DE102015113155A1

DE102015113155A1 - Spannungswellengetriebe

Info

Publication number: DE102015113155A1
Application number: DE102015113155.2A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Ovalo GmbH
Current assignee: Ovalo GmbH
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2017-02-16
Anticipated expiration: 2035-08-11
Also published as: DE102015113155B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spannungswellengetriebe, das einen Wellengenerator, einen Flexspline, wenigstens ein Hohlrad sowie eine Abtriebswelle aufweist. Das Spannungswellengetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass das Hohlrad mittels eines Abtriebselements, das eine torsionssteife und gleichzeitig biegeweiche Abtriebsglocke aufweist, mit der Abtriebswelle drehfest verbunden ist und dass der Flexspline ringförmig ausgebildet ist, wobei zur Axialsicherung des Flexspline eine Sicherungsscheibe vorhanden ist, die drehfest mit der Abtriebswelle oder drehfest mit dem Wellengenerator verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannungswellengetriebe, das einen Wellengenerator, einen Flexspline, wenigstens ein Hohlrad sowie eine Abtriebswelle aufweist.
Ein Spannungswellengetriebe ist zumeist in der Weise aufgebaut, dass es ein starres, kreisförmiges und innenverzahntes Hohlrad, das als Circularspline bezeichnet wird, und ein radialflexibles außenverzahntes Zahnrad, das im Inneren des starren innenverzahnten Hohlrades angeordnet ist und als Flexspline bezeichnet wird, aufweist. In dem außenverzahnten Zahnrad ist ein zumeist elliptischer Wellengenerator mittels eines Wälzlagers drehbar angeordnet, der das radialflexible außenverzahnte Zahnrad zu einer elliptischen Form verbiegt, um die Verzahnungen des innenverzahnten Zahnrades und des radialflexiblen außenverzahnten Zahnrades an jedem Ende der Ellipsen-Hauptachse miteinander in Eingriff zu bringen. Außerdem kann ein weiteres innenverzahntes Hohlrad, nämlich ein Dynamicspline, der dieselbe Zähneanzahl aufweist wie der Flexspline, mit dem Flexspline in Wirkeingriff stehen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Spannungswellengetriebe anzugeben, das besonders langlebig und kompakt ausgebildet werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Spannungswellengetriebe gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Hohlrad mittels eines Abtriebselements, das eine torsionssteife und gleichzeitig biegeweiche Abtriebsglocke aufweist, mit der Abtriebswelle drehfest verbunden ist und dass der Flexspline ringförmig ausgebildet ist, wobei zur Axialsicherung des Flexspline eine Sicherungsscheibe vorhanden ist, die drehfest mit der Abtriebswelle oder drehfest mit dem Wellengenerator verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Spannungswellengetriebe ist als Ringgetriebe ausgebildet. Bei einer solchen Ausführung ist der elastische Flexspline nicht in Topfform, sondern in Ringform (Flexring) ausgeführt. Eine solche Bauweise ist vorteilhafter Weise, insbesondere axial, besonders kompakt. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Spannungswellengetriebe besonders unempfindlich gegen fremdangetriebene, also von Seiten des angetriebenen Systems verursachte, radiale und/oder axiale Schwingungen, insbesondere Taumelbewegungen, der Abtriebswelle. Dies im Gegensatz zu einer Bauweise in Topform deshalb, weil ein Flextopf, der aufgrund seiner Flexibilität und der ovalen Verformung empfindlich gegen radiale Biegebelastungen, insbesondere radiale Dauerbelastungen, ist, nicht vorhanden ist. Um zu vermeiden, dass der Flexspline sich in axialer Richtung verschiebt, ist wenigstens eine Sicherungsscheibe vorhanden, die den Flexspline axial sichert. Insbesondere kann axial beidseitig des Flexsplines jeweils eine Sicherungsscheibe angeordnet sein.
Bei einer besonderen Ausführung ist die Sicherungsscheibe aus einem gehärteten oder vergütet Metall hergestellt oder wurde nach der Herstellung gehärtet oder vergütet. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Sicherungsscheibe aus einem härteren Material besteht als der Flexspline. Ein Härten und/oder Vergüten der den Flexspline axial sichernden Sicherungsscheibe ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil der Flexspline eine Relativbewegung zu der Sicherungsscheibe ausführt und daher an der Sicherungsscheibe schleift. Durch ein Härten und/oder Vergüten erhält die Sicherungsscheibe eine lange Standzeit. Die Relativbewegung ist insbesondere durch die ständige umlaufende Ovalisierung des Flexsplines, also eine schnelle Radialbewegung, verursacht. Beispielsweise wenn die Sicherungsscheibe drehfest mit dem Wellengenerator verbunden ist, kommt noch eine tangentiale Relativbewegung auf Grund der unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten von Wellengenerator und Flexspline hinzu, weswegen ein Härten und/oder Vergüten der Sicherungsscheibe ebenfalls von Vorteil ist.
In vorteilhafter Weise kann die Sicherungsscheibe lediglich in dem Teilbereich gehärtet sein, der mit dem Flexspline in Kontakt tritt, während der übrige Teile der Sicherungsscheibe nicht gehärtet sind. Beispielsweise kann ein äußerer Ringbereich gehärtet sein, während ein innerer Ringbereich vergleichsweise weich ausgebildet ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung ist die Sicherungsscheibe mit einer reibungsreduzierenden Beschichtung versehen sein. Beispielsweise kann es sich um eine Kohlenstoffbeschichtung, insbesondere eine amorphe Kohlenstoffbeschichtung und/oder eine DLC-Beschichtung (diamond-like carbon), handeln.
Insbesondere auch im Hinblick auf die Reibungseigenschaften kann die Sicherungsscheibe vorteilhaft aus Kunststoff hergestellt sein. Es ist jedoch auch möglich, dass das die Sicherungsscheibe aus Aluminium hergestellt ist.
Die Sicherungsscheibe kann gelocht sein oder aus einzelnen, beispielsweise speichenartig angeordneten, Segmenten bestehen.
Die Sicherungsscheibe ist vorzugsweise senkrecht zur Axialrichtung des Spannungswellengetriebes angeordnet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Sicherungsscheibe unmittelbar an einer Stirnseite des Flexsplines anliegt. Zur vollständigen axialen Sicherung des Flexsplines ist vorzugsweise eine zweite Sicherung vorhanden, die beispielsweise als zweite Sicherungsscheibe oder beispielsweise als Vorsprung eines Getriebegehäuses ausgebildet sein kann. Die Sicherungsscheibe und die zweite Sicherung sind vorzugsweise axial derart beabstandet angeordnet, dass der Flexspline ein kleines axiales Spiel hat.
Das Spannungswellengetriebe kann vorteilhaft in der Weise ausgebildet sein, dass der Flexspline eine Außenverzahnung aufweist, die mit einem innenverzahnten Hohlrad in Zahneingriff steht.
Bei einer besonderen Ausführung ist der Flexspline weder mit einer Eingangswelle noch mit einer Ausgangswelle des Spannungswellengetriebes drehfest verbunden. Insbesondere kann – alternativ oder zusätzlich – vorgesehen sein, dass der Flexspline abgesehen von Lagerbauteilen einer Flexsplinelagerung mit keinen weiteren Bauteilen des Spannungswellengetriebes drehfest verbunden ist. Die Flexsplinelagerung kann insbesondere wenigstens ein zwischen dem Wellengenerator und dem Flexspline angeordnetes Wälzlager aufweisen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung weist der Flexspline eine Außenverzahnung auf, die mit einem innenverzahnten Hohlrad in Zahneingriff steht, wobei das Hohlrad drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist.
In vorteilhafter Weise kann der Wellengenerator drehfest mit einer Eingangswelle verbunden sein. Die Eingangswelle kann drehfest mit der Abtriebswelle eines, insbesondere koaxial angeordneten, Antriebsmotors verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, dass – alternativ oder zusätzlich – eine andere Getriebekomponente als der Wellengenerator mit einer Eingangswelle des Spannungswellengetriebes verbunden ist. Insbesondere kann das Spannungswellengetriebe auch als Überlagerungsgetriebe ausgebildet sein, das mehrere Eingänge aufweist.
Es ist auch möglich, dass der der Wellengenerator drehfest mit einem weiteren Getriebe, beispielsweise einem Zugmittelgetriebe oder einem weiteren Spannungswellengetriebe, gekoppelt ist.
Erfindungsgemäß ist das Hohlrad über ein Abtriebselement, das eine torsionssteife und gleichzeitig biegeweiche Abtriebsglocke aufweist, mit der, insbesondere auf der Symmetrieachse des Spannungswellengetriebes angeordneten, Abtriebswelle drehfest verbunden.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff Abtriebsglocke insbesondere ein Bauteil verstanden, das dazu geeignet und angeordnet ist, ein Drehmoment von dem Hohlrad auf die Abtriebswelle zu übertragen, wobei die Abtriebsglocke nicht notwendigerweise die Form einer klassischen Glocke, wie beispielsweise einer Kirchenglocke, aufzuweisen braucht. Beispielsweise kann die Abtriebsglocke auch topfförmig und/oder asymmetrisch ausgebildet sein. Die Abtriebsglocke muss nicht notwendigerweise rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Abtriebsglocke auch mehrere, zumindest teilweise radial angeordnete Speichen aufweisen. Insbesondere muss die Abtriebsglocke nicht notwendiger Weise eine geschlossene Wandung aufweisen. Jedoch ist eine rotationssymmetrische Ausführung der Abtriebsglocke, insbesondere in Form eines Topfes oder in einer klassische Glockenform, besonders vorteilhaft, da bei einer derartige Ausführung eine Unwucht vermieden ist und die aufzunehmenden radialen und/oder axialen Kräfte unabhängig von der Drehstellung stets dieselbe Verformung hervorrufen.
Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Abtriebselement das Hohlrad von fremdangetrieben axialen und/oder radialen Bewegung der Abtriebswelle zumindest teilweise, insbesondere vollständig, entkoppelt. Durch das besondere Abtriebselement, das eine biegeweiche und torsionssteife Abtriebsglocke beinhaltet, werden die übrigen Bauteile des Spannungswellengetriebes und auch ein etwaig an das Spannungswellengetriebe angekoppelter Antriebsmotor wirkungsvoll von den radialen und/oder axialen Bewegungen, die das an das Spannungswellengetriebe angekoppelte System ausführt, zumindest weitgehend entkoppelt, ohne dass die, vorzugsweise spielfreie, Übertragbarkeit eines Drehmomentes von dem Spannungswellengetriebe auf das angetriebene System nachteilig beeinflusst wird. Die Hohlradlagerung des Spannungswellengetriebes muss daher vorteilhaft allenfalls einen kleinen Restanteil der besagten radialen und/oder axialen Bewegungen, insbesondere Taumelbewegungen, der Abtriebswelle aufnehmen.
Das Hohlrad kann beispielsweise mittels einer Hohlradlageranordnung relativ zu einem Gehäuse des Spannungswellengetriebes und/oder relativ zur Symmetrieachse des Spannungswellengetriebes drehbar, jedoch ortsfest gelagert sein.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung ist das Hohlrad, insbesondere ausschließlich, gleitgelagert. Eine solche Ausführung ist besonders robust und solide. Insbesondere kann eine solche Ausführung derart ausgebildet sein, dass fremdangetriebene, radiale und/oder axiale Bewegungen der Abtriebswelle, die trotz der Biegeweichheit des Abtriebselements in das übrige Spannungswellengetriebe eingekoppelt werden, über die Gleitlagerung auf ein Gehäuse abgeleitet werden. Eine Gleitlagerung hat außerdem den ganz besonderen Vorteil, dass sie sehr robust ausgebildet werden kann und darüber hinaus kostengünstig herstellbar ist. Eine solche Ausführung hat außerdem den Vorteil, dass sie besonders langlebig ist und die Auswirkungen fremdangetriebener, radialer und/oder axialer Bewegungen der Abtriebswelle, die letztlich zu einem frühzeitigen Verschleißen führen würden, wirkungsvoll vermieden werden können.
Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Hohlradlageranordnung wenigstens ein Hohlradlager aufweist, das als Gleitlager oder als Wälzlager ausgebildet ist, und/oder dass die Hohlradlageranordnung wenigstens ein Hohlradlager aufweist, das das Hohlrad in radialer und/oder axialer Richtung relativ zu einem Gehäuse des Spannungswellengetriebes abstützt. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Hohlradlageranordnung wenigstens ein Hohlradlager aufweist, das das Hohlrad radial umgibt, und/oder dass die Hohlradlageranordnung wenigstens ein Hohlradlager aufweist, das das Hohlrad koaxial an seinem Außenumfang umgebendes Gleitlager oder Wälzlager aufweist. Bei einer besonderen Ausführung weist die Hohlradlageranordnung mehrere, das Hohlrad an seinem Außenumfang umgebende Stützstellen auf. Zum Verhindern axialer Bewegungen des Hohlrades kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Hohlradlageranordnung wenigstens ein Hohlradlager aufweist, das axial an dem Hohlrad anliegt.
Bei einer besonderen Ausführung erfolgt eine ortsfeste Lagerung des Hohlrades über die Lagerung des Wellengenerators und über den Flexspline, so dass die Lager dieser Bauteile gleichzeitig die Hohlradlageranordnung bilden. Bei einer solchen Ausführung ist das Abtriebselement vorzugsweise besonders biegeweich ausgebildet, um eine Überlastung der übrigen Bauteile des Spannungswellengetriebes zu vermeiden.
Das Abtriebselement ist vorzugsweise derart elastisch ausgebildet, dass fremdangetriebene, radiale Bewegungen der Abtriebswelle im Bereich von 0 bis 1/4000 des Durchmessers des Hohlrades, insbesondere im Bereich von 0 bis 1/2000 des Durchmessers des Hohlrades, insbesondere im Bereich von 0 bis 1/1000 des Durchmessers des Hohlrades, insbesondere im Bereich von 0 bis 1/100 des Durchmessers des Hohlrades, auftreten können, ohne dass diese Bewegungen der Abtriebswelle zu einer Bewegung des Hohlrades führen und ohne dass das Abtriebselement beschädigt wird.
Alternativ oder zusätzlich ist das Abtriebselement ist vorzugsweise derart elastisch ausgebildet, dass fremdangetriebene, axiale Bewegungen der Abtriebswelle im Bereich von 0 bis 1/4000 des Durchmessers des Hohlrades, insbesondere im Bereich von 0 bis 1/2000 des Durchmessers des Hohlrades, insbesondere im Bereich von 0 bis 1/1000 des Durchmessers des Hohlrades, insbesondere im Bereich von 0 bis 1/100 des Durchmessers des Hohlrades, auftreten können, ohne dass diese Bewegungen der der Abtriebswelle zu einer Bewegung des Hohlrades führen und ohne dass das Abtriebselement beschädigt wird.
Vorzugsweise ist das Abtriebselement in Bezug auf Kräfte, die in Tangentialrichtung wirken, starr ausgebildet, um eine Torsionssteifheit für die verzögerungsfreie Übertragung von Drehmomenten an die Abtriebswelle zu erreichen. Vorzugsweise weist das Abtriebselement eine Torsionssteifigkeit auf, die so groß ist, dass das Abtriebselement über seine axiale Länge um weniger als ein Radiant verdrillt wird, wenn ein Drehmoment von 10.000 Nm, insbesondere von 20.000 Nm, insbesondere von 50.000 Nm, insbesondere von 100.000 Nm an ihm anliegt.
Bei einer besonderen Ausführung ist der radiale Abstand vom Fußkreis der Innenverzahnung des Hohlrades zum Außenumfang des Hohlrades mehr als viermal größer, insbesondere mehr als zehnmal größer, insbesondere mehr als 25 mal größer, als die Wanddicke der Abtriebsglocke und/oder die Wanddicke der Abtriebsglocke in einem Biegebereich verringerter Wanddicke. Eine solche Ausführung bietet ein besonders gutes Verhältnis von Stabilität, Biegeweichheit und Torsionssteifigkeit. Alternativ oder zusätzlich kann die Wanddicke der Abtriebsglocke insbesondere 0,2 mm bis 1,5 mm, insbesondere 0,3 mm bis 0,7 mm, insbesondere 0,4 bis 0,5 mm betragen. Eine solche Wanddicke ist weitgehend unabhängig vom Durchmesser des Hohlrades vorteilhaft.
Bei einer besonderen Ausführung liegt der Quotient aus der axialen Länge des Hohlrades und der axialen Länge der Abtriebsglocke im Bereich von 0,25 bis 1,2, insbesondere im Bereich von 0,5 bis 1,1. Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Quotient aus der axialen Länge des Hohlrades und der axialen Länge eines kreiszylinderförmiger Abschnitts der Abtriebsglocke im Bereich von 0,25 bis 1,2, insbesondere im Bereich von 0,5 bis 1,1 liegt. Derartige Ausführungen haben den Vorteil, dass das Hohlrad für die zu übertragenden Drehmomente ausreichend breit ist und dass eine für diese Drehmomente ausreichende Torsionssteifigkeit vorliegt. Dies insbesondere, wenn die Abtriebsglocke die oben beschriebene Wanddicke aufweist
Wie bereits erwähnt, ist das Abtriebselement, insbesondere die Abtriebsglocke, in Bezug auf Drehmomente, deren Drehmomentvektor axial ausgerichtet ist, torsionssteif ausgebildet. Eine solche Ausbildung kann insbesondere dadurch realisiert sein, dass ein im Wesentlichen kreiszylinderförmiger Abschnitt der Abtriebsglocke einen möglichst großen Durchmesser, insbesondere einen Durchmesser im Bereich des Durchmessers des Hohlrades aufweist. Darüber hinaus kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass sich an den kreiszylinderförmigen Abschnitt ein Bodenabschnitt, insbesondere in Form einer Kreisscheibe, anschließt, der in einer radialen Ebene angeordnet ist.
Wie ebenfalls bereits erwähnt, ist die Abtriebsglocke des Abtriebselements biegeweich ausgebildet, um die in die Abtriebswelle eingetragenen Radialbewegungen und/oder Axialbewegungen, insbesondere Taumelbewegungen, ausgleichen zu können. Insbesondere kann die Abtriebsglocke in Bezug auf Kräfte, die in Axialrichtung und/oder in Radialrichtung wirken, elastisch ausgebildet sein. Um dies zu erreichen, können der Bodenabschnitt und/oder der kreiszylinderförmige Abschnitt gewellt ausgebildet sein. Insbesondere kann das Abtriebselement, insbesondere die Abtriebsglocke, einen faltenbalgartig ausgebildeten Bereich aufweisen. Vorzugsweise sind die Wellen des faltenbalgartig ausgebildeten Bereichs konzentrisch zum Hohlrad und/oder einer Abtriebswelle angeordnet.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung, insbesondere bei einer Ausführung, die ein einstückig aus einem Rohmaterial hergestelltes Abtriebselement aufweist, ist zwischen die Verstellwelle und das Abtriebselement des Spannungswellengetriebes keine weitere Vorrichtung zum Entkoppeln von radialen und/oder axialen, insbesondere Taumelbewegungen, der Verstellwelle geschaltet.
Von ganz besonderem Vorteil ist eine Ausführung, bei der das Abtriebselement, insbesondere die Abtriebsglocke, keine beweglichen Bauteile aufweist und/oder einstückig ausgebildet ist. Das Abtriebselement, insbesondere die Abtriebsglocke, kann, insbesondere auch zusammen mit dem Hohlrad und/oder einer Abtriebswelle, aus einem einzigen Stück Rohmaterial, insbesondere in einem Zerspanungsverfahren, wie beispielsweise einem Drehverfahren mit anschließendem Fräs- oder Stoßprozess, hergestellt sein. Eine Biegeweichheit bei gleichzeitiger Torsionssteifigkeit kann beispielsweise bei einem einstückig hergestellten Abtriebselement durch einen Biegeabschnitt, der eine geringere Wanddicke als die übrigen Abschnitte der Abtriebsglocke aufweist oder durch einen faltenbalgartig gewellten Bereich, realisiert sein.
Es ist auch möglich, dass die Abtriebswelle einstückig in eine Antriebswelle eines anzutreibenden Systems übergeht oder dass die Abtriebswelle des Spannungswellengetriebes gleichzeitig die Antriebswelle eines anzutreibenden Systems ist.
Auch unabhängig davon, ob das Abtriebselement, insbesondere die Abtriebsglocke, bewegliche Bauteile aufweist oder nicht, kann zur Erzielung einer Biegeweichheit bei gleichzeitiger Torsionssteifigkeit wenigstens ein Biegeabschnitt mit einer verringerten Wanddicke vorhanden sein. Insbesondere kann der Biegeabschnitt vorteilhaft in einem Übergangsbereich von einem kreiszylinderförmigen Abschnitt zu einem Bodenabschnitt angeordnet sein.
Bei einer bauraumsparenden und besonders robust ausbildbaren Ausführung des Spannungswellengetriebes sind das Hohlrad und die Abtriebswelle an einander gegenüberliegenden Enden der Abtriebsglocke angeordnet.
Wie bereits erwähnt, können das Hohlrad und/oder das weitere Hohlrad jeweils als Circularspline oder als Dynamicspline ausgebildet sein.
Bei einer besonderen Ausführung verbleibt der Flexspline relativ zu einem Gehäuse stets in derselben Drehstellung. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Flexspline mittels eines gehäusefesten, innenverzahnten Dynamicspline, der dieselbe Zähnezahl aufweiset, wie der Flexspline, in seiner gehäusefesten Drehstellung gehalten wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Flexspline direkt an dem Gehäuse befestigt ist.
Insbesondere, wenn das Spannungswellengetriebe eine biegeweiche Abtriebswelle aufweist, ist es vorteilhaft möglich, die Sicherungsscheibe in dem von der Abtriebsglocke umschlossenen Raum anzuordnen. Insbesondere kann die Sicherungsscheibe räumlich zwischen einem Boden der Abtriebsglocke und dem Flexspline angeordnet sein.
Beispielsweise kann die Sicherungsscheibe an der Innenseite der Abtriebsglocke, insbesondere an der Innenseite eines Bodenabschnitts der Abtriebsglocke, befestigt sein. Alternativ ist es auch möglich, dass die Sicherungsscheibe an der Stirnseite der in die Abtriebsglocke ragenden Abtriebswelle befestigt ist. Als weitere Alternative ist es, wie bereits erwähnt, auch möglich, dass die Sicherungsscheibe, insbesondere in dem von der Abtriebsglocke umschlossenen Raum, an dem Wellengenerator befestigt ist.
Die Sicherungsscheibe kann als ringförmige Scheibe ausgebildet sein, die einen Innenbereich freilässt, durch den beispielsweise eine Welle verlaufen kann. Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass eine solche Sicherungsscheibe an der Abtriebsglocke befestigt ist, wobei die Sicherungsscheibe in dem freigelassenen Innenbereich eine Bewegung der biegeweich ausgebildeten Abtriebsglocke zum entkoppeln fremdangetriebener Bewegungen der Abtriebswelle zulässt.
Bei einer besonderen Ausführung ist die Sicherungsscheibe Teil des Abtriebselements, insbesondere der Abtriebsglocke. Insbesondere kann die Sicherungsscheibe gemeinsam einstückig mit dem Antriebselement aus einem Stück Rohmaterial gefertigt sein. Insbesondere hierbei ist es von Vorteil, wenn das Abtriebselement in einem Bereich biegeweich ausgebildet ist und in einem anderen Bereich als die Sicherungsscheibe ausgebildet ist.
Wie bereits erwähnt, kann das Spannungswellengetriebe ein weiteres Hohlrad aufweisen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Hohlrad dieselbe Zähnezahl aufweist wie der Flexspline und dass das weitere Hohlrad eine von der Zähnezahl des Flexsplines verschiedene Zähnezahl aufweist. Natürlich ist es auch umgekehrt möglich, dass das Hohlrad eine andere Zähnezahl aufweist als der Flexspline und dass das Spannungswellengetriebe ein weiteres Hohlrad aufweist, dieselbe Zähnezahl aufweist wie der Flexspline.
Bei einer besonderen Ausführung ist das weitere Hohlrad relativ zu einem Gehäuse des Spannungswellengetriebes drehfest angeordnet ist oder gemeinsam einstückig mit einem Gehäuse des Spannungswellengetriebes hergestellt. Hierbei ist es im Hinblick auf die Schmierung von Vorteil, wenn das Hohlrad dieselbe Zähnezahl aufweist wie der Flexspline und das weitere Hohlrad eine von der Zähnezahl des Flexsplines verschiedene Zähnezahl aufweist, weil so das für ein Schmiermittel schwieriger zu erreichende Hohlrad nicht relativ zum Flexspline rotiert.
In vorteilhafter Weise kann das Spannungswellengetriebe Teil einer Fahrzeuglenkung oder Teil eines aktiven Fahrwerks oder Teil eines aktiven Radträgers oder Teil einer Überlagerungslenkung oder Teil einer Anordnung zum Antreiben einer Verstellwelle zum Verstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors sein.
Von besonderem Vorteil ist ein aktiver Radträger, der ein erfindungsgemäßes Spannungswellengetriebe aufweist. Ebenfalls von besonderem Vorteil ist eine Fahrzeuglenkung, die ein erfindungsgemäßes Spannungswellengetriebe aufweist. Ebenfalls von besonderem Vorteil ist ein aktives Fahrwerk, das ein erfindungsgemäßes Spannungswellengetriebe aufweist. Ebenfalls von besonderem Vorteil ist eine Überlagerungslenkung, die ein erfindungsgemäßes Spannungswellengetriebe aufweist. Ebenfalls von besonderem Vorteil ist eine Anordnung zum Antreiben einer Verstellwelle zum Verstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors, die ein erfindungsgemäßes Spannungswellengetriebe aufweist.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielhaft und schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleich wirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannungswellengetriebes und
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannungswellengetriebes.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannungswellengetriebes in einer Querschnittsdarstellung. In der Figur ist der Einfachheit halber lediglich die obere Querschnittshälfte des rotationssymmetrisch ausgebildeten Spannungswellengetriebes dargestellt.
Das Spannungswellengetriebe weist einen Wellengenerator 1, einen außenverzahnten Flexspline 2, ein innenverzahntes Hohlrad 3, ein weiteres innenverzahntes Hohlrad 4, sowie eine Abtriebswelle 5 auf. Der Wellengenerator 1 ist mit einer (nicht dargestellten) Antriebswelle drehfest verbunden.
Das Hohlrad 3 ist mittels eines Abtriebselements 6, das eine torsionssteife und gleichzeitig biegeweiche Abtriebsglocke 7 aufweist, mit der Abtriebswelle 5 drehfest verbunden. Das Hohlrad 3 und die Abtriebswelle 5 sind an den gegenüberliegenden Enden der Abtriebsglocke 7 angeordnet und gemeinsam mit der Abtriebsglocke 7 aus einem einzigen Stück Rohmaterial hergestellt.
Der elliptisch ausgebildete Wellengenerator 1 ist mittels zweier Wälzlager 10, 11 drehbar in einem ringförmigen Flexspline 2 gelagert und verformt diesen zu einer elliptischen Form. Der Flexspline 2 greift an zwei einander gegenüberliegenden Stellen mit seiner Außenverzahnung jeweils sowohl in die Innenverzahnung des Hohlrades 3, als auch in die Innenverzahnung des weiteren Hohlrades 4, ein. Das weitere Hohlrad 4 weist eine Bohrung 12 auf, um das weitere Hohlrad 4 mittels einer Schraubverbindung beispielsweise in einem (nicht dargestellten) Getriebegehäuse drehfest zu befestigen zu können. Das Hohlrad 3 weist dieselbe Zähnezahl auf wie der Flexspline 2, während das weitere Hohlrad 4 zwei Zähne mehr aufweist als der Flexspline 2. Es ist, wie bereits erwähnt, auch möglich das Spannungswellengetriebe so auszubilden, dass das weitere Hohlrad 4 dieselbe Zähnezahl aufweist wie der Flexspline 2, während das Hohlrad 3 zwei Zähne mehr aufweist als der Flexspline 2.
Der Flexspline 2 ist ringförmig ausgebildet. Zur Axialsicherung des Flexsplines 2 ist eine Sicherungsscheibe 8 vorhanden, die drehfest mit der Abtriebswelle 5 verbunden ist und die an einer der Stirnseiten des Flexspline 2 anliegt. Die Sicherungsscheibe 8 ist als Kreisscheibe ausgebildet und mit einer Schraube 9 axial an die Stirnseite der Abtriebswelle 5 angeschraubt und befindet sich in dem von der Abtriebsglocke 7 umschlossenen Raum. Insbesondere befindet sich die Sicherungsscheibe 8 räumlich zwischen einem Boden 13 der Abtriebsglocke 7 und dem Flexspline 2. Außerdem kann eine an der anderen Stirnseite des Flexsplines 2 anliegende Sicherungsscheibe (nicht dargestellt) vorhanden sein, um den Flexspline 2 vollständig axial einzukammern. Dies vorzugsweise derart, dass der Flexspline ein kleines axiales Spiel hat.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannungswellengetriebes in einer Querschnittsdarstellung. Das weitere Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Sicherungsscheibe 8 an dem Wellengenerator 1 befestigt ist.
Bezugszeichenliste

1: Wellengenerator
2: Flexspline
3: Hohlrad
4: Weiteres Hohlrad
5: Abtriebswelle
6: Abtriebselement
7: Abtriebsglocke
8: Sicherungsscheibe
9: Schraube
10: Wälzlager
11: Wälzlager
12: Bohrung
13: Boden

Claims

Spannungswellengetriebe, das einen Wellengenerator, einen Flexspline wenigstens ein Hohlrad sowie eine Abtriebswelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad mittels eines Abtriebselements, das eine torsionssteife und gleichzeitig biegeweiche Abtriebsglocke aufweist, mit der Abtriebswelle drehfest verbunden ist und dass der Flexspline ringförmig ausgebildet ist, wobei zur Axialsicherung des Flexspline eine Sicherungsscheibe vorhanden ist, die drehfest mit der Abtriebswelle oder drehfest mit dem Wellengenerator verbunden ist.
Spannungswellengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheibe aus einem gehärteten oder vergüteten Metall hergestellt ist oder dass die Sicherungsscheibe gehärtet oder vergütet ist oder dass die Sicherungsscheibe aus einem härteren Material besteht als der Flexspline.
Spannungswellengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheibe senkrecht zur Axialrichtung des Spannungswellengetriebes angeordnet ist und/oder dass die Sicherungsscheibe unmittelbar an einer Stirnseite des Flexsplines anliegt.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Flexspline eine Außenverzahnung aufweist, die mit einem innenverzahnten Hohlrad in Zahneingriff steht, und/oder dass b. der Flexspline weder mit einer Eingangswelle noch mit einer Ausgangswelle des Spannungswellengetriebes drehfest verbunden ist und/oder dass c. der Flexspline abgesehen von Lagerbauteilen einer Flexsplinelagerung mit keinen weiteren Bauteilen des Spannungswellengetriebes drehfest verbunden ist, und/oder dass d. das Hohlrad drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist, und/oder dass e. der Wellengenerator drehfest mit einer Eingangswelle verbunden ist.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad und die Abtriebswelle an einander gegenüberliegenden Enden der Abtriebsglocke angeordnet sind.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement das Hohlrad von fremdangetrieben axialen und/oder radialen Bewegung der Abtriebswelle zumindest teilweise, insbesondere vollständig, entkoppelt.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad mittels einer Hohlradlageranordnung relativ zu einem Gehäuse des Spannungswellengetriebes und/oder relativ zur Symmetrieachse des Spannungswellengetriebes drehbar, jedoch ortsfest gelagert ist.
Spannungswellengetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Hohlradlageranordnung wenigstens ein Hohlradlager aufweist, das als Gleitlager oder als Wälzlager ausgebildet ist, und/oder dass b. die Hohlradlageranordnung wenigstens ein Hohlradlager aufweist, das das Hohlrad in radialer und/oder axialer Richtung relativ zu einem Gehäuse des Spannungswellengetriebes abstützt, und/oder dass c. die Hohlradlageranordnung wenigstens ein Hohlradlager aufweist, das das Hohlrad radial umgibt, und/oder dass d. die Hohlradlageranordnung wenigstens ein Hohlradlager aufweist, das das Hohlrad koaxial an seinem Außenumfang umgebendes Gleitlager oder Wälzlager aufweist und/oder dass e. die Hohlradlageranordnung mehrere, das Hohlrad an seinem Außenumfang umgebende Stützstellen aufweist, und/oder dass f. die Hohlradlageranordnung wenigstens ein Hohlradlager aufweist, das axial an dem Hohlrad anliegt.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Abtriebselement, insbesondere die Abtriebsglocke, in Bezug auf Drehmomente, deren Drehmomentvektor axial ausgerichtet ist, torsionssteif ausgebildet ist, und/oder dass b. das Abtriebselement, insbesondere die Abtriebsglocke, in Bezug auf Kräfte, die in Axialrichtung und/oder in Radialrichtung wirken, elastisch ausgebildet ist
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Abtriebselement, insbesondere die Abtriebsglocke, wenigstens einen Biegeabschnitt mit einer verringerten Wanddicke aufweist, und/oder dass b. das Abtriebselement unterschiedliche Abschnitte mit unterschiedlichen Wanddicken aufweist, wobei ein Abschnitt, der eine geringere Wanddicke aufweist, als ein anderer Abschnitt einen Biegeabschnitt bildet, und/oder dass c. das Abtriebselement einen Biegeabschnitt mit einer gegenüber einem Abschnitt, der eine Verzahnung, insbesondere eine Flexsplineverzahnung oder eine Hohlradverzahnung, aufweist, verringerte Wanddicke aufweist, und/oder dass d. das Abtriebselement, insbesondere die Abtriebsglocke, einen faltenbalgartig ausgebildeten Bereich aufweist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement, insbesondere die Abtriebsglocke, einen kreiszylinderförmigen Abschnitt aufweist und/oder dass die Abtriebsglocke einen sich in radialer Richtung erstreckenden Bodenabschnitt aufweist.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Bodenabschnitt, insbesondere in radialer und/oder axialer Richtung, elastisch ausgebildet ist und/oder dass b. der Bodenabschnitt und/oder der kreiszylinderförmige Abschnitt gewellt ist und/oder dass c. der kreiszylinderförmige Abschnitt und der Bodenabschnitt in einem Bereich mit verringerter Wanddicke ineinander übergehen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Abtriebsglocke einstückig gemeinsam mit dem Hohlrad hergestellt ist, und/oder dass b. die Abtriebsglocke einstückig gemeinsam mit der Abtriebswelle hergestellt ist, und/oder dass c. das Abtriebselement ein Ankoppelelement, insbesondere einen Flansch, aufweist, mittels dem die Abtriebswelle an das Abtriebselement angekoppelt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad ein Circularspline oder ein Dynamicspline ist.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheibe als ringförmige Scheibe ausgebildet ist.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass a. die Sicherungsscheibe in dem von der Abtriebsglocke umschlossenen Raum angeordnet ist oder dass b. die Sicherungsscheibe an der Innenseite der Abtriebsglocke befestigt ist, oder dass c. die Sicherungsscheibe an der Innenseite eines Bodens der Abtriebsglocke befestigt ist oder dass d. die Sicherungsscheibe an der Stirnseite der in die Abtriebsglocke ragenden Abtriebswelle befestigt ist.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsscheibe Teil des Abtriebselements, insbesondere der Abtriebsglocke ist, und/oder dass die Sicherungsscheibe gemeinsam einstückig mit dem Antriebselement aus einem Stück Rohmaterial gefertigt ist.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement in einem Bereich biegeweich ausgebildet ist und in einem anderen Bereich als die Sicherungsscheibe ausgebildet ist.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass a. das Spannungswellengetriebe ein weiteres Hohlrad aufweist, oder dass b. das Hohlrad dieselbe Zähnezahl aufweist wie der Flexspline und dass das Spannungswellengetriebe ein weiteres Hohlrad aufweist, das eine von der Zähnezahl des Flexsplines verschiedene Zähnezahl aufweist, oder dass c. das Hohlrad eine andere Zähnezahl aufweist als der Flexspline und dass das Spannungswellengetriebe ein weiteres Hohlrad aufweist, das dieselbe Zähnezahl aufweist wie der Flexspline.
Spannungswellengetriebe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Hohlrad relativ zu einem Gehäuse des Spannungswellengetriebes drehfest angeordnet ist oder dass das weitere Hohlrad gemeinsam einstückig mit einem Gehäuse des Spannungswellengetriebes hergestellt ist.
Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungswellengetriebe Teil einer Fahrzeuglenkung oder Teil eines aktiven Fahrwerks oder Teil eines aktiven Radträgers oder Teil einer Überlagerungslenkung oder Teil einer Anordnung zum Antreiben einer Verstellwelle zum Verstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors ist.
Aktiver Radträger, der ein Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 20 aufweist, oder Fahrzeuglenkung, die ein Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 20 aufweist, oder aktives Fahrwerk, das ein Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 20 aufweist, oder Überlagerungslenkung, die ein Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 20 aufweist, oder Anordnung zum Antreiben einer Verstellwelle zum Verstellen des Expansionshubes und/oder des Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors, die ein Spannungswellengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 20 aufweist.