WO2001048394A1

WO2001048394A1 - Umlaufgetriebe

Info

Publication number: WO2001048394A1
Application number: PCT/DE2000/004424
Authority: WO
Inventors: Thomas Bayer
Original assignee: Alpha Getriebebau Gmbh
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2001-07-05
Also published as: DE19963230B4; DE19963230A1

Abstract

Ein Umlaufgetriebe mit einem Gehäuse soll bei einem einfachen Aufbau äußerst hohe Übersetzungsverhältnisse ermöglichen. Zu diesem Zweck weist es folgende Merkmale auf: eine erste Welle (2) ist um eine Achse X drehbar gelagert; mit der ersten Welle (2) fest verbunden ist ein Sonnenrad (4); die Achse Y des Sonnenrades (4) verläuft in einem Abstand e parallel versetzt zu der Achse X, wodurch das Sonnenrad (4) exzentrisch an der ersten Welle (2) angeordnet ist; das Sonnenrad (4) greift in Planetenräder (5) eines Planetenrad-Umlaufträgers (6) ein; die Planetenräder (5) kämmen in einem fest mit dem Getriebe-Gehäuse (1) verbundenen Hohlrad (7) mit einer symmetrisch zur Achse X ausgerichteten Umlaufbahn; über den Umfang des Umlaufträgers (6) verteilte Mitnehmer (8) greifen in zugeordnete Ausnehmungen (10) einer drehbar in der Achse X gelagerten Scheibe (9) ein, die mit einer zweiten Welle fest verbunden ist; die Ausnehmungen (10) in der Scheibe (9) sind derart geformt, daß die in diese eingreifenden Mitnehmer (8) den Innenumfang dieser Ausnehmungen (10) jeweils gleichmäßig, jedoch über den Innenumfang wandernd während einer gesamten Umdrehung des die Mitnehmer (8) lagernden Umlaufträgers (6) kontaktieren.

Description

Umlaufgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Umlaufgetriebe mit einem Gehäuse.

Bekannt sind als Planetengetriebe ausgebildete Umlaufgetriebe, bei denen ein Sonnenrad in Planetenräder eingreift, die einen Umlaufträger, in dem sie gelagert sind, antreiben, wobei diese Planetenräder gleichzeitig in einem Hohlrad des Getriebegehäuses kämmen. Das Sonnenrad und der Umlaufträger rotieren dabei um eine gemeinsame Achse. Solche Getriebe sind insbesondere als Zahnradgetriebe ausgebildet.

Bekannt sind darüber hinaus Umlaufgetriebe, die als Exzentergetriebe wie folgt ausgebildet sind. Um eine Zentralachse eines Getriebes rotiert ein Exzenter innerhalb einer sich in einem feststehenden Ring des Getriebes der Exzenterdrehung entsprechend abwälzenden Kreisscheibe. Dabei drehen die Kreisscheibe und der Exzenter in jeweils umgekehrtem Drehsinn um ihre jeweils eigene Achse. Bei schlupffreiem Abwälzen der Kreisscheibe in dem Getriebering stimmen die absoluten Rotationsgeschwindigkeiten des Exzenters und der Kreisscheibe überein, so daß jeweils einer vollständigen Exzenter-Drehung eine einer vorgegebenen Übersetzung entsprechen- de Kreisscheibendrehung mit lediglich umgekehrtem Drehsinn entspricht. Eine gegenüber der Exzenter-Drehung unterschiedliche Drehgeschwindigkeit der Kreisscheibe läßt sich dadurch erzielen, daß die Kreisscheibe über eine Außenverzahnung in einer Innenverzahnung des Getrieberinges eingreift und beide Verzahnungen eine unterschiedliche Teilung aufweisen. Je nach dem, an welchem der beiden ineinandergreifenden Teile die Teilung größer als an dem anderen Teil ist, ergibt sich eine entsprechende Drehgeschwindigkeitsveranderung. Die Drehgeschwindigkeitsveranderung wird für eine Drehzahlveran- derung zwischen An- und Abtriebsseite des Getriebes ausgenützt, indem auf der einen Getriebeseite die Rotationsgeschwindigkeit des Exzenters um die Zentralachse des Getriebes und auf der anderen Getriebeseite der Rotationsgeschwin- digkeitsunterschied zwischen dem Exzenter und der Kreisscheibe die dort jeweils herrschende Drehgeschwindigkeit bestimmen.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein hoch übersetzendes, einfach aufgebautes Umlaufgetriebe zu schaffen.

Gelöst wird dieses Problem durch ein Umlaufgetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteran- spruche . Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Prinzip eines Planetenumlaufgetriebes mit jeweils zentrisch zueinander rotierenden Teilen mit dem Prinzip eines Exzentergetriebes mit teilweise exzentrisch zueinander drehenden Teilen in vorteilhafter Weise miteinander zu kombinieren, um besonders hohe Übersetzungsverhältnisse bei einem einfachen und volumenmäßig kleinen Aufbau zu erreichen.

Die erzielbaren Übersetzungsverhältnisse werden bestimmt durch eine Kombination verschiedener Exzentrizitäten und verschieden großer Sonnen- und Planetenräder.

Das erfindungsgemäße Getriebe kann ein- oder mehrstufig ausgeführt sein. Die An- und Abtriebsseiten können vertauscht sein, so daß das erfindungsgemäße Getriebe ins Schnelle oder Langsame übersetzen kann.

Ein erfindungsgemäßes Umlaufgetriebe kann je nach Auslegung gleich- oder gegensinnig übersetzen. Bei der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles wird dies noch näher erklärt werden.

Im Gegensatz zu Planetengetrieben können mit dem erfindungsgemäßen Umlaufgetriebe hohe Übersetzungen bereits in einem einstufigen Getriebe mit nur einem Hohlrad erreicht werden. Hierdurch ergibt sich eine kostengünstige Herstellung. Auch läßt sich eine hohe Genauigkeit wegen des Einsatzes weniger drehend ineinandergreifender Teile besonders einfach erreichen, da nur eine geringe Toleranzkette zu beachten ist. Im Anschluß an eine den Grundgedanken der Erfindung erläuternde Prinzipdarstellung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel dargestellt.

Es zeigen

Fig. 1 schematische Darstellungen eines Planeten- und eines Exzentergetriebes sowie der erfindungsgemäßen Kombination dieser beiden Getriebeprinzipien mit

1.1 Planetengetriebe,

1.2 Exzentergetriebe,

1.3 Planeten-Exzentergetriebe als Kombinationsgetriebe,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Umlaufgetriebe,

Fig. 3 einen Schnitt durch das Umlaufgetriebe nach der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch das Umlaufgetriebe nach Linie IN- IN in Fig. 2,

Fig. 5 eine auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 bis 4 bezogene schematische Ablaufdarstellung der von der Lage des Umlaufträgers bestimmten Planetenpositionen bei verschiedenen Drehwinkeln. Beschreibung der Prinz ipdar Stellungen in Fig. 1

Bei dem Planetengetriebe nach Fig. 1.1 greift ein antreibendes Sonnenrad S mit einem Drehsinn A in Planetenräder P eines nicht dargestellten, einen Drehsinn U aufweisenden Umlaufträgers ein. Die Planetenräder P wälzen wiederum in einem getriebefesten Hohlrad H. Der Drehsinn des antreibenden Sonnenrades S und des abtreibenden Umlaufträgers ist jeweils gleich.

Mit einem solchen Planetengetriebe können in der Praxis bei einer sinnvollen Auslegung Übersetzungen bis maximal etwa i = 10 erzielt werden.

Bei einem Exzentergetriebe nach Fig. 1.2 rotiert an- triebsseitig eine Exzenterscheibe E um eine Zentralachse Z und zwar mit einer Exzentrizität „e" der Exzenterscheibenachse gegenüber der Zentralachse Z. Die Exzenterscheibe E rotiert dabei in einer Kreisscheibe K, die mit ihrem Außenumfang auf dem Innenumfang eines getriebefesten Ringes R der Exzenter-Drehung entsprechend abwälzt. Die Drehsinne der Exzenterscheibe E und der Kreisscheibe K sind entgegengerichtet. Bei einem verzahnten Eingriff zwischen Kreisscheibe K und getriebefestem Ring R kann durch unterschiedliche Zahnteilung ein absoluter Drehgeschwindigkeitsunterschied zwischen Kreisscheibe K und Exzenterscheibe E erreicht werden. Der Drehgeschwindigkeitsunterschied kann über die Kreisscheibe K als Abtriebsdrehgeschwindigkeit abgegriffen werden. In derartigen Exzentergetrieben können in jeweils einer Getriebestufe ohne weiteres Übersetzungen von i = 30 und mehr realisiert werden. Dabei drehen An- und Abtrieb gegensinnig.

Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe entsprechend der Prinzipdarstellung nach Fig. 1.3 sind die beiden Getriebetypen nach den Fig. 1.1 und 1.2 derart miteinander kombiniert, daß sich die in den Einzeltypen jeweils erzielbaren Übersetzungen überlagern. Ausgehend von einer Übersetzung von mindestens i = 30 bei dem Exzenter- und maximal i = 10 bei dem Planetengetriebe lassen sich bei dem erfindungsgemäßen Planeten- Exzentergetriebe je Getriebestufe beliebige Übersetzungen zwischen i = 10 bis i = unendlich erzielen. Je nach Auslegung können An- und Abtriebsdrehrichtung gleich oder gegensinnig sein.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles nach Fig. 2 bis 5

Das Umlaufgetriebe besitzt ein feststehendes Gehäuse 1 mit jeweils einer in diesem drehbar gelagerten ersten Welle 2, die als Antriebswelle dient und einer zweiten Welle 3, die als Abtriebswelle fungiert. Durch das zwischen diesen beiden Wellen 2, 3 liegende Getriebe erfolgt eine Übersetzung ins Langsame.

Grundsätzlich können An- und Abtriebswelle, das heißt erste und zweite Welle 2, 3 vertauscht sein, so daß das Getriebe je nach Einsatzfall ins Schnelle oder Langsame übersetzen kann.

Die An- und Abtriebswelle als erste und zweite Wellen 2, 3 drehen gemeinsam um eine Achse X.

Mit der Antriebswelle 2 fest verbunden ist ein Sonnenrad 4, dessen Achse Y um einen Wert e gegenüber der Achse X parallel versetzt ist. Das Sonnenrad 4 stellt somit einen Exzenter mit Bezug auf die Antriebswelle 2, mit der es fest verbunden ist, dar.

Das Sonnenrad 4 kämmt in Planetenrädern 5, die in einem Umlaufträger 6 drehbar gelagert sind. Der Umlaufträger 6 selbst ist um die Achse Y drehbar gleichzeitig auf der Antriebswelle 2 und dem Sonnenrad 4 gelagert. Die Planetenräder 5 greifen in ein fest mit dem Gehäuse 1 verbundenes Hohlrad 7 ein, das zentrisch zu der Achse X der An- und Abtriebswelle 2, 3 ausgerichtet ist. Drehbar gelagert sind die Planetenräder 5 in dem Umlaufträger 6 durch Planetenradbol- zen 8, die axial auf der von der Antriebswelle 2 abgewandten Stirnseite des Umlaufträgers 6 aus diesem herausragen. Zweckmäßigerweise sind die Planetenräder 5 auf den jeweiligen Planetenradbolzen 8 über Nadellager gelagert.

Die Abtriebswelle 3 ist innerhalb des Getriebes in einen dem Umlaufträger 6 benachbarten Bereich als Scheibe 9 mit auf deren Umfang verteilten zylindrischen Ausnehmungen 10 ausgebildet. Die zylindrischen Ausnehmungen 10 sind derart ange- ordnet, daß in diese die aus dem Umlauftrager 6 herausragenden Planetenradbolzen 8 eingreifen können. Die Scheibe 9 rotiert gemeinsam mit der Abtriebswelle 3, mit der sie fest verbunden ist, auf der gleichen Achse X.

Die Mittelpunkte der zylindrischen Ausnehmungen 10 liegen auf einem Kreis, dessen Mittelpunkt auf der X-Achse liegt. Der Durchmesser der zylindrischen Ausnehmungen 10 entspricht dem Durchmesser des jeweils zugeordneten Planetenradbolzens 8 zuzuglich dem doppelten Wert der Exzentrizität e.

Ob das Getriebe gleichsinnig oder gegensinnig übersetzt, hangt von dem Verhältnis zwischen der Exzentrizität „e" , den Teilkreisdurchmessern des Sonnenrades 4, der Planetenrader 5 und des Hohlrades 7 ab.

Durch die Exzentrizität des Sonnenrades 4 und die hierdurch bedingte Zuordnung der Planetenrader 5 ist bei einem Vorhandensein von beispielsweise drei Planetenradern 5 mindestens eines jeweils nicht innerhalb des gehausefesten Hohlrades 7 in Eingriff. Das Sonnenrad 4, die Planetenrader 5 sowie das Hohlrad 7 sind als Zahnrader ausgebildet.

In Fig. 5 sind für das Ausfuhrungsbeispiel nach den Fig. 2 bis 4 verschiedene Drehwmkelpositionen (5.1. bis 5.8) des die Planetenrader 5, 5^Λ, 5^, lagernden Umlauftragers 6 dargestellt und zwar mit Bezug auf die Drehwinkel der Antriebswelle 2 (in der Zeichnung wiedergegeben durch die Stellungen des Sonnenrades 4), zu dem die jeweiligen Winkelwerte zwi- sehen 0° und 360° eingetragen sind. In der Position der Darstellung 5.8, das heißt bei einer vollständigen Umdrehung der Antriebswelle 2, hat der Umlaufträger 6 und damit die von diesem betätigte Abtriebswelle erst einen Drehwinkel von etwa α = 20° erreicht. Dies entspricht einer Übersetzung ins Langsame von etwa i = 18.

Claims

Ansprüche

1. Umlaufgetriebe mit einem Gehäuse it den Merkmalen eine erste Welle (2) ist um eine Achse X drehbar gelagert, mit der ersten Welle (2) fest verbunden ist ein Sonnenrad (4) , die Achse Y des Sonnenrades (4) verläuft in einem Abstand e parallel versetzt zu der Achse X, wodurch das Sonnenrad (4) exzentrisch an der ersten Welle (2) angeordnet ist, das Sonnenrad (4) greift in Planetenräder (5) eines Planetenrad-Umlaufträgers (6) ein, die Planetenräder kämmen in einem fest mit dem Getriebe-Gehäuse (1) verbundenen Hohlrad (7) mit einer symmetrisch zur Achse X ausgerichteten Umlaufbahn, über den Umfang des Umlaufträgers (6) verteilte Mitnehmer (8) greifen in zugeordnete Ausnehmungen (10) einer drehbar in der Achse X gelagerten Scheibe (9) ein, die mit einer zweiten Welle (3) fest verbunden ist, die Ausnehmungen (10) in der Scheibe (9) sind derart geformt, daß die in diese eingreifenden Mitnehmer (8) den Innenumfang dieser Ausnehmungen (10) jeweils gleichmäßig, jedoch über den Innenumfang wandernd während einer gesamten Umdrehung des die Mitnehmer (8) lagernden Umlaufträgers (6) direkt oder indirekt über jeweils ein Lager kontaktieren.

2. Umlaufgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (4), die Planetenräder (8), sowie das Hohlrad (7), Zahnräder sind.

3. Umlaufgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichne , daß die Mitnehmer (8) zylindrische Bolzen und die Ausnehmungen (10) in der Scheibe (9) zylindrische Bohrungen sind.

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