DE1938294C

DE1938294C - Stress waves or alternating deformations

Info

Publication number: DE1938294C
Authority: DE
Inventors: John Diednch Peabody Mass Hossfeld (VStA)
Original assignee: USM Corp , Boston, Mass (V St A )
Publication date: 1972-02-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spunnungswellen- oder Wechseldeformationsgetriebe mit einem radial ausbiegbaren Zahnkranz und einem zu diesem koaxial gelagerten starren Zahnkranz.The invention relates to a Spunnungswellen- or alternating deformation gear with a radially bendable ring gear and one for this coaxially mounted rigid ring gear.

Ein Spannungswellen- oder Wechseldeformationsgetriebe der vorstehend genannten Art ist bereits bekannt (deutsche Patentschrift I 135 259). Bei diesem bekannten Spannungswellen- oder Wechseldeformationsgetriebe treten jedoch bei dem radial ausbiegbaren Zahnkranz Biegebelastungen und Drehmomentreaktionskräfte auf, die mitunter Zugspannungen verursachen, welche infolge der durch sie verursachten Materialermüdung zu Fehlfunktionen führen können. Die durch das radiale Ausbiegen des betreffenden radial ausbiegbaren Zahnkranzes hervorgerufene größte Deformation sowie die Hauptbelastung fallen dabei auf den Fuß der Zähne des betreffenden Zahnkranzes an. Dadurch ist das mögliche Ausbiegungsmah begrenzt, so daß die mit derartigen bekannten Spannungswellen- oder Wechseldeformalionsgetrieben praktisch möglichen Untersetzungsverhältnisse nicht immer den gestellten Forderungen gerecht werden können.A stress wave or alternating deformation gear of the type mentioned above is already known (German patent specification I 135 259). With this one known stress wave or alternating deformation gear occur in the radially deflectable Toothed ring bending loads and torque reaction forces, which sometimes cause tensile stresses which lead to malfunctions as a result of the material fatigue they cause be able. The one caused by the radial bending out of the relevant radially deflectable ring gear The greatest deformation as well as the main load fall on the foot of the teeth of the person concerned Ring gear on. This limits the possible deflection, so that those with such known stress wave or alternating deformation gears practically possible reduction ratios not always able to meet the demands made.

Es ist auch schon ein selbstsperrendes Schaltgetriebe bekannt (deutsche Patentschrift 312 164), bei dem eine Anzahl sternförmig um eine Welle angeordnete Arme mit ihren inneren Enden exzentrisch auf der Welle gelagert sind, mit ihrem Mittelteil in Führungen liege' und mit ihren äußeren Enden in einen Zahnkranz eingreifen. Durch Anwendung des bei diesem bekannten seibstspeirenden Schaltgetriebes benutzten Prinzips bei einem Spannungswellenoder Wechseldeformationsgetriebe gelingt es jedoch nicht, die mit der radialen Ausbiegbarkeit des vorgesehenen radial ausbiegbaren Zahnkranzes verknüpften Probleme zu lösen.A self-locking gearbox is also known (German patent specification 312 164), in which a number of arms arranged in a star shape around a shaft with their inner ends eccentric are mounted on the shaft, lie with their middle part in guides' and with their outer ends in engage a ring gear. By using the self-feeding gearbox known in this case However, the principle used in a stress wave or alternating deformation gear is successful not linked to the radial deflectability of the radially deflectable ring gear provided To solve problems.

Es ist ferner ein Übersetzungsgetriebe bekannt (deutsche Patentschrift 341 053), das aus drei relativ zueinander beweglichen Hauptteilen besteht, von denen der eine eine Anzahl von Kolben trägt, die durch Kurvenscheiben, Exzenter od. dgl. an dem zweiten Teil hin und her bewegt und mit geneigten Flächen oder Rollen od. dgl., die zahnartig in den Umfang des dritten Teils angeordnet sind, zusammenwirken. Auch durch Anwendung der bei diesem bekannten Übersetzungsgetriebe benutzten Prinzipien bei einem Spannungswellen- oder Wechseldeformationsgetriebe gelingt es nicht, die mit der radialen Ausbiegbarkeit des bei einem solchen Getriebe vorhandenen radial ausbiegbaren Zahnkranzes verknüpften Probleme zu überwinden.There is also a transmission gear known (German Patent 341 053), which consists of three relative there is mutually movable main parts, one of which carries a number of pistons, the by cams, eccentrics or the like. Moved back and forth on the second part and inclined Areas or rollers or the like, which are arranged in the manner of teeth in the circumference of the third part, interact. Also by applying the principles used in this known transmission gear with a stress wave or alternating deformation gear it does not succeed with the radial Linked to the bendability of the radially bendable ring gear present in such a transmission To overcome problems.

Es sind außerdem auch schon Getriebe bekannt (britische Patentschrift 862 641, USA.-Patentschrift 3 377 873), die jeweils einen äußeren Zahnkranz und einen dazu exzentrisch gelagerten inneren Zahnkranz aufweisen, der auf seine Drehung hin nacheinander mit seinen Zähnen in den Zähnen des äußeren Zahnkranzes kämmt. Der jeweils vorgesehene innere Zahnkranz ist dabei jedoch radial nicht ausbiegbar. Die Anwendung der bei dem betreffenden bekannten Getrieben angewandten Prinzipien bei einem Spannungswellen- oder Wechseldeformationsgetriebe gestattet ebenfalls nicht, die mit der radialen Ausbiegbarkeit eines radial ausbiegbaren Zahnkranzes verknüpften Probleme zu überwinden. Es ist schließlich auch schon ein LeistungsUbertragungsgetriebe bekannt (USA-Patentschrift ί 664253) bei dem ein eine Innenverzahnung tragender äußerer Zahnkranz und ein zu diesem äußeren Zahnkranz exzentrisch gelagerter, eine Außenverzahnung tragender innerer Zahnkranz vorgesehen sind. Die Zähne des Innenzahnkranzes weisen dabei eine geringere Breite auf als die Zähne des äußeren Zahnkranzes. Auch bei diesem bekannten Getriebe sind die beiden Zahnkränze jeweils durch massive, nicht ausbiegbare Teile gebildet. Irgendwelche Maßnahmen zur Ausbiegung des inneren Zahnkranzes sind hier somit nicht getroffen. There are also already known gears (British patent specification 862 641, US Pat. No. 3 377 873), each having an outer ring gear and an inner ring gear eccentrically mounted to it, which on its rotation one after the other with its teeth in the teeth of the outer Combs the ring gear. The inner ring gear provided in each case cannot, however, be bent out radially. The application of the principles applied in the known transmission in question to a stress wave or alternating deformation transmission also does not allow the problems associated with the radial deflectability of a radially deflectable ring gear to be overcome. Finally, a power transmission gear is already known (USA patent specification ί 664253) in which an outer toothed ring bearing an internal toothing and an inner toothed ring bearing an external toothing that is eccentrically mounted to this outer toothed ring are provided. The teeth of the inner ring gear have a smaller width than the teeth of the outer ring gear. In this known transmission, too, the two ring gears are each formed by solid, non-bendable parts. Any measures to bend the inner ring gear are not taken here.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie bei einem Spannungswellenoder Wechseldeformationsgetriebe der eingangs genannten Art auf relativ einfache Weise die radiale Ausbiegbarkeit des radial ausbiegbaren Zahnkranzes so erhöht werden kann, daß der Spielraum des Übersetzungsverhältnisses erheblich vergrößert werden kann.The invention is now based on the object of showing a way, as in a stress wave or Alternating deformation gear of the type mentioned in a relatively simple manner, the radial The deflectability of the radially deflectable ring gear can be increased so that the leeway of the transmission ratio can be enlarged considerably.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte AufgabeThe problem indicated above is achieved

ao bei einem Spannungswellen- oder Wechseldeformationsgetriebe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß zum Erhöhen der radialen Ausbiegbarkeit für ein Vergrößern des Spielraums des Untersetzungsverhältnisses im Teilkreis die Zähne desao with a stress wave or alternating deformation gear of the type mentioned according to the invention in that to increase the radial deflectability to increase the range of the reduction ratio in the pitch circle, the teeth of the

»5 ausbiegbaren Zahnkranzes schmaler sind als die Zahnlücken. Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß sie allein durch die angegebene Bemessung der Zähne des ausbiegbaren Zahnkranzes den Spielraum des Untersetzungsverhältnisses eines Spannungs- oder Wechseldeformationsgetriebes zu vergrößern gestattet. »5 deflectable sprockets are narrower than the Tooth gaps. The invention has the advantage that it can only be achieved by the specified dimensioning of the teeth of the deflectable ring gear the scope of the reduction ratio of a tension or change deformation gear to enlarge.

So haben Versuche ergeben, daß die Ausbiegungsbelastung von radial ausbiegbaren Zahnkränzen mit erweiterten Zahnabständen bei einem Ubersetzungsverhältnis von etwa 50: 1 der Ausbiegungsbelastung eines herkömmlichen radial ausbiegbaren Zahnkranzes bei einem Übersetzungsverhältnis von etwa 80: 1 entspricht. In den Fällen, in denen Untersetzungsverhältnisse bei Verwendung von herkömmlichen radial ausbiegbaren Zahnkränzen von praktisch 50: 1 nicht überschritten werden konnten, können infolge der stärkeren radialen Ausbiegbarkeit der radial ausbiegbaren Zahnkränze gemäß der Erfindung niedrigere Untersetzungsverhältriisse über lange Zeitspannen aufrechterhalten werden.Experiments have shown that the bending load of radially deflectable sprockets with extended tooth spacing with a gear ratio of about 50: 1 of the deflection load of a conventional radially deflectable ring gear with a transmission ratio of about 80: 1 is equivalent to. In those cases where reduction ratios when using conventional radial bendable sprockets of practically 50: 1 could not be exceeded, as a result of the greater radial deflectability of the radially deflectable gear rims according to the invention lower Reduction ratios are maintained over long periods of time.

Es sei noch bemerkt, daß zwar bereits ein Getriebe mit einem radial ausbiegbaren inneren Zahnkranz bekannt ist (UdSSR-Patentschrift 211 988), wobei die Zähne des einen Zahnkranzes über wenigstens jeweils zwei Zähne des anderen Zahnkranzes greifen, um ein fehlerfreies Kämmen und eine erhöhte Stabilität des radial ausbiegbaren Zahnkranzes zu gewährleisten. Dabei wird aber einer Aufgabe nachgegangen, die von der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe völlig verschieden ist.It should also be noted that a transmission with a radially deflectable inner toothed ring is already known is (USSR Patent Specification 211 988), the teeth of a ring gear over at least each two teeth of the other sprocket mesh for faultless combing and increased stability of the radially deflectable gear rim. In doing so, however, a task is pursued which is completely different from the object underlying the invention.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Spannungs wellen- oder Wechseldeformationsgetriebe gemäß der Erfindung und The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to drawings. It shows
F i g. 1 shows a longitudinal section through a stress wave or alternating deformation gear according to the invention and

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Teil der Verzahnung des starren Zahnkranzes und des radial ausbiegbaren Zahnkranzes des in Fig. 1 darFig. 2 is a section through part of the toothing of the rigid ring gear and the radial deflectable ring gear of the in Fig. 1 gestellten Spannungswellen- oder Wechseldeforma tionsgetriebes in vergrößertem Maßstab.provided stress wave or alternating deforma tion gear on an enlarged scale.

Das in Fig. 1 gezeigte Gehäuse 10 dient einem hier auch als Spannrad bezeichneten radial ausbieg-The housing 10 shown in Fig. 1 serves a radially deflecting, also referred to here as a tensioning wheel.

i 938 294i 938 294

baren Zahnkranz 14 als starres Reaktionsrad; es ist zu diesem Zweck in seinem Inneren mit einer Umfangsverzahnung 36 versehen. Das Gehäuse 10 bildet zusammen mit der Umfangsverzahnung 36 somit einen »tarren Zahnkranz. Mit der Umfangsverzahnung 36 des starren Zahnkranzes liegt eine äußere Umfangsverzahnung 18 des hier tassenförmig ausgebildeten radial ausbiegbaren Zahnkranzes bzw. Spannrades 14 formschlüssig in Eingriff. Das Spannrad 14 ist dabei an einer Abtriebswelle 16 befestigt, die im Gehäuse 10 gelagert ist. In einem Deckel 20 des Gehäuses 10 ist eine Antriebswelle 22 gelagert, auf der koaxial ein Spannungswellen- oder Wechseldeformationserzeuger 24 in Form eines ellipsenförmig ausgebildeten Nockens 26 befestigt ist. Die Ellipsengestalt dieses Nockens 26 wird über innere und äußere Laufringe 28, 30 sowie über von diesen Laufringen eingefaßte Kugeln 32 auf das Spannrad 14 übertragen, und zwar derart, daß die Zähne 18 dieses Spannrades bzw. radial ausbiegbaren Zahnkranzes '4 im Bereich der Hauptachse der Ellipse des Nockens 26 mit den Zähnen 36 des starren Zahnkranzes kämmen. Beim Drehen des Spannungswellenerzeugers 24 durch die Welle 22 wird deren Bewegung in der in Spannungswellen- oder Wechseldeformationsgetrieben üblichen Weise untersetzt auf die Welle 16 übertragen.Baren ring gear 14 as a rigid reaction wheel; for this purpose it is inside with circumferential teeth 36 provided. The housing 10 together with the circumferential toothing 36 thus forms a »Stare ring gear. With the circumferential toothing 36 of the rigid ring gear there is an outer circumferential toothing 18 of the radially deflectable toothed ring or tensioning wheel 14, which is embodied in the shape of a cup here positively engaged. The tensioning wheel 14 is attached to an output shaft 16 in the housing 10 is stored. In a cover 20 of the housing 10, a drive shaft 22 is mounted, on which a coaxial Stress wave or alternating deformation generator 24 in the form of an elliptical Cam 26 is attached. The elliptical shape of this cam 26 is made via inner and outer races 28, 30 and transferred to the tensioning wheel 14 via balls 32 enclosed by these races, namely such that the teeth 18 of this tensioning wheel or radially deflectable ring gear '4 in the area of The main axis of the ellipse of the cam 26 mesh with the teeth 36 of the rigid ring gear. When turning of the stress wave generator 24 through the shaft 22, its movement is in the usual manner in stress wave or alternating deformation gears Transferred to the shaft 16 in a stocky manner.

Im Gegensatz zu den bei den bisher üblichen Spannungswellen- oder Wechseldeformationsgetrieben vorgesehenen Spannrädern bzw. radial ausbiegbaren Zahnkränzen, deren Zahnfuß gleich dem Zahnfuß des zugehörigen starren Zahnkranzes ist, ist hier das gezeigte Spannrad 14 mit Zähnen 18 versehen, deren Abstand voneinander größer ist als ihre Zahnbreite. Durch die verbreiterte Zahnlücke 34 wird zwar das kinematische Verhältnis zwischen Spannrad bzw. radial ausbiegbarem Zahnkranz 14 und starrem Zahnkranz im Vergleich zu herkömmlichen Spannungswellen- oder Wechseldeformationsgetrieben nicht gestört, jedoch ergibt sich aus der erweiterten Zahnlücke 34 und der dadurch bedingten Minderung der Biegebelastung in den Zahnspitzen des radial ausbiegbaren Zahnkranzes 14 eine wesentliche Verlängerung der Lebensdauer dieses Zahnkranzes 14.In contrast to the usual stress wave or alternating deformation gears provided tensioning wheels or radially deflectable sprockets, the tooth root of which is the same as the tooth root of the associated rigid ring gear, the tensioning wheel 14 shown here is provided with teeth 18, whose distance from one another is greater than their face width. By the widened tooth gap 34 is the kinematic relationship between the tensioning wheel or the radially deflectable ring gear 14 and the rigid one Ring gear compared to conventional stress wave or alternating deformation gears not disturbed, but results from the widened tooth gap 34 and the resulting reduction the bending load in the tooth tips of the radially deflectable ring gear 14 is an essential one Extension of the service life of this ring gear 14.

Bei gewöhnlichen Spannrädern ist die Biegehelastung um den Umfang des jeweiligen SpannradesWith ordinary tensioning wheels, the bending load is around the circumference of the respective tensioning wheel

herum verschieden, wobei die Zahnfüße der größten Belastung unterliegen, während die geringste Belastung an den Zahnspitzen auftritt. Infolge der ellipaenförmigen Ausspannung der bekannten Spannräder entsteht die größte Deformation zwischen den Za'h-around different, with the roots of the teeth subject to the greatest stress while the least stress occurs at the tips of the teeth. As a result of the elliptical tensioning of the known tensioning wheels the greatest deformation occurs between the Za'h-

nen, wodurch Spitzenspannungen entstehen, die die höchstmögliche Ausspannung des jeweiligen Rades in .engen Grenzen halten. Durch die breiteren Abstände zwischen den Zähnen 18 erhöht sich die Flexibilität des Spannrades 14, so daß bei ellipsen-This creates peak tensions that allow the wheel to be stretched as far as possible keep within tight limits. The wider spacing between the teeth 18 increases the Flexibility of the tensioning wheel 14, so that with elliptical

förmiger Ausspannung des Rades die Belastungen weniger konzentriert sind.shaped relaxation of the wheel, the loads are less concentrated.

Die Zähne des Spannrades 14 sowie jene des starren Zahnkranzes lassen sich mit herkömmlichen Zahnfräsen herstellen. V<';i in Fig. 2 dargestellt, sindThe teeth of the tensioning wheel 14 and those of the rigid ring gear can be with conventional Manufacture tooth milling. V <'; i shown in Fig. 2 are

ao die Zähne des starren Zaimkranzes 10 breiter als die zwischen ihnen liegenden Zahnlücken. Die Zähne entsprechen in ihrer Breite den Zahnlücken 34 zwischen den Zähnen 18 des Spannrades 14. Auf diese Weise ist der starre Zahnkranz 10 noch starrer als die sonstao the teeth of the rigid circlet 10 wider than that tooth gaps between them. The width of the teeth corresponds to the tooth gaps 34 between the teeth 18 of the tensioning wheel 14. In this way, the rigid ring gear 10 is even more rigid than the usual

üblichen starren Zahnkränze; er kann infolgedessen stärkeren Radialbelastungen ausgesetzt werden als die bisher bekannten starren Zahnkränze. Dies ermöglicht eine engere Passung zwischen äußerem Zahnkranz und innerem Zahnkranz, und infolgedes-usual rigid ring gears; as a result, it can be exposed to greater radial loads than the previously known rigid sprockets. This allows for a closer fit between exterior Ring gear and inner ring gear, and as a result-

sen ist die Möglichkeit des Ratschens der Zähne der betreffenden Zahnkränze vermieden.sen is the possibility of ratcheting the teeth of the sprockets in question avoided.

Claims

Claim.

Stress wave or alternating deformation gear with a radially deflectable ring gear and a rigid gear rim mounted coaxially to this, characterized in that that to increase the radial deflectability for an increase in the latitude of the reduction ratio in the pitch circle the teeth (18) of the deflectable ring gear (14) are narrower than the Tooth gaps (34).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings