Jännevauhtipyörästö

Harmonisen hammaspyörän poikkileikkaus. Mekanismissa on kolme peruskomponenttia: aaltogeneraattori (2/vihreä), taipuisa hammaspyörä (3/punainen) ja pyöreä hammaspyörä (4/sininen). Monimutkaisemmissa versioissa on neljäs komponentti, jota tavallisesti käytetään kokonaispituuden lyhentämiseen tai vaihteen alennuksen kasvattamiseen pienemmässä halkaisijassa, mutta ne noudattavat silti samoja perusperiaatteita.

Aaltogeneraattori koostuu kahdesta erillisestä osasta: aaltogeneraattoripistokkeeksi kutsutusta ellipsinmuotoisesta levystä ja ulommasta kuulalaakerista. Elliptinen tulppa työnnetään laakeriin, mikä pakottaa laakerin mukautumaan elliptiseen muotoon, mutta sallii silti tulpan pyörimisen ulomman laakerin sisällä.

Flex spline on matalan kupin muotoinen. Sen sivut ovat hyvin ohuet, mutta pohja on suhteellisen jäykkä. Tämä johtaa siihen, että seinämät joustavat merkittävästi avoimessa päässä ohuen seinämän vuoksi ja että suljettu puoli on melko jäykkä ja voidaan kiinnittää tiukasti (esimerkiksi akseliin). Hampaat on sijoitettu säteittäisesti joustokielekkeen ulkopuolelle. Flex spline istuu tiiviisti aaltogeneraattorin päälle niin, että kun aaltogeneraattorin pistoketta käännetään, flex spline muotoutuu pyörivän ellipsin muotoon eikä liu’u kuulalaakerin ulomman elliptisen renkaan yli. Kuulalaakerin ansiosta flex spline pyörii itsenäisesti aaltogeneraattorin akseliin nähden.

Pyöreä spline on jäykkä pyöreä rengas, jossa on hampaat sisäpuolella. Flex-spline ja aaltogeneraattori sijoitetaan pyöreän splinen sisälle, jolloin flex-splinen ja pyöreän splinen hampaat tarttuvat toisiinsa. Koska flex spline on deformoitunut ellipsin muotoon, sen hampaat itse asiassa vain kahdella alueella flex splineen vastakkaisilla puolilla (jotka sijaitsevat ellipsin pääakselilla) olevilla kahdella alueella ympyrän splinen hampaiden kanssa.

Asettele, että aaltogeneraattori on sisääntulon kierto. Kun aaltogeneraattorin pistoke pyörii, flex spline -hampaat, jotka ovat kietoutuneet pyöreän splinin hampaisiin, muuttavat hitaasti asentoa. Joustavan splinin ellipsin pääakseli pyörii aaltogeneraattorin mukana, joten pisteet, joissa hampaat nivoutuvat toisiinsa, pyörivät keskipisteen ympärillä samaa tahtia kuin aaltogeneraattorin akseli. Kanta-aaltovaihteen suunnittelussa on olennaista se, että flex splinessä on vähemmän hampaita (usein esimerkiksi kaksi vähemmän) kuin ympyränmuotoisessa splinessä. Tämä tarkoittaa sitä, että jokaista aaltogeneraattorin täyttä kierrosta kohden joustokielekkeen on käännyttävä hieman (tässä esimerkissä kaksi hammasta) taaksepäin ympyräkielekkeeseen nähden. Näin ollen aaltogeneraattorin pyörimisliike johtaa paljon hitaampaan pyörimiseen vastakkaiseen suuntaan.

Kanta-aaltovaihteistomekanismille vaihteen alennussuhde voidaan laskea kunkin hammaspyörän hampaiden lukumäärän perusteella:

Alennussuhde = flex spline -hampaat – circular spline -hampaat flex spline -hampaat {\displaystyle {\text{reduktiosuhde}}={\frac {{\text{flex spline -hampaat}}-{\text{circular spline -hampaat}}}}{{{³”tekst{³”a}flex spline -hampaat}}}}

Jos esimerkiksi pyöreässä splinessä on 202 hammasta ja flex splinessä 200 hammasta, reduktiosuhde on (200 – 202)/200 = -0.01

Tällöin flex spline pyörii 1/100 aaltogeneraattorin pistokkeen nopeudella ja vastakkaiseen suuntaan. Erilaiset alennussuhteet asetetaan muuttamalla hampaiden lukumäärää. Tämä voidaan saavuttaa joko muuttamalla mekanismin halkaisijaa tai muuttamalla yksittäisten hampaiden kokoa ja siten säilyttämällä mekanismin koko ja paino. Mahdollisten välityssuhteiden valikoimaa rajoittavat tietyn kokoonpanon hammaskokorajat.