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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Getriebe, ein Schwenksegment und ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind Getriebe bekannt, welche Zähne umfassen, die in einem Zahnträger radial verschieblich gelagert sind. Zum Antrieb der Zähne werden Antriebselemente mit einer Profilierung, wie beispielsweise Kurvenscheiben, verwendet. Die Zähne greifen in eine Verzahnung ein, sodass es zu einer Relativbewegung zwischen dem Zahnträger mit den Zähnen und der Verzahnung kommt. Die Relativbewegung zwischen Verzahnung und Zähnen 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.
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Ein kritischer Punkt dieser Getriebe ist die Lagerung der Zähne auf der Kurvenscheibe. Es ist bekannt, Wälzlager in Kombination mit Schwenksegmenten einzusetzen, welche auf den Wälzlagern gelagert sind und die Zähne tragen oder in radialer Richtung unterstützen und in Richtung der Verzahnung drängen, falls eine Erhebung der Kurvenscheibe die Wälzlager und Schwenksegmente in radialer Richtung treibt. Dabei entsteht an der Wälzlagerung Wärme. Die entstehende Wärme erhöht die Verluste des Getriebes und muss abtransportiert werden. Beides kann im Betrieb unerwünscht sein.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, Getriebe anzugeben, welche gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Getrieben verbessert sind, wobei eine verringerte Wärmeentwicklung in der Wälzlagerung erreicht werden soll. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Getriebes anzugeben.
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Die Aufgabe wird mit einem Getriebe nach dem Anspruch 1, einem Schwenksegment und einem Verfahren zum Betreiben eines Getriebes nach den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dieser Beschreibung.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere Koaxialgetriebe oder Lineargetriebe, mit einer Verzahnung, einem Zahnträger, in welchem eine Mehrzahl von Zähnen zum Eingriff mit der Verzahnung aufgenommen sind, wobei die Zähne relativ zu dem Zahnträger radial verschieblich gelagert sind, einem Antriebselement mit einer Profilierung zum radialen Antrieb der radial verschieblich gelagerten Zähne, einer Wälzlagerung, welche auf der Profilierung umlaufend angeordnet ist, und Schwenksegmenten, welche jeweils mit einer Wälzlagerfläche einerseits auf der Wälzlagerung aufliegen und auf einer der Wälzlagerfläche gegenüberliegenden Seite jeweils eine Zahnlagerfläche aufweisen, auf welchen die Zähne gelenkig gelagert sind, wobei die Drehachse der durch die Zahnlagerflächen gebildeten Zahnlager jeweils zumindest im Wesentlichen mit der Wälzlagerfläche zusammenfällt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Schwenksegment für einen segmentierten Lagerring, wobei das Schwenksegment eine Wälzlagerfläche zur Auflage auf Wälzkörpern einer Wälzlagerung umfasst und eine der Wälzlagerfläche gegenüberliegenden Seite mit einer Zahnlagerfläche aufweist, auf welchem ein Zahn gelenkig lagerbar ist, wobei die Zahnlagerfläche zumindest einen runden Flächenabschnitt für jeweils zumindest einen Zahn umfasst, wobei der Mittelpunkt oder die Drehachse des Radius des runden Flächenabschnitts zumindest im Wesentlichen mit der Wälzlagerfläche zusammenfällt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung eines Getriebes in einer der typischen Ausführungsformen.
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Durch die Ausführung des Schwenksegments mit einem Zahnlager, dessen Drehpunkt nach oder auf der Wälzlagerfläche liegt, werden unnötige Vor- und Zurück-Bewegungen des Schwenksegmentes auf der Wälzlagerung vermieden, welche durch Drehungen des Zahnes relativ zu dem Schwenksegment bei einem Umlauf des Schwenksegments um die Kurvenscheibe herum auftreten können und die eigentliche Umlaufbewegung überlagern. Dadurch können Verluste reduziert werden.
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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.
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Die Verzahnung ist typischerweise eine umlaufende Verzahnung. In die Verzahnung greifen die Zähne oder die Zahnköpfe der Zähne ein, wobei die Zähne 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 Zahnes 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 der Zahn 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 Zähne in dem Zahnträger jeweils in genau einer Richtung verschieblich gelagert, typischerweise in Richtung der Längsachse des Zahnes. Weiterhin ist bei typischen Ausführungsformen der Rotationsfreiheitsgrad der Zähne relativ zu dem Zahnträger um die Längsachse des Getriebes gesperrt. Dies kann beispielweise mit einer linearen Führung der Zähne in radialer Richtung in dem Zahnträger erreicht werden. Auf diese Weise drehen sich die Zähne mit dem Zahnträger um die Längsachse des Getriebes, allerdings nicht relativ zu dem Zahnträger.
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Bei typischen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebe ist zumindest ein Teil der Zähne biegesteif ausgeführt. Der Begriff „biegesteif“ ist dabei typischerweise technisch zu verstehen, das heißt, dass Biegungen der Zähne aufgrund der Steifigkeit des Materials der Zähne derart klein sind, dass sie für die Kinematik des Getriebes zumindest im Wesentlichen unbedeutend sind. Biegesteife Zähne umfassen insbesondere Zähne, welche aus einer Metalllegierung, insbesondere Stahl oder einer Titanlegierung, einer Nickellegierung oder anderen Legierungen hergestellt sind. Weiterhin können auch biegesteife Zähne 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 Zähne 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.
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Bei typischen Ausführungsformen ist zwischen dem Zahn und der Profilierung ein Schwenksegment angeordnet, welches auf einer Wälzlagerung gelagert ist, welche wiederum auf der Profilierung aufliegt. Vorteilhafte Ausführungsformen umfassen ein Schwenksegment, welches zwischen dem Antriebselement mit der Profilierung und jeweils mindestens einem Zahn angeordnet ist. Das Schwenksegment ermöglicht eine Verkippung des Zahnes relativ zu der Profilierung oder relativ zu dem Schwenksegment. Typischerweise sind auf einem Schwenksegment mindestens zwei Zähne gelagert. Mehrere auf einem Schwenksegment gelagerte Zähne sind typischerweise in einer Reihe in axialer Richtung nebeneinander angeordnet.
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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 Zahnes 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 Zähne 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 in 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 Zähnen verhindern.
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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.
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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.
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Die lose Verbindung zwischen dem Zahnsegment und dem Schwenksegment bietet den Vorteil eines einfachen Aufbaus. Dabei bedeutet „lose Verbindung“ insbesondere, dass die Zähne nicht gegenüber einem Abheben von den Schwenksegmenten geschützt sind. Ein Abheben der Zähne von den Schwenksegmenten ist bei gattungsgemäßen Getrieben in der Regel dadurch verhindert, dass die Zähne an den Zahnköpfen durch die Verzahnung geführt sind.
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Typische Ausführungsformen der Erfindung umfassen ein Antriebselement mit einer Profilierung. Die Profilierung weist vorzugsweise eine nicht-kreisförmige oder eine nicht-ellipsoide 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 Kurvenscheibe mit innenliegender Profilierung an einem Hohlrad zum Antrieb der radial beweglichen Zähne nach innen gegen eine Verzahnung, welche auf einem Zahnrad oder einer Zahnstange angeordnet ist.
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Die Verzahnung und die Zähne 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 Zähnen erreicht.
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Typischerweise sind bei Ausführungsformen die Schwenksegmente relativ zueinander in Umfangsrichtung beweglich. Dies ermöglicht eine zwangsfreie Führung der Zähne sowie der Schwenksegmente. Auf diese Weise können zu hohe Zwangskräfte im Zusammenhang mit einer Vorspannung vermieden werden. Um diese Beweglichkeit zu erreichen, können die Schwenksegmente beispielsweise einen bestimmten Abstand zwischen sich aufweisen.
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Typische Schwenksegmente umfassen eine Wälzlagerfläche und weisen eine der Wälzlagerfläche gegenüberliegenden Seite mit einer Zahnlagerfläche auf, auf welcher je Schwenksegment ein, zwei, drei oder vier oder auch noch mehr Zähne gelenkig gelagert sind. Sollten mehrere Zähne auf einer Zahnlagerfläche gelagert sein, sind diese typischerweise in axialer Richtung des Getriebes nebeneinander gelagert oder sind insbesondere bezüglich derselben Drehachse in Bezug auf das Schwenksegment drehbar. Die Zahnlagerfläche kann einen Wulst bilden, welcher mit einer entsprechenden Nut in dem Zahnfuß des gelagerten Zahnes zusammenwirkt. Ein Schwenksegment umfasst typischerweise genau einen Wulst oder genau eine Zahnlagerfläche. Durch die Zahnlagerfläche wird typischerweise eine Drehachse gebildet, beispielsweise durch einen runden Flächenabschnitt der Zahnlagerfläche. Die Drehachse der durch die Zahnlagerflächen gebildeten Zahnlager fällt je Schwenksegment zumindest im Wesentlichen mit der Wälzlagerfläche zusammen.
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Zahnlager von Ausführungsformen umfassen Zahnlagerflächen, die einen runden Flächenabschnitt für jeweils zumindest einen Zahn, typischerweise maximal zwei Zähne, umfassen, um eine Drehachse für eine Rotation des Zahnes relativ zu dem Schwenksegment zu schaffen. Bei typischen Ausführungsformen sind die Zahnlagerflächen derart ausgebildet, dass die Drehachse zumindest im Wesentlichen mit der Wälzlagerfläche zusammenfällt. Dabei bedeutet „Im Wesentlichen“ beispielsweise, dass die Drehachse maximal 50% oder maximal 30% oder maximal 20%, oder maximal 10% des Durchmessers eines Wälzkörpers über oder unter der Wälzlagerfläche liegt. Bei weiteren Ausführungsformen liegt die Drehachse maximal 20%, 10% oder 5% der maximalen Ausdehnung des Schwenksegments in radialer Richtung von der Wälzlagerfläche entfernt. Auf diese Weise wird ein Vor- und Zurückschieben des Schwenksegmentes zusätzlich zu der Umlaufbewegung vermieden. Zu solchen Verschiebungen kann es kommen, wenn die Drehachse weit von der Wälzlagerfläche entfernt liegt. Mit den beschriebenen Maßnahmen können auch die Verschiebungen der Schwenksegmente relativ zueinander in Umlaufrichtung begrenzt werden, so dass die Abstände zwischen den Schwenksegmenten reduziert werden können. Dies kann die Laufruhe der Wälzkörper erhöhen.
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Typische Zahnlagerflächen von Schwenksegmenten umfassen jeweils einen runden Flächenabschnitt für jeweils zumindest einen Zahn, wobei der Mittelpunkt des Radius des runden Flächenabschnitts zumindest im Wesentlichen mit der Wälzlagerfläche zusammenfällt. Auf diese Weise kann eine Drehachse im Bereich der Wälzlagerfläche für den Zahn geschaffen werden. Typischerweise umfasst jedes der Schwenksegmente jeweils eine oder genau eine Zahnlagerfläche oder bildet genau eine Drehachse. Dies kann die Verluste des Getriebes minimieren. Typische Zahnlagerflächen von Schwenksegmenten der Erfindung sind zumindest teilweise Zylinder-förmig.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei die Figuren zeigen:
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1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der Erfindung in einer halben schematischen Schnittansicht;
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2 ein Schwenksegment der Ausführungsform der 1 in einer schematischen Seitenansicht; und
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3 das Schwenksegment der 2 der Ausführungsform der 1 in einer schematischen Draufsicht.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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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.
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel in einer schematischen halben Schnittansicht gezeigt. Die 1 zeigt in einem halben Schnitt schematisch ein Getriebe 1, welches ein Hohlrad 3 mit einer innen liegenden, umlaufenden Verzahnung 5 aufweist. Eine zweite Hälfte des Getriebes 1 ist im Schnitt dem dargestellten Schnitt analog aufgebaut. In die Verzahnung 5 greifen Zähne 7 ein. Zur besseren Übersichtlichkeit ist nicht jeder Zahn 7 der 1 auch mit dem Bezugszeichen 7 versehen. Typischerweise sind zwei axial parallele Zahnkränze mit einzelnen Zähnen 7 vorgesehen. Die Zähne 7 sind in einem Zahnträger 11 radial verschieblich gelagert. Hierzu weist der Zahnträger 11 radial ausgerichtete kanalartige runde oder schlitzartige Öffnungen auf, welche eine radiale Führung der Zähne 7 in dem Zahnträger 11 gewährleisten. Aufgrund der radialen Führung in den Öffnungen ist es für die Zähne 7 lediglich möglich, sich in radialer Richtung entlang ihrer Längsachse zu bewegen, insbesondere ist eine Verdrehung um eine Längsachse des Getriebes 1 relativ zu dem Zahnträger 11 ausgeschlossen.
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Die Längsachse der Zähne bezeichnet typischerweise die vom Zahnfuß zum Zahnkopf verlaufende Achse, während die Längsachse des Getriebes in Richtung der Drehachse des Getriebes zeigt. Dies kann beispielsweise die Drehachse des als Abtrieb verwendbaren Zahnträgers sein oder auch die Drehachse einer Kurvenscheibe.
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Die Zähne 7 werden durch eine Kurvenscheibe 20 angetrieben, welche als hohle Kurvenscheibe 20 ausgeführt ist. Die Kurvenscheibe 20 weist eine Profilierung 22 auf, um die Zähne 7 in radialer Richtung anzutreiben. Die Profilierung 22 weist einen Verlauf mit zwei Erhebungen über den Umfang auf, sodass jeweils gegenüberliegende Zähne 7 am weitesten in Zahnlücken der Verzahnung 5 eingetreten sind.
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Die Zähne 7 sind bei dem in 1 dargestellten Getriebe 1 mit einer Wälzlagerung auf der Profilierung des Antriebselements angeordnet. Die Wälzlagerung umfasst Wälzkörper 23, welche bei diesem Ausführungsbeispiel als Nadelrollen ausgeführt sind.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 ist die Kurvenscheibe 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 Zähne radial linear geführt verschieblich aufgenommen sind.
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Das Getriebe 1 umfasst eine segmentierte Lagerung für die Zähne 7. Die segmentierte Lagerung umfasst Schwenksegmente 24, welche jeweils auf der dem Zahn 7 zugewandten Seite eine runde, insbesondere abschnittsweise zylinderförmige Zahnlagerfläche (siehe 2) aufweisen, welche einen Wulst bildet, auf dem der Fuß eines Zahnes 7 oder bei typischen Ausführungsformen zwei, drei oder vier Zähne in axialer Richtung des Getriebes 1 nebeneinander angeordnet sein können. Der Wulst verhindert zusammen mit einer entsprechenden Ausnehmung im Zahnfuß des jeweiligen Zahnes 7 ein Verrutschen des Zahnes 7 auf dem Schwenksegment 24.
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Mit den Wulsten werden jeweils Fußgelenke für die Zähne 7 ausgebildet, sodass sich die Zähne 7 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 der Kurvenscheibe 20. Für eine Minimierung des Reibungswiderstandes zwischen der Profilierung 22 und den Schwenksegmenten 24 sind die Wälzkörper 23 als Nadelrollen vorgesehen. Bei weiteren Ausführungsformen sind Kugeln oder andere Wälzlager zur Lagerung von Schwenksegmenten vorgesehen.
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Die 1, 2 und 3 werden zusammenhängend beschrieben, wobei nicht alle Einzelheiten nochmals erläutert werden und Bezugszeichen für gleiche Teile identisch verwendet werden.
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In der 2 ist ein Schwenksegment 24 des Getriebes 1 der 1 dargestellt. Das Schwenksegment 24 umfasst ein Zahnlager auf der im Getriebe 1 einem Zahn 7 zugewandten Seite des Schwenksegments 24. Das Zahnlager des Schwenksegments 24 umfasst eine Zahnlagerfläche 28, welche einen runden Flächenabschnitt für jeweils zumindest einen Zahn 7 umfasst. Der runde Flächenabschnitt der Zahnlagerfläche 28 ist dabei kreisrund ausgestaltet. Der Mittelpunkt des Kreises fällt mit einer Wälzlagerfläche 30 des Schwenksegments 24 zusammen. Dadurch wird für die Zähne 7, welche auf den Schwenksegmenten 24 gelagert sind, jeweils eine Drehachse 32 geschaffen, welche mit der Wälzlagerfläche 30 zusammenfällt. Auf diese Weise werden die Zähne 7 jeweils auf einem Schwenksegment gelenkig gelagert.
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Die Wälzlagerfläche 30 ist dabei die dem Zahn abgewandte Seite des Schwenksegments 24, also die Seite, welche dem Wälzkörper 23 oder auch der Kurvenscheibe 20 zugewandt ist. Die Wälzlagerfläche 30 entspricht der Fläche, auf welcher die Wälzkörper 23 abrollen.
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Das Schwenksegment 24 umfasst eine in Umlaufrichtung vordere Segmentkante 34 und eine in Umlaufrichtung hintere Segmentkante 36. Dabei sind die Bezeichnungen „vordere“ und „hintere“ nicht im Sinne einer Bewegung gemeint, vielmehr bezeichnen diese zwei gegenüberliegende Seiten des Schwenksegments 24. Typische Getriebe sind in zwei Richtungen betreibbar, sodass bei einem Betrieb auch die vordere Segmentkante in Bewegungsrichtung beim Umlauf hinten sein kann und dementsprechend die hintere Segmentkante vorne.
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Am Übergang von der Wälzlagerfläche 30 zu der vorderen Segmentkante 34 und zu der hinteren Segmentkante 36 sind jeweils verrundete Rücknahmen oder Fasen 38 vorgesehen. Diese erleichtern ein Einlaufen der Wälzkörper 23 können somit die Laufruhe der jeweiligen Schwenksegmente 24 erhöhen.
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Bei weiteren Ausführungsformen sind im Bereich der Segmentkanten abgerundete Übergänge zwischen der Wälzlagerfläche und der Seitenfläche der Segmentkante vorgesehen. Diese können auch als verrundete Rücknahmen bezeichnet werden. Typischerweise sind Fasen oder verrundete Rücknahmen zumindest oder lediglich im Bereich der Vorsprünge vorgesehen.
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Bei typischen Ausführungsformen ist das Schwenksegment ohne axiale Führung ausgebildet. Da die Borde die Führung der Nadelrollen übernehmen, ist eine axiale Führung an dem Schwenksegment nicht zwingend erforderlich. Bei typischen Ausführungsformen sind die Vorsprünge punktsymmetrisch ausgeführt. Weitere Ausführungsformen sind mit achssymmetrisch angeordneten Vorsprüngen ausgeführt.
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Das Schwenksegment 24 der 2 weist einen Mittelstreifen 40 auf, welcher sich zwischen zwei strichlierten Linien in der 2 befindet. Dieser Mittelstreifen 40 befindet sich unter der Zahnlagerfläche 28. Vor und hinter dem Mittelstreifen 40 in Umlaufrichtung befinden sich jeweils Vorsprünge, welche im Zusammenhang mit der 3 und im Zusammenhang mit anderen Ausführungsformen auch mit den 4 und 5 näher erläutert werden.
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In der 3 ist eine Draufsicht auf das Schwenksegment 24 der Ausführungsform der 2 gezeigt, wobei zusätzlich noch Einzelheiten des Getriebes 1 gezeigt sind. Die 3 wird im Zusammenhang mit den 1 und 2 beschrieben, da jeweils die gleichen Teile dargestellt sind, wenngleich auch in der 3 Einzelheiten gezeigt sind, welche in der 1 und in der 2 nicht gezeigt sind.
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Die schematische Ansicht der 3 ist eine Draufsicht, bei welcher von oben, also von der Seite der Zahnlagerfläche 28 auf das Schwenksegment 24 geblickt wird. Das Schwenksegment 24 liegt auf einem rechten Bord 42 und einem linken Bord 44 auf, welche Teil der Kurvenscheibe sind. Die Borde 42 und 44 begrenzen eine dazwischenliegende Lauffläche 46. Der Übersichtlichkeit halber sind die Wälzkörper in der 3, wie auch in den 4 und 5 nicht dargestellt. Die Wälzkörper, welche bei dem Ausführungsbeispiel als Nadelrollen ausgeführt sind, befinden sich zwischen den beiden Borden 42 und 44 und laufen auf der Lauffläche 46.
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Die Borde 42 und 44 sind ausreichend hoch gegenüber der Lauffläche 46 ausgebildet, sodass sie in etwa dieselbe Höhe erreichen wie die Wälzkörper oder lediglich eine geringfügig niedrigere Höhe, also beispielweise eine mindestens um 0,1% und/oder bis zu 1%, bis zu 5% oder bis zu 10% des Wälzkörper-Durchmessers verringerte Höhe.
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Die Wälzlagerfläche 30 befindet sich in der Ansicht der 3 unter dem Schwenksegment 24 und jeweils zwischen den Borden 42 und 44. Die den Borden 42 und 44 zugewandten Flächen des Schwenksegments 24, welche im Bereich der darunterliegenden Borde 42 und 44 angeordnet sind, werden als Bordlagerflächen 52 und 54 bezeichnet, wobei über jedem der Borde 42 und 44 jeweils eine der Flächen 52 und 54 liegt. Die Bordlagerflächen 52 und 54 liegen jeweils zumindest teilweise auf den Borden 42 und 44 auf und erhöhen somit die Laufruhe des Schwenksegments 24.
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Das Schwenksegment 24 weist einen Mittelstreifen 40 auf, welcher durch strichlierte Linien skizziert ist. Gegenüber diesem Mittelstreifen 40, in dessen Bereich auch die Zahnlagerfläche 28 liegt, kragen Vorsprünge 61, 63, 65 und 67 aus. Die mittleren Vorsprünge 63 und 65 liegen vollständig im Bereich der Wälzlagerfläche 30 und weisen an ihren Enden jeweils verrundete Rücknahmen oder Fasen 38 auf, welche ein Einlaufen der Wälzkörper unter das Schwenksegment 24 erleichtern.
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Die seitlichen Vorsprünge 61 und 67 liegen zumindest teilweise im Bereich der Bordlagerflächen 52 und 54. Die seitlichen Vorsprünge 61 und 67 sind damit geeignet, ein Verkippen des Schwenksegments 24 durch abstützen auf einen der Borde 42 oder 44 zu verhindern.
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Die seitlichen Borde 61 und 67 des Ausführungsbeispiels der 3 kragen in unterschiedliche Richtungen bezüglich der Umlaufrichtung des Schwenksegments 24 aus. Dadurch wird ein Verkippen in beide Richtungen wirksam verhindert.
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Die Länge oder Größe der Auskragung der seitlichen Vorsprünge 61 und 67 im Bereich der Bordlagerflächen ist genauso groß wie die Länge oder Größe der Auskragung der mittleren Vorsprünge 63 und 65. Auf diese Weise wird eine stabile Führung sichergestellt.
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Die Erfindung ist nicht auf zuvor beschriebene Ausführungsform beschränkt, vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche bestimmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007011175 A1 [0002, 0019]
