DE19913778A1

DE19913778A1 - Spannungswellengetriebe

Info

Publication number: DE19913778A1
Application number: DE19913778A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Erhardt
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-09-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spannungswellengetriebe, bestehend aus einem feststehenden Hohlrad, einem drehbaren Hohlrad, einem flexiblen Zahnrad und einem Exzenter, der eine Verzahnung des flexiblen Zahnrades an zumindest zwei Stellen mit einer Verzahnung des feststehenden Hohlrades und einer Verzahnung des drehbaren Hohlrades in Eingriff hält. Bei bekannten Spannungswellengetrieben sind die Exzenter mit aufwendigen Wälzlagern versehen, um die Reibung zwischen Exzenter und flexiblen Getriebe möglichst gering zu halten. Es ist auch bekannt, den Durchmesser des Exzenters klein zu halten und Speichen zwischen dem Exzenter und dem flexiblen Zahnrad einzusetzen. Die notwendige Verformungsarbeit wirkt sich jedoch ungünstig auf den Wirkungsgrad aus. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei einem Spannungswellengetriebe für einen hohen Wirkungsgrad zu soregn, ohne den konstruktiven Aufwand erheblich zu vergrößern, wobei ein möglichst kompakter Aufbau gefunden werden soll. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das drehbare Hohlrad fest mit einem zweiten Exzenter verbunden ist oder mit dem zweiten Exzenter einstückig ist, der zweite Exzenter eine Verzahnung eines zweiten flexiblen Zahnrades an zumindest zwei Stellen mit einer zweiten Verzahnung des feststehenden Hohlrades und mit einer Verzahnung eines zweiten drehbaren Hohlrades in Eingriff hält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannungswellengetriebe, bestehend aus einem feststehenden Hohlrad, einem drehbaren Hohlrad, einem flexiblen Zahnrad und einem Exzenter, der eine Verzahnung des flexiblen Zahnrades an zumindest zwei Stellen mit einer Verzahnung des feststehenden Hohlrades und einer Verzahnung des drehbaren Hohlrades in Eingriff hält.

Das flexible Zahnrad eines Spannungswellengetriebes ist in der Regel mit zwei axial nebeneinander angeordneten Außenverzahnungen versehen, deren Zähnezahlen sich voneinander unterscheiden. Auch zwischen dem feststehenden Hohlrad und dem flexiblen Zahnrad besteht ein Zähnezahlunterschied von mindestens zwei Zähnen. Durch drehen des Exzenters um eine Umdrehung, wird das flexible Zahnrad dann um zwei Zähne relativ zum feststehenden Hohlrad verschoben. Das drehbare Hohlrad kann die gleiche Zähnezahl aufweisen, wie die zweite Verzahnung des flexiblen Zahnrades oder sich um mindestens zwei Zähne davon unterscheiden. Bei gleicher Zähnezahl entsteht keine weitere Vergrößerung des Gesamtuntersetzungsverhältnisses, während bei zwei Zähnen Unterschied ein wesentlich höheres Untersetzungsverhältnis erreichbar ist.

Bei bekannten Spannungswellengetrieben sind die Exzenter mit Wälzlagern versehen, um die Reibung zwischen Exzenter und flexiblem Getriebe möglichst gering zu halten. Diese Wälzlager sind sehr aufwendig, da sie sich an die Form des Exzenters, die in der Regel ellipsenförmig sind, anpassen müssen. Aus dem Gebrauchsmuster DE GM 29 61 4738 U1 ist ein Spannungswellengetriebe bekannt, das ohne dieses Wälzlager auszukommen versucht, indem der Durchmesser des Exzenters und damit der Reibradius erheblich verkleinert wird. Um die Biegsamkeit des flexiblen Zahnrades dennoch zu gewährleisten, sind zwei flexible Ringe, ein äußerer außenverzahnter Ring und ein innerer Gleitring, vorgesehen, die durch Speichen miteinander verbunden sind. Die Ringe und die Speichen sind dabei einstückig ausgebildet. Um die Verformung des inneren Ringes auf den äußeren Ring zu übertragen, müssen die Speichen eine gewisse Steifigkeit aufweisen, dies führt jedoch dazu, daß eine erhöhte Verformungsarbeit geleistet werden muß. Dies wirkt sich negativ auf den Wirkungsgrad aus.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher bei einem Spannungswellengetriebe der eingangs genannten Art für einen hohen Wirkungsgrad zu sorgen, ohne den konstruktiven Aufwand erheblich zu vergrößern, wobei ein möglichst kompakter Aufbau möglich sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das drehbare Hohlrad fest mit einem zweiten Exzenter verbunden ist oder mit dem zweiten Exzenter einstückig ist, der zweite Exzenter eine Verzahnung eines zweiten flexiblen Zahnrades an zumindest zwei Stellen mit einer zweiten Verzahnung des feststehenden Hohlrades und mit einer Verzahnung eines zweiten drehbaren Hohlrades in Eingriff hält. Da der zweite Exzenter und das zweites flexible Zahnrad Teile einer zweiten Getriebestufe sind, können beide Getriebestufen mit entsprechend geringerer Gesamtuntersetzung ausgelegt sein. Dadurch ist es möglich die Durchmesser der Hohlräder zumindest der ersten Getriebestufe, in der die größten Relativgeschwindigkeiten zwischen Exzenter und flexiblem Zahnrad auftreten, erheblich kleiner auszubilden und somit erheblich geringere Reibungsverluste zu erzeugen. Die Hohlräder der zweiten Getriebestufe können dann aufgrund der erheblich geringeren Relativgeschwindigkeit zwischen dem zweiten Exzenter und dem zweiten flexiblen Zahnrad einen größeren Durchmesser aufweisen.

Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen erläutert. Eine besonders kompakte Anordnung wird erreicht, wenn die beiden flexiblen Zahnräder koaxial zueinander angeordnet sind. Aus dem gleichen Grund sind auch die beiden Verzahnungen des feststehenden Hohlrades koaxial zueinander angeordnet. Ebenso wirkt sich die zueinander koaxiale Anordnung der beiden drehbaren Hohlräder und/oder die zueinander koaxiale Anordnung der beiden Exzenter zueinander aus.

Die Teileanzahl wird verringert, wenn das zweite drehbare Hohlrad mit einer Ausgangswelle einstückig ist.

Eine besonders einfache Montage wird dadurch ermöglicht, daß das erste feststehende Hohlrad mit dem zweiten drehbaren Hohlrad über eine Ringschnappverbindung drehbar verbunden ist. Dabei werden auch keine gesonderten Verbindungsmittel wie Schrauben etc. benötigt.

Nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung sind die beiden flexiblen Zahnräder und/oder die beiden Verzahnungen des feststehenden Hohlrades und/oder die beiden drehbaren Hohlräder und/oder die beiden Exzenter axial nebeneinander angeordnet. Hierdurch wird auch ein Einsatz als Rohrmotor bzw. -Getriebe möglich. Aus dem gleichen Grund ist vorgesehen den maximalen Durchmesser der beiden Exzenter zumindest annähernd gleich groß auszubilden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Exzenter über speichen-, oder stößelartige Verbindungsglieder mit dem flexiblen Zahnrad verbunden. Dadurch kann der Reibradius am Exzenter verringert und damit der Wirkungsgrad verbessert werden.

Bei einer besonders wirtschaftlichen Ausführungsart, bestehen die flexiblen Zahnräder aus spritzgußtechnisch verarbeitbarem Kunststoffmaterial. Auch die Hohlräder können durch Herstellung aus spritzgußtechnisch verarbeitbarem Kunststoffmaterial günstiger hergestellt werden.

Der Wirkungsgrad läßt sich steigern, wenn zwischen dem zweiten Exzenter und der Eingangswelle ein Gleit- oder Wälzlager angeordnet ist.

Nachfolgend wird anhand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Spannungswellengetriebe im Schnitt.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Spannungswellengetriebe im Schnitt dargestellt. Das Spannungswellengetriebe besteht aus einem feststehenden Hohlrad 5, das an einem Elektromotor (nicht dargestellt) anflanschbar ist, oder einstückig mit einem Lagerschild des Elektromotors ist, einem auf einer Eingangswelle 13 montierten ellipsenförmigen Exzenter 1, einem um den Exzenter 1 herum angeordneten ersten flexiblen Zahnrad 6, dessen Außenverzahnung 12 an zwei Stellen in eine erste Verzahnung 10 des feststehenden Hohlrades 5 und einer Innenverzahnung 8 eines zweiten ellipsenförmigen Exzenters 2 eingreift, wobei um den zweiten Exzenter 2 herum ein zweites flexibles Zahnrad 3 angeordnet ist, das eine Verzahnung 9 aufweist, die an zwei Stellen in eine zweite Verzahnung 4 des feststehenden Hohlrads 5 und eine Verzahnung 14 eines zweiten drehbaren Hohlrades 7 eingreift, das mit einer Ausgangswelle 11 einstückig ist. Die flexiblen Zahnräder 3, 6 sind ringförmig mit rechteckförmigem Querschnitt ausgebildet und innen mit glatten Gleitflächen versehen, die auf glatten Gleitflächen der Exzenter 1, 2 gleiten können. Die Ausgangswelle 11 kann mit einem Welle-Nabe-Verbindungsprofilen 16 versehen sein. Ein zylindrischer Ansatz 17 am zweiten Exzenter 2, der zur stabileren Befestigung des zweiten Exzenters 2 dient, wird von einer zylindrischen Ausnehmung 18 des ersten Exzenters 1 aufgenommen.

Bezugszeichenliste

1

erster Exzenter

2

zweiter Exzenter

3

zweites flexibles Zahnrad

4

zweite Verzahnung des feststehenden Hohlrades

5

feststehendes Hohlrad

6

erstes flexibles Zahnrad

7

zweites drehbares Hohlrad

8

Innenverzahnung des zweiten Exzenters

9

Verzahnung des zweiten flexiblen Zahnrades

10

erste Verzahnung des feststehenden Hohlrades

11

Ausgangswelle

12

Verzahnung des ersten flexiblen Zahnrades

13

Eingangsweile

14

Verzahnung des zweiten drehbaren Hohlrades

15

Ringschnappverbindung

16

Welle-Nabe-Verbindungsprofil

17

zylindrischer Ansatz

18

zylindrische Ausnehmung

Claims

1. Spannungswellengetriebe, bestehend aus einem feststehenden Hohlrad (5), einem drehbaren Hohlrad (2), einem flexiblen Zahnrad (6) und einem Exzenter (1), der eine Verzahnung (12) des flexiblen Zahnrades (6) an zumindest zwei Stellen mit einer Verzahnung (10) des feststehenden Hohlrades (5) und einer Verzahnung (8) des drehbaren Hohlrades (2) in Eingriff hält, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Hohlrad (2) fest mit einem zweiten Exzenter (2) verbunden ist oder mit dem zweiten Exzenter (2) einstückig ist, der zweite Exzenter (2) eine Verzahnung (9) eines zweiten flexiblen Zahnrades (3) an zumindest zwei Stellen mit einer zweiten Verzahnung (4) des feststehenden Hohlrades (5) und mit einer Verzahnung (14) eines zweiten drehbaren Hohlrades (7) in Eingriff hält.

2. Spannungswellengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden flexiblen Zahnräder (3, 6) koaxial zueinander angeordnet sind.

3. Spannungswellengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verzahnungen (4, 10) des feststehenden Hohlrades (5) koaxial zueinander angeordnet sind.

4. Spannungswellengetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden drehbaren Hohlräder (2, 7) koaxial zueinander angeordnet sind.

5. Spannungswellengetriebe nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Exzenter (1, 2) koaxial zueinander angeordnet sind.

6. Spannungswellengetriebe nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite drehbare Hohlrad (7) mit einer Ausgangswelle (11) einstückig ist.

7. Spannungswellengetriebe nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, daß das erste feststehende Hohlrad (5) mit dem zweiten drehbaren Hohlrad (7) über eine Ringschnappverbindung (15) drehbar verbunden ist.

8. Spannungswellengetriebe nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden flexiblen Zahnräder (3, 6) axial nebeneinander angeordnet sind.

9. Spannungswellengetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verzahnungen (4, 10) des feststehenden Hohlrades (5) axial nebeneinander angeordnet sind.

10. Spannungswellengetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden drehbaren Hohlräder (2, 7) axial nebeneinander angeordnet sind.

11. Spannungswellengetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Exzenter (1, 2) axial nebeneinander angeordnet sind.

12. Spannungswellengetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Durchmesser der beiden Exzenter (1, 2) zumindest annähernd gleich groß ist.

13. Spannungswellengetriebe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Exzenter (2) über speichen-, oder stößelartige Verbindungsglieder mit dem flexiblen Zahnrad (3) verbunden ist.

14. Spannungswellengetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Zahnräder (3, 6) aus spritzgußtechnisch verarbeitbarem Kunststoffmaterial bestehen.

15. Spannungswellengetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräder (5, 7) aus spritzgußtechnisch verarbeitbarem Kunststoffmaterial bestehen.

16. Spannungswellengetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Exzenter (2) und der Eingangswelle (13) ein Gleit- oder Wälzlager angeordnet ist.