DE29705170U1 - Reduction gear - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H49/00—Other gearings
- F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
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Description
HL 198HL198
19. März 1997 Ne/ho19 March 1997 Ne/ho
Anmelder: Hirn, Helmut, Dipl.-Ing., 72147 Nehren Laudenbach, Franz, 78559 GosheimApplicant: Hirn, Helmut, Dipl.-Ing., 72147 Nehren Laudenbach, Franz, 78559 Gosheim
Bezeichnung: UntersetzungsgetriebeDesignation: Reduction gear
Die Erfindung betrifft ein Untersetzungsgetriebe, bestehend aus einem starren Stützring, der als Hohlrad mit einer Innenverzahnung ausgebildet ist, und aus einem radial flexiblen Abrollring mit einer Außenverzahnung, die eine kleinere Zähnezahl aufweist als die Innenverzahnung mit einer Zähnezahl , wobei zwei sich diametral gegenüberliegende Umfangsabschnitte der Außenverzahnung des Abrollringes durch wenigstens zwei innerhalb des Abrollringes drehbar angeordnete und von einer Antriebswelle drehend angetriebene, zur Antriebswelle exzentrische und gleich große Rollkörper in fortlaufendem Wechsel mit der Innenverzahnung des Stützrings in Eingriff gehalten ist bzw. sind und wobei der Abrollring mit der Innenverzahnung eines zweiten Hohlrades in Eingriff steht, das mit einer Arbeitswelle drehfest verbunden ist.The invention relates to a reduction gear consisting of a rigid support ring, which is designed as a ring gear with internal teeth, and of a radially flexible rolling ring with external teeth, which has a smaller number of teeth than the internal teeth with a number of teeth, wherein two diametrically opposed circumferential sections of the external teeth of the rolling ring are held in continuous alternation in engagement with the internal teeth of the support ring by at least two rolling bodies which are arranged rotatably within the rolling ring and driven in rotation by a drive shaft, are eccentric to the drive shaft and of the same size, and wherein the rolling ring is in engagement with the internal teeth of a second ring gear which is connected in a rotationally fixed manner to a working shaft.
Getriebe der gattungsgemäßen Art sind in der Fachwelt unter dem Begriff "Harmonic-Drive-System" (Dubbel, Taschenbuch für Maschinenbau, 15. Auflage, S. 10 69; Firmenschrift der Firma Harmonie Drive System GmbH, 63225 Langen/Hessen) bzw. unter der Bezeichnung "Spannungswellengetriebe" (DE-PS 1 135 259) bekannt.Gearboxes of this type are known in the professional world under the term "Harmonic Drive System" (Dubbel, Taschenbuch für Maschinenbau, 15th edition, p. 10 69; company brochure of Harmonie Drive System GmbH, 63225 Langen/Hessen) or under the designation "stress wave gear" (DE-PS 1 135 259).
Diese Getriebe bestehen im wesentlichen aus drei Grundelementen, nämlich:These transmissions essentially consist of three basic elements, namely:
a) aus dem sog. Wave Generator als eigentlichem Antriebselement. Dieses besteht aus einem elliptischen Kernteil, auf den ein Kugellager aufgezogen ist und das auch mit der Antriebswelle versehen ist oder aus exzentrisch umlaufenden Rollkörpern einer Antriebswelle;"a) from the so-called wave generator as the actual drive element. This consists of an elliptical core part, on which a ball bearing is mounted and which is also provided with the drive shaft or from eccentrically rotating rolling elements of a drive shaft;"
b) aus der sog. Flexspline; dabei handelt es sich um ein in ihrer Grundform zylindrische, jedoch radial flexible Stahl- oder Kunststoffbuchse (Abrollring) mit einer Außenverzahnung, in welcher der elliptische Kernteil bzw. die Rollkörper drehbar angeordnet sind und schließlichb) from the so-called Flexspline; this is a cylindrical in its basic form, but radially flexible steel or plastic bushing (rolling ring) with an external toothing, in which the elliptical core part or the rolling elements are arranged so as to be rotatable and finally
c) aus dem sog. Circular Spline. Bei diesem Teil handelt es sich um einen innenverzahnten feststehenden Stützring, dessen Zähne ständig in Eingriff stehen mit der elliptisch verformbaren Flexspline, d.h. mit einer verformbaren Stahl- oder Kunststoffbuchse bzw. mit einem sog.c) from the so-called circular spline. This part is an internally toothed, fixed support ring, the teeth of which are constantly in engagement with the elliptically deformable flexspline, i.e. with a deformable steel or plastic bushing or with a so-called
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Spannungsrad. Dabei hat der innenverzahnte Stützring eine größere Zähnezahl als die flexible Stahl- oder Kunststoffbuchse bzw. das Spannungsrad, die bzw. das ständig mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Umfangsabschnitten mit der Innenverzahnung des feststehenden Stützringes in Eingriff steht. Durch die Drehung des elliptischen Kernteils bzw. durch die Kreisbewegung der Rollkörper in.der flexiblen Stahl- oder Kunststoffbuchse werden bei jeder Umdrehung alle Zähne der Stahlbuchse bzw. des Spannungsrades nacheinander mit den Zähnen der Innenverzahnung des feststehenden Stützringes in Eingriff gebracht, wodurch eine Verdrehung der Stahl-oder Kunststoffbuchse bzw. des Spannungsrades.um die Differenz der Zähnezahlen entsteht.Tension wheel. The internally toothed support ring has a greater number of teeth than the flexible steel or plastic bushing or the tension wheel, which is constantly in engagement with the internal toothing of the fixed support ring with two diametrically opposed circumferential sections. Due to the rotation of the elliptical core part or the circular movement of the rolling elements in the flexible steel or plastic bushing, all the teeth of the steel bushing or the tension wheel are brought into engagement with the teeth of the internal toothing of the fixed support ring one after the other with each revolution, which causes the steel or plastic bushing or the tension wheel to rotate by the difference in the number of teeth.
Es können mit diesen Getrieben bei sehr kompakter Bauweise hohe Übersetzungen ins Langsame bzw. Untersetzungen erzielt werden. Die An- und Abtriebsdrehrichtungen sind jedoch gegensinnig. Die Formel für die Berechnung der jeweiligen Übersetzungsverhältnisse lautet:With these gears, high gear ratios for slow speeds and reductions can be achieved with a very compact design. However, the input and output rotation directions are opposite. The formula for calculating the respective gear ratios is:
Z1-Z, Z1 -Z,
wobei Zi die Zähnezahl der flexiblen Stahlbuchse bzw. des Spannungsrades und Z2 die Zähnezahl des feststehenden innenverzahnten Stützringes ist. Nach Angaben des Herstel-where Zi is the number of teeth of the flexible steel bushing or tension wheel and Z 2 is the number of teeth of the fixed internally toothed support ring. According to the manufacturer
lers solcher Harmonie Drive Getriebe sind Übersetzungsverhältnisse von 1:72 bis 1:320 möglich.With such Harmonie Drive transmissions, gear ratios from 1:72 to 1:320 are possible.
Eingesetzt werden solche Getriebe vornehmlich in Sondermaschinen und Industrierobotern, Präzisionsantrieben und in Kombination mit hochtourigen Motoren.Such gears are used primarily in special machines and industrial robots, precision drives and in combination with high-speed motors.
Bei einer bekannten Ausführungsform solcher Getriebe ist als Übertragungselement zwischen der flexiblen Stahlbuchse, d.h. der Flexspline, und einer Arbeitswelle (DE-PS 1 135 259, DE 39 06 053 C2 und EP 0 309 197 B2) ein zweiter Zahnring mit einer Innenverzahnung vorgesehen, der koaxial zum ersten, feststehenden, innenverzahnten Stützring angeordnet ist. Dieser zweite Zahnring, der auch als Ringrad bezeichnet wird (DE-PS 1 135 259) hat auch zumindest annähernd den gleichen Innendurchmesser wie der feststehende Stützring; er kann aber eine vom feststehenden Stützring abweichende Zähnezahl aufweisen. Die Zähne der flexiblen Stahl- oder Kunststoffbuchse stehen dabei zugleich mit dem feststehenden Stützring und mit dem drehbaren Zahnring bzw. Ringrad in Eingriff und zwar so, daß die Drehung der flexiblen Stahlbuchse bzw. des Spannungsrades unmittelbar auf den drehbaren Zahnring bzw. auf das Ringrad übertragen wird und zwar im Verhältnis 1:1, wennIn a known embodiment of such gears, a second gear ring with internal teeth is provided as a transmission element between the flexible steel bushing, i.e. the flexspline, and a working shaft (DE-PS 1 135 259, DE 39 06 053 C2 and EP 0 309 197 B2), which is arranged coaxially to the first, fixed, internally toothed support ring. This second gear ring, which is also referred to as a ring gear (DE-PS 1 135 259) also has at least approximately the same inner diameter as the fixed support ring; however, it can have a different number of teeth than the fixed support ring. The teeth of the flexible steel or plastic bushing are simultaneously engaged with the fixed support ring and with the rotating gear ring or ring gear in such a way that the rotation of the flexible steel bushing or tension wheel is transferred directly to the rotating gear ring or ring gear in a ratio of 1:1 when
der drehbare Zahnring die gleiche Zähnezahl aufweist wie die flexible Stahlbuchse bzw. das Spannungsrad, die bzw. das sich ja während der Drehung des elliptischen Antriebskerns im Zahnkranz des feststehenden Stützrings abrollt. the rotating gear ring has the same number of teeth as the flexible steel bushing or the tension wheel, which rolls in the gear ring of the fixed support ring during the rotation of the elliptical drive core.
Nachfolgend ist das der Stahlbuchse bzw. dem Spannungsrad entsprechende Bauteil als Abrollring bezeichnet.In the following, the component corresponding to the steel bushing or the tension wheel is referred to as the rolling ring.
Grundsätzlich basiert die Funktionsweise des. gattiangsgemäßen Untersetzungsgetriebes darauf, daß unterschiedlich lange Umfangsflachen schlupffrei aufeinander abrollen, wodurch sich die kürzere Umfangsflache beim Abrollen um die Längendifferenz dreht, d.h. die kürzere-Umfangsflache wandert der längeren Umfangsflache entlang.Basically, the functionality of the reduction gear of this type is based on the fact that circumferential surfaces of different lengths roll on each other without slippage, whereby the shorter circumferential surface rotates by the difference in length when rolling, i.e. the shorter circumferential surface moves along the longer circumferential surface.
Diese Getriebe erfordern sehr hohe Herstellungskosten, zumal auch eine hohe Fertigungspräzi.sion Voraussetzung für ein einwandfreies Funktionieren ist. Außerdem unterliegen sie einem hohen Verschleiß, was zur Verkürzung der Lebensdauer führt. Auch eine hohe Geräuschentwicklung ist von Nachteil.These gears require very high manufacturing costs, especially since a high level of manufacturing precision is a prerequisite for proper functioning. They are also subject to high levels of wear, which shortens their service life. High levels of noise are also a disadvantage.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Untersetzungsgetriebe der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß seine einzelnen Bestandteile einfacher und kostengünstiger, sowohl in größeren als auch in kleinen Dimensionen herstellbar und leicht, insbesondere automatisch montierbar sind, daß bei möglichst geringen Reibungsverlusten ein hoher Wirkungsgrad, ein spielfreier Eingriff, eine hohe'Laufruhe und höhere Untersetzungen bzw. Übersetzungen ins Langsame erreichbar sind.The invention is based on the object of designing a reduction gear of the type mentioned at the beginning in such a way that its individual components are simpler and more cost-effective, can be manufactured in both larger and smaller dimensions and can be easily, in particular automatically, assembled, so that a high level of efficiency, a play-free engagement, a high level of smoothness and higher reductions or slow-speed ratios can be achieved with the lowest possible friction losses.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß die zylindrischen Rollkörper jeweils einen Durchmesser aufweisen, der mindestens zwei Dritteln,des Innendurchmessers des Stützringes entspricht, daß die Rollkörper jeweils für sich drehbar auf einer etwa gleich dicken ebenfalls zylindrischen Exzenterscheibe der Antriebswelle drehbar gelagert sind und an der glatten Innenfläche des Abrollringes abrollen, wobei die gleich großen Exzentrizitäten jeweils zweier Exzenterscheiben in Bezug auf die Achse der Antriebswelle gegeneinander um 180° versetzt sind und zur Erzielung eines Unwuchtausgleichs jeweils paarweise gleiche Massen aufweisen.This object is achieved according to the invention in that the cylindrical rolling elements each have a diameter that corresponds to at least two thirds of the inner diameter of the support ring, that the rolling elements are each rotatably mounted on an approximately equally thick, also cylindrical eccentric disk of the drive shaft and roll on the smooth inner surface of the rolling ring, whereby the equal eccentricities of two eccentric disks are offset from each other by 180° in relation to the axis of the drive shaft and have the same mass in pairs in order to achieve an unbalance compensation.
Gegenüber den bekannten Getrieben der gattungsgemäßen Art wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung nicht nurCompared to the known transmissions of the generic type, the design according to the invention not only
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eine erheblich kostengünstigere Herstellungsmöglichkeit geschaffen, sondern es wird auch bei hohen Antriebsdrehzahlen eine sehr hohe Laufruhe mit minimaler Geräuscherzeugung erzielt. Auch die Reibungsverluste sind geringer als bei Getrieben mit einem elliptischen Kernteil, weil die Rollkörper nicht mit der gesamten Innenfläche des Abrollringes in Berührung stehen.a significantly more cost-effective manufacturing option is created, but also very smooth running with minimal noise is achieved even at high drive speeds. Friction losses are also lower than in gears with an elliptical core part because the rolling elements are not in contact with the entire inner surface of the rolling ring.
Es wird bei dem erfindungsgemäßen Bauprinzip des Getriebes in keinem Fall ein elliptischer Antriebskern oder ein unrunder Nocken benötigt, und es sind auch keine radial verformbaren Rollen- oder Kugellager zwischen dem Abrollring und der Antriebswelle erforderlich, die den Wirkungsgrad verschlechtern.The design principle of the transmission according to the invention does not require an elliptical drive core or a non-circular cam, nor do radially deformable roller or ball bearings between the rolling ring and the drive shaft, which would impair the efficiency.
Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht darin, daß auch dieses Getriebe in beiden Drehrichtungen selbsthemmend ist, was bedeutet, daß kein auch noch so großes, in Antriebsrichtung oder dem Antrieb entgegenwirkend auf den Abrollring ausgeübtes Drehmoment in der Lage ist, die Antriebswelle vorwärts oder rückwärts zu drehen. Gleichzeitig bedeutet das auch, daß die mit dem Abrollring in getrieblicher oder direkter Verbindung stehende Arbeitswelle bei stillstehendem Getriebe bzw. stillstehendem Antrieb jeweils eine exakt definierte Winkellage einnimmt, die nur durch den Antrieb, d.h. durch eine entsprechendeAnother important advantage is that this gear is also self-locking in both directions of rotation, which means that no amount of torque exerted on the rolling ring in the drive direction or in opposition to the drive is capable of turning the drive shaft forwards or backwards. At the same time, this also means that the working shaft, which is connected to the rolling ring via a gear or directly, assumes a precisely defined angular position when the gear or drive is at a standstill, which can only be adjusted by the drive, i.e. by a corresponding
Verdrehung der Antriebswelle in der einen oder anderen Richtung verändert werden kann.Twisting the drive shaft in one direction or the other can be changed.
Bei den bekannten Getrieben der gattungsgemäßen Art ist eine Selbsthemmung nicht gegeben.The known transmissions of this type do not have a self-locking mechanism.
Die in Anspruch 2 beschriebene Ausgestaltung ermöglichst eine sehr kostengünstige Bauweise und einfache Montage.The design described in claim 2 enables a very cost-effective construction and simple assembly.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 ergibt eine weitere Vereinfachung der Herstellung und eine Verbesserung der Laufruhe.The embodiment according to claim 3 results in a further simplification of the production and an improvement in the smoothness of the running.
Während die Ausgestaltung nach Anspruch 4 eine Vereinfachung der Montage ermöglicht, wird durch die Ausgestaltung nach Anspruch 5 erreicht, daß sich die radialen Anpreßkräfte, durch welche der Abrollring mit dem Stützring in Eingriff gehalten wird, sich zumindest annähernd gleichmäßig auf die gesamte Breite des Abrollringes verteilen. While the design according to claim 4 enables a simplification of the assembly, the design according to claim 5 ensures that the radial contact forces by which the rolling ring is held in engagement with the support ring are distributed at least approximately evenly over the entire width of the rolling ring.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 in einer Schnittansicht gemäß der Schnittlinie I-I aus Fig. 2 ein Untersetzungsgetriebe mit vier Rollkörpern;Fig. 1 shows a reduction gear with four rolling elements in a sectional view along the line I-I in Fig. 2;
Fig. 2 einen Schnitt II-II aus Fig. 1;Fig. 2 shows a section II-II of Fig. 1;
Fig. 3 in einer der Schnittlinie II-II aus Fig. 1 entsprechenden Schnittansicht eine Ausführungsform des Getriebes mit drei Rollkörpern;Fig. 3 shows a sectional view corresponding to the section line II-II in Fig. 1 showing an embodiment of the gear mechanism with three rolling elements;
Fig. 4 in der gleichen Schnittdarstellung wie Fig. eine Variante zu Fig. 3;Fig. 4 in the same sectional view as Fig. a variant of Fig. 3;
Fig. 5 in Stirnansicht V aus Fig. 6 einen Abtriebszahnring; Fig. 5 in front view V from Fig. 6 an output gear ring;
Fig. 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht aus Fig. 5;Fig. 6 is a partially sectioned side view of Fig. 5;
Anhand der vorstehend beschriebenen Zeichungsfiguren 1 bis 6 werden nachfolgend verschiedene Ausführungsformen eines Untersetzungsgetriebes beschrieben, dessen Grundbestandteile jeweils ein kreisrunder Stützring 1 mit einer Innenverzahnung 3, ein radial elastischer, außenverzahnter Abrollring 5 aus Kunststoff, drei oder vier Rollkörper 32, 32/1, 32/2 und 32/3, eine Antriebswelle 14 mit drei bzw. vier Exzenterscheiben 30, 30/1, 30/2 und 30/3Based on the drawing figures 1 to 6 described above, various embodiments of a reduction gear are described below, the basic components of which are a circular support ring 1 with an internal toothing 3, a radially elastic, externally toothed rolling ring 5 made of plastic, three or four rolling elements 32, 32/1, 32/2 and 32/3, a drive shaft 14 with three or four eccentric disks 30, 30/1, 30/2 and 30/3
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und ein zweites ,Hohlrad 40 bilden. Das zweite Hohlrad 40 ist zugleich Abtriebsrad und mit einer Abtriebs- oder Arbeitswelle 29 versehen.and form a second ring gear 40. The second ring gear 40 is also an output gear and is provided with an output or working shaft 29.
Die Rollkörper 32, 32/1, 32/2, 32/3.dienen als Übertragungselemente zwischen der Antriebswelle 14 und dem Abrollring 5. Sie weisen jeweils glatte zylindrische Umfangsflächen 31 auf, die an der ebenfalls glatten Innenfläche 34 des Abrollringes 5 abschnittweise anliegen, um dessen Außenverzahnung(en) 9 zugleich mit der Innenverzahnung 3 des Stützringes 1 und der Innenverzahnung 41 des zweiten Hohlrades bzw. Abtriebsrades 40 in Eingriff zu halten.The rolling elements 32, 32/1, 32/2, 32/3 serve as transmission elements between the drive shaft 14 and the rolling ring 5. They each have smooth cylindrical peripheral surfaces 31, which partially rest against the likewise smooth inner surface 34 of the rolling ring 5 in order to keep its external toothing(s) 9 in engagement with the internal toothing 3 of the support ring 1 and the internal toothing 41 of the second ring gear or output gear 40.
Die Durchmesser Dl der Rollkörper 32 bis 32/3 haben eine Größe, die mindestens zwei Dritteln des Innendurchmessers D des Stützrades 1 entspricht.The diameters Dl of the rolling elements 32 to 32/3 have a size that corresponds to at least two thirds of the inner diameter D of the support wheel 1.
Die Innenverzahnung 3 erstreckt sich über eine Breite bl, die etwa der halben Breite b des Abrollringes 5 entspricht. Dieser Stützring 1 ist als feststehendes Getriebeteil undrehbar mit irgendeinem, in der Zeichnung nicht dargestellten Getriebeträger od. dgl. verbunden. An seinen beiden planebenen Stirnflächen sind jeweils ring- oder scheibenartige Stirnwände 43 und 44 angeordnet, die durch axiale Schrauben 42 miteinander bzw. mit dem Stützring 1 lösbar verbunden sind.The internal toothing 3 extends over a width bl, which corresponds approximately to half the width b of the rolling ring 5. This support ring 1 is a fixed gear part and is non-rotatably connected to any gear carrier or the like not shown in the drawing. Ring- or disk-like end walls 43 and 44 are arranged on its two flat end faces, which are detachably connected to one another or to the support ring 1 by axial screws 42.
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Bei allen Ausführungsformen weist die Stirnwand 44 eine zentrale Bohrung 61 auf, in welcher die Antriebswelle 14 drehbar gelagert ist, wobei es zweckmäßig sein kann, nicht dargestellte Wälzlager zu verwenden. Diese Antriebswelle 14 kann beispielsweise mit einem Antriebsmotor in Verbindung stehen und von diesem in der einen oder anderen Drehrichtung angetrieben werden. Auf dieser Antriebswelle 14 sind bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 vier zylindrische Exzenterscheiben 30, 30/1, 30/2 und 30/3 drehfest angeordnet, deren Exzentrizitäten e jeweils paarweise zueinander um 180°·versetzt sind; d.h. die beiden Exzenterscheiben 30 und 30/2 sind gegenüber den Exz.enterscheiben 30/1 und 30/3 um 180° versetzt. Die auf den Exzenterscheiben 30 bis 30/3 drehbar gelagerten Rollkörper 32, 32/1, 32/2 und 32/3 haben die gleiche Dikke a wie die sie tragenden Exzenterscheiben 30 bis 30/3, wobei die Dicke a einer einzelnen Exzenterscheibe 30 bis 30/3 genau einem Viertel der breite b2 des Abrollringes entspricht. Die vier Exzenterscheiben 30 bis 30/3 und die vier ringartigen Rollkörper 32 bis 32/3 füllen somit den Hohlraum des Abrollringes 5 in axialer Richtung zumindest annähernd spielfrei aus.In all embodiments, the front wall 44 has a central bore 61 in which the drive shaft 14 is rotatably mounted, whereby it may be expedient to use roller bearings (not shown). This drive shaft 14 can, for example, be connected to a drive motor and driven by it in one or the other direction of rotation. In the embodiment of Figs. 1 and 2, four cylindrical eccentric disks 30, 30/1, 30/2 and 30/3 are arranged on this drive shaft 14 in a rotationally fixed manner, the eccentricities e of which are offset in pairs by 180° from one another; i.e. the two eccentric disks 30 and 30/2 are offset by 180° from the eccentric disks 30/1 and 30/3. The rolling elements 32, 32/1, 32/2 and 32/3, which are rotatably mounted on the eccentric disks 30 to 30/3, have the same thickness a as the eccentric disks 30 to 30/3 that support them, whereby the thickness a of a single eccentric disk 30 to 30/3 corresponds exactly to a quarter of the width b2 of the rolling ring. The four eccentric disks 30 to 30/3 and the four ring-like rolling elements 32 to 32/3 thus fill the cavity of the rolling ring 5 in the axial direction at least almost without play.
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Bei den Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 sind jeweils zwei Exzenterscheiben und Rollkörper zu einem Teil zusammengefaßt. Es sind somit nur zwei gleiche äußere Exzenterscheiben 30 und 30/2 in deckungsgleicher Lage vorgesehen, zwischen denen eine dritte Exzenterscheibe 30/1 um 180° versetzt angeordnet ist. Diese dritte Exzenterscheibe 30/1 weist die gleiche Exzentrizität e und den gleichen Durchmesser auf wie die beiden äußeren Exzenterscheiben 30 und 30/2; sie ist jedoch mit der doppelten Dicke 2a versehen, damit der Gewichtsausgleich zu den beiden äußeren Exzenterscheiben stimmt. Entsprechend ist auch der auf dieser Exzenterscheibe 30/1 gelagerte Rollkörper mit der doppelten Breite 2a versehen.In the embodiments of Fig. 3 and 4, two eccentric disks and rolling elements are combined into one part. Thus, only two identical outer eccentric disks 30 and 30/2 are provided in a congruent position, between which a third eccentric disk 30/1 is arranged offset by 180°. This third eccentric disk 30/1 has the same eccentricity e and the same diameter as the two outer eccentric disks 30 and 30/2; however, it is provided with twice the thickness 2a so that the weight balance with the two outer eccentric disks is correct. Accordingly, the rolling element mounted on this eccentric disk 30/1 is also provided with twice the width 2a.
Bei'allen dargestellten Ausführungsformen dienen die jeweils um 180° zueinander versetzten Exzenterscheiben 30 bis 30/31 mit ihren Rollkörpern 32 bis 32/2' zum Ausgleichen einer Unwucht. Sie sind deshalb so ausgestaltet, daß sich ihre Massenkräfte gegenseitig aufheben, um einen vibrationsfreien, ruhigen, insbesondere geräuscharmen Lauf zu gewährleisten.In all the embodiments shown, the eccentric disks 30 to 30/3 ' , each offset by 180° from one another, with their rolling elements 32 to 32/2' serve to compensate for an imbalance. They are therefore designed in such a way that their inertia forces cancel each other out in order to ensure vibration-free, smooth and, in particular, low-noise operation.
Wie am besten aus Fig.l erkennbar ist, wird die Außenverzahnung 9 des Abrollringes 5 von den Rollkörpern 32 bis 32/3 in den Bereichen zweier sich diametral gegenüberlie-As can best be seen from Fig.l, the external toothing 9 of the rolling ring 5 is supported by the rolling elements 32 to 32/3 in the areas of two diametrically opposite
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gender Umfangsabschnitte mit den Innenverzahnungen 3 und 41 des Stützringes 1 und des zweiten Hohlrades 40 in Eingriff gehalten. Während der Drehung der Antriebswelle 14 wandern die Eingriffsabschnitte mit den Exzenterscheibengender circumferential sections are kept in engagement with the internal teeth 3 and 41 of the support ring 1 and the second ring gear 40. During the rotation of the drive shaft 14 the engagement sections move with the eccentric disks
30 bis 30/3 um die zentrale Achse 15 der Antriebswelle 14. Es ist auch erkennbar, daß die Rollkörper 32 bis 32/3 jeweils nur mit etwa einem Drittel ihrer Umfangsflachen30 to 30/3 around the central axis 15 of the drive shaft 14. It can also be seen that the rolling elements 32 to 32/3 each only have about one third of their circumferential surfaces
31 mit der Innenfläche 34 des Abrollringes in Berührung stehen und etwa die Hälfte der Innenfläche 34 frei ist.31 are in contact with the inner surface 34 of the rolling ring and approximately half of the inner surface 34 is free.
Der in seiner Grundform kreisrunde Abrollring 5 ist radial elastisch. Er besteht aus einem im übrigen formstabilen Kunststoff. Seine Breite b2 ist etwa um das Doppelte größer als die Breite bl der Innenverzahnung 3 des Stützringes 1. .The rolling ring 5, which is circular in its basic form, is radially elastic. It is made of a plastic that is otherwise dimensionally stable. Its width b2 is approximately twice as large as the width bl of the internal toothing 3 of the support ring 1. .
Diese Zähnezahlen Zx und Z2 können sich beispielsweise um einen oder mehrere Zähne unterscheiden, wobei allerdings sichergestellt sein muß, daß sie störungsfrei und möglichst ohne große Reibungsverluste miteinander kämmen können.These numbers of teeth Z x and Z 2 can differ by one or more teeth, for example, although it must be ensured that they can mesh with each other without interference and, if possible, without major friction losses.
Diese Außenverzahnung 9 des Abrollringes 5 steht jeweils im Bereich zweier sich diametral gegenüberliegender Um-This external toothing 9 of the rolling ring 5 is located in the area of two diametrically opposite
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fangsabschnitte durch mehrere Zähne in Eingriff mit der Innenverzahnung 3 des Stützringes 1, wobei der Abrollring 5 aufgrund seiner geringeren Zähnezahl Zi und auch aufgrund seiner damit verbundenen kleineren Umfangslänge eine etwa elliptische Form annimmt. Bei der Ausführung der Fig. 1 und 2 werden diese. Zahneingriffe jeweils erzeugt durch die vier paarweise um 180° zueinander versetzten Rollkörper 32 bis 32/3. Bei der Ausführung gemäß Fig. 3 und 4 sitzen die zwei äußeren, schmalen Rollkörper 32 und 32/2 jeweils auf einer gleich schmalen Exzenterscheibe 30 bzw. 30/2, die drehfest auf der Antriebswelle 14 innerhalb der Stirnwand 44 befestigt ist. Der dritte Rollkörper 32/1 ist doppelt so dick wie die beiden äußeren Rollkörper 32 und 32/2 und sitzt frei drehbar auf einer gleich dicken Exzenterscheibe 30/1.catching sections by means of several teeth in engagement with the internal toothing 3 of the support ring 1, whereby the rolling ring 5 takes on an approximately elliptical shape due to its lower number of teeth Zi and also due to its associated smaller circumferential length. In the design of Fig. 1 and 2, these tooth engagements are each generated by the four rolling elements 32 to 32/3, which are offset in pairs by 180° from one another. In the design according to Fig. 3 and 4, the two outer, narrow rolling elements 32 and 32/2 each sit on an equally narrow eccentric disk 30 or 30/2, which is attached in a rotationally fixed manner to the drive shaft 14 within the end wall 44. The third rolling element 32/1 is twice as thick as the two outer rolling elements 32 and 32/2 and sits freely rotatably on an equally thick eccentric disk 30/1.
Bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2, bei der die Exzenterscheiben 30 bis 30/3 jeweils gleich große Durchmesser d aufweisen, ist es erforderlich, die beiden äußeren Exzenterscheiben 30 und 30/3 jeweils als separate Teile herzustellen und erst nach der Montage der beiden inneren Rollkörper 32/1 und 32/2 auf der Antriebswelle 14 zu befestigen. Auch bei der Ausführungsform der Fig. 3, bei der die Exzenterscheiben 30, 30/1 und 30/2 ebenfalls gleich große Durchmesser d aufweisen, muß wenigstens eine der beiden äußeren Exzenterscheiben 30 oder 30/2 nach demIn the embodiment of Fig. 1 and 2, in which the eccentric disks 30 to 30/3 each have the same diameter d, it is necessary to manufacture the two outer eccentric disks 30 and 30/3 as separate parts and only to attach them to the drive shaft 14 after the two inner roller bodies 32/1 and 32/2 have been assembled. Even in the embodiment of Fig. 3, in which the eccentric disks 30, 30/1 and 30/2 also have the same diameter d, at least one of the two outer eccentric disks 30 or 30/2 must be
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Anbringen des Rollkörpers 32/1 auf der mittleren Exzenterscheibe 30/1 montierbar sein.The rolling element 32/1 must be mountable on the middle eccentric disc 30/1.
Bei der Ausführungsform der Fig. 4 hingegen hat die mittlere Exzenterscheibe 30/1' einen Durchmesser d2, der um wenigstens die doppelte Exzentrizität e größer ist als der Durchmesser dl der beiden äußeren Exzenterscheiben 30' und 30/2', so daß es möglich ist, alle drei Exzenterscheiben einstückig mit der Antriebswelle 14 herzustellen bzw. als einstückiges Bauteil auf die Antriebswelle 14 aufzusetzen. Der mittlere Rollkörper 32/2' läßt sich über eine der beiden äußeren Exzenterscheiben 30' oder 30/3' hinweg auf die mittlere Exzenterscheibe 30/1' setzen, also leichter montieren.In the embodiment of Fig. 4, however, the middle eccentric disk 30/1' has a diameter d2 that is at least twice the eccentricity e larger than the diameter dl of the two outer eccentric disks 30' and 30/2', so that it is possible to manufacture all three eccentric disks as one piece with the drive shaft 14 or to place them as a one-piece component on the drive shaft 14. The middle rolling body 32/2' can be placed over one of the two outer eccentric disks 30' or 30/3' onto the middle eccentric disk 30/1', thus making it easier to install.
Die Drehzahluntersetzung zwischen der Drehbewegung der Antriebswelle 14 bzw. der kreisenden Bewegung der Exzenterscheiben 30 bis 30/2' mit den Rollkörpern 32 bis 32/2 und der Drehbewegung des Abrollringes 5 errechnet sich nach der Formel:The speed reduction between the rotary movement of the drive shaft 14 or the circular movement of the eccentric discs 30 to 30/2' with the rolling elements 32 to 32/2 and the rotary movement of the rolling ring 5 is calculated according to the formula:
Z2 Z2
1r ~ z - 1r ~ z -
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wobei Zi die kleinere Zähnezahl der Außenverzahnung 9 des Abrollringes 5 und 'Z2 die größere Zähnezahl der Innenverzahnung 3 des Stützrings 1 ist.where Zi is the smaller number of teeth of the external toothing 9 of the rolling ring 5 and 'Z 2 is the larger number of teeth of the internal toothing 3 of the support ring 1.
Die Gesamtdrehzahluntersetzung iG zwischen Antriebsdrehzahl nE der Antriebswelle 14 und der Drehzahl nA des zweiten Höhlrades 40 bzw. der Abtriebswelle 29 beträgt somitThe total speed reduction i G between the input speed n E of the drive shaft 14 and the speed n A of the second hollow gear 40 or the output shaft 29 is thus
Dabei istThis is
Z1 die Zähriezahl der Innenverzahnung des Stützrades 1;Z 1 is the number of teeth of the internal teeth of the support wheel 1;
Z2 die Zähnezahl der mit dem Stützrad in Eingriff stehenden Außenverzahnung 9 des Abrollringes 1;Z 2 is the number of teeth of the external toothing 9 of the rolling ring 1 engaging with the support wheel;
Z3 die Zähnezahl der mit der Innenverzahnung 41 des zweiten Hohlrades 40 in Eingriff stehenden Außenverzahnung des Abrollringes 5, die eine andere sein kann, als die mit dem Stützring 1 in Eingriff stehenden Verzahnung 9, undZ 3 is the number of teeth of the external toothing of the rolling ring 5 engaging with the internal toothing 41 of the second ring gear 40, which may be different from the toothing 9 engaging with the support ring 1, and
Z4 die Zähnezahl der Innenverzahnung des zweiten Hohlrades 40.Z 4 is the number of teeth of the internal gearing of the second ring gear 40.
Claims (5)
dadurch gekennzeichnet, 1. Reduction gear consisting of a rigid support ring (1) which is designed as a ring gear with an internal toothing (3), and of a radially flexible rolling ring (5) with an external toothing (9) which has a smaller number of teeth (Zi) than the internal toothing (3) with a number of teeth (Z 2 ), wherein two diametrically opposed circumferential sections of the external toothing (7) of the rolling ring (5) are held in continuous alternation in engagement with the internal toothing (2) of the support ring (1) by at least two rolling bodies (32, 32/1, 32/2, 32/3) which are rotatably arranged within the rolling ring (5) and driven in rotation by a drive shaft (14), are eccentric to the drive shaft and are of equal size, and wherein the rolling ring (5) is in engagement with the internal toothing (41) of a second ring gear (25) which is connected to a working shaft (30) is connected in a rotationally fixed manner,
characterized,
Priority Applications (1)
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