Die vorliegende Erfindung betrifft eine flexible Zahnradscheibe für ein hochuntersetzendes Getriebe mit mindestens zwei in Umfangsrichtung der Zahnradscheibe nebeneinander angeord neten Zahnradsegmenten, die mittels Federsegmenten miteinander verbunden sind. Ferner be trifft die Erfindung auch ein flexibles Zahnrad für ein hochuntersetzendes Getriebe umfassend mindestens zwei der flexiblen Zahnradscheiben, die in axialer Richtung nebeneinander angeord net sind, und ein Getriebe mit einem Hohlrad, mit einem in dem Hohlrad angeordneten flexiblen Zahnrad und mit einem Wavegenerator, der mit dem flexiblen Zahnrad in Verbindung steht und der das flexible Zahnrad verformt, so dass es bereichsweise mit dem Hohlrad in Eingriff steht.

Ein derartiges flexibles Zahnrad umfassend mehrere flexible Zahnradscheiben und ein hochuntersetzendes Getriebe mit solch einem flexiblen Zahnrad sind beispielsweise aus der EP 3 828442 A1 bekannt. Dort ist bereits beschrieben, dass das flexible Zahnrad mindestens zwei in axialer Richtung nebeneinander angeordnete flexible Zahnradscheiben aufweist und jede flexible Zahnradscheibe in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete Zahnradsegmente um fasst, die mittels Federsegmente miteinander verbunden sind. Die Federsegmente greifen in ra dialer Richtung des Zahnrads etwa in der Mitte der Zahnradsegmente an diesen an und sind als Kreis ring stücke ausgebildet. Die Federsegmente liegen also auf einem Kreis, der konzentrisch mit dem flexiblen Zahnrad ist, und verlaufen somit in Umfangsrichtung des flexiblen Zahnrads bzw. der flexiblen Zahnradscheiben. Jede flexible Zahnradscheibe umfasst zwei unterschiedliche Typen von Zahnradsegmenten, die abwechselnd angeordnet sind. Jedes der Zahnradsegmente weist einen Kopfbereich und einen Fußbereich auf. Der Kopfbereich der Zahnradsegmente ist jeweils mit einer Außenverzahnung versehen, die mit der Innenverzahnung eines Hohlrad in Ein griff bringbar ist. Der Fußbereich der Zahnradsegmente steht mit einem Wavegenerator in Kon takt. Eine Drehbewegung des Wavegenerators führt dazu, dass das flexible Zahnrad bereichs weise nach außen gedrückt und mit dem Hohlrad in Eingriff gebracht wird. Der erste Typ der Zahnradsegmente weist jeweils eine in etwa mittig in dem Zahnradsegment angeordnete Aus nehmung auf, in der ein Zapfen aufgenommen wird, um eine Drehbewegung des flexiblen Zahn rads auf einen Abtrieb zu übertragen. Der zweite Typ der Zahnradsegmente weist keine Ausneh mung auf, sondern ist in der Mitte tailliert. Dort greifen die Federsegmente an. Dadurch kann die Länge der Federsegmente erhöht werden und es wird eine gute Kombination aus Flexibilität und Festigkeit der flexiblen Zahnradscheiben und somit des flexiblen Zahnrads erreicht. Ferner zeigt die DE 100 21 236 A1 ein Untersetzungsgetriebe mit einem Wavegenerator, einem topfförmigen Flexspline und einem mit dem Flexspline zusammenwirkenden Circularsp- line. Der topfförmige Flexspline umfasst einen Zahnbereich, der mit einer Innenverzahnung und eine Außenverzahnung versehen ist. Die Innenverzahnung wirkt mit dem Wavegenerator zusam men, die Außenverzahnung greift in die Innenverzahnung des Circularspline ein. Ferner umfasst der topfförmige Flexspline einen in axialer Richtung neben dem Zahnbereich angeordneten Ring bereich zur Beaufschlagung eines Nabenteils. Der Ringbereich ist mittels gebogener, in radialer Richtung federnder Speichen mit dem Nabenteil verbunden.

Aus der CN 109 578 547 A ist ein flexibles Zahnrad für ein Getriebe bekannt, wobei das flexible Zahnrad einzelne starre Segmente umfasst, die mittels Abstandshaltern voneinander be- abstandet sind. Jedes der Segmente umfasst einen Gleitbereich, der gleitend in den Abstands haltern geführt ist und eine starre, bogenförmige Zahnplatte. Jedes der Segmente ist mit einer in radialer Richtung wirkenden Schraubenfeder verbunden, über die es nach außen gedrückt wer den kann.

DE 102005016 803 A1 zeigt ein Harmonie Drive Getriebe mit einem feststehenden, innen verzahnten Circular Spline, einem radial beweglichen Flexspline mit einer Innenfläche und einer Außenverzahnung und einem Wave Generator, der mit einer Antriebseinrichtung verbunden ist und Teile der Außenverzahnung des Flexspline mit der Innenverzahnung des Circular Spline um laufend in Eingriff bringt. Zwischen dem radial beweglichen Flexspline und einem zylindrischen Abtriebselement sind radial bewegliche Verbindungselemente angeordnet, so dass das Harmo nie Drive Getriebe mit wenigen Bauteilen flach gebaut werden kann. Der Flexspline und das Ab triebselement können entweder in axial zueinander versetzten Ebenen oder miteinander ver schachtelt in einer Ebene angeordnet werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen weiter zu verbessern und insbesondere eine flexible Zahnradscheibe, ein flexibles Zahnrad mit mindestens zwei flexiblen Zahnradscheiben und ein Getriebe mit einem flexiblen Zahnrad bereitzustellen, die gleichzeitig eine erhöhte Flexibilität der Zahnradscheiben bzw. des Zahnrads in radialer Richtung sowie eine erhöhte Steifigkeit in Umfangsrichtung ermöglichen.

Diese Aufgabe wird in Bezug auf die flexible Zahnradscheibe für ein hochuntersetzendes Getriebe mit mindestens zwei in Umfangsrichtung der flexiblen Zahnradscheibe nebeneinander angeordneten Zahnradsegmenten, die mittels Federsegmenten miteinander verbunden sind er findungsgemäß dadurch gelöst, dass die Federsegmente schräg zur Umfangsrichtung der flexib- len Zahnradscheibe verlaufen. Mit dem Begriff „Scheibe“ bzw. „Zahnradscheibe“ ist im vorlie gende Fall ein Bauteil definiert, dessen axiale Erstreckung sehr gering ist im Vergleich zu seiner radialen Erstreckung. Dadurch, dass die Federsegmente schräg zur Umfangsrichtung der flexib len Zahnradscheibe verlaufen, wird zum einen die für die gewünschte radiale Flexibilität benötigte Federlänge erreicht. Zum anderen führt der schräge Verlauf der Federsegmente dazu, dass die Federsegmente an den benachbarten Zahnradsegmenten auf unterschiedlicher Höhe angreifen. Dies führt dazu, dass den Zahnradsegmenten bei einer Verformung der flexiblen Zahnradscheibe durch einen Wavegenerator und einem auf die Zahnradsegmente wirkendem Lastmoment eine Verdrehrichtung vorgegeben ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass eine Längsachse jedes Federsegments einen Winkel a > 0° mit einer an einer mittleren Umfangsposition des Federseg ments am Umfang der flexiblen Zahnradscheibe anliegenden Tangente einschließt, bevorzugt einen Winkel a in einem Bereich von 10° - 70°, besonders bevorzugt einen Winkel a von 35° - 55°. Die Längsachse des Federsegments ist die Achse, die sich mittig in der Breite und der Dicke des Federsegments zwischen den beiden Verbindungspunkten des Federsegments mit den bei den benachbarten Zahnradsegmenten erstreckt. Die mittlere Umfangsposition des Federseg ments ist die Position, an der das Federsegment entlang seiner Längserstreckung in zwei gleich lange Teile unterteilt ist. Die Federsegmente sind im Wesentlichen stab- oder bandförmig ausge bildet, so dass ihre Längserstreckung deutlich größer ist als ihre Breite und ihre Dicke. Durch die beschriebene Ausgestaltung wird die schräge Anordnung des Federsegments bzw. der Feder segmente erreicht, die zu den oben genannten Vorteilen, nämlich erhöhter radialer Flexibilität bei gleichzeitiger Erhöhung der Steifigkeit in Umfangsrichtung, führt.

Um eine besonders flache Ausgestaltung zu erzielen, kann vorgesehen sein, dass die Fe dersegmente so ausgebildet sind, dass sie in einer Ebene mit den Zahnradsegmenten und somit in einer Ebene mit der flexiblen Zahnradscheibe liegen. Diese gemeinsame Ebene erstreckt sich senkrecht zur axialen Richtung, also senkrecht zur Rotationsachse der Zahnscheibe.

Vorzugsweise sind die Federsegmente in Umfangsrichtung zwischen den Zahnradsegmen ten angeordnet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass sich mindes tens eines der Federsegmente von einem Kopfbereich eines Zahnradsegments zum Fußbereich des in Umfangsrichtung der flexiblen Zahnradscheibe daneben angeordneten Zahnradsegments erstreckt. Die beiden Verbindungspunkte der Federsegmente mit den beiden jeweils daneben liegenden Zahnradsegmenten liegen also auf unterschiedlichen Seiten eines Mittenkreises, der auf halber Höhe der Zahnradsegmente verläuft. Dies führt zu einer sehr großen Länge der Fe dersegmente und damit zur Erzielung der gewünschten radialen Flexibilität in Kombination mit der Erhöhung der Steifigkeit in Umfangsrichtung der flexiblen Zahnradscheibe.

Bevorzugt sind die Zahnradsegmente nur über die Federsegmente miteinander verbunden.

Vorteilhafterweise kann ferner vorgesehen sein, dass im Fußbereich zumindest eines der Zahnradsegmente oberhalb des Federsegments ein Schlitz ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Schlitz oberhalb des Punktes bzw. des Bereichs angebracht, an dem das Federsegment an das Zahnradsegment angreift bzw. in das Zahnradsegment übergeht. Der Schlitz verläuft bevorzugt parallel zu dem Federsegment. Dies erhöht die Elastizität des Zahnradsegments bzw. der Zahn radsegmente und führt zur gewünschten Verformbarkeit.

Diese gewünschte Verformbarkeit kann weiter erhöht werden, wenn im Kopfbereich zumin dest eines der Zahnradsegmente unterhalb des Federsegments eine Hinterschneidung ausgebil det ist. Auch die Hinterschneidung ist vorzugsweise parallel zur Erstreckung des Federsegments ausgebildet. Die Hinterschneidung ist deutlich kürzer als der im Fußbereich der Zahnradseg mente ausgebildete Schlitz. Vorzugsweise beträgt die Länge der Hinterschneidung maximal das 0,3-fache der Länge des Schlitzes.

In Bezug auf das flexible Zahnrad für ein hochuntersetzendes Getriebe wird die oben ge nannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das flexible Zahnrad mindestens zwei in axialer Richtung nebeneinander angeordnete, wie oben beschrieben ausgebildete flexible Zahn radscheiben umfasst, wobei die flexiblen Zahnradscheiben derart angeordnet sind, dass sich die Federsegmente der nebeneinander angeordneten flexiblen Zahnradscheiben kreuzen. Benach barte flexible Zahnradscheiben sind also derart angeordnet, dass sie in Bezug auf eine senkrecht zur Rotationsachse der flexiblen Zahnradscheiben verlaufende Achse (also um eine in radialer Richtung der flexiblen Zahnradscheiben verlaufenden Achse) um 180° gedreht sind. Bei einer Draufsicht in axialer Richtung auf die nebeneinander angeordneten flexiblen Zahnradscheiben kreuzen sich die Federsegmente der benachbarten bzw. nebeneinanderliegenden Zahnradschei ben also. Durch die diagonal verlaufenden und gekreuzten Federsegmente wird zusätzlich zur Verbesserung der Steifigkeit des flexiblen Zahnrads auch der Wirkungsgrad, die Geräuschent wicklung, das Verdrehspiel und die Lebensdauer verbessert.

Eine weitere Erhöhung der Steifigkeit in Umfangsrichtung des flexiblen Zahnrads kann dadurch erreicht werden, dass zumindest eines und insbesondere in Umfangsrichtung zumindest jedes zweite der Zahnradsegmente jeder flexiblen Zahnradscheibe mit dem in axialer Richtung, d.h. in Richtung der Rotationsachse, daneben liegenden Zahnradsegment der daneben angeord neten flexiblen Zahnradscheibe verbunden ist, vorzugsweise fest verbunden ist. Im eingebauten Zustand des flexiblen Zahnrads in einem Getriebe kommt die Außenverzahnung der Zahnradseg mente mit der Innenverzahnung eines Hohlrads in Eingriff. Durch die Verformung des flexiblen Zahnrads bzw. der flexiblen Zahnradscheiben sind immer mindestens zwei und bevorzugt vier (jeweils zwei nebeneinander auf gegenüberliegenden Seiten des flexiblen Zahnrads bzw. der fle xiblen Zahnradscheibe) Zahnradsegmente jeder flexiblen Zahnradscheibe mit der Hohlradver zahnung in Eingriff. Da die in axialer Richtung nebeneinanderliegenden flexiblen Zahnradschei ben jeweils um eine radiale Achse um 180° zueinander gedreht sind, sodass sich ihre Federseg mente kreuzen, verdrehen sich die in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Zahnradseg mente der nebeneinander angeordneten flexiblen Zahnradscheiben bei einer Verformung der fle xiblen Zahnradscheiben und damit des flexiblen Zahnrads gegenläufig zueinander. Durch die verdrehrichtungsvorgebende Verbindung der in Umfangsrichtung nebeneinanderliegenden Zahn radsegmente der in axialer Richtung nebeneinander angeordneten flexiblen Zahnradscheiben wird somit ein gleichsinniges Verdrehen der Zahnradsegmente unterbunden. Die axial aneinan der anliegenden Zahnradsegmente können sich nur abwechselnd gegenläufig verdrehen. Da die aneinander anliegenden Zahnradsegmente fest miteinander verbunden sind und in einem in ein Getriebe eingebauten Zustand mit einem Hohlrad in Eingriff sind, verhindern diese Zahnradseg mente gegenseitig ein Verdrehen. Dies erhöht die Steifigkeit. Die Flexibilität des Zahnrads in ra dialer Richtung ist aber weiterhin gegeben und das flexible Zahnrad kann sich der Verformung durch den Wavegenerator anpassen. Vorzugsweise ist das flexible Zahnrad derart ausgestaltet, dass jedes oder in Umfangsrichtung jedes zweite der Zahnradsegmente jeder flexiblen Zahnrad scheibe mit dem in axialer Richtung daneben angeordneten Zahnradsegment der daneben an geordneten flexiblen Zahnradscheibe bzw. der daneben angeordneten flexiblen Zahnradschei ben fest verbunden ist. Die in axialer Richtung nebeneinander angeordneten bzw. aneinander anliegenden Zahnradsegmente der flexiblen Zahnradscheiben bilden also Zahnradsegmentgrup pen aus, die sich jeweils über die gesamte Breite des flexiblen Zahnrads erstrecken.

Die feste Verbindung der nebeneinanderliegenden Zahnradsegmente von nebeneinander angeordneten flexiblen Zahnradscheiben kann in einer einfachen Ausgestaltung dadurch erreicht werden, dass die in axialer Richtung aneinander anliegenden Zahnradsegmente der nebeneinan der angeordneten flexiblen Zahnradscheiben miteinander verstiftet sind.

In Bezug auf das Getriebe wird die oben beschriebene Aufgabe dadurch gelöst, dass das Getriebe ein Hohlrad, ein in dem Hohlrad angeordnetes flexibles Zahnrad und einen Wavegene rator umfasst, wobei der Wavegenerator mit dem flexiblen Zahnrad in Verbindung steht und das flexible Zahnrad verformt, so dass es bereichsweise mit dem Hohlrad in Eingriff steht, und wobei das flexible Zahnrad wie oben beschrieben ausgebildet ist. Durch das im Getriebe eingesetzte flexible Zahnrad mit erhöhter Steifigkeit in Umfangsrichtung wird der Wirkungsgrad, die Geräu schentwicklung, das Verdrehspiel und die Lebensdauer verbessert.

In einer einfachen Ausgestaltung kann das Getriebe vorzugsweise derart ausgebildet sein, dass mindestens eines der Zahnradsegmente des flexiblen Zahnrads derart mit einem Abtrieb verbunden ist, dass eine walkende Drehbewegung des flexiblen Zahnrads in eine einfache Dreh bewegung übertragen wird.

Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass auf mindestens einer Seite des flexiblen Zahnrads eine Stützscheibe angeordnet ist und durch mindestens eine der durch die in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Zahnradsegmente ausgebildeten Zahnradsegment gruppen mindestens ein Bolzen geführt ist, der in Kontakt mit der mindestens einen Stützscheibe steht. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass auf beiden Seiten des flexiblen Zahnrads je eine Stützscheibe angeordnet ist und der mindestens eine Bolzen in Kontakt mit beiden Stütz scheiben steht. Vorzugsweise sind die beiden Stützscheiben über Achsen starr miteinander ver bunden. Die Achsen haben keinen Kontakt mit dem flexiblen Zahnrad.

Um eine stabile und symmetrische Ausgestaltung zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass durch jede der durch die in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Zahnradsegmente ausge bildeten Zahnradsegmentgruppen des flexiblen Zahnrads mindestens ein Bolzen geführt ist, der in Kontakt mit der mindestens einen Stützscheibe steht. Es kann auch vorgesehen werden, dass durch jede der Zahnradsegmentgruppen mehrere, vorzugsweise zwei, Bolzen geführt sind, die Kontakt mit den seitlich neben dem flexiblen Zahnrad angeordneten Stützscheiben haben. Hier durch wird die Stabilität der gesamten Konstruktion erhöht.

Um die Übertragung der walkenden Drehbewegung des flexiblen Zahnrads auf die Stütz scheiben zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Bolzen relativ zu der mindestens einen Zahnradsegmentgruppe, also relativ zu den Zahnradsegmenten, durch die er geführt ist, ortsfest, aber drehbar gelagert ist und auf einer in sich geschlossenen Kontur in der mindestens einen Stützscheibe abrollt. Dadurch wird eine einfache und stabile Ausgestaltung ermöglicht.

In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Bolzen relativ zu der mindestens einen Stützscheibe ortsfest, aber drehbar gelagert ist und auf einer in sich geschlossenen Kontur in der mindestens einen Zahnradsegmentgruppe, also in den Zahnradsegmenten, durch die er geführt ist, abrollt. In noch einer weiteren alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der min destens eine Bolzen sich sowohl auf einer in sich geschlossenen Kontur in der mindestens einen Stützscheibe als auch auf einer in sich geschlossenen Kontur in der mindestens einen Zahn radsegmentgruppe, also in den Zahnradsegmenten, durch die er geführt ist, abrollt, wobei die Kontur der mindestens einen Stützscheibe und die Kontur in den jeweiligen Zahnradsegmenten so gestaltet sind, dass ihre Umfangslänge gleich ist. Auch hierdurch wird eine sichere und stabile Übertragung ermöglicht.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass sich die Feder segmente der in axialer Richtung nebeneinanderliegenden flexiblen Zahnradscheiben auf der ra dialen Höhe des mindestens einen Bolzens kreuzen. Auch diese Ausgestaltung trägt dazu bei, dass die gewünschte Flexibilität erreicht wird.

Der Wirkungsgrad des Getriebes kann ferner auch dadurch erhöht werden, dass das fle xible Zahnrad nicht direkt auf dem Wavegenerator bzw. auf einem auf dem Wavegenerator an geordneten Flexlager aufliegt, sondern, dass in einem Fußbereich von zumindest einigen der durch die in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Zahnradsegmente ausgebildeten Zahn radsegmentgruppen des flexiblen Zahnrads mindestens eine Rolle angeordnet ist, die in Kontakt mit dem mindestens einen Wavegenerator stehen. Der Kontakt zwischen dem Wavegenerator und den Rollen kann direkt oder indirekt sein, je nachdem ob auf dem Wavegenerator weitere Bauteile, wie beispielsweise ein Flexlager, angeordnet sind. Jede der Rollen ist vorzugsweise mittig in der entsprechenden Zahnradsegmentgruppe gelagert. Es kann auch vorgesehen wer den, dass mehrere Rollen pro Zahnradsegmentgruppe angeordnet sind, beispielsweise zwei Rol len je Zahnradsegmentgruppe. In diesem Fall sind die Rollen vorzugsweise an den Rändern der Zahnradsegmentgruppen angeordnet, sodass nur jedes zweite Zahnradsegment der entspre chenden Zahnradsegmentgruppe mit der jeweiligen Rolle in Kontakt steht.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen hochuntersetzenden Ge triebes;

Fig. 2: dreidimensionale Darstellung des Getriebes aus Fig. 1 , teilweise geschnitten;

Fig. 3: dreidimensionale Darstellung des Getriebes aus Fig. 1 ohne Gehäuse;

Fig. 4: Vorderansicht eines flexiblen Zahnrads des Getriebes aus Fig. 1 ; Fig. 5: Draufsicht auf nebeneinander angeordnete flexible Zahnradscheiben des Getriebes aus Fig. 1 ;

Fig. 6: dreidimensionale Darstellung eines Teilbereichs des Getriebes aus Fig. 1 ohne vor dere Stützscheibe;

Fig. 7: Teildarstellung der Vorderansicht des Getriebes aus Fig. 1 ohne Gehäuse und ohne vordere Stützscheibe;

Fig. 8: Detail des Getriebes aus Fig. 1, und

Fig. 9: Dreidimensionale Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsge mäßen Getriebes ohne Gehäuse.

Die Fig. 1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines hochuntersetzenden Getriebes 1. Das hochuntersetzende Getriebe 1 umfasst ein Hohlrad 2, ein in dem Hohlrad 2 angeordnetes flexibles Zahnrad (in Fig. 1 nicht zu sehen), einen Wavegenerator 3, der in Kontakt mit dem fle xiblen Zahnrad steht, zwei seitlich neben dem flexiblen Zahnrad angeordnete Stützscheiben 4 und ein Gehäuse 5.

In Fig. 2 ist die vordere Stützscheibe 4 des Getriebes 1 teilweise geschnitten, so dass ein Blick ins Innere des Getriebes 1 ermöglicht wird. In Fig. 2 ist daher das flexible Zahnrad 6 zu sehen. Das flexible Zahnrad 6 umfasst in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete Zahn radsegmente 7 die mittels Federsegmenten 8 elastisch miteinander verbunden sind. Die einzel nen Zahnradsegmente 7 sind etwas beabstandet zueinander angeordnet. Jedes der Zahnradseg mente 7 weist einen Kopfbereich 9 und einen Fußbereich 10 auf. Die Kopfbereiche 9 der Zahn radsegmente 7 sind mit einer Außenverzahnung 11 versehen. Das Hohlrad 2 weist eine Innen verzahnung 12 auf. Die Fußbereiche 10 der Zahnradsegmente 7 stehen mit dem Wavegenerator 3 in Kontakt bzw. können mit diesem in Kontakt gebracht werden.

Mittels des Wavegenerators 3 wird das flexible Zahnrad 6 verformt, sodass die Außenver zahnung 11 von mindestens zwei Zahnradsegmenten 7 in Eingriff mit der Innenverzahnung 12 des Hohlrads 2 gebracht wird. Mittels des Wavegenerators 3 werden also Bereiche des flexiblen Zahnrads 6 nach außen gedrückt. Dies wird durch die Federsegmente 8 ermöglicht, die eine Bewegung des flexiblen Zahnrads 6 in radialer Richtung R (in Fig. 3 dargestellt) zulassen.

Wie in Fig. 2 zu erkennen, sind die Federsegmente 8 als bandförmige Elemente ausgebil det. Dies bedeutet, dass die Längserstreckung der Federsegmente 8 deutlich größer ist als ihre Dicke und ihre Breite. Die Federsegmente 8 erstrecken sich schräg zur Umfangsrichtung U des flexiblen Zahnrads 6. Die Federsegmente 8 erstrecken sich also ausgehend von dem Fußbereich 10 eines ersten Zahnradsegments 7 zum Kopfbereich 9 des benachbart dazu angeordneten Zahnradsegments 7.

Der genaue Aufbau des flexiblen Zahnrads 6, insbesondere die Verbindung mit den Stütz scheiben 4 und die Anordnung auf bzw. der Kontakt mit dem Wavegenerator 3 wird im Folgenden in Bezug auf die weiteren Zeichnungen noch genauer erläutert.

Fig. 3 zeigt eine dreidimensionale Darstellung des flexiblen Getriebes 1 ohne das Gehäuse und ohne das Hohlrad. Das flexible Zahnrad 6 umfasst vier flexible Zahnradscheiben 13, die in axialer Richtung A, also entlang der Rotationsachse, nebeneinander angeordnet sind. Die Zahn radscheiben 13 sind vorzugsweise als Gleichteile ausgebildet. Die flexiblen Zahnradscheiben 13 sind jeweils einteilig ausgebildet. Die axiale Erstreckung jeder Zahnradscheibe 13 ist gering im Vergleich zur radialen Erstreckung der Zahnradscheibe 13. Dadurch unterscheiden sich die Zahnradscheiben beispielsweise von herkömmlichen topfförmigen Flexspines.

Jede der flexiblen Zahnradscheiben 13 ist wie oben beschrieben aufgebaut und umfasst in Umfangsrichtung U nebeneinander angeordnete Zahnradsegmente 7 die mittels Federsegmen ten 8 miteinander verbunden sind. Die Zahnradsegmente 7 und die Federsegmente 8 sind in einer Ebene angeordnet, die sich senkrecht zur Rotationsachse der Zahnradscheibe erstreckt. Die Zahnradsegmente 7 jeder flexiblen Zahnradscheibe 13 sind etwas beabstandet zueinander angeordnet. Wie oben beschrieben, weist jedes der Zahnradsegmente 7 einen Kopfbereich 9 und einen Fußbereich 10 auf. Die Kopfbereiche 9 der Zahnradsegmente 7 sind mit einer Außenver zahnung 11 versehen. Die Fußbereiche 10 der Zahnradsegmente 7 stehen mit dem Wavegene rator 3 in Kontakt bzw. können mit diesem in Kontakt gebracht werden. Die Federsegmente 8 sind als bandförmige Elemente ausgebildet, deren Längserstreckung deutlich größer ist als ihre Dicke und ihre Breite. Die Federsegmente 8 erstrecken sich schräg zur Umfangsrichtung U des flexiblen Zahnrads. Die Federsegmente 8 erstrecken sich also ausgehend von einem Fußbereich 10 eines ersten Zahnradsegments 7 zum Kopfbereich 9 des benachbart angeordneten Zahn radsegments 7. Die benachbart zueinander angeordneten flexiblen Zahnradscheiben 13 sind je weils um 180° um eine in radialer Richtung des flexiblen Zahnrads 6 verlaufende Achse zueinan der gedreht, sodass sich die Federsegmente 8 der nebeneinanderliegenden Zahnradscheiben 13 kreuzen. Durch die diagonal verlaufenden und sich kreuzenden Federsegmente 8 wird die Steifigkeit der flexiblen Zahnradscheiben 13 und somit auch des flexiblen Zahnrads 6 in Umfangs richtung erhöht. Die Flexibilität in radialer Richtung ist weiterhin gegeben, sodass sich das flexible Zahnrad 6 der Verformung durch den Wavegenerator 3 anpassen kann. Der Wirkungsgrad, die Geräuschentwicklung, dass Verdrehspiel und die Lebensdauer werden ebenfalls verbessert. Die diagonale Anordnung der Federsegmente 8 führt dazu, dass die notwendige Federlänge erreicht wird.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind sowohl die Zahnradsegmente 7 als auch die Federsegmente 8 aller flexiblen Zahnradscheiben 13 jeweils identisch ausgebildet. Jedes der Zahnradsegmente 7 umfasst den Fußbereich 10 und den Kopfbereich 9. Im Kopfbereich 9 ist die Außenverzahnung 11 ausgebildet. Die Federsegmente 8 erstrecken sich ausgehend vom Fuß bereich 10 eines ersten Zahnradsegments 7 zum Kopfbereich 9 des in Umfangsrichtung dane benliegenden Zahnradsegments 6. Dadurch wird die diagonale Anordnung der Federsegmente 8 erreicht. Die Federsegmente 8 müssen nicht genau im Kopfbereich und im Fußbereich mit den Zahnradsegmenten 7 verbunden sein. Es ist ausreichend, wenn ein Ende der Federsegmente oberhalb eines gedachten Mittenkreises liegt, und das andere Ende der Federsegmente unter halb ein des gedachten Mittenkreises liegt. Mit dem Begriff „Mittenkreis“ ist hier ein Kreis be schrieben, der konzentrisch mit der flexiblen Zahnradscheibe 13 ist und in radialer Richtung auf halber Höhe der Zahnradsegmente 7 verläuft. Ferner ist in jedem Zahnradsegment 7 ein Schlitz 14 ausgebildet, der oberhalb von und parallel zu den Federsegmenten 8 verläuft. Durch diesen Schlitz 14 wird die Elastizität der Federsegmente 7 im Fußbereich erhöht. Im Kopfbereich 9 der Zahnradsegmente 7 ist jeweils eine Hinterschneidung 15 ausgebildet, die ebenfalls zu einer er höhten Elastizität der Federsegmente 7 in diesem Bereich führt. Die Länge der Hinterschneidun gen 15 ist deutlich kürzer als die Länge des Schlitzes 14 und beträgt maximal ein Drittel der Länge des Schlitzes 14. Durch die Fuß- und Kopfbereiche der Zahnsegmente wird eine Richtung defi niert, ausgehend von den Fußbereichen, hin zu den Kopfbereichen, also in radialer Richtung ausgehend vom Mittelpunkt der Zahnradscheiben nach außen. Die Schlitze 14 sind also auf der den Kopfbereichen 9 der Zahnradsegmente 7 zugewandten Seite der Federsegmente 14 ausge bildet. Die Hinterschneidungen 15 sind auf der von den Kopfbereichen 9 der Zahnradsegmente 7 abgewandten Seite der Federsegmente 14 ausgebildet.

Jedes Zahnradsegment 7 ist also auf der einen Seite im Fußbereich 10 mit dem dort ange ordneten Federsegment 8 und auf der anderen Seite im Kopfbereich 9 mit dem dort angeordneten Federsegment 8 verbunden. Dadurch ist der Körper der Zahnradsegmente 7 asymmetrisch. Die flexiblen Zahnradscheiben 13 sind so nebeneinander angeordnet, dass sich die Zahnradseg mente 7 im Wesentlichen überlappen. Da die Zahnradsegmente 7 in sich asymmetrisch sind, führt diese Anordnung dazu, dass sich die Kopfbereich 9 und damit die Außenverzahnung 11 der Zahnradsegmente 7 der nebeneinanderliegenden Zahnradscheiben 13 überlappen. Vorzugs weise überlappen sich die in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Zahnradsegmente 7 jeweils um einen Zahn. Auch dies führt zu einer erhöhten Stabilität des flexiblen Zahnrads 6. Die in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Zahnradsegmente 7 der nebeneinanderliegenden flexiblen Zahnradscheiben 13 sind fest miteinander verbunden. In den dargestellten Ausführungs beispielen sind die nebeneinanderliegenden Zahnradsegmente 7 mit Stiften 16 fest miteinander verstiftet. Durch die nebeneinanderliegenden und miteinander verstifteten Zahnradsegmente 7 werden somit Zahnradsegmentgruppen ausgebildet.

Weiterhin weist jedes Zahnradsegment 7 zwei Ausnehmungen 17 auf. Die flexiblen Zahn radscheiben 13 sind so angeordnet, dass die Ausnehmungen 17 der miteinander verstifteten Zahnradsegmente 7 übereinander liegen bzw. deckungsgleich sind. In den übereinander liegen den Ausnehmungen 17 ist jeweils ein Bolzen 18 aufgenommen. Wie in den Figuren 1 und 2 zu sehen, haben die Bolzen 18 Kontakt mit den seitlich neben dem flexiblen Zahnrad 6 angeordne ten Stützscheiben 4. Dazu weisen die Stützscheiben 4 ebenfalls Ausnehmungen 20 auf, die Kon takt mit den Bolzen 18 haben. Durch die Bolzen 18 wird die walkende Drehbewegung des flexib len Zahnrads 6 auf eine einfache Drehbewegung der Stützscheiben 4 reduziert. Die Anordnung der Bolzen 18 in den Ausnehmungen 17 der flexiblen Zahnradscheiben und in den Ausnehmun gen 20 der Stützscheiben wird im Folgenden in Bezug auf Fig. 7 noch genauer beschrieben. Es könnte selbstverständlich auch nur ein Bolzen oder mehrere Bolzen pro Zahnradsegment zu Übertragung der Drehbewegung des flexiblen Zahnrads auf die seitlich angeordneten Stützschei ben vorgesehen werden.

Die Stützscheiben 4 sind über Achsen 19 starr miteinander verbunden, ohne dass die Ach sen 19 Kontakt mit dem flexiblen Zahnrad 6 haben (siehe ebenfalls Fig. 1 und 2).

An den Fußbereichen 10 der Zahnradsegmente 7 sind Rollen 21 angeordnet, über die die Zahnradsegmente 7 mit dem Wavegenerator 3 in Kontakt stehen. Dies führt dazu, dass an der Kontaktstelle zwischen den Zahnradsegmenten 7 und dem Wavegenerator 3 bzw. einem zwi schen dem Wavegenerator 3 und dem flexiblen Zahnrad 6 angeordneten Flexlager Rollreibung statt Gleitreibung vorliegt. Hierdurch wird der Wirkungsgrad des Getriebes erhöht, da die Rei bungsverluste bei der Relativbewegung zwischen den Zahnradsegmenten und dem Wavegene rator minimiert werden. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind an jeder Zahn radsegmentgruppe zwei Rollen 21 angeordnet. Die Rollen 21 sind außermittig an den Zahn radsegmenten 7 angeordnet und befinden an der Seite des Fußbereich 10 der Zahnradsegmente 7, an der kein Federsegment 8 angreift. Die Rollen 21 stehen daher nur mit jeden zweiten Zahn radsegment 7 einer Zahnradsegmentgruppe in Kontakt.

Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht des Getriebes 1 ohne das Gehäuse und die Stützscheiben. Die oben beschriebene Ausbildung der flexiblen Zahnradscheiben 13 ist deutlich zu erkennen. Jede flexible Zahnradscheibe 13 umfasst eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Zahnradsegmenten 7, die jeweils mittels Federsegmenten 8 miteinander verbun den sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst jede flexible Zahnradscheibe 13 zwölf Zahnradsegmente 7 und zwölf Federsegmente 8. Die Federsegmente 8 verlaufen schräg zur Umfangsrichtung U der flexiblen Zahnradscheiben 13. Wie bereits beschrieben, sind die Feder segmente 8 lang gestreckt ausgebildet. Die Längserstreckung der Federsegmente 8 ist daher deutlich größer als ihre Breite und ihre Dicke. Jedes Federsegment 8 weist daher eine Längs achse L auf. Die Längsachse L jedes Federsegments 8 ist die Achse, die sich mittig in der Breite und der Dicke des Federsegments 8 zwischen den beiden Verbindungspunkten des Federseg ments 8 mit den beiden benachbarten Zahnradsegmenten 7 erstreckt. Die Längsachse L jedes Federsegments 8 schließt einen Winkel a mit einer Tangente T ein, wobei die Tangente T auf Höhe der mittleren Umfangsposition des entsprechenden Federsegments am Umfang der Zahn radscheibe 13 anliegt. Die mittlere Umfangsposition des Federsegments ist die Position, an der das Federsegment entlang seiner Längserstreckung in zwei gleich lange Teile unterteilt ist. Die ser Winkel a ist >0 und liegt bevorzugt in einem Bereich von 10 bis 70° und besonders bevorzugt in einem Bereich von 35 bis 55°. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Federsegmente 8 so ausgebildet, dass sie in einer Ebene mit den Zahnradsegmenten 7 und somit in einer Ebene mit der flexiblen Zahnradscheibe 13 liegen. Die Federsegmente 8 sind in dieser bevorzugten Ausführungsvariante in Umfangsrichtung zwischen den Zahnradsegmenten 7 angeordnet. Weiter sind die Zahnradsegmente 7 vorzugsweise nur über die Federsegmente 8 miteinander verbun den.

Fig. 5 zeigt die überlappende Anordnung der Zahnradsegmente 7 der flexiblen Zahnrad scheiben 13. Wie oben beschrieben, sind die einzelnen Zahnradsegmente 7 asymmetrisch aus gebildet. Da benachbarte flexible Zahnradscheiben 13 um 180° um eine radiale Achse der Zahn radscheibe verdreht zueinander angeordnet sind, überlappen sich die Kopfbereiche der Zahn radsegmente 7. Wie in Fig. 4 deutlich zu erkennen, beträgt Überlappung genau eine Zahnbreite. Durch die Überlappung der Kopfbereiche der Zahnradsegmente 7 wird die Steifigkeit des flexiblen Zahnrads 6 erhöht.

Die Figuren 6 und 7 zeigen den Eingriff der Außenverzahnung 10 der Zahnradsegmente 7 in die Innenverzahnung 11 des Hohlrads 2. Durch die Verformung des flexiblen Zahnrads 2 mittels des Wavegenerators 3 sind immer mindestens zwei Zahnradsegmente 7 mit der Innenverzah nung 11 des Hohlrads 2 in Eingriff. Wie in Fig. 7 durch die Pfeile dargestellt, wird das mittlere Zahnradsegment 7 durch den Wavegenerator 3 nach außen gedrückt und verdreht sich dadurch gegen den Uhrzeigersinn. Die diagonale Anordnung der Federsegmente 8 führt dazu, dass sich die benachbarten Zahnradsegmente 7 der gleichen flexiblen Zahnradscheiben 13 gegenläufig dazu verdrehen, also im Uhrzeigersinn. Ein gleichsinniges Verdrehen der Zahnradsegmente ei ner flexiblen Zahnradscheiben 13 ist unterbunden, die Zahnradsegmente können sich nur ab wechselnd gegenläufig verdrehen. Dies führt zu einer Steifigkeitserhöhung der flexiblen Zahnrad scheiben 13 und damit des flexiblen Zahnrads 6. Da benachbart zueinander angeordnete flexible Zahnradscheiben immer um 180° um eine radiale Achse des flexiblen Zahnrads zueinander ge dreht angeordnet sind, verdreht sich das Zahnradsegment 7 der in Fig. 7 zweiten bzw. vom Be trachter aus gesehen hinteren flexible Zahnradscheibe 13 im Uhrzeigersinn, die benachbart dazu angeordneten Zahnradsegmente 7 entsprechend gegen den Uhrzeigersinn. Die Zahnradseg mente 7 der in Fig. 7 hinteren bzw. zweiten flexiblen Zahnradscheibe 13 verdrehen sich also genau gegenläufig zu den Zahnradsegmente 7 der ersten bzw. vorderen flexiblen Zahnrad scheibe 13. Da die Zahnradsegmente 7 der benachbart zueinander angeordneten Zahnradschei ben 13 miteinander verstiftet sind, wird ein gleichsinniges Verdrehen der Zahnradsegmente un terbunden und dadurch die Steifigkeit des flexiblen Zahnrads 6 in Umfangsrichtung weiter erhöht.

Fig. 8 zeigt die Anordnung der Ausnehmungen 17 in den Zahnradsegmenten 7 und der Ausnehmungen 20 in den Stützscheiben 4 sowie die darin angeordneten Bolzen 18. Die Ausneh mungen 17 in den Zahnradsegmenten 7 und die Ausnehmungen 20 in den Stützscheiben 4 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als elliptische Konturen gleicher Umfangslänge ausgebil det. Die Konturen der Ausnehmungen in den Zahnradsegmenten und der Ausnehmungen in den Stützscheiben können dabei auch um 180° verdreht zueinander angeordnet sein. Die Bolzen 18 rollen dadurch auf beiden Konturen ab, d.h. auf der Kontur der Ausnehmungen 17 der Zahn radsegmente 7 und auf der Kontur der Ausnehmungen 21 in den Stützscheiben 4, wodurch der Wirkungsgrad und die Lebensdauer des Getriebes steigen.

Es sind aber auch andere Ausführungsvarianten bei der Übertragung der Drehbewegung des flexiblen Zahnrads auf die Stützscheiben möglich. So kann zum einen vorgesehen sein, dass die Bolzen relativ zu den Zahnradsegmenten ortsfest aber drehbar gelagert sind und auf ge schlossenen Konturen in den Stützscheiben abrollen. Zum anderen kann vorgesehen sein, dass die Bolzen relativ zu den Stützscheiben ortsfest aber drehbar gelagert sind und auf in sich ge schlossenen Konturen in den Zahnradsegmenten 7 abrollen.

Fig. 9 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für ein hochuntersetzendes Getriebe 1. In Fig. 9 sind das Gehäuse und das Hohlrad des Getriebes nicht dargestellt. Dieses zweite Ausführungs beispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen nur darin, dass in den Fußbereichen der Zahnradsegmente 7 nur jeweils eine Rolle 21 vorgesehen ist, über die das flexible Zahnrad 6 bzw. die flexiblen Zahnradscheiben 13 mit dem Wavegenerator 3 in Kon- takt stehen. Jede der Rollen 21 ist bevorzugt mittig im Fußbereich 10 des entsprechenden Zahn radsegmente 7 angeordnet. Die weitere Ausbildung der flexiblen Zahnradscheiben 13 und somit auch des flexiblen Zahnrads 6 und des Getriebes 1 entspricht der bereits in Bezug auf die Figuren 1 bis 8 beschriebenen Ausgestaltung.

Bezugszeichenliste

1 Getriebe

2 Hohlrad

3 Wavegenerator

4 Stützscheibe

5 Gehäuse

6 flexibles Zahnrad

7 Zahnradsegment

8 Federsegment

9 Kopfbereich Zahnradsegment

10 Fußbereich Zahnradsegment

11 Außenverzahnung Zahnradsegmente

12 Innenverzahnung Hohlrad

13 flexible Zahnradscheiben

14 Schlitz

15 Hinterschneidung

16 Stift

17 Ausnehmungen der Zahnradsegmente

18 Bolzen

19 Achsen

20 Ausnehmungen der Stützscheiben

21 Rollen

U Umfangsrichtung flexibles Zahnrad

L Längsachse Federsegment

A axiale Richtung

R radialer Richtung

T Tangente a Winkel