DE112018007606T5

DE112018007606T5 - Wellenkupplungen

Info

Publication number: DE112018007606T5
Application number: DE112018007606.7T
Authority: DE
Inventors: Alexander KERNBAUM; Murphy Kitchell
Original assignee: SRI International Inc; Stanford Research Institute
Current assignee: SRI International Inc
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2021-02-04
Also published as: JP7218383B2; US12018725B2; JP2021523329A; US20210364046A1; WO2019221703A1

Abstract

Eine Vielzahl von Mechanismen ist vorgesehen, um die Drehung von Wellen oder anderen mechanischen Elementen mit parallelen, aber versetzten Rotationsachsen zu koppeln. Der Kupplungsmechanismus kann diese Eingabe- und Ausgabeglieder über Stifte koppeln, die an den Ein-gabe- und Ausgabegliedern anliegen. Drehen sich die Eingabe- und Ausgabeglieder, können die Stifte in Bezug auf die jeweiligen Kontaktflächen der Eingabe- und Ausgabeglieder eine praktisch reine Rollbewegung ausführen. Dementsprechend können diese Stifte die Anzahl der Lager verringern und die Effizienz des Kupplungsmechanismus im Vergleich zu anderen Kupplungsmechanismen erhöhen. Derartige Kupplungen können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, so zum Beispiel um die Drehbewegung der Elemente eines Kurvenscheibenantriebs (Cyclo-Antriebs) oder eines Kurvenscheibengetriebes (Cyclo-Getriebes) mit dem Element zu verbinden, das die Zykloidenbewegung durchführt. Diese Kupplung könnte beispielsweise das Stockgetriebe eines Kurvenscheibenantriebs (Cyclo-Antriebs) ersetzen, bei dem das Ausgabeglied mit der Kurvenscheibe des Kurvenscheibenantriebs (Cyclo-Antriebs) gekoppelt wird.

Description

STAND DER TECHNIK
Sofern nicht anders angegeben, stellen die in diesem Abschnitt beschriebenen Gegenstände für die Patentansprüche keine Ausführungen nach dem bisherigem Stand der Technik dar und werden durch Aufnahme in diesen Abschnitt auch nicht als bisheriger Stand der Technik anerkannt.
Kupplungen werden als einer der vielen Mechanismen zum Koppeln von Wellen und anderen rotierenden mechanischen Elementen beschrieben, mit denen sich Drehmomente und Rotationen von einem mechanischen Element auf ein anderes mechanisches Element übertragen lassen. Kupplungen können so ausgelegt sein, dass Rotationen/Drehmomente zwischen Wellen übertragen werden, deren Rotationsachsen zueinander versetzt sind, schief (nicht parallel) verlaufen oder sich auf andere Weise unterscheiden. Beispielsweise koppelt eine Kreuzscheibenkupplung zwei Wellen mit parallelen, aber versetzten Rotationsachsen. Manche Kupplungen können so ausgelegt sein, dass die Rotationsachsen der Wellen (oder der anderen gekoppelten rotierenden mechanischen Elemente) im Zeitverlauf eine andere Lage und/oder einen anderen Winkel einnehmen können. Beispielsweise koppelt ein Kardangelenk (Universalgelenk) zwei Wellen, deren Rotationsachsen unterschiedliche und im Zeitverlauf sich ändernde Winkel aufweisen.
Kupplungen können als Teil eines anderen Mechanismus bereitgestellt werden. Beispielsweise kann ein Getriebe eine oder mehrere Kupplungen aufweisen, mit denen die Rotation von Getriebeelementen gekoppelt wird. Insbesondere umfassen viele Getriebe (z. B. die Getriebe der Kurvenscheibenantriebe) ein oder mehrere eine Zykloidenbewegung ausführende und mit einer Abtriebswelle, (oder anderen Ausgabegliedern der Getriebe) gekoppelte Elemente. Eine Zykloidenbewegung lässt sich als Rotationsachse beschreiben, die selbst um eine andere Rotationsachse kreist. Bei einem Kurvenscheibenantrieb oder bei anderen Mechanismen kann die Rotationsachse des ersten Elements (z. B. eines Kurvenscheibengetriebes) um die Rotationsachse des Ausgabegliedes kreisen (z. B. wenn das erste Element von einer mit dem Eingabeglied des Mechanismus gekoppelten Nocke angetrieben wird). Der Versatz zwischen der Rotationsachse des ersten Elements und der Rotationsachse des Ausgabeglieds kann dabei im Wesentlichen konstant bleiben.
Getriebe gehören zu den vielen Mechanismen, bei denen zwischen dem Antriebsdrehmoment und dem Abtriebsdrehmoment ein mechanischer Vorteil erzielt wird. Somit kann ein Getriebe die Eigenschaften eines Elektromotors, eines Verbrennungsmotors, einer Turbine oder eines anderen Drehmomentgenerators (z. B. einer Drehmoment/Drehzahl-Kurve, einer Wirkungsgradkurve) an die Eigenschaften eines Effektors (Aktors), eines Rads, eines Generators oder an eine andere zur Erzeugung eines Drehmoments vorgesehene Anwendung anpassen. Beispielsweise kann ein Kfz-Getriebe die hohe Drehzahl des Verbrennungsmotors und das von diesem erzeugte relativ niedrigere Drehmoment an die zum Antrieb der Räder erforderliche niedrigere Drehzahl und das entsprechend höhere Drehmoment anpassen. In einem anderen Beispiel kann ein Verbrennungsmotor mit einem Generator durch ein Getriebe so verbunden werden, dass sowohl Verbrennungsmotor als auch Generator mit jeweils wirtschaftlichen Drehzahlen betrieben werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen eine Kupplung zur Verfügung, mit der ein Drehmoment mit hohem Wirkungsgrad und hoher Steifheit von einer ersten Rotationsachse auf eine zweite dazu versetzte Rotationsachse übertragen wird. Die Kupplung umfasst: (i) ein erstes Element, welches dafür ausgelegt ist, sich um eine erste Rotationsachse zu drehen sowie eine erste Vielzahl von Löchern und eine zweite Vielzahl von Löchern aufweist; (ii) ein zweites Element, welches dafür ausgelegt ist, sich um eine zweite Rotationsachse zu drehen sowie eine dritte Vielzahl von Löchern aufweist; und (iii) eine Vielzahl von Stiften, wobei das erste Element und das zweite Element so miteinander gekoppelt sind, dass (a) die erste Rotationsachse des ersten Elements und die zweite Rotationsachse des zweiten Elements parallel zueinander verlaufen und dauerhaft in einem bestimmten Abstand zueinander versetzt angeordnet sind und (b) jedes Loch der dritten Vielzahl von Löchern zwischen einem entsprechenden Loch der ersten Vielzahl von Löchern und einem entsprechenden Loch der zweiten Vielzahl von Löchern angeordnet ist. Jeder der vielen Stifte ist in einem entsprechenden Loch der ersten Vielzahl von Löchern, in einem entsprechenden Loch der zweiten Vielzahl von Löchern und in einem entsprechenden Loch der dritten Vielzahl von Löchern angeordnet, damit die Vielzahl von Stiften ein Drehmoment zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element übertragen kann.
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen eine Kupplung zur Verfügung, mit der ein Drehmoment mit hohem Wirkungsgrad und hoher Steifheit von einer ersten Rotationsachse auf eine zweite dazu versetzte Rotationsachse übertragen wird. Die Kupplung umfasst: (i) ein erstes Element, welches dafür ausgelegt ist, sich um die erste Rotationsachse zu drehen sowie eine erste Vielzahl von sich vom ersten Element parallel zur ersten Achse erstreckenden Stangen und eine zweite Vielzahl von sich vom ersten Element parallel zur ersten Achse erstreckenden Stangen aufweist; (ii) ein zweites Element, welches dafür ausgelegt ist, sich um die zweite Rotationsachse zu drehen sowie eine dritte Vielzahl von sich vom zweiten Element parallel zur zweiten Achse erstreckenden Stangen und eine vierte Vielzahl von sich vom zweiten Element parallel zur zweiten Achse erstreckenden Stangen aufweist; (iii) eine erste Vielzahl von Rollen; und (iv) eine zweite Vielzahl von Rollen. Das erste Element und das zweite Element sind so miteinander gekoppelt, dass die erste Rotationsachse des ersten Elements und die zweite Rotationsachse des zweiten Elements parallel zueinander verlaufen und dauerhaft in einem bestimmten Abstand zueinander versetzt angeordnet sind. Jede Rolle der ersten Vielzahl von Rollen liegt an der jeweiligen Stange der ersten Vielzahl von Stangen und der entsprechenden Stange der dritten Vielzahl von Stangen so an, dass die erste Vielzahl von Rollen ein Drehmoment vom ersten Element auf das zweite Element übertragen kann. Jede Rolle der zweiten Vielzahl von Rollen liegt an der jeweiligen Stange der zweiten Vielzahl von Stangen und der entsprechenden Stange der vierten Vielzahl von Stangen so an, dass die zweite Vielzahl von Rollen ein Drehmoment vom ersten Element auf das zweite Element übertragen kann.
Diese und weitere Aspekte, Vorteile und Alternativen werden für einen Fachmann durch Lektüre der nachfolgenden Detaillierten Beschreibung und gegebenenfalls unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offenkundig.
Figurenliste

1A ist eine perspektivische Schnittdarstellung einer beispielhaften Kupplung.
1B ist eine Vorderansicht der in 1A gezeigten Kupplung.
2A ist eine perspektivische Ansicht einer teilweise zerlegten beispielhaften Kupplung.
2B ist eine Vorderansicht der in 2A gezeigten teilweise zerlegten Kupplung.
3 ist eine Schnittdarstellung einer beispielhaften Kupplung.
4 ist eine Schnittdarstellung eines beispielhaften Getriebes, das eine Kupplung aufweist.
5 ist eine Schnittdarstellung eines beispielhaften Getriebes, das eine Kupplung aufweist.
6 ist eine Schnittdarstellung eines beispielhaften Getriebes, das eine Kupplung aufweist.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Getriebes, das eine Kupplung aufweist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der folgenden Detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Figuren Bezug genommen, die einen Teil dieser detaillierten Beschreibung bilden. Ähnliche Symbole kennzeichnen in den Figuren normalerweise ähnliche Komponenten, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt. Die in der Detaillierten Beschreibung, den Figuren und den Patentansprüchen beschriebenen Ausführungsformen sollen keine einschränkende Wirkung haben. Andere Ausführungsformen können verwendet und sonstige Änderungen können vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich für den hier vorgestellten Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Es versteht sich von selbst, dass (alle explizit in Betracht gezogenen und) hier im Allgemeinen beschriebenen und in den Figuren dargestellten Aspekte der vorliegenden Offenbarung in vielen unterschiedlichen Konfigurationen angeordnet, ausgetauscht, kombiniert, getrennt und/oder entworfen werden können.
Übersicht
Kupplungen werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, um Rotationen und Drehmomente zwischen Wellen oder anderen mechanischen Elementen zu übertragen. Kupplungen können die Rotationen verschiedener Wellen miteinander koppeln, obwohl sich die Rotationsachsen dieser Wellen hinsichtlich Winkel und/oder Lage unterscheiden und durch verschiedene Eigenschaften gekennzeichnet sein können (z. B. geringes Spiel, hoher Wirkungsgrad, hohe Steifigkeit, geringe Geschwindigkeit oder Drehmomentwelligkeit) Kupplungen werden in Getrieben, Motoren, Differentialen oder anderen Mechanismen eingesetzt, um ein Arbeitsvermögen (eine Energie) (z. B. Drehungen, Drehmomente) zwischen den einzelnen Elementen der Mechanismen (z. B. von der Kurvenscheibe eines Kurvenscheibenantriebs auf den Abtrieb des Kurvenscheibenantriebs) zu übertragen. Kupplungen sollen einen möglichst hohen Wirkungsgrad aufweisen, um die Energieverluste zu minimieren, die beim Betrieb des die Kupplung enthaltenden Mechanismus auftreten.
Bei vielen Anwendungen soll eine Kupplung die Drehung oder das Drehmoment einer ersten Welle oder eines anderen Elements (die bzw. das sich um eine erste Rotationsachse dreht) mit einer zweiten Welle oder einem anderen Element (die bzw. das sich um eine zweite Rotationsachse dreht und zur ersten Rotationsachse versetzt angeordnet aber im Wesentlichen parallel dazu ausgerichtet ist) koppeln. Beispielsweise wird die Kurvenscheibe eines Kurvenscheibenantriebs von einer Nocke so angetrieben, dass sich die Kurvenscheibe um eine Rotationsachse dreht, wobei diese Rotationsachse wiederum die Rotationsachse der Eingangsnocke umkreist (d. h. die Kurvenscheibe beschreibt eine Zykloidenbewegung). Damit man am Kurvenglied eine Ausgangsdrehung / ein Ausgangsdrehmoment erhält, muss zwischen Kurvenglied und Abtriebsglied eine Kupplung vorgesehen sein, deren Rotationsachse der Rotationsachse der Eingangsnocke entspricht. Somit wird die Rotationsachse des Kurvenglieds in einem bestimmten Abstand von der Rotationsachse des Abtriebs umkreist.
Für derartige Anwendungen werden Kupplungen mit hohem Wirkungsgrad, hoher Leistung und hoher Steifheit eingesetzt. Zur Erzielung dieser Vorteile werden in Kupplungen eine Vielzahl von Stiften oder Rollen eingesetzt, die sowohl am ersten Kupplungsglied (z. B. einer Antriebswelle, der Kurvenscheibe eines Kurvenscheibenantriebs) als auch am zweiten Kupplungsglied (z. B. der mit einer Abtriebswelle gekoppelten Abtriebsplatte) anliegen, damit das Drehmoment über die Stifte zwischen dem ersten und dem zweiten Element übertragen wird. Die Stifte können über Kontaktflächen an den ersten und zweiten Elementen anliegen, wobei die Kontaktflächen (z. B. als zylindrische Kontaktflächen) so ausgestaltet sind, dass sich die Stifte mitdrehen, wenn sich die ersten und zweiten Elemente drehen. Ferner können die Stifte in Bezug auf die Kontaktflächen des ersten und des zweiten Elements eine praktisch reine Rollbewegung ausführen, wodurch der Wirkungsgrad und das Leistungsvermögen erhöht und die Kosten gesenkt werden können (weil beispielsweise auf der Kontaktfläche zwischen dem ersten und zweiten Element keine Lager wirken).
In einigen Beispielen können die Stifte in Taschen, Vertiefungen, Löchern oder anderen im ersten und zweiten Element ausgebildeten Formen angeordnet sein. Zum Ausgleich der vom ersten und zweiten Element auf die Stifte ausgeübten Kräfte könnten im ersten Element gegenüberliegende erste und zweite Lochreihen ausgebildet sein und im zweiten Element könnte eine dritte Lochreihe so ausgebildet sein, dass jedes Loch der dritten Lochreihe zwischen einem Loch der ersten Lochreihe und einem gegenüberliegenden Loch der zweiten Lochreihe angeordnet ist. Darüber hinaus bzw. alternativ dazu können die Stifte zwischen Wellen, Zylindern, Stangen, Rohren oder anderen Elementen angeordnet sein, die aus den ersten und zweiten Elementen gebildet und/oder mit diesen starr verbunden sind.
Beispielhafte Kupplungen
In einer Vielzahl von Anwendungen kann es von Vorteil sein, wenn eine Kupplung die Rotation und das Drehmoment zwischen zwei Rotationsachsen koppelt, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und über eine bestimmte Entfernung beabstandet sind. Eine solche Kupplung könnte beispielsweise helfen, die hintere Kardanwelle eines Automobils nach unten zu versetzen oder in der Fahrgastzelle eines Automobils mehr Platz zu schaffen. Eine solche Kupplung könnte vorteilhaft sein, um die Rotation eines Getriebeelements (oder das Element eines anderen Mechanismus) mit dem Abtrieb eines Getriebes zu koppeln, wenn das Getriebeelement eine Zykloidenbewegung ausführt (d. h. wenn sich ein Element der Vorrichtung um eine Rotationsachse dreht, die wiederum um eine andere Rotationsachse kreist). Beispielsweise können Kurvenscheibenantriebe oder ähnliche Mechanismen Stockgetriebe oder andere Kupplungsmechanismen aufweisen, mit denen die Bewegungen eines sich um eine erste Rotationsachse drehenden Abtriebsglieds mit den Zykloidenbewegungen eines Innenteils (z. B. einer Kurvenscheibe) gekoppelt werden, wobei sich das Innenteil um eine zur ersten Rotationsachse fest beabstandete zweite Rotationsachse dreht und dabei selbst um die erste Rotationsachse kreist. Eine solche Kupplung könnte in anderen Anwendungen Vorteile bieten.
Mit einer solchen Kupplung können viele Eigenschaften wie Effizienz, Spiel, Rückfahreigenschaft und Steifheit verbessert und Kosten gesenkt werden. Zur Steigerung der Effizienz derartiger Kupplungen können gegeneinander reibende Auflagerflächen im Inneren der Kupplung mit Nadellagern, Kugellagern oder anderen Wälzlagerarten ausgestattet werden. Diese Auflagerflächen umfassen auch die Laufflächen eines Stockgetriebes, mit denen die Kurvenscheibe eines Kurvenscheibenantriebs mit dem Abtrieb des Kurvenscheibenantriebs koppelt wird und sie umfassen Stockgetriebe oder (ein oder mehrere) andere ähnliche Elemente, mit denen die Rotationen ähnlicher Komponenten von anderen Getrieben oder Mechanismen gekoppelt werden. Allerdings kann der Einsatz solcher Wälzlager den Preis der Kupplung erhöhen. Darüber hinaus können Wälzlager beispielsweise im Vergleich zu Axiallagern oder anderen Gleitlageroberflächen die Tragfähigkeit und Steifheit verringern.
Andererseits kann eine Kupplung so konfiguriert werden, dass eine in der Kupplung befindliche Auflagefläche eine praktisch reine Rollbewegung ausführen kann. Beispielsweise können sich Auflagerflächen durch Rollbewegungen relativ zueinander verschieben, ohne dass es dabei zu Gleitbewegungen zwischen den Auflagerflächen kommt. Reibungsverluste aufgrund von Rollbewegungen (d. h. aufgrund von Rollreibung) sind wesentlich geringer als Reibungsverluste aufgrund von Gleitbewegungen (d. h. aufgrund von Gleitreibung). Dementsprechend können Wälzlager oder andere reibungsreduzierende Elemente ganz oder teilweise weggelassen werden und somit Kosten eingespart und die Tragfähigkeit erhöht werden. Darüber hinaus kann die Auflagefläche von praktisch reinen Wälzlagerlaufflächen vergrößert und die Tragfähigkeit der Kupplung somit weiter erhöht werden. Die hier beschriebenen Kupplungen stellen derartige Kupplungen dar und sind mit einem oder mit mehreren Lagerelementen oder Lagerlaufflächen versehen und können relativ zueinander praktisch reine Rollbewegungen ausführen. Dementsprechend kann diese Kupplung im Vergleich zu alternativen Kupplungskonfigurationen (z. B. einem Stockgetriebe mit an den Stockgetriebezähnen befestigten Wälzlagern) den Wirkungsgrad, die Tragfähigkeit und die Steifheit erhöhen sowie andere Vorteile bieten.
Derartige Kupplungen können auf verschiedene Weisen mit Schwerlast-Wälzlagerlaufflächen ausgestattet werden In manchen Ausführungsformen können Kupplungen erste und zweite Elemente (z. B. Antriebsglieder und Abtriebsglieder, Kurvenscheiben und Abtriebsglieder) umfassen, die über entsprechende Kontaktflächen an einer Vielzahl von Stiften anliegen. Das Drehmoment wird über die jeweiligen Kontaktflächen und Stifte zwischen dem ersten und dem zweiten Element übertragen. Stifte und Kontaktflächen sind so geformt, dass sich die Stifte mitdrehen und auf den Kontaktflächen eine praktisch reine Rollbewegung ausführen, wenn sich die ersten und zweiten Elements drehen.
In manchen Ausführungsformen können die Stifte auch in Taschen, Vertiefungen, Löchern oder anderen im ersten und zweiten Element ausgebildeten Formen angeordnet sein. Zum Ausgleich der vom ersten und zweiten Element auf die Stifte ausgeübten Kräfte könnten im ersten Element gegenüberliegende erste und zweite (erste und zweite Kontaktflächensätze darstellende) Lochreihen ausgebildet sein und im zweiten Element könnte eine (einen dritten Kontaktflächensatz darstellende) dritte Lochreihe ausgebildet sein. Jeder Stift (aus der Vielzahl von Stiften) ist im jeweiligen Loch der ersten, zweiten und dritten Lochreihe so angeordnet, dass die durch Kontakt mit dem zweiten Element auf den Stift ausgeübten Kräfte durch die vom ersten Element auf den Stift über ein Loch der ersten Lochreihe und ein gegenüberliegendes Loch der zweiten Lochreihe ausgeübten Kräfte ausgeglichen werden. Darüber hinaus bzw. alternativ dazu können die Stifte zwischen Wellen, Zylindern, Stangen, Rohren oder anderen Elementen angeordnet sein, die aus den ersten und zweiten Elementen gebildet und/oder mit diesen starr verbunden sind.
Die relevanten Aspekte einer solchen Kupplung sind in den 1A und 1B beispielhaft dargestellt. 1A zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung einer Kupplung 100. 1B zeigt eine Vorderansicht einer Kupplung 100. Die Kupplung 100 umfasst ein erstes Element 110 und ein zweites Element 120 mit gegenüberliegenden ersten 120a und zweiten 120b Platten. Die ersten 120a und zweiten 120b Platten sind miteinander verschraubt oder auf andere Weise starr miteinander verbunden. Das erstes Element 110 dreht sich um eine erste Rotationsachse 111 und das zweite Element 120 dreht sich um eine zweite Rotationsachse 121. Die Rotationsachsen 111, 121 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander und sind um einen Abstand d₁ (der ungleich Null ist) versetzt. Position und Winkel der Rotationsachsen 111, 121 werden durch ein Stützelement 150 aufrechterhalten, mit dem die ersten 10 und zweiten 120 Elemente über entsprechende Lager verbunden sind.
Die Kupplung 100 umfasst auch eine (beispielhaft durch einen Stift 140 dargestellte) Vielzahl von Stiften. Eine erste Vielzahl von Löchern (beispielhaft dargestellt durch das erste Loch 115) ist im ersten Element 110 ausgebildet. Eine zweite und dritte Vielzahl von Löchern (beispielhaft dargestellt durch das zweite Loch 125a bzw. durch das dritte Loch 125b) sind im zweiten Element 120 ausgebildet. Jedes Loch im ersten Element 110 ist zwischen dem entsprechenden Loch der zweiten Vielzahl von Löchern und dem entsprechenden Loch der dritten Vielzahl von Löchern angeordnet. Dies wird dadurch veranschaulicht, dass das erste Loch 115 zwischen dem zweiten Loch 125a und dem dritten Loch 125b angeordnet ist. Jeder Stift der Kupplung 100 ist im jeweiligen Loch der ersten, der zweiten und der dritten Vielzahl von Löchern angeordnet. Dies wird dadurch veranschaulicht, dass der Stift 140 im ersten 115, im zweiten 125a und im dritten 125b Loch angeordnet ist. Jeder Stift liegt an der Kontaktfläche der entsprechenden Löcher so an, dass der Stift ein Drehmoment zwischen den ersten 110 und zweiten 120 Elementen der Kupplung 100 übertragen kann. Das zweite Element 120 umfasst zwei gegenüberliegende Lochreihen, wodurch die auf einen Stift ausgeübten Kräfte bzw. Drehmomente ausgeglichen werden und verhindert wird, dass die Stifte aus der regelmäßigen Anordnung gedreht werden und/oder zusätzliche Lager oder andere Mechanismen nicht mehr in dem Maße erforderlich sind, um die regelmäßige Anordnung der Stifte und anderen Elemente der Kupplung 100 zu bewahren.
Die Stifte (z. B. 140) und Löcher (z. B. 115, 125a, 125b) sind so geformt und/oder dimensioniert, dass eine Rotation der ersten 110 und zweiten 120 Elemente zu einer Rotation des Stifts führt und die Stifte im Verhältnis zu den Innenflächen der Löcher eine praktisch reine Rollbewegung ausführen. Der Umstand, dass die Stifte im Verhältnis zu den Lochinnenflächen eine reine Rollbewegung ausführen bedeutet, dass der Kontaktpunkt eines Stifts und die von diesem Kontaktpunkt auf der Lochinnenfläche berührte Stelle im Verhältnis zueinander eine Geschwindigkeit von Null (oder praktisch Null) aufweisen und/oder dass diese Kontaktpunkte die gleiche (oder praktisch gleiche) absolute Geschwindigkeit aufweisen. Die relativ zueinander eine reine oder nahezu reine Rollbewegung ausführenden Kontaktflächen erweisen sich als Vorteil, weil die über die Kontaktflächen stattfindende Kraftübertragung effizienter wird, die Kontaktflächen einen geringeren Verschleiß aufweisen, auf den Kontaktflächen geringere Schmiermittelmengen bzw. geringere Mengen von anderen reibungsreduzierenden Mitteln aufgetragen werden müssen und es noch weitere Vorteile gibt. In manchen Ausführungsformen könnte der hier beschriebene Mechanismus so ausgelegt werden, dass es an den Kontaktflächen eine gewisse Abweichung von der reinen Rollbewegung gibt, damit die Kontaktflächen gleichmäßig verschleißen, damit die Schmiermittel auf alle Kontaktflächen verteilt oder andere Vorteile erzielt werden.
In einem Beispiel könnten die Stifte und Löcher eine entsprechend zylindrische Form aufweisen. Dementsprechend könnte man bei den Stiften (wie in den 1A/1B gezeigt) auf zusätzliche Lagerelemente verzichten. Man könnte die Stifte auch schmieren (beispielsweise um den Wirkungsgrad zu erhöhen oder um geringfügige Abweichungen von der reinen Rollbewegung im Verhältnis zu den Lochinnenflächen auszugleichen). Die Tragfähigkeit der Kupplung 100 kann durch mehr Stifte, durch längere Stifte und/oder durch Stifte mit einem größeren Durchmesser erhöht werden. Der Durchmesser der Stifte und/oder der Löcher kann mit dem Abstand zwischen der ersten 111 und der zweiten 121 Rotationsachse in Beziehung gesetzt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die als Teil der Kupplung 100 in den 1A und 1B gezeigte Anzahl von Stiften/Löchern (d. h. acht) als nicht einschränkendes Beispiel für die Anzahl und die räumliche Aufteilung der Stifte gedacht ist. Die hier beschriebene Kupplung umfasst eine entsprechend einer bestimmten Anwendung spezifizierte Anzahl von Stiften (und entsprechenden Löchern). Um die Stabilität der Kupplung zu gewährleisten, kann die Kupplung drei oder mehr solcher Stifte und/oder Wälzlager umfassen. Die Kupplung kann zusätzliche Stifte und/oder Wälzlager aufweisen (z. B. vier oder mehr Stifte und/oder Wälzlager), um die Tragfähigkeit der Kupplung zu erhöhen, eine gewisse Redundanz zu gewährleisten oder andere Vorteile zu erzielen.
Stifte entsprechend den 1A und 1B in Lochreihen anzuordnen stellt nur eine Möglichkeit für die Implementierung einer Kupplung dar, die Drehmoment über praktisch reine Rollbewegungen ausführende Elemente überträgt. Derartige Kupplungen könnten weitere oder andere Wälzlager aufweisen, die an den zusätzlichen Stiften, Stangen, Rohren oder auf andere Weise geformten bzw. gestalteten und mit Kontaktflächen ausgestatteten Elementen anliegen, wobei diese Kontaktflächen so ausgelegt sind, dass die Stifte zwischen dem ersten und dem zweiten Element ein Drehmoment übertragen können und im Verhältnis zu diesen Kontaktflächen praktisch reine Rollbewegungen ausführen, wenn das erste und das zweite Element rotieren.
Die relevanten Aspekte einer solchen Kupplung sind in den 2A und 2B beispielhaft dargestellt. 2A zeigt eine perspektivische Ansicht einer teilweise zerlegten Kupplung 200. 2B zeigt eine Vorderansicht einer zerlegten Kupplung 200. Die Kupplung 200 umfasst ein erstes Element 210 und ein zweites Element mit gegenüberliegenden ersten 220a und zweiten (nicht dargestellten) Platten. Die ersten 220a und zweiten Platten sind miteinander verschraubt oder auf andere Weise starr miteinander verbunden. Das erstes Element 210 dreht sich um eine erste Rotationsachse 211 und das zweite Element 220a dreht sich um eine zweite Rotationsachse 221. Die Rotationsachsen 211, 221 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander und sind um einen Abstand d₂ (der ungleich Null ist) versetzt. Position und Winkel der Rotationsachsen werden durch ein Stützelement 250 aufrechterhalten, mit dem die ersten 210 und zweiten 220a Elemente über entsprechende Lager verbunden sind.
Genauso wie die in den 1A und 1B dargestellte Kupplung 100 enthält auch die Kupplung 200 mehrere (beispielhaft durch Stift 240 dargestellte) Stifte. Die Stifte sind in einer (durch ein erstes Loch 215 beispielhaft dargestellten) und im ersten Element 210 ausgebildeten ersten Vielzahl von Löchern sowie in einer (durch ein zweites Loch 225a beispielhaft dargestellten) und im zweiten Element 220a ausgebildeten zweiten und dritten Vielzahl von Löchern angeordnet (ein Teil des zweiten Elements und die dritte Vielzahl von Löchern sind nicht dargestellt). Jedes Loch im ersten Element 210 ist zwischen dem entsprechenden Loch der zweiten Vielzahl von Löchern und dem entsprechenden Loch der dritten Vielzahl von Löchern angeordnet. Jeder Stift der Kupplung 200 ist im jeweiligen Loch der ersten, der zweiten und der dritten Vielzahl von Löchern angeordnet und jeder Stift liegt an der Kontaktfläche der entsprechenden Löcher so an, dass der Stift ein Drehmoment zwischen den ersten 210 und zweiten 220a Elementen der Kupplung 200 übertragen kann. Die Stifte (z. B. 240) und Löcher (z. B. 215, 225a sind so geformt und/oder dimensioniert, dass eine Rotation der ersten 210 und zweiten 220a Elemente zu einer Rotation des Stifts führt und die Stifte im Verhältnis zu den Innenflächen der Löcher eine praktisch reine Rollbewegung ausführen.
Die Kupplung 200 enthält zusätzliche Elemente, um Drehmomente zwischen dem ersten und dem zweiten Element zu übertragen. Die Kupplung 200 umfasst mehrere (durch die Rolle 260c beispielhaft dargestellte) Rollen. Eine (durch eine erste Stange 260a beispielhaft dargestellte) erste Vielzahl von Stangen erstreckt sich vom ersten Element 210 parallel zur ersten Achse 211 und eine (durch eine zweite Stange 260b beispielhaft dargestellte) zweite Vielzahl von Stangen erstreckt sich vom zweiten Element parallel zur zweiten Achse 221 (der Teil des zweiten Elements, von dem sich die zweite Vielzahl von Stangen erstreckt, ist nicht dargestellt). Jede Rolle aus der Vielzahl von Rollen ist zwischen einer entsprechenden Stange der ersten Vielzahl von Stangen und einer entsprechenden Stange der zweiten Vielzahl von Stangen und an diese Stangen anliegend angeordnet. Dies wird dadurch veranschaulicht, dass die Rolle 260c zwischen der ersten Stange 260a und der zweiten Stange 260b angeordnet ist und an diese anliegt. Jede Rolle liegt an der Kontaktfläche der entsprechenden Stangen so an, dass die Rolle ein Drehmoment zwischen den ersten 210 und zweiten 120 Elementen der Kupplung 200 übertragen kann. Gehäuse (z. B. 260d) sind vorgesehen, um jede einzelne Rolle (z. B. 260c) zwischen den entsprechenden Stangen (z. B. 260a, 260b) zu positionieren. Die restlichen Rollen und Stangen sind auf der gegenüberliegenden Seite des ersten (nicht gezeigten) Elements 210 so angeordnet, dass die über die Rollen zwischen den Elementen ausgeübten Kräfte bzw. Drehmomente ausgeglichen werden und verhindert wird, dass die Stifte aus der regelmäßigen Anordnung gedreht werden und/oder zusätzliche Lager oder andere Mechanismen nicht mehr in dem Maße erforderlich sind, um die Stifte und/oder das erste und das zweite Elemente mit den anderen Elementen der Kupplung 200 ausgerichtet zu halten.
Eine Vielzahl von Vorteilen erhält man, wenn man sowohl die in Löchern steckenden Stifte (240, 215, 225a usw.) als auch die Rollen (260a, 260b, 260c usw.) in die Übertragung der Drehmomente zwischen dem ersten und dem zweiten Element der Kupplung mit einschließt. Ein Vorteil ist die erhöhte Drehmomentkapazität der Kupplung. Ein weiterer Vorteil ist die kleinere Rückwirkungskraft, die bei der Übertragung von Drehmomenten zwischen dem ersten und dem zweiten Element ausgeübt wird. Werden Drehmomente über die Stifte (einschließlich Stift 240) zwischen dem ersten und dem zweiten Element übertragen, wird über die Stifte zwischen dem ersten und dem zweiten Element eine Reaktionskraft entlang und zwischen den Rotationsachsen 211, 221 aufgebracht. Werden Drehmomente über die Rollen (einschließlich Rolle 260c) zwischen dem ersten und dem zweiten Element übertragen, wird über die Stifte zwischen dem ersten und dem zweiten Element eine Reaktionskraft in die entgegengesetzte Richtung der Reaktionskraft aufgebracht. Durch Bereitstellen der in den Löchern steckenden Stifte und der Rollen wird die Gesamtreaktionskraft zwischen dem ersten und dem zweiten Element verringert bzw. praktisch beseitigt. Entsprechend kann man die charakteristischen Anforderungen an Größe, Kosten und Tragfähigkeit der Rollenkonstruktion für Lager oder andere Elemente lockern, die zum Koppeln der zwischen dem ersten und dem zweiten Element - z. B. über das Stützelement 250 - auftretenden Kräfte verwendet werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass die sowohl in Löchern steckende Stifte als auch Rollen verwendende Kupplung 200 (zur Übertragung von Drehmomenten zwischen dem ersten und dem zweiten Element) nur als nicht einschränkende beispielhafte Ausführungsform gedacht ist. Einer hier in Betracht gezogenen Kupplung fehlen möglicherweise die in Löchern steckenden Stifte und sie enthält zum Übertragen von Drehmomenten zwischen den ersten und zweiten Elementen der Kupplung möglicherweise nur Rollen (und die entsprechenden Stangen bzw. anderen Kontaktflächen). Weiterhin ist die als Teil der Kupplung 200 in den 2A und 2B gezeigte Anzahl von Stiften/Löchern sowie Rollen/Stangen (d. h. acht) nicht als einschränkendes Beispiel für die Anzahl und die räumliche Aufteilung der Stifte und Rollen gedacht. Die hier beschriebene Kupplung umfasst eine bestimmte Anzahl von Stiften (und entsprechenden Löchern) und/oder eine bestimmte Anzahl von Rollen (und entsprechende Stangen oder anderen an den Rollen anliegenden Merkmalen). Um die Stabilität der Kupplung zu gewährleisten, kann die Kupplung drei oder mehr solcher Stifte und/oder Wälzlager umfassen. Die Kupplung kann zusätzliche Stifte und/oder Wälzlager aufweisen (z. B. vier oder mehr Stifte und/oder Wälzlager), um die Tragfähigkeit der Kupplung zu erhöhen, eine gewisse Redundanz zu gewährleisten oder andere Vorteile zu erzielen.
Die Kupplung 200 umfasst Gehäuse (z. B. 260d), in denen die Rollen (z. B. 260c) zwischen entsprechenden Stangenpaaren (z. B. 260a, 260b) zu stabilisiert werden. Diese Gehäuse können aus einer Vielzahl von Materialien bestehen. Da Kräfte zwischen den Stangen über die Rollen direkt von den Rollen aufgenommen werden, können die Gehäuse explizit auf Rollenlager oder ölende bzw. reibungsreduzierende Elemente verzichten. Darüber hinaus bzw. alternativ dazu können die Gehäuse zur Reduzierung der Reibung geschmiert werden. Das Material kann so gewählt werden, dass es den anliegenden Elementen (Rollen, Stangen) eine reibungsarme Oberfläche bietet (beispielsweise können die Gehäuse aus Messing, Polyoxymethylen (POM), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder einem anderen reibungsarmen Material bestehen).
Die in den 1A und 1B gezeigte Kupplung umfasst ein Innenteil (das erste Element 110) mit einer ersten Lochreihe und gegenüberliegende Teile eines Außenteils (des zweiten Elements 120) mit einer gegenüberliegenden Lochreihe, mit der die Position und Ausrichtung der Stifte (z. B. 140) in der Kupplung ohne zusätzliche Lager oder andere Mechanismen beibehalten wird. Die 1A und 1B zeigen, dass die beiden Platten 120a, 120b des Außenteils (des zweiten Elements) das Innenteil (das erste Element 110) vollständig umschließen und deshalb mit Bolzen, Schweißnähten oder anderen Mitteln starr miteinander verbunden sein können. Eine derartige Kupplung der Außenteilplatten kann jedoch verhindern, dass das Innenteil mit anderen Mechanismen (z. B. dem Zahnkranz eines Kurvenscheibenantriebs, dem Riemen eines ineinandergeschachtelten Getriebes mit geteilter Riemenscheibe) interagieren kann oder andere unerwünschte Folgen haben kann. Dementsprechend kann es vorteilhaft sein, die gegenüberliegenden Teile (z. B. die Platten) des Außenteils einer hier beschriebenen Kupplung auf andere Weise starr miteinander zu koppeln.
Bei einem solchen Verfahren werden im Innenteil zusätzliche Löcher ausgebildet, durch die Stützelemente zwischen den Teilen des Außenteils angeordnet werden. Die Geometrie der Stützelemente und der zusätzlichen Löcher ist so gewählt, dass sich Stützelemente und Innenteil nicht berühren.
Die relevanten Aspekte einer solchen Kupplung sind in 3 beispielhaft dargestellt, in der eine Schnittdarstellung einer Kupplung 300 gezeigt wird. Die Kupplung 300 umfasst ein erstes Element 310 und ein zweites Element 320 mit gegenüberliegenden ersten 320a und zweiten 320b Platten. Die erste 320a und die zweite 320b Platte verbindet mindestens ein durch ein entsprechendes Loch 317 im ersten Element 319 verlaufendes Stützelement 327. Das erstes Element 310 dreht sich um eine erste Rotationsachse 311 und das zweite Element 320 dreht sich um eine zweite Rotationsachse 321. Die Größe und Geometrie des Lochs 317 und des Stützelements 327 sind so gewählt, dass das Stützelement 327 das erste Element 310 nicht berührt (beispielsweise keine Lochinnenfläche 317 berührt), wenn das erste 310 und das zweite 320 Element um ihre jeweiligen Achsen 311, 321 rotieren. Die Rotationsachsen 311, 321 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander und sind um einen Abstand d₃ (der ungleich Null ist) versetzt.
Die Kupplung 300 umfasst auch eine (beispielhaft durch einen Stift 340 dargestellte) Vielzahl von Stiften. Die Stifte sind in einer (durch ein erstes Loch 315 beispielhaft dargestellten) und im ersten Element 310 ausgebildeten ersten Vielzahl von Löchern sowie in einer (durch ein zweites Loch 325a bzw. durch ein drittes Loch 325b beispielhaft dargestellten) und im zweiten Element 320 ausgebildeten zweiten und dritten Vielzahl von Löchern angeordnet. Jeder Stift der Kupplung 300 ist im jeweiligen Loch der ersten, der zweiten und der dritten Vielzahl von Löchern angeordnet und jeder Stift liegt an der Kontaktfläche der entsprechenden Löcher so an, dass der Stift ein Drehmoment zwischen den ersten 310 und zweiten 320 Elementen der Kupplung 300 übertragen kann. Die Stifte (z. B. 340) und Löcher (z. B. 315, 325a, 325b) sind so geformt und/oder dimensioniert, dass eine Rotation der ersten 310 und zweiten 320 Elemente zu einer Rotation des Stifts führt und die Stifte im Verhältnis zu den Innenflächen der Löcher eine praktisch reine Rollbewegung ausführen. Darüber hinaus bzw. alternativ dazu kann die Kupplung 300 einen den in den 2A und 2B gezeigten ähnlichen Satz von Rollen mit entsprechenden Stangen (oder anderen Elementen mit rollenähnlichen Kontaktflächen) umfassen.
Die in den 1A, 1B, 2A, 2B und 3 gezeigte Elementanordnung zur Bildung von Kupplungen ist nicht als einschränkende beispielhafte Ausführungsform gedacht. Die Stifte, Rollen, Stangen, Löcher, Kontaktflächen, Stützelemente, rotierenden Elemente, Lager und anderen Elemente einer solchen Kupplung und/oder damit gekoppelter Elemente können unterschiedlich ausgebildet sein. In manchen Beispielen könnte eines der rotierenden Element oder beide rotierenden Elemente eine so ausgelegte Kontaktfläche aufweisen, dass die Kupplung als Teil eines Getriebes (z. B. als Teil eines Kurvenscheibenantriebs, als Teil eines ineinander geschachtelten Getriebes mit geteilter Riemenscheibe) eingesetzt werden könnte.
Beispielhafte Getriebe
Die hier beschriebenen Kupplungen können (beispielsweise in Verbindung mit den 1.4-B, 2A-B und 3) in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, um Rotationen und Drehmomente einer ersten Rotationsachse mit einer zur ersten Rotationsachse versetzten und im Wesentlichen parallel dazu verlaufenden zweiten Rotationsachse zu koppeln. Beispielsweise verlangen viele Getriebe bzw. andere Mechanismen, dass die Zykloidenbewegung eines ersten Elements (z. B. von der Kurvenscheibe eines Kurvenscheibenantriebs, von einer Riemenscheibe oder der geteilten Riemenscheibe eines Getriebes mit ineinander geschachtelter geteilter Riemenscheibe) mit der Rotation eines zweiten Elementes gekoppelt wird. Die Zykloidenbewegung eines ersten Elements umfasst die Rotation des ersten Elements um eine Rotationsachse, wobei diese Rotationsachse selbst in einem bestimmten Abstand um die Rotationsachse eines zweiten Elements kreist. Die hier beschriebenen Kupplungen könnten auf solche Mechanismen angewendet werden, um derartige Getriebe oder Mechanismen effizienter oder steifer zu machen oder andere Vorteile zu erzielen.
Die relevanten Aspekte eines solchen Getriebes sind in 4 beispielhaft dargestellt, in der eine Schnittdarstellung eines Getriebes 400 gezeigt wird. Das Getriebe 400 umfasst ein erstes Element 410, das (über eine Abtriebswelle 405) als Getriebeabtrieb fungiert, ein zweites Element 420 mit gegenüberliegenden ersten 420a und zweiten 420b-Platten und ein drittes Element 430 mit Getriebeantrieb, Antriebswelle 401 und Nocken 450. Die ersten 420a und zweiten 420b Platten sind miteinander verschraubt oder auf andere Weise starr miteinander verbunden. Das erstes Element 410 und das dritte Element 430 dreht sich um eine erste Rotationsachse 411 und das zweite Element 420 dreht sich um eine zweite Rotationsachse 421. Die Rotationsachsen 411, 421 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander und sind um einen Abstand d₄ (der ungleich Null ist) versetzt. Die relativen Positionen der Rotationsachsen 411, 421 werden durch ein mit dem ersten 410 und zweiten 420 Element über entsprechende Lager gekoppeltes drittes Element 430 mit einer festgelegten Distanz zueinander beabstandet.
Das zweite Element 420 umfasst eine Kontaktfläche 429, über die das zweite Element 420 mit einem (nicht gezeigten) Getriebe-400-Gehäuse gekoppelt sein kann. Beispielsweise kann die Kontaktfläche 429 so geformt sein, dass sie einen Keilriemen aufnimmt, der seinerseits auf einer geteilten Riemenscheibe liegt und diese wiederum einen Teil des Gehäuses bildet. In einer anderen Ausführungsform ist die Kontaktfläche 429 so geformt, dass sie in einen Zahnkranz eingreift, der wiederum einen Teil des Gehäuses bildet.
Der über die Antriebswelle 401 erfolgende rotatorische Antrieb des Getriebes 400 bewirkt eine Rotation des Nockens 450. Das zweite Element 420 ist (z. B. über ein Wälzlager) mit dem Nocken so verschiebbar gekoppelt, dass eine Rotation des Nockens 450 bewirkt, dass die zweite Rotationsachse 421 um die erste Rotationsachse 411 kreist. Diese Rotation führt durch das über die Kontaktfläche 429 erfolgende Zusammenspiel von zweitem Element 420 und Gehäuse dazu, dass das zweite Element 420 im Verhältnis zum Gehäuse eine Zykloidenbewegung ausführt. Somit rotiert das zweite Element um die zweite Rotationsachse 421, während die zweite Rotationsachse 421 um die erste Rotationsachse 411 kreist.
Das Getriebe 400 enthält eine Kupplung, um diese Zykloidenbewegung an die Rotation des ersten Elements 410 zu koppeln. Diese Kupplung umfasst eine (durch Stift 440 beispielhaft dargestellte) Vielzahl von Stiften, eine (durch ein erstes Loch 415 beispielhaft dargestellte und) im ersten Element 410 ausgebildete erste Vielzahl von Löchern, eine (durch ein zweites Loch 425a beispielhaft dargestellte und) in der ersten Platte 420a des zweiten Elements ausgebildete zweite Vielzahl von Löchern und eine dritte (durch ein drittes Loch 425b beispielhaft dargestellte und) in der zweiten Platte 420b des zweiten Elements ausgebildete Vielzahl von Löchern. Jedes Loch im ersten Element 410 ist zwischen dem entsprechenden Loch der zweiten Vielzahl von Löchern und dem entsprechenden Loch der dritten Vielzahl von Löchern angeordnet. Dies wird dadurch veranschaulicht, dass das erste Loch 415 zwischen dem zweiten Loch 425a und dem dritten Loch 425b angeordnet ist. Jeder Stift der Kupplung ist im jeweiligen Loch der ersten, der zweiten und der dritten Vielzahl von Löchern angeordnet. Dies wird dadurch veranschaulicht, dass der Stift 440 im ersten 415, im zweiten 425a und im dritten 425b Loch angeordnet ist. Jeder Stift liegt an der Kontaktfläche der entsprechenden Löcher so an, dass der Stift ein Drehmoment zwischen den ersten 410 und zweiten 420 Elementen übertragen kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Kupplung des Getriebes 400 darüber hinaus bzw. alternativ dazu über Rollen und entsprechende Stangen (welche den in den 2A und 2B gezeigten Rollen und Stangen ähnlich sind) (oder über andere Kontaktflächen) zur Übertragung von Drehmomenten zwischen den ersten 410 und den zweiten 420 Elementen des Getriebes 400 verfügen kann.
Das Getriebe weist zusätzliche und über die Stützelemente 417a, 417b starr mit dem ersten Element 410 verbundene Abtriebsplatten 419a, 419b auf, um die Rotation des ersten Elements 410 über eine Abtriebswelle 405 auf den Abtrieb des Getriebes 400 zu übertragen. Diese Stützelemente sind in zusätzlichen im zweiten Element 420 ausgebildeten Löchern 427a, 427b so angeordnet, dass es zu keiner Berührung der Stützelemente 417a, 417b und des zweiten Elements 420 kommt, wenn sich das zweite Element im Verhältnis zum ersten Element bewegt.
4 zeigt, dass das „Innenteil“ einer Kupplung zum Abtrieb des Getriebes gehören könnte, während das „Außenteil“ der Kupplung (d. h. der Teil der Kupplung, der getrennte Platten oder andere gegenüberliegende Teile und eine gegenüberliegende Vielzahl von Löchern und/oder Stangen aufweist) ein Teil der Kurvenscheibe, der inneren Riemenscheibe oder eines anderen Zwischenelements des Getriebes 400 ist. Dies ist jedoch keine einschränkende beispielhafte Ausführungsform und ein Getriebe mit einer hier beschriebenen Kupplung könnte unterschiedlich ausgebildet werden. Beispielsweise könnte das „Außenteil“ zum Abtrieb des Getriebes gehören, während das „Innenteil“ ein Teil der Kurvenscheibe, der inneren Riemenscheibe oder eines anderen Zwischenelements des Getriebes 400 ist.
Die relevanten Aspekte eines solchen Getriebes sind in 5 beispielhaft dargestellt, in der eine Schnittdarstellung eines Getriebes 500 gezeigt wird. Das Getriebe 500 umfasst ein erstes Element 510, das (über eine Abtriebswelle 405) als Getriebeabtrieb fungiert, ein zweites Element 520 mit gegenüberliegenden ersten 520a und zweiten 520b-Platten und ein drittes Element 530 mit Getriebeantrieb, Antriebswelle 501 und Nocken 550. Die erste 510a und die zweite 510b Platte verbindet mindestens ein sich durch ein Loch 517 im zweiten Element 520 erstreckendes Stützelement 517. Das erstes Element 510 und das dritte Element 530 dreht sich um eine erste Rotationsachse 511 und das zweite Element 520 dreht sich um eine zweite Rotationsachse 521. Die Rotationsachsen 511, 521 verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander und sind um einen Abstand d₅ (der ungleich Null ist) versetzt.
Das zweite Element 520 umfasst eine Kontaktfläche 529, über die das zweite Element 420 mit einem (nicht gezeigten) Getriebe-500-Gehäuse gekoppelt sein kann. Beispielsweise kann die Kontaktfläche 529 so geformt sein, dass sie einen Keilriemen aufnimmt, der seinerseits auf einer geteilten Riemenscheibe liegt und diese wiederum einen Teil des Gehäuses bildet. In einer anderen Ausführungsform ist die Kontaktfläche 529 so geformt, dass sie in einen Zahnkranz eingreift, der wiederum einen Teil des Gehäuses bildet.
Der über die Antriebswelle 501 erfolgende rotatorische Antrieb des Getriebes 500 bewirkt eine Rotation des Nockens 550. Das zweite Element 520 ist (z. B. über ein Wälzlager) mit dem Nocken so verschiebbar gekoppelt, dass eine Rotation des Nockens 550 bewirkt, dass die zweite Rotationsachse 521 um die erste Rotationsachse 511 kreist. Diese Rotation führt durch das über die Kontaktfläche 529 erfolgende Zusammenspiel von zweitem Element 520 und Gehäuse dazu, dass das zweite Element 520 im Verhältnis zum Gehäuse eine Zykloidenbewegung ausführt. Somit rotiert das zweite Element um die zweite Rotationsachse 521, während die zweite Rotationsachse 521 um die erste Rotationsachse 511 kreist.
Das Getriebe 500 enthält eine Kupplung, um diese Zykloidenbewegung an die Rotation des ersten Elements 510 zu koppeln. Diese Kupplung umfasst eine (durch Stift 540 beispielhaft dargestellte) Vielzahl von Stiften, eine (durch ein erstes Loch 515a beispielhaft dargestellte und) in der ersten Platte 510a ausgebildete erste Vielzahl von Löchern, eine (durch ein zweites Loch 515b beispielhaft dargestellte und) in der zweiten Platte 510b des zweiten Elements ausgebildete zweite Vielzahl von Löchern und eine (durch ein drittes Loch 525 beispielhaft dargestellte und) im zweiten Element 520 ausgebildete dritte Vielzahl von Löchern. Jedes Loch im zweiten Element 520 ist zwischen dem entsprechenden Loch der ersten Vielzahl von Löchern und dem entsprechenden Loch der zweiten Vielzahl von Löchern angeordnet. Dies wird dadurch veranschaulicht, dass das dritte Loch 525 zwischen dem ersten Loch 515a und dem zweiten Loch 515b angeordnet ist. Jeder Stift der Kupplung ist im jeweiligen Loch der ersten, der zweiten und der dritten Vielzahl von Löchern angeordnet. Dies wird dadurch veranschaulicht, dass der Stift 540 im ersten 415, im zweiten 515b und im dritten 425b Loch angeordnet ist. Jeder Stift liegt an der Kontaktfläche der entsprechenden Löcher so an, dass der Stift ein Drehmoment zwischen den ersten 510 und zweiten 520 Elementen übertragen kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Kupplung des Getriebes 500 darüber hinaus bzw. alternativ dazu über Rollen und entsprechende Stangen (welche den in den 2A und 2B gezeigten Rollen und Stangen ähnlich sind) (oder über andere Kontaktflächen) zur Übertragung von Drehmomenten zwischen den ersten 510 und den zweiten 520 Elementen des Getriebes 500 verfügen kann.
Wie bereits unter Bezug auf die 4 und 5 ausgeführt wurde, kann jedes hier beschriebene Kupplungselement einen Teil einer Kurvenscheibe, einer Riemenscheibe oder eines anderen Getriebe-Zwischenelements bilden, wodurch das Zwischenelement im Verhältnis zum Gehäuse oder einem oder mehreren anderen festen Gebtriebeelement(en) eine Zykloidenbewegung ausführt. Diese Zykloidenbewegung kann durch den Antrieb eines Getriebes (z. B. durch einen vom Antrieb angetriebenen und verschiebbar mit dem Zwischenelement gekoppelten Nocken) angetrieben werden, wobei die Zykloidenbewegung über eine Kupplung so gekoppelt werden kann, dass der Abtrieb des Getriebes angetrieben wird. Das Zwischenelement (z. B. das zweite Element 420 der Kupplung 400 oder das zweite Element 520 der Kupplung 500) kann über eine Vielzahl von Mitteln mit dem Gehäuse des Getriebes gekoppelt werden, damit das Zwischenelement eine Zykloidenbewegung ausführt, wenn der Antrieb des Getriebes gedreht wird.
In manchen Ausführungsformen könnte das Zwischenelement eine so geformte Lagerfläche aufweisen oder auf andere Weise dafür ausgelegt sein, mit einem Zahnkranz oder anderen Elementen zusammenwirken, damit eine Zykloidenbewegung hervorgerufen wird. Die relevanten Aspekte eines solchen Getriebes sind in 6 beispielhaft dargestellt, in der eine Schnittdarstellung eines Getriebes 600 gezeigt wird. Das Getriebe 600 umfasst ein Zwischenelement mit einer Kurvenscheibe 620, ein Abtriebsglied 610 und ein Antriebsglied mit einem Nocken 650. Das Antriebsglied und das Abtriebsglied drehen sich um eine (durch „+“ gekennzeichnete) erste Rotationsachse und das Zwischenelement dreht sich um eine (durch „x“ gekennzeichnete) zweite Rotationsachse. Die Kurvenscheibe 620 umfasst eine Kontaktfläche 629, über welche die Kurvenscheibe mit einem Getriebe-600-Gehäuse gekoppelt ist. Insbesondere ist die Kontaktfläche 629 so geformt, dass sie in die Zähne 665 eines Zahnkranzes eingreift, der wiederum einen Teil des Gehäuses bildet. Die Zähne 665 können als Wälzlager ausgelegt sein (beispielsweise um die Gleitreibung zu reduzieren, wenn die Zykloidenplatte 620 eine Zykloidenbewegung ausführt, während die Zähne 665 mit dem Zahnkranz in Eingriff stehen).
Der rotatorische Antrieb des Getriebes 600 bewirkt eine Rotation des Nockens 650. Die Kurvenscheibe 620 ist (z. B. über ein Wälzlager) mit dem Nocken 650 so verschiebbar gekoppelt, dass eine Rotation des Nockens 650 bewirkt, dass die zweite Rotationsachse um die erste Rotationsachse kreist. Diese Rotation führt durch das über die Kontaktfläche 629 erfolgende Zusammenspiel von Kurvenscheibe 620 und Zahnkranz 665 dazu, dass die Kurvenscheibe 620 im Verhältnis zum Gehäuse 660 eine Zykloidenbewegung ausführt. Somit rotiert die Kurvenscheibe 620 um die zweite Rotationsachse, während die zweite Rotationsachse um die erste Rotationsachse kreist.
Das Getriebe 600 enthält eine Kupplung, um diese Zykloidenbewegung an die Rotation des Abtriebsglieds 610 zu koppeln. Diese Kupplung umfasst eine (durch Stift 640 beispielhaft dargestellte) Vielzahl von Stiften, eine (durch ein erstes Loch 625a beispielhaft dargestellte und) in der Kurvenscheibe 620 ausgebildete erste Vielzahl von Löchern, eine (durch ein zweites Loch 615 beispielhaft dargestellte und) in der ersten Platte (oder einem anderen Teil) des ersten Elements 6 ausgebildete zweite Vielzahl von Löchern und eine dritte (nicht gezeigte) Vielzahl von Löchern, die in einer zusätzlichen Platte oder einem anderen Teil des ersten Elements 610 ausgebildet ist und gegenüber der Kurvenscheibe 620 gegenüber der zweiten Vielzahl von Löchern angeordnet ist. Jedes Loch in der Kurvenscheibe 620 ist zwischen dem entsprechenden Loch der ersten Vielzahl von Löchern und dem entsprechenden Loch der zweiten Vielzahl von Löchern angeordnet. Jeder Stift der Kupplung ist im jeweiligen Loch der ersten, der zweiten und der dritten Vielzahl von Löchern angeordnet. Jeder Stift liegt an der Kontaktfläche der entsprechenden Löcher so an, dass der Stift ein Drehmoment zwischen der Kurvenscheibe 620 und dem Abtriebsglied 610 übertragen kann. In der Kurvenscheibe 620 sind zusätzliche Löcher (z. B. 627) ausgebildet, damit Stützelemente (z. B. 617) durch die Kurvenscheibe 620 hindurchgeführt werden und gegenüberliegende Teile des Abtriebsglieds 610 starr miteinander koppeln können.
Das in 6 gezeigte Getriebe 600 verwendet statische Wälzlager 665 als Zahnkranzzähne in einem Kurvenscheibenantrieb. Ein Getriebe könnte jedoch so ausgelegt sein, dass darin enthaltene bewegliche Lager an einer ersten Lagerfläche auf dem Zwischenelement (z. B. 620) und auf einer zweiten im Getriebegehäuse ausgebildeten Lagerfläche anliegen. Die Lagerform und die Form der ersten und zweiten Lagerfläche könnte so spezifiziert werden, dass die Lager bei einer Zykloidenbewegung des Zwischenelements (i) Kräfte zwischen dem Zwischenelement und dem Gehäuse übertragen, (ii) rotieren und selbst eine Zykloidenbewegung ausführen und (iii) im Verhältnis zur ersten und zweiten Lagerfläche eine praktisch reine Rollbewegung ausführen. Eine Ausführungsform für ein solches Getriebe wird in der Internationalen Anmeldung Nr. WO 2017/044171A2 offenbart, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Ein Kurvenscheibenantrieb, bei dem Kräfte mittels einem praktisch reine Rollbewegungen ausführenden Lager zwischen einer Zykloidenplatte und einem Gehäuse übertragen werden, könnte im Vergleich zu anderen Getriebekonfigurationen einen höheren Wirkungsgrad und eine höhere Tragfähigkeit aufweisen und (beispielsweise durch eine im Vergleich zu herkömmlichen Kurvenscheibenantrieben geringere Anzahl von Lagern) günstiger sein sowie andere Vorteile haben.
In manchen Ausführungsformen könnte das Zwischenelement eine in eine andere Riemenscheibe ineinandergeschachtelte und mit einem Getriebegehäuse gekoppelte Riemenscheibe enthalten (die beispielsweise eine gerillte oder anderweitig geformte Oberfläche aufweist und dafür ausgelegt ist, an einem Riemen oder einem anderen flexiblen Element anzuliegen). Damit gibt es zwischen den Riemenscheiben eine gewisse Überlappung. Kräfte könnten über einen Riemen zwischen dem Zwischenelement und dem Gehäuse übertragen werden, der die Riemenscheibe des Zwischenelements mit der Riemenscheibe des Gehäuses koppelt. Das Zwischenelement könnte somit eine Zykloidenbewegung ausführen, wenn ein rotatorischer Antrieb auf das Getriebe einwirkt. In manchen Ausführungsformen könnte es sich bei den Riemenscheiben um geteilte Riemenscheiben handeln, damit es beispielsweise einfacher wird, das Übersetzungsverhältnis eines Getriebes einzustellen, indem man bei den geteilten Riemenscheiben den axialen Abstand zwischen den Riemenscheibenhälften regelt.
Die relevanten Aspekte eines solchen Getriebes sind in 7 beispielhaft dargestellt, in der eine perspektivische Schnittdarstellung eines Wechselgetriebes 700 gezeigt wird. Das Wechselgetriebe 700 umfasst eine erste geteilte Riemenscheibe aus ersten 760a und zweiten 760b Riemenscheibenhälften, die mit einem (nicht gezeigten) Getriebegehäuse gekoppelt sind. Das Getriebe 700 umfasst ein zusätzliches Zwischenelement, das eine zweite geteilte Riemenscheibe aus dritten 720a und vierten 720b Riemenscheibenhälften umfasst. Die erste und die zweite geteilte Riemenscheibe sind über einen Riemen 770 gekoppelt. Die zweite geteilte Riemenscheibe ist in der ersten geteilten Riemenscheibe verschachtelt. Dies schließt die Rotationsachse der zweiten geteilten Riemenscheibe ein, die sich innerhalb des äußeren Umfangs der ersten geteilten Riemenscheibe befindet. Das Antriebsglied 750 ist über einen Nocken und ein Nockenlager mit der zweiten geteilten Riemenscheibe verbunden. Das Antriebsglied 750 und die zweite geteilte Riemenscheibe haben jeweils unterschiedlich versetzte Rotationsachsen. Die Rotation des Antriebsglieds 750 führt dazu, dass die Rotationsachse der zweiten geteilten Riemenscheibe um die Rotationsachse des Antriebsglieds 750 kreist, dass sich die geteilten Riemenscheiben 720a, 720b drehen und das Drehmoment von der ersten geteilten Riemenscheibe über einen Riemen 770 auf die zweite geteilte Riemenscheibe übertragen wird. Somit kann die Rotation des Antriebsglieds 750 zu einer Zykloidenbewegung eines bestimmten Teils der zweiten geteilten Riemenscheibe führen. [0065] Das Getriebe 700 enthält darüber hinaus ein Abtriebsglied 710 mit ersten 710a und zweiten 710b Teilen. Das Abtriebsglied 710 dreht sich mit dem Antriebsglied 750 um eine gemeinsame Achse. Das Getriebe 700 kann dafür ausgelegt werden, eine Rotation und/oder ein Drehmoment gemäß einem regelbaren Übersetzungsverhältnis von einem Antriebsglied 750 auf ein Abtriebsglied 710 zu übertragen, indem man die Riemenscheibenhälften der ersten geteilten Riemenscheibe 760a, 760b mechanisch erdet und so verhindert, dass sie sich drehen und indem man das Abtriebsglied 710 an mindestens eine Riemenscheibenhälfte der zweiten geteilten Riemenscheibe 720 so koppelt, dass eine Rotation der zweiten geteilten Riemenscheibe eine Rotation des Abtriebsglieds 710 auslöst. Dies könnte auch bedeuten, dass man ein Abtriebsglied 710 mit der zweiten geteilten Riemenscheibe 720 über eine hier beschriebene Kupplung koppelt.
Es wird darauf hingewiesen, dass bei den hier beschriebenen Getrieben die Kraft von einem Antrieb auf einen Abtrieb übertragen wird, obwohl diese Getriebe zusätzlich oder alternativ dazu auch so konfiguriert werden können, dass sie in die entgegengesetzte Richtung wirken und eine Kraft in beide Richtungen und/oder von einem oder mehreren Abtrieben auf einen oder mehrere Antriebe übertragen werden kann. Mit den hier beschriebenen Getrieben könnte man beispielsweise eine Kraft zur Erhöhung der Gesamteffizienz des Roboters zwischen den Robotergelenken hin und her übertragen, indem man die aus einem (aktuell Energie beziehendes) Gelenk gewonnene Energie auf ein anderes (aktuell eine Kraft ausübendes oder eine Nutzlast tragendes) Gelenk überträgt - oder dieses Prinzip im umgekehrten Sinne anwendet. Darüber hinaus könnte eine solche Konfiguration ermöglichen, dass mehrere Freiheitsgrade (z. B. eines oder mehrerer Robotergelenke) von einem einzelnen Motor (z. B. über entsprechende Wechselgetriebe mit ineinander geschachtelten Riemenscheiben) angetrieben werden.
Ein Getriebe der hier beschriebenen Art oder dessen Elemente (z. B. eine Kupplung, ein Schaltmechanismus zum Einstellen des axialen Abstands zwischen den Hälften einer geteilten Riemenscheibe) kann zum Erleichtern einer gewissen Anwendung zusätzliche oder alternative Elemente enthalten. Beispielsweise kann ein Getriebe ein zusätzliches Zahnradgetriebe enthalten, um beispielsweise eine andere Achse zu rotieren, um eine Untersetzung oder einen anderen mechanischen Effekt zu ermöglichen. Mit diesen Modifikationen kann beispielsweise die Beziehung zwischen einem Eingangsdrehmoment und einem Ausgangsdrehmoment geregelt, eine Rotationsbewegung in eine lineare Bewegung umgewandelt oder im Sinne einer Anwendung ein anderer Vorteil erzielt werden. Obwohl bestimmte Getriebeelemente des hier beschriebenen Getriebes als „Eingang“, „Antrieb“, „Ausgang“, „Abtrieb“ oder als „mechanisch geerdet“ (d. h. ein Element ist mit einer mechanischen Masse starr verbunden, um die Übertragung einer Rotation und/oder eines Drehmoments durch ein Getriebe zu erleichtern) bezeichnet und/oder beschrieben werden, sind diese Charakterisierungen nicht als Einschränkung zu verstehen. Elemente, die als „Eingang“, „Antrieb“, „Ausgang“, „Abtrieb“ oder als „mechanisch geerdet“ beschrieben werden, können neu konfiguriert werden und/oder eine neue Funktion bekommen. Beispielsweise könnte das in 7 dargestellte „Antriebsglied“ 750 des Getriebes 700 mechanisch geerdet sein, wodurch das „Abtriebsglied“ 710 als Abtriebsglied oder als Antriebsglied des Getriebes 700 betrieben werden könnte, wenn die mechanische Erdung der ersten geteilten Riemenscheibe 760a, 760b derart aufgehoben wird, dass die erste geteilte Riemenscheibe 760a, 760b als Abtrieb oder als Antrieb des Getriebes 700 betrieben werden kann.
Schlussfolgerung
Die in den Figuren gezeigten besonderen Anordnungen dürfen nicht als Einschränkungen verstanden werden. Es versteht sich von selbst, dass andere Ausführungsformen mehr oder weniger der in einer bestimmten Figur gezeigten Element enthalten können. Ferner können einige der dargestellten Elemente miteinander kombiniert oder weggelassen werden. Ferner kann ein Ausführungsbeispiel Elemente enthalten, die in den Figuren nicht dargestellt sind.
Während hier verschiedene Aspekte und Ausführungsformen offenbart wurden, sind für fachkundige Personen auch andere Aspekte und Ausführungsformen offensichtlich. Die verschiedenen hier offenbarten Aspekte und Ausführungsformen dienen der Veranschaulichung und dürfen nicht als Einschränkungen verstanden werden, wobei der tatsächliche Schutzbereich und die tatsächliche Absicht durch die folgenden Ansprüche bezeichnet wird. Andere Ausführungsformen können verwendet und sonstige Änderungen können vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich und die beabsichtigte Verwendung des hier vorgestellten Erfindungsgegenstandes zu verlassen. Es versteht sich von selbst, dass alle in Betracht gezogenen und hier im Allgemeinen beschriebenen und in den Figuren dargestellten Aspekte der vorliegenden Offenbarung in vielen unterschiedlichen Konfigurationen angeordnet, ausgetauscht, kombiniert, getrennt und/oder entworfen werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2017/044171 A2 [0052]

Claims

Kupplung, mit der ein Drehmoment mit hohem Wirkungsgrad und hoher Steifheit von einer ersten Rotationsachse auf eine zweite dazu versetzte Rotationsachse übertragen werden kann, wobei diese Kupplung umfasst: ein erstes Element, welches dafür ausgelegt ist, sich um die erste Rotationsachse zu drehen, wobei das erste Element eine erste Vielzahl von Löchern und eine zweite Vielzahl von Löchern aufweist; ein zweites Element, welches dafür ausgelegt ist, sich um eine zweite Rotationsachse zu drehen sowie eine dritte Vielzahl von Löchern aufweist, wobei das erste Element und das zweite Element so miteinander gekoppelt sind, dass (i) die erste Rotationsachse des ersten Elements und die zweite Rotationsachse des zweiten Elements parallel zueinander verlaufen und dauerhaft in einem bestimmten Abstand zueinander versetzt angeordnet sind und (ii) jedes Loch der dritten Vielzahl von Löchern zwischen einem entsprechenden Loch der ersten Vielzahl von Löchern und einem entsprechenden Loch der zweiten Vielzahl von Löchern angeordnet ist; und eine Vielzahl von Stiften, wobei jeder der vielen Stifte in einem entsprechenden Loch der ersten Vielzahl von Löchern, in einem entsprechenden Loch der zweiten Vielzahl von Löchern und in einem entsprechenden Loch der dritten Vielzahl von Löchern angeordnet ist, wobei die Vielzahl von Stiften Drehmomentkräfte zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element überträgt.
Kopplung gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Stiften mindestens drei Stifte umfasst.
Kopplung gemäß Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Stiften mindestens vier Stifte umfasst.
Kupplung gemäß Anspruch 1, wobei das erste Element eine erste Platte und eine starr mit dieser gekoppelte zweite Platte umfasst, wobei die erste Platte die erste Vielzahl von Löchern aufweist und die zweite Platte die zweite Vielzahl von Löchern aufweist und wobei das zweite Element umfasst eine Platte umfasst, welche die dritte Vielzahl von Löchern aufweist.
Kupplung gemäß Anspruch 4, wobei die Platte des zweiten Elements mehrere zusätzliche Löcher aufweist, wobei das erste Element weiterhin mehrere Stützelemente umfasst, wobei die erste Platte des ersten Elements und die zweite Platte des ersten Elements über die Vielzahl von Stützelementen starr miteinander gekoppelt sind und wobei sich jedes der vielen Stützelemente durch ein bestimmtes zusätzliches Loch unter den vielen zusätzlichen Löchern in der Platte des zweiten Elements erstreckt.
Kupplung gemäß Anspruch 4, wobei die erste Platte des ersten Elements über eine die Platte des zweiten Elements teilweise umschließende Struktur starr mit der zweiten Platte des ersten Elements gekoppelt ist.
Kupplung gemäß Anspruch 1, wobei das erste Element weiterhin eine erste Vielzahl von sich vom ersten Element parallel zur ersten Achse erstreckenden Stangen und eine zweite Vielzahl von sich vom ersten Element parallel zur ersten Achse erstreckenden Stangen aufweist; wobei das zweite Element eine dritte Vielzahl von sich vom zweiten Element parallel zur zweiten Achse erstreckenden Stangen und eine vierte Vielzahl von sich vom zweiten Element parallel zur zweiten Achse erstreckenden Stangen aufweist und wobei die Kupplung weiterhin umfasst: eine erste Vielzahl von Rollen, wobei jede Rolle der ersten Vielzahl von Rollen an der jeweiligen Stange der ersten Vielzahl von Stangen und der entsprechenden Stange der dritten Vielzahl von Stangen anliegt, wobei die erste Vielzahl von Rollen Drehmomentkräfte zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element übertragen; und eine zweite Vielzahl von Rollen, wobei jede Rolle der zweiten Vielzahl von Rollen an der jeweiligen Stange der zweiten Vielzahl von Stangen und der entsprechenden Stange der vierten Vielzahl von Stangen anliegt, wobei die zweite Vielzahl von Rollen Drehmomentkräfte zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element übertragen.
Kupplung gemäß Anspruch 7, weiterhin umfassend: eine Vielzahl von Gehäusen, wobei jedes Gehäuse der Vielzahl von Gehäusen an der jeweiligen Stange der ersten Vielzahl von Stangen und der entsprechenden Stange der dritten Vielzahl von Stangen anliegt.
Kupplung gemäß Anspruch 8, wobei mindestens ein Gehäuse der Vielzahl von Gehäusen ein Material aufweist, bei dem es sich um Messing, Polyoxymethylen und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol handelt.
Kupplung gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein Gehäuse; und ein drittes Element, wobei das dritte Element eine mit einem Nocken gekoppelte Antriebswelle umfasst, wobei der Nocken mit dem ersten Element derart verschiebbar gekoppelt ist, dass eine Rotation der Antriebswelle bewirkt, (i) dass die erste Rotationsachse um die zweite Rotationsachse kreist und (ii) das erste Element im Verhältnis zum Gehäuse eine Zykloidenbewegung ausführt.
Kupplung gemäß Anspruch 10, wobei das Gehäuse einen Zahnkranz umfasst und wobei das erste Element über den Zahnkranz am Gehäuse anliegt.
Kupplung gemäß Anspruch 10, wobei das erste Element eine erste Lagerfläche umfasst, wobei das Gehäuse eine zweite Lagerfläche umfasst und wobei die Kupplung weiterhin umfasst: eine Vielzahl von Lagern, wobei jedes der vielen Lager an der ersten Lauffläche und der zweiten Lagerfläche anliegt und wobei die Form der ersten Lauffläche, die Form der zweiten Lauffläche und die Form jedes der vielen Lager so gestaltet ist, dass eine Zykloidenbewegung des ersten Elements im Verhältnis zum Gehäuse bewirkt, dass sich jedes der vielen Lager dreht und eine Zykloidenbewegung ausführt.
Kupplung gemäß Anspruch 10, wobei das erste Element eine erste Riemenscheibe umfasst, wobei das Gehäuse eine zweite Riemenscheibe umfasst und wobei die Kupplung weiterhin umfasst: einen Riemen, der die erste Riemenscheibe mit der zweiten Riemenscheibe koppelt.
Kupplung gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein Gehäuse; und ein drittes Element, wobei das dritte Element eine mit einem Nocken gekoppelte Antriebswelle umfasst, wobei der Nocken mit dem zweiten Element derart verschiebbar gekoppelt ist, dass eine Rotation der Antriebswelle bewirkt, (i) dass die zweite Rotationsachse um die erste Rotationsachse kreist und (ii) das zweite Element im Verhältnis zum Gehäuse eine Zykloidenbewegung ausführt.
Kupplung gemäß Anspruch 14, wobei das Gehäuse einen Zahnkranz umfasst und wobei das zweite Element über den Zahnkranz am Gehäuse anliegt.
Kupplung gemäß Anspruch 14, wobei das zweite Element eine erste Lagerfläche umfasst, wobei das Gehäuse eine zweite Lagerfläche umfasst und wobei die Kupplung weiterhin umfasst: eine Vielzahl von Lagern, wobei jedes der vielen Lager an der ersten Lauffläche und der zweiten Lagerfläche anliegt und wobei die Form der ersten Lauffläche, die Form der zweiten Lauffläche und die Form jedes der vielen Lager so gestaltet ist, dass eine Zykloidenbewegung des zweiten Elements im Verhältnis zum Gehäuse bewirkt, dass sich jedes der vielen Lager dreht und eine Zykloidenbewegung ausführt.
Kupplung gemäß Anspruch 14, wobei das zweite Element eine erste Riemenscheibe umfasst, wobei das Gehäuse eine zweite Riemenscheibe umfasst und wobei die Kupplung weiterhin umfasst: einen Riemen, der die erste Riemenscheibe mit der zweiten Riemenscheibe koppelt.
Kupplung, mit der ein Drehmoment mit hohem Wirkungsgrad und hoher Steifheit von einer ersten Rotationsachse auf eine zweite dazu versetzte Rotationsachse übertragen werden kann, wobei diese Kupplung umfasst: ein erstes Element, welches dafür ausgelegt ist, sich um die erste Rotationsachse zu drehen, wobei das erste Element eine erste Vielzahl von sich vom ersten Element parallel zur ersten Achse erstreckenden Stangen und eine zweite Vielzahl von sich vom ersten Element parallel zur ersten Achse erstreckenden Stangen umfasst; ein zweites Element, welches dafür ausgelegt ist, sich um die zweite Rotationsachse zu drehen, wobei das erste Element und das zweite Element so miteinander gekoppelt sind, dass die erste Rotationsachse des ersten Elements und die zweite Rotationsachse des zweiten Elements parallel zueinander verlaufen und dauerhaft in einem bestimmten Abstand zueinander versetzt angeordnet sind, wobei das zweite Element eine dritte Vielzahl von Stangen umfasst, die sich vom zweiten Element parallel zur zweiten Rotationsachse erstrecken und eine vierte Vielzahl von Stangen, die sich vom zweiten Element parallel zur zweiten Rotationsachse erstrecken; eine erste Vielzahl von Rollen, wobei jede Rolle der ersten Vielzahl von Rollen an der jeweiligen Stange der ersten Vielzahl von Stangen und der entsprechenden Stange der dritten Vielzahl von Stangen anliegt, wobei die erste Vielzahl von Rollen ein Drehmoment vom ersten Element auf das zweite Element überträgt; und eine zweite Vielzahl von Rollen, wobei jede Rolle der zweiten Vielzahl von Rollen an der jeweiligen Stange der zweiten Vielzahl von Stangen und der entsprechenden Stange der vierten Vielzahl von Stangen anliegt, wobei die zweite Vielzahl von Rollen ein Drehmoment vom ersten Element auf das zweite Element überträgt.
Kupplung gemäß Anspruch 8, weiterhin umfassend: ein Gehäuse; und ein drittes Element, wobei das dritte Element eine mit einem Nocken gekoppelte Antriebswelle umfasst, wobei der Nocken mit dem ersten Element derart verschiebbar gekoppelt ist, dass eine Rotation der Antriebswelle (i) eine Rotation der ersten Rotationsachse um die zweite Rotationsachse bewirkt und (ii) das erste Element im Verhältnis zum Gehäuse eine Zykloidenbewegung ausführt.
Kopplung gemäß Anspruch 18, weiterhin umfassend: ein Gehäuse; und ein drittes Element, wobei das dritte Element eine mit einem Nocken gekoppelte Antriebswelle umfasst, wobei der Nocken mit dem zweiten Element derart verschiebbar gekoppelt ist, dass eine Rotation der Antriebswelle (i) eine Rotation der zweiten Rotationsachse um die erste Rotationsachse bewirkt und (ii) das zweite Element im Verhältnis zum Gehäuse eine Zykloidenbewegung ausführt.