DE19938957A1

DE19938957A1 - Axial tension wave shaft gearing; has planar, rigid, circular spline and planar, toothed, flexible spline with toothings co-axial to rotation axis and wave generator to deform flexible spline

Info

Publication number: DE19938957A1
Application number: DE1999138957
Authority: DE
Inventors: Oliver Barth
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1999-08-17
Filing date: 1999-08-17
Publication date: 2001-03-29
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: DE19938957B4

Abstract

The gearing has planar, rigid, circular spline (4) on the upper side of which a toothing is provided, to completely circle the rotation axis (D) and arranged radially about the rotation axis. A planar, toothed, flexible spline (1) is arranged axially opposite the toothing of the circular spline. A wave generator dynamically deforms the flexible spline. The flexible spline has a peripheral contour in its toothed area without an external force acting on it, which has at least two formations perpendicular to the disc plane. The toothings of both splines are co-axial to the rotation axis. The teeth of the flexible spline are in two separate areas, each near one of the formations. The wave generator acts on the flexible spline under the action of forces parallel to the plane of the circular spline, so that the toothed areas run along the toothings.

Description

Technical field

Die Erfindung bezieht sich auf ein axiales Spannungswellen-Getriebe mit einer geradflächig ausgebildeten, starren Einheit (CS = Circular Spline), auf deren einen Oberseite eine, um eine, die starre Einheit durchsetzende Drehachse, vollständig umlaufende und radial zur Drehachse ausgerichtete Verzahnung vorgesehen ist, einer ebenfalls flächig ausgebildeten und ebenfalls eine Verzahnung aufweisenden flexiblen Einheit (FS = Flexspline), die der Verzahnung der starren Einheit (CS), bei zur Drehachse koaxialer Ausrichtung von CS und FS, axial gegenüberliegend angeordnet ist, sowie einem Auslenkgenerator (WG = Wavegenerator), der die flexible Einheit dynamisch verformt. The invention relates to an axial tension shaft transmission with a straight, rigid unit (CS = Circular Spline), on one Top one completely around an axis of rotation passing through the rigid unit circumferential toothing provided radially to the axis of rotation is provided, a likewise flat and also toothed flexible unit (FS = Flexspline), which is the interlocking of the rigid unit (CS) Coaxial alignment of CS and FS to the axis of rotation, axially opposite is arranged, and a deflection generator (WG = wave generator), the flexible Unit dynamically deformed.

State of the art

Axiale Spannungswellengetriebe werden bevorzugt als Servogetriebe eingesetzt und finden in Bereichen der Robotik, Verpackungsmaschinen, Werkzeugmaschinen, um nur einige Anwendungsbereiche zu nennen, Anwendung, da sie sich aufgrund ihres geringen Getriebespiels, ihrer hohen Torsionssteifigkeit sowie geringen Trägheitsmomenten und damit verbunden durch ihren hohen Wirkungsgrad von Getrieben anderen Aufbaus und Gattung, wie beispielsweise Stirnradgetriebe, Planetengetriebe, Schneckenradgetriebe o. ä., besonders auszeichnen.Axial tension shaft gears are preferably used as servo gears and take place in areas of robotics, packaging machines, machine tools to name just a few areas of application, because they differ due to their low gear play, their high torsional rigidity and low Moments of inertia and the associated high efficiency of Gearboxes of another design and type, such as spur gearboxes, Planetary gear, worm gear or similar, especially distinguish.

Der Aufbau derartiger Spannungswellengetriebe geht aus der DE 197 47 566 C1 hervor und insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Druckschrift. Das darin dargestellte Spannungswellengetriebe weist eine radiale Verzahnung auf und besteht aus drei Teilen, einer starren Einheit, der sogenannten Circular Spline, einer flexiblen Einheit, der sogenannten Flexspline und einem Auslenkgenerator, dem sogenannten Wavfegenerator, der zugleich das Eingangselement des Getriebes darstellt und beispielsweise mit der Welle eines Elektromotors verbunden ist. Der Wave Generator ist im bekannten Falle als elliptisches Kugellager ausgebildet und koaxial im Inneren der als elastischer Stahltopf ausgebildeten Flexspline angeordnet. Die Flexspline weist an ihrer Außenseite eine Außenverzahnung auf, die in die Innenverzahnung der, wiederum die Flexspline umgebenden Circular Spline, die als starrer Ring ausgebildet ist und die Flexspline zumindest im Bereich ihrer Außenverzahnung umgibt, eingreift.The structure of such stress wave gears emerges from DE 197 47 566 C1 and in particular with reference to Fig. 1 of the document. The voltage wave transmission shown therein has a radial toothing and consists of three parts, a rigid unit, the so-called circular spline, a flexible unit, the so-called flexspline and a deflection generator, the so-called wave generator, which also represents the input element of the transmission and, for example, with the Shaft of an electric motor is connected. In the known case, the wave generator is designed as an elliptical ball bearing and is arranged coaxially in the interior of the flexspline designed as an elastic steel pot. The outside of the Flexspline has external teeth which engage in the internal teeth of the circular spline, which in turn surrounds the Flexspline, which is designed as a rigid ring and surrounds the Flexspline at least in the area of its external teeth.

Aufgrund der elliptischen Formgebung des Wave Generators vermag dieser die Verzahnung der Flexspline an zwei gegenüberliegenden Bereichen in die Innenverzahnung der Circular Spline einzupressen. Durch Rotation des Wave Generators und aufgrund einer vorhandenen Zähnezahldifferenz zwischen der Außenverzahnung der Flexspline und der Innenverzahnung der Circular Spline rotiert die mit der Abtriebswelle verbundene Flexspline langsam entgegen der Drehrichtung des Wave Generators. Weitere Einzelheiten bezüglich des mit einer radialen Verzahnung versehenen Spannungswellengetriebes kann aus der vorstehend zitierten Druckschrift entnommen werden. Due to the elliptical shape of the wave generator, it can Interlocking of the Flexspline in two opposite areas in the Press the internal splines of the circular spline. By rotating the wave Generator and due to an existing difference in the number of teeth between the The external teeth of the Flexspline and the internal teeth of the circular spline are rotating the Flexspline connected to the output shaft slowly against the direction of rotation of the wave generator. More details regarding that with a radial Toothed tension shaft gear can from the above cited publication can be taken.

Auch sind Spannungswellengetriebe bekannt, deren Verzahnungen axial zur Anordnung der Drehachsen ineinandergreifend angeordnet sind und daher auch als axiale Spannungswellengetriebe bezeichnet werden. In Fig. 1 ist ein bekannter Aufbau eines derartigen axialen Spannungswellengetriebes dargestellt. Der Auslenkgenerator oder Wave Generator fehlt in der bildlichen Darstellung gemäß Fig. 1, auf die jedoch im weiteren noch eingegangen wird. In der Darstellung a in Fig. 1 ist die Flexspline 1 als elastisch verformbare Scheibe ausgebildet, deren radialer Außenbereich eine Axialverzahnung 2 vorsieht. Gemäß der Seitenansicht in Fig. 1b ist die Flexspline 1 mit der Abtriebswelle 3 einstückig verbunden und durchragt mit der Abtriebswelle 3 die ebenfalls als Scheibe ausgebildete Circular Spline 4. Die Circular Spline 4 weist, ebenso wie die Flexspline 1, eine Axialverzahnung 5 an ihrem radialen Außenbereich auf, wobei in der koaxialen Anordnung gemäß Fig. 1b die Verzahnungen 2, 5 jeweils nicht in Eingriff stehen, sondern leicht voneinander beabstandet sind. Eine, zwischen der Flexspline 1 und der Circular Spline 4 eingebrachte Lagerung 6 sorgt für eine Rotationsbeweglichkeit der Flexspline 1 realtiv zur feststehenden Circular Spline 4 um die Abtriebswelle 3. Vermittels eines nicht in der Fig. 1c dargestellten Auslenkgenerators, der als axiales Kugellager mit elliptischer Form ausgebildet sein kann, wird die Flexspline 1 axial mit einer Kraft F beaufschlagt, wobei die Flexspline 1 derart deformiert wird, so daß ihre Axialverzahnung 2 in zwei gegenüberliegenden Stellen in Eingriff mit der Außenverzahnung 5 der Circular Spline 4 gebracht wird. In den Bereichen der übrigen Umfangsränder der Flexspline 1 und Circular Spline 4 sind die Axialverzahnungen 2 und 5, wie in Fig. 1b dargestellt, voneinander beabstandet.Tension shaft gears are also known, the teeth of which are arranged so as to interlock axially to arrange the axes of rotation and are therefore also referred to as axial tension shaft gears. In Fig. 1, a known configuration is shown of such axial voltage wave transmission. The deflection generator or wave generator is missing in the pictorial representation according to FIG. 1, which will be discussed further below. In the illustration a in FIG. 1, the flexspline 1 is designed as an elastically deformable disc, the radial outer region of which provides an axial toothing 2 . According to the side view in FIG. 1 b, the flexspline 1 is connected in one piece to the output shaft 3 and projects through the circular spline 4, which is likewise designed as a disk, with the output shaft 3 . The circular spline 4 , like the flexspline 1 , has an axial toothing 5 on its radial outer region, the toothing 2 , 5 not being in engagement in the coaxial arrangement according to FIG. 1b, but being slightly spaced apart. A bearing 6 , which is introduced between the flexspline 1 and the circular spline 4, realizes a rotational mobility of the flexspline 1 relative to the fixed circular spline 4 around the output shaft 3 . By means of a deflection generator (not shown in FIG. 1c), which can be designed as an axial ball bearing with an elliptical shape, the flexspline 1 is axially subjected to a force F, the flexspline 1 being deformed such that its axial toothing 2 is in two opposite positions is brought into engagement with the external toothing 5 of the circular spline 4 . In the areas of the other peripheral edges of the Flexspline 1 and Circular Spline 4 , the axial toothings 2 and 5 are spaced apart from one another, as shown in FIG. 1b.

Zur Erzeugung einer Getrieberotation müssen die, relativ zur Axialverzahnung gegenüberliegenden Krafteinleitungsbereiche, wie beim vorstehend beschriebenen radialen Spannungswellengetriebe, um die Abtriebswelle rotieren, so daß sich die Zähne der Axialverzahnungen 2 und 5 aufeinander abwälzen können. In Fig. 1c sind die beiden relativ zur Abtriebswelle 3 gegenüberliegenden Bereiche der in Eingriff befindlichen Axialverzahnungen 2 und 5 dargestellt. Die Krafteinleitungspfeile sollen die weitgehend punktuellen Berührstellen des nicht weiter dargestellten Auslenkgenerators an der Flexspline 1 darstellen.In order to generate a gear rotation, the force introduction areas opposite to the axial toothing, as in the radial tension shaft gear described above, must rotate about the output shaft so that the teeth of the axial toothing 2 and 5 can roll on each other. In Fig. 1c, the two opposite relative to the output shaft 3 regions of the axial teeth 2 and 5 are in engagement are illustrated. The force introduction arrows are intended to represent the largely point-specific contact points of the deflection generator ( not shown) on the Flexspline 1 .

Nachteilig an einem axialen Spannungswellengetriebe ist die Tatsache, daß ein Kompromiß zwischen der Torsionssteifigkeit der Flexspline und dem Wirkungsgrad, mit dem ein derartiges Spannungswellengetriebe betrieben werden kann, eingegangen werden muß. Wird einerseits die Flexspline sehr steif ausgeführt, so besitzt das axiale Spannungswellengetriebe zwar eine hohe Torsionssteifigkeit, jedoch ist eine sehr große Kraft zur Durchbiegung der Flexspline erforderlich, die der Auslenkgenerator aufzubringen hat. Dies wiederum führt zu hohen Lagerbelastungen und damit verbunden zu hohen Reibungsverlusten, wodurch wiederum der Wirkungsgrad verschlechtert wird.A disadvantage of an axial tension shaft transmission is the fact that a Compromise between the torsional stiffness of the Flexspline and the efficiency, with which such a voltage wave gear can be operated, must be received. If the Flexspline is made very stiff on the one hand, then the axial tension shaft gearbox has high torsional rigidity, however, a very large force is required to deflect the flexspline, which the Deflection generator has to apply. This in turn leads to high bearing loads and associated with high friction losses, which in turn causes the Efficiency deteriorates.

Wählt man hingegen die Flexspline als dünne Scheibe, die sich leichter durchbiegen läßt, so besitzt das Spannungswellengetriebe eine sehr geringe Torsionssteifigkeit, wodurch die Übertragung größerer Kraftmomente über das Getriebe nicht möglich ist. Aus diesen Gründen ist von einer weiteren Entwicklung von axialen Spannungswellengetrieben bisweilen abgesehen worden.However, if you choose the Flexspline as a thin disc that bends more easily the tension shaft gearbox has a very low torsional rigidity, whereby the transmission of larger moments of force via the transmission is not possible is. For these reasons there is a further development of axial Voltage wave gears have sometimes been disregarded.

Presentation of the invention

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein axiales Spannungswellengetriebe der vorstehend erläuterten Gattung trotz der dargelegten Problematik weiter zu entwickeln, da axiale Spannungswellengetriebe kompakte Getriebeformen darstellen, die es gilt, in ihrem Wirkungsgrad zu steigern. Insbesondere soll die Torsionssteifigkeit erhöht werden, um damit die Möglichkeit der Übertragung größerer Kraftmomente zu schaffen. Hierbei sollen die Lagerbelastungen sowie die damit verbundenen Reibungsverluste gering gehalten werden.The invention is therefore based on the object of an axial Tension wave gear of the type explained above despite the stated Problem to develop further, because axial shaft drives are compact Represent gear forms that have to be increased in their efficiency. In particular, the torsional stiffness is to be increased, so that the possibility of To create transmission of greater moments of force. Here, the Bearing loads and the associated friction losses kept low become.

Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 dargestellt. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind den Unteransprüchen sowie der Beschreibung nebst Zeichnungen zu entnehmen. The object underlying the invention is achieved in claim 1 shown. Features which advantageously further develop the inventive idea are Subclaims and the description together with drawings can be found.

Bei der Darlegung und näheren Beschreibung des Erfindungsgedankens werden die deutschen Begriffe für die in der Beschreibungseinleitung eingeführten Begriffe Wave Generator (= Auslenkgenerator), Flexspline (= flexible Einheit) sowie Circular Spline (= starre Einheit) verwendet.In the presentation and detailed description of the inventive concept, the German terms for the terms wave introduced in the introduction Generator (= deflection generator), Flexspline (= flexible unit) and circular spline (= rigid unit) used.

Erfindungsgemäß ist ein axiales Spannungswellengetriebe gemäß des Oberbegriffes des Anspruchs 1 dadurch ausgebildet, daß die flächig ausgebildete, flexible Einheit ohne äußere Krafteinwirkung im Bereich ihrer Verzahnung eine Umfangskontur aufweist, die wenigstens zwei, senkrecht zur Scheibenebene erhabene Ausformungen aufweist. Die Verzahnungen der flexiblen und starren Einheit sind koaxial zur Drehachse angeordnet, wobei die Verzahnung der flexiblen Einheit in zwei getrennten Bereichen, die jeweils im Bereich ihrer erhabenen Ausformungen liegen, in die Verzahnung der starren Einheit eingreift. Ferner tritt der Auslenkgenerator mit der flexiblen Einheit unter Einwirkung von, im wesentlichen parallel zur Ebene der starren Einheit gerichteten Kräfte in Wirkverbindung, so daß die verzahnten Bereiche entlang den Verzahnungen umlaufen.According to the invention is an axial tension shaft transmission according to the preamble of claim 1, characterized in that the flat, flexible unit a peripheral contour without external force in the area of their teeth has at least two, perpendicular to the plane of the disc raised Has formations. The teeth of the flexible and rigid unit are arranged coaxially to the axis of rotation, the teeth of the flexible unit in two separate areas, each in the area of their raised formations lie, engages in the teeth of the rigid unit. Furthermore, the Deflection generator with the flexible unit under the influence of, essentially Forces directed parallel to the plane of the rigid unit in operative connection, so that circulate the toothed areas along the toothing.

Die der Erfindung zugrundeliegende Idee ist die eigenständige Formgebung der flexiblen Einheit derart, daß durch axiales Montieren der flexiblen Einheit mit der starren Einheit die flexible Einheit in der vorgeschilderten Weise mit der Axialverzahnung der starren Einheit in zwei Bereichen in Eingriff steht, ohne daß der Auslenkgenerator durch axial wirkende Kräfte auf die flexible Einheit einwirkt. Zum Antrieb des axialen Spannungswellengetriebes ist es nicht erforderlich, daß der Auslenkgenerator axial auf die flexible Einheit einwirkt, sondern es gilt die der flexiblen Einheit inne wohnenden Ausformungen, aufgrund derer die Bereiche der jeweiligen Verzahnungen in Eingriff stehen, entsprechend dem Verlauf der Verzahnungen weiter zu drehen. Hierfür sind jedoch im wesentlichen parallel zur Ebene der starren Einheit wirkende Kräfte erforderlich, wodurch die, eine axiale Scheibendurchbiegung verursachende Kraftkomponente vollständig entfällt, die für hohe Lagerverluste und einen schlechten Wirkungsgrad verantwortlich ist. Die Funktionsweise des Spannungswellengetriebes entspricht ansonsten einem herkömmlichen axialen Spannungswellengetriebe, wobei die Zahnanzahl der Axialverzahnung auf der flexiblen Einheit wenig geringer ist, als die Zahnanzahl der Axialverzahnung auf der starren Einheit. Auf diese Weise ist ein entsprechendes Übersetzungsverhältnis zwischen der, mit dem Auslenkgenerator verbundenen Antriebswelle zu der, mit der flexiblen Einheit verbundenen Abtriebswelle gegeben.The idea on which the invention is based is the independent design of the flexible unit such that by axially mounting the flexible unit with the rigid unit the flexible unit in the manner described with the Axial toothing of the rigid unit is engaged in two areas without the Deflection generator acts on the flexible unit by axially acting forces. To the It is not necessary to drive the axial tension shaft gearbox Deflection generator acts axially on the flexible unit, but it applies flexible unit in the interior formations, on the basis of which the areas of respective gears are engaged, according to the course of the To continue turning gears. However, this is essentially parallel to Level of rigid unit forces required, thereby creating an axial Force component causing disc deflection is completely eliminated, which for high storage losses and poor efficiency is responsible. The Otherwise, the mode of operation of the voltage wave transmission corresponds to one conventional axial tension shaft gear, the number of teeth of Axial toothing on the flexible unit is little less than the number of teeth on the Axial teeth on the rigid unit. In this way, an appropriate one Gear ratio between that connected to the deflection generator Drive shaft to the output shaft connected to the flexible unit.

Die vorzugsweise scheiben- oder ringförmig ausgebildete flexible Einheit weist eine entsprechende Form auf, die vorzugsweise als zwei senkrecht zur Scheiben- oder Ringebene erhabene Ausformungen, beispielsweise zwei Wellenberge ausgebildet ist. Diese Wellenberge sind aufgrund einer vorhandenen Mindestfestigkeit des Materials, aus der die flexible Einheit gefertigt ist, eigenstabil und behalten ihre Form auch in einem, mit der Axialverzahnung der starren Einheit in Eingriff befindlichen Zustand bei.The preferably disc-shaped or ring-shaped flexible unit has one corresponding shape, which preferably as two perpendicular to the disc or Formations raised on the ring plane, for example two wave crests is. These wave crests are due to an existing minimum strength of the Materials from which the flexible unit is made, inherently stable and keep their shape also in one which is in engagement with the axial toothing of the rigid unit Condition at.

Andererseits weist die flexible Einheit eine Mindestelastizität auf, wodurch die Wellenberge relativ zur feststehenden Oberfläche der flexiblen Einheit um den Scheiben- oder Ringmittelpunkt durch entsprechende Krafteinwirkung parallel in Scheibenebene, wandern können. Geeignete Materialien, aus denen die flexible Einheit hergestellt werden kann, sind beispielsweise dünnwandige Bleche oder Metallscheiben (z. B. Federstahl), sowie auch aus Kunststoff gefertigte Scheiben- oder Ringformen.On the other hand, the flexible unit has a minimum elasticity, whereby the Wave crests relative to the fixed surface of the flexible unit around the Disc or ring center in parallel by corresponding force Disc level, can hike. Suitable materials that make up the flexible Unit can be produced, for example, thin-walled sheets or Metal washers (e.g. spring steel), as well as washer made of plastic or ring shapes.

Um die als Wellenberge ausgebildeten Ausformungen in das Scheibenmaterial einzubringen, sind grundsätzlich mehrere Methoden denkbar:To form the wave crests in the disc material In principle, several methods are conceivable:

So kann in ein flach ausgebildetes Scheibenmaterial die Kontur der axialen Verzahnung eingearbeitet werden, beispielsweise durch einen Fräsvorgang. Anschließend kann mit Hilfe einer entsprechenden Form die mit einer Axialverzahnung versehene Scheibe gepreßt werden, so daß das Scheibenmaterial die Form einer Sattelfläche mit zwei sich überlagernden Scheitelpunkten aufweist. Auch sind Herstellverfahren im Rahmen eines Sinterprozesses mit geeigneten Matrizen denkbar. Thus, the contour of the axial can in a flat disc material Gearing can be incorporated, for example by a milling process. Then, with the help of a corresponding form, the one with a Axial teeth provided disc are pressed so that the disc material has the shape of a saddle surface with two superimposed vertices. Manufacturing processes in the context of a sintering process are also suitable Matrices conceivable.

Die einfachste Möglichkeit, die Ausformungen in eine Scheibe oder einen Ring einzubringen, besteht durch Hinzufügen von Scheiben- oder Ringmaterial entlang eines Sektorbereiches, in Art eines "Kuchenstückes", wodurch die Scheibe an ihrem Außenumfang eine Kontur annimmt, die dem Verlauf in etwa zweier Sinuswellenzüge entspricht. Im übrigen kann diese Erscheinung leicht mit Hilfe einer Papierscheibe verifiziert werden, die an einem Radius bis zum Scheibenmittelpunkt aufgeschnitten und ein zusätzlicher Papiersektor zwischen beiden radialen Schnittkanten eingefügt wird. Die Papierscheibe nimmt automatisch eine flächige Wellung an, die zu zwei Wellenbergen auf der Scheibenoberfläche führt. Durch diese Maßnahme weist die Scheibe nach wie vor einen konstanten Außenradius auf, erhält jedoch durch die Ergänzung durch einen zusätzlichen Sektorbereich einen größeren Umfang, der größer 2 π R ist.The easiest way to form the formations into a disc or a ring to insert, consists of adding disc or ring material along a sector area, in the manner of a "piece of cake", whereby the disc on her The outer circumference takes on a contour that is approximately two sine waves corresponds. Otherwise, this phenomenon can easily be done with the help of a paper disk be verified, cut open at a radius to the center of the disc and an additional paper sector is inserted between the two radial cutting edges becomes. The paper disk automatically takes on a flat curl, which is two Waves of waves on the surface of the disc. Through this measure, the Disc still has a constant outer radius, but is given by the Supplemented by an additional sector area a larger scope, the is greater than 2π R.

Brief description of the invention

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:The invention is hereinafter described without limitation of the general The inventive concept based on exemplary embodiments with reference to the Drawing described as an example. Show it:

Fig. 1a, b, c Darstellungen zum Stand der Technik eines axialen Spannungs wellengetriebes, Fig. 1a, b, c representations shaft gear to the prior art of an axial stress,

Fig. 2a, b Gegenüberstellung eines bekannten axialen Spannungswellen getriebes mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten. Fig. 2a, b juxtaposition of a known axial stress wave transmission with the inventively designed.

Bezüglich des in den Fig. 1a, b und c dargestellten, bekannten axialen Spannungswellengetriebes wird auf die vorstehend erläuterte Beschreibungseinleitung verwiesen.With regard to the known axial tension shaft transmission shown in FIGS. 1a, b and c, reference is made to the introduction to the description explained above.

Fig. 2a zeigt in der Querschnittsdarstellung ein bekanntes axiales Spannungswellengetriebe, bei dem eine eben ausgebildete flexible Einheit 1 durch axial auf diese, an zwei gegenüberliegenden Stellen einwirkende Kraft F in Richtung der starren Einheit 4 verformt wird. Unmittelbar unter der Querschnittsdarstellung ist perspektivisch eine an sich bekannte, durch axiale Krafteinwirkung verformte flexible Einheit 1 dargestellt, bei der zwei peripher gegenüberliegende Randbereiche aus der Scheibenebene in Richtung der Abtriebswelle 3 gebogen sind. Die Durchbiegung der flexiblen Einheit 1 erfolgt einzig und allein durch einen nicht in der Fig. 2a dargestellten Auslenkgenerator, der, wie eingangs erwähnt, als ein axiales Kugellager mit elliptischer Form ausgebildet ist. 2 a shows a cross-sectional illustration of a known axial tension shaft transmission, in which a flat unit 1 of flexible design is deformed in the direction of the rigid unit 4 by the force F acting axially thereon at two opposite points. Immediately below the cross-sectional view, a flexible unit 1 known per se, deformed by the action of an axial force, is shown in perspective, in which two peripherally opposite edge regions are bent out of the disk plane in the direction of the output shaft 3 . The flexible unit 1 is deflected solely by a deflection generator, not shown in FIG. 2a, which, as mentioned at the beginning, is designed as an axial ball bearing with an elliptical shape.

Im Unterschied dazu weist die flexible Einheit 1 gemäß Bilddarstellung 2b in ihrer Scheibenfläche eine vordeformierte Welle auf, die ohne äußere Krafteinwirkung in der flexiblen Einheit 1 verbleibt. Die flexible Einheit 4 ist nicht, wie im Falle des in Fig. 2a gezeigten axialen Spannungswellengetriebes durch eine äußere Krafteinwirkung hervorgerufene relativ zur Biegeachse a deformiert, sondern weist zwei sich überlagernde Deformationen um die Achsen a und b auf, die jedoch Materialimmanent sind. Dies führt zu einer Sattelfläche mit zwei in einem Punkt befindlichen Scheitelpunkten.In contrast to this, the flexible unit 1 according to the illustration 2 b has a pre-deformed shaft in its disk surface, which remains in the flexible unit 1 without external force. The flexible unit 4 is not deformed relative to the bending axis a, as in the case of the axial tension shaft transmission shown in FIG. 2a, but instead has two superimposed deformations about the axes a and b, which, however, are inherent in the material. This leads to a saddle surface with two vertices located at one point.

Betrachtet man die erfindungsgemäß ausgebildete flexible Einheit 4 von ihrer Seite, so weist ihr Umfangsrand in etwa die Kontur einer doppelten Sinuswelle auf, wobei jeweils die Berge der Sinuswelle nach Zusammenfügung mit der starren Einheit 4 gemäß oberer Querschnittsdarstellung in Fig. 2b mit der starren Einheit 4 in Kontakt treten. Um die Berührflächen zwischen der flexiblen Einheit 1 und der starren Einheit 4 entlang dem Verlauf ihrer axialen Verzahnungen umlaufen zu lassen, bedarf es lediglich eines Auslenkgenerators, der die Wellenberge um die Drehachse D entlang der Axialverzahnungen bewegt. Hierfür ist lediglich ein, im wesentlichen parallel zur Ebene der starren Einheit 4 wirkender Krafteintrag erforderlich, um die Wellenberge quasi vor sich her zu schieben.Considering the inventively constructed flexible unit 4 from their side, so has its peripheral edge in approximately the contour of a dual sine wave, wherein each of the peaks of the sine wave by mating with the rigid unit 4 according upper cross section shown in Fig. 2b with the rigid unit 4 contact. In order to circulate the contact surfaces between the flexible unit 1 and the rigid unit 4 along the course of their axial toothings, all that is required is a deflection generator which moves the wave crests around the axis of rotation D along the axial toothings. All that is required for this is a force input that acts essentially parallel to the plane of the rigid unit 4 , in order to push the wave crests in front of it.

Der Auslenkgenerator kann, wie im vorstehend bekannten Fall geschildert, als axiales Kugellager mit elliptischer Form ausgebildet sein, wobei der axial in Richtung der flexiblen Einheit ausgelenkte Bereich der Auslenkeinheit keine oder nur vernachlässigbare Kräfte axial auf die flexible Einheit ausübt, sondern lediglich in einer vorgebbaren Drehrichtung wirkende Kräfte auf die flexible Einheit überträgt.The deflection generator can, as described in the case known above, as axial ball bearing can be formed with an elliptical shape, the axially in the direction the deflected area of the flexible unit has no or only negligible forces exerted axially on the flexible unit, but only in forces acting in a predeterminable direction of rotation are transferred to the flexible unit.

Der Auslenkgenerator kann in einer einfachen Ausgestaltung auch eine Rolle aufweisen, vorzugsweise ein Rollenpaar, die die Wellenberge der vordeformierten flexiblen Einheit entlang des Verlaufs der Axialverzahnungen vor sich her schieben.In a simple embodiment, the deflection generator can also play a role have, preferably a pair of rollers that the wave crests of the pre-deformed Push the flexible unit in front of you along the course of the axial toothing.

Wesentlich ist, daß der Auslenkgenerator keine oder nur vernachlässigbar kleine axiale Kräfte auf das Spannungswellengetriebe ausübt, wodurch die Lagerbelastung sowie Reibungsverluste erheblich minimiert werden können. It is essential that the deflection generator has no or only negligibly small ones exerts axial forces on the tension shaft gear, reducing the bearing load and friction losses can be significantly minimized.

Reference list

11

Flexspline, flexible Einheit
Flexspline, flexible unit

22nd

Axialverzahnung der flexiblen Einheit
Axial teeth of the flexible unit

33rd

Abtriebswelle
Output shaft

44th

Circular Spline, starre Einheit
Circular spline, rigid unit

55

Axialverzahnung der starren Einheit
Axial toothing of the rigid unit

66

Lagerung
storage

Claims

1. Axial tension shaft gear with a straight-shaped, rigid unit (CS = Circular Spline) ( 4 ), on one upper side of which, around an axis of rotation (D) passing through the rigid unit ( 4 ), completely revolving and radial to the axis of rotation (D) aligned toothing ( 5 ) is provided, a likewise flat and also a toothing ( 2 ) having flexible unit (FS = Flexspline) ( 1 ), which the toothing ( 5 ) of the rigid unit ( 4 ), with the axis of rotation (D) coaxial alignment of CS and FS, axially opposite one another, and a deflection generator (WG = wave generator) which dynamically deforms the flexible unit ( 1 ), characterized in that the flat, flexible unit ( 1 ) without external force in the region of its toothing ( 2 ) has a circumferential contour which has at least two protrusions which are raised perpendicular to the plane of the disk, that the toothing ( 2 , 5 ) of the flexible ( 1 ) and rigid unit ( 4 ) are arranged coaxially to the axis of rotation (D) and the toothing ( 2 ) of the flexible unit ( 1 ) in two separate areas, each of which lies in the region of its raised formations, in the toothing ( 5 ) rigid unit ( 4 ) engages, and that the deflection generator with the flexible unit ( 1 ) under the action of forces directed essentially parallel to the plane of the rigid unit ( 1 ) in operative connection, so that the toothed areas along the toothings ( 2 , 5 ) circulate.

2. Axial voltage wave transmission according to claim 1, characterized in that the rigid ( 4 ) and the flexible unit ( 1 ) have a disc-like shape, the teeth ( 2 , 5 ) are each arranged in the peripheral edge region on one of their surfaces.

3. Axial voltage wave transmission according to claim 1 or 2, characterized in that the flat flexible unit ( 1 ) has the shape of a saddle surface with two superimposed vertices.

4. Axial tension shaft transmission according to one of claims 1 to 3, characterized in that the course of the peripheral contour the course of two corresponds to complete waves.

5. Axial voltage wave transmission according to one of claims 1 to claim 4, characterized in that the flexible unit ( 1 ) consists of a rigid flat material.

6. Axial voltage wave transmission according to claim 5, characterized in that the shape of the flexible unit ( 1 ) can be produced by embossing the flat material.

7. Axial voltage wave transmission according to claim 5, characterized in that the shape of the flexible unit ( 1 ) is carried out by targeted material addition to a flat flat material.

8. Axial voltage wave transmission according to one of claims 1 to 7, characterized in that the flexible unit ( 1 ) is designed as a disc or ring, with a constant outer radius R and an outer circumference U with U <2 π R.

9. Axial voltage wave transmission according to one of claims 1 to 8, characterized in that the flexible unit ( 1 ) consists of a stress-free homogeneous material structure.

10. Axial voltage wave transmission according to one of claims 1 to 9, characterized in that the flexible unit ( 1 ) consists of a metallic flat material.

11. Axial voltage wave transmission according to one of claims 1 to 5 and 7 to 9, characterized in that the flexible unit ( 1 ) consists of plastic and can be produced by means of injection molding technology.

12. Axial voltage wave transmission according to one of claims 1 to 5 and 7 to 9, characterized in that the flexible unit ( 1 ) is designed as a disc or ring, and that by means of laser beam welding an additional disc or ring segment in the flexible unit is inserted.

13. Axial voltage wave transmission according to one of claims 1 to 12, characterized in that the toothed areas with about 3-6 teeth between the rigid ( 4 ) and flexible unit ( 1 ) are engaged.

14. Axial voltage wave transmission according to one of claims 1 to 13, characterized in that the deflection generator with at least one contact area comes into operative connection with the flexible unit ( 1 ) at least in a toothed area, and that the contact area of the deflection generator along the course of the Gearing ( 2 ) of the flexible unit ( 1 ) is movable.

15. Axial tension shaft transmission according to claim 14, characterized in that the contact area of the deflection generator as a role is trained.

16. Axial tension shaft transmission according to claim 14, characterized in that the deflection generator as an axial ball bearing is elliptical in shape, the axially towards the flexible unit deflected area of the deflection generator no or only negligible forces exerts axially on the flexible unit, but only in a predetermined Forces acting in the direction of rotation are transferred to the flexible unit.

17. Axial voltage shaft transmission according to one of claims 1 to 16, characterized in that the deflection generator with a drive shaft and the flexible unit ( 1 ) are connected to an output shaft ( 3 ) of the transmission, and that the input and output shafts are coaxial with Axis of rotation (D) are arranged.