DE1203082B

DE1203082B - Voltage wave gear for small transmission ratios

Info

Publication number: DE1203082B
Application number: DEU9699A
Authority: DE
Inventors: C Walton Musser
Original assignee: United Shoe Machinery Corp
Current assignee: United Shoe Machinery Corp
Priority date: 1962-04-11
Filing date: 1963-04-03
Publication date: 1965-10-14

Description

Spannungswellengetriebe für kleine übersetzungsverhältnisse Die Erfindung bezieht sich auf Spannungswellengetriebe für kleine Übersetzungsverhältnisse zwischen zwei sich drehenden Wellen mit einem verformbaren glockenförmigen Zahnträger und einem mit Gewinderillen versehenen Gehäuse von gegenüber dem Zahnträger unterschiedlichem Durchmesser.Tension wave transmission for small gear ratios The invention refers to tension wave gearboxes for small gear ratios between two rotating shafts with a deformable bell-shaped tooth carrier and a housing provided with thread grooves, which differs from the tooth carrier Diameter.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine Vorrichtung zur Übertragung von Drehbewegungen auszubilden, die jeden unnötigen Kraftbedarf vermeidet und gegenüber Schneckengetrieben einen höheren Wirkungsgrad aufweist. Die bekannten Schneckengetriebe werden üblicherweise verwendet, um Drehbewegungen eines Eingangselements von hoher Drehzahl auf ein Ausgangselement mit niedriger Drehzahl zu übertragen, wenn ein geringes Übersetzungsverhältnis gewünscht wird und der besonders niedrige Wirkungsgrad von Schneckengetrieben zulässig erscheint. Wenn man jedoch auf eine Geschwindigkeitsuntersetzung von höheren Übersetzungsverhältnissen abstellen will, die beispielsweise 50: 1 betragen, dann werden vorteilhaft Spannungswellengetriebe verwendet, wie sie im einzelnen in der deutschen Patentschrift 1135 259 beschrieben sind. Derartige Spannungswellengetriebe sind für Übersetzungsverhältnisse besonders geeignet, die größer sind als 50: 1, erfordern jedoch für niedrige Übersetzungsverhältnisse besonders hohe Kräfte, wenn ein aus Metall bestehender Wellenträger zur Anwendung kommen soll.The invention has set itself the goal of developing a device for the transmission of rotary movements which avoids any unnecessary power requirement and is more efficient than worm gears. The known worm gears are usually used to transmit rotary movements of an input element from high speed to an output element at low speed when a low transmission ratio is desired and the particularly low efficiency of worm gears appears permissible. However, if one wants to park to a speed reduction ratio of the higher gear ratios such as 50: 1, then the voltage wave transmission advantageously be used, as described in detail in the German patent 1,135,259. Such stress wave transmissions are particularly suitable for transmission ratios that are greater than 50: 1, but require particularly high forces for low transmission ratios if a shaft carrier made of metal is to be used.

Die Erfindung sieht demgegenüber eine Vorrichtung für die Übertragung von Drehbewegungen vor, welche in der Lage ist, bei Übersetzungsverhältnissen zu arbeiten, die wesentlich niedriger sind als 50: 1, wobei die Übertragung der Drehbewegungen ohne hohen Kraftbedarf erfolgt und trotzdem ein Wirkungsgrad vorliegt, der genügend groß ist, so daß diese Getriebevorrichtung entweder zur Übersetzung oder zur Untersetzung von Drehzahlen Verwendung finden kann. Allgemein gesagt soll die Erfindung eine Vorrichtung der vorliegenden Art schaffen, welche bei einfachem Aufbau die Vorteile von Schneckengetrieben aufweist, ohne die Nachteile derartiger Getriebe in Kauf nehmen zu müssen. In dieser Beziehung soll erreicht werden, daß die Kraftentnahme im wesentlichen der Kraftzufuhr entspricht, so daß das Getriebe schwingungsfrei arbeiten kann. Das Getriebe soll weiterhin auch die bei Schneckengetrieben auftretende Gleitwirkung aufweisen, gleichzeitig jedoch eine große Abrollkomponente besitzen, welche die Leistungsfähigkeit gegenüber Schneckengetrieben wesentlich erhöht. Schließlich soll das erfindungsgemäße Getriebe niedrige oder mittlere Übersetzungsverhältnisse erreichen lassen, ohne hohen Biegebeanspruchungen unterworfen zu sein, wobei die Zähne der Getriebeelemente verhältnismäßig ruhig zusammenarbeiten.In contrast, the invention provides a device for the transmission of rotary movements which is able to work at transmission ratios which are significantly lower than 50: 1, the rotary movements being transmitted without a high power requirement and yet with sufficient efficiency is large, so that this gear device can be used either for translation or for reducing speeds. Generally speaking, the invention is intended to create a device of the present type which, while having a simple structure, has the advantages of worm gears without having to accept the disadvantages of such gears. In this regard, the aim is to ensure that the power take-off corresponds essentially to the power supply, so that the transmission can work vibration-free. The gearbox should also have the sliding effect that occurs with worm gears, but at the same time have a large rolling component, which significantly increases the performance compared to worm gears. Finally, the transmission according to the invention should allow low or medium transmission ratios to be achieved without being subjected to high bending loads, the teeth of the transmission elements working together relatively smoothly.

Um diese Bedingungen zu erreichen, geht die Erfindung aus von einem Spannungswellengetriebe für kleine Übersetzungsverhältnisse zwischen zwei sich drehenden Wellen mit einem verformbaren zylinderförmigen Zahnträger, einem mit Gewinderillen versehenen Gehäuse von gegenüber dem Zahnträger unterschiedlichem Durchmesser, wobei sowohl der Zahnträger als auch das Gehäuse gegen axiale Bewegung gehalten sind und entweder der Zahnträger ,oder das Gehäuse drehfest angeordnet ist, und einem Spannungswellenerzeuger für die radiale Ausdehnung des Zahnträgers zwecks Eingriffs desselben mit dem Gehäuse und kennzeichnet sich im wesentlichen dadurch, daß die Zähne des Zahnträgers und die Gewinderillen des Gehäuses einen Steigungswinkel von mehr als 10' besitzen und daß die Zähne und die Rillen unterschiedliche Gewindesteigungen aufweisen.In order to achieve these conditions, the invention is based on a stress wave transmission for small gear ratios between two rotating shafts with a deformable cylindrical tooth carrier, a housing provided with thread grooves and a diameter that differs from the tooth carrier, with both the tooth carrier and the housing against axial movement are held and either the tooth carrier, or the housing is rotatably arranged, and a voltage wave generator for the radial expansion of the tooth carrier for the purpose of engagement of the same with the housing and is characterized essentially by the fact that the teeth of the tooth carrier and the thread grooves of the housing have a pitch angle of more than 10 ' and that the teeth and the grooves have different thread pitches.

Ein derartiges Getriebe weist nicht nur die vorgenannten Vorteile gegenüber Schneckengetrieben auf, sondern hat auch gegenüber den bekannten Spannungswellengetrieben den Vorteil, daß das Übersetzungsverhältnis durch Teilung des Durchmessers des Ausgangselements durch die Amplitude der Biegungswelle bestimmt werden kann, wobei dieses Übersetzungsverhältnis mit einer verhältnismäßig niedrigen Biegungsamplitude erreicht werden kann. Gemäß einem besonderen Merkmal weist der Zahnträger des erfindungsgemäßen Getriebes mit den Rillen zwei axial verschobene, verschiedengängige Anordnungen von Zähnen und Rillen auf, so daß sich die Kraftwirkungen in Axialrichtung der beiden Anordnungen gegenseitig aufheben.Such a transmission not only has the aforementioned advantages compared to worm gears, but also has compared to the known stress wave gears the advantage that the transmission ratio by dividing the diameter of the output element can be determined by the amplitude of the bending wave, this gear ratio can be achieved with a relatively low deflection amplitude. According to The tooth carrier of the transmission according to the invention has a special feature the grooves two axially displaced, different pitch arrangements of teeth and Grooves on, so that the force effects in the axial direction of the two arrangements cancel each other out.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen und schematischenZeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen ist F i g. 1 ein axialer Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel, F i g. 2 ein Schnitt nach der Linie II-II der F i g. 1, F i g. 3 eine schematische Darstellung der Zähne des Zahnträgers zum Veranschaulichen der Größe des verwendeten Steigungswinkels, F i g. 4 eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens des Steigungswinkels der Zähne an dem Zahnträger mit dem Steigungswinkel der Gewinderillen an dem Gehäuse, F i g. 5 ein Vektorendiagramm der in F i g. 4 auftretenden Bewegungen, F i g. 6 eine der F i g. 4 ähnliche Darstellung, F i g. 7 ein Vektorendiagramm der in F i g. 6 auftretenden Bewegungen, F i g. 8 eine Darstellung der Gewinderillen in drei verschiedenen Schnitten: 8a ein Schnitt in Achsialrichtung, 8b ein Schnitt senkrecht zu dem Steigungswinkel, 8 c ein Schnitt senkrecht zur Achse, F i g. 9 eine Darstellung der Zähne des Zahnträgers in drei verschiedenen Schnitten: 9a ein Schnitt in Axialrichtung, 9b ein Schnitt senkrecht zum Steigungswinkel, 9c ein Schnitt senkrecht zur Achse, F i g. 10 ein Vektorendiagramm der bei einem Beispiel auftretenden Bewegung, F i g. 11 ein Vektorendiagramm der in einem von F i g. 10 abweichenden Beispiel auftretenden Bewegungen, F i g. 12 ein Teil eines axialen Längssehnitts durch das Getriebe zur Erläuterung der Verwendung von Winkelzähnen und F i g. 13 eine schematische Darstellung der Anordnung der Winkelzähne in F i g. 12.The invention is explained in more detail below with the aid of exemplary embodiments and schematic drawings. In the drawings, F i g. 1 shows an axial longitudinal section through a first exemplary embodiment, FIG. 2 a section along the line II-II in FIG. 1, Fig. 3 shows a schematic representation of the teeth of the tooth carrier to illustrate the size of the helix angle used, FIG . 4 shows a schematic representation of the interaction of the pitch angle of the teeth on the tooth carrier with the pitch angle of the thread grooves on the housing, FIG . 5 is a vector diagram of the FIG. 4 occurring movements, F i g. 6 one of the F i g. 4 similar illustration, FIG. 7 is a vector diagram of the FIG. 6 occurring movements, F i g. 8 is a representation of the thread grooves in three different sections: a section 8a in the axial direction, 8b a section perpendicular to the pitch angle, 8 c a section perpendicular to the axis, F i g. 9 shows a representation of the teeth of the tooth carrier in three different sections: 9a a section in the axial direction, 9b a section perpendicular to the helix angle, 9c a section perpendicular to the axis, FIG. 10 is a vector diagram of motion occurring in one example, FIG. 11 is a vector diagram of the diagram shown in one of FIG. 10 different example occurring movements, F i g. 12 a part of an axial longitudinal section through the transmission to explain the use of angular teeth and FIG . 13 is a schematic representation of the arrangement of the angle teeth in FIG . 12th

F i g. 1 zeigt eine Antriebswelle 20, die mit einem Spannungwellenerzeuger 21 aus einem Stück besteht. Das Ausführungsbeispiel zeigt einen Spannungswellenerzeuger mit einer elliptischen Laufbahn, die bei kontinuierlicher Drehung eine fortschreitende Sinuswelle erzeugt. Der Spannungswellenerzeuger könnte auch mehr als zwei Erhebungen, beispielsweise drei Erhebungen, aufweisen.F i g. 1 shows a drive shaft 20 which is made in one piece with a tension wave generator 21. The exemplary embodiment shows a voltage wave generator with an elliptical track which, with continuous rotation, generates a progressive sine wave. The voltage wave generator could also have more than two elevations, for example three elevations.

Die Antriebswelle 20 und der Spannungswellenerzeuger 21 ruhen in Lagern 22 und 23. Das Lager 22 ist in der Deckplatte 24 des Gehäuses 25 angebracht, und das Lager 23 wirkt als ein Drucklager am Ende der flüchtenden Abtriebswelle 26. The drive shaft 20 and the stress wave generator 21 rest in bearings 22 and 23. The bearing 22 is mounted in the cover plate 24 of the housing 25 , and the bearing 23 acts as a thrust bearing at the end of the fleeing output shaft 26.

Der Spannungswellenerzeuger 21 hat eine innere Laufbahn 27, die von elliptischer Form ist, wie F i g. 2 zeigt. In dieser Laufbahn 27 rollen Kugeln 28 von gleicher Größe ab. Die Kugeln 28 sind von einer äußeren elliptischen Laufbahn 30 umgeben. Die äußere Laufbahn 30 paßt sich eng dein Kugelumfang an, so daß ihr die elliptische Form der inneren Laufbahn 27 durch die Kugeln 28, aufgezwungen wird. Die äußere Laufbahn 30 paßt genau in einen verform-baren Zahnträger 31. The stress wave generator 21 has an inner raceway 27 which is elliptical in shape, as shown in FIG. 2 shows. Balls 28 of the same size roll in this raceway 27. The balls 28 are surrounded by an outer elliptical raceway 30 . The outer raceway 30 adapts itself closely to the circumference of the ball, so that the elliptical shape of the inner raceway 27 is forced upon it by the balls 28. The outer race 30 fits exactly into a cash deformable tooth-carrier 31st

Der ausdehnbare glockenförmige Zahnträger 31 ist mit der Abtriebswelle aus einem Stück hergestellt. Die Ausbildung des Zahnträgers 31 ist nicht nur auf die Glockenform beschränkt.The expandable, bell-shaped tooth carrier 31 is made in one piece with the output shaft. The design of the tooth carrier 31 is not limited to the bell shape.

Der Zahnträger 31 trägt gewindeförmige Zähne 32, die am Rand der Glocke vorgesehen sind. Diese Zähne stehen an den Endpunkten der großen Hauptachse der Ellipse (gemäß F i g. 2) mit den Rillen 33 im Eingriff, die an der Innenseite des Gehäuses 25 angebracht sind. Es wird zwar eine starre Anordnung an Rillen 33 am Gehäuse und eine verformbare Anordnung von Zähnen 32 am Zahnträger behandelt, jedoch kann die starre Anordnung an der Innenseite und die verformbare Anordnung an der Außenseite vorgesehen sein. Die Zähne 32 und die Rillen 33 stehen miteinander an der Hauptachse in größtmöglichem radialem Eingriff, berühren sich aber seitlich nicht. In der dargestellten Getriebeanordnung findet der tatsächliche Eingriff in einem Punkt 220 vor oder nach der Ellipsenhauptachse statt; er hängt von der Gewindesteigung in bezug auf die Höhe der Spannungswelle ab.The tooth carrier 31 carries thread-shaped teeth 32 which are provided on the edge of the bell. These teeth are in engagement at the end points of the major major axis of the ellipse (according to FIG. 2) with the grooves 33 which are provided on the inside of the housing 25 . Although a rigid arrangement of grooves 33 on the housing and a deformable arrangement of teeth 32 on the tooth carrier are discussed, the rigid arrangement can be provided on the inside and the deformable arrangement on the outside. The teeth 32 and the grooves 33 are in the greatest possible radial engagement with one another on the main axis, but do not touch laterally. In the illustrated gear arrangement, the actual engagement takes place at a point 220 before or after the main axis of the ellipse; it depends on the thread pitch in relation to the height of the stress wave.

Die Druckplatte 24 wird durch eine Reihe von Überwurfmuttern 34 befestigt.The pressure plate 24 is fastened by a series of union nuts 34.

Die Abtriebswelle dreht sich in zwei Lagern 35 und36. Diese Lager 35 und 36 sind in dem Gehäuse durch Sprengringe 37 und 38 axial gehalten, und die Abtriebswelle 26 ist auf diesen Lagern zwischen einer Schulter 40 und einem Sprengring 41 in Achsrichtung festgehalten. Am Ende des Gehäuses befindet sich eine Abdichtung 42. Das Lager 22 ist ebenfalls mit einer entsprechenden Abdichtung ausgestattet.The output shaft rotates in two bearings 35 and 36. These bearings 35 and 36 are held axially in the housing by snap rings 37 and 38 , and the output shaft 26 is held on these bearings between a shoulder 40 and a snap ring 41 in the axial direction. At the end of the housing there is a seal 42. The bearing 22 is also equipped with a corresponding seal.

Die Zähne 32 auf dem Zahnträger 31 und die Rillen 33 haben unterschiedliche Steigungswinkel, je- doch besteht sowohl ein Unterschied zwischen dem Steigungswinkel der Zähne und dem Steigungswinkel der Rillen, der durch den Unterschied in der Zahl der Gewindesteigungen pro 360' bestimmt wird, als auch ein Unterschied im Steigungsdurchmesser. Gewöhnlich sind beide Windungen gleichgängig und haben einen Winkel von ungefähr derselben Größenordnung. In besonderen Fällen ist es jedoch erwünscht, verschiedengängige Windungen für ein äußerst geringes Übersetzungsverhältnis zu benutzen. Der Unterschied in der Zahl der Gewindesteigungen pro 360' zwischen den Zähnen 32 und den Rillen 33 ist gleich der Zahl der Erhebungen des Spannungswellenerzeugers oder eines Vielfachen davon. Wenn also die Zahl der Erhebungen des Spannungswellenerzeugers zwei ist, beträgt der Unterschied der Anzahl der Gewindesteigungen pro 360' zwei, vier usw.The teeth 32 on the tooth carrier 31 and the grooves 33 have different helix angles, but there is also a difference between the helix angle of the teeth and the helix angle of the grooves, which is determined by the difference in the number of thread pitches per 360 ' a difference in pitch diameter. Usually both turns are coextensive and have an angle of approximately the same order of magnitude. In special cases, however, it is desirable to use different turns for an extremely low transmission ratio. The difference in the number of thread pitches per 360 ' between the teeth 32 and the grooves 33 is equal to the number of elevations of the stress wave generator or a multiple thereof. So if the number of bumps of the stress wave generator is two, the difference in the number of thread pitches per 360 'is two, four, etc.

Aus F i g. 1 und 2 ist ersichtlich, daß die Rillen 33 ortsfest sind, während der Zahnträger 31 frei drehbar und gegen Linearbewegung gehalten wird.From Fig. 1 and 2 it can be seen that the grooves 33 are stationary, while the tooth carrier 31 is freely rotatable and held against linear movement.

Mit dieser Getriebeanordnung ist es möglich, eine Drehmomentübertragung zu erhalten, die entweder im selben oder in entgegengesetztem Drehsinne wie die Drehrichtung der Antriebswelle erfolgt, und zwar durch Verändern der Steigungswinkel. Die Reibungskomponente der Kraftaufnahme wird also entweder zu der Kraftabgabe addiert oder von dieser subtrahiert.With this gear arrangement it is possible to transmit torque to obtain, either in the same or in the opposite sense of rotation as the The direction of rotation of the drive shaft takes place by changing the pitch angle. The friction component of the force absorption is either added to the force output or subtracted from it.

Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß beim Drehen der Antriebswelle 20 eine Spannungswelle erzeugt wird, die auf den verformbaren Zahnträger 31 übermittelt wird und somit die Eingriffspunkte der beiden Eingriffselemente kreisförmig fortbewegt. Da der verformbare Zahnträger 31 sich nicht in Axialrichtung bewegen kann, führt er eine Drehbewegung aus. Dies bewirkt ein Drehen der getriebenen Welle26.From Fig. 1 it can be seen that when the drive shaft 20 rotates, a tension wave is generated which is transmitted to the deformable tooth carrier 31 and thus moves the points of engagement of the two engagement elements in a circular manner. Since the deformable tooth carrier 31 cannot move in the axial direction, it executes a rotary movement. This causes the driven shaft 26 to rotate.

Beträgt der Steigungswinkel an dem drehbaren Element - dem Zahnträger31 - mehr als 10', kann die Vorrichtung wirtschaftlich bei einem niedrigen Übersetzungsverhältnis und niedriger Biegungsbeanspruchung des Zahnträgers 31 betrieben werden.If the helix angle on the rotatable element - the tooth carrier 31 - is more than 10 ', the device can be operated economically with a low transmission ratio and low bending stress on the tooth carrier 31 .

F i g. 3 zeigt die Beziehung des Radius zum Steigungswinkel. Die Zähne werden durch die Bezugsziffer 32 dargestellt. Der Zahnring wurde dabei in der Grundebene abgewickelt und die Anzahl der Windungen Lp. pro 360' durch eine senkrecht zum Ringumfang verlaufende Gerade dargestellt. Eine axiale Verschiebung eines Zahnes um 360' ist also gleich der Zahl der Windungen pro 360 mal der Ganghöhe. Die axiale Strecke, die ein Zahn bei einer Umdrehung durchläuft ist also: Lp. geteilt durch Umfang einer Umdrehung = 2 jr.F i g. 3 shows the relationship of the radius to the helix angle. The teeth are represented by reference number 32 . The toothed ring was developed in the basic plane and the number of turns Lp. per 360 'represented by a straight line running perpendicular to the circumference of the ring. An axial displacement of a tooth by 360 ' is therefore equal to the number of turns per 360 times the pitch. The axial distance that a tooth traverses during one revolution is: Lp. divided by the circumference of one revolution = 2 jr.

Die im folgenden verwendeten Symbole sind: Df = Teilkreisdurchmesser der Gewindezähne 32, D, = Teilkreisdurchmesser der Rillen 33, d = Unterschied zwischen D, und Df, Lf die Anzahl der Gewindesteigung pro 360' der Zähne 32, L, = die Anzahl der Gewindesteigung pro 360' der Rillen 33, p. = die axiale Ganghöhe zwischen den Zähnen, pp = die Ganghöhe zwischen den Zähnen senkrecht zu dem Steigungswinkel, p, = die Steigungshöhe zwischen den Zähnen in Umfangsrichtung, Of = der Steigungswinkel der Zähne 32 und 0" = der Steigungswinkel der Rillen 33. F i g. 4 zeigt einen Schenkel 32 des Steigungswinkels des drehbaren Teiles und einen Schenkel 33 des Steigungswinkels des stillstehenden Teiles mit einem Schnittpunkt 43 bei 180'. Der Schenkel 32 stellt die Zähne 32 und der Schenkel 33 stellt die Rillen 33 dar. Der Schnittpunkt 43 liegt auf der Hauptachse des Spannungswellenerzeugers 21. Da der Unterschied in der Anzahl der Gewindesteigung pro 360' zwischen den Steigungswinkeln der Zähne 32 und der Rillen 33 gleich oder gleich einem Vielfachen der Zahl der Erhebungen des Spannungswellenerzeugers 21 ist, tntfernen sich beide Linien voneinander, und eine Strecke p. zwischen den Punkten der Linien 32 und 33, lie sich 180' von dem Schnittpunkt 43 befindet, wird -rhalten. Diese Streckep" ist gleich dem Unterschied Jer axialen Ganghöhe der Zähne 32 und Rillen 33. Die Strecke p" wird durch den Vektor 44 dargestellt. Wenn der Schnittpunkt 43 in Richtung des Drehiektors 45 gedreht wird, wird der drehbare Teil bei Diner Umdrehung von 180' eine Entfernung in axialer ,Zichtung zurücklegen, die durch den Vektor 44 dar-,yestellt wird, falls der Teil axial bewegbar wäre. Der Jektor 44 ist also eine axiale Komponente.The symbols used below are: Df = pitch circle diameter of the thread teeth 32, D, = pitch circle diameter of the grooves 33, d = difference between D, and Df, Lf is the number of thread pitches per 360 ' of teeth 32, L, = the number of thread pitches per 360 ' of the grooves 33, p. = the axial pitch between the teeth, pp = the pitch between the teeth perpendicular to the pitch angle, p, = the pitch between the teeth in Circumferential direction, Of = the pitch angle of the teeth 32 and 0 "= the angle of inclination of the grooves 33. F i g. 4 shows a leg 32 of the angle of inclination of the rotatable part and a leg 33 of the angle of inclination of the stationary part with an intersection point 43 at 180 '. The leg 32 represents the teeth 32 and the leg 33 represents the grooves 33. The point of intersection 43 lies on the main axis of the stress wave generator 21. Since the difference in the number of thread pitches per 360 ' between the pitch angles of the teeth 32 and the grooves 33 is the same or is equal to a multiple of the number of elevations of the stress wave generator 21, the two lines are spaced apart from each other and a distance p. between the points of the lines 32 and 33, located 180 ' from the point of intersection 43, -r is obtained. This distance p "is equal to the difference Jer axial pitch of the teeth 32 and grooves 33. The distance p" is represented by the vector 44. If the point of intersection 43 is rotated in the direction of the rotary actuator 45, the rotatable part will cover a distance in axial direction at a revolution of 180 ' , which is represented by the vector 44, if the part were axially movable. The jector 44 is therefore an axial component.

In F i g. 5 ist die entsprechende Drehkomponente 46 largestellt. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß bei Diner Bewegung des Zahnes 32 in eine Lage, die durch ,estrichelte Linie 32' dargestellt ist, der Zahn entweder n Richtung des Vektors 44 oder in Richtung des Lektors 46 bewegt wird. Da der Zahn jedoch gegen Lxiale Bewegung gehalten ist, muß er eine Dreh-)ewegung ausführen. Deshalb wird bei der Drehung [es Schnittpunktes 43 (F i g. 4) uni 180' der Endpunkt der Linie 32 (F i g. 5) sich nach links in Richtung des Vektors 46 bewegen, bis die Linie 32 die Linie 32' deckt. In Fig. 5 the corresponding rotary component 46 is shown. It can be seen from the drawing that when the tooth 32 is moved into a position represented by the dashed line 32 ' , the tooth is either moved in the direction of the vector 44 or in the direction of the reader 46. However, since the tooth is held against axial movement, it must perform a rotational movement. Therefore, upon rotation of the intersection 43 ( Fig. 4) and 180 ', the end point of the line 32 (Fig. 5) will move to the left in the direction of the vector 46 until the line 32 covers the line 32' .

Die Darstellung in F i g. 4 und 5 zeigt den Steigungswinkel der Rillen 33 größer als den der Zähne 32. The representation in FIG. 4 and 5 show the pitch angle of the grooves 33 greater than that of the teeth 32.

F i g. 6 ist eine ähnliche Darstellung mit der Ausnahme, daß die Zähne 32 des drehbaren Teiles einen größeren Steigungswinkel als die Rillen 32 des festliegenden Teiles haben. Bei dieser Anordnung wird eine Drehung um 180', wie durch den Vektor 47 dargestellt, eine ähnliche Bewegung erhalten, jedoch diesmal in entgegengesetzter Richtung als in F i g. 4 und 5. In F i g. 5 war die erhaltene Drehbewegung eines Steigungswinkels in bezug auf den anderen entgegengesetzt der erteilten Drehrichtung.F i g. Figure 6 is a similar illustration except that the teeth 32 of the rotatable member have a greater helix angle than the grooves 32 of the fixed member. In this arrangement a rotation of 180 ', as represented by the vector 47, is obtained a similar movement, but this time in the opposite direction than in FIG. 4 and 5. In FIG. 5 was the obtained rotational movement of one pitch angle with respect to the other opposite to the given direction of rotation.

In F i g. 6 ist der Vektor 44' in entgegengesetzter Richtung und in F i g. 7 ist der Vektor 46', der die erhaltene Drehbewegung darstellt, in derselben Richtung wie die erteilte Drehbewegung.In Fig. 6 is the vector 44 'in the opposite direction and in FIG. Figure 7 is the vector 46 'representing the rotational movement obtained, in the same direction as the rotational movement imparted.

Die geringste Gleitwirkung wird erhalten, wenn die erhaltene Drehbewegung entgegengesetzt der erteilten Drehbewegung ist. Wenn jedoch die erhaltene Bewegung in derselben Richtung verläuft wie die erteilte Bewegung, unterstützt die Reibung des Spannungswellenerzeugers die Bewegung, d. h., in einem Fall wird die Reibung zu der erhaltenen Kraft addiert und im anderen Fall subtrahiert.The least sliding effect is obtained when the rotational movement obtained is opposite to the rotational movement imparted. If, however, the movement obtained is in the same direction as the movement imparted, the friction of the stress wave generator will aid the movement, i. that is, in one case the friction is added to the force obtained and in the other case it is subtracted.

In dem angeführten Beispiel werden folgende Bedingungen angenommen: Df = 1,960 cm D, = 2,000 cm d = 0,040 cm Lf = 32 p" = 0,050 cm Of = 14-34' 0, = 13'25' Bei der Verwendung dieser Werte werden Rillen 33, wie in F i g. 8 dargestellt, erhalten. In F i g. 8 a sind diese Rillen in einem axialen Querschnitt gezeigt, und die Ganghöhe beträgt 0,050 cm, der Zahneingriffswinkel ist 30', und die Zahnhöhe beträgt 0,035 cm. Diese Werte gleichen denen, die in einem Spannungswellengetriebe für die Umsetzung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung gebräuchlich sind. Fig.8b zeigt einen Schnitt quer zu dem Steigungswinkel. Die Zahnhöhe bleibt dieselbe, aber die Ganghöhe wird verkleinert. Wenn der Schnitt senkrecht zu der Steigungshöhe verläuft, erhält die Ganghöhe ihren kleinsten Wert, der in diesem Fall 0,0486 cm beträgt. Der Zahneingriffswinkel hat ebenfalls seinen geringsten Wert von 29'20'. In the example given, the following conditions are assumed: Df = 1.960 cm D, = 2,000 cm d = 0.040 cm Lf = 32 p "= 0.050 cm Of = 14-34 ' 0, = 13'25 ' Using these values, grooves 33, as shown in FIG. 8 shown, received. In Fig. 8 a are shown these grooves in an axial cross-section, and the pitch is 0.050 cm, the tooth engagement angle 30 ', and the tooth height is 0.035 cm. These values are the same as those that are used in a stress wave transmission for converting a rotary movement into a linear movement. 8b shows a section transverse to the angle of inclination. The tooth height remains the same, but the pitch is reduced. If the cut is perpendicular to the pitch, the pitch gets its smallest value, which in this case is 0.0486 cm. The tooth pressure angle also has its lowest value of 29'20 '.

Wenn sich jedoch die Rillen in einem Schnitt senkrecht zur Achse, wie in F i g. 8 c dargestellt, befinden, beträgt die Ganghöhe 0,2095 cm oder viermal die Ganghöhe in Axialrichtung.If, however, the grooves are in a section perpendicular to the axis, as shown in FIG. 8 c, the pitch is 0.2095 cm or four times the pitch in the axial direction.

F i g. 8 c zeigt, daß die Zahnhöhe dieselbe bleibt, jedoch der Zahneingriffswinkel auf 67'30' wächst. Zähne in einem herkömmlichen Spannungswellengetriebe für die Umsetzung von Drehbewegungen mit einem Zahneingriffswinkel von dieser Größe sind unbrauchbar.F i g. 8 c shows that the tooth height remains the same, however, the tooth engagement angle 67'30 'grows. Teeth in a conventional stress wave transmission for the implementation of rotary movements with a tooth pressure angle of this size are useless.

F i g. 9 zeigt die Zähne 32. F i g. 9a ist ein axialer Querschnitt, in dem gezeigt wird, daß die Zähne den Rillen in F i g. 8 ähnlich sind mit der Ausnahme, daß der Zahneingriffswinkel in diesem Fall 30'8' beträgt, d. h., daß er 8' größer ist. Dieser Zahneingriffswinkel wurde vergrößert, damit die tatsächlich miteinander in Eingriff tretenden Winkel, die senkrecht zu dem Steigungswinkel liegen, von gleicher Größe sind. F i g. 9 b zeigt als Schnitt senkrecht zum Steigungswinkel deshalb den tatsächlichen Zahneingriffswinkel von 29'20', der mit dem Eingriffswinkel in F i g. 8 übereinstimmt. Dies ist der tatsächliche Eingriffswinkel in diesem Beispiel. Die Ganghöhe ist in diesem Fall 0,0484 cm, die etwas kleiner ist als die Ganghöhe in F i g. 8 b. Es wird jedoch bemerkt, daß in F i g. 9 c die Ganghöhe in Richtung der Umfangslinie ebenfalls etwas kleiner ist als die der Rillen 33 in F i g. 8 c und 0,1924 cm beträgt. Der Zahneingriffswinkel beträgt 65'53' und ist somit etwas kleiner als der Zahneingriffswinkel in F i g. g. F i g. 9 shows teeth 32. FIG. 9a is an axial cross-section showing that the teeth correspond to the grooves in FIG. 8 are similar except that the tooth engagement angle is in this case 30'8 ', d. that is, it is 8 ' taller. This tooth pressure angle has been increased so that the actual meshing angles, which are perpendicular to the helix angle, are of the same size. F i g. 9 b therefore shows, as a section perpendicular to the helix angle, the actual tooth pressure angle of 29'20 ', which corresponds to the pressure angle in FIG . 8 matches. This is the actual pressure angle in this example. The pitch in this case is 0.0484 cm, which is slightly smaller than the pitch in FIG . 8 b. It is noted, however, that in FIG. 9 c the pitch in the direction of the circumferential line is also somewhat smaller than that of the grooves 33 in FIG. 8 and c is 0.1924 cm. The tooth pressure angle is 65'53 'and is therefore somewhat smaller than the tooth pressure angle in FIG . G.

Die Zähne in F i g. 9 stimmen mit denen in F i g. 8 überein, wenn sie in einer Richtung senkrecht zu dem Steigungswinkel gesehen werden, sind jedoch verschieden in axialer oder radialer Richtung.The teeth in Fig. 9 agree with those in FIG. 8 when viewed in a direction perpendicular to the helix angle, but are different in the axial or radial direction.

Sorgfältige Berechnungen zeigen, daß die geringe Winkelverschiebung einer elliptischen Steigungslinie in bezug auf eine kreisförmige Steigungslinie eine Berichtigung der Eingriffswinkel erfordert. Dies muß bei Ausführungen, die höchste Genauigkeit verlangen oder bei denen die Anfangsabnutzung auf ein Minimum beschränkt werden muß. berücksichtigt werden. Gewöhnlich kann diese Berichtigung jedoch unterlassen werden.Careful calculations show that the slight angular displacement an elliptical slope line with respect to a circular slope line requires a correction of the pressure angle. This must be the case for versions that require the highest accuracy or where the initial wear is reduced to a minimum must be restricted. must be taken into account. Usually this can be rectification however, should be omitted.

F i g. 10 ist eine Vektorenanalysis der auftretenden Bewegungen. Die radiale Bewegung, die von der Spannungswelle hervorgerufen wird, ist durch den Vektor 47 dargestellt. Der Vektor 48 stellt die Bewegung dar, die auf Grund des Unterschiedes der Umfangslängen des ausdehnbaren Zahnträgers 31 und des Gehäuses 25 erfolgen würde. Der Vektor 48 stellt also jene Strecke dar, die der Zahnträger 31 in bezug auf das Gehäuse zurücklegen würde, wenn keine Zähne vorhanden wären und beide Teile aneinander abrollen würden. Der Vektor 46' stellt die Bewegung entlang der Umfangslinie dar. Die tatsächliche Bewegung wird durch den Vektor 50 dargestellt, der aus einer Dreh- und Gleitbewegung erhalten wird.F i g. 10 is a vector analysis of the occurring movements. The radial movement caused by the stress wave is represented by vector 47. The vector 48 represents the movement that would occur due to the difference in the circumferential lengths of the expandable tooth carrier 31 and the housing 25 . The vector 48 thus represents the distance that the tooth carrier 31 would cover in relation to the housing if there were no teeth and both parts would roll against each other. The vector 46 'represents the movement along the circumferential line. The actual movement is represented by the vector 50 , which is obtained from a rotating and sliding movement.

Im Vergleich zu der Fortbewegung der Spannungswelle, die bei der Drehung des Spannungswellenerzeugers entsteht und durch den Vektor 51 dargestellt ist, ist die Drehbewegung, die durch den Vektor 50 dargestellt ist, nur ein Bruchteil des Vektors 51. Compared to the movement of the tension wave that is produced when the tension wave generator is rotated and is represented by the vector 51 , the rotational movement that is represented by the vector 50 is only a fraction of the vector 51.

In dem dargestellten Beispiel tritt nur eine Bewegung von 8 0/, auf, d. h., der Vektor 50 ist nur 8 des Vektors 51. In the example shown, there is only a movement of 8 0 /, i.e. i.e., vector 50 is only 8 of vector 51.

Die Winkelflächen der Rillen und Zähne gleiten aneinander, tatsächlich gleiten sie aber an einem sich drehenden Teil, so daß nur ein Bruchteil der Gesamtbewegung eine gleitende Bewegung ist. Dadurch wird die Bremswirkung, die bei einer Gleitbewegung auftritt, größtenteils umgangen.The angled surfaces of the grooves and teeth actually slide against each other but they slide on a rotating part, so that only a fraction of the total movement is a sliding motion. This will reduce the braking effect during a sliding movement occurs, largely bypassed.

F i g. 11 zeigt ein der F i g. 10 ähnliches Vektorendiagramm, bei dem die Steigungswinkel vertauscht sind. Die erhaltene Drehbewegung 46 verläuft in entgegengesetzter Richtung zu der Bewegung der Spannungswelle. Die Bewegung, die durch den Vektor 52 dargestellt ist, ist kleiner, als es der Fall wäre, wenn die erhaltene und erteilte Bewegung in gleicher Richtung wiesen.F i g. 11 shows one of the FIGS. Vector diagram similar to 10, in which the angles of inclination are reversed. The rotational movement 46 obtained runs in the opposite direction to the movement of the tension shaft. The movement represented by vector 52 is smaller than it would be if the received and issued movement were pointing in the same direction.

Um einen axialen Druck, der durch den Steigungswinkel der Zähne oder Rillen erzeugt wird, auszuschalten, können Winkelzähne benutzt werden. Bei einer solchen Anordnung haben die Zähne 321 und Rillen 331 den Zähnen 322 und Rillen 332 entgegengesetzte Steigungswinkel.Angle teeth can be used to eliminate axial pressure generated by the helix angle of the teeth or grooves. In such an arrangement, teeth 321 and grooves 331 have angles of helix opposite to teeth 322 and grooves 332.

F i g. 13 zeigt den verformbaren Zahnträger 31 mit den Zähnen 321 und 322 mit entgegengesetzten Steigungswinkeln.F i g. 13 shows the deformable tooth carrier 31 with the teeth 321 and 322 with opposite angles of inclination.

Bei dieser Ausführungsform wird eine Spannungswelle von einer Höhe d benutzt, die mit der erhaltenen Bewegung im Zusammenhang steht. Die in diesem Beispiel verwendete Höhe der Spannungswelle wäre höchst unzureichend, wenn eine solche Welle bei herkömmlichen Spannungswellengetrieben für die Umsetzung von Drehbewegungen benutzt würde, ist jedoch vollkommen ausreichend, wenn sie im Zusammenhang mit einem Spannungswellengetriebe für die Umwandlung von Drehbewegungen in Linearbewegungen betrachtet wird.In this embodiment a stress wave of height d is used, which is related to the movement obtained. The height of the tension wave used in this example would be extremely inadequate if such a shaft were used in conventional tension wave gears for the conversion of rotary movements, but is completely sufficient when it is considered in connection with a tension wave gear for the conversion of rotary movements into linear movements.

Wenn man die entsprechende Drehbewegung der F i g. 5 und 7 untersucht, ist es offensichtlich, daß das Verhältnis als eine Funktion des Steigungswinkels des drehbaren Teiles und der axialen Ganghöhe betrachtet werden kann. (Dies setzt voraus, daß ein Unterschied in der Zahl der Gewindesteigungen gleich der Zahl der Erhebungen des Spannungswellenerzeugers ist.) Bei einer Drehbewegung des Spannungswellenerzeugers um 180' bewegt sich der Schnittpunkt der Steigungswinkel um Dadurch wird der Umfangskreis des drehbaren Elementes um patan Of verschoben. Daraus ergibt sich das Verhältnis Für den Tangens Of kann eingesetzt werden: das bedeutet die axiale Ganghöhe mal der Anzahl der Zähne geteilt durch 2 geteilt durch den halben Umfang. Durch Ersetzen des Tangens Of durch die obige Formel erhält man: wobei N,1 gleich der Anzahl der Zähne des drehbaren Teiles ist.If the corresponding rotary movement of the F i g. 5 and 7 , it is evident that the ratio can be viewed as a function of the pitch angle of the rotatable member and the axial pitch. (This assumes that a difference in the number of thread pitches is equal to the number of elevations of the tension wave generator.) When the tension wave generator is rotated by 180 ' , the point of intersection of the pitch angle is reversed This shifts the circumferential circle of the rotatable element by patan Of. This gives the relationship The following can be used for the Tangens Of: this means the axial pitch times the number of teeth divided by 2 divided by half the circumference. Replacing the tangent Of with the above formula gives: where N, 1 is equal to the number of teeth of the rotatable part.

Claims

Claims: 1. Stress wave transmission for small transmission ratios between two rotating shafts with a deformable bell-shaped tooth carrier, a housing provided with thread grooves of different diameter compared to the tooth carrier, whereby both the tooth carrier and the housing are held against axial movement and either the tooth carrier or the housing is rotatably arranged, and a voltage wave generator f or the radial extension of the tooth-carrier for engagement thereof with the housing, d a d u rch g e -kennzeichnet that the teeth (32) of the tooth holder (31) and the thread grooves held against rotation (33 ) of the housing (25) have a pitch angle of more than 10 ' and also different thread pitches.

2. Transmission according to claim 1, characterized in that the tooth pressure angle of the teeth (32) and the grooves (33) extending perpendicularly to the helix angle are of the same size. 3. Transmission according to claim 1, characterized by an arrangement in which the thread grooves (33) surround the tooth carrier (31) or in which the tooth carrier (31) surrounds the thread grooves (33) . 4. Transmission according to claim 1, characterized by an arrangement in which either the teeth (32) or the grooves (33) have the larger pitch angle. 5. Transmission according to claim 1, characterized in that either the teeth (32) or the grooves (33) have a multiple of the thread pitch. 6. Transmission according to claim 1, characterized in that the teeth (32) and the grooves (33) are provided with different pitch angles. 7. A transmission according to claim 1, characterized by two or a multiple of two opposing elevations on the stress wave generator (21). 8. A transmission according to claim 1, characterized in that the tooth carrier (31) with the grooves (33) has two axially displaced, different- pitch arrangements of teeth (32) and grooves, whereby the force effects in the axial direction of the two arrangements cancel each other out. 9. Transmission according to claims 1 and 8, characterized in that the difference in the number of thread pitches per 360 ' between the teeth (32) and the grooves (33) is a multiple of the number of elevations of the stress wave generator (21). Documents considered: French Patent No. 1275 981.