DE102016107444A1

DE102016107444A1 - Getriebe

Info

Publication number: DE102016107444A1
Application number: DE102016107444.6A
Authority: DE
Inventors: Te-En Liu
Original assignee: Teraforce Prec Tech Co Ltd; Teraforce Precision Technology Co Ltd
Current assignee: Teraforce Prec Tech Co Ltd; Teraforce Precision Technology Co Ltd
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2017-10-26
Anticipated expiration: 2036-04-22
Also published as: DE102016107444B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, das einen Außenring (2), der an der Innenseite mindestens einen Zahnkranz (21) aufweist; eine Welle (3), die mit Zahnkranz (21) koaxial in dem Außenring (2) angeordnet ist und in der Mitte eine Achslinie (30) und an der Außenseite einen Verbindungsteil (31) für die Nockengruppen besitzt; eine Vielzahl von Nockengruppen (5), die lösbar um den Verbindungsteil (31) gelegt und mit der Welle (3) synchron gedreht werden, wobei mindestens zwei von den Nockengruppen (5) einen Phasenverschiebungswinkel besitzen, der nicht Null beträgt; und eine Vielzahl von inneren Zahnrädern (6), die aus starrem Material hergestellt und um die Nockengruppen (5) gelegt werden, wobei die inneren Zahnräder (6) sich nicht mit den Nockengruppen (5) drehen und mit dem Zahnkranz (21) in Eingriff stehen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Getriebe.
Stand der Technik
Ein Getriebe ist ein Maschinenelement, mit dem Bewegungsgrößen geändert werden. Das Getriebe verwendet üblicherweise das Zahnradverhältnis, um die Bewegungsgrößen zu erhöhen oder zu reduzieren. Zur Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses oder des Untersetzungsverhältnisses wird das Volumen des Getriebes vergrößert. Dies ist unerwünscht. Daher ist es eine wichtige Aufgabe, ein Getriebe mit großem Übersetzungsverhältnis oder Untersetzungsverhältnis anzubieten, ohne das Volumen des Getriebes erheblich zu vergrößern.
Beim herkömmlichen Getriebe ist eine Vielzahl von Nockengruppen direkt an der Welle befestigt. Wenn eine Nockengruppe beschädigt ist oder die Anzahl der Nockengruppen verändert werden muss, müssen die Nockengruppen und die Welle ausgetauscht werden. Zudem besitzen der Zahnkranz und die inneren Zahnräder eine größere Reibung, wodurch die Kraftübertragung beeinflusst werden kann. Zwischen den Nockengruppen und den inneren Zahnrädern ist ein Spalt vorhanden. Die inneren Zahnräder besitzen üblicherweise eine Flexibilität. Da die Starrheit der inneren Zahnräder nicht ausreichend ist, kann die Präzision der Bewegung der Nockengruppen, der inneren Zahnräder und des Zahnkranzes beeinflusst werden, so dass die Effizienz der Kraftübertragung nicht gut ist.
Daher zielt der Erfinder darauf ab, ein Getriebe anzubieten, das die obengenannten Nachteile überwinden kann.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe zu schaffen, das die Effizienz der Kraftübertragung und die Präzision und die Stabilität der Bewegung erhöhen kann und eine leichte Montage und Demontage aufweist.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Getriebe gelöst, das umfasst: einen Außenring, der an der Innenseite mindestens einen Zahnkranz aufweist, eine Welle, die mit dem Zahnkranz koaxial in dem Außenring angeordnet ist und in der Mitte eine Achslinie und an der Außenseite einen Verbindungsteil für die Nockengruppen aufweist, eine Vielzahl von Nockengruppen, die lösbar um den Verbindungsteil angeordnet und mit der Welle synchron gedreht werden, wobei mindestens zwei von den Nockengruppen einen Phasenverschiebungswinkel besitzen, der nicht Null beträgt, und eine Vielzahl von inneren Zahnrädern, die aus starrem Material hergestellt und um die Nockengruppen herum angeordnet werden, wobei die inneren Zahnräder sich nicht mit den Nockengruppen drehen und mit dem Zahnkranz in Eingriff stehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
2 ist eine Durchsichtdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
3 ist eine Explosionsdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
4 ist eine Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
5 und 6 sind vergrößerte Darstellungen der abgerundeten Zähne des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
7 ist eine Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
8 ist eine Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung und
9 und 10 sind vergrößerte Darstellungen des Nockens des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen.
Die 1 bis 7 zeigen das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Getriebes 1, das einen Außenring 2, eine Welle 3, eine Vielzahl von Nockengruppen 5 und eine Vielzahl von inneren Zahnrädern 6 umfasst.
Der Außenring 2 weist an der Innenseite mindestens einen Zahnkranz 21 auf. Die Welle 3 und der Zahnkranz 21 sind koaxial in dem Außenring 2 angeordnet. Die Welle 3 besitzt in der Mitte eine Achslinie 30 und an der Außenseite einen Verbindungsteil 31 für die Nockengruppen. Die Nockengruppen 5 werden lösbar um den Verbindungsteil 31 angeordnet und werden mit der Welle 3 synchron gedreht. Mindestens zwei von den Nockengruppen 5 besitzen einen Phasenverschiebungswinkel, der nicht Null beträgt. Die inneren Zahnräder 6 sind aus starrem Material hergestellt und werden um die Nockengruppen 5 gelegt. Die inneren Zahnräder 6 drehen sich nicht mit den Nockengruppen 5 und stehen mit dem Zahnkranz 21 in Eingriff. Die Nockengruppen 5 des Getriebes 1 sind lösbar an der Welle 5 befestig, und können somit separat ausgetauscht werden. Je nach Bedarf können die Nockengruppen 5 gewählt werden, so dass die Kosten reduziert werden können. Die inneren Zahnräder 6 drehen sich synchron auf einer Kreisbahn, wodurch der Zahnkranz 21 mitgedreht wird. Dadurch wird die Belastung der inneren Zahnräder 6 reduziert und die Effizienz, Präzision und Stabilität des Getriebes 1 erhöht.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Getriebe 1 weiter eine Vielzahl von Hilfsnockengruppen 4 und eine Vielzahl von Bogenelementen 7, die an den Außenring 2 befestigt sind. Die Bogenelemente 7 können die Stabilität und die Festigkeit des Getriebes 1 erhöhen. Die Hilfsnockengruppen 4 beinhalten jeweils eine Achse 41, die an dem Außenring 2 gelagert ist, einen Hilfsnocken 42 um die Achse 41 und ein Hilfslager 43 um den Hilfsnocken 42. Die inneren Zahnräder 6 weisen jeweils ein Mittelloch 61 und eine Vielzahl von Durchgangslöchern 62 um das Mittelloch 61 auf. Die Hilfsnockengruppen 4 werden durch die Durchgangslöcher 62 geführt. Die Lager 43 sind in den Durchgangslöchern 62 angeordnet. Die Arbeitsflächen der Hilfsnockengruppe 4 und der Nockengruppe 5 eines inneren Zahnrads 6 befinden sich in der gleichen Richtung. Dadurch können die Hilfsnocken 4 die Bewegung des Zahnkranzes 21 stabilisieren und die Kraftübertragung verbessern. Die inneren Zahnräder 6 weisen um das Mittelloch 61 weiter eine Vielzahl von bogenförmigen Löchern 63 auf, in denen die Bogenelemente 7 angeordnet sind. Zwischen dem bogenförmigen Loch und dem Bogenelement ist ein Spalt 71 vorhanden, damit die inneren Zahnräder 6 reibungslos gedreht werden können.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Verbindungsteil 31 durch vier (mindestens eine) axiale Planflächen 32 gebildet, wobei zwei axiale Planflächen 32 in der Radialrichtung einander gegenüberliegen. Die Nockengruppen 5 weisen jeweils vorzugsweise eine durchgehende Bohrung 53 auf, deren Form der des Verbindungsteils 31 entspricht. Die Nockengruppen 5 beinhalten jeweils einen Nocken 52 und ein Lager 55 um den Nocken 52. Das Lager ist im inneren Zahnrad 6 angeordnet. Der Nocken 52 und das Lager 55 besitzen jeweils eine runde Außenkontur und liegen dicht aneinander an, wodurch die Kraft direkt übertragen und die Festigkeit erhöht wird, so dass sich der Nocken 52 und das Lager 55 nicht leicht beschädigen lassen. Der Zahnkranz 21 und/oder die inneren Zahnräder 6 besitzen abgerundete Zähne 64. Vorzugsweise besitzen der Zahnkranz 21 und die inneren Zahnräder 6 alle abgerundete Zähne 64. Die abgerundeten Zähne 64 haben eine Vielzahl von kontinuierlichen Bögen mit unterschiedlichem Krümmungsradius. Dadurch kann die Reibung zwischen dem Zahnkranz 21 und den inneren Zahnrädern 6 reduziert werden. Der Nocken 52 weist eine durchgehende Bohrung 53, deren Innenwand dicht an dem Verbindungsteil 31 anliegt. Die Innenwand der Bohrung 53 besitzt vier axiale Planflächen 54, die an den vier axialen Planflächen 32 anliegen, wodurch die Welle 3 den Nocken 5 mitdrehen kann. Die Nocken 52 sind mit gleichem Winkelabstand (darauf ist die Erfindung nicht beschränkt) um die Welle 3 gelegt, wodurch die inneren Zahnräder 6 gleichmäßig in unterschiedlichen Winkelposition den Zahnkranz 21 drehen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beinhaltet der Außenring 2 zwei Gehäuse 24, zwei Halter 25 und zwei Halterlager 26. Der Zahnkranz 21 weist eine Vielzahl von Durchgangslöchern 22 auf. Die Stifte 27 werden durch einen Teil der Durchgangslöcher 22 geführt und in die beiden Gehäuse 24 gesteckt. Eine Vielzahl von Befestigungselemente 28 wird durch die beiden Gehäuse 24 und den anderen Teil der Durchgangslöcher 22 geführt. Der Zahnkranz 21 befindet sich zwischen den beiden Gehäusen 24. Die beiden Halterlager 26 werden um die beiden Halter 25 gelegt, befinden sich an den beiden Seiten der inneren Zahnräder 6 und liegen zwischen den beiden Gehäusen 24 und dem Zahnkranz 21. Die Welle 3 wird durch den Zahnkranz 21, die beiden Halter 25 und die beiden Halterlager 26 geführt. Die Bogenelemente 7 sind lösbar mit den beiden Haltern 25 verbunden und somit stabil im Getriebe 1 befestigt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zwischen der Welle 3 und den Haltern 25, den Haltern 25 und den Gehäusen 24 und den beiden Gehäusen 24 jeweils ein Dichtring 29a, 29b, 29c vorgesehen. Der Zahnkranz 21 besitzt an der Umfangsseite eine Vielzahl von Schlitzen 23. Die Durchgangslöcher 22 sind mit den Schlitzen 23 verbunden. Zwischen den inneren Zahnrädern 6 und den Haltern 25 ist ein Spalt 65 gebildet, um die Reibung zu reduzieren. Vorzugsweise ist zwischen dem Außenring 2 und den Nockengruppen 5 ein Schmiermittel vorgesehen, um die Reibung zwischen den Bauteilen im Getriebe 1 zu reduzieren. Die Dichtringe können den Eintritt von Fremdstoff und den Austritt von Schmiermittel verhindern.
Beim Einsatz wird die Welle 3 gedreht, die die Nockengruppen 5 mitbewegen, wodurch die inneren Zahnräder 6 auf einer Kreisbahn gedreht werden und dadurch den Zahnkranz 21 drehen. Hierbei kann das Getriebe 1 ein höheres Untersetzungsverhältnis erreichen, ohne zusätzliche Zahnräder zu verwenden. Das Volumen des Getriebes 1 kann somit verkleinert werden. Wenn der Zahnkranz 21 gedreht wird, der die inneren Zahnräder 6 mitdreht, und die Welle die Kraft ausgibt, kann ein höheres Übersetzungsverhältnis erreicht werden.
8 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Getriebes 1a, wobei die Welle 3a eine andere Länge hat, wodurch die Anzahl der inneren Zahnräder 6a und die Dicke des Zahnkranzes 21a verändert werden können (es ist in anderen Ausführungsbeispielen auch möglich), so dass die Belastung der inneren Zahnräder 6a und des Zahnkranzes 21a verteilt werden kann.
Die 9 und 10 zeigen das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei sich die Bohrung 53c des Nockens 52c und die Bohrung 53d des Nockens 52d in unterschiedlicher Richtung erstrecken.
In anderen Ausführungsbeispielen ist der Verbindungsteil der Welle durch eine Vielzahl von Planflächen gebildet. Die Nockengruppen besitzen jeweils eine durchgehende Bohrung, deren Innenwand eine Planfläche bildet, die an der Planfläche der Welle anliegt (9 und 10). Oder die Welle besitzt eine Planfläche. Die Nockengruppen besitzen jeweils eine durchgehende Bohrung, deren Innenwand eine Planfläche bildet, die an der Planfläche der Welle anliegt. Mindesten zwei der Planflächen der Nockengruppen haben einen Phasenverschiebungswinkel, der nicht null beträgt. Die Nockengruppen sind lösbar an der Welle befestigt.
In anderen Ausführungsbeispielen können die Achsen der Hilfsnockengruppen aus den Haltern herausragen und mit mindestens einem Abtriebsrad verbunden werden, das mit einem anderen Antriebsrad in Eingriff steht. Die Welle des Getriebes und die Nockengruppen können auch nicht dicht aneinander anliegen.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass durch die inneren Zähnräder und die Hilfnockengruppen die Präzision und die Stabilität des Getriebes erhöht und die Lebensdauer des Getriebes verlängert wird. Das Getriebe besitzt eine optimale Nutzung der kinetischen Energie. Die Montage und die Demontage der Bauteile des Getriebes sind leicht.
Bezugszeichenliste

1, 1a: Getriebe
2: Außenring
21, 21a: Zahnkranz
22: Durchgangsloch
23: Schlitz
24: Gehäuse
25: Halter
26: Halterlager
27: Stift
28: Befestigungselement
29a, 29b, 29c: Dichtring
3, 3a: Welle
30: Achslinie
31: Verbindungsteil
32: axiale Planfläche
4: Hilfsnockengruppe
41: Achse
42: Hilfsnocken
43: Hilfslager
5: Nockengruppe
52, 52c, 52d: Nocken
53, 53c, 53d: Bohrung
54: axiale Planfläche
55: Lager
6, 6a: inneres Zahnrad
61: Mittelloch
62: Durchgangsloch
63: bogenförmiges Loch
64: abgerundeter Zahn
65: Spalt
7: Bogenelement
71: Spalt

Claims

Getriebe, umfassend einen Außenring (2), der an der Innenseite mindestens einen Zahnkranz (21) aufweist, eine Welle (3), die mit dem Zahnkranz (21) koaxial in dem Außenring (2) angeordnet ist und in der Mitte eine Achslinie (30) und an der Außenseite einen Verbindungsteil (31) für die Nockengruppen besitzt, eine Vielzahl von Nockengruppen (5), die lösbar um den Verbindungsteil (31) angeordnet und mit der Welle (3) synchron gedreht werden, wobei mindestens zwei von den Nockengruppen (5) einen Phasenverschiebungswinkel besitzen, der nicht Null beträgt, und eine Vielzahl von inneren Zahnrädern (6), die aus starrem Material hergestellt und um die Nockengruppen (5) herum angeordnet werden, wobei die inneren Zahnräder (6) sich nicht mit den Nockengruppen (5) drehen und mit dem Zahnkranz (21) in Eingriff stehen.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsteil (31) mindestens eine axiale Planfläche und die Nockengruppe eine durchgehende Bohrung aufweist, deren Form der des Verbindungsteils (31) entspricht.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockengruppen (5) jeweils einen Nocken (52) und ein Lager (55) um den Nocken (52) herum aufweisen, wobei das Lager im inneren Zahnrad (6) angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (52) und das Lager (55) jeweils eine runde Außenkontur besitzen und dicht aneinander anliegen.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (3) mindestens eine axiale Planfläche und der Nocken (52) eine durchgehende Bohrung (53) aufweist, deren Innenwand mindestens eine axiale Planfläche bildet, wobei mindestens zwei von den Planflächen des Nockens einen Phasenverschiebungswinkel besitzen, der nicht Null beträgt.
Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Hilfsnockengruppen (4), die jeweils eine Achse (41), die an dem Außenring (2) gelagert ist, einen Hilfsnocken (42) um die Achse (41) und ein Hilfslager (43) um den Hilfsnocken (42) beinhalten, wobei die inneren Zahnräder (6) jeweils ein Mittelloch (61) und eine Vielzahl von Durchgangslöcher (62) um das Mittelloch (61) aufweist, wobei die Hilfsnochengruppen (4) durch die Durchgangslöcher (62) geführt werden, wobei die Lager (43) in den Durchgangslöchern (62) angeordnet sind, wobei sich die Arbeitsflächen der Hilfsnockengruppe (4) und der Nockengruppe (5) eines inneren Zahnrads (6) in der gleichen Richtung befinden.
Getriebe nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Bogenelementen (7), die an dem Außenring (2) befestigt sind, wobei die inneren Zahnräder (6) um das Mittelloch (61) eine Vielzahl von bogenförmigen Löchern (63) aufweist, in denen die Bogenelemente (7) angeordnet sind, wobei zwischen dem bogenförmigen Loch und dem Bogenelement ein Spalt (71) vorhanden ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (21) und/oder die inneren Zahnräder (6) abgerundete Zähne (64) aufweisen, die eine Vielzahl von kontinuierlichen Bögen mit unterschiedlichem Krümmungsradius besitzen.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (21) an der Umfangsseite eine Vielzahl von Schlitzen (23) besitzt, die mit den Durchgangslöchern (22) sind, wobei zwischen den inneren Zahnrädern (6) und den Haltern (25) ein Spalt (65) gebildet ist, wobei zwischen den Außenring (2) und den Nockengruppen (5) ein Schmiermittel vorgesehen ist.
Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsteil (31) durch vier axiale Planflächen (32) gebildet ist, wobei zwei axiale Planflächen (32) in der Radialrichtung einander gegenüberliegen, wobei die Nockengruppen (5) jeweils vorzugsweise eine durchgehende Bohrung (53) aufweist, deren Form der des Verbindungsteils (31) entspricht, wobei die Nockengruppen (5) jeweils einen Nocken (52) und ein Lager (55) um den Nocken (52) beinhalten, wobei das Lager im inneren Zahnrad (6) angeordnet ist, wobei der Nocken (52) und das Lager (55) jeweils eine runde Außenkontur besitzen und dicht aneinander anliegen, wobei der Zahnkranz (21) und/oder die inneren Zahnräder (6) abgerundete Zähne (64) besitzen, die eine Vielzahl von kontinuierlichen Bögen mit unterschiedlichem Krümmungsradius haben, wobei der Nocken (52) eine durchgehende Bohrung (53) besitzt, deren Innenwand vier axiale Planflächen (54) bildet, die an den vier axialen Planflächen (32) anliegen, wobei die Nocken (52) mit gleichem Winkelabstand um die Welle (3) gelegt werden, wobei der Außenring (2) zwei Gehäuse (24), zwei Halter (25) und zwei Halterlager (26) aufweist, wobei der Zahnkranz (21) eine Vielzahl von Durchgangslöchern (22) aufweist, wobei die Stifte (27) durch einen Teil der Durchgangslöcher (22) geführt und in die beiden Gehäuse (24) gesteckt werden, wobei eine Vielzahl von Befestigungselementen (28) durch die beiden Gehäuse (24) und den anderen Teil der Durchgangslöcher (22) geführt wird, wobei sich der Zahnkranz (21) zwischen den beiden Gehäusen (24) befindet, wobei die beiden Halterlager (26) um die beiden Halter (25) angeordnet werden, sich an den beiden Seiten der inneren Zahnräder (6) befinden und zwischen den beiden Gehäusen (24) und dem Zahnkranz (21) angeordnet sind, wobei die Welle (3) durch den Zahnkranz (21), die beiden Halter (25) und die beiden Halterlager (26) geführt wird, wobei die Bogenelemente (7) lösbar mit den beiden Haltern (25) verbunden und somit stabil im Getriebe (1) befestigt sind, wobei zwischen der Welle (3) und den Haltern (25), den Haltern (25) und den Gehäusen (24) und den beiden Gehäusen (24) jeweils ein Dichtring (29a), (29b), (29c) vorgesehen ist, wobei der Zahnkranz (21) an der Umfangsseite eine Vielzahl von Schlitzen (23) besitzt, wobei die Durchgangslöcher (22) mit den Schlitzen (23) verbunden sind, wobei zwischen den inneren Zahnrädern (6) und den Haltern (25) ein Spalt (65) gebildet ist, und wobei zwischen dem Außenring (2) und den Nockengruppen (5) ein Schmiermittel vorgesehen ist.