WO2022073984A1 - Koaxialgetriebe mit gleitlagerung - Google Patents

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WO2022073984A1
WO2022073984A1 PCT/EP2021/077411 EP2021077411W WO2022073984A1 WO 2022073984 A1 WO2022073984 A1 WO 2022073984A1 EP 2021077411 W EP2021077411 W EP 2021077411W WO 2022073984 A1 WO2022073984 A1 WO 2022073984A1
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transmission
teeth
cam
curvature
bearing
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PCT/EP2021/077411
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English (en)
French (fr)
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Heiko Schreiber
Michael Schmidt
Thomas Bayer
Original Assignee
Wittenstein Se
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Publication date
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Priority to JP2023521139A priority patent/JP2023544207A/ja
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    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/08—Profiling
    • F16H55/088—Profiling with corrections on tip or foot of the teeth, e.g. addendum relief for better approach contact
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
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    • F16H25/06—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying rotary motion with intermediate members guided along tracks on both rotary members
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    • F16H1/10—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with parallel axes one of the members being internally toothed
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    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal

Definitions

  • the invention relates to a transmission and a method for operating a transmission.
  • Transmissions are known from the prior art which comprise teeth which are mounted in a radially displaceable manner in a tooth carrier.
  • Drive elements with a profile such as cam discs, are used to drive the teeth.
  • the teeth engage in the inner teeth of a toothing, so that there is a relative movement between the tooth carrier with the teeth and the toothing.
  • the relative movement between the toothing and the teeth is smaller by at least one order of magnitude than the movement of the drive element with the profile. In this way, high translations can be achieved.
  • the object of the invention is to specify transmissions which are improved over transmissions known from the prior art, with low friction being to be achieved with a simple structure. Furthermore, it is the object of the invention to specify a method for operating such a transmission.
  • One aspect of the invention relates to a transmission, in particular a coaxial transmission, with a toothed carrier for receiving teeth of a ring gear arranged around an axis of rotation of the transmission, the teeth being arranged in the toothed carrier so as to be displaceable and guided in the radial direction, with a cam disk rotatable around the axis of rotation a circumferentially variable cam curvature for driving the teeth in the radial direction, bearing segments being arranged between the teeth and the cam and being slidably mounted on the cam, and the bearing segments having a bearing area which is arranged centrally on a running surface facing the cam and has a concave Have curvature, wherein the concave curvature is greater than the smallest curvature of the cam and is smaller than the largest curvature of the cam.
  • a further aspect of the invention relates to a method for operating a transmission in one of the typical embodiments described herein.
  • the absolute values of the curvatures are compared.
  • the curvature of the cam is typically convex over the entire circumference, at least not concave over the entire circumference, at least in typical embodiments.
  • the bearing segments are slidably mounted on the cam disk.
  • the bearing segments are immediate, that is to say in particular only through separated by a lubricating film, stored on the cam disc.
  • the bearing segments are non-magnetic or consist of a non-magnetizable material.
  • the bearing segments and the cam are made of materials that do not build up any or at least essentially no magnetic forces between the cam and the bearing segments.
  • the expression "at least essentially no magnetic forces” can typically mean that the magnetic flux density causing the magnetic forces between the bearing segments and the cam disk is less than 1 mT, in particular less than 0.5 mT and in particular less than 0.25 mT.
  • the bearing segments are demagnetized to a magnetic field strength of less than 3 A/cm.
  • the bearing pads have a magnetic flux density of less than 0.37 mT on their surface. Magnetic adhesion of grinding dust can be avoided or reduced with demagnetized bearing segments or a demagnetized cam disk.
  • a hydrodynamic plain bearing is formed between the respective running surfaces of the bearing segments and the cam disc when the transmission is in operation.
  • the concave curvature of the contact areas of the bearing segments is constant, at least in sections or at least in a central area of the respective contact area.
  • curvature it should be noted that this is to be understood as the degree of curvature of the relevant surface at the point under consideration.
  • the curvature is specified with kappa: dphi / ds, i.e. angle change over arc length, or also 1/r.
  • the cam disk can have a certain axial width within which the cam disk has the same cross section, but different curvatures in the circumferential direction along the circumference.
  • Embodiments of the invention relate in particular to coaxial transmissions.
  • the longitudinal axis of the transmission is typically referred to as the axial direction.
  • An engagement of the teeth in the toothing of the ring gear typically refers to the engagement of the teeth in the inner teeth of the toothing, which in typical embodiments lies on a constant pitch circle diameter.
  • the term "cam disk” is typically to be understood in general to mean that the corresponding component does not necessarily have to resemble a disk. Rather, the cam disc can also be part of a drive shaft or have an elongate extension, in particular with several sections. One or more such sections can have a variable radius, so that the function of a cam is fulfilled. Further sections can have other functions and can be cylindrical, for example, or also be provided with edges, for example for torque transmission.
  • cam disk typically refers primarily to the function of this component, namely to provide a circumferential profiling, for example, depending on the angular position of the drive shaft and thus the cam disk, to drive the teeth in the radial direction or to allow the teeth to slide back in the guides.
  • the toothing is typically a circumferential toothing.
  • the inner teeth of the toothing are in engagement with the teeth, the teeth typically being mounted in a linear, radially displaceable manner relative to the tooth carrier.
  • Linear radial usually means that there is guidance in the radial direction, which only allows the tooth to move in the radial direction.
  • a tooth can be linearly displaced in exactly one direction by means of the guide; this can be achieved, for example, by the tooth having a constant cross-section in the direction of displacement over a certain distance, with the tooth carrier also having an opening for the tooth with a constant cross-section.
  • the teeth are usually mounted in the tooth carrier so that they can be displaced in exactly one direction, typically in the direction of the longitudinal axis of the tooth.
  • the rotational degree of freedom of the teeth is locked relative to the tooth carrier about the longitudinal axis of the gear. This can be achieved, for example, with a linear guidance of the teeth in the radial direction in the tooth carrier. In this way, the teeth rotate with the rack about the longitudinal axis of the gear, but not relative to the rack.
  • the teeth are designed to be rigid.
  • the term “rigid” is typically to be understood in a technical sense, meaning that the teeth bend due to their rigidity of the material of the teeth are so small that they are at least essentially insignificant for the kinematics of the transmission.
  • rigid teeth include teeth made from a metal alloy, in particular steel or a titanium alloy, a nickel alloy or other alloys.
  • rigid teeth made of plastic can also be provided, in particular in transmissions in which at least one of the following parts is also made of plastic: toothing on a ring gear or a gear wheel, tooth carrier and drive element.
  • the tooth carrier and the teeth are made of a metal alloy or, in addition, the toothing or additionally the drive element are made of a metal alloy.
  • Such gears offer the advantage that they are extremely torsionally rigid and highly resilient.
  • Transmissions that are at least partially made of plastic or include components made of plastic offer the advantage that they can be lightweight.
  • the expression “rigid” means, in particular, a flexural rigidity about a transverse axis of the tooth.
  • a bearing segment is arranged between the tooth and the cam disk, which bearing segment rests on the cam disk during operation by means of a lubricating film during rotation.
  • Advantageous embodiments include a bearing segment which is arranged between the cam disc and at least one tooth.
  • the bearing segment allows the tooth to be tilted relative to the running surface of the cam disc or relative to the bearing segment.
  • At least two teeth are typically mounted on a bearing segment.
  • exactly one tooth is mounted on one of the bearing segments, for example a round tooth or a flat tooth.
  • Flat teeth can be secured against twisting around their own axis in the tooth guide, while round teeth are typically secured by a positive fit with the bearing segment.
  • a plurality of teeth mounted on a bearing segment are typically arranged in a row next to one another in the axial direction. With such an arrangement of several teeth or with flat teeth, the smooth running of the bearing segments can be increased.
  • Typical embodiments of the invention include a cam disc as the drive element.
  • the cam disk preferably has a non-circular or a non-ellipsoidal arch shape or curve.
  • the non-circular or non- The elliptical arc shape offers the advantage that different curves can be used, for example to set different gear ratios.
  • eccentrics typically come under circular or ellipsoidal shapes, since with eccentrics only the axis of rotation does not correspond to the central axis of the circular shape, but a circular shape is nevertheless present.
  • Typical cam disks include at least or exactly two high points or elevations, which are typically arranged evenly distributed over the circumference. The high points can also be referred to as maxima. Multiple high points bring more teeth into engagement with the gear.
  • a typical cam which can be used in the invention can be taken, for example, from the Galaxie® G135 gear, which can be obtained from WITTENSTEIN galaxie GmbH, 97999 Igersheim, Germany.
  • the tooth carrier or the teeth are circular. This offers the advantage of a simple geometry for the tooth carrier and the toothing.
  • the power transmission takes place on the low-speed side of the transmission between the toothing and the tooth carrier. This offers the advantage that the path for power transmission is extremely short, so that extremely high rigidity can be achieved.
  • the internal teeth of the gearing and the teeth typically have curved flanks.
  • internal teeth and teeth each have tooth heads which, in cross section, correspond to a cross section of a truncated pyramid or a pyramid with curved flanks.
  • a curvature in the form of a logarithmic spiral reference is made to DE 102007 011 175 A1.
  • the curved surface offers the advantage that the flanks that are in contact lie flat and not just in the form of lines or points. In this way, a good distribution of the load over many teeth and an extreme rigidity in the power transmission between the toothing and the teeth is achieved.
  • the concave curvature of the contact area of the bearing segment is greater than the convex curvature of the cam disk at the at least one low point of the cam disk.
  • the at least one low point of the cam is characterized by a minimum distance between the running surface and the longitudinal axis off.
  • the cam disk typically has the smallest curve curvature, whereby the “smallest curve curvature” of the cam disk in typical embodiments can also be understood to mean that the curve curvature can be equal to 0 there or also in an area around the low point.
  • the concave curvature of the bearing segments is smaller than the convex curvature of the cam in the at least one high point of the cam, ie where the distance between the running surface and the longitudinal axis is typically maximum.
  • the curvature of the cam disk is typically greatest in the area of the at least one high point. In further embodiments, however, the greatest curve curvature can also be away from the at least one high point.
  • the cam plate has exactly one high point with a maximum radial distance from the axis of rotation and a low point with a minimum radial distance from the axis of rotation, with the concave curvature of the bearing segments being smaller than the smallest convex curve curvature within an angular range from the high point, typically in both Directions of rotation, from 5% to 35% of the total angular range of the cam.
  • the concave curvature is smaller than the smallest curve curvature within an angular range, starting from the high point, typically in both directions of rotation, from 20° to 120°.
  • Typical embodiments have a cam with at least two high points with a maximum radial distance to the axis of rotation and at least two low points lying between high points with a minimum radial distance to the axis of rotation, the concave curvature of the bearing segment being smaller than the smallest curve curvature within an angular range starting from a first of the high points from 5% to 35% of the total angular range to a second of the high points.
  • the concave curvature is smaller than the smallest curve curvature within an angular range from the high point, typically in both directions of rotation, from 10° to 60°.
  • the concave Curvature less than the smallest curve curvature within an angular range from the high point, typically in both directions of rotation, from 6° to 40°.
  • the so-called engagement area of the teeth is at least essentially in the specified angular range, ie the area in which the teeth are in force-transmitting engagement with the internal toothing on the one hand and with the bearing segments on the other.
  • Typical cam discs have a curve that is symmetrical around the high points and around the low points.
  • the concave curvature is at most 0.2%, at most 0.5% or at most 1% smaller than the smallest curve curvature within the respective previously mentioned angle range, for example the 5% to 35% or 20° to 120°, 10° to 60° or 6° to 40°.
  • the running surface of the bearing segments is convexly curved in the circumferential direction in an edge region of the running surface.
  • the edge areas are each in front of and behind the support area with the concave curvature in the circumferential direction and can directly adjoin the concave curvature or be separated from the support area by a plane.
  • a planar partial surface can in turn be arranged adjoining the convex edge regions. In typical embodiments, this results in the following sequence in the circumferential direction, starting from a center of the running surface: concave curvature of the contact area, convex curvature of the edge area, planar partial surface and optionally a further convex curvature of the edge of the bearing segment.
  • a lubricating film build-up can be supported with this geometry.
  • the edge area is designed completely with a very slight convex curvature.
  • the running surface of the bearing segments comprises a plain bearing material, for example bronze, brass or white metal, with the wording “or” also encompassing “and/or” combinations.
  • a coating of the running surface of the cam can be provided. In this way Seizing can be further prevented so that a local failure of the lubricating film or individual particles in contact do not directly lead to the destruction of the bearing properties.
  • a bead with a toothed bearing surface is formed on a surface of the bearing segments facing away from the cam disk, the toothed bearing surface having a part-cylindrical shape whose axis lies at least essentially in the area of the running surface.
  • the pivot axis of the teeth is shifted to the running surface, so that a pressure point is prevented from wandering around or from migrating from the middle of the bearing segments.
  • “Essentially in the area of the running surface” typically denotes an area of at most 20% or at most 10% of the thickness in the radial direction of the bearing segments above or below the running surface.
  • the bearing segments each have a straight front edge and a straight rear edge in the direction of rotation. This simplifies the construction.
  • Advantages of typical embodiments can include a longer service life, higher damping or higher load capacity, particularly in power ranges with approximately constant high speeds.
  • FIG. 1 schematically shows a first embodiment of the invention in a sectional view
  • Fig. 2 shows schematically a detail of the embodiment of Fig. 1;
  • FIG. 3 schematically shows a bearing segment of the embodiment of FIG. 1 in a plan view. Description of exemplary embodiments
  • 1 shows an exemplary embodiment in a schematic sectional view.
  • 1 shows, in a schematic section, a transmission 1 which has a ring gear 3 with a circumferential toothing 5 lying on the inside.
  • teeth 7 engage.
  • not every tooth 7 in FIG. 1 is also provided with the reference number 7 . This also applies to other multiple parts of FIG. 1 , which are likewise not all provided with the respective reference numbers.
  • two axially parallel ring gears with individual teeth 7 are provided.
  • the teeth 7 are mounted in a tooth carrier 11 so that they can be moved radially.
  • the tooth carrier 11 has radially aligned, channel-like, round or slot-like openings, which ensure radial guidance of the teeth 7 in the tooth carrier 11 . Due to the radial guidance in the openings, it is only possible for the teeth 7 to move in the radial direction along their longitudinal axis; in particular, rotation about a longitudinal axis of the transmission 1 relative to the tooth carrier 11 is ruled out.
  • the longitudinal axis of the teeth typically designates the axis running from the tooth base to the tooth tip, while the longitudinal axis of the gear points in the direction of the axis of rotation of the gear.
  • This can be, for example, the axis of rotation of the toothed carrier that can be used as an output or the axis of rotation of a cam disk.
  • the teeth 7 are driven by a drive element in the form of a cam disk 20 which is designed as a hollow cam disk 20 .
  • the cam 20 has a profile 22 to drive the teeth 7 in the radial direction.
  • the profiling 22 has a profile with two high points over the circumference, so that opposite teeth 7 have entered furthest into tooth gaps of the toothing 5 (top and bottom in FIG. 1 ).
  • the teeth 7 are arranged in the gear 1 shown in FIG. 1 with a plain bearing on the profile 22 of the cam 20.
  • the plain bearing comprises bearing segments 24 which slide on the profile 22 by means of a lubricating film (not shown).
  • the output is tapped at the toothed carrier, the ring gear being fixed with the teeth.
  • the bearing segments 24 each have on the side facing the tooth 7 a round, in particular partially cylindrical tooth bearing surface (see also Fig. 2), which forms a bead on which the base of a tooth 7 or, in typical embodiments, two, three or four teeth can be arranged side by side in the axial direction of the transmission 1 .
  • Ankle joints for the teeth 7 are each formed with the beads, so that the teeth 7 can tilt relative to the bearing segments 24 in order to ensure unconstrained guidance.
  • the bead on the radially outer side of the bearing segments 24, which engages in the grooves of the teeth 7, is arranged in the middle of the respective bearing segment 24. In this way, a central power transmission through the bearing segment 24 is achieved.
  • the bearing segments 24 have front and rear edges that are straight in the direction of rotation and can be displaced relative to one another in the direction of rotation, so that the distances can change between the bearing segments 24 depending on the position of the teeth. This enables a largely unconstrained guidance and a largely unconstrained radial drive of the bearing segments 24 by the profiling 22 of the cam disk 20. To minimize the frictional resistance between the profiling 22 and the bearing segments 24 and to ensure the lubricating film, the sides of the bearing segments facing the cam disk have 24 typical forms described below as examples.
  • the bearing area 26 has a concave curvature, the concave curvature being larger than the smallest convex curvature of the cam and smaller than the largest convex curvature of the cam.
  • the concave curvature is at least 50% larger than the smallest convex curvature of the cam, in particular the curvature at the bottom.
  • the curvature of the cam 20 denotes the curvature of the profile 22 at a specific point.
  • the concave curvature of the bearing area 26 is constant over the area of the bearing area 26 and is smaller than the smallest curve curvature within an angular range of 10° to 60° in both directions of rotation, starting from the high point, typically a maximum of 0.2% smaller than the smallest curve curvature within of the angular range. More specifically, the concave curvature of the bearing area is 99.8% of the smallest Curve curvature between 10° and 60°. It is noted that the cam is typically designed symmetrically.
  • FIG. 3 shows the side of one of the bearing segments 24 facing the cam disc in more detail in a schematic view.
  • a flat partial surface 28 is provided, which is then followed in each case by a convexly rounded edge 29 of the bearing segment 24 .
  • This shape can also be seen schematically in FIG. 2, but for the sake of clarity, the corresponding areas in FIG. 2 are not provided with reference numbers.

Abstract

Getriebe (1) mit einem Zahnträger (40) zur Aufnahme von um eine Drehachse (5) des Getriebes angeordneten Zähnen (7) eines Zahnkranzes, wobei die Zähne (7) in dem Zahnträger (11) verschiebbar und in radialer Richtung geführt angeordnet sind, eine um die Drehachse (5) drehbaren Kurvenscheibe (20) mit einer über den Umfang veränderlichen Kurvenkrümmung zum Antrieb der Zähne (7) in radialer Richtung, wobei zwischen den Zähnen (7) und der Kurvenscheibe (20) Lagersegmente (24) angeordnet sind, welche gleitend auf der Kurvenscheibe (20) gelagert sind, und wobei die Lagersegmente (24) einen mittig auf einer der Kurvenscheibe (20) zugewandten Lauffläche angeordneten Auflagebereich mit einer konkaven Krümmung aufweisen, wobei die konkave Krümmung größer ist als die kleinste Kurvenkrümmung der Kurvenscheibe und kleiner ist als die größte Kurvenkrümmung der Kurvenscheibe.

Description

KOAXIALGETRIEBE MIT GLEITLAGERUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Getriebe und ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Getriebe bekannt, welche Zähne umfassen, die in einem Zahnträger radial verschieblich gelagert sind. Zum Antrieb der Zähne werden Antriebselemente mit einer Profilierung, wie beispielsweise Kurvenscheiben, verwendet. Die Zähne greifen in Innenzähne einer Verzahnung ein, sodass es zu einer Relativbewegung zwischen dem Zahnträger mit den Zähnen und der Verzahnung kommt. Die Relativbewegung zwischen Verzahnung und Zähnen ist dabei um mindestens eine Größenordnung geringer als die Bewegung des Antriebselementes mit der Profilierung. Auf diese Weise lassen sich hohe Übersetzungen erzielen.
Ein kritischer Punkt dieser Getriebe ist die Lagerung der Zähne auf der Kurvenscheibe. Bisherige Lösungen aus dem Stand der Technik verwenden hierfür eine so genannte segmentierte Lagerung mit Lagersegmenten, siehe beispielsweise die DE 10 2015 105525 A1. Der Aufbau mit Wälzlagern unter den Lagersegmenten ist allerdings aufwändig.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, Getriebe anzugeben, welche gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Getrieben verbessert sind, wobei eine geringe Reibung bei einfachem Aufbau erreicht werden soll. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Getriebes anzugeben.
Die Aufgabe wird mit einem Getriebe nach dem Anspruch 1 und einem Verfahren zum Betreiben eines Getriebes nach dem nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dieser Beschreibung.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein Koaxialgetriebe, mit einem Zahnträger zur Aufnahme von um eine Drehachse des Getriebes angeordneten Zähnen eines Zahnkranzes, wobei die Zähne in dem Zahnträger verschiebbar und in radialer Richtung geführt angeordnet sind, eine um die Drehachse drehbaren Kurvenscheibe mit einer über den Umfang veränderlichen Kurvenkrümmung zum Antrieb der Zähne in radialer Richtung, wobei zwischen den Zähnen und der Kurvenscheibe Lagersegmente angeordnet sind, welche gleitend auf der Kurvenscheibe gelagert sind, und wobei die Lagersegmente einen mittig auf einer der Kurvenscheibe zugewandten Lauffläche angeordneten Auflagebereich mit einer konkaven Krümmung aufweisen, wobei die konkave Krümmung größer ist als die kleinste Kurvenkrümmung der Kurvenscheibe und kleiner ist als die größte Kurvenkrümmung der Kurvenscheibe.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Getriebes in einer der hierin beschriebenen typischen Ausführungsformen.
Allgemein werden bei einem Vergleich von Krümmungen, wie hierin für verschiedene Bereiche angegeben, die Absolutwerte der Krümmungen verglichen. Die Kurvenkrümmung der Kurvenscheibe ist typischerweise über den gesamten Umfang konvex, jedenfalls zumindest bei typischen Ausführungsformen über den gesamten Umfang nicht konkav.
Typischerweise sind die Lagersegmente gleitend auf der Kurvenscheibe gelagert. Insbesondere sind die Lagersegmente unmittelbar, das heißt insbesondere nur durch einen Schmierfilm getrennt, auf der Kurvenscheibe gelagert. Bei typischen Ausführungsformen sind die Lagersegmente nicht magnetisch oder bestehen aus einem nicht magnetisierbaren Material. Typischerweise sind die Lagersegmente und die Kurvenscheibe aus Materialien gefertigt, welche keine oder zumindest im Wesentlichen keine magnetischen Kräfte zwischen der Kurvenscheibe und den Lagersegmenten aufbauen. Der Ausdruck „zumindest im Wesentlichen keine magnetischen Kräfte“ kann typischerweise bedeuten, dass die die magnetischen Kräfte zwischen Lagersegmenten und Kurvenscheibe verursachende magnetische Flussdichte geringer ist als 1 mT, insbesondere geringer ist als 0,5 mT und insbesondere geringer ist als 0,25 mT. Bei typischen Ausführungen der Erfindung sind die Lagersegmente auf eine magnetische Feldstärke von weniger als 3 A/cm entmagnetisiert. Typischerweise weisen die Lagersegmente an ihrer Oberfläche eine magnetische Flussdichte von weniger als 0,37 mT auf. Mit entmagnetisierten Lagersegmenten oder einer entmagnetisierten Kurvenscheibe kann eine magnetische Anhaftung von Schleifstaub vermieden oder verringert werden. Typischerweise ist zwischen den jeweiligen Laufflächen der Lagersegmente und der Kurvenscheibe bei Betrieb des Getriebes jeweils eine hydrodynamische Gleitlagerung ausgebildet.
Die konkave Krümmung der Auflagebereiche der Lagersegmente ist bei typischen Ausführungsformen zumindest abschnittsweise oder zumindest in einem mittigen Bereich des jeweiligen Auflagebereichs konstant. Zu dem Begriff der Krümmung ist anzumerken, dass dieser als Krümmungsmaß der betreffenden Oberfläche an dem betrachteten Punkt zu verstehen ist. Typischerweise wird die Krümmung mit Kappa: dphi / ds, also Winkeländerung über Bogenlänge, oder auch 1/r angegeben.
Hierbei ist zu berücksichtigen, dass beispielsweise die Kurvenscheibe eine gewisse axiale Breite aufweisen kann, innerhalb derer die Kurvenscheibe denselben Querschnitt aufweist, jedoch in Umfangsrichtung entlang des Umfangs verschiedene Krümmungen.
Ausführungsformen der Erfindung betreffen insbesondere Koaxialgetriebe. Mit der axialen Richtung wird typischerweise die Längsachse des Getriebes bezeichnet. Ein Eingriff der Zähne in die Verzahnung des Hohlrades bezeichnet typischerweise den Eingriff der Zähne in die Innenzähne der Verzahnung, welche bei typischen Ausführungsformen auf einem konstanten Teilkreisdurchmesser liegt. Der Ausdruck „Kurvenscheibe“ ist typischerweise allgemein dahingehend zu verstehen, dass das entsprechende Bauteil nicht zwingend einer Scheibe ähneln muss. Vielmehr kann die Kurvenscheibe auch Teil einer Antriebswelle sein oder eine längliche Ausdehnung, insbesondere mit mehreren Abschnitten, aufweisen. Einer oder mehrere solcher Abschnitte können einen sich veränderlichen Radius aufweisen, so dass die Funktion einer Kurvenscheibe erfüllt ist. Weitere Abschnitte können andere Funktionen aufweisen und beispielsweise zylinderförmig sein oder auch mit Kanten, z.B. zur Drehmomentübertragung, versehen sein. Typischerweise bezieht sich der Ausdruck Kurvenscheibe primär auf die Funktion dieses Bauteils, nämlich eine umlaufende Profilierung bereitzustellen, um beispielsweise je nach Winkellage der Antriebswelle und damit der Kurvenscheibe die Zähne in radialer Richtung anzutreiben oder ein Zurückgleiten der Zähne in den Führungen zuzulassen.
Die Verzahnung ist typischerweise eine umlaufende Verzahnung. Die Innenzähne der Verzahnung stehen in Eingriff mit den Zähnen, wobei die Zähne typischerweise linear radial verschieblich relativ zu dem Zahnträger gelagert sind. Dabei bedeutet „linear radial“ üblicherweise, dass eine Führung in radialer Richtung vorliegt, welche lediglich eine Bewegung des Zahnes in radialer Richtung zulässt. Typischerweise lässt sich durch die Führung ein Zahn in genau einer Richtung linear verschieben, dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Zahn über eine bestimmte Streckenlänge einen gleichbleibenden Querschnitt in Verschieberichtung aufweist, wobei der Zahnträger ebenfalls eine Öffnung für den Zahn mit gleichbleibendem Querschnitt aufweist. Üblicherweise sind die Zähne in dem Zahnträger jeweils in genau einer Richtung verschieblich gelagert, typischerweise in Richtung der Längsachse des Zahnes. Weiterhin ist bei typischen Ausführungsformen der Rotationsfreiheitsgrad der Zähne relativ zu dem Zahnträger um die Längsachse des Getriebes gesperrt. Dies kann beispielweise mit einer linearen Führung der Zähne in radialer Richtung in dem Zahnträger erreicht werden. Auf diese Weise drehen sich die Zähne mit dem Zahnträger um die Längsachse des Getriebes, allerdings nicht relativ zu dem Zahnträger.
Bei typischen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebe ist zumindest ein Teil der Zähne biegesteif ausgeführt. Der Begriff „biegesteif“ ist dabei typischerweise technisch zu verstehen, das heißt, dass Biegungen der Zähne aufgrund der Steifigkeit des Materials der Zähne derart klein sind, dass sie für die Kinematik des Getriebes zumindest im Wesentlichen unbedeutend sind. Biegesteife Zähne umfassen insbesondere Zähne, welche aus einer Metalllegierung, insbesondere Stahl oder einer Titanlegierung, einer Nickellegierung oder anderen Legierungen hergestellt sind. Weiterhin können auch biegesteife Zähne aus Kunststoff vorgesehen werden, insbesondere bei Getrieben, bei welchen auch zumindest einer der folgenden Teile ebenfalls aus Kunststoff hergestellt ist: Verzahnung an einem Hohlrad oder einem Zahnrad, Zahnträger und Antriebselement. Bei typischen Ausführungsformen der Erfindung sind der Zahnträger und die Zähne aus einer Metalllegierung oder zusätzlich noch die Verzahnung oder weiter zusätzlich das Antriebselement aus einer Metalllegierung hergestellt. Solche Getriebe bieten den Vorteil, dass sie äußerst verdrehsteif und hoch belastbar sind. Getriebe, die zumindest teilweise aus Kunststoff bestehen oder Komponenten aus Kunststoff umfassen, bieten den Vorteil, dass sie ein geringes Gewicht aufweisen können. Mit dem Ausdruck „biegesteif“ ist insbesondere eine Biegesteifigkeit um eine Querachse des Zahns gemeint.
Bei typischen Ausführungsformen ist zwischen dem Zahn und der Kurvenscheibe ein Lagersegment angeordnet, welches im Betrieb bei Rotation mittels Schmierfilm auf der Kurvenscheibe aufliegt. Vorteilhafte Ausführungsformen umfassen ein Lagersegment, welches zwischen der Kurvenscheibe und jeweils mindestens einem Zahn angeordnet ist. Das Lagersegment ermöglicht eine Verkippung des Zahnes relativ zu der Lauffläche der Kurvenscheibe oder relativ zu dem Lagersegment. Typischerweise sind auf einem Lagersegment mindestens zwei Zähne gelagert. Bei weiteren Ausführungsformen ist auf jeweils einem der Lagersegmente genau ein Zahn gelagert, beispielsweise ein Rundzahn oder ein Flachzahn. Flachzähne können gegen Verdrehung um ihre eigene Achse in der Zahnführung gesichert werden, Rundzähne typischerweise durch Formschluss mit dem Lagersegment. Mehrere auf einem Lagersegment gelagerte Zähne sind typischerweise in einer Reihe in axialer Richtung nebeneinander angeordnet. Mit solchen Anordnungen von mehreren Zähnen oder mit Flachzähnen kann die Laufruhe der Lagersegmente erhöht werden.
Typische Ausführungsformen der Erfindung umfassen eine Kurvenscheibe als Antriebselement. Die Kurvenscheibe weist vorzugsweise eine nicht-kreisförmige oder eine nicht-ellipsoide Bogenform oder Kurve auf. Die nicht-kreisförmige oder nicht- ellipsoide Bogenform bietet den Vorteil, dass verschiedene Kurven verwendet werden können, um beispielsweise unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse einzustellen. Im Sinne dieser Anmeldung fallen Exzenter typischerweise unter kreisförmige oder ellipsoide Formen, da bei Exzentern lediglich die Drehachse nicht der Mittelachse der Kreisform entspricht, gleichwohl jedoch eine Kreisform vorhanden ist. Typische Kurvenscheiben umfassen zumindest oder genau zwei Hochpunkte oder Erhebungen, welche typischerweise gleichverteilt über den Umfang angeordnet sind. Die Hochpunkte können auch als Maxima bezeichnet werden. Mehrere Hochpunkte bringen mehr Zähne in Eingriff mit der Verzahnung. Eine typische Kurvenscheibe, welche bei der Erfindung verwendet werden kann, kann beispielsweise dem Getriebe Galaxie® G135 entnommen werden, welches von der WITTENSTEIN galaxie GmbH, 97999 Igersheim, Deutschland bezogen werden kann.
Bei typischen Ausführungsformen sind der Zahnträger oder die Verzahnung kreisförmig ausgebildet. Dies bietet den Vorteil einer einfachen Geometrie für den Zahnträger und die Verzahnung. Typischerweise erfolgt die Kraftübertragung auf der langsamen Seite des Getriebes zwischen der Verzahnung und dem Zahnträger. Dies bietet den Vorteil, dass der Weg für die Kraftübertragung äußerst kurz ist, sodass eine äußerst hohe Steifigkeit erreicht werden kann.
Die Innenzähne der Verzahnung und die Zähne weisen typischerweise gekrümmte Flanken auf. Innenzähne und Zähne weisen bei typischen Ausführungsformen jeweils Zahnköpfe auf, welche im Querschnitt einem Querschnitt eines Pyramidenstumpfs oder einer Pyramide jeweils mit gekrümmten Flanken entsprechen. Für eine mögliche Ausführungsform einer Krümmung in Form einer logarithmischen Spirale wird auf die DE 102007 011 175 A1 verwiesen. Die gekrümmte Oberfläche bietet den Vorteil, dass die in Eingriff stehenden Flanken flächig und nicht lediglich linien- oder punktförmig anliegen. Auf diese Weise wird eine gute Lastaufteilung auf viele Zähne und eine extreme Steifigkeit bei der Kraftübertragung zwischen der Verzahnung und den Zähnen erreicht.
Bei typischen Ausführungsformen ist die konkave Krümmung des Auflagebereichs des Lagersegments größer als die konvexe Kurvenkrümmung der Kurvenscheibe an dem mindestens einen Tiefpunkt der Kurvenscheibe. Der mindestens eine Tiefpunkt der Kurvenscheibe zeichnet sich durch einen minimalen Abstand der Lauffläche zur Längsachse aus. Dort weist die Kurvenscheibe typischerweise die kleinste Kurvenkrümmung auf, wobei unter „kleinster Kurvenkrümmung“ der Kurvenscheibe bei typischen Ausführungsformen auch verstanden werden kann, dass dort oder auch in einem Bereich um den Tiefpunkt die Kurvenkrümmung gleich 0 sein kann. Typischerweise ist die konkave Krümmung der Lagersegmente kleiner als die konvexe Kurvenkrümmung der Kurvenscheibe in dem mindestens einen Hochpunkt der Kurvenscheibe, also dort wo der Abstand der Lauffläche zur Längsachse typischerweise maximal ist. Typischerweise ist die Kurvenkrümmung der Kurvenscheibe im Bereich des mindestens einen Hochpunkts am größten. Bei weiteren Ausführungsformen kann die größte Kurvenkrümmung jedoch auch abseits des mindestens einen Hochpunktes sein.
Typischerweise weist die Kurvenscheibe genau einen Hochpunkt mit einem maximalen radialen Abstand zur Drehachse und einen Tiefpunkt mit einem minimalen radialen Abstand zur Drehachse auf, wobei die konkave Krümmung der Lagersegmente kleiner ist als die kleinste konvexe Kurvenkrümmung innerhalb eines Winkelbereichs ausgehend von dem Hochpunkt, typischerweise in beide Drehrichtungen, von 5% bis 35% des gesamten Winkelbereichs der Kurvenscheibe. Bei typischen Ausführungsformen mit einer Kurvenscheibe mit genau einem Hochpunkt ist die konkave Krümmung kleiner als die kleinste Kurvenkrümmung innerhalb eines Winkelbereichs ausgehend von dem Hochpunkt, typischerweise in beide Drehrichtungen, von 20° bis 120°.
Typische Ausführungsformen weisen eine Kurvenscheibe mit mindestens zwei Hochpunkten mit einem maximalen radialen Abstand zur Drehachse und mindestens zwei jeweils zwischen Hochpunkten liegende Tiefpunkte mit einem minimalen radialen Abstand zur Drehachse auf, wobei die konkave Krümmung des Lagersegments kleiner ist als die kleinste Kurvenkrümmung innerhalb eines Winkelbereichs ausgehend von einem ersten der Hochpunkte von 5% bis 35% des Gesamtwinkelbereichs bis zu einem zweiten der Hochpunkte. Bei typischen Ausführungsformen mit einer Kurvenscheibe mit zwei Hochpunkten ist die konkave Krümmung kleiner als die kleinste Kurvenkrümmung innerhalb eines Winkelbereichs ausgehend von dem Hochpunkt, typischerweise in beide Drehrichtungen, von 10° bis 60°. Bei weiteren typischen Ausführungsformen mit drei Hochpunkten ist die konkave Krümmung kleiner als die kleinste Kurvenkrümmung innerhalb eines Winkelbereichs ausgehend von dem Hochpunkt, typischerweise in beide Drehrichtungen, von 6° bis 40°.
Typischerweise befindet sich in dem angegebenen Winkelbereich zumindest im Wesentlichen das so genannte Eingriffsgebiet der Zähne, also der Bereich, in welchem die Zähne einerseits in kraftübertragendem Eingriff mit der Innenverzahnung und andererseits mit den Lagersegmenten stehen. Typische Kurvenscheiben weisen einen um die Hochpunkte und um die Tiefpunkte jeweils symmetrischen Kurvenverlauf auf.
Typischerweise ist die konkave Krümmung um maximal 0,2%, um maximal 0,5% oder um maximal 1 % kleiner als die kleinste Kurvenkrümmung innerhalb des jeweiligen zuvor genannten Winkelbereichs, beispielsweise die 5% bis 35% bzw. 20° bis 120°, 10° bis 60° oder 6° bis 40°.
Bei typischen Ausführungsformen ist die Lauffläche der Lagersegmente jeweils in einem Randbereich der Lauffläche in Umfangsrichtung konvex gekrümmt. Die Randbereiche liegen jeweils in Umfangsrichtung vor und hinter dem Auflagebereich mit der konkaven Krümmung und können sich unmittelbar an die konkave Krümmung anschließen oder von dem Auflagebereich durch eine Ebene getrennt sein. Anschließend an die konvexen Randbereiche kann bei Ausführungsformen wiederum jeweils eine ebene Teilfläche angeordnet sein. Damit ergibt sich bei typischen Ausführungsformen folgende Reihenfolge in Umfangsrichtung ausgehend von einer Mitte der Lauffläche: konkave Krümmung des Auflagebereichs, konvexe Krümmung des Randbereichs, ebene Teilfläche und gegebenenfalls eine weitere konvexe Krümmung der Kante des Lagersegments. Mit dieser Geometrie kann ein Schmierfilmaufbau unterstützt werden. In weiteren typischen Ausführungsformen ist der Randbereich vollständig mit einer sehr geringen konvexen Krümmung ausgeführt.
Typischerweise umfasst die Lauffläche der Lagersegmente einen Gleitlagerwerkstoff, beispielsweise Bronze, Messing oder Weißmetall, wobei mit der Formulierung „oder“ auch jeweils „und/oder“ Kombinationen umfasst sind. Alternativ oder additiv kann eine Beschichtung der Lauffläche der Kurvenscheibe vorgesehen sein. Auf dieser Weise kann Fressen weitergehend vorgebeugt werden, so dass ein örtliches Versagen des Schmierfilms oder einzelne Partikel im Kontakt nicht unmittelbar zu einer Zerstörung der Lagereigenschaften führen.
Bei typischen Ausführungsformen ist auf einer der Kurvenscheibe abgewandten Oberfläche der Lagersegmente ein Wulst mit einer Zahnlagerfläche ausgebildet, wobei die Zahnlagerfläche eine Teil-Zylinderform aufweist, deren Achse zumindest im Wesentlichen im Bereich der Lauffläche liegt. Auf diese Weise wird die Schwenkachse der Zähne auf die Lauffläche verlegt, so dass ein Umherwandern eines Druckpunktes oder ein Auswandern des Druckpunktes von der Mitte der Lagersegmente vermieden wird. Mit „im Wesentlichen im Bereich der Lauffläche“ ist typischerweise ein Bereich von maximal 20% oder maximal 10% der Dicke in radialer Richtung der Lagersegmente über oder unter der Lauffläche bezeichnet.
Typischerweise weisen die Lagersegmente in Umlaufrichtung jeweils eine gerade Vorderkante und eine gerade Hinterkante auf. Dies vereinfacht den Aufbau.
Vorteile typischer Ausführungsformen können unter anderem eine höhere Lebensdauer, eine höhere Dämpfung oder eine höhere Tragfähigkeit, insbesondere in Leistungsbereichen mit annähernd gleichbleibend hohen Drehzahlen sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei die Figuren zeigen:
Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittansicht; und
Fig. 2 zeigt schematisch ein Detail der Ausführungsform der Fig. 1 ; und
Fig. 3 zeigt schematisch ein Lagersegment der Ausführungsform der Fig. 1 in einer Draufsicht. Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Nachfolgend werden typische Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist, vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche bestimmt. Bei der Beschreibung der Ausführungsform werden unter Umständen in verschiedenen Figuren und für verschiedene Ausführungsformen gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Teile verwendet, um die Beschreibung übersichtlicher zu gestalten. Dies bedeutet jedoch nicht, dass entsprechende Teile der Erfindung auf die in den Ausführungsformen dargestellten Varianten beschränkt sind.
In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel in einer schematischen Schnittansicht gezeigt. Die Fig. 1 zeigt in einem Schnitt schematisch ein Getriebe 1 , welches ein Hohlrad 3 mit einer innen liegenden, umlaufenden Verzahnung 5 aufweist. In die Verzahnung 5 greifen Zähne 7 ein. Zur besseren Übersichtlichkeit ist nicht jeder Zahn 7 der Fig. 1 auch mit dem Bezugszeichen 7 versehen. Dies gilt auch für andere mehrfach vorhandene Teile der Fig. 1 , welche ebenfalls nicht alle mit dem jeweiligen Bezugszeichen versehen sind. Typischerweise sind zwei axial parallele Zahnkränze mit einzelnen Zähnen 7 vorgesehen.
Die Zähne 7 sind in einem Zahnträger 11 radial verschieblich gelagert. Hierzu weist der Zahnträger 11 radial ausgerichtete kanalartige runde oder schlitzartige Öffnungen auf, welche eine radiale Führung der Zähne 7 in dem Zahnträger 11 gewährleisten. Aufgrund der radialen Führung in den Öffnungen ist es für die Zähne 7 lediglich möglich, sich in radialer Richtung entlang ihrer Längsachse zu bewegen, insbesondere ist eine Verdrehung um eine Längsachse des Getriebes 1 relativ zu dem Zahnträger 11 ausgeschlossen.
Die Längsachse der Zähne bezeichnet typischerweise die vom Zahnfuß zum Zahnkopf verlaufende Achse, während die Längsachse des Getriebes in Richtung der Drehachse des Getriebes zeigt. Dies kann beispielsweise die Drehachse des als Abtrieb verwendbaren Zahnträgers sein oder auch die Drehachse einer Kurvenscheibe.
Die Zähne 7 werden durch ein Antriebselement in Form einer Kurvenscheibe 20 angetrieben, welche als hohle Kurvenscheibe 20 ausgeführt ist. Die Kurvenscheibe 20 weist eine Profilierung 22 auf, um die Zähne 7 in radialer Richtung anzutreiben. Die Profilierung 22 weist einen Verlauf mit zwei Hochpunkten über den Umfang auf, sodass jeweils gegenüberliegende Zähne 7 am weitesten in Zahnlücken der Verzahnung 5 eingetreten sind (oben und unten in der Fig. 1 ).
Die Hochpunkte der Profilierung 22 der Kurvenscheibe 20, welche den größten Radius um die Drehachse in der Mitte aufweisen, liegen in der Fig. 1 oben und unten, wohingegen die Tiefpunkte mit dem kleinsten Radius jeweils in der Fig. 1 rechts und links an der Kurvenscheibe und um 90° gegenüber den Hochpunkten verdreht angeordnet sind.
Die Zähne 7 sind bei dem in Fig. 1 dargestellten Getriebe 1 mit einer Gleitlagerung auf der Profilierung 22 der Kurvenscheibe 20 angeordnet. Die Gleitlagerung umfasst Lagersegmente 24, welche auf der Profilierung 22 gleitend mittels eines Schmierfilms (nicht dargestellt) gleiten.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird der Abtrieb an dem Zahnträger abgegriffen, wobei das Hohlrad mit der Verzahnung festgelegt wird.
Die Lagersegmente 24 weisen jeweils auf der dem Zahn 7 zugewandten Seite eine runde, insbesondere abschnittsweise zylinderförmige Zahnlagerfläche (siehe auch Fig. 2) auf, welche einen Wulst bildet, auf dem der Fuß eines Zahnes 7 oder bei typischen Ausführungsformen zwei, drei oder vier Zähne in axialer Richtung des Getriebes 1 nebeneinander angeordnet sein können. Der Wulst verhindert zusammen mit einer entsprechenden Ausnehmung im Zahnfuß des jeweiligen Zahnes 7 ein Verrutschen des Zahnes 7 auf dem Lagersegment 24.
Mit den Wulsten werden jeweils Fußgelenke für die Zähne 7 ausgebildet, sodass sich die Zähne 7 relativ zu den Lagersegmenten 24 verkippen können, um eine zwangsfreie Führung zu gewährleisten. Der Wulst auf der radialen äußeren Seite der Lagersegmente 24, welcher jeweils in Nuten der Zähnen 7 eingreift, ist mittig des jeweiligen Lagersegments 24 angeordnet. Auf diese Weise wird eine mittige Kraftübertragung durch das Lagersegment 24 erreicht.
Die Lagersegmente 24 weisen in Umlaufrichtung gerade Vorder- und Hinterkanten auf und sind relativ zueinander in Umlaufrichtung verschieblich, sodass sich die Abstände zwischen den Lagersegmenten 24 in Abhängigkeit von der Stellung der Zähne verändern lassen. Dies ermöglicht eine weitgehend zwangsfreie Führung und einen weitgehend zwangsfreien radialen Antrieb der Lagersegmente 24 durch die Profilierung 22 der Kurvenscheibe 20. Für eine Minimierung des Reibungswiderstandes zwischen der Profilierung 22 und den Lagersegmenten 24 bzw. zur Sicherstellung des Schmierfilms weisen die der Kurvenscheibe zugewandten Seiten der Lagersegmente 24 typische, im Folgenden beispielhaft beschriebene Formen, auf.
Der Wulst auf der radialen äußeren Seite der Lagersegmente 24, welcher jeweils in Nuten der Zähnen 7 eingreift, ist mittig des jeweiligen Lagersegments 24 angeordnet. Auf diese Weise wird eine mittige Kraftübertragung durch das Lagersegment 24 erreicht.
In der Fig. 2 sind drei der Lagersegmente 24 genauer dargestellt. An Hand des mittleren der drei Lagersegmente 24 der Fig. 2 wird insbesondere die Form der der Kurvenscheibe zugewandten Lauffläche mit dem mittig in der Lauffläche angeordneten Auflagebereich 26 genauer erläutert. Der Auflagebereich 26 weist eine konkave Krümmung auf, wobei die konkave Krümmung größer ist als die kleinste konvexe Kurvenkrümmung der Kurvenscheibe und kleiner ist als die größte konvexe Kurvenkrümmung der Kurvenscheibe. Die konkave Krümmung ist um mindestens 50% größer als die kleinste konvexe Kurvenkrümmung der Kurvenscheibe, insbesondere der Kurvenkrümmung im Tiefpunkt.
Die Kurvenkrümmung der Kurvenscheibe 20 bezeichnet jeweils die Kurvenkrümmung der Profilierung 22 an einer bestimmten Stelle.
In der Fig. 1 sind ausgehend von der in der Figur oben dargestellten Erhöhung zwei Winkel 30 eingezeichnet, welche benutzt werden, um die Krümmung der Lauffläche 26 des Lagersegments genauer zu spezifizieren. Die konkave Krümmung des Auflagebereichs 26 ist über den Bereich des Auflagebereichs 26 konstant und kleiner als die kleinste Kurvenkrümmung innerhalb eines Winkelbereichs von 10° bis 60° in beide Drehrichtungen, ausgehend von dem Hochpunkt, typischerweise maximal 0,2% kleiner als die kleinste Kurvenkrümmung innerhalb des Winkelbereichs. Genauer gesagt beträgt die konkave Krümmung des Auflagebereichs 99,8% der kleinsten Kurvenkrümmung zwischen 10° und 60°. Es wird angemerkt, dass die Kurvenscheibe typischerweise symmetrisch ausgestaltet ist.
In der Fig. 3 ist die der Kurvenscheibe zugewandte Seite eines der Lagersegmente 24 genauer in einer schematischen Ansicht gezeigt. Beidseitig des mittig liegenden Auflagebereichs 26 schließt sich jeweils ein Randbereich 27 der Lauffläche an, welcher konvex ausgebildet ist. Wiederum anschließend ist eine ebene Teilfläche 28 vorgesehen, an die sich dann jeweils eine konvex ausgerundete Kante 29 des Lagersegments 24 anschließt. Diese Formgebung kann auch der Fig. 2 schematisch entnommen werden, zur besseren Übersichtlichkeit sind in der Fig. 2 allerdings die entsprechenden Bereiche nicht mit Bezugszeichen versehen.

Claims

Ansprüche
1. Getriebe (1 ) mit
- einem Zahnträger (40) zur Aufnahme von um eine Drehachse (5) des Getriebes angeordneten Zähnen (7) eines Zahnkranzes, wobei die Zähne (7) in dem Zahnträger (11 ) verschiebbar und in radialer Richtung geführt angeordnet sind,
- eine um die Drehachse (5) drehbaren Kurvenscheibe (20) mit einer über den Umfang veränderlichen Kurvenkrümmung zum Antrieb der Zähne (7) in radialer Richtung,
- wobei zwischen den Zähnen (7) und der Kurvenscheibe (20) Lagersegmente (24) angeordnet sind, welche gleitend auf der Kurvenscheibe (20) gelagert sind,
- wobei die Lagersegmente (24) und die Kurvenscheibe (20) aus Materialien gefertigt sind, welche keine oder zumindest im Wesentlichen keine magnetischen Kräfte zwischen der Kurvenscheibe (20) und den Lagersegmenten (24) aufbauen, und
- wobei die Lagersegmente (24) einen mittig auf einer der Kurvenscheibe (20) zugewandten Lauffläche angeordneten Auflagebereich (26) mit einer konkaven Krümmung aufweisen, wobei die konkave Krümmung größer ist als die kleinste Kurvenkrümmung der Kurvenscheibe und kleiner ist als die größte Kurvenkrümmung der Kurvenscheibe.
2. Getriebe (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Kurvenscheibe genau einen Hochpunkt mit einem maximalen radialen Abstand zur Drehachse und genau einen Tiefpunkt mit einem minimalen radialen Abstand zur Drehachse aufweist und wobei die konkave Krümmung kleiner ist als die kleinste Kurvenkrümmung innerhalb eines Winkelbereichs ausgehend von dem Hochpunkt von 5% bis 35% des gesamten Winkelbereichs der Kurvenscheibe.
3. Getriebe (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Kurvenscheibe mindestens zwei Hochpunkte mit einem maximalen radialen Abstand zur Drehachse und mindestens zwei jeweils zwischen Hochpunkten liegende Tiefpunkte mit einem minimalen radialen Abstand zur Drehachse aufweist und wobei die konkave Krümmung kleiner ist als die kleinste Kurvenkrümmung innerhalb eines Winkelbereichs ausgehend von einem ersten der Hochpunkte von 5% bis 35% des Gesamtwinkelbereichs bis zu einem zweiten der Hochpunkte.
4. Getriebe (1 ) nach Anspruch einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die konkave Krümmung um maximal 1 % kleiner ist als die kleinste Kurvenkrümmung innerhalb des Winkelbereichs von 5% bis 35%.
5. Getriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lauffläche der Lagersegmente (24) jeweils in einem Randbereich (27) der Lauffläche in Umfangsrichtung konvex gekrümmt ist.
6. Getriebe (1 ) nach Anspruch 5, wobei der konvexe Randbereich (27) zwischen dem Auflagebereich (26) und einer ebenen Teilfläche (28) angeordnet ist.
7. Getriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lauffläche der Lagersegmente (24) einen Gleitlagerwerkstoff umfasst.
8. Getriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils auf einer der Kurvenscheibe abgewandten Oberfläche der Lagersegmente (24) ein Wulst mit einer Zahnlagerfläche ausgebildet ist, wobei die Zahnlagerfläche eine Teil- Zylinderform aufweist, deren Achse zumindest im Wesentlichen im Bereich der Lauffläche liegt.
9. Getriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lagersegmente (24) in Umlaufrichtung jeweils eine gerade Vorderkante und eine gerade Hinterkante aufweisen.
10. Getriebe (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den Laufflächen der Lagersegmente (24) und der Kurvenscheibe bei Betrieb des Getriebes jeweils eine hydrodynamische Gleitlagerung ausgebildet ist.
11 . Verfahren zum Betreiben eines Getriebes (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
16
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