DE202011001559U1 - Getriebe - Google Patents

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DE202011001559U1 DE202011001559U DE202011001559U DE202011001559U1 DE 202011001559 U1 DE202011001559 U1 DE 202011001559U1 DE 202011001559 U DE202011001559 U DE 202011001559U DE 202011001559 U DE202011001559 U DE 202011001559U DE 202011001559 U1 DE202011001559 U1 DE 202011001559U1
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Ginzel, Lothar, Dipl.-Ing.
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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
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear

Abstract

Getriebe mit einer axial angeordneten Antriebsachse (15), die ein exzentrisch angeordnetes Übertragungselement (8) aufweist, das kraft- und formschlüssig zentrisch mit einer Zykloidenscheibe (3) verbunden ist, auf derem Umfang Übertragungskurven (6) angeordnet sind, die durch Rücksprünge (7) unterbrochen werden, und dass innerhalb der Zykloidenscheibe (3) Führungsbohrungen (5) vorhanden sind, die mit stationären Führungen (4) so zusammenwirken, dass die Übertragungskurven (6) mit Mitnehmern (9), die innerhalb eines Ausgangselementes (2) eingebettet sind, in der Art zusammenwirken, dass das Ausgangselement (2) angetrieben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit einer axial angeordneten Antriebsachse, die ein exzentrisch angeordnetes Übertragungselement aufweist, das kraft- und formschlüssig zentrisch mit einer Zykloidenscheibe verbunden ist. Die Drehbewegung der Zykloidenscheibe wird dabei auf ein Ausgangselement übertragen.
  • Zykloiden-Getriebe sind hinlänglich bekannt, insbesondere entsprechen diese Planetengetriebe mit einem Hohlrad, einer Triebstockverzahnung sowie einem Planet mit zykloider Verzahnung. Durch zwei oder drei nebeneinander angeordnete Antriebsplanetenräder wird neben dem Unwuchtausgleich auch eine Leistungsverzweigung erreicht. Die Übertragung der Drehbewegung von den exzentrisch gelagerten Planetenrädern auf die zentrische Welle wird durch ein Zykloidengetriebe bewirkt. Da die Bewegung in den Vertiefungen nicht durch Gleiten sondern mit einem Abrollen oder Wälzen übertragen wird, sind die Reibungsverluste extrem niedrig. Dadurch können sehr hohe Umlaufwirkungsgrade je nach Übersetzung und Betriebsbedingungen auch bei Einstufigen Betrieben erreicht werden. Es versteht sich, dass ein derartiges Getriebe mit einem hohen Wirkungsgrad keine Selbsthemmung aufweist. Vorzugsweise werden diese Getriebe mit ihren hohen, spielfreien Übersetzungen ins Langsame zur genauen Positionierung verwendet.
  • Eine normale Zykloide entsteht dann, wenn ein Kreis auf einer Geraden oder einem Kreisabschnitt abrollt. Bei einer verkürzten Zykloide wird die Bahn eines Punktes im Inneren eines Kreises betrachtet. Dagegen ist bei einer verlängerten Zykloide die Voraussetzung, dass ein Punkt außerhalb des abrollenden Kreises sich mit dem Kreis mitbewegt. Somit kann von gewöhnlichen verkürzten oder verlängerten Zykloiden die Rede sein.
  • Ein Antrieb, ausgestattet mit einem Getriebe, das eine Zykloidenverzahnung aufweist und vom Langsamen ins Schnelle, somit eine Übersetzung beinhaltet, weist eine wesentlich geringere Reibung auf als eine Evolventenverzahnung. Eine Normierung ist schwierig, da die „Zahnform” entgegen der Evolvente zusätzlich von der Zähnezahl des kleineren angetriebenen Rades abhängt. So ist es notwendig, dass bei einer idealen Ausführung und praktisch Aufhebung der Reibungsverhältnisse die Zähne eines Räderpaares speziell zueinander konstruiert werden müssen.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Getriebe mit einer hohen Übersetzung zu schaffen, dass einen kleinen Aufbau beinhaltet, preiswert ist in der Herstellung und wartungsfrei arbeitet.
  • Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung durch die Merkmale des Anspruches 1. Die Unteransprüche geben dabei eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gedankens wieder.
  • Es wird ein Getriebe mit einer axial angeordneten Antriebsachse vorgeschlagen, bei der die Achse einen exzentrisch angeordneten Übertragungsbereich in Form eines Übertragungselementes aufweist. Dieses exzentrisch angeordnete Übertragungselement ist kraft- und formschlüssig zentrisch mit einer Zykloidenscheibe verbunden. Auf dem Umfang der Zykloidenscheibe sind Übertragungskurven angeordnet, die durch Rücksprünge unterbrochen werden. Bei den Übertragungskurven handelt es sich im Wesentlichen um Kurvenverläufe mit einem zykloidischen Verlauf oder dergleichen.
  • Die Übertragungskurven greifen mit einem relativ großen Spiel in ein Rad ein, welches in seinem Innenbereich auf dem Umfang Mitnehmer aufweist. Das Rad ist gleichzeitig das Ausgangselement, wenn davon gesprochen wird, dass die Achse des exzentrischen Übertragungselementes angetrieben wird. Es versteht sich, dass auch das bezeichnete Ausgangselement angetrieben wird und somit es zu einem Übersetzungsgetriebe kommt.
  • Durch eine derartige Gestaltung sind große Übersetzungsverhältnisse auf kleinstem Raume möglich.
  • Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass nur die Antriebsachse geschmiert werden muss, wogegen die Zykloidenscheibe innerhalb des Ausgangselementes trocken läuft.
  • Die innerhalb des Ausgangselementes innenseitig eingesetzten bzw. angeformten Mitnehmer weisen einen Kopf auf, der beispielsweise eine Halbkreisform im Wesentlichen aufweist. An den Kopf schließt sich ein Fuß an, der vorzugsweise trapezförmig im Querschnitt ausgebildet ist. Es sind auch andere Formen für die Mitnehmer möglich. Ferner ist es möglich, dass die Mitnehmer auch als Kugellager, Rollenlager oder dergleichen ausgebildet werden.
  • Die Anzahl der Mitnehmer ist gegenüber der Anzahl der Übertragungskurven um mindestens eins größer.
  • Damit die Zykloidenscheibe auch entsprechend geführt wird, weist diese Führungsbohrungen auf, die in einem gleichen Abstand zueinander angeordnet sind. Innerhalb der Führungsbohrungen greifen Führungen ein, die ortsfest in einem Gehäuse oder Gehäuseteil untergebracht sind.
  • Ein derartiges Getriebe kann aufgrund seines einfachen Aufbaues als Spritzgussteil, vorzugsweise in Kunststoff oder dergleichen preiswert ausgeführt werden.
  • Derartige Getriebe eignen sich insbesondere zu einer Verwendung innerhalb der Automobilindustrie oder anderen Anwendungen, bei denen es auf kleine Baugrößen und ein geringes Gewicht ankommt, sowie geringe Herstellungskosten ankommt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines möglichen Ausführungsbeispieles in den Zeichnungen wiedergegeben.
  • Es zeigt:
  • 1: Eine perspektivische Explosionszeichnung eines erfindungsgemäßen Getriebes;
  • 2: wie 1, jedoch in zusammengebautem Zustand innerhalb einer perspektivischen Darstellung;
  • 3: wie 2, jedoch in einer Draufsicht.
  • Bei der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Getriebes wird nur auf die Wesentliche Ausführung der Getriebeteile hingewiesen, wobei deren weitere Verwendung bzw. deren Anschluss an weitergehende Bauteile nicht dargestellt ist.
  • In der 1 wird in einer perspektivischen Explosionszeichnung ein Getriebe der erfindungsgemäßen Art wiedergegeben. Dabei besteht das Getriebe im Wesentlichen aus einem topfartigen Gehäuseteil 1, einer Antriebsachse 15, einer Zykloidenscheibe 3 und einem Ausgangselement 2.
  • Bei der nachfolgenden Beschreibung wird der Einfachheit halber auf ein Getriebe Bezug genommen, welches als Untersetzungsgetriebe ausgebildet ist. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung in gleichem Maße als Übersetzungsgetriebe mit einem hohen Wirkungsgrad ausgeführt werden kann. Das topfartige Gehäuseteil 1 weist einen Boden 13 auf, in dem eine Bohrung 12 zentrisch eingebracht ist. Ebenfalls sind in dem Boden 13 im gleichen Abstand zueinander Führungen 4 enthalten. Die Führungen 4 können auch mit Lagern versehen werden. In die axiale Bohrung 12 wird die Antriebsachse 15 eingesetzt. Die Antriebsachse 15 weist ein exzentrisch ausgeführtes Übertragungselement 8 auf, welches beispielsweise in eine Bohrung 16 mittels einer Passfeder oder dergleichen eingesetzt wird. Es versteht sich, dass das Übertragungselement 8 auch eine andere Form aufweisen kann. Entsprechend ist dann der Querschnitt der Bohrung 16 angepasst.
  • Innerhalb der Zykloidenscheibe 3 sind Führungsbohrungen 5, die in gleicher Anzahl vorhanden sind, wie die Führungen 4 innerhalb des Bodens 13. Die Führungsbohrungen 5 sind größer als der Durchmesser der Führungen 4, so dass diese an den Wandungen geführt werden.
  • Über die Zykloidenscheibe 3 stülpt sich das Ausgangselement 2, welches als Ring vorzugsweise ausgebildet ist, und an seinem inneren Durchmesser Mitnehmer 9 aufweist.
  • Den Zusammenbau des Getriebes zeigt die 3 in einer Vorderansicht. Hierbei wird deutlich, dass die Zykloidenscheibe 3 über die Führungen 4 in Verbindung mit den Führungsbohrungen 5 geführt wird und aufgrund ihrer am äußeren Umfang vorhandenen Übertragungskurven 6 eine Drehbewegung des Ausgangselementes 2 bewirken. Die Übertragungskurven 6 haben einen zykloidischen Verlauf und sind so bemessen, dass sie in die Lücken zwischen die Mitnehmer 9 eingreifen können. Dafür weisen die Übertragungskurven 9 jeweils seitlich einen Rücksprung 7 auf. Der Rücksprung 7 ist maßlich so bemessen, dass ein Kopf 11 des Mitnehmers hier mit entsprechendem Spiel in den Rücksprung eingreifen kann. Vorzugsweise weist der Kopf eine halbkreisförmige Form im Querschnitt auf, an dem sich ein Fuß 10 anschließt, der einen trapezförmigen Querschnitt aufweist. Wie der 3 zu entnehmen ist nicht nur ein Mitnehmer 9 im Eingriff, sondern gleichzeitig mehrere, so dass eine Kraftverteilung stattfindet. Ein solch ausgebildeter Mitnehmer 9 ist in der Lage, ein kräftiges Drehmoment zu übertragen. Es sind natürlich auch andere Formen für den Mitnehmer möglich. Es zeigt sich, dass so große Übersetzungsverhältnisse auf kleinstem Raume ausführbar sind. Wenn das Spiel zwischen den Mitnehmern 9 und den Übertragungskurven 6 mit dem Rücksprung 7 ohne größere Toleranzen angepasst ist, so ist auch mit einem derartigen Getriebe ein Vorwärts-Rückwärtslauf möglich.
  • Die Anzahl der Mitnehmer 9 ist gegenüber der Anzahl der Übertragungskurven 6 um mindestens eins größer. Nur so ist es möglich, dass die Zykloidenscheibe 3 abwälzt bzw. eine Taumelbewegung um die Führungen 4 herum ausführt.
  • Bei der 2 wird noch einmal deutlich, dass das erfindungsgemäße Getriebe einen kleinen Bauraum einnimmt und darüber hinaus kostengünstig herstellbar und montierbar ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Gehäuseteil
    2
    Ausgangselement
    3
    Zykloidenscheibe
    4
    Führungen
    5
    Führungsbohrungen
    6
    Übertragungskurven
    7
    Rücksprung
    8
    Übertragungselement
    9
    Mitnehmer
    10
    Fuß
    11
    Kopf
    12
    Bohrung
    13
    Boden
    14
    Vertiefung
    15
    Antriebsachse
    16
    Bohrung

Claims (9)

  1. Getriebe mit einer axial angeordneten Antriebsachse (15), die ein exzentrisch angeordnetes Übertragungselement (8) aufweist, das kraft- und formschlüssig zentrisch mit einer Zykloidenscheibe (3) verbunden ist, auf derem Umfang Übertragungskurven (6) angeordnet sind, die durch Rücksprünge (7) unterbrochen werden, und dass innerhalb der Zykloidenscheibe (3) Führungsbohrungen (5) vorhanden sind, die mit stationären Führungen (4) so zusammenwirken, dass die Übertragungskurven (6) mit Mitnehmern (9), die innerhalb eines Ausgangselementes (2) eingebettet sind, in der Art zusammenwirken, dass das Ausgangselement (2) angetrieben wird.
  2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungskurven (6) im Wesentlichen einen zykloidischen Verlauf oder dergleichen aufweisen.
  3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmer (9) aus einem Kopf (11) mit einem Querschnittsformat im Wesentlichen einer Halbkreisform entsprechend und mit einem Fuß (10) der im Wesentlichen einen sich anschließenden trapezförmigen Querschnitt aufweist, versehen ist.
  4. Getriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Mitnehmer (9) gegenüber der Anzahl der Übertragungskurven (6) um mindestens eins größer liegt.
  5. Getriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (4) als Bolzen oder Lager oder dergleichen ausgebildet sind, die in dem Gehäuse (1) befestigt oder angeformt sind.
  6. Getriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbohrungen (5) in der Zykloidenscheibe (3) in einem gleichmäßigen Abstand zueinander angeordnet sind und einen kreisrunden Querschnitt aufweisen.
  7. Getriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl Übertragungskurven (6) in Verbindung mit dem Mitnehmer (9) das Übersetzungsverhältnis des Getriebes bestimmen.
  8. Getriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als Übersetzungsgetriebe oder Untersetzungsgetriebe verwendbar ist.
  9. Getriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile des Getriebes als Spritzgussteile ausgeführt werden, vorzugsweise in Kunststoff oder dergleichen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104455227A (zh) * 2014-11-26 2015-03-25 合肥耀辉太阳能热力工程科技有限公司 一种渐开线齿轮和摆线齿轮组合传动的减速装置

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