HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung
bei einer Planetenradgetriebevorrichtung bzw. einer
Planetengetriebevorrichtung mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Patentanspruches, einschließlich einem
innenverzahnten Zahnrad bzw. Hohlrad mit einer
Innenverzahnung, die durch Nadeln bzw. Stifte oder eine
Kombination aus Nadeln bzw. Stiften und Rollen gebildet wird,
und einem außenverzahnten Zahnrad mit trochoiden (zykloiden)
oder bogenförmigen Außenzähnen. Insbesondere bezieht sich die
Erfindung auf einen Planetengetriebemechanismus, der an
seiner Abtriebsseite vereinfacht ist.
Beschreibung der verwandten Technik:
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Zunächst wird im folgenden unter Bezug auf die Figuren 3 und
4 eine typische konventionelle Planetengetriebevorrichtung
beschrieben.
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Dieses Planeten-Reduktions- bzw. Untersetzungsgetriebe weist
eine Bauart auf, bei der eine an einer Antriebswelle 1
angelegte Drehkraft nach einer Verringerung von dessen
Drehgeschwindigkeit auf eine Abtriebswelle 2 übertragen wird.
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Der Geschwindigkeits-Reduziermechanismus wird im folgenden
beschrieben.
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Die exzentrischen Elemente 3&sub1; und 3&sub2; sind auf der
Antriebswelle 1 mit einem vorbestimmten Phasenunterschied
(180º bei diesem Ausführungsbeispiel) angeordnet. Die
exzentrischen Element 3&sub1; und 3&sub2; stehen jeweils über Lager 4
in Berührung mit außenverzahnten Zahnrädern 5&sub1; und 5&sub2;. Jedes
der außenverzahnten Zahnräder 5&sub1; und 5&sub2; ist mit mehreren
Innenrollenbohrungen 6 versehen und ein Innenstift bzw.
- bolzen 7 sowie eine Innenrolle bzw. -hülse 8 sind in jede der
Bohrungen 6 eingesetzt. Der Außenumfang jedes der
außenverzahnten Zahnräder 5&sub1; und 5&sub2; ist trochoidal (zykloid)
oder bogenförmig verzahnt, so daß trochoidale (zykloide) oder
bogenförmige Außenzähne 9 gebildet werden. Die Außenzähne 9
stehen mit Außenstiften 11 in Eingriff, welche an einem
innenverzahnten Zahnrad bzw. Hohlrad 10 vorgesehen sind.
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Die Innenstifte bzw. -bolzen 7 sind über einen Schrumpfsitz
in einen Flansch 12 der Abtriebswelle 2 eingesetzt.
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Dreht sich bei diesem bekannten Prinzip die Antriebswelle 1
um eine Umdrehung, drehen sich die exzentrischen Elemente 3&sub1;
und 3&sub2; ebenfalls um eine Umdrehung, wobei aber die
außenverzahnten Zahnräder 5&sub1; und 5&sub2; aufgrund des Eingriffs
der Innenstifte 7 in die Innenrollenbohrungen 6 daran
gehindert werden, sich zu drehen. In einein Fall, bei dem der
Unterschied zwischen den Zähnezahlen jedes der
außenverzahnten Zahnräder 5&sub1; und 5&sub2; und der Anzahl der (als
Innenverzahnung wirkenden) Außenstifte 11 Eins beträgt,
werden die Außenzähne 9 jedes der außenverzahnten Zahnräder
5&sub1; und 5&sub2; relativ zu den Außenstiften 11 des innenverzahnten
Zahnrads bzw. Hohlrads 10, die dessen Innenverzahnung bilden,
um einen Zahn versetzt (verschoben), während sich die
Antriebswelle 1 um eine Umdrehung dreht. Folglich wird eine
Umdrehung der Antriebswelle 1 auf einen Faktor (Wert)
reduziert, der dem Kehrwert der Zähnezahl jedes der
außenverzahnten Zahnräder 5&sub1; und 5&sub2; entspricht, und die
Drehkraft, deren Geschwindigkeit somit reduziert wurde, wird
dann über die Innenstifte 7 zur Abtriebswelle 2 übertragen.
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Die Planetengetriebevorrichtung des zuvor beschriebenen Typs
weist jedoch die folgenden Nachteile auf.
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In einem Fall, bei dem ein von den Innenrollenbohrungen 6,
den Innenstiften bzw. -bolzen 7 und den Innenrollen 8
gebildeter Kraftübertragungsmechanismus eingesetzt wird, um
die Drehkraft zu übertragen, muß der Flansch 12 steif genug
sein, um eine Verformung der Abtriebswelle 2 zu verhindern.
Aus diesem Grund kann die Baugröße der Elemente oder Bereiche
in der Nähe der Abtriebswelle 2 in Umfangsrichtung der Welle
2 nicht verringert werden.
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Dieser Kraftübertragungsmechanismus erfordert eine höchst
präzise Bearbeitung und muß darüberhinaus eine geeignet hohe
Steifigkeit besitzen, da die geringste Verformung eines der
Elemente oder eines Abschnitts davon einen negativen Einfluß
auf den Betrieb hat.
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Weiterhin benötigen die Innenrollenbohrungen 6 einen
verhältnismäßig großen Raum in jedem der außenverzahnten
Zahnräder 5&sub1; und 5&sub2; und behindern damit jede Verringerung der
Größe der außenverzahnten Zahnräder 5&sub1; und 5&sub2; und damit der
Größe der gesamten Vorrichtung.
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Die Figur 5 zeigt einen anderen bekannten
Planetengetriebemechanismus (siehe die Beschreibung der JP-A-
61-38242). Bei diesem Mechanismus ist ein Tragelement bzw.
Steg 22 auf einem außenverzahnten Zahnrad 21 befestigt. Das
Tragelement bzw. der Steg 22 ist mit Keilnuten 22A und die
Abtriebswelle 23 mit Keilnuten 23A versehen.
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Diese Keilnuten 22A und 23A sind durch ein Mitnehmerelement
23 mit einer Keilverzahnung 24A an dessen gegenüberliegenden
Enden verbunden, wodurch verhindert wird, daß eine Radiallast
auf die Abtriebswelle wirkt. Das außenverzahnte Zahnrad 21
dieser Vorrichtung weist jedoch eine komplexe Form auf,
weshalb es schwierig ist, eine große Zahl
übereinandergelegter Zahnräder 21 gleichzeitig zu bearbeiten.
Das außenverzahnte Zahnrad 21 und der Steg 22 müssen in zwei
getrennten Arbeitsprozessen bzw. Arbeitsgängen bearbeitet
werden. Da die Keilnuten 22A im Tragelement bzw. Steg 22
ausgebildet sind, ist der Teilkreisdurchmesser des mit dem
Keilverzahnungstragelement bzw. -steg 22 verbundenen
Mitnehmerelements 24 zwangsläufig verringert. Das erfordert,
daß das außenverzahnte Zahnrad 21 und das Mitnehmerelement 24
einsatzgehärtet werden, um deren Festigkeit zu erhöhen, wobei
aber die Herstellungskosten erhöht werden. Eine ähnliche
Planetengetriebevorrichtung ist auch in der EP-A-0 233 303
dargestellt.
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Die Figur 6 zeigt noch eine weitere bekannte
Planetengetriebevorrichtung (siehe die Beschreibung des
veröffentlichten japanischen Patents Nr. 60-146939). Diese
Vorrichtung ist so aufgebaut, daß ein armförmiges Tragelement
bzw. ein armförmiger Steg 26 an einem außenverzahnten Zahnrad
25 befestigt ist und der Steg 26 durch ein Mitnehmerelement
28 mit einer Abtriebswelle 27 verbunden ist. In dieser
Vorrichtung ist die (maschinelle) Bearbeitung des
außenverzahnten Zahnrads 25 leicht. Es ist jedoch ein großer
Freiraum für den Steg 26 erforderlich, weshalb die Größe des
außenverzahnten Zahnrads 25 in dessen Durchmesserrichtung
nicht in zufriedenstellendem Maße verringert werden kann.
Darüberhinaus ist die Anzahl an Bauteilen vergrößert, da das
außenverzahnte Zahnrad 25 und der Steg bzw. das Tragelement
26 zwei separate Einheiten sind, wodurch die Verwaltung der
Bauteile schwierig wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts der Probleme beim Stand der Technik ist es eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Planeten(rad)getriebevorrichtung zu schaffen, die einen
einfachen Aufbau aufweist aber in ihrer Baugröße bzw. ihrem
Bauvolumen sowie in der axialen und radialen Länge verringert
ist.
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In diesem Zusammenhang stellt die vorliegende Erfindung eine
Planeten(rad)getriebevorrichtung mit den Merkmalen des
Patentanspruches bereit.
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Durch diese vorstehend beschriebene Anordnung wird die
Drehkraft der Antriebswelle mittels der universalen
Verbindung durch das Mitnehmerelement direkt zur
Abtriebswelle übertragen, wodurch die oben geschilderten
Probleme beim Stand der Technik überwunden werden können.
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Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand der
beigefügten Zeichnungen näher beschrieben werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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Fig. 1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung,
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Fig. 2 eine längs der Linie II-II in Fig. 1 geschnittene
Ansicht,
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Fig. 3 eine Schnittansicht eines Beispiels bekannter
Planeten-Untersetzungsgetriebe,
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Fig. 4 eine längs der Linie IV-IV in Fig. 3 geschnittene
Ansicht,
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Fig. 5 eine Schnittansicht eines bekannten Planeten-
Untersetzungsgetriebes, in welchem ein Mitnehmerelement
eingesetzt ist und
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Fig. 6 eine Schnittansicht eines anderen bekannten
Planeten-Untersetzungsgetriebes, in welchem ein
Mitnehmerelement eingesetzt ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Bezugnehmend auf Fig. 1 und 2, die zusammen ein
Ausführungsbeispiel der vorliegeneden Erfindung zeigen, ist
ein exzentrisches Element 32 an einer Antriebswelle 31
festgelegt und ein ringförmiges außenverzahntes Zahnrad 34
ist unter Zwischenfügung eines Lagers 33 auf dem
exzentrischen Element 32 befestigt. Die Achse O&sub2; des
außenverzahnten Zahnrads 34 ist um "e" von der Achse O&sub1; der
Antriebswelle 31 (eines innenverzahnten Zahnrads bzw.
Hohlrads 36) versetzt. Das außenverzahnte Zahnrad 34 ist
trochoidal (zykloid) oder bogenförmig verzahnt, so daß
trochoidale (zykloide) oder bogenförmige Außenzähne 35
gebildet werden. Die Außenzähne 35 stehen mit dem
innenverzahnten Zahnrad bzw. Hohlrad 36, dessen Innenzähne
durch Außenstifte bzw. -nadeln 37 gebildet werden, in
Eingriff. Das außenverzahnte Zahnrad 34 ist mit einer
Keilverzahnungsausnehmung 38 versehen, welche als eine
Ausnehmung zur Aufnahme des auf dem exzentrischen Element
aufgesetzten Lagers dient und welche koaxial mit den
Außenzähnen 35 ist. Das Lager 33 ist unmittelbar in die
Keilverzahnungsausnehmung 38 eingesetzt.
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Eine Abtriebswelle 39 ist mit einer Keilverzahnung bzw. einem
Keilwellenprofil 40 versehen, die bzw. das koaxial mit der
Antriebswelle 31 ist. Ein schwimmend aufgenommenes
Mitnehmerelement 41 erstreckt sich zwischen der
Keilverzahnungsausnehmung 38 und der Keilverzahnung 40. Das
Mitnehmerelement 41 ist zylindrisch und weist am einen Ende
eine in die Keilverzahnungsausnehmung 38 eingesetzte
Keilverzahnung 42 sowie am anderen Ende mit der
Keilverzahnung 40 verbundene Keilnuten 43 auf.
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Im folgenden wird der Betrieb der derartig aufgebauten
Planetengetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
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Die an der Antriebswelle 31 eingeleitete Drehkraft bzw. das
Drehmoment dreht das exzentrische Element 32 und wird dann
über das Lager 33 auf das außenverzahnte Zahnrad 34
übertragen. Zu diesem Zeitpunkt sind die Achse O&sub1; der
Antriebswelle 31 und die Drehachse O&sub2; des außenverzahnten
Zahnrads 34 um "e" versetzt, und das außenverzahnte Zahnrad
34 ist mit dem schwimmend aufgenommenen Mitnehmerelement 41
verbunden. Die Drehung des außenverzahnten Zahnrads 34 um die
Achse O&sub1; der Antriebswelle 31 wird deshalb durch die
schwimmende Bewegung des Mitnehmerelements 41 aufgenommen
(geschluckt), und nur die Drehung der Antriebswelle 31 wird
auf das außenverzahnte Zahnrad 34 übertragen, nachdem dessen
Geschwindigkeit aufgrund des Eingriffs des außenverzahnten
Zahnrads 34 mit den Außenstiften 37 um bzw. auf einen Faktor
reduziert wurde, welcher dem Kehrwert der Anzahl der
Außenzähne entspricht (wenn der Unterschied zwischen der
Anzahl der Außenzähne und der Anzahl der Außenstifte Eins
beträgt). Die Drehkraft bzw. das Drehmoment des
außenverzahnten Zahnrads 34 wird dann auf das
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Mitnehmerelement 41 übertragen und die Abtriebswelle 39 wird
durch das Mitnehmerelement 41 gedreht.
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Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die
Keilverzahnung der Abtriebswelle 39 in die im
Mitnehmerelement 41 ausgebildeten Keilnuten eingesetzt. Die
Keilverzahnung und die Keilnuten können jedoch auch auf dem
Mitnehmerelement und der Abtriebswelle ausgebildet sein, um
das Mitnehmerelement 41 und die Abtriebswelle 39 miteinander
zu verbinden.
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Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel arbeitet die
Planetengetriebevorrichtung als Untersetzungsgetriebe. Es ist
jedoch offensichtlich, daß sie auch als ein
Übersetzungsgetriebe (geschwindigkeitserhöhendes Getriebe)
eingesetzt werden kann, wenn die Antriebs- und Abtriebswellen
vertauscht werden.
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Die so aufgebaute Planetengetriebevorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung weist die folgenden Vorteile auf:
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Da Bearbeitungsungenauigkeiten bzw. -fehler durch das
bezüglich des außenverzahnten Zahnrads und der Abtriebswelle
schwimmend bewegte Mitnehmerelement aufgenommen werden, ist
es nicht erforderlich, Einzelteile bzw. -stücke mit hoher
Genauigkeit herzustellen.
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Da die Ausnehmung, in die das auf das exzentrische Element
aufgesetzte Lager eingesetzt wird, als eine
Keilverzahnungsausnehmung dient, kann der
Teilkreisdurchmesser des Mitnehmerelements größer gewählt und
eine größere Anzahl Außenzähne ausgebildet werden. Folglich
wird die auf die im Eingriff bzw. Berührung mit den
Innenzähnen befindlichen Außenzähne wirkende Belastung
verringert und das außenverzahnte Zahnrad sowie das
Mitnehmerelement brauchen nicht einsatzgehärtet werden.
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Die Planetengetriebevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung benötigt keine Innenrollenausnehmung oder Platz für
ein Tragelement bzw. einen Steg. Deshalb kann deren Größe
sowohl in Radialrichtung wie in Axialrichtung verringert
werden.
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Auf die Abtriebswelle wirkt keine Radiallast, weshalb durch
Verformung derselben verursachte Übersetzungsfehler
verringert werden können.
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Da das außenverzahnte Zahnrad keinen Absatz für ein
Tragelement bzw. einen Steg aufweist, kann es leicht
bearbeitet werden, wodurch dessen Herstellungskosten
reduziert werden.