DE19714528A1 - Umlaufgetriebe - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Umlaufgetriebe gemäß den Merkma
len des Oberbegriffs der Ansprüche 1 und 8. Ein derartiges
Umlaufgetriebe umfaßt eine Antriebswelle, einen von der An
triebswelle angetriebenen Planeten, der zwei Verzahnunsbe
reiche aufweist, eine Drehmomentstütze, mit der ein erster
Verzahnungsbereich des Planeten kämmt, und eine Abtriebs
welle, die über den zweiten Verzahnungsbereich des Planeten
angetrieben ist.
Ein derartiges Umlaufgetriebe ist als sogenanntes Planeten
getriebe bekannt und geht beispielsweise aus der DE-A-43 25
295 hervor. Solche Planetengetriebe weisen üblicherweise
drei oder vier Planeten auf, die jeweils mit einem An
triebsritzel, einem ersten Hohlrad als Drehmomentstütze und
einem zweiten Hohlrad kämmen, welches mit der Abtriebswelle
verbunden ist. Die Vielzahl der Zahneingriffe hat eine
Überbestimmung des Getriebes zur Folge, was bezüglich Fer
tigung und Herstellungskosten des Getriebes problematisch
ist. Zudem erfordert der Kranz von Planeten einen entspre
chenden Platzbedarf.
Aus der DE-C-4 59 025 geht ein Untersetzungsgetriebe mit
Zykloidenverzahnung hervor. Auf einer Antriebswelle sind
zwei Exzenterscheiben gelagert, die sich beide an einem
Rollenkranz abstützen. Das Drehmoment wird über Mitnehmer
auf den beiden Exzenterscheiben auf die Abtriebswelle
übertragen. Bei dieser Vorrichtung werden im Prinzip zwei
verschiedene Getriebe verwendet, was ebenfalls zu einer
Überbestimmung und zu relativ hohen Fertigungskosten
führt.
Ein weiteres Getriebeprinzip ist aus der US 2,906,143 be
kannt, bei dem ein Verzahnungselement mit einer biegsamen
Wand vorgesehen ist. In der biegsamen Wand wird, beispiels
weise durch ein elliptisches Element, eine Wellenbewegung
erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Umlaufgetriebe zu schaffen, welches bei einer kleinen Bau
größe und gutem Wirkungsgrad selbst hohe Untersetzungsver
hältnisse zuläßt.
Zum einen wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den kenn
zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß der Er
findung ist vorgesehen, daß die Antriebswelle einen Exzen
terabschnitt aufweist und daß auf dem Exzenterabschnitt der
Planet drehbar um eine Exzenterachse gelagert ist. Der er
ste Verzahnungsbereich des Planeten kämmt dabei mit der Ver
zahnung einer Drehmomentstütze, insbesondere einem Hohlrad.
Der zweite Verzahnungsbereich des Planeten, welcher dreh
steif mit dem ersten Verzahnungsbereich verbunden ist,
dreht sich entsprechend und kämmt dabei mit einer Verzah
nung der Antriebswelle.
Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe ist lediglich ein ein
zelner Planet notwendig, der jeweils nur an einer Stelle
mit der Drehmomentstütze und der Verzahnung der Abtriebs
welle kämmt. Dieser einfache Aufbau erlaubt eine be
sonders kompakte Bauform des Getriebes unter Vermeidung der
Probleme, die durch Überbestimmung verursacht sind. Zudem
können aufgrund des Antriebs des Planeten mittels eines Ex
zenterabschnitts der Antriebswelle große Untersetzungs
verhältnisse erreicht werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß am
Planeten eine Unwuchtmasse angeordnet ist. Hierdurch kön
nen die exzentrisch angeordneten Massen ausgeglichen und
so Vibrationen beim Betrieb vermieden werden. Die Unwucht
massen sind insbesondere so ausbildet, daß in ihnen Wucht
bohrungen eingebracht werden können.
Bei einer besonders kompakten Ausführungsform ist es er
findungsgemäß vorgesehen, daß der Exzenterabschitt einen
zylindrischen Exzenterkörper aufweist dessen Exzenterachse
parallel und radial versetzt zur Achse der Antriebswelle
ist. Die Exzentrizität, d. h. der Versatz zwischen Exzenter
achse und der Achse der Antriebswelle, ist kleiner als der
Radius des Planeten.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die
Exzentrizität dadurch erreicht, daß der Exzenterabschnitt
ein zylindrischer Exzenterkörper ist, dessen Exzenterachse
zur Achse der Antriebswelle angewinkelt ist.
Eine weitere alternative Ausführungsform gemäß der Erfin
dung besteht darin, daß der Exzenterabschnitt eine Exzen
terbohrung in der Antriebswelle ist, wobei die Achse der
Exzenterbohrung parallel und radial versetzt zur Achse der
Antriebswelle ist. Die Antriebswelle ist dabei eine Hohl
welle mit einem exzentrisch ausgebildeten Hohlraum, in dem
der Planet gelagert ist. Die Abtriebswelle ist in der An
triebswelle koaxial zu dieser gelagert und steht in kämmen
der Verbindung mit dem umlaufenden Planeten.
Eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung eines erfindungs
gemäßen Getriebes besteht darin, daß der Exzenterabschnitt
eine Exzenterwelle ist, die im wesentlichen rechtwinklig
zur Antriebswelle angeordnet und an dieser drehbar gelagert
ist, daß die Exzenterwelle zwei Abschnitte aufweist, die
sich mit unterschiedlicher Länge zu gegenüberliegenden Sei
ten der Antriebswelle erstrecken, und daß am jeweiligen
freien Ende jedes Abschnitts der Exzenterwelle ein Kegelrad
als erster und zweiter Verzahnungsbereich angeordnet sind.
Die Verzahnungsbereiche des Planeten und die Drehmoment
stütze sowie die Verzahnung der Abtriebswelle bilden dabei
eine Kegelradkombination.
Ausgehend von einem gattungsgemäßen Umlaufgetriebe wird die
Aufgabe zum anderen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Antriebswelle einen Wellenabschnitt aufweist, dessen Quer
schnitt von einer Kreisform abweicht und inbesondere ellip
tisch ist, daß der Planet als ein flexibler Ring ausgebil
det ist, und daß der Planet auf dem Wellenabschnitt drehbar
gelagert ist. Der Wellenabschnitt ist dabei so ausgebildet,
daß er bei Rotation der Antriebswelle in dem flexiblen Ring
eine Welle erzeugt, wobei das Wellenmaximum in dem ringför
migen Planeten umläuft. An der Stelle des Wellenmaximums in
dem ringförmigen Planeten entsteht so ein kämmender Kontakt
des ringförmigen Planeten mit der Drehmomentstütze und der
Verzahnung der Antriebswelle.
Zur Erreichung eines hohen Untersetzungsverhältnisses ist
es vorteilhaft, daß die Drehmomentstütze eine Verzahnung
mit einer Zähnezahl aufweist, welche sich von der Zähne
zahl des ersten Verzahnungsbereichs des Planeten nur um
wenige Zähne unterscheidet. Insbesondere ist der Unter
schied der Zähnezahlen eins.
Zur Erreichung eines hohen Untersetzungsverhältnisses ist
es weiterhin vorgesehen, daß die Abtriebswelle eine Ver
zahnung aufweist, die mit dem zweiten Verzahnungsbereich
des Planeten kämmt, und daß die Verzahnung der Abtriebs
welle eine Zähnezahl aufweist, die größer als die Zähnezahl
der Verzahnung der Drehmomentstütze ist. Der Unterschied der
beiden Zähnezahlen ist dabei insbesondere eins.
Der erste und zweite Verzahnungsbereich des Planeten kön
nen grundsätzlich unterschiedlich ausgebildet werden, d. h.
mit verschiedenen Zähnezahlen und unterschiedlichen Modu
len. Unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten ist es
jedoch vorteilhaft, daß der erste und der zweite Verzah
nungsbereich auf dem Planeten gleich ausgebildet sind.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen,
daß der Planet eine Außen- und eine Innenverzahnung als er
ster bzw. zweiter Verzahnungsbereich aufweist. Mit dieser
Anordnung, bei der die beiden Verzahnungsbereiche radial
versetzt zueinander liegen, wird eine besonders kompakte
Getriebeanordnung erreicht, wie sie beispielsweise für die
Mikromechanik wünschenswert ist.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform besteht da
rin, daß der Planet einen zusätzlichen, dritten Verzahnungs
bereich aufweist. Dieser weitere Verzahnungsbereich kann
mit der Verzahnung einer weiteren Abtriebswelle kämmen, so
daß zwei verschiedene Abtriebsdrehzahlen am Getriebeausgang
abgegriffen werden können. Auch können noch weitere Verzah
nungsbereiche am Planeten vorgesehen werden, so daß mehrere
Abtriebsdrehzahlen am Getriebeausgang vorliegen.
Eine Veränderung des Übersetzungsverhältnises wird erfin
dungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Schalteinrichtung zum
Umschalten zwischen den einzelnen Verzahnungsbereichen und
den Verzahnungen vorgesehen ist.
Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Getriebes ist
es zudem bevorzugt, daß die Drehmomentstütze zur Veränderung
der Abtriebsdrehzahl drehbar ist. Hierdurch kann eine Fein
einstellung der Abtriebsdrehzahl erreicht werden, was bei
spielweise beim Antrieb von Aufzügen angestrebt wird.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen weiter
erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen gezeigt
sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Teilquerschnittsansicht durch ein erfin
dungsgemäßes Getriebe;
Fig. 2 bis 4 schematische Darstellungen zur Funktionsweise
eines erfindungsgemäßen Getriebes mit Evolven
tenverzahnung;
Fig. 5 bis 7 schematische Darstellungen zur Funktionsweise
eines erfindungsgemäßen Getriebes mit Zykloiden
verzahnung;
Fig. 8 eine Prinzipdarstellung des Getriebes von Fig.
1;
Fig. 9 eine Prinzipdarstellung eines zweistufigen erfin
dungsgemäßen Getriebes;
Fig. 10 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen
Getriebes mit unterschiedlicher Planetenverzah
nung;
Fig. 11 eine Prinzipdarstellung eines zweistufigen er
findungsgemäßen Getriebes;
Fig. 12 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen
Getriebes mit innenverzahnten Planeten;
Fig. 13 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen
Getriebes mit zwei Abtriebswellen;
Fig. 14 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen
zweistufigen Getriebes;
Fig. 15 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen
Getriebes mit drehbarer Drehmomentstütze;
Fig. 16 eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsge
mäßes Getriebe mit Hohlwellen;
Fig. 17 eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsge
mäßes Getriebe mit Abtriebsflansch;
Fig. 18 eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsge
mäßes Getriebe in besonders kompakter Bauweise;
Fig. 19 eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsge
mäßes Getriebe mit Exzenterbohrung in der An
triebswelle und einem vorgeschalteten Kegelrad
getriebe;
Fig. 20 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen
Getriebes mit einer Exzenterwelle und einer Ke
gelradkombination;
Fig. 21 eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsge
mäßes Getriebe mit Schalteinrichtung;
Fig. 22 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen
Getriebes mit angewinkelten Verzahnungsbereichen
auf dem Planeten;
Fig. 23 eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsge
mäßes Getriebe mit einem angewinkelten Exzenter
körper;
Fig. 24 eine Querschnittsansicht durch ein weiteres er
findungsgemäßes Getriebe mit angewinkeltem Ex
zenterkörper;
Fig. 25 eine Prinzipdarstellung zu dem Getriebe von Fig.
23;
Fig. 26 eine Prinipdarstellung zu dem Getriebe von Fig.
24;
Fig. 27 eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsge
mäßes Getriebe mit einem elliptischen Wellenab
schnitt; und
Fig. 28 eine schematische Vorderansicht des Getriebes von
Fig. 27.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes, einstufiges Umlaufge
triebe 10 mit einer Antriebswelle 3 und einer Abtriebswelle
5 gezeigt. Die Antriebswelle 3 ist einerseits über Radial
lager 13 in einen Gehäusedeckel 2 und andererseits über ein
Nadellager 11 in der koaxial verlaufenden Abtriebswelle 5
gelagert. Ein zylindrischer Exzenterkörper 6 befindet sich
auf der Antriebswelle 3, wobei die Zylinder- oder Exzenter
achse 14 von der Achse 15 der Antriebswelle 3 um den Betrag
a radial versetzt ist. Auf dem Exzenterkörper 6 ist über
Radiallager 16 ein einzelner Planet 4 um die Exzenterachse
14 drehbar gelagert. Der Exzenterkörper 6 weist einen größe
ren Durchmesser als der angrenzende Abschnitt der An
triebswelle 3 auf, wobei die Exzenterachse 14 innerhalb des
Durchmessers der Antriebswelle 3 verläuft.
Ein erster Verzahnungsbereich 17 und ein zweiter Verzah
nungsbereich 18 sind auf dem hülsenförmigen Planeten 4
axial versetzt zueinander angeordnet. Der erste Verzah
nungsbereich 17 kämmt mit einer Verzahnung einer Drehmo
mentstütze 8, welche drehfest mit dem Gehäusedeckel 2 und
einem Gehäusekörper 1 verbunden ist. Der Planet 4 kämmt über
seinen ersten Verzahnungsbereich 17 mit der als Hohlrad
ausgebildeten Drehmomentstütze 8, so daß der Planet 4 in
dem Hohlrad umläuft. Der Planet 4 und die Drehmomentstütze
8 bilden die Untersetzungsstufe.
Der zweite Verzahnungsbereich 18 auf dem Planeten 4 kämmt
mit einer Verzahnung 9 der Abtriebswelle 5. Die Verzahnung
9 ist dabei ebenfalls als Innenverzahnung eines Hohlrades
ausgebildet. Der zweite Verzahnungsbereich 18 bildet mit
der Verzahnung 9 der Abtriebswelle 5 die sogenannte Kupp
lungsstufe. In diesem Ausführungsbeispiel entsprechen der
Achsabstand zwischen dem Planeten 4 und der Drehmoment
stütze 8 sowie zwischen dem Planeten 4 und der Verzahnung 9
der Abtriebswelle 5 dem Betrag a, welcher der Abstand
zwischen der Exzenterachse 14 und der Achse 15 der Antriebs
welle 3 ist.
Die Verzahnung 9 ist drehsteif an der Abtriebswelle 5 ange
bracht, welche über Abtriebswellenlager 12 im Gehäusekörper
1 gelagert ist.
An den Stirnseiten des Planeten 4 sind Unwuchtmassen 7 zum
Ausgleich der exzentrisch verteilten Massen an der An
triebswelle 3 angeordnet. Die Wuchtmassen sind dabei so
ausgebildet, daß in ihnen Wuchtbohrungen eingebracht werden
können.
In den Fig. 2 bis 4 wird die Funktionsweise eines erfin
dungsgemäßen Umlaufgetriebes mit Evolventenverzahnung ver
anschaulicht.
Gemäß dem Beispiel von Fig. 2 weist der erste Verzahnungs
bereich 17 des Planeten 4 die Zähnezahl Z1 mit dem Betrag
35 auf. Die Verzahnung der Drehmomentstütze 8 weist eine um
1 größere Zähnezahl Z2 auf, also 36. Das negative Vorzei
chen gibt die Ausbildung als Innenverzahnung an. Dies be
deutet, daß bei einer kompletten Umdrehung des Exzenter
körpers 6 mit dem ersten Verzahnungsbereich 17 dieser
gegenüber der Verzahnung der Drehmomentstütze 8 um einen
Zahn zurückbleibt. In diesem Beispiel heißt das, daß sich
der Exzenterkörper 6 35 mal umdrehen muß, damit der Planet
4 mit dem ersten Verzahnungsbereich 17 eine einzige Umdre
hung um seine eigene Achse vollführen kann.
Um diese so untersetzte Drehbewegung verwenden zu können,
ist die in Fig. 3 gezeigte Kupplungsstufe vorgesehen. Diese
Kupplungsstufe umfaßt den zweiten Verzahnungsbereich 18 des
Planeten 4 und die als Hohlrad ausgebildete Verzahnung 9
der Antriebswelle 5. In diesem Beispiel entspricht die
Zähnezahl Z3 des zweiten Verzahnungsbereich 18 der Zähne
zahl Z1 des ersten Verzahnungsbereich 17. Die Verzahnung 9
der Abtriebswelle 5 mit der Zähnezahl Z4 umfaßt ebenfalls
betragsmäßig 35 Zähne. Dadurch wird die Drehbewegung um die
Planeten- oder Exzenterachse 15 auf die Verzahnung 9 der Ab
triebswelle 5 im Verhältnis 1 : 1 übertragen. Die Drehrich
tung der Antriebswelle 3 mit der Drehzahl n1 und die Dreh
richtung der Abtriebswelle 5 mit der Drehzahl n2 sind in
den beiden Darstellungen mit einem Pfeil angezeigt. Dem
nach sind die Drehrichtungen der Antriebswelle 3 und der
Abtriebswelle 5 verschieden.
Gemäß Fig. 4 kann durch eine einfache Maßnahme die Dreh
richtung der Abtriebswelle 5 mit der der Antriebswelle 3
gleichgerichtet werden. Bei unveränderter Ausbildung des
zweiten Verzahnungsbereichs 18 des Planeten 4 ist die Ver
zahnung 9′ mit einem Zahn mehr als die Verzahnung der Dreh
momentstütze ausgebildet. Gemäß dem dargestellten Beispiel
bedeutet dies, daß die Zähnezahl Z2 der Verzahnung 9′
gleich 37 ist.
Durch geringfügige Änderungen der Zähnezahlen können bei
dem erfindungsgemäßen Umlaufgetriebe sehr hohe Unterset
zungsverhältnisse erzielt werden, wobei theoretisch belie
big hohe Untersetzungsverhältnisse möglich sind.
So ergibt sich bei den Zähnezahlen von Fig. 2 und Fig. 4
ein Übersetzungsverhältnis i von 37, wobei i = (Z4 × Z1)
: (Z4 × Z1 - Z3 × Z2) ist.
Wird gegenüber dem vorausgegangenen Beispiel die Zähnezahl
Z3 des zweiten Verzahnungsbereichs um 1 auf 36 erhöht, so
ergibt sich bereits ein Übersetzungsverhältnis i = -1.295.
In den Fig. 5 bis 7 ist entsprechend den vorangegangenen
Fig. 2 bis 4 ein erfindungsgemäßes Umlaufgetriebe mit
Zykloidekurvenscheiben gezeigt. Die Kurvenscheibe 117
stellt dabei den ersten Verzahnungsbereich des Planeten
dar, der mit der Eingangsdrehzahl n1 angetrieben wird. Da
durch wälzt sich die Kurvenscheibe 117 in den feststehenden,
mit Rollen versehenen Bolzen 108 ab, welche als Drehmo
mentstütze 108 dienen. Auch bei diesem Beispiel bleibt der
Planet um einen Bolzen pro Drehung zurück. Die gleich
ausgebildete Kurvenscheibe 118, welche jedoch eine ange
paßte Zykloide aufweist, kämmt als zweiter Verzahnungsbe
reich des Planeten mit den Bolzen 109, welche die Verzah
nung der Abtriebswelle darstellen. Bei der dargestellten
Ausbildung der Zykloiden und der Bolzen ergibt sich eine
umgekehrte Drehrichtung zwischen der Antriebswelle und der
Abtriebswelle.
Gemäß Fig. 7 kann entsprechend der Ausführung gemäß Fig. 4
eine Drehzahlumkehr erreicht werden, indem die Anzahl der
Täler der Kurvenscheibe 118 gleich der damit drehfest ver
bundenen Kurvenscheibe 117 ist, wobei jedoch die Anzahl der
auf der Abtriebswelle angeordneten Bolzen 109′ um 2 größer
ist als die Zahl der Täler der Zykloidenscheibe 118.
In Fig. 8 ist eine Prinzipdarstellung des Umlaufgetriebes
10 von Fig. 1 gezeigt. Der erste und der zweite Verzah
nungsbereich des Planeten weisen die Zähnezahlen Z1 bzw. Z3
auf. Die Drehmomentstütze umfaßt die Zähnezahl Z2, während
die Verzahnung der Abtriebswelle die Zähnezahl Z4 umfaßt.
Die Eingangsdrehzahl ist mit n1 und nAn und die Aus
gangsdrehzahl mit n2 und nAb angegeben.
Eine zweistufige Ausführung des erfindungsgemäßen Umlauf
getriebes ist in Fig. 9 gezeigt, wobei die einzelnen
Stufen jeweils dem Getriebe von Fig. 8 entsprechen. Eine
derartige zweistufige Ausbildung erlaubt sehr hohe Unter
setzungen bei geringen Ausmaßen des Getriebes.
In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform eines erfin
dungsgemäßen Getriebes abgebildet, bei welchem der Planet
Verzahnungsbereiche mit verschiedener Zähnezahl aufweist.
Die Zähnezahl Z1 des ersten Verzahnungsbereichs ist da
bei größer als die Zähnezahl Z3 des zweiten Verzahnungsbe
reichs. Weiter weist die Drehmomentstütze eine Zähnezahl Z2
auf, welche größer ist als die Zähnezahl Z4 der Verzahnung
der Abtriebswelle.
In Fig. 11 ist das Schema eines zweistufigen Getriebes dar
gestellt, bei welchem die erste Stufe in der zweiten Stufe
untergebracht ist. Dabei weist die ring- oder topfförmige
Abtriebswelle der ersten Stufe einen Exzenterabschnitt auf,
auf dem der Planet der zweiten Stufe entsprechend dem Prin
zip des erfindungsgemäßen Umlaufgetriebes gelagert ist.
Durch diese Getriebeanordnungen können besonders hohe Un
tersetzungsverhältnisse erreicht werden.
Während bei den bisher genannten Ausführungsformen der
erste und zweite Verzahnungsbereich des Planeten axial ver
setzt zueinander angeordnet sind, ist in Fig. 12 ein erfin
dungsgemäßes Umlaufgetriebe dargestellt, bei dem die beiden
Verzahnungsbereiche radial versetzt auf dem Planeten ange
ordnet sind. Der erste Verzahnungsbereich mit der Zähnezahl
Z1 ist dabei eine Außenverzahnung auf einem ring- oder
topfförmigen Planeten. Der zweite Verzahnungsbereich mit
der Zähnezahl Z3, welcher mit der Verzahnung der Abtriebs
welle kämmt, ist als eine Innenverzahnung ausgebildet.
Durch diese "Zwei-Ebenen-Bauweise" wird eine sehr kompakte
Getriebeanordnung erreicht, welche sehr gut für Anwendun
gen in der Mikromechanik geeignet ist.
Eine Weiterentwicklung des in Fig. 12 gezeigten Umlaufge
triebes ist in Fig. 13 dargestellt. Bei dieser Ausführungs
form weist der Planet drei voneinander getrennte Verzah
nungsbereiche auf. Der erste Verzahnungsbereich, welcher
mit der Drehmomentstütze kämmt, ist gegenüber den anderen
beiden Verzahnungsbereichen axial versetzt angeordnet. Der
zweite und dritte Verzahnungsbereich sind als Außen- und
Innenverzahnung ausgebildet, welche in axialer Richtung ge
sehen, auf gleicher Höhe, aber radial versetzt auf dem Pla
neten ausgeformt sind. Die Innenverzahnung des zweiten Ver
zahnungsbereichs kämmt dabei mit der Außenverzahnung einer
ersten Abtriebswelle, an der die Abtriebsdrehzahl n2 abge
griffen werden kann. Die Außenverzahnung des dritten Ver
zahnungsbereichs kämmt hingegen mit einer Innenverzahnung
einer zweiten Abtriebswelle, welche mit der Abtriebsdreh
zahl n3 rotiert.
Es besteht auch die Möglichkeit, verschiedenste Abtriebs
drehzahlen und Baugrößen dadurch zu erreichen, indem ein
anderes, herkömmliches Getriebes dem erfindungsgemäßen Um
laufgetriebe vor- oder nachgeschaltet wird. In Fig. 14 ist
eine derartige Getriebeanordnung mit einem erfindungsge
mäßen Getriebe gezeigt, dem ein herkömmliches Planetenge
triebe vorgeschaltet ist.
Eine Feinabstimmung des Untersetzungsverhältnisses kann er
findungsgemäß auch dadurch erreicht werden, indem die Dreh
momentstütze, welche mit dem ersten Verzahnungsbereich des
Planten in kämmender Verbindung steht, selbst mit einer
Drehzahl n2 beaufschlagt wird, wie in Fig. 15 dargestellt
ist.
Die Verzahnungen bei dem erfindungsgemäßen Umlaufgetriebe
sind zwar bevorzugterweiser Evolventen- oder Zykloidenver
zahnungen. Das erfindungsgemäße Umlaufgetriebe kann jedoch
mit jeder anderen Verzahnungsart versehen werden, beispiels
weise einer Triebstock-, Wildhaber/Novikov-, Hlebanja-,
Kreisbogen-, VBB- oder einer magnetischen Verzahnung. Die
Differenzen der Zähnezahlen Z1 und Z3 der Verzahnungsberei
che des Planeten zu den Zähnezahlen Z2 und Z4 der Verzah
nungen der Drehmomentstütze und der Abtriebswelle und somit
auch deren Durchmesserunterschiede sind relativ gering.
In Fig. 16 ist ein erfindungsgemäßes Getriebe 10a gezeigt,
welche im wesentlichen dem Aufbau des Getriebes 10 in Fig.
1 entspricht. Im Unterschied zu dem Getriebe 10 von Fig. 1
sind jedoch die Antriebswelle 3a und die Abtriebswelle 5a
als Hohlwellen ausgebildet, so daß das Getriebe einfach auf
vorhandene Wellen aufgesteckt werden kann.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 17 weist ein Getriebe
10b ebenfalls eine als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle
3b auf. Im Gegensatz zu den vorstehend genannten Getrieben
ist eine Abtriebswelle 5b mit einem Flansch zum lösbaren
Befestigen vorgesehen.
Ein besonders kompaktes und flexibel einsetzbares Getriebe
10c ist in Fig. 18 gezeigt. Während eine als Hohlwelle
ausgebildete Antriebswelle 3c vorgesehen ist, sind eine
Drehmomentstütze 8c und eine Abtriebswelle 5c als identi
sche Flanschelemente ausgebildet. Die beiden Flanschele
mente können bezüglich ihrer Funktion untereinander ver
tauscht werden.
In Fig. 19 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Umlaufge
triebe 10d gezeigt, bei dem eine hülsenförmige Antriebs
welle 3d in einem Gehäusekörper 1d drehbar gelagert ist und
über ein Kegelrad 19d und ein Antriebsritzel 20d angetrie
ben wird. Die um die Achse 15d drehend gelagerte Antriebs
welle 3d weist eine zur Achse 15d exzentrisch angeordnete
Exzenterbohrung 56d auf. Über Planetenlager 16d ist in der
Exzenterbohrung 56d ein hülsenförmiger Planet 4d drehbar
gelagert. An seiner Außenseite sind an beiden freien Enden
erste Verzahnungsbereiche 17d ausgebildet, welche mit Hohl
radverzahnungen der Drehmomentstütze 8d am Gehäusekörper 1d
kämmen. Ein zweiter Verzahnungsbereich 18d ist als eine In
nenverzahnung an der Innenseite des hülsenförmigen Planeten
4d ausgebildet. Dieser zweite Verzahnungsbereich 18d steht
in kämmender Verbindung mit einer Verzahnung 9d auf der Ab
triebswelle 5d, welche über Abtriebswellenlager 12d in dem
Gehäusekörper 1d drehbar gelagert ist. Dieses Umlaufgetrie
be 10d ist insbesondere zur Übertragung größerer Drehmomen
te geeignet.
Ein Umlaufgetriebe mit einer Exzenterwelle 66 ist in einer
Prinzipdarstellung in Fig. 20 gezeigt. Auf einer Antriebs
welle mit der Antriebsdrehzahl n1 ist zu dieser rechtwink
lig die Exzenterwelle 66 drehbar gelagert. Ein erster und
einer zweiter Abschnitt der Exzenterwelle 66 erstrecken
sich zu beiden Seiten der Antriebswelle mit einer unter
schiedlichen Länge. An den beiden freien Enden ist jeweils
ein Kegelrad drehfest angebracht, von denen eines mit einer
Drehmomentstütze am Gehäuse G kämmt, während das andere Ke
gelrad die Abtriebswelle mit der Drehzahl n2 antreibt.
Ein Umlaufgetriebe 10e mit einer Schalteinrichtung 21e zur
Veränderungen des Übersetzungsverhältnisses ist in Fig. 21
dargestellt. Bei diesem Umlaufgetriebe 10e ist ein Planet
4e über Radial- und Axiallager 16e auf dem Exzenterab
schnitt der Antriebswelle dreh- und verschiebbar gelagert.
Durch eine Verschiebung des Planeten 4e mittels der
Schalteinrichtung 21e kommen der erste und zweite Verzah
nungsbereich des Planeten jeweils mit einer weiteren Ver
zahnung 9e an der Abtriebswelle bzw. der Drehmomentstütze
8e in Verbindung.
In Fig. 22 ist ein weiteres Umlaufgetriebe 10f gezeigt,
welches im wesentlichen dem Umlaufgetriebe 10b von Fig. 17
entspricht. Im Gegensatz dazu ist der Planet doppelkegel
stumpfförmig mit entsprechend angewinkelten Verzahnungsbe
reichen ausgebildet. Bei dieser Verzahnungsausbildung ist
es möglich, eine Distanzscheibe 22f zwischen einer Drehmo
mentstütze 8f und einem Gehäusekörper 1f anzuordnen, an
welchem die Abtriebswelle drehbar gelagert ist. Durch eine
entsprechend ausgebildete Distanzscheibe 22f kann ein
gewünschtes Spiel des Getriebes eingestellt werden.
Ein anderes erfindungsgemäßes Umlaufgetriebe 10g ist in
Fig. 23 dargestellt. Bei dem Getriebe 10g ist der Exzen
terabschnitt als ein zylindrischer Exzenterkörper 76 aus
gebildet, dessen Zylinderachse gegenüber der Achse der
Antriebswelle angewinkelt ist. Dabei sind die Zahnein
griffe zwischen einem ersten Verzahnungsbereich und der
Drehmomentstütze sowie einem zweiten Verzahnungsbereich
und der Verzahnung der Abtriebswelle an gegenüberliegen
den Stellen des Planeten angeordnet.
Zur Verbesserung der Übertragungskraft können an einem ge
winkelten Exzenterkörper 76h eines Umlaufgetriebes 10h
gemäß Fig. 24 auch mehrere Verzahnungsbereiche vorgesehen
sind, die mit entsprechenden Verzahnungen an der Drehmo
mentstütze und der Abtriebswelle kämmen.
Die Fig. 25 und 26 verdeutlichen die Funktionsweise der
Umlaufgetriebe 10g bzw. 10h.
Die zweite erfindungsgemäße Lösungsvariante ist in den
Fig. 27 und 28 veranschaulicht. Hierbei ist ein Umlaufge
triebe 10i vorgesehen, welches eine als Hohlwelle ausge
bildete Antriebswelle 3i besitzt. Anstelle eines Exzenter
abschnitts weist die Antriebswelle 3i einen Wellenabschnitt
41i auf, der eine elliptische Außenkontur hat. Über Plane
tenlager 16i mit einem flexiblen Rollenkranz ist auf dem
elliptischen Wellenabschnitt 41i ein flexibler ringförmi
ger Planet 4i drehbar gelagert. Im weiteren entspricht das
Umlaufgetriebe 10i dem Umlaufgetriebe 10c gemäß Fig. 18.
Bei einer Drehung der Antriebswelle 3i erzeugt der ellip
tische Wellenabschnitt 41i in dem flexiblen, ringförmigen
Planeten 4i zwei gegenüberliegende Bereiche mit einem maxi
malen Radius. Beim Weiten des ringförmigen Planeten 4i zu
diesem maximalen Radius gelangen die Verzahnungsbereiche
mit den entsprechenden Verzahnungen der Drehmomentstütze 8i
bzw. der Abtriebswelle 5i in kämmende Verbindung. Es stellt
sich dabei dasselbe Übertragungsprinzip ein, wie es bei den
zuvor erläuterten Umlaufgetrieben beschrieben ist. Da im
Vergleich zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen ledig
lich ein Exzenterabschnitt durch einen Wellenabschnitt
elliptischer oder entsprechend polygonaler Form ausge
tauscht zu werden braucht, können die Ausführungsvarianten
gemäß den Fig. 1 bis 26 entsprechend angewendet werden.
Claims (17)
1. Umlaufgetriebe mit
- - einer Antriebswelle (3),
- - einem von der Antriebswelle (3) angetriebenen Planeten (4), der zwei Verzahnungsbereiche (17, 18) aufweist,
- - einer Drehmomentstütze (8), mit der ein erster Ver zahnungsbereich (17) des Planeten (4) kämmt, und
- - einer Abtriebswelle (5), die über den zweiten Ver zahnungsbereich (18) des Planeten (4) angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Antriebswelle (3) einen Exzenterabschnitt aufweist, und
- - daß auf dem Exzenterabschnitt der Planet (4) drehbar um eine Exzenterachse (14) gelagert ist.
2. Umlaufgetriebe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Planeten (4) eine Unwuchtmasse (7) angeordnet
ist.
3. Umlaufgetriebe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Exzenterabschnitt einen zylindrischen Exzen
terkörper (6) aufweist, dessen Exzenterachse (14) par
allel und radial versetzt zur Achse (15) der Antriebs
welle (3) ist.
4. Umlaufgetriebe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Exzenterabschnitt ein zylindrischer Exzen
terkörper (76) ist, dessen Exzenterachse (14) zur Achse
(15) der Antriebswelle (3) angewinkelt ist.
5. Umlaufgetriebe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Exzenterabschnitt eine Exzenterbohrung (56) in
der Antriebswelle (3) ist, wobei die Achse der Exzen
terbohrung (56) parallel und radial versetzt zur Achse
(15) der Antriebswelle (3) ist.
6. Umlaufgetriebe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Exzenterabschnitt eine Exzenterwelle (66) aufweist, die im wesentlichen rechtwinkelig zur An triebswelle (3) angeordnet ist und an dieser drehbar gelagert ist,
- - daß die Exzenterwelle (66) zwei Abschnitte aufweist, die sich mit unterschiedlicher Länge zu gegenüberlie genden Seiten der Antriebswelle erstrecken, und
- - daß am jeweiligen freien Ende jedes Abschnitts der Exzenterwelle ein Kegelrad als erster und zweiter Verzahnungsbereich angeordnet sind.
7. Umlaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste (17) und der zweite Verzahnungsbereich
(18) auf dem Planeten (4) gleich ausgebildet sind.
8. Umlaufgetriebe mit
- - einer Antriebswelle (3),
- - einem von der Antriebswelle (3) angetriebenen Planeten (4), der zwei Verzahnungsbereiche (17, 18) aufweist,
- - einer Drehmomentstütze (8), mit der ein erster Ver zahnungsbereich (17) des Planeten (4) kämmt, und
- - einer Abtriebswelle (5), die über den zweiten Ver zahnungsbereich (18) des Planeten (4) angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Antriebswelle (3) einen Wellenabschnitt (41) aufweist, dessen Querschnitt von einer Kreisform ab weicht und insbesondere elliptisch ist,
- - daß der Planet (4) als ein flexibler Ring ausgebil det ist und
- - daß der Planet (4) auf dem Wellenabschnitt (41) dreh bar gelagert ist.
9. Umlaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehmomentstütze (8) eine Verzahnung mit einer
Zähnezahl Z2 aufweist, welche sich von der Zähnezahl
Z1 des ersten Verzahnungsbereiches (17) des Planeten
(4) nur um wenige Zähne unterscheidet.
10. Umlaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abtriebswelle (5) eine Verzahnung (9) aufweist,
die mit dem zweiten Verzahnungsbereich (18) des Plane
ten (4) kämmt, und
daß die Verzahnung (9) der Abtriebswelle (5) eine
Zähnezahl Z4 aufweist, die größer als die Zähnezahl Z2
der Verzahnung der Drehmomentstütze (8) ist.
11. Umlaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Planet (4) eine Außen- und eine Innenverzah
nung als erster (17) bzw. zweiter Verzahnungsbereich
(18) aufweist.
12. Umlaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der erste (17) und der zweite Verzahnungsbereich
(18) auf dem Planeten (4) gleich ausgebildet sind.
13. Umlaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Planet (4) einen zusätzlichen, dritten Ver
zahnungsbereich aufweist.
14. Umlaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehmomentstütze (8) zur Veränderung der Ab
triebsdrehzahl drehbar ist.
15. Umlaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Differenzen der Zähnezahlen Z1, Z3 der Ver
zahnungsbereiche (17, 18) des Planeten (4) zu den
Zähnezahlen Z2, Z4 der Verzahnungen der Drehmoment
stütze (8) und der Abtriebswelle (5) relativ gering
sind.
16. Umlaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Verzahnungsbereiche auf dem Planeten (4)
und/oder mehrere Verzahnungen an der Drehmomentstütze
(8) und der Abtriebswelle (5) vorgesehen sind.
17. Umlaufgetriebe nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Schalteinrichtung (21) zum Umschalten zwischen
den einzelnen Verzahnungsbereichen und den Verzahnungen
vorgesehen ist.
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