DE10206544A1

DE10206544A1 - Gearbox for rotary transducer, has first and second drive elements with force transfer arrangements, magnetic and contact transfer of torque from first to second drive element

Info

Publication number: DE10206544A1
Application number: DE10206544A
Authority: DE
Inventors: Alois Brandl; Johann Mitterreiter; Michael Schwabe
Original assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Current assignee: Dr Johannes Heidenhain GmbH
Priority date: 2002-02-16
Filing date: 2002-02-16
Publication date: 2003-08-28
Anticipated expiration: 2022-02-17
Also published as: DE10206544B4

Abstract

The device has a rotatable drive element with at least one helical or spiral force transfer arrangement and a rotatable drive element (200) with several force transfer arrangements. The second drive element's rotation axis (203) passes through a plane orthogonal to the first drive element's rotation axis (103). Torque is transferred from the first to the second drive element by magnetic interaction of the force transfer arrangements so the second element's revolution rate is less than that of the first. Torque is also transferred by contact on the second drive element. AN Independent claim is also included for the following: a rotary transducer with one or more gear stages.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe gemäß dem Anspruch 1 sowie einen mit diesem Getriebe ausgestatteten Drehgeber gemäß Anspruch 13. The invention relates to a transmission according to claim 1 and a this gear equipped encoder according to claim 13.

Neben Winkelmessgeräten, die eine Winkelmessung an einer drehbaren Welle in inkrementalen Messschritten ermöglichen, sind auch sogenannte absolute Winkelmessgeräte, auch als Code-Drehgeber bezeichnet, bekannt. Diese gestatten eine Absolutwinkel-Bestimmung innerhalb einer einzigen Wellenumdrehung. Ist zudem die Erfassung der Anzahl erfolgter Wellenumdrehungen nötig, so werden üblicherweise sogenannte Multiturn-Drehgeber eingesetzt. In derartigen Multiturn-Drehgebern erfolgt die Bestimmung der absoluten Winkelposition innerhalb einer Wellenumdrehung, d. h. zwischen 0° und 360°, über eine mit der Welle verbundene Codescheibe, die mit Hilfe einer geeigneten fotoelektrischen Abtasteinheit abgetastet wird. Zur Gewinnung der erforderlichen Informationen über die Anzahl der erfolgten Wellenumdrehungen ist üblicherweise ein Untersetzungsgetriebe vorgesehen, über das eine oder mehrere weitere Teilscheiben bzw. Codescheiben bei sich drehender Welle in eine Drehbewegung mit geringerer Umdrehungszahl versetzt werden. Häufig sind diese Codescheiben als magnetisierte Scheiben ausgebildet, die jeweils zumindest einen Nordpol- und Südpol-Sektor aufweisen. Die Drehlage dieser zusätzlichen Codescheiben wird üblicherweise mit geeigneten Abtasteinheiten, insbesondere Hall-Sensoren, in bekannter Art und Weise erfasst. Aufgrund der vorgegebenen Untersetzung der Drehbewegung der zusätzlichen Codescheiben lässt sich so die Zahl der erfolgten Umdrehungen der Welle ermitteln. Eine Messung der Absolutposition der angetriebenen Welle ist somit auch über mehrere Umdrehungen hin möglich. In addition to angle encoders that measure an angle on a rotatable Enable wave in incremental measuring steps are also so-called absolute angle encoders, also known as code encoders. These allow an absolute angle to be determined within a single one Shaft rotation. In addition, the number has been recorded Shaft revolutions are necessary, so-called multiturn encoders are usually used used. Such multiturn encoders are used to determine the absolute angular position within one shaft revolution, d. H. between 0 ° and 360 °, via a code disk connected to the shaft, with the help a suitable photoelectric scanning unit is scanned. to Obtaining the required information about the number of successes A shaft reduction gear is usually provided via the one or more further dividing disks or code disks in itself rotating shaft in a rotational movement with a lower number of revolutions be transferred. These code disks are often called magnetized Discs formed, each having at least one North Pole and South Pole sector exhibit. The rotational position of these additional code disks will usually with suitable scanning units, in particular Hall sensors known way recorded. Due to the given reduction the rotation of the additional code disks can be the number of determine the number of revolutions of the shaft. A measurement of the The absolute position of the driven shaft is therefore also over several revolutions possible.

Bei derartigen Untersetzungsgetrieben ist es vorteilhaft, wenn die erste Untersetzungsstufe ein möglichst hohes Untersetzungsverhältnis aufweist, so dass die Zahnräder der nachfolgenden Getriebestufen bereits mit erheblich geringerer Drehzahl umlaufen. Auf diese Weise wird die Belastung der nachfolgenden Getriebestufen signifikant reduziert. With such reduction gears, it is advantageous if the first Reduction level has the highest possible reduction ratio, so that the gears of the subsequent gear stages are already considerably rotate at lower speed. This way the burden of subsequent gear stages significantly reduced.

Ein entsprechend aufgebauter Multiturn-Drehgeber ist beispielsweise aus der DE 198 20 014 A1 der Anmelderin bekannt. In dieser Druckschrift wird eine integrierte Bauweise von elektronischen Komponenten von Drehgebern beschrieben. A correspondingly constructed multiturn encoder is off, for example known from DE 198 20 014 A1 by the applicant. In this publication an integrated design of electronic components of encoders described.

In der DE 197 45 177 A1 ist eine Getriebeanordnung gezeigt, bei der an den Umfangsflächen eines Antriebs- und eines Abtriebsrads permanentmagnetische beziehungsweise ferromagnetische wendelförmige Stege angeordnet sind. Diese Bauweise ist bezüglich der Drehmomentausbeute beziehungsweise bezüglich ihrer Baugröße ungünstig. DE 197 45 177 A1 shows a gear arrangement in which the Circumferential surfaces of a drive and a driven wheel Permanent magnetic or ferromagnetic helical webs arranged are. This design is regarding the torque yield or unfavorable in terms of their size.

Es besteht anhaltend der Bedarf nach Drehgebern mit kleineren Baumaßen. Nachdem die elektronischen Bauteile von Drehgebern immer weiter integriert und damit auch miniaturisiert werden, wird häufig der Bauraum für die mechanischen Bauteile dieser Geräte der limitierende Faktor für diese Miniaturisierungsbestrebungen. There is a continuing need for encoders with smaller dimensions. After the electronic components from encoders keep going integrated and thus miniaturized, the space for the mechanical components of these devices the limiting factor for this Miniaturization.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe zu schaffen, das kleine Baumaße aufweist, einen geringen Fertigungs- und Kostenaufwand verursacht und einen schlupffreien Betrieb gewährleistet. The invention is therefore based on the object of providing a transmission which has small dimensions, a low manufacturing and Caused costs and guaranteed a slip-free operation.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. This object is achieved by the features of the claim 1 solved.

Weiterhin soll das Getriebe gemäß Anspruch 13 in einem Drehgeber eingesetzt werden. Furthermore, the transmission according to claim 13 in a rotary encoder be used.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein magnetisches Getriebe mit geringem Bauraum und mit einer kostengünstigen Herstellung geschaffen wird, das einen schlupffreien Betrieb auch bei übermäßigen Drehmomentsbelastungen gewährleistet. Hinzu kommt, dass das erfindungsgemäße Getriebe eine vergleichsweise geringe Massenträgheit aufweist, was gerade bei hoch dynamischen Änderungen von Drehbewegungen von Vorteil ist. The advantages achieved with the invention are in particular that a magnetic gearbox with a small space and with a low-cost production is created, which also a slip-free operation guaranteed with excessive torque loads. Come in addition, that the transmission according to the invention is comparatively small Has inertia, which is particularly the case with highly dynamic changes in Rotational movements is an advantage.

Das Getriebe zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass mindestens ein Kraftübertragungsmittel des Antriebselementes im Noramalbetrieb ein Drehmoment magnetisch überträgt, und im Notbetrieb dasselbe Kraftübertragungsmittel ergänzend oder alternativ auch ein Drehmoment mechanisch berührend in das Abtriebselement einleiten kann. Auf diese Weise ist kein separates Kraftübertragungsmittel für den Notbetrieb nötig, so dass alle Kraftübertragungsmittel am Antriebselement im Normalbetrieb wirksam sein können, wodurch bei gegebenem zu übertragendem Drehmoment der Bauraum für das Getriebe reduziert werden kann, beziehungsweise das übertragbare Drehmoment bezogen auf das Getriebevolumen erhöht werden kann. The transmission is characterized in particular by the fact that at least one Power transmission means of the drive element in normal operation Transmits torque magnetically, and the same in emergency operation Power transmission means supplementary or alternatively a torque mechanically can touch in the output element. This way, there is no separate power transmission necessary for emergency operation, so that all Power transmission means to be effective on the drive element in normal operation can, whereby the given torque to be transmitted Space for the gearbox can be reduced, or that transmissible torque can be increased based on the gearbox volume can.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den abhängigen Ansprüchen. Advantageous embodiments of the invention can be found in the dependent Claims.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Getriebes sowie eines damit ausgestatteten Drehgebers ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Figuren. Further details and advantages of the transmission according to the invention as well a rotary encoder equipped with this result from the following Description of exemplary embodiments with reference to the accompanying figures.

Es zeigen die They show

Fig. 1a eine perspektivische Ansicht des Getriebes mit mantelseitig angeordneten wendelförmigen Permanentmagneten, FIG. 1a is a perspective view of the transmission with mantle-side helical permanent magnet,

Fig. 1b eine Draufsicht auf das Getriebe in einer Stellung im Normalbetrieb, FIG. 1b shows a top view of the gear in a position in normal operation,

Fig. 1c eine Draufsicht auf das Getriebe in einer Stellung im Notbetrieb, Fig. 1c shows a plan view of the transmission is in a position in emergency operation,

Fig. 2a eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles des Getriebes mit stirnseitig angeordneten Stegen, Fig. 2a shows a perspective view of a further embodiment of the transmission with frontally arranged ridges,

Fig. 2b eine Teilansicht des weiteren Ausführungsbeispieles des Getriebes, FIG. 2b shows a partial view of another embodiment of the transmission,

Fig. 2c eine Seitenansicht des weiteren Ausführungsbeispieles des Getriebes, Fig. 2c is a side view of another embodiment of the transmission,

Fig. 3 eine räumliche Explosions-Darstellung eines erfindungsgemäßen Drehgebers mit Teilschnitten. Fig. 3 is a spatial exploded view of a rotary encoder according to the invention with partial sections.

In den Figuren sind gleichwirkende Bauteile unterschiedlicher Ausführungsbeispiele mit identischen Bezugszeichen versehen. Components with the same effect are different in the figures Provide embodiments with identical reference numerals.

In der Fig. 1a ist eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Getriebes dargestellt, wie es als erste Getriebestufe in einem Drehgeber 400 (Fig. 3) eingebaut ist. Das Antriebsrad 100 weist eine große zentrische Bohrung zur Aufnahme einer in der Fig. 3 dargestellten Hohlwelle 401 auf, deren Drehstellung im Betrieb des Drehgebers 400 gemessen wird. An der Mantelfläche des Antriebsrads 100 befinden sich, entlang jeweils einer Wendellinie bzw. Gewindelinie ausgerichtet, ein zweigängiges Gewinde, dessen Stege 101, 102 als Permanentmagnete ausgebildet sind. Der Steg 101, der dem zweiten Gewindegang entspricht, weist einen gößeren Außendurchmesser D101 (Fig. 1b) auf, als der Steg 102 des ersten Gewindeganges. Mit anderen Worten ist die Steghöhe des Steges 101 größer als diejenige des Steges 102. FIG. 1 a shows a perspective view of the transmission according to the invention as it is installed as the first transmission stage in a rotary encoder 400 ( FIG. 3). The drive wheel 100 has a large central bore for receiving a hollow shaft 401 shown in FIG. 3, the rotational position of which is measured during operation of the rotary encoder 400 . On the outer surface of the drive wheel 100 , aligned along a helical line or thread line, there is a two-start thread, the webs 101 , 102 of which are designed as permanent magnets. The web 101 , which corresponds to the second thread, has a larger outer diameter D101 ( FIG. 1b) than the web 102 of the first thread. In other words, the web height of the web 101 is greater than that of the web 102 .

Die beiden Stege 101, 102 sind in diesem Beispiel wendelförmig gestaltete Permanentmagnete, die auf einem Trägerkörper 106 aufgeklebt sind. Der höhere Steg 101 weist überdies eine Beschichtung 104 aus PTFE (Polytetrafluorethylen) auf. Die Stege 101, 102 sind gemäß der Fig. 1b bezüglich des Antriebsrads 100 in Radialrichtung magnetisiert, das heißt, dass die Verbindungslinie zwischen Nord- und Südpol jedes permanentmagnetischen Steges 101, 102 im Wesentlichen zur Drehachse 103 des Antriebsrads 100 ausgerichtet ist. Dabei weist bei dem höheren Steg 101 der Nordpol nach außen, wogegen bei dem niedrigeren Steg 102 der Südpol nach außen weist. In this example, the two webs 101 , 102 are helical permanent magnets that are glued to a carrier body 106 . The higher web 101 also has a coating 104 made of PTFE (polytetrafluoroethylene). The webs 101 , 102 are magnetized in accordance with FIG. 1b with respect to the drive wheel 100 in the radial direction, that is to say that the connecting line between the north and south poles of each permanent-magnetic web 101 , 102 is essentially aligned with the axis of rotation 103 of the drive wheel 100 . In this case, the north pole points outwards at the higher bridge 101 , whereas the south pole points outwards at the lower bridge 102 .

Der Trägerkörper 106 besteht aus einer ferromagnetischen FeNi-Legierung, die eine relative Permeabilitätszahl µr von ca. 3000 aufweist, wodurch das magnetische Feld der permanentmagnetischen Stege 101, 102 verstärkt wird. The carrier body 106 consists of a ferromagnetic FeNi alloy which has a relative permeability number µr of approximately 3000, as a result of which the magnetic field of the permanent-magnetic webs 101 , 102 is strengthened.

Das Abtriebsrad 200 ist gemäß der Fig. 1a ebenfalls mit permanentmagnetischen Stegen 201, 202 versehen, die entlang einer Wendellinie bzw. Gewindelinie an der Mantelfläche des Abtriebsrads 200 angeordnet sind. Im Vergleich zu der Wendellinie gemäß welcher die Stege 101, 102 des Antriebsrads 100 ausgerichtet sind, weisen die Wendellinien am Abtriebsrad 200 eine wesentlich größere Steigung auf, so dass diese jeweils nur über einen Teil des Umfanges des Abtriebsrads 200 verlaufen. Die Höhe der Stege 201, 202 bzw. deren Außendurchmesser D201, D202 (Fig. 1b) sind unterschiedlich groß. So sind die Stege 202 höher als die Stege 201. Des weiteren sind die Stege 202 ebenfalls mit einer Beschichtung 205 aus PTFE versehen. The driven gear 200 is also provided with permanent magnetic webs 201 , 202 according to FIG. 1 a, which are arranged along a helix line or thread line on the outer surface of the driven gear 200 . Compared to the helix line according to which the webs 101 , 102 of the drive wheel 100 are aligned, the helix lines on the driven wheel 200 have a much larger pitch, so that they each extend only over part of the circumference of the driven wheel 200 . The height of the webs 201 , 202 or their outer diameter D201, D202 ( FIG. 1b) are of different sizes. The webs 202 are higher than the webs 201 . Furthermore, the webs 202 are also provided with a coating 205 made of PTFE.

Die Stege 201, 202 sind in Radialrichtung (bezüglich der Drehachse 203 des Abtriebsrads 200) magnetisiert. Es weisen also im gezeigten Beispiel die Nordpole der Stege 202 radial nach außen wie auch die Südpole der Stege 201. Die Stege 201, 202 sind auf dem Körper 206 des Abtriebsrads 200 aufgeklebt, der aus einer ferromagnetischen FeNi-Legierung besteht und wie beim Antriebsrad 100 die eine relative Permeabilitätszahl µ_r von 3000 aufweist. The webs 201 , 202 are magnetized in the radial direction (with respect to the axis of rotation 203 of the driven wheel 200 ). In the example shown, the north poles of the webs 202 thus point radially outwards, as do the south poles of the webs 201 . The webs 201 , 202 are glued to the body 206 of the driven wheel 200 , which consists of a ferromagnetic FeNi alloy and, like the drive wheel 100, has a relative permeability number µ _r of 3000.

Generell ist es von Vorteil, wenn der Körper 106 des Antriebsrads 100 und/oder der Körper 206 des Abtriebsrads 200 aus einem Werkstoff sind dessen relative Permeabilitätszahl µ_r mindestens 10, mit Vorteil 1000 oder größer ist. Durch diese vergleichsweise hohen relativen Permeabilitätszahlen wird das Magnetfeld signifikant verstärkt. In general, it is advantageous if the body 106 of the drive wheel 100 and / or the body 206 of the driven wheel 200 are made of a material whose relative permeability number μ _{r is} at least 10, advantageously 1000 or greater. These comparatively high relative permeability numbers significantly increase the magnetic field.

In der Fig. 1b ist in einer Draufsicht das Antriebsrad 100 in einer betriebsgemäßen Lage relativ zum Abtriebsrad 200 dargestellt. Im Betrieb ist die Drehachse 103 des Antriebsrads 100 wie auch die Drehachse 203 des Abtriebsrads 200 ortsfest. Der Steg 101, der dem zweiten Gewindegang entspricht, weist den Außendurchmesser D101 auf, und der Steg 102 des ersten Gewindeganges hat den Außendurchmesser D102. Dabei ist der Außendurchmesser D101 größer als der Außendurchmesser D102 des Steges 102. Mit Vorteil können die permanentmagnetischen Körper der Stege 101 und 102, wie auch die Körper der Stege 201 und 202 in ihren Abmessungen identisch sein. Die unterschiedlichen Steghöhen ergeben sich dann aus der Stärke der Beschichtung 104, 205 aus PTFE. In Fig. 1b in a plan view of the drive wheel 100 is shown relative to the output gear 200 in a proper operating position. In operation, the axis of rotation 103 of the drive wheel 100 and the axis of rotation 203 of the driven wheel 200 are stationary. The web 101 , which corresponds to the second thread, has the outer diameter D101, and the web 102 of the first thread has the outer diameter D102. The outer diameter D101 is larger than the outer diameter D102 of the web 102 . The permanent magnetic bodies of the webs 101 and 102 , like the bodies of the webs 201 and 202, can advantageously be identical in their dimensions. The different web heights then result from the thickness of the coating 104 , 205 made of PTFE.

Wird nun das Antriebsrad 100 in Gang gesetzt, so "fängt" der Nordpol des Steges 101 den Südpol des Steges 201 des Abtriebsrads 200 quasi ein, sobald sich ein ausreichend kleiner Luftspalt S1 bzw. Abstand zwischen den Stegen 101, 201 des Antriebsrads 100 und des Abtriebsrads 200 einstellt. Es wird dadurch eine Kraftübertragung vom Antriebsrad 100 zum Abtriebsrad 200 erreicht. Dadurch, dass die Körper 106, 206 des Antriebsrads 100 und des Abtriebsrads 200 aus einer NiFe-Legierung bestehen, welche eine relative Permeabilitätszahl µ_r von ca. 3000 aufweist, wird das magnetische Feld und damit die übertragbare Kraft verstärkt, bzw. erhöht. If the drive wheel 100 is now set in motion, the north pole of the web 101 virtually "catches" the south pole of the web 201 of the driven wheel 200 as soon as there is a sufficiently small air gap S1 or the distance between the webs 101 , 201 of the drive wheel 100 and the Output gear 200 sets. A power transmission from the drive wheel 100 to the driven wheel 200 is thereby achieved. The fact that the bodies 106 , 206 of the drive wheel 100 and the driven wheel 200 consist of a NiFe alloy, which has a relative permeability number µ _r of approximately 3000, increases or increases the magnetic field and thus the transmissible force.

Durch die gegenseitige magnetische Anziehung der Stege 101, 201 stellt sich ein geringer Luftspalt S1 ein, so dass eine Drehbewegung des Antriebsrads 100 eine Drehbewegung des Abtriebsrads 200 bewirkt. Während der Drehbewegung wandert infolge der Geometrie der Wendellinien der Bereich der Kraftübertragung in Axialrichtung weiter. Bevor sich durch das Fortschreiten der Drehbewegung der Luftspalt S1 zwischen den Stegen 101 und 201 wieder vergrößert, sich also die Wirkverbindung wieder löst, sind die Stege 102 und 202 bereits in berührungslosem magnetischen "Eingriff", der dadurch erreicht wird, dass nun der Südpol des Steges 102 mit geringem Luftspalt S2 dem Nordpol des Steges 202 gegenübersteht. Es ist also im Normalbetrieb, wenn das auftretende Drehmoment vergleichsweise gering ist, sichergestellt, dass mindestens ein Steg 101, 102 des Antriebsrads 100 in magnetischer Wechselwirkung mit einem Steg 201, 202 des Abtriebsrads steht, so dass eine Kraft übertragen werden kann. Der Abstand X der Drehachsen 103 des Antriebsrads 100 und 203 des Abtriebsrads 200 ergibt sich aus folgendem Zusammenhang:

wobei S1 der Luftspalt zwischen dem Steg 101, mit dem Außendurchmesser D101 und dem Steg 201, mit dem Außendurchmesser D201 ist, und S2 der Luftspalt zwischen dem Steg 102, mit dem Außendurchmesser D102 und dem Steg 202, mit dem Außendurchmesser D202 ist. The mutual magnetic attraction of the webs 101 , 201 results in a small air gap S1, so that a rotational movement of the drive wheel 100 causes a rotational movement of the driven wheel 200 . Due to the geometry of the helix lines, the area of the power transmission continues to move in the axial direction during the rotary movement. Before the progress of the rotary movement of the air gap S1 between the webs 101 and 201 increases again, that is, the operative connection is released again, the webs 102 and 202 are already in contactless magnetic "engagement", which is achieved by the fact that the south pole of the Bridge 102 with a small air gap S2 faces the north pole of the bridge 202 . In normal operation, when the torque that occurs is comparatively low, it is ensured that at least one web 101 , 102 of the drive wheel 100 is in magnetic interaction with a web 201 , 202 of the driven wheel, so that a force can be transmitted. The distance X between the axes of rotation 103 of the drive wheel 100 and 203 of the driven wheel 200 results from the following relationship:

where S1 is the air gap between the web 101 , with the outer diameter D101 and the web 201 , with the outer diameter D201, and S2 is the air gap between the web 102 , with the outer diameter D102 and the web 202 , with the outer diameter D202.

Das Untersetzungsverhältnis des Getriebes - das Abtriebsrad 200 dreht sich also im Betrieb langsamer als das Antriebsrad 100 - hängt vom Verhältnis der Anzahl der Gewindegänge ab. The reduction ratio of the transmission - the driven gear 200 rotates slower in operation than the drive gear 100 - depends on the ratio of the number of threads.

Die Drehachse 103 des Antriebsrads 100 und die Drehachse 203 des Abtriebsrads 200 sind in dem gezeigten Beispiel parallel im Raum ausgerichtet. Entsprechend steht die Drehachse 203 des Abtriebsrads 200 senkrecht zu einer gedachten Ebene Y, die orthogonal zur Drehachse 103 des Antriebsrads 100 aufgespannt ist. Die Drehachse 203 durchdringt also die Ebene Y. Der dazugehörige Neigungs- bzw. der Durchstoßwinkel γ der Drehachse 203 durch diese Ebene Y beträgt demnach 90° (vgl. auch Fig. 2c). Für die Funktion des Getriebes, insbesondere für die Anordnung der Achsen der darauffolgenden Getriebestufen (siehe Fig. 3) ist es von Vorteil, wenn die Drehachsen 103, 203 weitgehend parallel sind, weil dadurch die Achsen aller Zahnräder parallel zur Drehachse 103 ausgerichtet sein können, so dass keine Kegelradstufe oder dergleichen eingesetzt werden muss. Prinzipiell hat sich gezeigt, dass der Winkel γ vorzugsweise mehr als 45° betragen sollte, und mit Vorteil Winkel größer 60° gewählt werden. The axis of rotation 103 of the drive wheel 100 and the axis of rotation 203 of the driven wheel 200 are aligned parallel in space in the example shown. Accordingly, the axis of rotation 203 of the driven wheel 200 is perpendicular to an imaginary plane Y, which is spanned orthogonally to the axis of rotation 103 of the drive wheel 100 . The axis of rotation 203 thus penetrates the plane Y. The associated inclination or penetration angle γ of the axis of rotation 203 through this plane Y is therefore 90 ° (cf. also FIG. 2c). For the function of the transmission, in particular for the arrangement of the axes of the subsequent transmission stages (see FIG. 3), it is advantageous if the axes of rotation 103 , 203 are largely parallel, because this allows the axes of all gearwheels to be aligned parallel to the axis of rotation 103 , so that no bevel gear stage or the like has to be used. In principle, it has been shown that the angle γ should preferably be more than 45 ° and advantageously angles greater than 60 ° should be chosen.

Durch das erfindungsgemäße Getriebe kann das erforderliche Drehmoment ohne jegliche Berührung übertragen werden. Zur Absicherung gegen etwaige asynchrone, also schlupfbehaftete, Betriebszustände können allerdings die Stege 202 des Abtriebsrads 200 (gemäß Fig. 1c) mit dem Steg 101 des Antriebsrads 100 mechanisch derart zusammenwirken, dass durch Berührung ein Drehmoment übertragbar ist, das heißt, dass der Steg 101 das Abtriebsrad 200 berührend vorwärts treiben kann. Die Notwendigkeit für dieses Betriebsverhalten kann insbesondere dann eintreten, wenn bei hohen Drehbeschleunigungen Drehmomentspitzen auftreten, aber auch bei Vorhandensein eines Störmagnetfeldes oder bei Vibrationen. The required torque can be transmitted by the transmission according to the invention without any contact. To protect against any asynchronous, i.e. slip-prone, operating states, however, the webs 202 of the driven wheel 200 (according to FIG. 1c) can interact mechanically with the web 101 of the drive wheel 100 such that a torque can be transmitted by contact, that is to say that the web 101 the output gear 200 can drive forward touching. The need for this operating behavior can occur in particular when torque peaks occur at high rotational accelerations, but also in the presence of an interference magnetic field or in the event of vibrations.

Für den Fall, dass das Getriebe in dem oben beschriebenen Notbetrieb arbeitet, sich also die Stege 101 und 202 bereichsweise berühren, ist die Beschichtung 104, 205 aus dem reibungsarmen Material PTFE aufgebracht. Dadurch wird gewährleistet, dass die Oberflächen der Stege 101 und 202 problemlos aufeinander abgleiten können, bzw. dass das Getriebe nicht blockiert. Hinzu kommt, dass die Beschichtung 104, 205 aus PTFE in erheblichen Maße den Verschleiß reduziert. Dadurch, dass die Stege 101 und 202 so magnetisiert sind, dass sich deren Nordpole gegenüber stehen, wird durch die abstoßende Kraft die Anpresskraft und damit der Verschleiß weiter minimiert. In the event that the transmission operates in the emergency operation described above, that is to say that the webs 101 and 202 touch in regions, the coating 104 , 205 made of the low-friction material PTFE is applied. This ensures that the surfaces of the webs 101 and 202 can slide on one another without any problems, and that the transmission is not blocked. In addition, the coating 104 , 205 made of PTFE significantly reduces wear. Because the webs 101 and 202 are magnetized in such a way that their north poles face each other, the repulsive force further minimizes the contact pressure and thus the wear.

Alternativ zu PTFE kann zum Beispiel Polyamid aber auch ein Messing- oder ein Bronzematerial verwendet werden. Die Beschichtung 104, 205 kann aber auch derart ausgeführt sein, dass der Verschleiß durch eine große Härte der Oberfläche der Stege 101 und 202 signifikant reduziert wird. Zu diesem Zweck können mit Vorteil entsprechende Hartstoffschichten auf die Stege 101 und 202 aufgebracht werden. Ein besonders guter Verschleißschutz ergibt sich, wenn die Härte der Oberfläche 200 HV 50 überschreitet, insbesondere größer als 300 HV 50 ist. Zur Härteprüfung wurde hier die Vickers-Methode gemäß der DIN EN ISO 6507-1 herangezogen. As an alternative to PTFE, for example polyamide, a brass or bronze material can also be used. The coating 104 , 205 can, however, also be designed in such a way that the wear is significantly reduced due to the great hardness of the surface of the webs 101 and 202 . Corresponding hard material layers can advantageously be applied to the webs 101 and 202 for this purpose. Particularly good wear protection is obtained if the hardness of the surface exceeds 200 HV 50, in particular greater than 300 HV 50. The Vickers method according to DIN EN ISO 6507-1 was used for the hardness test.

Besonders von Vorteil ist es in diesem Zusammenhang, wenn das Material der Beschichtung 104, 205 gleichzeitig die magnetische Wirkung verstärkt. Zu diesem Zweck können Schichten aufgebracht werden, welche die Elemente Eisen, Chrom, Kobalt und Molybdän enthalten. Zum Beispiel können entsprechende ferromagnetische, insbesondere hartmagnetische Bleche auf den Stegen aufgeklebt werden, was eine Feldbündelung bewirkt, so dass die Kraftausbeute des Getriebes weiter erhöht wird. In this context, it is particularly advantageous if the material of the coating 104 , 205 simultaneously increases the magnetic effect. For this purpose, layers can be applied which contain the elements iron, chromium, cobalt and molybdenum. For example, corresponding ferromagnetic, in particular hard magnetic, sheets can be glued to the webs, which brings about field bundling, so that the power yield of the transmission is further increased.

Der Erfindungsgedanke ist nicht auf Stege 101, 102, 201, 202 als Kraftübertragungsmittel eingeschränkt. Vielmehr kann beispielsweise auch eine magnetische Spur, die nicht aus der Mantelfläche des Antriebsrads 100 und/oder des Abtriebsrads 200 ragt verwendet werden. Insbesondere können derartige magnetische Spuren anstelle der niedrigeren Stege 102 und 201 des oben beschrieben Beispiels verwendet werden. The idea of the invention is not limited to webs 101 , 102 , 201 , 202 as a force transmission means. Rather, for example, a magnetic track that does not protrude from the outer surface of the drive wheel 100 and / or the driven wheel 200 can also be used. In particular, such magnetic tracks can be used in place of the lower ridges 102 and 201 of the example described above.

In der Fig. 2a ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante des Getriebes gezeigt, wie es als erste Getriebestufe in einem Drehgeber 400 (Fig. 3) eingebaut ist. Das Antriebsrad 100 weist eine große zentrische Bohrung zur Aufnahme einer in der Fig. 3 dargestellten Hohlwelle 401 auf, deren Drehstellung im Betrieb des Drehgebers 400 gemessen wird. An einer Stirnseite des Antriebsrads 100 befinden sich, entlang jeweils einer Spirallinie ausgerichtet, zwei um 180° versetzt angeordnete längliche permanentmagnetische Stege 101, 102. Als Bestandteil der Stege 101, 102 sind die spiralförmigen Bleche 104 zu betrachten, die jeweils auf einem Permanentmagneten angeordnet sind, und deren Ränder entsprechend der Form der Permanentmagnete verlaufen. Das Blech 104 ist auf den Permanentmagneten aufgeklebt und ist aus einer ferromagnetischen Legierung, wodurch das magnetische Feld der permanentmagnetischen Stege 101, 102 verstärkt wird. Der Körper 106 des Antriebsrads 100 besteht auch hier aus einer ferromagnetischen FeNi-Legierung, die eine relative Permeabilitätszahl µ_r von ca. 3000 aufweist. FIG. 2a shows a perspective view of a further embodiment variant of the transmission, as it is installed as the first transmission stage in a rotary encoder 400 ( FIG. 3). The drive wheel 100 has a large central bore for receiving a hollow shaft 401 shown in FIG. 3, the rotational position of which is measured during operation of the rotary encoder 400 . On one end face of the drive wheel 100 , aligned along a spiral line in each case, are two elongated permanent-magnetic webs 101 , 102 arranged offset by 180 °. The spiral-shaped sheets 104 , which are each arranged on a permanent magnet and whose edges run in accordance with the shape of the permanent magnets, are to be considered as a component of the webs 101 , 102 . The sheet 104 is glued to the permanent magnet and is made of a ferromagnetic alloy, as a result of which the magnetic field of the permanent-magnetic webs 101 , 102 is strengthened. Here too, the body 106 of the drive wheel 100 consists of a ferromagnetic FeNi alloy which has a relative permeability number μ _r of approximately 3000.

Im Gegensatz zu einer wendelförmigen Linie, die im Raum verläuft, ist hier als Spirallinie eine Linie, welche in einer Ebene verläuft, zu verstehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Spirallinie als ein Teil einer archimedischen Spirale, gemäß der Gleichung r = a.φ ausgestaltet, wobei r der Radius der Spirale und a eine konstante positive Zahl ist. Als φ ist der Schwenkwinkel (im Bogenmaß) eines Radialstrahls um den Pol der Spirallinie zu verstehen. Nachdem im gezeigten Beispiel die Spirale bezüglich des Antriebsrads 100 zentrisch angeordnet ist, liegt hier der Pol auf der Drehachse 103. Bei dieser Art von Spiralen haben je zwei aufeinanderfolgende Schnittpunkte eines beliebigen vom Pol der Spirale ausgehenden Strahls den gleichen Abstand, nämlich 2.π.a. In contrast to a helical line that runs in space, a spiral line is a line that runs in one plane. In this embodiment, the spiral line is designed as part of an Archimedean spiral, according to the equation r = a.φ, where r is the radius of the spiral and a is a constant positive number. The swivel angle (in radians) of a radial jet around the pole of the spiral line is to be understood as φ. After the spiral is arranged centrally with respect to the drive wheel 100 in the example shown, the pole lies here on the axis of rotation 103 . In this type of spiral, two successive intersection points of any beam emanating from the pole of the spiral have the same distance, namely 2.π.a.

Die permanentmagnetischen Stege 101, 102 weisen in Radialrichtung eine unterschiedliche Dicke auf, wobei die dünnsten Bereiche am Anfang und am Auslauf der permanentmagnetischen Stege 101, 102 gegeben sind. The permanent-magnetic webs 101 , 102 have a different thickness in the radial direction, the thinnest areas being given at the beginning and at the outlet of the permanent-magnetic webs 101 , 102 .

Die Permanentmagneten der Stege 101, 102 sind gemäß der Fig. 2b bezüglich des Antriebsrads 100 in Radialrichtung magnetisiert, das heißt, dass die Verbindungslinie zwischen Nord- und Südpol eines Permanentmagneten des Steges 101, 102 im Wesentlichen zur Drehachse 103 des Antriebsrads 100 weist. The permanent magnets of the webs 101, 102 are shown in FIG. 2b of the drive gear 100 magnetized in the radial direction with respect to, that is, that the connecting line between north and south poles of a permanent magnet of the web 101, 102 is substantially the axis of rotation 103 includes the drive gear 100.

Das Abtriebsrad 200 weist gemäß den Fig. 2a und 2b ebenfalls permanentmagnetische Stege 201, 202 auf. Diese sind entlang einer Kreislinie an der Stirnseite des Abtriebsrads 200 angeordnet. The driven wheel 200 also has permanent magnetic webs 201 , 202 according to FIGS. 2a and 2b. These are arranged along a circular line on the end face of the driven wheel 200 .

Wie aus der Fig. 2b ersichtlich, ist das Abtriebsrad 200 gegenüber dem Antriebsrad 100 geneigt angeordnet, so dass die Drehachse 203 schräg aus der Zeichenebene heraus bzw. in die Zeichenebene hinein verläuft. Die Drehachse 103 des Antriebsrads 100 liegt dagegen vollständig in der Zeichenebene. In der entsprechenden Seitenansicht gemäß der Fig. 2c können die Winkelverhältnisse besonders gut erläutert werden: Wenn gedanklich eine Ebene Y senkrecht zur Drehachse 103 des Antriebsrads 100 aufgespannt wird, schneidet die Drehachse 203 diese Ebene Y in einem bestimmten Neigungs- bzw. Durchstoßwinkel γ. Dieser beträgt im gezeigten Beispiel 85°. As can be seen from FIG. 2b, the driven wheel 200 is arranged inclined with respect to the drive wheel 100 , so that the axis of rotation 203 runs obliquely out of the drawing plane or into the drawing plane. The axis of rotation 103 of the drive wheel 100 , however, lies completely in the plane of the drawing. The angle relationships can be explained particularly well in the corresponding side view according to FIG. 2c: if a plane Y is spanned perpendicularly to the axis of rotation 103 of the drive wheel 100 , the axis of rotation 203 intersects this plane Y at a specific inclination or piercing angle γ. In the example shown, this is 85 °.

Als Neigungs- bzw. Durchstoßwinkel γ ist immer der kleinste Winkel zwischen der Drehachse 203 und der Ebene Y im Raum zu betrachten. Auch in diesem Beispiel hat sich mit dem Winkel γ = 85° eine weitgehend achsparallele Ausrichtung der Drehachsen 103, 203 bewährt. The smallest angle between the axis of rotation 203 and the plane Y in space is always to be considered as the inclination or penetration angle γ. In this example, too, a largely axially parallel alignment of the axes of rotation 103 , 203 has proven useful with the angle γ = 85 °.

Die Randbereiche der Stirnflächen der permanentmagnetische Stege 201, 202 sind bezüglich der Drehachse 203 radial nach außen um einen Winkel, der in diesem Beispiel 5° beträgt, abgeschrägt. Dieser Winkel steht im Zusammenhang mit dem oben beschriebenen Neigungswinkel von 85°. Der Abschrägungswinkel und der Neigungswinkel der Drehachse 203 ergänzen sich nämlich mit Vorteil zu 90°. The edge areas of the end faces of the permanent-magnetic webs 201 , 202 are chamfered radially outward with respect to the axis of rotation 203 by an angle which in this example is 5 °. This angle is related to the 85 ° tilt angle described above. The bevel angle and the angle of inclination of the axis of rotation 203 advantageously complement each other by 90 °.

Die permanentmagnetischen Stege 201, 202 sind auf dem Körper 206 des Abtriebsrads 200 aufgeklebt, der, wie beim Antriebsrad 100, aus einer ferromagnetischen FeNi-Legierung besteht und die eine relative Permeabilitätszahl µ_r von 3000 aufweist. The permanent magnetic webs 201 , 202 are glued to the body 206 of the driven wheel 200 , which, like the drive wheel 100 , consists of a ferromagnetic FeNi alloy and has a relative permeability number µ _r of 3000.

Die Permanentmagneten der Stege 201, 202 sind in Umfangsrichtung (bezüglich der Drehachse 203 des Abtriebsrads 200) magnetisiert und derart ausgerichtet, dass jeweils zwei benachbarte permanentmagnetische Stege 201, 202 eine gegenpolige Magnetisierung aufweisen. Zwischen den permanentmagnetischen Stegen 201, 202 sind sogenannte Mitnehmerstifte 204 aus Aluminium am Abtriebsrad 200 angebracht. Anstelle von Aluminium kann auch ein anderer nichtmagnetischer Werkstoff, zum Beispiel Messing oder Bronze aber auch ein Kunststoff, z. B. PTFE oder PA verwendet werden. Darüber hinaus können die Mitnehmerstifte 204 auch magnetisiert sein, und somit aus einem magnetischen Werkstoff bestehen. The permanent magnets of the webs 201 , 202 are magnetized in the circumferential direction (with respect to the axis of rotation 203 of the driven wheel 200 ) and aligned in such a way that in each case two adjacent permanent-magnetic webs 201 , 202 have a magnetization with opposite polarity. So-called driving pins 204 made of aluminum are attached to the driven gear 200 between the permanent-magnetic webs 201 , 202 . Instead of aluminum, another non-magnetic material, for example brass or bronze, but also a plastic, e.g. B. PTFE or PA can be used. In addition, the driver pins 204 can also be magnetized and thus consist of a magnetic material.

Alternativ dazu können die Mitnehmerstifte 204 nicht zwischen den permanentmagnetischen Stegen 201, 202 angeordnet sein, sondern um einen halben Polabstand drehversetzt innerhalb der Stege 201, 202. Die Mitnehmerstifte 204 sind dann aus einem magnetisierbaren Material und selbst auch magnetisiert, mit einer Ausrichtung und Polung wie die Permanentmagnete der Stege 201, 202. As an alternative to this, the driver pins 204 may not be arranged between the permanent-magnetic webs 201 , 202 , but instead be rotationally offset within the webs 201 , 202 by half a pole distance. The driver pins 204 are then made of a magnetizable material and are themselves magnetized, with an orientation and polarity like the permanent magnets of the webs 201 , 202 .

Alternativ zu den Mitnehmerstiften 204 als separate Bauteile können die Mitnehmerstifte 204 durch eine geeignete Formgebung der Permanentmagnete monolithisch in die Stege 201, 202 integriert sein. As an alternative to the driver pins 204 as separate components, the driver pins 204 can be monolithically integrated into the webs 201 , 202 by suitable shaping of the permanent magnets.

In der Fig. 2a ist das Antriebsrad 100 in der betriebsgemäßen Lage relativ zum Abtriebsrad 200 dargestellt. Im Betrieb ist die Drehachse 103 des Antriebsrads 100 wie auch die Drehachse 203 des Abtriebsrads 200 ortsfest. Dadurch, dass die Drehachse 203 des Abtriebsrads 200 gegenüber der Drehachse 103 des Antriebsrads 100 geneigt ist, ist der stirnseitige Abstand zwischen dem Antriebsrad 100 und dem Abtriebsrad 200 ortsabhängig unterschiedlich groß. Dies hat die Folge, dass die Magnetkräfte zwischen den permanentmagnetischen Stegen 101, 102 des Antriebsrads 100 und den permanentmagnetischen Stegen 201, 202 des Abtriebsrads 200 je nach Abstand bzw. Luftspalt ebenfalls unterschiedlich groß sind. Darüber hinaus sind die Mitnehmerstifte 204 im Bereich des großen Abstandes frei, das heißt, dass dessen Enden in diesem Bereich nicht in die Zwischenräume des spiralförmigen Bleches 104 ragen. In Fig. 2a the drive wheel 100 is shown relative to the output gear 200 in the proper operational position. In operation, the axis of rotation 103 of the drive wheel 100 and the axis of rotation 203 of the driven wheel 200 are stationary. Due to the fact that the axis of rotation 203 of the driven wheel 200 is inclined with respect to the axis of rotation 103 of the drive wheel 100 , the frontal distance between the drive wheel 100 and the driven wheel 200 is different in size depending on the location. The consequence of this is that the magnetic forces between the permanent-magnetic webs 101 , 102 of the drive wheel 100 and the permanent-magnetic webs 201 , 202 of the driven wheel 200 are also different in size, depending on the distance or air gap. In addition, the driver pins 204 are free in the area of the large distance, that is to say that the ends thereof do not protrude into the spaces between the spiral sheet 104 in this area.

Ähnlich wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1a bis 1c wird auch hier das für die Drehbewegung erforderliche Drehmoment durch magnetische Kräfte übertragen. Allerdings sind in diesem Beispiel die permanentmagnetischen Stege 101, 102, 201, 202 jeweils an einer Stirnseite des Antriebsrads 100 und des Abtriebsrads 200 befestigt. Dadurch ergibt sich ein reduzierter Bauraum des Getriebes in radialer Richtung, weil das Antriebsrad 100 bezüglich des Abtriebsrads 200 axial versetzt angeordnet ist und radial nicht über den Umfang des Antriebsrads 100 hinausragt. Eine Drehbewegung des Antriebsrads 100 führt dazu, dass in Folge der magnetischen Kräfte berührungslos eine Drehbewegung in das Abtriebsrad 200 eingeleitet wird. Im vorgestellten Beispiel stehen sich pro permanentmagnetischem Steg 101, 102, 201, 202 jeweils vier Magnetpole gegenüber. Bei einer relativen Verschiebung zwischen den permanentmagnetischen Stegen 101, 102 des Antriebsrads 100 und den permanentmagnetischen Stegen 201, 202 des Abtriebsrads 200 infolge des zu übertragenden Drehmoments, wirken die magnetischen Kräfte der Pole dieser Verschiebung entgegen und führen somit zu einem vergleichsweise steifen Kraftübertragungsverhalten des Getriebes. Similar to the exemplary embodiment according to FIGS. 1a to 1c, the torque required for the rotary movement is also transmitted here by magnetic forces. In this example, however, the permanent-magnetic webs 101 , 102 , 201 , 202 are each attached to an end face of the drive wheel 100 and the driven wheel 200 . This results in a reduced installation space of the transmission in the radial direction, because the drive wheel 100 is arranged axially offset with respect to the driven wheel 200 and does not protrude radially beyond the circumference of the drive wheel 100 . A rotational movement of the drive wheel 100 leads to a rotational movement being initiated into the driven wheel 200 without contact as a result of the magnetic forces. In the example presented, there are four magnetic poles for each permanent-magnetic web 101 , 102 , 201 , 202 . In the event of a relative displacement between the permanent-magnetic webs 101 , 102 of the drive wheel 100 and the permanent-magnetic webs 201 , 202 of the driven wheel 200 as a result of the torque to be transmitted, the magnetic forces of the poles counteract this displacement and thus lead to a comparatively stiff power transmission behavior of the transmission.

Die Mitnehmerstifte 204 haben die Aufgabe das Abtriebsrad 200 auch dann noch synchron bzw. schlupffrei in Bezug zum Antriebsrad 100 zu bewegen, wenn die magnetische Kraftkopplung durch die permanentmagnetischen Stege 101, 102, 201, 202 für die Übertragung des Drehmoments nicht mehr ausreichen sollte. Das Blech 104 der Stege 101, 102 gewährleistet, dass die Mitnehmerstifte nicht mit den Permanentmagneten des Antriebsrads 100 in Kontakt kommen, weil die Mitnehmerstifte 204 so kurz bemessen sind, dass sie nicht zu den Permanentmagneten reichen. Für den Fall, dass das auftretende Drehmoment so groß ist, dass die Mitnehmerstifte 204 zur Wirkung kommen, erfolgt die berührende Kraftübertragung zwischen den Mitnehmerstiften 204 und dem Blech 104 der Stege 101, 102. Der Verschleiß der Stege 101, 102 wird auf diese Weise reduziert. The driving pins 204 also have the task of moving the driven wheel 200 synchronously or non-slip with respect to the drive wheel 100 if the magnetic force coupling by the permanent magnetic webs 101 , 102 , 201 , 202 should no longer be sufficient for the transmission of the torque. The sheet 104 of the webs 101 , 102 ensures that the driver pins do not come into contact with the permanent magnets of the drive wheel 100 , because the driver pins 204 are dimensioned so short that they do not reach the permanent magnets. In the event that the occurring torque is so great that the driver pins 204 come into effect, the contacting force transmission takes place between the driver pins 204 and the sheet metal 104 of the webs 101 , 102 . The wear of the webs 101 , 102 is reduced in this way.

Das Getriebe ist, wie in der Fig. 3 dargestellt, in einem Multiturn-Drehgeber 400 zur Bestimmung der absoluten Winkelposition eingebaut. Das Antriebsrad 100 des Getriebes ist mit seiner großen zentrischen Bohrung mit einer Hohlwelle 401 des Drehgebers 400 drehfest verbunden. Die Hohlwelle 401 nimmt ihrerseits drehfest eine nicht dargestellte Welle auf, deren Drehstellung im Betrieb des Drehgebers 400 zu messen ist. An einem Absatz der Hohlwelle 401 ist eine Codescheibe 402 befestigt, in diesem Beispiel festgeklebt, so dass die Codescheibe 402 mit der gleichen Drehzahl wie die Hohlwelle 401 im Messbetrieb rotiert. Zur Erfassung der absoluten Position innerhalb einer Umdrehung der Hohlwelle 401 trägt die Codescheibe 402 einen mehrspurigen Code, in der Regel ein Gray-Code, wobei die feinste Spur eine hochauflösende Inkrementalspur ist, die vorteilhafterweise möglichst weit außen am Umfang der Codescheibe 402 angeordnet ist, um möglichst viele Teilungsperioden über den Umfang anordnen zu können. Je mehr Teilungsperioden über den gesamten Umfang angeordnet sind, desto höher ist die zu erfassende Winkelauflösung des Drehgebers. As shown in FIG. 3, the transmission is installed in a multiturn rotary encoder 400 for determining the absolute angular position. The drive wheel 100 of the transmission is non-rotatably connected with its large central bore to a hollow shaft 401 of the rotary encoder 400 . The hollow shaft 401 in turn receives a shaft, not shown, in a rotationally fixed manner, the rotational position of which is to be measured during operation of the rotary encoder 400 . A code disk 402 is fastened to a shoulder of the hollow shaft 401 , in this example glued, so that the code disk 402 rotates at the same speed as the hollow shaft 401 in measuring operation. To detect the absolute position within one revolution of the hollow shaft 401 , the code disk 402 carries a multi-track code, usually a Gray code, the finest track being a high-resolution incremental track, which is advantageously arranged as far out as possible on the circumference of the code disk 402 to be able to arrange as many division periods as possible over the scope. The more graduation periods are arranged over the entire circumference, the higher the angular resolution of the rotary encoder to be detected.

Im nicht rotierenden Gehäuse 410 des Drehgebers 400 befindet sich eine Lichtquelle 411, eine Linse 412 und eine Abtastplatte 413. Darüber hinaus ist mit dem Gehäuse 410 eine Platine 414, an deren Unterseite Fotodetektoren angebracht sind, drehfest verbunden. Mit Hilfe dieser optischen Winkelabtasteinrichtung werden inkremental und/oder absolut die jeweilige Winkelposition innerhalb einer Umdrehung der Hohlwelle 401 bestimmt. A light source 411 , a lens 412 and a scanning plate 413 are located in the non-rotating housing 410 of the rotary encoder 400 . In addition, a circuit board 414 , on the underside of which photo detectors are attached, is connected in a rotationally fixed manner to the housing 410 . With the aid of this optical angle scanning device, the respective angular position within one revolution of the hollow shaft 401 is determined incrementally and / or absolutely.

Zur Multiturn-Messung wird das erfindungsgemäße Getriebe und die damit zusammenwirkenden weiteren Getriebestufen benötigt. Diese sind in einem Getriebekasten 420 integriert, dessen Außenwandung in der Fig. 3 der Übersichtlichkeit halber teilweise weggelassen wurde. Der Getriebekasten 420 ist drehfest mit dem Gehäuse 410 verbunden und nimmt somit nicht an der Rotationsbewegung der Hohlwelle 401 bzw. des Antriebsrads 100 teil. Die Drehachse 203 des Abtriebsrads 200 ist dagegen auch gegenüber dem Getriebekasten 420 und damit gegenüber dem Gehäuse 410 nicht bewegbar. Die Drehbewegung der Hohlwelle 401 wird vom Antriebsrad 100 mit der gegebenen Untersetzung schlupffrei auf das Abtriebsrad 200 übertragen, welches im Lager P drehbar um die Drehachse 203 gegenüber dem Getriebekasten 420 gelagert ist. Drehfest mit dem Abtriebsrad 200 ist ein Zahnrad verbunden, das mit einem Zahnrad einer weiteren Untersetzungsstufe kämmt. An der Welle dieser weiteren Untersetzungsstufe ist eine Teilscheibe 421 mit einer magnetischen Teilung befestigt. Darüber hinaus sind weitere Getriebestufen mit weiteren Teilscheiben 422 und 423 entsprechend angeordnet. Die Drehachsen der Teilscheiben 421, 422, 423 sind parallel zur Hohlwelle 401 ausgerichtet. Jede der Teilscheiben 421, 422, 423 besteht aus einem Magnetkörper mit in Umfangsrichtung abwechselnd angeordneten Magnetpolen (Nord-Süd), im einfachsten Fall sind die Teilscheiben 421, 422, 423 jeweils als kurze Stabmagnete mit einem einzigen Nord- und Südpol ausgeführt. Die magnetischen Teilungen der Teilscheiben 421, 422, 423 sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. For the multiturn measurement, the transmission according to the invention and the further transmission stages interacting with it are required. These are integrated in a gearbox 420 , the outer wall of which has been partially omitted in FIG. 3 for the sake of clarity. The gearbox 420 is non-rotatably connected to the housing 410 and therefore does not participate in the rotational movement of the hollow shaft 401 or the drive wheel 100 . In contrast, the axis of rotation 203 of the driven gear 200 cannot be moved with respect to the gearbox 420 and thus with respect to the housing 410 . The rotational movement of the hollow shaft 401 is transmitted from the drive wheel 100 with the given reduction ratio to the driven gear 200 , which is rotatably mounted in the bearing P about the axis of rotation 203 relative to the gearbox 420 . A gear wheel, which meshes with a gear wheel of a further reduction stage, is connected in a rotationally fixed manner to the driven gear 200 . A graduated disk 421 with a magnetic graduation is attached to the shaft of this further reduction stage. In addition, further gear stages with further dividing disks 422 and 423 are arranged accordingly. The axes of rotation of the indexing disks 421 , 422 , 423 are aligned parallel to the hollow shaft 401 . Each of the dividing disks 421 , 422 , 423 consists of a magnetic body with alternately arranged magnetic poles (north-south) in the circumferential direction, in the simplest case the dividing disks 421 , 422 , 423 are each designed as short bar magnets with a single north and south pole. The magnetic divisions of the dividing disks 421 , 422 , 423 are arranged in a common plane.

Die Teilscheibe 421 dreht sich langsamer als die Hohlwelle 401, die weiteren Getriebestufen führen zu einer weiten Reduzierung der Drehzahlen der entsprechenden Teilscheiben 422, 423. The indexing disk 421 rotates more slowly than the hollow shaft 401 , the further gear stages lead to a large reduction in the rotational speeds of the corresponding indexing disks 422 , 423 .

Durch Detektoreinrichtungen, hier Hallsensoren, an der Oberseite der Platine 414, die in der Fig. 4 nicht dargestellt sind, werden die Winkelpositionen der Teilscheiben 421, 422, 423 bestimmt. Die Teilscheiben 421, 422, 423 dienen also zur Messung der Anzahl der Umdrehungen der Hohlwelle 401, wobei jede Teilscheibe 421, 422, 423 über das Untersetzungsgetriebe von der jeweils vorgeschalteten Getriebestufe untersetzt angetrieben wird. Zum platzsparenden Aufbau sind die Teilscheiben 421, 422, 423, wie auch das Drehlager P der Drehachse 203 des Abtriebsrads 200, innerhalb des Umfangsbereiches der Codescheibe 402 angeordnet. The angular positions of the dividing disks 421 , 422 , 423 are determined by detector devices, here Hall sensors, on the upper side of the circuit board 414 , which are not shown in FIG. 4. The dividing disks 421 , 422 , 423 are thus used to measure the number of revolutions of the hollow shaft 401 , each dividing disk 421 , 422 , 423 being driven in a step-down manner via the reduction gear from the upstream gear stage. For space-saving construction, the dividing disks 421 , 422 , 423 , as well as the rotary bearing P of the axis of rotation 203 of the driven wheel 200 , are arranged within the circumferential area of the code disk 402 .

Anstelle von Hall-Sensoren als Detektoreinrichtungen können auch magnetoresistive Sensoren, wie AMR-, GMR- (Giant Magneto Resistive) oder TMR-Sensoren (Tunnel Magneto Resistive) eingesetzt werden. Instead of Hall sensors as detector devices can also magnetoresistive sensors such as AMR, GMR (Giant Magneto Resistive) or TMR sensors (Tunnel Magneto Resistive) are used.

Dadurch, dass die magnetischen Teilungen der Teilscheiben 421, 422, 423 in einer Ebene angeordnet sind, können die dazugehörigen Detektoreinrichtungen relativ einfach auf der Oberseite der Platine 414 untergebracht werden. Auf der Unterseite der Platine 414 sind, wie oben beschrieben, die entsprechenden Fotodetektoren angebracht. Es können beide Seiten der Platine 414 mit elektronischen Bausteinen bestückt werden, was insbesondere Vorteile bezüglich des Raumbedarfs als auch der Wirtschaftlichkeit der Herstellung hat. Because the magnetic divisions of the dividing disks 421 , 422 , 423 are arranged in one plane, the associated detector devices can be accommodated relatively easily on the top of the circuit board 414 . As described above, the corresponding photodetectors are attached to the underside of the circuit board 414 . Both sides of the circuit board 414 can be equipped with electronic components, which has advantages in terms of the space requirement as well as the economy of production.

Die Komponenten der optische Abtastung (insbesondere die Lichtquelle 411, die Linse 412, die Abtastplatte 413 und die Codescheibe 402) befinden sich bei dem Drehgeber 400 gemäß der Fig. 3 also unterhalb der Platine 414, wobei die Fotoelemente an der Unterseite der Platine 414 angebracht sind. An der Oberseite der Platine 414 sind unter anderem die Detektoreinrichtungen für die Erfassung der Drehstellungen der Teilscheiben 421, 422, 423 befestigt. Über der Platine ist gemäß Fig. 3 das neuartige Getriebe und die weiteren Getriebestufen angebracht. The components of the optical scanning (in particular the light source 411 , the lens 412 , the scanning plate 413 and the code disk 402 ) are therefore located below the circuit board 414 in the rotary encoder 400 according to FIG. 3, the photo elements being attached to the underside of the circuit board 414 are. Among other things, the detector devices for detecting the rotational positions of the indexing disks 421 , 422 , 423 are attached to the top of the circuit board 414 . According to FIG. 3, the novel gear and the further gear stages are attached above the board.

Neben dem Antriebsrad 100 ist das Abtriebsrad 200 des Getriebes angeordnet. Durch die beschriebene Bauweise kann also ein Drehgeber 400 geschaffen werden, der überaus geringe Baumaße aufweist und mit einem Getriebe mit den bereits genannten Vorteilen ausgestattet ist. In addition to the drive wheel 100 , the driven wheel 200 of the transmission is arranged. The construction described allows a rotary encoder 400 to be created which has extremely small dimensions and is equipped with a transmission with the advantages already mentioned.

Die Anwendung des Getriebes ist nicht auf Drehgeber beschränkt, deren inkrementale Abtastung auf einem optischen Prinzip beruht, oder deren Zählung der Umdrehungen auf einem magnetischen Abtastprinzip basiert. Ebenso sind hier unter anderem auch kapazitiv oder induktiv wirkende Drehgeber mit eingeschlossen. The application of the gearbox is not limited to encoders whose incremental scanning based on an optical principle, or their The number of revolutions is based on a magnetic scanning principle. Likewise, there are also capacitive or inductive ones Encoder included.

Claims

1. Transmission consisting of a rotatable drive element ( 100 ) with at least one power transmission means ( 101 , 102 ) and a rotatable output element ( 200 ) with a plurality of power transmission means ( 201 , 202 ), wherein
the at least one force transmission means ( 101 , 102 ) of the drive element ( 100 ) is of helical or spiral design,
the axis of rotation ( 203 ) of the output element ( 200 ) penetrates a plane (Y) with an orthogonal orientation to the axis of rotation ( 103 ) of the drive element ( 100 ),
a torque can be transmitted from the drive element ( 100 ) to the output element ( 200 ) by a magnetic interaction of the force transmission means ( 101 , 102 ; 201 , 202 ), this torque causing a rotary movement in the output element ( 200 ) so that its speed is less than that Speed of drive element ( 100 ),
characterized in that the at least one force transmission means ( 101 , 102 ) of the drive element ( 100 ) can also transmit a torque by touching the output element ( 200 ).

2. Transmission according to claim 1, wherein the force transmission means ( 101 , 102 ) of the drive element ( 100 ) on the jacket side of the drive element ( 100 ), and the force transmission means ( 201 , 202 ) of the output element ( 200 ) on the jacket side of the output element ( 200 ) are arranged.

3. Transmission according to claim 1, wherein the force transmission means ( 101 , 102 ) of the drive element ( 100 ) on the front side of the drive element ( 100 ), and the force transmission means ( 201 , 202 ) of the output element ( 200 ) on the front side of the output element ( 200 ) are arranged.

4. Transmission according to one of the preceding claims, wherein the at least one power transmission means ( 101 , 102 ) of the drive element ( 100 ), a torque can also be transmitted to the output element ( 200 ) by touching a power transmission means ( 201 , 202 ) of the output element ( 200 ) ,

5. Transmission according to one of the preceding claims, wherein the force transmission means ( 101 , 102 ; 201 , 202 ) of the drive element ( 100 ) and the output element ( 200 ) are designed as ferromagnetic or permanent magnetic webs.

6. Transmission according to claim 5, characterized in that at least one web ( 101 ) of the drive element ( 100 ), through which a torque can be transmitted by contact with the output element ( 200 ), has a surface with a Vickers hardness of more than 200 ,

7. Transmission according to one of claims 5 or 6, characterized in that at least one web ( 101 ) of the drive element ( 100 ), through which a torque can be transmitted by contact with the output element ( 200 ), at least in a partial area made of an alloy consists of the elements iron, chromium, cobalt and molybdenum.

8. Transmission according to one of claims 5 to 7, characterized in that at least one web ( 101 ) of the drive element ( 100 ), through which a torque can be transmitted by contact with the output element ( 200 ), has a surface consisting of a Layer of low-friction material, in particular polyterafluoroethylene or polyamide.

9. Transmission according to one of claims 5 to 8, characterized in that at least one web ( 102 ) of the drive element ( 100 ), through which torque can also be transmitted by contact with the output element ( 200 ), at least one web ( 202 ) of the output element ( 200 ) can touch.

10. Transmission according to one of claims 5 to 9, characterized in that at least one web ( 202 ) of the output element ( 200 ) has a surface with a Vickers hardness of more than 200.

11. Transmission according to one of claims 5 to 10, characterized in that at least one web ( 202 ) of the output element ( 200 ) consists at least in a partial area of an alloy which comprises the elements iron, chromium, cobalt and molybdenum.

12. Transmission according to one of claims 5 to 11, characterized in that at least one web ( 202 ) of the output element ( 200 ) has a surface which consists of a layer of low-friction material, in particular of polyterafluoroethylene or polyamide.

13. Encoder with one or more gear stages, the gear consisting of a rotatable drive element ( 100 ) with at least one force transmission means ( 101 , 102 ) and a rotatable output element ( 200 ) with several force transmission means ( 201 , 202 ), and
the at least one force transmission means ( 101 , 102 ) of the drive element ( 100 ) is of helical or spiral design,
the axis of rotation ( 203 ) of the output element ( 200 ) penetrates a plane (Y) with an orthogonal orientation to the axis of rotation ( 103 ) of the drive element ( 100 ),
a torque can be transmitted from the drive element ( 100 ) to the output element ( 200 ) by a magnetic interaction of the force transmission means ( 101 , 102 ; 201 , 202 ), this torque causing a rotary movement in the output element ( 200 ) so that its speed is less than that Speed of the drive element ( 100 ), and
that the at least one force transmission means ( 101 , 102 ) of the drive element ( 100 ) can also transmit torque by touching the output element ( 200 ).

14. Encoder according to claim 13, wherein the driven wheel ( 200 ) between the drive wheel ( 100 ) and a circuit board ( 414 ) is arranged.