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Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannungswellen-Reibgetriebe, bestehend
aus einem ortsfesten Reaktionsring mit Umfangsnuten, einem zum Reaktionsring koaxialen
und durch radiale Ausbiegung mit diesem in Reibschluß zu bringenden, als Abtriebsglied
dienenden Spannring mit entsprechenden Umfangsrippen und einem den Spannring ausbiegenden,
als Antriebsglied dienenden Spannungswellenerzeuger.
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Bei einem solchen Getriebe (USA.-Patentschrift 3 161081) verlaufen
die Umfangsnuten und die entsprechenden Umfangsrippen schraubenförmig. Diese Anordnung
steht in Zusammenhang mit einem Spannungswellen - Schraubgetriebe
(USA. - Patentschrift 2 943 508 bzw. deutsche Auslegeschrift
1135 725) und mit einem Spannungswellen-Zahnradgetriebe (USA.-Patentschrift
2 906 143 bzw. deutsche Patentschrift 1135 259) und soll bei der Übertragung
von Drehbewegungen die Vorteile der beiden genannten Getriebearten kombinieren.
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Die Spannungswellen-Zahnradgetriebe lassen zwar die Übertragung hoher
Drehmomente zu, erfordern jedoch einen verhältnismäßig hohen baulichen Aufwand.
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Bei den weiterhin bekannten, weniger aufwendigen Spannungswellen-Reibgetrieben
(Patentschrift Nr. 57 782 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin)
weisen die in Reibschluß miteinander stehenden Getriebeteile im wesentlichen zylindrische,
glatte Mantelflächen auf, so daß nur kleinere Drehmomente übertragen werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei verhältnismäßig geringem
Baukostenaufwand die Übertragung höherer Drehmomente zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Reaktionsring
mit mindestens einer Ringnut und der Spannring mit mindestens einer entsprechenden
Ringrippe versehen sind, wobei die Flanken von Nut und Rippe im nicht ausgespannten
Zustand des Spannringes parallel zueinander liegen.
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Zwar ist bekannt, Geschwindigkeitswechselgetriebe mit Umlaufrädern
bzw. Exzentscheiben zu versehen (deutsche Auslegesehrift 1231080 und USA.-Patentschrift
2 831373), die mit kegeligen Umfangsflächen in innenkegeligen Laufbahnen
laufen, so daß bei Veränderung des axialen Abstandes der innenkegeligen Flächen
der Laufbahnen das Umlaufrad bzw. die Exzenterscheibe unter Änderung ihrer Exzentrizität
verschieden tief zwischen die innenkegeligen Flächen eindringt, wodurch sich der
radiale Abstand der Eingreifstelle und damit das Übersetzungsverhältnis des Getriebes
ändern. Bei einem solchen bekannten Getriebe wird auch bereits angestrebt, die zu
übertragende Leistung gegenüber dort vorbekannten Geschwindigkeitswechselgetrieben
mit kegeligen Umfangsflächen eines exzentrisch umlaufenden, jedoch in sich steifen
Rades bzw. einer solchen Exzenterscheibe zu vergrößern. Dieses Ziel wird dort nur
begrenzt, und zwar dadurch erreicht, daß die Kegelwinkel der Exzenterscheibe gleichgroß
oder kleiner als der Reibungswinkel der verwendeten Werkstoffe ausgeführt werden,
ohne daß wie bei der vorliegenden Erfindung durch elastische Verformung der dem
Spannring eines Spannungswellen-Reibgetriebes entsprechenden Exzenterscheibe die
Anpreßkraft zwischen den Kegelflächen erhöht wird. Bei diesen Getrieben wird das
gleiche Problem zwar auch mit Hilfe von Ringen und Nuten gelöst, jedoch findet hier
eine elastische Verformung im Sinne der Erfindung nicht statt. In vorteilhafter
Ausbildung des erfindungsgemäßen Spannungswellen-Reibgetriebes liegt der Scheitelwinkel
der Flanken im nicht gespreizten Zustand zwischen 20 und 45'. Die Einhaltung dieses
Winkelbereiches ergibt optimale Drehmomentübertragungsverhältnisse.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Hinweis
auf die Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt
durch ein einstufiges Spannungswellen-Reibgetriebe nach der Erfindung, F i
g. 2 in größerem Maßstab eine Einzelheit im Querschnitt der miteinander in
Eingriff gelangenden Rippen und Nuten nach der F i g. 1,
F i g. 3 einen
der F i g. 2 entsprechenden Schnitt, bei dem jedoch die Rippe nicht an der
Nut anliegt, wie dies in der F i g. 2 der Fall ist, F i g. 4 die perspektivische
Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Spannungswellenerzeugers, der drei
Auswölbstellen hat und der an Stelle der in der F i g. 1 wiedergegebenen
Ausbildung mit zwei Auswölbstellen verwendet werden kann, F i g. 5 einen
Querschnitt nach der Linie V-V der F i g. 1 mit einem zweiteiligen Gehäuse,
das fest angeordnet ist.
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Das in der Zeichnung dargestellte Spannungswellen-Reibgetriebe besteht
aus einem ortsfesten Gehäuse mit einer oberen Hälfte 10 und einer unteren
Hälfte 12. die zweckmäßigerweise mit durchbohrten Radialflanschen zur Aufnahme von
Befestigungsbolzen 14 versehen sind. Das Gehäuse ist an einem Ende durch ein Lagerschild
16 mit einem Lager 18 abgedeckt, das eine Antriebswelle 20 aufnimmt.
Von der Antriebswelle 20 wird ein Spannungswellenerzeuger 22 getragen. In einigem
Abstand voneinander angeordnete Lager 24, 26 auf der der Scheibe
16 abgewandten Seite des Gehäuses nehmen die Antriebswelle 28 auf.
Die Funktion der Wellen 20 und 28 kann ohne weiteres ausgetauscht werden.
Zum reibungsschlüssigen Antrieb der Welle 28 mit untersetzter Geschwindigkeit
von der Welle 20 her ist die Welle 28 über eine Nabe 30
an das nachstehend
beschriebene Spannungswellen-Reibgetriebe angeschlossen.
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Der Spannungswellenerzeuger 22 zum Ausbiegen eines Spannringes 40
ist eine aus den üblichen Spannungswellengetrieben bekannte elliptische Scheibe
32,
die in der hier gezeigten Ausführungsform mit Ringnuten 34 zur Aufnahme
von Laufkugeln 36 versehen ist, wobei die Kugeln 36 zusätzlich durch
einen radial flexiblen Ring 38 gesichert sind. Der Ring steckt im Paßsitz
in einem Spannring 40, der somit entsprechend der elliptischen Form des Spannungswellenerzeugers
22 ausgespannt ist und dessen Mantelfläche im Bereich der Hauptachse der Ellipse
mit der inneren Mantelfläche eines von den Gehäusehälften 10 und 12 gebildeten
starren Reaktionsringes in Reibschluß steht.
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Der hier elliptisch ausgebildete Spannungswellenerzeuger 22 kann auch
eine andere, den Spannring an mehr als einer Umfangsstelle mit dem Reaktionsring
in Reibschluß ausspannende Form haben, wie aus der eingangs angeführten deutschen
Patentschrift 1135 259 bekannt ist. Im übrigen ist es im Rahmen der Erfindung
ohne Bedeutung, ob die Ausspannung mittels mechanischer Vorrichtungen oder elektrisch
geschieht.
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Gegenüber den bekannten Spannungswellengetrieben, die über Umfangsverzahnungen
bzw. glatte Reibflächen wirken, ist der Spannring 40 mit Umfangsrippen 44 ohne Steigung
versehen. Der Reaktionsring
10, 12 ist an seiner inneren
Mantelfläche mit steigungslosen Umfangsnuten 46 versehen. in denen die Rippen 44
liegen und deren Seitenwände den gleichen Spitzenwinkel haben wie die Flanken der
Rippen 44 im nicht ausgespannten Zustand des Spannungsringes 44. Demnach liegen
die Seitenwände und die Flanken parallel zueinander, wenn der Spannring 44 nicht
angespannt ist. Wird der Spannring 44 dagegen im Reibschluß mit dem Reaktionsrina,
46 aus-C C
P Cr spannt, spreizen sich die Flanken im Bereich der Hauptsache,
so daß von dem Sparinring 44 nicht nur radialer Druck auf den Reaktionsring ausgeübt
wird, sondern auch axialer Druck von den Spannrippenflanken auf die Nutenwände abgegeben
%%ird. Im Bereich der Nebenachse der Ellipse befinden sich Spannrino, 44 und Reaktionsrino,
10, 12 außer Einariff. Der Reaktionsring 10, 12 besteht zweckmäßig
aus zwei Hälften. da damit erstens der Zusammenbau des Getriebes und zweitens die
Herstellung des Ringes selbst erleichtert werden. An Stelle der hier gezeigten Vielzahl
von Rippen und Nuten können Spannring und Reaktionsring auch mit nur einer Rippe
bzw. Nut versehen sein.
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Der Spannungswellenerzeuger kann auch als sich um den Spannring legendes
Matrizenglied ausgebildet sein. In diesem Fall wäre der Spannring an seiner Innenfläche
mit einer Rippe zu versehen. und ein in dem Spannring koaxial liegendes Patrizenglied
wäre mit einer entsprechenden Ringnut zu versehen. Das Patrizenglied würde dabei
das Reaktionsglied bilden und dementsprechend ortsfest sein, und der Spannring,
durch den Spannungswellenerzeugerring, beispielsweise elliptisch ausgebogen, würde
im Bereich seiner Nebenachse mit dem Reaktionsglied reibschlüssig im Eingriff stehen.
wobei die Spannung als Abtriebsglied und der Spannungswellenerzeuger als Antriebsglied
dienen würden.
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Das sich durch das Ausspannen des Spannringes ergebende Spreizen der
Ringnut bzw. der Rippe im Bereich der Haupt- bzw. Nebenachse führt zu einer Keilwirk-ung,
die zwischen dem Spannring, und dem im Eingriff damit stehenden Reaktionsteil zu
einem gleich zu mit lediglich zylindrischen Eingriffsim Verflächen versehenen Elementen
stärkeren Reibschluß bzw. zu verringertem Schlupf zwischen den Elementen führt und
dementsprechend die Gbertragung höherer Drehmomente gestattet. Obgleich bevorzugt.
ist es nicht erforderlich. daß die Spitzenwinkel der Rippen und Nuten uleich sind.
Zweckmäßig sind die Spitzenwinkel im Bereich von 20 bis 45' gehalten.
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Ring 40 und Gehäuse 10. 12 können aus Kunststoff
g
oder aus Metall bestehen, wobei die Nuten Lind Rippen 44. 46 zweckmäßig
gedreht sind. Der Ring 40 ist zweckmäßig leichter radial verformbar als das Gehäuse
10, 12, wobei die relative Verformbarkeit dieser Teile durchaus nicht nur
auf unterschiedlichen Herstellungsmaterialien zu beruhen braucht. Es können ferner
Spannungswellenerzeuger verwendet werden, die in radialer Richtung o, ringfügig
nachgiebig sind.
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, --e C
Zusammenfassend ist zu der AusführUngsforrri
nach den F i g. 1 bis 5 zu bemerken, daß das Drehen des Spannungswellenerzeugers
22 ein entsprechendes Rotieren der Hauptachse des eiliptisch ausgebogenen Ringes
40 auslösu Dessen Rippen 44 werden somit aneinander diametral gegenüberliegenden
Stellen nach außen ausgespannt, wobei sie sich auch spreizen und in tangentialen
Reibschluß mit dem ortsfesten Wänden der Nuten 46 gebracht werden, die entweder
starr oder radial weniger biegsam sind als die Rippen. 44. Unter Voraussetzuna.
daß die in Reibschluß miteinander stehenden Teile ohne Schlupf umlaufen, ist das
Untersetzungsverhältnis eine Funktion von zwei verschiedenen Umfänoen. Wenn der
Teilkreis des Spannringes 40 D, ist und der Teilkreis des ortsfesten
Reaktionsrinaes 10. 12 D., beträat das Untersetzungsverhältnis:
Die Drehrichtung des Ringes 40 und der Welle 28
ege ist der Drehrichtuna der
Antriebswelte 20 ent- a ngesetzt.