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Die Erfindung betrifft ein Zykloidgetriebe. Zykloidgetriebe umfassen als wesentliche Bestandteile eine Antriebswelle, einen drehfest mit der Antriebswelle verbundenen Exzenter, eine von dem Exzenter angetriebene Kurvenscheibe mit einer Anzahl von n Kurvenabschnitten, ein am Innengehäuse gestellfest angeordnetes Kurvenprofil, wobei sich die Kurvenabschnitte des Exzenters auf dem Kurvenprofil abwälzen, sowie eine Abtriebswelle, die mit der Kurvenscheibe über eine drehstarre Ausgleichskupplung verbunden ist.
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Die von dem Exzenter angetriebene Kurvenscheibe überträgt das Drehmoment wälzend. Die Kurvenscheibe ist daher keinen Scherkräften ausgesetzt, sodass das Ausfallrisiko eines Zykloidgetriebes außerordentlich gering ist. Aufgrund der gleichmäßigen Lastverteilung unterliegen Zykloidgetriebe einem geringen Verschleiß, sodass Zykloidgetriebe eine lange Lebensdauer aufweisen. Aufgrund des bauartbedingten geringen Spiels kommen Zykloidgetriebe bei Applikationen zur Anwendung, bei denen ein geringes Spiel und eine hohe Positioniergenauigkeit von wesentlicher Bedeutung sind. Zykloidgetriebe kommen daher insbesondere in der Robotik, in Werkzeugmaschinen sowie in Stellantrieben, beispielsweise zur motorischen Einstellung von Scheinwerfern eines Kraftfahrzeuges, zum Einsatz. Bei derartigen Stellantrieben kann sich ein Spiel in dem Antriebsstrang als erheblicher Winkelfehler auswirken. Für Positionieraufgaben wird daher ein möglichst geringes Getriebespiel angestrebt. Die Kosten der Herstellung des Zykloidgetriebes steigen jedoch umso mehr, desto geringer das Getriebespiel ist.
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Aus der
DE 10 2006 023 535 B4 ist eine Getriebestufe eines Zykloidgetriebes für einen Stellantrieb in einem Fahrzeug bekannt, mit einer um eine Drehachse drehbaren Antriebswelle mit einem Exzenter, einer von dem Exzenter angetriebenen Kurvenscheibe mit einer Anzahl von n Kurvenabschnitten, die in einem Hohlrad mit darin angeordnetem Kurvenprofil eine einen Wälzkontakt definierende Abwälzbewegung ausführt. Um eine Flächenbewegung am Wälzkontakt zu erzeugen mit welcher für einen hochviskosen Schmierstofffilm an den Bauteilen große Schmierspaltlängen und kleine Schmierspaltdicken erreicht werden, wird vorgeschlagen, dass das Material der Kurvenscheibe und/oder des Kurvenprofils bereichsweise elastisch verformbar ist, um eine Flächenberührung am Wälzkontakt zu erzeugen.
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Aus der
US 4 487 091 A ist ein Zykloidgetriebe bekannt, das eine Antriebswelle, einen drehfest mit der Antriebswelle verbundenen Exzenter sowie zwei von dem Exzenter angetriebene Kurvenscheiben mit einer Anzahl von n Kurvenabschnitten aufweist. Das Zykloidgetriebe verfügt weiter über einen gestellfesten antriebsseitigen Rollenträger mit einer Anzahl von n + 1 jeweils um einen Rollenachse drehbaren Rollen, wobei sich die Kurvenabschnitte der antriebsseitigen Kurvenscheibe auf den Rollen abwälzen. Weiter verfügt das Getriebe über einen abtriebsseitigen Rollenträger mit einer Anzahl von n + 1 jeweils um einen Rollenachse drehbaren Rollen, wobei sich die Kurvenabschnitte der abtriebsseitigen Kurvenscheibe auf den Rollen abwälzen. Die Rollen werden von sich parallel zur Längsachse der Antriebswelle des Getriebes erstreckenden Achsen getragen, die in Aufnahmehülsen in dem jeweiligen Rollenträger stecken. Die Aufnahmehülsen sind drehbar in dem Rollenträger gelagert.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Zykloidgetriebe zu schaffen, das im technischen Sinne spielfrei ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe basiert auf dem Gedanken, dass Hohlrad als Rollenträger mit auf einem Kreis angeordneten Rollen auszubilden, die gegen die mit den Rollen kämmende Kurvenscheibe federnd vorgespannt sind. Im Einzelnen wird die Aufgabe durch ein Zykloidgetriebe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1, 2 und 3 gelöst. Die Zykloidgetriebe basieren sämtlich auf der federnden Vorspannung der Rollen gegen die mit den Rollen kämmende Kurvenscheibe. Die Kurvenscheibe weist jeweils eine bestimmte Anzahl von n bzw. m Kurvenabschnitten auf, die mit dem als Hohlrad arbeitenden Rollenträger mit einer Anzahl von n + 1 bzw. m + 1 jeweils um eine Rollenachse drehbaren Rollen kämmen, wobei sich die Kurvenabschnitte auf den Rollen abwälzen. Die federnde Vorspannung wird dadurch erzeugt, dass an jedem Rollenträger einseitig eingespannte, biegsame Tragglieder, nach Art eines Biegebalkens aus einem elastischen Material angeordnet sind, die sich in Umfangsrichtung eines zur Längsachse der Antriebswelle konzentrischen Kreises erstrecken. Jede Rollenachse ist jeweils an einem Tragglied angeordnet und schneidet den konzentrischen Kreis. Wird nun der Durchmesser des konzentrischen Kreises kleiner als der Teilkreis des Rollenträgers gewählt, wird hierdurch eine Vorspannung aufgebaut, die durch die elastische Verformung des biegsamen Traggliedes hervorgerufen wird. Dabei wird davon ausgegangen, dass im Getriebebau der Teilkreis der rechnerische Durchmesser eines Zahnrades – hier des Rollenträgers (Hohlrades) – ist, auf dem der Teilkreis des Gegenrades – hier der Kurvenscheibe – abrollt. Wird der Durchmesser des konzentrischen Kreises, auf dem die Rollenachsen angeordnet sind, geringfügig kleiner als dieser rechnerische Durchmesser gewählt, kann hierdurch der Verformungsweg und damit die Vorspannung der Tragglieder eingestellt werden.
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Vorzugsweise ist jedes Tragglied einteilig mit dem Rollenträger ausgebildet; es kann insbesondere als Spritzgießteil oder im Rapid Prototyping Verfahren aus Kunststoff hergestellt werden. Ein derartiger Rollenträger zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass jeder Rollenträger einen konzentrisch zur Längsachse der Antriebswelle angeordneten inneren ringförmigen Abschnitt und einen im Abstand dazu angeordneten äußeren ringförmigen Abschnitt aufweist, radial zur Längsachse der Antriebswelle verlaufende Stege, die die beanstandeten ringförmigen Abschnitte miteinander verbinden und sich von den Stegen die dort einseitig eingespannten Tragglieder in Umfangsrichtung des konzentrischen Kreises erstrecken. In die Tragglieder können schwächende Durchbrüche eingebracht sein, um die Biegsamkeit der Tragglieder gegenüber dem restlichen Rollenträger zu erhöhen.
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Um eine Überlastung der einseitig eingespannten, biegsamen Tragglieder aus elastischem Material beim Blockieren des Getriebes zu vermeiden, weist das Zykloidgetriebe mindestens ein Anschlagelement auf, das die maximale Biegung des Traggliedes in radialer Richtung begrenzt. Das Anschlagelement kann beispielsweise als ein umlaufender, an dem Rollenträger befestigter Ring ausgeführt sein, an dem die Rollen bei Überschreiten eines maximalen Biegeweges der Tragglieder zur Anlage gelangen.
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Wenn das Zykloidgetriebe lediglich über einen Exzenter verfügt, treten beim Betrieb des Zykloidgetriebes unwuchtbedingte Kräfte auf. Um die unwuchtbedingten Kräfte auszugleichen, kann jedem Exzenter ein Gegengewicht zugeordnet sein, das um 180° versetzt zu dem Exzenter an der Antriebswelle oder dem Exzenter selbst angeordnet ist.
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Aufgrund der exzentrischen Lagerung verlagert sich die Rotationsachse der Kurvenscheibe fortlaufend zur Längsachse der Antriebs- und Abtriebswelle des Zykloidgetriebes. Die Abtriebswelle ist daher über eine drehstarre Ausgleichskupplung mit der Kurvenscheibe verbunden. Eine bevorzugte Ausführungsform der drehstarren Ausgleichskupplung zum Ausgleich eines axialen, radialen und angularen Versatzes der Rotationsachse der Kurvenscheibe und der Abtriebswelle weist einen Bolzenkranz mit einer Anzahl an Bolzen und einen Lochkranz mit einer übereinstimmenden Anzahl an Löchern auf, in die die Bolzen mit einem Spiel eingreifen. Das Spiel ist derart bestimmt, dass trotz des maximal möglichen radialen und angularen Versatzes der Rotationsachsen ein Abrollen der Bolzen in den Löchern möglich ist. Die Löcher sind vorzugsweise in der Kurvenscheibe angeordnet, während sich die Bolzen sämtlich von einer Stirnseite der Abtriebswelle in Richtung des Lochkranzes erstrecken.
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Die Ausführungsform des Zykloidgetriebes nach Anspruch 2 weist zwei Exzenter auf, nämlich einen antriebsseitigen Exzenter und einen abtriebsseitigen Exzenter, die um 180° versetzt zueinander drehfest mit der Antriebswelle verbunden sind. Hierdurch werden die unwuchtbedingten Kräfte der beiden Exzenter ausgeglichen.
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Die Vorspannung des Zykloidgetriebes kann durch eine geringfügige axiale Relativbewegung zwischen jeder Kurvenscheibe und dem mit der Kurvenscheibe kämmenden Rollenträger eingestellt werden, wenn die umlaufende Stirnfläche jeder Kurvenscheibe gegenüber der Rotationsachse um einen spitzen Winkel geneigt ist und der Rollenmantel jeder Rolle des Rollenträgers, auf der sich die Kurvenabschnitte der Kurvenscheibe abwälzen, um einem gleichgroßen Gegenwinkel geneigt ist. Die durch die Einstellung der Vorspannung auftretenden Axialkräfte können bei einem Zykloidgetriebe mit zwei Kurvenscheiben dadurch ausgeglichen werden, dass sich die Stirnflächen des abtriebsseitigen Kurvenscheibe in Richtung der Antriebsseite und die Stirnfläche der antriebsseitigen Kurvenscheibe in Richtung der Antriebsseite verjüngt.
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Das Zykloidgetriebe nach Anspruch 3 unterscheidet sich von den Zykloidgetrieben nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 dadurch, dass auf einem einzigen Exzenter zwei drehfest miteinander verbundene Kurvenscheiben mit einer unterschiedlichen Anzahl an Kurvenabschnitten angeordnet sind, wobei die abtriebsseitige Kurvenscheibe mit einem drehbar in dem Gestell des Zykloidgetriebes angeordneten Rollenträger kämmt, der drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Dieses mehrstufige Zykloidgetriebe erlaubt sehr große Untersetzungen.
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Unabhängig von der Bauform des Zykloidgetriebes erlauben die einseitig eingespannten, biegsamen Tragglieder zur Aufnahme der Rollen des Hohlrades den Ausgleich von Fertigungstoleranzen, sodass trotz geringer Fertigungsgenauigkeit, d. h. im Rahmen einer preiswerteren Fertigung, eine Spielfreiheit erzielt werden kann. Durch die Vorspannung ist das erfindungsgemäße Zykloidgetriebe zudem selbsthemmend.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zykloidgetriebes mit einer von einem Exzenter ausgeschwungenen Kurvenscheibe,
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2a, b eine Darstellung eines Rollenträgers eines Zykloidgetriebes nach 1,
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3a, b eine Seitenansicht und eine Aufsicht auf eine Kurvenscheibe des Zykloidgetriebes nach 1,
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4 eine Kupplung eines Zykloidgetriebes nach 1,
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5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zykloidgetriebes mit zwei versetzt zu einander angeordneten Kurvenscheiben,
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6 einen antriebsseitigen Rollenträger des Zykloidgetriebes nach 5,
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7 einen abtriebsseitigen Rollenträger des Zykloidgetriebes nach 5,
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8a, b eine Seitenansicht und eine Aufsicht auf die beiden Kurvenscheiben des Zykloidgetriebes nach 5,
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9 einen Längsschnitt durch das Zykloidgetriebe nach 5 entlang der Linie A-A.
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10 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zykloidgetriebes mit zwei untereinander verbundenen Kurvenscheiben,
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11 eine Seitenansicht, eine Aufsicht sowie eine perspektivische Ansicht der untereinander verbundenen Kurvenscheiben eines Zykloidgetriebes nach 10,
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12 einen Längsschnitt durch ein Zykloidgetriebe nach 10 entlang der Linie A-A,
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13 eine Ansicht eines antriebsseitigen Rollenträgers eines Zykloidgetriebes nach 10 von der Rückseite,
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14 einen Längsschnitt durch ein Zykloidgetriebe nach 10 entlang der Linie B-B in 10.
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1 zeigt ein Zykloidgetriebe (1) mit einer Antriebswelle (2), die um ihre Längsachse (3) von einem Schrittmotor (4) in Drehung versetzt wird. Der Schrittmotor (4) weist einen stirnseitig mit der Antriebswelle (2) verbundenen Rotor (4a) sowie ein Statorgehäuse (4b) auf. Die Antriebswelle (2) ist drehfest mit einem scheibenförmigen Exzenter (5) verbunden, der im dargestellten Ausführungsbeispiel die Form einer Kreisscheibe aufweist, deren Mittelpunkt außerhalb der Längsachse (3) der Antriebswelle (2) liegt.
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Über ein Wälzlager (6) ist der Exzenter (5) mit einer Kurvenscheibe (7) drehbar verbunden, wobei der Innenring des Wälzlagers am äußeren Umfang des kreisscheibenförmigen Exzenters (5) und der Außenring des Wälzlagers (6) an einem zentralen Durchgang (7a) anliegen. Des Weiteren weist die Kurvenscheibe (7) einen Lochkranz (7b) mit acht Löchern auf. Aus der Seitenansicht der Kurvenscheibe (7) in 3 ist zu erkennen, dass die umlaufende Stirnfläche (7c) der Kurvenscheibe (7) mit deren Rotationsachse (7d) einen über den gesamten Umfang der Kurvenscheibe (7) gleichbleibenden spitzen Winkel von etwa 10° einschließt. Die Kurvenscheibe (7) weist eine Anzahl von n = 8 Kurvenabschnitten (7e) auf.
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An dem Statorgehäuse (4b) ist gestellfest ein Rollenträger (8) mittels Schraubverbindungen befestigt, der eine Anzahl von n + 1 = 9 jeweils um eine als Wellenzapfen ausgebildete Rollenachse (8a) drehbaren Rollen (8b) aufweist (vergleiche 2a). Der Rollenmantel jeder Rolle (8) schließt mit der Rollenachse (8d) einen über den gesamten Umfang des Rollenmantels (8c) gleichbleibenden, spitzen Winkel von 10° ein, der als Gegenwinkel zu dem spitzen Winkel der Stirnfläche (7c) der Kurvenscheibe (7) angeordnet ist. Die Kurvenabschnitte (7e) der von dem Exzenter (5) angetriebenen Kurvenscheibe (7) wälzen sich auf den Rollen (8e) des Rollenträgers (8) ab. Die Rollen (8b) des Rollenträgers (8) bilden damit das Hohlrad des Zykloidgetriebes (1).
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Jede Rollenachse (8a) erstreckt sich parallel zur Längsachse (3) der Antriebswelle (2) von einem biegsamen Tragglied (8e), das nach Art eines Biegebalkens einseitig an dem Rollenträger (8) eingespannt ist. Die für die neun Rollenachsen (8a) erforderlichen neun Tragglieder (8e) erstrecken sich von der Einspannung in Umfangsrichtung eines zur Längsachse (3) der Antriebswelle konzentrischen Kreises (9), der in 2b strichpunktiert dargestellt ist. Der Rollenträger (8) weist einen konzentrisch zur Längsachse (3) angeordneten inneren ringförmigen Abschnitt (8f) und einen im Abstand (8g) dazu angeordneten äußeren ringförmigen Abschnitt (8h) sowie radial zur Längsachse (3) verlaufen Stege (8i), die die beabstandeten ringförmigen Abschnitte (8f, 8h) miteinander verbinden, auf. An diesen Stegen (8i) sind die biegsamen Tragglieder (8e) einseitig eingespannt. Dabei zeigen sämtliche Tragglieder (8e) mit ihrem freikragenden Ende auf dem konzentrischen Kreis (9) im Uhrzeigersinn.
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Insbesondere aus 2b ist erkennbar, dass jede Rollenachse (8a) den konzentrischen Kreis (9) schneidet. Der Durchmesser des konzentrischen Kreises (9) ist geringfügig kleiner als der Teilkreis der Rollen (8b) des Rollenträgers (8), wobei der Teilkreis der rechnerische Durchmesser eines Zahnrades – hier des Rollenträgers (8) – ist, auf dem der Teilkreis des Gegenrades – hier der Kurvenscheibe (7) – aufeinander abrollt. Hierdurch wird eine Vorspannung zwischen den Rollen (8b) des Rollenträgers (8) und der mit den Rollen (8b) kämmenden Kurvenscheibe (7) aufgebaut, sodass das Zykloidgetriebe (1) im technischen Sinne spielfrei ist. Die Vorspannung wird durch die Verformung der einseitig eingespannten biegsamen Tragglieder (8e) aufgebaut, wobei die Tragglieder (8e) in erster Linie quer zu ihrer Längserstreckung entlang des konzentrischen Kreises (9) belastet werden. Die Reaktion der Tragglieder (8e) auf die Belastung sind insbesondere eine Biege- und Drillverformung.
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Um das Zykloidgetriebe (1) vor Überlastung zu schützen, ist an dem Rollenträger (8) ein Anschlagelement (10) befestigt, das die maximale radiale Auslenkung der Trägerglieder (8e) durch Anschlagen der Rollenmäntel (8c) an dem Anschlagelement (10) begrenzt.
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Abtriebsseitig ist das Zykloidgetriebe (1) durch einen am äußeren Rand des gestellfesten Rollenträgers (8) befestigten Gehäusedeckel (11) verschlossen, der einen zentralen Durchgang (11a) aufweist. In dem Durchgang (11a) ist ein Wälzlager (11b) zur drehbaren Lagerung einer Abtriebswelle (12) angeordnet. Die in einen Durchgang (12b) der Abtriebswelle (12) hineinragende Antriebswelle (2) stützt sich an der Abtriebswelle (12) ab, ist jedoch relativ zu dieser frei drehbar. Die in 4 im Detail dargestellte Abtriebswelle (12) weist eine in das Innere des Gehäuses des Zykloidgetriebes (1) weisende Stirnfläche (12a) auf, auf der ein Bolzenkranz (12c) angeordnet ist, der eine dem Lochkranz (7b) entsprechende Anzahl an Bolzen aufweist. Jeder Bolzen des Bolzenkranzes (12c) ragt in jeweils ein Loch des Lochkranzes (7b) der Kurvenscheibe (7). Das Spiel zwischen jedem Bolzen und dem Loch des Lochkranzes (7b) der Kurvenscheibe (7) gleicht die exzentrische Lagerung der Kurvenscheibe (7) gegenüber der zentrisch gelagerten Antriebswelle (2) aus. Der Bolzenkranz (12c) an der Antriebswelle (12) bildet zusammen mit dem Lochkranz (7b) an der Kurvenscheibe (7) eine drehstarre Ausgleichskupplung zwischen der Abtriebswelle (12) und der Kurvenscheibe (7).
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5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zykloidgetriebes (1). Soweit die Bestandteile mit der Ausführungsform nach 1 übereinstimmen, werden übereinstimmende Bezugszeichen verwendet. Im Übrigen wird hinsichtlich der Funktion und Wirkungsweise übereinstimmender Bestandteile auf die Ausführungen zum Ausführungsbeispiel nach 1 Bezug genommen.
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Das Zykloidgetriebe nach 5 verfügt ebenfalls über eine Antriebswelle (2), die von einem Schrittmotor (4) in Drehung versetzt wird. Abweichend zu der Ausführungsform nach 1 verfügt das Zykloidgetriebe (1) jedoch über zwei Exzenter, nämlich einen antriebsseitigen Exzenter (5a) und einen abtriebsseitigen Exzenter (5b). Beide Exzenter (5a, 5b) sind als kreisförmige Scheiben ausgestaltet, die exzentrisch, jedoch um 180° versetzt mit übereinstimmender Exzentrizität zur Längsachse (3) der Antriebswelle (2) mit dieser drehfest verbunden sind.
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In weiterer Abweichung zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 verfügt das Zykloidgetriebe (1) nach 5 über zwei Kurvenscheiben, nämlich einer antriebseitige Kurvenscheibe (7f) und eine abtriebsseitige Kurvenscheibe (7g), die im Übrigen übereinstimmend wie die Kurvenscheibe (7) nach 3 aufgebaut sind. Beide Kurvenscheiben (7f, 7g) weisen eine Anzahl von n = 8 Kurvenabschnitten (7e) auf. Die antriebsseitige Kurvenscheibe (7f) wird von dem antriebsseitigen Exzenter (5a) und die abtriebsseitige Kurvenscheibe (7g) von dem versetzt dazu angeordneten abtriebsseitigen Exzenter (5b) angetrieben. Die antriebsseitige Kurvenscheibe (7f) kämmt mit einem antriebsseitig gestellfesten Rollenträger (8j), der in gleicher Weise wie der Rollenträger (8) in dem Ausführungsbeispiel nach 1 an dem Statorgehäuse (4b) gestellfest angeschraubt ist. Die abtriebsseitige Kurvenscheibe (7g) kämmt mit einem zusätzlichen, gestellfesten, abtriebsseitigen Rollenträger (8k), der gestellfest mit dem Gehäusedeckel (11) innerhalb des Gehäuses des Zykloidgetriebes (1) durch Verschraubung befestigt ist.
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Sowohl der antriebsseitige Rollenträger (8j) als auch der abtriebsseitige Rollenträger (8k) weisen jeweils eine Anzahl von n + 1 = 9 drehbarer Rollen (8b) auf. Beide Rollenträger (8j, 8k) weisen übereinstimmend wie der Rollenträger (8) des Zykloidgetriebes nach 1 einseitig eingespannte, biegsame Tragglieder (8e) auf, die sich in Umfangsrichtung zu dem konzentrischen Kreis (9) erstrecken. Die konzentrischen Kreise (9) beider Rollenträger (8j, 8k) stimmen im Durchmesser überein.
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Die Abtriebswelle (12) ist übereinstimmend mit der Abtriebswelle (12) im Ausführungsbeispiel nach 1 in dem Durchgang (11a) des Gehäusedeckels (11) drehbar gelagert und nimmt in dem Durchgang (12b) relativ verdrehbar die Antriebswelle (2) auf. Die Drehmomentübertragung von der abtriebsseitigen Kurvenscheibe (7g) auf die Abtriebswelle (12) erfolgt ebenfalls über den Bolzenkranz (12c) an der Stirnfläche (12a) der Abtriebswelle (12) und den Lochkranz (7b) in der abtriebsseitigen Kurvenscheibe (7g) (vergleiche 8b).
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Die Stirnflächen der antriebs- und abtriebsseitigen Kurvenscheiben (7f, 7g) sowie die Rollenmäntel sind in gleicher Weise zu ihren Rotationsachsen geneigt, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1. Die Kurvenscheiben (7f, 7g) werden in dem Ausführungsbeispiel nach 5 so montiert, dass sich die geneigte Stirnfläche der abtriebsseitigen Kurvenscheibe in Richtung der Antriebsseite, d. h. in Richtung der Abtriebswelle (12) und die Stirnfläche der antriebsseitigen Kurvenscheibe (7f) in Richtung der Antriebsseite, d. h. des Schrittmotors (4) verjüngt. Die Rollenmäntel (8c) der mit den Kurvenscheiben (7f, 7g) kämmenden Rollen (8e) sind gegenläufig geneigt.
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Ein Vorteil der Ausführungsform nach 5 besteht darin, dass sich die durch die beiden Exzenter (5a, 5b) bedingten radialen Unwuchtkräfte aufgrund der um 180° versetzten Anordnung ausgleichen. Durch die geneigten Stirnflächen der Kurvenscheiben und der damit kämmenden Rollen heben sich zudem die entstehenden Axialkraftkomponenten auf und die Kurvenscheiben können durch geringfügige axiale Verschiebung, beispielsweise durch Einlegen einer Passscheibe spielfrei mit optimaler Andruckkraft an den Rollenmänteln eingestellt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist indes zum Ausgleich der Unwucht bedingten Radialkräfte des lediglich einen Exzenters ein um 180° zur Exzentrizität des Exzenters (5) versetzt angeordnetes Gegengewicht (13) an der Antriebswelle (2) befestigt.
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Nachfolgend wird das Ausführungsbeispiel eines Zykloidgetriebes (1) nach 10 näher erläutert. Soweit das Ausführungsbeispiel nach 10 übereinstimmende Bauteile wie das Ausführungsbeispiel nach 1 bzw. das Ausführungsbeispiels nach 5 aufweist, werden übereinstimmende Bezugszeichen verwendet. Hinsichtlich der Funktionsweise wird auf die dortigen Ausführungen ausdrücklich Bezug genommen.
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Die Antriebswelle (2) des Zykloidgetriebes (1) nach 10 ist in gleicher Weise mit dem Schrittmotor (4) verbunden, wie bei den Ausführungsbeispielen nach 1 und 5. Auf der Antriebswelle (2) ist drehfest lediglich ein Exzenter (5) befestigt, der als zur Längsachse (3) exzentrisch gelagerte Kreisscheibe ausgebildet ist. Die Stirnseite des Exzenters (5) ist jedoch breiter als bei dem Ausführungsbeispiel nach 1, weil auf dem einem Exzenter (5) über das Wälzlager (6) zwei Kurvenscheiben (7h, 7i) drehbar gelagert sind. Die antriebsseitige Kurvenscheibe (7h) verfügt über eine Anzahl von n = 9 Kurvenabschnitten (7e), wie dies insbesondere aus 11 erkennbar ist. Die abtriebsseitige Kurvenscheibe (7i) verfügt über eine Anzahl von m = 8 Kurvenabschnitten, wie dies ebenfalls aus 11 erkennbar ist. Die beiden Kurvenscheiben (7h, 7i) sind drehfest miteinander verbunden. Die drehfeste Verbindung kann durch eine Verbolzung, eine stoffflüssige Verbindung oder eine einteilige Ausbildung der beiden Kurvenscheiben (7h, 7i) hergestellt werden.
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Der gestellfeste antriebsseitige Rollenträger (8l) weist eine Anzahl von n + 1 = 9 + 1 = 10 drehbaren Rollen (8b) auf, während der gestellfeste abtriebsseitige Rollenträger (8m) eine Anzahl von m + 1 = 8 + 1 = 9 Rollen aufweist. Der abtriebsseitige Rollenträger (8m) ist abweichend zu dem Ausführungsbeispiel nach 5 nicht gestellfest, sondern drehbar in dem Gehäusedeckel (11) gelagert, wobei sich lediglich die Kurvenabschnitte (7e) der abtriebsseitigen Kurvenscheibe (7i) auf den Rollen (8b) des abtriebsseitigen Rollenträgers (8m) abwälzen.
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Der drehbare, abtriebsseitige Rollenträger (8m) ist über einen an dem äußeren Rand des abtriebsseitigen Rollenträgers (8m) angeordneten Lagerring (11c) in dem Gehäusedeckel (11) drehbar gelagert. Mittig weist der abtriebsseitige Rollenträger (8m) einen Durchgang zur Aufnahme eines Wälzlagers (8n) auf, in dem sich das dem Schrittmotor (4) gegenüberliegende Ende der Antriebswelle (2) abstützt.
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Auf einem rohrförmigen, sich aus dem Gehäuse des Zykloidgetriebes (1) nach außen erstreckenden Ansatz (8o) des abtriebsseitigen, drehbaren Rollenträgers (8m) ist die Abtriebswelle (2) drehfest mit dem drehbaren Rollenträger (8m) verbunden.
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Da das Zykloidgetriebe nach 10 lediglich über einen Exzenter (5) verfügt, werden die unwuchtbedingten Radialkräfte bei dieser Ausführungsform ebenfalls durch ein Gegengewicht (13) (vergleiche 10) kompensiert, das drehfest an der Antriebswelle, um 180° versetzt zu der Exzentrizität des Exzenters (5) befestigt ist. Das Gegengewicht (13) läuft in einer zentralen Ausnehmung des antriebsseitigen Rollenträgers (8l) um.
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Wie bei den beiden anderen Ausführungsformen sind sämtliche Rollen (
8b) jeweils an einseitig eingespannten, biegsamen Traggliedern (
8e) angeordnet. Die Vorspannung des Getriebes wird dadurch erzeugt, dass der konzentrische Kreis (
9), den sämtliche Rollenachsen (
8d) schneiden, kleiner als der Teilkreis des Rollenträgers (
8l,
8m) ist.
| Nr. | Bezeichnung |
| 1 | Zykloidgetriebe |
| 2 | Antriebswelle |
| 3 | Längsachse |
| 4 | Schrittmotor |
| 4a | Rotor |
| 4b | Statorgehäuse |
| 5 | Exzenter |
| 5a | Antriebsseitiger Exzenter |
| 5b | Abtriebsseitiger Exzenter |
| 6 | Wälzlager |
| 7 | Kurvenscheibe |
| 7a | Durchgang |
| 7b | Lochkranz |
| 7c | Stirnfläche |
| 7d | Rotationsachse |
| 7e | Kurvenabschnitte |
| 7f | Antriebsseitige Kurvenscheibe |
| 7g | Abtriebsseitige Kurvenscheibe |
| 7h | Antriebsseitige Kurvenscheibe |
| 7i | Abtriebsseitige Kurvenscheibe |
| 8 | Rollenträger |
| 8a | Rollenachse |
| 8b | Rollen |
| 8c | Rollenmantel |
| 8d | Rollenachse |
| 8e | Tragglied |
| 8f | Innerer ringförmiger Abschnitt |
| 8g | Abstand |
| 8h | Äußerer ringförmiger Abschnitt |
| 8i | Stege |
| 8j | Antriebsseitiger Rollenträger |
| 8k | Abtriebsseitiger Rollenträger |
| 8l | Antriebsseitiger Rollenträger |
| 8m | Abtriebsseitiger Rollenträger |
| 8n | Wälzlager |
| 8o | Ansatz |
| 9 | Konzentrischer Kreis |
| 10 | Anschlagelement |
| 11 | Gehäusedeckel |
| 11a | Durchgang |
| 11b | Wälzlager |
| 11c | Lagerring |
| 11d | Ansatz |
| 12 | Abtriebswelle |
| 12a | Stirnfläche |
| 12b | Durchgang |
| 12c | Bolzenkranz |
| 13 | Gegengewicht |
