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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.
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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.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnunren dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeiLren:.
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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.
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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.
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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.
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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.,