Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
HARMONIC DRIVE WITH CROWNED DRIVE RING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/063187
Kind Code:
A1
Abstract:
A shaft drive (10), which may be produced without problem and easily -even in a cascade- assembled, may be achieved, whereby the support ring (18) produced such as to be floating relative to the housing is rotationally fixed on the front side to a housing base plate (12) and enclosed by a housing cover (20), similarly fixed to the base plate (12), in which the drive shaft (25) for the crowned drive ring (27), which may rotate relative to the support ring (18), has a floating bearing. The inner wheel (28), extending through both rings is however not supported in the housing, but rather mounted on the drive shaft (14) extending coaxially into the housing (11) through the base plate (12), by means of the wave generator drive core (30), the base plate (12) being non-rotationally mounted in front of the bearing plate (32) of the above.

Inventors:
RUTTOR MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/000580
Publication Date:
August 15, 2002
Filing Date:
January 22, 2002
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
OECHSLER AG (DE)
RUTTOR MARTIN (DE)
International Classes:
F16H49/00; F16H1/32; F16H57/033; (IPC1-7): F16H49/00
Foreign References:
DE29614738U11996-10-24
DE2545681A11977-04-14
Other References:
HIRN H: "UNTERSETZUNGSGETRIEBE AUS KUNSTOFF MIT NUR ZWEI BEWEGTEN TEILEN. GENIAL EINFACH", KEM. KONSTRUKTION, ELEKTRONIK, MASCHINENBAU, KONRADIN VERLAG KOHLHAMMER,, DE, PAGE(S) 94-95, ISSN: 0934-0270, XP000645907
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 012, no. 055 (M - 669) 19 February 1988 (1988-02-19)
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 029 (M - 451) 5 February 1986 (1986-02-05)
See also references of EP 1364140A1
Download PDF:
Claims:
Ansprüche
1. Wellgetriebe (10) mit einer zentral gelochten GehäuseGrundplatte (12) und mit einem WellgeneratorTriebkern (30) in einem umlaufend radial verformbaren Innenrad (28), das sich axial durch einen gehäusefesten radial formstabilen Stützring (18) in einen haubenförmigen, mit seiner Abtriebswelle (25) im Gehäuse (11) gelagerten radial formstabilen Abtriebsring (27) jeweils etwas größeren Innendurchmessers als des un verformten InnenradAußendurchmessers erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß ein gehäuseunabhängiger Stützring (18) stirnseitig auf die. Grundplatte (12) montiert und von einem GehäuseTopf (20) übergriffen ist, dessen Boden (23) mit der Lagerung (24) für die Abtriebswelle (25) ausgestattet und dessen dem Boden (23) gegenüberliegender Stirnrand mit der Grundplatte (12) fest verbunden ist.
2. Wellgetriebe nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (12) mit einem profilierten Randbereich (16) zur formschlüssigen Auf nahme des Stützringes (18) und des GehäuseTopfes (20) ausgestattet ist.
3. Wellgetriebe nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzylindrische Wandung (21) des Topfes (20) mit Federhaken (22) zum Hintergrei fen der Grundplatte (12) ausgestattet ist.
4. Wellgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der haubenförmige Abtriebsring (27) im Topf (20) des Gehäuses (11), dagegen das In nenrad (28) samt seinem Triebkern (30) auf der hier ungelagert durch die Grundplatte (12) hindurch in das Gehäuse (l l) hinein ragenden Antriebswelle (14) an deren Lager schild (32) gelagert ist.
5. Wellgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (12) auf ihrer freien Stirnfläche mit einer koaxialen Eindrehung (31) zum zentrierenden Eingriff eines Lagersockels (35) für die antreibende Welle (14) aus gestattet ist.
6. Wellgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der antreibende Lagerschild (32) mit Befestigungsmitteln für die Grundplatte (12) aus gestattet ist.
7. Wellgetriebe nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (12) mit achsparallelen kurzen Spannschrauben (33) vor dem antreibenden Lagerschild (32) befestigt ist.
8. Wellgetriebe nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerschild (32) für eine Antriebswelle (14) zur Aufnahme der Getriebegehäu seGrundplatte (12) mit Gewindebohrungen (34) zum Eingriff von Spannschrauben (33) ausgestattet ist.
9. Wellgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (23) eines GetriebeGehäusetopfes (20) als Lagerschild (32) für das Innen rad (28) in einem davor gelegenen Getriebe (10) dient, dessen GehäuseGrundplatte (12) vor jenen Boden (23) montiert ist.
10. Wellgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein an treibender Lagerschild zugleich die Funktion der GehäuseGrundplatte einer ihm fol genden Getriebestufe übernimmt.
Description:
Wellgetriebe mit haubenförmigem Abtriebsring Die Erfindung betrifft ein Wellgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Die Funktion eines-auch als Harmonic Drive oder als Ringband-Getriebe bekannten- Wellgetriebes als sehr stark untersetzendem, selbsthemmendem System mit zur Antriebs- welle koaxialer Abtriebswelle beruht darauf, daß ein rotierend angetriebener unrunder Kern, ein sogenannter Well-Generator, einen auch als Flexband bezeichneten Innen- rad-Reifen umlaufend radial verformt und dadurch dessen Außenmantelfläche umlaufend lokal nach außen gegen die hohlzylindrische Innenmantelfläche geringfügig größeren Um- fanges eines gehäusefest stationären, als formstabiler Stützring dienenden Hohlrades. an- drückt. Infolgedessen wälzt sich das Innenrad selbst oder ein darauf verdrehbar gelagerter Radreifen kraftschlüssig über Reibflächen oder formschlüssig über Verzahnungen im Stützring ab, wobei das Rad bzw. sein Reifen sich nach Maßgabe der Umfangsdifferenz zwischen Stützring und Innenrad langsamer als der motorisch angetriebene Triebkern des Wellgenerators dreht. Diese gegenüber dem Antrieb stark verlangsamte Drehbewegung wird vorzugsweise über die Außenverzahnung des Innenrad-Reifens auf die Imlenverzah- nung eines weiteren Außenringes, des zum Stützung konzentrischen aber im Gegensatz zu jenem nicht stationär sondern koaxial verdrehbar angeordneten Abtriebsringes übertragen, der z. B. topf-oder haubenförmig gestaltet und mit einer im Getriebegehäuse gelagerten Abtriebswelle ausgestattet ist. In der Verzahnung vom Innenrad zum Abtriebsring kann dabei noch eine weitere Untersetzung der Drehgeschwindigkeit infolge unterschiedlichen Umfanges (also unterschiedlicher Zähnezahl) erfolgen. Der Antrieb des Well-Generators erfolgt üblicherweise über einen koaxial angeflanschten hochtourigen Kleinspan- nungs-Gleichstrommotor, dessen schnelle Rotation so in eine sehr viel langsamere Dreh- bewegung entsprechend größeren Drehmomentes untersetzt wird, was vielfältig Anwen- dung etwa als Stellelement für das Motor-und Klimamanagement und für andere insbe- sondere manuelle Eingriffe ersetzende Funktionen im Kraftfahrzeug findet.

Bei den vom insoweit gattungsbildenden Deutschen Gebrauchsmuster 2 96 14 738 be- kannten und in dem Beitrag"Genial einfach"von H. Hirn (KEM Antriebstechnik Heft 10/1996) näher beschriebenen Ausführungsformen solcher Wellgetriebe wird als Wellge- nerator ein unrunder (im Axial-Querschnitt etwa dreieckförmiger oder bevorzugt ovaler) Triebkern konzentrisch in der Nabe eines radial verformbaren Innenrades gedreht. Dieses kann ein einstückiges Spritzgußteil mit speichenartig radial orientierten Stößeln zwischen der radial verformbaren Innenrad-Nabe und dem ebenfalls radial verformbaren, außen ver- zahnten Innenrad-Reifen sein. Die in Längsrichtung formstabilen Speichen zwischen der vom Triebkern umlaufend radial verformten Nabe und dem Reifen bewirken, daß die Au- ßenverzahnung entsprechend ihrer umlaufenden radialen Verformung jeweils nur über ein begrenztes, sich umlaufend verlagerndes Bogenstück mit den koaxialen, axial gegeneinan- der versetzten Innenverzahnungen des Stützringes und des Abtriebsringes in Eingriff gerät.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die technische Problemstellung zugrunde, einen kompakten, dennoch leicht montierbaren und vielfältig einsetzbaren Aufbau für ein solches an sich schon im praktischen Einsatz bewährtes Wellgetriebe anzugeben.

Gemäß der Merkmalskombination des Hauptanspruches ist die Aufgabe im wesentlichen dadurch gelöst, daß für ein unproblematisch präzise herstellbares Wellgetriebe die Innen- verzahnung des Stützringes nicht mehr integraler Bestandteil des Getriebegehäuses ist, sondern nach separater Fertigung auf eine Gehäuse-Grundplatte montiert und dann von einem separat daneben zu befestigenden Gehäuse-Topf übergriffen wird. Dadurch ist ein exakter Rundlauf der Verzahnungsbauteile zueinander gewährleistbar. Der Topf nimmt in sich mit fliegender Lagerung die zentrale Abtriebswelle des haubenförmigen Abtriebsrin- ges auf, während die Grundplatte keine unmittelbare Lagerfunlction für rotierende Getrie- beteile erfüllt. Andererseits werden Reaktionskräfte des Getriebes nur von dieser Grund- platte aufgenommen, sie können deshalb die Lagerfunlction des anderen Gehäuseteiles nicht beeinträchtigen, das infolge seiner Fixierung auf der Grundplatte zusätzlich radial zentrierend und axial führend wirlct. Die Grundplatte kann an ihrer Außenseite zur Monta- ge an unterschiedlich verfügbaren Antriebsmotoren geometrisch unterschiedlich ausgelegt sein.

Die Zentrierung des Innenrades erfolgt also nicht unmittelbar über die Grundplatte, son- dern mittels der diese durchragenden Antriebswelle. Deren unmittelbarer Eingriff in den hülsenförmigen Triebkern erbringt auch den Vorteil des Fortfalls einer antriebsseitigen Lagerung im Getriebegehäuse, weil diese Lagerfunktion antriebsseitig außerhalb des Ge- triebes übernommen wird. Das ermöglicht die direkte Montage vor dem Antrieb ohne Zwi- schenschalten eines Kupplungselementes und erbringt somit eine axial kurze Bauform ei- nes sehr stark untersetzenden Getriebemotors.

Hinsichtlich weiterer Vorteile sowie besonderer Ausbildungen und Weiterbildungen und deren Vorteilen wird außer auf die weiteren Ansprüche auch auf die nachstehende Be- schreibung eines bevorzugten Realisierungsbeispieles zur erfindungsgemäßen Lösung Be- zug genommen. In der Zeichnung zeigt unter Beschränkung auf das konstruktiv Wesentli- che angenähert maßstabsgerecht Fig. 1 den Aufbau des Wellgetriebes bei noch unmontiertem Gehäuse in Explosionsdar- stellung, Fig. 2 das fertig montierte Wellgetriebe in Ansicht gegen die Grundplatte seines Gehäuses und Fig. 3 zwei derartige Wellgetriebe in kaskadierbarer Anordnung.

Das in Fig. I der Zeichnung in Explosionsdarstellung skizzierte, komplett aus Kunst- stoff-Spritzgußteilen gefertigte und erfindungsgemäß ausgestaltete Wellgetriebe 10. weist ein Gehäuse 11 mit einer kreisscheibenförmigen Grundplatte 12 auf Ein zentrales Durch- gangs-Loch 13 dient dem Eingriff der Antriebswelle 14 eines Antriebsmotors 15 in das Getriebe 10. Der Durchmesser des Loches 13 ist aber größer als derjenige der Welle 14, so daß hier keine radiale Lagerfunktion auftritt.

Die Grundplatte 12 ist in ihrem Randbereich 16 mit Profilierungen wie Einschnitten und/ oder Löchern zum formschlüssigen Eingriff komplementärer Profilierungen im Stirnbe- reich 17 eines gehäusefest anzuordnenden Stützringes 18 mit formstabiler Innenverzah- nung 19 ausgestattet. So kann der Stützring 18 unabhängig von einem später unter radia- lem Spiel überzustülpenden Gehäuse-Topf 20 stirnseitig form-oder kraftschlüssig-etwa durch Verlcrimpen oder Löten bzw. Kleben-konzentrisch zum Durchgangsloch 13 dreh- starr an der Grundplatte 12 festgelegt werden. Der Stützring 18 wird danach axial und ra- dial von dem haubenförmigen, ebenfalls stirnseitig auf der Grundplatte 12 gehalterten Topf 20 mit eingelegtem Abtriebsring 27 übergriffen. Die Wandung 21 des Topfes 20 ist über den Umfang verteilt mit einigen achsparallelen Federhaken 22 zum Verrasten mit dem Randbereich 16 der Grundplatte 12 (vgl. Fig. 2) ausgestattet, etwa wie skizziert in Form von zur stirnseitigen Topföffnung und somit zur Grundplatte 12. hin laschenförmig freige- schnittenen Biegefedern mit abgewinkelt verlaufenden freien Stirnenden zum Hintergrei- fen des profilierten Randbereiches 16. Der so separat auf die Grundplatte 12 montierte Stützring 18 erbringt gegenüber einem in die hohlzylindrische Innenwandung des Topfes 20 integrierten Stützring wie oben schon ausgeführt u. a. den besonderen Vorteil, dessen Innenverzahnung 19 präziser kreisrund herstellen und dadurch einen verlustarmen, also auch besonders geräuscharmen Getriebelauf erreichen zu können.

Der gegenüberliegende Boden 23 des Topfes 20 stellt die freie Stirnseite des Gehäuses 11 und damit auch des Getriebes 10 dar und enthält die einzige Lagerstelle dieses Getriebes 10. Dafür ist der Topf-Boden 23 als Lagerschild mit einer sockelförmigen Verstärkung zum Ausbilden einer radialen Lagerung 24 für eine koaxial zur Motor-Antriebswelle 14 hindurchragende Getriebe-Abtriebswelle 25 ausgestattet. Diese ist drehstarr mit einem ebenfalls topf-oder haubenförmigen, mit formstabiler Innenverzahnung 26 versehenen Abtriebsring 27 verbunden. Dessen mittlerer Durchmesser gleicht etwa demjenigen des zur Grundplatte 12 hin axial davor gelegenen gehäusefesten Stützringes 18, so daß der Ab- triebsring 27 zwischen jenem und der innenseitigen Oberfläche des Bodens 23 im Topf 20 axial geführt ist. Die radiale Halterung des Abtriebsringes 27 erfolgt mittels seiner im Haubenboden verankerten oder einstückig damit ausgebildeten Abtriebswelle 25 in der Gehäuse-Lagerung 24 und bedarfsweise zusätzlich gegenüber der hohlzylindrischen In- nenmantelfläche der Topf-oder Gehäuse-Wandung 21.

Innerhalb der beiden koaxial gehalterten, axial einander benachbarten Ringe 18-27 mit ihren entsprechend den geringfügig unterschiedlichen Innenumfängen unterschiedlichen Zähnezahlen ist ein radial verformbares Innenrad 28 mit Außenverzahnung 29 angeordnet.

Das ist axial länger als jeder einzelne der beiden einander benachbarten, formstabilen Rin- ge 18,27 und kämmt demzufolge über das gerade radial ausgebeulte Bogenstück mit deren beiden Innenverzahnungen 19,26 gleichzeitig. Vorzugsweise ist das Innenrad 28 so lang wie die beiden Ringe 18-27 zusammen und dadurch zwischen der Grundplatte 12 und dem Haubenboden des Abtriebsringes 27 axial geführt. Für das Umlaufen des infolge Radial- verformung kämmenden Bogenstückes des Innenrades 28 nimmt dessen hohle, ebenfalls radial verformbare Nabe radial spielfrei einen im Querschnitt unrunden, vorzugsweise ovalen hülsenförmigen Triebkern 30 auf, der von außerhalb des Getriebes 10 motorisch in Drehbewegung versetzt wird.

Das Innenrad 28 und sein zentraler Triebkern 30 sind im Gehäuse 11 des Getriebes 10 nicht gelagert und deshalb an sich nicht in den Ringen 18,27 größeren Innendurchmessers zentriert. Die radiale Ausrichtung erfolgt aber, indem die Grundplatte 12 bezüglich der durch sie hindurch und in den Triebkern 30 hinein ragenden Antriebswelle 14 zentriert montiert wird, indem also die Welle 14 bei auf deren Lagerschild 32 koaxial montierter Grundplatte 12 in den Triebkern 30 eingreift. Dabei stellt dieses Lagerschild 32 seinerseits den stirnseitigen Abschluß des Gehäuses des Antriebsmotors 15 dar. Der Eingriff der An- triebswelle 14 in den Triebkern 30 kann kraftschlüssig sein ; für eine leichte Steckmontage und dennoch zuverlässige, schlupffreie Drehmomentenübertragung ist jedoch ein Form- schluß etwa infolge bereichsweise abgeflachten Querschnitts der Welle 14 zu bevorzugen, wie bei den Wellen 25/14 in Fig. 3 ersichtlich.

Zum Fördern einer zentrierten Montage kann die Grundplatte 12 außen, also in ihrer freien Stirnfläche eine koaxiale Eindrehung 31 (siehe Fig. 2) aufweisen, in die in flacher hohlke- gelstumpfförmiger Sockel 35 auf dem Lagerschild 32 für die antreibende Welle 14 (insbe- sondere des Antriebsmotors 15) axial eingreift. Die Montage selbst erfolgt zweckmäßiger- weise mittels angeformter oder separater Befestigungselemente wie kurzer Spannschrau- ben 33, die getriebeseitig achsparallel durch die Grundplatte 12 hindurchgesteckt und in Gewindebohrungen 34 im Lagerschild 32 hinein verschraubt werden. Falls noch nicht ge- schehen, kann nun der Stützring 18 auf die Grundplatte 12 montiert werden. Das durch die Grundplatte 12 hindurchragende freie Stirnende der Antriebswelle 14 wird mit dem Trieb- kern 30 und dieser mit dem Innenrad 28 bestückt, woraufhin der haubenförmige Abtriebs- ring 27 über den aus dem Stützring 18 axial vorstehenden Teil des Innenrades 28 und schließlich der Topf 20 bis zum Verrasten mit der Grundplatte 12 über den Abtriebsring 27 gestülpt werden. Die Abtriebswelle 25 des Getriebes 10 ragt dann durch die Gehäu- se-Lagerung 24 hindurch, womit das Wellgetriebe 10 schon betriebsfertig montiert ist.

Zweckmäßigerweise ist auch der als getriebeseitiges Lagerschild dienende Boden 23 des Gehäuse-Topfes 20, wie das Lagerschild des Antriebsmotors 15, mit Befestigungsmitteln wie Gewindebohrungen 34 für Spannschrauben 33 ausgestattet. Dann kann ein solches Wellgetriebe 10 mit seiner Grundplatten-Eindrehung 31 statt vor einen Antriebsmotor 15 in gleicher Weise auch vor ein anderes derartiges Wellgetriebe 10 mit seinem zentrierend vorstehenden Lagersockel 35 montiert und die getriebliche Untersetzung dadurch kaska- diert werden, wie in Fig. 3 angedeutet. Nun dient nur die aus dem vordersten Topf-Boden 23 frei herausragende Welle des vordersten Getriebes 10 als Abtriebswelle 25, während die anderen jeweils als Antriebswellen 14 dienen. Ein Wellgetriebe 10 einer solchen Kaskade ist dann also mit seiner Grundplatte 12 vor den Topf-Boden 23 des vorangehenden Well- getriebes 10 montiert, dessen Boden 23 dadurch als Lagerschild 32 für eine Antriebswelle 14 wirkt, die das Innenrad 28 im Gehäuse 11 der folgenden Getriebestufe zentriert.

In Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, die Lagerschilde 32 von An- triebsmotoren 15 oder von zu kaskadierenden Getrieben 10 unmittelbar selbst als die Grundplatten für Gehäuse der hier anschließenden Wellgetriebe 10 auszubilden, womit eine separate Montage über die Spannschrauben 33 oder dergleichen Befestigungselemente entfallen kann.

Ein unproblematisch fertigbares und leicht-auch kaskadiert-montierbares. Wellgetriebe 10 ergibt sich also gemäß vorliegender Erfindung, indem der gesondert vom Gehäuse 11 gefertigte Stützring 18 stirnseitig drehstarr auf eine Gehäuse-Grundplatte 12 montiert und von einem danach ebenfalls an der Grundplatte 12 zu befestigenden Gehäuse-Topf 20 übergriffen wird, in dessen Boden 23. die Abtriebswelle 25 des gegenüber dem Stützring 18 verdrehbaren, haubenförmigen Abtriebsringes 27 fliegend gelagert ist. Das sich mit radia- lem Spiel axial durch die beiden radial formstabilen Ringe 18-27 hindurch erstreckende, radial verformbare Innenrad 28 ist dagegen nicht im Gehäuse 11 selbst gelagert, sondern über seinen Wellgenerator-Triebkern 30 auf der unter radialem Spiel durch die Grundplatte 12 hindurch koaxial ins Gehäuse 11 hineinragenden Antriebswelle 14, vor deren Lager- schild 32 die Grundplatte 12 verdrehfest montiert ist.