DE1650880B1 - Spannungswellen reibgetriebe - Google Patents

Spannungswellen reibgetriebe

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DE1650880B1
DE1650880B1 DE19671650880 DE1650880A DE1650880B1 DE 1650880 B1 DE1650880 B1 DE 1650880B1 DE 19671650880 DE19671650880 DE 19671650880 DE 1650880 A DE1650880 A DE 1650880A DE 1650880 B1 DE1650880 B1 DE 1650880B1
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DE
Germany
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ring
reaction
clamping ring
rib
stress wave
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Withdrawn
Application number
DE19671650880
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English (en)
Inventor
Shoichi Ishikawa
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United Shoe Machinery Corp
Original Assignee
United Shoe Machinery Corp
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • F16H13/00Gearing for conveying rotary motion with constant gear ratio by friction between rotary members
    • 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
    • F16H2049/008Linear wave gearings, i.e. harmonic type gearing imposing a strain wave to a straight flexible member engaging a second member with different pitch to generate linear motion thereof

Description

  • 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.
  • 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.
  • Die Spannungswellen-Zahnradgetriebe lassen zwar die Übertragung hoher Drehmomente zu, erfordern jedoch einen verhältnismäßig hohen baulichen Aufwand.
  • 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.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei verhältnismäßig geringem Baukostenaufwand die Übertragung höherer Drehmomente zu ermöglichen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • , --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.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Spannungswellen-Reibgetriebe, bestehend aus einem ortsfesten Reaktionsring mit Umfangsnuten. einem zum Reaktionsring koaxialen und durch radiale Ausbie-ung mit diesem in Reibschluß zu bringenden. als Abtriebsglied dienenden Spannring mit entsprechenden Umfangsrippen und einem den Spannring ausbiegenden, als Antriebsglied dienenden Spannungswellenerzeuger, d a d u r c h o, e-1, e n n z e i c h ii e t. daß der Reaktionsrino, (10. C 12) mit mindestens einer Rin.gnut (46) und der Spannrinu (40) mit mindestens einer entsprechenden Ringrippe (44) versehen sind. wobei die Flanken von Nut (46) und Rippe (44) im nicht ausgespannten Zustand des Spannringes (49) parallel zueinander liegen.
  2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitelwinkel der Flanken im Bereich von 20 bis 45' lien C
DE19671650880 1967-11-20 1967-11-20 Spannungswellen reibgetriebe Withdrawn DE1650880B1 (de)

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