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Zykloidengetriebe
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Die Erfindung betrifft ein Zykloidengetriebe mit mindestens einem
mittels eines Exzenters bewegten Planetenrad, das eine durch Bolzen gebildete Verzahnung
aufweist, mit einem mit dem Planetenrad kämmenden Zentral rad, das eine durch einen
geschlossenen Zykloidenzug gebildete Verzahnung besitzt, und mit einem Mitnehmerelement,
das durch in Ausnehmungen eingreifende Bolzen mit dem Planetenrad in Mitnehmerverbindung
steht.
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Bei bekannten Zykloidengetrieben der vorstehend beschriebenen Art
(vgl. z.B. DE-PS 24 33 675) weist das von dem Exzenter in eine Umlaufbewegung versetzte
Planetenrad in seiner Stirnfläche Ausnehmungen auf, in welche axial von dem Flansch
einer Abtriebswelle abstehende Mitnehmerbolzen hineinragen. Die Ausnehmungen sind
um mindestens das Doppelte der Exzentrizität der Planetenradumlaufbahn im Durchmesser
grösser als der Durchmesser der Mitnehmerbolzen. Der Flansch mit den daran befestigten
Mitnehmerbolzen bildet ein Mitnehmerelement, durch dessen formschlüssige Verbindung
mit den Ausnehmungen des Planetenrades die Drehung des Planetenrades um dessen eigene
Achse auf die Abtriebswelle übErtragen werden kann.
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Die Gestaltung dieses bekannten Zykloidengetriebes erfordert zwei
Bolzenkränze, nämlich einen Bolzenkranz, der an dem Zontralrad oder an dem Planetenrad
die Verzahnung
bildet, und den Mitnehmer-Bolzenkranz.
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Das bedeute einen entsprechenden Herstellungs- und Montageaufwand
Darüber hinaus ergibt sich daraus eine bestimmte Mindestbaugrösse des Zykloidengetriebes
in radialer Richtung, da die an dem Planetenrad innerhalb von dessen Verzahnung
vorgesehenen Ausnehmungen und die Bolzen der Mitnehmerverbindung im H Hinblick auf
die zu übertragenden Kräfte verhältnismässig groß bemessen sein müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zyklotidengetriebe der
cjenannten Art dahingehend zu verbessern, daß sein Herstellungsaufwand und damit
sein Preis sowie sein Platzbedarf reduziert werden können.
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Erfindungsgemäß wird dics dadurch erreicht, daß Bolzen eSor Planetenradverzahnung
zugleich die Mitnehmerverbindun mit dem Mitnehmerelement herstellen.
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Da bei dem erfindungsgemässen Zykloidengetriebe die Bolzen zugleich
die Verzahnung des Planetenrades als auch einen Teil der Mitnehmerverbindung bilden,
fällt ein fl-olzenkranz völlig weg. Deshalb ist es auch nicht erforderlich, radial
innerhalb der Planetenradverzahnung im-door Stirnseite des Planetenrades Bolzen
oder Ausnehmungen für die Mitnehmerverbindung anzuordnen, so daß das OPlanetenrad
und damit das gesamte Getriebe in den radialen Abmessungen kleiner gehalten werden
kann. Darüber hinaus ist der Herstellungs- und Montageaufwand geringer, weil nur
ein einziger Bolzenkranz vorhanden ist, so daß der Gestehungspreis des Zykloidengetriebes
insgesamt niedriger liegt.
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In der zwockmässigsten Bauart des erfindungsgemässen Getriebes ragen
die Bolzen der Planetenradverzahnung
stirnseitig zumindest auf einer
Seite ülier das Planeten rad hinaus und greifen in Ausnehmungen des Mitnehmerelemcnts
ein. Diese Ausnehmungen miissen, wie das an sich bekannt ist, in ihrem Durchmn ser
um das Doppelte dcr Exzentrizität der Planetenradumlaufbahn grösser sein.
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als der Durchmesser der Bolzen.
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Nach einer weiteren, den Bauaufwand weiter verringernden Ausgestaltung
ist vorgesehen, daß das Planetenrad mit t seiner Verzahnung durch voneinander unabhängig
bewegliche, sich einerseits an m Exzenter, andererseits an der Zykloidenkurve abstützende
Bolzen gebildet ist. Bei dieser Ausführungsform fällt somit eine Befestigung der
die Verzahnung und die Mitnehmerverbindung herstellenden Bolzen an einem Körper
des Planetenrades weg.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste
Ausführungsform längs der Linie I-I in Fig. 2; Fig. 2 einen Querschnitt längs der
Linie II-II in Fig.
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Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein zweite Ausführungsform, geschnitten
längs der Linie III-III in Fig. 4; Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie EV-IV
in Fig. 3; Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform, geschnitten
längs der Linie V-V in Fig. 6; Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie VI-VI in
Fig. 5;
Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform,
geschnitten längs der Linie Vil-Vil in Fig. 8, und Fig. 8 einen Querschnitt längs
der Linie VIII-VIII in Fig. 7.
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Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zykloidengetriebe besteht im
wesentlichen aus einem Gehäuse mit den miteinander fest verbundenen Gehäuseteilen
1 und 2, einem in dm Gehäuseteil 1 drehbar um die Zentralradachse O gelagerten Zentralrad
3, das als Hohlrad ausgebildet ist und eine durch einen geschlossenen Zykloiden-Kurvenzug
gebildete Innenverzahnung aufweist, aus einem Planetenrad 4 mit einer durch Bolzen
41 gebildeten Verzahnung und aus einer Exzenterwelle 5, auf deren Exzenter 51 das
Planetenrad 4 über eine Wälzlagerung 52 mit seinem Innenumfang drehbar gelagert
ist. Das Zentralrad 3 weist einen Lageransatz 31 auf, der sich über Wälzlager 32
in dem Gehäuseteil 1 drehbar ahstützt. Die Exzenterwelle 5 ist in einer zentrisch
zur Zentralradachse 0 lauEenden Ausnehmung 33 des Zentral rades 3 über Wälzlager
53 drehbar abg(sttitzt:.
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Zwischen den einander zugewendeten Stirnseiten der Gehäuseteile 1
und 2 ist Fest ein scheibenförmiges Mitnehmerelement 6 angeordnet, das eine der
Anzahl der Bolzen 41 entsprechende Anzahl von kreisförmigen Ausnehmungen 61 aufweist.
Der Durchmesser der Ausnehmungen 61 ist um das Zweifache der Exzentrizität e (Abstand
zwischen der Planetenradachse M und der Zentralradachse O; Fig. 2) grösser als derjenige
der zylindrischen Bolzen 41. Die Bolzen 41, die in dem Planetenrad 4 fest oder um
ihre Aciise drehbar angeordnet sein können, ragen in Richtung auf das Mitnehmerelement
6 stirnseitig über das Planetenrad
4 hinaus und greifen in die Ausnehmungen
61 ein.
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Die Mittelpunkte der Ausnehmungen 61 liegen auf einem Kreis, der konzentrisch
zur Zentralradachse O angeordnet ist.
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Der Lageransatz 31 und die Exzenterwe1e 5 sind in dem Gehäuse 1, 2
durch nicht näher bezeichnete Dichtringe abgedichtet.
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Bei einer Drehung der Exzenterwelle 5 beschreibt das Planetenrad 4
eine Umlaufbahn mit dem Radius e um die Zentralradachse 0 und wälzt sich dabei mit
den Bolzen 41 auf der Zykloidenverzahnung des Zentral rades 3 ab. Zugleich greifen
die Bolzen 41 in das feststehende Mitnehmerelement 6 ein, so daß das Planetenrad
4 an einer Drehung um seine eigene Achse M gehindert ist.
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Folglich wirken die Bolzen 41 zugleich als Verzahnung und als Teil
der Mitnehmerverbindung, durch die das Abtriebsdrehmoment auf das Zentralrad 3 übertragen
wird.
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In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 1, 2 gestellfest
und der Abtrieb erfolgt über den tageransatz 31 des Zentralrades 3. Wird der Lageransatz
31 festgehalten, so wirkt das Gehäuse 1, 2 mit dem damit verbundenen Mitnehmerelement
6 als Abtrieb, so daß in diesem Fall das Planetenrad 4 auch um seine eigene Achse
M eine Drehung ausführen n.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 und 4 weist das Zentralrad
103 eine durch einen Zykloiden-Kurvenzug gebildete Außenverzahnung auf, mit der
ein als Hohlrad ausgebildetes Planetenrad 104 kämmt. Das Planetenrad 104 ist ein
Bolzenring mit Bolzen 141, die drehbar oder fest in dem Ring angeordnet sein können.
Der Exzenter 151 der
Exzenterwelle 105 umgreift das Planetenrad
104 von außen und ist an seiner Außenseite über Wälzlager 153 zentrisch zur Zentralradachse
0 im Gehäuseteil 102 gelagert, während ein zur Zentralradachse 0 exzentrisch laufender
Innenunfang sich übei Wälzlager 152 an einer Lagerfläche auf dem Außenumßang des
Planetenrades 104 abstützt. Zwischen den Gehäuseteilen 101 und 102 ist wieder ein
Mitnehmerelement 106 in Form einer Scheibe fest angeordnet, dessen Mitnehmerbohrungen
161 mit ihren Mittelpunkten auf einem zur Zentral radachse 0 konzentrisch verlaufenden
Kreis liegen. r)ie Bolzen 141 des Planetenrades 104 ragen stirnseitig über die Planetenrad
hinaus und in die Ausnehmungen 161 des Mitnehmerelements 106 hinein, wie das bereits
in Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.
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], 2 beschrieben ist. Die Funktion ist zu dem letztgenannten Ausführungsbeispiel
analog, so daß sich eine weitere Beschreibung hier erübrigt.
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Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 5 und 6 ist auf dem Exzenter
251 einer Exzenterwelle 205 ein Wälzlager 752 angeordnet, auf dessen Außenring Bolzen
241 unmittel-1-)ar laufen. I)ie 13olzen 241 sind voneinander getrennt angeordnet
und bilden in ihrer Gesamtheit ein Planetenrad, das mit einem als Hohlrad ausgebildeten
gehäusefesten Zentralrad 203 kämmt. Das Zentrallrad 203 ist fest an dem Gehäuseteil
201 angeordnet; seine Verzahnung ist durch einen geschlossenen Zykloiden-Kurvenzug
gebildet.
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In dem Gehäuseteil 202, das mit dem Gehäuseteil 201 fest verbinden
ist und insgesamt das Gehäuse bildet, ist ein Mitnehmerelement 206 über einen Lageransatz
23] drehbar und zentrisch zur Zentralradachse 0 gelagert.
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Das Mitnehmerelement 206 hat die Form einer Scheibe mit Ausnehmungen
26] , deren Mittelpunkte auf einem zur Zentralradachse
0 konzentrischen
Kreis liegen. Die das rlanet rad bildenden Bolzen 241 ragen stirnseitig über das
Wälzlager 252 hinaus in die Ausnehmungen 261 der Mitnehmerscheibe 206 hinein. Die
Ausnehmungen 261 haben wieder einen Durchmesser, der um das Zwifac der Exzentrizität
e (Abstand zwischen Planetenradach.~t M und Zentralradachse 0) grösser als der Durchmesser
der Bolzen 241 ist. Wie in Fig. 5 gestrichelt angedeutet ist, kann das Ende der
Bolzen 241, das in die Ausnehmungen 261 hineinragt, abgesetzt und darauf eine Büchse
drehbar gelagert sein, um hierdurch Wälzverhältnisse zwischen den Bolzen 241 und
den Ausnehmungen 261 zu schaffen.
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Wird die Exzenterwelle 205 in Drehung versetzt, so werden durch die
exzentrische Umlaufbahn des Außenringes des Wälzlagers 252 die das Planetenrad bildenden
Bolzen 241 auf einer Umlaufbahn mit dem Radius e um die Zentralradachse 0 bewegt.
Dabei kämmen sie nach Art eines Zahnrades mit der Innenverzahnung des gehäusefesten
Zentralrades 203 und übertragen zugleich ein Abtriebsmoment auf das Mitnehmerelement
206 durch den Eingriff in dessen Ausnehmungen 261.
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Anstelle der voneinander unabhängigen freien Anordnung der Planetenradbolzen
241 zwischen dem Außenring des Wälzlagers 252 und dem Zentralrad 203 ist es auch
möglich, die Bolzen 241 mittels eines (nicht gezeigten) Käfigs nach Art des Rollenkäfigs
in einem Rollen-Wälzlager gegenseitig auf Abstand zu halten. Es versteht sich, daß
an der Funktion des Getriebes nach den Fig. 5 und 6 auch nichts geändert wird, wenn
die Planetenradbolzen 241 in der Weise, wie sich das aus den Fig. 1 bis 4 ergibt,
in einem Planetenradkörper aufgenommen sind.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 7 und 8 ist demjenigen gemäß
den Fig. 5 und 6 prinzipiell ähnlich.
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Jedoch sind hier anstelle von vollzylindrischen Planetenradbolzen
241 hohle Rollen 341 vorgesehen, die das Planetenrad bilden, und anstelle von Ausnehmungen
in dem Mitnehmerelement 306 sind in diesem Zapfen 362 gelagert, die in die hohlen
Planetenradrollen 341 hineinragen. Die Planetenradrollen 341 laufen, wie sich aus
der zeichnerischen Darstellung ergibt, unmittelbar auf der Umfangsfläche des an
der Exzenterwelle 305 angeordneten Exzenters.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird von den exzentrisch zur Zentralradachse
0 umlaufenden Planetenradrollen 341, die als Planetenrad mit der Zykloidenkurve
des gehäusefest angeordneten Zentral rades 303 kämmen, über die Mitnehmerzapfen
362 das Abtriebsmoment auf das Mitnehmerelement 306 übertragen. Die Mitnehmerzapfen
362 können ihrerseits, wie sich aus Fig. 7 ergibt, drehbar in dem Mitnehmerelement
306 mittels Wälzlagern gelagert scin. Wie bereits bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
den Fig. 5 und 6 ist es auch hier möglich, anstelle der voneinander unabhängigen
Anordnung der Planetenradrollen 341 diese mittels eines (nicht gezeigten) Rollenkäfigs
auf dem erforderlichen gegenseitigen Abstand zu halten.
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Die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 5 bis 8 eignen sich insbesondere
für hohe Drehzahlen und Anordnungen mit rascher Beschleunigung und Verzögerung,
da sie infolge der gu'.;chi] derten 13aufweise der Planetenräder massearm sind.
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Abweichend von den yeschilderten Ausführungsbeispielen ist es nicht
erfoftierlich, daß sämtliche Planetenradbolzen bzw. -rollen auch eine Verbindung
zum Mitnehmerelement
herstellen. So kann daran gedacht werden,
die Mitnehmerfunktion nur einem Teil der Planetenradbolzen bzw.
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-rollen zu übertragen, beispielsweise nur jeden zweiten oder dritten
Planetenradbolzen bzw. -rolle einen Eingriff mit dem Mitnehmerelement herstellen
zu lassen.
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Hierdurch kann der Platzbedarf und der Bauaufwand weiter verringert
werden.
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Weiterhin ist es möglich, im Sinne einer gewichts- und raumsparenden
Ausführung das Mitnehmerelement aus Blech zu fertigen und die darin vorgesehenen
Ausnehmungen (z.B. 61 und 161) durch Ziehstanzen herzustellen.
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Falls bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 5 bis 8 ein Käfig
für die Planetenradbolzen bzw. -rollen nicht vorgesehen ist, sind diese in axialer
Richtung durch die stirnseitig angeordneten Teile, wie dies aus der Zeichnung hervorgeht,
gehalten.