materialien mit einem Anteil von 50% Glasfasern gut geeignet sind.
Es ist allerdings auch möglich, die erforderliche Steifigkeit des Gehäuses oder Gehäuseteils auf andere Weise zu erreichen, nämlich dadurch, dass das Gehäuse oder Gehäuseteil Versteifungselemente, zum Beispiel Bereiche unterschiedlichen Querschnitts, Rippen oder dergleichen aufweist.
Während bisher häufig bei Wellgetrieben das Gehäuse als einheitliches Bauteil ausgebildet war, lassen sich erfindungsgemäß leicht Ausführungsformen verwirklichen, bei denen das Formteil nur den Zwischenzahnring und eine axiale Stirnfläche des Gehäuses umfasst. Hierdurch lassen sich unter Umständen spezielle Einbausituationen für das Wellgetriebe leichter bewerkstelligen und vor allem auch besondere Gestaltungen des Gehäuses mittels einfacherer Werkzeuge erzielen.
Um eine besonders gute Flexibilität des Zwischenzahnrings zu erreichen, kann es zweckmäßig sein, wenn der Übergang zwischen der Grundfläche und dem Hohlzylinder des Zwischenzahnrings von einer Rundung gebildet ist.
Eine besonders einfache Ausführungsform für ein Wellgetriebe nach der Erfindung ergibt sich dann, wenn das mit dem Zwischenzahnring ein einheitliches Formteil bildende Gehäuseteil als Gehäusedeckel ausgebildet ist.
In bestimmten Anwendungsfällen kann es weiter vorteilhaft sein, wenn das Gehäuseteil gegen Drehung gegenüber dem restlichen Gehäuse gesichert ist, was beispielsweise in einfacher Weise durch eine entsprechende Abflachung am Umfang des Gehäuseteils erreicht werden kann, die mit einer passenden Gegenfläche des Gehäuses zusammenwirkt.
Für bestimmte Anwendungsgebiete ist weiter vorgesehen, dass das Gehäuseteil eine Halterung für Zubehörteile, zum Beispiel Sensoren, Signalgeber oder dergleichen aufweist.
Eine besonders leichte Montage erreicht man dann, wenn das Gehäuseteil mittels einer Schnapprastverbindung am restlichen Gehäuse festgelegt ist, weil es dann zum Zusammenbau des Wellgetriebes ausreicht, lediglich das Gehäuseteil in die entsprechenden Verbindungselemente des Gehäuses einzuschnappen.
Schließlich liegt es im Rahmen der Erfindung, dass an das Gehäuseteil eine Dichtungsfläche angeformt ist, um trotz mehrteiliger Gestaltung des Gehäuses des Wellgetriebes trotzdem eine einwandfreie Abdichtung, beispielsweise gegen Feuchtigkeit, zu erreichen. Eine solche Dichtungsfläche kann zum Beispiel von einem umlaufenden Flansch gebildet werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung, wobei die Wellgetriebe in der Zeichnung jeweils stark schematisiert dargestellt und nur die Grundelemente der Wellgetriebe gezeigt sind, ohne dass näher dargestellt wäre, wie beispielsweise der An- oder Abtrieb erfolgt. Hier sind eine Vielzahl von Möglichkeiten im Stand der Technik beschrieben.
In der Zeichnung stellen dar:
1: Einen Axialschnitt durch ein Wellgetriebe mit topfförmigem Zwischenzahnring;
2: einen Axialschnitt durch ein Wellgetriebe mit in etwa hutförmigem Zwischenzahnring;
3: einen teilweisen Axialschnitt durch ein als Gehäusedeckel ausgestaltetes Gehäuseteil eines Wellgetriebes mit angeformtem hutartigen Zwischenzahnring, wobei zwei verschiedene Arten der Verbindung zwischen Gehäuse und Gehäusedeckel gezeigt sind;
4: einen Schnitt entlang der Linie A-A in 3;
5: einen Axialschnitt entsprechend 1, jedoch mit feststehendem Außenzahnring und gegenüber dem Gehäuse um die Achse des Getriebes drehbarem Zwischenzahnring und
6: einen Axialschnitt entsprechend 2, jedoch ebenfalls mit feststehendem Außenzahnring und gegenüber dem Gehäuse drehbaren Zwischenzahnring.
Die in der Zeichnung im wesentlichen schematisch dargestellten Wellgetriebe umfassen jeweils ein Gehäuse 1 mit üblicherweise kreisförmigem Querschnitt.
In dem Gehäuse 1 ist jeweils nahe seinem einen Ende ein mit einer Innenverzahnung 2 versehener Außenzahnring 3, 3' angeordnet, wobei die Außenzahnringe 3 in den 1 und 2 gegenüber dem Gehäuse verdrehbar sind, während die Außenzahnringe 3, 3' der Ausführungsformen der 5 und 6 gegen Drehung gegenüber dem Gehäuse 1 gesichert sind.
Die Innenverzahnung 2 der Außenzahnringe 3, 3' wirkt mit einer Außenverzahnung 4, die in den 1, 2, 5 und 6 nicht gesondert dargestellt ist, eines Zwischenzahnrings 5, 5', 6, 6' zusammen. Innerhalb des Zwischenzahnrings 5, 5', 6, 6' ist ein einen Wellgenerator bildender unrunder Kern 7, 7' angeordnet, der bei entsprechender Drehung um die Achse 8 das in den Zeichnungen jeweils obere Ende 9 des die Umfangswand des Zwischenzahnringes bildenden Hohlzylinders 10 entsprechend seiner Drehung verformt.
Die Außenverzahnung 4 des Zwischenzahnringes 5, 5', 6, 6' einerseits und die Innenverzahnung 2 des Außenzahnringes 3, 3' andererseits entsprechen einander hinsichtlich ihrer Zahndimensionen. Allerdings weist die Innenverzahnung 2 des Außenzahnringes 3, 3' gegenüber der Außenverzahnung 4 des Zwischenzahnringes 5, 5', 6, 6' eine geringfügig unterschiedliche Zahnzahl auf.
Wird nun über die Antriebswelle 11, 11' der unrunde Kern 7, 7' in Drehbewegung versetzt und damit das freie Ende 9 des Zwischenzahnrings 5, 5', 6, 6' umlaufend nach außen verformt, wälzt sich die Außenverzahnung 4 des Zwischenzahnringes 5, 5', 6, 6' entsprechend an der Innenverzahnung 2 des Außenzahnringes 3, 3' ab. Infolge der unterschiedlichen Zähnezahl von Innenverzahnung 2 und Außenverzahnung 4 entsteht hierdurch eine relative Drehbewegung zwischen Zwischenzahnring 5, 5', 6, 6' einerseits und Außenzahnring 3, 3' andererseits, was zu einer erheblichen Untersetzung in der Drehbewegung zwischen Antriebswelle 11, 11' und angetriebenem Teil andererseits führt.
Das angetriebene Teil ist dabei, wenn der Außenzahnring 3 entsprechend den 1 und 2 gegenüber dem Gehäuse 1 drehbar ist und der Zwischenzahnring 5, 6 gegenüber dem Gehäuse feststeht, der Außenzahnring 3, dessen Drehbewegung dann in geeigneter Weise abgegriffen wird. Bei der Ausführungsform der 5 und 6 steht dagegen der Außenzahnring 3' gegenüber dem Gehäuse 1 fest. Dies führt dazu, dass sich bei Drehung der Antriebswelle 11, 11' gegenüber dem Gehäuse 1 der Zwischenzahnring 5, 5', 6, 6' langsam dreht, dessen Drehbewegung dann beispielsweise über eine Welle 12 (in 5) oder über eine Hohlwelle 13 (in 6), abgenommen werden kann.
Die gezeigten Ausführungsbeispiele von Wellgetrieben unterscheiden sich einerseits (1 im Vergleich zu 2 und 5 im Vergleich zu 6) durch die unterschiedliche Gestaltung des Zwischenzahnrings. Der Zwischenzahnring 5, 5' ist bei den Ausführungsbeispielen der 1 und 5 im wesentlichen topfförmig, d. h. mit einem Hohlzylinder 10 und einem diesen an einem Ende abschließenden Boden 14 gestaltet.
Die Zwischenzahnringe 6, 6' in den 2 und 6 sind demgegenüber hutförmig ausgebildet, d. h sie umfassen ebenfalls einen Hohlzylinder 10, der jedoch nicht an einem Ende verschlossen sondern mit einem umlaufenden, senkrecht zur Achse 8 des Hohlzylinders verlaufenden Rand 15 gestaltet ist, wobei an den Rand 15 bei den gezeigten Ausführungsbeispielen noch ein Bund 16 zur Verbindung mit dem Gehäuse 1 anschließt.
Jedenfalls stellt bei sämtlichen Ausführungsbeispielen der Zwischenzahnring 5, 5', 6, 6' einerseits gemeinsam mit dem Gehäuse 1 bzw. einem Gehäuseteil andererseits ein einheitliches Formteil dar, welches bei der Montage in einem Arbeitsgang montiert werden kann.
Die Anordnung des Zwischenzahnrings 5, 5', 6, 6' gegenüber dem Gehäuse 1 bzw. einem Gehäuseboden 17, 17' ist in den verschiedenen, dargestellten Ausführungsbeispielen unterschiedlich gelöst.
Bei dem Wellgetriebe der 1 weist der Zwischenzahnring 5 an seinem Boden 14 etwa zentrisch einen Ansatz 18 auf, über den er mit dem Gehäuseboden 17 verbunden ist, wobei die Verbindung durch entsprechendes Spritzen oder Gießen geschieht, zweckmäßig im Wege eines Mehrkomponenten-Spritzverfahrens.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 2 ist der Zwischenzahnring 6 über den Bund 16 an das im wesentlichen zylindrische Gehäuse 1 angeformt.
Bei den Ausführungsbeispielen der 5 und 6 erfolgt die Verbindung von Zwischenzahnring 5', 6' einerseits und Gehäuseboden 17' bzw. Gehäuse 1 andererseits in einer Weise, dass der Zwischenzahnring 5', 6' gegenüber dem Gehäuse 1 bzw. dem Gehäuseboden 17' drehbar ist. Hierzu wird das sogenannte „Montage-Spritzen” eingesetzt, d. h. es wird direkt ein Teil aus einem ersten Kunststoff gespritzt (in 5 der Boden 17' mit der konischen Öffnung 19, in 6 das Gehäuse 1 mit dem bodenseitigen Bund 22). Dann wird in einem zweiten Spritz- bzw. Gießvorgang das zweite Teil (in 5 der Zwischenzahnring 5' mit dem Ansatz 21 und der Welle 12, in 6 der Zwischenzahnring 6' mit dem umlaufenden Wulst 20) angeformt, wobei für die unterschiedlichen Teile Kunststoffe verwendet werden, die sich nicht miteinander verbinden oder nicht aneinander haften, so dass die gegenseitige Drehbarkeit der Teile auch nach dem Abkühlen des Formteils erhalten bleibt.
In den 1 und 5 ist jeweils eine Ausführungsform veranschaulicht, bei der der Antrieb über die vergleichsweise schlanke Welle 11 erfolgt, während die 2 und 6 Ausführungsformen betreffen, bei denen zum Antrieb eine Hohlwelle 11' dient.
Aus den Zeichnungen ist dabei ersichtlich, dass die Antriebswellen 11, 11' jeweils über ein Kugellager 23 in dem Außenzahnring 3, 3' gelagert sind. Selbstverständlich kann bei vereinfachten Ausführungsformen auch eine Gleitlagerung erfolgen. Darüber hinaus wäre es auch denkbar, die Lagerung der Antriebswelle 11, 11' nach außerhalb des Wellgetriebes zu verlagern.
Der unrunde Kern 7, 7' überträgt bei den gezeigten Ausführungsbeispielen zur Verminderung der Reibung die zum Aufspreizen des freien Endes 9 des Zwischenzahnringes 5, 5', 6, 6' erforderlichen Kräfte ebenfalls über ein Kugellager 24 auf einen als Aufspannelement dienenden, elastisch radial verformbaren Ring, beispielsweise einen Stahlring 25, wodurch ggf. die Reibung innerhalb des Getriebes vermindert werden kann. Selbstverständlich kann auf die Verwendung eines solchen Kugellagers 24 mit Aufspannring 25 verzichtet werden und der unrunde Kern 7, 7' direkt auf das freie Ende 9 des Zwischenzahnrings 5, 5', 6, 6 wirken.
In den 3 und 4 sind einige Einzelheiten für besondere Ausgestaltungen eines Wellgetriebes nach der Erfindung veranschaulicht.
Die 3 und 4 zeigen einerseits, dass im Bereich des die Grundfläche des hutförmigen Zwischenzahnrings 6 bildenden Randes 15 Befestigungselemente 26 für Einbauteile, beispielsweise Sensoren, Signalgeber oder dergleichen, vorgesehen sein können, wobei die Befestigungselemente im gezeigten Fall von Leisten gebildet sind.
Weiter ist aus 3 ersichtlich, dass der Zwischenzahnring 6 mit einem Gehäuseboden 27 ein einstückiges Formteil bildet, wobei jedoch zur mechanischen Stabilisierung des Gehäusebodens 27 Verstärkungsrippen 28 vorhanden sind.
Weiterhin zeigt 3, dass der Gehäuseboden 27 mit dem entsprechenden freien Ende des Gehäuses 1 über Schnapprastverbindungen 29, 29' verbunden sein kann, wobei in 3 links und rechts unterschiedliche Ausführungsformen derartiger Schnapprastverbindungen 29, 29' dargestellt sind.
In 3, links, ist eine Schnapprastverbindung 29 skizziert, bei der eine an den Boden 27 angeformte Nase 30 über einen außenseitigen Vorsprung 31, beispielsweise einen Bund, des Gehäuses 1 schnappt und dadurch Gehäuse 1 und Boden 27 miteinander verbindet.
Bei der Schnapprastverbindung 29', die in 3 rechts gezeigt ist, weist das Gehäuse 1 außenseitig einen Vorsprung 30' auf, der in einen Schlitz 32 einrastet, welcher in einer an den Boden 27 angeformten, federnd radial nach außen bewegbaren Lasche 33 vorgesehen ist.
Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist weiterhin an den Boden 27 eine etwa senkrecht zur Achse 8 verlaufende Dichtungsfläche 34 angeformt, die zu einer einwandfreien Abdichtung zwischen der Wand des Gehäuses 1 und dem Boden 27 führt.
4 lässt auch erkennen, dass der Boden 27 eine Abflachung 35 besitzt, die, bei entsprechender Gestaltung des Gehäuses 1, als Drehsicherung gegen eine Verdrehung des Bodens 27 gegenüber dem Gehäuse 1 dient.
Sowohl bei der Ausführungsform der 3, als auch bei den Wellgetrieben gemäß 2 und 6 schließt die Grundfläche 15 des Zwischenzahnrings 6, 6' nicht unmittelbar und unter einem scharfen Winkel an den Hohlzylinder 10 an. Es ist vielmehr zwischen Hohlzylinder 10 und Grundfläche 15 eine Rundung 36 vorgesehen, wodurch sich u. U. die Biegeeigenschaften des Zwischenzahnrings 6, 6' verbessern lassen, v. a. wenn dieser aus relativ steifem Material besteht.
Natürlich kann eine solche Rundung 36 auch bei den Zwischenzahnringen 5, 5' der 1 und 5 zwischen dem Boden 14 und dem Hohlzylinder 10 vorgesehen sein.
Als Materialien für den Zwischenzahnring 5, 5', 6, 6' sowie das Gehäuse 1 bzw. den Gehäuseboden 17, 27 kommen beispielsweise folgende Kombinationen in Betracht:
Zwischenzahnring gegenüber Gehäuse bzw. Gehäuseteil nicht drehbar:
Zwischenzahnring aus Polyoxymethylen (Polyacetal) mit PTFE-Zusatz Gehäuse oder Gehäuseteil aus Polyamid 66 mit ca. 30% Glasfaser
(hier wird zuerst der Zwischenzahnring gespritzt).
Zwischenzahnring gegenüber Gehäuse bzw. Gehäuseteil drehbar:
Zwischenzahnring aus Polyoxymethylen (Polyacetal) Gehäuse oder Gehäuseteil aus Polybutylenterephtalat
(hier wird zuerst das Gehäuse oder Gehäuseteil gespritzt),

1: Gehäuse
2: Innenverzahnung
3, 3': Außenzahnring
4: Außenverzahnung
5, 5': Zwischenzahnring
6, 6': Zwischenzahnring
7, 7': unrunder Kern
8: Achse
9: oberes Ende
10: Hohlzylinder
11: Antriebswelle
12: Welle
13: Hohlwelle
14: Boden
15: Rand
16: Bund
17, 17': Gehäuseboden
18: Ansatz
19: Öffnung
20: Bund
21: Ansatz
22: Bund
23: Kugellager
24: Kugellager
25: Aufspannelement
26: Befestigungselement
27: Gehäuseboden
28: Verstärkungsrippen
29, 29': Schnapprastverbindung
30, 30': Nase
31: Vorsprung
32: Schlitz
33: Lasche
34: Dichtungsfläche
35: Abflachung
36: Rundung

Claims

Wellgetriebe umfassend – koaxial zueinander angeordnet – einen im Querschnitt unrunden Kern (sog. Wave Generator) (7, 7'), einen eine mit einer Innenverzahnung (2) versehene zylindrische Innenfläche aufweisenden Außenzahnring (sog. Circular Spline) (3, 3') und einem zwischen Kern (7, 7') und Außenzahnring (3, 3') angeordneten, im wesentlichen die Form eines Hohlzylinders (10) aufweisenden, elastisch verformbaren Zwischenzahnring (sog. Flexspline) (5, 5', 6, 6') aus Kunststoff mit einer Außenverzahnung (4), die hinsichtlich ihrer Zahndimensionen der Innenverzahnung (2) des Außenzahnrings (3, 3') entspricht, jedoch über den Umfang eine gegenüber der Innenverzahnung (2) des Außenzahnrings (3, 3') geringfügig unterschiedliche Zahnzahl aufweist, und mit einer an dem der Außenverzahnung (4) entfernten Ende des Hohlzylinders (10) angeordneten, zur Zylinderachse (8) etwa senkrechten Grundfläche (14, 15), sowie ein mit dem Zwischenzahnring (5, 5', 6, 6') im Bereich von dessen Grundfläche (14, 15) verbundenes Gehäuse (1) oder Gehäuseteil (17, 17', 27) aus Kunststoff, wobei mittels wenigstens eines im Bereich der Außenverzahnung (4) innen an dem Zwischenzahnring (5, 5', 6, 6') angreifenden, am Kern (7, 7') angeordneten Aufspannelementes (25), dessen maximale radiale Erstreckung größer ist als der innere Radius des Zwischenzahnrings (5, 5', 6, 6'), der Zwischenzahnring (5, 5', 6, 6') derart verformt wird, dass die Außenverzahnung (4) des Zwischenzahnrings (5, 5', 6, 6') nur in einem oder mehreren Umfangsbereichen mit der Innenverzahnung (2) des Außenzahnrings (3, 3') kämmt, so dass bei Drehung des Kerns (7, 7') sich der Zwischenzahnring (5, 5', 6, 6') oder der Außenzahnring (3, 3') mit einer gegenüber der Winkelgeschwindigkeit des Kerns (7, 7') erheblich verschiedenen Geschwindigkeit drehen dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenzahnring (5, 5', 6, 6') mit seiner Grundfläche (14, 15) einerseits und das Gehäuse (1) oder zumindest ein quer zur Achse (8) des Wellgetriebes angeordneter Gehäuseteil (17, 17', 27) andererseits von einem einheitlichen Formteil aus Kunststoff gebildet sind.
Wellgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil einstückig gespritzt oder gegossen ist.
Wellgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Hohlzylinder (10) des Zwischenzahnrings (5, 5', 6, 6') einerseits und das Gehäuse (1) oder Gehäuseteil (17, 27) andererseits aus unterschiedlichen Kunststoffen bestehen.
Wellgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil in einem Mehrkomponenten-Spritzverfahren hergestellt ist.
Wellgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenzahnring (5', 6') gegenüber dem Gehäuse (1) oder Gehäuseteil (17') drehbar an diesem gelagert und das Zwischenzahnring (5', 6') einerseits und Gehäuse (1) oder Gehäuseteil (17') andererseits umfassende Formteil im Wege des Montagespritzens hergestellt ist.
Wellgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenzahnring (5, 5', 6, 6') aus einem weichen, leicht elastisch verformbaren Kunststoff besteht.
Wellgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenzahnring (5, 5', 6, 6') aus einem gute Gleiteigenschaften aufweisenden, z. B. PTFE enthaltenden Kunststoff besteht.
Wellgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) oder Gehäuseteil (17, 17') aus einem formsteifen Kunststoff besteht.
Wellgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) oder Gehäuseteil (17, 17', 27) aus einem beispielsweise mit Fasern oder Partikeln verstärkten Kunststoff besteht.
Wellgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) oder Gehäuseteil (27) Versteifungselemente (28), z. B. Bereiche unterschiedlichen Querschnitts, Rippen od. dgl. aufweist.
Wellgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil den Zwischenzahnring (5, 5', 6, 6') und zumindest eine axiale Stirnfläche (17, 17', 27) des Gehäuses (1) umfasst.
Wellgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen der Grundfläche (14, 15) und dem Hohlzylinder (10) des Zwischenzahnrings (6, 6') von einer Rundung (36) gebildet ist.
Wellgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (17, 17', 27) als Gehäusedeckel ausgebildet ist.
Wellgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (27) gegen Drehung gegenüber dem restlichen Gehäuse (1) gesichert ist.
Wellgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse oder Gehäuseteil (27) eine Halterung (26) für Zubehörteile, z. B. Sensoren, Signalgeber od. dgl. aufweist.
Wellgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (27) mittels einer Schnapprastverbindung (29, 29') am restlichen Gehäuse (1) festgelegt ist.
Wellgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an das Gehäuseteil (27) eine Dichtungsfläche (34) angeformt ist.