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Die Erfindung betrifft ein als Stellgetriebe verwendbares Koaxialgetriebe, insbesondere Hohlwellengetriebe, welches zwei verschiedenartige, über Einzelzähne miteinander zusammenwirkende Getriebeelemente aufweist, nämlich ein in sich starres, innenverzahntes Getriebeelement, sowie eine die Einzelzähne kontaktierende Welle, insbesondere Hohlwelle, mit nicht kreisrunder Außenkontur.
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Ein derartiges Koaxialgetriebe ist in Form eines Hohlwellengetriebes beispielsweise aus der
WO 2008/028540 A1 bekannt. Dieses Hohlwellengetriebe weist ein Antriebselement auf, dessen Außenkontur entweder oval ist, das heißt zwei gegenüberliegende Erhebungen aufweist, oder eine Polygonform mit drei Erhebungen beschreibt. In jedem Fall weist das Antriebselement des bekannten Hohlwellengetriebes eine durchgängig glatte Außenkontur auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein insbesondere als Hohlwellengetriebe aufgebautes Koaxialgetriebe mit Einzelzähnen gegenüber dem genannten Stand der Technik hinsichtlich dessen Funktionalität weiterzuentwickeln.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Koaxialgetriebe, insbesondere Hohlwellengetriebe, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das Koaxialgetriebe weist in an sich bekanntem Grundaufbau ein innenverzahntes Getriebeelement auf, welches direkt mit Einzelzähnen zusammenwirkt. Die Einzelzähne kontaktieren hierbei eine Antriebswelle, insbesondere Hohlwelle, mit nicht kreisrunder Außenkontur. Erfindungsgemäß ist die Außenkontur der Antriebswelle derart gestuft, dass sie in Zusammenwirkung mit den Einzelzähnen eine Freilauffunktion des Koaxialgetriebes bereitstellt. Die Freilauffunktion bedeutet, dass eine Relativverdrehung zwischen dem innenverzahnten Getriebeelement und der Antriebswelle in einer bestimmten Drehrichtung zugelassen und in der Gegenrichtung gesperrt ist. In das Koaxialgetriebe ist somit eine Freilauffunktion ohne Zusatzelemente integriert. Ebenso benötigt die Freilauffunktion im Vergleich zu einem eine Vielzahl an Einzelzähnen aufweisenden Getriebe herkömmlicher Bauart keinen zusätzlich Bauraum.
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In bevorzugter Ausgestaltung weist die Antriebswelle mehrere an deren Umfang verteilt angeordnete Stufen auf. Insbesondere sind die Stufen gleichförmig am Umfang der Antriebswelle verteilt. Beispielsweise befinden sich in Winkelabständen von jeweils 120° insgesamt drei Stufen am Außenumfang der Antriebswelle. Die Stufen befinden sich an denjenigen Stellen des Umfangs der Antriebswelle, an denen deren Radius maximal ist. Zwischen den Stufen beschreibt die Außenkontur der Antriebswelle Rampen, wobei jede Rampe entweder eine einheitliche Steigung oder eine sich in tangentialer Richtung der Antriebswelle ändernde Steigung aufweisen kann. Zusätzlich zu Rampenkonturen können am Umfang der Antriebswelle auch zylindrische Abschnitte, das heißt Abschnitte mit gleichbleibendem Radius, angeordnet sein.
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Wird die vorzugsweise als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle derart relativ zum innenverzahnten Getriebeelement verdreht, dass Einzelzähne durch die Rampenkonturen, welche jeweils durch eine Stufe begrenzt sind, radial nach außen verdrängt werden, so ist die Antriebswelle ungehindert drehbar, wobei zugleich die gewünschte Übersetzungsfunktion des Getriebes, insbesondere Hohlwellengetriebes, gegeben ist. Die Rampen und Stufen am Außenumfang der Antriebswelle sind derart ausgebildet, dass stets nur ein Teil der Einzelzähne im Eingriff mit der Innenverzahnung des Getriebeelementes ist. Ein hohes Untersetzungsverhältnis des Koaxialgetriebes wird dadurch erreicht, dass die Anzahl der Einzelzähne geringfügig, insbesondere um die Zahl zwei, von der Anzahl der Zähne der Innenverzahnung des Getriebeelementes abweicht. Prinzipiell ist die Funktionsweise des Koaxialgetriebes mit der Funktionsweise eines Wellgetriebes mit flexiblem Getriebeelement vergleichbar.
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Wird dagegen die Antriebswelle derart mit einem Drehmoment belastet, dass mindestens ein Einzelzahn an einer Stufe der Antriebswelle anschlägt, so schlägt derselbe Einzelzahn auch an einem Zahn der Innenverzahnung des Getriebeelementes an, womit die gewünschte Sperrfunktion in einer bestimmten Drehrichtung, das heißt Freilauffunktion, gegeben ist.
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Die Höhe jeder Stufe am Außenumfang der Antriebswelle ist in bevorzugter Ausgestaltung größer als die Differenz zwischen dem Kopfkreisdurchmesser und dem Teilkreisdurchmesser der Innenverzahnung des innenverzahnten Getriebeelementes. Gleichzeitig ist die Höhe der Stufe geringer als die Differenz zwischen dem Kopfkreisdurchmesser und dem Fußkreisdurchmesser der genannten Innenverzahnung.
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Die Einzelzähne des Koaxialgetriebes sind vorzugsweise durch einen Käfig ausschließlich in Radialrichtung verschiebbar geführt. Gleichzeitig können die Einzelzähne entweder durch ein gemeinsames, ringförmiges Federelement oder durch einzelne Federelemente mit einer Radialkraft nach innen belastet sein, so dass sie stets an der Außenkontur der Antriebswelle anliegen.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt in schematisierter Darstellung:
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1 ausschnittsweise ein als Hohlwellengetriebe ausgebildetes Koaxialgetriebe in einer Schnittdarstellung.
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Die 1 zeigt Komponenten eines insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneten, als Hohlwellengetriebe ausgebildeten Koaxialgetriebes, welches auch als Galaxiegetriebe bezeichnet wird. Ein innenverzahntes Getriebeelement 2 des Hohlwellengetriebes 1 kann mit einem drehbaren Getriebegehäuse identisch oder fest verbunden sein. Das innenverzahnte Getriebeelement 2 wirkt unmittelbar mit Einzelzähnen 3 zusammen, die den Außenumfang einer Antriebswelle 4 kontaktieren.
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Der Außenumfang der Antriebswelle 4, welche als Hohlwelle gestaltet ist, ist nicht kreisrund, wobei eine Stufe 5 am Außenumfang der Antriebswelle 4 ausgebildet ist.
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Die nichtkreisrunde Außenkontur der Antriebswelle 4 ist derart ausgebildet, dass sich in jeder Winkelstellung der Antriebswelle 4 nur ein Teil der Einzelzähne 3 im Eingriff mit dem innenverzahnten Getriebeelement 2 befindet, während die restlichen Einzelzähne 3 von dem innenverzahnten Getriebeelement 2 abgehoben sind. Die Anzahl der Einzelzähne 3 ist geringer als die Anzahl der Zähne des innenverzahnten Getriebeelementes 2.
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Wird die Antriebswelle 4 in Drehrichtung D relativ zum innenverzahnten Getriebeelement 2 gedreht, so wandert der Umfangsabschnitt, in welchem Einzelzähne 3 in das innenverzahnte Getriebeelement 2 eingreifen, in dieselbe Richtung, das heißt im Uhrzeigersinn, bezogen auf die Anordnung nach 1. Hierbei bewegt sich die Stufe 5 sukzessive an Einzelzähnen 3 vorbei, welche nach dem Vorbeigleiten an der Stufe 5 jeweils radial, bezogen auf die Rotationsachse des Hohlwellengetriebes 1, nach innen fallen, was die grundsätzliche Funktion des Hohlwellengetriebes 1 nicht beeinflusst. Jeder Einzelzahn 3 ist hierbei in einem Käfig 6 derart geführt, dass er ausschließlich in Radialrichtung verschiebbar, jedoch nicht oder höchstens in einem vernachlässigbarem Maß kippbar ist.
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Wird die Antriebswelle 4 dagegen mit einem Drehmoment belastet, welches einer Verdrehung in Gegenrichtung G, in der Anordnung nach 1 im Gegenuhrzeigersinn, entspricht, so stößt bereits nach einem geringen Drehwinkel ein Einzelzahn 3 an der Stufe 5 an. Gleichzeitig befindet sich der Einzelzahn 3 noch soweit im Eingriff mit der Innenverzahnung des Getriebeelementes 2, dass die Antriebswelle 4 nicht weiter gegenüber dem Getriebeelement 2 in Gegenrichtung G verdreht werden kann. Hiermit ist eine Sperrfunktion in Gegendrehrichtung G, das heißt eine Freilauffunktion des Hohlwellengetriebes 1, gegeben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Koaxialgetriebe, Hohlwellengetriebe
- 2
- Getriebeelement
- 3
- Einzelzahn
- 4
- Antriebswelle
- 5
- Stufe
- 6
- Käfig
- D
- Drehrichtung
- G
- Gegenrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/028540 A1 [0002]
- DE 102013110019 A1 [0003]
- US 7316211 B2 [0003]
