DE2231389A1

DE2231389A1 - Uebertragungssystem fuer drehbewegungen

Info

Publication number: DE2231389A1
Application number: DE19722231389
Authority: DE
Inventors: Jakhin Boas Popper
Original assignee: LSB IND
Current assignee: LSB IND
Priority date: 1971-06-30
Filing date: 1972-06-27
Publication date: 1973-01-18
Also published as: CA964078A; CH572583A5; FR2144401A5; GB1401077A; AU4402772A; AU473418B2; IT956930B; JPS4828857A

Description

16 South Pennsylvania, Oklahoma City, Oklahoma / USA

Übertragungssystem für Drehbewegungen

Die Erfindung betrifft ein mit Kugeln arbeitendes Übertragungssystem für Drehbewegungen, beispielsweise nach Art eines Kugelumlauf-Reibgetriebes mit drei koaxial angeordneten Gliedern, dem antreibenden, dem getriebenen und dem nicht drehenden Glied. Bei bekannten Übertragungssystemen dieser Art wird die Übersetzung bzw. Geschwindigkeitsreduzierung üb licher Weise mit einem Planetenradgetriebe bewirkt, wobei die Übertragung insbesondere hoher Eingangsgeschwindigkeiten bzw. Eingangsdrehzahlen den Gebrauchs von Kugellagern notwendig macht. Derartige Mechanismen er fordern eine beträchtliche Anzahl von Einzelaggregaten, welche genaue stens herzustellen sind und hohe Produktionskosten verursachen. Dies fällt besonders in s Gewicht, wenn nur eine relativ begrenzte Anzahl von für einen besonderen Verwendungszweck bestimmten Einrichtungen benötigt wird. Ein weiterer Mangel der bekannten Systeme liegt in der starken Geräuschentwicklung beim Arbeiten derselben.

209883/0692

Bei anderen Einrichtungen, die als Mehrstufen-Drehzahlreduziergetriebe bekannt sind, erfordert die Bewegungsübertragung und die Geschwin digkeitsreduzierung eine beträchtliche Anzahl aufeinanderfolgender Ku geIlager. Solche Anordnungen sind verhältnismäßig sperrig. Sie ergeben ein großes Spiel zwischen den Kugeln und den Kugelkäfigen, haben einen unruhigen Lauf und gestatten nur eine verhältnismäßig begrenzte Ge schwindigkeitsreduzierung.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neues Ge schwindigkeitsUbertragungssystem zu schaffen, welches die oben geschilderten Nachteile bekannter Getriebe vermeidet, mit geringstem technischen Bauaufwand zu erstellen und daher billig in der Fertigung ist, wobei mit einfachen Mitteln eine weitgehende Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsreduzierung bei geringster Geräuschentwicklung ermöglicht.wird.Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das System aus drei, über Kugeln miteinander verbundenen, koaxial zueinander angeordneten Gliedern besteht, von denen nur das treibende und das angetriebene um die gemeinsame Systemachse umlaufen, und daß eines der Glieder zwei und die bei den Übrigen Glieder je eine, zentrisch zur gemeinsamen Achse angeordnete Kugel Iaufbahnen aufweisen, die gemeinsam eine ringförmige Kugelkammer bilden, wobei die drei Glieder mit ihren Kugel Iaufbahnen so ausgebildet und angeordnet sind, daß eine durch die beiden Berührungspunkte einer Kugel mit dem, zwei Kugel Iaufbahnen aufweisenden Glied hindurchgefuhrte erste Bezugslinie die gemeinsame Systemachse in einem anderen Punkt schneidet, als eine zweite Bezugslinie, die durch die Berührungspunkte der gleichen Kugel mit den beiden anderen Kugel Iaufbahnen hindurchführt.

Vorzugsweise ist dabei das antreibende Glied mit den beiden Kugel Iaufbahnen ausgestattet ,wobei, wie auch bei üblichen Getrieben, die Funktionen der drei Glieder (treibend, angetrieben und feststehend ) entsprechend der je -

209883/0692

weiligen Aufgabe und Verwendung des Getriebes untereinander aus tauschbar sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Übertragungssystems schneidet die erste Bezugslinie, die durch die beiden Berührungspunkte einer Kugel, mit dem, zwei Kugellaufbahnen aufweisenden Glied hindurchfuhrt, die gemeinsame Systemachse, während bei einer anderen Aus führungsform diese Bezugslinie parallel zur Systemachse verläuft, d.h. mit dieser erst im Unendlichen zum Schnitt kommt. In beiden Fällen stehen in einer bestimmten Relation zur Drehzahl und Drehrichtung des antreibenden Gliedes die Geschwindigkeiten bzw. Drehzahl und Drehrichtung des Abtriebes, und zwar in Abhängigkeit von der jeweiligen Lage der Schnittpunkte, die die erste und die zweite Bezugslinie mit_: der gemeinsamen Systemachse haben.

Zweckmäßig haben zwei der Glieder jeweils eine Kugel laufbahn mit einer geraden, zur Systemachse im gleichen Winkel geneigt verlaufenden Mantel linie, wobei Mittel votgesehen sind, die die beiden Übrigen Kugellaufbahnen mit der gleichen Kugel in dauernder Berührung halten. Diese Mittel können aus einer Feder bestehen, welche auf den Träger einer Kugellaufbahn einwirkt, der zu diesem Zwecke axial verschiebbar ist. Des weiteren kann eines der drei Glieder auch noch axial verschiebbar sein, um auf diese Weise eine Veränderung der Neigung der Bezugslinien herbeizufuhren, indem die jeweiligen Berührungspunkte zwischen den Kugeln und den Kugellaufbahnen verändert werden.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen An- und Abtrieb stufenlos veränderbar und die Drehrichtung des Abtriebes gegenüber dem Antrieb umkehrbar ist. Deshalb eignet sich das Getriebe für alle Arten von Stelltrieben, für Werkzeug- und ähnliche Maschinen und die beliebigen anderen Verwendungszwecke.

209883/0692

Der Erfindungsgedanke läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu. Einige davon werden nachstehend beschrieben und in der anliegenden Zeichnung dargestellt. .Es zeigen :

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines typischen

Übertragungssystems für Drehbewegung bei drei koaxialen Gliedern ;

Fig. 2 eine schematische Darstellung zweier Möglichkeiten

für die Winkelbeziehungen zwischen den vier Lagerflächen der drei Getriebeglieder des Übertragungs systems ;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Teil eines Elektromotors,

um die Anwendung des erfindungsgemäßen Übertra gungssystems bei Elektromotoren zu zeigen, wobei das System gleichzeitig die Lagerung für die Abtriebswelle des Elektromotors bildet;

Fig. 4 eine abgeänderte Ausführungsform der Anordnung ge-

mUß Fig. 3;

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Anordnung gemäß

Fig. 3, wobei bei diesem System ein festes Übersetzungsverhältnis vorgesehen ist;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Teil eines Elektromotors,

der mit einem variablen Übertragungssystem ausge stattet ist, wobei das Übertragungssystem die norwen dige Lagerung für den Rotor des Elektromotors bildet und das angetriebene Glied axial bewegt wird, wenn das Übersetzungsverhältnis geändert wird ;

209893/0692

Fig. 7 einen Schnitt durch den Teil einer abgeänderten

Ausführungsform des Übertragungssystems gemäß Fig. 6, wobei Maßnahmen getroffen sind, um die axiale Belastung der Kugellager zu steigern und auf diese Weise eine gute Abtriebsleistung unter Lastbeziehungen zu erreichen und

Fig. 8 bis 26 verschiedene, teils schematische Darstellungen von

möglichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Übertragu ngssystems.

In der schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 100 einen Mechanismus, der drei koaxial angeordnete Glieder x, £ und ζ aufweist. Die Funktionen des Antriebs, des Abtriebs und des Stillstehens können in irgendeiner Art und Weise zwischen den drei Gliedern aufgeteilt werden. Das Verhältnis der Drehzahlen der einzelnen Glieder ist durch folgende Gleichungen gegeben :

i\) η = η (i ) + η (l-i )

'»ζ xz ^v —' y * —' .

Wenn das Glied ^ festgehalten wird, so ist η = ο und das Verhältnis zwi sehen den beiden anderen Gliedern folgendes s

(2) η /n = i

\ * x^# ζ —

Wenn die Funktionen der Glieder j£ und z^ untereinander ausgetauscht werden ( d.h«, wenn η = ο ist) , so ließt sich die Gleichung ( 1 ) wie folgt:

(2A) n/n= l-i

* ι χ ' y —

Der Wert von J^ ist kennzeichnend für die in der Gleichung (2A) zum Ausdruck

209883/0692

gekommene Beziehung zwischen den Gliedern. Wenn i größer als 1 ist, so ist die Drehrichtung des Abtriebes der Drehrichtung des Antriebes entgegengesetzt. Wenn i = ο wird, ist auch das Verhältnis von η / η größer bzw. — x' y

ist η = η ο
x y

Wenn hingegen das Glied X₁ fes tgehalten wird, so ändern sich die Antriebsverhältnisse der beiden anderen Glieder wie folgt :

(3) η /n = i /i - 1

^V ' y' _Z —' —

Wird das System untersucht, wie es die Gleichung ( 2 ) ausdrückt, so kann der Wert für j_ irgendeine Größe zwischen "minus-unendlich" und "plusunendlich" haben.

Wenn der Wert j^ größer als Null ist, so rotiert der Abtrieb in der gleichen Umlaufrichtung wie der Antrieb. Wenn der Wert für i geringer als Null wird, dann liegt eine Bewegungsumkehr vor» Wenn der Wert i gleich "unendlich" ist, so rotiert der Abtrieb überhaupt nicht und der ganze Mechanis mus arbeitet dann als Kugellager. Wenn dagegen der absolute Wert der Größe J^ größer als 1 ist, dann läuft der Abtrieb in einer geringeren Geschwindigkeit um als das Antriebsglied. Wenn der absolute Wert der Größe i kleiner als 1 ist, läuft der Abtrieb schneller als der Antrieb. Wenn die Größe J^ = Null ist, so läuft der Abtrieb mit einer sehr hohen Drehgeschwindigkeit. Er ist allerdings dann nicht mehr in der Lage, ein hohes Drehmoment zu über tragen und nützliche Arbeit zu leisten. Wenn der absolute Wert der Größe j_ = 1 ist, so läuft der Abtrieb mit derselben Geschwindigkeit wie das Antriebs glied.

In der schematischen Darstellung gemäß Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 101 die gemeinsame Achse aller drei Glieder. Das antreibende Glied hat zwei Lagerflächen 102 und 103 und das getriebene Glied eine Lagerfläche 104, während das feststehende Glied eine Lagerfläche 105 aufweist. Die Lager -

209883/0692

flächen an den drei Gliedern begrenzen bzw. bilden eine Kugelbahn, auf der eine Anzahl von Kugeln 106 läuft, die jeweils mit den Laufflächen an voneinander getrennten Punkten in Berührung treten, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Mit den in Fig. 2 eingetragenen Winkeln und Entfernungen ist das Übersetzungsverhältnis J^ durch folgende Gleichungen bestimmbar, wobei unter I^ das Drehzahlyerhältnis zwischen den antreibenden und getriebenen Gliedern verstanden wird.

— wobei

Lt)

ist und

(6) sin(/* * _ (tos ol~ toc, A j

Die Ableitung dieser Formeln ergibt die Tatsache, daß die Kugeln rollen und nicht auf den Lagerflächen reiben.

Um diese Bedingungen in einer praktischen Ausführungsform einer Einrichtung zu verwirklichen, muß eine ausreichend große Normalkraft zwischen jeder Lauffläche und den Kugeln vorhanden sein, eine Bedingung, die erreicht wird durch Federbelastung der einzelnen Glieder. Es konnte ermittelt werden, daß der Wirkungsgrad der gesamten Anordnung proportional ist dem Verhältnis der Koeffizienten für gleitende und rollende Reibung, und daß dieser Faktor bei entsprechender Auswahl der Materialien und der Schmierung für die Kugeln und die Laufflächen erreicht wird.

209883/0692

Wie bereits in Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert, kann die Funktion irgendeines der Glieder mit der Funktion irgendeines der anderen Glieder ausgetauscht werden. So kann beispielsweise das Glied mit den Laufflä chen 102 und 103 gegenüber der Achse 101 festgehalten werden und das Glied, welches mit der Lauffläche 105 ausgestattet ist, um die Achse umlaufen. In einem solchen Falle ist die Beziehung zwischen der Drehzahl des Gliedes mit der Lauffläche 105 und der Drehzahl des Gliedes mit der Lauffläche 104 durch die Gleichung (3) ausgedrückt und die Größe I^ ist gegeben durch die Gleichung (4 ) .

Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß Fig. 3-7 ist die erste Bezugslinie, das ist die Linie, welche die beiden Berührungs punkte verbindet, die eine bestimmte Kugel mit den beiden Lagerflächen eines Gliedes hat, nicht parallel zur Achse 101, sie schneidet diese Achse in einen Winkel ~Tl·— ί .

In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 110 das erfindungsgemäße Über tragungssystem, welches in einen Elektromotor eingebaut und so angeordnet ist, daß es zugleich die radialen und axialen Lagerdrücke der Rotorwelle des Motors aufnehmen kann.

Üblicherweise weist der Elektromotor 111 ein Gehäuse oder ein Gestell auf,von welchem in der Zeichnung nur ein Teil wiedergegeben ist. In diesem Gehäuse 112 ist ein Rotor 113 drehbar gelagert, dessen Welle an einem Ende in einem nicht dargestellten üblichen Radiallager gelagert ist, während das andere Ende der Welle in das regelbare Übertragungssystem 110 gemäß der vorliegenden Erfindung hineinreicht. Der Rotor 113 lagert in seiner Welle 114 im Gehäuse 112 in der gemeinsamen Mittelachse 101. Das antreibende Glied des Übertragungssystems wird durch die beiden Teile 115 und 116 gebildet, welche jeweils eine Lauffläche für die Kugeln 117 aufweisen.

2098 83/069

Mittels einer Verstiftung eines Keiles o.dgi. ist der Teil 115 fest auf der Rotorwelle 114 befestigt, so daß er mit dieser umläuft« Der andere Teil 116 des treibenden Gliedes sitzt verschiebbar auf der Rotorwelle 114 und läuft ebenfalls mit dieser um. Zu diesem Zweck sitzt ein Keil in der Rotorwelle, der in eine Längsnut des Teiles 116 einfaßt, wobei auch die axiale Bewegung des Teiles 116 auf der Welle 114 begrenzt ist. Am freien Ende der Rotorachse 114 sitzt fest eine Scheibe 1 \T, die ein Widerlager für eine Druckfeder 118 bildet, die sich andererseits gegen den Teil 116 des treibenden Gliedes abstützt. Die Feder 118 ist bestrebt, die beiden Teile 115 und 116 des treibenden Gliedes gegeneinander zu drücken. Diese Anordnung des Rotors 113 und die Zusammenarbeit der Rotorwelle 114 mit dem Übertragungssystem 110 macht ein besonderes Lager für die Rotorwelle überflüssig , die gleichzeitig gegen axiale Verschiebungen gesichert ist.

Zusätzlich zu dem antreibenden Glied, welches aus den Teilen 115 und gebildet ist, weist das Übertragungssystem 110 auch noch ein relativ fest angeordnetes, nicht drehbares Teil 119 auf, sowie das umlaufende ange triebene Glied 120, auf dessen freies Ende Kuppiungsglieder o.a. Anschiußmöglichkeiten aufgesetzt werden können.

Das Teil 119 hat die Form einer Kappe und ist mit einer axialen Bohrung versehen, die die Rotorwelle und das treibende Glied einschließt. Auf seinem äußeren Umfang ist das Teil 119 mit einem Gewinde versehen und damit in ein Innengewinde auf der Innenseite des Gehäusefortsatzes 121 eingeschaltet. Außerdem ist in das Teil 119 ein am Ende mit einem Kugelknopf versehener Stell hebel 122 eingedreht, wodurch eine Öffnung in der Gehäusekappe nach außen reicht, und dazu dient, den Teil 119 in einen vorherbestimmten Winkelbereich um die Achse 101 zu verstellen. Auf diese Weise läßt sich das Teil 119 axial verschieben und das Drehzahlverhältnis wie unten beschrieben verändern·

209883/0692

Die Gewindeverbindung zwischen dem verstellbaren Teil 119 und der Gehäusekappe 121 ist so, daß sich mittels des Stellhebels 122 eine Drehung

von etwa 90 ausführen läßt, die ausreicht um den Teil 119 soweit zu verschieben, daß eine Drehzahiregulierung in dem gewünschten Bereich durchgeführt werden kann.

Die Mantellinie der Kugellauffläche des festen Teiles 119 ist gekrümmt, um den Winkel Ip wie er in Fig. 2 eingetragen ist, verändern zu können. Mit anderen Worten steht der Winkel KP in funktioneller Abhängigkeit zum Winkelausschlag des Stellhebels 122, durch den die Lage des Punktes B entlang der gemeinsamen Achse verschoben werden kann·

Das angetriebene Glied 120 umfaßt im wesentlichen die Abtriebswelle, welche aus dem Gehäuseteil 121 frei nach außen reicht und in der Motordrehachse verläuft. Im Innern des Gehäuses 121 bildet die Welle 120 einen kappenartigen Fortsatz 123, welcher seinerseits in einer Lagerfläche endigt, an der die Kugeln 117 laufen. Außerdem sind geeignete Kugellager 124 zwischen dem kappenförmigen Teil 123 des angetriebenen Gliedes 120

eingeschalten

und der Innenwand des Gehäuseteiles 1213 Auf diese Weise wird eine axiale Verstellung des angetriebenen Gliedes und der Rotorachse verhütet. Die Mantellinien der Laufflächen der Teile 115 und 116 und die Mantellinie der Lauffläche des angetriebenen Teiles 120 sind gradlinig· Die Mantellinien der Lauffläche am Teil 115 und am angetriebenen Teil 120 bzw. 123 verlaufen parallel zueinander. Mit anderen Worten heißt das, daß der Winkel φ gleich dem Winkel /j ist. Daraus ergibt sich, daß eine axiale Verschiebung des Verstellteiles 119 durch Verschwenken des Stellhebels 122 die Kugeln 117 zwingt, sich auf einer konischen Bahn zu bewegen, welche parallel zu den Mantel linien der Lagerflächen am Teil 115 bzw. angetriebenen Teil 120 verläuft. Der Teil 116 des antreibenden Gliedes verschiebt sich axial auf der Rotorwelle entsprechend der axialen Verschiebung des Teiles 119«

209883/0692

An seiner äußeren Seite ist der Gehäuseteil 121 mit einer Anzahl axialer Bohrungen 125 versehen, welche dazu dienen, einen Luftstrom hindurch zu lassen, der von dem auf der Rotorwelle 114 sitzenden Ventilatorflügel 126 erzeugt und durch das Übertragungssystem hindurchbewegt wird. Hieraus resultiert eine laufende Kühlung des ganzen Übertragungssystems und des Motors.

Die größte Flexibilität des variablen Übertragungssystems gemäß der vor liegenden Erfindung wird dann erreicht, wenn die Winkel OC₁Zo_f ψ ψ' so gewählt sind, daß die zweite Bezugslinie die gemeinsame Achse an einem Punkt schneidet, der dicht an dem Punkt liegt, an welchem die erste Bezugslinie die gemeinsame Achse schneidet. Wie Fig. 2 zeigt, genügen kleine Winkeländerungen von ΛΡ vermittels der Verstellung des Teiles 119, wodurch sich sein Berührungspunkt mit den Kugeln 117 verändert, um große Drehzahldifferenzen herbeizuführen. So wurde beispielsweise ermittelt, daß eine Veränderung des Winkels Λί/ um 30 % um den Bereich wo der Punkt "B" den Punkt "A" überlagert herum zu einer 300 %igen Drehzahländerung führt.

Wenn der Winkel I^ so gewählt ist, daß sich der Schnittpunkt "B" auf der gleichen Seite der NuI linie ( das ist die Linie, die in der Orbitalebene der Kugeln verläuft und als normale zu der gemeinsamen Achse durch die Mitte der Kugeln hindurchgeht ) wie der Punkt "A", aber weiter von dieser Linie entfernt befindet, rotiert das angetriebene Glied in entgegengesetzter Richtung und mit geringerer Drehzahl als das antreibende Glied, Wenn Winkel änderungen von 'V- vorgenommen werden, um den Punkt "B'^errPunkt "A" von der entfernten Seite der NuIlinie zu nähern, so wird die Drehzahl des angetriebenen Gliedes weiter reduziert. Das getriebene Glied steht still, wenn der Punkt "B" den Punkt "A" überlagert.

Wenn durch weitere Änderungen des Winkels Ί^> der Punkt "B" zur NuIl-

209883/0692

linie hin über den Punkt "A" hinaus bewegt wird, veranlaßt dies das angetriebene Glied, in der gleichen Richtung aber mit geringerer Geschwindigkeit zu rotieren wie das antreibende Glied. Durch weitere Winkeländerungen läßt sich auch die Geschwindigkeit des angetriebenen Teiles eventuell gleichsetzen und sogar gegenüber dem treibenden Teil überhöhen. Wenn sich der Punkt "B" der Nullinie nähert, wird die Geschwindigkeit des angetriebenen Teiles sehr viel höher als die Geschwindigkeit des treibenden Teiles, nur verringert sich das Drehmoment, so daß die Möglichkeit, nützliche Arbeit zu verrichten, allmählich schwindet. Eine oder beide Mantellinien, die die axial verschiebbaren Laufflächen der Teile 116 und 119 erzeugen, können gekrümmt sein, um so einen weiten Bereich der Geschwindigkeitsänderung zu ermöglichen. Da eine Geschwindigkeitsreduzierung durch Federdruck begleitet sein muß, um das zu übertragende Drehmoment aufrechtzuerhalten, muß das angetriebene Glied in der gleichen Richtung rotieren wie das treibende Glied. Andererseits müßte eine negative Federbelastung Anwendung finden.

Eine von der Ausführungsform gemäß Fig. 3 unterschiedliche Anordnung ist in Fig. 4 wiedergegeben, die nunmehr beschrieben werden soll. In diesem Fall ist die Lauffläche an einem der beiden das Antriebsglied bildenden Teile in Form einer gekrümmten Mantellinie ausgebildet, während die Mantellinie der Lauffläche an dem festen Verstellglied gradlinig verläuft. In diesem Fall ist wie vorher der Winkel /o gleich dem Winkel φ mit dem Erfolg, daß die axiale Verschiebung des Teiles 119' den Winkel oO verändert. Dies bewirkt einen graduellen Versatz der ersten Bezugslinie und eine Änderung der Lage des Punktes "A" ( Fig. 2 ) auf der gemeinsamen Achse.

Der Vorteil der Anordnung gemäß Fig. 4 liegt darin, daß der bewegliche Teil 116', welcher die gekrümmte Lauffläche aufweist, maschinell leichter hage stellt werden kann als eine gekrümmte Lauffläche am Teil 119.

In vielen Installationen ist es nicht notwendig, den Elektromotor mit einer

2G9883/0692

variablen Abtriebsgeschwindigkeit auszustatten, oft ist auch nur eine bestimmte Herabsetzung der Geschwindigkeit notwendig.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, die bei einem Motor oder einer Turbine Anwendung finden soll, wenn lediglich ein gewünschtes Maß einer Geschwindigkeitsreduzierung durch Festlegung des genauen Winkels für die Lauffläche an einem Teil des Übertragungssystems erreicht werden soll. Es gelangt hierbei ein kappenförmiges Teil 121' zur Anwendung,, welches mittels Gewinde auf einen Bund 112' am Gehäuse des Elektromotors aufgeschraubt ist. Diese Kappe 121' umschließt das Regelsystem 110'. Dieses weist einen Teil 115 auf, der fest auf der Motorwelle 114 aufgesetzt ist.

Diesem gegenüber ist der bewegliche Teil 116 axial auf der Welle verschiebbar und nachgiebig gegen das Teil 115 vermittels einer federnden Scheibe 130 angedrückt, die ihrerseits mit einem Widerlager 131 , welches am freien Ende der Rotorwelle 114 befestigt ist, zusammenarbeitet.

Das Abtriebsglied 120 ist bei der Anordnung gemäß Fig. 5 das gleiche wie bei derjenigen nach Fig. 3. Das nicht verdrehbare Teil wird im Falle der Fig. aus einer Scheibe 132 gebildet, welche einen Umfangsrand 133 hat und mit diesem eine Ausdehnung 134 in dem Bund 112* des Gehäuses überdeckt. Durch einen den Bund 112' durchsetzenden Stift, der in eine Aussparung auf dem Umfang der Scheibe 132 eingreift, wird diese gegen Verdrehung gesichert und gehalten. Bei dieser Ausführungsform des Übertragungssystems verlaufen alle Mantellinien der vier Laufflächen gradlinig. Durch geeignete Auswahl der Winkelmantelfläche am festen Teil 132 läßt sich der gewünschte Winkel

/λ) in dem Übertragungssystem verwirklichen. Alle Teile mit Ausnahme des festen Verstellgliedes sind identisch, so daß ein Motorhersteller nur ein festes Glied mit einer bestimmten Winkelmantelfläche aussuchen muß, um den ge wünschten Abtrieb für den Motor zu erreichen.

Ein weiterer Vorteil der Anordnung nach Fig₀ 5 Hegt In der Möglichkeit^ durch

209 3 03/0692'

mehr oder weniger starkes Aufschrauben des Teiles 121' Herstellungs differenzen und Toleranzen in den Abmessungen der verschiedenen Teile ausgleichen zu können. Das gewünschte Ausmaß der Geschwindigkeitsänderung wird durch das Ausmaß bestimmt, in welchem das Teil .121 auf die Gewinde des Gehäusebundes 112' aufgedreht ist. Die Elastizität der Laufflächen an den Teilen 120 und 115 gestattet es, die Kappe 121' beliebig anzuziehen, wenn das System unter Federbelastung steht.

Bei einer gegenüber Fig. 5 abgewandelten Ausführungsform der Anordnung gemäß Fig. 5 A sitzen die beiden Teile 115 und 116' des Triebgliedes fest auf der Rotorwelle 114, die Teile 130 und 131 kommen in Fortfall. Sie werden ersetzt durch eine federnde Scheibe, die zwischen das Gehäuse und das Stellglied 132 eingeschaltet ist.

Die Konstruktionen von Übertragungssystemen, wie sie in den Fig. 3 und 4 beispielsweise gezeigt sind, werden dann angewendet, wenn die Abtriebswelle des Elektromotors keine irgendwie geartete axiale Verschiebung er fahren darf. In vielen Fällen ist es jedoch gar nicht wichtig, ob eine axiale Bewegung der Abtriebswelle stattfindet. In solchen Fällen läßt sich die Konstruktion der Anordnung gemäß Fig. 6 verwenden, die nunmehr beschrieben werden soll.

Hier ist das veränderliche Übertragungssystem 150 in dem Gehäuse einer elektrischen Bohrmaschine untergebracht. Deren Gehäuse 151 enthält einen Elektromotor mit einem Rotor 152, dessen Welle auf einer Seite in einem üblichen, nicht dargestellten, Lager gelagert ist. Ann anderen Ende, d.h., auf der Abtriebsseite, ist die Rotorwelle 153 in dem erfindungsge mäßen Übertragungssystem gelagert und hier mit dem Triebglied verbunden» Außerdem umfaßt aber die Bohrmaschine ein Einspannfutter 154, welches an dem angetriebenen Teil des Übertragungssystems befestigt ist. Die Rotorwelle 153 ist gegen axiale Verschiebungen gesichert und trägt eine Büchse 155,

2 0 9 8 8 3 / 0 6 9 2

die durch einen Stift mit der Welle verbunden ist und mit umläuft. Auf dem freien Ende der Büchse 155 sitzt, ebenfalls durch einen Stift oder ähnliches gesichert, ein Teil 156 des Triebgliedes, welches eine Lauffläche aufweist, deren Mantellinie geradlinig verläuft und gegenüber der Achse oder Welle 153 geneigt ist« Der, andere Teil 157 des Triebgliedes sitzt verschiebbar auf der Büchse 155_e Er kann eine begrenzte axiale Bewegung ausführen und hat eine Kugellauffläche, die nach einer gekrümmten Mantellinie verläuft. Eine beliebige Stift- und Schlitzverbindung zwischen den Teilen bietet die Sicherheit dafür, daß der Teil 157 mit der Motorwelle umläuft. Zwischen demfest auf der Motorwelle sitzenden Ventilatorflügel 159 und dem Teil 157 ist eine Schraubenfeder 158 eingeschaltet. Diese ist bestimmt, den Teil 157 immer zum Gegenstück 156 hin zu verschieben und im Eingriff zu halten mit den Kugeln 160. Diese laufen in der Kugellaufbahn der Teile 156 und 157 des antreibenden Teiles und auf der Lauffläche des festen Teiles 161 und des angetriebenen Gliedes 162. Die Laufflächen der Teile 156, 161 und 162 haben eine gradlinig verlaufende Mantellinie.

Der feste Teil 161 ist ein Ring, welcher fest eingesetzt ist in den Bund 163 am Ende des Maschinengehäuses 151 und dabei durch einen im Innern des Gehäuses befindlichen Einsatz 164 gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Falls es erforderlich ist, kann zwischen den Teilen 163 und 161 eine an sich bekannte Sicherung vorgesehen sein, die ein Verdrehen des festen Teiles gegenüber der Motorweile 153 verhindert.

Der Abtrieb wird in diesem Falle durch einen glockenförmig gestalteten Teil 162 gebildet, der in seinem Innern einen genügend großen freien Raum offenläßt für die Büchse 155. Abgestützt und gehalten ist das Abtriebsteil 162 in einem Kugellager 165, welches in einem in der Abschlußkappe 168 sitzenden Laufring 167 gehalten wird. Der mittlere, mit einem Gewindestutzen 165 a versehene Teil des Abtriebes 162 reicht durch die Kugellagerung bzw. durch eine zentrale Öffnung in der Kappe 168 nach außen, so daß sich hier das

209883/0892

übliche Einspannfutter 154 für Werkzeuge usw. befestigen läßt. Für das Aufsetzen und Verstellen der Kappe 168 ist am Gehäusestutzen 163 ein Gewinde 169 vorgesehen.

Die Mantellinien der Laufflächen am Teil 156 des Antriebes und am festen Teil 161, zwischen denen die Kugeln 160 laufen, sind parallel zueinander und so geneigt, daß sie den Kugeln gestatten, sich entlang einer Kegelmantelfläche zu bewegen, die parallel zu diesen Laufflächen verläuft« Eine Bewegung der Kugeln nach innen zur Achse hin oder nach außen, hinweg von derselben, bewirkt eine Veränderung des Winkels ( Fig« 2 ) und damit eine Veränderung des Abstandes zwischen den Schnittpunkten der zugehörigen Bezugslinien mit der gemeinsamen Achse,

Das Übersetzungsverhältnis des Übertragungssystems kann in beliebiger Weise verändert werden» Durch Verdrehen der Kappe 168 läßt sich das Abtriebsglied 162 axial verschieben. Um die Drehzahl des Abtriebs ge genüber dem Antrieb 156, 157 herabzusetzen und gleichzeitig die Federspannung 158 zu erhöhen, muß der Abtrieb entgegengesetzt zum Antrieb umlaufen. Solch eine Umkehr der Antriebsverhältnisse erlaubt eine Ge schwindigkeitsveränderung in einem weiten Bereich (Fig. 2 ) . Bei richtiger Gestaltung der Kurvenbahn am Teil 157 des Antriebes kann das Überset zungsverhältnis über 1 : 1 hinaus verändert werden, um bei Drehrichtungs umkehr sowohl eine Drehzahlerhöhung als auch eine Herabsetzung zu erzielen. Während der Wirkungsgrad der Übertragung bei der höheren umgekehrten Abtriebsdrehzahl eigentümlicherweise niedriger ist als bei direktem Antrieb, ist er doch größer als bei niederen umgekehrten Antriebsdrehzahlen, so daß eine im wesentlichen konstante Abtriebsleistung erreicht wird. Wenn ein direkter Trieb mit der Vorrichtung gemäß Fig_g 6 gefordert wird, oder ein umgekehrter Trieb mit der Vorrichtung gemäß Fig. 3, so müssen besser Laufflächen mit konvex gekrümmter Mantellinie ols solche mit konkav gekrümmter Mantellinie verwendet werden«, Wenn die Vorrichtung so konstruiert

'2 0 9 R-R 3/06 9 2

muß, daß ein Wechsel in der Drehrichtung des Abtriebs erfolgt, so ist es zweckmäßig, eine Feder mit negativer Kennlinie, beispielsweise eine ¹¹ BELLEVILLE-Feder ", zu verwenden.

Wie bei der Ausführungsform nach Fig_e 3 können auch hier wieder Luft löcher in der Kappe 168 bzw. im Abtriebsteil 162 vorgesehen sein, um mittels des Ventilators 159 eine Kühlung des Übertragungsystems zu bewirken. Zusätzlich läßt sich auch eine gewisse Sicherung vorsehen, wie beispielsweise eine plastische Einlage in dem Gewinde 169 um, während die Bohrmaschine benutzt wird, die jeweiligen Winkelstellungen der Kappe 168 festzuhalten.

In Fig. 7 ist eine verbesserte Federanordnung wiedergegeben, damit die Feder 158 einen ausreichenden Druck auf die Kugeln 160 und die vier Kugellaufflächen ausüben kann. Wenn das System belastet ist wird anstelle des Teiles 157 im Antriebsglied gemäß Fig. 6 ein aus den beiden Teilen 170 und 171 gebildeter Antriebsteile verwendet. Die beiden Ringe 170 und 171 haben auf den einander zugekehrten Seiten mehrere konisch ansteigende Vertiefungen, in denen jeweils eine Kugel liegt.

Normalerweise wird bei einer Drehung der Motorwelle bzw. der Büchse der Ring 171 über einen dazwischen geschalteten Stift o.ä» mitgenommen und diese Bewegung auf den Ring 170 vermittels der Kugeln 172 übertragen. Wenn die Belastung des Übertragungssystems steigt, erreichen auch die Normalkräfte, die von den Kugeln 160 auf die Kugellaufflachen des Teiles ausgeübt werden, einen Punkt, von welchem ab die Kugeln nicht mehr auf der Lauffläche abrollen. Wenn diese Situation eintritt, so genügt eine geringe Verdrehung des Teiles 170 auf der Büchse 155, um die Kugeln 172 zu veranlassen, in den konisch ansteigenden Vertiefungen aufzulaufen und dadurch eine axiale Verschiebung des Teiles 171 entgegen der Federwirkung 158 zu bewirken, was zu einer Erhöhung der Federspannung führt» Diese

2 0 9 B ίΠ / 0 6 9 2

Erhöhung der Federspannung läßt das Rutschen der Kugeln und das Ver drehen des Teiles 170 gegenüber der Büchse 155 überwinden»

Die oben beschriebene Anordnung gemäß Fig« ό ist besonders für elektrische Bohrmaschinen geeignet, weil hier der Druck, den der Benutzer der Maschine beim Bohren auf das Übertragungssystem ausübt, genügend große Normalkräfte zwischen den Kugeln und den KugelIaufflächen entstehen läßt, die notwendig sind, um den rollenden Eingriff der Kugeln bzw. das Abrollen der Kugeln auf den Lagerflächen sicherzustellen und damit ein ausreichendes Drehmoment zu erreichen. Zusätzlich ist aber auch die Möglichkeit gegeben^, das Übertragungssystem zu verwenden, um in beiden Drehrichtungen niedrige Abtriebsgeschwindigkeiten zu erreichen, die es gestatten, die Bohrmaschine als mechanisch getriebenen Schraubenzieher o.a. zu verwenden«

Bei den oben genannten Ausführungsformen der Erfindung ist die erste Bezugslinie ( das ist die Verbindungslinie der Berührungspunkte einer Kugel an den beiden Laufflächen eines Teiles ) wie es in Fig_e 2 gezeigt ist, nicht parallel zu der gemeinsamen Achse des Übertragungssystems. Sie schließt mit dieser Achse den Winkel ^T-(Z ein» Wenn dieser Winkel 90 wird, so verläuft die erste Bezugslinie parallel zur gemeinsamen Achse. Eine solche Anordnung wird üblicherweise verwendet, und ist in Fig. 8 schematisch wiedergegeben, die ein Übertragungssystem mit koaxial angeordnetem Antrieb, Abtrieb und Festglied 1, 2 und 3 zeigt.

In diesem Falle ist der Antriebsteil 1 ein Ring, der auf seiner Innenwand eine symmetrische rundherumlaufende Nut 4 aufweist, welche an ihren Außenrändern Absehrägungen bildet, die den Winkel 2£y^zwischen sich einschließen. Auf diese Weise sind an beiden Seiten der Nut 4 Kugellaufflächen 4a und 4b gebildet,,

209883/0692

Der Abtriebsteil 2 hingegen wird durch einen mit einem Rand 2a versehenen Zylinder 2b gebildet, der in das Innere des Ringes 1 hineinreicht und hier mit einem Konus 2c versehen ist, welcher eine Kugellaufflache am getriebenen Teil 2 bildet. Schließlich sitzt an dem Teil 2 noch ein zapfenförmiger Fortsatz 2d_e Der feste Teil 3 besteht aus einem Hohl zylinder 3b mit einem unteren Rand 3a, wo durch der Teil 3b, den Teil 2d umschließend, ebenfalls in das Innere des Ringes 1 hineinreicht und an seinem Rand wiederum eine Kugellauffläche 3c aufweist.

Die Laufflächen 2c, 3c, 4a und 4b begrenzen einen ringförmigen Kugelraum 5, in welchem die Kugeln 6 untergebracht sind. Die Laufflächen 4a und 4b, welche an einem gemeinsamen festen Teil sitzen, und die Laufflächen 2c und 3c, die von zwei voneinander unabhängigen Teilen getragen werden, berühren gemäß Fig. 9 jede Lagerkugel 6 an den vier Punkten Pl, P2, P3 und P4. Diese liegen an den Ecken des Vierecks. Die Linie, welche die Berührungspunkte P 1 und P2 verbindet, ist die erste Bezugslinie und die Linie, die die Punkte P3 und P 4 ver bindet, ist die zweite Bezugslinie· »

In Fig. 8 ist der Winkel φ eingetragen, dieser ist eingeschlossen zwi sehen einer Linie, die durch die Kugelmitte hindurch parallel zu der Mittelachse 101 und der Verbindungslinie zwischen Kugelmitte und dem Berührungspunkt der Kugel auf der Lauffläche 2c verläuft. Der Winkel. I^wird wiederum eingeschlossen zwischen der Parallelen zur Hauptachse 101 und der Verbindungslinie zwischen der Kugelmitte und dem Berührungspunkt auf der Lauffläche 3c_e

Die axiale Entfernung zwischen dem Punkt P3 und der gemeinsamen Achse 101 des Systems ist als "R" eingetragen, während die radiale Entfernung zwischen den Punkten P4 und der Achse 101 als "r" vermerkt ist. Die radiale Entfernung zwischen den Punkten P2 bzw. Pl und der Mittelachse

209883/0692

101 ist "Rho" . Beim Arbeiten des Systems wird ein Antrieb in das Teil 1 eingeleitet. Dieser Impuls wird über die Kugeln 6 mit entsprechender Übersetzung auf den Abtrieb 2 übertragen» Um eine wirksame Übertragung zu gewährleisten ist es notwendig, eine Gegenkraft zwischen Antrieb und Abtrieb wirken zu lassen» Bei dem in Fig. 8 gezeigten Beispiel entsteht diese Gegenkraft aus dem Gewicht des angetriebenen Teiles 2. Zweckmäßig ist es jedoch, eine Federkraft zu verwenden, was bei den nun zu beschreibenden Ausführungsformen der Fall ist»

Bei einer symmetrischen Anordnung, wie sie jetzt beschrieben ist_r kann veranschaulicht werden, daß die Übersetzung i durch folgende Beziehungen gegeben ist :

1 + _r sin
ρ sin

<⁷> I" 1 - r sin

R sin y
oder als Annäherung

( 8) \_ ^ tan V £ gleich = 'V - φ

wobei die Winkel ψ' und φ wohl allgemein gleich sind. Aus diesen Beziehungen kann festgestellt werden, daß das Übersetzungsverhältnis i nach dem Unendlichen geht, wenn die vier Punkte Pl₇ P2, P3 und P 4 an den Ecken eines Rechteckes liegen, wobei "R" gleich "r" und φ gleich Λ^ ist.

Fig. 9Azeigt die Theorie des Systems auf. Wenn der Punkt "C", in welchem die zweite Bezugslinie die gemeinsame Achse 101 schneidet, unter der NuIlinie ( das ist die Linie, die in der Orbitalebene der Kugeln verläuft und als Normale zur gemeinsamen Achse durch die Kugelmitte geht ) liegt, wird das angetriebene Glied in der gleichen Richtung, aber mit geringerer Geschwindigkeit umlaufen als das treibende Glied. Umgekehrt, wenn der Punkt "C" über der Nulünie liegt, läuft der Abtrieb in

2 0 9 H B 3 / 0 6 9 2

entgegengesetzter Richtung als der Antrieb, In diesem Fall kann die Geschwindigkeit des Abtriebes größer oder kleiner als die des Antriebes sein, und zwar in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen den Win kein φ und \f, .

Die Wirksamkeit des Systems, welches hier beschrieben ist, hängt von den Gleitreibungskräften und Rollreibungskräften der Kugel lagerung und von den Gegenkräften ab, die auf die Kugeln durch die Kugel lauffla chen ausgeübt werden. Umgekehrt wird aber die Größe dieser Gegen kräfte durch das Verhältnis der Eingangs^· und Abgangsmomente bestimmt. Je größer das erforderliche Abtriebsmoment ist, welches erreicht werden muß, desto größer ist der Druck, welcher auf die Kugeln ausgeübt werden muß. Dies zwingt dazu, für die Kugeln und die Kugel laufflächen Materialien auszuwählen, die optimale Werte für das Verhältnis der Reibungs * koeffizienten für rollende Reibung und gleitende Reibung erbringen. Während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 der die beiden Kugel laufflächen tragende Antriebsteil außen liegt und die beiden anderen Triebwerksteile umschließt, ist in Fig. 10 eine Ausführungsform der Einrichtung gezeigt, bei der sich der antreibende Teil im Innern befindet und seinerseits von den beiden anderen Teilen umschlossen wird.

Die Ausführungsform des Getriebes gemäß Fig. 10 gestattet die Anwendung zweier gleichzeitig angetriebener Abtriebsglieder, die jeweils Kugellaufbahnen haben, welche die Kugeln an verschiedenen Punkten berühren, wodurch zugleich ein bestimmtes Abtriebsverhältnis festgelegt ist. Das treibende Glied 18 umfaßt eine Antriebswelle 19, auf der eine Antriebsscheibe 20 sitzt, in deren Umfang eine rundherumlaufende Nut vorgesehen ist, die die Kugellaufbahnen 20a und 20b darstellen» Während die Nut bei der in Fig. 10 gewählten Darstellung symmetrisch ist, wurde festgestellt, daß ein Optimum an Kraftübertragung durch eine unsymmetrische Ausbildung dieser Nut erreicht werden karan. Der hiermit erzielte Effekt

209883/0692

ist in Fig. 2 angegeben. Das feste Glied 21 wird durch einen Bodenteil 22 mit einem aufwärts gerichteten Rand 23 gebildet, dessen innere Kante kegeiförmig abgeschrägt ist, so daß eine Kugel laufbahn 23a entsteht. Dem Teil 21 gegenüberliegend sind die beiden koaxial angeordneten Abtriebsglieder 24 und 24' gelagert, die jeweils in einer Kugellaufbahn 24a bzw. 24a' auflaufen. In dem durch die Kugellaufbahnen 20a, 20b, 23a, 24a und 24a^# eingeschlossenen Ringraum ist eine Anzahl von Kugeln 25 untergebracht, die sämtliche Laufbahnen berühren.

Wie aus Fig. 10 leicht feststellbar ist, unterscheidet sich das Untersetzungsverhältnis beim angetriebenen Glied 24 von dem angetriebenen Glie- +) des des 24' . Auf diese Weise lassen sich gleichzeitig zwei oder mehrere ver schiedene Unter- bzw. Übersetzungsverhältnisse und/oder Drehrichtungen erreichen.

Ein ähnliches Resultat läßt sich mit der Anordnung gemäß Fig. 11 erzielen, jedoch wird hier die Änderung des Übersetzungsverhältnisses erzielt, indem die Berührungspunkte bzw. -kreise, in denen die Kugeln an dem Festglied anlaufen, verändert werden.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 11 gelangt ein Antriebsglied 35 zur Anwendung, welches aus einer Antriebswelle 36 und einer daraufsitzenden Antriebsscheibe 37 besteht, die mit Kugel lauf bahnen 37a und 37b ver sehen ist. Um die zu übertragende Leistung zu steigern, sind vorzugsweise die Kugel lauf bahnen 37a und 37b nicht symmetrisch. Ein koaxial angeordnetes Abtriebsglied 38 umgibt das Antriebsglied 35 und ist mit einer Kugellaufbahn 38a versehen. Der Abtrieb 38 wird von einem feststehenden Gehäuse 40 eingeschlossen, wobei zwischen beide Teile ein Kugellager 39 eingeschaltet ist. Der Boden des Gehäuses 40 wird durch eine quer zu sich selbst verschiebbare Platte 41 gebildet, auf deren Oberseite eine Tellerfeder ( BELLEVILLE-Feder ) sitzt, deren Wandungen

209883/0692

die Kugellaufbahn 42a bilden. Die Platte 41 ruht dabei auf den um die Achse 44 verstellbaren Nocken 46, der an einem Handhebel 43, welcher sich seinerseits in einem im Gehäuse 40 vorgesehenen Schlitz nach außen reichend führt, sitzt.

Wird der Hebel 43 im Uhrzeigersinn verschwenkt, so wird die Platte angehoben. Dadurch fylrd die Tellerfeder Kegelfeder 42 mehr oder weniger stark aufgespreizt und damit der Berührungskreis bzw. die Berührungspunkte, in denen die Kugeln auf der Tellerfeder 42 entlanglaufen, verändert. Durch mehr oder weniger starkes Verstellen des Hebels 43 läßt sich über die Feder 42 das Unter- bzw. Übersetzungsverhältnis zwischen Antrieb und Abtrieb beliebig verändern. In diesem Fall ist keine zusätzliche Feder mehr erforderlich, weil der Eingriff bzw. die Anlage der Kugeln an den Kugellaufbahnen durch die Tellerfeder, welche eine im wesentlichen konstante Kraft auf die Kugeln ausübt, gesichert ist.

Weitere Vorteile lassen sich erreichen, wenn bei der Vorrichtung gemäß Fig. 11 eine BELLEVILLE-Feder Anwendung findet, welche eine durch den Nullpunkt gehende Federkennlinie hat. Diese Anordnung gestattet es, den Arbeitsbereich der Vorrichtung soweit auszudehnen, daß der Abtrieb entweder in der gleichen oder in entgegengesetzter Richtung umlaufen kann wie der Antrieb, der direkte Trieb erfordert eine positive Federkennung und der Umkehrtrieb eine negative»

Fig. 12 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes^ wobei sich bei einer hohen Antriebsdrehzahl ein relativ hohes Untersetzungsverhältnis erreichen läßt. Bei dieser Anordnung gelangten äußeres Antrjebsglied 71 zur Anwendung, welches auf seiner Oberseite einen aufrechtstehenden Bund 72 und am äußeren Umfang einen nach unten gerichteten Randteil 73 aufweist, auf dessen Innenseite eine rund-

209883/ÖG92

13 8

herumlaufende Nut vorgesehen ist, die symmetrisch zueinander angeordnete Kugellaufbahnen 73a und 73b bildet.

Der Antrieb 74 besteht im wesentlichen aus einer Kreisscheibe 75, die am unteren Rand eine Kugellaufbahn 75a aufweist und auf der Oberseite mit einem Rand 76 versehen ist. Die Scheibe 75 sitzt axial verschiebbar auf einer hohlen Abtriebswelle 78 und ist auf dieser gegen Verdrehen durch eine Keilnut 76 und einen in diese einfassenden Vorsprung 77 der Hohlwelle 78 gesichert.

Das Ganze stützt sich auf einen Bodentrieb 79, welcher auf seiner Oberseite eine rundherumlaufende Kugel laufbahn 79a bildet und auf der Unterseite eine zentral angeordnete Vertiefung oder Aussparung 80 trägt^ in welche hinein die hohle Abtriebswelle 78 reicht.

Am unteren Ende trägt die Abtriebswelle 78 einen nach außen reichenden Bund 82, auf welchen sich eine auf der Welle 78 sitzende Kreisscheibe 83 abstützt. Auf der Oberseite der Scheibe 81 befindet sich das Kugellager 83, auf welchem die Bodenplatte 79 ruht_o Die Dreipunkt-Anlage der Kugeln 83. an der Scheibe 81 und dem Teil 80 der Platte 90 ergibt zugleich eine zusätzliche Lagerung für das angetriebene Glied, während das Hauptkugellager gleichzeitig die einzige Lagerung für das Glied, welches beispielsweise mit einem Turbinenrad o.dgl. verbunden sein kann, bildet.

Die Abtriebsachse 78 wird von einem Paar koxial angeordneter Druckfedern 85 eingeschlossen, die sich mit ihrem unteren Ende auf der Scheibe 75 und am oberen Ende an einer Platte 86 abstützen, welche ihrerseits durch einen nach außen aufgeweiteten Teil 87 der hohlen Antriebswelle 78 gehalten wird. Der Zusammenbau der oben beschriebenen Einrichtung geht in der Weise vor sich, daß zunächst alle Einzelteile auf die hohle Ab -

2 0 9 8 8 3 / Π R 9 ?

2231339

triebswelle aufgesetzt werde^ bevor diese an ihrem oberen Ende oberhalb der Scheibe 86 bei 87 nach außen aufgeweitet wird. Dieses Aufweiten erfolgt mittels eines geeigneten Werkzeuges, welches in die Hohlwelle 78 eingeführt wird, nachdem alle Teile auf diese Welle aufgesetzt, die Federn 85 entsprechend vorgespannt und die Teile in ihrer richtigen Lage zunächst festgehalten sind. Anschließend läßt sich das Werkzeug aus der Welle 78 wieder entfernen.

Bei der soeben beschriebenen Einrichtung wird der Antrieb vom Antriebsglied 71, 72 eingeleitet und über die Kugeln auf die zum Abtrieb gehörige Platte 75 und von dort über die Teile 77 und 76 auf die Hohlwelle 78 übertragen.

Das gezeigte Getriebe gestattet es beispielsweise, hohe Antriebsdreh zahlen auf den Abtrieb 78 mit einem sehr großen Untersetzungsverhältnus zu übertragen. So läßt sich beispielsweise eine Eingangsdrehzahl von 10.000 U/min im Verhältnis 1 : 80 umsetzen, so daß der Abtrieb 78 nur mit einer Drehzahl von 125 U/min umläuft.

Fernerhin gilt, daß die Höhe der Vorspannung der Federn 85 die Größe des Abtriebsdrehmomentes und damit selbstverständlich auch den Druck, der auf die Kugeln ausgeübt wird, bestimmt. Bei einer praktischen Ausführung des Getriebes gemäß Fig. 12 wurde mit einer Federvorspannung von etwa 30 kg ein Abtriebsdrehmoment von 55 mm/kg erreicht, was etwa einem Wirkungsgrad des Übertragungssystems von 30 °/o entspricht.

Die Übertragungssysteme, die bisher beschrieben wurden, gelangen vorzugsweise dort zur Anwendung, wo es gewünscht ist, eine hohe Eingangsdrehzahl mit einem hohen Untersetzungsverhältnis zu übertragen. Die Tatsache, daß hohe Eingangsdrehzahlen aufgenommen werden, macht den Gebrauch von Kugellagerübertragungen notwendig. Der besondere Vorteil

2 098R3/069?

der vorliegendenErfindung liegt darin, daß ein und dasselbe Kugellager sowohl für Lager als auch für Drehzahluntersetzung verwendet wird. Derartige Einrichtungen sind insbesondere dort von Interesse, wo ein sehr hohes Untersetzungsverhältnis gefordert wird. Dabei ist wederaie ab solute Größe dieses Untersetzungsverhältnisses von großer Wichtigkeit, noch ist die Tatsache von Bedeutung, daß der Wirkungsgrad der Übertragung relativ schlecht ist»

Fernerhin ist zu sagen, daß das Untersetzungsverhältnis irgendeiner gegebenen Vorrichtung wirkungsvoll durch Veränderung der Konizität oder der Krümmung von einer oder mehreren Kurvenlaufbahnen, die hier Anwendung finden, verändert werden kann» Dies kann entweder durch Austausch derartiger Elemente erfolgen oder durch kontinuierliches Verändern der Konizität der Kugellaufbahnen, die an einem der Glieder vorgesehen sind unabhängig davon, ob es sich dabei um ein antreibendes, ein getriebenes oder ein feststehendes Glied handelt.

Schließlich zeigen die oben genannten Ausführungsbeispiele, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine sehr kompakte Bauweise haben kann, was von Bedeutung ist wenn die Vorrichtungen bei Anlagen Verwendung finden, wo nur ein beschränkter Raum zur Verfugung steht. Außerdem arbeiten die Vorrichtungen mit einem Minimum an Spiel und dementsprechend auch mit einem Minimum an Geräusclventwicklung .

Mit Kugel lauf bahnen, die mehr als eine gekrümmte Mantellinie aufweisen, läßt sich ein weiter Bereich der Drehzahlveränderung erreichen. Während konkav verlaufende Mantel linien vom Standpunkt einer guten Kraftüber τ tragung her bevorzugt werden, bieten Kugellaufbahnen mit konvex gekrümmten Mantellinien einen weitaus größeren Bereich für Drehzahlveränderungen, sie sind für viele Installationen anwendbar.

209883/0692

Andere Anwendungsformen, bei denen das Übertragungssystem ein kombiniertes Radial- und Axiallager bildet und für Hauptantriebe oder auch als Übertragungselement verwendet wird, sind in den Fig. bis 23 wiedergegeben. Fig. 13 zeigt ein Übertragungssystem 20O₇ welches in Verbindung mit einem vertikal angeadneten Motor 201 Anwendung findet. Dieser hat einen Rahmen 202, der den Stator und einen Rotor 203 trägt« Im unteren Teil desselben ist ein Radiallager vorgesehen. Das System 200 umfaßt ein antreibendes Glied 204 und ein angetriebenes Glied 205, sowie ein nichtumlaufendes Glied 206. Alle Glieder sind zentrisch in der gemeinsamen vertikal verlaufenden Achse 207 angeordnet» Dieses System ist für Spielzeuge oder für Werbezwecke anwendbar.

Der Motorraum ist bei 208 mit dem nicht verdrehbaren Glied 206 verbunden, so daß die Motorachse in der gemeinsamen Achse 207 verläuft. Auf dem freien Ende der Motorwelle sitzt axial unverschiebbar und fest ein Teil 209 und ein federbeaufschlagter axial verschiebbarer, aber mitumlaufender Teil 210. Auf den einander zugekehrten Seiten tragen die Teile 209 und 210 Kugellaufbahnen, auf denen die Kugeln 211 geführt sind, die sich zugleich auf der am Teil 206 vorgesehenen Kugellaufbahn abstützen. Desgleichen stützt sich das Abtriebsteil 205 mit einer entsprechend angeordneten und ausgebildeten Kugellaufbahn auf dem Kugelkranz ab. Die Mantellinien der Kugel laufbahnen am Teil 209 und am festen Teil 206 sind gerade und verlaufen parallel zueinander, während die Mantellinie der Kugellaufbahn am Teil 210 konkav gekrümmt ist, so daß sich die erste Bezugslinie mit der Systemachse 207 kreuzt, wenn die Kugeln 211 zwischen den Kugellaufbahnen am Teil 209 und 206 in Abhängigkeit von dem jeweiligen Gewicht des abgetriebenen Gliedes 205 auf- oder ablaufen.

209B83/069?

Je größer das Gewicht ist, umso stärker drückt die am Abtrieb 205 vorgesehene Kugellaufbahn nach unten, und zwar entgegen der Wirkung der Feder, die den Teil 210 beaufschlagt. Die axiale und radiale Einstellung des Teiles 209 wird durch die Kugeln 211 festgehalten unabhängig von der Belastung am Teil 205 und der darauf resultierenden Verschiebung der Kugeln, Bei einer geeigneten Ausgestaltung der Krümmung der Mantellinie der Kurvenlaufbahn am Teil 210 läßt sich erreichen, daß die Drehzahl des Abtriebs 205 in Abhängigkeit von dem jeweiligen wirksam werdenden Gewicht erhöht oder erniedrigt wird.

Eine Umkehrung der Anordnung gemäß Fig» 13 ist in Fig. 13a gezeigt, wobei der Motor sich axial bewegen kann, aber an einer Verdrehung gegenüber einem nichtdrehbaren Teil gesichert ist. In diesem Fail be stimmen die axialen Belastungen des Abtriebes das Ausmaß, in welchem die Kugeln zwischen die beiden Teile des antreibenden Gliedes hineingepreßt werden, was die umgekehrte Wirkung gegenüber Fig. 13 zur Folge hat. Wenn eine feste Drehzahl übersetzung gefordert wird, so kann die auf den einen antreibenden Teil einwirkende Feder ersetzt werden, indem gemäß Fig. 13B der betreffende Teil mittels eines Gewindes auf die Achse aufgebracht und eingestellt ist. Weil bei den Ausführungsformen der Einrichtung gemäß Fig. 13 A und 13 B der Motor sich axial verändern kann, brauchen die Montellinien der Kugellaufbahnen am Antriebsteil und am nicht mitumlaufenden Teil nicht parallel zueinander verlaufen.

Eine weitere Ausführungsform der Einrichtung ist in Fig. 14 gezeigt. Hier ist ein ausschaltbares Übertragungssystem 220 für ein festes Drehzahl Verhältnis zwischen Antrieb und Abtrieb vorgesehen. Das System 220 ist wiederum verwendbar für vertikal angeordnete Motoren 221, Auf dem freien Ende der Rotorwelle sitzt das treibende Glied 222, welches eine rundherum I auf ende, das innenliegende Paar von Kugellaufbahnen bildende Nut, aufweist. Vor-

209883/0692

zugsweise ist die Nut wegen des besseren Wirkungsgrades des Übertragungssystems nicht symmetrisch. Das äußere Paar von Kugellaufbahnen wird gebildet durch das rohrförmige nicht verdrehbare Glied 223 und den inneren Rand des kappenförmigen Abtriebsgliedes 224, dessen Gewicht auf der Kugelfolge 225 ruht, wodurch zugleich ein ausreichender Eingriff der Kugeln in den verschiedenen Kugellaufbahnen bewirkt ist. Die Unterbrechung des Antriebes wird durch eine vertikale Verschiebung des Abtriebes vermittelt, der Büchse 22ό erreicht, die den Teil 223 umschließ t und von unten her gegen die Kappe 224 trifft. Durch eine solche Bewegung wird die Kappe 224 mit Ihrer Kugellaufbahn von den Kugeln 225 abgehoben. Um eine vertikale Verschiebung der Büchse 226 zu erreichen, gelangt ein keilförmiger Nocken 227 zur Anwendung, der auf der Bodenplatte des festen Teiles 223 sitzt, und der beim Verdrehen der Büchse 226 vermittels des Hebelarmes 228 auf eine entsprechend ansteigende Gegenbahn aufläuft. Wenn das Gewicht des Abtriebs, welches hochzuheben ist, zu groß ist, kann auch eine Anzahl von Kugeln 229 gemäß Fig. 15 zur Anwendung kommen, die auf eine gemeinsame Keilbahn auflaufen.

In federn der Fälle gemäß Fig. 13 bis 15 ergibt das Gewicht des angetriebenen Teiles zusätzlich einer etwa auf ihm vorgesehenen Last die erforderliche Kraft, um den Reibungseingriff zwischen den Kugeln und den Kugellaufbahnen herbeizuführen« Wenn es gewünscht wird, kann diese Kraft noch durch Verwendung, einer magnetischen Kupplung zwischen den Gliedern und den Kugeln erhöht werden vorausgesetzt, daß die einzelnen Teile und Kugeln aus ferromagnetischem Material hergestellt sind.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 16 bezeichnet die Bezugsziffer ein Übertragungssystem mit einer konstanten Drehzahluntersetzung, welches an einen Motor 231 angebaut ist. Die Rotorwelle 232 trägt ein Antriebsglied 233 mit eine Umfangsnut bildende Kugel laufbahnen.

2098 8 3/0692

Vorzugsweise ist die Laufbahnen bildende Nut aus den oben angegebenen Gründen nicht symmetrisch. In diesem Fall kreuzt die dem Antrieb

233 zugeordnete erste Bezugslinie die Systemachse, die mit der Rotorachse zusammenfällt an einem vorher zu bestimmenden Punkt, je nach der gewünschten Drehrichtung, wie es in Fig. 2 schematisch dargestellt ist.

Die beiden äußeren Kugell auf bahnen sind an dem nicht verdrehbaren Glied 234 bzw. am Abtriebsglied 235 vorgesehen. Das Glied 234 wird dabei aus einem innen konischen Ring 241 gebildet, der an einem radialen Flansch 242 des Motorgestells 231 befestigt ist und das Antriebsglied 233 umschließt. Das Abtriebsglied 235 wird durch eine Kappe -236 gebildet, die auf ihrer Innenseite einen innen konischen Ring 237 trägt, der in axialer Richtung um ein bestimmtes Maß ver schiebbar und gegen Verdrehen in der Kappe durch einen Stift 238 gesichert ist. Auf ihrer offenen Seite ist die Kappe 236 durch eine Kreisringscheibe 239 abgedeckt, die auf ihrer Innenseite eine nichtsymmetrische Nut 240, welche eine Laufbahn für zusätzliche Kugeln 243 bildet, trägt. Die Kugeln 243 stützen sich dabei in einer ent sprechenden Nut im Flansch 242 ab. Am Boden der Kappe 236 liegen ein oder mehrere Tellerfedern, die den Ring 237 derart beaufschlagen, daß dieser fortgesetzt gegen die Kugeln 244 gedrückt wird, wodurch die Berührung derselben mit den Kugellaufbahnen an den Teilen 233,

234 und 235 gesichert ist.

Bei der in Fig. 16 dargestellten Einrichtung läßt das angetriebene Glied

235 kontinuierlich mit bestimmter Drehzahl und in der verher ermittelten Drehrichtung um die Systemachse.

Bei einer praktischen Anwendung des Systems gemäß Fig. 16 kann seitlich an der Kappe 236 ein Ausleger 245 angeschweißt oder anderweitig be-

20988 3/069?

festigt sein, so daß dieser Ausleger mittels des Motors 231 gehoben oder gesenkt werden kann.

Die Kugeln 244 und 243 arbeiten dabei zusammen, um die kombinierten radialen und axialen Kräfte zu begrenzen, die notwendig sind, um die axiale Verschiebung der Welle 232 zu bewirken. Die Kugeln 244 dienen dabei gleichzeitig als Drehzahlübertragungselement.

In Fig. 17 ist ein Übertragungssystem für eine bestimmte Drehzahl Untersetzung in Anwendung bei einem Fahrzeugantriebsrad gezeigt. Hierbei ist ein Rohr 250, welches zugleich den Stator eries Elektromotors bildet, am Chassis 251 befestigt. Der Elektromotor bildet den Radantrieb.

Das Rad wird aus einer auf das Rohr 250 aufgesetzten Büchse 252 gebildet, die auf ihrer Außenseite die Bereifung 253 trägt . Das innere Ende der Welle des Rotors 254 ist in geeigneten Lagern am Chassis 251 gelagert, während das andere Ende dieser Welle ein Teil des Übertragungssystems 255 bildet. Der Kugelsatz 256 und das zusätzliche Lager 257 bilden die beiden einzigen Lagerstellen die notwendig sind, um das Rad 252 zu halten und zu tragen.

Auf diese Weise werden Getriebe und zusätzliche Lagerteile, in denen ein Teil der Antriebskraft verbraucht wurde, umgangen* Der nichtdrehbare Teil 258 kann sich um ein gewisses Maß in Richtung der Radachse verschieben, er ist mit Lastausgleichskugeln versehen, wie sie bei der Ausführungsform des Getriebes gemäß Fig. 7 zur Anwendung gelangen. Der hier beschriebene Radantrieb stellt ein Übertragungssystem 255 dar,welches ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis zwischen Motor 254

209863/069?

und Rad 255 gewährleistet. ι

Bei der Ausführungsform gemäß Fig« 18 sind zwei konzentrisch zueinander angeordnete Abtriebe vorgesehen, die eine verschiedene oder eine gleiche Drehzahl haben können, außerdem können sie sich in der gleichen oder entgegengesetzten Richtung drehen. Hierbei gelangt ein Übertragungssystem mit einem auf der Motorwelle sitzenden Antriebsglied 261 zur Anwendung. Das Ganze findet Verwendung bei einem Mixgerät o.dgl. Das Antriebsglied 261 weist wieder die beiden unsymmetrischen Kugellaufbahnen auf, während das nichtdrehbare Glied 262 im Gehäuse des Gerätes befestigt ist«

Es finden zwei Abtriebsglieder 263 und 264 Verwendung, wobei jedes um die Systemachse drehbar im Gehäuse gelagert ist« Das innere Abtriebsglied 264 hat die Form einer Scheibe und ist am äußeren Umfang mit einer Kugellaufbahn versehen«, Im übrigen sitzt die Scheibe auf einer festen zentral angeordneten Achse, die sich mittels eines Kugellagers 265 in einer Ausdrehung des zweiten Abtriebsteiles führt «ι Der zweite Abtrieb 263 hat die Form einer, die Scheibe 264 umschließenden Kappe. Zwischen beide Teile ist eine Tellerfeder eingeschaltet die dafür sorgt, daß alle Teile mit ihren Kugel laufbahnen an die Kugeln 267 angedrückt werden.

Schließlich ist der rohrartige Fortsatz am Teil 263, welcher die Welle des Abtriebs 264 umschließt, mit einer Laufbahn für Kugeln 268 versehen, die eine zweite zusätzliche Lagerstelle bilden_e Diese Kugeln 268 laufen an einer axial verschiebbaren und im Motorgehäuse gehaltenen Laufbahn entlang. Andererseits wird diese Kugellaufbahn von Tellerfedern 269 beaufschlagt, die am äußeren Umfang am Gehäuse befestigt sind. Die Federn 269 sorgen ebenfalls für ein dauerndes Andrücken des Abtriebes 263. an die Kugeln 267 „

209Π83

Die soeben beschriebene Anordnung ist ein praktisches Anwendungsbeispiel für die Vorrichtung, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist. Sie ist insbesondere für Mixer oder ähnliche Geräte geeignet, wobei beispielsweise die beiden Abtriebe im entgegengesetzten Drehsinn arbeiten. Dabei können die Mixerarme oder -flügel 270 auf die nach außen reichenden Enden der beiden Abtriebswellen aufgesetzt sein.

Wenn anstelle von zwei gleichzeitig arbeitenden Abtrieben ein wechselweiser Abtrieb angewendet werden soll, kann auf die Ausführungsform der Einrichtung gemäß Fig. 19 und 20 zurückgegriffen werden. Die Konstruktion dieses Systems gleicht derjenigen, die bereits in der Ausführungsform gemäß Fig. 5a Anwendung fand mit dem Unter schied, daß das nichtdrehbare Glied aus zwei Teilen zusammengesetzt ist , die so angeordnet sind, daß sie wahlweise ein- oder ausgerückt werden können.

Jedes der beiden Teile, die das nichtverdrehbare Glied bilden, hat eine Kugel laufbahn, die abwechselntian die Kugeln herangeführt werden kann. Diese Einrichtung eignet sich für die Zwecke des Drehzahlwech sels oder des Wechsels der Drehrichtung der Abtriebswelle. Die beiden Ausführungsformen gemäß Fig. 19 und 20 unterscheiden sich dadurch, daß im Falle der Fig. 19 die innenliegende Kugellaufbahn des nichtverdrehbaren Gliedes durch Federwirkung an die Kugeln herangeführt wird, während die Verschiebung der äußeren Kugel laufbahn mittels des Handhebels erfolgt. Bei der Anordnung gemäß Fig. 20 ist der Fall umgekehrt. Dies hat jeweils eine andere Lage der auf der gemeinsamen Systemachse liegenden Schnittpunkte der ersten und der zweiten Bezugslinie zur Folge. In beiden Fällen ist jedoch die Lage der Kugel lauf bahnen am Antriebsglied unsymmetrisch, d.h., bei Fig. 19 verläuft die innere Kugellaufbahn steiler als die auf der Abtriebsseite liegende.

Im Falle der Fig. 20 ist die innere Kugellaufbahn weniger stark geneigt. Die in den Figuren eingezeichneten Bezugslinien lassen erkennen, daß bei Fig. 19 die Schnittpunkte von der ersten und der zweiten Bezugslinie beiderseits der Nullinie liegen und im Falle von Fig. 20 beide auf einer Seite der Nullinie. Bei der Anordnung gemäß Fig. 19 läuft der Abtrieb entgegengesetzt Um₁, Im Falle der Fig. 20 ist ein direkter gleichsinniger Antrieb gegeben.

In den bisher beschriebenen Ausführungsformen wurde das Übertragungssystem'in Verbindung mit einem Elektromotor o.dgl. als Antrieb verwen* det. Die Erfindung ist aber in gleich vorteilhafter Weise auch für Handantriebe,wie sie beispielsweise in Fig. 21 dargestellt sind, anwendbar Hier gelangt eine Welle 300 zur Anwendung, die axial festgehalten werden muß, wie beispiekweise die Welle eines Stahlhalters bei Metalldrehbänken. Die Antriebswelle ist in dem Maschinenrahmen mittels der zusätzlichen Lagerstelle 301 und in dem Übertragungssystem 320 ge lagert.

Das letztere schließt einen nichtdrehbaren Teil 303 ein, der fest mit dem Rahmen des Maschinenwerkzeuges verbunden ist. Das angetriebene Glied 304 hat die Form einer Büchse, welche auf denTeil 305 der Welle 300 aufgebracht ist. Das Antriebsglied 306 weist wiederum eine durch die Kugel laufbahnen gebildete Nut auf, wobei die Kugeln 307 mit diesen beiden Kugel laufbahnen und mit denjenigen an den Teilen 303 und 304 in Eingriff stehen. Das getriebene Teil 305 ist axial auf der Welle 305 verschiebbar und wird mit den Kugeln 307 vermittels einer Feder 308, die zwischen das Teil 304 und einen Knopf 309 am freien Ende der Welle 305 eingeschaltet ist, in dauerndem Eingriff gehalten.

209883/0692

Mit dieser Anordnung hat der Arbeiter die Möglichkeit, durch Er fassen des Knopfes 309 die gewünschte Drehung der Welle 300 zu bewirken. Zusätzlich jedoch ist das Antriebsglied 306 als vergrößertes Handrad 310 ausgebildet, welches zum Zwecke der Feineinstellung und der mechanischen Unterstützung von dem Arbeiter gedreht werden kann. Die Anordnung der Feder 308 bietet außer dem die Möglichkeit, die Größe des Drehmomentes festzulegen, welches der Arbeiter beim Drehen der Welle 300 vermittels Handgriff 310 aufwenden muß.

Die Anordnung gemäß Fig_o 22 kann in Verbindung mit einem Drehknopf Anwendung finden, wobei der antreibende Teil ein Ring 320 und das getriebene Glied eine Scheibe 321 ist, während das nichtdrehbare Glied aus dem Rohr 322 gebildet ist. Die Scheibe 321 ist an einem zu betätigenden, nicht gezeigten Mechanismus befestigt. Die Kugeln 323 laufen auf den Führungsbahnen an jedem der Teile 321, 322 und 320. Die zweite Kugel laufbahn am Teil 320 wird durch eine Tellerfeder 324 verkörpert, welche sich seitlich gegen die Kugeln anlegt und diese auf diese Weise radial an die Kugel lauf bahnen der anderen Glieder 321 und 322 andrückt, wodurch gleichzeitig die Kugeln 325 einer Zusatzlagerung gehalten werden,,

Diese Zusatzlagerung wird allein aus einem Bund 326 an der Scheibe 321 zwischen den Teilen 322 und der Scheibe 321 gebildet« Die zusätzlichen Kugeln 325 werden in der in Fig. 22A und 22B gezeigten Weise in den Raum zwischen dem Bund 326 und dem entsprechenden Bund am Teil 322 eingeführt. Wenn die Einrichtung einmal zusammengebaut ist, so dient die Federwirkung der Tellerfeder 324 dazu, alle Teile in ihrer richtigen Lage zueinander zu halten· Wie Fig. 22B zeigt, haben das drehbare Glied 321 und das nichtdrehbare Glied 322 auf den einander zugekehrten Seiten Kugellaufbahnen für die Kugeln 325,welche

209883/O69?

zugleich eine Lagerung für das drehbare Glied 321 bilden. Jede der Kugeln berührt die Kugellaufbahn am Glied 321 an zwei voneinander entfernten Punkten und die Laufbahn am Teil 322 an einem einzigen Punkt. Eine Linie, die die beiden voneinander entfernten Punkte am Teil 321 mit der Mittelachse verbindet, schneidet diese in dem Punkt in eine an die Kugellaufbahn 322 gelegte Tangente.

Diese Anordnung arbeitet mit einem Minimum an Reibung« Das feste Glied 322 bildet für das Übertragungssystem eine Kugellaufbahn und zugleich eine zusätzliche Lagerstelle. Wenn die auf den Gewindeansatz des Gliedes 322 aufgedrehte Scheibe 327 soweit verstellt ist, daß sie an die Kugeln 323 antrifft, so kann die Scheibe mit einem anderen Übersetzungsverhältnis verdreht werden. Bei einer abgewand elten Ausführungsform kann der Ring 320 auch durch eine Teilerfeder, ähnlich der Feder 324gebildet sein, wobei die beiden Federn an ihrem äußeren Umfang miteinander zu verbinden sind.

Die Ausführungsform der Einrichtung gemäß Fig. 23 kann für Einstellknöpfe o.äe Anwendung finden. Es ist dabei ein Antriebsglied in Form einer Kappe 330 vorgesehen, die in ihrem Innern einen Ring mit einer Kugellaufbahn trägt. Das angetriebene Teil 331 hat die Form einer Büchse, die auf der Stellwelle 332, welche ein nicht weiter dargestelltes elektrisches Gerät betätigt, befestigt ist. Auf der Büchse 331 sitzt fest ein Teil 333 mit einer am Umfang vorgesehenen Kugellaufbahn und ein zweiter Teil 334 in Form einer axial verschiebbaren federbeaufschlagten Ringscheibe, die auf ihrem Umfang ebenfalls eine Kugellaufbahn trägt und durch die Feder an die Kugeln 335 angedrückt wird,,

Schließlich ist ein nicht verdrehbares Glied 336 vorgesehen, welches in Reibungsverbindung mit einem Ring 337 steht, der mittels eines Fe -

209883/0692

derringes im unteren Rand der Kappe 330 gehalten wird. Die Mantellinien der verschiedenen Kugellaufbahnen sind s ο angeordnet, daß eine Übersetzung ins Schnelle bewirkt wird, d.h., daß beim Verdrehen des Stellknopfes 330 ein schnellerer Antrieb der Welle 332 erfolgt. Die Feineinstellung wird dabei dadurch bewirkt, daß eine Einstellscheibe 338, die direkt auf der Welle 332 sitzt, von Hand verstellt wird»

Während einer solchen Handbetätigung der Scheibe 338, wird die Kappe 330 nicht mitbetätigt. Der Ring 337 dreht sich mit der Kappe 330 und steht in Reibverbindung mit dem nichtverdrehten Teil, so daß eine zusätzliche Lagerstelle gebildet wird. Eine ausreichende Reibung ist dabei erforderlich, um zu verhindern, daß eine zusätzliche Verdrehung der Kappe 330 oder der Scheibe 338 die Winkeleinstellung der Achse beeinträchtigt.

Wie die Anordnung in Fig. 24 zeigt, läßt sich das System auch als Feineinstelltrieb für ein Radiogerät o.a. verwenden. Das jeweilige Instrument 350 ist fest im Chassis 352 eingebaut, wobei die EinsfelJwelle durch das Chassis nach außen reicht. Eine auf die Einstellwelle aufgeschobene Büchse 352 bildet das angetriebene Glied des Ubertragungssystems 353. Das antreibende Glied ist der axial verschiebbare kappenförmige Knopf 354, welcher axial hintereinander liegende nichtsymmetrische Nuten 355 und 356 in seinem Innern aufweist. Das nichtverdrehbare Glied in diesem System trägt die Bezugsziffer 357 und hat die Form einer Hülse mit axialen Schlitzen, in weiche Zungen einer Haltekappe 358 eingreifen, die an der Chassiswand 351 befestigt ist und die Hülse gegen Verdrehen sichert. Dieses nichtverdrehbare Glied wird durch eine im Innern untergebrachte Druckfeder mit seinem nach innen umgebogenen, eine Kugellaufbahn bildenden Teil gegen die Kugeln 359 gedrückt. Andererseits stützt sich die Feder mittels eines Beilageringes auf Kugeln 360 ab, die eine zusätzliche Lagerstelle bilden.

209883/0697

Wenn der Knopf 354 vollständig zurückgezogen ist, so daß die Kugeln 359 in der Nut 355 laufen ( entsprechend der unteren Hälfte der Darstellung ) , wirkt das System als Drehzahluntersetzer, wobei zunächst eine Grobeinstellung vermittels des Knopfes bewirkt wird. Eine noch weitergehende Untersetzung, die eine Feineinstellung erlaubt, kann erreicht werden, wenn der Knopf 354 soweit eingedrückt wird, daß die Kugeln 359 in der Nut 356 laufen, wie es im oberen Teil der Zeichnung dargestellt ist»

Selbstverständlich können auch noch mehrere Unter- oder Übersetzungsverhältnisse erreicht werden, wenn ein Knopf verwendet wird, der mehr als die beiden gezeigten Nuten aufweist, wobei die Nutenfeweils die erforderlichen Profile haben müssen.

Eine andere Version der Vorrichtung gemäß Fig. 24 ist in Fig. 25 gezeigt. Hier ist das angetriebene Glied mit mehreren axial hintereinander! legenden v-förmigen Nuten versehen, welche die inneren Kugellaufbahnen bildet. Es wird der gleiche Erfolg erzielt wie bei der Anordnung gemäß Fig. 24, wo die axial versetzten Nuten im Antriebsteil untergebracht waren. In beiden Ausführungsformen ist es für ein ordnungsgemäßes Funktionieren der Einrichtung erforderlich, daß der in Fig. eingetragene Winkel Q größer ist als der doppelte Reibungswinkel.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 26 findet das Übertragungssystem bei einem Betätigungsknopf für ein Fahrzeugfenster Anwendung. Hier ist das antreibende Glied aus dem von Hand zu betätigenden Handgriff bzw. aus einer Kurbel 370 gebildet, die in ihrem Innern eine die beiden Kugellaufbahnen bildende Nut aufweist. Das angetriebene Glied wird durch eine weitere Kurbel 371 gebildet, die eine Mittelbohrung hat, durch die die Welle 372 hindurchgeführt ist.

209883/0692

Die Welle 372 lagert im Chassis, welches die Fensterscheibe trägt«, Das nichtverdrehbare Glied ist durch das freie Ende der Welle 372 gebildet. Für den Gewichtsausgleich des Fensters ist eine Torsionsfeder 373 vorgesehen, deren eines Ende am Chassis befestigt ist
und deren anderes Ende an der Kurbel 371 angreift. Eine Anzahl von Kugeln 374 ermöglicht die Drehung der Kurbel 370, um dieselbe dann auf die Kurbel 371' zu übertragen.

Wie dies bei Fensteröffnungen üblich ist, wird die Winkelbewegung der Kurbel 371 begrenzt, so, daß die Bewegung der Kurbel in der einen oder anderen Richtung durch entsprechende Drehung des Armes 370 erreicht wird. Die Feder 373 ist so angeordnet, daß ein ge wisser Druck auf den Handgriff 370 ausgeübt wird. Die resultierende Federspannung erlaubt es der Feder, sowohl als Radial- als
auch als Axiallager für die Kurbel 371 zu dienen, so daß eine zu sätzliche Lagerung nicht erforderlich ist»

209BB3/0692

Claims

Patentansprüche:

^lÜbertragungssystem für Drehbewegungen nach Art eines Kugelumlaufreibgetriebes, dadurch gekennzeichnet, daß das System aus drei, über Kugeln miteinander verbundenen, koaxial zueinander angeordneten Gliedern besteht, von denen nur das treibende und das angetriebene um die gemeinsame Systemachse umlaufen und daß eines der Glieder zwei und die beiden übrigen Glieder je eine, zentrisch zur gemeinsamen Achse angeordnete KugelIaufbahnen aufweisen, die gemeinsam eine ringförmige Kugelkammer bilden, wobei die drei Glieder mit ihren Kugel lauf bahnen so ausgebildet und angeordnet sind, daß eine durch die beiden Berührungspunkte einer Kugel mit dem, zwei Kugellaufbahnen aufweisenden Glied hindurchgeführte erste Bezugslinie die gemeinsame Systemachse in einem anderen Punkt schneidet, als eine zweite Bezugslinie, die durch die Berührungspunkte der gleichen Kugel mit den beiden anderen Kugellaufbahnen hindurchführt.
2. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bezuglinie zur gemeinsamen Systemachse geneigt ist und zwei der Glieder jeweils eine Kugellaufbahn mit einer geraden, zur Systemachse im gleichen Winkel geneigt verlaufenden Mantellinie haben und das Mittel vorgesehen sind, die die beiden übrigen Kugellaufbahnen mit der gleichen Kugel in dauernder Berührung an voneinander entfernten Punkten halten.
3. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, die die beiden übrigen Kugel lauf bahnen mit der gleichen Kugel in dauernder Berührung halten, aus einer Feder gebildet sind, welche auf den Träger einer Kugellaufbahn einwirkt, der zu diesem Zwecke axial verschiebbar ist.

209883/0692
4. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden um die Systemachse drehenden Glieder Kugellaufbahnen mit gerader Mantellinie aufweisen.
5. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels Federkraft axial verschiebbare Kugellaufbahn in einem der drehbaren Glieder vorgesehen ist und daß die Kugellaufbahn an dem nicht umlaufenden Glied mit diesem relativ zu den übrigen Gliedern axial verschiebbar ist.
ό. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der Kugel lauf bahnen eine gekrümmte Mantellinie aufweisen.
7. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht drehende Glied gegenüber den übrigen Gliedern axial verschieb- und einstellbar ist.
8. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht drehende Glied gegenüber den übrigen Gliedern unter Federwirkung stehend axial verschiebbar ist.
9. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch I₇ dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Glieder, welche Kugellaufbahnen mit zur Systemachse geneigter gerader Mantelline aufweisen, ein umlaufendes und das andere ein nicht drehendes ist.
10. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel lauf bahnen aller Glieder eine gerade Mantellinie aufweisen und ein drehendes Glied gegenüber dem anderen drehenden Glied federnd axial verschiebbar ist.

209883/0692
11. Übertragungssystem für Drehbewegungen dadurch gekennzeichnet, daß · das eine umlaufende Glied eine in der Systemachse angeordnete Welle besitzt, auf der zwei einander zugekehrte Kugellaufbahnen sitzen, von denen die eine fest mit der Welle verbunden und die andere, mit der Welle mitlaufend, auf dieser axial verschiebbar ist, während das zweite umlaufende Glied koaxial dem ersten umlaufenden Glied gegenüber gelagert ist und ebenso wie das ihm gegenüberliegende feste Glied eine die KugelIaufbahnen des ersten umschließende Kugellaufbahn aufweist.
12. Übertragungssystem für Drehbewegungen dadurch gekennzeichnet, daß die Systemachse etwa senkrecht steht und das eine der beiden umlaufenden Glieder vertikal verschiebbar ist, und sich mit seinem Gewicht auf den Kugeln abstützt, um diese mit den vier Kugellaufbahnen in Berührung zu halten.
13. Übertragungssystem für Drehbewegungen dadurch gekennzeichnet, daß das vertikal verschiebbare Glied entgegen einer Federwirkung verschiebbar ist.
14. Übertragungssystem für Drehbewegungen dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Kugellaufbahnen aus einer Scheibenfeder gebildet oder von einer solchen beaufschlagt ist.
15. Übertragungssystem für Drehbewegungen dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenfeder das nicht umlaufende Glied bildet und Mittel vorgesehen sind, die ein Verformen der Feder gestatten, um den Berührungspunkt mit den Kugeln zum Zwecke der Änderung des Übersetzungsverhältnisses zu verändern.
16. Übertragungssystem für Drehbewegungen dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenfeder auf einem der beiden umlaufenden Glieder sitzt und gegebenenfallss mit einer weiteren daran vorgesehenen Kugellaufbahn zusammenarbeitet.

20988 3/0692
17. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch I₇ dadurch gekennzeichnet, daß eines der umlaufenden Glieder in einem weiteren Kugellager gelagert ist.
18. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Getriebegliedern ein-, geschalteten Kugeln mit den sie einschließenden Kugel lauf bahnen ein, radiale und/oder axiale Belastungen aufnehmendes Kugellager bilden und zusätzlich durch Verschiebung einer Kugellaufbahn in ihren Abrol!kreisen veränderbar sind.
19. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der an den Kugeln anlie genden KugelIaufbahnen nach den Kugeln hin verschiebbar und durch eine die gleichzeitige Anlage aller Laufbahnen an den Kugeln sicherstellende zusätzliche Kraft, wie z.B. Eigengewicht des die Kugellauf- ■ bahn tragenden Gliedes, Zusatzlast, Federkraft o.dgl, beaufschlagt
20. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß eines der umlaufenden Glieder in Achsrichtung verlängert, an einem Ende in einem zusätzlichen Kugellager gelagert und mit seinem anderen Ende über das Kugelsystem an dem nicht drehenden Glied abgestützt ist.
21. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 20, da durch gekennzeichnet, daß ein umlaufendes Glied zwei Kugellaufbahnen aufweist, die gemeinsam eine äußere Kugelführung bilden, während das andere umlaufende Glied axial verschiebbar und durch Federkraft im Eingriff mit den Kugeln gehalten wird.

209883/0692
22. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein umlaufendes und das nichtumlaufende Glied auf den einander zugekehrten Seiten Kugellaufbahnen tragen, zwischen die eine Anzahl eine Kugellagerung für das rotierende Glied bildende Kugeln derart eingeschaltet sind, daß jede Kugel das eine Glied an zwei Punkten und das andere an einem Punkt berührt, wobei eine durch die beiden Berührungspunkte hindurchgeführte Linie die Systemachse im gleichen Punkt schneidet, wie die Tangente, die in dem anderen Berührungspunkt angelegt ist.
23. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein umlaufendes Glied zwei Kugel lauf bahnen und das andere mehrere Bahnteile aufweist, die gleichzeitig oder wechselweise an verschiedenen Punkten mit den Kugeln in Eingriff zu bringen sind und mit einer gegenüber dem ersten Glied unterschiedlichen Ge schwindigkeit umlaufen«
24. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein umlaufendes Glied zwei Kugellaufbahnen aufweist, die eine innenliegende Kugelführung bilden und das andere umlaufende Glied aus einer, das System umfassenden Kappe mit einer im Innern vorgesehenen zur äußeren Kugelführung gehörenden Kugel laufbahn gebildet ist, während die andere äußere Kugel laufbahn am nichtumlaufenden Glied sitzt, wobei die Kappe mittels einer Handverstellung ge genüber dem nichtumlaufenden Glied verschiebbar ist.
25. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem umlaufenden Glied zur Bildung zweier Kugel lauf bahnen eine rundherumlaufende Nut vorgesehen ist, deren Flanken je eine Kugel laufbahn bilden, die unsymmetrisch angeordnet bzw» im verschiedenen Winkel gegenüber der Mittelachse geneigt sind.
26. Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch ]_f dadurch gekennzeichnet, daß das eine umlaufende Glied zwei axial hintereinander liegende unterschiedliche Kugel laufbahnpaare aufweist, die wechselweise durch Längsverschiebung des sie tragenden Gliedes in das System einschaltbar sind.

27β Übertragungssystem für Drehbewegungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine umlaufende Glied zwei Kugellaufbahnen aufweist, die eine äußere Kugelführung bilden und damit unter Zwischenschaltung mehrerer Kugeln auf die Achse einer Fensterkurbel aufgesetzt ist, die, ebenso wie die Kurbel jeweils eine Kugellaufbahn aufweist, wobei die Kurbel unter dem Einfluß einer Torsionsfeder steht, die zu gleich eine zusätzliche Lagerung für die Kurbel bildet.

209883/0692

i/t

Leerseite