DE102012104083A1

DE102012104083A1 - Gear box has drive element that is provided for driving teeth in radial direction and rotated around rotational axis, such that cam contour of drive element is provided with projections in radial direction

Info

Publication number: DE102012104083A1
Application number: DE201210104083
Authority: DE
Inventors: Heiko Schreiber
Original assignee: Wittenstein SE
Current assignee: Wittenstein SE
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2013-11-14

Abstract

The gear box has a tooth carrier that is provided for receiving a gear box arranged teeth (1) of a toothed ring over a rotational axis (5). The teeth are displaced in the tooth carrier along the radial direction. A drive element (20) is provided for driving the teeth in radial direction and rotated around the rotational axis, such that a cam contour of drive element is provided with projections in radial direction. A magnetic bearing is arranged between the teeth and the drive element. An independent claim is included for a method for manufacturing gear box.

Description

Gebiet der Erfindung Field of the invention

Die Erfindung betrifft ein Getriebe nach dem Anspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen eines Getriebes nach dem nebengeordneten Anspruch. The invention relates to a transmission according to claim 1 and a method for producing a transmission according to the independent claim.

Stand der Technik State of the art

Aus dem Stand der Technik sind Getriebe bekannt, welche radial verschiebliche Zähne aufweisen, die in einem Zahnträger geführt gelagert sind. Aus der WO 2008/028540 A1 ist ein Koaxialgetriebe bekannt, welches einen Zahnträger mit radial verschieblichen Zähnen aufweist. Die dort verwendete Lagerung zwischen einer Kurvenscheibe, welche die Zähne in radialer Richtung antreibt, und den Zähnen selbst ist eine Wälzlagerung. Problematisch ist allerdings, dass die Laufbahn der Nadelrollen der Wälzlagerung nicht zylindrisch ist, da die Nadelrollen auf der Kurvenscheibe abrollen. Gears are known from the prior art, which have radially displaceable teeth which are mounted guided in a tooth carrier. From the WO 2008/028540 A1 a coaxial transmission is known which has a tooth carrier with radially displaceable teeth. The bearing used there between a cam, which drives the teeth in the radial direction, and the teeth themselves is a rolling bearing. The problem, however, is that the track of the needle rollers of the rolling bearing is not cylindrical, since the needle rollers roll on the cam.

Die Erhebungen der Kurvenscheibe über den Umfang führen zu unterschiedlichen Wälzgeschwindigkeiten der Wälzkörper. Diese Geschwindigkeitsunterschiede führen zu Relativbewegungen zwischen den Nadelrollen. Die Relativbewegungen können zu Schlupf, Stößen oder zu Zwangskräften zwischen den Nadelrollen führen. Es müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um die Nadelrollen in ihrer Laufbahn zu halten. The elevations of the cam over the circumference lead to different rolling speeds of the rolling elements. These speed differences lead to relative movements between the needle rollers. The relative movements can lead to slippage, shock or forced forces between the needle rollers. Special precautions must be taken to keep the needle rollers in their tracks.

Die Tragfähigkeit einer solchen Lagerung wird durch die oben beschriebenen Phänomene begrenzt. Auf der anderen Seite weist diese Lagerung zahlreiche Vorteile auf, beispielsweise einen dennoch geringen Reibwert, da hauptsächlich Rollreibung vorliegt. The carrying capacity of such storage is limited by the phenomena described above. On the other hand, this storage has many advantages, such as a still low coefficient of friction, since there is mainly rolling friction.

Gleitlagerungen können für solche Koaxialgetriebe den Nachteil aufweisen, dass sie ein großes Anlaufmoment benötigen oder einen unerwünschten Verschleiß zeigen. Sliding bearings may have the disadvantage for such coaxial transmission that they require a large starting torque or show undesirable wear.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Die Erfindung soll Vorrichtungen oder Verfahren angeben, mit welchen die Nachteile aus dem Stand der Technik behoben oder gelindert werden können, insbesondere sollen Lagerungen für Koaxialgetriebe mit radial beweglichen Zähnen, welche in einem Zahnträger radial geführt sind, angegeben werden, mit welchen eine geringe Reibung bei hoher Tragkraft gewährleistet werden kann. The invention is intended to specify devices or methods with which the disadvantages of the prior art can be remedied or alleviated, in particular bearings for coaxial transmission with radially movable teeth, which are guided radially in a tooth carrier, are given, with which a low friction high load capacity can be guaranteed.

Die Aufgabe wird mit einem Getriebe nach dem Anspruch 1 und einem Verfahren nach dem nebengeordneten Anspruch gelöst. The object is achieved with a transmission according to claim 1 and a method according to the independent claim.

Typische Ausführungsformen von Getrieben weisen radial in einem Zahnträger geführte Zähne auf, welche durch ein Antriebselement in radialer Richtung angetrieben werden können. Das Antriebselement ist typischer Weise eine Kurvenscheibe mit einer außen liegenden Profilierung mit radialen Erhebungen oder einer innen liegenden Profilierung mit radialen Erhebungen. Letztere Ausführung wird üblicher Weise im Zusammenhang mit einem Zahnrad mit Außenverzahnung oder einer Zahnstange ausgeführt, wobei die Zähne radial nach innen antreibbar sind, so dass sie in die Außenverzahnung des Zahnrades oder der Zahnstange eingreifen. Erstere Ausführungsform wird in der Regel mit einem Hohlrad mit Innenverzahnung ausgeführt, wobei die Zähne radial nach außen antreibbar sind, so dass sie in die Innenverzahnung eingreifen. Typical embodiments of gears have radially guided teeth in a tooth carrier, which can be driven by a drive element in the radial direction. The drive element is typically a cam with an external profiling with radial elevations or an internal profiling with radial elevations. The latter embodiment is usually carried out in connection with a gear with external teeth or a rack, wherein the teeth are driven radially inwardly, so that they engage in the external toothing of the gear or the rack. The first embodiment is usually carried out with a ring gear with internal teeth, wherein the teeth are driven radially outward, so that they engage in the internal toothing.

Bei typischen Ausführungsformen ist zwischen den Zähnen und dem Antriebselement ein magnetisches Lager angeordnet. Dabei ist der Begriff „magnetisches Lager“ vorzugsweise dahingehend zu verstehen, dass mindestens eines der Teile des Getriebes magnetisch ausgeführt ist, wobei typischer Weise eine Abstoßung zwischen dem Antriebselement und einem Zahn erreicht wird. Auf diese Weise wird zwischen dem Antriebselement und dem Zahn ein Lagerspalt geschaffen, sodass bei geringen Belastungen bereits bei Drehzahl Null keine Festkörperreibung vorliegt. Bei typischen Ausführungsformen ist das Lager zwischen den Zähnen und dem Antriebselement rolllagerlos, reiblagerlos oder ohne Festkörperreibung ausgeführt. Der Ausdruck „zwischen“ bedeutet dabei typischer Weise, dass auch weitere Bauelemente zwischen den Zähnen und dem Antriebselement vorgesehen sein können. Bei weiteren Ausführungsformen sind keine weiteren Bauteile zwischen den Zähnen und dem Antriebselement vorgesehen, sodass unmittelbar zwischen dem Antriebselement und den Zähnen ein Lagerspalt durch Magnetismus geschaffen wird. In typical embodiments, a magnetic bearing is disposed between the teeth and the drive member. Here, the term "magnetic bearing" is preferably to be understood in that at least one of the parts of the transmission is made magnetic, with a repulsion between the drive element and a tooth is typically achieved. In this way, a bearing gap is created between the drive element and the tooth, so that at low loads even at zero speed there is no solid friction. In typical embodiments, the bearing between the teeth and the drive element is non-rolling, frictionless or carried out without solid friction. The term "between" typically means that other components between the teeth and the drive element can be provided. In further embodiments, no further components between the teeth and the drive element are provided so that a bearing gap is created by magnetism directly between the drive element and the teeth.

Der Zahnträger ist vorzugsweise rund, typischer Weise kreisrund ausgeführt. Die Zähne sind in dem Zahnträger typischer Weise über den Umfang auf einer Kreisbahn und radial geführt angeordnet. Weitere Ausführungsformen weisen ovale Zahnträger oder andere von einer Kreisform abweichende Ringformen auf. Typischer Weise ist der Zahnträger koaxial zur Drehachse des Getriebes angeordnet, wobei der Zahnträger auch außermittig der Drehachse angeordnet sein kann. Eine koaxiale Anordnung bietet den Vorteil einer zuverlässigen Kinematik. Bei typischen Ausführungsformen sind die Zähne magnetisch ausgeführt oder die Zähne sind als Magnet ausgebildet, wobei unter magnetischen Zähnen auch solche Zähne verstanden werden können, welchen einen in dem Zahn aufgenommenen Magnet umfassen. The tooth carrier is preferably round, typically circular. The teeth are arranged in the tooth carrier typically over the circumference on a circular path and guided radially. Other embodiments have oval tooth carrier or other deviating from a circular shape ring shapes. Typically, the tooth carrier is arranged coaxially to the axis of rotation of the transmission, wherein the tooth carrier may also be arranged off-center of the axis of rotation. A coaxial arrangement offers the advantage of reliable kinematics. In typical embodiments, the teeth are made magnetic or the teeth are formed as a magnet, wherein magnetic teeth and teeth can be understood, which include a received in the tooth magnet.

Typische Ausführungsformen weisen zwischen den Zähnen und dem Antriebselement einen Lagerring auf. Der Lagerring kann als segmentierter Lagerring ausgeführt sein oder umfasst bei typischen Ausführungsformen Segmente, welche untereinander verbunden sein können. Bei typischen Ausführungsformen sind die Segmente nicht miteinander verbunden oder können sich relativ zueinander frei bewegen. Nicht verbundene Segmente bieten den Vorteil, dass keine Zwangskräfte auftreten. Bei weiteren Ausführungsformen ist der Lagerring durchgehend ausgeführt, beispielsweise aus einem biegeschlaffen oder elastischen Material. Typical embodiments have a bearing ring between the teeth and the drive element. The bearing ring can be designed as a segmented bearing ring or, in typical embodiments, comprises segments which can be interconnected. In typical embodiments, the segments are not interconnected or are free to move relative to one another. Unconnected segments offer the advantage that no constraining forces occur. In further embodiments, the bearing ring is made continuously, for example, of a pliable or elastic material.

Typischer Weise sind die Segmente magnetisch. Magnetische Segmente sind zumindest teilweise als Magnet ausgeführt oder umfassen einen eingebauten Magneten. Das magnetische Lager umfasst bei solchen Ausführungsformen die Segmente oder die in den Segmenten aufgenommenen Magnete und gegebenenfalls weitere Magnete, welche beispielsweise im Antriebselement oder einem Zwischenring, welcher auf das Antriebselement aufgezogen ist, aufgenommen sein können. Typically, the segments are magnetic. Magnetic segments are at least partially embodied as a magnet or comprise a built-in magnet. In such embodiments, the magnetic bearing comprises the segments or the magnets received in the segments and optionally further magnets, which may be received, for example, in the drive element or an intermediate ring which is mounted on the drive element.

Typischer Weise weisen die Zähne oder die Segmente eine Struktur auf, welche geeignet ist, ein Verkippen, insbesondere um eine zur Drehachse parallele Kippachse, eines Zahnes gegenüber einem Segment zu ermöglichen oder ein Verrutschen eines Zahnes gegenüber einem Segment zu verhindern. Eine solche Struktur kann beispielsweise ein Gelenklager sein, dessen Achse typischer Weise koaxial zur Drehachse des Getriebes ausgerichtet ist. Ein weiteres Beispiel für eine solche Struktur ist eine auf dem Segment oder dem Zahn angeordnete Erhebung mit einer entsprechenden Vertiefung in dem Zahn beziehungsweise dem Segment. Eine solche Erhebung weist typischer Weise eine axiale Ausrichtung auf. Typischer Weise wird ein Verrutschen des Zahnes in Umfangsrichtung verhindert, wobei jedoch auch Ausführungsformen vorgesehen sein können, welche auch ein axiales Verrutschen verhindern. Eine punktförmige, kreisförmige oder andere zweidimensional geformte Erhebung ist geeignet, die Anforderungen zu erfüllen. Allgemein weist das Segment oder der Zahn eine Erhebung auf und der Zahn beziehungsweise das Segment eine entsprechende Vertiefung. Typically, the teeth or the segments have a structure which is suitable for enabling tilting, in particular in order to permit a tilting axis parallel to the axis of rotation, of a tooth with respect to a segment or to prevent a tooth from slipping relative to a segment. Such a structure may for example be a spherical plain bearing whose axis is typically aligned coaxially with the axis of rotation of the transmission. Another example of such a structure is a bump located on the segment or tooth with a corresponding indentation in the tooth or segment. Such a survey typically has an axial orientation. Typically, slippage of the tooth in the circumferential direction is prevented, but embodiments may also be provided which also prevent axial slippage. A punctiform, circular or other two-dimensionally shaped elevation is suitable for meeting the requirements. Generally, the segment or the tooth on a survey and the tooth or the segment has a corresponding recess.

Typischer Weise ist für jeden Zahn des Zahnkranzes ein Segment vorgesehen. Bei weiteren Ausführungsformen ist für mehrere Zähne, beispielsweise für zwei oder noch mehr Zähne eines Zahnkranzes, insbesondere für mindestens zwei in Axialrichtung benachbarte Zähne eines Zahnkranzes mit mindestens zwei umlaufenden Zahnreihen, oder für mindestens zwei in Axialrichtung benachbarte Zähne axial benachbarter Zahnkränze ein Segment vorgesehen. Es sollte angemerkt werden, dass bei typischen Ausführungsformen Zähne von axialen nebeneinander liegenden Zahnkränzen mit ein und demselben Segment oder mit verschiedenen Segmenten gelagert werden können. Typischer Weise sind die Segmente getrennt voneinander. Typically, a segment is provided for each tooth of the ring gear. In further embodiments, a segment is provided for a plurality of teeth, for example for two or more teeth of a ring gear, in particular for at least two adjacent teeth in the axial direction of a ring gear with at least two circumferential rows of teeth, or for at least two axially adjacent teeth axially adjacent sprockets. It should be noted that in typical embodiments, teeth may be supported by axial adjacent sprockets with one and the same segment or with different segments. Typically, the segments are separate from each other.

Bei typischen Ausführungsformen sind an dem Antriebselement Magnete angeordnet, wobei die Formulierung „an dem“ auch bedeuten kann, dass die Magnete innerhalb des Antriebselements angeordnet sind. Typischer Weise sind die Magnete auf Flächen des Antriebselements aufgeklebt oder aufgeschraubt. Bei üblichen Ausführungsformen sind die Magnete alle in ihrer Magnetisierung gleichgerichtet auf dem Antriebselement aufgebracht. Bei typischen Ausführungsformen werden die Magnete vergossen, woraufhin die vergossene Fläche typischer Weise überarbeitet wird, um eine gleichmäßige Oberfläche zu erreichen. Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung ist, das Antriebselement aus einem magnetisierbaren Material herzustellen und eine Magnetisierung nach Fertigen des Antriebselementes vorzunehmen. Typischer Weise sind die Magnete des Antriebselementes Permanentmagnete oder das Antriebselement ist permanentmagnetisch magnetisiert. Bei weiteren Ausführungsformen sind die Magnete des Antriebselementes Elektromagnete. Permanentmagnete bieten den Vorteil einer Energieersparnis, Elektromagnete bieten den Vorteil, dass sie beispielsweise für eine Montage auch ausgeschaltet werden können, sodass eine Montage erleichtert werden kann. Die magnetischen Segmente werden typischer Weise als Permanentmagnete ausgeführt, wobei jedoch auch grundsätzlich Elektromagnete möglich sind. Typischer Weise sind die Magnete des Antriebselementes repulsiv zu den magnetischen Segmenten angeordnet. Auf diese Weise wird zuverlässig ein Spalt zwischen den Segmenten und dem Antriebselement erreicht. In typical embodiments, magnets are arranged on the drive element, wherein the wording "on" may also mean that the magnets are arranged within the drive element. Typically, the magnets are glued or screwed onto surfaces of the drive element. In conventional embodiments, the magnets are all rectified in their magnetization applied to the drive element. In typical embodiments, the magnets are potted, whereupon the potted area is typically reworked to achieve a uniform surface. A further possibility for the production is to produce the drive element from a magnetizable material and to carry out a magnetization after completion of the drive element. Typically, the magnets of the drive element are permanent magnets or the drive element is permanently magnetically magnetized. In further embodiments, the magnets of the drive element are electromagnets. Permanent magnets offer the advantage of energy savings, electromagnets offer the advantage that they can also be turned off, for example, for assembly, so that an assembly can be facilitated. The magnetic segments are typically designed as permanent magnets, but in principle electromagnets are possible. Typically, the magnets of the drive element are arranged repulsively to the magnetic segments. In this way, a gap between the segments and the drive element is reliably achieved.

Mit Ausführungsformen wird eine permanente Trennung des Antriebselements von den Segmenten oder den Zähnen erreicht, sodass stets ein Schmierfilm in der so entstehenden Fuge ermöglicht wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Magnetkräfte zu einer Vorspannung des Getriebes führen. Eine Vorspannung des Getriebes bietet den Vorteil, dass die Steifigkeit des Getriebes oder die Positioniergenauigkeit des Getriebes erhöht werden kann. Da alle Zähne permanent in eine Verzahnung gedrückt werden, lässt sich ein äußerst laufruhiges und spielfreies Betriebsverhalten erreichen. Ein weiterer Vorteil ist, dass radiale Abweichungen der Einzelteile, insbesondere aufgrund von Bauteiltoleranzen wesentlich toleranter von dem Getriebe hingenommen werden. Dabei wird auch ausgenutzt, dass Getriebe von Ausführungsformen besonders unempfindlich auf Vorspannung reagieren. Auf Grund der Bauart führen Vorspannungen nicht zu einem Verspannen mit entsprechendem starkem Verschleiß. Insbesondere wird durch das magnetische Andrücken der Zähne eine Ungleichverteilung der Last über den gesamten Zahnkranz aufgrund von Bauteilabmessungsabweichungen vermieden. Da in dem Spalt permanent Flüssigkeitsreibung vorliegt, werden sehr geringe Reibwerte bei geringer Wärmeentwicklung erreicht. With embodiments, a permanent separation of the drive element from the segments or the teeth is achieved so that a lubricating film is always made possible in the resulting gap. Another advantage is that the magnetic forces lead to a bias of the transmission. A bias of the transmission has the advantage that the rigidity of the transmission or the positioning accuracy of the transmission can be increased. Since all teeth are permanently pressed into a toothing, an extremely smooth and backlash-free operating behavior can be achieved. Another advantage is that radial deviations of the individual parts, in particular due to component tolerances are tolerated much more tolerant of the transmission. It is also exploited that transmissions of embodiments react particularly insensitive to bias. Due to the design bias voltages do not lead to a bracing with corresponding heavy wear. In particular, an uneven distribution of the load over the entire sprocket due to component dimension deviations is avoided by the magnetic pressure of the teeth. Since there is permanent liquid friction in the gap, very low coefficients of friction are achieved with low heat development.

Bei typischen Getrieben ist das magnetische Lager zusätzlich als hydrodynamisches Lager ausgebildet. Üblicher Weise ist zwischen dem Segment oder dem Zahn und dem Antriebselement ein hydrodynamisches Lager vorgesehen. Dies kann insbesondere erreicht werden, indem die den Zähnen zugewandte Oberfläche des Antriebselementes oder die dem Antriebselement zugewandte Oberfläche der Segmente oder die Wurzel der Zähne selbst als Gleitlagerflächen ausgebildet sind und ein Schmiermittel zwischen Antriebselement und innenverzahntem Hohlrad oder außenverzahntem Zahnrad vorgesehen ist, sodass sich eine hydrodynamische Lagerung einstellt. Die hydrodynamische Lagerung kann die magnetische Lagerung insbesondere bei höheren Drehzahlen unterstützen, sodass zuverlässig ein Schmierfilm in dem Lagerspalt vorhanden ist, während die magnetische Lagerung einen Festkörperkontakt bei niedrigen Drehzahlen, wie z.B. dem Anfahren, verhindert. In typical transmissions, the magnetic bearing is additionally designed as a hydrodynamic bearing. Usually, a hydrodynamic bearing is provided between the segment or the tooth and the drive element. This can be achieved in particular by the surface of the drive element facing the teeth or the surface of the segments facing the drive element or the root of the teeth themselves being designed as sliding bearing surfaces and a lubricant is provided between the drive element and the internally toothed ring gear or externally toothed gear, so that a hydrodynamic Storage stops. The hydrodynamic bearing can assist magnetic bearing, particularly at higher speeds, so that a lubricating film is reliably present in the bearing gap, while magnetic bearing provides solid state contact at low speeds, such as high pressure. starting, prevented.

Bei typischen Ausführungsformen ist ein zweiter Zahnkranz vorgesehen. Typischer Weise umfasst eine solche Ausführungsform einen zweiten segmentierten Lagerring, wobei die Segmente des zweiten segmentierten Lagerrings getrennt von den Segmenten des ersten segmentierten Lagerrings sind. Eine solche Ausführung schließt jedoch nicht aus, dass mehrere erste Zahnkränze oder mehrere zweite Zahnkränze vorgesehen sind, wobei für solche mehrere erste Zahnkränze oder mehrere zweite Zahnkränze gilt, dass die Zähne in diesen mehreren Zahnkränzen parallel angeordnet sind. Demgegenüber sind die ersten Zähne des ersten Zahnkranzes typischer Weise versetzt gegenüber den zweiten Zähnen des zweiten Zahnkranzes angeordnet. Eine solche versetzte Anordnung bietet den Vorteil einer höheren Verdrehsteifigkeit oder eines geringeren axialen Abstands der Zahnkränze in einem gemeinsamen Zahnträger oder in benachbarten Zahnträgern. Typischer Weise sind die Zähne um eine Teilung oder ein Vielfaches einer Teilung der Verzahnung versetzt zwischen dem ersten Zahnkranz und dem zweiten Zahnkranz oder den mehreren ersten Zahnkränzen und den mehreren zweiten Zahnkränzen angeordnet. In typical embodiments, a second sprocket is provided. Typically, such an embodiment comprises a second segmented bearing ring, wherein the segments of the second segmented bearing ring are separate from the segments of the first segmented bearing ring. However, such a design does not exclude that a plurality of first sprockets or a plurality of second sprockets are provided, wherein for such a plurality of first sprockets or a plurality of second sprockets is that the teeth are arranged in parallel in these multiple sprockets. In contrast, the first teeth of the first sprocket are typically offset from the second teeth of the second sprocket. Such a staggered arrangement offers the advantage of a higher torsional stiffness or a smaller axial distance of the sprockets in a common tooth carrier or in adjacent Zahnträgern. Typically, the teeth are arranged offset by a pitch or a multiple of a pitch of the teeth offset between the first sprocket and the second sprocket or the plurality of first sprockets and the plurality of second sprockets.

Typische Ausführungsformen umfassen eine Verzahnung, in welche die Zähne eingreifen. Typische Verzahnungen sind eine Innenverzahnung in einem außen liegenden Hohlrad. Typischer Weise greifen Zähne des ersten Zahnkranzes und des zweiten Zahnkranzes in eine gemeinsame Außenverzahnung ein. Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist eine Verzahnung auf einem Zahnrad oder eine Zahnstange vorgesehen, in welche die Zähne radial von außen nach innen durch das Antriebselement eingetrieben werden. Bei solchen Ausführungsformen ist das Antriebselement innen hohl ausgeführt, mit Erhebungen, welche sich radial nach innen in den Hohlraum erheben. Bei einer Innenverzahnung ist das Antriebselement typischer Weise als innen liegende Welle, gegebenenfalls auch als Hohlwelle oder als Vollwelle ausgeführt, wobei außen auf der Welle Erhebungen vorgesehen sind, um die Kurvenscheibe zu bilden. Dabei ist es möglich, Zähne von mehreren Zahnkränzen mit einer Kurvenscheibe oder mit mehreren Kurvenscheiben anzutreiben, wobei auch um mehr als 30°, mindestens 45° oder mindestens 90° versetzt angeordnete Kurvenscheiben vorgesehen werden können. Versetzt angeordnete Kurvenscheiben bieten den Vorteil, dass eine gleichmäßigere Lastaufteilung über den Umfang erreicht werden kann. Typical embodiments include a toothing in which the teeth engage. Typical teeth are internal teeth in an external ring gear. Typically, teeth of the first sprocket and the second sprocket engage in a common external toothing. In further embodiments, a toothing on a gear or a rack is provided, in which the teeth are driven radially from outside to inside by the drive element. In such embodiments, the drive element is hollow inside, with protrusions that rise radially inward into the cavity. In an internal toothing, the drive element is typically designed as an internal shaft, possibly also as a hollow shaft or as a solid shaft, wherein elevations are provided on the outside of the shaft to form the cam. It is possible to drive teeth of a plurality of sprockets with a cam or with multiple cams, which may be provided by more than 30 °, at least 45 ° or at least 90 ° offset cams arranged. Offset cam plates offer the advantage that a more even load distribution over the circumference can be achieved.

Typischer Weise umfassen zumindest ein Teil der Zähne magnetisches Material. Das gilt auch für Ausführungsformen, bei welchen die magnetische Lagerung mit Segmenten verwirklicht ist. Bei einer solchen magnetischen Lagerung mit Segmenten bietet ein magnetisches Material der Zähne den Vorteil, dass die Zähne an den Segmenten durch die Magnetkraft gehalten werden. Bei weiteren Ausführungsformen können die Zähne der Einfachheit halber auch aus nicht magnetischem Material bestehen oder mit den Segmenten über ein Gelenk oder fixiert verbunden sein. Typically, at least a portion of the teeth comprise magnetic material. This also applies to embodiments in which the magnetic bearing with segments is realized. In such a magnetic bearing with segments, a magnetic material of the teeth has the advantage that the teeth are held on the segments by the magnetic force. In further embodiments, for the sake of simplicity, the teeth may also consist of non-magnetic material or be connected to the segments via a joint or fixedly.

Bei typischen Ausführungsformen von Getrieben ist zumindest auf einer Seite des magnetischen Lagers, typischerweise auf beiden Seiten des magnetischen Lagers eine magnetische Anlaufscheibe angeordnet. Die magnetische Anlaufscheibe ist vorzugsweise angeordnet, sodass die magnetischen Segmente von der magnetischen Anlaufscheibe abgestoßen werden. Dies bietet den Vorteil, dass ein Anstoßen der Segmente an den Anlaufscheiben vermieden werden kann, wodurch weitere Reibungsverluste oder weiterer Wärmeeintrag vermieden wird. In typical embodiments of gears, a magnetic thrust washer is disposed on at least one side of the magnetic bearing, typically on both sides of the magnetic bearing. The magnetic thrust washer is preferably arranged so that the magnetic segments are repelled by the magnetic thrust washer. This offers the advantage that abutment of the segments on the thrust washers can be avoided, whereby further friction losses or further heat input is avoided.

Typischer Weise bildet die Verzahnung, also ein Hohlrad oder eine innen liegende Welle einen Abtrieb. Bei weiteren Ausführungsformen ist der Zahnträger als Abtrieb eingerichtet. Ausführungsformen umfassen einen Linearantrieb, welcher eine innerhalb des Zahnträgers angeordnete Zahnstange umfassen. Die Zähne der Zahnstange sind mit ihren Flanken dann üblicherweise im Wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung ausgerichtet. Die Zähne in dem Zahnträger greifen bei solchen Ausführungsformen hintereinander in axial versetzte Zähne der Zahnstange ein. Damit ist bei solchen Ausführungsformen klar, dass auch die Flanken der Zähne, welche in dem Zahnträger angeordnet sind, im Wesentlichen parallel zur Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Eine solche Ausführungsform mit außen liegendem Antriebselement, das innen hohl ist und innen Erhebungen zum Antrieb der Zähne aufweist, bietet den Vorteil, dass besonders hohe lineare Schubkräfte erreicht werden können. Typically, the teeth, so a ring gear or an internal shaft forms an output. In further embodiments, the tooth carrier is set up as an output. Embodiments comprise a linear drive, which comprise a toothed rack arranged inside the tooth carrier. The teeth of the rack are then aligned with their flanks usually substantially parallel to the circumferential direction. The teeth in the tooth carrier engage in such embodiments in succession in axially offset teeth of the rack. It is clear in such embodiments that the flanks of the teeth, which in the Tooth carriers are arranged, are aligned substantially parallel to the circumferential direction. Such an embodiment with external drive element, which is hollow inside and has elevations for driving the teeth, offers the advantage that particularly high linear shear forces can be achieved.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Nachfolgend werden typische Ausführungsbeispiele anhand beiliegender Zeichnungen erläutert, wobei die Figuren zeigen: In the following, typical embodiments will be explained with reference to the enclosed drawings, wherein the figures show:

1 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht Teile eines Getriebes einer Ausführungsform; 1 shows schematically in a perspective view parts of a transmission of an embodiment;

2 zeigt ein Segment der 1 in einer Seitenansicht; 2 shows a segment of 1 in a side view;

3 zeigt schematisch in einer perspektivischen Ansicht die Anordnung von zwei segmentierten Lagerringen auf einem Antriebselement bei einer Ausführungsform; 3 shows schematically in a perspective view the arrangement of two segmented bearing rings on a drive element in one embodiment;

4 zeigt in einer quer geschnittenen Ansicht einen Teil einer Ausführungsform. 4 shows in a cross-sectional view a part of an embodiment.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen Description of exemplary embodiments

Nachfolgend werden die bevorzugten Ausführungsformen anhand der Figuren beschrieben, wobei die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist, vielmehr wird der Umfang der Erfindung durch die Ansprüche bestimmt. In der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet, wobei solche Teile nicht jedes Mal für jede Figur neu beschrieben werden. Dies bedeutet jedoch nicht, dass entsprechende Teile der Erfindung auf die in den Ausführungsformen dargestellten Varianten beschränkt sind. Hereinafter, the preferred embodiments will be described with reference to the figures, wherein the invention is not limited to the embodiments, but the scope of the invention is determined by the claims. In the following description of the figures, like reference numerals will be used for the same or similar parts, and such parts will not be rewritten each time for each figure. However, this does not mean that corresponding parts of the invention are limited to the variants shown in the embodiments.

In der 1 ist ein Teil eines Getriebes gemäß einer Ausführungsform gezeigt, wobei das Getriebe einen Zahnkranz mit Zähnen 1 umfasst. In der 1 ist nicht jeder Zahn mit einem Bezugszeichen versehen, um die Übersichtlichkeit zu verbessern. Dies gilt analog auch für andere Bauelemente, welche mehrfach in der Ausführungsform vorkommen. Die Zähne sind auf Segmenten 3 eines segmentieren Lagerrings angeordnet, welcher durch die Segmente 3 gebildet wird. Die Segmente 3 umfassen koaxial zu einer Drehachse 5 ausgerichtete Wülste 7, welche in entsprechende Vertiefungen 9 der Zähne 1 eingreifen. In the 1 FIG. 2 shows a part of a transmission according to an embodiment, wherein the transmission has a sprocket with teeth 1 includes. In the 1 Not every tooth is provided with a reference to improve clarity. This also applies analogously to other components which occur several times in the embodiment. The teeth are on segments 3 a segmented bearing ring, which passes through the segments 3 is formed. The segments 3 comprise coaxial with a rotation axis 5 aligned beads 7 , which in corresponding wells 9 the teeth 1 intervention.

Die Zähne 1 sind radial in einem Zahnträger geführt, wie dies in der WO 2008/028540 A1 analog gezeigt ist. Weiterhin wird auf die 4 verwiesen. Die Zähne 1 werden in radialer Richtung durch ein Antriebselement 20 angetrieben. Das Antriebselement 20 ist in seinem Umfang als Kurvenscheibe mit zwei Erhebungen ausgebildet, sodass bei einer Drehung des Antriebselements 20 jeder Zahn 1 zwei Mal in radialer Richtung nach radial außen getrieben wird. In das Antriebselement 20 eingelassen sind Magnete 22, welche als Permanentmagnete ausgebildet sind. Die Magnete 22 sind mit dem Körper des Antriebselements 20 verklebt und vergossen. Bei weiteren Ausführungsformen ist das Antriebselement 20 selbst magnetisiert. The teeth 1 are guided radially in a tooth carrier, as in the WO 2008/028540 A1 is shown analogously. Furthermore, on the 4 directed. The teeth 1 be in the radial direction by a drive element 20 driven. The drive element 20 is formed in its circumference as a cam with two elevations, so that upon rotation of the drive element 20 every tooth 1 is driven twice in the radial direction radially outward. In the drive element 20 are embedded magnets 22 , which are designed as permanent magnets. The magnets 22 are with the body of the drive element 20 glued and shed. In further embodiments, the drive element is 20 self-magnetized.

Die Segmente 3 sind magnetisch, wobei die Ausrichtung der magnetischen Segmente 3 und der Magnete 22 derart ist, dass sich alle Segmente 3 gegenüber allen Magneten 22 abstoßen. Hierzu sind die Segmente 3 in radialer Richtung jeweils gleich ausgerichtet und auch die Magnete 22 sind in radialer Richtung alle gleich, jedoch entgegengesetzt zu den magnetischen Elementen 3, ausgerichtet. Dadurch wird in jeder Winkellage des Getriebes eine permanente Abstoßung erreicht, sodass zwischen den Segmenten 3 und den Magneten 22 ein magnetisches Lager geschaffen wird. The segments 3 are magnetic, with the orientation of the magnetic segments 3 and the magnets 22 such is that all segments 3 opposite to all magnets 22 repel. These are the segments 3 aligned in the radial direction in each case the same and also the magnets 22 are all the same in the radial direction, but opposite to the magnetic elements 3 , aligned. As a result, a permanent repulsion is achieved in each angular position of the transmission, so that between the segments 3 and the magnet 22 a magnetic bearing is created.

Die Zähne 1 sind aus einem magnetischen Material gefertigt, sodass sie von den magnetischen Segmenten 3 angezogen werden. Auf diese Weise wird der Kontakt zwischen den Zähnen 1 und den Segmenten 3 verbessert. Die Vertiefungen 9 der Zähne 1 liegen dabei auf den Wülsten 7 der Segmente 3 auf, sodass eine Rotation der Zähne 1 relativ zu den Segmenten 3 ermöglicht wird. Ein solcher Freiheitsgrad ist notwendig, da die Zähne 1 radial in einem kreisringförmigen Zahnträger geführt werden, die Segmente des Lagerrings hingegen auf einer Kurvenbahn um die Drehachse 5 des Getriebes umlaufen. Diese Bewegung der Zähne 1 wird auch als Verkippen bezeichnet. Der Wulst 7 und die Vertiefung 9 verhindern ein Abrutschen oder Verrutschen jeweils eines Zahnes 1 relativ zu dem betreffenden der Segmente 3. The teeth 1 are made of a magnetic material, so they are from the magnetic segments 3 be attracted. In this way, the contact between the teeth 1 and the segments 3 improved. The wells 9 the teeth 1 lie on the beads 7 the segments 3 on, allowing a rotation of the teeth 1 relative to the segments 3 is possible. Such a degree of freedom is necessary because the teeth 1 Radially guided in an annular tooth carrier, the segments of the bearing ring, however, on a curved path around the axis of rotation 5 of the gear. This movement of the teeth 1 is also called tilting. The bead 7 and the depression 9 prevent slipping or slipping of one tooth at a time 1 relative to the respective one of the segments 3 ,

Bei weiteren Ausführungsformen können auch Gelenklager oder andere Strukturen vorgesehen sein, um ein Verkippen zu ermöglichen oder um ein Verrutschen des Zahnes gegenüber dem Segment zu verhindern. Die einander zugewandten Oberflächen des Antriebselementes 20 beziehungsweise der Magnete 22 und der Segmente 3 sind jeweils ausgebildet, sodass das magnetische Lager auch als hydrodynamisches Lager wirkt. Bei weiteren Ausführungsformen ist kein hydrodynamisches Lager vorgesehen. Typischer Weise wird die Magnetkraft derart groß gewählt wird, dass ein Aufsitzen der Segmente auf dem Antriebselement zuverlässig in jeder Betriebssituation des Getriebes verhindert wird. In other embodiments, joint bearings or other structures may be provided to allow tilting or to prevent the tooth from slipping relative to the segment. The facing surfaces of the drive element 20 or the magnets 22 and the segments 3 are each formed so that the magnetic bearing also acts as a hydrodynamic bearing. In other embodiments, no hydrodynamic bearing is provided. Typically, the magnetic force is chosen so large that a seating of the segments on the drive element is reliably prevented in any operating situation of the transmission.

In der 2 ist ein Segment 3 in einem Querschnitt genauer gezeigt. Das Segment 3 weist radial außen einen Wulst 7 auf und innen eine Auflagefläche 24, welche ein hydrodynamisches Lager ermöglicht. Die Auflagefläche 24 weist außerdem eine konkave Krümmung auf, sodass das Segment 3 zumindest einigermaßen an die Außenkrümmung des Antriebselementes 20 angepasst ist. In the 2 is a segment 3 shown in more detail in a cross section. The segment 3 has radially outside a bead 7 on and inside a support surface 24 which allows a hydrodynamic bearing. The bearing surface 24 also has a concave curvature, so that the segment 3 at least somewhat to the outer curvature of the drive element 20 is adjusted.

In der 3 ist ein Antriebselement mit Lagerringen einer weiteren Ausführungsform gezeigt, wobei bei der ausschnittsweise dargestellten Ausführungsform der 3 zwei Lagerringe vorgesehen sind, um zwei Zahnkränze anzutreiben. Neben den Segmenten 3 des ersten Lagerrings weist die Ausführungsform der 3 einen zweiten Lagerring mit zweiten Segmenten 33 auf. Die Segmente 33 sind gegenüber den Segmenten 3 in Umfangsrichtung derart verdreht, so dass die zweiten Zähne, welche auf den zweiten Segmenten 33 angeordnet werden, gegenüber den ersten Zähnen um eine Teilung der Innenverzahnung, in welche die ersten und zweiten Zähne eingreifen, verschoben sind. In the 3 a drive element with bearing rings of a further embodiment is shown, wherein in the embodiment shown in detail the 3 two bearing rings are provided to drive two sprockets. In addition to the segments 3 of the first bearing ring, the embodiment of the 3 a second bearing ring with second segments 33 on. The segments 33 are opposite to the segments 3 so twisted in the circumferential direction, so that the second teeth, which on the second segments 33 are arranged, relative to the first teeth to a pitch of the internal teeth, in which the first and second teeth engage, are moved.

In der 4 ist die Ausführungsform mit zwei Lagerringen und zwei Zahnkränzen, deren Teile teilweise bereits in 3 gezeigt sind, noch einmal in einer ausschnittsweisen, geschnittenen Darstellung gezeigt. Die Ausführungsform umfasst den in 4 auch gezeigten Zahnträger 40 und ein Hohlrad 50. Die Ausführungsform der 1 umfasst im kompletten Zustand ebenfalls einen Zahnträger 40, allerdings lediglich für einen Zahnkranz und nicht wie in der 4 für zwei Zahnkränze, und ein Hohlrad 50. Diese wurden jedoch in der 1 zur besseren Übersichtlichkeit weggelassen. In the 4 is the embodiment with two bearing rings and two sprockets, parts of which are already partially in 3 are shown again in a fragmentary, sectional view. The embodiment comprises the in 4 Also shown tooth carrier 40 and a ring gear 50 , The embodiment of the 1 also includes a tooth carrier in the complete state 40 , but only for a sprocket and not as in the 4 for two sprockets, and a ring gear 50 , These were, however, in the 1 omitted for clarity.

Der Zahnträger 40 führt sowohl die ersten Zähne 1 des ersten Zahnkranzes als auch die zweiten Zähne 11 des zweiten Zahnkranzes in radialer Richtung bezüglich der Drehachse 5 des Getriebes. Außen ist das Hohlrad 50 angeordnet, in dessen Innenverzahnung, von welcher lediglich ein Zahn 51 in der 4 gezeigt ist, die ersten Zähne 1 und die zweiten Zähne 11 bei einer Drehung des Antriebselementes 20 um die Drehachse 5 eingreifen. Das Hohlrad 50 ist feststehend, so dass ein Abtrieb mit einer großen Übersetzung gegenüber dem Antriebselement 20 an dem Zahnträger 40 abgegriffen werden kann. In axialer Richtung seitlich neben den Segmenten 3 und 33 sind Anlaufscheiben vorgesehen, welche magnetisch ausgeführt sind, um ein Anschlagen der Segmente 3 und 33 an den Anlaufscheiben 60 zu vermeiden. The tooth carrier 40 leads both the first teeth 1 of the first sprocket and the second teeth 11 of the second ring gear in the radial direction with respect to the axis of rotation 5 of the transmission. Outside is the ring gear 50 arranged in the internal toothing of which only one tooth 51 in the 4 shown is the first teeth 1 and the second teeth 11 upon rotation of the drive element 20 around the axis of rotation 5 intervention. The ring gear 50 is fixed, so that an output with a large translation relative to the drive element 20 on the tooth carrier 40 can be tapped. In the axial direction laterally next to the segments 3 and 33 are provided thrust washers, which are magnetically designed to stop the segments 3 and 33 on the thrust washers 60 to avoid.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Zähne teeth
3 3: Segmente segments
5 5: Drehachse axis of rotation
7 7: Wulst bead
9 9: Vertiefung deepening
11 11: zweite Zähne second teeth
20 20: Antriebselement driving element
22 22: Segmente segments
24 24: Auflagefläche bearing surface
33 33: zweite Segmente second segments
40 40: Zahnträger tooth carrier
50 50: Hohlrad ring gear
51 51: Innenzahn internal ring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2008/028540 A1 [0002, 0030] WO 2008/028540 A1 [0002, 0030]

Claims

Getriebe mit – einem Zahnträger (40) zur Aufnahme von um eine Drehachse (5) des Getriebes angeordneten Zähnen (1, 11) eines Zahnkranzes, wobei die Zähne (1, 11) in dem Zahnträger (40) verschiebbar und in radialer Richtung geführt angeordnet sind, – einem um die Drehachse (5) drehbaren Antriebselement (20) zum Antrieb der Zähne (1, 11) in radialer Richtung, wobei das Antriebselement (20) eine Kurvenkontur mit Erhebungen in radialer Richtung aufweist, – wobei zwischen den Zähnen (1, 11) und dem Antriebselement (20) ein magnetisches Lager angeordnet ist. Gear with - a tooth carrier ( 40 ) for receiving about a rotation axis ( 5 ) of the gear arranged teeth ( 1 . 11 ) of a sprocket, wherein the teeth ( 1 . 11 ) in the tooth carrier ( 40 ) are displaceable and guided in the radial direction, - one about the axis of rotation ( 5 ) rotatable drive element ( 20 ) for driving the teeth ( 1 . 11 ) in the radial direction, wherein the drive element ( 20 ) has a curve contour with elevations in the radial direction, - wherein between the teeth ( 1 . 11 ) and the drive element ( 20 ) A magnetic bearing is arranged.

Getriebe nach Anspruch 1, wobei zwischen den Zähnen (1, 11) und dem Antriebselement (20) ein segmentierter Lagerring angeordnet ist. Transmission according to claim 1, wherein between the teeth ( 1 . 11 ) and the drive element ( 20 ) A segmented bearing ring is arranged.

Getriebe nach Anspruch 2, wobei der Lagerring magnetische Segmente (3, 33) umfasst. Transmission according to claim 2, wherein the bearing ring comprises magnetic segments ( 3 . 33 ).

Getriebe nach Anspruch 3, wobei die Segmente (3, 33) und/oder die Zähne (1, 11) Strukturen aufweisen, die geeignet sind, ein Verkippen eines Zahnes (1, 11) gegenüber einem Segment (3, 33) zu ermöglichen und/oder ein Verrutschen eines Zahnes (1, 11) gegenüber einem Segment (3, 33) zu verhindern. Transmission according to claim 3, wherein the segments ( 3 . 33 ) and / or the teeth ( 1 . 11 ) Have structures which are suitable for tilting a tooth ( 1 . 11 ) against a segment ( 3 . 33 ) and / or a slipping of a tooth ( 1 . 11 ) against a segment ( 3 . 33 ) to prevent.

Getriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei für jeden Zahn (1, 11) des Zahnkranzes ein Segment (3, 33) vorgesehen ist. Transmission according to one of claims 2 to 4, wherein for each tooth ( 1 . 11 ) of the sprocket a segment ( 3 . 33 ) is provided.

Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem Antriebselement (20) Magnete (22) angeordnet sind. Transmission according to one of the preceding claims, wherein on the drive element ( 20 ) Magnets ( 22 ) are arranged.

Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das magnetische Lager als hydrodynamisches Lager ausgebildet ist. Transmission according to one of the preceding claims, wherein the magnetic bearing is designed as a hydrodynamic bearing.

Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zweiter Zahnkranz vorgesehen ist. Transmission according to one of the preceding claims, wherein a second sprocket is provided.

Getriebe nach Anspruch 8, wobei die zweiten Zähne (11) des zweiten Zahnkranzes gegenüber den ersten Zähnen (1) des ersten Zahnkranzes versetzt angeordnet sind. Transmission according to claim 8, wherein the second teeth ( 11 ) of the second sprocket with respect to the first teeth ( 1 ) of the first ring gear are arranged offset.

Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der Zähne (1, 11) ein magnetisches Material umfassen. Transmission according to one of the preceding claims, wherein at least a part of the teeth ( 1 . 11 ) comprise a magnetic material.

Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest auf einer Seite des magnetischen Lagers eine magnetische Anlaufscheibe (60) angeordnet ist. Transmission according to one of the preceding claims, wherein at least on one side of the magnetic bearing a magnetic thrust washer ( 60 ) is arranged.

Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Verzahnung, in welche die Zähne (1, 11) eingreifen, oder der Zahnträger (40) als Abtrieb eingerichtet sind. Transmission according to one of the preceding claims, wherein a toothing, in which the teeth ( 1 . 11 ), or the tooth carrier ( 40 ) are set up as output.

Verfahren zur Herstellung eines Getriebes nach einem der Ansprüche mit Montieren von Magneten (22) an das Antriebselement (20) und Vergießen der montierten Magnete (22) oder Magnetisieren des Antriebselementes (20). Method for producing a gearbox according to one of the claims with mounting of magnets ( 22 ) to the drive element ( 20 ) and casting the mounted magnets ( 22 ) or magnetizing the drive element ( 20 ).