DE19938957B4

DE19938957B4 - Axial stress wave transmission

Info

Publication number: DE19938957B4
Application number: DE1999138957
Authority: DE
Inventors: Oliver Barth
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1999-08-17
Filing date: 1999-08-17
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: DE19938957A1

Abstract

Axiales Spannungswellen-Getriebe mit einer geradflächig ausgebildeten, starren Einheit (CS = Circular Spline) (4), auf deren einen Oberseite eine, um eine, die starre Einheit (4) durchsetzende Drehachse (D), vollständig umlaufende und radial zur Drehachse (D) ausgerichtete Verzahnung (5) vorgesehen ist, einer ebenfalls flächig ausgebildeten und ebenfalls eine Verzahnung (2) aufweisenden flexiblen Einheit (FS = Flexspline) (1), die der Verzahnung (5) der starren Einheit (4), bei zur Drehachse (D) koaxialer Ausrichtung von CS und FS, axial gegenüberliegend angeordnet ist, sowie einem Auslenkgenerator (WG = Wavegenerator), der die flexible Einheit (1) dynamisch verformt, dadurch gekennzeichnet, dass die flächig ausgebildete, flexible Einheit (1) ohne äußere Krafteinwirkung im Bereich ihrer Verzahnung (2) eine eigenstabile Umfangskontur aufweist, die wenigstens zwei, senkrecht zur Scheibenebene erhabene Ausformungen aufweist, dass die flexible Einheit (1) als Scheibe oder Ring ausgebildet ist, mit einem konstanten Außenradius R und einem Außenumfang U mit U > 2 π R, dass die Verzahnungen...axial Stress wave transmission with a straight-sided, rigid Unit (CS = Circular Spline) (4), on whose one upper side a, around a, the rigid unit (4) passing through the axis of rotation (D), completely encircling and provided radially aligned to the rotational axis (D) toothing (5) is, also a flat trained and also a toothing (2) having flexible Unit (FS = Flexspline) (1), that of the toothing (5) of the rigid Unit (4), with the axis of rotation (D) coaxial alignment of CS and FS, axially opposite one another is arranged, as well as a deflection generator (WG = wave generator), which dynamically deforms the flexible unit (1), characterized that the area-trained, flexible unit (1) without external force in the area of their toothing (2) a self-stable circumferential contour having at least two, perpendicular to the disc plane raised Has moldings that the flexible unit (1) as a disc or ring is formed, with a constant outer radius R and an outer circumference U with U> 2 π R, that the gears ...

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf ein axiales Spannungswellen-Getriebe mit einer geradflächig ausgebildeten, starren Einheit (CS = Circular Spline), auf deren einen Oberseite eine, um eine, die starre Einheit durchsetzende Drehachse, vollständig umlaufende und radial zur Drehachse ausgerichtete Verzahnung vorgesehen ist, einer ebenfalls flächig ausgebildeten und ebenfalls eine Verzahnung aufweisenden flexiblen Einheit (FS = Flexspline), die der Verzahnung der starren Einheit (CS), bei zur Drehachse koaxialer Ausrichtung von CS und FS, axial gegenüberliegend angeordnet ist, sowie einem Auslenkgenerator (WG = Wavegenerator), der die flexible Einheit dynamisch verformt.The The invention relates to an axial stress wave transmission with a straight-sided, rigid unit (CS = Circular Spline), on whose one upper side one, around a, the rigid unit passing through axis of rotation, completely encircling and provided radially aligned with the axis of rotation toothing, a likewise flat trained and also a gearing flexible unit (FS = Flexspline), the teeth of the rigid unit (CS), at to the axis of rotation coaxial alignment of CS and FS, axially opposite is arranged, as well as a deflection generator (WG = wave generator), which dynamically deforms the flexible unit.

Axiale Spannungswellengetriebe werden bevorzugt als Servogetriebe eingesetzt und finden in Bereichen der Robotik, Verpackungsmaschinen, Werkzeugmaschinen, um nur einige Anwendungsbereiche zu nennen, Anwendung, da sie sich aufgrund ihres geringen Getriebespiels, ihrer hohen Torsionssteifigkeit sowie geringen Trägheitsmomenten und damit verbunden durch ihren hohen Wirkungsgrad von Getrieben anderen Aufbaus und Gattung, wie beispielsweise Stirnradgetriebe, Planetengetriebe, Schneckenradgetriebe o.ä., besonders auszeichnen.axial Stress wave transmission are preferably used as a servo gear and find in areas of robotics, packaging machines, machine tools, just to name a few applications, application as they are due to their low gear play, their high torsional rigidity as well as low moments of inertia and connected by their high efficiency of transmissions other structure and type, such as helical gear, Planetary gear, worm gear or similar, especially distinguished.

Der Aufbau derartiger Spannungswellengetriebe geht aus der DE 197 47 566 C1 hervor und insbesondere unter Bezugnahme auf 1 der Druckschrift. Das darin dargestellte Spannungswellengetriebe weist eine radiale Verzahnung auf und besteht aus drei Teilen, einer starren Einheit, der sogenannten Circular Spline, einer flexiblen Einheit, der sogenannten Flexspline und einem Auslenkgenerator, dem sogenannten Wavegenerator, der zugleich das Eingangselement des Getriebes darstellt und beispielsweise mit der Welle eines Elektromotors verbunden ist. Der Wave Generator ist im bekannten Falle als elliptisches Kugellager ausgebildet und koaxial im Inneren der als elastischer Stahltopf ausgebildeten Flexspline angeordnet: Die Flexspline weist an ihrer Außenseite eine Außenverzahnung auf, die in die Innenverzahnung der, wiederum die Flexspline umgebenden Circular Spline, die als starrer Ring ausgebildet ist und die Flexspline zumindest im Bereich ihrer Außenverzahnung umgibt, eingreift.The structure of such voltage wave transmission goes out of the DE 197 47 566 C1 and in particular with reference to 1 the publication. The voltage wave transmission shown therein has a radial toothing and consists of three parts, a rigid unit, the so-called circular spline, a flexible unit, the so-called Flexspline and a Auslenkgenerator, the so-called wave generator, which also represents the input element of the transmission and, for example with the Shaft of an electric motor is connected. The wave generator is formed in the known case as an elliptical ball bearing and arranged coaxially inside the designed as an elastic steel pot Flexspline: The Flexspline has on its outer side an external toothing, which in the internal teeth of the, in turn, the Flexspline Circular Spline, as a rigid ring is formed and the Flexspline surrounds at least in the region of its outer toothing engages.

Aufgrund der elliptischen Formgebung des Wave Generators vermag dieser die Verzahnung der Flexspline an zwei gegenüberliegenden Bereichen in die Innenverzahnung der Circular Spline einzupressen. Durch Rotation des Wave Generators und aufgrund einer vorhandenen Zähnezahldifferenz zwischen der Außenverzahnung der Flexspline und der Innenverzahnung der Circular Spline rotiert die mit der Abtriebswelle verbundene Flexspline langsam entgegen der Drehrichtung des Wave Generators. Weitere Einzelheiten bezüglich des mit einer radialen Verzahnung versehenen Spannungswellengetriebes kann aus der vorstehend zitierten Druckschrift entnommen werden.by virtue of the elliptical shape of the Wave Generator is able to do this Dovetailing of the flexspline on two opposite areas in the Internal teeth of the circular spline to press. By rotation of the Wave Generator and due to an existing number of teeth difference between the external teeth the flex spline and the internal splines of the circular spline rotate Slowly counteract the Flexspline connected to the output shaft the direction of rotation of the Wave Generator. Further details regarding the can be provided with a radial toothing voltage wave transmission are taken from the cited above document.

Auch sind Spannungswellengetriebe bekannt, deren Verzahnungen axial zur Anordnung der Drehachsen ineinandergreifend angeordnet sind und daher auch als axiale Spannungswellengetriebe bezeichnet werden. In 1 ist ein bekannter Aufbau eines derartigen axialen Spannungswellengetriebes dargestellt. Der Auslenkgenerator oder Wave Generator fehlt in der bildlichen Darstellung gemäß 1, auf die jedoch im weiteren noch eingegangen wird. In der Darstellung a in 1 ist die Flexspline 1 als elastisch verformbare Scheibe ausgebildet, deren radialer Außenbereich eine Axialverzahnung 2 vorsieht. Gemäß der Seitenansicht in 1b ist die Flexspline 1 mit der Abtriebswelle 3 einstückig verbunden und durchragt mit der Abtriebswelle 3 die ebenfalls als Scheibe ausgebildete Circular Spline 4. Die Circular Spline 4 weist, ebenso wie die Flexspline 1, eine Axialverzahnung 5 an ihrem radialen Außenbereich auf, wobei in der koaxialen Anordnung gemäß 1b die Verzahnungen 2, 5 jeweils nicht in Eingriff stehen, sondern leicht voneinander beabstandet sind. Eine, zwischen der Flexspline 1 und der Circular Spline 4 eingebrachte Lagerung 6 sorgt für eine Rotationsbeweglichkeit der Flexspline 1 realtiv zur feststehenden Circular Spline 4 um die Abtriebswelle 3. Vermittels eines nicht in der 1c dargestellten Auslenkgenerators, der als axiales Kugellager mit elliptischer Form ausgebildet sein kann, wird die Flexspline 1 axial mit einer Kraft F beaufschlagt, wobei die Flexspline 1 derart deformiert wird, so daß ihre Axialverzahnung 2 in zwei gegenüberliegenden Stellen in Eingriff mit der Außenverzahnung 5 der Circular Spline 4 gebracht wird. In den Bereichen der übrigen Umfangsränder der Flexspline 1 und Circular Spline 4 sind die Axialverzahnungen 2 und 5, wie in 1b dargestellt, voneinander beabstandet.Also, voltage wave transmission are known whose teeth are arranged axially interlocking to the arrangement of the axes of rotation and are therefore also referred to as axial stress wave transmission. In 1 a known structure of such axial stress wave transmission is shown. The excursion generator or wave generator is missing in the pictorial representation according to 1 , which will be discussed later. In the illustration a in 1 is the flexspline 1 formed as an elastically deformable disc whose radial outer region an axial toothing 2 provides. According to the side view in 1b is the flexspline 1 with the output shaft 3 integrally connected and protrudes with the output shaft 3 the likewise formed as a disk Circular Spline 4 , The Circular Spline 4 points, as well as the Flexspline 1 , an axial toothing 5 at its radially outer area, wherein in the coaxial arrangement according to 1b the gears 2 . 5 each not in engagement, but are slightly spaced apart. One, between the flexspline 1 and the circular spline 4 introduced storage 6 ensures a rotational mobility of the Flexspline 1 Realtiv to the fixed circular spline 4 around the output shaft 3 , By means of a not in the 1c shown Auslenkgenerators, which may be formed as an axial ball bearing with elliptical shape, the Flexspline 1 axially acted upon by a force F, wherein the flexspline 1 is deformed so that its axial toothing 2 in two opposite points in engagement with the external toothing 5 the circular spline 4 is brought. In the areas of the other peripheral edges of the Flexspline 1 and Circular Spline 4 are the axial teeth 2 and 5 , as in 1b shown spaced apart.

Zur Erzeugung einer Getrieberotation müssen die, relativ zur Axialverzahnung gegenüberliegenden Krafteinleitungsbereiche, wie beim vorstehend beschriebenen radialen Spannungswellengetriebe, um die Abtriebswelle rotieren, so daß sich die Zähne der Axialverzahnungen 2 und 5 aufeinander abwälzen können. In 1c sind die beiden relativ zur Abtriebswelle 3 gegenüberliegenden Bereiche der in Eingriff befindlichen Axialverzahnungen 2 und 5 dargestellt. Die Krafteinleitungspfeile sollen die weitgehend punktuellen Berührstellen des nicht weiter dargestellten Auslenkgenerators an der Flexspline 1 darstellen.To produce a gear rotation, the force application regions opposite relative to the axial toothing, as in the radial stress wave transmission described above, must rotate about the output shaft, so that the teeth of the axial toothings 2 and 5 can shift on each other. In 1c the two are relative to the output shaft 3 opposite portions of the engaged axial teeth 2 and 5 shown. The force introduction arrows should be the largely punctual points of contact of the deflection generator (not shown) on the Flexspline 1 represent.

Nachteilig an einem axialen Spannungswellengetriebe ist die Tatsache, daß ein Kompromiß zwischen der Torsionssteifigkeit der Flexspline und dem Wirkungsgrad, mit dem ein derartiges Spannungswellengetriebe betrieben werden kann, eingegangen werden muß. Wird einerseits die Flexspline sehr steif ausgeführt, so besitzt das axiale Spannungswellengetriebe zwar eine hohe Torsionssteifigkeit, jedoch ist eine sehr große Kraft zur Durchbiegung der Flexspline erforderlich, die der Auslenkgenerator aufzubringen hat. Dies wiederum führt zu hohen Lagerbelastungen und damit verbunden zu hohen Reibungsverlusten, wodurch wiederum der Wirkungsgrad verschlechtert wird.adversely at an axial stress wave transmission is the fact that a compromise between the torsional stiffness of the Flexspline and the efficiency, with in which such a voltage wave transmission can be operated, must be received. If, on the one hand, the Flexspline is made very stiff, then the axial one has Although voltage wave gear high torsional stiffness, however is a very big one Force required to flex the Flexspline, the deflection generator has to raise. This in turn leads to high bearing loads and associated with high friction losses, which in turn the efficiency is deteriorated.

Wählt man hingegen die Flexspline als dünne Scheibe, die sich leichter durchbiegen läßt, so besitzt das Spannungswellengetriebe eine sehr geringe Torsionssteifigkeit, wodurch die Übertragung größerer Kraftmomente über das Getriebe nicht möglich ist. Aus diesen Gründen ist von einer weiteren Entwicklung von axialen Spannungswellengetrieben bisweilen abgesehen worden.You choose whereas the Flexspline is thin Disc that makes it easier to bend, so has the stress wave transmission a very low torsional stiffness, thereby reducing the transmission greater moments of force over the Gear not possible is. For these reasons is from a further development of axial stress wave drives sometimes omitted.

Aus der DE 39 26 512 C2 geht ein Motorgetriebe hervor, das zwei gegenüberliegend angeordnete Abstützflächen, die einen Spalt einschließen, sowie einen zwischen den Abstützflächen, d.h. im Spalt, angeordneten flachen elastischen Formkörper aufweist. Sowohl die Abstützflächen als auch der Formkörper besitzen ineinander greifbare Verzahnungen. Dem Formkörper wird durch äußere Krafteinwirkung eine wellenförmige, dynamische Verformung aufgeprägt. Durch Kontaktierung des elastischen Formkörpers mit den jeweiligen Innenverzahnungen der starren Abstützflächen, ergibt sich die Getriebefunktion des Motorgetriebes.From the DE 39 26 512 C2 shows a motor gear, the two oppositely disposed support surfaces, which include a gap, as well as between the support surfaces, that is arranged in the gap, flat elastic molded body. Both the support surfaces and the molded body have tangible intermeshing. The shaped body is impressed by external force a wave-shaped, dynamic deformation. By contacting the elastic molded body with the respective internal teeth of the rigid support surfaces, the transmission function of the motor gear is obtained.

Aus der DE 20 36 129 A1 geht ein Spannungswellengetriebe hervor, das aus zwei koaxialen, relativ zueinander drehbaren und miteinander in Eingriff stehenden Ringen besteht. Einer der Ringe ist dabei bezüglich des anderen im Reibschluss ausbiegbar. Ein schlupfloser, geräuscharmer Getriebelauf auch bei höheren Drehmoneten wird dadurch erreicht, dass einer der Ringe im Bereich der Ausbiegung mit einer rauhen Oberfläche und der andere Ring mit einer elastischen, federnd nachgiebigen Oberflächenschicht im Eingriffsbereich versehen ist.From the DE 20 36 129 A1 shows a voltage wave transmission, which consists of two coaxial, relatively rotatable and mutually engaging rings. One of the rings can be bent relative to the other in frictional engagement. A slip-free, low-noise Getriebelauf even at higher torques is achieved in that one of the rings is provided in the region of the deflection with a rough surface and the other ring with an elastic, resilient surface layer in the engagement region.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein axiales Spannungswellengetriebe der vorstehend erläuterten Gattung trotz der dargelegten Problematik weiter zu entwickeln, da axiale Spannungswellengetriebe kompakte Getriebeformen darstellen, die es gilt, in ihrem Wirkungsgrad zu steigern. Insbesondere soll die Torsionssteifigkeit erhöht werden, um damit die Möglichkeit der Übertragung größerer Kraftmomente zu schaffen. Hierbei sollen die Lagerbelastungen sowie die damit verbundenen Reibungsverluste gering gehalten werden.Of the The invention is therefore based on the object, an axial stress wave transmission the above explained Continue to develop genus in spite of the problems outlined, axial stress wave drives represent compact gear forms, it is important to increase their efficiency. In particular, should increases the torsional rigidity to give it the opportunity the transmission greater moments of force to accomplish. Here are the bearing loads and the so associated friction losses are kept low.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 dargestellt. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung nebst Zeichnungen zu entnehmen.The solution the problem underlying the invention is shown in claim 1. The concept of the invention advantageously further-forming features the dependent claims as well as the description and drawings.

Bei der Darlegung und näheren Beschreibung des Erfindungsgedankens werden die deutschen Begriffe für die in der Beschreibungseinleitung eingeführten Begriffe Wave Generator (= Auslenkgenerator), Flexspline (= flexible Einheit) sowie Circular Spline (= starre Einheit) verwendet.at the presentation and closer Description of the inventive concept are the German terms for the Introduced in the introduction to the words Wave Generator (= Deflection generator), Flexspline (= flexible unit) and Circular Spline (= rigid unit) used.

Erfindungsgemäß ist ein axiales Spannungswellengetriebe gemäß des Oberbegriffes des Anspruchs 1 dadurch weitergebildet, daß die flächig ausgebildete, flexible Einheit ohne äußere Krafteinwirkung im Bereich ihrer Verzahnung eine Umfangskontur aufweist, die wenigstens zwei, senkrecht zur Scheibenebene erhabene Ausformungen aufweist. Die flexible Einheit ist als Scheibe oder Ring ausgebildet, mit einem konstanten Außenradius R und einem Außenumfang U mit U > 2 π R. Die Verzahnungen der flexiblen und starren Einheit sind koaxial zur Drehachse angeordnet, wobei die Verzahnung der flexiblen Einheit in zwei getrennten Bereichen, die jeweils im Bereich ihrer erhabenen Ausformungen liegen, in die Verzahnung der starren Einheit eingreift. Ferner tritt der Auslenkgenerator mit der flexiblen Einheit unter Einwirkung von, im wesentlichen parallel zur Ebene der starren Einheit gerichteten Kräfte in Wirkverbindung, so daß die verzahnten Bereiche entlang den Verzahnungen umlaufen.According to the invention is a axial stress wave transmission according to the preamble of the claim 1 further developed in that the extensively trained, flexible unit without external force has a circumferential contour in the region of their teeth, at least has two, perpendicular to the disc plane raised formations. The flexible unit is designed as a disc or ring, with a constant outer radius R and an outer circumference U with U> 2 π R. The gears the flexible and rigid unit are arranged coaxially to the axis of rotation, the teeth of the flexible unit being in two separate areas, each lying in the region of their raised formations, in the Interlocking the rigid unit engages. Furthermore, the deflection generator occurs with the flexible unit under the action of, essentially forces directed parallel to the plane of the rigid unit, So that the toothed areas circulate along the teeth.

Die der Erfindung zugrundeliegende Idee ist die eigenständige Formgebung der flexiblen Einheit derart, daß durch axiales Montieren der flexiblen Einheit mit der starren Einheit die flexible Einheit in der vorgeschilderten Weise mit der Axialverzahnung der starren Einheit in zwei Bereichen in Eingriff steht, ohne daß der Auslenkgenerator durch axial wirkende Kräfte auf die flexible Einheit einwirkt. Zum Antrieb des axialen Spannungswellengetriebes ist es nicht erforderlich, daß der Auslenkgenerator axial auf die flexible Einheit einwirkt, sondern es gilt die der flexiblen Einheit inne wohnenden Ausformungen, aufgrund derer die Bereiche der jeweiligen Verzahnungen in Eingriff stehen, entsprechend dem Verlauf der Verzahnungen weiter zu drehen. Hierfür sind jedoch im wesentlichen parallel zur Ebene der starren Einheit wirkende Kräfte erforderlich, wodurch die, eine axiale Scheibendurchbiegung verursachende Kraftkomponente vollständig entfällt, die für hohe Lagerverluste und einen schlechten Wirkungsgrad verantwortlich ist. Die Funktionsweise des Spannungswellengetriebes entspricht ansonsten einem herkömmlichen axialen Spannungswellengetriebe, wobei die Zahnanzahl der Axialverzahnung auf der flexiblen Einheit wenig geringer ist, als die Zahnanzahl der Axialverzahnung auf der starren Einheit. Auf diese Weise ist ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis zwischen der, mit dem Auslenkgenerator verbundenen Antriebswelle zu der, mit der flexiblen Einheit verbundenen Abtriebswelle gegeben.The idea underlying the invention is the independent design of the flexible unit such that by axially mounting the flexible unit with the rigid unit, the flexible unit in the manner described with the axial teeth of the rigid unit in two areas engaged without the Auslenkgenerator by axially acting forces acting on the flexible unit. To drive the axial stress wave transmission, it is not necessary that the Auslenkgenerator acts axially on the flexible unit, but it applies the inherent flexible unit formations, due to which the areas of the respective gears are engaged, according to the course of the gears continue to rotate , However, for this purpose, forces acting essentially parallel to the plane of the rigid unit are required, whereby the force component causing an axial pulley deflection is completely eliminated, which is responsible for high bearing losses and poor efficiency is. The operation of the stress wave transmission otherwise corresponds to a conventional axial stress wave transmission, wherein the number of teeth of the axial toothing on the flexible unit is slightly less than the number of teeth of the axial toothing on the rigid unit. In this way, a corresponding transmission ratio between the, connected to the Auslenkgenerator drive shaft is given to the connected to the flexible unit output shaft.

Die vorzugsweise scheiben- oder ringförmig ausgebildete flexible Einheit weist eine entsprechende Form auf, die vorzugsweise als zwei senkrecht zur Scheiben- oder Ringebene erhabene Ausformungen, beispielsweise zwei Wellenberge ausgebildet ist. Diese Wellenberge sind aufgrund einer vorhandenen Mindestfestigkeit des Materials, aus der die flexible Einheit gefertigt ist, eigenstabil und behalten ihre Form auch in einem, mit der Axialverzahnung der starren Einheit in Eingriff befindlichen Zustand bei.The preferably disc-shaped or ring-shaped flexible Unit has a corresponding shape, preferably as two perpendicular to the disc or ring plane raised formations, for example two wave crests is formed. These wave mountains are due an existing minimum strength of the material making up the flexible unit is manufactured, inherently stable and retain their shape in one, engaged with the axial gearing of the rigid unit Condition at.

Andererseits weist die flexible Einheit eine Mindestelastizität auf, wodurch die Wellenberge relativ zur feststehenden Oberfläche der flexiblen Einheit um den Scheiben- oder Ringmittelpunkt durch entsprechende Krafteinwirkung parallel in Scheibenebene, wandern können. Geeignete Materialien, aus denen die flexible Einheit hergestellt werden kann, sind beispielsweise dünnwandige Bleche oder Metallscheiben (z. B. Federstahl), sowie auch aus Kunststoff gefertigte Scheiben- oder Ringformen.on the other hand the flexible unit has a minimum elasticity, which makes the wave crests relative to the fixed surface the flexible unit around the disc or ring center corresponding force parallel in disk plane, migrate can. Suitable materials that make up the flexible unit can be, for example, thin-walled sheets or metal discs (Eg spring steel), as well as made of plastic disc or ring shapes.

Um die als Wellenberge ausgebildeten Ausformungen in das Scheibenmaterial einzubringen, sind grundsätzlich mehrere Methoden denkbar:
So kann in ein flach ausgebildetes Scheibenmaterial die Kontur der axialen Verzahnung eingearbeitet werden, beispielsweise durch einen Fräsvorgang. Anschließend kann mit Hilfe einer entsprechenden Form die mit einer Axialverzahnung versehene Scheibe gepreßt werden, so daß das Scheibenmaterial die Form einer Sattelfläche mit zwei sich überlagernden Scheitelpunkten aufweist. Auch sind Herstellverfahren im Rahmen eines Sinterprozesses mit geeigneten Matrizen denkbar.In principle, to introduce the formations formed as wave crests into the disc material, several methods are conceivable:
Thus, in a flat disk material formed the contour of the axial toothing can be incorporated, for example by a milling operation. Subsequently, with the aid of a corresponding shape, the disk provided with an axial toothing can be pressed, so that the disk material has the shape of a saddle surface with two overlapping vertices. Also manufacturing methods are conceivable in the context of a sintering process with suitable matrices.

Die einfachste Möglichkeit, die Ausformungen in eine Scheibe oder einen Ring einzubringen, besteht durch Hinzufügen von Scheiben- oder Ringmaterial entlang eines Sektorbereiches, in Art eines „Kuchenstückes", wodurch die Scheibe an ihrem Außenumfang eine Kontur annimmt, die dem Verlauf in etwa zweier Sinuswellenzüge entspricht. Im übrigen kann diese Erscheinung leicht mit Hilfe einer Papierscheibe verifiziert werden, die an einem Radius bis zum Scheibenmittelpunkt aufgeschnitten und ein zusätzlicher Papiersektor zwischen beiden radialen Schnittkanten eingefügt wird. Die Papierscheibe nimmt automatisch eine flächige Wellung an, die zu zwei Wellenbergen auf der Scheibenoberfläche führt. Durch diese Maßnahme weist die Scheibe nach wie vor einen konstanten Außenradius auf, erhält jedoch durch die Ergänzung durch einen zusätzlichen Sektorbereich einen größeren Umfang, der größer 2 π R ist.The easiest way consists of inserting the formations in a disc or a ring exists by adding of disc or ring material along a sector area, in Kind of a "cake piece", causing the slice on its outer circumference assumes a contour that corresponds to the course in approximately two sine wave trains. For the rest, can This phenomenon is easily verified with the help of a paper disc be cut at a radius to the center of the disk and an additional one Paper sector is inserted between the two radial cutting edges. The paper disc automatically picks up a two-dimensional curl that goes to two Wave mountains on the disk surface leads. By this measure the disc still has a constant outer radius, but gets through the complement through an additional Sector area to a greater extent, which is greater than 2πR.

Kurze Beschreibung der ErfindungShort description of invention

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:The Invention will be described below without limiting the general inventive concept of exemplary embodiments described by way of example with reference to the drawing. Show it:

1a, b, c Darstellungen zum Stand der Technik eines axialen Spannungswellengetriebes, 1a , b, c show illustrations of the prior art of an axial stress wave transmission,

2a, b Gegenüberstellung eines bekannten axialen Spannungswellengetriebes mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten. 2a , b Comparison of a known axial stress wave transmission with the inventively designed.

Bezüglich des in den 1a, b und c dargestellten, bekannten axialen Spannungswellengetriebes wird auf die vorstehend erläuterte Beschreibungseinleitung verwiesen.Regarding the in the 1a , B and c shown, known axial stress wave transmission is made to the above-described introduction to the description.

2a zeigt in der Querschnittsdarstellung ein bekanntes axiales Spannungswellengetriebe, bei dem eine eben ausgebildete flexible Einheit 1 durch axial auf diese, an zwei gegenüberliegenden Stellen einwirkende Kraft F in Richtung der starren Einheit 4 verformt wird. Unmittelbar unter der Querschnittsdarstellung ist perspektivisch eine an sich bekannte, durch axiale Krafteinwirkung verformte flexible Einheit 1 dargestellt, bei der zwei peripher gegenüberliegende Randbereiche aus der Scheibenebene in Richtung der Abtriebswelle 3 gebogen sind. Die Durchbiegung der flexiblen Einheit 1 erfolgt einzig und allein durch einen nicht in der 2a dargestellten Auslenkgenerator, der, wie eingangs erwähnt, als ein axiales Kugellager mit elliptischer Form ausgebildet ist. 2a shows in the cross-sectional view of a known axial stress wave transmission, in which a newly formed flexible unit 1 by axially acting on this, acting on two opposite points force F in the direction of the rigid unit 4 is deformed. Immediately below the cross-sectional view is a perspective known per se, deformed by axial force flexible unit 1 shown at the two peripherally opposite edge regions of the disk plane in the direction of the output shaft 3 are bent. The deflection of the flexible unit 1 is done solely by one not in the 2a illustrated Auslenkgenerator, which, as mentioned above, is designed as an axial ball bearing with elliptical shape.

Im Unterschied dazu weist die flexible Einheit 1 gemäß Bilddarstellung 2b in ihrer Scheibenfläche eine vordeformierte Welle auf, die ohne äußere Krafteinwirkung in der flexiblen Einheit 1 verbleibt. Die flexible Einheit 4 ist nicht, wie im Falle des in 2a gezeigten axialen Spannungswellengetriebes durch eine äußere Krafteinwirkung hervorgerufene relativ zur Biegeachse a deformiert, sondern weist zwei sich überlagernde Deformationen um die Achsen a und b auf, die jeodch Materialimmanent sind. Dies führt zu einer Sattelfläche mit zwei in einem Punkt befindlichen Scheitelpunkten.In contrast, the flexible unit points 1 according to image representation 2 B in their disc surface on a pre-formed shaft, which without external force in the flexible unit 1 remains. The flexible unit 4 is not, as in the case of in 2a shown axial stress wave transmission caused by an external force acting relative to the bending axis a deformed, but has two superimposed deformations about the axes a and b, which are material inherent jeodch. This results in a saddle surface with two vertices located in one point.

Betrachtet man die erfindungsgemäß ausgebildete flexible Einheit 4 von ihrer Seite, so weist ihr Umfangsrand in etwa die Kontur einer doppelten Sinuswelle auf, wobei jeweils die Berge der Sinuswelle nach Zusammenfügung mit der starren Einheit 4 gemäß oberer Querschnittsdarstellung in 2b mit der starren Einheit 4 in Kontakt treten. Um die Berührflächen zwischen der flexiblen Einheit 1 und der starren Einheit 4 entlang dem Verlauf ihrer axialen Verzahnungen umlaufen zu lassen, bedarf es lediglich eines Auslenkgenerators, der die Wellenberge um die Drehachse D entlang der Axialverzahnungen bewegt. Hierfür ist lediglich ein, im wesentlichen parallel zur Ebene der starren Einheit 4 wirkender Krafteintrag erforderlich, um die Wellenberge quasi vor sich her zu schieben.Looking at the invention out formed flexible unit 4 from their side, so their peripheral edge has approximately the contour of a double sine wave, wherein each of the mountains of the sine wave after mating with the rigid unit 4 in accordance with the upper cross-sectional illustration in FIG 2 B with the rigid unit 4 contact. Around the contact surfaces between the flexible unit 1 and the rigid unit 4 To rotate along the course of their axial teeth, it only requires a deflection generator that moves the wave crests around the axis of rotation D along the axial teeth. For this purpose, only one, substantially parallel to the rigid unit level 4 Acting force entry required to push the wave crests in front of him.

Der Auslenkgenerator kann, wie im vorstehend bekannten Fall geschildert, als axiales Kugellager mit elliptischer Form ausgebildet sein, wobei der axial in Richtung der flexiblen Einheit ausgelenkte Bereich der Auslenkeinheit keine oder nur vernachlässigbare Kräfte axial auf die flexible Einheit ausübt, sondern lediglich in einer vorgebbaren Drehrichtung wirkende Kräfte auf die flexible Einheit überträgt.Of the Auslenkgenerator can, as described in the above-known case, be designed as an axial ball bearing with elliptical shape, wherein the axially deflected in the direction of the flexible unit area the deflecting no or only negligible forces axially on the flexible Unit exercises, but only acting in a predetermined direction of rotation forces the flexible unit transmits.

Der Auslenkgenerator kann in einer einfachen Ausgestaltung auch eine Rolle aufweisen, vorzugsweise ein Rollenpaar, die die Wellenberge der vordeformierten flexiblen Einheit entlang des Verlaufs der Axialverzahnungen vor sich her schieben.Of the Auslenkgenerator can in a simple embodiment, a Have role, preferably a pair of rollers, the wave crests the pre-formed flexible unit along the course of the Axialverzahnungen push in front of him.

Wesentlich ist, daß der Auslenkgenerator keine oder nur vernachlässigbar kleine axiale Kräfte auf das Spannungswellengetriebe ausübt, wodurch die Lagerbelastung sowie Reibungsverluste erheblich minimiert werden können.Essential is that the Auslenkgenerator no or only negligible small axial forces the stress wave transmission exercises, whereby the bearing load and friction losses significantly minimized can be.

11: Flexspline, flexible Einheitflexspline flexible unit
22: Axialverzahnung der flexiblen Einheitaxial toothing the flexible unit
33: Abtriebswelleoutput shaft
44: Circular Spline, starre EinheitCircular Spline, rigid unit
55: Axialverzahnung der starren Einheitaxial toothing the rigid unit
66: Lagerungstorage

Claims

Axial stress wave transmission with a straight-sided, rigid unit (CS = Circular Spline) ( 4 ), on one upper side one, one, the rigid unit ( 4 ) passing through axis of rotation (D), completely encircling and radially to the axis of rotation (D) aligned teeth ( 5 ) is provided, also a flat trained and also a toothing ( 2 ) having a flexible unit (FS = Flexspline) ( 1 ), the teeth ( 5 ) of the rigid unit ( 4 ) is arranged axially opposite to the axis of rotation (D) of coaxial alignment of CS and FS, and a deflection generator (WG = Wavegenerator), the flexible unit ( 1 ) dynamically deformed, characterized in that the flat, flexible unit ( 1 ) without external force in the area of their teeth ( 2 ) has a self-stable peripheral contour, which has at least two, perpendicular to the disc plane raised formations that the flexible unit ( 1 ) is formed as a disc or ring, with a constant outer radius R and an outer circumference U with U> 2 π R that the teeth ( 2 . 5 ) of the flexible ( 1 ) and rigid unit ( 4 ) are arranged coaxially to the axis of rotation (D) and the toothing ( 2 ) of the flexible unit ( 1 ) in two separate areas, each in the range of their raised formations, in the toothing ( 5 ) of the rigid unit ( 4 ) and that the deflection generator with the flexible unit ( 1 ) under the action of, substantially parallel to the plane of the rigid unit ( 1 ) directed forces occurs in operative connection, so that the toothed areas along the teeth ( 2 . 5 ).

Axial stress wave transmission according to claim 1, characterized in that the rigid ( 4 ) and the flexible unit ( 1 ) have a disc-like shape whose teeth ( 2 . 5 ) are each arranged in the peripheral edge region on one of their surfaces.

Axial stress wave transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the flat flexible unit ( 1 ) has the shape of a saddle surface with two superposed vertices.

Axial stress wave transmission according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Course of the circumferential contour the course of two complete waves equivalent.

Axial stress wave transmission according to one of claims 1 to 4, characterized in that the flexible unit ( 1 ) consists of a rigid sheet.

Axial stress wave transmission according to claim 5, characterized in that the shape of the flexible unit ( 1 ) can be produced by embossing the sheet.

Axial stress wave transmission according to claim 5, characterized in that the shape of the flexible unit ( 1 ) is carried out by selective addition of material to a flat sheet material.

Axial stress wave transmission according to one of claims 1 to 7, characterized in that the flexible unit ( 1 ) consists of a stress-free homogeneous material structure.

Axial stress wave transmission according to one of claims 1 to 8, characterized in that the flexible unit ( 1 ) consists of a metallic sheet.

Axial stress wave transmission according to one of claims 1 to 5, 7 or 8, characterized in that the flexible unit ( 1 ) consists of plastic and can be produced by injection molding.

Axial stress wave transmission according to one of claims 1 to 5, 7 or 8, characterized in that the flexible unit ( 1 ) is formed as a disc or ring, and that by means of laser beam welding, an additional disc or ring segment is inserted into the flexible unit.

Axial stress wave transmission according to one of claims 1 to 11, characterized in that the toothed portions with approximately 3-6 teeth between the rigid ( 4 ) and flexible unit ( 1 ) are engaged.

Axial stress wave transmission according to one of claims 1 to 12, characterized in that the deflection generator with at least one contact region at least in a toothed region with the flexible unit ( 1 ) is in operative connection, and that the contact region of the Auslenkgenerators along the course of the toothing ( 2 ) of the flexible unit ( 1 ) is movable.

Axial stress wave transmission according to claim 13, characterized in that the Contact region of the Auslenkgenerators is designed as a role.

Axial stress wave transmission according to claim 13, characterized in that the Deflection generator designed as an axial ball bearing with elliptical shape is, wherein the axially deflected in the direction of the flexible unit Range of Auslenkgenerators no or only negligible Forces axially on the flexible unit, but only acting in a predetermined direction of rotation forces on the flexible unit transmits.

Axial stress wave transmission according to one of claims 1 to 15, characterized in that the deflection generator with a drive shaft and the flexible unit ( 1 ) with an output shaft ( 3 ) of the transmission are connected, and that the input and output shafts are arranged coaxially to the axis of rotation (D).