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Zykloidengetriebe
DE3206992A1
Germany
- Other languages
English - Inventor
Rudolf Braren - Current Assignee
- Individual
Worldwide applications
Application DE19823206992 events
1982-02-26
1982-02-26
1983-09-08
1993-07-29
Application granted
1993-07-29
Status
Granted
Description
translated from
Rudolf Braren
Conollystr. 26/7, D - 8ooo München 4o
21 366/7 2o/h
Zykloidengetriebe
Die Erfindung betrifft ein Zykloidengetriebe mit einer Exzenterwelle, auf deren zwei oder mehreren Exzentern
eine entsprechende Anzahl von Zykloidenscheiben gelagert sind, die mit durch eine geschlossene Zykloidenkurve
gebildete Zykloidenerhebungen in einen Rollenkranz eingreifen, und mit einer Mitnehmerscheibe, deren Mitnehmerbolzen
Bohrungen der Zykloidenscheiben durchsetzen.
Zykloidengetriebe der vorstehend beschriebenen Art sind bekannt (vgl. DE-PS 24 33 675). Ihre Exzenterwelle
trägt auf dem Umfang gleichmässig zueinander versetzte.
Exzenter, auf denen - normalerweise über Wälzkörper die Zykloidenscheiben gelagert sind. Die Zykloidenscheiben
besitzen eine Randkontur in Form einer geschlossenen Trochoiden- oder Zykloidenkurve, deren Erhebungen mit
den Bolzen oder Rollen des Rollenkranzes in Eingriff stehen und während des Umlaufes nacheinander an diesen
zur tragenden Anlacjo kommen. Die Mitnehmerbolzen der
Mitnehmerscheibe,/1(in Bohrungen der Zykloidenscheiben
hineinragen und mit diesen in kraftübertragendem Kontakt
stehen, sind auskragend an der Mitnehmerscheibe befestigt. Die Mitnehmerscheibe ist mit einer Welle verbunden oder
zu einer solchen gestaltet und über diese gelagert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zykloidengetriebe der vorstehend beschriebenen Art so auszubilden,
daß es bei gleicher Belastbarkeit kleiner und leichter gebaut werden kann.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zu beiden
Seiten der Zykloidenscheiben Mitnehmerscheiben angeordnet sind, in denen die Mitnehmerbolzen beidendig abgestützt
sind, und daß die Mitnehmerscheiben an ihrem Außenumfang Lagerstellen für den Rollenkranz aufweisen.
Bei dem erfindungsgeniässen Getriebe sind somit die Mitnehmerbolzen
nicht frei auskragend in einer Mitnehmerscheibe gehalten, sondern beidendig in den zu beiden
Seiten der Zykloidenscheiben-Anordnung vorgesehenen Mitnehmerscheiben befestigt. Hierdurch vermögen die Mitnehmerbolzen
die auf sie übertragenen Kräfte mit geringerer Verformung und bei geringerer Beanspruchung aufzunehmen,
und aufgrund der Art ihrer Biegeverformung ergibt sich eine bessere Verteilung der übertragenen Gesamtkraft
auf die einzelnen Zykloidenscheiben im Sinne gleicher Kraftanteile. Auch die Mitnehmerscheiben selbst können
wegen der geringeren Reaktionskräfte, die sie zur Lagerung der Mitnehmerbolzen aufzunehmen haben, leichter
gebaut werden. Weiterhin erlaubt die Anordnung der Mitnehmerscheiben zu den beiden Seiten der Zykloidenscheiben-Gruppe
eine unmittelbare Lagerung der Mitnehmerscheiben in dem Rollenkranz bzw. eine Lagerung des Rollenkranzes
auf den Mitnehmerscheiben (je nachdem welche der beiden
Getriebekomponenten als gestellfest anzusehen ist), so
daß hierdurch in axialer Richtung des Getriebes erheblich Platz eingespart werden kann.
Ein weiterer Vorteil in dieser Richtung wird dann erreicht, wenn nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
die Exzenterwelle schwimmend in den Zykloidenscheiben gelagert ist. Eine derartige schwimmende Lagerung,
bei der die Exzenterwelle nur durch die von den Zykloiden-
scheiben her übertragenen Reaktionskräfte im Gleichgewicht
gehalten wird, setzt eine Ausbildung der Kurven der Zykloidenscheiben nach der eingangs bereits
erwähnten DE-PS 24 33 675 voraus. Denn diese Ausbildung liefert einen kraftübertragenden Eingriff mit
den Bolzen oder Rollen des Rollenkranzes über einen verhältnismässig grossen Bogenbereich (z.B. von 1oo ).
Nur in dem Fall einer derartigen Kraftübertragung über einen verhältnismässig grossen Bogen, d.h. über eine grössere
Anzahl der Rollen des Rollenkranzes, gleichen sich die Resultierenden der von den Zykloidenerhebungen zum Zentrum
hin wirkenden Einzelkräfte im Sinn des genannten Gleichgewichtes an der Exzenterwelle aus. Es genügt somit für
die Exzenterwelle an ihrem anderen, aus dem Getriebegehäuse herausragenden Ende eine Lagerung beispielsweise
in einer Zahnkupplung.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung ist vorgesehen, daß die Rollen des Rollenkranzes als Bolzen ausgebildet sind, die in radial
nach innen offenen Axialnuten des Rollenkranzes dreh«*
bar gelagert sind. Der Rollenkranz bildet in diesem Fall zweckmässigorweise das die übrigen Komponenten
des Zykloidengetriebes außen umschließende Gehäuse. Die Axialnuten· des Rollenkranzes können entweder so
geräumt sein, daß sie die Umfangsflache der Bolzen
um etwas mehr als 18o° mit ihren Flanken umgreifen,
so daß hierdurch die Bolzen an einem Herausfallen in radialer Richtung gehindert sind. Nach einer vorteilhafteren
Ausführungsform, die herstellungstechnisch einfacher ist, ist jedoch vorgesehen, daß die Axialnuten
die Bolzen um weniger als 18o von deren Umfangsfläche umgreifen und daß die Bolzen durch an ihrer
Umfangsflache anliegende Ringe gehalten sind. Die Ringe können entweder zwischen den Zykloidenscheiben
angeordnet sein und mit ihrem Außenumfang an den Umfangsflächen der Bolzen anliegen (wobei bei zwei Zykloiden-
scheiben ein Ring und bei drei Zykloidenscheiben zwei Ringe vorgesehen sind) , oder mit ihrem Außenumfang im
Rollenkranz abgestützt sein und die Bolzen von der Stirnseite her mit axialen Vorsprüngen an ihrem Innenrand
untergreifen (wobei in jedem Fall zwei stirnseitig an den Bolzen angeordnete Ringe vorzusehen sind).
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Zykloidengetriebes
werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Zykloidengetriebes,nach der Erfindung;
Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform eines Zykloidengetriebes
nach der Erfindung, und
Fig. 4 ein Detail einer weiteren Ausführungsform eines
erfindungsgemcissen Zykloidengetriebes mit drei Zykloidenscheiben/ aus dem eine modifizierte Abstützung
der Bolzen des Rollenkranzes hervorgeht.
Das Zykloidengetriebe gemäß Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem Rollenkranz 1, der zugleich das die übrigen
Getriebekomponenten von außen umschließende Gehäuse bildet/ einem Mitnehmersystem/ das aus zwei Mitnehmerscheiben
2 und einer Anzahl, z.B. acht von diesen gehaltener Mitnehmerbolzen 21 besteht, weiterhin aus
zwei Zykloidenscheiben 3, 4 und aus einer Exzenterwelle
5 mit zwei darauf vorgesehenen, um 18o° auf dem Umfang gegeneinander versetzten Exzenterbahnen 51 und 52. Die
Exzenterwelle 5 ist hohl und weist auf ihrem Innenumfang eine Innenzahrikupplung 53 auf, mit der eine Außenverzahnung
eines Wellenknüppels 54 im Eingriff steht. Der Wellenknüppel 54 kann an seinem anderen, nicht gezeigten
Ende über eine weitere Verzahnung mit einer Zahnkupplung
einer Motorwelle oder dgl. in Eingriff stehen.
Die in Fig. 1 rechte Stirnseite des Rollenkranzes 1 ist zu einem Flansch 11 gestaltet, der über längs seinem
Rand vorgesehene Löcher 12 mit einem anzutreibenden Element/ beispielsweise mit der Radnabe eines direkt
angetriebenen Fahrzeugrades verflanscht werden kann. Die in Fig. 1 linke Stirnseite des Rollenkranzes 1 ist
durch einen Deckel 13 abgedichtet verschlossen, dessen zentraler Bereich auf der Innenseite als axiale Führung
14 für die linke Stirnseite der Exzenterwelle 5 ausgebildet ist.
Mit 7 ist ein gestellfester Teil, d.h. ein gegenüber den
bewegten Teilen des Zykloidengetriebes ruhender Teil beispielsweise eines Fahrzeugrahmens bezeichnet, an
welchem die Mitnehmerscheiben 2 festgelegt sind. Die Befestigung erfolgt über Schrauben 22, die in die Mitnehmerbolzen
21 eingeschraubt sind. Die Mitnehmer bolzen
21 sitzen mit Preßsitz fest in der in Fig. 1 linken Mitnehmerscheibe 2.
Am Außenumfang der beiden Mitnehmerscheiben 2 sind Lagerstellen 23 für je ein Radial-Kegelrollenlager 24 vorgesehen,
durch die der Rollenkranz 1 drehbar auf den Mitnehmerscheiben 2 gelagert ist.
Der Rollenkranz 1 v/eist eine Vielzahl (im gezeigten Ausführungsbeispiel
26) von Axialnuten 15 auf, die zur drehbaren Lagerung von Bolzen 16 dienen und in ihrem
teilzylindrischen Querschnitt an diese angepasst sind. Die Bolzen 16 werden durch einen zwischen den Zykloidenscheiben
3 und 4 eingesetzten Ring 17, der die radial innen liegenden Umfangsflachen der Bolzen 16 tangiert,
an Ort und Stelle gehalten. Die Außenringe der Radial-Kegelrollenlager 24 sind über die Bolzen 16 durch Teller-
federn 18 gegeneinander verspannt. Zur Fixierung des Innenringes des in Fig. 1 linken Radial-Kegelrollenlagers
24 weist die entsprechende Mitnehinerscheibe 2 einen umlaufenden Bund 25 auf. Auf den Mitnehmerbolzen
21 sind Hülsen 26 drehbar gelagert.
Die Zykloidenscheiberi 3, 4 weisen eine der Anzahl der
Mitnehmer bolzen 21 e:.tsprechende Anzahl von durchgehenden
Bohrungen 31 auf, durch welche sich die Mitnehmerbolzen 21 bzw. die darauf gelagerten Hülsen
26 hindurch erstrecken. Ihre Außenkontur ist, wie sich aus Fig. 2 ergibt, durch eine geschlossene Zykloiden·
kurve gebildet, die :nit den Bolzen 16 in bekannter Weise zusammenwirken. Über zentrale Bohrungen 32 und dazwischen
angeordnete Lagerrollen 33, die in den Sxzenterbahnen 51, 52 laufen, sind die Zykloidenscheiben 3, 4 auf
der Exzenterwelle 5 gelagert. Die in Fig. 1 rechte Mitnehmerscheibe 2 weist einen axialen Vorsprung 27
auf, der als Axialführung für die Exzenterwelle 5 dient und in Verbindung mit der Axialführung 14 die
axiale Lage der Exzenterwelle 5 bestimmt.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist im wesentlichen
gleichartig aufgebaut wie das Getriebe gemäß den Fig. 1 und 2. Unterschiedlich hierzu ist jedoch, daß
der Rollenkranz 1o1 hierbei der gestellfeste Teil des Getriebes ist, während die Mitnehmerscheiben 1o2
über Schrauben 122 mit dem Flansch 1o7 einer Abtriebswelle 1o8 verbunden .sind. Eine Antriebswelle 154
ist durch eine zentrale Bohrung des Deckels 113 abgedichtet
hindurchgeführt und steht in gleicher Weise
wie bei dem Ausf lihrur.gsbeispiel gemäß Fig. 1, 2 mit
der Exzenterwelle 1o5 in Eingriff. Die axiale Lage der Exzenterwelle 1o5 ist durch zu ihrei. beiden Stirnseiten
angeordnete Führungsbüchsen 114 bzw. 127 bestimmt, die mit dem Deckel 113 verschraubt bzw. in einer stirn-
seitigen Ringnut d<..-r Abtriebswelle 1o8 gelagert sind.
Die Abtriebswelle loö ist über die beiden Mitnehmerscheiben
1o2 im Rullcnkranz 1ol gelagert.
Bei der Ausführuni_n;form gemäß Fig. 4 sind die Bolzen
216 in dem Rollenkranz 2o1 in axialen Nuten 215
gelagert, die in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 3 ausgebildet sind.
Jedoch sind die Holzen 216 hier durch an ihren Stirnseiten
anliegende dünne Ringscheiben 217 gehalten, deren Außendurch::x:L;ser etwa dem Innendurchmesser
des Rollenkranzes 2o1 entspricht, so daß sie sich darauf abstützen, u:.d deren Inne:.umfang eine in
Richtung auf die Holzen 216 vorspringende Abwinkelung
oder Einbördelung 219 besitzt, welche die zugeordnete
Stirnkante der Bulxo." 216 untergreift. Diese Ausführungsform
eignet sich für Zykloidengotriebe nach
der Erfindung, Lei denen drei und mehr Zykloidenscheiben
vorgeseiic-n sind, da in jedem Fall nur zwei Ringscheiben 217 vorgesehen werden müssen, die eine
verhältnismässig geringe Dicke aufweisen und daher in axialer Richtung kurz bauen.
/ο.
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- Dr. rcr. nat. DIETED LOUISDipi.-F.--.ys. claus =■> ,;■■■ ν ιDipl.-lr.g. FPAHZ I" ■' '- :" rZ liyi.W-.-LFG-".·-. j -"- - Λ8 13 0 STARNBJi; ORudolf BrarenConollystr. 26/7, D - 8ooo München 4o21 366/7 2o/hZykloidengetriebeAnsprücheZykloidengetriebe mit einer Exzenterwelle, auf deren zwei oder mehreren Exzentern eine entsprechende Anzahl von Zykloidenscheiben gelagert sind, die mit durch eine geschlossene Zykloidenkurve gebildeten Zykloidenerhebungen in einen Rollenkranz eingreifen, und mit einer Mitnehmerscheibe, deren Mitnehmerbolzen Bohrungen der Zykloidenscheiben durchsetzen, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der Zykloidenscheiben (3, 4) Mitnehmerscheiben (2, 1o2) angeordnet sind, in denen die Mitnehmerbolzen (21) beidendig abgestützt sind, und daß die Mitnehmerscheiben (2, 1o2) an ihrem Außenumfang Lagerstellen (23) für den Rollenkranz (1, 1o1, 2o1) aufweisen.
- 2. Zykloidengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterwelle (5, 1o5) schwimmend in den Zykloidenscheiben (3, 4) gelagert ist.
- 3. Zykloidengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterwelle (5, 1o5) als Hohlwelle mit einer Innen zahnkupplung (53) ausgebildet ist und mit einem in die IηηenζahnkuppIung (53) eingreifenden Knüppel (54, 154) in drehmomentübertragender Verbindung steht.
- 4. Zykloidengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenzeichnet, daß eine der Mitnehmerscheiben(2) gestellfest angeordnet ist und der als Gehäuse ausgebildete Rollenkranz (1) den An- oder Abtrieb bildet.
- 5. Zykloidengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen des Rollenkranzes (1, 1o1, 2o1) als Bolzen (16, 116, 216) ausgebildet sind, die in radial nach innen offenen Axialnuten (15, 115, 215) des Rollenkranzes drehbar gelagert sind.
- 6. Zykloidengetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialnuten (15, 115, 215) die Bolzen (16, 116, 216) um weniger als 18o von deren Umfangsflache umgreifen und daß die Bolzen (16, 116) durch an ihrer Umfangsflache anliegende Ringe (17, 217) gehalten sind.
- 7. Zykloidengetriebe nach Ai spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (17) zwischen den Zykloidenscheiben (3, 4) angeordnet sind und mit ihrem Außenumfang an den Umfangsflachen der Bolzen (16) anliegen.
- 8. Zykloidengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Ring (217) an den Stirnenden der Bolzen (216) angeordnet ist, sich mit seinem Außenumfang im Rollenkranz (2o1) abstützt und mit seinem in Richtung auf die Bolzen (216) vorspringenden Innenrand (219) die Stirnkanten der Bolzen untergreift.