DE102012102802A1

DE102012102802A1 - Getriebe

Info

Publication number: DE102012102802A1
Application number: DE102012102802A
Authority: DE
Inventors: Michael Schmidt; Heiko Schreiber; Dr. Michel Frank; Thomas Bayer
Original assignee: Wittenstein SE
Current assignee: Wittenstein SE
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2032-03-31
Also published as: DE102012102802B4; FR2988795B1; US10550924B2; JP2013242042A; CN103363027A; FR2988795A1; US20130255421A1; ITMI20130381A1; JP6332910B2; CN103363027B

Abstract

Getriebe (1), insbesondere Koaxialgetriebe oder Lineargetriebe, mit einer Verzahnung (5), einem Zahnträger, in welchem eine Mehrzahl von Zahnsegmenten (71–73) zum Eingriff mit der Verzahnung (5) aufgenommen sind, wobei die Zahnsegmente (71–73) relativ zu dem Zahnträger radial verschieblich gelagert sind, einem Antriebselement (20) mit einer Profilierung (22) zum radialen Antrieb der radial verschieblich gelagerten Zahnsegmente (71–73), wobei das Getriebe (1) eine innere Vorspannung aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Getriebe nach dem Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen oder Betreiben eines Getriebes nach dem nebengeordneten Anspruch.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Getriebe bekannt, welche Zahnsegmente umfassen, die in einem Zahnträger radial verschieblich gelagert sind. Zum Antrieb der Zahnsegmente werden Antriebselemente mit einer Profilierung, wie beispielsweise Kurvenscheiben, verwendet. Die Zahnsegmente greifen mit ihren Zähnen in eine Verzahnung ein, sodass es zu einer Relativbewegung zwischen dem Zahnträger mit den Zahnsegmenten und der Verzahnung kommt. Die Relativbewegung zwischen Verzahnung und Zahnsegmenten ist dabei um mindestens eine Größenordnung geringer als die Bewegung des Antriebselementes mit der Profilierung. Auf diese Weise lassen sich hohe Übersetzungen erzielen, ein Beispiel eines solchen Getriebes ist in der DE 10 2007 011 175 A1 veröffentlicht.
Zwar besitzen solche Getriebe eine sehr hohe Verdrehsteifigkeit, allerdings kann bei Lastwechseln ein Verdrehspiel auftreten. Bei hoch präzisen Antrieben sind jedoch sowohl hohe Verdrehsteifigkeit als auch Spielfreiheit gefordert, um eine exakte Positionierung über einen breiten Lastbereich zu gewährleisten.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, Getriebe anzugeben, welche gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Getrieben verbessert sind, wobei die Nachteile insbesondere bei der Positioniergenauigkeit abgestellt oder zumindest gelindert werden sollen. Dabei ist eine hohe Leistungsdichte, eine hohe Verdrehsteifigkeit und allgemein eine hohe Belastbarkeit bei geringem Verschleiß wünschenswert. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Herstellverfahren zur Herstellung eines solchen Getriebes anzugeben.
Die Aufgabe wird mit einem Getriebe nach dem Anspruch 1 und einem Verfahren zur Herstellung eines Getriebes nach dem nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dieser Beschreibung.
Ausführungsformen der Erfindung betreffen insbesondere Koaxialgetriebe. Üblicherweise umfassen Getriebe der Erfindung eine innenliegende Kurvenscheibe mit einer Profilierung als Antriebselement und ein Hohlrad mit einer innenliegenden Verzahnung oder ein außenliegendes Antriebselement mit innerer Profilierung und ein innenliegendes Zahnrad oder eine innenliegende Zahnstange, welche für den Fall des außenliegenden Antriebselementes die Verzahnung stellt. Konfigurationen von Ausführungsformen betreffen Lineargetriebe zur Umsetzung einer Rotation in eine Linearbewegung. Erfindungsgemäße Getriebe weisen eine Vorspannung auf, die auch als innere Vorspannung bezeichnet werden kann. Dies bedeutet typischerweise, dass einzelne Bauteile des Getriebes im unbelasteten Zustand gegeneinander verspannt sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass ein Spiel des Getriebes minimiert oder eliminiert wird.
Die Verzahnung ist typischerweise eine umlaufende Verzahnung. In die Verzahnung greifen die Zähne oder die Zahnköpfe der Zahnsegmente ein, wobei die Zahnsegmente typischerweise linear radial verschieblich relativ zu dem Zahnträger gelagert sind. Dabei bedeutet „linear radial“ üblicherweise, dass eine Führung in radialer Richtung vorliegt, welche lediglich eine Bewegung des Zahnsegmentes in radialer Richtung zulässt. Typischerweise lässt sich durch die Führung das Zahnsegment in genau einer Richtung linear verschieben, dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Zahnsegment über eine bestimmte Streckenlänge einen gleichbleibenden Querschnitt in Verschieberichtung aufweist, wobei der Zahnträger ebenfalls eine Öffnung für das Zahnsegment mit gleichbleibendem Querschnitt aufweist. Üblicherweise sind die Zahnsegmente in dem Zahnträger jeweils in genau einer Richtung verschieblich gelagert. Weiterhin ist bei typischen Ausführungsformen der Rotationsfreiheitsgrad der Zahnsegmente relativ zu dem Zahnträger um die Längsachse des Getriebes gesperrt. Dies kann beispielweise mit einer linearen Führung der Zahnsegmente in radialer Richtung in dem Zahnträger erreicht werden. Auf diese Weise drehen sich die Zahnsegmente mit dem Zahnträger um die Längsachse des Getriebes, allerdings nicht relativ zu dem Zahnträger.
Bei typischen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebe ist zumindest ein Teil der Zahnsegmente biegesteif ausgeführt. Der Begriff „biegesteif“ ist dabei typischerweise technisch zu verstehen, das heißt, dass Biegungen der Zahnsegmente aufgrund der Steifigkeit des Materials der Zahnsegmente derart klein sind, dass sie für die Kinematik des Getriebes zumindest im Wesentlichen unbedeutend sind. Biegesteife Zahnsegmente umfassen insbesondere Zahnsegmente, welche aus einer Metalllegierung, insbesondere Stahl oder einer Titanlegierung, einer Nickellegierung oder anderen Legierungen hergestellt sind. Weiterhin können auch biegesteife Zahnsegmente aus Kunststoff vorgesehen werden, insbesondere bei Getrieben, bei welchen auch zumindest einer der folgenden Teile ebenfalls aus Kunststoff hergestellt ist: Verzahnung an einem Hohlrad oder einem Zahnrad, Zahnträger und Antriebselement. Bei typischen Ausführungsformen der Erfindung sind der Zahnträger und die Zahnsegmente aus einer Metalllegierung oder zusätzlich noch die Verzahnung oder weiter zusätzlich das Antriebselement aus einer Metalllegierung hergestellt. Solche Getriebe bieten den Vorteil, dass sie äußerst verdrehsteif und hoch belastbar sind. Getriebe aus Kunststoff bieten den Vorteil, dass sie ein geringes Gewicht aufweisen. Mit dem Ausdruck „biegesteif“ ist insbesondere eine Biegesteifigkeit um eine Querachse des Zahnsegments gemeint. Dies bedeutet insbesondere, dass bei einer Ansicht des Zahnsegments als Balken von einem Zahnfuß zu einem Zahnkopf eine Biegesteifigkeit vorliegt, welche Biegeverformungen zwischen Zahnkopf und Zahnfuß zumindest im Wesentlichen ausschließt. Durch die Biegesteifigkeit wird eine extrem hohe Belastbarkeit und Verdrehsteifigkeit des Getriebes erreicht.
Bei typischen Ausführungsformen ist zwischen dem Zahnsegment und der Profilierung ein Fußgelenk angeordnet. Vorteilhafte Ausführungsformen umfassen ein Schwenksegment, welches zwischen dem Antriebselement mit der Profilierung und jeweils mindestens einem Zahnsegment angeordnet ist. Das Schwenksegment kann verwendet werden, um das Fußgelenk auszubilden. Das Fußgelenk ermöglicht eine Verkippung des Zahnsegments relativ zu der Profilierung oder relativ zu dem Schwenksegment. Typischerweise ist das Zahnsegment mit dem Schwenksegment lose verbunden. Dabei bedeutet „lose Verbindung“ vorzugsweise, dass das Zahnsegment lediglich auf das Schwenksegment aufgestellt, üblicherweise direkt aufgestellt ist. Bevorzugte Schwenksegmente umfassen ein Profil, welches ein Abrutschen des Zahnsegmentes von dem Schwenksegment oder ein Verrutschen des Schwenksegments zumindest in einer Richtung verhindert. Es sollte berücksichtigt werden, dass die Schwenksegmente auf diese Weise durch die radial und linear geführten Zahnsegmente in ihrer Lage in Umlaufrichtung relativ zu dem Zahnträger gehalten werden. Ein solches Profil kann beispielsweise ein Wulst sein, welcher in eine Vertiefung eingreift. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das Zahnsegment nicht über das Schwenksegment gleitet. Damit wird erreicht, dass das Schwenksegment auf die Position des Zahnes festgelegt wird und eine Relativbewegung ìn Umfangsrichtung zwischen Zahnsegment und Schwenksegment ausgeschlossen wird. Vorzugsweise ist dabei das Profil derart angeordnet, dass eine Verschieblichkeit in Umfangsrichtung gesperrt wird, sodass ein Abrutschen in Umfangsrichtung vermieden wird. Bei weiteren Ausführungsformen können jedoch auch Kalotten-förmige, Kugel-förmige oder andere Erhebungen vorgesehen sein, welche ein Verrutschen der Schwenksegmente relativ zu den Zahnsegmenten verhindern.
Typische Schwenksegmente ermöglichen eine segmentierte Lagerung. Bei typischen Ausführungsformen bilden die Schwenksegmente oder andere Lagersegmente wie Platten eine segmentierte Lagerung. Die segmentierte Lagerung bietet den Vorteil, dass sie sich der Profilierung des Antriebselements anpassen kann und andererseits eine zuverlässige Kraftübertragung in radialer Richtung ermöglicht. Zur Herabsetzung der Reibung der Relativbewegung zwischen den Schwenksegmenten und dem Antriebselement kann eine Lagerung vorgesehen sein, beispielsweise eine Reiblagerung oder eine Wälzlagerung, wobei als Wälzlagerung insbesondere Nadelrolllager oder Kugelrollenlager bei typischen Ausführungsformen verwendet werden. Die Schwenksegmente weisen vorzugsweise einander zugewandte Kanten mit Erhebungen und Vertiefungen auf, beispielsweise eine Wellenform oder eine gezackte Form. Dies bietet den Vorteil, dass Nadelrollen, welche unterhalb der Schwenksegmente angeordnet sind, auch bei einem größeren Abstand zwischen den Schwenksegmenten zuverlässig in dem Raum zwischen den Schwenksegmenten und dem Antriebselement gehalten werden.
Die lose Verbindung zwischen dem Zahnsegment und dem Schwenksegment bietet den Vorteil eines einfachen Aufbaus. Dabei bedeutet „lose Verbindung“ insbesondere, dass die Zahnsegmente nicht gegenüber einem Abheben von den Schwenksegmenten geschützt sind. Ein Abheben der Zahnsegmente von den Schwenksegmenten ist bei gattungsgemäßen Getrieben in der Regel dadurch verhindert, dass die Zahnsegmente an den Zahnköpfen durch die Verzahnung geführt sind.
Typische Ausführungsformen der Erfindung umfassen ein Antriebselement mit einer Profilierung. Die Profilierung weist vorzugsweise eine nicht-kreisförmige oder eine nichtellipsoide Bogenform oder Kurve auf. Die nicht-kreisförmige oder nicht-ellipsoide Bogenform bietet den Vorteil, dass beliebige Profilierungen verwendet werden können, um beispielsweise unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse einzustellen. Im Sinne dieser Anmeldung fallen Exzenter ebenfalls unter kreisförmige oder ellipsoide Formen, da bei Exzentern lediglich die Drehachse nicht der Mittelachse der Kreisform entspricht, gleichwohl jedoch eine Kreisform vorhanden ist. Bei typischen Ausführungsformen sind der Zahnträger oder die Verzahnung kreisförmig ausgebildet. Dies bietet den Vorteil einer einfachen Geometrie für den Zahnträger und die Verzahnung. Typischerweise erfolgt die Kraftübertragung auf der langsamen Seite des Getriebes zwischen der Verzahnung und dem Zahnträger. Dies bietet den Vorteil, dass der Weg für die Kraftübertragung äußerst kurz ist, sodass eine äußerst hohe Steifigkeit erreicht werden kann. Ausführungsformen, welche diese Bedingungen erfüllen, sind in einer nicht abschließenden Ausführung: Getriebe mit innenliegender Kurvenscheibe als Antrieb und außenliegendem Hohlrad mit Verzahnung, wobei der Zahnträger zwischen Hohlrad und Kurvenscheibe angeordnet ist; außenliegende Profilierung an einem Hohlrad zum Antrieb der radial beweglichen Zahnsegmente nach innen gegen eine Verzahnung, welche auf einem Zahnrad oder einer Zahnstange angeordnet ist. In Zusammenspiel mit der erfindungsgemäßen Vorspannung bietet sich bei Ausführungsformen der besondere Vorteil, dass einerseits der oben beschriebene Kraftweg für die Übertragung der Antriebskraft äußerst kurz ist, allerdings anderseits die Vorspannung über mehrere Elemente und eine größere Entfernung übertragen wird, da die Vorspannung zumindest über zwei Zahnabstände verläuft. Auf diese Weise wird eine hohe Steifigkeit für die Kraftübertragung erreicht, ohne dass es zu großen Verlusten aufgrund der Vorspannung kommt.
Üblicherweise stehen bei Ausführungsformen zumindest zwei der Zahnsegmente oder zumindest zwei Teilgruppen von Zahnsegmenten im unbelasteten Zustand des Getriebes mit jeweils genau einer Verzahnungsflanke der Verzahnung in Eingriff. Typischerweise stehen die zumindest zwei Zahnsegmente oder zumindest zwei Teilgruppen von Zahnsegmenten mit jeweils unterschiedlichen Verzahnungsflanken in Eingriff. Dabei bedeutet „unterschiedlich“ beispielweise, dass eine erste Teilgruppe mit Zahnflanken in einer ersten Drehrichtung und die zweite Teilgruppe mit Zahnflanken in einer zweiten Drehrichtung, entgegengesetzt zur ersten Drehrichtung, in Eingriff stehen. Auf diese Weise wird die Vorspannung zwischen den zwei Teilgruppen oder zwischen den zwei Zahnsegmenten aufgebaut.
Bei Ausführungsformen der Erfindung liegt typischerweise ein erstes in die Verzahnung eingetriebenes Zahnsegment ausschließlich mit seiner vorderen Zahnflanke und ein zweites in die Verzahnung eingetriebenes Zahnsegment ausschließlich mit seiner hinteren Zahnflanke mit einer jeweiligen Verzahnungsflanke der Verzahnung in Eingriff. Dabei sind die Begriffe „vorderen“ und „hinteren“ üblicherweise dahingehend zu verstehen, dass diese Zahnflanken unterschiedlichen Lastübertragungsrichtungen entsprechen oder unterschiedlichen Richtungen in Umlaufrichtung. „Vordere“ und „hintere“ beziehen sich also auf eine willkürlich gewählte Umlaufrichtung. Das erste Zahnsegment kann auch eine erste Teilgruppe der Zahnsegmente sein und das zweite Zahnsegment kann auch eine zweite Teilgruppe von Zahnsegmenten sein. Typischerweise stehen jeweils zwei oder mehr benachbarte Zahnsegmente mit jeweils gleich gerichteten Zahnflanken mit den entsprechenden Verzahnungsflanken in Eingriff. Im unbelasteten Zustand des Getriebes ist typischerweise das erste Zahnsegment oder die erste Teilgruppe von Zahnsegmenten mit dem zweiten Zahnsegment oder der zweiten Teilgruppe von Zahnsegmenten verspannt. Zwischen dem ersten Zahnsegment und dem zweiten Zahnsegment liegt dabei vorzugsweise zumindest ein weiteres Zahnsegment, welches mit keiner seiner Zahnflanken in Eingriff mit Verzahnungsflanken steht. Weiterhin sind die Geometrieen des Zahnsegments, der Verzahnung, des Schwenksegmentes oder des Hohlrades so gewählt, dass dieses weitere Zahnsegment typischerweise ein Spiel in radialer Richtung aufweist. Dies verringert Reibungsverluste. Üblicherweise ist dieses dazwischen angeordnete, weitere Zahnsegment auf einem Radius- oder Abstands-Maximum des Profils der Kurvenscheibe. Dieses zumindest eine Zahnsegment zwischen dem ersten Zahnsegment und dem zweiten Zahnsegment liegt typischerweise mit der Spitze seines Zahnkopfes in der entsprechenden Kurve am Grund der Verzahnung. Dabei bedeutet „zwischen“ die kürzere Umlaufrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnsegment. Auch bei dem Zahnsegment, welches über dem Minimum des Profils der Kurvenscheibe liegt, ist keine Zahnflanke in Eingriff. Die Betrachtungen gelten jeweils für eine Momentaufnahme während der Rotation des Getriebes; zu anderen Zeitpunkten nehmen andere Zahnsegmente die beschriebenen Positionen ein.
Typische Ausführungsformen erreichen eine Vorspannung durch Vorsehen eines Übermaßes. Das Übermaß kann das Antriebselement, das Abtriebselement, ein Schwenksegment, eine Mehrzahl oder alle der Zahnsegmente oder auch die Verzahnung betreffen. Es können auch mehrere Komponenten ein aufeinander abgestimmtes Übermaß besitzen. Bei typischen Ausführungsformen weist die Toleranz- oder die Übermaß-Kette das gewünschte Übermaß auf.
Die Verzahnung und die Zähne der Zahnsegmente weisen typischerweise gekrümmte Flanken auf. Beispiele für Krümmungen der Flanken sind eine zylinderförmige Krümmung oder eine Krümmung in Form einer logarithmischen Spirale. Für eine mögliche Ausführungsform einer Krümmung in Form einer logarithmischen Spirale wird auf die DE 10 2007 011 175 A1 verwiesen. Die gekrümmte Oberfläche bietet den Vorteil, dass die in Eingriff stehenden Flanken flächig und nicht lediglich linien- oder punktförmig anliegen. Auf diese Weise wird eine extreme Steifigkeit bei der Kraftübertragung zwischen der Verzahnung und den Zahnsegmenten erreicht.
Vorzugsweise beträgt das Übermaß mindestens 0,0001% oder mindestens 0,0005% oder mindestens 0,001% des Durchmessers oder Innendurchmessers der Verzahnung. Maximal beträgt das Übermaß typischerweise 0,2% oder maximal 0,05% oder maximal 0,01% des Durchmessers der Verzahnung oder des Innendurchmessers der Verzahnung. Durch die Bauart bedingte hohe Steifigkeit des Getriebes und gegebenenfalls auch durch einen Verzicht auf federnde oder elastische Elemente genügt ein solch geringes Übermaß, um eine Vorspannung von beispielsweise mindestens 10%, mindestens 20%, mindestens 50% oder maximal 100% des Nenndrehmomentes des Getriebes zu erreichen. Typische Ausführungsformen sind Federelement-frei oder frei von elastischen Elementen. Typischerweise betrifft das „Federelement-frei“ oder das „frei von elastischen Elementen“ das Getriebe oder die Bauteile auf dem Pfad der vom Getriebe übertragenen Kräfte, also von der Verzahnung über die Zahnsegmente, den Zahnträger zu einem Abtrieb oder zu einem Wiederlager. Dies bietet den Vorteil einer hohen Steifigkeit. Der besondere Vorteil von erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist, dass mit äußerst geringen Übermaßen eine innere Vorspannung erreicht werden kann, welche ohne Federelemente oder Ähnliches auskommen kann. Auf diese Weise wird eine hohe Steifigkeit, Spielfreiheit und geringer Verschleiß erreicht. Bei typischen Ausführungsformen entspricht die Vorspannung maximal 50% oder mindestens 50% einer Nennbelastung des Getriebes. Dabei bedeutet der Begriff „Nennbelastung“ typischerweise ein vom Getriebe dauerhaft übertragbares Drehmoment oder eine dauerhaft übertragbare Antriebskraft bei einem Lineargetriebe. Weitere typische Ausführungsformen weisen eine Vorspannung auf, welche mindestens 80% oder mindestens 100% der Nennbelastung des Getriebes entsprechen. Auf diese Weise wird über den gesamten Belastungsbereich des Getriebes Spielfreiheit erreicht.
Typische Verfahren und Ausführungsformen zum Herstellen eines Getriebes sehen ein Bestimmen eines Übermaßes in Abhängigkeit der Steifigkeit und einer gewünschten Vorspannung vor. Bei typischen Ausführungsformen besteht eine Besonderheit darin, dass alle Elemente des Getriebes starr ausgeführt sind, welche dem Antrieb oder der Kraftübertragung dienen und mit diesen starr ausgeführten Bauteilen einschließlich der Zahnsegmente ein statisch überbestimmtes und vorgespanntes System geschaffen wird. Dies steht im Widerspruch zur bisherigen Getriebelehre, bei welcher eine mehrfache statische Überbestimmung in Zusammenhang mit einer Vorspannung vermieden wird, um Zwangszustände zu vermeiden.
Die Kombination aus segmentierter Lagerung und einer gekrümmten Zahnflankenkontur, bspw. in Form einer logarithmischen Spirale, hat sich als geeignet herausgestellt, um besonders hohe Drehmomente bei einem vorgespannten Getriebe übertragen zu können. Typischerweise sind bei Ausführungsformen Schwenksegmente oder Fußgelenke der Zahnsegmente relativ zueinander in Umfangsrichtung beweglich. Dies ermöglicht eine zwangsfreie Führung der Zahnsegmente sowie der Schwenksegmente. Auf diese Weise können zu hohe Zwangskräfte im Zusammenhang mit einer Vorspannung vermieden werden.
Vorteile der Erfindung sind eine extrem hohe Steifigkeit in Kombination mit der Möglichkeit, das Getriebe spielfrei zu gestalten. Die Vorspannung ist für das Getriebe unproblematisch, da keiner der Zahnsegmente mit beiden Flanken an der Verzahnung des Hohlrades oder des Zahnrades oder auch einer Zahnstange anliegt. Dadurch werden im Gegensatz zu anderen Getrieben aus dem Stand der Technik Zwangszustände wirkungsvoll vermieden. Besondere Vorteile bieten Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Getrieben, welche eine außenliegende Kurvenscheibe oder eine innenliegende Kurvenscheibe als Antrieb aufweisen, die insbesondere hohl ausgeführt sind. Durch die Ausführung der Kurvenscheibe als Hohlwelle wird erreicht, dass Zwangs-Randbedingungen ausgeglichen werden können, sodass Zwangskräfte verringert werden. Im Gegensatz dazu ist die Kraftübertragung von Verzahnung über Zahnsegment zu Zahnträger extrem kurz und steif, sodass eine hohe Steifigkeit des Getriebes erreicht wird. Weitere Vorteile können erreicht werden, indem die Vorspannung derart gewählt wird, dass sie durch mittlere oder größere externe Lasten überschritten wird. In der Folge liegen dann bei einer äußeren Last größer als die Vorspannung nur noch gleichgerichtete Flanken von Zahnsegmenten an der Verzahnung an, sodass bei hohen Lasten der Verschleiß verringert wird und gleichzeitig bei geringen Lasten ein Verdrehspiel eliminiert wird. Die Erfindung bietet ferner den Vorteil, dass die Vorspannkraft auf beliebige Applikationen mit vorbestimmten Betriebspunkten einstellbar ist, um die Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit zu steigern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei die Figuren zeigen:
1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittansicht;
2 eine weitere Ausführungsform in einer Schnittansicht;
3 eine Ausführungsform eines Verfahrens in einem schematischen Ablaufdiagramm;
4 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Ausführungsform; und
5 zeigt einen Schnitt durch die Ausführungsform der 4.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Nachfolgend werden typische Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist, vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche bestimmt. Bei der Beschreibung der Ausführungsform werden unter Umständen in verschiedenen Figuren und für verschiedene Ausführungsformen gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile verwendet, um die Beschreibung übersichtlicher zu gestalten. Dies bedeutet jedoch nicht, dass entsprechende Teile der Erfindung auf die in den Ausführungsformen dargestellten Varianten beschränkt sind.
In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittansicht gezeigt. Die 1 zeigt im Schnitt ein Getriebe 1, welches ein Hohlrad 3 mit einer innen liegenden, umlaufenden Verzahnung 5 aufweist. In die Verzahnung 5 greifen Zahnsegmente 7 ein. Zur besseren Übersichtlichkeit ist nicht jedes Zahnsegment 7 der 1 auch mit dem Bezugszeichen 7 versehen. Die Zahnsegmente 7 sind in einem Zahnträger 11 radial verschieblich gelagert. Hierzu weist der Zahnträger 11 radial ausgerichtete kanalartige runde oder schlitzartige Öffnungen 15 auf, welche eine radiale Führung der Zahnsegmente 7 in dem Zahnträger 11 gewährleisten. Aufgrund der radialen Führung in den Öffnungen 15 ist es für die Zahnsegmente 7 lediglich möglich, sich in radialer Richtung zu bewegen, insbesondere ist eine Verdrehung um eine Längsachse des Getriebes 1 ausgeschlossen.
Die Zahnsegmente 7 werden durch ein Antriebselement 20 angetrieben, welches als hohle Kurvenscheibe ausgeführt ist. Das Antriebselement 20 weist eine Profilierung 22 auf, um die Zahnsegmente 7 in radialer Richtung anzutreiben. Die Profilierung 22 weist einen Verlauf mit zwei Erhebungen über den Umfang auf, sodass jeweils gegenüberliegende Zahnsegmente 7 am weitesten in Zahnlücken der Verzahnung 5 eingetreten sind.
Die Zahnsegmente 7 sind derart ausgeführt, dass sie zwischen dem Antriebselement 20 und der Verzahnung 5 des Hohlrades 3 unter Mitwirkung der Führung durch den Zahnträger 11 eingespannt sind. Dies wird erreicht, indem die Zahnsegmente 7 ein Übermaß von 0,01% des Durchmessers der Verzahnung 5 aufweisen. Die Zahnsegmente 7 sind also so lang ausgeführt, dass sie mit einer Vorspannung in dem Getriebe 1 aufgenommen sind. Dies bewirkt eine innere Vorspannung des Getriebes 1.
Die Zahnsegmente sind bei dem in 1 dargestellten Getriebe mit einer Gleitlagerung auf der Profilierung des Antriebselements angeordnet. Durch die radiale, lineare Führung der Zahnsegmente in dem Zahnträger und durch die Führung der Zahnsegmente an den Flanken der Verzahnung genügt ein solches loses Aufstellen der Zahnsegmente auf der Profilierung des Antriebselementes. Allgemein wird eine solche Lagerung, welche Bewegung der Füße der Zahnsegmente in Umfangsrichtung zulässt und keine Fixierung der Zahnsegmente vorsieht, als lose Lagerung in dieser Anmeldung bezeichnet. Die Füße der Zahnsegmente sind also lediglich in radialer Richtung zwangsgeführt. Dabei ist es bei der losen Lagerung typischerweise so, dass die Zahnsegmente von der Profilierung des Antriebselements abheben könnten, falls sie nicht durch die Verzahnung gegen die Profilierung des Antriebselementes gedrückt würden. Diese lose Lagerung bietet einen besonders einfachen Aufbau und ermöglicht gleichzeitig unnötige Verspannungen im Bereich der Profilierung des Antriebselements zu vermeiden, indem die Füße der Zahnsegmente in Umlaufrichtung nicht zwangsgeführt sind.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 wurden die Zahnsegmente mit einem Übermaß verbaut. Ebenso ist es jedoch möglich, die Verzahnung oder das Antriebselement oder andere Bauteile des Getriebes mit einem Übermaß zu verbauen, um die innere Vorspannung zu erreichen. Die innere Vorspannung bezeichnet dabei eine Vorspannung, welche im Ruhezustand des Getriebes vorliegt, also ohne dass ein äußerer Antrieb oder eine äußere Last auf das Getriebe wirken.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 ist das Antriebselement innen angeordnet und die Verzahnung außen angeordnet. Bei einer solchen Konfiguration wird der Abtrieb an dem Hohlrad mit der Verzahnung oder an dem Zahnträger abgegriffen, wobei das jeweils andere Element festgelegt wird. Bei weiteren Ausführungsformen ist das Antriebselement außen, d.h. außerhalb des Zahnträgers, angeordnet und die Verzahnung innen angeordnet. Wiederum ist es möglich, den Abtrieb an der inneren Verzahnung oder an dem Zahnträger abzugreifen. Der Zahnträger kann auch mit seinen Öffnungen als Zahnkäfig bezeichnet werden, in welchem Zahnsegmente radial linear geführt verschieblich aufgenommen sind.
In der 2 ist ein Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes 1 in Form eines Koaxialgetriebes gezeigt. Bei der Ausführungsform der 2 sind Zahnsegmente 71–73 mit einer segmentierten Lagerung gelagert. Nicht alle Zähne, wie auch andere mehrfach vorhandenen Teile, des Getriebes 1 sind in der 2 mit einem Bezugszeichen versehen, um die Übersichtlichkeit zu verbessern. Die segmentierte Lagerung umfasst Schwenksegmente 24, welche jeweils eine Ausnehmung aufweisen, in die jeweils ein Wulst 26 der Zahnsegmente 71–73 eingreift. Für jedes der Zahnsegmente 71–73 ist ein Schwenksegment 24 vorgesehen. Ein Zahnsegment 71–73 umfasst vorzugsweise mindestens zwei axial nebeneinander, angeordnete Zähne, um die Stabilität zu erhöhen. Mit den Wulsten 26 werden jeweils Fußgelenke für die Zahnsegmente 71–73 ausgebildet, sodass sich die Zahnsegmente 71–73 relativ zu den Schwenksegmenten 24 verkippen können, um eine zwangsfreie Führung zu gewährleisten. Die Schwenksegmente 24 sind relativ zueinander in Umlaufrichtung verschieblich, sodass sich die Abstände zwischen den Schwenksegmenten 24 verändern lassen. Auf diese Weise ist auch der Freiheitsgrad in Umlaufrichtung der Schwenksegmente 24 nicht gesperrt. Dies ermöglicht eine weitgehend zwangsfreie Führung und ein weitgehend zwangsfreien radialen Antrieb der Schwenksegmente 24 durch die Profilierung 22 des Antriebselements 20. Für eine Minimierung des Reibungswiderstandes zwischen der Profilierung 22 und den Schwenksegmenten 24 sind Nadelrollen 28 vorgesehen. Bei weiteren Ausführungsformen sind Kugeln oder andere Wälzlager zur Lagerung von Schwenksegmenten vorgesehen.
Die Schwenksegmente 24 weisen in Umfangsrichtung typischerweise eine Begrenzung mit Ausformungen, beispielsweise eine wellenförmige oder zackenförmige Begrenzung auf, sodass bei einem größeren Abstand zwischen den Schwenksegmenten 24 die Nadelrollen 28 in dem Lagerspalt gehalten werden.
Die Verzahnung 5 weist Verzahnungsflanken auf, welche die Form einer logarithmischen Spirale aufweisen. Dies bedeutet vorzugsweise, dass zumindest ein Teil der Verzahnungsflanken die Form einer logarithmischen Spirale aufweist. Ebenso sind typischer Weise die Flanken der Zahnsegmente 71–73 entsprechend geformt, also ebenso mit einer logarithmischen Spirale. Dies ermöglicht einen flächigen Kontakt zwischen der Verzahnung 5 und den Zahnsegmenten 71–73 bei einem Eingriff. Die Zahnsegmente 71–73 der 2 lassen sich in Gruppen einteilen. Eine erste Gruppe von ersten Zahnsegmenten 71 sind jeweils über die Zahnflanke, welche in Richtung Uhrzeigersinn liegt, mit der Verzahnung 5 in Eingriff. Die zweite Gruppe von zweiten Zahnsegmenten 72 ist über ihre jeweils entgegengesetzten Flanken mit der Verzahnung 5 in Eingriff. Mittig zwischen diesen beiden Gruppen von Zahnsegmenten 71, 72 ist ein mittiges Zahnsegment 73, welches gerade am Maximum der Ausformung der Profilierung 22 ist. Dieses Zahnsegment 73 ist mit keiner seiner Zahnflanken mit der Verzahnung 5 in Eingriff, sondern lediglich mit der Spitze. Die Spitze des Zahnsegments 73 ist mit dem entsprechenden Zahngrund der entsprechenden Zahnlücke der Verzahnung 5 in Kontakt. Dadurch, dass die Vorspannung zwischen der ersten Gruppe von ersten Zahnsegmenten 71 und der zweiten Gruppe von zweiten Zahnsegmenten 72 aufgebaut ist, die Kraftübertragung jedoch auf kurzem Weg zwischen dem Hohlrad 3 über die Zahnsegmente 71, 72 zu dem Zahnträger 11 erfolgt, wird eine hohe Steifigkeit für die Drehmomentübertragung erreicht, jedoch eine vergleichsweise geringere Steifigkeit für die Vorspannung. Die Zahnsegmente 71, 72, 73 sind biegesteif aus Stahl hergestellt, ebenso wie die übrigen Bauteile des Getriebes 1, welche in der 2 dargestellt sind. Dabei können auch unterschiedliche Stahlsorten oder andere Metalllegierungen wie Titan oder Nickellegierungen zum Einsatz kommen, daneben sind auch Kunststoff-Getriebe als Ausführungsformen typisch.
In der 3 ist ein typisches Verfahren der Erfindung gezeigt. Bei dem Verfahren wird zunächst in einem Schritt 100 die Steifigkeit eines Getriebes, beispielsweise entsprechend der Ausführungsformen der 1 oder 2 oder eines anderen Getriebes in einer der oben beschriebenen erfindungsgemäßen typischen Ausführungsformen bestimmt. Dabei kann ein solches Getriebe vorspannungsfrei aufgebaut werden und auf einem Prüfstand die Steifigkeit bestimmt werden. Eine weitere Möglichkeit zur Steifigkeitsbestimmung ist eine Berechnung, beispielsweise mit finiten Elementen. In einem nachfolgenden Schritt 110 wird eine gewünschte Vorspannkraft für das Getriebe ausgewählt. Die gewünschte Vorspannkraft kann durch eine Analyse der Applikation und dem dafür notwendigen Steifigkeitsverhalten bestimmt werden. Eine weitere Möglichkeit ist eine Vorgabe, welche durch einen Anwender oder Kunden des Getriebes vorgegeben wird. Dabei ist unter dem Begriff „Vorspannkraft“ allgemein sowohl eine Kraft als auch ein Drehmoment zu verstehen. Beispielsweise kann in Schritt 110 ausgewählt werden, dass die Vorspannkraft 20% der Nennbelastung des Getriebes beträgt, weitere Beispiele sind 50% oder 70%. Daneben können auch andere Vorspannkräfte gewählt werden. Im Schritt 120 wird die Relativkinematik des Getriebes bestimmt. Hierbei ist insbesondere das Verhältnis zwischen einer Radialbewegung eines Zahnsegmentes oder einer Verlängerung eines Zahnsegmentes und einer daraus resultierenden Verdrehung des Getriebes interessant. Dieses Verhältnis wird besonders durch den Eingriffswinkel der Verzahnung bestimmt. Bei typischen Ausführungsformen ist der Eingriffswinkel zwischen Zahnsegmenten und Verzahnung zumindest im Wesentlichen konstant, wobei übliche Werte zwischen 20° und 50°, typischer zwischen 25° und 40° liegen. Der konstante Eingriffswinkel erleichtert eine Ermittlung eines Übermaßes bei einer gewünschten Vorspannung. Die Ermittlung der Kinematik erfolgt typischer Weise in einer analytischen geometrischen Betrachtung, ebenso ist jedoch eine Festkörpersimulation möglich. Die Relativ-Kinematik zwischen einem Zahnsegment und der Verzahnung ist dabei typischer Weise von besonderem Interesse, da auf diese Weise ein Zusammenhang zwischen einer radialen Verschiebung des Zahnes in dem Zahnträger einerseits und einer Verdrehung der Abtriebsseite des Getriebes um einen bestimmten Winkelbetrag andererseits ermittelt wird. Bei einem Lineargetriebe wird entsprechend ein Zusammenhang zwischen einer linearen Verschiebung eines Zahnsegmentes gegenüber einer linearen Verschiebung einer Zahnstange oder Ähnlichem ermittelt. Aus den so ermittelten Größen und der gewünschten Vorspannkraft wird dann in einem Schritt 130 ein Übermaß für die Zahnsegmente bestimmt. Allgemein ist es ausreichend, das Übermaß für eines der Bauteile oder eine Gruppe von Bauteilen des Getriebes, also beispielsweise für das Antriebselement, die Schwenksegmente, die Nadelrollen (jeweils falls vorhanden), die Zahnsegmente oder die Verzahnung beziehungsweise das Hohlrad zu ermitteln. Daneben können bei anderen Getriebebauformen auch weitere Bauteile mit einem Übermaß versehen werden, um eine innere Vorspannung aufzubauen. Am Beispiel der Zahnsegmente oder am Beispiel der Schwenksegmente ist es so, dass anhand der oben in den Schritten 100 bis 120 ermittelten Größen eine entsprechende Verlängerung oder ein entsprechendes Übermaß der Zahnsegmente vorgesehen wird, die anhand der Kinematik einem bestimmten Verdrehwinkel entspricht, wobei dieser Verdrehwinkel aus dem Steifigkeitsdiagramm wiederum der vorausgewählten Vorspannkraft entsprechen soll. Auf diese Weise wird im Schritt 130 ein Übermaß bestimmt. Anschließend wird im Schritt 140 ein entsprechendes Maß für die Zahnsegmente ausgewählt und entsprechende Zahnsegmente für den Zusammenbau des Getriebes gewählt. Eine weitere typische Möglichkeit ist, die Profilierung der Kurvenscheibe entsprechend der Übermaßvorgabe einzuschleifen. Auf diese Weise ist eine leichte Anpassung möglich. Bei der Herstellung von Ausführungsformen müssen typischerweise auch die Toleranzen der einzelnen Bauteile berücksichtigt werden. So können durch Klassenbildung gut aufeinander abgestimmte Zahnsegmente ausgewählt werden. Bei einem Einschleifen der Kurvenscheibe werden üblicherweise die gemessenen Bauteilgrößen berücksichtigt, um eine exakte Geometrie zu erhalten. Der Zusammenbau des Getriebes erfolgt dann im Schritt 150. Das Beispiel wurde anhand der Zahnsegmente als Bauteil mit Übermaß beschrieben, ebenso ist dies für andere Bauteile möglich, insbesondere für die oben beschriebenen beispielhaften Bauteile.
In der 4 ist in einer schematischen Seitenansicht ein Getriebe 1 als Ausführungsbeispiel zum Umsetzen einer Rotationsbewegung in eine Linearbewegung oder umgekehrt gezeigt. Das Getriebe 1 umfasst eine innen liegende Stange 203, welche in einem mittleren Bereich eine Verzahnung 5 aufweist. Die Verzahnung 5 der Stange 203 der 4 ist ähnlich zu der Verzahnung einer Gewindestange, wobei allerdings die Verzahnung 5 der Stange 203 nicht als Gewinde verwendet wird. Die Stange 203 ist in ihrem Rotationsfreiheitsgrad gesperrt, das heißt sie ist unverdrehbar gelagert.
Das Ausführungsbeispiel der 4 umfasst weiterhin einen Zahnträger 11, welcher konzentrisch zu der Stange 203 angeordnet ist. Der Zahnträger 11 wird wiederum ummantelt von einer Antriebsmanschette 220, welche ebenfalls konzentrisch zu der Stange 203 angeordnet ist. Die Antriebsmanschette 220 ist drehbar gelagert, der Zahnträger 11 ist hingegen in seinem Rotationsfreiheitsgrad gesperrt und axial festgelegt, das heißt er verdreht sich gegenüber der Stange 203 nicht. Die Antriebsmanschette 220 umgreift eine innen liegende Kurvenscheibe mit Profilierung zum Antrieb der in dem Zahnträger 11 aufgenommenen Zähne (in 4 nicht gezeigt). Die Zähne sind in dem Zahnträger radial linear verschieblich gelagert, so dass sie für einen Eingriff mit der Stange 203 ausgerichtet sind. Bei einer Drehung der Antriebsmanschette 220 wird die Stange 203 gegenüber dem Zahnträger 11 linear in Richtung einer Längsachse 230 des Getriebes 1 verschoben. Es ist möglich, den Zahnträger 11 ortsfest zu lagern, die Antriebsmanschette 220 zu drehen und an der Stange 203 eine Linearbewegung oder einen Vorschub abzugreifen. Der besondere Vorteil gegenüber anderen vergleichbaren Getrieben für einen Linearvorschub ist, dass der Zahnträger 11 und die Stange 203 nicht rotativ gelagert werden müssen, sodass bei kompakten Abmessungen des Getriebes 1 eine hohe Vorschubkraft und eine hohe Steifigkeit des Getriebes erreicht werden können. Die Zähne des Getriebes 1 der 4 und 5 sind mit einem Übermaß gefertigt, so dass das Getriebe 1 eine innere Vorspannung aufweist.
In der 5 ist eine teilweise Schnittansicht entlang der Längsachse des Getriebes der 4 gezeigt. Wiederum werden für gleiche oder ähnliche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet und diese Teile nicht alle noch einmal ausführlich beschrieben.
In dem Zahnträger 11 sind vier kreisförmig umlaufende Reihen von Öffnungen 15 angeordnet, in welchen Zähne 7 in vier Zahnkreisen aufgenommen sind. Die Zähne 7 greifen in die Verzahnung 5 der Stange 203 ein. Die Verzahnung 5 der Stange 203 und die Zähne 7 sind leicht schräg gegenüber der Schnittebene angeordnet, sodass auch Teile der Flanken der Zähne 7 und der Verzahnung 5 zu erkennen sind. In dem dargestellten Schnitt der 3 sind bei der dargestellten Stellung des Getriebes 1 die gezeigten Zähne 7 vollständig ausgezogen, sodass die Zahnköpfe der Zähne 7 auf den Köpfen der Verzahnung 5 angeordnet sind. Die gezeigten Zähne 7 befinden sich an einem Totpunkt. Andere Zähne, welche an anderen Stellen des Umfangs des Zahnträgers 11 angeordnet sind, sind nicht vollständig ausgezogen, sondern in anderen Positionen, beispielsweise auch vollständig bis zum Zahngrund der Verzahnung 5 eingefahren (unterer Totpunkt) oder im Eingriff mit einer Flanke.
Die radiale Bewegung der Zähne 7 erfolgt durch den Antrieb mit einem Antriebselement 20 in Form einer Kurvenscheibe. Die Kurvenscheibe weist als Antriebselement 20 wie zuvor erläutert eine über den Umfang veränderliche Profilierung auf. Die Zähne 7 sind jeweils zu Zweierpaketen zusammengefasst, wobei jeweils zwei in Längsrichtung 230 benachbarte Zähne 7 in einem Schwenksegment 24 aufgenommen sind. Die Schwenksegmente 24 sind mit Nadelrollen 28 in dem Antriebselement 20 gelagert. Das Antriebselement 20 treibt eine umlaufende Reihe von Schwenksegmenten 24 an, in welcher wiederum zwei Reihen von Zähnen 40 angeordnet sind. Das Lagern von zwei Zähnen 40 in einem Schwenksegment 24 bietet den Vorteil, dass zum einen die Schwenksegmente 24 gegen Verdrehen gesichert sind sowie in einer definierten Lage bezüglich einer Drehung um eine radiale Richtung des Getriebes 1 fixiert sind. Hierfür weisen die Schwenksegmente 24 typischerweise Ausnehmungen auf, in welche die entsprechend geformten Füße mit Wülsten der Zähne 7 eingreifen.
Die Kurvenscheibe ist zusammen mit der Antriebsmanschette 20 mit Kugellagern 260 auf dem Zahnträger 11 gelagert. Der Zahnträger 11 ist mit einem Sackloch 262 für eine ortsfeste Fixierung mittels Schrauben versehen. Der Zahnträger 11 ist ortsfest fixiert, wohingegen die Stange 203 lediglich gegen eine Rotation gesperrt ist und in Axialrichtung verschiebbar mit zwei Lagerbuchsen 264 gelagert ist. Allerdings ist auch bereits durch die mehreren Zahnkreise der Zähne 7 in Axialrichtung hintereinander bereits eine Lagerung der Stange 203 gegeben. Bei einem Antrieb des Getriebes 1 an der Antriebsmanschette 20 und einer entsprechenden Drehung der Kurvenscheibe als Antriebselement mit Profilierung werden die Zähne 7 je nach Lage der Kurvenscheibe 50 und der Lage des betrachteten Zahns 7 durch das Antriebselement 20 radial nach innen getrieben oder von der Verzahnung 5 radial nach außen getrieben, wobei im Ergebnis eine Linearbewegung der Stange 203 gegenüber dem Zahnträger 11 erfolgt.
Bei typischen Ausführungsformen ist die Stange mit einer Gleitlagerbuchse, auch als Lagerbuchse bezeichnet, in Axialrichtung verschiebbar gelagert. Die Lagerbuchse gleitet vorzugsweise ausschließlich auf den Zahnköpfen oder Zahnspitzen der Verzahnung der Stange. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau. Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist die Stange an zumindest einem Ende gelagert. Dies bedingt eine längere Stange, um genug Platz für die Lagerung zu schaffen, kann aber für höhere Stabilität sorgen.
Die Erfindung ist nicht auf zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt, vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche bestimmt.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
3: Hohlrad
5: Verzahnung
7: Zahnsegmente
11: Zahnträger
15: Öffnung
20: Antriebselement
22: Profilierung
24: Schwenksegment
26: Wulst
28: Nadelrollen
71: erste Gruppe Zahnsegmente
72: zweite Gruppe Zahnsegmente
73: mittleres Zahnsegment
100 bis 150: Schritte des Verfahrens
203: Stange
220: Manschette
260: Kugellager
262: Sackloch
264: Lagerbuchse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007011175 A1 [0002, 0016]

Claims

Getriebe (1), insbesondere Koaxialgetriebe oder Lineargetriebe, mit – einer Verzahnung (5), – einem Zahnträger, in welchem eine Mehrzahl von Zahnsegmenten (71–73) zum Eingriff mit der Verzahnung (5) aufgenommen sind, wobei die Zahnsegmente (71–73) relativ zu dem Zahnträger radial verschieblich gelagert sind, – einem Antriebselement (20) mit einer Profilierung (22) zum radialen Antrieb der radial verschieblich gelagerten Zahnsegmente (71–73), dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1) eine innere Vorspannung aufweist.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Zahnsegmente (71–73) biegesteif ist.
Getriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest den Zahnsegmenten (71–73) und der Profilierung (22) jeweils Fußgelenke und/oder Schwenksegmente (24) angeordnet sind.
Getriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zumindest ein Zahnsegment (71–73) mit einem Schwenksegment (24) lose verbunden ist.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnsegmente (71–73) in dem Zahnträger jeweils radial und/oder linear geführt sind und/oder der Rotationsfreiheitsgrad der Zahnsegmente (71–73) relativ zu dem Zahnträger um die Längsachse des Getriebes (1) gesperrt ist.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Zahnsegmente (71–73) an jeweils genau einer Verzahnungsflanke der Verzahnung (5) anliegen.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes in die Verzahnung (5) eingetriebenes Zahnsegment (71) ausschließlich mit seiner vorderen Zahnflanke und ein zweites in die Verzahnung (5) eingetriebenes Zahnsegment (72) ausschließlich mit seiner hinteren Zahnflanke mit einer jeweiligen Verzahnungsflanke der Verzahnung (5) in Eingriff steht.
Getriebe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem unbelasteten Zustand des Getriebes (1) das erste Zahnsegment (71) mit dem zweiten Zahnsegment (72) verspannt ist.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung durch ein Übermaß erzeugt wird.
Getriebe (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Übermaß mindestens 0,0001% und/oder maximal 0,2% des maximalen Außendurchmessers des Antriebselementes und/oder des Durchmessers der Verzahnung (5) beträgt.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (20) eine Kurvenscheibe umfasst.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (22) eine, zwei, drei oder mindestens vier Erhebungen umfasst.
Getriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung zumindest 5% einer Nennbelastung des Getriebes (1) entspricht.
Verfahren zum Herstellen eines Getriebes (1) mit einer Mehrzahl von Bauteilen, insbesondere Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit – Bestimmen einer Steifigkeit des Getriebes (1), – Bestimmen eines Übermaßes in Abhängigkeit der Steifigkeit und eines gewünschten Vorspannmomentes, – Auswählen der Größe eines Bauteils des Getriebes (1) mit dem Übermaß, und – Montieren des Getriebes (1).
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Übermaß auch in Abhängigkeit einer Relativ-Kinematik zwischen zumindest einem der Zahnsegmente (71–73) und der Verzahnung (5) bestimmt wird und/oder dass das Übermaß durch Einschleifen einer Profilierung (22) eines Antriebselementes (20) eingestellt wird.