DE29707039U1 - Untersetzungsgetriebe - Google Patents

Description

HL

21. April 1997

Anmelder: Hirn, Helmut, Dipl.-Ing., 72147 Nehren Laudenbach, Franz, 78559 Gosheim

Bezeichnung: Untersetzungsgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Untersetzungsgetriebe, bestehend aus einem nicht drehbaren Stützzahnkranz, der an einem Stützkörper angeordnet ist, sowie aus wenigstens einem Abrollzahnkranz, der an einem drehbar gelagerten Abtriebs- oder Abrollkörper angeordnet ist, wobei der Abrollzahnkranz eine Zähnezahl aufweist, die sich nur um wenige Zähne von der Zähnezahl des Stützzahnkranzes unterscheidet und wobei der Abrollzahnkranz in umlaufendem Wechsel über einen Teil seiner Umfangslänge mit dem Stützzahnkranz in Eingriff gehalten ist.

Es gibt bereits Getriebe, die in der Fachwelt unter dem Begriff "Harmonic-Drive-System" (Dubbel, Taschenbuch für Maschinenbau, 15. Auflage, S. 1069; Firmenschrift der Firma Harmonie Drive System GmbH, 63225 Langen/Hessen)

bzw. unter der Bezeichnung "Spannungswellengetriebe" (DE-PS 1 135 259) bekannt' sind und die mit nur einem Zahneingriff sehr hohe Untersetzungen zulassen.

Diese Getriebe bestehen im wesentlichen aus drei Grundelementen, nämlich:

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;

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 schließlich

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. Spannungsrad. Dabei hat der innen verzahnte Stützring eine größere Zähnezahl als die flexible Stahl- oder Kunststoffbuchse bzw. das Spannungsrad, die bzw. das ständig mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Umfangsab-

_ &ogr;

schnitten 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.

Diese Getriebe lassen sich in sehr kompakter Bauweise mit hohen Übersetzungen ins Langsame bzw. Untersetzungen herstellen. Die An- und Abtriebsdrehrichtungen sind jedoch gegensinnig. Die Formel für die Berechnung der jeweiligen Übersetzungsverhältnisse lautet:

Z -Z

2 1

wobei Zi die Zähnezahl der flexiblen Stahlbuchse bzw. des Spannungsrades und Z₂ die Zähnezahl des feststehenden innenverzahnten Stützringes ist. Nach Angaben des Herstellers solcher Harmonie Drive Getriebe sind Übersetzungsverhältnisse von 1:72 bis 1:320 möglich.

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Eingesetzt werden solche Getriebe vornehmlich in Sondermaschinen und Industrierobotern, Präzisionsantrieben und in Kombination mit hochtourigen Motoren.

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, wenn 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 ab-

rollt.

Nachfolgend ist das der Stahlbuchse bzw. dem Spannüngsrad entsprechende Bauteil als Abrollkörper bezeichnet.

Grundsätzlich basiert die Funktionsweise des gattungsgemäßen Untersetzungsgetriebes darauf, daß unterschiedlich lange Umfangsflächen schlupffrei aufeinander abrollen, wodurch sich die kürzere Umfangsflache beim Abrollen um die Längendifferenz dreht, d.h. die kürzere Umfangsflache wandert der längeren Umfangsflache entlang.

Diese Getriebe erfordern sehr hohe Herstellungskosten, zumal auch eine hohe Fertigungsprazision 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. Durch die Walkarbeit, die bei dem dauernden Verformen des Abrollkörpers zu leisten ist, verringert sich auch der Wirkungsgrad solcher Getriebe erheblich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Untersetzungsgetriebe der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß seine einzelnen Bestandteile sowohl in größeren als

auch in beliebigen Dimensionen einfacher und kostengünstiger herstellbar und leicht, insbesondere automatisch montierbar sind/ daß bei möglichst geringen Reibungsverlusten ein hoher Wirkungsgrad, ein spielfreier Eingriff sowie eine hohe Laufruhe und höhere Untersetzungen bzw. Übersetzungen ins Langsame erreichbar sind.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Stützzahnkranz und der Abrollzahnkranz jeweils als Kegelrad- oder Kronenradverzahnungen ausgebildet und durch relative Axialbewegungen abschnittweise miteinander in und außer Eingriff bringbar sind.

Der große Vorzug, den solche Getriebe gegenüber den eingangs erwähnten Getriebe aufweisen, besteht darin, daß keine elliptischen Getriebeteile und auch kein flexibles Getriebeteil benötigt wird, daß alle Getriebeteile mit erprobten rationellen Fertigungsmethoden in höchster Präzision herstellbar sind, daß keinerlei Unwuchten auszugleichen sind und daß unabhängig von der jeweiligen Baugröße ein Minimum an Raumbedarf benötigt wird. Alle Lagerungen der auf eine minimale Anzahl beschränkten Getriebeteile lassen sich mit handelsüblichen, preiswerten Standardlagern ausführen. Es ist eine sichere Selbsthem-

mung gegen Rückwärtsdrehen gewährleistet, und es besteht die Möglichkeit, ohne zusätzlichen Raumbedarf mit nur einem axial beweglichen Getriebeteil Mehrfachuntersetzungen vorzusehen.

Bei den eingangs erwähnten bekannten Untersetzungsgetrieben, kann der stillstehende Stützzahnkranz sowohl als Innenverzahnung wie auch als Außenverzahnung ausgebildet sein. In jedem Fall handelt es sich aber um eine Stirnverzahnung. Ist der Stützzahnkranz als Innenverzahnung ausgebildet, so muß der darin abrollende Abrollkörper mit einer Außenverzahnung versehen sein, die eine kleinere Zähnezahl aufweist als der Stützzahnkranz.

Wenn zur Übertragung der Drehbewegung des Abrollringes auf eine Arbeitswelle ein zweiter innenverzahnter Abtriebszahnkranz zur Anwendung kommt, der konzentrisch bzw. koaxial zum Stützzahnkranz, axial neben diesem angeordnet ist und mit der Außenverzahnung des Abrollkörpers ebenfalls in Eingriff steht, so gilt auch hierfür die Bedingung, daß der innenverzahnte Abtriebszahnkranz ebenfalls eine größere Zähnezahl aufweisen muß als der außenverzahnte Abrollkörper. Dabei besteht allerdings die Möglichkeit, daß der zweite innenverzahnte Zahnkranz eine andere Zähnezahl aufweist als der Stützzahnkranz. Es muß aber gewährleistet sein, daß die Zahndifferenz zwischen dem Stützzahnkranz und der mit diesem in Eingriff stehen-

den Außenverzahnung des Abrollringes sich von der Zahndifferenz unterscheidet, die zwischen dem innenverzahnten Abtriebszahnkranz und der mit diesem in Eingriff stehenden Außenverzahnung des Abrollkörpers besteht.

Dadurch ist die Wahl der möglichen Zähnezahlen dieser vier jeweils paarweise miteinander in Eingriff stehenden Verzahnungen eingeschränkt.

Bei dem erfindungsgemäßen Untersetzungsgetriebe hingegen gibt es diese Bedingung nicht, weil die jeweils miteinander in Eingriff stehenden Zahnkränze sich nicht gegenseitig umhüllen, sondern sich.axial gegenüberstehen. Deshalb hat man bei dem erfindungsgemäßen Untersetzungsgetriebe die Möglichkeit, jedem der paarweise miteinander in Eingriff stehenden Zahnkränze wahlweise die größere oder die kleinere Zähnezahl zu geben.

Da diese Zähnezahlen auch maßgebend sind für die Drehrichtung sowohl des Abrollkörpers als auch des von diesem über einen zweiten Zahneingriff angetriebenen Übertragungskörpers, kann man die Zähnezahlen jeweils so wählen, daß die jeweils resultierenden Drehbewegungen gleichsinnig oder gegensinnig sind.

Man hat somit wesentlich größere Wahlmöglichkeiten in der Festlegung von Gesamtuntersetzungen.

Die Unteransprüche 2 bis 12 betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 im Schnitt einen elektrischen Antriebsmotor mit einem angeflanschtem Untersetzungsgetriebe;

Fig. la eine Taumelbuchse im Schnitt als Einzelteil;

Fig. 2 teilweise geschnitten eine andere Ausführungsform des an einen Elektromotor angeflanschten Untersetzungsgetriebes;

Fig. 3 den Abrollkörper des Untersetzungsgetriebes der Fig. 1 in Stirnansicht III-III aus Fig. 1;

Fig. 4 im Schnitt eine andere Ausführungsform des Untersetzungsgetriebes mit angeflanschtem Elektromotor;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des Untersetzungsgetriebes im Schnitt, ebenfalls mit angeflanschtem Elektromotor;

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Fig. 6 das Untersetzungsgetriebe der Fig. 5 mit einem anderen Taumelantrieb;

Fig. 7 eine weitere Variante des Taumelantriebes des in Fig. 5 dargestellten Untersetzungsgetriebes.

Das in Fig. 1 dargestellte Untersetzungsgetriebe stellt eine sehr einfache Ausführungsform der möglichen Ausgestaltungen dar. Es besteht aus einem zylindrischen Getriebegehäuse 1 mit einer feststehenden Stirnwand 2, die unmittelbar an ein Motorengehäuse 3 eines Elektromotors 4 angeflanscht ist. Mittels eines Kugellagers 5 ist die Motorwelle 6 in der Stirnwand 2 des Getriebegehäuses 1 drehbar gelagert.

An der vom Elektromotor 4 abgewandten Innenseite ist die Stirnwand 2 mit einem als Kegelrad ausgebildeten Stützzahnkranz 8 versehen, der nicht drehbar ist. An einem scheibenartig ausgebildeten Abrollkörper 10, der mittels eines Taumellagers 12 auf dem in das Getriebegehäuse 1 hineinragenden Wellenabschnitt 14 der Motorwelle 6 gelagert ist, befindet sich ein Abrollzahnkranz 16. Dieser Abrollzahnkranz 16 wird in umlaufendem Wechsel über einen Teil seiner Umfangslänge mit dem Stützzahnkranz 8 dauernd in Eingriff gehalten. Auch dieser Abrollzahnkranz 16 ist kegelradartig als Gegenverzahnung zum Stützzahnkranz 8

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ausgebildet, so daß diese beiden Zahnkränze einwandfrei miteinander in Eingriff gebracht werden bzw. miteinander kämmen können.

Der Stützzahnkranz 8 und der Abrollzahnkranz könnten auch als Kronenradverzahnungen ausgebildet sein. Maßgebend ist dabei nur, daß sie durch Taumelbewegungen des Abrollkörpers 10 abschnittweise und umlaufend axial miteinander in- und außer Eingriff gebracht werden können.

Das Taumellager 12 besteht aus einer Taumelbuchse 1.8 mit einer zylindrischen Mantelfläche 19 und einer zentralen Axialbohrung 22 (Fig. la). Die zylindrische Mantelfläche 19 ist koaxial zu einer Mantelachse 20 angeordnet, die mit der Bohrungsachse 21 einer zentralen Axialbohrung 22 einen spitzen Taumelwinkel &agr; von etwa 5° bildet. Die Axialbohrung 22 dient zur drehfesten Aufnahme des Wellenabschnitts 14 der Motorwelle 6.

Die Taumelbuchse 18 ist festsitzend auf dem Wellenabschnitt 14 der Motorwelle 6 befestigt, so daß sie sich mit der Motorwelle 6 schlupffrei dreht.

Es ist auch ohne weiteres möglich, statt der Taumelbuchse 18 einen einstückig mit dem Wellenabschnitt 14 verbundenen, schiefen Taumelzylinder vorzusehen.

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Mittels einer zylindrischen Lagerhülse 24 ist der scheibenförmige Abrollkörper 10 auf der zylindrischen Mantelfläche 19 der Taumelbuchse 18 drehbar gelagert, derart, daß der Abrollkörper 10, wenn sich die Motorwelle 6 dreht, lediglich zur Ausübung von Taumelbewegungen angeregt wird, die zur Folge haben, daß der Abrollzahnkranz 16 jeweils umlaufend abschnittweise mit dem Stützzahnkranz 8 in Eingriff gebracht wird, d.h., daß der Abrollzahnkranz 16 auf dem undrehbaren Stützzahnkranz 8 in einer Taumelbewegung "abrollt".

Wenn man den beiden auf diese Weise miteinander in Eingriff stehenden bzw. aufeinander abrollenden Zahnkränzen 8 und 16 Zähnezahlen Z₁ bzw. Z₂ verleiht, die sich nur um wenige Zähne, um beispielsweise einen, zwei oder drei Zähnen unterscheiden, so erzielt man mit dieser beschriebenen Abrollbewegung des Abrollzahnkranzes 16 auf dem stillstehenden Stützzahnkranz 8 eine relative Drehbewegung des Abrollkörpers 10 gegenüber dem Stützzahnkranz 8 bzw. dem Getriebegehäuse 1.

Die hierbei erzielbare Untersetzung errechnet sich nach der bereits eingangs erwähnten Formel

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Z₁-Z,

wobei Z_x die Zähnezahl des Abrollzahnkranzes 16 ist und Z₂ die Zähnezahl des stillstehenden Stützzahnkranzes. 8.

Wenn beispielsweise Z_x = 100 und Z2 = 99 so ergibt sich eine Untersetzung zwischen der Drehzahl der Motorwelle und der Drehzahl des Ab.rollkörpers 10 von i = 99 : 1.

Bei diesem Getriebeaufbau besteht im Gegensatz zu den bekannten Getrieben, bei denen die aufeinander abrollenden Verzahnungen als Stirnverzahnungen ausgebildet sind, auch die Möglichkeit, die jeweils größere Zähnezahl beliebig dem einen oder anderen Zahnkranz, nämlich entweder dem Stützzahnkranz 8 oder aber dem Abrollzahnkranz 16 zuzuordnen. Das bedeutet zugleich, daß man die Drehrichtung des Abrollkörpers 10 durch diese Zuordnung der unterschiedlichen Zähnezahlen frei wählen kann.

Wenn die Zähnezahl Z_x des Abrollzahnkranzes 16 kleiner ist als die Zähnezahl Z₂ des stillstehenden Stützzahnkranzes 8, dann ergibt sich für den Abrollkörper 10 eine zur Drehbewegung der Motorwelle 6 gegenläufige Drehrichtung. Im andern Fall eine gleichsinnige Drehrichtung.

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Um die Drehbewegung des Abrollkörpers 10 auf eine Arbeitswelle 26 zu übertragen, gibt es mehrere Möglichkeiten.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel· steht der Abrollkörper 10 durch zwei radiale Kupplungszapfen 27 und 28, die sich diametral gegenüberliegend auf der Umfangsfläche des Abrollkörpers 10 angeordnet sind, in drehfestem Eingriff mit einem Übertragungskörper 30, der mittels eines zylindrischen Ansatzes 31 drehbar in einer Lagerbuchse 32 einer zweiten Stirnwand 34 des Getriebegehäuses 1 gelagert ist. Er ist mit der Arbeitswelle 26 versehen, die zur Motorwelle 6 eine koaxiale Lage einnimmt .

Der Übertragungskörper 30 weist eine gewölbte Ringwand 35 mit zwei axialen Führungsschlitzen 36 und 37 auf, in welche jeweils ein radialer Kupplungszapfen 27 bzw. 28 mit möglichst geringem Spiel als Mitnehmer eingreift.

Um einen ruhigen Lauf zu gewährleisten, ist die Motorwel-Ie 6 mittels eines Lagerzapfens 38 in einer Lagerbuchse 39 des Übertragungskörpers 30 zentriert.

Statt dieser etwa einer Kreuzkupplung entsprechenden Übertragungsmittel könnten ein Kardangelenk, eine biegsame Welle oder andere Übertragungsmittel vorgesehen sein.

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~ 13 ~

Bei der in Fig. 2 dargestellten, ebenfalls sehr einfachen Ausführungsform ist ein Abrollkörper 10/1 vorgesehen, der in gleicher Weise wie der Abrollkörper 10 auf dem Wellenabschnitt 14 der Motorwelle 6 mittels eines Taumellagers 12 gelagert ist und der bei drehender Motorwelle 6 Taumelbewegungen ausführt.

Dieser Abrollkörper 10/1 ist jedoch mittels eines radialen Anschlagzapfens 42, der in eine Schlitzöffnung 43 der Gehäuseringwand 44 eines ebenfalls unterschiedlich ausgebildeten Getriebegehäuses 1/1 hineinragt, daran gehindert, sich im Getriebegehäuse 1/1 zu drehen.

Wie ersichtlich, ist dieses Getriebegehäuse 1/1 mit einer ersten Stirnwand 2/1 versehen, die.eine glatte radiale Innenfläche ohne Verzahnung aufweist. Dementsprechend hat auch der Abrollkörper 10/1 auf der dieser Stirnwand 2/1 zugekehrten Stirnfläche ebenfalls keine Verzahnung.

Hingegen ist der Abrollkörper 10/1 auf der gegenüberliegenden Stirnseite mit einem Stützzahnkranz 8/1 versehen, der durch die bei der Drehbewegung der Motorwelle 6 hervorgerufene Taumelbewegung umlaufend abschnittweise mit einer Abtriebsverzahnung 56 in Eingriff steht bzw. in dieser abrollt.

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Diese Abtriebsverzahnung 56 ist Bestandteil eines Übertragungskörpers 30/1, der ähnlich wie der Übertragungskörper 30 in der zweiten Stirnwand 34 drehbar gelagert und mit einer Arbeitswelle 26 versehen ist.

Sowohl der Stützzahnkranz 8/1 als auch die Abtriebsverzahnung 56 sind nach Art von Kegelrädern ausgebildet.

Auch hierbei kommt die Drehbewegung des Übertragungskörpers 30/1 dadurch zustande, daß der Stützzahnkranz 8/1 eine Zähnezahl Z₂ aufweist, die sich um wenige Zähne von der Zähnezahl Zi der Abtriebsverzahnung 56 unterscheidet und daß der undrehbare Stützzahnkranz 8/1 durch die Taumelbewegung des Abrollkörpers 10/1 auf der Abtriebsverzahnung 56 "abrollt". Das Untersetzungsverhältnis errechnet sich nach der zu Fig. 1 angegebenen Formel.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform des Untersetzungsgetriebes dargestellt, bei der das Getriebegehäuse 1 gleich ausgebildet ist wie bei der Ausführungsform der Fig. 1, und bei der die Arbeitswelle 26 an dem gleichen Übertragungskörper 30/1 befestigt ist, wie bei der Ausführungsform der Fig. 2.

Dieser Übertragungskörper 30/1 ist auch in der gleichen Weise in der zweiten Stirnwand 34 des Getriebegehäuses

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mittels einer Lagerbuchse 32 drehbar und koaxial zur Motorwelle 6 gelagert.

Bei dieser Ausführungsform ist jedoch ein Abrollkörper 10/2 vorgesehen, der auf beiden Stirnseiten verzahnt ist und somit sowohl einen Abrollzahnkranz 16 wie auch einen zweiten Stützzahnkranz 8/1 aufweist. Im Gegensatz zur Ausführungsform der Fig. 2 ist bei dieser Ausführungsform gemäß Fig. 4 der Abrollkörper 10/2 auf dem Wellenabschnitt 14 mittels des auch in den vorangegangenen Ausführungsbeispielen verwendeten Taumellagers 12 frei drehbar gelagert.

Es sind zwei Zahneingriffe gleichzeitig vorhanden. Der Abrollzahnkranz 16 steht abschnittweise mit dem Stützzahnkranz 8, und der zweite Stützzahnkranz 8/1 steht abschnittweise mit der Abtriebsverzahnung 56 in Eingriff, wobei sich die Eingriffsabschnitte diametral gegenüberliegen.

Das bedeutet, daß zwei Zahneingriffe vorhanden sind, die auch zwei Übersetzungsverhältnisse ermöglichen.

Wenn beispielsweise die Zähnezahl Z₁ des Abrollzahnkranzes 16 gleich groß ist wie die Zähnezahl Z₂ des Stütz-

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Zahnkranzes 8, so ergibt sich zwischen der Eingangsdrehzahl n_E der Motorwelle 6 und der Drehzahl n_K des Abrollkörpers 10/2 ein Untersetzungsverhältnis, das rechnerisch den Wert 1 : °° annimmt, was bedeutet, daß sich der Abrollkörper 10/2 gegenüber dem Stützzahnkranz 8 nicht dreht.

Wenn jedoch eine Zahndifferenz von beispielsweise einem Zahn zwischen Z₁ und Z₂ besteht und Z₂ z.B. 50 ist, so hängt die Drehrichtung des Abrollkörpers 10/2 im bezug auf die Drehrichtung der Motorwelle 6 davon ab, ob die Zähnezahl Z₁ um ein Zahn größer ist oder um ein Zahn kleiner ist als Z₂. Ist Z₁ größer als Z₂, so ergibt sich eine gleichsinnige Drehbewegung, d.h. der Abrollkörper 10/2 dreht sich in der gleichen Richtung wie die Motorwelle 6. Ist hingegen Z₁ kleiner als Z₂, so ergibt sich eine Drehbewegung des Abrollkörpers 10/2 in entgegengesetzter Richtung zur Drehrichtung der Motorwelle 6. Es bestehen also insoweit die gleichen Verhältnisse wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1.

Diese Regeln gelten in analoger Weise auch für den Zahneingriff zwischen dem zweiten Stützzahnkranz 8/1 mit der Zähnezahl Z₃ und der Abtriebsverzahnung 56 mit der Zähne-

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zahl Z₄. Dabei gilt: Wenn Z₃ größer ist als Z_4r dreht sich der Übertragungskörper 30/1 entgegen der Drehrichtung des Abrollkörpers 10/2. Ist dagegen Z₃ kleiner als Z₄, so dreht sich der Übertragungskörper 30/1 in der gleichen Richtung wie der Abrollkörper 10/2. Voraussetzung dafür ist allerdings in beiden Fällen, daß zwischen den Zähnezahlen Z₃ und Z₄ eine Differenz von mindestens einem Zahn besteht.

Um zu vermeiden, daß die Arbeitswelle 26 trotz drehender Motorwelle 6 stillsteht, muß darauf geachtet werden, daß sich die beiden Übersetzungen nicht gegenseitig aufheben.

Da bei dieser Ausführungsform die Möglichkeit" besteht, die jeweils größere Zähnezahl wahlweise zuzuordnen, ergeben sich praktisch unbegrenzte Variationsmöglichkeiten für die Wahl der jeweiligen Gesamtuntersetzung zwischen der Motorwelle 6 und der Arbeitswelle 26.

Während beim.Ausführungsbeispiel der Fig. 4 das gleiche Taumellager 12 vorgesehen ist wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2, ist in Fig. 5 eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher der Abrollkörper 10/3 mittels eines anderen Taumellagers 12/1 gelagert ist und seine Taumelbewegungen durch eine auf der Motorwelle 6 sitzende

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schräggestellte Druckscheibe 60 verursacht wird, die ggf. mit entsprechenden Rollkörpern 61 an einer planebenen Stirnfläche 62 des Abrollkörpers 10/3 anliegt.

Das Taumellager 12/1 besteht aus einem zentralen Kugelzapfen 65, der in eine die Taumelbewegung des Abrollkörpers 10/3 ermöglichende konische Kalottenbohrung 66 hineinragt und auf dem der Abrollkörper 10/3 taumelfähig gelagert ist.

Durch die Drehbewegung der Motorwelle 6 bzw. der darauf befestigten Druckscheibe 60 wird die Taumelbewegung des Abrollkörpers 10/3 verursacht.

Wie sich aus der Fig. 5 ohne weiteres entnehmen läßt, ist der Abrollkörper 10/3 im übrigen gleich ausgebildet wie der Abrollkörper 10/2 der Fig. 4. Auch der Stützzahnkranz 8 und der Übertragungskörper 30/1 sind in gleicher Weise vorhanden und angeordnet, wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4.

Es ergibt sich somit auch für das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 die gleiche Funktionsweise wie vorstehend anhand des Ausführungsbeispieles der Fig. 4 erläutert ist.

In den Fig. 6 und 7 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele dargestellt, die sich von dem Ausführungsbeispiel der

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Fig. 5 nur dadurch unterscheiden, daß das Getriebegehäuse 1/2 nicht unmittelbar an das Gehäuse eines Elektromotors angeflanscht ist und daß die dort vorgesehenen Abrollkörper 10/4 bzw. 10/5 mit einem Kugelkopfzapfen 67 bzw. mit einem zylindrischen Lagerzapfen 68 versehen sind, die mittels exzentrischer Antriebsköpfe 69 bzw. 70 von Antriebswellen 71 bzw. 72 taumelnd angetrieben werden. Der Antriebskopf 69 ist mit einer zur Antriebswelle 71 exzentrischen Maulöffnung versehen, in welche ein Kugelkopf 74 des KugelkopfZapfens 67 spielfrei hineinragt.

Der Antriebskopf 70 ist mit einem exzentrisch zur Antriebswelle 72 angeordneten Tonnenlager 76 versehen, das in einer exzentrischen Ausnehmung 77 untergebracht ist und den Lagerzapfen 78 aufnimmt, der Bestandteil des Zylinderzapfens 68 ist. In beiden Fällen wird der Abrollkörper 10/4 bzw. 10/5 durch die Rotationsbewegung der Antriebswelle 71 bzw. 72 in taumelnde Bewegung versetzt, so daß sich die gleiche Funktionsweise wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 ergibt.

Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß Zahnkränze und Verzahnungen jeweils durch relative Axialbewegungen des Abrollkörpers 10 bis 10/5 abschnittweise umlaufend miteinander in und außer Eingriff bringbar sind.

Der Abrollkörper 10 bis 10/5 ist als Taumelscheibe ausgebildet, bzw. mit der Bewegung einer solchen versehen.

Claims (12)

Schutzansprüche

1. Untersetzungsgetriebe, bestehend aus einem nicht drehbaren Stützzahnkranz (8), der an einem Stützkörper angeordnet ist, sowie aus wenigstens einem Abrollzahnkranz (16), der an einem drehbar gelagerten Abtriebs- oder Abrollkörper (10) angeordnet ist, wobei der Abrollzahnkranz (16) eine Zähnezahl (Zi) aufweist, die sich nur um wenige Zähne von der Zähnezahl (Z₂) des Stützzahnkranzes (8) unterscheidet und wobei der Abrollzahnkranz (16) in umlaufendem Wechsel über einen Teil seiner Umfangslänge mit dem Stützzahnkranz (8) in Eingriff gehalten ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Stützzahnkranz (8, 8/1) und der Abrollzahnkranz jeweils als Kegelrad- oder Kronenradverzahnungen ausgebildet und durch relative Axialbewegungen

abschnittweise miteinander in und außer Eingriff bringbar sind.

2. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abroll zahnkranz (8) stillstehend koaxial zu einer Antriebswelle (6) angeordnet ist und daß der Abroll zahnkranz (16) Teil eines scheibenartig ausgebildeten, koaxial zum Stützzahnkranz (8) und taumelfähig gelagerten Abrollkörpers (10) ist.

3. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenartig ausgebildete Abrollkörper (10) mittels eines Taumellagers (12) auf einer zum Stützzahnkranz (8) koaxialen Antriebswelle (6) drehbar gelagert und mittels eines Taumelantriebs in Taumelbewegungen versetzbar ist, durch welche der Abrollzahnkranz (16) in umlaufendem Wechsel abschnittweise auf dem Stützzahnkranz (8) abrollt.

4. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Taummelantrieb aus einem schief

auf der Antriebswelle (6, 14) sitzenden Taumelzylinder oder einer Taumelbuchse (18) besteht.

5. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Taumellager aus einer drehfest auf der Antriebswelle (6, 14) angeordneten Lagerbuchse besteht, deren zylindrische Mantelfläche (19) spitzwinklig zur einer zentralen, die Antriebswelle (6) aufnehmenden Axialbohrung (22) verläuft.

6. Untersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abrollkörper (10) durch eine Taumelkupplung (27/36, 28/37) mit einer Arbeitswelle (26) drehfest verbunden ist.

7. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Taumelkupplung aus einem Kreuzgelenk oder Kardangelenk besteht.

8. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Taumelkupplung aus einer biegsamen Welle besteht.

• ■ ♦ ♦ · · ·

9. Untersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützzahnkranz (8) an der Innenseite einer Gehäusestirnwand (2) angeordnet ist.

10. Untersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenartige Abrollkörper (10/2) auf der dem Abrollzahnkranz (16) gegenüberliegenden Seite einen zweiten Stützzahnkranz (8/1) aufweist, der abschnittweise mit einer Abtriebsverzahnung (56) eines Übertragungskörpers (30/1) in Eingriff steht.

11. Untersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abrollkörper 10 bis 10/5 aus einer motorisch angetriebenen Taumelscheibe besteht, die auf einer Stirnseite den Abrollzahnkranz (16) und auf der gegenüberliegenden Stirnseite den zweiten Stützzahnkranz (8/1) aufweist und die zwischen dem Stützzahnkranz (8) und dem Übertragungskörper (30/1) in Koaxiallage zu beiden angeordnet ist.

12. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützzahnkranz (8/1) an einem taumelfähig gelagerten, jedoch nicht drehbaren Abrollkörper angeordnet ist und abschnittweise mit einer dazu koaxial gelagerten Abtriebsverzahnung eines Übertragungskörpers in Eingriff steht.