DE1135259B - Spannungswellengetriebe - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

M 29965 XII/47 h

ANMELDETAG: 14. MÄRZ 1956

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 23. AUGUST 1962

Die Erfindung bezieht sich auf die neuartige Lösung des an sich bekannten Problems, bei der Übertragung einer Leistung zwischen zwei Wellen ein hohes Übersetzungsverhältnis ins Langsame zu erzielen. Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung die Ausbildung eines Getriebes vor, bei welchem zur Übertragung von Drehbewegungen für hohe Übersetzungsverhältnisse zwei formschlüssig, vorzugsweise über eine Umfangsverzahnung im Eingriff miteinander stehende Ringelemente zur Anwendung kommen.

Das erfindungsgemäße Getriebe zur Übertragung von Drehbewegungen für hohe Übersetzungsverhältnisse mittels zweier formschlüssig, vorzugsweise über eine Umfangsverzahnung oder kraftschlüssig im Eingriff miteinander stehender Ringelemente kennzeichnet sich durch ein Paar konzentrisch ineinander angeordneter Ringe unterschiedlicher Durchmesser, von denen der eine Ring radial verformbar oder ausbiegbar oder mit einer radial verformbaren oder ausbiegbaren Wand versehen ist, ferner durch dem Ringpaar zugeordnete Eingriffsorgane vorzugsweise mechanischer oder elektromagnetischer Art, mit denen zur direkten formschlüssigen Verbindung der beiden Ringe radiale Verformungen oder Ausbiegungen des einen Ringes oder dessen Wand an einer Vielzahl von Umfangsstellen erzeugt werden können, die sich in regelmäßigem Abstand voneinander mit jeweils zwischenliegenden Umfangsstellen ohne eine solche Vereinigung befinden, ferner durch Antriebsmittel zur Erzeugung einer kontinuierlichen Drehbewegung der erwähnten Ringe oder deren Eingriffsbzw. Verformungsorgane oder aber der Gesamtanordnung dieser Teile oder ihrer Lagerelemente. Eine derartige Lösung des vorliegenden Problems ist bisher weder vorgeschlagen noch angedeutet oder angeregt worden.

So ist es einmal lediglich bekanntgeworden, bei einem Umlaufrädergetriebe ein um ein Stirnrad kreisendes, exzentrisch zu diesem liegendes Hohlrad anzuordnen, wobei eine Relativbewegung zwischen einem innen verzahnten Rad und einem mit diesem zusammen kämmenden, außen verzahnten Rad stattfindet, ohne daß jedoch ein Ringpaar vorliegt, von welchem wie bei der Erfindung das eine Ringelement radial verformbar oder ausbiegbar oder mit einer radial verformbaren oder ausbiegbaren Wand versehen ist.

Ferner ist eine Anordnung bekannt, bei welcher eine Bewegungsübertragung mit Hilfe einer Vielzahl von Eingriffsorganen erfolgt, wobei die zusammenarbeitenden Elemente nicht vollkommen konzentrisch Spannungswellengetriebe

Anmelder:

Clarence Walton Musser,
Levittown, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Fincke, Berlin-Lichterfelde,

und Dipl.-Ing. H. Bohr, München 5, Müllerstr. 31,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. März 1955 (Nr. 495 479)

Clarence Walton Musser, Levittown, Pa. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

angeordnet sind. Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung um die Ausbildung eines sogenannten »Spannungswellengetriebes«, bei welchem für die Erzeugung einer Drehbewegung das erfindungsgemäß verformbare, ausbiegbare Ringelement zur Anwendung kommt. Wenn bei den bekannten Zahnradgetrieben starre Getriebeteile Verwendung finden, so wie es stets der Fall ist, dann verursacht die Drehung des einen Getriebeteiles gegenüber dem anderen notwendigerweise eine kurvenförmige Bahn für die Zahnbewegung. So läuft beispielsweise bei der letztgenannten bekannten Anordnung, bei welcher ein starres Innenzahnrad epizyklisch mit einem äußeren starren Zahnradring im Eingriff steht, das Innenzahnrad gegenüber dem feststehenden äußeren Zahnradring um und bedingt das jeweils gewünschte Übersetzungsverhältnis. Da jedoch dieses Innenzahnrad ein starrer Körper ist, der umläuft, können die Flanken eines Zahnes nur mit den Zahnflanken eines Zahnes, mit dem das Innenzahnrad kämmt, an einem bestimmten Winkelpunkt parallel verlaufen. Ist der Zahneingriffswinkel der Zähne für beide Zahnräder gleich, dann können lediglich die Zahnflanken derjenigen Zähne parallel zueinander liegen, die weitgehendst miteinander im Eingriff stehen. Bei allen anderen Zähnen besteht notwendigerweise keine genaue Parallellage, so daß infolgedessen auch keine Oberflächenberührung vorliegt.

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Durch die Erfindung werden gegenüber den bekannten Getrieben die folgenden wesentlichen Vorteile dadurch erreicht, daß

das Zahnspiel ausgeschaltet und der Betrag des Zahnspiels verstellbar gemacht wird, eine außerordentlich genaue Bewegungsübertragung erzielt wird,

ein großer Prozentsatz der Zähne von zwei zusammenwirkenden Zahnrädern, vorzugsweise jeweils mehr als 50% jedes Zahnrades, miteinander in Berührung gehalten wird, eine niedrige Wälzgeschwindigkeit am Teilkreis erzielt wird, ■

eine Konzentration des Verschleißes auf einzelne Zähne vermieden und insbesondere der Verschleiß gleichmäßig auf alle Zähne verteilt wird, ein Getriebe mit sehr geringer Zahnbewegung geschaffen wird,

ein Getriebe mit sehr geringer Zahngleitgeschwindigkeit geschaffen wird,
ein großer Eingriffswinkel vorgesehen wird, eine Flächenberührung statt einer Punktberührung oder eine Linienberührung zwischen den Zähnen zusammenwirkender Zahnräder sichergestellt wird,

eine Vielzahl erreichbarer Getriebeuntersetzungen ermöglicht wird,

Getriebeübersetzungsverhältnisse im Bereich zwischen 10:1 und 1000 000:1 geschaffen werden,

ein Getriebesystem mit großem Drehmomentübertragungsvermögen gebildet wird, verhältnismäßig niedrige Zahnberührungsdrücke sichergestellt werden,

ein Getriebe von sehr geringer Größe und entsprechend geringem Gewicht hergestellt wird, ein einfaches Herstellungsverfahren erreicht wird, ein gegen eineStörung derAusfluchtungzwischen Antrieb und Abtrieb unempfindliches Getriebesystem vorgesehen wird und daß eine Differenstangenelementen, die gemäß der Erfindung verwendet werden können,

Fig. 11 eine schematisch dargestellte Endansieht, in der die Eingriffsstellung abgebildet ist, wenn das Ringrad angetrieben wird und das Spannungsrad feststehend ist,

Fig. 12 eine der Fig. 11 entsprechende Ansicht, bei der das Ringrad feststehend ist und das Spannungsrad angetrieben wird,

Fig. 13 bis 38 Ansichten verschiedener Ausführungsformen des Spannungswellenerzeugers, in denen außerdem Vorrichtungen zu seiner Herstellung veranschaulicht sind,

Fig. 13 eine Endansicht einer vereinfachten Form eines Spannungswellenerzeugers,

Fig. 14 ein axialer Schnitt durch Fig. 13, Fig. 15 bis 18 eine zum Erzeugen des Umfanges des Spannungswellenerzeugers geeignete Vorrichtung, Fig. 15 ein Axialschnitt, in der eine Vorrichtung zum Spreizen eines Ringes in Arbeitslage abgebildet ist,

Fig. 16 eine Endansicht der elliptischen Spreizsegmente,

Fig. 17 eine Einzelansicht eines in Fig. 15 dargestellten Einsatzkörpers, gesehen von links,

Fig. 18 eine Endansicht einer in Fig. 15 abgebildeten Welle für den Spannungswellenerzeuger,

Fig. 19 und 20 Ansichten einer anderen Ausführungsform des Spannungswellenerzeugers, wobei Fig. 19 als Endansicht und Fig. 20 als Axialschnitt dargestellt ist,

Fig. 21 und 22 Ansichten einer weiteren Ausführungsform des Spannungswellenerzeugers, wobei Fig. 21 eine Endansicht und Fig. 22 ein Axialschnitt ist,

Fig. 23 und 24 Ansichten einer weiteren Ausführungsform des Spannungswellenerzeugers, wobei Fig. 23 eine Endansicht und Fig. 24 eine Seitenansicht darstellt,

Fig. 25 und 26 Ansichten einer weiteren Ausführungsform des Spannungswellenerzeugers, wobei Fig. 25 eine Endansicht und Fig. 26 eine Seitenansicht ist,
Fig. 27 und 28 eine Endansicht bzw. ein Axial-

35

40

tialbewegung' erhalten wird, die gegen Exzentri- 45 schnitt einer weiteren Ausführungsform des Span-

zität und Zahnform unempfindlich ist.

Weitere Ziele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen nur einige der zahlreichen Ausführungsformen des Getriebes abgebildet sind.

In den Zeichnungen ist bzw. sind

Fig. 1 eine auseinandergezogene Darstellung eines Getriebes in vereinfachter Form,

Fig. 2 eine Endansicht von rechts eines in Fig. 1 dargestellten Spannungswellenerzeugers, Fig. 3 ein Schnitt durch das Getriebe, Fig. 4 eine Endansicht des Getriebes, F 5 b

nungswellenerzeugers,

Fig. 29 und 30 eine Endansicht bzw. ein Axialschnitt des Spannungswellenerzeugers mit zwei Erhebungen und Kugelgrößenausgleich,

Fig. 31 und 32 eine Endansicht bzw. ein Axialschnitt, in denen ein mit einem Kugellager versehener Spannungswellenerzeuger mit zwei Erhebungen und einem elliptischen Innenlaufring abgebildet ist,

Fig. 33 bis 38 Teilansichten im Axialschnitt verschiedener Profile von Laufringen und Kugeln oder Rollen für in den Spannungswellenerzeugern zu verwendende Wälzlagerelemente,

Fig. 39 bis 47 Teilansichten im Axialschnitt anderer Anordnungen der Bauteile des Spannungswellen5 hd ifh

Fig. 5 bis 8 Teilansichten in vergrößertem Maßstab

und im quer zur Achse des Getriebes verlaufenden 60 getriebes, wobei Fig. 39 bis 45 verschiedene einfache Schnitt, in denen die Verhältnisse der Zähne zuein- Getriebe und Fig. 46 und 48 Doppelgetriebe darander an verschiedenen Stellen des in Fig. 4 abgebil- stellen,
deten Getriebes dargestellt sind, Fig. 48 und 49 Abbildungen elektrischer Schaltan-

Fig. 9 und 10 Teilansichten in vergrößertem Maß- Ordnungen, in denen verschiedene Ausführungsformen

stab, in denen die Verhältnisse des Ringrades gegen- 65 elektromagnetischer Spannungswellenerzeuger darge-

über dem Spannungsrad bei verschiedenen Stellungen stellt sind,

des Spannungswellenerzeugers dargestellt sind. Diese Fig. 50 ein Phasendiagramm für die Schaltanord-

Teilansichten entsprechen den Stellungen von Zahn- nung nach Fig. 49.

Die Hauptmerkmale der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe mit einem inneren und einem äußeren Zahnrad oder Ring. Die Zahnräder oder Ringe sind gleichmittig angeordnet, und zwar so, daß sie an einer Vielzahl von im Abstand voneinander befindlichen Stellen in formschlüssiger oder kraftschlüssiger Verbindung stehen, die von Stellen unterbrochen sind, die nicht in formschlüssiger oder kraftschlüssiger Verbindung miteinander stehen. Die Bereiche der formschlüssigen oder kraftschlüssigen Verbindung der Ringe werden durch ein Getriebeelement in der Form einer Welle fortgepflanzt, die im folgenden als Spannungswelle bezeichnet wird, da sie eine wellenförmige Ausbiegung eines der Ringe darstellt. Das Getriebeelement ist ein Eingriffs- oder Verformungsorgan für diesen Ring und wird im folgenden »Spannungswellenerzeuger« genannt.

Die Spannungswelle wird dem Umfang eines oder beider Zahnräder überlagert und wandert auf diesem mit einer Geschwindigkeit, die durch die Geschwindigkeit bestimmt wird, mit welcher ein Drehmoment auf den Spannungswellenerzeuger ausgeübt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe bewegen sich im Gegensatz zu allen normalen Getrieben zwei zusammenwirkende Zahnräder durch radiale Bewegung der Zähne des einen Zahnrades zum andern in und außer Zahneingriff, ohne daß im geringsten irgendeine Veränderung in der Getriebeachse notwendig ist. Diese Wirkung setzt daher eine Bewegung von Teilen eines der Zahnräder gegenüber anderen Teilen voraus und wird vorzugsweise durch das Verziehen oder Verspannen eines elastischen Materials erzielt. Dieses Material kann z. B. ein Elastomer wie Naturgummi, synthetischer Gummi, Nylon oder ein anderer Kunststoff sein oder ein Metall wie Stahl, Bronze oder ein anderer elastischer Werkstoff, der im wesentlichen frei von plastischer Verformung bleibt.

Obwohl die Erfindung im weitesten Sinne auf Ringe mit Reibungseingriff sowie auf Getriebeelemente einschließlich Zahnstangengetriebe mit Zahneingriff anwendbar ist, welche für den Eingriff und die Fortpflanzung der Spannungswelle verspannt werden, dürfte das Hauptanwendungsgebiet für das erfindungsgemäße Getriebe innen- bzw. außenverzahnte Zahnräder sein, von denen eines an einer Vielzahl von Stellen für den Eingriff mit einem zweiten Zahnrad verspannt wird.

Die Wirkungsweise

Das Spannungswellengetriebe ist ein neuartiges System zur Bewegungs- und Kraftübertragung, wobei der Zahneingriff an einer Vielzahl von Stellen durch Ausbiegen eines dünnen Ringes herbeigeführt wird. Der Zahneingriff an einer Vielzahl von Anfangsstellen des Ringes pflanzt sich längs des Umfanges des Ringes fort, wenn der Scheitelpunkt der erzeugten Spannungswelle um diesen Umfang herum zum Umlaufen gebracht wird. Wenn die Ausbiegung um den Ring herum bewegt wird, bewegt sich jeder Zahn des Ringes radial nach außen und nach innen und beschreibt während dieser Bewegung eine Kurve, die im allgemeinen eine sinusförmige Welle ist. Aus diesem Grund wird das erfindungsgemäße Getriebe als Spannungwellengetriebe bezeichnet.

Bei der einfachsten in Fig. 1 bis 10 dargestellten Ausführungsform besteht das Spannungswellengetriebe aus einem Ringrad 70, einem Spannungsrad 71 und einem Spannungswellenerzeuger 72. Das Ringrad 70 weist Innenzähne 73 auf, und das Spannungsrad 71 ist mit Außenzähnen 74 versehen. Die Innenzähne 73 und die Außenzähne 74 erstrecken sich in axialer Richtung und haben die gleiche Teilung. Jedoch ist der Teilkreisdurchmesser der Außenzähne 74 des Spannungsrades 71 etwas kleiner als der Teilkreisdurchmesser der Innenzähne 73 des Ringrades 70. Dieser Unterschied im Teilkreisdurchmesser ist durch den Umstand bedingt, daß die Anzahl der Zahns 73 und 74 unterschiedlich ist. Der Unterschied in der Anzahl der Zähne 73 und 74 zwischen den Zahnrädern 70 und 71 soll gleich oder ein Vielfaches der Anzahl der Stellen betragen, an welchen das Spannungsrad 71 ausgebogen wird, um einen Zahneingriff mit dem Ringrad 70 herbeizuführen. Es ist zweckmäßig, als Zahndifferenz die Zahl zwei zu wählen, wenn ein Spannungswellenerzeuger 72 verwendet wird, der ein elliptisches Profil mit zwei Erhebungen 75 hat, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. Wie bereits erwähnt, besteht das Spannungsrad 71 aus einem Material, das während des Betriebs elastisch ist. Wenn das Spannungsrad 71 aus Stahl besteht, weist es einen verhältnismäßig dünnen Querschnitt auf, so daß es in radialer Richtung leicht verformt werden kann.

Bei der in Fig. 1 bis 10 dargestellten Ausführungsform hat der Spannungswellenerzeuger 72 zur Bewegungsübertragung eine sehr einfache Form und weist zwei Punkte für den Spannungseingriff des Spannungsrades 71 auf. Der Spannungswellenerzeuger 72 weist eine elliptische Form auf, wobei die Hauptachse A der Ellipse größer ist als der Innendurchmesser des Spannungsrades 71, und zwar um einen Betrag, der dem Unterschied zwischen den Teilkreisdurchmessem des Ringrades 70 und des Spannungsrades 71 annähernd entspricht. Die Nebenachse B der Ellipse ist kleiner als der Innendurchmesser des Spannungsrades 71, und zwar annähernd um den gleichen Betrag. Wenn der Spannungswellenerzeuger 72 in das Spannungsrad 71 eingeführt wird, wie in Fig. 3 abgebildet, erfährt das Spannungsrad 71 eine Verformung in eine elliptische Form, so daß der Teilkreisdurchmesser der Zähne 74 an der Hauptachse A gleich dem Teilkreisdurchmesser des Ringrades 70 ist, wie bei 76 in Fig. 4 und 8 dargestellt. In der in Fig. 8 abgebildeten Stellung fallen die Teilkreise der Zahnräder 70 und 71 zusammen. An der Nebenachse B ist der Teilkreisdurchmesser der Spannungsradzähne 74 kleiner als der Teilkreisdurchmesser des Ringrades 70, so daß, wenn eine volle Zahnhöhe verwendet wird, die Zähne 73 und 74 gerade außer Eingriff kommen, wie bei 77 in Fig. 4 und 6 dargestellt. An Zwischenpunkten 78 und 80 haben, wie aus Fig. 4, 5 und 7 ersichtlich, die Zähne 73 und 74 einen verschiedenen Eingriffsgrad. Dieser Zustand besteht, wenn die Zahndifferenz gleich der Zahl der Erhebungen 75 des Spannungswellenerzeugers 72 ist, welche in -diesem Falle zwei beträgt.

Das Verhältnis zwischen den jeweiligen Zähnen 73 und 74 wird durch die Betrachtung der abgewickelten Darstellung der Fig. 9 und 10 besser verständlich. Bei der abgewickelten Darstellung würde es notwendig sein, daß die Zähne 74 des Spannungsrades 71 in ihrer Zahnteilung von derjenigen des Ringrades 70 geringfügig abweichen, und bei dem dargestellten Beispiel sind die Zähne 74 des Spannungsrades 71 geringfügig größer. In der Kreisform ist jedoch die

Teilung der Zähne 73 und 74 des Spannungsrades 71 und des Ringrades 70 gleich. Ein ähnliches Verhältnis wird bei der abgewickelten Darstellung erzielt, da für die kreisförmige Bewegung die Bewegung in Grad oder Radian gemessen wird und das innere Spannungsrad 71 weniger Zähne 74 je Grad oder je Radian hat als das äußere Ringrad 70.

Zur weiteren Verdeutlichung der Darstellungen in Fig. 9 und 10 ist der Spannungswellenerzeuger 72 mit einer Linienberührung statt mit einer Berührung längs io einer geneigten Ebene oder Kurvenfläche dargestellt. In Fig. 9 ist die Strecke zwischen dem Punkt, an dem die Zähne des Ringrades 70 und des Spannungsrades

Fall beträgt die Zahnbewegung zwei Zähne je Umdrehung des Spannungserzeugers 72. Da das Ringrad 200 Zähne hat und dieses sich je Umdrehung des Spannungswellenerzeugers 72 nur um zwei Zähne be-5 wegt, sind 100 Umdrehungen des Spannungswellenerzeugers 72 für das Erzielen einer einzigen Umdrehung des Ringrades 70 erforderlich, so daß das Übersetzungsverhältnis von Antrieb zu Abtrieb 100:1 ist.

Wenn nun Fig. 12 einer ähnlichen Untersuchung unterzogen wird, ergibt sich, daß in diesem Falle das Spannungsrad 71 um zwei Zähne je Umdrehung des Spannungswellenerzeugers 72 bewegt wird. Jedoch bestehen im Falle der Fig. 12 zwei wichtige Unter-

71 am Spannungswellenerzeuger 72 vollen Eingriff

miteinander haben, und dem Punkt, an dem sich die 15 schiede. Erstens ist die Bewegungsrichtung des Span-Zähne 73 und 74 voll außer Eingriff befinden, mit S nungsrades71 der Bewegungsrichtung des Spannungsbezeichnet. Die Strecke S entspricht der Hälfte des Wellenerzeugers 72 entgegengesetzt, und zweitens be-Winkelabstandes zwischen den Erhebungen 75 des wegt es sich um den gleichen Betrag, d. h. um zwei Spannungswellenerzeugers 72 mit zwei 180° vonein- Zähne, jedoch bei einer kleineren Gesamtzahl der ander entfernten Erhebungen 75, d. h. dem Winkel- _ao Zähne, d. h. bei 198 Zähnen. Für den Fall der Fig. 12 abstand zwischen den Stellungen der Fig. 8 und 6. ist daher das Übersetzungsverhältnis 198:2 oder Wenn der Spannungswellenerzeuger 72 in Richtung 99 :1 (da in der entgegengesetzten Richtung 1 nedes Pfeiles in Fig. 9 nach rechts in die in Fig. 10 ab- gativ ist).

gebildete Stellung bewegt wird, bewegen sich die Bei der vorangehenden Untersuchung wurde anZähne 74 des Spannungsrades 71 vor dem Spannungs- 25 genommen, daß der Spannungswellenerzeuger 72 das wellenerzeuger 72 alimählich im Eingriff und hinter Antriebselement ist. Da jedoch das Spannungswellen-

diesem allmählich außer Eingriff. An der Stelle des Spannungswellenerzeugers 72 befinden sie sich stets in vollem Eingriff. Wenn sich der Spannungswellengetriebe so gebaut werden kann, daß es einen verhältnismäßig hohen mechanischen Wirkungsgrad hat, kann jedes der drei Elemente zum Antreiben eines

-« S , .;„ .... ρ _in . ._a 30 der beiden anderen Elemente verwendet werden. Beierzeuger 72 um_T oder 45^u in die m Fig. 10 gezeigte ., ., · τ-· -n j c« λίλ t * ^& 2 6 6 6 spielsweise kann m Fig. 11 das Spannungsrad 71 feststellung bewegt hat, hat sich das Spannungsrad 71, stehend, das Ringrad 20 das Antriebselement und bezogen auf das Ringrad 70, um den Betrag eines der Spannungswellenerzeuger 72 das getriebene EIe-Viertelzahns nach links bewegt. Bei einer Bewegung ment sein. In diesem Falle führt daher der getriebene um volle 360° bzw. bei einer vollen Umdrehung be- 35 Spannungswellenerzeuger 72 100 Umdrehungen bei

360

wegt sich das Spannungsrad 71 um '-^- -¹U=2 Zähne.

45

jeder Umdrehung des Ringrades 71 aus.

Obwohl bei dieser Untersuchung ein Zustand an-Ein vollständiger Umlauf der Spannungswelle um den genommen wurde, bei welchem der Spannungswellen-Umfang des Spannungsrades 71 hat immer eine erzeuger 72 das innere Element ist und das Span-Zahnbewegung zur Folge, die gleich dem Unterschied 40 nungsrad 71 außerhalb des Spannungswellenerzeugers in der Zahl der Zähne 73 und 74 zwischen dem Ring- 72 und innerhalb des Ringrades 70 angeordnet ist, rad 70 und dem Spannungsrad 71 ist. Bei dieser kann natürlich, wie nachstehend näher erläutert wird, Untersuchung wurde angenommen, daß die Wellen- das Verhältnis umgekehrt sein, so daß der Spannungsform eine lineare Funktion des Umlaufes ist. wellenerzeuger 72 sich außen befindet, das Span-In Fig. Il und 12 sind die Bewegungen der Ge- 45 nungsrad 71 innerhalb des Spannungswellenerzeugers triebeelemente dargestellt. Bei jeder dieser Figuren 72 angeordnet ist und das Ringrad 70 das innerste ist angenommen, daß das mit 70 gekennzeichnete Element bildet.

Ringrad 200 Zähne und das mit 71 gekennzeichnete Das Übersetzungsverhältnis ist die Funktion des

Spannungsrad 198 Zähne hat. Als Antriebselement Unterschiedes im Durchmesser der Zahnräder 70 wird ein elliptischer Spannungswellenerzeuger 72 mit 50 und 71 und von der Zahngröße völlig unabhängig, da zwei Erhebungen 75 verwendet. Bei der in Fig. 11 die Zahl der Zähne 73 und 74 der Zahnräder 70 und gezeigten Ausführungsform ist das Ringrad 70 das 71 im direkten Verhältnis zu ihren Teilkreisdurchangetriebene Rad und das Spannungsrad 71 fest- messern steht. Die Zähne 73 und 74 könnten daher stehend. Aus der in Fig. 10 gezeigten Bewegung er- unendlich klein gemacht bzw. überhaupt keine Zähne gibt sich, daß sich das Spannungsrad 71 immer in der 55 vorgesehen werden, sondern lediglich eine Reibungszur Bewegung des Spannungswellenerzeugers 72 ent- berührung, ohne daß das Übersetzungsverhältnis im gegengesetzten Richtung bewegt. Wenn daher das geringsten durch eine solche Änderung in der Kon-Spanmingsrad 71 feststehend ist, bewegt sich das struktion beeinflußt wird. Die Zahl der vollen Um-Ringrad70 in der gleichen Richtung wie der Span- laufe der Spannungswelle um das Spannungsrad 71 nungswellenerzeuger 72. Allgemein ausgedrückt be- 60 herum bei einer Umdrehung des Antriebselements steht das Prinzip darin, daß dasjenige Rad, das die entspricht dem Quotienten aus dem Teilkreisdurchgrößte Zähnezahl je Grad aufweist, sich in der glei- messer des Antriebselements und dem Unterschied chen Richtung wie der Spannungswellenerzeuger 72 der Teilkreisdurchmesser der Zahnräder 70 und 71. bewegt, wenn dieser das Antriebselement ist. Es sei beispielsweise angenommen, daß die in

Aus der Betrachtung der Fig. 9 und 10 ergibt sich, 65 Fig. 11 angegebenen Zahlen Vioo cm statt eines Zahdaß die Zahnbewegung gleich dem Unterschied in nes ergeben. Das Ringrad 70 würde in diesem Falle der Zahl der Zähne 73 und 74 zwischen dem Ring- einen Umfang von 2,00 cm und das Spannungsrad rad 70 und dem Spannungsrad 71 ist. Im dargestellten 71 einen Umfang von 1,98 cm haben. Die Zahl der

Umdrehungen, die das Antriebselement, d. h. der Spannungswellenerzeuger 72, für das Erzielen einer einzigen Umdrehung des Ringrades 70 ausführen muß, würde dann sein:

2,00

2,00 - 1,98

2,00
0,02

= 100

Unterscheidende Merkmale

Die Grundsätze, auf denen die Wirkungsweise des Spannungswellengetriebes beruht, unterscheiden sich von den auf übliche Getriebe anwendbaren Grundsätzen. Viele dieser Merkmale stehen miteinander im Zusammenhang, und häufig besteht ein wesentlicher Unterschied nur dann, wenn einige der anderen Merkmale vergleichbar sind, d. h., man darf keine Drehsteifigkeit des Abtriebes bei einem Spannungswellengetriebe erwarten, das sich durch geringes Gewicht auszeichnet.

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Verstellbarkeit zur Ausschaltung von Flankenspiel

Beim Spannungswellengetriebe ist der Zahneingriff das Ergebnis der radialen Ausbiegung des verhältnismäßig dünnen, ringförmigen Spannungsrades und besteht auf beiden Seiten des Scheitelpunktes der Ausbiegung, wobei sich die Zahnberührungsfläche am Spannungsrad auf der Seite des Zahnes befindet, die dem Scheitelpunkt der Welle zugekehrt ist. Unmittelbar an dem Scheitelpunkt der Welle und für etwa 10% der Zahnteilung auf jeder Seite befinden sich die Zähne im Eingriff, jedoch stehen sie nicht miteinander in Berührung. Wenn der Spannungswellenerzeuger so ausgebildet ist, daß die Ausbiegung verstellt werden kann, dann kann das Flankenspiel eines Getriebes durch die Verstärkung der Ausbiegung bis zu dem Punkt beseitigt werden, an welchem der Scheitelpunkt der Welle radial weiter in die einander entsprechenden Zahnlücken abgelenkt wird, bis die Zähne auf jeder Seite in Berührung kommen.

Wie beim üblichen Getriebe, bei dem der Achsabstand unverändert bleibt, wird hierdurch das theoretische Zahnverhältnis teilweise aufgehoben. Beim Spannungswellengetriebe scheint dies jedoch keine besonders nachteilige Wirkung zu haben, da die Winkelveränderung der theoretisch parallelen Gegenflächen geringfügig ist. Da das Spannungsrad ein verhältnismäßig dünnes Zahnrad ist, kann das Berührungsstück durch die Verstärkung der Ausbiegung des Spannungsrades federnd belastet werden, indem die Form der Spannungswelle verändert oder abgeschrägt wird. Ein geringer Betrag hiervon ist wünschenswert, um jedes Flankenspiel auszuschalten und das Berührungsstück vorzubelasten, damit die Ausschaltung des Flankenspieles gewährleistet wird, nachdem die erhabenen Stellen auf den Zähnen abgenutzt worden sind. Eine Verstärkung der Ausbiegung über eine mäßige Federbelastung hinaus ist jedoch wegen der zusätzlichen Beanspruchungen des Spannungsrades am Scheitelpunkt der Welle nicht zu empfehlen.

Es wurde festgestellt, daß jegliches Flankenspiel bei dem Spannungswellengetriebe ausgeschaltet werden kann, ohne daß eine merkliche Erhöhung des Antriebsdrehmomentes erforderlich ist.

Genaue Bewegungsübertragung

Das Übersetzungsverhältnis zwischen Antrieb und Abtrieb wird immer durch annähernd 50% der Zähne bestimmt, von denen die eine Hälfte der anderen Hälfte entgegenwirkt. Infolgedessen wird die Stellung des Abtriebselements zum Antriebselement zu irgendeinem Zeitpunkt nicht durch einen oder zwei Zähne bestimmt, die infolge fehlerhafter Herstellung oder Abnutzung einen unrichtigen Abstand haben oder unrichtig geformt sind. Ferner sind diese Zähne an mehreren Punkten um den Umfang herum verteilt, so daß geringfügige Exzentrizitäten das Antrieb-Abtrieb-Verhältnis nicht beeinflussen. Bei der Verwendung von kleinen Zähnen besteht ebenfalls eine Neigung zur Erhöhung der Zahl der im wirksamen Eingriff stehenden Zähne. Diese genaue Bewegungsübertragung ist ein Merkmal einwandfrei hergestellter Spannungswellengetriebe. Infolgedessen üben eine große Anzahl der unterscheidenden Merkmale ihren Einfluß aus. Die Hauptunterschiede sind: Verstellbarkeit zur Ausschaltung von Flankenspiel, großer Prozentsatz von in Berührung befindlichen Zähnen, gleichmäßig verteilte Abnutzung, Kräfteausgleich, drehmomententwickelnde Kräfte an den Punkten der größten Hebelwirkung, Oberflächenberührung, Drehsteifigkeit des Antriebes, kein Achsabstandproblem, Unempfindlichkeit gegen Fluchtungsfehler und Unempfindlichkeit der Differenzbewegung gegen Exzentrizität und Zahnform.

Großer Prozentsatz von in Berührung
befindlichen Zähnen

Bei einem Spannungswellengetriebe sind 55% der Zähne im wirksamen Eingriff. 50% davon befinden sich in wirksamer Anlage an der einen Seite der Zähne und die anderen 50% an der anderen Seite. Daher sind jeweils 27,5% in Wirkung und haben das Bestreben, das Abtriebselement anzutreiben. Diese Zähne sind um den Umfang des Spannungsgrades auf eine Anzahl von Stellen verteilt, die gleich der Zahl der Erhebungen des Spannungswellenerzeugers sind.

Geringe Zahnteilbahngeschwindigkeit

In dieser Beziehung sind die Spannungswellengetriebe besonders neuartig, da die Bewegungsübertragung unter normalen Umständen nur von zwei Zahnrädern bewirkt wird, von denen das eine feststehend ist und die Zahnteilbahngeschwindigkeit Null hat. Das andere Zahnrad hat eine Umlaufgeschwindigkeit, die gleich der der Abtriebswelle ist. Da die Übersetzungsverhältnisse bei Spannungswellengetrieben in vielen Fällen verhältnismäßig hoch sind, sind die Abtriebsdrehzahlen verhältnismäßig klein und vielfach von der Größenordnung von zehn bis hundert Umdrehungen in der Minute. Bei einem Zahnrad mit einem Durchmesser von 10,16 cm würde dies eine Geschwindigkeit am Teilkreis von nur 30,48 m je Minute oder weniger ergeben.

Gleichmäßig verteilte Abnutzung

Jede Umdrehung des Antriebselements bringt jeden Zahn an jedem Zahnrad mehrere Male in wirksame Berührung mit den Zähnen des anderen Zahnrades. Hierdurch wird eine verschiedenartige Abnutzung, besonders beim Gebrauch nach beiden Drehrichtungen, beispielsweise bei von Hand verstellbaren Steuerorganen oder Instrumenten, verhindert. Der hohe Prozentsatz der ständig miteinander im Eingriff stehenden Zähne wirkt ebenfalls im Sinne einer Ver-

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teilung der Abnutzung über alle Zähne. Ungenau stehende oder bemessene Zähne erfahren eine verhältnismäßig stärkere Abnutzung, die im Sinne einer Korrektur dieser Zähne wirkt. Die nachfolgende Abnutzung findet gleichmäßig über alle Zähne statt.

Großer Eingriffswinkel

Geringe Zahnbewegung Beim Spannungswellengetriebe bewegen sich die samteingriffswinkel oder 99°.

Da 55% der Zähne in aktiver Berührung sind, würde der Gesamteingriffswinkel 0,55-360° oder 198° betragen. Für jeden Berührungspunkt würde dieser Winkel 198°/« sein, wobei η die Anzahl der Erhebungen des Spannungswellenerzeugers darstellt. Für Spannungswellengetriebe sind der Eingriffsanfangswinkel und der Eingriffsendwinkel einander

eine geringe Größe aufweisenden Zähne radial in und io gleich. Infolgedessen sind der Eingriffsanfangswinkel außer Eingriff. Ihre Gesamtbewegung ist gleich der und der Eingriffsendwinkel je gleich dem halben Ge-Ausbiegung, und sie befinden sich bei 77% der Ausbiegung in Berührung mit den Gegenzähnen. Für ein Getriebesystem gemäß der Erfindung würde die Gesamtzahnbewegung beispielsweise 1,016 mm bei einer 15 radialen Gleitbewegung von 7,62 mm betragen. Die hierdurch bedingten Vorteile werden in Verbindung mit den Abschnitten: geringe Zahngleitgeschwindigkeit, leichte Schmierung und geräuschlose Arbeitsweise, näher erläutert. .

■ Kräfteaüsgleich -

Da alle zur Erzeugung eines Drehmoments notwendigen Kräfte an den Teilkreisen beider Zahnräder des

Spannungswellengetriebes an einer der Anzahl der 35 zur anderen Seite, dieses Zahnes seine Neigung, so Erhebungen des Spannungswellenerzeugers gleichen daß die einander entgegengesetzten Profile der Zähne Zahl von Punkten verteilt sind, haben sie das Bestreben, sich auszugleichen.- Hierdurch wird in wirksamer

Oberflächenberührung

Das wirksame Profil aller Zähne ist eine ebene Fläche. Wenn der Zahn des Spannungsrades sich dem Gegenzahn des Ringrades annähert, ist er geneigt, so daß sein Profil parallel zum Profil des Zahnes ist, in ao den er eintritt. Dann gleitet der Zahn des Spannungsrades entlang dem Profil des Ringrades, bis er sich dem Scheitelpunkt der Spannungswelle nähert. Hierauf verläßt er die betreffende Seite des Zahnes des Ringrades und verändert während seiner Bewegung

Weise verhindert, daß unausgeglichene, radiale Kräfte am Abtriebswellenlager auftreten. Der gleiche Zustand besteht für den Antrieb, da der Spannungswellenerzeuger ebenfalls seine radialen Kräfte an einer Anzahl von in gleichem Abstand voneinander befindlichen Stellen ausübt. Infolgedessen sind alle in dem Augenblick parallel werden, in dem sie miteinander in Berührung kommen. Während des übrigen Teiles seiner Berührung gleitet der Zahn des Spannungsrades über diese Profile. Mit Ausnahme des Zeitpunktes des vollständigen Zahneingriffes besteht somit eine Linien- oder Flächenberührung, und diese Flächenberührung ist ein sehr wichtiges Merkmal der Erfindung. Für ein geeignetes Zahnrad würde der Be-

innerhalb des Spannungswellengetriebes auftretenden 35 reich dieser Berührungsfläche in der. Toleranzmitte Kräfte ausgeglichen, so daß sie alle nur auf das er- stets 45,1612 cm² betragen. Die Hälfte davon oder wünschte Ergebnis, nämlich die Übertragung des Drehmomentes, abzielen.

Drehmomententwickelnde Kräfte an Punkten größter Hebelwirkung

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Da die ein Drehmoment an der Abtriebswelle erzeugenden Kräfte um den.Umfang des Zahnrades herum an seiner Zahnteilbahn verteilt sind, kann das größtmögliche Drehmoment für gegebene Kräfte entwickelt werden. Die Zahnteilbahn eines in dieser Weise verwendeten Innenzahnrades ergibt bei einem Zahnrad bestimmter Größe den längsten Hebelarm. Da ferner die Kräfte an mehreren in gleichem Abstand voneinander befindlichen Punkten auf der Zahnteilbahn des Zahnrades verteilt sind, entspricht der Hebelarm praktisch dem Teilkreisdurchmesser.

Geringe Zahngleitgeschwindigkeit

Bei einem kleinen sich um eine seiner Höhe entsprechende Strecke radial einwärts und auswärts bewegenden Zahn läßt sich eine sehr geringe Zahngleitgeschwindigkeit erzielen. Ein sich bei jeder 180° betragenden Drehung eines Zahnrades um 1,061 mm in und außer Eingriff bewegender Zahn führt somit eine radiale Bewegung von 1,016 mm bei jeder Viertelumdrehung aus. Bei 1800 U/min, ergibt sich eine radiale Durchschnittszahngeschwindigkeit von 7,3152 m je Minute. Die maximale Gleitgeschwindigkeit am wirksamen Profil des Zahnes würde in diesem Falle 8,382 m je Minute sein.

22,5806 cm² nimmt in der einen Richtung die Belastung auf. Durch diese große Berührungsfläche werden die Flächendrücke auf einen geringen Wert herabgesetzt, und es wird gleichzeitig die Aufnahme viel größerer Belastungen ermöglicht, als es bei einem üblichen Getriebe der Fall ist.

Sinusförmige Zahnbewegung

Die Form der Spannungswelle ist einer Sinuswelle ähnlich. Hierdurch wird in wirksamer Weise jeder Stoß vermieden, wenn die Zähne allmählich auf die radiale Geschwindigkeit Null verlangsamt werden, nachdem sie die Zahnberührungsfläche durchlaufen haben. Hierauf werden die Zähne in der entgegengesetzten Richtung bis zum Punkt des. Zahneingriffes beschleunigt. Während des Zahneingriffes bewegen sich die Zähne im wesentlichen mit gleichmäßiger Geschwindigkeit. Diese Wirkung ist für beide Enden der radialen Zahnbewegung gleichartig.

Große Zahnraduntersetzung

Durch die auf den Unterschied in der Anzahl der Zähne der beiden Zahnräder beruhende Wirkung lassen sich leicht große Getriebeuntersetzungen erzielen, ohne daß eine Vielzahl von Teilen verwendet werden muß. Zum Bestimmen des Übersetzungsverhältnisses braucht der Teilkreisdurchmesser des getriebenen Zahnrades nur durch den Betrag der Ausbiegung des Spannungsrades geteilt zu werden. Da die Ausbiegung einen sehr kleinen Wert hat, kann

ein sehr großes Übersetzungsverhältnis erreicht werden, ohne das andere Vorteile des Spannungswellengetriebes hierdurch beeinträchtigt werden.

Großes Drehmomentübertragungsvermögen

Das Spannungswellengetriebe hat, wie durch Berechnungen bestimmt, ein überraschend hohes Drehmomentabgabevermögen. Wenn z. B. angenommen wird, daß das Zahnrad aus Stahl eine Scherfestigkeit von 3515,335 kg/cm² hat, würde das Drehmomentabgabevermögen 1451,6775 kgm betragen. Der Zahnberührungsdruck für dieses Drehmoment würde geringer als 1546,75 kg/cm² sein. Wenn das Antriebselement mit 1800 U/min, angetrieben werden würde, dann würde die Leistungsabgabe bei diesem Drehmoment 36 PS betragen. Das Zahnrad würde natürlich selbst bei Kühlung kein ausreichendes Wärmefassungsvermögen haben, um ununterbrochen eine Leistung von dieser Höhe zu liefern. Jedoch sind Spannungswellengetriebe für kurze Betriebsperioden bei annähernd der Hälfte dieses Wertes einer Prüfung unterzogen worden, ohne daß eine Beschädigung auftrat. Hieraus scheint sich zu ergeben, daß das Drehmomentabgabevermögen kein beschränkender Faktor ist. Wenn das Spannungswellengetriebe zur Übertragung von nur 1 PS verwendet wird, so weist es einen Überlastungs-, oder Stoßwiderstandssicherheitsfaktor von 36 auf, während übliche Getriebe nur einen Überlastungs- oder Stoßwiderstandssicherheitsfaktor von 2 oder 3 haben.

Niedrige Zahnberührungsdrücke

Wie bereits erwähnt, beträgt die Tragfläche der in Berührung befindlichen Zähne des Spannungswellengetriebes 22,5806 cm². Bei einer angemessenen Belastung ist diese Fläche ausreichend groß, um den Belastungsdruck je Flächeneinheit auf einen geringen Wert herabzusetzen. Beispielsweise würde der Zahnberührungsdruck bei der Übertragung von 1 PS bei 1800 U/min. Antriebsdrehzahl nur etwa 42,54 kg/cm² betragen. Selbst bei der Übertragung der verhältnismäßig sehr hohen Leistung von 36 PS liegt der Zahnberührungsdfuck von 1546,75 kg/cm² noch ziemlich weit unter der Dauerfestigkeitsgrenze von Stahl.

Keine Belastung der Lager

Wie schon beschrieben, werden bei Spannungswellengetrieben alle Kräfte ausgeglichen. Infolgedessen kann ein Spannungswellengetriebe entweder am Antrieb oder am Abtrieb ohne Lager hergestellt werden. Die auftretenden Kräfte haben das Bestreben, sich selbst zu zentrieren. Bei mehreren Modellen von in Motoren eingebauten Spannungswellengetrieben wurde diese Neigung zur Zentrierung an Stelle eines Lagers für das eine Ende des Ankers ausgenutzt. Daher dienen die bei einem Spannungswellengetriebe verwendeten Lager nur dazu, die jeweilige Vorrichtung zu umschließenden und von außen aufgebrachten Kräften Widerstand zu leisten.

Niedrige Scherbeanspruchungen der Zähne

Infolge des hohen Prozentsatzes der miteinander im Eingriff stehenden Zähne und da die Kraft am Punkt der größten Hebelwirkung entwickelt wird, sind die Scherbeanspruchungen bei innerhalb angemessener Grenzen liegenden Belastungen sehr gering. Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe würde bei der Übertragung von 1 PS bei einer Umdrehungszahl von 1800 U/min, des Antriebselements die maximale Scherbeanspruchimg der Zähne etwa 98,43 kg/cm² betragen.

Hoher Wirkungsgrad
bei hohem Übersetzungsverhältnis

ίο Der Gesamtwirkungsgrad des Spannungswellengetriebes mit einem Übersetzungsverhältnis von 100:1 liegt zwischen 69 und 96%, je nach der Bearbeitungsgüte und Schmierung. Die Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses bringt keine so ausgesprochene Verringerung des Wirkungsgrades mit sich, wie dies bei normalen Getrieben der Fall ist. Wenn die gleichen, leicht erreichbaren Reibungskoeffizienten und die gleiche Art des Spannungswellenerzeugers verwendet wird, ergibt sich für ein Spannungswellengetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 400:1 ein Wirkungsgrad von 80°/o, während der Wirkungsgrad bei einem Übersetzungsverhältnis von 100:1 93°/» beträgt. Bei Verwendung eines Spannungswellenerzeugers anderer Art, der für ein höheres Übersetzungsverhältnis geeignet ist, läßt sich bei einem Übersetzungsverhältnis von 400:1 ein Wirkungsgrad von 88°/» erzielen, und es wurde festgestellt, daß ein in einen Motor ein·; gebautes Spannungswellengetriebe mit einem Über-Setzungsverhältnis von 300:1 einen 75 °/o übersteigenden Wirkungsgrad selbst bei dem ungünstigen Zustand geringer Belastung hat.

Drehsteifigkeit des Abtriebes

Die Abtriebswelle kann mit dem Antriebsrad unmittelbar an dessen Außendurchmesser gekuppelt werden. Das Antriebsrad kann mit dem feststehenden Rad durch die miteinander im Eingriff stehenden Zähne, d. h. 55^fl/o aller Zähne, verkeilt werden. Die

4<> Drehsteifigkeit kann daher gleich der eines kurzen Rohres gemacht werden, dessen Wanddicke, Länge und' Durchmesser den entsprechenden Maßen des Spannungsrades gleich sind. Ein kurzes Rohr hat die größte Drehsteifigkeit gegenüber irgendeinem ande-

ren Querschnitt gleicher Größe, gleichem Gewicht und aus gleichem Material.

Wenige Teile

■ Wenn das Spannungswellengetriebe als eine Drehmomentübertragungseinheit wirken soll, auf die keine äußeren, seitlichen Kräfte wirksam werden, kann es aus drei Teilen, nämlich einem Ringrad, einem Spannungsrad und einem Spannungswellenerzeuger hergestellt werden. Die Ausnutzung dieses Drehmomentes erfordert wahrscheinlich wenige zusätzliche Teile. Zum Beispiel wurde ein Spannungswellengetriebe in einen Motor mit einer Leistung von einem Bruchteil von 1 PS mit nur sieben weiteren Teilen zusätzlich zum Motor eingebaut. Diese Teile waren ein Ringrad, ein Spannungsrad, ein Innenring, drei Kugeln mit einem Durchmesser von 1,27 cm und eine Abtriebswelle.

Leichte Schmierung

Die geringe Geschwindigkeit und die kurzen Bewegungswege tragen wahrscheinlich am meisten zur Vereinfachung des Schmierungsproblems bei. Ferner führt die radiale Einwärts- und Auswärtsbewegung

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der Zähne zu einer Verteilung des vorhandenen anderen Arten von Übersetzungsgetrieben verschie-Schmiermittels durch Kapillarwirkung über die ganze den. Wegen seiner geringen Größe ist das Span-Verzahnungsfläche. Da die Bewegung des Zahnes nungswellengetriebe besonders für ein Untersetzungsauf dem wirksamen Profil eines gegenüberliegenden getriebe innerhalb und als Teil eines Elektromotors Zahnes nur kurz ist, bevor er sich zu dem wirksamen 5 sowie für wissenschaftliche Instrumente geeignet, bei Profil des nächsten Zahnes bewegt, besteht kein welchen entweder das ganze Getriebe zur schnellen Nachfüllproblem, weil der Zahn nicht weit genug Einstellung oder das gleichachsige Antriebselement gleitet, um das Schmiermittel herauszudrücken. zur Feineinstellung gedreht werden kann.
Außerdem wird das Schmiermittel, das sich vor dem _fV, , . mit.· -,nnnnnn -i Zahn befindet, bei der Bewegung des Zahnes in io Übersetzungsverhältnis von 10:1 bis 1000000:1

seine Eingriffsstelle über das ganze wirksame Profil Die Ausbiegung und der Durchmesser sind die das

ausgebreitet. Übersetzungsverhältnis bestimmenden Größen. Je

. kleiner die Ausbiegung im Verhältnis zum Durch-

Crermge Große messer ist, um so größer ist das Übersetzungsverhält-

Wie schon erwähnt, hat ein Spannungswellen- 15 nis. Wenn Übersetzungsverhältnisse gewünscht wer-

getriebe im Verhältnis zu seiner Größe ein sehr den, die kleiner sind als etwa 75:1, muß für das

großes Untersetzungsvermögen. Aus das Problem Spannungsrad ein Werkstoff verwendet werden, der

der Wärmekapazität nicht berücksichtigenden Be- einen geringeren Elastizitätsmodul als Stahl hat, um

rechnungen hat sich ergeben, daß das Spannungs- die notwendige Ausbiegung erzielen zu können. Da

Wellengetriebe einen Rauminhalt von weniger als 20 bei einem Spannungswellengetriebe Flächenberüh-

10% des Rauminhaltes eines üblichen Zahnrad- rung, niedrige Zahnberührungsdrücke, niedrige

Untersetzungsgetriebes mit gleichem Übersetzungs- Scherbeanspruchungen in den Zähnen und verteilte

verhältnis und gleicher Drehmomentkapazität hat. Beanspruchungen bestehen, scheint Nylon für diesen

_t Zweck ganz besonders geeignet zu sein. Für Über-

Emfache Herstellung _aj. _setzungsverhältnisse im Bereich von etwa 25:1 bis

Zähne von der für Spannungswellengetriebe ge- 10:1 läßt sich mit Vorteil Gummi oder Neopren eigneten Größe und Form können mittels einer von geeigneter Härte verwenden.
Räumnadel aus einem Rohrstück in Massenfertigung Wenn das Übersetzungsverhältnis über etwa hergestellt werden. Da die Zahnräder im wesent- 200:1 erhöht werden soll, wird ein mit Kugeln liehen Ringe sind, ist keine Mittelbohrung vor- 30 oder Rollen versehener Spannungswellenerzeuger handen, zu der die Zähne exzentrisch sein können. verwendet. Die Spannungswelle wird durch die ein-Da das Spannungsrad im Betrieb ausgebogen wird, zelnen Kugeln oder Rollen erzeugt, die ein Umlaufwirkt sich eine elliptische oder unrunde Form nicht Untersetzungsverhältnis zum Sonneninnenlaufring in nachteiliger Weise aus. Geringe Veränderungen haben. Um das Gesamtübersetzungsverhältnis zu erim Zahnprofil oder in den Zahnabmessungen können 35 zielen, wird das Übersetzungsverhältnis des Spandurch Veränderung der Ausbiegung bei der Einstel- nungswellengetriebes mit dem Umlaufuntersetzungslung des Spannungswellenerzeugers ausgeglichen verhältnis· der Planetenrollen zu dem Sonneninnenwerden. Das normalerweise vorhandene Problem laufring multipliziert. Verhältnisse bis zu 1000:1 des Achsabstandes zwischen den Zahnrädern be- können nach diesem Verfahren leicht erreicht wersteht in diesem Falle überhaupt nicht, und der 40 den, ohne daß der Aufbau des Getriebes verwickelter Kräfteausgleich im Spannungswellengetriebe führt gestaltet wird.

dazu, daß die Zahnräder gleichachsig zueinander ge- Für Verhältnisse von 1000:1 bis 1000 000:1

halten werden. Bei mäßig belasteten Einheiten kann wird ein Doppelspannungswellengetriebe verwendet.

ein Spannungsrad aus gepreßtem Neopren oder Bei diesem werden drei Zahnräder statt der üblichen

Nylon verwendet werden. 45 zwei verwendet, nämlich ein festes Ringrad, ein be-

. . wegliches, getriebenes Ringrad und ein Spannungs-

Gennges Gewicht _rad_ _Dj_e beiden Ringräder sind miteinander durch

Das geringe Gewicht des Spannungswellengetriebes das ausgebogene Spannungsrad verkeilt. Die Arbeitsist die Folge von wenigen Teilen und deren geringer weise des Doppelspannungswellengetriebes ist nachGröße. 50 stehend näher beschrieben.

Geräuschlose Arbeitsweise Keine Beschränkung der Auswahl
Die geräuschlose Arbeitsweise ist ein sehr wich- ^des Übersetzungsverhältnisses
tiges Merkmal des Spannungswellengetriebes und ist Normalerweise sind bei Differentialvorrichtungen, bei üblichen Getrieben in diesem Ausmaß nicht er- 55 bei welchen Zähne verwendet werden, die Überreichbar. Sie ist das Ergebnis der Verstellbarkeit zur setzungsverhältnisse in Stufen vorhanden, und die Ausschaltung von Flankenspiel, genauer Bewegungs- Übersetzungsverhältnisse zwischen diesen Stufen übertragung, des großen Prozentsatzes der in Beruh- können nur durch besondere Zusammenstellungen rung befindlichen Zähne, der geringen Zahnteilbahn- erzielt werden. Die Übersetzungsverhältnisse vergeschwindigkeit, der geringen Zahnbewegung, des 60 zahnter Spannungswellengetriebe bilden zwar eben-Kräfteausgleiches, der niedrigen Zahngleitgeschwin- falls Stufen, die aber wesentlich kleiner sind. Beidigkeit, der Oberflächenberührung, der sinusförmigen spielsweise kann das Übersetzungsverhältnis einfach Zahnbewegung und der geringen Zahnberührangs- als die Anzahl der Zähne des getriebenen Zahndrücke, rades, dividiert durch die Anzahl der Erhebungen

„,.,,. . . . , j...... ⁶5 des Spannungswellenerzeugers, angegeben werden.

Gleichachsiger Antrieb und Abtrieb _{Für e}f_nen Spannungswellenerzeuger mit drei Er-

In dieser Beziehung ist das Spannungswellen- hebungen können die Übersetzungsverhältnisse so

getriebe dem Planetengetriebe ähnlich, jedoch von eingerichtet werden, daß sie sich in Stufen von einem

Drittel verändern. Wenn der Planetenspannungswellenerzeuger verwendet wird, kann dies für das Erzielen irgendeines gewünschten Übersetzungsverhältnisses noch weiter unterteilt werden.

Keine Achsabstandprobleme

Für das Erzielen des richtigen Zahneingriffes hängen Spannungswellengetriebe nicht von der genauen Lage und Ausfluchtung der Mittelpunkte der Wellen ab. Der Antrieb ist gleichachsig zum Abtrieb, und alle Kräfte werden durch das Spannungswellengetriebe ausgeglichen, wodurch diese gleichachsige Lage selbsttätig sichergestellt wird.

Unempfindlichkeit gegen Fluchtungsfehler

Eine ungenaue oder fehlerhafte Ausfluchtung des Spannungsrades im Verhältnis zum Ringrad ist wegen des geringen Zahnberührungsdruckes und der geringen Scherbeanspruchungen der Zähne verhältnismäßig unwichtig.

Oberflächengleiten nur in einer Richtung

Bei der Drehung des Spannungswellengetriebes in einer Richtung treten die Zähne des Spannungsrades immer auf der einen Seite der Gegenzähne ein und auf deren anderen Seite aus. Hierdurch wird die Schmierung und das Freihalten der Zahnoberflächen von Fremdkörpern erleichtert und der Reibungskoeffizient auf den niedrigstmöglichen Wert herabgesetzt.

Unempfindlichkeit der Differenzbewegung gegen
Exzentrizität und Zahnform

Eine starke Veränderung in der Zahnform oder im Zahnprofil ergibt die größte Wirkung auf den Prozentsatz der in Berührung befindlichen Zähne, jedoch sind selbst bei einer solchen Veränderung immer noch viele Zähne an mehreren, in gleichem Abstand voneinander befindlichen Stellen auf dem Teilkreis in Berührung. Obwohl diese Veränderung eine nachteilige Wirkung auf eine genaue Differentialbewegung hat, ist diese Wirkung infolge der Größe und der Anzahl der sich noch in Berührung befindlichen Zähne klein. Da diese Zähne noch das Bestreben haben, den Antrieb und den Abtrieb zu zentrieren, so daß sie gleichachsig zueinander werden, führt eine Exzentrizität der Zahnteilbahn zum Lager dazu, daß auf dieses Lager längs der Achse der Exzentrizität eine radiale Belastung wirksam wird. Wenn diese Exzentrizität nicht ausreichend groß ist, daß sie den Zahneingriff beeinträchtigt, dürfte sich keine Beeinflussung der Differentialbewegung ergeben.

Grundformen

Bei der vorangehenden Erläuterung des Spannungswellengetriebes wurde dieses in Verbindung mit einem elliptischen Spannungswellenerzeuger 72 mit zwei Erhebungen, der unmittelbar auf dem Spannungsrad 71 gleitet, dargestellt und beschrieben. Durch diese vereinfachte Form wurde die Erläuterung der grundsätzlichen Merkmale erleichtert. Es sind jedoch viele Änderungen in der Ausführungsform des Spannungswellenerzeugers möglich, von denen jede besondere Vorteile aufweist.

Die in Fig. 13 und 14 abgebildete Ausführungsform ist dem obenerwähnten einteiligen Spannungswellenerzeuger 72 mit zwei Erhebungen 75 am ähnlichsten. Bei dieser Ausführungsform trägt eine Welle 82 einen Spannungswellenerzeuger 72 mit zwei Erhebungen, der von einem starr befestigten Ring 83 aus einem Werkstoff mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten und guten Schmierungseigenschaften umgeben ist. Für diesen Zweck kann beispielsweise gesinterte, imprägnierte Lagerbronze oder geschmiedete Lagerbronze verwendet werden. Der Spannungswellenerzeuger 72, auf dem der Ring 83 gehalten

iq wird, ist spreizbar, damit die gewünschte Ellipsenform hergestellt werden kann.

Wenn alle Punkte am Umfang des gespreizten Spannungswellenerzeugers den Ring 83 berühren, hat das Spannungswellengetriebe das größte Drehmomentübertragungsvermögen, da eine aufgebrachte Last die Spannungswelle nicht verschieben kann. In der Praxis ist eine Abstützung für 60° auf jeder Seite des Scheitelpunktes der Welle ausreichend. Zum Herstellen der Spreizelemente können verschiedene geeignete Mittel verwendet werden, und ein Ausführungsbeispiel solcher Mittel ist in Fig. 15 bis 18 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform hat die Welle 82 ein vierkantiges Ende 84, an das sich ein Außengewinde 85 anschließt. Auf dem Ende 84 ist ein Einsatzkörper 86 aufgeschoben, der eine vierkantige Öffnung 87 aufweist und mit einem Flansch 88 sowie Keilflächen 90 versehen ist. Die nach außen gerichteten Keilflächen 90 befinden sich in Anlage an Keilflächen 91 einer vierkantigen Öffnung 92, und die Keilflächen 91 erstrecken sich in Spreizsegmente 93 und 94, die einen im wesentlichen kreisförmigen Außenumfang aufweisen, der, wenn die Spreizsegmente 93 und 94 voneinander hinweg bewegt werden, elliptisch wird. Der Einsatzkörper 86 wird durch die Zwischenschaltung eines Beilageringes 95 zwischen den Spreizsegmenten 93 und 94 und dem Flansch 88 des Einsatzkörpers 86 in erwünschter Stellung eingestellt, und der Flansch 88 wird durch eine Mutter 87 gegen die Spreizsegmente 93 und 94 so festgezogen, daß die Spreizsegmente 93 und 94 an Schultern 96 am Ende der Welle 82 anliegen. Wenn die Spreizsegmente 93 und 94 zum Verändern des Profils des Spannungswellenerzeugers 72 weiter auseinander bewegt werden sollen, dann wird ein Beilegering 95 von anderer Dicke verwendet. Diese Anordnung ist selbstzentrierend.

Ein Spannungswellengetriebe, das einen Spannungswellenerzeuger 72 mit glatter Auflage aufweist, ist insbesondere dann geeignet, wenn der jeweilige Rädersatz selbstsperrend ist, wie bei einem Hebezeug oder einem Drehtisch. Ein derartiges Spannungswellengetriebe ist besonders widerstandsfähig gegen Stoß, und es ist starr, da alle Zähne zwangläufig in einer unbeweglichen Stellung gehalten werden. Es ist jedoch nur für Anwendungsgebiete verwendbar, bei denen eine langsame Bewegung stattfindet und ausreichend geschmiert wird, da es einen verhältnismäßig geringen, je nach dem Reibungskoeffizienten zwischen etwa 25 bis 50% liegenden Wirkungsgrad hat. Unter sehr günstigen Bedingungen würde der Wirkungsgrad bei einem Reibungskoeffizienten von 0,01 etwa 6O*/o betragen.

In manchen Fällen sind die Selbstzentrierungseigenschaften eines in Fig. 19 und 20 dargestellten Spannungswellenerzeugers 72 mit drei Erhebungen wünschenswert. Obwohl bei der Verwendung dieses Spannungswellenerzeugers 72 die Vorteile des Spannungswellengetriebes erhalten bleiben, ist in vielen

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Fällen die geringere Beanspruchung des Spannungs- befinden sich in gleichem Umfangsabstand voneinrades 71 am Scheitelpunkt der Welle durch den ander. Da die Rollen wie gewünscht verstellt werden Spannungswellenerzeuger mit zwei Erhebungen 75 können, können die Rollen nicht nur dazu verwendet vorzuziehen. Bei gleichem Übersetzungsverhältnis ist werden, die Spannungswelle aufzubringen, sondern die Zugbeanspruchung des Spannungsrades 71 bei 5 auch um das Spannungsrad 71 zur Ausschaltung des Verwendung des Spannungswellenerzeugers mit drei Flankenspieles, wie bereits erläutert, federnd vorzu-Erhebungen beinahe dreimal so groß wie bei dem belasten. Die Rollen sind in ihrem Durchmesser so Spannungswellenerzeuger mit zwei Erhebungen. Bei groß wie möglich zu bemessen, um die maximal erder Verwendung des Spannungswellenerzeugers 72 zielbare Abstützung am Scheitelpunkt der Spannungsmit drei Erhebungen muß darauf geachtet werden, io welle zu liefern. Ein Spannungswellengetriebe mit daß die Zugbeanspruchung am Scheitelpunkt der einem derartigen Spannungswellenerzeuger hat nicht Welle ausreichend innerhalb der Dauerbiegungs- die gleiche Steifigkeit und die gleiche Belastbarkeit festigkeit des verwendeten Werkstoffes bleibt. wie der abgestützte glatte Spannungswellenerzeuger

Durch die Verwendung eines Kugellagers für den 72 oder der mit einem Kugellager versehene Spanin Fig. 21 und 22 dargestellten Spannungswellen- 15 nungswellenerzeuger. Da die Getriebezähne, welche erzeuger 72 kann der Reibungskoeffizient wesentlich die Belastung aufnehmen, sich nicht am Scheitelherabgesetzt und damit ein erhöhter Wirkungsgrad punkt der Welle befinden, hat eine hohe Belastung erzielt werden. Dieser auf der Welle 82 angeordnete das Bestreben, die Form der Spannungswelle zu ver-Spannungswellenerzeuger 72 liegt an der Innenseite zerren oder zu verschieben, wenn das Spannungsrad eines inneren Laufringes 99 an. Zwischen dem inne- 20 71 nicht an der Seite der Spannungswelle abgestützt ren Laufring 99 und einem äußeren Laufring 100 ist. Durch diese Verschiebung wird die Belastung in sind Kugeln 98 vorgesehen. Da die Kugeln 98 mit Richtung der Zähne verlagert, die am Scheitelpunkt enger Passung in den Laufringen 99 und 100 sitzen, abgestützt sind. Für die Stoßfestigkeit ist dies ein wird der äußere Laufring 100 durch das Spreizen des Vorteil, da das Spannungsrad 71 federnd ist und soinneren Laufringes 99 in eine elliptische Form in eine 25 mit einer das Spannungsrad 71 verzerrenden Beähnliche Form gebracht. Durch das Drehen des lastung erhöhten Widerstand entgegensetzt. Trotz der Laufringes 99 wird eine Welle um den äußeren Lauf- starken Stoßdämpfung und hohen Stoßfestigkeit ist ring 100 herum fortgepflanzt. Sorgfältige Messungen ein Betrieb unter hoher Belastung nicht zu empfehlen, haben ergeben, daß die auf diese Weise erzeugte da hierdurch zusätzliche Beanspruchungen im Span-Wellenform derjenigen identisch ist, welche durch 30 nungsrad71 entstehen.

einen glatten Spannungswellenerzeuger mit zwei Er- Fig. 25 und 26 veranschaulichen eine Ausführungshebungen erzeugt wird. Für das Erzielen best- form des Spannungswellenerzeugers mit einer Sonnenmöglicher Ergebnisse und um das Erzeugen einer rolle 104 auf einer gesondert angetriebenen Zentraleinwandfreien Welle zu gewährleisten, sollten min- welle 105, die durch eine Öffnung in der für diesen destens sechsunddreißig Kugeln vorhanden sein. Der 35 Zweck hohl ausgebildeten Welle 82 geführt ist. Hieräußere Laufring muß ausreichend dünn sein, um zu bei befindet sich die Zentralrolle 104 in Anlage an verhindern, daß er über seine Dauerbiegungsfestig- der Innenseite der als Kugellager 103 wirkenden keit hinaus beansprucht wird, während der innere Rollen, und die exzentrischen Zapfen 102 für die Laufring so beschaffen sein muß, daß er der An- Rollen sind drehbar angeordnet. Die radiale Stellung fangsspreizung widerstehen kann. Das Spreizen des 40 der Rollen wird daher durch die Größe der Zentraldurch die Laufringe 99 und 100 gebildeten Lagers rolle 104 bestimmt. Die Wirkungsweise ist der in bedingt, daß die Kugeln 98 zusätzliches Spiel mit Fig. 23 und 24 abgebildeten Ausführungsform des Ausnahme an dem Scheitelpunkt der Welle haben. Spannungswellenerzeugers sehr ähnlich mit der AusWenn das Lager zur Übertragung von Drehmoment nähme, daß bei dieser Ausführungsform eine Feinverwendet wird, wird die Belastung zur Seite der 45 regelung bei langsamer Drehung des Planetenträgers Welle verlagert, und wenn hohe Belastungen zu be- 101 möglich ist. Bei Antrieb durch die Zentralrolle wältigen sind, muß der innere Laufring 99 für min- 104 ist das Gesamtübersetzungsverhältnis durch die destens 60° auf jeder Seite des Scheitelpunktes ab- planetenradartige Untersetzung erhöht. Es ergeben gestützt sein, um zu verhindern, daß er bei dieser sich daher zwei Geschwindigkeiten, wobei die Dre-Belastung ausgebogen wird. Wenn ein Lager mit 50 hung der Zentralrolle 104 einer verhältnismäßig feieinem Einfüllschlitz verwendet wird, ist es zweck- nen Einstellung und die Drehung der Welle 82 einer mäßig, diesen Schlitz auf der Hauptachse des Lauf- Grobeinstellung entspricht. Bei Antrieb durch die ringes 99 anzuordnen. Zentralrolle 104 ist das Gesamtübersetzungsverhält-

Für mäßige Belastungen und Spannungsräder 71 nis durch die planetenradartige Untersetzung erhöht, von größerem Durchmesser kann der in Fig. 23 55 Um das Gesamtübersetzungsverhältnis zu erzielen, und 24 abgebildete Spannungswellenerzeuger 72 mit wird das Übersetzungsverhältnis des Spannungsdrei Erhebungen verwendet werden. Die Welle 82 Wellengetriebes mit (T₁Zr₂) +1 multipliziert. Die trägt einen Planetenträger 101, der, wie ersichtlich, Größen r_± und r₂ sind in Fig. 25 angedeutet. Für exzentrische Zapfen 102 aufweist, von denen jeder praktische Zwecke kann das Übersetzungsverhältnis in der gleichen radialen Stellung und jeder auf einer 60 sich zwischen etwa 2,5 und 10 verändernd gestaltet zur Achse der Welle 82 parallelen Achse angeordnet werden, je nach dem Durchmesser der Sonnenrolle ist. Jeder Zapfen 102 trägt ein zu seiner Achse exzen- 104 im Verhältnis zum Durchmesser der Rollen auf irisches Kugellager 103, das als eine Rolle wirkt. den Zapf en 102.

Durch das Einstellen der Lage der exzentrischen Bei dem in Fig. 27 und 28 dargestellten Span-Zapfen 102 und Sicherung derselben in der ein- 6g nungswellenerzeuger mit drei Erhebungen wird diese gestellten Stellung kann die radiale Wirkung der Planetenanordnung als Antrieb verwendet. Infolge-Rollen eingestellt werden. Alle Rollen werden natür- dessen ist das Gesamtübersetzungsverhältnis des mit lieh in der gleichen, radialen Stellung eingestellt und diesem Spannungswellenerzeuger versehenen Span-

21 22

nungswellengetriebe 2,5- bis lOmal größer als das Bei der Ausführungsform des Spannungswellenerzeuzwischen dem Spannungsrad 71 und dem Ringrad 70 gers mit zwei Erhebungen sind zwei große Kugeln 113 bestehende Übersetzungsverhältnis. Bei dieser Aus- an den Erhebungen vorgesehen, wobei die Größe der führungsform ist der innere Laufring 99 in zwei axial Kugeln 98 allmählich abnimmt, bis die kleinste Kugelgesonderte Einheiten 106 und 107 getrennt, die auf 5 größe 114 in der Mitte zwischen den Erhebungen erder Welle 82 angeordnet sind. Zum Vergrößern bzw. reicht wird. Für das Erzielen bestmöglicher Ergeb-Verkleinern des wirksamen Durchmessers der äuße- nisse werden vorzugsweise nicht als sechsunddreißig ren Laufbahn können Zwischenlegescheiben bei 108 Kugeln 98 verwendet, wobei die den größten Kugeln zwischen den Einheiten 106 und 107 eingesetzt oder 113 an den Erhebungen unmittelbar benachbarten herausgenommen werden, worauf die Einheiten 106 io Kugeln eine geringfügige Übergröße haben sollten, und 107 gegen die Zwischenlegescheiben fest- um die Anfangsausbiegebelastung auf die drei Ergeklemmt werden. Die Wälzlagerelemente in der hebungen der bevorzugten Ausführungsform des Span-Form der Kugeln 98 bewegen sich in dem inneren nungswellenerzeugers zu verteilen. Die übrigen Ku-Laufring 99 entlang der Laufbahn des äußeren Lauf- geln 98 sollten in ihrer Größe so bemessen sein, daß ringes 100. Die Einstellung der Ausbiegung ist daher 15 sie ein Spiel von nicht mehr als 0,0254 mm haben, von einer axialen Verstellung der Einheiten 106 und Unter Belastung verschwindet das Spiel auf der einen 107 des Laufringes 99 zueinander abhängig. Diese Seite der Spannungswelle, und das ganze Spiel wird Ausführungsform ist sehr einfach und zufrieden- auf die entgegengesetzte Seite der Welle zentriert. Die stellend für mäßige Belastungen. Ihr Wirkungsgrad Verwendung des Kugelkäfigs steht in freier Wahl, ist wahrscheinlich der höchste von allen Ausfüh- 20 kann jedoch für eine lange Lebensdauer und hohe Gerungsformen, da die rollende Reibung durch das schwindigkeit erwünscht sein.

Fehlen eines Kugelkäfigs und durch die geringe An- In einem Lager solcher Art haben die kleineren

zahl von Kugeln 98 von großem Durchmesser oder Kugeln 98 die größte Umlaufgeschwindigkeit. Dies

anderen Rollkörpem auf einen niedrigen Betrag herab- hat zur Folge, daß sich die lasttragenden Kugeln 98

gesetzt ist. Für die Kugeln 98 ist kein Kugelkäfig er- 25 unter Belastung trennen, was dazu führt, daß die Rei-

forderlich, wenn die Ausbiegung so eingestellt ist, bung von Kugel zu Kugel ausgeschaltet wird. In den

daß das Flankenspiel auf den geringstmöglichen Fällen, in denen die kleinen Kugeln 98 das Bestreben

Betrag verringert ist. haben, die großen Kugeln zu überholen, steht das

Unter diesen Bedingungen haben die auf beiden Lager nicht unter Belastung, und die Kugeln haben Seiten des Scheitels der Spannungswelle im Eingriff 3° Spiel in ihrer Laufbahn. Auch hier wird wieder durch befindlichen Zähne das Bestreben, drei Wellentäler die Veränderung in der Belastung auf den verschieim Abstand von 120° voneinander zu erzeugen, in denen Kugeln 98, welche durch die Trennung verweichen die Kugeln 98 rollen. Durch das Verändern ursacht wird, das Verhältnis dieser Kugeln 98 zu den dieses 120°-Verhältnisses wird die Belastungsvertei- Laufringen 100 und 110 an der Zwischenfläche zwilung unter den Kugeln 98 disproportional. Unter die- 35 sehen der Kugel 98 und den Flächen, auf welchen sie sen Umständen wird die Veränderung des Über- rollt, verändert. Dies ist durch die örtliche tangentiale Setzungsverhältnisses an der Zwischenfläche zwischen Scherbeanspruchung durch das Rollen der Kugel 98 der Kugel 98 und den Flächen, auf denen sie rollt, in eine keilförmige Öffnung bedingt. Diese Wirkung durch die örtliche tangentiale Scherbeanspruchung führt dazu, daß eine übermäßige Trennung der Kugeändert, welche die Kugeln 98 in den 120°-Abstand 40 geln 98, besonders unter hoher Belastung, verhindert zurückbringt. Dies ist das Arbeitsprinzip des mecha- wird. Bei dieser Art von Spannungswellenerzeuger 72 nischen Drehmomentwandlers, und es wurde experi- kann keine Einstellung der Ausbiegung vorgenommen mental festgestellt, daß es auf diese Weise beim werden, so daß die beiden Zahnräder 70 und 71 mit Spannungswellengetriebe wirkt. Da die Steigung der genauen Toleranzen hergestellt werden müssen. Ein Spannungswelle einen sehr kleinen Winkel zum Um- 45 Spannungswellenerzeuger dieser Art scheint besonfang des Spannungsrades 71 ergibt, werden die Ku- ders zur Massenherstellung von Kraftübertragungsgeln 98 wirksam am Schlupfen verhindert. Sie rollen einrichtungen geeignet zu sein, bei welchen die im wesentlichen in einem selbstsperrenden, sich ver- Zahnräder 70 und 71 geräumt werden und keine Einjüngenden Rollenlager, so daß die radiale Verlage- Stellungen erforderlich sind. Es ist natürlich ein berung, die sie verursachen, selbst unter Belastung kein 50 sonderes Lager notwendig, was jedoch bei der Mas-Schlupfen herbeiführen kann. In ihrer Belastbarkeit senherstellung ein einfaches Problem darstellt, ist sie jedoch aus den gleichen, in Zusammenhang mit In den Fällen, in denen die obenerwähnten Vorteile dem in Fig. 23 und 24 beschriebenen Spannungswel- bei einem kleineren Übersetzungsverhältnis erzielt lenerzeuger angegebenen Gründen beschränkt. werden sollen, kann das in Fig. 31 und 32 gezeigte

Ein planetenartiger Antrieb kann mit einem nied- 55 Lager mit einem elliptischen Innenlaufring 115 ver-

rigen Koeffizienten rollender Reibung und mit einer wendet werden. Der Dornteil 111 ist auch in diesem

der Belastbarkeit des glatten oder mit einem Kugel- Falle kreisförmig, während der Innenlaufring 115 des

lager versehenen Spannungswellenerzeugers entspre- Lagers eine elliptische Außenlaufbahn hat, die zur

chenden Belastbarkeit hergestellt werden. Wie in Aufnahme von Rollkörpern wie der Kugeln 98 aus-

Fig. 29 und 30 dargestellt, kann ein Kugellager ver- 60 gebildet ist und den äußeren Laufring 100 in eine

wendet werden, dessen Kugeln 98 eine veränderliche elliptische Form bringt. Dies ergibt die gleiche Wir-

Größe aufweisen und die gewünschte Ausbiegung und kung wie bei der Ausführungsform nach Fig. 21 und

Wellenform in dem äußeren Laufring 100 unter Ver- 22 und erfordert keinen Spreizdorn. Auch in diesem

Wendung eines kreisförmigen, inneren Laufringes 110 Falle wird ein besonderes Lager verwendet, bei wel-

hervorbringen. Der Laufring 110 ist auf einem kreis- 65 chem die gewünschte Ausbiegung durch den Innen-

förmigen Dornteil 111 angeordnet. Die Kugeln 98 laufring 115 herbeigeführt wird, der eine elliptische

werden durch den äußeren Laufring 100 in einen Außenseite und einen kreisförmigen Innenumfang

ovalen Zustand, wie in Fig. 29 dargestellt, ausgebogen. aufweist.

23 24

Wenn einer dieser Spannungswellenerzeuger 72 in große Anzahl Rollen aufweist, selbstausfiuchtend ist Verbindung mit einer anderen Einrichtung verwendet und eine hohe Tragfähigkeit hat. und in diese eingebaut wird, so kann der Spannungs- In Fig. 39 bis 47 sind verschiedene bauliche An-

wellenerzeuger 72 dazu benutzt werden, eines der für Ordnungen des erfindungsgemäßen Spannungswellendiese andere Einrichtung notwendigen Lager zu er- 5 getriebes dargestellt. Die in diesen Figuren abgebilsetzen. Wenn der Spannungswellenerzeuger 72 z. B. deten Ausführungsformen haben ein Abtriebselement in einem Elektromotor eingebaut wird, kann er das 125 und ein Antriebselement 126, die gewöhnlich die Lager für das eine Ende des Ankers ersetzen und Form von Abtriebswelle und Antriebswelle haben, bilden. Bei der in Fig. 39 dargestellten Ausführungsform

Bei allen in Fig. 12 bis 32 abgebildeten Ausfüh- io ist das Spannungsrad 71 das getriebene Element, das rungsformen sind die Spannungswellenerzeuger 72 mit mit der Abtriebswelle 125 gekuppelt ist, und der der bevorzugten Anzahl von Erhebungen versehen. Spannungswellenerzeuger 72 ist das treibende Element, Wenn erwünscht, können jedoch bei jeder dieser Aus- das auf der Antriebswelle 126 angeordnet ist, wähführungsformen zwei oder drei Erhebungen verwendet rend das Ringrad 70 feststehend in einem Gehäuse werden. Es kann auch eine größere Anzahl von Er- 15 127 angebracht ist, das mit Lagerflächen 128 für die hebungen vorgesehen werden, was jedoch im all- Abtriebswelle 125 ausgebildet ist. gemeinen nicht zu empfehlen ist, da die wenigen hier- Die in Fig. 39 abgebildete Ausführungsform ist die

durch erzielbaren Vorteile den entsprechend verwik- gedrängteste Bauform des Spannungswellengetriebes, kelteren Aufbau nicht ausgleichen. Im allgemeinen Das Spannungsrad 71 ist an seinem einen Ende um werden zwei Erhebungen verwendet mit Ausnahme in 20 den Umfang herum an in Abstand voneinander beden Fällen, bei denen eine Selbstzentrierung erwünscht findlichen Stellen mit Nasen 130 versehen. Die Nasen ist, in welchem Falle gewöhnlich drei Erhebungen 130 stehen mit Nasen 131 im Eingriff, die an entvorgesehen werden. Bei den Ausführungsformen nach sprechenden, um den Umfang des Flansches der An-Fig. 23, 24, 25, 26, 27 und 28 sind drei Erhebungen triebswelle 125 herum im Abstand voneinander bevorgesehen, um sie selbstzentrierend zu machen. Wenn 25 findlichen Stellen gebildet sind. Infolge der Ausbiejedoch unabhängig davon Lager zur Aufrechterhai- gung des Spannungsrades 71, durch die es von der tung der gleichachsigenLage von Antrieb und Abtrieb Kreisform abweicht, sind nur verhältnismäßig wenige verwendet werden, genügt es, zwei Erhebungen vor- der Nasen 130 und 131 jeweils gleichzeitig in Berühzusehen. rung. Dies führt dazu, daß die Belastbarkeit dieser

Bei den vorangehend gegebenen Ausführungsbei- 30 Ausführungsform des Spannungswellengetriebes auf spielen für den Spannungswellenerzeuger 72 wurden die Lastaufnahmefähigkeit der sich in tatsächlicher die Kugeln 98 und Kugellager als Rollkörper verwen- Berührung befindenden Nasen 130 und 131 beschränkt det. Dies geschah jedoch nur zur Vereinfachung der ist. Wenn die Nasen 130 und 131 unter einer verhält-Darstellung und soll nicht ausdrücken, daß in jedem nismäßig hohen Belastung radial einwärts und aus-Falle Kugellager zu verwenden sind, und noch weniger, 35 wärts gleiten, besteht die Wahrscheinlichkeit, daß sie daß Kugellager die bevorzugte Form sind. In Fig. 33 sich örtlich an der Berührungsstelle abnutzen. Bei diebis 38 ist eine Anzahl verschiedener Wälzkörper ab- ser Ausführungsform des Spannungsrades 71 tritt gebildet, von denen jeder für Spannungswellengetriebe ferner eine zusätzliche Beanspruchung auf, da der geeignet ist. In Fig. 33 ist ein Kugellager 116 darge- Lastangriff nicht über die ganze Zahnberührungsfläche stellt, während Fig. 34 ein Konvexrollenlager 117, 4° verteilt ist. Dieser Umstand kann teilweise dadurch Fig. 35 ein Konkavrollenlager 118, Fig. 36 ein hinter- berichtigt werden, daß die Nasen 131 am Flansch der schnittenes Rollenlager 120, Fig. 37 ein zylindrisches Abtriebswelle 125 ausreichend lang und so elastisch Rollenlager 121 und Fig. 38 ein Lager 122 mit gegen- ausgebildet werden, daß ihre Elastizität zu einer Verüberliegenden Kegelrollen veranschaulichen. Jede die- teilung der Belastung führt. Wenn die Nasen 130 und ser Ausführungsformen hat ihre eigenen Merkmale 45 131 nicht sorgfältig profiliert sind, wird die weiche und Vorteile und kann bei entsprechender Anwen- und genaue Bewegungsübertragung, die ein Merkmal dung zu einer zufriedenstellenden Arbeitsweise füh- des Spannungswellengetriebes ist, durch die Unregelren. Der Hauptvorteil der Rollen besteht, unabhängig mäßigkeit oder Ungleichmäßigkeit in der Bewegungsdavon, in welcher Form sie verwendet werden, in übertragung vom Spannungsrad 71 auf die Abtriebseiner größeren Tragfähigkeit oder in einer längeren 50 welle 125 nachteilig beeinflußt. Ferner besteht an der Lebensdauer bei gleicher Tragfähigkeit. In den mei- Übertragungsstelle auch die Möglichkeit eines Flansten Fällen ist der Reibungskoeffizient wegen des Be- kenspieles. In den Fällen, in denen nur mäßige BeIastrebens der Rollen, sich im Betrieb schräg zu stel- stungen in Frage kommen und bei welchen Einfachlen, geringfügig größer. Manche Rollen, besonders die heit und gedrängte Bauform die Haupterfordernisse konvexen, konkaven und kegelförmigen Rollen, be- 55 sind, ist die in Fig. 39 veranschaulichte Anordnung nötigen einen Käfig zur Regelung des Betrags dieser zufriedenstellend. Sie kann jedoch nicht empfohlen Schrägstellung. Für die hinterschnittenen Rollen ist werden für hohe Belastungen, genaue Bewegungskein Käfig erforderlich, da eine Rille 123 im Lauf- übertragung oder für die volle Ausschaltung des ring im Sinne einer Ausfluchtung und einer Berichti- Flankenspieles.

gung der Schrägstellung der Rollen wirkt. Das zylin- 60 Bei der in Fig. 39 dargestellten Ausführungsform drische Rollenlager 121 ist so gestaltet, daß Schul- ist das Spannungsrad 71 mit einer Innenlaufbahn 132 tern bei 124 ausreichend nahe an den Enden der für die Kugeln 98 des Spannungswellenerzeugers 72 Rollen liegen, um eine ausreichende Führung zu ge- versehen, wodurch die Notwendigkeit eines gesonwährleisten. Alle diese Lagerausführungsformen schei- derten, äußeren Lauf ringes für die Spannungswellennen eine volle Abstützung für den Zahnteil des Span- 65 erzeuger 72 vermieden wird. Wenn das Spannungsnungsrades 71 zu geben. Das hinterschnittene Rollen- rad 71 gehärtet ist, so daß es den Berührungsdrücken lager 120 mit voller Rollenfüllung ist für die meisten der rollenden Kugeln 98 widerstehen kann, arbeitet Anwendungsformen besonders geeignet, da es eine diese Anordnung durchaus zufriedenstellend und er-

gibt ein Höchstmaß an Einfachheit. Im allgemeinen wird jedoch vorgezogen, daß Spannungsrad 71 etwas elastischer zu machen, als für einen Lagerlaufring zu empfehlen wäre. Unter diesen Bedingungen ist es wünschenswert, einen gesonderten, äußeren Laufring für den Spannungswellenerzeuger 72 vorzusehen. Wenn ein gesonderter Laufring verwendet wird, ist es ferner zulässig, daß die Vereinigung des Spannungsrades mit dem Laufring eine erhöhte Steifigkeit aufweist.

Die Dicke des Spannungsrades 71 hängt in gewissem Maße von der jeweiligen Ausführungsform ab, wird jedoch hauptsächlich durch die Dauerbiegungsfestigkeit des verwendeten Werkstoffes bestimmt. Da die nachteilige Wirkung eines¹ Ermüdungsrisses mit der Härte zunimmt, erhöht sich die tatsächliche Dauerbiegungsfestigkeit mit zunehmender Härte nicht wesentlich. Wenn ein gesonderter Laufring verwendet wird, kann seine Dicke erhöht werden, da er nicht den durch die Biegeermüdung bedingten Beschränkungen unterworfen ist. Unter diesen Bedingungen nimmt daher die Dauerfestigkeit mit zunehmender Härte zu und kann mehrere Male größer als im Spannungsrad 71 zulässig gemacht werden. Dies ermöglicht eine Gesamtdicke von mindestens dreimal derjenigen eines gehärteten Spannungsrades 71 allein, wodurch die Steifigkeit ebenfalls erhöht wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 39 und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen kann der Spannungswellenerzeuger 72 eine der in Verbindung mit Fig. 1 bis 10 und 13 bis 38 beschriebene Ausführungsform haben und ist nicht auf die dargestellte Kugellagerausführung beschränkt.

Die in Fig. 40 abgebildete Ausführungsform ist der in Fig. 39 veranschaulichten ähnlich, weist jedoch ein etwas anderes Verhältnis zwischen dem Spannungsrad 71 und der Abtriebswelle 125 auf. Wo etwas mehr Raum zur Verfügung steht, ist die in Fig. 40 dargestellte Anordnung zur Kupplung zwischen dem Spannungsrad 71 und der Abtriebswelle 125 besonders geeignet. Sie ermöglicht nämlich eine Ausnutzung aller Merkmale des Spannungswellengetriebes mit höchstem Wirkungsgrad. Das Spannungsrad 71 besteht in diesem Falle aus einem kurzen, dünnwandigen Rohr, das an seinem einen Ende außen mit Zähnen versehen und an seinem anderen Ende durch geeignete Mittel am Flansch der Abtriebswelle 125 befestigt ist und dessen Elastizität eine Ausbiegung seines verzahnten Teiles ermöglicht. Da die Ausbiegung klein ist, ist die für die Aufnahme der Biegebeanspruchung erforderliche Länge des Rohres verhältnismäßig kurz. Das Drehmomentübertragungsvermögen eines verhältnismäßig kurzen Rohres ist so groß, daß zur Verminderung der Biegebeanspruchung für ein solches Rohr eine sehr dünne Wand verwendet werden kann. Die Kupplung zwischen dem Spannungsrad 71 und dem Flansch der Abtriebswelle 125 ist starr und unmittelbar, ohne wie bei der Ausführungsform nach Fig. 39 durch Nasen 130 und 131 unterbrochen zu sein, welche die genaue Bewegungsübertragung beeinträchtigen. Flankenspiel, Reibung und Verschleiß sind zwischen dem Flansch der Abtriebswelle 125 und dem Spannungsrad 71 ebenfalls ausgeschaltet. Im übrigen kann die in Fig. 40 abgebildete Ausführungsform im wesentlichen die gleiche wie die in Fig. 39 dargestellte sein. Bei der Ausführungsform nach Fig. 40 ist ein äußerer Laufring 133 vorgesehen, der auf der Innenseite des Spannungsrades 71 befestigt ist. Der Laufring 133 ist von der bereits in Verbindung mit Fig. 39 erwähnten Art und dient dem gleichen Zweck.

In Fig. 41 ist eine der in Fig. 40 dargestellten Ausführungsform ähnliche Ausführungsform abgebildet; jedoch ist die Antriebswelle 126 hohl und befindet sich zusammen mit der Abtriebswelle 125 an der gleichen Seite. Hierbei umgibt die Abtriebswelle 125 die Antriebswelle 126. Das Gehäuse 127 ist in diesem Falle so ausgebildet, daß die Lagerflächen 128 für die

ίο Abtriebswelle 125 an der entgegengesetzten Seite des Getriebes angeordnet sind.

Bei den in Fig. 42, 43 und 44 dargestellten Ausführungsformen ist das Ringrad 70 das getriebene Element. Diese Ausführungsformen haben das gleiche Drehmomentübertragungsvermögen wie die Ausführungsformen, bei welchen das Spannungsrad 71 das getriebene Element ist, wobei die Wahl, welches Element das treibende und welches das getriebene ist, hauptsächlich von der gewünschten äußeren Gestaltung, der gewünschten Drehrichtung und den Raumverhältnissen abhängt.

Wie ersichtlich, findet bei den in Fig. 39 bis 44 gezeigten Ausführungsformen, wenn das Ringrad 70 das getriebene Element ist, die Abtriebsdrehung in der gleichen Richtung wie die Antriebsdrehung statt. Wenn aber das Spannungsrad 71 das getriebene Element ist, ist die Arbeitsdrehrichtung der Antriebsdrehrichtung entgegengesetzt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 42 wird das Spannungsrad 71 durch eine Gehäuse 134 festgehalten, und das Ringrad 70 ist das getriebene Element. Bei dieser Ausführungsform ist das Spannungsrad 71 an seinem einen Ende mit Zähnen versehen, welche mit dem Ringrad 70 im Eingriff stehen, und trägt an seinem anderen Ende Keilnuten 135, die mit entsprechenden Keilnuten auf der Innenseite des Gehäuses 134 zusammenwirken. Die Keilnuten 135 haben die gleiche Größe und Form wie die Zähne und können, wenn erwünscht, gleichzeitig geräumt werden. Sie werden mit den Keilnuten des Gehäuses 134 durch einen Sicherungsring 136 zwangläufig im Eingriff gehalten, der an der Innenseite des rohrförmigen Spannungsrades 71 an dessen mit Keilnuten 135 versehenem Ende angreift und am Gehäuse 134 befestigt ist.

Wenn erwünscht, kann der Sicherungsring 136 eine Lagerfunktion zur Führung der Antriebswelle ausüben. Bei dieser Konstruktion besteht das Ringrad 70 mit der Abtriebswelle 125 aus einem Stück und dreht sich in der gleichen Richtung wie die Antriebswelle

126. Diese Anordnung scheint die geringsten Einbauschwierigkeiten für alle Teile zu bieten, und ihre Ausbildung ergibt eine besonders weitgehende Ausnutzung der kennzeichnenden Merkmale des Spannungswellengetriebes.

In Fig. 43 ist eine sehr gedrängte, der Fig. 42 etwas ähnliche Ausführungsform dargestellt. Ein Elektromotor 137 ist mit einem Spannungswellengetriebe zum Erzielen einer raumsparenden Getriebeuntersetzung versehen. Diese Ausführungsform kann in einer Kettenwinde verwendet werden. Das. Ringrad 70 ist hierbei das getriebene Element, während das Spannungsrad 71 durch Keilnuten 135, welche mit entsprechenden Keilnuten in einem Gehäuse 138 zusammenwirken, festgehalten wird. Das Ringrad 70 trägt auf seiner Außenseite Kettenzähne 139, die mit einer Kette 140 der Hebevorrichtung im Eingriff stehen und für den Antrieb dienen. In dem Gehäuse 138 ist ein Kanal 141 vorgesehen, durch den die Kettenzähne 139

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hindurchlaufen, und der Spannungswellenerzeuger 72 ist unmittelbar auf der Motorwelle angeordnet.

Es gibt viele besondere Fälle, in denen ein Spannungswellengetriebe Ergebnisse liefern kann, die mit anderen Mitteln nicht erreichbar sind. Ein Beispiel ist in Fig. 44 dargestellt. In diesem Fall bildet das Spannungsrad 71 einen Teil der dünnen Wand einer Ausnehmung 142 mit geschlossenem Ende in einem abgedichteten Behälter, der z. B. ein Reaktionsgefäß, ein Druckgefäß oder eine Vakuumröhre sein kann. Das Ringrad 70 ist innerhalb des abgedichteten Behälters angeordnet und umgibt die Wand der Ausnehmung 142, während das Spannungsrad 71 ein Teil der Wand der Ausnehmung 142 ist und der Spannungswellenerzeuger 72 sich außerhalb des Behälters befindet und radial nach innen angeordnet mit dem Laufring 133 an der Behälterwand anliegt. Durch eine Drehung des Spannungswellenerzeugers 72 außerhalb des Behälters wird eine Bewegung auf das Ringrad 70 innerhalb des. Behälters übertragen, selbst wenn der Behälter hermetisch abgedichtet ist. Im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen, die von einer magnetischen, sich durch die Wände hindurch erstreckenden Wirkung abhängig sind, werden durch das Spannungswellengetriebe größere Drehmomente übertragen, und die Bewegungsübertragung erfolgt mit einer bisher unerreichbaren Genauigkeit.

Bei der Darstellung und Beschreibung aller vorangehend erwähnten Ausführungsformen oder Vorrichtungen wurden der Einfachheit halber die für das Verständnis nicht notwendigen Teile weggelassen. Beispielsweise kann jede der vorangehend beschriebenen Vorrichtungen abgedichtet werden, um den Austritt von Schmiermittel oder das Eindringen von Schmutz zu verhindern. Da alle Abdiehtungsstellen beim Spannungswellengetriebe kreisförmig sind, bedeutet das Anbringen von Dichtungen kein Problem.

Obwohl bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen des Spannungswellengetriebes der Spannungswellenerzeuger 72 innerhalb des Spannungsrades 71 und das Ringrad 70 außerhalb des Spannungsrades 71 angeordnet sind, gibt es jedoch manche Anwendungsfälle, bei welchen eine Umkehrung der Anordnung dieser Teile wünschenswert ist, und zwar derart, daß sich der Spannungswellenerzeuger 72 außerhalb des Spannungsrades 71 und das Ringrad 70 innerhalb des Spannungsrades 71 befindet. Hinsichtlich der Arten des Spannungswellenerzeugers 72 können die gleichen, bereits beschriebenen Grundsätze befolgt werden, jedoch müssen die Teile, die vorher innerhalb des Spannungsrades 71 waren, nunmehr außerhalb des Spannungsrades 71 angeordnet werden, so daß praktisch von einer Umstülpung des Spannungswellenerzeugers 72 gesprochen werden kann.

In Fig. 45 ist eine Ausführungsform des umgekehrten Spannungswellengetriebes beispielsweise dargestellt. Es handelt sich hier um einen Drehtisch oder eine Werkstückaufnahme zur Verwendung für das Rundschalten. Eine Grundplatte 143 ist mit einem Lager 144 versehen, das zur drehbaren Abstützung für einen Tisch 145 dient, der mit T-förmigen Nuten 146 zum Aufspannen eines Werkstückes versehen ist. Die in Fig. 45 abgebildete Ausführungsform ist praktisch eine Umkehrung der in Fig. 42 dargestellten Ausführungsform, da daß Spannungsrad 71 mit Keilnuten 135 für den Eingriff mit Keilnuten der Grundplatte 143 versehen ist und durch einen Sicherungsring 136 in seiner Lage gehalten wird. Das Spannungsrad 71 steht auf seiner Innenseite mit den Zähnen des Ringrades 70 im Eingriff, das an der Außenseite des Drehtisches 145 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform wird ein glatter Spannungswellenerzeuger 72 verwendet, da es wünschenswert ist, den Reibungseingriff zum Erzielen einer Selbstsperrung des Tisches 145 auszunutzen. Während der Spannungswellenerzeuger 72 an seinem Außenumfang kreisförmig ist, ist er an seiner Innenseite im geringfügigen Maße exzenirisch ausgebildet, damit die Spannungswelle in dem Spannungsrad 71 erzeugt wird. Die Innenseite des Spannungswellenerzeugers 72 ist so bearbeitet, daß sich ein geringfügiger Ausbiegungsüberschuß ergibt, um auf diese Weise zwangläufig sicherzustellen, daß durch die federnde Belastung des Spannungsrades 71 das Flankenspiel völlig beseitigt ist. Dies hat beim Zusammenbau eine geringfügige, jedoch unschädliche Verwindung des Spannungswellenerzeugers 72 zur Folge. Da alle Teile umgekehrt sind, befinden sich die Zähne des Spannungsrades 71 auf der Innenseite und die Gegenzähne am Tisch 145 außen, wie schon erwähnt. Der Spannungswellenerzeuger 72 ist mit Indexmarkierungen versehen, die gegen eine Bezugslinie auf dem Sicherungsring 136 abgelesen werden.

Bei dieser Ausführungsform kann das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Spannungswellenerzeuger 72 und dem Tisch 145 im Bereich von etwa 90:1 bis 360:1 liegen. Bei einem Übersetzungsverhältnis von 360:1 und einem Tisch 145 von 20,32 cm sind die Indexmarkierungen für je 10 Sekunden mehr als 1,5875 mm voneinander entfernt, so daß eine außerordentlich genaue Einstellung gewährleistet ist. Der Tisch 145 hat eine außerordentlich große Steifigkeit und kein Flankenspiel, so daß die Arbeitsvorgänge einer Maschine in den verschiedenen Einstellungen des Tisches 145 vorgenommen werden können, ohne daß es notwendig ist, äußere Feststellvorrichtungen vorzusehen. Um einen ziemlich festen Sitz sicherzustellen, wird der Tisch 145 auf der Grundplatte 143 durch eine Beilagescheibe 147 gehalten, die durch einen Schraubenbolzen 148 befestigt ist. Die Beilagescheibe 147 ist eine Tellerfeder, die das Lager 144 in axialer Richtung vorbelastet.
Für manche Zwecke ist es erwünscht, Ubersetzungs-Verhältnisse zu erzielen, welche wesentlich höher oder wesentlich niedriger sind als diejenigen, welche normalerweise mit einem einfachen Spannungswellengetriebe erreicht werden können. In diesen Fällen werden Doppel- oder Mehrfachspannungswellengetriebe verwendet. Beispiele solcher Getriebe sind in Fig. 46 und 47 abgebildet.

Bei der in Fig. 46 dargestellten Ausführungsform sind die zwei Stufen des Spannungswellengetriebes in einem Gehäuse angeordnet. Ein Ringrad 150 ist an einem ortsfesten Gehäuse 151 befestigt und steht mit Außenzähnen 152' an dem einen Ende eines Spannungsrades 152 im Eingriff. Das Spannungsrad 152 wird von einem Spannungswellenerzeuger 153 betätigt, der sich zusammen mit einer Antriebswelle 154 dreht.

Das Spannungsrad 152 hat an seinem anderen Ende Außenzähne 155, auf die der Spannungswellenerzeuger 153 ebenfalls einwirkt und die mit Zähnen eines zweiten Ringrades 156 im Eingriff stehen. Das Ringrad 156 befindet sich bei 157 in Anlage an dem Gehäuse 151 und besteht mit einer Abtriebswelle 158 aus einem Stück. Die Anzahl der Zähne der beiden Sätze von Zähnen 152' und 155 auf dem Spannungsrad 152 unterscheidet sich um einen geringen Betrag,

so daß kein nennenswerter Unterschied in den Teilkreisdurchmessern der Zähne 152' und 155 besteht. Der Unterschied in der Ausbiegung ist daher so klein, daß nur ein Spannungswellenerzeuger erforderlich ist. Ferner können die Zähne 152' und 155 an einem Spannungsrad 152 vorgesehen werden, ohne das die Notwendigkeit für einen beträchtlichen, axialen Abstand zwischen den Sätzen der Zähne 152' und 155 besteht, um eine Einstellung der Zähnesätze bezüglich einander durch die Biegsamkeit des Spannungsrades 152 zu ermöglichen.

Wenn der axiale Abstand zwischen den beiden Sätzen der Zähne 152' und 155 des Spannungsrades 152 ausreichend ist, können die Spannungswellenerzeuger so verschieden sein, daß beispielsweise die Verwendung eines Spannungswellenerzeugers mit zwei Erhebungen und eines Spannungswellenerzeugers mit drei Erhebungen möglich ist.

Mit Hilfe von Doppelspannungswellengetrieben können ganz außerordentlich hohe Übersetzungsverhältnisse ohne eine Vielzahl von Teilen erzielt werden. Bei einem glatten Spannungswellenerzeuger 153 lassen sich ohne weiteres Übersetzungsverhältnisse bis zu 200 000:1 erreichen. Bei einem Planetenspannungswellenerzeuger können natürlich noch höhere Über-Setzungsverhältnisse erzielt werden, und zwar bis zu der Größenanordnung von 2 000 000:1. Diese außerordentlich hohen Übersetzungsverhältnisse sind durch die Drehrichtung des einen Spannungswellengetriebes bedingt, die der Drehrichtung des getriebenen Rades entgegengesetzt ist oder diese teilweise aufhebt. Wenn z. B. der in Fig. 46 dargestellte Spannungswellenerzeuger 153 im Uhrzeigersinn gedreht wird, dann dreht sich ein Teil SF des Spannungsrades 152 in der entgegengesetzten Richtung. Ein mit dem Teil SF aus einem Stück bestehender Teil SD hat hierbei das Bestreben, das Ringrad 156 im Uhrzeigersinn anzutreiben. Somit wirken die Bewegungen der Teile SF und SD des Spannungsrades 152 teilweise gegeneinander, und eine entsprechende Bemessung des Unterschiedes in der Zahl der Zähne 152' und 155 können die angegebenen, sehr hohen Übersetzungsverhältnisse erreichen.

Diese Wirkung der Teile SF und SD des Spannungsrades 152 läßt sich am besten dadurch veranschaulichen, daß jedes der beiden in Fig. 46 dargestellten Spannungswellengetriebe auf das ihm eigene, besondere Übersetzungsverhältnis zurückgeführt wird. Da Multiplikation, Addition und Subtraktion bei den Berechnungen des Übersetzungsverhältnisses für Doppelspannungswellengetriebe vorkommen, müssen die Drehrichtungen mit entsprechenden Vorzeichen gekennzeichnet werden. Wenn die erzeugte Bewegung in der gleichen Richtung erfolgt wie die des Spannungswellenerzeugers, wird sie mit »Plus« bezeichnet, während die der Bewegung des Spannungswellenerzeugers entgegengesetzte Abtriebsbewegung mit »Minus« bezeichnet wird. Ein einfaches Verfahren zum Bestimmen des Übersetzungsverhältnisses und des Vorzeichens besteht darin, den Durchmesser des getriebenen Rades durch den Unterschied der Durchmesser des getriebenen Rades und des Gegenrades zu dividieren. Hierbei wird der Divisor immer negativ, wenn das getriebene Rad den kleineren Durchmesser hat, in welchem Fall die Drehrichtung der Abtriebswelle der Drehrichtung des Spannungswellenerzeugers entgegengesetzt ist.

Bei der in Fig. 46 abgebildeten Ausführungsform bewirkt eine Umdrehung des glatten Spannungswellenerzeugers 153, daß der mit dem Ringrad 150 kämmende Teil SF des Spannungsrades 152 sich mit dem reziproken Wert des Übersetzungsverhältnisses R₁-

oder mit dreht. Da die Drehung in der der Drehrichtung des Spannungswellenerzeugers 153 entgegengesetzten Richtung stattfindet, ist das Ergebnis .

— Kf

Nachdem der Spannungswellenerzeuger 153 eine Umdrehung ausgeführt hat und sich der Teil SF des

Spannungsrades 152 um __-„ - bewegt hat, hat sich der

Spannungswellenerzeuger 153 um 1 + ^- Umdrehungen im Verhältnis zu dem Teil SF bewegt. Eine Umdrehung des Spannungswellenerzeugers 153 im Verhältnis zum mit dem Ringrad 156 kämmenden Teil SD des Spannungsrades 152 bewegt das Ringrad 156 oder D um den reziproken Wert seines Übersetzungsverhältnisses oder um =-. Da die Bewegung des Ringrades 156 oder D in der gleichen Richtung wie die Bewegung des Spannungsrades 153 erfolgt, ist diese positiv. Daher beträgt die Bewegung des Ringrades 156 oder D in bezug auf die Relativbewegung zwischen dem Spannungswellenerzeuger 153 und dem rechten Teil SF des Spannungsrades 152

1+-^M ' R_F

Da die Teile SF und SD des Spannungsrades 152 miteinander gekuppelt sind, muß die Bewegung—.,—des

Kf

Teiles SF des Spannungsrades 152 hierzu addiert werden.

R₀ = Verhältnis der getriebenen Seite Rp = Verhältnis der festen Seite.

Bei einer Umdrehung des Spannungswellenerzeugers 153 dreht sich der Teil SE des Spannungsrades

152 um—^-Umdrehungen, und der Spannungswellenerzeuger hat sich 1 + =- im Verhältnis zu diesem

Teil des Spannungsrades 152 gedreht. Das Ringrad 156 oder D dreht sich

1 \ 1 1

Rd -Rf

Der reziproke Wert hiervon ist das Gesamtübersetzungsverhältnis dieser Ausführungsform des Spannungswellengetriebes und entspricht dem Quotienten aus den Antriebsdrehungen und den Abtriebsdrehungen. Dieser Quotient wird als R bezeichnet und entspricht

D

η

— Rf R₀

DSF

DSF - FSD

Wenn die richtigen Vorzeichen berücksichtigt werden, kann die Formel zum Bestimmen des Gesamtübersetzungsverhältnisses in einfacher Weise wie folgt ausgedrückt werden: »Das Produkt der Verhältnisse, dividiert durch die Summe der Verhältnisse minus 1«. Diese Grundformel ist für alle Formen des Doppel-Spannungswellengetriebes richtig. Die zweite der

31 32

oben angeführten Formeln bezieht sich nur auf die in Ausführungsformen ist von Elektromagneten 163 bis Fig. 46 dargestellte Ausführungsform des Doppel· 168 umgeben, wobei je zwei gegenüberliegende Elek-Spannungswellengetriebes und wurde auf anderem tromagnete in den verschiedenen Phasen eines elek-Wege zur Nachprüfung der voranstehend gegebenen irischen Dreiphasensystems hintereinander geschaltet

Untersuchung berechnet. 5 sind. In den Zeichnungen sind die jeweiligen Phasen

In Fig. 47 ist ein weiteres Doppelspannungswel- mit 1, 2 und 3 zur Kennzeichnung der Verbindungen

lengetriebe abgebildet, das der in Fig. 46 dargestell- bezeichnet. Die magnetische Kupplung kann natür-

ten Ausführungsform im wesentlichen ähnlich ist, Je- Hch durch magnetisch aufnahmefähige Stäbe oder

doch erstreckt sich der Spannungswellenerzeuger 153 Ketten verstärkt werden, um den magnetischen Wi-

innen nur über eine Seite des Spannungsrades 152. io derstand des Kraftlinienweges herabzusetzen.

Ferner hat das Spannungsrad 152 Außenzähne 152', Das Übersetzungsverhältnis ist eine einfache Funk-

die sich über seine gesamte Breite erstrecken und mit tion der Drehung des elektrischen Feldes und der einem entsprechend breit ausgebildeten Ringrad 150 relativen Durchmesser, wobei die Formeln der mecha-

im Eingriff stehen. An dem dem Spannungswellen- nischen Formen des Spannungswellengetriebes An-

erzeuger 153 entgegengesetzten Ende ist das Span- 15 Wendung finden können.

nungsrad 152 mit Innenzähnen 160 versehen, die mit Wenn erwünscht, kann eine Einphasenerregung einem äußeren von der Abtriebswelle 158 getragenen vorgesehen werden. Bei der in Fig. 49 dargestellten Rad 161 im Eingriff stehen. Somit hat die eine Seite Ausführungsform wirkt eine wandernde elektromadieses Getriebes die Form eines einfachen Spannungs- gnetische Welle auf das Ringrad 162 ein. Diese Welle getriebes und die andere Seite die umgekehrte Form. 20 wird durch Elektromagnete 170 bis 177 erzeugt, wo-Der Spannungswellenerzeuger 153 bewirkt eine Aus- bei je zwei gegenüberliegende Magnete in den gleibiegung des Spannungsrades 152, wodurch die Span- chen Zweigstromkreis geschaltet sind. Die einphasige nungswelle sowohl hinsichtlich der Außenzähne 152' Stromquelle ist bei 178 und 180 mit parallelen Zweigais auch der Innenzähne 160 in der vorangehend be- leitungen 181 und 182 verbunden. Ein Gleichrichter schriebenen Weise wirksam ist. Diese Ausführungs- 25 183 befindet sich in der Zweigleitung 181, und in der form ist für sehr niedrige Übersetzungsverhältnisse Zweigleitung 182 ist ein Gleichrichter 184 angeordvon der Größenordnung von 30:1 bei Verwendung net, der entgegengesetzt zum Gleichrichter 183 gevon Spannungsrädern aus Stahl von kleinem Durch- schaltet ist. Die Zweigleitung 181 teilt sich in eine messer geeignet. Zweigleitung 185, in welcher die einander gegenüber-

Die folgenden Formeln wurden durch eine Unter- 30 liegenden Elektromagnete 172 und 176 in Reihe gesuchung der Bewegung der Zahnräder in der bereits schaltet sind, und in eine Zweigleitung 186, in der in Verbindung mit Fig. 46 beschriebenen Weise ent- ein Kondensator 187 und die einander gegenüberliewickelt: genden Elektromagnete 173 und 177 in Reihe ge- — R_P(— R_D) schaltet und zu den vorgenannten Elektromagneten •^ ⁼ _ η H~ö ~T 35 172 und 176 um 45° versetzt angeordnet sind. Die ^{D F} Zweigleitung 182 teilt sich in eine Zweigleitung 188, R_F R₀ in welcher sich die einander gegenüberliegenden ρ ι ο ~T Elektromagnete 170 und 174 in Reihenschaltung be- ^{F D} finden, die um weitere 45° versetzt angeordnet sind,

Wie ersichtlich, weicht die erste dieser Formeln 40 und in eine Zweigleitung 190, in der ein Kondensator

von der ersten der beiden oben angeführten Formeln 191 und die einander gegenüberliegenden Elektro-

nur hinsichtlich des Vorzeichens des Verhältnisses ab. magnete 171 und 175, wiederum um 45° versetzt,

Wenn bei der Berechnung der einzelnen Überset- angeordnet sind.

Zungsverhältnisse die richtigen Vorzeichen berück- Die Spannungsverhältnisse für die Zweigleitungen

sichtigt werden, kann die zweite dieser Formeln für 45 188, 190, 185 und 186 sind in Fig. 50 dargestellt.

Zahnräder jeder der Arten des Doppelspannungs- In der obigen Beschreibung wurde der Einfachheit

Wellengetriebes verwendet werden. halber davon abgesehen, jede der möglichen Ausfüh-

In manchen Fällen ist es wünschenswert, die Span- rungsformen darzustellen, die sich aus der Verwen-

nungswelle durch elektromagnetische Mittel fortzu- dung irgendeines Spannungswellenerzeugers mit

pflanzen, beispielsweise unter Verwendung von Elek- 50 irgendeinem Spannungsrad, mit irgendeinem Zahn-

tromagneten, welche fortschreitend auf eines der rad oder mit irgendeiner Ausführungsform eines

Ringräder wirken und um diese verteilt sind. Dieses Einfach-, Doppel- oder Mehrfachspannungswellen-

Ringrad kann ein Spannungswellenerzeuger oder getriebes ergibt. Selbstverständlich kann ein Span-

eines der Ringräder der Getriebekombination sein. nungswellengetriebe einer Art für den Antrieb eines

Der Unterschied zwischen den Durchmessern des 55 Spannungswellengetriebes anderer Art oder in Ver-

Ringrades, das eine Einwirkung erfährt, und des bindung mit einem Getriebe üblicher Art oder ande-

elektrischen Feldes und die Zahl der Pole und Pha- ren mechanischen Bewegungen verwendet werden,

sen bestimmen die Umdrehungszahl je Minute des Ebenso können auch der Antrieb und der Abtrieb

Spannungswellenerzeugers. die Form irgendeiner Vorrichtung zum Aufbringen

In vielen Fällen ist es nicht notwendig, Zähne zu 60 oder Aufnehmen einer Belastung haben und sind

verwenden, da eine metallische Berührung des inne- nicht auf eine Welle oder auf irgendeine bestimmte

ren und des äußeren Ringrades unter den magneti- Getriebeform beschränkt.

sehen Kräften ausreicht, dem einen der Ringe eine Das erfindungsgemäße Spannungswellengetriebe be-

Relativbewegung mitzuteilen, obwohl natürlich auch nötigt lediglich einen Spannungswellenerzeuger, ein

Zähne verwendet werden können. 65 Spannungsrad und ein mit dem Spannungsrad zu-

Fig. 48 veranschaulicht die Anwendung des Erfin- sammenwirkendes Ringrad. Wenn das Getriebe sach-

dungsgedankens auf eine mehrphasige Erregung. Ein gemäß ausgebildet ist, kann jedes dieser Elemente

Ringrad 162 von irgendeiner der erfindungsgemäßen das Antriebselement oder das Abtriebselement sein,

wobei das dritte Element eine Hilfsfunktion ausführen kann. Zum Beispiel kann das dritte Element als Lagerstütze, als Abdichtung, als feste Stütze oder als ein Teil des Antriebes oder des Abtriebes dienen. Je nach Wunsch können für den Antrieb oder den Abtrieb zwei der obenerwähnten Elemente verwendet werden.

Obwohl in der obigen Beschreibung insbesondere mechanische Spannungswellenerzeuger behandelt worden sind, kann die Spannungswelle auch durch andere Mittel, beispielsweise durch elektrische, magnetische, hydraulische, pneumatische oder schwingungerzeugende Mittel erzeugt und fortgepflanzt werden.

Claims (44)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Getriebe zur Übertragung von Drehbewegungen für hohe Übersetzungsverhältnisse mittels zweier formschlüssig, vorzugsweise über eine Umfangsverzahnung oder kraftschlüssig im Eingriff miteinander stehender Ringelemente, gekennzeich- net durch ein Paar konzentrisch ineinander angeordneter Ringe (70 und 71 oder 150 und 152) unterschiedlicher Durchmesser, von denen dereine Ring (71 oder 152) radial verformbar oder ausbiegbar oder mit einer radial verformbaren oder ausbiegbaren Wand versehen ist, ferner durch dem Ringpaar (70 und 71 oder 150 und 152) zugeordnete Eingriffsorgane (72; 153 oder 163 bis 168; 170 bis 191), vorzugsweise mechanischer (72 oder 153) oder elektromagnetischer (163 bis 168 oder 170 bis 191) Art, mit denen zur direkten formschlüssigen Verbindung der beiden Ringe (70 und 71 oder 150 und 152) radiale Verforformungen oder Ausbiegungen des einen Ringes (71 oder 152) oder dessen Wand an einer Vielzahl von Umfangsstellen erzeugt werden können, die sich in regelmäßigem Abstand voneinander mit jeweils zwischenliegenden Umfangsstellen ohne eine solche Vereinigung befinden, ferner durch Antriebsmittel (82 oder 126 oder 154) zur Erzeugung einer kontinuierlichen Drehbewegung der erwähnten Ringe (70 und 71 oder 150 und 152) oder deren Eingriffs- bzw. Verformungsorgane (72; 153 oder 163 bis 168; 170 bis 191) oder aber der Gesamtanordnung dieser Teile oder ihrer Lagerelemente.

2. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei einander im wesentlichen diametral gegenüberliegende Stellen (75) formschlüssiger Verbindung.

3. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch drei in Umfangsrichtung im wesentlichen in gleichen Abständen voneinander befindliche Stellen (98 in Fig. 27 oder 103) formschlüssiger Verbindung.

4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (71 oder 152) innerhalb des ersten Ringes (70 oder 150) angeordnet ist und die Außenfläche des zweiten Ringes (71 oder 152) am ersten Ring (70 oder 150) angreift.

5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (71 oder 152) den ersten Ring (70 oder 150) umgibt und die Innenfläche des zweiten Ringes (71 oder 152) den er- sten Ring (70 oder 150) umfaßt.

6. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung, bei welcher die Eingriffs- oder Verformungsorgane (72; 153 oder 163 bis 168; 170 bis 191) angetrieben werden, welche ihrerseits einen der Ringe (70 und 71 oder 150 und 152) antreiben.

7. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antreiben- der Ringe (70 und 71 oder 150 und 152) mittels der Eingriffs- oder Verformungsorgane (72; 153 oder 163 bis 168; 170 bis 191) sowohl der erste Ring (70 oder 150) als auch der zweite Ring (71 oder 152) drehbar angeordnet sind.

8. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung, bei welcher der zweite Ring (71 oder 152) zum Antreiben entweder des ersten Ringes (70 oder 150) oder des Spannungswellen erzeugenden Eingriffs- oder Verformungsorgans (72 oder 153) angetrieben wird.

9. Getriebe nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch eine Anordnung, bei welcher der erste Ring (70 oder 150) gegen Drehung gehalten und der zweite Ring (71 oder 152) zum Antreiben des die Spannungswellen erzeugenden Eingriffs- oder Verformungsorgans (72 oder 153) angetrieben wird.

10. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung, bei welcher das die Spannungswellen erzeugende Eingriffs- oder Verformungsorgan (72 oder 153) feststehend ist und der zweite Ring (71 oder 152) zum Antreiben des ersten Ringes (70 oder 150) angetrieben wird.

11. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung, bei welcher der zweite Ring (71 oder 152) zum Drehen des die Spannungswellen erzeugenden Eingriffs- oder Verformungsorgans (72 oder 153) und des ersten Ringes (70 oder 150) bezüglich einander angetrieben wird.

12. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung, bei welcher das die Spannungswellen erzeugende Eingriffs- oder Verformungsorgan (72 oder 153) gegen Drehung festgehalten und der erste Ring (70 oder 150) zum Antreiben des zweiten Ringes (71 oder 152) angetrieben wird.

13. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung, bei welcher der zweite Ring (71 oder 152) gegen Drehung gehalten und der erste Ring (70 oder 150) zum Antreiben des die Spannungswellen erzeugenden Eingriffs- oder Verformungsorgans (72 oder 153) angetrieben wird.

14. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anordnung, bei welcher der erste Ring (71 oder 150) zum Drehen des die Spannungswellen erzeugenden Eingriffs- oder Verformungsorgans (72 oder 153) und des zweiten Ringes (71 oder 152) bezüglich einander angetrieben wird.

15. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberfläche des die Spannungswellen erzeugenden Eingriffs- oder Verformungsorgans (72 oder 153) Erhebungen (75) aufweist, die mit dem zweiten Ring (71 oder 152) im Eingriff stehen und die in Abstand voneinander befindliche Ausbiegungen in dem zweiten Ring (71 oder 152) erzeugen.

16. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffs- oder Verformungsorgan (72 oder 153) mit einem ersten Laufring (83 oder 100) versehen ist, der eine der Umfangs-

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flächen des zweiten Ringes (71 oder 152) berührt, und daß zum Fortpflanzen der Spannungswelle um die Wand des Laufringes (83 oder 100) Lagerelemente (98; 116; 117; 118; 120; 121; 122) in dem Laufring (83 oder 100) vorgesehen sind.

17. Getriebe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffs- oder Verformungsorgan (72 oder 153) mit einem zweiten Laufring (99; 110; 115) versehen ist und daß der erste Laufring (100) oder der zweite Laufring (99; 115) eine elliptische Form aufweisen.

18. Getriebe nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Lagerelemente (98) verschieden sind, daß zumindest zwei (113) der Lagerelemente (98) einen maximalen Durchmesser aufweisen und daß die Lagerelemente zwischen den Laufringen (83 oder 100 und 99; 110; 115) angeordnet sind.

19. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffs- oder Verformungsorgan (72 oder 153) mit in Abstand voneinander angeordneten Lagerelementen (103) versehen ist, die eine Spannungswelle um den zweiten Ring (71 oder 152) herum fortpflanzen und deren Anzahl gleich der Anzahl der voneinander in Abstand befindlichen Stellen kraftschlüssiger Verbindung zwischen den Ringen (70 und 71 oder 150 und 152) ist.

20. Getriebe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerelemente (103) auf exzentrischen Zapfen (102) angeordnet sind, die zum Verändern der Wirkung der Lagerelemente (103) auf den zweiten Ring (71 oder 152) verstellbar sind.

21. Getriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Laufring (99) Einheiten (106 und 107) enthält, die zum Verändern des wirksamen Durchmessers des zweiten Laufringes (99) axial gegeneinander verstellbar sind.

22. Getriebe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerelemente (103) in Anlage an einer Sonnenrolle (104) angeordnet und durch diese antreibbar bzw. einstellbar sind.

23. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (71) mit Nasen (130) versehen ist, die mit Nasen (131) an einem Flansch einer Abtriebswelle (125) derart zusammenwirken, daß eine radiale Ausbiegung des zweiten Ringes (71) unter Aufrechterhaltung derselben Umfangsstellung wie diejenige der zusammenwirkenden Mittel (130 und 131) erfolgen kann, und daß ein aus dem Eingriffs- oder Verformungsorgan (72) bestehendes Antriebselement (126) mit dem zweiten Ring (71) an einem Ende und das Abtriebselement (Abtriebswelle 125) mit dem zweiten Ring (71) am anderen Ende verbunden ist.

24. Getriebe nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (71) durch ein Rohr gebildet wird, das an einem Ende mit dem ersten Ring (70) im Eingriff stehende Getriebezähne und am anderen Ende Keilnuten (135) aufweist, die mit Keilnuten eines Gehäuses (134) zusammenwirken und durch einen Sicherungsring (136) mit diesen Keilnuten im Eingriff gehalten werden.

25. Getriebe nach Anspruch 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement

(126) innerhalb des rohrförmigen zweiten Ringes (71) angeordnet ist.

26. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (71) eine Gehäusewand (142) umfaßt, die ausbiegbar ist und einen hermetischen Abschluß bildet und durch welche Bewegung übertragen wird, und daß der erste Ring (70) sich auf der einen Seite und das Eingriffs- oder Verformungsorgan (72) sich auf der anderen Seite des Gehäuses befindet.

27. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (70, 71) Zahnräder sind und daß die Leistung am Zahnrad mit der größten oder kleinsten Zähnezahl eingeleitet wird, das sich in der gleichen oder entgegengesetzten Richtung wie das Eingriffs- oder Verformungsorgan (72) relativ bewegt.

28. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffs- oder Verformungsorgan (72) außerhalb des zweiten Ringes (71) vorgesehen ist.

29. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem zweiten Ring (152) zwei Sätze von Getriebezähnen (152' und 155 oder 152' und 160) vorgesehen sind, daß der eine Satz Getriebezähne (152') des zweiten Ringes (152) mit einem Zähnesatz auf dem ersten Ring (150) zusammenwirkt, daß ferner ein gesondertes Getriebeelement (156 oder 161) vorgesehen ist, das an in Umfangsrichtung in Abstand voneinander befindlichen Stellen mit dem zweiten Zähnesatz (155 oder 160) auf dem zweiten Ring (152) in kraftschlüssiger Verbindung steht, welche Stellen voneinander durch Stellen getrennt sind, an denen keine kraftschlüssige Verbindung besteht.

30. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Vereinigung mit einem zweiten Getriebe nach Anspruch 1, derart, daß die zweiten Ringe (152) miteinander verbunden sind und eine Relativbewegung zwischen den zwei ersten Ringen (150 und 156) bei einer Drehung des Eingriffs- oder Verformungsorgans (153) stattfindet.

31. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Sätze von axial im Abstand voneinander befindlichen Getriebezähnen (152' und 155) an der Außenseite des zweiten Ringes (152), derart, daß der mit einer Innenverzahnung versehene erste Ring (150) den zweiten Ring (152) umgibt und mit einem (152') der Zähnesätze (152' und 155) auf dem zweiten Ring (152) zusammenwirkt und das Eingriffs- oder Verformungsorgan (153,) innerhalb des zweiten Ringes (152) angeordnet und ferner ein weiteres Zahnrad (156) vorgesehen ist, das den zweiten Ring (152) umgibt und mit dem anderen (155) der Zähnesätze (152'und 155) des zweiten Ringes (152) zusammenwirkt.

32. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ring (152) einen Satz von äußeren Getriebezähnen (152') und einen Satz von inneren Getriebezähnen (160) aufweist, daß der mit inneren Getriebezähnen versehene erste Ring (150) den zweiten Ring (152) umgibt und mit den äußeren Zähnen (152') des zweiten Ringes (152) zusammenwirkt, daß das Eingriffsoder Verformungsorgan (153) innerhalb des zweiten Ringes (152) angeordnet ist und daß ein weiteres Zahnrad (161) innerhalb des zweiten Ringes

(152) vorgesehen ist, das äußere Getriebezähne aufweist, die in Spannungswelleneingriff mit den Getriebezähnen (160) des zweiten Ringes (152) treten.

33. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Ring (70 und 71 oder 150 und 152) zusammenwirkende, an sich bekannte Getriebezähne (73 und 74 oder 152') von der gleichen Durchmesserteilung, jedoch von verschiedenem Teilkreisdurchmesser aufweisen und die Anzahl der Zähne (73 und 74 oder 152') auf dem ersten (70 oder 150) und dem zweiten Ring (71 oder 152) geringfügig voneinander abweicht.

34. Getriebe nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied in der Zahl der Zähne (73 und 74 oder 152') des ersten (70 oder 150) und des zweiten Ringes (71 oder 152) gleich der Anzahl der Erhebungen (75) des Eingriffs- oder Verformungsorgans (72 oder 153) ist.

35. Getriebe nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (73 und 74 oder 152') des ersten (70 oder 150) und des zweiten Ringes (71 oder 152) am Scheitelpunkt der Spannungswelle völlig miteinander im Eingriff stehen, jedoch nicht aneinander anliegen.

36. Getriebe nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied in der Zahl der Zähne (73 und 74 oder 152') des ersten (70 oder 150) und des zweiten Ringes (71 oder 152) ein Vielfaches der Zahl der Erhebungen (75) an dem Eingriffs- oder Verformungsorgan (72 oder 153) ist.

37. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als 50% der Zahns (73 und 74 oder 152') der Ringe (70 oder 150 und 71 oder 152) ständig miteinander im Eingriff stehen und die eine Hälfte der im Eingriff befindlichen Zähne (73 und 74 oder 152') der anderen Hälfte der im Eingriff befindlichen Zähne (73 und 74 oder 152') entgegenwirken.

38. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Getriebe benachbarten umlaufenden Elemente lagerfrei gehalten sind und daß die erforderliche Lagerung durch die feste Halterang entweder des ersten Ringes (70 oder 150), des zweiten Ringes (71 oder 152) oder des Eingriffs- oder Verformungsorgans (72 oder 153) gebildet wird.

39. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Vereinigung mit einem Tisch (145), der sich kraftschlüssig entweder mit dem ersten Ring (70) oder mit dem zweiten Ring (71) oder mit dem Eingriffs- oder Verformungsorgan (72) dreht und dadurch im genauen Verhältnis winkelig verlagert wird.

40. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingriffs- oder Verformungsorgan elektromagnetische Mittel (163 bis 168). aufweist, die um einen zweiten Ring (162) verteilt sind, die eine elektromagnetische Welle erzeugen und sie um die elektromagnetischen Mittel (163 bis 168) fortpflanzen und die eine mehrphasige Stromquelle (1, 2 und 3) umfassen.

41. Getriebe nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß für das Eingriffs- oder Verformungsorgan vorgesehene elektrische Mittel (170 bis 191) parallel geschaltete Zweigleitungen (181 und 182) umfassen, in denen Gleichrichter (183 und 184) angeordnet sind, und daß die Zweigleitungen (181 und 182) in zueinander parallel geschaltete weitere Zweigleitungen (185, 186 und 188, 190) unterteilt sind, von denen die eine (186 und 190) einen Kondensator (187 und 191) enthält, die andere (185 und 188) jedoch nicht.

42. Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ausbildung und Anordnung des Eingriffs- oder Verformungsorgans (72 oder 153) derart, daß das zweite Zahnrad (71 oder 152) in bezug auf das erste Zahnrad (70 oder 150) so ausgebogen oder verformt wird, daß die Zähne (73 und 74 oder 152') der Zahnräder (70 und 71 oder 150 und 152) an der Stelle, an der sie voll miteinander im Eingriff stehen, keine Berührung miteinander haben.

43. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (72 oder 153) für das Verformen eines (71 oder 152) der Zahnräder (70 und 71 oder 150 und 152) zum Eingriff mit dem anderen Zahnrad (70 oder 150 und 152) zum Eingriff mit dem anderen Zahnrad (70 oder 150) eine Spannungswelle erzeugen, daß die Anzahl der Zähne (73 und 74 oder 152') der Zahnräder (70 und 71 oder 150 und 152) unterschiedlich ist und der Unterschied der Zähnezahlen der Zahnräder (70 und 71 oder 150 und 152) der Zahl der Spannungswellen je Umfang entspricht und daß die Zähne (73 und 74 oder 152') in Bezug aufeinander in radialer Richtung in und außer Zahneingriff gleiten.

44. Getriebe nach Anspruch 42 und 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (73 und 74 oder 152') der Zahnräder (70 und 71 oder 150 und 152) an beiden Seiten des Scheitelpunktes der Spannungswelle miteinander in Berührung stehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 421 539;
USA.-Patentschrift Nr. 2 250 259.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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