DE3037758A1

DE3037758A1 - MOTION TRANSMISSION DEVICE

Info

Publication number: DE3037758A1
Application number: DE19803037758
Authority: DE
Inventors: John Howard Danvers Mass. Carlson; Daniel Charles Derry N.H. Seluk
Original assignee: USM Corp
Current assignee: USM Corp
Priority date: 1979-10-10
Filing date: 1980-10-06
Publication date: 1981-04-23
Also published as: SE8006972L; AU538778B2; FR2467326A1; IL61230A0; IT1133833B; AU6311680A; GB2060123A; IL61230A; GB2060123B; CH649139A5; JPS5655742A; NL8005555A; DK426780A; BE885610A; IT8025209A0; CA1126540A; FR2467326B1

Description

DIPL. ING. HEINZ BARDEKLEDIPL. ING. HEINZ BARDEKLE PATENTANWALTPATENT ADVOCATE

Aktenzeichen:File number:

München, 6.Oktober 1980Munich, October 6, 1980

Mein Zeichen: P 3145My reference: P 3145

USM CorporationUSM Corporation

Farmington, Connecticut 06032 Zustelladresse: 181 Elliott StreetFarmington, Connecticut 06032 Delivery address: 181 Elliott Street

Beverly, Mass. 01915 V. St. v. A.Beverly, Mass. 01915 V. St. v. A.

Motion transmission device

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bewegungsübertragungsvorrichtungen und insbesondere auf ein Getriebe, bei dem eine Relativbewegung zwischen einem auch als Biege-bzw. Spannungswellengenerator zu bezeichnenden Ausbiegeteil und einem flexiblen rohrförmigen Zahnrad erfolgt und bei dem ein unbiegsames bzw. formbeständiges Zahnrad oder ein kreisförmiges Nutteil vorgesehen ist. Bei dem Biegewellengenerator wird das Ausbiegeteil in Form einer Ellipse ausgebogen. Die erwähnte Bewegung erfolgt dabei dadurch, daß eine Verformungswelle in dem ausbiegbaren Zahnrad hervorgerufen wird und daß das Ausbiegeteil bzw. der Biegewellengenerator in einem Berührungsbereich oder vorzugsweise in einer Vielzahl von Berührungsbereichen zwischen den betreffenden Zahnradteilen eingeführt und gedreht wird, wobei der Kontaktbereich dann fortbewegt wird. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine verbesserte ausbiegbare federnde Platte, die sich dazu eignet, einen annehmbaren Betriebsspannungswert aufrecht zu erhalten, der der betreffenden ausbiegbaren federnden Platte zugehörig ist, wobei die Spannung minimiert wird, die in der flexiblen federnden Platte aufgrund der Ausübung einer Axialkraft hervorgerufen wird, welche dann auftritt, wenn der Biegewellengenerator in die Bohrung des ausbiegbaren rohrförmigen Zahnradteiles eingeführt wird»The present invention relates to motion transmission devices and in particular to a transmission in which a relative movement between a also as a bending or. Stress wave generator to be designated bending-out part and a flexible tubular gear takes place and in which a inflexible or dimensionally stable gear or a circular groove part is provided. With the bending wave generator the bent part is bent out in the form of an ellipse. The mentioned movement takes place in that a deformation wave is caused in the deflectable gear and that the deflecting part or the bending wave generator in a contact area or preferably in a plurality of contact areas between the relevant Gear parts is inserted and rotated, wherein the contact area is then moved. The invention relates refers in particular to an improved deflectable resilient plate capable of providing an acceptable level of operating tension to maintain, which is associated with the deflectable resilient plate in question, the Stress is minimized, which is caused in the flexible resilient plate due to the exertion of an axial force which occurs when the flexural wave generator enters the bore of the deflectable tubular Gear part is introduced »

Im allgemeinen werden flexible ausbiegbare rohrförmige Zahnradteile aus einem rohrförmigen flexiblen Teil gebildet, dessen äußere Zähne nahe eines Endes der Enden des betreffenden Teiles vorgesehen sind. Dabei erstreckt sich eine federnde Platte radial nach innen, um an demIn general, flexible deflectable tubular gear parts are formed from a tubular flexible part, the outer teeth of which are provided near one end of the ends of the part concerned. It extends a resilient plate radially inwards to the

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gegenüberliegenden Ende des rohrförmigen Teiles befestigt zu werden. Die betreffende federnde Platte erfüllt dabei zwei Funktionen: Sie mildert die axiale Auslenkung des rohrförmigen Teiles dort, wo dieses auf eine Kreisform durch die federnde Platte beschränkt ist, und außerdem stellt die betreffende Platte eine Einrichtung dar, mittels der das ausbiegbare flexible Zahnradteil an einem in der Struktur stabilen Glied befestigt wird, bei dem es sich entweder um ein rotierendes Antriebsteil oder um ein stationär festgehaltenes Teil handeln kann. Bei den derzeit benutzten Spannungswellen-Getriebeeinrichtungen sind die ausbiegbaren Zahnradteile so ausgelegt, daß die Betriebsspannungen berücksichtigt sind. Diese Betriebsspannungen umfassen die radiale Auslenkung s spannung in dem rohrförmigen Teil des flexiblen ausbiegbaren Zahnradteiles sowie die axiale Auslenkungsspannung in der federnden Platte. Die axiale Auslenkungsspannung wird dadurch hervorgerufen, daß das Ende der federnden Platte des rohrförmigen Teiles nicht in der iCbene verbleibt, sondern vielmehr muschelförmig ausgelenkt ist, wenn das Zahnende des rohrförmigen Teiles von einem runden Zustand in eine elliptische Form ausgelenkt ist. Längs der Hauptachse bewegt sich die Muschelform dabei zu der federnden Platte hin, während längs der Nebenachse die betreffende Muschelform sich von der federnden Platte wegbewegt_o opposite end of the tubular part to be attached. The resilient plate in question fulfills two functions: it mitigates the axial deflection of the tubular part where it is limited to a circular shape by the resilient plate, and the plate in question also represents a device by means of which the deflectable flexible gear part is attached to an in the structure is fixed stable member, which can be either a rotating drive part or a stationary part. In the case of the stress wave gear units currently in use, the deflectable gearwheel parts are designed so that the operating voltages are taken into account. These operating voltages include the radial deflection s voltage in the tubular part of the flexible, bendable gear part and the axial deflection stress in the resilient plate. The axial deflection stress is caused by the fact that the end of the resilient plate of the tubular part does not remain in the plane, but rather is deflected in the shape of a shell when the tooth end of the tubular part is deflected from a round state into an elliptical shape. The shell shape moves along the main axis towards the resilient plate, while the shell shape in question moves away from the resilient plate along the secondary axis _{or the like}

Wenn sich die Ellipsenform dreht, wird auch das Muschelformmuster gedreht, welches durch den rohrförmigen Teil des flexiblen Zahnradteiles der federnden Platte erteilt ist, wobei die maximale Auslenkung zwischen der Hauptachse und der Nebenachse auftrifft. Um die axiale Auslenkungsbeanspruchung bzw. Biegebeanspruchung in der federnden Platte zu minimieren, ist bisher die Dicke bei einem Minimum gehalten worden, wobei allerdings die Materialdicke noch ausreichend hoch gehalten war, um das Spitzen-As the ellipse shape rotates, the clamshell pattern that is passed through the tubular part is also rotated of the flexible gear part of the resilient plate is granted, with the maximum deflection between the main axis and the minor axis hits. About the axial deflection stress or to minimize bending stress in the resilient plate, so far the thickness of one Been kept to a minimum, although the material thickness was kept sufficiently high to

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Abtriebsdrehmoment zu übertragen, für dessen Bewältigung das flexible ausbiegbare Zahnradteil ausgelegt war. Die Dicke der Disher benutzten federnden Platte betrug nominell 0,8^ü der Innenbohrung des ausbiegbaren Zahnradrolirteiles. Im allgemeinen war die Dicke ausreichend, um den im Betrieb auftretenden Beanspruchungen zu widerstehen.To transmit output torque, which the flexible, bendable gear part was designed to cope with. the Thickness of the resilient plate used was nominally 0.8 g of the inner bore of the deflectable gear roller part. In general, the thickness was sufficient to withstand the stresses encountered in use.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie eine Bewegungsübertragungsvorrjchtung der betrachteten Art auf besonders einfache Weise auszubilden ist, um dennoch die gewünschten Betriebseigenschaften zu erzielen.The invention is based on the object of showing a way as a motion transmission device of the considered Kind is to be designed in a particularly simple manner in order to still achieve the desired operating characteristics achieve.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen erfaßte Erfindung.The object indicated above is achieved by the invention covered in the patent claims.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß ein Bewegungsübertragungsmechanismus geschaffen ist, der sich durch hohe Betriebssicherheit auszeichnet. Bei den bisher bekannten Bewegungsübertragung—sanordnungen sind nämlich von Zeit zu Zeit die ausbiegbaren rohrförmigen Zahnradteile am plattenseitigen Ende während des Betriebs ausgefallen sowie im Bereich zwischen dem.Befestigungsteil und dem Ausbiegeteil. Da die Ausfälle während des Betriebs auftraten, wurde bisher vermutet, daß die axiale muschelförmig auftretende Spannung den Ausfall hervorrief, weshalb der naheliegendste Weg darin bestand, für eine Herabsetzung dieser Betriebsbeanspruchung zu sorgen. Dadurch würde jedoch die Dicke der federnden Platte weiter herabgesetzt werden. Es hat sich nun jedoch herausgestellt, daß zu den Zeiten des Zusammenbaus des Systems in unbeabsichtigter bzw. unachtsamer Weise eine übermäßig hohe axiale Kraft ausgeübt wird, um den rohrförmigen Teil des ausbiegbaren flexiblen Zahnrades in den Spannungswellengenerator einzusetzen. Da eine derartige axiale Kraft sich in der federnden Platte desThe invention has the advantage that a motion transmission mechanism is created, which is characterized by high operational reliability. With the so far well-known transmission of motion — arrangements are namely from time to time the deflectable tubular gear parts at the plate-side end during operation failed as well as in the area between the fastening part and the bent part. Because the failures occurred during operation, it was previously assumed that the axial stress occurring in the form of a scallop Failure caused, so the most obvious route was to reduce this operational stress to care. However, this would further reduce the thickness of the resilient plate. It has now, however revealed that at the time the system was being assembled inadvertently or carelessly a excessively high axial force is applied to the tubular portion of the deflectable flexible gear in to use the voltage wave generator. Since such an axial force is in the resilient plate of the

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flexiblen austiiegbaren Zahnrades auswirkt, bewirkt jegliche ausgeübte übermäßige axiale Kraft, daß die federnde Platte ausgebogen und ausgehöhlt wird, so daß Restspannungen in der federnden Platte zurückbleiben können, die dazu führen können, daß die betreffende Anordnung während des anschließenden Betriebs ausfällt. Es ist nun festgestellt worden, daß eine verbesserte federnde Platte dadurch erhalten werden kann, daß die Dicke in einen bestimmten Bereich gesteigert wird, wodurch die Betriebsbiegespannung gegenüber dem derzeitigen Pegel etwas erhöht wird, wobei allerdings die Verformung bzw. Spannung erheblich vermindert wird, die während des Zusammenbaus eingeführt wird. Dadurch wird die Möglichkeit vermindert, daß Restspannungen nach dem Zusammenbau übrigbleiben, was bisher nicht erkannt worden war.flexible exchangeable gear affects, causes any excessive axial force exerted to deflect and hollow out the resilient plate, leaving residual stresses may remain in the resilient plate, which can lead to the arrangement in question fails during subsequent operation. It has now been found that an improved resilient Plate can be obtained by increasing the thickness in a certain range, whereby the Operating bending stress is slightly increased compared to the current level, although the deformation or Greatly reduces tension introduced during assembly. This creates the possibility reduces that residual stresses remain after assembly, what had not been recognized before.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to drawings, for example.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht und zum Teil im Schnitt eine Bewegungsübertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung.Fig. 1 shows in a side view and partly in section a motion transmission device according to FIG Invention.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines flexiblen ausbiegbaren Zahnrades in einer unbelasteten Stellung und in zwei Auslenkstellungen infolge des Umlaufes des Biegewellengenerators OFig. 2 shows a sectional view of a flexible bendable Gear in an unloaded position and in two deflected positions as a result of the rotation of the flexible wave generator O

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht eines Biegewellengenerators sowie eines flexiblen ausbiegbaren Zahnrades unter Veranschaulichung der Kräfte, die ausgeübt werden, wenn das flexible ausbiegbare Zahnrad und der Biegewellengenerator zusammengesetzt werden.Fig. 3 shows a sectional view of a bending wave generator and a flexible, bendable gear below Illustration of the forces that are exerted when the flexible deflectable gear and the flexural wave generator be put together.

Fig. 3A zeigt eine weitere Ausführungsform der Einrichtung, mit der die Abtriebswelle mit dem flexiblen ausbiegbaren Zahnrad verbunden ist.Fig. 3A shows a further embodiment of the device, with which the output shaft is connected to the flexible, bendable gear.

Fig. 4 veranschaulicht anhand von Kurven die Auslenkungsspannung, die auf federnde Platten unterschiedlicherFig. 4 uses curves to illustrate the deflection stress that is applied to resilient plates of different

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Dicken ausgeübt werden, wobei außerdem die axialen Spannungskräfte veranschaulicht sind, die bei Zusammenfügen des Spannungswellengenerators und des flexiblen ausbiegbaren Zahnrades auftreten.Thicknesses are exerted, also illustrating the axial tension forces that are exerted when assembled of the stress wave generator and the flexible, bendable gear.

Im folgenden sei die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher betrachtet. Gemäß Fig. 1 ist ein Bewegungsübertragungsmechanismus bzw. eine Bewegungsübertragungsvorrichtung gezeigt, die eine Eingangswelle 30 aufweist, welche an der Stelle 31 in einem Gehäuseteil 32 gelagert ist. Das Gehäuse 32 ist an einem Gehäuse 54 mit Hilfe von Bolzen 55 befestigt, und zwar nach erfolgtem Zusammenbau der Vorrichtung. Line auch als Biegewellengenerator zu bezeichnende Ausbiegungs-ErZeugungseinrichtung 35 ist auf der Welle festgehalten, und zwar mittels einer auf einem Gewindeteil 34 aufgeschraubten Mutter 33» In wünschenswerter Weise weist die durch den Biegewellengenerator hervorgerufene Biegewelle eine elliptische Form auf, wobei ein flexibler Innenlaufring 36 auf den betreffenden Biegewellengenerator bzw. das Biegeteil derart aufge_preßt ist, daß der betreffende Innenlaufring die elliptische Form des Biegewellengenerators bzw. Biegeteiles 35 annimmt« Der Laufring 36 enthält Lagerkugeln 37 von gleichmäßigem Durchmesser, die innerhalb eines äußeren Laufringes 38 anliegen, der auslenkbar ist und der an der Innenseite des rohrförmigen Teiles 44 eines flexiblen ausbiegbaren Zahnrades 43 angebracht ist, welches Außenzähne 41 aufweist, die mit Innenzähnen 42 kämmen. Diese Innenzähne 42 bilden ein Ringzahnrad, welches auf der Innenseite des Gehäuses 54 vorgesehen ist. Das flexible ausbiegbare Zahnrad ist mit dem auslenkbaren rohrförmigen Teil 44 an einer federnden Platte 51 angebracht, die ihrerseits mit einer Abtriebswelle 45 verbunden ist. Die Abtriebs- bzw. Ausgangswelle 45 ist in Lagern 46 gelagert, die in einem Gehäuse 47 untergebracht sind. Das innere Ende der AbtriebsweHe 45 ist an der federnden Platte 51The preferred embodiment of the invention is considered in more detail below. 1 is a motion transmission mechanism or a motion transmission device is shown having an input shaft 30, which is stored at the point 31 in a housing part 32 is. The housing 32 is attached to a housing 54 with the aid fastened by bolts 55 after the device has been assembled. Line can also be used as a bending wave generator indicative deflection generator 35 is on of the shaft held in place by means of a nut 33 »In, which is screwed onto a threaded part 34, is more desirable Way, the flexural wave produced by the flexural wave generator has an elliptical shape, wherein a flexible inner race 36 is pressed onto the relevant bending wave generator or the bending part in this way is that the inner race in question assumes the elliptical shape of the bending wave generator or bending part 35 " The race 36 contains bearing balls 37 of uniform Diameter resting within an outer race 38 which is deflectable and which is attached to the Inside of the tubular part 44 of a flexible deflectable gear 43 is attached, which external teeth 41 which mesh with internal teeth 42. These internal teeth 42 form a ring gear, which on the Inside of the housing 54 is provided. The flexible deflectable gear is tubular with the deflectable Part 44 attached to a resilient plate 51, which in turn is connected to an output shaft 45. the The output shaft 45 is mounted in bearings 46 which are accommodated in a housing 47. The inner The end of the output shaft 45 is on the resilient plate 51

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mittels zweier Ringe bzw. Scheiben 52a und 52b befestigt, die an beiden Seiten der federnden Platte 51 anliegen und an dieser mit Hilfe von Bolzen 53 befestigt sind. Die Umfange der Scheiben 52a und 52b begrenzen einen nicht flexiblen Teil der federnden Platte 51, während der übrige Teil der federnden Platte 51 relativ flexibel ist.fastened by means of two rings or washers 52a and 52b which bear against both sides of the resilient plate 51 and are attached to this with the aid of bolts 53. The circumferences of the disks 52a and 52b do not limit one flexible part of the resilient plate 51, while the rest Part of the resilient plate 51 is relatively flexible.

Wenn im Betrieb die Eingangswelle 30 gedreht wird, dreht sie den Biegewellengenerator 35 über die Lager 37 und den Laufring 38. Das flexible ausbiegbare Zahnrad 44 wird elastisch ausgelenkt und gelangt im Falle einer zwei Ausbeulungen aufweisenden Einheit mit zwei in Abstand voneinander vorgesehenen Stellen oder im Falle einer drei Ausbeulungszonen aufweisenden Einheit mit drei entsprechenden Stelle der Innenzähne 42 in Eingriff, die an dem Gehäuse 54 angebracht sind. Die Bewegung der Eingangswelle 30 ruft eine relative Drehung der Abtriebswelle 45 über den rohrförmigen Teil 44, das elastische ausbiegbare Zahnrad 43 und die federnde Platte 51 hervor.When the input shaft 30 is rotated during operation, it rotates the bending wave generator 35 via the bearings 37 and the Race 38. The flexible, bendable gear 44 is elastically deflected and, in the case of one, arrives at two Unit having bulges with two points provided at a distance from one another or in the case of one unit having three bulge zones with three corresponding ones Engage internal teeth 42 attached to housing 54. The movement of the input shaft 30 causes a relative rotation of the output shaft 45 via the tubular part 44, the elastic deflectable Gear 43 and the resilient plate 51 protrude.

Wenn das rohrförmige Teil 44 um den äußeren Laufring 38 herum aufgesetzt wird und diesem Laufring die elliptische Form durch den Biegewellengenerator 35 erteilt wird, dann tritt ein gewisser Biegeanteil in dem flexiblen Bereich der federnden Platte 51 auf. Der Platz, in welchem das flexible ausbiegbare Zahnrad hineinpassen muß, ist lediglich ein wenig größer als das flexible ausbiegbare Zahnrad selbst. Da der Biegewellengenerator 35 eine elliptische Form besitzt, ist es erforderlich, daß das rohrförmige Teil 44 dieselbe elliptische Form annimmt. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies, daß eine radiale Auslenkung am offenen Ende des rohrförmigen Teiles 44 des flexiblen ausbiegbaren Zahnrades auftritt und daß diese radiale Auslenkung allmählich über die Länge abgeschwächt wird, bis schließlich am Ende der federnden Platte 51 die Form im wesentlichen in eineWhen the tubular member 44 is around the outer race 38 is placed around and this raceway is given the elliptical shape by the flexible wave generator 35, then a certain amount of bending occurs in the flexible area of the resilient plate 51. The place in which the flexible deflectable gear must fit in is only slightly larger than the flexible deflectable gear Gear itself. Since the flexural wave generator 35 has an elliptical shape, it is necessary that the tubular part 44 assumes the same elliptical shape. In other words, this means that a radial deflection occurs at the open end of the tubular portion 44 of the flexible deflectable gear and that this radial deflection is gradually weakened over the length, until finally at the end of the resilient plate 51 the shape substantially in a

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Kreisform übergeht. Aufgrund der Abnahme dieser Auslenkung innerhalb des rohrförmigen Teiles des flexiblen ausbiegbaren Zahnrades tritt ein muschelförmiger Zustand auf, der auf die elastische Platte 51 übertragen wird und der diese Platte 51 veranlaßt, sich in axialer Richtung auszubiegen und eine axiale Spannung hervorzurufen.Circular shape. Due to the decrease in this deflection within the tubular part of the flexible The deflectable gear enters a shell-shaped state which is transmitted to the elastic plate 51 and which causes this plate 51 to move in the axial direction to bend and cause axial tension.

In Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Teiles in drei Stellungen bezogen auf die Position des Biege- bzw. Epannungswellengenerators gezeigt. Der Betrag der Auslenkung ist dabei etwas vergrößert, um die Auslenkungen zu veranschaulichen. Der Mittelschnitt zwischen der Hauptachse und der Nebenachse ist mit A veranschaulicht (wobei es sich um denselben Bereich handelt wie um einen Bereich des nicht ausgelenkten Teiles). Dieser Bereich durch die Hauptachse B wird radial nach oben am offenen 3nde ausgelenkt und axial nach unten zu der federnden Platte 3 hin verschoben. Der durch die Nebenachse C verlaufende Bereich wird radial nach innen zu der Mitte des offenen Endes hin und axial von der federnden Platte 3 weg ausgelenkt. Wie gezeigt, ist die axiale Auslenkung X am offenen Ende des ausbiegbaren flexiblen Zahnrades äquivalent der axialen Auslenkung χ des flexiblen Bereiches der federnden Platte.In Fig. 2 is a sectional view of a part in three Positions related to the position of the bending or stress wave generator shown. The amount of deflection is slightly increased in order to illustrate the deflections. The middle section between the major axis and the minor axis is illustrated with A (which is the same range as a range of the not deflected part). This area through the main axis B is deflected radially upwards at the open 3 end and axially moved down to the resilient plate 3 out. The area passing through the minor axis C becomes radial deflected inwardly towards the center of the open end and axially away from the resilient plate 3. As shown, the axial deflection X at the open end of the deflectable flexible gear is equivalent to the axial deflection χ of the flexible area of the resilient plate.

Wenn der Biegewellengenerator in eine flexible ausbiegbaren Zahnradbohrung eingesetzt und gedreht wird, dann dreht sich auch die Auslenkung innerhalb des flexiblen ausbiegbaren Zahnrades, und damit wird auch die Auslenkungsbzw. Biegewelle in der federnden Platte gedreht. Bei einem Bewegungsübertragungsmechanismus dieses Typs wurde die axiale Biegespannung in der federnden Platte dazu herangezogen, die Plattendicke festzulegen; um diese Beanspruchung zu minimieren,wurde die Dicke der betreffenden federnden Platte bei einer minimalen Dicke gehalten, die allerdings noch ausreichend groß war, um das erforderlicheIf the flexural wave generator is inserted into a flexible, deflectable gear bore and rotated, then the deflection also rotates within the flexible, bendable gearwheel, and thus the deflection or Flexible shaft rotated in the resilient plate. In a motion transmission mechanism of this type, the axial bending stress in the resilient plate used to determine the plate thickness; around this stress To minimize the thickness of the resilient plate in question was kept to a minimum thickness, the However, it was still large enough to meet the requirements

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Abgabemoment bereitzustellen. J^s hat sich herausgestellt, daß die maximale Beanspruchung, die auftreten kann, nicht notwendigerweise mit den Betriebsbeanspruchungen in der Einheit verknüpft ist, sondern daß sie vielmehr durch eine äußerst hohe axiale Spannung hervorgerufen werden kann, die auf die federnde Platte während des Zusammensetzens des ausbiegbaren flexiblen Zahnrades und des Spanrungs-Biegewellengenerators ausgeübt wird.Provide delivery moment. J ^ s it turned out that the maximum stress that can occur does not necessarily correlate with the operational stresses in the Unity is linked, but rather that they are caused by an extremely high axial tension may be applied to the resilient plate during assembly of the deflectable flexible gear and the stress flexural wave generator is exercised.

In Fig. 3 ist die Spannungswellenerzeugungsanordnung 9 als in der Bohrung des flexiblen ausbiegbaren Zahnrades untergebracht veranschaulicht. Die Kraft ist dabei als Vektor F1 angedeutet, die dazu benutzt wird, die Spannungswellenerzeugungseinrichtung 9 einzusetzen; diese Kraft wird über den rohrförmigen Teil 5 des flexiblen ausbiegbaren Zahnrades auf den Ausbiegeteil 3a der federnden Platte 3 übertragen. Der Kraft wirkt eine Kraft F2 in dem nicht ausbiegenden Bereich der federnden Platte 3 entgegen, wobei diese Gegenkraft über die federnde Platte 3 übertragen wird, um diese Platte "auszuheulen" und damit im Bereich 10 eine Spitzenauslenkungsspannung hervorzurufen.In Fig. 3, the stress wave generating arrangement 9 is as in the bore of the flexible, bendable gear housed illustrated. The force is indicated as vector F1, which is used to generate the voltage wave generator 9 to use; this force is via the tubular part 5 of the flexible bendable Gear on the bending part 3a of the resilient plate 3 transferred. A force F2 acts in the force against the non-bending area of the resilient plate 3, this counterforce via the resilient plate 3 is transferred to "howl" this disk and thus a peak deflection voltage in the area 10 to evoke.

Das Problem ist unter Bedingungen während des Zusammenbaus gerade kritisch, bei denen die Biegewellenerzeugungseinrichtung schwach gespannt sein kann, oder in dem Fall, daß über die einzelnen Teile hinweg Wärmegradienten vorhanden sind, die einen Festsitz hervorrufen, oder in dem Fall, daß in der Bohrung 6 des flexiblen ausbiegbaren Zahnrades oder auf dem äußeren Laufring 11 Schmutz oder Abfallteile vorhanden sind. In einigen Fällen ruft die während des Zusammenbaus ausgeübte Axialkraft Überbelastungen in der federnden Platte hervor, und zwar im Bereich 10, wodurch eine hohe Restspannung in dem betreffenden Teil hervorgerufen wird. Wenn die Biegewellenerzeugungseinrichtung dannThe problem is particularly critical under conditions during assembly in which the bending wave generating device can be weakly tensioned, or in the case that thermal gradients across the individual parts are present that cause an interference fit, or in the event that in the bore 6 of the flexible deflectable gear or on the outer race 11 dirt or debris are present. In some cases, the axial force exerted during assembly causes overloads in the resilient Plate emerges, namely in the area 10, causing a high residual stress in the part in question will. If the bending wave generating device then

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während des Betriebs der Einheit gedreht wird, dann werden die zyklisch abwechselnd auftretenden Spannungen mit der hohen Restspannung kombiniert, wobei diese kombinierten Spannungen zusammen zur Folge haben können, daß der betreffende Teil im Bereich 10 ausfällt. Sine der in Fig. 3 dargestellten Anordnung ähnliche Anordnung ist in Fig. 3A veranschaulicht; im Unterschied zur Fig. 3 ist hier jedoch anstelle der Verwendung von Scheiben bzw. Ringen und Bolzen zum Zwecke der Befestigung der federnden Platte an der Abtriebswelle die betreffende federnde Platte verdickt ausgebildet, so daß eine mit ihr zusammenhängende Nabe geschaffen ist.is rotated during operation of the unit, then the cyclically alternating stresses combined with the high residual stress, which combined Tensions together can result in the part in question in area 10 failing. Sine the in An arrangement similar to that shown in FIG. 3 is illustrated in FIG. 3A; in contrast to FIG. 3 is here, however, instead of the use of washers or rings and bolts for the purpose of fastening the resilient Plate on the output shaft, the resilient plate in question is thickened, so that one is contiguous with it Hub is created.

In Fig. 4 ist ein Kurvendiagramm gezeigt, in welchem die Beziehung zwischen der Biegebeanspruchung infolge der muschelförmigen Ausbeulung und der "Auswölbungs"-Beanspruchung veranschaulicht ist, die durch in axialer Richtung wirkende Zusammenbaukräfte hervorgerufen wird, wobei die betreffenden Verhältnisse für verschiedene Dicken der federnden Platte gezeigt sind. Bei der Vorbereitung dieser Kurvendarstellung betrug das Übersetzungsverhältnis der Vorrichtung 80 zu 1, das ist das Verhältnis zwischen der Eingangsseite der Biegewellenerzeugungseinrichtung und der Abtriebsseite mit dem flexiblen ausbiegbaren Zahnrad; die Verhältnisse bezüglich der Länge des betreffenden Zahnrades und des Klemmdurchmessers der federnden Platte waren gleich jenen beim Stand der Technik. Aus der Kurvendarstellung kann nun ersehen werden, daß eine sehr dünne federnde Platte eine geringe Auslenkungsspannung hervorruft, wobei noch anzumerken ist, daß generell beim Stand der Technik federnde Platten mit Dicken in der Größenordnung von 0,8^ des Bohrungsdurchmessers des flexiblen ausbiegbaren Zahnrades verwendet worden sind. Während nun eine dünne federnde Platte eine geringe Auslenkungsspannung hervorruft, hat sich gezeigt, daß eine extrem hohe axiale Spannung hervorgerufen werdenIn Fig. 4 is a graph showing the relationship between the bending stress due to the shell-shaped bulge and the "bulge" stress is illustrated, which is caused by assembly forces acting in the axial direction, wherein the relevant ratios are shown for different thicknesses of the resilient plate. In preparing this On the graph, the gear ratio of the device was 80 to 1, that is the ratio between the Input side of the bending wave generating device and the output side with the flexible, bendable gearwheel; the relationships with regard to the length of the gear in question and the clamping diameter of the resilient plate were the same as those in the prior art. From the graph it can now be seen that a very thin resilient plate causes a low deflection stress, it should also be noted that generally in the prior art resilient plates with thicknesses in the order of magnitude of 0.8 ^ of the bore diameter of the flexible deflectable gear have been used. While now a thin resilient plate is a causes low deflection stress, it has been found that extremely high axial stress is caused

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kann, und zwar aufgrund einer äußerst hohen axialen Kraft beim Zusammenbau. Bezüglich der axialen Spannkraft hat sich gezeigt, daß diese in der Größenordnung von 632.7 kg/cm oder bei noch höheren Werten liegt. Wenn federnde Platten mit einer Dicke verwendet werden, die in der erwähnten Größenordnung von 0,8% des erwähnten Zahnradbohrungsdurchmessers liegt, dann wird eine Auslenkungsspannung in der Größenordnung von 879 kg/cm erzeugt. Die zur Berechnung dieser Spannungswerte herangezogene axiale Kraft basiert dabei auf der Beziehung Kraft χ (8) D"", welche die obere Grenze für die Kraft bezeichnet, die benutzt wird, um die Biegewellenerzeugungseinrichtung in den Aufnahmenapf einzusetzen. Gemäß der vorliegenden Erfindung hat sich nun gezeigt, daß dann, wenn die Dicke der elastiGchen Platte auf einen Wert zwischen etwa 1,0 und 2,0% gesteigert wird, und zwar auf den erwähnten Durchmesser bezogen, die durch die axiale Kraft hervorgerufene Beanspruchung erheblich herabgesetzt ist; sie liegt dann zwischencan, due to an extremely high axial force during assembly. With regard to the axial clamping force, it has been shown that this is in the order of magnitude of 632.7 kg / cm or even higher values. If resilient plates are used with a thickness which is on the order of 0.8% of the mentioned gear bore diameter, then a deflection stress on the order of 879 kg / cm is generated. The axial force used to calculate these stress values is based on the relationship force χ (8) D "", which denotes the upper limit for the force that is used to insert the bending wave generating device into the receptacle. According to the present invention it has now been found that when the thickness of the elastic plate is increased to a value between approximately 1.0 and 2.0% , based on the diameter mentioned, the stress caused by the axial force is considerable is reduced; it then lies between

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etwa 1055 kg/cm und 3867 kg/cm , Außerdem -zeigt sich, daß die Auslenkungsspannung lediglich auf einen Wertabout 1055 kg / cm and 3867 kg / cm, It also shows that the deflection stress is only at a value

ρ Ορ Ο

zwischen etwa 1055 kg/cm und 2110 kg/cm erhöht ist.is increased between about 1055 kg / cm and 2110 kg / cm.

In den neuen Bereichen der federnden Platte ist die Biegespannung etwas höher als bei der bisher bekannten Konfiguration; die betreffende federnde Platte wird Jedoch noch unterhalb der Ermüdungsgrenze des Materials verwendet« Es hat sich herausgestellt, daß die Auslenkungsspannung sich mit der Dicke der federnden Platte proportional ändert, während sich die durch die axiale Kraft hervorgerufene Beanspruchung umgekehrt mit dem Quadrat der betreffenden Dicke ändert. Damit erhöht eine geringe Zunahme der axialen Dicke der federnden Platte die Ausienkungsspannung lediglich um einen geringen AnteiJ, _s während allerdings die Beanspruchung durch eine axiale Kraft erhsblich herabgesetzt ist«,In the new areas of the resilient plate, the bending stress is slightly higher than in the previously known configuration; However, the resilient plate in question is still used below the fatigue limit of the material. It has been found that the deflection stress changes proportionally with the thickness of the resilient plate, while the stress caused by the axial force changes inversely with the square of the thickness in question. Thus a small increase in the axial thickness increases of the resilient plate, the Ausienkungsspannung only by a small AnteiJ, _s is reduced by an axial force during erhsblich however, the stress "

- ■- λ η ·1- ■ - λ η · 1

"= ,3 U U I"= . 3 UUI

summary

Die Erfindung betrifft eine Bewegungsübertragungsvorrichtung mit einer Biege- bzw. Spannungswellenantriebseinheit (35)i die ein flexibles ausbiegbares rohrförmiges Zahnrad (43,44) enthält, an dem eine flexible federnde Platte (51) angebracht ist, welche eine Dicke aufweist, die zwischen etwa 1,0 und 2,O^ des Bohrungsdurchmessers des rohrförmigen Teiles (44) des betreffenden Zahnrades (43) liegt.The invention relates to a motion transmission device with a bending or tension shaft drive unit (35) i the a flexible bendable tubular Contains gear (43,44) on which a flexible resilient plate (51) is attached, which has a thickness having between about 1.0 and 2, O ^ of the bore diameter of the tubular part (44) of the relevant Gear (43) lies.

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Claims

DIPL-INCHEINZBARDEKLE Munich, October 6, 198C

PATENTANWALTPATENT ADVOCATE

File number: My reference: P 3145

Claims

( 1.) A motion transmission device comprising a ring gear, a tubular flexible gear, adjacent one end of which is provided a resilient plate attached to a shaft, and a stress wave generating device which progressively brings the flexible gear into engagement with the ring gear, thereby characterized in that the thickness of the resilient plate (3; 51) is selected between approximately 1.0 and 2.0% of the bore diameter (6) of the tubular flexible gear (5; 43).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the resilient plate (3; 51) in a flexible Part (3a) and divided into an inflexible part which is attached to a shaft (45) and around this is provided around, and that the flexible part (3a) between the end of the tubular flexible gear (5; 43) and the inflexible part of the plate in question is provided.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that at least one disc (52a; 52b) around the inflexible Part of the resilient plate (3; 51) is provided around.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a gear with a flexible tube (44) is provided _s whose teeth are provided around the circumference and radially from

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stand that a resilient plate (3; 51) is provided next to one end of the "tube (44) in question and that the thickness of the resilient plate (3; 51) in question is between approximately 1.0 and 2.0% of the bore diameter (6) of the pipe (44) is selected.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the resilient plate (3; 51st) has an axial inflexible part (52a; 52b; 3 ') and a flexible part (3a) between the axial and flexible part (52a; 52b; 3 ') and the tube (44) is provided.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a voltage wave generator (35) with at least two power transmission areas for driving the tubular flexible gear (5; 43) is provided.

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