DE1650714A1 - Spannungswellengetriebe - Google Patents

Spannungswellengetriebe

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DE1650714A1 DE19671650714 DE1650714A DE1650714A1 DE 1650714 A1 DE1650714 A1 DE 1650714A1 DE 19671650714 DE19671650714 DE 19671650714 DE 1650714 A DE1650714 A DE 1650714A DE 1650714 A1 DE1650714 A1 DE 1650714A1
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wheel
tensioning wheel
tensioning
tension
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Shoichi Ishikawa
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Hasegawa Gear Works Ltd
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Hasegawa Gear Works Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H49/00Other gearings
    • F16H49/001Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Description

  • Spannungswellengetriebe Die Erfindung betrifft Spannungswell-engetriebe mit-.einem starren Zahnkranz, einem dazu konzentrisch angeordneten Spannrad und einem Spannungswellenerzeuger. Insbesondere gilt die Erfindung für.Getriebe dieser Art, bei denen Zahnkranz und-,-Spännrad über eine Umfangsverzahnung, #durch,radiale--und symmetrische Ausbiegung des Spannrades form- und kraftschlüssig miteinander in Eingriff stehen.
  • Bekannte Spannungswellengetriebe (DBP 1 135 259) kennzeichnen sich durch ein-Paar 1,#onzpnt-risch-.ineinander.ange-#ordneter-#-Ringe unterschiedlicher Durchmesser.. von denen der eine Ring radia.1- verformbar oder ausbiegbar oder mit einer radial verformbaren oder ausbiegbaren Wand versehen ist, ferner durch-dem Ringpaar zugeordnete Eingriffsorgane, vorzugsweise mechanischer oder elektromagnetischer Art.. mit denen zur direkten formschlüssigen Verbindung der beiden Ringe radiale Verformungen. oder Ausbiegungen des einen Ringes oder-dessen"Wand an einer Vielzahl von Umfangsstellen erzeugt werden können, die sich in regelmäßigemilbsta-nid voneinander mit jeweils zwitchenliegenden Umfang-sstellen ohne' eine solche Vereinigung befinden, ferner du-rch'Antriebsmittelzur Erzeugung einer kontinuierlichen Drehbewegung der erwähnten Ringe oder deren Eingriffs=... bzw. Verformungsorgane oder aber der-Gesamtanordnung dieser Teile oder ihrer Lagerelemente. In dieser Ausführungsform sind die beiden Ringe mit Zähnen gleicher Teilkreisteilung versehen, wobei jedoch die'Zahl ihrer Zähne verschieden und ihre Durchmesser nicht gleich sind. Aus diesem Grunde ergeben sich bei der Herstellung der Getriebe-Schwierigkeiten, die vornehmlich darauf zurückzuführen s-ind.1 daß.-der Spannungswelienerzeuger, sei es ein elliptischer oder'--ei-n mit mehr als zwei Vorsprüngen versehener, in seinen, Abmessungen und in der Steigung seiner Nockenkurven sehr engen Toleranzen unterworfen ist. Aus diesem Grunde liegt der Erfindung die generelle Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Spannungswellengetrieben zu vereinfachen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Spannungswellengetriebe mit- größerem,Untersetzungsverhältnis zu sel#a.ffe'n* in dem die beim Ausbiegen des Spannrades entstehenden Spannungen niedriger sind als in den bekannten Getrieben. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ausbier .,ung des Spannrades so ausfällt, daß an den Eingriffsstellen der Umfangzähne nicht wie bisher beide Flanken des Spannradzahnes mit den anliegenden zwei Ringradzähnen kämmen, sondern daß die Eingriff stellen der Zähne auf die eine oder andere Seite der Spitze der kämmenden Teile des Spannrades verlagert werden, so daß nur eine Flanke eines Spannrad-zahnes mit einem #ingradzahn kämmt, d.h.. daß die Länge der Teilkreisteilunm des Spannrades von der des Ringrades abweicht.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnunren dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeiLren:.
  • Fig. 1 einen Querschnitt durch den voll kämmenden Teil eines elliptisch ausgebogenen Spannrades mit dessen außenlief#endem Ringrad gemäß bekannter Spannungswellengetriebe-:Bauweise; Fig. 2 einen Ouerschnitt durch einen Teil eines elliptoid ausgebogerign_$pan-n-rades, dessen Zä.hn-e-.e-r.findungsgemäß mit den Ringradzähnen in positiver Verlagerung kämmen; Fig. 3 einen Cuerschnitt dui#ch einen Teil eines elliptoid ausgebogenen Spannrades, dessen Zähne erfindungsgemäß in nezativer Verlagerunz nit dem Ringrad kämmen; bezüglich des Ringrades für positiv und'negativ verlagerte Spannräder im Vergleich zu nicht verlagerten Spannrädern bekannter Spannungswellengetriebe. Die Hauptachse eines in einem Spannrad 12 konzentrisch angeordneten,-- elliptisch ausgebogenen Spannungswellenerzeugers 10, der einschließlich seines Kugellagers in Fig. 1 bis 3 teilweise gezeigt wird, liegt senkrecht. Durch die Form des Spannungswellenerzeugers 10 wird-das außen gezähnte Spannrad 12.. das an einer Antriebswelle angeschlossen sein kann, elliptisch ausgebogen, so daß dieses im Bereich seiner Hauptachse mit den inneren-Zähnen eines verankerten Ringrades 14 kämmt. In Fig. 1 ist dargestellt.wie die Zähne Dein Spannräder und Ringräder in bekannten Spannungswellengetrieben kämmen. Diese Form des Ineinandergreifens der Zähne wird im folgenden als nichtverlagert oder nicht-deviiert bezeichnet. In der dargestellten Form kämmen die Zähne an der Hauptachse ohne freies Spiel» d.h.." eigentlich kämmen nur die beiden Planken des auf der Hauptachse liegenden Spennradzahnes vollkommen mit je einer Flanke von zwei anliegenden Ringradzähnen, In Spannungswellengetrieben mit nicht deviiert ineinandergreifenden Zähnen ist die vom Spannungswellenerzeuger-10.geschaffene Ausbiegung gleich der Anzahl der Zähne auf eine gegebene Länge des Teilkreisdurchmessers dividiert durch das Untersetzungsverhältnis. Dieses Verhältnis entspricht der Zahl der Zähnedes getri-e-'benen -Zahnrades dividi . er t dur- c h die Differenz der Zahl der-Zähne'des getriebenen Rades und der des feststehenden Rades., wobeidiese Differenz gleich einem Mehrfachen der Zahl der Vorsprünge des Spannungswellenerzeugers ist. Im Gegensatz zu dem-in Fig-, 1 gezeigten Aufbau, kämmen in den in Fig, 2 und 3 gezeigten Vorrichtungen die Spannradzähne nicht an der Hauptachse A mit den Ringradzähnen. Vielmehr kämmen die Zähne in diesen Ausführungsformen-rechts und links von der Stelle, an'der sie bei niäht-deviiei#tem Aufbau kämmen. Der Unterschied liegt darin, -- daß die nicht verlagE#rten Zähne in Fig. 1 - alle die gleiche Teilkreistei-lung ha . ben, während in Fig. 2 und 3 die Ste-igung''der Spann'radzähne von-der Steigung der Zähne des Ringrades 14 abweicht,InTig. 2 wird'eine positive Deviation dargestellt, wobei die linke Flanke eines-devilierten Spannr adzahnes 16_ gegen eindn Rihgradzahn-anliegt und die rechte Fla nke eines deviierten Spann-radzahheb 1 - 7 mi -- t einem Ringradzahn in Eingriff steht-. Fi-g.-3 veran#chau 1 ich#t ne gat ive Deviation, wobei die rechten.Flanken der Spannradzähne i8., 181 und 1811 gegen Ringradzähne'anliegen-und die-linke . n Flanken von Spannradzähnen 19, 191 und 19*tl-gegen Ringradzähne- an . liegen-, Dieser deviierte oder ver lagerte Getriebeaufbau beruht. auf einer modifizierten Ausbiegung des Spännrades 'so.. daß, wenn die Differenz der Zähne des Spannrades und der Zähne de s damit züsammenarbe itenden Ringrades gleich-bzw. ein Mehrfaches der Zahl der Spannungswellenerzeugervorsprünge ist, ein Unterschied in der Steigungider SiD-annra:dzähne und der -Steigung der - Ringradzähne -entlang -der Tailkreisteilung besteht. Bei den bekannten Spannungswellengetriebenist die Größe der-äuf das Spannrad übertragenen Ausblegungeine Funktion der Länge der Teilkreisteil,ung# die am Ringrad und am Spannrad gleich ist.
  • Beim Umdrehen des SpannungswellenerzeUgers 10 dreht sich das' Spannrad 12 bei feststehendem Ringrad 14 entgegen der Umdrehung des Spannungswellenerzeugers 10. Die Kurva a in Fig. 4 zeigt 'in vergrößertem Maßstab diese nicht devilert-e SpannradzahnbL-weg"ung:", bezüglich des Ringrades. Vom Spannrad übertragenes Drehmomeht wird durch die Berührungsflächen des Spannradzahnes an der-Hauptachse'(in der Praxis b6deutet--das-duräh-die' Flächen-mehrerer' Spannradzähne nahe der Hauptachse) hervorgerufen. Das MaXimum- der-' Ausbibgungsspannung in bekannten Spannungswellengetrieben liegt an der#Hauptac#sä,-#tohei die gesamte Spannung an-Jeher Stelle des Spannrades um-die von der-Abgabedrehmomentslast hervo-r'2--er'ufene Zugspannungs-größe erhöht wird. Indem die Zahhkontaktst#llen'äuf-Plus- oder'Minuspositionen innerhalb eines Bereiches - durch# Verändern -der radialen-Ausbiegung des Spannrades värlagert--W'äi?deri" kann die Ausbiegungsspannung herabges-etzt werden'. Das ist- schon allein deshalb vorteilhaft.. weil dadurch die Lebensdauer des-, Getriebes verlange:i?t wird. Im Vergleich zu der bekannten, in Fig. 4 durch Kurve a graphisch dargestellten Spannradzahnbewegung, bei der di'e-radiale Ausbiegung einen normalen oder nicht-deviierten Betrag d ausmacht, ist die Spannradzahnbewegung positiv verlagerter Zähne (Fig. 2-) durch Kurve b mit einer Ausbiegung von +d dargestellt. Die entsprechende Zahnbewegung eines negativ deviierten Getriebes (Fig. 3) wird durch eine Kurve c in Fig. 4 dargestellt, in der die Ausbiegung -d beträgt. Bei positiver Deviatidn, d.h. bei einer größeren als der bisher benutzten radialeh Ausbiegung, kämmen, die Spannradzähne in der Auskämmrichtung, wobei der Schnittpunkt auf den kämmenden Zahnflanken liegender Geraden vor der konkaven Seite des Spannradbogens liegt. Bei negativer Deviation, bei der die Ausbiegung kleiner ist als d. kämmen die Spannradzähne in Einkämmrichtung, so daß der Schnittpunkt von auf den kämmenden Zahnflanken liegender Geraden vor der konvexen Seite des Spannradbogens liegt.
  • In jedem Fall werden bei deviierten Spannungswellengetrieben die Abmessungen der-Zähne Im Vergleich zu den Abmessungen von Zähnen in nicht-deviierten Getrieben so modifiziert, daß die Zähne aus einer Eingriffstelle an.einer Seite der Spitze A in eine Eingriffstelle an der anderen Seite der Spitze A wechseln können. Es ist bei der DOSitiv deviierten-Ausbildung von besonderem Vorteil, daß die Zähne höher sein können als in herkömmlichen Getrieben. Mithin wird ein durch hohe Belastung verursachtes Ausrasten der Zähne vermieden. Negativ deviierte Getriebe bieten die Vorteile, daß an den Stellen, an denen die Zähne ineinandergreifen, weniger Belastung anfällt, daß sie größere Untersetzungsverhältnisse ermöglichen und daß der Kegelwinkel des gQwöhnlich ta ssenförmigen Spannrades kleiner gehalten werden kann, so daß Spannradtassen von kleinerer Tiefe verwendet werden können.
  • Abgesehen davon, daß mit den deviierten Spannungswellengetrieben mehr Bauarten möglich sind und daß die Eigenschaften von Werkstoffen, einschließlich Stahl, besser ausgenutzt werden können, können deviierte Spannungswellengetriebe eines #estimmten'Leistungsberei.chs wirtschaftlicher und leistungsfähiger als bekannte, nicht deviierte Spannungswellengetriebe hergestellt werden. Beispielsweise kann ein als elliptisch geformter Nocken ausgebildeter Spannungswel lenerzeuger mit einer gegebenen radialen Ausbiegung in großen Mengen hergestellt werden und in Spannungswellengetriebe mit verschiedenen Untersetzungsverhältnissen eingebaut werden. Zu diesem Zweck würden allen Einheiten gemeinsame Spannrad- und Ringra#rohlinge bereitgestellt werden.-Wenn dann ein Getriebe in der Größenordnung mit einem bestimmten Untersetzungs.verhältnis gebaut werden soll, brauchte in die Spannrad-und Ringradrohlinge lediglich eine bestimmte Anzahl von Zähnen eingefräst zu werden, wobei-die Differenz in der Zahl der Ringradzähne und Spannradzähne entsprechend einem Mehrfachen der Zahl der Vörsprünge des Spann'ungswellenerzeugers gewählt wird. Auf diese Weise könnten'-aus- Bauteilen einer Größe., d.h..:Spannungswellenerzeuger, -Ringrad und Spannrad.-Czetriebe mit Untersetzungsverhä-ltnissen Im Bereich von ca. 50:.1 bis ca.-200.-1 hergestellt werden.,

Claims (2)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Spannungswellengetriebe mit einem starren Zahnkranz und einem dazu koaxial angeordneten, um-seinen Mittelpunkt durch einen mit mehreren Umfangsvorsprüngen versehenen'Spannungswellenerzeuger formschlüssig.mit dem Ringrad ausgebogenen Spannrad, wobei die Zahl der SDannradzähne und der der Rinzradzähne um die Zahl oder einem Mehrfachen der Zahl der Spannun#--swellenerzeugervorsprünge voneinander abweichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkreisteilung des Spannrades (12) von der des Rine:rades (14) abweicht.
  2. 2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkreisteilung des Spannrades (12) größer ist als die des Ringrades (14). 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkreisteilung des Spannrades (12) kleiner.ist als-die des Ringrades (14).
DE19671650714 1967-08-18 1967-08-18 Spannungswellengetriebe Expired DE1650714C3 (de)

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DE1650714B2 DE1650714B2 (de) 1974-09-05
DE1650714C3 DE1650714C3 (de) 1975-05-07

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4504753A (en) * 1981-09-17 1985-03-12 Kraftwerk Union Aktiengesellschaft Biaxial electrical compact drive, in particular a positioning drive
DE4239861A1 (de) * 1992-11-27 1994-07-28 Vasile Dr Ifrim Umlaufrollgetriebe

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DE3231553A1 (de) * 1982-08-25 1984-03-01 Liebherr-Aero-Technik Gmbh, 8998 Lindenberg Elektromechanischer stellantrieb

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DE1650714C3 (de) 1975-05-07
DE1650714B2 (de) 1974-09-05

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C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
EGA New person/name/address of the applicant