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Title:
HARMONIC DRIVE COMPRISING A COUPLING AND A DRIVING CORE FOR A HARMONIC DRIVE OF THIS TYPE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/081793
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a harmonic drive which can be equipped with an integrated, smooth shifting, idle-motion shift coupling by means of a driving core (11) which flares in a conical manner and can be displaced axially in relation to the inner gear, between a disengaged area (12.2) and an elliptical drive area (12.1). A shifting dog which engages in a continuous groove (16) on the driving core suffices for the axial displacement of the latter in the inner gear.

Inventors:
POEHLAU FRANK (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/003090
Publication Date:
November 01, 2001
Filing Date:
March 17, 2001
Export Citation:
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Assignee:
OECHSLER AG (DE)
POEHLAU FRANK (DE)
International Classes:
F16H49/00; (IPC1-7): F16H49/00
Foreign References:
DE19735052A11998-03-05
US3187862A1965-06-08
DE29614738U11996-10-24
Attorney, Agent or Firm:
Wolf W. (Oechsler AG Postfach 1651 Ansbach, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Mit LeerlaufSchaltkupplung bestücktes Wellgetriebe mit einem um seine Achse rotieren den Triebkern (11), dessen unrunder Querschnitt zum koaxialen Abwälzen des Radreifens eines ihn umgebenden, umlaufend radial verformbaren, insbesondere speichenradförmi gen Innenrades (10) in einem formstabilen Stützring etwas größeren Durchmessers führt, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrad (10) und der Triebkern (11) relativ zueinander axial verlagerbar sind zwischen dem unrunden TriebBereich (12.1) und einem dagegen axial versetzten, über wenigstens die axiale Dicke des Innenrades (10) im Axial Querschnitt verjüngten, insbesondere runden FreiBereich (12.2).
2. Triebkern (11)für ein Wellgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an ihm neben einem unrunden, insbesondere elliptischen AxialQuerschnitt als TriebBereich (12.1) ein verjüngter, insbesondere runder FreiBereich (12.2) ausgebildet ist.
3. Triebkern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der FreiBereich (12.2) sich wenigstens über die axiale Dicke des darauf getragenen Innenrades (10) erstreckt.
4. Triebkern nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Trieb und FreiBereichen (12.1,12.2) ein ÜbergangsBereich (12. 3) erstreckt, in dem der Quer schnitt stetig zwischen dem verjüngten des FreiBereiches (12.2) und dem unrunden des TriebBereiches (12.1) variiert.
5. Triebkern nach einem der vorangehenden Ansprüche ab Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß sich beiderseits der FunktionalBereiche (12) Lagerzapfen (13,14) anschlie ßen.
6. Triebkern nach einem der vorangehenden Ansprüche ab Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß sich an einen der. Lagerzapfen (13,14) eine umlaufende Nut (16) zum Ein griff einer Schaltklaue für eine Axialverlagerung des Triebkernes (11) anschließt.
7. Triebkern nach einem der vorangehenden Ansprüche ab Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet,daß sich an einen antriebsseitigen Lagerzapfen (14) ein Anschlußprofil (15) für die Welle eines Antriebsmotors anschließt.
8. Triebkern nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Anschlußprofiles (15) wenigstens der Länge der axialen Verlagerung des In nenrades (10) zwischen TriebBereich (12.1) und FreiBereich (12.2) entspricht.
Description:
Wellgetriebe mit Kupplung und Triebkern für ein solches Wellgetriebe Die Erfindung betrifft ein Wellgetriebe mit Kupplung und einen Triebkern dafür, gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen Hauptanspruches.

Die Funktion eines-auch als Harmonic Drive oder als Ringband-Getriebe bekannten-Well- getriebes als sehr stark untersetzendem, selbsthemmendem System mit zur Antriebswelle koaxialer Abtriebswelle beruht darauf, daß ein rotierender sogenannter Well-Generator einen auch als Flexband bezeichneten Innenrad-Reifen umlaufend radial verformt und dadurch des- sen Außenmantelfläche umlaufend lokal nach außen gegen die hohlzylindrische Innenmantel- fläche geringfügig größeren Umfanges eines stationären, formstabilen Stützringes andrückt.

Infolgedessen wälzt sich das Innenrad selbst oder sein darauf verdrehbar gelagerter Radreifen kraftschlüssig über Reibflächen oder formschlüssig über Verzahnungen im Stützring ab, so daß das Rad bzw. sein Reifen sich nach Maßgabe der Umfangsdifferenz langsamer als der motorisch angetriebene Triebkern des Wellgenerators dreht. Diese gegenüber dem Antrieb stark verlangsamte Drehbewegung wird vorzugsweise über die Außenverzahnung des Radrei- fens auf die Innenverzahnung eines weiteren hohlzylindrischen Außenringes, des zum Stütz- ring konzentrischen aber nicht stationären Abtriebsringes übertragen. Der Antrieb des Well-Generators erfolgt üblicherweise über einen koaxial angeflanschten hochtourigen (und deshalb preiswerten) Kleinspannungs-Gleichstrommotor, dessen Rotation so in eine sehr viel langsamere Drehbewegung entsprechend größeren Drehmomentes untersetzt wird. Einsatz findet eine solche Motor-Getriebe-Kombination insbesondere bei elektromechanischen Ver- stelleinrichtungen im Kraftfahrzeug. Wenn es die Anwendung erfordert, daß die Kraftübertra-. gung über dieses ~Getriebe unterbrochen werden kann, dann wird ihm eine Leer- lauf-Schaltkupplung in der Antriebswelle vor-oder in der Abtriebswelle nachgeschaltet, was aber infolge zusätzlicher verschleißanfälliger Funktionsteile und größeren Raumbedarfs grundsätzlich nachteilig ist.

Bei den vom insoweit gattungsbildenden Deutschen Gebrauchsmuster 2 96 14 738 bekannten und in dem Beitrag"Genial einfach"von H. Hirn (KEM Antriebstechnik Heft 11/1996) näher beschriebenen Ausführungsformen solcher Wellgetriebe wird als Wellgenerator ein unrunder (im Axial-Querschnitt etwa dreieckförmiger oder bevorzugt ovaler) Triebkern konzentrisch in der Nabe des radial verformbaren Innenrades gedreht. Als radial orientierte Stößel wirkende, formstabile Speichen zwischen der vom Triebkern radial verformten Nabe und dem ebenfalls radial verformbaren, außen verzahnten Reifen dieses Innenrades bewirken, daß die Außenver- zahnung entsprechend ihrer umlaufenden radialen Verformung jeweils nur über ein darin ab- wälzendes begrenztes Bogenstück mit der Innenverzahnung des Stützringes in Eingriff gerät.

Die umlaufend radial verlagerbare Außenverzahnung kann unmittelbar an den Köpfen von T- förmigen Stößeln oder aber an einem über diese Köpfe umlaufenden Reifen (dem Flexband) ausgebildet sein ; wobei in letzterem Falle das Innenrad auch stillstehen und dann sogar als bloßer Führungskäfig für darin vom Wellgenerator umlaufend radial verschiebbare Stößel ausgebildet sein kann.

Dieser Erfindung liegt die technische Problemstellung zugrunde, unter Beibehaltung seiner apparativen und anwendungsorientierten Vorteile das vorbekannte Wellgetriebé dahingehend weiterzuentwickeln, daß es nicht mehr erforderlich ist, eine externe Kupplung zum Unterbre- chen des Kraftflusses vom Antriebsmotor auf die Abtriebswelle einzusetzen.

Die in den Hauptansprüchen gekennzeichnete Lösung erbringt den Vorteil, ohne besonderen apparativen Zusatzaufwand eine außerordentlich einfach und weich steuerbare Kupplungs- funktion direkt in das Wellgetriebe integriert, nämlich in seinen Wellgenerator hinein verlegt zu haben, ohne dafür die radialen Abmessungen des Wellgetriebes vergrößern zu müssen.

Für diese Lösung ist von der Überlegung ausgegangen, daß nur der unrunde Triebkern des Wellgetriebes zum beschriebenen Abwälzen des Innenrades im Stützring führt. Deshalb ist erfindungsgemäß ein relativ zum Innenrad axial verlagerbarer Triebkern vorgesehen, der über einen Teil seiner axialen Länge einen unrunden (insbesondere im Axial-Querschnitt ovalen) hier sog. Trieb-Bereich aufweist, und über einen axial dagegen versetzten Teil seiner Länge einen Frei-Bereich mit rundem Axial-Querschnitt von einem Durchmesser, der nicht größer als der kleinere der beiden Durchmesser seines unrunden Bereiches ist. So kann dieser runde Bereich des Triebkernes in der Nabe des Innenrades durchdrehen, ohne die örtlich umlaufen- den Radialbeanspruchungen für dessen Abwälzen im Stützring zur Folge zu haben. Deshalb schaltet die entsprechende Axialverlagerung des Triebkernes im Innenrad zwischen Drehbe- wegung und Stillstand der Innenrad-Außenverzahnung und somit auch des Abtriebsringes um.

Wenn ein gleitender Übergang zwischen diesen beiden Funktional-Bereichen unterschiedli- cher Querschnittsgeometrie, also ein allmähliches ovales Aufweiten des Triebkernes vom runden Bereich her ausgebildet ist, stellt sich ein besonders weicher Schaltvorgang ein, weil der rotierende Triebkern nur allmählich mit seinem zunehmend unrunden Querschnitt in Ein- griff mit dem radial zu verformenden Innenrad gerät. Der Freibereich hat in Bezug auf die axiale Dicke des darauf ruhenden Innenrades aber eine ausreichende axiale Länge für die Leerlauf-Stellung im Innenrad.

Für die Verschiebung des Triebkernes zum Einkuppeln und Auskuppeln der Kraftübertragung über das Wellgetriebe genügt es, vorzugsweise antriebsseitig, also beim angeflanschten An- triebsmotor, eine Schaltklaue anzuordnen, die z. B. neben dem Lagerbereich gabelförmig in eine umlaufende Nut im Triebkern eingreift. Somit ist für die Realisierung und Handhabung solch einer Leerlauf-Schaltkupplung mit konisch-unrundem Triebkern nur dieses eine zusätz- liche Teil erforderlich.

Bezüglich sonstiger Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen wird außer auf die weiteren Ansprüche auch auf nachstehende Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Funktionswesentliche skizzierten bevorzugten Realisierugsbeispiels für einen Trieb- kern in einem erfindungsgemäßen, schaltenden Wellgetriebe verwiesen. In der Zeichnung zeigt : Fig. l den Triebkern in schräger Ansicht und Fig. 2 in abgebrochener Darstellung den Triebkern aus Fig. l in Stirnansicht, in der Leerlauf- Stellung mit seinem runden Frei-Bereich die Nabe des Innenrades eines Wellgetriebe durchgreifend.

Wie in den einleitend behandelten Veröffentlichungen näher dargestellt, wird bei einem Wellgetriebe das radial verformbare Innenrad 10 (Fig. 2) im formstabil hohlzylindrischen Stützring (hier nicht dargestellt) koaxial vom rotierenden unrunden Triebkern 11 des soge- nannten Wellgenerators durchgriffen. An diesem Triebkern 11 ist nun, vgl. Fig. 1, erfindungs- gemäß gegenüber einem unrunden, insbesondere im Axial-Querschnitt ovalen Trieb-Bereich 12.1 axial versetzt ein im Querschnitt runder Freibereich 12.2 ausgebildet. Wie aus der Stirnansicht der Fig. 2 besser ersichtlich, entspricht der runde Durchmesser des Frei-Bereiches 12.2 dem kleineren der beiden Ellipsendurchmesser des Trieb-Bereiches 12.1. Deshalb kann der Triebkern ohne Radialbeanspruchung im Innenrad 10 frei durchdrehen, wenn der Trieb- kern 11 gemäß Fig. 2 das Innenrad 10 gerade mit diesem Bereich 12.2 durchgreift. Wenn aber das Innenrad 10 relativ zum Triebkern 11 bis zum Trieb-Bereich 12.1 axial verschoben ist, dann erfährt das Innenrad 10 vom rotierenden Triebkern 11 seine umlaufende Radialverfor- mung für das verlangsamte Abwälzen im Stützring.

Wenn der Übergang vom Frei-Bereich 12.2 zum Trieb-Bereich 12.1 nicht stufig ist, sondern dagegen wie in Fig. 1 der Zeichnung angedeutet fiber einen konusähnlich sich aufweitenden bzw. verjüngenden Übergangs-Bereich 12.3 stetig verläuft, erzielt man mit der Axialverlage- rung zwischen Innenrad 10 und Triebkern 11 ein gleitendes Ein-bzw. Ausgreifen des Trieb-Bereiches 12.1 in der Nabe des Innenrades 10 und so einen besonders sanften Schalt- vorgang.

Außerhalb dieser einander (nicht unbedingt unmittelbar) benachbarten Funktional-Bereiche 12 ist der Triebkern 11 zu einem Lagerzapfen 13, der verdrehbar und längsverschiebbar in die Nabe des Abtriebsringes (nicht gezeichnet) eingreift, und zu einem weiteren Lagerzapfen 14 verjüngt, der ein stirnseitiges Lagerschild (nicht gezeichnet) des Wellgetriebes durchgreift.

Dieser antriebsseitige Lagerzapfen 14 endet stirnseitig in einem Anschlußprofil 15 für den formschlüssig drehfesten Eingriff in eine buchsenartige Stirnöffnung in der oder Kupplungs- hülse auf der Welle des hier an das Getriebe angeflanschten Antriebsmotors (nicht gezeich- net). Das achsparallele Anschlußprofil 15 erstreckt sich über wenigstens die Länge des Über- gangs-Bereiches 12.3, also die Länge vom Anfang des Frei-Bereiches 12.2 bis zum Anfang des Trieb-Bereiches 12.1, so daß das antriebsseitige Stirnende des Triebkernes 11 mit seinem Anschlußbereich 15 kollisionsfrei in seiner Kopplung an den gerätefesten Antriebsmotor axialverlagert werden kann.

Für diese Axialverschiebung des Triebkernes 11, also für das Ein-und Auskuppeln im Innen- rad 10, kann eine gerätefest schwenkbar gehalterte Schaltklaue (nicht gezeichnet) gabelförmig radial in eine umlaufende Nut 16 eingreifen, die beispielsweise wie dargestellt zwischen dem antriebsseitigen Lagezapfen 14 und dem Anschlußprofil 15 in den Triebkern 11 eingestochen ist.

So läßt sich erfindungsgemäß praktisch ohne apparativen Zusatzaufwand und ohne wesentli- che Vergrößerung der Baumaße ein Wellgetriebe durch einen etwa konisch sich aufweitenden Triebkern 11, der zwischen einem verjüngten und insbesondere runden Frei-Bereich 12.2 und einem unrunden Trieb-Bereich 12.1 relativ zum Innenrad 10 axialverlagerbar ist, mit einer integrierten, weich schaltenden Leerlauf-Schaltkupplung ausstatten.