DE1166581B

DE1166581B - Spannungswellengetriebe

Info

Publication number: DE1166581B
Application number: DEL37730A
Authority: DE
Inventors: Roland Archie Waterfield
Original assignee: Lear Inc
Current assignee: Lear Inc
Priority date: 1959-12-14
Filing date: 1960-12-13
Publication date: 1964-03-26
Also published as: US3039324A; FR1275981A; GB931245A

Description

Spannungswellengetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein-Spannungswellengetriebe, insbesondere zur Übertragung von kleinen Drehmomenten, beispielsweise im Instrumentenbau mit einem pulsierende Schwingungen erzeugenden Organ auf einer Antriebswelle, einem elastisch verformbaren mit einer am Umfang vorgesehenen Verzahnung versehenen Element und einem mit einer Verzahnung versehenen Gehäuse, dessen Zähnezahl sich nur wenig von derjenigen des verzahnten Elementes unterscheidet und mit diesem in Eingriff steht.
Derartige Spannungswellengetriebe zur extremen Reduzierung von Drehzahlen beim Übertragen von großen Drehmomenten sind bekannt. Die Erfahrung hat gezeigt, daß es nicht möglich ist, zur Übertragung von kleinen Drehmomenten den Durchmesser des Spannungswellengetriebes entsprechend beliebig zu verkleinern. Insbesondere zur Anwendung im Instrumentenbau ist es aber außerordentlich erwünscht, derartige Spannungswellengetriebe zu verwenden. Dies scheiterte indessen bisher daran, daß der Durchmesser des elastisch verformbaren Elementes, das mit einer Außenverzahnung versehen ist und in einem innenverzahnten Gehäuse läuft, relativ groß sein muß. Wohl sind Versuche unternommen worden, kleinere Getriebe dieser Art zu bauen, doch blieben sie ohne Erfolg, da der Druckring des die pulsierenden Schwingungen erzeugenden Organs jedesmal schon nach kurzer Betriebsdauer zerbrach. Man gelangte daher zu dem Vorurteil, daß bei Spannungswellengetrieben eine bestimmte Baugröße nicht unterschritten werden konnte, ohne daß eine Zerstörung des Getriebes nach kurzer Betriebsdauer eintrat.
Aufgabe der Erfindung ist es deswegen, ein extrem klein bauendes Spannungswellengetriebe, insbesondere zur Verwendung in der Instrumententechnik zu schaffen, die im Gegensatz zu den bisherigen Erfahrungen die gleiche Lebensdauer wie die erprobten Getriebe gleicher Art und großen Bauumfangs besitzen sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das pulsierende Schwingungen erzeugende Organ am Umfang von einem zur Aufnahme von Lager- und Biegespannungen geschlitzten Druckring eingefaßt ist. Der geschlitzte Druckring hat die erstaunliche Wirkung, daß auch kleinste Spannungswellengetriebe eine völlig ausreichende Lebensdauer erlangen. Vorzugsweise werden, wie an sich bekannt, zwei Schwingungserzeuger vorgesehen, die an dem geschlitzten Druckring angreifen.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Gehäuse mit einer Innenverzahnung versehen und ortsfest angebracht, während das elastisch verformbare Element mit einer Außenverzahnung ausgestattet ist, die in an sich bekannter Weise mit der Innenverzahnung des Gehäuses in Eintritt steht, wobei das elastisch verformbare Element mit einer Abtriebswelle verbunden ist.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist der Druckring mehrere Schlitze auf. Diese können achsparallel liegen, verlaufen jedoch in bestimmten Fällen zweckmäßigerweise schräg zur Achse.
Vorzugsweise weist das pulsierende Schwingungen erzeugende Organ mindestens zwei Kugeln auf, die in einem Führungskörper um 180° versetzt drehbar gelagert sind und sich je einerseits an der Antriebswelle und andererseits am inneren Umfang des geschlitztenDruckrings abstützen. Dabei istin an sich bekannter Weise der Unterschied der Zähnezahlen der Verzahnung des Gehäuses und der des elastisch verformbaren Elementes gleich der Anzahl der schwingungserzeugenden Kugeln. Es kann jede beliebige Anzahl von Kugeln vorgesehen sein, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß diese gleichmäßig am Umfang des Druckringes verteilt angeordnet werden.
Die Zeichnung zeigt eine perspektivische Ansicht des Spannungswellengetriebes gemäß der Erfindung. Mit 10 und 12 sind die Schwingungserzeuger, hier Kugeln bezeichnet, die mittels eines Führungskörpers 18 in Berührung mit einer Antriebswelle14 und einem Druckring 16 gehalten werden. Der Druckring 16 liegt im wesentlichen konzentrisch zur Welle 14, ist jedoch durch die Wirkung der Schwingungserzeuger 10 und 12 leicht deformiert. Zur Vermeidung von Spannungen ist im Druckring 16 ein Schlitz 20 vorgesehen. Der Schlitz kann - wie dargestellt - achsparallel geführt sein. Jedoch ist es von Fall zu Fall auch möglich, einen oder mehrere schräge Schlitz oder mehrere. schräge und achsparallele Schlitze vorzusehen.
Ein dehnbares, zylindrisches Element 22 ist mit einer Außenverzahnung 24 versehen. Dieses elastische Element 22 paßt auf den Druckring 16, da dieser eine ovale Form besitzt, nimmt auch das verformbare Element 22 die Form des Druckringes 16 an. Die durch die beiden Kugeln 10 und 12 gehende Längsachse des Ovals läuft bei einer Drehung der Antriebswelle 14 mit dieser um. Auf diese Weise wird eine entsprechende umlaufende Verformung auf das verformbare Element 22 übertragen.
Das verformbare Element 22 ist in einem Gehäuse 26 und zwar in einer in diesem Gehäuse ausgebildeten zylindrischen, mit einer Innenverzahnung 30 versehenen Kammer 28 gelagert. Es ist wichtig, daß die Zähnezahl der Verzahnung 24 sich von derjenigen der Verzahnung 30 geringfügig, beispielsweise um zwei Zähne unterscheidet. Wenn mehr als zwei Schwingungserzeuger 10, 12 vorgesehen sind, beispielsweise fünf am Umfang gleichmäßig verteilte Kugeln, so ist es zweckmäßig, daß sich die Zähnezahl der Verzahnung 24 von der der Verzahnung 30 um fünf Zähne unterscheidet. Es ist also vorteilhaft, den Unterschied der Zähnezahlen zwischen den beiden Verzahnungen gleich der Zahl der Schwingungserzeuger zu machen.
Wenn die Antriebswelle 14 in Drehung versetzt wird, rollen die Kugeln 10 und 12 auf ihr ab und bewirken eine Drehung des Druckringes 16 mit einer gegenüber der Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle im wesentlichen kleineren Winkelgeschwindigkeit. Falls die Kugeln die Welle nicht berühren, müßte der Führungskörper 18 fest mit der Antriebswelle 14 verbunden sein, was zur Folge hätte, daß der Druckring mit gleicher Winkelgeschwindigkeit rotieren würde, wie die Antriebswelle 14. In beiden Fällen ergibt sich eine umlaufende Verformung des Druckringes 16, und zwar unter Vermeidung innerer Spannungen, da der Druckring erfindungsgemäß mit dem Schlitz 20 ausgebildet ist.
Die in der jeweiligen axialen Längsebene des Oval liegenden Zähne der Verzahnung 24 des verformbaren Elementes 22 befinden sich in Eingriff mit der Verzahnung 30 des Gehäuses 26. Unter der Voraussetzung, daß der Unterschied zwischen den Zähnezahlen der Verzahnung 24 und 30 zwei beträgt, dreht sich das verformbare Element 22 um zwei Zähne, wenn sich der Führungskörper 18 einmal gedreht hat.
Das verformbare Element 22 ist an seiner einen Stirnfläche mit einer koaxialen Abtriebswelle 32 verbunden. Wenn die Kugeln 10 und 12 auf der Antriebswelle 14 abrollen und der Führungskörper 18 entsprechend drehbar auf der Antriebswelle 14 angeordnet ist, lassen sich mit dem Spannungswellengetriebe gemäß der Erfindung Untersetzungen von etwa 500: 1 erzielen.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß kleinste Spannungswellengetriebe gebaut werden können, die insbesondere zur übertragu,von kleinen Drehmomenten, beispielsweise im Injfrumentenbau geeignet sind und bei denen durch Anordnung mindestens eines Schlitzes im Druckring unzulässig hohe Spannungen in diesem vermieden -'werden, wodurch das Spannungswellengetriebe eine 'große Lebensdauer erreicht.

Claims

Patentansprüche: 1. Spannungswellen getriebe insbesondere zur Übertragung von kleinen Drehmomenten, beispielsweise im Instrumentenbau, mit einem pulsierende Schwingungen erzeugenden Organ auf einer Antriebswelle, einem elastisch verformbaren mit einer am Umfang vorgesehenen Verzahnung versehenen Element, und einem mit einer Verzahnung versehenen Gehäuse, dessen Zähnezahl sich nur wenig von derjenigen des verzahnten Elementes unterscheidet und mit diesem im Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß das pulsierende Schwingungen erzeugende Organ am Umfang von einem zur Aufnahme von Lager- und Biegespannungen. geschlitzten Druckring (16) eingefaßt wird.
2. Spannungswellengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise mindestens zwei Schwingungserzeuger (10, 12) vorgesehen sind, die an dem geschlitzten Druckring (16) angreifen.
3. Spannungswellengetriebe nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26) mit einer Innenverzahnung (30) versehen ist und ortsfest angebracht ist, während das elastisch verformbare Element (22) " mit einer Außenverzahnung (24) ausgestattet ist, die in an sich bekannter Weise mit der Innenverzahnung des Gehäuses im Eingriff steht. wobei das elastisch verformbare Element (22) mit einer Abtriebswelle (32) verbunden ist.
4. Spannungswellengetriebe nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (1.6) mehrere Schlitze (20) aufweist.
5. Spannungswellengetriebe nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Schlitze (20) achsenparallel sind.
6. Spannungswellengetriebe nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Schlitze (20) schräg zur Achse verlaufen.
7. Spannungswellengetriebe nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das pulsierende Schwingungen erzeugende Organ mindestens zwei Kugeln (10) aufweist. die in einem Führungskörper (18) um 180° versetzt drehbar gelagert sind und sich je einerseits an der Antriebswelle (1.4) und andererseits am inneren Umfang des geschlitzten Druckrings (16) abstützen. B. Spannungswellengetriebe nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Unterschied der Zähnezahlen der Verzahnung (30) des Gehäuses (26) und der des elastisch verformbaren Elementes (22) gleich der Anzahl der schwingungserzeugenden Kugeln (10) ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 906 l43.