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Die Erfindung betrifft ein Zykloiden Untersetzungsgetriebe, insbesondere ein Getriebe für große Untersetzungen mittels welchem bei limitiertem Spiel, bezüglich spielfrei, große Drehmomente übertragen werden können.
Im Innendurchmesser des Außengehäuses, befindet sich eine begrenzt elastische Hülse, welche zwei Innenverzahnungen aufweist. Der Innendurchmesser des Außengehäuses ist je nach Größe des Getriebes im zehntel Millimeterbereich größer als der Außendurchmesser der begrenzt elastischen Hülse, wobei sich ein festgelegter Spalt zwischen der begrenzt elastischen Hülse und dem Innendurchmesser des Außengehäuses ergibt.
Die begrenzt elastische Hülse ist nur im Bereich des Eingriffes der Zykloidzahnräder verzahnt, und im Bereich ohne Verzahnung mit dem Außengehäuse fest verbunden, so dass nur der Bereich der Innenverzahnung begrenzt elastisch ist.
Die Zykloidzahnräder sind mittels Wälzlager auf den Exzenter der Exzenterwelle gelagert, wobei die Exzentrizität der Exzenter um den Betrag des Spaltes der zwischen dem Innendurchmesser des Außengehäuses und dem Außendurchmesser der begrenzt elastischen Hülse festgelegt wird, vergrößert ist.
Durch die Vergrößerung der Exzentrizität der Exzenter werden die Zykloidenzahnräder in den Bereichen der Innenverzahnungen der begrenzt elastischen Hülsen im Betrieb an den Außendurchmesser des Außengehäuses gedrückt. Dadurch wird die Anzahl der im Eingriff befindlichen Zähne, je nach der Vergrößerung des Spaltes vergrößert, so dass die Flächenpressung der sich im Eingriff befindenden Zähne bei der Übertragung des Drehmomentes verringert.
Bei großen zu übertragenden Drehmomenten wird die Elastizität der begrenzt elastischen Hülsen dadurch limitiert, dass die Außendurchmesser der begrenzt elastischen Hülsen nur bis an den Innendurchmesser des Außengehäuses angedrückt werden können.
Die Zykloidenzahnräder machen, angetrieben durch die Exzenter auf welchem sie gelagert sind, eine exzentrische Drehbewegung, welche mittels einer Klauenkupplung mit parallel zueinander versetzten Achsen, in eine zentrische Drehbewegung des Rotors umgewandelt wird.
Um das Getriebe kompakt zu gestalten, sind die Zykloidenzahnräder mit daran fest verbundenen Kupplungsklauen versehen. Die Verbindungsstege die mit den Flanschen fest verbunden sind, und durch die Durchgangsbohrungen der Zykloidenzahnräder durchgeführt werden, besitzen an den Stellen wo sie in die Kupplungsscheiben eingreifen, die Form von Kupplungsklauen.
Die Kupplungsklauen und die mit der Form der Kupplungsklauen geformten Verbindungsstege, sind in ihrer Länge um deren Betrag der Exzentrizität der Exzenter kürzer als die nutartigen Durchbrüche der Kupplungsscheiben. Somit können die Kupplungsklauen in den nutartigen Durchbrüchen bei den exzentrischen Drehbewegungen der Zykloidräder radial hin und her gleiten, wobei sie in Drehrichtung mit minimalem Übermaß, beziehungsweise spielfrei eingreifen.
Die Kupplungsklauen und ebenso die der zu Kupplungsklauen geformten Verbindungsstege, sowie der nutartigen Durchbrüche der Kupplungsscheibe, sind parallel zur Geraden welche das Zentrum der Zykloidzahnrades respektiv Kupplungsscheibe schneidet, zur Seite versetzt. Dadurch können die Kupplungsklauen, und die zu Kupplungsklauen geformten Verbindungsstege und die nutartigen Durchbrüche der Kupplungsscheibe in ihrer Länge, länger gestaltet werden.
Durch die Verlängerung der Kupplungsklauen, und der zu Kupplungsklauen gestalteten Verbindungsstege sowie der nutartigen Durchbrüche der Kupplungsscheiben werden die Mitnehmerflächen vergrößert, und somit die Flächenpressung auf deren Flächen bei den großen zu übertragenden Drehmomenten minimiert. Dadurch wird die Verschiebbarkeit der Kupplungsklauen in den nutartigen Durchbrüchen begünstigt.
Die nutartigen Durchbrüche der Kupplungsscheibe sind so gestaltet, dass auf den beiden entgegengesetzten Flächen der nutartigen Durchbrüche, Platten aus gleitbaren Werkstoffen mit verminderter Reibung eingesetzt werden können. Damit gleiten die Kupplungsklauen auf den Platten, wodurch Getriebe mit minimiertem Übermaß gestaltet werden können.
Um eine absolute Spielfreiheit des Getriebes zu erlangen, werden Zylinderrollen zwischen die Kupplungsklauen und die nutartigen Durchbrüche, im vorgespannten Zustand an Stelle der Platten mit verminderter Reibung eingesetzt.
Für Getriebe von untergeordneter Genauigkeit, können bei entsprechender Gestaltung der nutartigen Durchbrüche der Kupplungsscheibe, die Kupplungsklauen direkt ohne Platten oder Zylinderrollen, in die nutartigen Durchbrüche der Kupplungsscheibe eingesetzt werden.
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Aufgabe der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Untersetzungsgetriebe zu stellen, welches bei einem einfachen Aufbau, vielen gleichen Teilen, einem großen Untersetzungsverhältnis, hoher Steifigkeit, Spielfreiheit und großem Wirkungsgrad, kleinen Flächenpressungen auf die Zähne der Zahnräder und den Mitnehmerflächen der Kupplungsklauen, bei großen zu übertragenden Drehmomenten erreicht wird.
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Beschreibung des Getriebes.
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Diese Aufgabe wird durch ein Zykloiden Untersetzungsgetriebe der genannten Art gelöst. -.dass im Außengehäuse eine begrenzt elastische Hülse befestigt ist, welche im Bereich des Eingriffs der Zykloidenzahnröder Innenverzahnungen aufweist, wobei der Rest des Innendurchmessers ohne Verzahnung ist.
Der Innendurchmesser des Außengehäuses ist im zehntel Millimeterbereich größer als der Außendurchmesser der begrenzt elastischen Hülse, so dass sich ein festgelegter Spalt zwischen der Hülse und dem Außengehäuse ergibt. Der Spalt muss im ganzen Umfang der begrenzt elastischen Hülse gleich breit sein.
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Die begrenzt elastische Hülse ist nur in ihrer Mitte mit dem Außengehäuse fest verbunden. Somit können die Enden der begrenzt elastischen Hülse, die Bereiche mit Innenverzahnungen elastische nachgeben. Die Elastizität wird dadurch begrenzt, dass der Außendurchmesser der begrenzt elastischen Hülse an den Innendurchmesser des Außengehäuses anschlägt.
dass die Zykloidzahnräder mittels Wälzlager jedes auf einem Exzenter der Exzenterwelle gelagert sind, wobei die Exzentrizität der Exzenter um das Maß des Spaltes vergrößer ist, so dass der Außendurchmesser der begrenzt elastischen Hülse bis an den Innendurchmesser des Außengehäuses angedrückt wird. Durch die Größe des Spaltes zwischen der begrenzt elastischen Hülse und dem Außengehäuse, können die im Eingriff stehenden Zähne der Zykloidzahnräder entsprechend bestimmt werden. Durch mehrere im Eingriff befindenden Zähne, wird der Flächenpressung auf die einzelnen Zähne minimiert.
- -dass in einer zweiten Version die Teilkreisdurchmesser der Zykloidzahnräder um den Betrag des Spaltes größer, oder in einer weiteren Version der Teilkreis der innenverzahnten begrenzt elastischen Hülse um den Betrag des Spaltes kleiner ist, als es bei normalen eingreifenden Verzahnungen der Fall ist.
- -dass der Rotor aus zwei gleichen Flanschen besteht, welche je vier Stege aufweisen. Beide Flansche werden mit den Stegen zueinander, miteinander fest verbunden und bilden den Rotor. Der Rotor ist mittels zwei Schrägkugellagerlagern im Außengehäuse spielfrei gelagert.
Die Exzenterwelle, oder Exzenterholwelle ist in den beiden Flanschen mittels Kegelrollenlager ebenfalls spielfrei gelagert.
- -dass die Klauenkupplungen mit parallel zueinander liegenden Achsen, aus den Kupplungseinsätzen, welche aus je einem Zykloidzahnrad und einer Kupplungsscheibe bestehen. Im Rotor sind die Zykloidenzahnräder so eingebaut, dass sie mit dem Rücken zu den Flanschen liegen, wobei die beiden Kupplungsflansche nebeneinander in der Mitte des Getriebes eingebaut sind.
- -dass je ein Zykloidzahnrad mit einem Kupplungsflansch eine Einheit bilden, wobei die beiden Kupplungsklauen des Zykloidzahnrades in die entsprechenden zwei nutartigen Durchbrüche des Kupplungsflansches eingreifen.
- -dass die beiden Kupplungsklauen welche mit dem Zykloidzahnrad fest verbunden sind, parallele Seiten aufweisen, und parallel zur Geraden welche das Zentrum der Zykloidzahnräder schneidet liegen, wobei das eine auf der rechten und das andere auf der linken Seite in einem festgelegten Abstand zu der Geraden versetzt angeordnet sind.
Die beiden Kupplungsklauen sind um 180° zueinander versetzt.
- -dass die Kupplungsscheiben vier nutartige Durchbrüche aufweisen, wobei je zwei im selben Abstand parallel zueinander, rechts und links zu der Geraden, welche das Zentrum der Kupplungsscheiben schneidet liegen. Die beiden anderen nutartigen Durchbrüche liegen auch im selben Abstand und parallel zu der Geraden, wobei die beiden Geraden um 90° zueinander versetzt sind.
- -dass die beiden Kupplungsklauen der Zykloidzahnräder in zwei sich gegenüberliegende nutartigen Durchbrüche der Kupplungsscheibe eingreifen, und die vier Verbindungsstege der Flansche, durch die Durchgangsbohrungen der Zykloidzahnräder durchgeführt werden .Die zu Kupplungsklauen geformten Enden der Verbindungsstege, in die beiden anderen nutartigen Durchbrüche, welche um 90° zu den beiden ersten versetzt sind, eingreifen.
- -dass die nutartigen Durchbrüche um mehr als das doppelte, der Exzentrizität der Exzenter der Exzenterwelle länger als die Kupplungsklauen und der entsprechend geformten zu Kupplungsklauen geformten Verbindungstege sind. Die Kupplungsklauen und die entsprechend geformten Stege gleiten in den nutartigen Durchbrüchen der Kupplungsscheibe, während der exzentrischen Drehbewegung der Zykloidräder ausgleichend, so dass eine Zentrische Drehbewegung erreicht wird.
- -dass in einer ersten Version die nutartigen Durchbrüche so gestaltet sind, dass sie mit Platten aus verschleißfesten Werkstoffen mit verminderter Reibung bestückt werden, dass in einer zweiten Version, Zylinderrollen im vorgespannten Zustand zwischen die nutartigen Durchbrüche und die Kupplungsscheibe eingesetzt werden,
dass in einer dritten Version die Kupplungsklauen bei entsprechender Gestaltung direkt in die nutartigen Durchbrüche eingreifen.
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In einer zweiten Version besteht das Außengehäuse des zykloiden Untersetzungsgetriebes aus einem robusten Außengehäuse, in welchem zwei innenverzahnte begrenzt elastische Hülsen, welche nur im Eingriffsbereich der Zykloidzahnräder eine Innenverzahnung aufweisen. Der Rest der begrenzt elastischen Hülse ist ohne Verzahnung,
Der Außendurchmesser der begrenzt elastischen Hülsen ist im festgelegte zehntel Millimeterbereich kleiner als der Innendurchmesser des Außengehäuses, so dass sich zwischen den begrenzt elastischen Hülsen und dem Innendurchmesser des Außengehäuses ein kleiner Spalt ergibt. Das Spaltmaß zwischen den begrenzt elastischen Hülsen und dem Außengehäuse muss im ganzen Umfang gleich sein. Die begrenzt elastischen Hülsen liegen mit den verzahnten Bereichen mittig nebeneinander, und sind im Bereich ohne Verzahnung mit dem Außengehäuse fest verbunden. Durch die Größe des Spaltes zwischen den Hülsen und des Außengehäuses, können die im Eingriff stehende Zähnezahlen bestimmt werden.
.-dass die Zykloidzahnräder mittels Wälzlager jedes auf seinen Exzenter der Exzenterwelle gelagert sind, wobei der normalen nötigen Exzentrizität das Maß des Spaltes zwischen den begrenzt elastischen Hülsen und Außengehäuse zugegeben wird. Dadurch werden die Außendurchmesser der begrenzt elastischen Hülsen im Bereich der Verzahnungen bis an den Innendurchmesser des Außengehäuses gedrückt.
Die beiden Zykloidenzahnräder liegen mittig zum Getriebe, und sind durch Klauenkupplungen mit parallel zueinander versetzten Achsen mit den Flanschen mittels der Kupplungsscheiben verbunden. Die beiden Kupplungsscheiben liegen neben den beiden Flanschen, wobei die Kupplungsklauen der Flansche und der Zykloidenzahnräder in die nutartigen Durchbrüche der Kupplungsscheibe eingreifen. Die Kupplungsklauen sind kürzer als die nutartigen Durchbrüche der Kupplungsscheiben so dass sie in ihnen ausgleichend gleiten können. Dadurch wird die exzentrische Drehbewegung der Zykloidenzahnräder in eine zentrische Drehbewegung des Rotors umgewandelt
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Figurenliste
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt, und wird anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, es zeigen:
- 1a einen Kupplungseinsatz, Teil der Klauenkupplung mit parallel zueinander versetzten Achsen, bestehend aus einem Zykloidzahnrad und einer Kupplungsscheibe.
- 1b einen Querschnitt durch die 1a
- 2a einen Flansch mit vier Verbindungstegen, wobei zwei der Verbindungsstege zu Kupplungsklauen geformten Enden aufweisen
- 2b einen Querschnitt durch den Flansch mit vier Verbindungsstegen
- 3 eine Gesamtansicht eines Zykloidgetriebes mit einer innenverzahnten begrenzt elastischen Hülse.
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Die 1a und der Querschnitt 1b illustrieren eine Ausführung einer Klauenkupplung für parallel zueinander versetze Achsen, wobei der Kupplungseinsatz, aus einem Zykloidzahnrad 2, mit einer Verzahnung 3, und einem Teilkreisdurchmesser 4, und zwei Kupplungsklauen 5,6, welche mit dem Zykloidzahnrad 2, fest verbunden sind besteht.
Die beiden Kupplungsklauen rasten in die nutartige Durchbrüche 7,8, der Kupplungsscheibe 9, ein. In die beiden weiteren nutartigen Durchbrüche 10,11, greifen die beiden zu Kupplungsklauen geformten Enden der Verbindungsstege 12,13, der Flansche 23, ein, wobei sie durch die Bohrungen 19,20, der Zykloidenzahnräder 2, durchgeführt werden.
Die nutartigen Durchbrüche 7,8, liegen parallel zueinander, ebenso die nutartigen Durchbrüche 10, 11, wobei sie jeweils um das Maß X versetzt zu den beiden Geraden I, II, III, IV, welche das Zentrum der Kupplungsscheibe 1, schneiden, und die Geraden um 90° zueinander verdreht liegen.
Die Kupplungsklauen 5,6, und die zu Kupplungsklauen geformten Verbindungsstege 12,13, besitzen die Breite Y. und greifen in die nutartigen Durchbrüche 7,8, und 10,11, mit der Breite Y der Kupplungsscheibe 9, ein. Die nutartigen Durchbrüche 7,8 und 10,11, der Kupplungsscheibe 9, sind um den doppelten Betrag der Exzentrizität der Exzenter der Exzenterwelle länger als die Kupplungsklauen 5,6, der Zykloidenzahnräder 2, und der Kupplungsklauen ähnlich geformten Verbindungsstege 12,13, der Flansche 23.
Die beiden Durchgangsbohrungen 14,15, für die Verbindungstege, welche sich im Zykloidenzahnrad 2, und der Kupplungsscheibe 9, befinden, liegen auf einer Geraden, welche um 45° zu den beiden Geraden I, II. und III, IV, versetzt ist, wobei die Durchgangsbohrungen 14,15 um das doppelte der Exzentrizität der Exzenter größer als der Durchmesser der Verbindungsstege 16,17,18,18 der Flansche 23 sind.
Die nutartigen Durchbrüche sind so gestaltet, dass auf beiden Seiten der Kupplungsklauen Platten aus verschleißfesten Werkstoffen mit verringerter Reibung 21,22, eingesetzt werden,
- -dass in einer zweiten Version anstatt der Platten, Zylinderrollen im vorgespannten Zustand eingesetzt werden.
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2a, und der Querschnitt 2b, zeigen einen Flansch 23, welcher vier Verbindungsstege 16,17,18,19, aufweist, welche mit ihm fest verbunden sind, wobei zwei Verbindungsstege 18,19 an ihren Enden 24,25, zu Kupplungsklauen 12,13, geformt sind.
Die zu Kupplungsklauen geformten Enden der beiden Verbindungsstege 12,13, sind im selben Abstand wie alle anderen Kupplungsklauen und die nutartigen Durchbrüche von den Geraden 1,11, welche das Zentrum 1, des Flansches 23, schneidet, um das Maß X versetzt, und besitzen die Breite Y.
Am Außendurchmesser des Flansches 23 befindet sich für die Aufnahme eines Schrägkugellagers eine Passung 26, und zur Aufnahme des Kegelkugellagers eine Bohrung 27, Weiterhin hat jeder Verbindungssteg je eine Bohrung 28, zur Befestigung mittels Schrauben.
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3, zeigt eine Gesamtansicht des Untersetzungsgetriebes, mit einem Außengehäuse, mit einer einteilige begrenzet elastische Hülse, und zwei gleichen Zykloideneinsätze mit Klauenkupplungen mit parallel zueinander versetzten Achsen.
Das Außengehäuse,30, in welchem eine innenverzahnte begrenzt elastischen Hülse 31, welche im Außendurchmesser im zehntel Millimeterbereich kleiner als der Innendurchmesser des Außengehäuses ist, wodurch sich ein kleiner Spalt 32, zwischen der begrenzt elastischen Hülse und dem Innendurchmesser des Außengehäuses ergibt.
Die begrenzt elastische Hülse ist in ihrer Mitte 33, mit dem Außengehäuse 30, fest verbunden. Die begrenzt elastische Hülse besitzt nur an ihren äußeren Enden, dort wo die Zykloidzahnräder eingreifen je eine Innenverzahnung 34,35, wobei der mittlere Teil des Innendurchmessers 36 ohne Verzahnung ist.
Die beiden gleichen Flansche 23a,23b, mit den Stegen 16,17,18,19, sind zueinander, und miteinander fest verbunden, und bilden den Rotor, welcher mittels den beiden Schrägkugellagern 37,38, im Außengehäuse 30, spielfrei gelagert ist.
Die Exzenterwelle 39, mit den beiden Exzentern 40,41, deren Exzentrizität um 180° zueinander versetzt liegen, ist mittels den Kegelrollenlager 42,43, in den beiden Flanschen 23a,23b, spielfrei gelagert. Die Zykloidenzahnräder 2a,2b, der beiden Zykloideinsätze
1a 1b Teil der Klauenkupplungen mit parallel zueinander liegenden Achsen, liegen neben den beiden Flanschen 23a,23b, und sind mittels Zylinderrollenlager 44,45, auf den Exzenter 40,41, der Exzenterwelle 39, gelagert.
Die Zykloideneinsätze Seite a, und Seite b, des Getriebes sind identisch.
Die Kupplungsklauen 5,6, des Zykloidenzahnrades 2 greifen in nutartigen Durchbrüche 7,8, des Kupplungsflansches 9 ein, wobei die beiden zu Kupplungsklauen geformten Enden 12,13, der beiden Verbindungsstege 18,19, in die nutartigen Durchbrüche 10,11, der Kupplungsscheibe 9, eingreifen. Die Verbindungsstege 16,17, und 18,19, werden durch die Bohrungen 14,15, und 20,21, der Zykloidzahnräder 2 durchgeführt, wobei die Verbindungsstege 16,17, zusätzlich durch die Bohrungen 24,25, der Kupplungsscheiben 9, durchgeführt werden.
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In einer weiteren Version werden anstatt einer, zwei begrenzt elastische Hülsen wie folgt eingesetzt.
Ein steifes Außengehäuse 30, in welches zwei begrenzt elastische Hülsen, welche im Außendurchmesser im zehntel Millimeterbereich kleiner als der Innendurchmesser des Außengehäuses sind, wodurch ein kleiner Spalt zwischen den begrenzt elastischen Hülsen und dem Innendurchmesser des Außengehäuses entsteht, und die begrenzten elastischen Hülsen an ihren Enden mit dem Außengehäuse 30, fest verbunden sind. Die beiden begrenzt elastischen Hülsen besitzen nur zur Mitte des Getriebes je eine Innenverzahnung, wobei der Rest der begrenzt elastischen Hülsen ohne Verzahnung ist.
Die beiden gleichen Flansche 23, beinhalten je vier Verbindungsstege, welche mit ihnen fest verbunden sind. Die Verbindungsstege sind jeweils um 90° zueinander versetz, und werden durch die Durchgangsbohrungen der Zykloidzahnräder und durch die Durchgangsbohrungen der Kupplungsflanschen durchgeführt. Die beiden Flansche sie miteinander mit Schrauben verbunden, wobei sie um 180° zueinander liegen, und den Rotor bilden.
Der Rotor ist mittels zwei Schrägkugellagern 37,38 im Außengehäuse 30, spielfrei gelagert. Die Exzenterwelle mit den beiden nebeneinander liegenden Exzenter wobei deren Exzentrizität um 180° zueinander versetzt ist, ist mittels den Kegelrollenlager 42,43, in den beiden Flanschen spielfrei gelagert.
Die beiden Zykloidzahnräder liegen nebeneinander in der Mitte des Getriebes, und sind mittels der Zylinderrollenlager 44,45, auf je einem Exzenter der Exzenterwelle gelagert. Jedes der beiden Zykloidenzahnrader weist je zwei Kupplungsklauen auf, welche um 180° zueinander versetzt angeordnet sind, und in zwei nutartige Durchbrüche der Kupplungsflansche eingreifen.
Beide außenliegenden Flansche besitzen je zwei Kupplungsklauen, welche um 180° zueinander versetzt, und mit ihnen fest verbunden sind.
Die beiden Kupplungsklauen des rechten Flansches greifen in die nutartigen Durchbrüche der auf der rechten Seite liegende Kupplungsscheibe ein, und die beiden Kupplungsklauen des linken Flansches, greifen in die in die nutartigen Durchbrüche der linken Kupplungsscheibe ein.
Das rechte Zykloidenzahnrad ist mittels einer Klauenkupplung mit parallel zueinander liegenden Achsen mit dem rechten Flansch verbunden, wobei das linke Zykloidenzahnrad mittels einer Klauenkupplung mit parallel zueinander liegenden Achsen mit dem linken Flansch verbunden ist.
