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Gebiet der Erfindung
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Die Offenbarung betrifft ein Getriebe, eine Motor-Getriebe-Kombination und eine Welle-Getriebe-Kom bination.
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Stand der Technik
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EP 2 201 584 A1 offenbart induktive Koppelelemente zur berührungslosen Energieübertragung und kapazitive Koppelelemente zum Übertragen von Daten. Bei der herkömmlichen Technik werden Energie und Daten von einem feststehenden Teil auf ein Teil eines Motors übertragen.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitergehende, flexiblere oder verbesserte Übertragung von Energie oder Daten in einem Antriebsstrang anzugeben.
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Die Aufgabe wird bezogen auf das Getriebe gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Bezogen auf die Motor-Getriebe-Kombination wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 13. Bezogen auf die Welle-Getriebe-Kombination wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 14.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Getriebe angegeben. Das Getriebe ist für eine Motor-Getriebe-Kombination ausgebildet, die eine Getriebe-Abtriebswelle umfasst. Das Getriebe umfasst eine Antriebs-Schnittstelle, eine Abtriebs-Schnittstelle an der Getriebe-Abtriebswelle und eine Übertragungseinrichtung. Die Übertragungseinrichtung ist eingerichtet zur drahtlosen bidirektionalen Datenübertragung zwischen der Antriebs-Schnittstelle und der Abtriebs-Schnittstelle, und die Übertragungseinrichtung ist eingerichtet zur drahtlosen Energieübertragung von der Antriebs-Schnittstelle zur Abtriebs-Schnittstelle.
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Die hierin beschriebenen Aspekte, Merkmale und Ausführungsformen sind sämtlich auf eine Motor-Getriebe-Kombination anwendbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Motor-Getriebe-Kombination angegeben, die ein hierin beschriebenes Getriebe umfasst. Die Motor-Getriebe-Kombination umfasst weiter einen Motor und eine Schnittstellen-Kopplungseinrichtung. Der Motor ist eingerichtet zum Antreiben der Antriebsseite des Getriebes, und der Motor umfasst eine Motor-Schnittstelle, wobei die Motor-Schnittstelle relativ zur Antriebs-Schnittstelle des Getriebes ortsfest ist. Die Schnittstellen-Kopplungseinrichtung ist eingerichtet zur drahtlosen Kopplung der Antriebs-Schnittstelle des Getriebes mit der Motor-Schnittstelle.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Welle-Getriebe-Kombination angegeben. Die Welle-Getriebe-Kombination umfasst ein Planetengetriebe mit einer Abtriebs-Schnittstelle, eine in das Getriebe eingeführte Motorwelle und eine Übertragungseinrichtung. Die Übertragungseinrichtung ist eingerichtet zur drahtlosen bidirektionalen Datenübertragung von der Motorwelle auf die Abtriebs-Schnittstelle, und die Übertragungseinrichtung ist eingerichtet zur drahtlosen Energieübertragung von der Motorwelle auf die Abtriebs-Schnittstelle.
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Antrieb und Abtrieb, wie hierin verwendet, sind auf die entsprechenden Teile des Getriebes bezogen. Typischerweise wird der Antrieb des Getriebes von einem Motor, beispielsweise einem Servomotor, mit einem Eingangs-Drehmoment beaufschlagt, das Getriebe dient zur Drehmoment-Wandlung, und am Abtrieb des Getriebes wird ein Ausgangs-Drehmoment bereitgestellt, beispielsweise für einen mechanischen Verbraucher. Die Antriebs-Schnittstelle ist auf der Antriebsseite des Getriebes, beispielsweise auf einem Gehäuse des Getriebes oder einer Eingangswelle des Getriebes, bereitgestellt. Die Abtriebs-Schnittstelle ist auf der Abtriebsseite oder der Abtriebswelle des Getriebes bereitgestellt.
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Eine Abtriebs-Getriebewelle, wie hierin verwendet, umfasst eine Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung, auf welche beispielsweise ein Ritzel angeschweißt oder aufgespannt sein kann, oder einen Abtriebsflansch zur Drehmomentübertragung, beispielsweise mit endseitigen Befestigungselementen wie z. B. Schraubbohrungen.
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Eine Antriebs-Schnittstelle, wie hierin verwendet, weist beispielsweise einen oder mehrere elektrische Kontakte auf oder ist kontaktlos, beispielsweise induktiv, kapazitiv oder optisch ausgeführt. Die Antriebs-Schnittstelle ist typischerweise verbindbar mit einer elektrischen Energiequelle. Bei Ausführungsformen sind ein Kontakt, der für die Energieübertragung bereitgestellt ist, und ein Kontakt, der für die Datenübertragung bereitgestellt ist, als ein- und derselbe Kontakt bereitgestellt.
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Eine Abtriebs-Schnittstelle, wie hierin verwendet, weist beispielsweise einen oder mehrere elektrische Kontakte auf oder ist kontaktlos, beispielsweise induktiv, kapazitiv oder optisch ausgeführt. Die Abtriebs-Schnittstelle ist typischerweise verbindbar mit einem elektrischen Verbraucher auf der Abtriebsseite. Bei Ausführungsformen sind ein Kontakt, der für die Energieübertragung bereitgestellt ist, und ein Kontakt, der für die Datenübertragung bereitgestellt ist, als ein- und derselbe Kontakt bereitgestellt.
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Bei Ausführungsformen ist die Abtriebs-Schnittstelle als eine der Getriebe-Abtriebswelle zugeordnete elektrische Kontaktanordnung ausgebildet. Der Getriebe-Abtriebswelle zugeordnet umfasst beispielsweise, dass die Kontaktanordnung an der Getriebe-Abtriebswelle befestigt ist oder in diese integriert ist. Die Kontaktanordnung umfasst typischerweise einen Stecker oder eine Buchse oder eine flexible Verbindungeinrichtung mit elektrischen Kontakten. Eine flexible Verbindungseinrichtung ist z. B. ein Kabel mit den elektrischen Kontakten, das aus der Getriebe-Abtriebswelle herausgeführt ist. Alternativ ist die Abtriebs-Schnittstelle als eine der Getriebe-Abtriebswelle zugeordnete Flachspule ausgebildet. Die Flachspule ist z. B. in die Getriebe-Abtriebswelle integriert, typischerweise in einen Abtriebsflansch integriert.
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Schnittstelle, wie hierin verwendet, impliziert jedoch keinen logischen oder räumlichen Zusammenhang wie z. B. eine bauliche Einheit. Beispielsweise ist ein Kontakt, der für die Energieübertragung bereitgestellt ist, baulich oder räumlich getrennt von einem Kontakt, der für die Datenübertragung bereitgestellt ist.
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Bei Ausführungsformen umfasst das Getriebe weiter einen abtriebsseitig angeordneten Verbraucher. Der elektrische Verbraucher ist zur elektrischen Energieversorgung mit der Abtriebs-Schnittstelle verbunden. Der elektrische Verbraucher ist außerdem zum Senden und/oder zum Empfangen von Daten mit der Abtriebs-Schnittstelle verbunden. Der Verbraucher auf der Abtriebsseite ist mit elektrischer Energie aus der Energiequelle versorgbar. Typischerweise ist auf der Abtriebsseite keine eigene elektrische Energiequelle zum Dauerbetrieb des elektrischen Verbrauchers vorgesehen.
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Der elektrische Verbraucher auf der Abtriebsseite wirkt typischerweise mit dem mechanischen Verbraucher messtechnisch zusammen. In Ausführungsformen ist der elektrische Verbraucher auf der Abtriebsseite austauschbar, insbesondere modular ausgebildet.
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Beispiele für einen Verbraucher auf der Abtriebsseite umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, einen Sensor, ein Sensor-Aktorsystem, einen Rechner, einen lokal verteilten Sensorknoten und/oder einen lokal verteilten Rechnerknoten; ein spezifisches, nicht-einschränkendes Beispiel für einen Verbraucher auf der Abtriebsseite mit einem Sensor und einem Rechner sind z. B. eine Inertialmesseinheit (IMU) oder mehrere induktive Näherungssensoren mit einer elektrisch betätigten Spannvorrichtung zur Werkstückaufnahme.
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Ein Verbraucher auf der Abtriebsseite ist typischerweise so ausgebildet, dass er Daten, beispielsweise Sensordaten oder Messdaten, über die Abtriebs-Schnittstelle an die Antriebs-Schnittstelle überträgt, und er ist so ausgebildet, dass er Daten, beispielsweise Steuerbefehle, die in die Antriebs-Schnittstelle eingegeben werden, von der Abtriebs-Schnittstelle entgegennimmt.
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Bei Ausführungsformen weist die Übertragungseinrichtung, die zur drahtlosen bidirektionalen Datenübertragung eingerichtet ist, eine Multiplexfunktionalität für eine bidirektionale Kommunikationsfunktion von Daten zwischen der Antriebs-Schnittstelle und der Abtriebs-Schnittstelle. Beispielsweise weist die Übertragungseinrichtung eine Zeitmultiplex-Funktionalität auf.
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Bei Ausführungsformen ist das Getriebe als Koaxial- oder Winkelgetriebe ausgebildet. Beispiele für ein Koaxialgetriebe umfassen ein Planetengetriebe oder ein Kurvenscheiben-Getriebe.
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Ein Planetengetriebe umfasst typischerweise ein Hohlrad, ein Sonnenrad und mehrere Planetenräder. Die Planetenräder sind an einem Planetenradträger aufgehängt. In einem Beispiel, in welchem das Sonnenrad angetrieben wird und die Abtriebswelle am Planetenradträger angeordnet ist, ist das Sonnenrad der Antriebsseite zugeordnet und der Planetenradträger der Abtriebsseite zugeordnet. Auf der Antriebsseite ist die Antriebs-Schnittstelle bereitgestellt. Auf der Abtriebsseite ist die Abtriebs-Schnittstelle bereitgestellt. Die Energieübertragung erfolgt von der Antriebsseite (von der Seite des Sonnenrads) auf die Abtriebsseite (auf die Seite der Abtriebs-Schnittstelle). Die Datenübertragung erfolgt von der Antriebsseite (von der Seite des Sonnenrads) auf die Abtriebsseite (auf die Seite der Abtriebs-Schnittstelle) und/oder in der entgegengesetzten Richtung.
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Ein Kurvenscheiben-Getriebe ist beispielsweise wie in der
WO 2008/107168 A2 beschrieben aufgebaut; die in Bezug auf das Planetengetriebe beschriebenen Lagebeziehungen gelten beim Kurvenscheiben-Getriebe entsprechend, wobei die angetriebene Kurvenscheibe dem Sonnenrad und der Zahnträger des Kurvenscheiben-Getriebes dem Planetenträger entsprechen würden.
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Die Übertragungseinrichtung ist beispielsweise zur induktiven Energieübertragung eingerichtet. Bei Ausführungsformen umfasst die Übertragungseinrichtung eine Mehrzahl von einander zugeordneten induktiven Übertragungseinheiten, typischerweise Spulen wie z. B. Flachspulen, Scheiben oder Hohlzylinder. Bei Ausführungsformen sind die induktiven Übertragungseinheiten zur induktiven Datenübertragung eingerichtet. Die induktiven Übertragungseinheiten sind typischerweise so eingerichtet, dass sie elektrische Energie von der Antriebsseite auf die Abtriebsseite übertragen können, und so eingerichtet, dass sie Daten von der Antriebsseite auf die Abtriebsseite und von der Abtriebsseite auf die Antriebsseite übertragen können.
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Die Übertragung ist nicht auf eine induktive Übertragung beschränkt. Bei Ausführungsformen erfolgt zumindest eine von Energieübertragung und bidirektionaler Datenübertragung optisch oder kapazitiv. Im Fall einer optischen Energieübertragung oder einer optischen bidirektionalen Datenübertragung ist typischerweise je ein Paar von Lichtemissionselement und Lichtempfangselement für die jeweilige Übertragungsrichtung bereitgestellt. Beispiele für ein Lichtemissionselement umfassen eine Leuchtdiode, einen Halbleiterlaser und dergleichen. Beispiele für ein Lichtempfangselement umfassen eine Fotodiode, einen Fototransistor und dergleichen.
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Bei Ausführungsformen sind die drahtlose Datenübertragung und die drahtlose Energieübertragung mit voneinander verschiedenen Übertragungsarten eingerichtet. Übertragungsarten sind beispielsweise ausgewählt aus einer Gruppe, die eine induktive Übertragung, eine kapazitive Übertragung, eine Ultraschallübertragung und eine optische Übertragung umfasst.
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Die Übertragungseinrichtung ist typischerweise hinsichtlich ihrer Übertragungsleistung, sowohl im Hinblick auf Energie und Daten, auf die Erfordernisse von Sensoren oder komplexerer Sensor-Aktor-Systeme abgestimmt. Dabei liegt das Verhältnis der maximal durch das Getriebe übertragbaren mechanischen Leistung zu der abtriebsseitigen maximalen elektrischen Leistungsaufnahme bei typischen Ausführungsformen zwischen 50:1 und 10.000:1. Bei den in den Sekundärachsen heutiger Werkzeugmaschinen eingesetzten Getrieben liegt die durch das Getriebe übertragbare Leistung zwischen 100 Watt und 20 kW. Die elektrische Übertragungsleistung eines solchen Getriebes würde dann typischerweise zwischen 0,1 Watt und 20 Watt liegen. Insbesondere zwischen 1 Watt und 10 Watt.
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Bei Ausführungsformen ist die Energieübertragung zur abtriebsseitigen elektrischen Leistungsaufnahme von mindestens 0,1 Watt oder maximal 100 Watt eingerichtet. Optional ist die Energieübertragung zur abtriebsseitigen elektrischen Leistungsaufnahme von mindestens 1 Watt und maximal 10 Watt eingerichtet. Eine abtriebsseitige elektrische Leistungsaufnahme ist eine Leistung, die ein abtriebsseitig bereitgestellter elektrischer Verbraucher für seinen Betrieb benötigt. Eine abtriebsseitige elektrische Leistungsaufnahme bestimmter Größe ist möglich, wenn an der Abtriebs-Schnittstelle mindestens eine entsprechende elektrische Leistung bereitgestellt wird.
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Bei Ausführungsformen liegt das Verhältnis der maximal durch das Getriebe übertragbaren mechanischen Leistung zu der abtriebsseitigen maximalen elektrischen Leistungsaufnahme zwischen 50:1 und 10.000:1.
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Bei Ausführungsformen umfasst die Übertragungseinrichtung eine Mehrzahl von Übertragungseinheiten, wobei einander zugeordnete Übertragungseinheiten der Übertragungseinrichtung jeweils relativ zueinander ortsveränderlich sind. Übertragungseinheiten, die einander zugeordnet sind, stellen zwischen ihnen typischerweise die jeweilige drahtlose Übertragungs-Funktionalität für Energie und/oder Daten bereit. Beispielweise sind einander zugeordnete induktive Übertragungseinheiten zur Energieübertragung und/oder zur Datenübertragung magnetisch miteinander gekoppelt.
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Ortsveränderlich, wie hierin verwendet, umfasst eine Relativbewegung der einander zugeordneten Übertragungseinheiten. Eine Relativbewegung beinhaltet beispielsweise auch eine relative Drehbewegung. Wenn beispielsweise einander zugeordnete induktive Übertragungseinheiten als Paar von Flachspulen ausgebildet sind, beinhaltet eine Relativbewegung eine relative Drehbewegung um eine Achse einer der Flachspulen oder um eine gemeinsame Achse beider Flachspulen.
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Typischerweise sind einander zugeordnete Übertragungseinheiten innerhalb des Getriebes jeweils an den Übergangsstellen oder Sprungstellen zwischen den einzelnen Getriebekomponenten angeordnet. Bei Ausführungsformen sind mehrere Übertragungseinheiten über elektrisch leitfähige Verbindungen zu einer Leitstrecke verschaltet.
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Bei Ausführungsformen ist zwischen wenigstens einer Übertragungseinheit, typischerweise an einer elektrisch leitfähigen Verbindung einer Leitstrecke von Übertragungseinheiten, ein Abgriff für Energie und Daten bereitgestellt. An dem Abgriff können Energie und/oder Daten eingespeist oder ausgeleitet werden. Typischerweise weist ein Energieabgriff einen AC/DC-Umformer oder einen DC/AC-Umformer auf, eine Wechselspannung wird in eine Gleichspannung umgeformt, und die Gleichspannung dient der Energieversorgung von Verbrauchern. Typischerweise weist ein Datenabgriff einen Transceiver auf, beispielsweise einen Transceiver eines Feldbussystems.
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Bei Ausführungsformen umfasst die Übertragungseinrichtung eine Mehrzahl von Übertragungseinheiten, wobei einander zugeordnete Übertragungseinheiten der Übertragungseinrichtung jeweils relativ zueinander ortsveränderlich sind, und wobei eine erste der Übertragungseinheiten der Übertragungseinrichtung gehäusefest ausgebildet ist und eine zweite der Übertragungseinheiten der Übertragungseinrichtung auf einem Planetenträger einer Planetenstufe des Getriebes oder einem Zahnträger des Getriebes angeordnet ist.
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Bei Ausführungsformen ist das Planetengetriebe als mindestens zweistufiges Planetengetriebe ausgebildet, wobei die Übertragungseinrichtung weitere zusammenwirkende Übertragungseinheiten umfasst, die an den beiden Planetenträgern des zweistufigen Planetengetriebes angeordnet sind. Die weiteren zusammenwirkenden Übertragungseinheiten der Übertragungseinrichtung sind in einer Reihenschaltung zu den vorherigen zusammenwirkenden Übertragungseinheiten konfiguriert.
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Bei Ausführungsformen ist wenigstens eine der Übertragungseinheiten, insbesondere eine der induktiven oder optischen Übertragungseinheiten, zum Erfassen und Übertragen eines getriebebezogenen Drehwinkels eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich ist bei Ausführungsformen wenigstens eine der Übertragungseinheiten zum Erfassen und Übertragen eines getriebebezogenen Abstands eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich ist bei Ausführungsformen wenigstens eine der Übertragungseinheiten zum Erfassen und Übertragen einer getriebebezogenen Drehzahl eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich ist bei Ausführungsformen wenigstens eine der Übertragungseinheiten zum Erfassen und Übertragen eines getriebebezogenen Ölstands und/oder einer getriebebezogenen Ölbeschaffenheit eingerichtet. Ölbeschaffenheit, wie hierein verwendet, umfasst beispielsweise eine Konzentration oder Verteilung von Fremdkörpern im Getriebeöl, wie z. B. ferromagnetische Partikel.
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Eine Übertragungseinheit, beispielsweise eine Flachspule, die zum Erfassen und Übertragen eines getriebebezogenen Drehwinkels oder getriebebezogenen Abstands eingerichtet ist, erfasst die jeweilige Größe typischerweise ohne weitere Sensorik, beispielsweise durch Überwachung des zeitlichen Verlaufs einer Feldgröße nach dem Resolverprinzip. Typischerweise verlaufen die Wicklungen einer Flachspule, die zum Erfassen und Übertragen eines getriebebezogenen Drehwinkels eingerichtet ist, mäanderförmig.
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Eine Übertragungseinheit, beispielsweise eine Flachspule, die zum Erfassen und Übertragen einer getriebebezogenen Drehzahl und/oder eines getriebebezogenen Ölstands und/oder einer getriebebezogenen Ölbeschaffenheit eingerichtet ist, umfasst die jeweilige Größe typischerweise ohne weitere Sensorik, beispielsweise durch Überwachung einer Größe, die mit einer Umwandlung von Bewegungsenergie aus der relativen Drehbewegung in elektrische Energie nach dem Generatorprinzip zusam menhängt.
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Bei Ausführungsformen ist wenigstens eine der Übertragungseinheiten zur Energieübertragung unabhängig von einer weiteren Übertragungseinheit eingerichtet. Die unabhängig von einer weiteren Übertragungseinheit eingerichtete Übertragungseinheit ist beispielsweise keiner anderen Übertragungseinheit zugeordnet, aber einer passenden anderen Übertragungseinheit bei Bedarf zuordenbar. Die passende andere Übertragungseinheit ist beispielsweise an einem elektrischen Verbraucher auf der Abtriebsseite bereitgestellt.
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Typischerweise kann mit zumindest einer der Übertragungseinheiten bei Ausführungsformen Energy-Harvesting betrieben werden. Auf diese Weise kann auch beispielsweise auf rotierenden Teilen zusätzlich Energie bereit gestellt werden.
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Die hierin beschriebenen Merkmale, Aspekte und Ausführungsformen können dazu beitragen, einem Getriebe zusätzlich zu seiner primären Drehmoment-Wandlungsfunktion eine Sekundärfunktion zur Übertragung von elektrischer Energie und zur Übertragung von Daten bereitzustellen. Die primäre Drehmoment-Wandlungsfunktion wird durch die Übertragungseinrichtung, die Antriebs-Schnittstelle und die Abtriebs-Schnittstelle nicht wesentlich beeinflusst. Ebenso wird eine Außengeometrie, insbesondere Außenkontur in der Axialrichtung des Getriebes, von der Übertragungseinrichtung nicht beeinflusst.
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Die Möglichkeit, Energie und Daten zu übertragen, ist im Getriebe bereitgestellt, so dass für diese Funktion nicht zwingend weitere Systemkomponenten mit Platzbedarf notwendig sind.
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Es ist möglich, die Energieübertragung und die Datenübertragung über die gesamte Getriebestrecke zwischen der Antriebsseite des Getriebes und der Abtriebsseite des Getriebes zu gewährleisten. Außerdem ist es möglich, diese Funktionen nicht nur getriebeintern, sondern über den Getriebeabtrieb hinweg an einen externen Verbraucher bereitzustellen.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile und Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei die Figuren zeigen:
- 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Getriebes;
- 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Getriebes;
- 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Getriebes;
- 4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Getriebes;
- 5 zeigt eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Getriebes;
- 6 zeigt einen schematischen Aufbau einer Übertragungseinheit, die an einem Getriebe gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen verwendbar ist; und
- 7 zeigt eine schematische Seitenansicht der Übertragungseinheit aus 6.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachfolgend werden typische Ausführungsformen anhand der Figuren beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist, vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche bestimmt.
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1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Getriebes 100 in einer Motor-Getriebe-Kombination. Ein Motor 200, beispielsweise ein Servomotor, ist mit einer Antriebsseite 101 des Getriebes 100 mechanisch gekoppelt (nicht dargestellt) und so ausgebildet, dass der Motor 200 ein Drehmoment auf die Antriebsseite 101 des Getriebes 100 übertragen kann. Das Getriebe 100 ist beispielsweise ein Koaxialgetriebe, z. B. ein Planetengetriebe, ein Kurvenscheiben-Getriebe oder ein Winkelgetriebe, z. B. ein Kegelradgetriebe oder dergleichen. Das Getriebe 101 ist so ausgebildet, dass es ein auf der Antriebsseite 101 eingegebenes Drehmoment umsetzt und auf einer Abtriebsseite des Getriebes ein entsprechendes Ausgangs-Drehmoment bereitstellt. Die in 1 dargestellte Ausführungsform zeigt ein einstufiges Getriebe 100, beispielsweise Planetengetriebe, mit der Antriebsseite an einer Getriebe-Antriebswelle 101 und der Abtriebsseite auf einer Getriebe-Abtriebswelle 102. Eine Getriebe-Abtriebswelle 102, wie hierin verwendet, umfasst auch einen Getriebe-Abtriebsflansch.
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Auf der Antriebsseite 101 des Getriebes 100 ist eine Antriebs-Schnittstelle 110 bereitgestellt. Die Antriebs-Schnittstelle 110 in 1 ist als eine induktive Schnittstelle, beispielsweise Flachspule, ausgebildet, aber hierauf nicht beschränkt. Auf der Abtriebsseite, hier auf der Abtriebswelle 102 des Getriebes ist eine Abtriebs-Schnittstelle 120 bereitgestellt. Die Abtriebs-Schnittstelle 120 in 1 ist als eine induktive Schnittstelle, beispielsweise Flachspule, ausgebildet, aber hierauf nicht beschränkt.
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Das Getriebe 100 weist eine Übertragungseinrichtung 130 auf, die eine drahtlose bidirektionale Datenübertragung zwischen der Antriebs-Schnittstelle 110 und der Abtriebs-Schnittstelle 120 sowie eine drahtlose Energieübertragung zwischen der Antriebs-Schnittstelle 110 und der Abtriebs-Schnittstelle 120 bereitstellt. Die Übertragungseinrichtung 130 weist eine erste Übertragungseinheit 131 auf Seiten des Antriebs 101 des Getriebes 100 und eine zweite Übertragungseinheit 132 auf Seiten der Abtriebswelle 102 des Abtriebs des Getriebes 100 auf. Die Übertragungseinrichtung 130 ist in 1 eine induktive Übertragungseinrichtung 130 mit einer ersten Zylinderspule 131 und einer zweiten Zylinderspule 132, aber hierauf nicht beschränkt. Im Betrieb dreht sich die zweite Übertragungseinheit 132 relativ zur ersten Übertragungseinheit 131.
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Das Gehäuse des Getriebes 100 ist mit einem Montageflansch 600 fixiert. Ein Verbraucher 400 ist mechanisch an die Getriebe-Abtriebswelle 102 auf Seiten des Abtriebs des Getriebes gekoppelt. In der Ausführungsform gemäß 1 hat der Verbraucher 400 eine mechanische Funktion und eine elektrische Funktion. Die elektrische Funktion des Verbrauchers 400 stellt beispielsweise Sensorfunktionen, Aktorfunktionen oder dergleichen bereit. Die Abtriebs-Schnittstelle 120 ist in 1 induktiv mit einer Verbraucher-Schnittstelle 420 des Verbrauchers 400 gekoppelt. Über die Kopplung zwischen Abtriebs-Schnittstelle 120 und Verbraucher-Schnittstelle 420 wird die elektrische Funktion des Verbrauchers 400 mit Energie versorgt. Über die Kopplung zwischen Abtriebs-Schnittstelle 120 und Verbraucher-Schnittstelle 420 nimmt der Verbraucher 400 außerdem Daten entgegen, beispielsweise Steuerbefehle für die Aktorfunktionen, und/oder der Verbraucher stellt Daten über die Kopplung zwischen Verbraucher-Schnittstelle 420 und Abtriebs-Schnittstelle 120 bereit, beispielsweise Sensorfunktionen.
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Auf Seiten des Motors 200 ist eine Anschlusseinrichtung 500 mit einem Anschluss (nicht dargestellt) zur elektrischen Energieversorgung und einem Anschluss zum Eingeben und/oder Ausgeben von Daten bereitgestellt. Eine Leitungsverbindung 510 verbindet die Anschlusseinrichtung 500 mit einer Motor-Schnittstelle 210. Die Motor-Schnittstelle 210 ist beispielsweise eine induktive Schnittstelle 210, aber hierauf nicht beschränkt. Die Motor-Schnittstelle 210 ist mit der Antriebs-Schnittstelle 110 des Getriebes 100 gekoppelt, beispielsweise induktiv gekoppelt. Die induktive Kopplung stellt beispielsweise eine Schnittstellen-Kopplungseinrichtung 220 zur drahtlosen Kopplung bereit. Über die Kopplung zwischen Motor-Schnittstelle 210 und Antriebs-Schnittstelle 110 wird der Übertragungseinrichtung 130 Energie bereitgestellt, die an die Abtriebs-Schnittstelle 120 übertragen wird und letztlich die elektrische Funktion des Verbrauchers 400 mit Energie versorgt. Über die Kopplung zwischen Motor-Schnittstelle 210 und Antriebs-Schnittstelle 110 erfolgt auch die Datenübertragung über die Übertragungseinrichtung 130 und die Abtriebs-Schnittstelle 120 mit dem Verbraucher 400. Eine Leitungsverbindung 520 verbindet die Antriebs-Schnittstelle 110 mit der ersten Übertragungseinheit 131 der Übertragungseinrichtung 130. Eine Leitungsverbindung 530 verbindet die zweite Übertragungseinheit 132 der Übertragungseinrichtung 130 mit der Abtriebs-Schnittstelle 120.
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2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Getriebes 100 in einer Motor-Getriebe-Kombination ähnlich 1. In der Ausführungsform gemäß 2 ist ferner eine Montageflansch-Übertragungseinrichtung 630 zur Übertragung von Energie und/oder Daten zwischen Montageflansch 600 und Getriebe 100 bereitgestellt. Die Montageflansch-Übertragungseinrichtung 630 umfasst eine erste Übertragungseinheit 631 und eine zweite Übertragungseinheit 632. In 2 sind die erste Übertragungseinheit 631 und die zweite Übertragungseinheit 632 wiederum als induktive Übertrager ausgebildet, hierauf aber nicht beschränkt.
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In 2 ist an der Leitungsverbindung 520, die die Antriebs-Schnittstelle 110 mit der ersten Übertragungseinheit 131 der Übertragungseinrichtung 130 verbindet, eine Abzweigleitung 521 vorgesehen, die die Antriebs-Schnittstelle 110 mit der ersten Übertragungseinheit 631 der Montageflansch-Übertragungseinrichtung verbindet.
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Die übrigen Merkmale sind wie in 1 beschrieben, worauf ausdrücklich Bezug genommen wird. Deren Beschreibung wird daher hier nicht wiederholt.
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3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Getriebes 100 in einer Motor-Getriebe-Kombination ähnlich 1. In der Ausführungsform gemäß 3 weist die Übertragungseinrichtung 130 Flachspulen statt Zylinderspulen auf. Die erste Übertragungseinheit 131 der Übertragungseinrichtung 130 ist als Flachspule ausgebildet, und die zweite Übertragungseinheit 132 der Übertragungseinrichtung 130 ist als Flachspule ausgebildet. Die übrigen Merkmale sind wie in 1 beschrieben, worauf ausdrücklich Bezug genommen wird. Deren Beschreibung wird daher hier nicht wiederholt.
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4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Getriebes 100 in einer Motor-Getriebe-Kombination ähnlich 1. Das Getriebe 100 in der Ausführungsform gemäß 4 ist als zweistufiges Getriebe ausgebildet. Eine Drehmomentübertragung von der Antriebsseite 101 auf die Abtriebsseite erfolgt über eine Getriebe-Zwischenstufe 192 in einem zweistufigen Getriebe. Die Übertragungseinrichtung 130 umfasst eine erste Übertragungseinheit 131 auf der Antriebsseite und eine drahtlos mit der ersten Übertragungseinheit 131 gekoppelte zweite Übertragungseinheit 132 auf Seiten der Getriebe-Zwischenstufe 192. Die Übertragungseinrichtung umfasst außerdem eine dritte Übertragungseinheit 141 auf Seiten der Getriebe-Zwischenstufe 192 und eine drahtlos mit der dritten Übertragungseinheit 141 gekoppelte vierte Übertragungseinheit 142 auf dem mit der Abtriebswelle 102 verbundenen Planetenträger der zweiten Stufe.
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Im Betrieb führt die erste Übertragungseinheit 131 relativ zur zweiten Übertragungseinheit 132 eine Drehbewegung mit einer ersten Drehzahl aus, und die dritte Übertragungseinheit 141 führt relativ zur vierten Übertragungseinheit 142 eine Drehbewegung mit einer von der ersten Drehzahl verschiedenen zweiten Drehzahl aus. Die zweite Übertragungseinheit 132 und die dritte Übertragungseinheit 141 sind relativ zueinander ortsfest und mit einer Leitungsverbindung 530 miteinander verbunden.
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Die übrigen Merkmale sind wie in 1 beschrieben, worauf ausdrücklich Bezug genommen wird. Deren Beschreibung wird daher hier nicht wiederholt.
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Bei typischen Ausführungsformen sind zwei Übertragungseinheiten, insbesondere zweier Übertragungseinrichtungen, relativ zueinander ortsfest und mit einer Leitungsverbindung miteinander verbunden, sind jedoch auf einem im Betrieb rotierenden Teil des Getriebes, beispielsweise einem Planetenträger einer Zwischenstufe angeordnet.
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5 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Getriebes 100 in einer Welle-Getriebe-Kombination. Eine Motorwelle 250 aus einem Motor 200 ist in das Getriebe 100 auf der Antriebsseite 101 eingeführt. Eine Übertragungseinrichtung 150 weist eine erste Übertragungseinheit 151 in oder an der Motorwelle 250 und eine zweite Übertragungseinheit 152 an oder in der Abtriebsseite 102 des Getriebes auf. Die Übertragungseinrichtung 150 ist eingerichtet zur drahtlosen bidirektionalen Datenübertragung von der Motorwelle 250 (von der ersten Übertragungseinheit 151 an oder in der Motorwelle über die zweite Übertragungseinheit 152) auf eine Abtriebs-Schnittstelle 102 und eingerichtet zur drahtlosen Energieübertragung von der Motorwelle 250 (von der ersten Übertragungseinheit 151 an oder in der Motorwelle über die zweite Übertragungseinheit 152) auf die Abtriebs-Schnittstelle 102. Die Übertragungseinheiten 151, 152 sind in 5 wiederum als induktive Übertragungseinheiten 151, 152 oder elektrische Kontakte (nicht dargestellt) ausgebildet, hierauf jedoch nicht beschränkt. Die übrigen Merkmale sind wie in 1 beschrieben, worauf ausdrücklich Bezug genommen wird. Deren Beschreibung wird daher hier nicht wiederholt.
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6 zeigt beispielhaft einen schematischen Aufbau einer Übertragungseinrichtung in einer Schnittansicht, insbesondere einer induktiven Übertragungseinrichtung, die an dem Getriebe 100 verwendbar ist und in 6 insgesamt mit 130 bezeichnet ist.
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In der 6 sind die Spulenwicklungen jeweils mit Kreisen dargestellt, wobei die technische Stromrichtung in den Spulenwicklungen, deren Kreis mit einem Kreuz versehen ist, entgegengesetzt zu der technischen Stromrichtung in den Spulenwicklungen ist, deren Kreis mit einem Punkt versehen ist.
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Die Übertragungseinrichtung 130 umfasst zwei als Flachspulen ausgebildete Übertragungseinheiten 131 und 132. Jede der Übertragungseinheiten 131 und 132 umfasst eine Energie-Übertragungsspule 931, eine Daten-Sendespule 932 und eine Daten-Empfangsspule 933.
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In 7 ist die Übertragungseinheit 131 aus 6 in einer schematischen Draufsicht dargestellt. Die Übertragungseinheit 131 weist eine Ringform auf oder ist als Flachspule ausgebildet. Ein Kontaktbereich 920 ist bereitgestellt und weist jeweils zur Verbindung mit der Übertragungsspule 931, mit der Daten-Sendespule 932 und der Daten-Empfangsspule 933 jeweils einen Kontakt auf. Die beispielhaft dargestellte Übertragungseinheit 131 ermöglicht auf einfache Weise eine unidirektionale Energieübertragung und eine bidirektionale Datenübertragung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2201584 A1 [0002]
- WO 2008/107168 A2 [0022]
