DE102019212220B4 - harmonic drive - Google Patents

Abstract

Wellgetriebe (1), umfassend einen Wellengenerator (3), einen elastisch verformbaren Flexspline (4) mit einer Außenverzahnung (5) und ein Getriebebauteil (6) mit einer Innenverzahnung (7), wobei der Flexspline (4) einen Zylinderabschnitt (8) aufweist an dessen einem Ende ein in radialer Richtung erstreckender Befestigungsabschnitt (13) angeordnet ist und an dessen anderem Ende ein offenes Ende mit der Au-ßenverzahnung (5) angeordnet ist,wobei die Außenverzahnung (5) durch den Wellengenerator (3) so elastisch verformbar ist, dass sie partiell mit der Innenverzahnung (7) in Eingriff bringbar ist,wobei der Flexspline (4) und das Getriebebauteil (6) relativ zueinander verdrehbar sind,wobei die Innenverzahnung (7) und die Außenverzahnung (5) eine ungleiche Anzahl an Zähnen aufweisen, sodass der Flexspline (4) und das Getriebebauteil (6) durch eine Rotationsbewegung des Wellengenerators (3) relativ zueinander verdrehbar sind,wobei die Innenverzahnung (7) zumindest an einem Ende eine Zahnformkorrektur aufweist, undwobei die Außenverzahnung (5) über die gesamte Zahnbreite einen gleichbleibenden Fußkreisdurchmesser aufweist, dadurch gekennzeichnet,dass die Außenverzahnung (5) über die gesamte Zahnbreite eine gleichbleibende Zahnhöhe und eine zylindrische Außenkontur aufweist.Wave gear (1) comprising a wave generator (3), an elastically deformable flexspline (4) with external teeth (5) and a gear component (6) with internal teeth (7), the flexspline (4) having a cylinder section (8). at one end of which a fastening section (13) extending in the radial direction is arranged and at the other end of which an open end with the external toothing (5) is arranged, the external toothing (5) being elastically deformable by the wave generator (3). that it can be partially engaged with the internal toothing (7), the flexspline (4) and the gear component (6) being rotatable relative to one another, the internal toothing (7) and the external toothing (5) having an unequal number of teeth , so that the Flexspline (4) and the gear component (6) can be rotated relative to one another by a rotational movement of the shaft generator (3), the internal teeth (7) having a tooth shape at least at one end correction, and wherein the external toothing (5) has a constant root circle diameter over the entire tooth width, characterized in that the external toothing (5) has a constant tooth height and a cylindrical outer contour over the entire tooth width.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wellgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a harmonic drive according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 10 2010 024 565 A1 ist ein Wellgetriebe bekannt, das im Wesentlichen aus drei Bauteilen besteht. Das erste Bauteil ist ein elliptisches Antriebsbauteil, das als Wellengenerator bezeichnet wird. Das zweite Bauteil ist ein elastisch verformbares, außenverzahntes Übertragungsbauteil, auch Flexspline genannt. Das dritte Bauteil ist ein steifes Getriebebauteil, das auch Circularspline genannt wird und eine kreisringförmige Innenverzahnung aufweist. Der Wellengenerator verformt die Flexspline so in eine elliptische Form, dass sich deren Außenverzahnung in gegenüberliegenden Bereichen mit der Innenverzahnung des Getriebebauteils im Eingriff befindet. Die Flexspline und das Getriebebauteil sind zueinander verdrehbar. Durch das Drehen des Wellengenerators verlagern sich die große Ellipsenachse und der Eingriffsbereich zwischen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung. Die Innenverzahnung des Getriebebauteils weist weniger Zähne auf als die Außenverzahnung der Flexspline. Dadurch ergibt sich beim Antrieb des Wellengenerators eine Relativbewegung mit einem hohen Übersetzungsverhältnis zwischen dem Wellengenerator und der Flexspline. Die Flexspline kann beispielsweise als Abtrieb dienen und mit einer Abtriebswelle verdrehfest verbunden sein.From the DE 10 2010 024 565 A1 a harmonic drive is known, which essentially consists of three components. The first component is an elliptical drive component called a shaft generator. The second component is an elastically deformable, externally toothed transmission component, also known as a flexspline. The third component is a rigid transmission component, which is also called a circular spline and has an annular internal gearing. The wave generator deforms the Flexspline into an elliptical shape in such a way that its external toothing meshes with the internal toothing of the gear component in opposite areas. The Flexspline and the gear component can be twisted relative to one another. By rotating the shaft generator, the large axis of the ellipse and the meshing area between the external gear and the internal gear are shifted. The internal gearing of the gear component has fewer teeth than the external gearing of the Flexspline. This results in a relative movement with a high transmission ratio between the shaft generator and the flex spline when the shaft generator is driven. The flexspline can serve as an output, for example, and can be connected to an output shaft in a rotationally fixed manner.

Solche Wellgetriebe werden auch Spannungswellengetriebe genannt. Ein Vorteil derartiger Wellgetriebe ist, dass bei verhältnismäßig kompakten Abmessungen sehr hohe Übersetzungen realisiert werden können. Darüber hinaus ist eine hohe Positioniergenauigkeit zwischen Antrieb und Abtrieb erreichbar. Derartige Wellgetriebe werden beispielsweise in Industrierobotern verwendet. Dabei werden sie jeweils von einem Elektromotor angetrieben und zur Bewegung von einzelnen Gliedern der Industrieroboter verwendet.Such strain wave gears are also called strain wave gears. An advantage of such strain wave gears is that very high translations can be achieved with relatively compact dimensions. In addition, high positioning accuracy between the drive and output can be achieved. Such wave gears are used, for example, in industrial robots. They are each driven by an electric motor and used to move individual links in the industrial robot.

Die Flexspline wird in der Regel entweder in einer zylinderhutförmigen oder in einer becher- bzw. topfförmigen Bauform ausgeführt. Beide Bauformen weisen einen im wesentlichen zylinderförmigen Zylinderabschnitt auf, der an einem hinteren Ende übergeht in einen Befestigungsabschnitt, welcher sich in radialer Richtung erstreckt. Bei der zylinderhutförmigen Bauform erstreckt sich der Befestigungsabschnitt radial nach außen. Bei der topfförmigen Bauform erstreckt sich der Befestigungsabschnitt radial nach innen. Das Ende der Flexspline, das in axialer Richtung dem Befestigungsabschnitt gegenüberliegt, wird auch offenes Ende genannt. An dem offenen Ende der Flexspline ist die Außenverzahnung angeordnet.The Flexspline is usually designed either in a top hat shape or in a cup or pot shape. Both types of construction have an essentially cylindrical cylinder section which, at a rear end, merges into a fastening section which extends in the radial direction. In the case of the top hat-shaped design, the fastening section extends radially outwards. In the case of the pot-shaped design, the fastening section extends radially inwards. The end of the flexspline that is opposite the fastening section in the axial direction is also called the open end. The external toothing is arranged at the open end of the Flexspline.

Die elliptische Verformung der Flexspline wirkt sich im Bereich des offenen Endes und somit an der Außenverzahnung in Form einer Verbiegung bzw. Verkippung aus. In der eingangs genannten DE 10 2010 024 565 A1 ist dies unter der Bezeichnung „Konen“ beschrieben. Es besteht dadurch die Gefahr, dass die Zähne der Außenverzahnung mit den Zähnen der Innenverzahnung kollidieren und ein zufriedenstellendes Ineinandergreifen der beiden Verzahnungen nicht mehr gewährleistet ist. Es sind also Eingriffsstörungen beispielsweise durch Berührung der Zahnköpfe in den Fußkurven der Gegenverzahnung, so genannte Interferenzen zu befürchten. In der DE 10 2010 024 565 A1 wird zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen an der Außenverzahnung und an der Innenverzahnung jeweils in einem Kopfflächenbereich eine abgeschrägte Fläche vorzusehen, sodass die Zahnhöhe in Richtung zu dem offenen Ende des Flexsplines fortschreitend abnimmt.The elliptical deformation of the Flexspline has an effect in the area of the open end and thus on the external toothing in the form of bending or tilting. In the one mentioned above DE 10 2010 024 565 A1 this is described under the name "cones". As a result, there is a risk that the teeth of the external toothing will collide with the teeth of the internal toothing and that the two toothings will no longer mesh satisfactorily. There is therefore a risk of meshing disturbances, for example through contact between the tooth tips in the root curves of the counter-toothing, so-called interference. In the DE 10 2010 024 565 A1 To solve this problem, it is proposed to provide a beveled surface on the external toothing and on the internal toothing in a head surface area, so that the tooth height progressively decreases in the direction of the open end of the flexspline.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wellgetriebe zu schaffen, das insbesondere im Hinblick auf ein maximal übertragbares Drehmoment und eine einfache Herstellbarkeit verbessert ist.The object of the present invention is to create a harmonic drive that is improved in particular with regard to a maximum torque that can be transmitted and ease of manufacture.

Diese Aufgabe wird durch ein Wellgetriebe mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a harmonic drive with the features of claim 1. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

Es wird ein Wellgetriebe vorgeschlagen, das einen Wellengenerator, eine elastisch verformbare Flexspline mit einer Außenverzahnung und ein Getriebebauteil mit einer Innenverzahnung aufweist. Die Flexspline weist einen Zylinderabschnitt auf, an dessen einem Ende ein sich in radialer Richtung erstreckender Befestigungsabschnitt angeordnet ist und an dessen anderem Ende ein offenes Ende angeordnet ist. Die Erfindung lässt sich bei unterschiedlichen Bauformen von Wellgetrieben anwenden, z.B. bei zylinderhutförmigen und bei der becher- bzw. topfförmigen Bauform.A harmonic drive is proposed which has a wave generator, an elastically deformable flexspline with external teeth and a transmission component with internal teeth. The flexspline has a cylinder section, at one end of which is arranged a fastening section that extends in the radial direction and at the other end of which an open end is arranged. The invention can be used with different designs of wave gears, e.g.

Die genannte Außenverzahnung ist an dem offenen Ende des Zylinderabschnitts der Flexspline angeordnet. Die Außenverzahnung ist durch den Wellengenerator so elastisch verformbar, dass sie partiell mit der Innenverzahnung in Eingriff bringbar ist. Durch das Einfügen des Wellengenerators wird also die Flexspline an ihrem offenen Ende, welches die Außenverzahnung aufweist, in eine elliptische Form gedrückt. Dadurch wird die Außenverzahnung im Bereich der beiden auf der Hauptachse der Ellipse liegenden Hauptscheitel in Eingriff mit der Innenverzahnung gebracht. Das genannte Getriebebauteil mit der Innenverzahnung ist ein steifes Bauteil, sodass auch die in dem Getriebebauteil angeordnete Innenverzahnung in ihrer kreisrunden Grundform steif bzw. starr ist.Said external toothing is arranged at the open end of the cylinder section of the flexspline. The external toothing can be deformed so elastically by the wave generator that it can be partially meshed with the internal toothing. By inserting the wave generator, the Flexspline is pressed into an elliptical shape at its open end, which has the external teeth. As a result, the external toothing is brought into engagement with the internal toothing in the area of the two main vertices lying on the main axis of the ellipse. Said transmission component with the internal toothing is a rigid component, so that the interior arranged in the transmission component is also toothing is stiff or rigid in its basic circular shape.

Die Flexspline und das Getriebebauteil sind relativ zueinander verdrehbar. Die Innenverzahnung und die Außenverzahnung weisen eine ungleiche Anzahl an Zähnen auf, wodurch die Flexspline und das Getriebebauteil durch eine Rotationsbewegung des Wellengenerators relativ zueinander verdreht werden. Typischerweise unterscheiden sich die Zähnezahlen der Außen- und der Innenverzahnung um zwei Zähne.The flexspline and the transmission component can be twisted relative to one another. The internal toothing and the external toothing have an unequal number of teeth, as a result of which the flexspline and the gear component are twisted relative to one another by a rotational movement of the shaft generator. Typically, the number of teeth on the external and internal teeth differ by two teeth.

Ferner ist vorgesehen, dass die Innenverzahnung zumindest an einem Ende eine Zahnformkorrektur aufweist, um dadurch eine Kollision der Außenverzahnung mit der Innenverzahnung zu vermeiden, welche ansonsten durch das eingangs beschriebene Konen verursacht würde. Vorzugsweise ist eine Zahnformkorrektur an dem Ende der Innenverzahnung vorgesehen, welches dem offenen Ende der Außenverzahnung zugeordnet ist. Wie im Folgenden noch ausgeführt ist, kann diese Zahnformkorrektur an der Innenverzahnung verschiedene Formen und Ausmaße annehmen.Furthermore, it is provided that the internal toothing has a tooth shape correction at least at one end, in order to avoid a collision of the external toothing with the internal toothing, which would otherwise be caused by the coning described above. A tooth form correction is preferably provided at the end of the internal toothing which is associated with the open end of the external toothing. As explained below, this tooth shape correction on the internal toothing can take on various forms and dimensions.

Im Gegensatz zu bekannten Wellgetrieben mit Zahnformkorrekturen ist nun vorgesehen, dass die Außenverzahnung über die gesamte Zahnbreite einen gleichbleibenden Fußkreisdurchmesser aufweist. Dies hat zur Folge, dass die Flexspline insbesondere an ihrem offenen Ende keine Schwächung der Kranzdicke bzw. In contrast to known harmonic drives with tooth shape corrections, it is now provided that the external toothing has a constant root circle diameter over the entire tooth width. As a result, the Flexspline does not weaken the thickness of the rim or

Fußranddicke an der Außenverzahnung erfährt. Die Kranzdicke an dem ohnehin dünnen offene Ende des Zylinderabschnitts der Flexspline muss damit nicht verringert werden. Es kann ein Zahngrund bzw. eine Zahnkranzdicke erreicht werden, die über die gesamte Zahnbreite keine Schwächung aufweisen. Es kann also eine hohe Festigkeit im Bereich des Zahngrundes und eine hohe Zahnkranzfestigkeit erhalten werden. Die Drehmomentübertragungsfähigkeit und die Lebensdauer können so erhöht werden. Beispielsweise würde eine Endrücknahme an der Außenverzahnung den Flexspline in diesem Bereich erheblich schwächen, weil Endrücknahmen üblicherweise hergestellt werden, indem das Werkzeug auf der Bahn längs der Zahnachse an den Zahnenden radial zugestellt wird, demzufolge auch der Fußkreisdurchmesser kleiner wird. Dies bedeutet bei dem dünnen Zylinderabschnitt des Flexsplines eine empfindliche Schwächung. Mithilfe der vorliegenden Erfindung wird eine solche Schwächung vermieden.Foot edge thickness experiences at the external toothing. The rim thickness at the already thin open end of the cylinder section of the Flexspline does not have to be reduced. A tooth root or a toothed ring thickness can be achieved that does not show any weakening over the entire tooth width. A high strength in the area of the tooth root and a high strength of the gear rim can therefore be obtained. The torque transmission capacity and the service life can be increased in this way. For example, an end relief on the external toothing would weaken the flexspline considerably in this area, because end reliefs are usually produced by radially infeeding the tool on the path along the tooth axis at the tooth ends, which means that the root circle diameter also becomes smaller. This means a sensitive weakening in the thin cylinder section of the Flexspline. Such a weakening is avoided with the aid of the present invention.

Weiter ist vorgesehen, dass die Außenverzahnung über die gesamte Zahnbreite eine gleichbleibende Zahnhöhe aufweist. Erfindungsgemäß weist die Außenverzahnung über die gesamte Zahnbreite somit eine zylindrische Außenkontur auf. Die exakt zylindrische Außenkontur ist nur im unverspannten Zustand der Flexspline vorhanden, da die Flexspline nach dem Zusammenbau durch den Wellengenerator im Querschnitt elliptisch verformt ist. Wesentlich ist hier, dass die Außenverzahnung bei der Herstellung der Flexspline mit einer zylindrischen Kontur gefertigt werden kann. Dies vereinfacht die Herstellung der Außenverzahnung, weil die Außenverzahnung in einem Bearbeitungschritt ohne Veränderung der Bearbeitungstiefe herstellbar ist.It is further provided that the external toothing has a constant tooth height over the entire tooth width. According to the invention, the external toothing thus has a cylindrical outer contour over the entire tooth width. The precisely cylindrical outer contour is only present when the Flexspline is not braced, since the Flexspline is elliptically deformed in cross-section after assembly by the wave generator. It is essential here that the external toothing can be manufactured with a cylindrical contour when manufacturing the Flexspline. This simplifies the production of the external toothing because the external toothing can be produced in one machining step without changing the machining depth.

Wenn in diesem Dokument ein über der gesamten Zahnbreite gleichbleibender Fußkreisdurchmesser, eine über die gesamte Zahnbreite gleichbleibende Zahnhöhe oder eine zylindrische Außenkontur beschrieben wird, dann bleiben übliche Fasen oder abgerundete Kanten an den axialen Enden der Außenverzahnung oder der Innenverzahnung unberücksichtigt. Sie werden beispielsweise zum leichteren Zusammenbau der Bauteile vorgesehen. Derartige Fasen und Rundungen an den Kanten werden vom Fachmann nicht als Zahnformkorrektur verstanden. Sie erstrecken sich in axialer Richtung nur über einen unwesentlichen Anteil der Zahnbreite und können daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung vernachlässigt werden.If this document describes a root diameter that is constant over the entire tooth width, a tooth height that is constant over the entire tooth width or a cylindrical outer contour, then the usual chamfers or rounded edges on the axial ends of the external toothing or the internal toothing are not taken into account. They are provided, for example, to facilitate the assembly of the components. Such chamfers and roundings on the edges are not understood by a person skilled in the art as tooth shape correction. In the axial direction, they only extend over an insignificant proportion of the tooth width and can therefore be ignored within the scope of the present invention.

Vorteilhaft kann die Außenverzahnung und die Innenverzahnung ein Basiszahnprofil in Form eines Evolventenprofils aufweisen. Verzahnungen mit einem Evolventenprofil haben sich in der Praxis bewährt und sind beispielsweise durch Wälzfräsverfahren in einer reproduzierbaren Qualität mit einfachen Werkzeugen wirtschaftlich herstellbar.The external toothing and the internal toothing can advantageously have a basic tooth profile in the form of an involute profile. Gears with an involute profile have proven themselves in practice and can be produced economically, for example by hobbing processes, in a reproducible quality with simple tools.

Die Grundlage einer Evolventenverzahnung bildet eine auf dem Grundkreis abrollende Gerade, die als Hüllkurve die Zahnflanke bzw. Hüllbahn erzeugt. Insbesondere basiert die Evolventenverzahnung auf einem Bezugsprofil nach der DIN 867. Sowohl die Innenverzahnung als auch die Außenverzahnung weisen dabei ein Modul m auf, welches als Bezugsgröße der beiden Verzahnungen dienen kann.The basis of involute gearing is formed by a straight line rolling on the base circle, which generates the tooth flank or enveloping path as an enveloping curve. In particular, the involute toothing is based on a reference profile according to DIN 867. Both the internal toothing and the external toothing have a module m, which can serve as a reference variable for the two toothings.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Außenverzahnung über die gesamte Zahnbreite das unveränderte Basiszahnprofil auf. Zahnformkorrekturen sind in dieser Ausführungsform also ausschließlich an der Innenverzahnung des Getriebebauteils vorgesehen. Das bedeutet, dass die Außenverzahnung keine Zahnformkorrekturen aufweist, wodurch die Herstellung weiter vereinfacht und eine Schwächung der Flexspline vermieden wird. Beispielsweise kann die Außenverzahnung an der Flexspline in nur einem Verfahrensschritt durch Walzfräsverfahren hergestellt werden, wogegen bei Verzahnungen mit Zahnformkorrekturen nur in mehreren Verfahrensschritten herstellbar sind, wobei häufig verschiedene Fertigungsverfahren erforderlich sind, beispielsweise Fräsen und Stoßen.According to a further preferred embodiment, the external toothing has the unchanged basic tooth profile over the entire tooth width. Tooth form corrections are therefore provided exclusively on the internal teeth of the transmission component in this embodiment. This means that the external toothing has no tooth form corrections, which further simplifies production and avoids weakening of the flexspline. For example, the external gearing on the Flexspline can be produced in just one process step using a roller milling process, whereas gearing with tooth shape corrections can only be produced in several process steps are adjustable, often different manufacturing processes are required, such as milling and slotting.

Ein weiterer Aspekt im Zusammenhang mit der Fertigung des Flexspline kann sich durch die Platzverhältnisse an dem Flexspline ergeben. Beispielsweise kann bei einem hutförmigen Flexspline nicht genügend Raum für einen Walzfräser zur Bearbeitung der Außenverzahnung am Flexspline zur Verfügung stehen, sodass die Außenverzahnung mit Zahnformkorrekturen nur mit anderen Fertigungsverfahren wie Stoßen möglich sind, und dass beim Einarbeiten einer Zahnformkorrektur eine Verringerung der Zahnkranzdicke nicht zu vermeiden wäre. Durch den Verzicht auf eine Zahnformkorrektur an der Außenverzahnung kann die Zahnkranzdicke des unveränderten Basiszahnprofils erhalten bleiben und damit auch eine hohe Zahnkranzfestigkeit.Another aspect related to the manufacture of the flexspline can result from the space available on the flexspline. For example, with a hat-shaped Flexspline, there may not be enough space for a hobbing cutter to machine the external teeth on the Flexspline, so that the external teeth with tooth shape corrections are only possible with other manufacturing processes such as shaping, and that a reduction in the thickness of the spider would be unavoidable when a tooth shape correction was incorporated . By doing without a tooth form correction on the external toothing, the arch thickness of the unchanged basic tooth profile can be retained and thus a high arch strength.

Die Zahnformkorrektur an der Innenverzahnung kann verschieden ausgeführt sein. Grundsätzlich können Zahnformkorrekturen sowohl in Zahnhöhenrichtung als auch in Zahnbreitenrichtung vorgenommen werden, sodass die korrigierte Verzahnung in der jeweiligen Richtung von dem jeweiligen Basiszahnprofil abweicht. Im einfachen Fall können Interferenzen durch Kopfkürzung und/oder Profilverschiebung beseitigt werden. Kurze und lange lineare oder kurze und lange bogenförmige Kopf- und Fußrücknahmen sind typische Zahnformkorrekturen und können auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung an der Innenverzahnung angewendet werden.The tooth shape correction on the internal gearing can be carried out in different ways. In principle, tooth form corrections can be made both in the direction of the tooth height and in the direction of the tooth width, so that the corrected toothing deviates from the respective basic tooth profile in the respective direction. In the simplest case, interference can be eliminated by shortening the head and/or shifting the profile. Short and long linear or short and long arcuate addendum and root reliefs are typical tooth form corrections and can also be applied to the internal gearing within the scope of the present invention.

Die erwähnte Zahnformkorrektur an der Innenverzahnung kann auch eine Zahnkopfkorrektur umfassen. Dadurch werden Interferenzen insbesondere an dem Ende vermieden, welches dem offenen Ende der Außenverzahnung zugeordnet ist. Die Zahnköpfe der Innenverzahnung kollidieren dadurch nicht mit den Zahnfußbereichen der Außenverzahnung, trotz der beschriebenen Verformung, der die Außenverzahnung mit der Flexspline in dem Wellgetriebe ausgesetzt ist.The tooth shape correction mentioned on the internal toothing can also include a tooth tip correction. This avoids interference particularly at the end associated with the open end of the external teeth. As a result, the tooth tips of the internal gearing do not collide with the tooth root areas of the external gearing, despite the deformation described to which the external gearing is exposed with the flexspline in the harmonic drive.

Neben möglichen Interferenzen an den Zahnköpfen müssen jedoch auch die Zahnflanken berücksichtigt werden, da Kollisionen zwischen der Innenverzahnung und der Außenverzahnung eines Wellgetriebes auch an den Zahnflanken auftreten können, wenn diese nicht entsprechend angepasst sind. Die Zahnformkorrektur kann als eine Endrücknahme an zumindest einem Ende der Innenverzahnung ausgeführt sein. Eine Endrücknahme ist eine Korrektur der Zahndicke über einen Teil der Zahnbreite an zumindest einem Ende der Verzahnung. Bei der Endrücknahme wird also die Zahndicke an einem Zahnende gemindert. Dabei wird die zugehörige Verzahnung auch im Bereich ihrer Zahnflanken korrigiert. Es handelt sich dabei also um eine Zahnflankenkorrektur. Die Endrücknahme kann linear oder bogenförmig ausgestaltet sein. Diese Art der Flankenkorrektur wird genutzt, um die Zahnenden vor Überlastungen zu schützen. Es kann auch von einer Flankenlinien-Endrücknahme gesprochen werden. Endrücknahmen sind einfacher zu fertigen als die im Folgenden noch beschriebene Breitenballigkeit. Die Endrücknahme kann beispielsweise als eine konische Endrücknahme ausgeführt sein.In addition to possible interference at the tooth tips, the tooth flanks must also be taken into account, since collisions between the internal and external teeth of a strain wave gear can also occur on the tooth flanks if they are not appropriately adapted. The tooth form correction can be implemented as an end relief at at least one end of the internal toothing. An end relief is a tooth thickness correction over a portion of the face width at at least one end of the toothing. With the end relief, the tooth thickness is reduced at one end of the tooth. The associated toothing is also corrected in the area of its tooth flanks. It is therefore a tooth flank correction. The end relief can be linear or curved. This type of flank correction is used to protect the tooth ends from overloading. One can also speak of a flank line end relief. End reliefs are easier to manufacture than the width crowning described below. The end relief can be designed, for example, as a conical end relief.

Anstatt einer Endrücknahme an einem oder beiden Enden der Innenverzahnung kann die Zahnformkorrektur in Form einer Breitenballigkeit der Innenverzahnung ausgeführt sein. Die Breitenballigkeit ist eine Zahnformkorrektur in Zahnbreitenrichtung. Bei der Breitenballigkeit reduziert die Zahndicke insbesondere von der Mitte des Zahnes zu beiden Enden hin nach einem konvexen Profil. Durch die Breitenballigkeit können seitliche Überbelastungen vermieden werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung dient die Breitenballigkeit insbesondere der Vermeidung von Eingriffsstörungen bzw. Interferenzen zwischen der Außenverzahnung und der Innenverzahnung.Instead of an end relief at one or both ends of the internal toothing, the tooth form correction can be implemented in the form of a width crowning of the internal toothing. The width crowning is a tooth shape correction in the direction of the tooth width. In the case of width crowning, the tooth thickness reduces in particular from the middle of the tooth to both ends towards a convex profile. Due to the width crowning, lateral overloads can be avoided. In the context of the present invention, the width crowning serves in particular to avoid meshing disturbances or interference between the external toothing and the internal toothing.

In weiteren Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Zahnformkorrektur an der Innenverzahnung eine Flankenlinien-Winkelmodifikation umfasst.In further embodiments, it can be provided that the tooth form correction on the internal toothing includes a flank line angle modification.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der anliegenden Figuren beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigen

• 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wellgetriebes in einer Schnittdarstellung,
• 2 ein Getriebebauteil des Wellgetriebes aus 1 in einer Schnittdarstellung und
• 3 eine schematische Darstellung einer Endrücknahme an der Innenverzahnung des Getriebebauteils aus der 2.

The invention is explained in more detail below by way of example with reference to the attached figures. show it

• 1 an embodiment of a harmonic drive according to the invention in a sectional view,
• 2 a gear component of the harmonic drive 1 in a sectional view and
• 3 a schematic representation of an end relief on the internal teeth of the transmission component from FIG 2 .

Das der 1 dargestellte Wellgetriebe 1 weist eine Rotationsachse 2 auf. Die in diesem Dokument verwendeten Richtungsangaben radial, axial und in Umfangsrichtung beziehen sich auf diese Rotationsachse 2, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Die wesentlichen Bauteile des Wellgetriebes 1 sind ein Wellengenerator 3, ein elastisch verformbare Flexspline 4 mit einer Außenverzahnung 5 und ein Getriebebauteil 6 mit einer Innenverzahnung 7. Der Wellengenerator 3 ist als Antriebsbauteil vorgesehen und ist beispielsweise mit einem Elektromotor antriebswirksam verbindbar.That the 1 harmonic drive 1 shown has an axis of rotation 2 . The radial, axial and circumferential directions used in this document relate to this axis of rotation 2, unless expressly stated otherwise. The essential components of harmonic drive 1 are a shaft generator 3, an elastically deformable flexspline 4 with external teeth 5 and a transmission component 6 with internal teeth 7. Wave generator 3 is provided as a drive component and can be connected to an electric motor, for example, to drive it.

Die Außenverzahnung 5 der elastisch verformbaren Flexspline 4 wird durch den Wellengenerator 3 so zu einer Ellipse verformt, dass die Außenverzahnung 5 an zwei sich gegenüberliegenden Eingriffsbereichen mit der Innenverzahnung 7 des starren Getriebebauteils 6 im Eingriff steht. Bei der Schnittdarstellung in der 1 ist das Wellgetriebe 1 entlang der Hauptachse der genannten Ellipse geschnitten, wodurch die Innenverzahnung 7 und die Außenverzahnung 5 in der Schnittebene miteinander im Eingriff sind. Die Innenverzahnung 7 weist an dem dem offenen Ende der Außenverzahnung 5 zugeordneten Ende und an dem gegenüberliegenden Ende jeweils eine Zahnformkorrektur in Form einer konischen Endrücknahme auf, wogegen die Außenverzahnung 5 über die gesamte Zahnbreite einen gleichbleibenden Fußkreisdurchmesser aufweist. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung der Außenverzahnung 4 auf der Flexspline 4 und gewährleistet trotz deren Verformung einen zuverlässigen Betrieb, weil Eingriffsstörungen, d.h. Interferenzen, zwischen der Außenverzahnung 4 und der Innenverzahnung 7 durch die Endrücknahme an der Innenverzahnung 7 vermieden werden.The external teeth 5 of the elastically deformable Flexspline 4 are generated by the waves rator 3 is deformed into an ellipse in such a way that the external toothing 5 is in engagement with the internal toothing 7 of the rigid transmission component 6 in two opposing engagement areas. In the sectional view in the 1 the harmonic drive 1 is cut along the main axis of said ellipse, as a result of which the internal toothing 7 and the external toothing 5 mesh with one another in the cutting plane. The internal toothing 7 has at the end assigned to the open end of the external toothing 5 and at the opposite end a tooth shape correction in the form of a conical end relief, whereas the external toothing 5 has a constant root circle diameter over the entire tooth width. This enables the external toothing 4 to be produced easily on the flexspline 4 and ensures reliable operation despite its deformation because meshing disturbances, ie interference, between the external toothing 4 and the internal toothing 7 are avoided by the end relief on the internal toothing 7 .

Zu dem Wellengenerator 3 gehört ein Antriebslager 14, welches an dem elliptischen Außenumfang des Wellengenerators 3 angeordnet ist. Das Antriebslager 14 ist als Wälzlager, vorliegend als Kugellager, ausgebildet. Ein elliptisch verformter Antriebslageraußenring des Antriebslagers 14 verlagert bei der Rotation des Wellengenerators 3 die zwei gegenüberliegenden Eingriffsbereiche zwischen der Außenverzahnung 5 und der Innenverzahnung 7 in Rotationsrichtung, wodurch die hoch übersetzte Drehbewegung zwischen dem Wellengenerator 3 und der Flexspline 4 entsteht. Das Getriebebauteil 6 kann beispielsweise starr mit einem Gehäuseteil verbunden werden.The shaft generator 3 includes a drive bearing 14 which is arranged on the elliptical outer circumference of the shaft generator 3 . The drive bearing 14 is designed as a roller bearing, here as a ball bearing. When the shaft generator 3 rotates, an elliptically deformed drive bearing outer ring of the drive bearing 14 shifts the two opposing engagement areas between the external toothing 5 and the internal toothing 7 in the direction of rotation, resulting in the high-transmission rotational movement between the shaft generator 3 and the flexspline 4. The transmission component 6 can, for example, be rigidly connected to a housing part.

Die Flexspline 4 und das Getriebebauteil 6 sind mittels eines Hauptlagers 8 relativ zueinander verdrehbar gelagert. Das Hauptlager 8 ist als Wälzlager, genauer als ein Kreuzrollenlager mit rollenförmigen Wälzkörpern 9, ausgeführt. Das Hauptlager 8 weist einen Lageraußenring 10 und einen Lagerinnenring 11 auf. Der Lageraußenring 10 ist an der Flexspline 4 befestigt, sodass die beiden Bauteile verdrehfest zueinander angeordnet sind. Der Lagerinnenring 11 ist an dem Getriebebauteil 6 befestigt, sodass auch diese beiden Bauteile verdrehfest zueinander angeordnet sind. Ein Spalt zwischen dem Lageraußenring 10 und dem Lagerinnenring 11 ist zu einer Antriebsseite hin durch einen Dichtungsring abgedichtet, um zu verhindern, dass Schmiermittel aus dem Hauptlager 8 an dieser Stelle austritt und in die Umgebung gelangt.The flexspline 4 and the transmission component 6 are mounted by means of a main bearing 8 such that they can rotate relative to one another. The main bearing 8 is designed as a roller bearing, more precisely as a cross roller bearing with roller-shaped rolling elements 9 . The main bearing 8 has an outer bearing ring 10 and an inner bearing ring 11 . The bearing outer ring 10 is attached to the flexspline 4 so that the two components are arranged in a torsion-proof manner relative to one another. The bearing inner ring 11 is fastened to the transmission component 6, so that these two components are also arranged in a rotationally fixed manner with respect to one another. A gap between the bearing outer ring 10 and the bearing inner ring 11 is sealed on a drive side by a sealing ring in order to prevent lubricant from escaping from the main bearing 8 at this point and getting into the environment.

Die Flexspline 4 weist einen Zylinderabschnitt 12 auf, an dessen einem Ende ein sich in radialer Richtung erstreckender Befestigungsabschnitt 13 angeordnet ist und an dessen anderem Ende ein offenes Ende angeordnet ist. Der Befestigungsabschnitt 13 verläuft von dem einen Ende des Zylinderabschnitts 12 radial nach außen. Der Befestigungsabschnitt 13 ist in seinem radial äußeren Bereich verstärkt ausgeführt, wodurch sich ein Befestigungsflansch zur Befestigung der Flexspline 4 an dem Lageraußenring 10 ergibt.The flexspline 4 has a cylinder section 12 at one end of which is arranged a fastening section 13 extending in the radial direction and at the other end of which an open end is arranged. The attachment portion 13 extends radially outward from one end of the cylinder portion 12 . The fastening section 13 is reinforced in its radially outer area, resulting in a fastening flange for fastening the flexspline 4 to the bearing outer ring 10 .

Das Getriebebauteil 6 des Wellgetriebes 1 ist in der 2 in einer anderen Schnittebene dargestellt. Dieses Getriebebauteil 6 wird im Zusammenhang mit Wellgetrieben häufig Circularspline genannt. Es ist im Wesentlichen ringförmig gestaltet und weist an seiner Innenumfangsfläche die Innenverzahnung 7 auf. Eine sich in radialer Richtung erstreckende Seitenfläche des Getriebebauteils 6 bildet eine Flanschfläche zur Befestigung des Getriebebauteils 6 an dem Lagerinnenring 11 des Hauptlagers 8. Zu demselben Zweck weist das Getriebebauteil 6 über den Umfang verteilte Bohrungen 16, 17 auf, durch die nicht gezeigte Befestigungsschrauben hindurchgeführt werden können. Vorliegend sind die Bohrungen 16, 17 jeweils als Stufenbohrungen ausgeführt, sodass auch die Schraubenköpfe der Befestigungsschrauben vorteilhaft in der jeweiligen Bohrung 16, 17 angeordnet sein können.The transmission component 6 of the harmonic drive 1 is in the 2 shown in a different section plane. This gear component 6 is often referred to as a circular spline in connection with wave gears. It is essentially ring-shaped and has the internal teeth 7 on its inner peripheral surface. A side surface of the transmission component 6 extending in the radial direction forms a flange surface for fastening the transmission component 6 to the bearing inner ring 11 of the main bearing 8. For the same purpose, the transmission component 6 has bores 16, 17 distributed over the circumference, through which fastening screws (not shown) are passed be able. In the present case, the bores 16, 17 are each designed as stepped bores, so that the screw heads of the fastening screws can also be advantageously arranged in the respective bore 16, 17.

Schließlich zeigt die 3 eine Darstellung zur Fertigung von beidseitigen Endrücknahmen an der Innenverzahnung 7 des Getriebebauteils 6 beispielsweise mittels eines Walzfräsers. Die 3 zeigt eine Schablone 18 des Kurvenverlaufes beim Abfahren eines Zahnes der Innenverzahnung 7 parallel zur Rotationsachse 2 über die Zahnbreite b. Dabei ist in der Mitte der Schablone 18 die Ideallinie, d.h. eine Sollkontur Sk in Form einer Strichpunktlinie eingezeichnet. Die Länge der Endrücknahmen ist auf beiden Seiten jeweils mit Lc_e bezeichnet. Zu Beginn und am Ende des Zahnes ist das Material um einige Mikrometer zurückgenommen, um örtliche Überlastungen durch Kantentragen zu vermeiden. Die Höhe der Endrücknahme ist mit C_e bezeichnet.Finally shows the 3 a representation of the production of bilateral end reliefs on the internal teeth 7 of the transmission component 6, for example by means of a hobbing cutter. the 3 shows a template 18 of the curve profile when a tooth of the internal toothing 7 is traversed parallel to the axis of rotation 2 over the tooth width b. In this case, the ideal line, ie a target contour Sk, is drawn in the form of a broken line in the middle of the template 18 . The length of the end reliefs is labeled Lc _e on both sides. At the beginning and end of the tooth, the material is set back by a few microns to avoid local overloading due to edge wear. The amount of the final redemption is denoted by _Ce .

BezugszeichenlisteReference List

11

Wellgetriebeharmonic drive

22

Rotationsachseaxis of rotation

33

Wellengeneratorwave generator

44

Flexsplineflexspline

55

Außenverzahnungexternal teeth

66

Getriebebauteiltransmission component

77

Innenverzahnunginternal teeth

88th

Hauptlagermain camp

99

Wälzkörperrolling elements

1010

Lageraußenringbearing outer ring

1111

Lagerinnenringbearing inner ring

1212

Zylinderabschnittcylinder section

1313

Befestigungsabschnittattachment section

1414

Antriebslagerdrive bearing

1515

Dichtungsringsealing ring

1616

Bohrungdrilling

1717

Bohrungdrilling

1818

Schablone template

LCeLCe

Länge der EndrücknahmeLength of Final Redemption

Cece

Endrücknahmefinal withdrawal

bb

Zahnbreitetooth width

Sksk

Sollkonturtarget contour

Claims (7)

Wellgetriebe (1), umfassend einen Wellengenerator (3), einen elastisch verformbaren Flexspline (4) mit einer Außenverzahnung (5) und ein Getriebebauteil (6) mit einer Innenverzahnung (7), wobei der Flexspline (4) einen Zylinderabschnitt (8) aufweist an dessen einem Ende ein in radialer Richtung erstreckender Befestigungsabschnitt (13) angeordnet ist und an dessen anderem Ende ein offenes Ende mit der Au-ßenverzahnung (5) angeordnet ist, wobei die Außenverzahnung (5) durch den Wellengenerator (3) so elastisch verformbar ist, dass sie partiell mit der Innenverzahnung (7) in Eingriff bringbar ist, wobei der Flexspline (4) und das Getriebebauteil (6) relativ zueinander verdrehbar sind, wobei die Innenverzahnung (7) und die Außenverzahnung (5) eine ungleiche Anzahl an Zähnen aufweisen, sodass der Flexspline (4) und das Getriebebauteil (6) durch eine Rotationsbewegung des Wellengenerators (3) relativ zueinander verdrehbar sind, wobei die Innenverzahnung (7) zumindest an einem Ende eine Zahnformkorrektur aufweist, und wobei die Außenverzahnung (5) über die gesamte Zahnbreite einen gleichbleibenden Fußkreisdurchmesser aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenverzahnung (5) über die gesamte Zahnbreite eine gleichbleibende Zahnhöhe und eine zylindrische Außenkontur aufweist.Wave gear (1) comprising a wave generator (3), an elastically deformable flexspline (4) with external teeth (5) and a gear component (6) with internal teeth (7), the flexspline (4) having a cylinder section (8). at one end of which a fastening section (13) extending in the radial direction is arranged and at the other end of which an open end with the external toothing (5) is arranged, the external toothing (5) being elastically deformable by the wave generator (3). that it can be partially engaged with the internal toothing (7), the flex spline (4) and the transmission component (6) being rotatable relative to one another, the internal toothing (7) and the external toothing (5) having an unequal number of teeth , So that the Flexspline (4) and the gear component (6) by a rotational movement of the shaft generator (3) are rotatable relative to each other, wherein the internal teeth (7) at least at one end a Zahnf shape correction, and wherein the external toothing (5) has a constant root circle diameter over the entire tooth width, characterized in that the external toothing (5) has a constant tooth height and a cylindrical outer contour over the entire tooth width. Wellgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenverzahnung (5) und die Innenverzahnung (7) ein Basiszahnprofil in Form eines Evolventenprofils aufweisen.Wave gear (1) after claim 1 , characterized in that the external toothing (5) and the internal toothing (7) have a basic tooth profile in the form of an involute profile. Wellgetriebe (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenverzahnung (5) über die gesamte Zahnbreite das unveränderte Basiszahnprofil aufweist.Harmonic drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the external toothing (5) has the unchanged basic tooth profile over the entire tooth width. Wellgetriebe (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnformkorrektur eine Zahnkopfkorrektur umfasst.Harmonic drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the tooth shape correction includes a tooth head correction. Wellgetriebe (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnformkorrektur als eine konische Endrücknahme an zumindest einem Ende der Innenverzahnung (7) ausgeführt ist.Harmonic drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the tooth shape correction is designed as a conical end relief at at least one end of the internal toothing (7). Wellgetriebe (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnformkorrektur in Form einer Breitenballigkeit der Innenverzahnung (7) ausgeführt ist.Harmonic drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the tooth shape correction is implemented in the form of a width crowning of the internal toothing (7). Wellgetriebe (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnformkorrektur eine Flankenlinien-Winkelmodifikation umfasst.Harmonic drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the tooth form correction comprises a flank line angle modification.

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