DE69108699T2

DE69108699T2 - Untersetzungsgetriebe.

Info

Publication number: DE69108699T2
Application number: DE69108699T
Authority: DE
Inventors: Kenji Imase
Original assignee: Kamo Seiko KK
Current assignee: Kamo Seiko KK
Priority date: 1990-12-27
Filing date: 1991-05-15
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2011-05-16
Also published as: EP0492760A1; JPH04272552A; JP2966536B2; KR920012785A; US5197930A; KR950001115B1; DE69108699D1; EP0492760B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl, die Kompaktheit bei einer relativ einfachen Bauweise ermöglicht, und sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl, die ein hohes Untersetzungsverhältnis ohne Einbuße an Kompaktheit gewährleisten kann.
In der modernen Robotertechnik, die mit verschiedenen Arten von Werkzeugmaschinen verbunden ist, wurden Vorrichtungen zur Verminderung der Drehzahl mit Elektromotoren verbunden, um ihre Drehzahl zur Verwendung beispielsweise in Übertragungsarmen zu verringern. Beispiele von gegenwärtig bekannten Vorrichtungen sind Schneckenraduntersetzungen, Zyklountersetzungen und harmonische Antriebsuntersetzungen.
Es wäre jedoch wünschenswert, über eine Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl verfügen zu können, die in folgender Hinsicht verbessert ist: (i) hohes Untersetzungsverhältnis bei kompakter Bauweise; (ii) hohe Steuergenauigkeit bei minimalem Spiel, z.B. Zahnspiel; (iii) erhöhte Steifigkeit bei hohem Eingriffsverhältnis; (iv) verbesserte Beherrschbarkeit bei relativ geringer Massenkraft aufgrund von Drehelementen; (v) minimaler Drehmomentenverlust bei minimalem Verschleiß.
Eine Reduziervorrichtung, die diese Vorteile (i) bis (v) aufweist, ist in dem US-Patent Nr. 4,829,851 gezeigt, das am 16. Mai 1989 erteilt wurde, und das der japanischen Patentanmeldung Nr. 141963/60 entspricht, die am 27. Juni 1985 eingereicht wurde. In diesem Patent sind erste und zweite Scheiben vorgesehen, deren jede Oberfläche eine Nut aufweist, die durch einen zykloidgestützten Bogen gebildet wird. Eine Vielzahl von Kugeln sind vorgesehen, die entlang jeder Nut der ersten und der zweiten Scheibe rollen, wenn eine Drehbewegung auf die zweite Scheibe übertragen wird, um sie in eine Dreh- und Umlaufbewegung zu bringen. Eine Gleichrichterscheibe übernimmt eine Drehbewegung von der Dreh- und Umlaufbewegung der zweiten Scheibe, um einen verringerten Drehzahlabtrieb zu erzeugen.
Es ist jedoch oft erwünscht, ein größeres Untersetzungsverhältnis von bis zu 1/50 - 1/100 in einer Reduziervorrichtung zu gewährleisten, insbesondere im Fall von Werkzeugmaschinen. Vom Gesichtspunkt der Festigkeit und maschinellen Bearbeitbarkeit wird angenommen, daß es für die Reduziervorrichtungen nach dem Stand der Technik schwierig ist, ein derartig großes untersetzungsverhältnis ohne Verlust an Kompaktheit zu gewährleisten.
Das Patent DE-C-205588 zeigt eine Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl, in der eine Drehscheibe von einem Exzenter angetrieben und durch den Eingriff von Vorsprüngen in eine Drillingsnut in einer Reaktionscheibe veranlaßt wird, sich bei einem Bruchteil ihrer Umlaufgeschwindigkeit zu drehen. Die Drehbewegung wird durch eine Gleichrichterscheibe auf ein Abtriebselement übertragen.
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine Differentialvorrichtung zur Verminderung der Drehzahl vorzusehen, die hohe Steuergenauigkeit bei minimalem Spiel, hohe Steifigkeit bei hohen Eingriffsverhältnissen, verbesserte Beherrschbarkeit bei geringer Massenkraft und ein größeres Untersetzungsverhältnis bei einer kompakten Bauweise ermöglicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine getriebelose Vorrichtung zur Verininderung der Drehzahl vorgesehen, umfassend:
ein Reaktionselement und ein Drehscheibenelement, die einander gegenüberliegend angeordnet sind; ein Gleichrichterelement; und eine Antriebsverbindung zwischen dem Drehscheibenelement und mindestens einem von dem Reaktions- und dem Gleichrichterelement, die einen oder mehrere Vorsprünge umfaßt, die von einem von dem Drehscheibenelement oder dem mindestens einen von dem Reaktions- und dem Gleichrichterelement ausgehen, und eine Nut in dem anderen von dem Drehscheibenelement oder dem mindestens einen von dem Reaktions- und dem Gleichrichterelement, wobei die Nut durch einen zykloiden Bogen gebildet wird; wobei der Vorsprung bzw. die Vorsprünge in die Nut eingreift bzw. eingreifen und sich an der Nut entlang bewegen kann bzw. können, wenn eine Drehbewegung auf das Drehscheibenelement ausgeübt wird, so daß das Gleichrichterelement in Drehung versetzt wird, um ein Abtriebselement in Bewegung zu setzen; dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Vorsprung eine in einer entsprechenden Ausnehmung in dem Element, von dem der Vorsprung bzw. die Vorsprünge ausgeht bzw. ausgehen, sitzende Kugel umfaßt.
Wenn Kraft auf die zweite Scheibe übertragen wird, verschiebt sich jedes der Kugellager entlang der Nut, um der zweiten Scheibe eine Drehbewegung mitzuteilen. Die Drehbewegung wird von der Bewegung der zweiten Scheibe übernommen, um sie als einen Abtrieb mit verringerter Drehzahl zu erzeugen.
Wenn die Nut auf dem Reaktionselement und die Kugeln in den Ausnehmungen in der Drehscheibe vorgesehen sind, wird der Abtrieb um die Anzahl der Einzelflüge1 verringert. Wenn die Nut auf der Drehscheibe und die Kugeln in den Ausnehmungen in dem Reaktionselement vorgesehen sind, wird das Untersetzungsverhältnis durch die Umkehrfunktion der Anzahl der Kugeln berechnet; anderenfalls wird es anhand der Anzahl der Flügel in der Nut berechnet. Demzufolge ist es möglich, ein größeres untersetzungsverhältnis ohne Verzicht auf die Kompaktheit der Konstruktion zu gewährleisten.
Die Drehscheibe trägt normalerweise eine hohe Belastung, in diesem Fall rollen die Kugeln jedoch in den Ausnehmungen durch Fläche-an-Fläche-Kontakt, wodurch die Drehmomentleistung bei minimalem Verlust der Drehmomentübertragung erhöht wird.
Mit der Steigerung der Drehmomentleistung ist es unnötig, die Drehscheibe aus einem harten Material herzustellen, so daß sich die Materialkosten und die Bearbeitungszeit bei einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit verringern.
Es ist möglich, die Ausnehmungen in kurzer Zeit mit einem einfachen Arbeitsgang maschinell zu bearbeiten, im Gegensatz zu dem Fall, wo es erforderlich ist, die zykloidgestützte Nut auf jeder der Scheiben maschinell zu bearbeiten.
Die Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung verständlicher, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, die lediglich als Beispiel angegeben sind. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl;
Fig. 3a und Fig. 3b jeweils eine erläuternde Ansicht, die eine Lagebeziehung zwischen einer Nut, halbkugelförmigen Ausnehmungen und rollbaren Kugeln zeigt;
Fig. 3c eine Längsschnittansicht einer Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl, die eine modifizierte Form einer Nut zeigt;
Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 eine Längsschnittansicht einer Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung bei abgenommenem Gehäuse;
Fig. 8 eine Ansicht ähnlich Fig. 7 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 9 eine Ansicht ähnlich Fig. 7 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 10 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Gleichrichterelements gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung.
Zunächst mit Bezug auf Fig. 1 bezeichnet das Zeichen 1 ein kastenförmiges Gehäuse. Stützflansche 2, 3 sind an horizontal entgegengesetzten Wänden des Gehäuses 1 vorgesehen.
Eine ringförmige Scheibe 4 aus Stahl, die als eine erste Scheibe dient, ist in dem Gehäuse 1 angeordnet und starr an der rechten Wand des Gehäuses 1 befestigt, so daß seine Mittelöffnung 5 mit dem Flansch 3 verbunden ist. Eine kreisrunde Scheibe 6 weist einen mittleren Buckel 7 auf und ist in dem Gehäuse 1 gegenüber der Scheibe 4 angeordnet.
Die Scheibe 6 besteht aus dem gleichen Stahl wie die Scheibe 4 und dient als eine zweite Scheibe. Eine Exzenterwelle 8 ist in dem Gehäuse 1 in der Öffnung 5 der Scheibe 4 angeordnet. Die Welle 8 ist an einem Ende 8a mittels eines Lagers 9 an dem Buckel 7 der Scheibe 6 angebracht und an dem anderen Ende mittels eines Lagers 10 an dem Flansch 3, so daß es als ein Eingangsabschnitt 11 wirkt. In diesem Fall entspricht die Exzentrizität der Welle 8 derjenigen einer gewundenen Nut, die im folgenden ausführlich beschrieben wird. Eine Gleichrichterscheibe 12 ist in dem Gehäuse 1 gegenüber der kreisförmigen Scheibe 6 angeordnet und weist eine zentrale Abtriebswelle 14 auf, die an dem Flansch 2 mittels eines Lagers 13 montiert ist.
An der Oberfläche der Scheibe 4 ist nun eine im Schnitt halbkreisförmige, gewundene Nut 15 vorgesehen, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die so vorgesehene gewundene Nut 15 wird durch einen in der Scheibe 4 entlang eines vorbestimmten Wälzkreises kontinuierlich geformten epizykloiden Bogen gebildet, wie in Fig. 3a gezeigt ist, und weist zehn Flügel auf. Die Nut 15 besitzt Innen- und Außenwände und weist eine obere lichte Breite auf, die etwas kleiner ist als ein Kugeldurchmesser einer im folgenden ausführlich beschriebenen rollbaren Kugel 17. Der halbkreisförmige Schnitt der Nut 15 besitzt einen Krümmungsradius, der im wesentlichen mit dem der Kugel 17 identisch ist. In diesem Fall kann die Nut durch einen hypozykloiden Bogen gebildet werden, der in der Scheibe entlang eines Wälzkreises kontinuierlich geformt ist, der mit dem oben erwähnten Wälzkreis identisch ist, jedoch, wie dargestellt, mit zwölf Flügeln versehen ist.
Was den epizykloiden und den hypozykloiden Bogen angeht, so werden sie durch Abrollen eines Kreises auf einem anderen Kreis in umschreibender und einschreibender Beziehung damit erhalten, wie in Fig. 3a und Fig. 3b gezeigt ist, in denen die Höhe des Flügels mit (E) bezeichnet ist, deren Maß als eine Exzentrizität wirkt.
Was die Querschnittsform der Nut 15 betrifft, so kann sie ein V-förmiger Bogen sein, so daß die Kugeln mit Zwei- Punkt-Kontakt die Nut entlangrollen. Lediglich die innere Wand der Nut kann als ein Innenring dienen, wie durch 15b in Fig. 3c angegeben ist, der eine modifizierte Form der Nut ist.
Die Scheibe 6 besitzt unterdessen eine zu der Scheibe 4 weisende, gegenüberliegende Oberfläche, so daß sie eine Vielzahl von, z.B. elf, halbkugelförmigen Ausnehmungen 16a auf der gegenüberliegenden Oberfläche entlang eines Wälzkreises bildet, der den gleichen Radius wie die Nut 15 aufweist. Die halbkugelförmigen Ausnehmungen 16a sind in regelmäßigen Abständen angeordnet und besitzen eine Tiefe, die etwas kleiner ist als ein Kugelradius der rollbaren Kugel 17, besitzen jedoch einen Krümmungsradius, der im wesentlichen mit dem der Kugel 17 identisch ist. In diesem Fall können die Scheiben 4, 6, um der Nut 15 und den Ausnehmungen 16a die Eigenschaft der Reibungsbeständigkeit zu verleihen, mit Einsatzhärten, wie z.B. mit Abschrecken, Nitrierhärten oder Kohlenstoff-Einsatzhärten, behandelt werden.
Zwischen den Scheiben 4 und 6 befinden sich Kugeln 17, die z.B. aus Stahl bestehen und sowohl in der Nut 15 als auch in den Ausnehmungen 16a angeordnet sind. Die Anzahl der Kugeln 17 entspricht der Anzahl der Ausnehmungen 16a. Jede der Kugeln 17 kann in der entsprechenden Ausnehmung 16a rollen und rollt entlang der Nut 15 nach einer Drehbewegung der Scheibe 4.
Diese Kugeln 17 sind an Schnittpunkten angeordnet, in denen der Wälzkreis der Ausnehmungen 16a den epizykloiden Bogen der Nut 15 schneidet, wie in Fig. 3a strichpunktiert dargestellt ist. Wenn die Nut durch den hypozykloiden Bogen gebildet wird, sind die Kugeln 17 an Schnittpunkten angeordnet, in denen der Wälzkreis der Ausnehmungen 16a den hypozykloiden Bogen der Nut schneidet, wie in Fig. 3b strichpunktiert dargestellt ist.
Auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen der Scheibe 6 und der Gleichrichterscheibe 12 sind identische Gruppen von ringförmige Nuten 18, 19 vorgesehen, deren effektive Durchmesser der Exzentrizität zwischen dem Wälzkreis der Nut 15 und dem der Ausnehmungen 16a entsprechen. Zwischen der Scheibe 6 und der Gleichrichterscheibe 12 sind starre Stahlkugeln 20 in den ringförmige Nuten 18, 19 positioniert, so daß sie mit der Bewegung der Scheibe 6 die Nuten 18, 19 entlangrollen.
Bei der z.B. in einen Übertragungsroboter eingebauten Konstruktion ist die Exzenterwelle 8 antriebsseitig mit einem Elektromotor über die Antriebswelle 11 verbunden, während die Gleichrichterscheibe 12 seine Abtriebswelle 14 mit einem Übertragungsarm (nicht dargestellt) verbindet.
Wenn der Motor einmal erregt ist, bewirkt er, daß die Welle 8 sich in einer Richtung dreht, so daß sie seine Drehung durch den Endabschnitt 8a auf die zweite Scheibe 6 überträgt. Die Scheibe 6 wird demzufolge veranlaßt, sich um die Achse der Welle 11 zu drehen, allerdings aufgrund der Schwingungsbeziehung zwischen der Nut 15 und den Ausnehmungen 16a, die durch die Kugeln 17 miteinander verbunden sind, um den Endabschnitt 8a. Während dieses Vorgangs rollt jede der Kugeln 17 innerhalb der entsprechenden Ausnehmung 16a, und gleichzeitig überträgt das Rollen entlang der Nut 15 eine Drehbewegung auf die Scheibe 6 um ihre eigene Achse.
Die so bewegte Scheibe 6 bewirkt andererseits, daß die Kugeln 20 um die ringförmigen Nuten 18, 19 rollen, und überträgt lediglich eine Rotationskraft auf die Gleichrichterscheibe 12 in der Richtung, die mit der der Exzenterwelle 8 identisch ist, wobei sie die Komponente der Exzenterbewegung der Scheibe 6 aufhebt. Dadurch kann sich die Welle 14 der Gleichrichterscheibe 12 drehen, und auf diese Weise z.B. einen Übertragungsarm zum Transport beispielsweise eines Montageteils von einer Stelle zur anderen aktivieren.
In diesem Fall wird das Untersetzungsverhältnis durch die Anzahl von in den Ausnehmungen 16a angeordneten Kugeln 17 bestimmt und durch eine reziproke Anzahl der Kugeln 17 berechnet, wenn die Nut 15 auf der ersten Scheibe 4 vorgesehen ist, während die Ausnehmungen 16a auf der zweiten Scheibe 6 vorgesehen sind. Gemäß der Ausführungsform der Erfindung ergibt die Anzahl von elf Kugeln 17 das Untersetzungsverhältnis 1/11. In ähnlicher Weise ergibt die Anzahl von zehn Kugeln das Untersetzungsverhältnis 1/10, während die Anzahl von fünfzehn Kugeln das Untersetzungsverhältnis 1/15 ergibt. Nach einer Theorie wie dieser erfordert ein Untersetzungsverhältnis von 1/100 die Anzahl von einhundert Kugeln; die Kugeln können jedoch in der Tat jede zweite Kugelposition einnehmen, jede vierte oder jede zwanzigste Position, wo sie jeweils angeordnet worden wären, wobei die erforderliche Anzahl von Kugeln je nach Zweckmäßigkeit 50, 25 oder 5 beträgt.
Die erforderliche Anzahl der Flügel der Nut 15 hängt von der Anzahl der in den Ausnehmungen 16 angeordneten Kugeln oder von dem erforderlichen Untersetzungsverhältnis ab, wie oben ausgeführt wurde. Sie wird durch Subtrahieren von eins von dem reziproken Wert des Untersetzungsverhältnisses berechnet, in welchem Fall die Nut 15 durch den epizykloiden Bogen gebildet wird.
Die Anzahl der Flügel der Nut 15 wird durch Berechnen (11 - 1 = 10) bestimmt, da die Anzahl der Kugeln 17 elf beträgt. In ähnlicher Weise ergibt ein Untersetzungsverhältnis von 1/10 die erforderliche Anzahl von Flügeln neun (10 - 1 = 9), während ein Untersetzungsverhältnis von 1/15 die erforderliche Anzahl von Flügeln vierzehn (15 - 1 = 14) ergibt. Wenn das gewünschte Untersetzungsverhältnis 1/100 beträgt, ist die erforderliche Anzahl von Flügeln neunundneunzig (100 - 1 = 99).
In der in dem U.S.-Patent Nr. 4,829,851 (erteilt am 16. Mai 1989) gezeigten, bekannten Vorrichtung beträgt die erforderliche Anzahl der Flügel in der Nut das Doppelte der reziproken Anzahl des Untersetzungsverhältnisses Wenn das gewünschte Untersetzungsverhältnis 1/10 beträgt, muß die erforderliche Anzahl der Flügel der auf einer Scheibe vorgesehenen Nut zwanzig betragen, während die Anzahl der Flügel der auf der anderen Scheibe vorgesehenen Nut entweder achtzehn oder zweiundzwanzig betragen muß. Wenn das gewünschte Untersetzungsverhältnis 1/50 beträgt, muß die erforderliche Anzahl der Flügel in der auf einer Scheibe vorgesehenen Nut einhundert betragen, während die Anzahl der Flügel der auf der anderen Scheibe vorgesehenen Nut entweder achtundneunzig oder einhundertundzwei betragen muß.
Demzufolge muß die Anzahl der Flügel der Nuten sehr groß sein, um ein hohes Untersetzungsverhältnis zu gewährleisten, was folglich die maschinelle Bearbeitung der Nuten erschwert und gleichzeitig dazu zwingt, die sphärischen Abmessungen der Kugeln zu verringern, was zu einem Verlust des Übertragungsmomentes führt.
Gemäß der Ausführungsform der Erfindung beträgt im Gegenteil die erforderliche Anzahl von Flügeln der Nut die Hälfte der Anzahl der Flügel der bekannten Nuten ohne Verringerung der sphärischen Abmessungen der Kugeln. Dies ermöglicht ein untersetzungsverhältnis von 1/100 in einem Raum, der equivalent zu dem ist, der für ein Verhältnis von 1/50 im Stand der Technik erforderlich ist.
Wie aus der Beschreibung hervorgeht, ist die Bauweise derart, daß die Scheiben 4 und 6 einander gegenüberliegend angeordnet sind, so daß die Dicke zwecks Kompaktheit verringert und ein relativ hohes Untersetzungsverhältnis erhalten wird.
Des weiteren sind die Scheiben 4 und 6 so miteinander verbunden, daß das Spiel, z.B. der Zwischenraum zwischen ihnen verringert wird, so daß der Drehwinkel der Abtriebswelle 14 mit hoher Genauigkeit bestimmt wird.
Außerdem ist die Bauweise derart, daß die Scheiben 4 und 6 durch die Kugeln 17 in einem im wesentlichen festen Verhältnis starr verbunden sind, so daß sie als ein Ganzes eine hohe Steifigkeit aufweisen, während das Eingriffsverhältnis aufgrund der Tatsache, daß die Kugeln 17 eng an der Nut 16 und den Ausnehmungen 16a angeordnet sind, erhöht wird.
Des weiteren benötigen die dickenreduzierten Scheiben 4 und 6 selbst nur eine geringe Massenkraft, so daß ihre Beherrschbarkeit verbessert wird.
Weiterhin ermöglicht die geringe Reibung der Kugeln 17 an den Scheiben 4 und 6 eine effektive Drehzahlverminderung bei einem minimalen Drehmomentenverlust.
Unter den Umständen, daß die zweite Scheibe 6 normalerweise eine große Last trägt, rollt jede der Kugeln 17 in der entsprechenden halbkugelförmigen Ausnehmung 16a durch Fläche- zu-Fläche-Kontakt und erhöht auf diese Weise die Belastbarkeit bei minimalem Verlust des Übertragungsmomentes.
Mit der Erhöhung der Belastbarkeit wird es unnötig, die zweite Scheibe 6 aus einem harten Metall auf Eisenbasis herzustellen, so daß sich die Materialkosten und die Bearbeitungszeit bei einer hohen Bearbeitungsgenauigkeit verringern.
Weiterhin ist es möglich, die halbkugelförmigen Ausnehmungen 16a mit einem einfachen Arbeitsgang schnell maschinell zu bearbeiten, während es im Stand der Technik erforderlich ist, zykloidgestützte Nuten auf jeder der Scheiben maschinell zu bearbeiten.
Die Kugeln 17 sind selbsteinstellend, nachdem sie in den halbkugelförmigen Ausnehmungen 16a angeordnet wurden, so daß kein Element, wie z.B. Käfig und Korb erforderlich ist, um die Kugeln in gleichmäßigen Abständen zu halten, so daß die Anzahl der Montagebauteile verringert und ein Beitrag zur Kosteneinsparung geleistet wird.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, in der gleiche Bezugszeichen mit denen in der ersten Ausführungsform der Erfindung identisch sind.
In dieser zweiten Ausführungsform sind elf halbkugelförmige Ausnehmungen 15a auf der Oberfläche der ersten Scheibe 4 vorgesehen, während eine hypozykloidgestützte Nut 16 auf der Oberfläche der zweiten Scheibe 6 vorgesehen ist.
In diesem Fall wird das Untersetzungsverhältnis durch die Anzahl der Flügel der Nut 16 bestimmt.
Wenn das gewünschte Untersetzungsverhältnis 1/10 beträgt, beträgt die erforderliche Anzahl der Flügel zehn. Das gewünschte Untersetzungsverhältnis von 1/12 bringt die erforderliche Anzahl der Flügel auf zwölf, während das gewünschte untersetzungsverhältnis von 1/15 die erforderliche Anzahl der Flügel auf fünfzehn bringt. Die Drehrichtung des Abtriebs ist zu der des Antriebs entgegengesetzt. Wenn daher die Antriebswelle 11 in eine Richtung gedreht werden würde, würde die Abtriebswelle 14 sich in die andere Richtung drehen.
Die Fig. 5, 6 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung, in der gleiche Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, und in der anstelle von Kugeln 20 Stifte 21 auf der Gleichrichterscheibe, die hier mit 22 bezeichnet ist, an der Stelle der ringförmigen Nuten 19 verwendet werden. Die Stifte 21 verlaufen parallel zu der Abtriebswelle 14. Eine zweite Scheibe 23 weist ringförmige Rundhöhlungen 24 auf, wobei in jede von ihnen ein entsprechender Stift 21 eingelassen ist, um es zu ermöglichen, daß sich jeder Stift nach einer Bewegung der zweiten Scheibe 23 relativ entlang einer Umfangswand der entsprechenden Rundhöhlung 24 bewegt. Der effektive Durchmesser der Rundhöhlung 24 ist äquivalent zu der Exzentrizität zwischen der Nut 15 und den Ausnehmungen 16a. Mit einer auf die zweite Scheibe 23 übertragenen Drehbewegung wird dieser eine Drehbewegung um ihre Achse mitgeteilt, so daß die Umfangswand der Rundhöhlung 24 an der Außenfläche des Stiftes 21 entlanggleitet, um lediglich eine Drehbewegung auf die Gleichrichterscheibe 22 zu übertragen.
Fig. 7 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung, in der die Nuten der kreisrunden Scheibe 4 und der Gleichrichterscheibe 12 der ersten Ausführungsform der Erfindung vertauscht sind. Ein Reaktionselement 25 weist einen mittleren hohlen Abschnitt 26 auf, während eine Gleichrichterscheibe 27 eine zentrale Abtriebswelle 28 anstelle der zentralen Vertiefung 5 der ersten Ausführungsform aufweist.
Fig. 8 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, in der Scheiben hintereinander angeordnet sind, um ein gemischtes Untersetzungsverhältnis zu erzeugen. In dieser Ausführungsform sind eine Nut 31 und halbkugelförmige Ausnehmungen 32 auf jeder Oberfläche einer zweiten Scheibe 29 bzw. einer Gleichrichterscheibe 30 anstelle der ringförmigen Nuten 18, 19 der ersten Ausführungsform vorgesehen.
Zwischen den Scheiben 29, 30 sind rollbare Kugeln 33 angeordnet, um jede der Kugeln in der entsprechenden Ausnehmung 32 und in der entsprechenden Nut 31 zu Positionieren.
Der Rotationsantrieb von der Exzenterwelle 8 wird durch die erste und die zweite Scheibe 4, 29 reduziert. Die so reduzierte Antriebsdrehzahl wird durch die zweite Scheibe 29 und durch die Gleichrichterscheibe 30 weiter vermindert, so daß ein signifikant verringerter Abtrieb von einer Abtriebswelle 30a erzeugt wird, die auf der Gleichrichterscheibe 30 ausgebildet ist.
Die Fig. 9, 10 zeigen eine sechste Ausführungsform der Erfindung, wo ein Reaktionselement zwei ringförmige Scheiben umfaßt, die eine Schwingscheibe 40 aufweisen. Das Bezugszeichen 41 bezeichnet eine Stützscheibe, die an einem Gehäuse 42 befestigt ist, das eine mittige Öffnung 42a aufweist. Auf einer Oberfläche der Stützscheibe 41 sind zwei Gruppen von je drei Schlitzen 43 diametral entgegengesetzt vorgesehen, zwischen denen die Öffnung 42a angeordnet ist. Die Schwingscheibe 40 ist gegenüber der Stützscheibe 41 angeordnet und weist eine mittige Öffnung 40c auf, wobei eine Oberfläche der Schwingscheibe Schlitze 40a aufweist, die den Schlitzen 43 entsprechen, während die andere Oberfläche der Scheibe 40 zwei Gruppen von je drei Schlitzen 40b aufweist, die senkrecht zu den Schlitzen 40a vorgesehen sind. Alle sich hin- und herbewegenden Kugeln 44 sind sowohl in den Schlitzen 40a als auch in den Schlitzen 43 angeordnet.
Eine erste Scheibe 45 ist gegenüber der Schwingscheibe 40 angeordnet. Die auf einer Oberfläche der ersten Scheibe 45 vorgesehenen Schlitze 45a können in die Schlitze 40b der Schwingscheibe 40 über sich hin- und herbewegende Kugeln 46 eingreifen. Auf der anderen Oberfläche der ersten Scheibe 45 ist eine Nut 54 vorgesehen, die über rollbare Kugeln 57 mit halbkugelförmigen Ausnehmungen 56 in Eingriff kommen kann, die auf einer Gleichrichterscheibe 55 ausgebildet sind, die eine Abtriebswelle 55a besitzt, die als ein abtriebserzeugendes Element dient. Das Bezugszeichen 58 bezeichnet eine Exzenterwelle, die ein Exzenterende 58a besitzt, das durch die Öffnungen 42a, 41a und 40c hindurchgeht und mit Hilfe eines Lagers 59 an einem mittigen Buckel der Scheibe 45 befestigt ist.
Es wird angenommen, daß ein Käfig oder ein Korb verwendet werden kann, um die Gleichrichterkugeln 20 so zu positionieren, daß sie den Montagevorgang erleichtern, wenn die Kugeln in den ringförmigen Nuten 18, 19 angeordnet werden, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben ist.
Des weiteren wird erwähnt, daß die ringförmigen Nuten 18, 19 im Querschnitt die Form eines V-förmigen Bogens haben können, damit die Gleichrichterkugeln in Zwei-Punkt-Kontakt mit den Innenwänden der Nuten kommen können.
Es wird auch darauf hingewiesen, daß die rollbaren Kugeln und die Gleichrichterkugeln aus einem harten und verschleißfesten keramischen Material gefertigt werden können, das Siliziumnitrid als einen Hauptbestandteil enthält.

Claims

1. Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl, umfassend:

ein Reaktionselement (4,25; 40,41) und ein Drehscheibenelement (6,23,29,45), die einander gegenüberliegend angeordnet sind; ein Gleichrichterelement (12,22,27,30,55); und eine Antriebsverbindung zwischen dem Drehscheibenelement und mindestens einem von dem Reaktions- und dem Gleichrichterelement, die einen oder mehrere Vorsprünge (17,33,57) umfaßt, die von einem von dem Drehscheibenelement oder dem mindestens einen von dem Reaktions- und dem Gleichrichterelement ausgehen, und eine Nut (15,16,31,54) in dem anderen von dem Drehscheibenelement oder dem mindestens einen von dem Reaktions- und dem Gleichrichterelement, wobei die Nut durch einen zykloiden Bogen gebildet wird; wobei der Vorsprung bzw. die Vorsprünge in die Nut eingreift bzw. eingreifen und sich an der Nut entlang bewegen kann bzw. können, wenn eine Drehbewegung auf das Drehscheibenelement ausgeübt wird, so daß das Gleichrichterelement in Drehung versetzt wird, um ein Abtriebselement in Bewegung zu setzen; dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Vorsprung eine in einer entsprechenden Ausnehmung (15a, 16a) in dem Element, von dem der Vorsprung bzw. die Vorsprünge ausgeht bzw. ausgehen, sitzende Kugel (17,33,57) umfaßt.

2. Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl nach Anspruch 1, bei der die Nut an dem Reaktionselement vorgesehen ist, während die Kugeln an dem Drehscheibenelement vorgesehen sind.

3. Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl nach Anspruch 1, bei der die Kugel(n) an dem Reaktionselement vorgesehen ist bzw. sind, während die Nut an dem Drehscheibenelement vorgesehen ist.

4. Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die Nut durch einen hypozykloidalen Bogen oder einen epizykloidalen Boden gebildet wird.

5. Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Gleichrichterelement eine Gleichrichterscheibe (22) umfaßt, die der Oberfläche des von dem Reaktionselement (4) entfernt liegenden Drehscheibenelementes (23) gegenüberliegt, wobei eine Vielzahl von kreisrunden Hohlräumen (24) auf der Oberfläche des Drehscheibenelementes vorgesehen ist und auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Gleichrichterelementes Stifte (21) vorgesehen sind, die den Hohlräumen entsprechen, wobei die Stifte sich entlang der Umfangswand eines entsprechenden Hohlraumes bewegen können, so daß die Drehbewegung des Drehscheibenelementes auf den Gleichrichter übertragen wird.

6. Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Gleichrichterelement (12) eine Gleichrichterscheibe umfaßt, die der Oberfläche des von dem Reaktionselement entfernt liegenden Drehscheibenelementes (6) gegenüberliegt, wobei eine Vielzahl von ringförmigen Nuten (19) auf der Oberfläche eines Elementes vorgesehen ist und weitere ringförmige Nuten (18) auf der Oberfläche des anderen Elementes vorgesehen sind, die den ringförmigen Nuten des ersten Elementes entsprechen, wobei die entsprechenden Nuten jeweils zwischen sich eine Kugel (20) tragen können, die um die ringförmigen Nuten herumrollen kann, wenn die Drehscheibe eine Drehbewegung auf den Gleichrichter übertragen soll.

7. Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Ausnehmung(en) (15a,16a) zum Teil kugelförmig ist bzw. sind und im wesentlichen den gleichen Krümmungsradius besitzt bzw. besitzen wie die Kugel(n).

8. Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kugeln aus Stahl oder aus einem reibungsbeständigen keramischen Material bestehen, dessen Hauptbestandteil Siliciumnitrid ist.

9. Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Reaktionselement und das Drehscheibenelement aus einem metallischen Material bestehen und an den Nuten und Ausnehmungen einsatzgehärtet sind.

10. Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Nut im Querschnitt halbkreisförmig ist, wobei der Krümmungsradius im wesentlichen identisch ist mit dem Krümmungsradius der damit in Eingriff befindlichen Kugel, oder V-förmig, so daß die Kugel durch Kontakt an zwei Punkten an der V-förmigen Nut entlangrollt.

11. Vorrichtung zur Verminderung der Drehzahl nach Anspruch 1, bei der das Reaktionselement zwischen der Drehscheibe (45) und einer Innenwand eines Gehäuses (42) vorgesehen ist, wobei das Reaktionselement eine Schwingscheibe (40) und eine an der Innenwand des Gehäuses (42) befestigte Stützscheibe (41) umfaßt, wobei die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Drehscheibe (45) und der Schwingscheibe (40) einen ersten Satz Schlitze (45a,40b) aufweisen, während die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Schwingscheibe (40) und der Stützscheibe (41) einen zweiten Satz Schlitze (40a,43) aufweisen, die senkrecht zu den ersten Schlitzen (45a,40b) angeordnet sind, und sich hin- und herbewegende Kugeln (46,44), die in dem ersten Satz Schlitze (45a,40b) und dem zweiten Satz Schlitze (40a,43) angeordnet sind.

12. Maschine mit einer Vorrichtung zur Änderung der Drehzahl nach einem der vorhergehenden Ansprüche.