DE3808051A1 - Unter- oder uebersetzungsgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Unter- oder Übersetzungsgetriebe mit einem Antriebsrad und einem Abtriebsrad, deren Drehachsen ko­ axial fluchtend zueinander angeordnet sind und die mittels ei­ nes Übertragungselementes in kämmender Verbindung sind.

Zur Herstellung sehr hoher Untersetzungen ist ein sogenanntes Cyclo-Getriebe bekannt, bei dem die Antriebsachse einen Exzen­ ter aufweist, auf dem eine Kurvenscheibe gelagert ist, deren Außenform eine zykloidische Kurve beschreibt. Die Kurvenzüge der Scheibe greifen in einen Ring aus Bolzen und Rollen ein, an denen sie sich abwälzen. Die Bolzen sind dabei innerhalb des Ringes angeordnet und auf einer Mitnehmerscheibe befestigt, die an der Abtriebswelle vorgesehen ist. Dieses bekannte Getriebe ist aus Präzisionsteilen zusammengesetzt, deren Herstellung ver­ hältnismäßig aufwendig und teuer ist. Außerdem sind der Übertra­ gung sehr großer Drehmomente Grenzen gesetzt.

Weiterhin gehört ein unter der Bezeichnung Acbar bekanntes Ge­ triebe zum Stand der Technik, bei dem die Drehmomentübertragung über zwei ineinander eingreifende Stirnzahnräder erfolgt, die exzentrisch zueinander angeordnet sind, so daß sich das Innen­ rad unter ständigem Wechsel der Zahneingriffe in der Innenver­ zahnung des Außenrades abwälzt. Auch dieses bekannte Getriebe erfordert eine genaue Herstellung insbesondere der Stirnverzah­ nungen, die überdies bei hohen Drehmomenten oftmals einem uner­ wünscht raschen Verschleiß unterworfen sind.

Schließlich ist zum Stand der Technik noch auf ein unter der Be­ zeichnung "Harmonic Drive" bekanntes Getriebe hinzuweisen, bei dem ein elliptischer Innenkern mit einem außen aufgezogenen Ku­ gellager über eine elastische, außen verzahnte Stahlbüchse mit der Innenverzahnung eines starren Stahlringes in Verbindung ist. Auch hier sind den übertragbaren Drehmomenten durch die elastische, verhältnismäßig dünne Stahlbüchse Grenzen gesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Unter- oder Über­ setzungsgetriebe zur Verfügung zu stellen, mit dem bei verhält­ nismäßig geringem Aufwand sehr hohe Drehmomente übertragen und bei dem sehr große Untersetzungs- bzw. Übersetzungsverhältnisse verwirklicht werden können.

Bei einem Getriebe der angegebenen Gattung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Übertragungselement eine Kette ist und daß das Antriebsrad und/oder das Abtriebsrad Zähne für den Eingriff der Kette aufweist.

Durch den Einsatz der Kette dient ein sehr robustes und ver­ schleißarmes Bauteil als Übertragungselement, so daß hohe Dreh­ momente übertragen werden können. Da die Kette ein handelsübli­ ches Maschinenelement ist, erfordert das Getriebe keinen großen Aufwand bei der Herstellung, insbesondere nicht für Präzisions­ bauteile.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Kette als Doppelkette ausgebildet ist, von der eine Kettenhälfte mit dem Antriebskettenrad und die andere Ket­ tenhälfte mit dem Abtriebskettenrad kämmt, wobei die beiden Ket­ tenräder exzentrisch zueinander angeordnet sind.

Ein derartiges Getriebe benötigt nur sehr wenig Platz in axia­ ler, aber auch in radialer Richtung, so daß durch die Hinterein­ anderschaltung derartiger Getriebe die Unter- bzw. Übersetzungs­ verhältnisse wesentlich gesteigert werden können. In Abhängig­ keit davon, welches Bauteil das feststehende Element ist, kann der Abtrieb entweder am Abtriebsrad oder an der Kette abgenom­ men werden.

Die Zähnezahl jeder Kettenhälfte ist dabei größer als die Zähne­ zahl des zugeordneten Kettenrades. Bei einer Zähnezahldifferenz von 1 oder 2 können sehr große Untersetzungs- bzw. Übersetzungs­ verhältnisse verwirklicht werden.

Es bietet sich an, die Doppelkette an der Bohrungswandung eines zylindrischen Gehäuses anzubringen. Dabei besteht die Möglich­ keit, in der Bohrungswandung des Gehäuses eine Innenverzahnung für den Eingriff von Planetenrädern eines Umlaufgetriebes auszu­ bilden, dessen Sonnenrad auf der Abtriebswelle sitzt. Auf diese Weise können die Abtriebsdrehmomente wahlweise am Gehäuse, am Steg der Planetenräder oder an der Abtriebswelle abgenommen wer­ den.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Patentansprüchen und aus der Beschreibung von Aus­ führungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Stirnansicht eines Getriebes gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Schnittdarstellung in der Ebene II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung, bei der zwei Getriebe hintereinandergeschaltet sind,

Fig. 4 im Längsschnitt eine durch ein Umlaufgetriebe erweiter­ te Variante und

Fig. 5 die schematische Stirnansicht eines weiteren Getriebes mit nur einer Kette als Übertragungselement.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform der Erfin­ dung, bei der eine Antriebswelle 10 ein Exzenterende 12 trägt, wobei die Exzentrizität mit e angegeben ist. Auf dem Exzenteren­ de 12 ist über ein Wälzlager 14 frei drehbar ein Antriebsketten­ rad 16 gelagert, dem axial gegenüberliegend ein Abtriebsketten­ rad 18 mit daran befestigter Abtriebswelle 20 zugeordnet ist, deren Drehachse 22 koaxial zur Drehachse 24 der Antriebswelle 10 verläuft.

Sowohl das Antriebsrad 16 als auch das Abtriebsrad 18 sind in Eingriff mit je einer Kettenhälte 26′ einer Doppelkette 26, de­ ren Zähnezahl z um ein Ganzzahliges größer ist als die Zähne­ zahl des Antriebskettenrades 16 und des Abtriebskettenrades 18, welche beide dieselbe Zähnezahl haben, beispielsweise z-1.

Hieraus errechnet sich die Größe der Exzentrizität e (bei einer Differenz Δ z der Zähnezahl) zu

e = Δ z/2 · π

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 sind zwei identische Getrie­ be hintereinander geschaltet, so daß die Abtriebswelle 20 des rechten Getriebes gleichzeitig die Antriebswelle 10 des linken Getriebes bildet. Unter der Annahme, daß jedes Getriebe für sich ein Untersetzungsverhältnis von 40 : 1 verwirklicht, läßt sich mit dieser Kombination ein Untersetzungsverhältnis von 1600 : 1 erreichen.

Fig. 4 zeigt die Möglichkeit, die Doppelkette 26 in eine Innen­ verzahnung 28 eingreifen zu lassen, die an der Bohrungswandung 30 eines zylindrischen Gehäuses 32 ausgebildet ist.

Zusätzlich kann in der Bohrungswandung 30 des Gehäuses 32 eine weitere Innenverzahnung 34 vorgesehen sein, die im Eingriff mit Planetenrädern 36 eines Umlaufgetriebes 38 ist, dessen Sonnen­ rad 40 auf der Abtriebswelle 20 sitzt. Diese Weiterbildung der Erfindung eröffnet die Möglichkeit, das Abtriebsmoment in Abhän­ gigkeit des festgehaltenen Bauteils am Gehäuse 32, an der Ab­ triebswelle 20 oder am Steg 42 der Planetenräder 36 abzunehmen.

In Fig. 5 ist schließlich angedeutet, daß die Erfindung auch bei an sich bekannten, eingangs erwähnten Getrieben Anwendung finden kann, bei denen auf der Antriebswelle 10 ein ellipti­ sches Antriebsrad 16 sitzt, wobei die Antriebswelle 10 koaxial im Abtriebsrad 18 sitzt, das eine Innenverzahnung 28 für eine einfache Kette 26′′ aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die bisher vorgesehene, elastische, außenverzahnte Stahl­ büchse durch die Kette 26′′ ersetzt, die über die Wälzkörper 44 an der Außenseite des elliptischen Antriebsrades 16 in ständig wechselnden Eingriff mit der Innenverzahnung 28 des Abtriebsra­ des 18 gebracht wird.

Selbstverständlich umfaßt die Erfindung auch die Umkehrung der erläuterten Ausführungsbeispiele, bei der die Abtriebswelle 20 als Antriebswelle und die Antriebswelle 10 als Abtriebswelle verwendet wird.

Claims (6)

1. Getriebe mit einem Antriebsrad und einem Abtriebsrad, deren Drehachsen koaxial fluchtend zueinander angeordnet sind und die mittels eines Übertragungselementes in kämmender Verbindung sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement eine Kette (26) ist und daß das Antriebsrad (16) und/oder das Ab­ triebsrad (18) Zähne für den Eingriff der Kette (26) aufweist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kette als Doppelkette (26) ausgebildet ist, von der eine Ketten­ hälfte (26′) mit dem Antriebskettenrad (16) und die andere Ket­ tenhälfte (26′) mit dem Abtriebskettenrad (18) kämmt, wobei die beiden Kettenräder (16, 18) exzentrisch zueinander angeordnet sind.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähnezahl jeder Kettenhälfte (16′) größer als die Zähnezahl des zugeordneten Kettenrades (16, 18) ist.

4. Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebskettenrad (16) auf einem Exzenterende (12) der An­ triebswelle (10) drehbar gelagert ist.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Doppelkette (26) an der Bohrungswand (30) ei­ nes zylindrischen Gehäuses (32) gelagert ist.

6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrungswandung (30) des Gehäuses (32) eine Innenverzahnung (34) für den Eingriff von Planetenrädern (36) eines Umlaufge­ triebes (38) ausgebildet ist, dessen Sonnenrad (40) auf der Ab­ triebswelle (20) sitzt.