DE7536155U - Getriebe - Google Patents

Description

Anmelder; Kurt G. Fickelscher, 671 Frankenthal·, Herderstraße

Getriebe

Die Erfindung betrifft ein Getriebe zur Übertragung von Drehbewegungen, insbesondere für mittlere und hohe Übersetzungsverhältnisse, mit einem innenverzahnten Hohlrad, mit dessen Innenzähnen die Außenzähne eines Ringelementes kämmen, sowie mit einer von innen gegen das Ringelement drückenden, Drehmoment übertragenden Drehscheibe, deren Welle mit der mathematischen Achse des Hohlrades fluchtet, wobei die Zähnezahlen des Hohlrades und des Ringelementes verschieden sind.

Ein derartiges Getriebe ist aus der deutschen Patentschrift 1 135 259 sowie einem Prospekt "Harmonie Drive", Druck-Nr. 5000/9/71 bekannt. Hält man bei diesem bekannten Getriebe eines der drei Bauelemente - Hohlrad, Ringelement oder Drehscheibe - fest, so kann man von den beiden anderen wahlweise das eine oder andere zum An- oder Abtrieb verwenden und somit insgesamt sechs verschiedene Über- und Untersetzungen realisieren. In allen Fällen verformt die Drehmoment übertragende Drehscheibe (im Prospekt "wave generator" genannt) das Kingelement (im Prospekt "flex spline" genannt), welches aus diesem Grunde dünn und elastisch ausgebildet sein muß.

Das Ringelement ist als längliche Büchse ausgebildet, deren Länge so groß sein muß, daß dort, wo das Drehmoment abgenommen oder aufgegeben wird, die Verformungen abgeklungen sind. Diese bekannte Konstruktion hat verschiedene Nachteile:

1. Ein erster Nachteil des bekannten Getriebes besteht in großen baulichen Abmessungen der länglichen Büchse.

2. In allen Betriebsarten wird von dem Ringelement ein Brett

's

moment übertragen, entweder auf ein Lager oder auf eines der beiden anderen Bauelemente. Das übertragbare Dreh-

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moment ist dadurch begrenzt _P daß das Ringelement, der Verformbarkeit wegen, dünn und elastisch ausgebildet ist. Die Begrenzung des Drehmomentes ist ein zweiter Nachteil des bekannten Getriebes.

3. Ein dritter Nachteil ist darin zu sehen, daß die Verformungen des Ringelementes einen Verschleiß bewirken, da sie unter Belastung (Drehmoment) erfolgen.

4. Weiterhin ermöglicht das bekannte Getriebe Übersetzungen ins Schnelle, ist also nicht "selbstsperrend". Da Übersetzungen ins Schnelle bei Übersetzungsverhältnissen über 50 kaum sinnvoll sind, ist das Fehlen einer Selbstsperrung ein vierter Nachteil des bekannten Getriebes. Unter einer "Selbstsperrung" soll hierbei verstanden werden, daß ein auf die Abtriebswelle wirkendes Drehmoment nicht die Antriebswelle drehen kann; die "Sperrung" bezieht sich also auf ein von der Abtriebsseite eingeleitetes Drehmoment. Nur von der Antriebsseite her kann ein Drehmoment eingeleitet und der Äbtriebswelle mitgeteilt werden. Bekannte Getriebe erreichen dies nur mit hohem technischen Aufwand und/oder unvollkommen.

5. Beim bekannten Getriebe sind ca. 15 % der Zähne miteinander im Eingriff; dies ist insofern ein Nachteil des bekannten Getriebes, als ein höherer Prozentsatz das Ringelement und die Zähne weniger beanspruchen würde.

6. Schließlich kann beim bekannten Getriebe ein geringes Zahnflankenspiel nur durch erhöhte Fertigungsgenauigkeit erreicht werden.

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Diese Aufgabenstellung wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruches 1 gelöst. Dort ist davon die Rede, daß die beiden Zahnreihen der beiden Hohlräder "eine" virtuelle dritte Zahnreihe bilden. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß - wie später anhand der Figuren genauer erläutert werden wird noch eine zweite virtuelle Zahnreihe durch Überlappung der beiden Hohlräder gebildet wird. Prinzipiell ist es gleichgültig, mit welcher der beiden gebildeten virtuellen Zahnreihen die Außenzähne des Ringelementes kämmen; je nachdem, welche der beiden virtuellen Zahnreihen man benutzt, ist der Drehsinn verschieden, bei gleichem festgehaltenen Hohlrand. - Wenn im folgenden von "der" virtuellen dritten Zahnreihe die Rede ist, so ist damit diejenige der beiden entstehenden virtuellen dritten Zahnreihen gemeint, welche benutzt wird. Die Wahl steht völlig frei. Vorteilhaft ist entweder die Teilung der virtuellen dritten Zahnreihe gemäß Anspruch 2 und 3 konstant (wobei vorteilhaft gemäß Anspruch 4 alle Zahnflanken eben sind), oder die Außenzähne des Ringelementes sind gemäß Anspruch 5 in Umfangsrichtung verschiebbar oder verformbar.

Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabenstellung, ebenfalls ausgehend von der Konstruktion der deutschen Patentschrift 1 135 259 und des eingangs genannten Prospektes, ist in Anspruch 7 angegeben.

Vorteilhaft kann man hierbei das elliptische Ringelement starr ausbilden, wobei dann seine Außenzähne auf ihm in Umfangsrichtung verschiebbar angeordnet sind. Andererseits ist es auch möglich, das elliptische Ringelement verformbar auszubilden, wie dies im Prinzip aus der deutschen Patentschrift 1 135 259 bekannt ist. Die erfindungsgemäße Konstruktion hat dann allerdings nicht die Nachteile, die die Konstruktion der deutschen Patentschrift 1 135 259 aufweist, da erfindungsgemäß das Ringelement kein Drehmoment überträgt. Aus diesem Grunde kann das elliptische Ringelement dünn ausgebildet sein, wie dies für die Verformbarkeit erforderlich ist, ohne daß hierdurch der Anwendungsbereich in Richtung auf hohe Drehmomente begrenzt wäre. Auch ist es nicht

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erforderlich, das elliptische Ringelement als längliche Büchse auszubilden, denn es werden ja keine Drehmomente übertragen; die baulichen Abmessungen bleiben somit klein. Schließlich bewirkt die Verformung des Ringelementes bei der erfindungsgemäßen Konstruktion nur einen minimalen Verschleiß, da die Verformung nicht, wie bei der Konstruktion der deutschen Patentschrift 1 135 259 und des eingangs genannten Prospektes, mit einer Drehiooment-Übertragung einhergeht.

Vorteilhaft ist, wie dies an sich aus dem eingangs genannten Prospekt bekannt ist, das Ringelement mit Walzen oder Kugeln auf der Drehscheibe gelagert. Hierdurch werden bei schnell laufenden Getrieben die Reibungsverluste herabgesetzt; bei Stellgetrieben ist eine derartige Lagerung nicht unbedingt erforderlich.

Besonders einfach läßt sich das Ringelement aus einem Blech durch zick-zack-förmiges Biegen herstellen (Anspruch 12). Das zick-zack-förmig gebogene "Blech wird einfach um die Drehscheibe herumgelegt. Ein Verschweißen an der Stoßstelle ist nicht erforderlich, da das zick-zack-förmige Blech in Richtung des Umfanges keine Kräfte zu übertragen braucht.

Bei Stellgetrieben genügt es, wenn das zick-zack-förmige Blech, welches in diesem Fall allein das Ringelement bildet, direkt auf der Drehscheibe sitzt. Die bei einem Stellgetriebe geringfügige Verschiebung zwischen der Drehscheibe und dem das Ringelement bildenden zick-zack-förmigen Blech verursacht nur geringe Reibungskräfte, welche nicht stören. Bei schneller laufenden Getrieben dagegen sitzt vorteilhaft das zick-zack-förmige Blech auf einem Ring, welcher mit Walzen oder Kugeln auf dar Drehscheibe qelaaert ist.

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Den Ansprüchen 1 und 7 ist zu entnehmen, daß die Zähnezahl des Ringelementes vorteilhaft in der Mitte zwischen den Zähnezahlen der beiden Hohlräder liegt. Betragen die Zähnezahlen der beiden Hohlräder beispMsweise gemäß Anspruch 1 60 und 62, so sind optimale Drehmoment-Übertragungsverhältnisse und optimale Arbeisbedingungen dann gegeben, wenn die Zähnezahl des Ringelementes 61 beträgt. Gemäß Anspruch 7 beispielsweise könnten die Zähnezahlen der beiden Hohlräder 36 und 40 betragen, wobei dann nach diesem Anspruch die Zähnezahl des Ringelementes 38 betragen soll.

Diese Angabe, daß die Zähnezahl des Ringelementes genau in der Mitte zwischen den Zähnezahlen der beiden Hohlräder liegen soll, schafft zwar optimale Verhältnisse, ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Für das Funktionieren der Erfindung genügt es, wenn ein Außenzahn, von einer Zahnlücke der virtuellen Zahnreihe zur nächsten fortschreitend, in diese Lücke der virtuellen Zahnreihe sich so weit einschiebt, bis die Zahnlückenspitzen der beiden Hohlräder übereinstimmen, d.h., der Außenzahn muß in eine || virtuelle Zahnlücke nach der anderen bis zur größtmöglichen Tiefe

eingeschoben werden. Hierdurch wird die Relativbewegung des einen Hohlrades gegenüber dem anderen erzeugt, bzw. ein Hohlrad bewegt, wenn das andere festgehalten wird. Die Drehbewegung wird dadurch eingeleitet, daß der radial bewegte Außenzahn von einer virtuellen Zahnlücke zur nächsten und so fort fortschreitet. Diese einfachste erfindungsgemäße Konstruktion ist in Anspruch 13 angegeben. Man erzielt mit dieser Konstruktion selbstverständlich keine harmonische Drehbewegung, sondern eine schrittweise Drehbewegung, die jedoch bei manchen Anwendungsbeispielen, beispielsweise bei einfachen Stellgetrieben, durchaus sinnvoll sein kann.

Eine derartige Konstruktion mit nur einem einzigen Außenzahn, der nacheinander von einer virtuellen Zahnlücke zur nächsten virtuellen Zahnlücke vorrückt, ließe sich beispielsweise dadurch realisieren, daß dieser Zahn in einer Halterung sitzt, wel-

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ehe um die Achse der beiden Hohlräder umläuft und den Außenzahn ■trägt, der in beliebiger Weise zu seiner radialen Hin- und Herbewegung angetrieben wird, beispielsweise durch Führung ein einer Kurvenscheibe.

Eine konstruktiv bessere Lösung besteht darin, daß (Anspruch 14} eine beliebige Anzahl von Außenzähnen auf einem Ringelement angeordnet ist,welches kreisrund ist, um seine Achse drehbar ist, und dessen Achse um die Achse der beiden Hohlräder umläuft. Ein ganz besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines derartigen Getriebes ist in Anspruch 1 angegeben, dessen Ringelement ebenfalls um die Achse der beiden Hohlräder umläuft. Dort ist die Zähnezahl des Ringelementes das arithmetische Mittel zwischen den Zähnezahlen der beiden Hohlräder; gemäß Anspruch 14 dagegen ist die Zähnezahl beliebig, wodurch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes nicht verändert wird, da dieses ausschließlich durch die Differenz der Zähnezahlen der beiden Hohlräder gegeben ist. Nur die Drehmomentübertragung und die Qualität der Funktion (Wirkungsgrad, Laufruhe etc.) werden durch die Abweichung der Zähnezahl des Ringelementes von arithmetischen Mittel der Zähnezahlen der beiden Hohlräder beeinträchtigt, und zwar um so mehr, je größer diese Abweichung ist. In manchen Fällen, beispielsweise wenn man an einer Normung interessiert ist, oder wenn besondere geometrische Verhältnisse die Verwendung eines kleineren Ringelementes erforderlich machen, kann es jedoch günstig sein, von dem Ringelement optimaler Zähnezahl gemäß Anspruch 1 im Sinne des Anspruches 14 abzuweichen.

Die Verwendung eines kreisrunden Ringelementes führt dazu, daß die Zähne des Rinerelenetes auf der einen Seite zwar vollständig in die Zahnlücken der virtuellen Zahnreihe eingreifen, gegenüberliegend jedoch um mindestens die Höhe der Zähne von der virtuellen Zahnlückenspitze entfernt sind. Das runde Ringelement sitzt also immer exzentrisch zur Achse der beiden Hohlräder. Aus diesem Grunde ist vorrangig bei Stellgetrieben die Verwendung eines elliptischen Ringelementes gemäß Anspruch 15 günstiger. Optimale Übertragungsverhältnisse erhält man gemäß Anspruch 7

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(besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des Anspruches 15) dann -, wenn die Zähnezahl des Ringelementes gleich dem arithmetischen Mittel der Zähnezahlen der beiden Hohlräder ist. Ist dies wegen des Erfordernisses einer geradzahligen Anzahl von Außenzähnen auf dem elliptischen Ringelement nicht möglich, nämlich dann, wenn die Zähnezahlen der Hohlräder sich nur um zwei unter- | scheiden, so sind die günstigsten übertragungsverhältnisse dann f. gegeben, wenn die Zähnezahl des Ringelenetes gleich der Zähnezahl des einen oder anderen Hohlrades ist. Weniger günstige übertragungsverhältnisse, aber immer noch eine harmonische Dreh- " bewegung erhält man dann, wenn die Zähnezahl des Ringelementes zwar geradzahlig ist, jedoch von der optimalen Zähnezahl ab- * weicht (Anspruch 15). In gewissen Anwendungsfällen kann dies aus ; Gründen öfer Normung oder aus geometrischen Gründen wünschenswert sein. Das übersetzungsverhältnis wird durch die Veränderung der Zähnezahl des Ringelementes nicht beeinflußt.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung trägt das Ringelement (Anspruch 16) eine beliebige ungeradzahlige Anzahl von Außenzähnen,wobei das Ringelement ebenfalls elliptisch (oder sonstwie unrund, z.B. eiförmig)ausgebildet! ist und um die Achse der beiden Hohlräder drehbar ist. Bei dieser ungeradzahligen Anzahl von Außenzähnen auf einem elliptischen Ringelement erhält man keine harmonische Drehbewegung, sondern einen zeitweiligen Stillstand der Drehbewegung. Die Dauer der Drehbewegung ist hierbei gleich der Dauer des Stillstandes. Derartige Drehbewegungen mit periodischem Stillstand wurden bisher nach dem Stande der Technik mit ungleich höherem technischen Aufwand erzielt als gemäß der Erfindung.

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Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Getriebe längs der Linie I - I der Fig. 3, mit einer virtuellen Zahnreihe gemäß Anspruch 3,

Fig. 2 die Überlappung der Zähne beider Hohlräder zur virtuellen dritten Zahnreihe, gemäß Anspruch 2, Fig. 3 einen Längsschnitt des Getriebes der Fig. 1, Fig. 4 bis 6 die Anordnung eines Zahnes des Ringelementes

zwischen benachbarten Zähnen der Hohlräder/

Fig. 7 und 8 Abbildungen einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Getriebes,- entsprechend den Fig. 1 und 2, wobei Fig. 7 ein Schnitt längs der Linie VII - VII durch den Gegenstand der Fig. 8 ist,
Fig= 9 bis 13 die verschiebbare Anordnung von Zähnen auf dem

Ringelement,
Fig.14 und 15 die Ausbildung des Ringelementes nach Anspruch

11 und 12,

Fig. 16 eine Tabelle zur Erläuterung der Übersetzungsverhältnisse» und
Fig..17 ein Getriebe nach Anspruch 14.

Gemäß den Fig. 1 und 3 weist das Getriebe zwei innenverzahnte Hohlräder 2 und 4 auf. Gemäß der Schnitt"ihrung I - I durch Fig. 3 liegt das innenverzahnte Hohlrad 2 hinter dem innenverzahnten Hohlrad 4. Aus diesem Grunde sind die Flanken der Zähne des Hohlrades 2 zum Teil durch die Zähne des Hohlrades 4 verdeckt und insoweit in Fig. 1 nur gestrichelt angedeutet.

Im rechten oberen Viertel der Fig. 1 sind nur die Zähne des innenverzahnten Hohlrades 4 dargestellt.

In der Darstellung der Fig. 1 erkennt man, daß die von den Flanken der 'Zahnreihen 2 und 4 gebildeten Zick-zack-Linien sich derart überlappen, daß eine virtuelle dritte Zahnreihe entsteht.

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(Diese "eine" virtuelle dritte Zahnreihe ist dadurch hervorgehoben, daß in sie die Außenzähne 7 des (punktiert angelegten) Ringelementes 6 angreifen. Man erkennt, insbesondere im linken Teil der Fig. 1, daß noch eine zweite virtuelle Zahnreihe entsteht, welche in Fig. 1 nicht benutzt wird. Diese zweite virtuelle Zahnreihe stimmt identisch mit der ersten virtuellen Zahnreihe überein, ist jedoch um einen Winkelbetrag versetzt. Statt der ersten, in Fig. 1 benutzten virtuellen Zahnreihe könnte man die zweite virtuelle Zahnreihe benutzen, wobei sich nur der Drehsinn ändern würde. Im folgenden ist nur noch von "der" virtuellen dritten Zahnreihe die Rede, welche benutzt wird. Die Zahnlückenspitzen 12 und 14 der Hohlräder 2 und 4 liegen auf einem Kreis 18 idt dem Mittelpunkt 16, welcher der Durchstoßpunkt der gemeinsamen mathematischen Achse der beiden Hohlräder durch die Zeichenebene ist. Die Zahnlückenspitzen 20 der virtuellen dritten Zahnreihe dagegen liegen auf einem Kreis 22, dessen Mittelpunkt 24 gegenüber dem Mittelpunkt 16 des Kreises 18 versetzt ist. Bei der Drehung des Ringelementes 6 beschreibt der Mittelpunkt 24 einen Kreis um den Mittelpunkt 16.

In Fig. 1 erkennt man weiterhin, daß in die "Zahnlücken" der virtuellen dritten Zahnreihe die Außenzähne 7 des Ringelementes derart eingreifen, daß die Spitzen der Zähne 7 des Ringelentes bis in die Zahnlückenspitzen 20 der virtuellen Zahnlücken vordringen. Die Höhe der Zähne 7 des Ringelementes 6 ist ca. doppelt so groß wie der Abstand zwischen den Mittelpunkten 16 und 24. Der Mittelpunkt 24 der virtuellen Zahnreihe stimmt überein mit dem Durchstoßpunkt der Achse des Ringelementes 6 durch die Zeichenebene.

Innerhalb des Ringelementes 6 ist die Drehscheibe 8 angeordnet; zwischen der Drehscheibe und dem Ringelement sind Walzen 25 oder sonstige Lagerelemente vorgesehen, um eine Drehung des Ringelementes 6 gegenüber der Drehscheibe 8 zu erleichtern.

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Gemäß Fig. 1 hat das hintere Hohlrad 2 nur 78 Zähne 13, wogegen das vordere Hohlrad 4 geringfügig mehr, nämlich 80 Zähne 15 trägt. Das außenverzahnte Ringelement 6 trägt 79 Zähne 7, deren Breite gemäß der unteren Hälfte der Fig. 3 so groß ist, daß sie mit den Zahnreihen der beiden Hohlräder 2 und 4 kämmen. Gemäß Fig. 3 ist das innenverzahnte Hohlrad 2 festgehalten. Gemäß der Tabelle der Fig. 16, die später noch im Einzelnen besprochen " werden wird, kommt in*diesen». Falle nur ein Antrieb der Drehscheibe 8 über die Antriebswelle 10 infrage. Eine Abtriebswelle.

j · könnte mit dem Ringelement 6 verbunden sein, doch ist in der Konstruktion der Fig. 3 die andere in der Tabelle der

j Fig. 16 genannte Möglichkeit gewählt, das Hohlrad 4 mit der

j Abtriebswelle 26 zu verbinden. Die Drehung der Drehscheibe

bewirkt eine Drehung des Ringelementes 6, dessen Zähne 7 sich dabei in den Zähnen 13 des festgehaltenen innenverzahnten Hohlrades 2 abstützt. Die Zahnzahldifferenz zwischen dem Ringelement 6 und dem innenverzahnten Hohlrad 4 beträgt 1,. bei einer Zahnzahl des Hohlrades 4 von 80. Es ergibt sich hieraus,

t gemäß der Tabelle der Fig. 16, ein Untersetzungssverhältnis von

ί 39, d.h. bei 39 Umläufen der Antriebswelle 10 macht die Abtriebswelle 26 einen Umlauf.

ι Bei dem in Figur 1 dargestellten Getriebe mit einem Unter-

setzungsverliältnis von 39 liegen gemäß Anspruch 3 (der für

große Übersetzungen gilt) zur Erzielung einer konstanten Teilung (Abstand der Zahnlückenspitzen 20) der virtuellen dritten Zahnreihe die Zahnlückenspitzen der beiden Hohlräder auf einem einzigen Kopfkreis 18. Bei einem kleineren Untersetzungsverhältnis jedoch, wie es in Figur 2 dargestellt ist, sind die Zähne der beiden Hohlräder in ihrer Höhe derart unterschiedlich, daß ein gemeinsamer Kopf kr eis 18 zu größeren Fehlern in den Winkeln der Zahnflanken führen würde. In diesem Fall sind, gemäß Anspruch 2, zur Erzielung einer konstanten Teilung der virtuellen dritten Zahnreihe die Zaihnreihen der beiden Hohlräder derart angeordnet, daß beide in der Höhe ; von einem Kreis 19 halbiert werden. Hierdurch wird auch bei kleineren Untersetzungsverhältnissen der Fehler der Zahnflankenwinkel in den Grenzen der Fertigungstoleranzen gehalten.

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In Fig. 4 ist perspektivisch und schematisch ein Zahn 7 des Ringelementes 6 dargestellt. Dieser Zahn kämmt mit den ange deuteten Zahnflanken 12a und 14a der Zähne 13 und 15-

Fig. 5 zeigt in Aufsicht den Gegenstand der Fig. 4. Die dem Zahn 7 anliegenden Bereiche der Zahnflanken 12a und 14a sind mit Kreuzchen bezeichnet.

Fig. 6 zeigt schematisch ein Detail von Fig. 1. Der Zahn 7 des Ringelementes 6 berührt einerseits die Flanke des Zahnes des Hohlrades ^{4 und} andererseits die entsprechende Flanke des Zahnes 13 a_es Hohlrades ²· ^Die beiden Zahnreihen bilden miteinander die virtuelle dritte Zahnreihe, deren Zahnlückenspitze 20 mit der Spitze des Zahnes 7 übereinstimmt - soweit diese Spitze nicht in üblicher Weise abgeflacht ist.

Die 2ähne 13 und 15 wirken auf den Zahn 7 mit den durch Pfeile 30 und 32 angedeuteten Kräften. Diese Kräfte wurden in die peripheren Komponenten 34 und 36 und in die radialen Komponenten 38 zerlegt. Man erkennt, daß die peripheren Komponenten 36 und 34 sich aufheben, was zur Folge hat, daß auf den Zahn 7 keine Kräfte in Umfangsrichtung wirken. Dies bewirkt einerseits die Selbstsperrung und hat andererseits zur Folge, daß das Ringelement 6 in Umfangsrichtung keine Kräfte zu übertragen braucht und daher - sollte dies erforderlich sein dünn und elastisch ausgebildet sein kann, ohne daß dadurch die Ubertragbarkeit von Drehmomenten und die Lebensdauer beeinträchtigt wurden. Auf den Zahn 7 wirken nur die radialen Kraftkomponenten 38, welche den Zahn auf das Ringelement 6 drücken. Diese radialen Kraftkomponenten werden über die Walzen 25 auf die Drehscheibe 8 übertragen und durch die Kraft 17 aufgehoben.

Da das Ringelement 6 von allen Zähnen 7 und somit aus allen Radialrichtungen rundherum ähnliche Kräfte aufzunehmen hat,

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heben sich diese Kräfte weitgehend auf, so daß die Antriebswelle 10 der Drehscheibe 8 nur geringfügig auf Biegung beansprucht wird.

Die Fig. 1 bis 3 betreffen Getriebe gemäß den Ansprüchen IHs 6, wobei das eine Hohlrad zwei Zähne mehr hat als das andere Hohlrad. Fig. 7 und 8 dagegen zeigen ein Getriebe gemäß den Ansprüchen 7, 8 und 9, wobei die Differenz der Zähnezahlender Hohlräder 4 beträgt.

In der linken oberen Hälfte der Fig. 7 sind die beiden(36 bzw. 40 Zähne tragenden)Hohlräder 102, 104 dargestellt, deren Zahnreihen sich unter Bildung der virtuellen dritten Zahnreihe überlappen. Die (auf dem Ringelement 106 verschiebbaren) Zähne 107 sind nicht dargestellt, um dia Zeichnung nicht zu überlasten. Entsprechend wären in Fig. 1 rechts oben die Zahne

13 einzuzeichnen, um - ohne die Zähne 7 - die virtuelle Zahnreihe erkennen zu können.

Bei Fig, 7 liegen die Zahnlückenspitzen 120 der virtuellen dritten Zahnreihe auf einer Ellipse (entsprechend dem Kreis 22 der Fig. 1). In die Zahnlückenspitzen der virtuellen dritten Zahnreihe eingreifend und mit dieser kämmend sind die Zähne des Ringelementes 106 angeordnet. Dieses Ringelement 106 ist, entsprechend der genannten Ellipse, elliptisch ausgebildet. Ebenso wie bei Fig. 1 ist im Inneren des Ringelementes 106 eine Drehscheibe 108 angeordnet, und zwischen der Drehscheibe 108 und dem Ringelement 106 sind Walzen 125 vorgesehen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 7 und 8 ist die Zahnteilung (Abstand der Zahnlückenspitzen 120) der virtuellen Zahnreihe

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ungleichmäßig. Aus diesem Grunde muß entweder, wie dies in der rechten Hälfte der Fig. 7 dargestellt ist, das Ringelement elastisch und biegsam ausgebildet sein, oder die zähne

_1C7 müssen (linke Hälfte der Fig. 7) auf dem Ringelement etwas gegeneinander verschiebbar sein. Zwei Möglichkeiten einer verschiebbaren Anordnung der Zähne auf dem Ringelement sind in den Fig. 9, 10 und 11 einerseits und in Fig. 12 und 13 andererseits dargestellt:

Gemäß Fig. 10 und 11 waist das Ringelement 106 seitliche Führungen 152 und 154 auf, welche VorSprünge 156 und 158 des Zahnes 107 übergreifen. Die in Fig. 9 perspektivisch dargestellten Zähne 107 sind somit in Umfangsrichtung des Ringelementes 106'verschiebbar.

Eine andere Möglichkeit ist in den Fig. 12 und 13 dargestellt. Gemäß Fig. 12 weist das Ringelement 106 Durchbrechungen 159 auf in welchen - mit seitlichem Spiel 157 - die Füße 160 von Zähnen 107 stecken. Fig. 13 zeigt einen Abschnitt des Ringelementes 106 mit vier Durchbrechungen 159, wobei in die drei linken Durchbrechungen Zähne 107 mit ihren Füßen 160 eingesetzt sind. Diese Zähne 107 haben seitlich durch das Spiel 157 eine hinreichende Bewegungsmöglichkeit in peripherer Richtung.

Die Figuren 14 und 15 dienen der Illustration der Ansprüche 11 und 12:

Fig. 14 zeigt eine Abbildung ähnlich der oberen Hälfte der Fig. 1. Fig. 15 zeigt einen Abschnitt aus einem zick-zackförmig gebogenen Blech. Die einzelnen nach oben vorstehenden Zacken dieses Bleches bilden die Zähne 207 des Ringelernentes 2 (Fig. 14 rechts), wenn man das zick-zack-förmig gebogene Blech

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om die Drehscheibe 208 legt. Die Zähne 207 greifen dann, wie die Zähne 7 der Fig. 1, in die virtuelle dritte Zahnreihe. Die direkte Anordnung des zick-zack-förmig gebogenen Bleches auf der Drehscheibe 208 ist bei Stellantrieben möglich, da in diesem Falle die aufgrund der relativen Drehbewegung der Teile zueinander auftretende Reibung vernachlässigbar ist. Bei schnelleren Drehbewegungen wählt man jedoch vorteilhaft die in der linken Hälfte der Fig. 14 dargestellte Anordnung, Das zick-zack-förmige Blech sitzt auf einem Ring 305 und bildet mit diesem zusammen das Ringelement 306. Der Ring 305 ist mittels Walzen 325 auf der Drehscheibe 308 derart gelagert, daß bei einer Relativbewegung des Ringes 305 gegenüber der Drehscheibe 308 nur eine minimale Reibung auftritt.

Ein zick-zack-förmig gebogenes Blech gemäß den Fig. 14 und 15 hat die gleichen Vorteile wie das elastisch und biegsam ausgeführte Ringelement der rechten Hälfte der Fig. 7. Bei ungleichmäßiger Teilung der virtuellen dritten Zahnreihe bietet somit das zick-zack-förmige Blech nicht nur den Vorteil, leicht und billig herstellbar zu sein, sondern auch darüber . hinaus die ungleichmäßige Teilung der virtuellen dritten Zahnreihe auszugleichen.

Fig. 16 zeigt schematisch, ähnlich wie Fig. 3 und 8, die gegenseitige Zuordnung der vier erfindungswesentlichen Bauteile, nämlich der beiden Hohlräder 3 und 4, des Ringelementes 6 und der Drehscheibe 8. In der Tabelle ist angegeben, welcher Teil (8 bzw. 2 bzw. 4) angetrieben, welcher Teil (2 bzw. 4 bzw. 6 bzw. 8) festgehalten und welcher Teil (2 bzw. 4 bzw. 6) mit der Abtriebswelle verbunden werden kam

Man entnimmt beispielsweise der Tabelle, daiß bei einem Antrieb des einen Hohlrades nur das andere Hohlrad mit der Ab-

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triebswelle verbunden sein kann; wegen der Selbstsperrung ist keine Drehmomentübertragung auf das Ringelement 6 möglich, so daß bei Antrieb eines der Hohlräder weder das Ringelement 6 noch die Drehscheibe 8 mit der Abtriebswelle verbunden sein können.

Durch einen Pfeil ist in der Spalte "Antrieb" die Drehrichtung angegeben. In der Späte "Untersetzung " findet man außer dem Übersetzungsverhältnis die Drehrichtung der Abtriebswelle, ebenfalls durch einen Pfeil bezeichnet; ist dieser Pfeil gleich gerichtet mit dem Pfeil in der Spalte "Antrieb", so wird im gleichen Drehsinne abgetrieben, ist der Pfeil in der Spalte "Untersetzung!¹ dem Pfeil in der Spalte "Antrieb" entgegen gerichtet, so wird in entgegen gesetztem Drehsinne abgetrieben.

Bei der Berechnung der in der Spalte "Untersetzung" angegebenen Untersetzungsverhältnisse wurde von den folgenden Zähnezahlen ■ausgegangen:

Hohlrad 2 Z₂ = 60

Hbhlrad 4 Z^ = 78

Kingelement 6 Zg - 79

Fig. 17 zeigt ein Getriebe nach Anspruch 14. Auf dem Ringelement 206 sind Außenzähne angeordnet, von denen nur diejenigen punktier dargestellt sind, welche mehr oder minder vollständig in eine virtuelle Zahnreihe der beiden Hohlräder eingreifen. Das Ringelement 206 ist kreisrund ausgebildet. Für das übersetzungsverhältnis, welches von dem Getriebe geleistet wird, ist die Anzahl der Zähne 207 des Singelementes 206 ohne Bedeutung. Die Höhe dieser Zähne ist derart gewählt, daß die Zähne vollständig in die Lücken der virtuellen Zahnreihe eingreifen können. Das Ringelemei 206 dreht sich um seine Achse 216. Diese Achse 216 beschreibt dabei einen Kreis um die Achse 224 der beiden koaxialen Hohlräder,

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In den dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden nur geradzahlige Zähnezahldifferenzen der Hohlräder beschrieben. Es ist jedoch denkbar, beispielsweise eine Zähnezahldif ferenz von drei zu wählen. Die Zähnezahl des einen Hohlrades beträgt dann beispielsweise 57, die andere Zähnezahl 60. Eine optimale Zähnezahl des Ringe lernen tes läge dann bei 58 oder 59. Das Ringelement könnte hierbei eine etwa dreieckige Grundform haben. Bei einer Zähnezahldifferenz von fünf ist eine fünfeckige Grundform des Ringelementes denkbar, undsofort.

Bei einer Zähnezahldifferenz von vier andererseits ist es nicht unbedingt erforderlich, ein rundes oder elliptisches Ringelement zu verwenden, sondern es ist beispielsweise auch ein viereckiges Ringelement denkbar.

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Claims (16)

Ansprüche

1. Getriebe zur Übertragung von Drehbewegungen, insbesondere für mittlere und hohe Untersetzungsverhältnisse, mit einem innenverzahnten Hohlrad, mit dessen Innenzähnen die Außenzähne eines Ringelercentes kämmen, sowie iiiit einer von innen gegen das Ringelement drückenden, Drehmoment übertragenden Drehscheibe, deren Welle mit der mathematischen Achse des Hohlrades fluchtet, wobei die Zähnezahlen des Hohlrades und des Ringelementes verschieden sind, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem ersten Hohlrad (4) und koaxial zu diesem ein zweites Hohlrad (2) angeordnet ist, welches zwei Zähne weniger hat als das erste Hohlrad, daß die beiden Zahnreihen der beiden Hohlräder (2, 4) eine virtuelle dritte Zahnreihe bilden, deren Zahnlückenspitzen (20) auf einem Kreis (22) liegen, dessen Mitte (24) um etwa die halbe Zahnhöhe des Ringelementes (6) exzentrisch zur mathematischen Achse (16) der beiden Hohlräder liegt, daß das starr ausgebildete kreisrunde Ringelement (6) konzentrisch zur Kreismitte (24) der virtuellen dritten Zahnreihe angeordnet ist, mit seinen Außenzähnen (7) mit diser kämmt und einen Zahn weniger hat als das ejrste Hohlrad (4) , und daß die Drehscheibe (8) derart kreisrund ausgebildet ist, daß ihre Scheibenmitte mit der Kreismitte (24) der virtuellen dritten Zahnreihe zusammenfällt (Fig. 1 und 2).

2. Getriebe nach Anspruch 1 für kleine Untersetzungen (beispielsweise für Untersetzungsverhältnisse unter 40), dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer konstanten Teilung (Abstand der Zahnlückenspitzen 20) der virtuellen dritten Zahnreihe die beiden die Zähne der beiden Hohlräder (2, 4) halbierenden Kreise (19) miteinander zusammenfallen (Fig. 2).

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3. Getriebe nach Anspruch 1, für große Untersetzungen (beispielsweise für Untersetzungsverhältnisse über 40), dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer konstanten Teilung (Abstand der Zahnlückenspitzen) der virtuellen dritten Zahnreihe die beiden die Zahnlückenspitzen (12, 14) der beiden Hohlräder (2, 4) miteinander verbindenden Kopfkreise (18) miteinander zusammenfallen (Fig. 1).

4. Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanken der Zähne der beiden Hohlräder (2, 4) und des Ringelementes (6) eben sind.

5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich der ungleichmäßigen Teilung (Abstand der Zahnlückenspitzen "20) der virtuellen dritten Zahnreihe die Außenzähne des Ringelementes (6) in Umfangsrichtung verschiebbar sind (Fig. 9 - 13) oder elastisch verformbar (Fig. 14 + 15).

6. Getriebe nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Untersetzungsverhältnisse und Drehrichtungen bei Antrieb der Drehscheibe (8) oder eines der beiden Hohlräder (2, 4) aus der Tabelle der Fig. 16 ergeben.

7. Getriebe zur Übertragung von Drehbewegungen,, insbesondere für mittlere und hohe Untersetzungsverhältnisse, mit einem innenverzahnten Hohlrad, mit dessen Innenzähnen die Außenzähne eines Ringelementes kämmen, sowie mit einer von innen gegen das Ringelement drückenden, Drehmoment übertragenden elliptischen Drehscheibe, deren Welle mit der mathematischen Achse des Hohlrades fluchtet, wobei das Hohlrad zwei.Zähne mehr hat als das Ringelement, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem ersten Hohlrad (104) und koaxial zu diesem ein zweites Hohlrad (102) angeordnet ist, welches vier Zähne weniger hat als das erste Hohlrad, daß die beiden Zahnreihen der beiden Hohlräder eine virtuelle dritte Zahnreihe

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bilden, deren Zahnlückenspitzen (120) auf einer Ellipse * liegen,deren Brennpunkte um die zahnhöhe exzentrisch zur J; mathematischen Achse der beiden Hohlräder liegen, daß §'

it das elliptische Ringelement (106) die gleichen Brennpunkte| hat wie die virtuelle dritte Zahnreihe und mit seinen Außenzähnen (107) mit dieser kämmt, und daß die Brennpunkte der elliptischen Drehscheibe (108) mit denen der S virtuellen dritten Zahnreihe zusammenfallen (Fig. 7 und 8).;

8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elliptische Ringelement (106) starr ausgebildet ist und daß seine Außenzähne auf ihm in Umfangsrichtung verschiebbar angeordnet sind (Fig. 7 links; Fig. 9 - 13).

9. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elliptische Ringelement (106, 306) verformbar ausgebildet ist (Fig. 7 rechts; Fig. 14 und 15).

10. Getriebe nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement (6) mit falzen (25, 125, 325) oder Kugeln auf der Drehscheibe (8, 108, 308) gelagert ist.

11. Getriebe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 und 9£ dadurch gekennzeichnet, daß das Ringelement (306) ein um ^: die Drehscheibe (3O8) gelegtes, im Querschnitt zick-zackförmiges Blech aufweist, dessen Zacken die Zähne des Ringelementes bilden.

12. Getriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zick-zack-förmige Blech auf einem Ring (305) sitzt, welcher mit Walzen (325) oder Kugeln auf der Drehscheibe (308) gelagert ist.

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13. Getriebe zur Übertragung von Drehbewegungen, insbesondere für mittlere und hohe Übersetzungsverhältnisse, mit einem innen verzahnten Hohlrajtfd, mit dessen Innenzähnen mindestens ein Außenzahn kämmt, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem ersten Hohlrad (4) und koaxial zu diesem ein zweites Hohlrad (2) angeordnet ist, welches weniger Zähne hat als das erste Hohlrad, und daß die beiden Zahnreihen der beiden Hohlräder (2, 4) eine virtuelle dritte Zahnreihe bilden, in deren Zahnlückenspitzen (20) nacheinander ein Außenzahn bis zur vollen Tiefe hineindrückt.

14. Getriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine beliebige Anzahl von Außenzähnen auf einem Ringelement angeordnet ist, welches kreisrund ist, -um seine Achse drehbar ist und dessen Achse um die Achse der beiden Hohlräder umläuft.

15. Getriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine beliebige geradzahlige Anzahl von Außenzähnen auf einem Ringelement angeordnet ist, welches unrund, vorteilhaft elliptisch ist und um die Achse der beiden Hohlräder drehbar Ist.

16. Getriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine beliebige ungeradzahlige Anzahl von Außenzähnen auf einem Ringelement angeordnet ist, welches unrund, vorteilhaft elliptisch ist und um die Achse der " siden Hohlräder drehbar ist.

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