DE19714528A1 - Umlaufgetriebe - Google Patents

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 n_An und die Aus­ gangsdrehzahl mit n2 und n_Ab 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.