DE3345053A1

DE3345053A1 - Getriebe

Info

Publication number: DE3345053A1
Application number: DE19833345053
Authority: DE
Inventors: John Henry Boca Raton Fla. Brems
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-12-13
Filing date: 1983-12-13
Publication date: 1984-06-14
Also published as: GB2131516B; CA1210612A; JPS59113362A; GB8332745D0; GB2131516A; FR2537684A1

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, welches die von einem Drehantrieb bereitgestellte Abtriebsbewegung in eine vorgebbare Ausgangsbewegung umsetzt, wobei letztere Verweil^ phasen aufweist.

Es gibt in der Praxis Fälle, in welchen man die Drehung einer Welle mit nicht gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit durchführen will. Genauer gesagt, soll sich eine derartige vorgegebene Änderung der Winkelgeschwindigkeit mit jeder Umdrehung der Welle wiederholen.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein unter Zuhilfenähme einer Nockeneinrichtung arbeitendes Getriebe geschaffen werden, welches eine sich mit jeder Umdrehung der Welle wiederholende Variation in der Winkelgeschwindigkeit der Ausgangswelle erzeugt, wobei jedoch diese Variation das Ergebnis einer Differentialbewegung ist. Hiervon sind zu unterscheiden herkömmliche Nockengetriebe, bei welchen eine Nocke die einzige Verbindung zwischen Eingangs- und Ausgangswelle darstellt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Getriebe gemäß Anspruch 1.

Mit dem erfindungsgemäßen Getriebe lassen sich sehr lange Verweilphasen aus einer kontinuierlichen Eingangsdrehbewegung ableiten.

In den US-Patentschriften 37 30 014, 40 18 090, 37 89 676 und 40 75 911 sind beschleunigende und verzögernde Getriebe offenbart, welche Zahnräder oder Ketten in Verbindung mit Kettenrädern aufweisen. Mit diesen Getrieben lassen sich u.a. folgende Bewegungsphasen realisieren: ein vorübergehendes Anhalten, ein annäherndes Anhalten oder eine

geringfügige Bewegungsumkehr der Ausgangswelle über einen Abschnitt des Gesamtzyklus hinweg.

Ein Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung, welches eine Bewegungsumformung unter Zuhilfenahme einer Nockeneinrichtung bewerkstelligt, läßt sich mit besonderem Vorteil mit der Ausgangswelle der Basisgetriebetypen nach den oben genannten Patenten koppeln. Man erhält auf diese Weise ein echtes Verweilen oder Stillstehen der Ausgangswelle der Gesamtgetriebeanordnung über einen erheblich größeren Abschnitt des Gesamtzyklus. Außerdem lassen sich durch eine solche Kopplung andere kinematische Abwandlungen und Aufgaben lösen, welche über die Fähigkeiten der oben erwähnten Getriebegrundtypen hinausgehen. Hierzu wird erfindungsgemäß eine Differentialwirkung einer Nocke verwendet, was von anderen Bewegungsumformgetrieben zu unterscheiden ist,- bei welchen die gesamte Kraft bzw. Leistung über die Nockeneinrichtung übertragen werden muß.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert . In dieser zeigen:

Fig. 1s eine Aufsicht auf ein bekanntes Nockengetriebe mit einer Nockenplatte?

Fig. 2; einen transversalen Schnitt durch das Getriebe von Fig. 1 längs der dortigen Schnittlinie 2-2;

Fig. 3: eine Aufsicht auf ein herkömmliches Nockengetriebe mit einer Nockentrommel und einer mehrere Nockenfolgestifte tragenden Schrittschaltscheibe?

Fig. 4; einen transversalen Schnitt durch das Getriebe

nach Fig. 3 längs der dortigen Schnittlinie 4-4;

Fig. 5: einen longitudinalen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Bewegungsumformgetriebe mit einer Differential-Nockeneinrichtung;

Fig. 6: einen transversalen Schnitt durch das Getriebe

nach Fig. 5 längs der dortigen Schnittlinie 6-6;

Fig. 7: einen transversalen Schnitt durch das Getriebe

nach Fig. 5 längs der dortigen Schnittlinie 7-7;

Fig. 8: einen transversalen Schnitt durch das Getriebe

nach Fig. 5 längs der dortigen Linie 8-8;

Fig. 9: einen Schnitt längs der Linie 9-9 von Fig. 7;

Fig.10: eine schematische Darstellung des Getriebes nach

Fig. 5 in seiner Grundstellung und drei weiteren ausgelenkten Stellungen;

Fig.11: ein Beispiel für eine Antriebseinheit mit dem in Fig. 5 wiedergegebenen Differential-Nockengetriebe;

Fig.12: eine grafische Darstellung der Drehung der Aus-. gangswelle eines erfindungsgemäßen Differential-Nockengetriebes in Abhängigkeit vom·Drehwinkel der Eingangswelle, wobei zusätzlich entsprechende Arbeitskurven für Getriebekombinationen wiedergegeben sind, welche aus einem zykloiden Getriebe gemäß der US-PS 37 89 676 und einem erfindungsgemäßen Differential-Nockengetriebe bestehen;

Fig.13: eine seitliche Ansicht einer Ausführungsform eines in der US-PS 37 89 676 offenbarten Getriebes zur Erzeugung einer wesentlichen zykloidenförmigen Ausgangsbewegung;

Fig.14: eine Aufsicht auf das Getriebe nach Fig. 13;

Fign. 15 - 18; schematische Darstellungen der wichtigsten Teile des Getriebes nach Fig. 13, welche in fünf verschiedenen Stellungen innerhalb eines Schrittschaltzyklus wiedergegeben sind;

Fig.19; ein schematisches Beispiel für eine Antriebseinheit, in welcher ein erfindungsgemäßes Differen- IQ tial-Nockengetriebe über ein vorgeschaltetes anderes Schrittschaltgetriebe angetrieben wird, z.B. ein Getriebe gemäß Fig„ 13;

Fig_o S): eine seitliche Ansicht eines in der US-PS 40 75
911 offenbarten Getriebes, welches Schrittschaltzyklen mit dazwischen liegenden langen Verweilphasen erzeugt;

Fig„21s eine Aufsicht auf das Getriebe nach Fig. 20;

Fign„ 22 - 25: schematische Darstellungen der wichtigsten Teile des Getriebes nach Fig. 20 in drei verschiedenen Stellungen innerhalb des Verweilabschnittes eines Schrittschaltzyklus;

Fig.26: eine grafische Darstellung der Verweilcharakteristik des speziellen Schrittschaltgetriebes nach Fig. 20;

Fig.27; eine grafische Darstellung der Bewegungstransformationscharakteristik des erfindungsgemäßen
Differential-Nockengetriebes in Verbindung mit
zwei verschiedenen Schrittschaltgetrieben;

Fig.28: einen Längsschnitt durch ein in der US-PS 40 18090 offenbartes Getriebe;

Fig.29: einen transversalen Schnitt durch das Getriebe nach Fig. 28 längs der dortigen Schnittlinie 29-29;

Fig.30: einen transversalen Schnitt längs der Schnittlinie ' 30-30 von Fig. 28;

Fig.31: einen Längsschnitt durch eines der in der US-PS 37 30 014 offenbarten Getriebe;

Fig.32: einen transversalen Schnitt durch das Getriebe nach Fig. 31 längs der dortigen Schnittlinie 32-32;

Fig.33: einen transversalen Schnitt längs der Linie 33-33 von Fig. 31;

Fig.34: eine grafische Darstellung der Bewegungsumformcharakteristik des erfindungsgemäßen Differential-Nockengetriebes in Verbindung mit zwei weiteren Schrittschaltgetrieben;
20

Fig.35: einen Längsschnitt durch ein Getriebe, welches dem in den Fign. 31 - 33 gezeigten Getriebe ähnelt, jedoch keinen eingangsseitigen Exzenter aufweist;

Fig.36: eine zu.Fig. 7 analoge Schnittansicht, in welcher jedoch eine andere Ausführungsform für die Ankopplung eines als Winkelhebel ausgebildeten Verbindungsteiles gezeigt ist, bei welcher Zahnradsegmente verwendet werden;

Fig.37: eine zu Fig. 7 analoge Schnittansicht, in welcher jedoch eine andere Ausführungsform für ein als Winkelhebel ausgebildetes Verbindungsteil gezeigt ist, bei welcher die Relativlage zwischen dem treibenden Exzenter und dem getriebenen Exzenter gerade umgekehrt ist;

Fig.381 einen Schnitt längs der Linie 38-38 von Fig. 37;

Fig»39; eine zu Fig„ 7 analoge Schnittansicht, in welcher eine weitere Ausfuhrungsform für eine Winkelhebelverbindung zwischen treibendem und getriebenem Exzenter gezeigt ist»

Übliche Nockengetriebe stellen eine Getriebeklasse für sich dar und finden u<.a= auch in Antriebseinheiten zum Weiterbewegen von Werkstücken Verwendung«, Sie dienen allgemein dazUi, einem Werkstück einen vorgegebenen variablen Anteil einer Eingangsbewegung zu erteilen. Den bekannten Nockengetrieben gemeinsam ist, daß die gesamte Arbeit vom Getriebeeingangsteil auf das Getriebeausgangsteil über die Nocke und die Nockenfolgeelemente übertragen x^erden muß. Das Wort "Arbeit" wird hier im allgemein üblichen klassischen Sinne verwendet» Es gilt alsos

Arbeit = Kraft χ Weg
20

oder

Arbeit = Drehmoment χ Drehwinkel (in rad).

Die Fign«, 1 und 2 zeigen ein verbreitet verwendetes Nockengetriebe mit einer Nockenplatte und einer mit dieser zusammenarbeitenden Nockenfolgerolle«, Eine Eingangswelle 2 ist in nicht näher gezeigten außen liegenden Lagern gelagert ο Auf ihr ist eine Nockenplatte 4 befestigt, in welche eine eine vorgegebene Form aufweisende Nockennut 6 eingestochen istο Deren Abweichung von einem Grundkreis hängt von der abtriebsseitig gewünschten Bewegung ab. Ein Nockenfolgearm 8 ist auf einer Ausgangswelle 10 im wesentlichen parallel zur Eingangswelle 2 angeordnet, Die Ausgangswelle 10 ist ebenfalls in außen liegenden, nicht näher gezeigten Lagern gelagert«, Eine Nockenfolgerolle 12 ist auf dem

Nockenfolgearm 8 gelagert und läuft in der Nockennut 6. Wird die Eingangswelle 2 durch einen externen Antrieb mit vorgegebener Winkelgeschwindigkeit gedreht, so oszilliert die Ausgangswelle 8, wobei Einzelheiten dieser Oszillationsbewegung in die Nockennut 6 einprogrammiert sind.

Vernachlässigt man die Reibung, so muß in einem beliebig kleinen Zeitraum die abtriebsseitig erhaltene Arbeit

]_q gleich der eingangs seit ig geleisteten Arbeit sein. Es gilt also, daß das Produkt aus Ausgangsdrehmoment und abtriebsseitigem Winkelinkrement gleich dem Produkt aus eingangsseitigem Drehmoment und eingangsseitigem Winkelinkrement sein muß. Diese Arbeit muß ferner gleich der auf die

l§ Nockenrolle ausgeübten Kraft multipliziert um diejenige Strecke sein, um welche die Nockenfolgerolle durch die Nockennut bewegt wird. Die letztgenannte Beziehung muß für beliebig kleine Winkelinkremente der Nockendrehung erfüllt sein.

In den Fign. 3 und 4 ist ein weiteres weit verbreitetes Nockengetriebe wiedergegeben, in welchem eine zylindrische Nockentrommel verwendet wird.

Eine Eingangswelle 14, die in außen liegenden Lagern läuft, trägt eine zylindrische Nockentrommel 16, in welche eine Nockennut 18 in ümfangsrichtung und axialer Richtung mit spezieller Geometrie verlaufend eingestochen ist. Eine Ausgangswelle 20, die ebenfalls in außen liegenden Lagern läuft, trägt eine Nockenfolgeplatte 22, auf welcher ein Satz von Nockenfolgerollen 24 angebracht ist. Letztere können jeweils in die Nockennut 18 eingreifen. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß dann, wenn eine Nockenrolle 24 die Nockennut 18 verläßt, eine weitere Nockenrolle 24 in das andere Ende derselben Nockennut 18 eintritt. Ein derartiges Nockengetriebe kann somit zum ständigen Weiter-

schalten der Ausgangswelle 20 um einen vorgegebenen Winkelschritt verwendet werden= Wird stattdessen eine in sich geschlossene Nockennut 18 und nur eine einzige Nockenfolgerolle 24 verwendet„ so kann man mit dem bekannten Getriebe eine vorgegebene Oszillation der Ausgangswelle. 20 erzeugen. In beiden Fällen ist die abtriebsseitig erhaltene Arbeit wie oben beschrieben - gleich der eingangsseitig geleisteten Arbeit, wenn man Reibungsverluste außer Betracht läßt. Diese Arbeit ist xcLederum gleich der auf das Nockenfolgeteil ausgeübten Kraft multipliziert mit dem Abstand, um welchen das Nockenfolgeteil durch die Nockennut bewegt wird Dies gilt in einem beliebig kleinen Winkelinkrement der Nockenstellung. Anders gesagt? die gesamte Arbeit wird bei diesen bekannten Nockengetrieben über die Nooke und den Nockenfolger übertragen«

Die in den Fign» 1 bis 4 gezeigten Nocken und Nockenfolgeteile sollen nur als Beispiele dienen» Dem Fachmanne sind viele andere Nockengetriebe bekannt? wobei man sowohl erhabene Nockenstege als auch zurückspringende Nockennuten und auch flache oder konturierte Nockenfolger anstelle der gezeigten Nockenfolgeroilen verwenden kann» In allen Fällen gilt aber„ daß die auf die Eingangswelle gegebene Leistung über die Nocke und die Nockenfolgeeinrichtung auf die Ausgangswelle übertragen wird»

In den Fign» 5 bis 9 ist ein erfindungsgemäßes Nockengetriebe gezeigt. Eine Eingangswelle 30 läuft in Lagern 32 und 34, die von einem Gehäuse 36 gehalten sind und durch eine Mutter 38 fixiert sind« Ein auf der Getriebeeingangsseite angeordneter Kurbelarm 40 ist an die Eingangswelle 30 angeformt oder starr auf diese aufgesetzt» An seinem außen liegenden Ende trägt der Kurbelarm 40 einen Kurbelzapfen 42 »Dj__e Achse des letzteren verläuft im wesentlichen parallel zur Achse der Eingangswelle 30»

J*

Eine Deckelplatte 44 ist durch Bolzen am Gehäuse 36 befestigt, so daß man insgesamt eine vollständige Kapselung des Getriebes erhält. In die Deckelplatte 44 ist eine Nockennut 46 eingestochen. Die Nockennut 46 bildet eine die Eingangswelle umgebende geschlossene Kurve. Eine Ausgangswelle 48 läuft in einem Lager 50, welches von der Deckelplatte 44 getragen ist, sowie in einem in der Eingangswelle 30 untergebrachten Lager 52. Durch einen Haltering 54 ist das Lager 50 in der Deckelplatte 44 festgelegt.

Der Haltering 54 trägt zugleich eine mit der Ausgangswelle 48 zusammenarbeitende Dichtung 56. Ein ausgangsseitiger Kurbelarm 58 ist auf die Ausgangswelle 48 aufgekeilt und auf dieser mittels eines Distanzstückes 60 und einer Mutter 62 in axialer Richtung positioniert. Der ausgangsseitige Kurbelarm 58 hat einen Schlitz 64 (vgl. Fig. 7), in welchen ein Gleitstein 66 in enger Passung eingesetzt ist. Der Gleitstein 66 kann im Kurbelarm 58 im wesentlichen in radialer Richtung gleiten.

Ein als Winkelhebel ausgebildetes Verbindungsteil 68 mit dreieckiger Außenkontur und U-förmigem Querschnitt übergreift sattelförmig den ausgangsseitigen Kurbelarm 58 sowie den Gleitstein 66. Das Verbindungsteil 68 dient zur Verbindung des eingangsseitigen Kurbelarmes 40 mit dem ausgangsseitigen Kurbelarm 58 in der nachstehend noch näher beschriebenen Art und Weise. Bei seinem Scheitel ist das kniehebelähnlich ausgebildete Verbindungsteil 68 auf dem Kurbelzapfen 42 über eine Lagerbuchse 70 gelagert. Am Ende seines einen Armes ist das Verbindungsteil 68 über einen Schwenkstift 72 und eine weitere Lagerbuchse 74 mit dem Gleitstein 66 verbunden. Am Ende des anderen Armes trägt das Verbindungsteil 68 eine Nockenfolgerolle 76. Letztere läuft in der Nockennut 46, die in der Deckelplatte 44 ausgebildet ist. Dieser gesamte Getriebemechanismus ist im Gehäuse 36 und der Deckelplatte 44 eingeschlossen und wird nachstehend als Differential-Nockengetriebe 78 bezeichnet.

Das oben beschriebene Differential-Nockengetriebe arbeitet fοlgendermaß en:

Steht das Verbindungsteil 68 bezüglich des Kurbelarmes 40 still, liegt also keine Relativbewegung ztfischen dem eingangsseitigen Kurbelarm 40 und dem ausgangsseitigen Kurbelarm 58 vor, und wird ferner die Eingangswelle 30 mit vorgegebener Winkelgeschwindigkeit gedreht, so läuft die Ausgangswelle 48 exakt synchron zur Eingangswelle 30 um. Unter

IQ den genannten Bedingungen ist die von der Nockenfolgerolle 76 durchlaufene Bahn ein genauer Kreis,, der konzentrisch zur Achse der Eingangswelle 30 liegt. Umgekehrt ist ebenfalls klar, daß dann, wenn die Nockennut 46 ein exakter Kreis um die Achse der Eingangswelle 30 ist, eine Relativ-

IQ bewegung des Verbindungsteiles 68 bezüglich des eingangsseitigen Kurbelarmes 40 nicht möglich ist. Daher wird keine Relativbewegung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle erhalten? die Ausgangswelle läuft exakt synchron zur Eingangswelle um. Wird unter diesen angenommenen Bedingungen von einer an die Ausgangswelle angeschlossenen äußeren Last Drehmoment und Arbeit benötigt, so muß dieses Drehmoment und diese Arbeit der Eingangswelle zugeführt werden. Die Arbeit wird jedoch direkt von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle übertragen, ohne daß sie über die Nocke und den Nockenfolger geführt x-jird. Dies muß so sein, denn oben war gezeigt v/orden, daß sich das als Winkelhebel ausgebildete Verbindungsteil nicht bezüglich des eingangsseitigen Kurbelarmes bewegt und damit keine Arbeit leisten kann..

Die Bewegungsbedingungen und die Übertragung von Arbeit bei einer hier für Erläuterungszwecke gewählten speziellen Geometrie der Nockennut läßt sich durch Fig. 10 veranschaulichen, welche die wesentlichen Getriebeteile schematisch bei verschiedenen repräsentativen Winkelstellungen eines Umlaufzyklus zeigt. Nur die Mittellinie der Nocken-

nut ist eingezeichnet. Zusätzlich ist noch ein echter Basiskreis 80 eingetragen, anhand dessen sich die momentane Stellung des Nockenfolgers beurteilen läßt. Die in Fig. 10 wiedergegebene Mittellinie der Nockennut 46 entspricht der in Fig. 8 gezeigten Nockennut, und die durch ausgezogene Linien und ohne Suffixe wiedergegebenen Lagen der wesentlichen Getriebeteile entsprechen den entsprechenden Lagen dieser Getriebeteile in den Fign. 5 bis 9; dies ist die willkürlich angenommene Ausgangsposition ^q des Getriebes.

Diejenige Position, welche das Getriebe erreicht, wenn die Eingangswelle 30 und der eingangsseitige Kurbelarm 40 um etwa 12° entgegen dem Uhrzeigersinne aus der Startposition

^g herausgedreht worden sind, ist dadurch abgehoben, daß die Getriebeteile gestrichelt und mit dem zusätzlichen Suffix A gezeigt sind. Der eingangsseitige Kurbelarm hat die Stellung 4OA erreicht, das winkelförmige Verbindungsteil angetrieben durch die in der Nockennut 46 laufende Nockenfolgerolle 76A die Stellung 68A· Bemerkenswert ist, daß sich der ausgangsseitige Kurbelarm 58 nicht bewegt hat, da die Stellungen 58 und 58A zusammenfallen. Diese Situation ist darauf zurückzuführen, daß die hier speziell betrachtete Nockennut 46 absichtlich so ausgelegt ist, daß man genau dieses Ergebnis erhält, daß nämlich ein Teil der Bewegung des Kurbelarmes 40 aus der Ausgangsstellung heraus in beliebiger Richtung nicht zu einer abtriebsseitigen Bewegung des Kurbelarmes 58 führt.

Wird der Kurbelarm 40 weiter entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so wird die Relativdrehung des als Winkelhebel ausgebildeten Verbindungsteiles bezüglich des Kurbelarmes verlangsamt, da die Nockenfolgerolle 76 zwangsweise der Nockennut folgen muß. Infolgedessen wird dann der ausgangsseitige Kurbelarm 58 entgegen dem Uhrzeigersinn beschleunigt. Beim maximalen Radius der Nockennut 46 endet

diese Relativdrehung, und der ausgangsseitige Kurbelarm läuft mit derselben Winkelgeschwindigkeit um wie der eingangsseitige Kurbelarm, wobei jedoch immer noch eine Phasennacheilung gegeben ist=

Ist der Kurbelarm 40 um etwa 80° aus der Ausgangsstellung herausgedreht worden, so erhält man eine Stellung der Getriebeteile, in xtfelcher diese zusätzlich durch den angehängten Buchstaben B gekennzeichnet sind. Da die Nockennut 46, an welcher die Wockenfolgerolle 76B anliegt, nun einen größeren Radius aufweist als der Basiskreis 80, läuft der ausgangsseitige Kurbelarm 58B immer noch hinter dem eingangsseitigen Kurbelarm 4OB hinterher; nachdem jedoch der Radius der Nockennut 46 abnimmt, bewegt sich der ausgangsseitige Kurbelarm 58B nunmehr mit größerer Winkelgeschwindigkeit als der eingangsseitige Kurbelarm 40Bo

Überquert die Nockennut 46 nun ein zweites mal den Basis-

als

kreis 80, so hat das/Winkelhebel ausgebildete Verbindungsteil 78 bezüglich des eingangsseitigen Kurbelarmes 40 wieder dieselbe Relativlage wie bei der Ausgangsstellung. Infolgedessen hat nun der ausgangsseitige Kurbelarm 58 den eingangsseitigen Kurbelarm 40 eingeholtο

ist der eingangsseitige Kurbelarm 40 um etwa 280 aus der Ausgangsstellung herausgedreht worden, so erhält man diejenige Stellung der Getriebeteile, in welcher letztere zusätzlich mit dem angehängten Buchstaben C gekennzeichnet sind. An der Stelle, an welcher die Nockenfolgerolle 76C _an der Nockennut 46 anliegt, hat diese einen kleineren Radius als der Basiskreis-80» Infolgedessen hat das Verbindungsteil 68 den ausgangsseitigen Kurbelarm 58C vor den eingangsseitigen Kurbelarm 40C geschoben. Da darüber hinaus der Radius der Nockennut 46 immer noch abnimmt, bleibt der

³^ Kurbelarm 58C weiterhin vor dem Kurbelarm 40C. Diese Ver-

hältnisse bleiben bestehen, bis der minimale Radius der Nockennut von der Nockenfolgerolle 76C erreicht wird. An diesem Punkt laufen dann der ausgangsseitige Kurbelarm 58 und der eingangsseitige Kurbelarm 40 mit derselben Winkelgeschwindigkeit um.

Aus der vorstehenden qualitativen Beschreibung des Arbeitens des Differentialnockengetriebes lassen sich die nachstehenden generellen Aussagen ableiten:

1. Solange von der Nockeneinrichtung keine Bewegungskomponenten beigetragen werden, erfolgt die übertragung der Arbeit bzw. Leistung direkt vom eingangsseitigen Kurbelarm auf den ausgangsseitigen Kurbelarm; die Nockeneinrichtung trägt zur Arbeit überhaupt nichts bei. Diese Verhältnisse sind immer dann gegeben, wenn die Nockennut einen Abschnitt mit konstantem Radius hat.

2. In denjenigen Abschnitten, in denen die Nockennut einen zunehmenden Radius aufweist, bewegt sich der ausgangsseitige Kurbelarm langsamer als der eingangsseitige . Kurbelarm; die Nockeneinrichtung absorbiert dann Arbeit' vom eingangsseitigen Kurbelarm.

3. In denjenigen Bereichen, in welchen die Nockenut abnehmenden Radius aufweist, bewegt sich der ausgangsseitige Kurbelarm schneller als der eingangsseitige Kurbelarm, und die Nockeneinrichtung gibt dann zusätzliche Arbeit an den ausgangsseitigen Kurbelarm ab. Der Anteil der Arbeit, welcher vom eingangsseitigen Kurbelarm bereitgestellt wird, ist jedoch gleich dem Verhältnis zwischen der Winkelgeschwindigkeit des eingangsseitigen Kurbelarmes zur Winkelgeschwindigkeit des ausgangs seitigen Kurbelarmes.

Betrachtet man ein beliebiges 360° Intervall der Drehbewegung des eingangsseitigen Kurbelarmes, so dreht sich auch der ausgangsseitige Kurbelarm um 360 , da die Nockenfolgerolle beim gleichen Punkt der Nocke ihre Bewegung beginnt und beendet» Infolgedessen haben der eingangsseitige und der ausgangsseitige Kurbelarm zu Beginn und Ende jeweils einerUmdrehung die gleiche Relativstellung .

5. Allgemein gesprochen arbeitet die Nockeneinrichtung sowohl was die Bewegungsumformung als auch die Übertragung von Arbeit zwischen Eingang und Ausgang des Getriebes betrifft, nach dem Differentialprinzip. Die Nockeneinrichtung ist also nicht das einzige Mittel zum Übertragen von Bewegung und Arbeit vom Eingang zum Ausgang des Getriebes» Vielmehr leitet sie die Bewegung am Getriebeausgang dadurch von der Bewegung am Getriebe eingang ab, daß sie zur Eingangsbewegung Komponenten hinzu addiert oder abzieht. In vielen Einsatzfällen ist daher die Arbeitsmenge, welche die Nockeneinrichtung ab sorbieren oder bereitstellen muß, sehr klein verglichen mit der Arbeit, die insgesamt über eine beliebige volle Umdrehung hinweg vom Eingang zum Ausgang des Getriebes übertragen wird» In der Praxis bedeutet dies, daß man die Nockeneinrichtung kompakter und billiger bauen kann als eine Nockeneinrichtung bei einem der weiter oben beschriebenen herkömmlichen Nockengetriebe, bei welchem die Nockeneinrichtung die gesamte Arbeit übertragen muß.

Das oben im einzelne beschriebene Differentialnockengetriebe läßt sich sehr vielfältig einsetzen, wie nachstehend noch genauer gezeigt wird. Fig. 11 zeigt eine einfache Anordnung,bei weicher die Eingangswelle mit konstanter Geschwindigkeit gedreht wird. Das Differentialnockengetriebe 78 ist an einer Grundplatte 84 über seitliche

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Füße 86 befestigt. Ein Schnecken-Untersetzergetriebe 88 ist ebenfalls auf der Grundplatte 84 befestigt. Seine Ausgangswelle 90 ist über eine Kupplung 91 mit der Eingangswelle 30 des Differentialnockengetriebes verbunden. Die

c Grundplatte 84 trägt ferner einen Elektromotor 92, welcher das Untersetzergetriebe 88 über Riemenscheiben 94, 96 sowie einen Riemen 98 antreibt.

Das Arbeiten dieses Differentialnockengetriebes bei mit « konstanter Winkelgeschwindigkeit umlaufender Eingangswelle 30 ist in Fig. 12 wiedergegeben. Die Kurve A zeigt die Drehung der Eingangswelle 30 und ist nur als Bezugslinie eingetragen. Die Kurve B zeigt die Drehung der Ausgangswelle 48 unter Zugrundelegung der in den Fign. 8 und 10 gezeigten Geometrie der Nockennut 46. Das Differentialnockengetriebe sorgt im wesentlichen für eine Verweilphase der Ausgangswelle über einen Winkelbereich von etwa 12 zu beiden Seiten der Ausgangsstellung hinweg, wobei sich unter sanftem Übergang dann ein Bereich im wesentlichen konstanter Winkelgeschwindigkeit anschließt, der sich von etwa 70 bis etwa 290° erstreckt. Dort ist diese im wesentlichen konstante Winkelgeschwindigkeit geringfügig größer als die konstante Winkelgeschwindigkeit der Eingangswelle.

Obwohl das Differentialnockengetriebe hier speziell mit einer solchen Geometrie der Nockennut betrachtet wird, welche zu einer kurzen Verweilphase der Ausgangswelle bei einer jeden Umdrehung sorgt, kann man es auch so auslegen, daß man eine große Vielfalt kinematischer Funktionen innerhalb des Bereiches eines Winkelhubes und innerhalb der Grenzen guter Nockenanstiegs- und Nockenfolgerdruckwinkel erhält. Bei den Größenverhältnissen der Ausführungsform nach den Fign. 5 bis 9 ist es möglich, daß die Ausgangswelle der Eingangswelle etwa 21° nacheilt oder voreilt. Diesen Phasenunterschied kann man durch Änderung

der Abmessungen des als Winkelhebel ausgebildeten Verbindungsteils 68 im Bedarfsfalle leicht ändern.

Das Differentialnockengetriebe kann - wie unter Bezugnahme auf Fig. 11 erläutert - für sich allein verwendet werden; es bringt jedoch besondere Vorteile bei Verwendung zusammen mit den schon bekannten Bewegungsumformgetrieben, wie nachstehend nun gezeigt werden wird. Die Fign. 13 und 14 sind schematische vereinfachte Darstellungen eines insge-

•j^Q samt mit 100 bezeichneten Getriebes zur Erzeugung einer im wesentlichen zykloidenförmigen Bewegung gemäß der US-PS 37 89 676. Ein eingangsseitiges Zahnrad 102 ist auf einer Eingangswelle 104 angebracht, welche in einem Gehäuse oder Rahmen so gelagert ist, daß sie um eine Achse A

-^g umläuft. Die Eingangswelle 104 wird von einem externen Antrieb her in Drehung versetzt. Auf der Eingangswelle 104 ist ferner ein tangentiales Verbindungsteil 106 gelagert, welches auf der Eingangswelle 104 oszilliert, wie noch beschrieben werden wird. Ein treibendes Zahnrad 108 ist ^auf einer Welle 110 angebracht, die im außenliegenden Ende des Verbindungsteiles 106 gelagert ist und um eine Achse A₉ umläuft. Ein ebenfalls auf dem Verbindungsteil 106 gelagertes Zwischenzahnrad 112 kämmt mit dem eingangsseitigen Zahnrad 102 und dem treibenden Zahnrad 108. Ein exzentrisches Zahnrad 114 ist auf einer Welle 110 angebracht, wobei die Exzentrizität ungefähr gleich dem Teilkreisradius dieses Zahnrades gewählt ist. Das um eine bewegte Achse A₃ umlaufende exzentrische Zahnrad 114 kämmt mit einem ausgangsseitigen Zahnrad 116, welches auf einer Ausgangswelle 118 sitzt. Letztere ist ebenfalls im Gehäuse oder Rahmen des Getriebes gelagert und läuft um eine Achse A. um. Ein radiales Verbindungsteil 120 ist bei seinem einen Ende ebenfalls auf der Ausgangswelle 118 gelagert. Bei seinem anderen Ende ist das radiale Verbindungsteil 120 auf einer Stummelwelle 122 gelagert. Die Achse der letzteren entspricht der Achse A^, welche mit der Achse

des exzentrischen Zahnrades 114 zusammenfällt. Das radiale Verbindungsteil 120 dient dazu, das exzentrische Zahnrad 114 in Eingriff mit dem ausgangsseitigen Zahnrad 116 zu halten, wenn sich das exzentrische Zahnrad 114 durch seine kombinierte Rotations/Translationbahn bewegt.

Steht das Getriebe in der in Fig.13 wiedergegebenen Stellung, so befindet es sich in seiner natürlichen Verweilstellung. Dies bedeutet, daß eine kleine Drehung des eingangsseitigen Zahnrades 102 zu einer entsprechenden Drehung des treibenden Zahnrades 108 und des exzentrischen Zahnrades 114 führt. Mit dieser Drehung des exzentrischen Zahnrades 114 geht eine entsprechende Bewegung der Stummelwelle 122 um die Ausgangswelle 118 einher, das ganze derart, daß das Zahnrad 114 buchstäblich auf den Umfang des ausgangsseitigen Zahnrades 116 abrollt, welches somit stationär bleibt, also in seiner Lage verharrt.

Eine qualitative schematische Darstellung der Bewegung des ausgangsseitigen Zahnrades 116 über einen Drehwinkel von vollständig 360° des treibenden Zahnrades 108 und des exzentrischen Zahnrades 114 hinweg ist in den Fign. 15 in Abständen von 90 wiedergegeben. Eine willkürlich gewählte radiale Markierlinie Z ist zusätzlich auf dem ausgangsseitigen Zahnrad 116 gezeigt, um dessen Stellung bei diesen Winkeln zu verdeutlichen. Fig. 15 zeigt die Stellung aller Zahnräder bei der Mitte der Verweilphase; dies ist die gleiche Geometrie, die in Fig. 13 gezeigt ist. Zusätzlich ist eine zweite Stellung wiedergegeben, in welcher das treibende Zahnrad 108 und das exzentrsiche Zahnrad 114 um 10 entgegen dem Uhrzeigersinne gedreht sind (angetrieben durch das Zwischenzahnrad 112 und das eingangsseitige Zahnrad 102). Das Abrollen des Zahnrades 114 auf dem ausgangsseitigen Zahnrad 116,welches innerhalb dieser Spanne von 10° im wesentlichen stationär bleibt, läßt sich

daher ohne weiteres erkennen. In dieser zweiten Stellung sind die Getriebeteile zusätzlich durch den angehängten Buchstaben a unterschieden.

Drehen sich die Zahnräder 108 und 114 weiter entgegen dem Uhrzeigersinne, so wird das ausgangsseitige Zahnrad 116 beschleunigt und dreht sich im Uhrzeigersinn. Nach 90 dieser Drehung der Zahnräder 114 und 108 wird die in Fig.16 gezeigte Stellung erreicht. Zu diesem Zeitpunkt hat die Beschleunigung des Zahnrades 116 im Uhrzeigersinn annähernd ihr Maximum erreicht, und die Geschwindigkeit des Zahnrades 116 im Uhrzeigersinne ist im wesentlichen gleich seiner mittleren Geschwindigkeit.

IQ Bei weiterer Drehung der Zahnräder 108 und 114 im Uhrzeigersinne aus der in Fig. 16 wiedergegebenen Stellung heraus, beschleunigt das ausgangsseitige Zahnrad 116 weiter im Uhrzeigersinne, allerdings in vermindertem Ausmaße. Nach weiteren 90 der Drehung der Zahnräder 114 und 118 werden die in Fig. 17 gezeigten Stellungen erreicht. Zu diesem Punkt hat die Beschleunigung des Zahnrades 116 wieder im wesentlichen den Wert Null angenommen, und die Geschwindigkeit des Zahnrades 116 im Uhrzeigersinne hat in etwa ihren Maximalwert erreicht. Dieser beträgt annähernd das Doppelte der mittleren Geschwindigkeit.

Werden die Zahnräder 108 und 114 weiter entgegen dem Uhrzeigersinn aus der in Fig. 17 gezeigten Stellung herausgedreht, so dreht sich das ausgangsseitige Zahnrad 116 weiter im Uhrzeigersinn,' wird jedoch abgebremst. Nach weiteren 90°der Drehung der Zaznräder 108 und 114 (bzw. einem Gesatmdrehwinkel von 2 70° aus der Ausgangsstellung des Zyklus) wird die in Fig. 18 wiedergegebene Stellung erreicht. Nun hat die Verzögerung des ausgangssextigen Zahnrades ihr Maximum zumindest annähernd erreicht, während die Ge-

schwindigkeit des ausgangsseitigen Zahnrades 116 (nach wie vor im Uhrzeigersinn) in etwa auf ihren Mittelwert abgenommen hat.

Drehen sich die Zahnräder 108 und 114 weiterhin entgegen dem Uhrzeigersinne aus der in Fig. 18 wiedergegebenen Stellung heraus, so wird das ausgangsseitige Zahnrad 116 weiter im Uhrzeigersinne gedreht; es wird dabei aber immer noch verzögert, wenn auch nun in vermindertem Ausmaße. Nach wei-

teren 90° der Drehung der Zahnräder 108 und 114 (Gesamtdrehwinkel aus der Ausgangsstellung heraus 360 ) wird wieder die in Fig. 14 wiedergegebene Stellung erreicht, wobei nun das ausgangsseitige Zahnrad 116 eine vollständige Umdrehung durchgeführt hat. Das Getriebe befindet sich nun wieder in der Verweilstellung.

Man erkennt, daß bei Drehung des eingangsseitigen Zahnrades 102 durch einen externen Antrieb mit im wesentlichen konstanter Winkelgeschwindigkeit die Zahnräder 108 und 114 über das Zwischenzahnrad 112 angetrieben werden. Die Zahnräder 108 und 114 haben eine Winkelgeschwindigkeit, welche sich durch Überlagerung der Oszillation des Verbindungsteiles 106 um die Welle 104 über diejenige Geschwindigkeit ergibt, welche von dem eingangsseitigen Zahnrad 102 aufgeprägt wird.Auf diese Weise laufen die Zahnräder 108 und 114 nicht mit konstanter Winkelgeschwindigkeit um. Die Oszillation des Zahnrades 114 auf einer kreisbogenförmigen Bahn wird durch das radiale Verbindungsteil 120 gesteuert und ist auch dessen exzentrische Anbringung auf der Welle 110 zurückzuführen. Man erhält hierdurch eine weitere überlagerte Komponente auf der Geschwindigkeit des ausgangsseitigen Zahnrades 116.Bei den in den Fign. 13 bis 18 gezeigten geometrischen Verhältnissen kommt das ausgangsseitige Zahnrad 116 für jede volle Umdrehung genau einmal vollständig zum Anhalten oder

Verweilen, da die Teilkreisdurchmesser der Zahnräder 114 und 118 als gleich groß gezeigt sind.

Bei dem in Fig. 13 gezeigten Getriebe hat die vom Zahnrad κ 116 bereitgestellte Äbtriebsbewegung grob gesprochen die charakteristischen Eigenschaften einer Zykloidenbewegung Es liegen jedoch geringere Verzerrungen einer solchen Bewegung vor, welche darauf zurückzuführen sind, daß die
Länge des tangentialen Verbindungsteiles 106 klein ist und

2Q die Stummelwelle 122 auf einem kreisbogenförmigen Weg anstelle eines geradlinigen Weges bewegt wird. Bis zu einem gewissen Ausmaße lassen sich diese Bewegungsverzerrungen dadurch kompensieren, daß man das Übersetzungsverhältnis zwischen dem eingangsseitigen Zahnrad 102 und dem treibenden Zahnrad 108 und das Verhältnis zwischen der Länge des tangentialen Verbindungsteiles 106 und dem Mittenabstand zwischen der Eingangswelle 104 und der Ausgangswelle 118 geeignet wählt.

Um die exakten quantitativen kinematischen Eigenschaften des in Fig. 13 gezeigten Getriebes zu bestimmen, müssen
numerische Verfahren verwendet werden. Hierbei ist ein
programmierbarer Rechner eine große Hilfe; er ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Das Aufstellen der klassisehen Bewegungsgleichungen, welche dann anschließend zur Berechnung der Geschwindigkeit und Beschleunigung differenziert werden müssen, ist sehr mühsam und zeitraubend. Die numerische Berechnung der genauen Lage der Ausgangswelle für eine Reihe diskreter Stellungen der Eingangs-

welle läßt sich jedoch durch direkte Anwendung geometrischer und trigonometrischer Beziehungen leicht bewerkstelligen. Macht man diese Berechnungen für genügend kleine Winkelinkremente, so kann man durch numerische Differentiation die Geschwindigkeit und anschließend durch zweite

numerische Differentiation die Beschleunigung der ver-

ϊ* 2.6

schiedenen Getriebeteile berechnen. Diese Berechnungen kann man wie jeweils erforderlich für verschiedene Werte der geometrischen Parameter wiederholen und auf diese Weise die unten beschriebenen Verhältnisse sehr genau nachbilden.

Eine reine zykloidenförmige Bewegung läßt sich unter Verwendung von Einheitskoordinaten und unter Notierung der Winkelbewegung in rad durch nachstehende Gleichung ausdrücken:
^{S =}

hierbei bedeuten: t die Eingangsvarible, welche sich im Bereich von 0 bis 1 innerhalb eines vollständigen Zyklus der zykloiden Bewegung ändert, und S die Abtriebsbewegung, welche ebenfalls im Bereich von 0 bis 1 variiert.

Wird dagegen die Winkelbewegung in Grad ausgedrückt, so variieren der Eingangswinkel und der Ausgangswinkel bei einer vollen Umdrehung um 360
sich wie folgt neu schreiben:

einer vollen Umdrehung um 360°, und Gleichung (1) läßt

^θο - ⁰I

hierbei bedeuten
25

θ = Abtriebswinkel in Grad (Ausgangswelle 118)

θ. = Eingangswinkel in Grad (Drehung der Eingangs welle 104 geteilt durch drei.

Die Beziehung nach Gleichung (2) ist als Kurve C in Fig.12 eingetragen. Sie gibt somit die übertragungscharakteristik des Getriebes nach den Fign. 13 und 14 wieder. Man erkennt, daß sich beim Herausdrehen der Eingangswelle aus der Ausgangsstellung heraus zunächst nur eine sehr kleine anfängliehe Drehung der Ausgangswelle ergibt. Dies läßt sich

genauer aus der nachstehenden Tabelle ablesen:

Abtriebswinkel

Eingangswinkel	O
O	O
10	O
20	O
30	O
40	O
50	O
60	O
70

0	O
.05	O
.40	O
1.35	O
3.17	O
6.11	O
10.38	O

Diese verhältnismäßig langsame anfängliche Drehung der Ausgangswelle des Getriebes 100 kann in eine lange echte Ver-¹^ weilphase ohne jegliche Abtriebsbewegung dadurch umgesetzt werden, daß man die Eingangswelle 30 des Differentialnockengetriebes 78 mit der Ausgangswelle 118 des Getriebes 100 verbindet .Dies ist schematisch in Fig. 19 gezeigt.

^^u Eine Grundplatte 130 trägt einen Motor 132, ein Untersetzergetriebe 133, das beschleunigende und wieder abbremsende Getriebe 100 sowie das Differentialnockengetriebe 78. Der Motor 132 treibt das .Untersetzergetriebe 133 über Riemenscheiben 134, 136 sowie einen Riemen 138 an. Die Ausgangs- ° welle 140 des Untersetzergetriebes 133 ist mit der Eingangswelle 104 des Getriebes 100 über eine Kupplung 142 verbunden. Die Ausgangswelle 100 des Getriebes 100 ist mit der Eingangswelle 30 des Differentialnockengetriebes 78 über eine Kupplung 144 verbunden. Auf diese Weise wird die Be-

wegungsumformung durch das Differentialnockengetriebe 78 der normalen Abtriebsbewegung des Schrittschaltgetriebes 100 noch überlagert. Betrachtet man als Eingangswelle der Gesamtgetriebeanordnung die Eingangswelle 104 des Getriebes 100, und wird deren Drehung so skaliert, daß ein voller Zyklus des Getriebes 360 ist, und betrachtet man als Aus gangswelle der gesamten Getriebeanordnung die Ausgangs-

welle 48, so entspricht die ümsetzcharakteristik zwischen Eingangsbewegung und Abtriebsbewegung der in Fig. 12 eingetragenen Kurve D. Man erkennt, daß man eine echte Verweilphase erhalten hat, deren Gesamtbereich mehr als 60 beträgt, wohlbemerkt zu beiden Seiten der Ausgangsstellung. Dabei ist natürlich unterstellt, daß man die Verbindung der beiden Getriebe so vornimmt, daß ihre beiden Ausgangsstellungen oder Nullstellungen zusammenfallen. Die beiden Getriebe sind somit bezüglich ihrer Phasenlage richtig ein- IQ gestellt. Verweilphasen dieser Größe sind für verschiedene mechanisch miteinander gekoppelte Systeme sehr nützlich.

Ein Beispiel für eine weitere Getriebekombination wird nun unter Bezugnahme auf ein weiteres Schrittschaltgetriebe beschrieben, wie es in der US-PS 40 75 911 offenbart ist. Hierbei wird eine Bewegungsumformung durch Zumischen höherer Harmonischer bewerkstelligt. Die Fign. 20 und 21 sind vereinfachte schematische Zeichnungen eines solchen Getriebes, welches wieder so dimensioniert ist, daß man für eine 360 -Drehung der Eingangswelle eine 36O°-Drehung der Ausgangswelle erhält, wobei letztere jedoch einen Beschleunigungs-Verzögerungszyklus durchläuft. In den Fign. 20 und 21 läuft eine Eingangswelle 150 um eine Achse A um. Sie ist in nicht näher gezeigten stationären Lagern in einem Gehäuse gelagert. Ein auf der Eingangswelle 150 angebrachtes Exzentersegment 152 ist konzentrisch zu einer Achse A₁, welche um eine geringe Strecke von der Achse A entfernt ist. Ein Eingangszahnrad 154, welches auf dem Exzentersegment 152 befestigt ist, liegt ebenfalls konzentrisch zur Achse A₁. Tangentiale Verbindungsteile 156 sind auf dem Exzentersegment 152 gelagert. Ein treibendes Zahnrad 158 ist aufeiner Welle 160 befestigt, die auf den tangentialen Verbindungsteilen 156 gelagert ist und um eine bewegte Achse A₂ umläuft. Das treibende Zahnrad 158 wird seinerseits über ein Zwischenzahnrad 162 vom Eingangs-

zahnrad 154 her angetrieben. Das Zwischenzahnrad 162 ist ebenfalls in den tangentialen Verbindungsteilen 156 gelagert. Beim hier betrachteten Ausführungsbeispiel beträgt das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Eingangszahnrad und dem treibenden Zahnrad 153 genau 3:1. Das Eingangszahnrad 154 läuft somit für jede Umdrehung des treibenden Zahnrades 158 genau dreimal um.

Eine Exzenterplatte 164 ist auf der Welle 160 angebracht IQ und trägt ihrerseits ein exzentrisches Zahnrad 166, welches konzentrisch zu einer bewegten Achse A₃ ist. Das exzentrische Zahnrad 166 kämmt mit einem ausgangsseitigen Zahnrad 168, welches auf einer Ausgangswelle 170 sitzt. Letztere läuft um eine stationäre Achse A. um und ist in nicht näher gezeigten gehäusefesten Lagern gelagert. Das exzentrische Zahnrad 166 und das ausgangsseitige Zahnrad 168 haben gleiche Größe, so daß man einen Zyklus der Abtriebsbewegung von 360 erhält. Das exzentrische Zahnrad 166 wird durch ein radiales Verbindungsteil 172 in Eingriff mit dem ausgangsseitigen Zahnrad 168 gehalten. Das radiale Verbindungsteil 172 ist auf der Ausgangswelle und auf einer Stummelwelie 174 gelagert. Letztere ist auf dem exzentrischen Zahnrad 166 angebracht und liegt konzentrisch zur Achse A~.

Man erkennt, daß das Getriebe nach den Fign. 20 und 21 dem Getriebe nach den Fign.13 und 14 ähnelt, wobei jedoch zusätzlich eine Exzentrizität zwischen der auf der Achse A liegenden Eingangwelle 150 und dem eingangsseitigen Zahnrad 154 vorgesehen ist und zusätzlich Mittel zum Lagern des tangentialen Verbindungsteiles auf der Achse A₁ vorliegen.

Der Abstand zwischen der Achse A und der Achse A₁ sei als

ο 1

Exzentrizität E₂ bezeichnet, während die Exzentrizität zwischen der Achse A~ und der Achse A^. als Exzentrizität E₁ bezeichnet werden soll. Das zusätzliche Vorsehen der zweiten

Exzentrizität E₂ (letztere erfährt für jede Drehung der Exzentrizität E. ein geradzahliges Vielfaches von Umdrehungen) ermöglicht es, eine breite Vielfalt kinematischer Effekte der Drehbewegung der Ausgangswelle 170 aufzuprägen.

Mathematische Einzelheiten hierzu finden sich in der US-PS 40 75 911.

Das in den Fign.2O und 21 gezeigte insgesamt mit 176 bezeichnete Getriebe erzeugt ausgedrückt im Drehwinkel der

^q Eingangswelle eine verhältnismäßig lange Verweilphase.In dieser Verweilphase hat man jedoch kein strenges Stillstehen der Ausgangswelle, vielmehr liegen viele Oszillationen kleiner Amplitude der Ausgangswelle um den Mittelpunkt dieser Oszillationen vor. Dieser Mittelpunkt sei als Nulllpunkt für die Winkelmessung der Abtriebsbewegung angenommen. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist die Exzentrizität E₀ zwischen der Achse A und A₁ im Maßstab

Z Ol

der Fign. 20 und 21. um ein Vielfaches übertrieben dargestellt.

Das qualitative Verhalten des Getriebes in der Umgebung des Verweilpunktes ist in den Fign. 22 bis 2 4 gezeigt. Bei der Ausgangsstellung, also der Mittenstellung der Ausgangswelle bzw. der Verweilstellung befinden sich die wesentlichen Getriebeteile in der durch ausgezogene Linien in Fig. 22 wiedergegebenen Stellung. An die Bezugszeichen ist in dieser Stellung kein Buchstabe angehängt. Da die Achsen A und A₁ bei maßstabsgerechter Zeichnung sehr nahe beieinander liegen würden, ist ihre gegenseitige Lage in Fig. 23 bei 20-facher Maßstabsvergrößerung wiedergegeben. Wird die Eingangswelle aus dieser Ausgangstellung um 90 im Uhrzeigersinne herausgedreht, so erhält man eine Relativstellung der verschiedenen Getriebeteile, wie sie durch gestrichelte Linien eingezeichnet ist. In dieser Stellung

ist an die Bezugszeichen jeweils der Buchstab A angehängt. Bei dieser Stellung ist die Lage der Exzentrizität E«A in Fig. 24 in vergrößertem Maßstabe wiedergegeben. Wird die Eingangswelle um 90° entgegen dem Uhrzeigersinne gedreht, so erhält man eine Relativstellung der verschiedenen Getriebeteile, wie sie durch gestrichelte Linien und den zusätzlich angehängten Buchstaben B angedeutet ist. Hier ist die Lage der Exzentrizität E₂B in Fig. 25 in vergrößertem Maßstabe wiedergegeben. Über diesen gesamten Bewegungsbereich der Eingangswelle hinweg ist die Bewegung des ausgangsseitigen Zahnrades zu klein, um in der Zeichnung wiedergegebenen werden zu können. In der Tat rollt das . exzentrische Zahnrad 166 auf einem praktisch stationären ausgangsseitigen Zahnrad 168 ab.

Quantitativ ist die Bewegung des ausgangsseitigen Zahnrades 168 durch die in Fig. 26 gezeigte Kurve veranschaulicht. Die zur Erstellung dieser Kurve benötigten Werte wurden mit den Verfahren und Gleichungen erhalten, welche in der US-PS 40 75 911 beschrieben sind. Der als Abszisse aufgetragene "Taktwinkel¹¹ ist der echte Eingangswinkel dividiert durch die Zahl 3, da das Übersetzungsverhältnis zwischen den Zahnrädern 154 und 158 3:1 beträgt und somit drei Umdrehungen des eingangsseitigen Zahnrades 154 notwendig sind, um einen vollständigen Zyklus zu überstreichen, welcher 360 "Taktgraden" entspricht.

Die Abtriebsbewegung, vrelche am ausgangsseitigen Zahnrad 168 und der Ausgangswelle 170 erhalten wird, ist in Fig.27 durch die Kurve E für einen vollständigen Zyklus wiedergegeben. Da diese Kurve zu beiden Seiten der Ausgangsstellung sehr flach verläuft, sind in diesen Bereichen die Abtriebsbewegungen in der nachstehenden Tabelle numerisch angegeben.

Eingangswinkel (Taktgrade)	(-80)
O	(-70)
10	(-60)
20	(-50)
30	(-40)
40	(-30)
50	(-20)
60	(-10)
.70.	0
80
280
290
300
310
320
330
340
350
360

Abtriebswinkel (Grad)

0 .005

-.004 .020 .246 .994

2.739

6.072

11.604

347.933 (-12.067)

353.753 (- 6.247)

300 (-60) 357.211 (- 2.789)

358.997 (- 1.003)

359.753 (- .247)

■ 359.980 (- .020)

360.004 (+ .004)

J3U v-iu; .359.995 (- .005)

360. 0

Den obigen Daten kann entnommen werden, daß man das Getriebe aufgrund seiner allgemeinen Eigenschaften so auslegen kann, daß man eine sehr lange Verweilphase mit nur geringer Abtriebsbewegung erhalten kann, welche sich über einen sehr großen Bereich des Eingangswinkels erstreckt. Dies ist für viele Anwendungen von großem Nutzen. Es gibt jedoch auch andere Anwendungsfälle, bei denen man eine noch längere Verweilphase benötigt oder bei denen man keine Oszillationen der Abtriebsbewegung innerhalb der Verweilphase haben will.

Die beiden letztgenannten Ziele kann man dadurch realisieren, daß man das Getriebe 176, bei welchem die Bewegungsumformung durch Zumischen höherer Harmonischer erfolgt, mit einem Differentialnockengetriebe 78 koppelt, wie es weiter oben

beschrieben wurde. Hierzu kann man die Ausgangswelle 170 des Getriebes 176 direkt mit der Eingangswelle 30 des Differentialnockengetriebes 78 koppeln, so daß man wiederum die in Fig. 19 gezeigte Gesamtordnung erhält, wobei nur das Getriebe 100 durch das Getriebe 176 ersetzt ist. Ist die Ausgangswelle 170 des Getriebes 176 mit der Eingangswelle 30.des Differentialnockengetriebes 78 verbunden, so läßt sich das Verhalten des Gesamtgetriebeanordnung dargestellt durch die Bewegung der Ausgangswelle 48 durch die Kurve F

^Q von Fig. 27 veranschaulichen. Man erkennt, daß man eine echte Verweilphase von mehr als + 75 erhalten hat. Diese ist erheblich größer als die Summe der Verweilphasen der beiden einzeln betriebenen Getriebe. In der Tat sind nur verhältnismäßig geringe Modifikationen notwendig, um von

-|k der Kurve E zur Kurve F zu kommen.

Auch das Verweilverhalten anderer Bewegungsumformgetriebe mit aufeinanderfolgenden Verweilphasen kann durch zusätzliches Anschließen des Differentialnockengetriebes 78 an deren Ausgangswellen erheblich verbessert werden. Es seien noch einige weitere Beispiele nachstehend gegeben.

Das in den Fign. 2 8 bis 30 gezeigte insgesamt mit 42 bezeichnete Getriebe hat ebenfalls eine natürliche Verweilphase, wie in der US-PS 40 18 090 offenbart. Ein Gehäuse . 202 trägt eine stationäre Welle 204, auf welcher ein stationäres Sonnenzahnrad 206 sitzt. Eine Planetenträgereinheit weist eine Platte 208 und ein durch Bolzen hieran befestigtes Gehäuse 210 auf. Der Planetenträger 208, 210 ist durch Lager 212 und 214 auf der stationären Welle 204 angebracht und läuft um die Achse A um. Der Umfang der Platte 208 ist als Zahnkranz ausgebildet und kämmt mit einem eingangsseitigen Zahnrad 216, welches auf einer Eingangswelle 218 sitzt. Letztere läuft in Lagern 220 und 222, die im Gehäuse 202 festgelegt sind.

Ein Planetenzahnrad 226 kämmt mit dem Sonnenzahnrad 206 und sitzt auf einer Planetenwelle 228. Letztere ist über Lager 230 und 232 im Planetenträger 208, 210 gelagert. Das Planetenzahnrad 206 läuft um eine bewegte Achse A^ um, da der Planetenträger 208, 210 angetrieben durch das eingangsseitige Zahnrad 216 um die Achse A umläuft.

Eine exzentrische Tragplatte 2 34 ist an der Planetenwelle 228 befestigt. Von ihr steht eine exzentrische Welle 236 über, welche auf einer von der Achse A. entfernten Achse A₉ liegt. Ein Gleitstand 238 ist drehbar auf der exzentrisehen Welle 2 36 angeordnet. Der Gleitstand 2 38 findet seiner seits in einem Schlitz 2 40 eines Abtriebssternes 242 verschiebbar Aufnahme (vgl. Fig. 30). Der Abtriebsstern 242 ist auf einer Ausgangswelle 244 angebracht, die in Lagern 246 und 248 läuft. Letztere sind in einem Gehäusedeckel angebracht, der durch nicht gezeigte Bolzen mit dem Gehäuse 202 verbunden ist. Die Ausgangswelle 244 und der Abtriebsstern 2 42 laufen um eine Achse Α-, um, welche von der pri- mären Achse A_Q entfernt ist.

Läuft der Planetenträger 208, 210 um die Achse A um und wird die Planetenwelle 228 um die bewegte Achse A₁ angetrieben, so bewegen sich die exzentrische Welle 2 36 und deren Achse A₉ auf einer Epitrochoidenbahn oder Epizykloidenbahn, je nach dem, wie groß der Abstand der Achse A₉ von der Achse A-. ist. Nimmt man nur an, daß die Achse A₃ innerhalb der Bahn der Achse A₉ liegt, so lassen die exzentrische Welle 236 und der Gleitstein 238 den Abtriebsstern 242 und die Ausgangswelle 244 um die Achse A-, umlaufen. Eine mathematische Ableitung der Kinematik eines solchen Getriebes findet sich in der US-PS 40 18 090, wobei insbesondere auf die Effekte Bezug genommen wird, welche durch Versetzen der Achse A-, von der Achse A₁ erhalten werden.

Bei der in den Fign. 28 bis 30 gezeigten speziellen Ausführungsform, von welcher anschließend in einer Getriebekorabination Gebrauch gemacht wird, ist der Teilkreisdurchmesser des Planetenzahnrades 226 gleich dem Teilkreisdurchmesser des Sonnenzahnrades (R=1), und ein Zyklus der Abtriebsbewegung wiederholt sich für jede Drehung der Ausgangswelle 244 und des Planetenträgers 208, 210 um 360°. Wählt man die Exzentrizität der Achse A„ zur Achse A₁ (K) in etwa gleich dem Teilkreisradius des Planetenzahnrades 226 (K=1), ^so kommt die A
fast zur Ruhe.

^so kommt die Ausgangswelle 244 für jede 360 zur Ruhe oder

Bei der speziellen Geometrie nach Fig. 28 ist die Exzentrizität der Achse A₂ zur Achse A- willkürlich gleich dem Teil kreisradius des Planetenzahnrades 226 (K=1) gewählt. Ferner ist willkürlich die Exzentrizität der Achse A_ zur Achse A gleich der Hälfte des Teilkreisradius des Planetenzahnrades 226 gewählt. Bezogen auf die Hauptmittenlinie des Getriebes gilt somit E₁ =0,5 und E₂ = 0. Unter diesen Bedingungen wird die Bewegungscharakteristik der Ausgangswelle 244 in Abhängigkeit von der Bewegung der Eingangswelle und des Planetenträgers 208, 210 durch die Kurve G von Fig. 27 wiedergegeben. Man sieht, daß man für jede Umdrehung genau einmal ein vorübergehendes Anhalten oder Verweilen der Ausgangswelle erhält.Auch hier läßt sich die Verweilphase wieder dadurch erheblich vergrößern, daß man das Getriebe 200 mit einem Differentialnockengetriebe 78 kombiniert, indem die Ausgangswelle 244 direkt an die Eingangswelle 30 anschließt, wie wiederum in Fig. 19 gezeigt. Bei dieser Kombination wird die Bewegung der Ausgangswelle 48 bezogen auf die Bewegung des Eingangsteiles (Planetenträger 208, 210) durch die Kurve H von Fig. 27 wiedergegeben.

Das in den Fign. 31, 32 und 33 gezeigte Getriebe 260 ist eines der in der US-PS 37 30 014 offenbarten Schrittschalt-

getriebe. Es kann ebenfalls vorteilhaft mit dem oben beschriebenen Differentialnockengetriebe 78 zusammengeschaltet werden. Das, Getriebe 260 ist so ausgelegt, daß man einen Zyklus der Antriebsbewegung von 360 erhält, wie dies für eine solche Getriebekombination günstig ist. Ein Gehäuse 262 trägt eine stationäre Welle 264, auf welche eine eingangsseitige Getriebeeinheit angeordnet ist. Zu letzterer gehören ein Zahnrad 266 und ein Antriebsstern 268, welche über Lager 270 und 2 72 auf der Welle 264 gelagert ,g sind. Das Zahnrad 266 wird durch ein eingangsseitiges Zahnrad 274 angetrieben, welches auf einer Eingangswelle sitzt. Letztere läuft in vom Gehäuse 262 getragenen Lagern 278 und 280.

Ein stationäres Sonnenzahnrad 2 82 ist direkt auf der Welle 264 angebracht, welche zugleich auch über Lager 290 und 292 eine Planetenträgereinheit trägt. Letztere besteht aus Platten 284 und 288, die über Distanzstücke 288 verbunden sind. Die Planetenträgereinheit 284 bis 288 trägt ^ein oder mehrere Planetenzahnräder 294, von denen jedes auf einer Planetenwelle 296 sitzt. Die Planetenwellen sind über Lager 298 und 300 in der Planetenträgereinheit 284 bis 288 gelagert. In den Fign. 31 bis 33 ist jeweils nur ein Planetenzahnrad sichtbar, es sind jedoch in Wirklichkeit drei Planetenzahnräder vorhanden, von denen jedes mit dem stationären Sonnenzahnrad kämmt. Am einen Ende einer jeden der Planetenwellen 296 ist ein eingangsseitiger Exzenter 302 auf einer Achse liegend angebracht, welche von der Achse der zugeordneten Planetenwelle entfernt ist. Jeder der eingangsseitigen Exzenter 302 kann sich in einem Gleitstein 304 (vgl. Fig.33) drehen, welcher in enger Passung in einem entsprechenden Schlitz 306 des Antriebssternes 268 paßt.

Am anderen Ende einer jeden Planetenwelle 296 ist eine Exzentertragplatte 308 befestigt, von welcher ein Teil als abtriebsseitiger Exzenter 310 ausgebildet ist. Wie aus Fig. 32 ersichtlich, ist ein Gleitstein 312 jeweils drehbar auf einen jeden.der abtriebsseitigen Exzenter 310 aufgesetzt. Die Gleitsteine 312 laufen jeweils in enger Passung in einem entsprechenden Schlitz 314, der in einem Abtriebsstern ausgebildet ist. Der Abtriebsstern 316 sitzt auf einer Ausgangswelle 318, die ihrerseits in Lagern 320 und 322 umläuft. Die Lager 320 und 322 sind in einem Gehäusedeckel 324 festgelegt, der seinerseits durch nicht gezeigte Bolzen am Gehäuse 2 62 befestigt ist. Die Ausgangswelle 318 und der Abtriebsstern 316 laufen um dieselbe Achse um wie das .Sonnenzahnrad 282. Um dieselbe Achse dreht sich auch der Antriebsstern 268 und die Planetenträgereinheit 284 - 288 um, wie dies der Fall sein muß, wenn man eine Mehrzahl von Planetenzahnrädern 294 verwendet.

Wird der Antriebsstern 268 vom eingangsseitigen Zahnrad her über das Zahnrad 266 angetrieben, so treibt der Antriebsstern die Planetenzahnräder 294 über die Gleitsteine 304 und die eingangsseitigen Exzenter 302 an. Nimmt man an, daß der Antriebsstern mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit umläuft, so drehen sich die Planetenträgereinheit und die Planetenzahnräder mit sich ändernder Winkelgeschwindigkeit, da der Antriebspunkt, nämlich der eingangsseitige Exzenter, exzentrisch liegt. Bezüglich Einzelheiten, wird auf die mathematische Behandlung in der US-PS 37 30 014 verwiesen. Die Planetenzahnräder 294 drehen ihrerseits über die abtriebsseitigen Exzenter 310 den Abtriebsstern.

Bei der speziellen Geometrie des gezeigten Ausführungsbeispiels haben die Planetenzahnräder 294 die gleiche Größe wie das Sonnenzahnrad 282, und die Achse des abtriebsseitigen Exzenters liegt auf dem Teilkreisdurchmesser der Planetenzahnräder 294 (R-|=1) . Infolgedessen erhält man

für jeden Umlauf der Ausgangswelle und der Planetenträger einheit ein vorübergehendes Anhalten oder Verweilen des Antriebssternes und der Ausgangswelle. Bei der speziellen gezeigten Geometrie liegt ferner der eingangsseitige Exzenter jeweils auf einer radialen Linie, die derjenigen radialen Linie diametral gegenüberliegt, auf welcher der abtriebsseitige Exzenter vorgesehen ist. Ferner ist die Achse des eingangsseitigen Exzenters von der Achse des Planetenrades um eine Strecke entfernt, welche dem O,3-fachen des Teilkreisradius des Planetenzahnrades entspricht (R-= -3). Unter diesen Bedingungen läuft die Planetenträgereinheit zu der Zeit des Gesamtzyklus langsamer um als der Antriebsstern, zu dem die Achse des ausgangsseitigen Exzenters auf der Teilkreislinie des Sonnenzahnrades oder in der Nähe derselben liegt. Hierdurch wird ausgedrückt durch die Zeit oder den Eingangswinkel der Teil des Zyklus verlängert, in welchem der Abtriebsstern anhält oder verweilt, und zwar zu beiden Seiten dieses Punktes, wenn man sich in der Nähe des Verweilpunktes befindet.

Unter diesen Bedingungen wird die Bewegungscharakteristik der Ausgangswelle 318 bezogen auf die Bewegung des Antriebssternes 368 durch die Kurve J von Fig. 34 wiedergegeben. Auch in diesem Falle läßt sich die natürliche Verweilphase des in den Fign. 31 - 33 gezeigten Getriebes 260 wieder dadurch erheblich verbessern, daß man dieses Getriebe mit den schon oben beschriebenen Differentialnockengetriebe 78 koppelt. Hierzu wird die Ausgangswelle 318 des Getriebes 260 wieder direkt mit der Eingangswelle 30 gekoppelt, wie wiederum aus Fig. 19 ersichtlich. Die Bewegung der Ausgangswelle 48 dieser Getriebekombination bezogen auf die Bewegung des Antriebssternes 268 ist in Fig. 34 durch die Kurve K wiedergegeben. Die Kurven von Fig. 34 sind jeweils nur für einen Halbzyklus (180°) sowohl der Eingangsbewegung als auch

der Abtriebsbewegung wiedergegeben, da die Bewegungen zu 180 symmetrisch sind.

Vermindert man die eingangsseitige Exzentrizität auf Null, indem man den eingangsseitigen Exzenter 302 auf die Achse des Planetenzahnrades 294 legt, so hat man keine Relativbewegung zwischen dem Antriebsstern und der Planetenträgereinheit 284 - 288. Bei einem derartigen Getriebe kann man dann den Antriebsstern weglassen und erhält so das in Fig.35 ^o gezeigte vereinfachte Getriebe 330.

Bei dem Getriebe gemäß Fig. 35 trägt ein Gehäuse 332 eine stationäre Welle 334, auf welcher das Sonnenzahnrad 282 angeordnet ist. Die Planetenträgereinheit besteht wiederum

!5 aus Platten 284 und 286 sowie Distanzstücken 288. Ein Zahnrad 336 ist nunmehr direkt durch Bolzen an der Planetenträgereinheit befestigt, um letztere anzutreiben. Das Zahnrad 336 wird seinerseits vom eingangsseitigen Zahnrad 274 angetrieben, welches auf der wie oben beschrieben gelagerten Eingangswelle 276 sitzt.

Der Rest des in Fig. 35 gezeigten Getriebes 330 entspricht dem Getriebe 260 von Fig. 31 mit der Ausnahme, daß der ein-, gangsseitige Exzenter 302 auf der Planetenwelle 296 weggefallen ist, da die Planetenträgereinheit nun direkt durch das Zahnrad 336 angetrieben wird. Bei der speziellen gezeigten Geometrie hat das Planetenzahnrad wieder die gleiche Größe wie das Sonnenzahnrad, und die Achse des abtriebsseitigen Exzenters liegt auf dem Teilkreisdurchmesser des Sonnenzahnrades. Daher erhältm an für jeden Umlauf der Ausgangswelle und der Planetenträgereinheit ein übergehendes Anhalten oder Verweilen des Abtriebssternes und der Ausgangswelle.

Unter diesen Bedingungen -läßt sich die Bewegungscharakteristik der Ausgangswelle 318 bezogen auf die Bewegung der Planetenträgereinheit als Eingangsbewegung durch die Kurve L von Fig. 34 veranschaulichen. Es sei noch einmal daran c erinnert, daß die dortige Kurve J die Eingangs/Ausgangs-Charakteristik des Getriebes 2 60 darstellt, welches einen eingangsseitigen Exzenter aufwies. Es ist klar, daß die Unterschiede zwischen den Kurven J und L auf den eingangsseitigen Exzenter zurückzuführen sind. Obwohl die Verweil-

₁₍-j phase des Getriebes 330 etwas kleiner ist als die Verweilphase des Getriebes 2 60, kann auch das Getriebe 330 dadurch erheblich verbessert werden, daß man es mit dem oben beschriebenen Differentialnockengetriebe 78 verbindet. Wie in den schon zuvor beschriebenen Fällen wird gemäß Fig. 19

•|c die Ausgangswelle 318 direkt mit der Eingangswelle 30 verbunden. Bei dieser Getriebekombination wird die Bewegung des Ausgangswelle 4 8 bezogen auf die Bewegung der Planetenträgereinheit durch die Kurve M von Fig. 34 wiedergegeben.

Bei den Getrieben 200, 260 und 330 nach den Fign. 28, 31 und 35 hängen die Eigenschaften der natürlichen Verweilphase von der Exzentrizität des abtriebsseitigen Exzenters bezüglich der Teilkreislinie seines zugeordneten Planeten-Zahnrades ab. Ist diese Exzentrizität exakt gleich dem Teilkreisradius des zugeordneten PlanetenZahnrades, so kommt die Ausgangswelle für jeden Umlauf einmal vorübergehend zum Anhalten. Ist diese Exzentrizität etwas kleiner als der Teilkreisradius des Planetenzahnrades, so kommt die Ausgangswelle einmal fast zum. Stillstand, wobei die minimale Geschwindigkeit der Ausgangswelle dem Unterschied zwischen der Exzentrizität und dem Teilkreisradius des Planetenzahnrades zugeordnet ist. Ist diese Exzentrizität geringfügig größer als der Teilkreisradius des PIanetenzahnrades, so erfährt die Ausgangswelle beim Verweil-

punkt eine geringfügige Bewegungsumkehr. In allen drei Fällen läßt sich bei den gezeigten Ausführungsbeispielen die Verweilphase durch Zusammenkoppeln mit dem oben beschriebenen Differentialnockengetriebe erheblich verbessern, sowohl was die Ausdehnung der Verweilphase (gemessen im Eingangswinkel) als auch was das Umsetzen eines fast Anhaltens, vorübergehenden Anhaltens oder einer Bewegungsumkehr in ein exaktes echtes Anhalten ohne Bewegungsumkehr betrifft.

Ähnlich kann man auch das Getriebe 100 nach den Fign. 13 und 14 so auslegen, daß man für jeden Umlauf ein annäherndes Anhalten, ein vorübergehendes Anhalten oder eine Bewegungsumkehr erhält. Auch das Getriebe 176 nach den Eign.

20 und 21 kann so dimensioniert werden, daß man ein annäherndes Anhalten, ein kurzfristiges Anhalten oder eine oder zwei Umkehrungen der Bewegung für einen jeden Umlauf erhält. In all diesen Fällen läßt sich durch zusätzliche Verwendung des oben beschriebenen Differentialnockengetriebes eine solche in vielfältiger Weise von der Idealsituation abweichende Verweilphase in eine exakte Verweilphase mit sehr großer.Länge umsetzen.

Das primäre Bestreben der vorliegenden Anmeldung liegt zwar in der zusätzlichen Verwendung des oben beschriebenen Differentialnockengetriebes mit den Grundtypen von Schrittschaltgetrieben, wie sie obenstehend beschrieben wurden, um hierdurch deren Verweilcharakteristik zu verbessern. Es versteht sich, daß man mit den oben beschriebenen Differentialnockengetriebe aber auch andere kinematische Eigenschaften der Grund-Schrittschaltgetriebe verbessern kann, z.B. die Spitzenbeschleunigung vermindern kann, eine lange Phase konstanter Geschwindigkeit einstellen kann oder auch andere Kenngrößen der Taktbewegung modifizieren kann. All dies kann die Fähigkeit zur Bewegungsumformung des oben beschriebenen Differentialnockengetriebes bewerkstelligen.

Bei den oben unter Bezugnahme auf die Fign. 5-9 beschriebenen Grundtyp eines Differentialnockengetriebes 78 liefen die Eingangswelle und die Ausgangswelle um die gleiche Achse um. In manchen Fällen, in denen man das effektive Hebelverhältnis über das als Winkelhebel ausgebildete Verbindungsteil von der Nocke zum abtriebsseitigen Kurbelarm ändern will, z.B. dann, wenn sich die abtriebsseitig anzutreibende Last mit der Stellung im Zyklus ändert, kann es vorteilhaft sein, eine Versetzung zwischen den Achsen der Eingangswelle 2Q und der Ausgangswelle einzuführen. Es bedingt eine mechanische Abwandlung: Entfernen des Lagers 52 und Hinzufügen eines weiteren Lagers zwischen der Ausgangswelle 48 und der Deckelplatte 44.

In Fig. 7 war der Schlitz 64 im abtriebsseitigen Kurbelarm 58 so gezeigt, daß er sich längs einer radialen Mittenlinie erstreckte. Auch dies braucht nicht notwendigerweise so zu sein. Neigt man diesen Schlitz bezüglich einer exakten radialen Linie, so kann man hierdurch ein unsymmetrisches Ansprechen im Differentialwinkel bezüglich der durch die Nocke erzeugten Verlagerung des als Winkelhebel ausgebildeten Verbindungsteiles 68 einführen, wobei unter dem Differentialwinkel derjenige Winkel verstanden wird, welcher zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle aus ihrer geometrischen Grundbeziehung heraus eingeschlossen wird.

Werden größere Differentialwinkelbereiche gewünscht und sind verglichen mit der Nockenbelastung kleinere Drehmomente ausreichend, so kann man die Verbindung zwischen dem als Winkelhebel ausgebildeten Verbindungsteil und dem ausgangsseitigen Kurbelarm wie in Fig. 36 gezeigt abwandeln. Fig. 36 ist ein Analogon zu Fig. 7 der ersten Ausführungsform. Der eingangsseitige Kurbelarm 40 und der Kurbel- zapfen 42 werden wie beim ersten Ausführungsbeispiel nach

den Fign. 5 bis 9 verwendet. Ein abgewandeltes als Winkelhebel ausgebildetes Verbindungsteil 340 ist über die Lagerbuchse 70 verschwenkbar auf dem Kurbelzapfen 42 angeordnet. An seinem außenliegenden Ende trägt das als Winkelhebel ausgebildete Verbindungsteil 340 wieder die Nockenfolgerolle 76 und wird über letztere von der Nockennut angetrieben. Das Verbindungsteil 340 trägt ferner ein Zahnradsegment 342, dessen Mittelpunkt mit der Achse des Kurbelzapfens 42 zusammenfällt. Anstelle des zuvor verwendeten geschlitzten ausgangsseitigen Kurbelarmes 58 wird nun aber ein ausgangsseitiges Zahnradsegment 344 verwendet, welches drehschlüssig auf die Ausgangswelle 48 aufgekeilt wird. Die Zahnradsegmente 342 und 344 kämmen miteinander, und man erkennt, daß bei Antrieb der Nockenfolgerolle 76 durch die Nockennut ein Verschwenken des Verbindungsteiles 340 um den Kurbelzapfen 42 zu einer Änderung im Differentialwinkel zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle führt. Man erkennt ferner, daß für eine vorgegebene Winkelbewegung des Verbindungsteiles 340 um den Kurbelzapfen 42, wie sie durch einen vorgegebenen Radiusunterschied der Nocke hervorgerufen wird, ein größerer Differentialwinkel erzeugt wird als bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fign. 5 bis 9.

Wünscht man andererseits kleinere Bereiche des Differential winkels und werden bezogen auf die Belastung der Nockeneinrichtung höhere Drehmomente gewünscht, so kann man die Verbindung zwischen dem als Winkelhebel ausgebildeten Verbindungsteil und dem ausgangsseitigen Kurbelarm gegenüber der Ausführungsform nach den Fign. 5-9 gerade umdrehen. Eine derartige Umkehrung ist in den Fign. 37 und 38 gezeigt.Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Verbindung zwischen dem Gleitstein und dem ausgangsseitigen Kurbelarm auf einem Radius von der Mittenlinie der Drehung vorgesehen, der größer ist als der Radius der Bahn des Kurbelzapfens 42 von derselben Achse. Wie aus den Fign. 37 und 38 ersieht-

^ lieh, ist ein weiter abgewandeltes als Winkelhebel ausgebildetes Verbindungsteil 350 wieder auf dem Kurbelzapfen 42 verschwenkbar gelagert. Der Kurbelzapfen ist seinerseits wieder auf dem eingangsseitigen Kurbelarm 4OA angebracht, der nur dahingehend abgewandelt ist, daß mehr freier Raum

für die Relativbewegung des Verbindungsteiles 350 besteht. An seinem einen Ende trägt das Verbindungsteil 350 die Nockenfolgerolle 76, welche wie schon zuvor in die Nockennut 46 eingreift. Am anderen Ende ist auf dem Verbindungsteil 350 ein Stift 352 befestigt, auf welchem ein Gleitstein 354 über eine Lagerbüchse 356 verschwenkbar angebracht ist. Der Gleitstein 354 läuft in enger Passung in einem Schlitz 358, der in einem ausgangsseitigen Kurbelarm 360 ausgebildet ist. Letzterer ist wieder mit der Ausgangswelle 48 verkeilt. Bei diesem Ausführungsbeispiel Ib

liegt die Verbindungsstelle zwischen Gleitstein und ausgangsseitiger Kurbelarm bei einem erheblich größeren Radius als beim Ausführungsbeispiel nach den Fign. 5 bis 9. Für eine vorgegebene Winkelbewegung des Verbindungsteiles

2Q 350 um den Kurbelzapfen 42, wie sie durch einen vorgegebenen Unterschied im Radius der Nockennut hervorgerufen wird, ist somit der zwischen dem eingangsseitigen Kurbelarm und dem ausgangsseitigen Kurbelarm erhaltene Differentialwinkel kleiner als beim Ausführungsbeispiel nach den Fign. 5 bis 9.

Eine weitere Umkehrung der Winkelhebelverbindung zwischen * dem eingangsseitigen Kurbelarm und dem ausgangsseitigen Kurbelarm ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 39 gezeigt. In diesem Falle ist nun das als Winkelhebel ausgebildete Verbindungsteil 370 über einen bei seinem einden Ende gelegenen Stift 374 schwenkbar mit einem ausgangsseitigen Kurbelarm 372 verbunden, während es bei seinem anderen Ende die Nockenfolgerolle 76 trägt. Dieses Verbindungsteil wird über einen Gleitstein 376 und einen Stift 378 von einem mit einem Schlitz versehenen eingangsseitigen Kurbelarm 380 her angetrieben.

Für all die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele gilt, daß dann, wenn von der Nockeneinrichtung keine Bewegungsänderung eingeführt wird, eingangsseitiger Kurbelarm und ausgangsseitiger Kurbelarm phasengleich oder synchron umlaufen. Wird dagegen durch die Nockeneinrichtung über eine Relativdrehung des als Winkelhebel ausgebildeten Verbindunsteiles eine zusätzliche Bewegung eingeführt, so erhält man eine Differentialbewegung der Ausgangswelle bezüglich der Eingangswelle. Es liegen somit andere Verhältnisse vor als bei herkömmlichen Nockengetrieben, bei welchen die Nockeneinrichtung die gesamte Abtriebsbewegung erzeugen muß.

-Ii-

L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche;

1.! Getriebe zur Erzeugung einer Drehbewegung, welches eine ^~J vorgegebene variable Winkelbeziehung zwischen zwei umlaufenden Teilen herstellt, welche sich bei jeder Umdrehung wiederholt, gekennzeichnet durch eine Differential-Nockeneinrichtung, die ihrerseits aufweist:

a) einen Rahmen (36, 44),

b) eine Eingangswelle (30), die im Rahmen (36, 44) um eine erste Achse umlaufend gelagert ist,

c) von der Achse versetzte Antriebsmittel (40, 42), die auf der Eingangswelle (30) angebracht sind,

d) eine im Rahmen (36, 44) gelagerte Ausgangswelle (48), welche um eine zur ersten Achse im wesentlichen parallele zweite Achse umläuft,

e) von der Achse versetzte getriebene Mittel (58, 66, 74), welche auf der Ausgangswelle (48) angebracht sind,

f) eine stationäre ringförmige Nockenplatte (44), die auf dem Rahmen (36, 44) im wesentlichen auf der ersten Achse und der zweiten Achse senkrecht stehend angeordnet ist und die erste Achse und die zweite Achse umgibt, und

g) Nockenfolgemittel (76), die mit der Nockenplatte (44) zusammenarbeiten und eine Verbindung zwischen den achsversetzten treibenden Mitteln (40,42) und den achsversetzten getriebenen Mitteln (58, 66, 74) herstellt,

so daß eine den Nockenfolgemitteln (76) durch die Nockenplatte (44) aufgeprägte Bewegung zu einer im wesentlichen hierzu proportionalen Bewegung der getriebenen Mittel (58, 66, 74) bezüglich der treibenden Mittel (40, 42) führt.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die achsversetzten treibenden Mittel ein versetztes Kurbelteil (40) aufweist, welches seinerseits einen Kurbelzapfen (42) trägt, der auf einer dritten, zur ,- ersten Achse exzentrischen Achse angeordnet ist, und daß die achsversetzten getriebenen Mittel einen achsversetzten Arm (58) mit einem geschlitzten Abschnitt (64) aufweisen und das Nockenfolgeteil als Winkelhebel ausgebildet ist, welcher verschwenkbar auf dem Kurbel-

-^q zapfen (42) gelagert ist und mit einem, ersten Abschnitt ein mit der Nockenplatte (44) zusammenarbeitendes Nockenfolgeteil (76) trägt und auf einem zweiten Abschnitt einen Stift (72) trägt, der mit dem geschlitzten Abschnitt (64) des von der Achse versetzten

■^5 Armes (58) zusammenarbeitet.

3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die achsversetzten Antriebsmittel einen von der Achse versetzten Arm mit einem geschlitzten Abschnitt umfassen, daß die getriebenen Mittel einen achsversetzten Kurbelarm aufweisen, welcher einen Kurbelzapfen trägt, der sich längs einer dritten, von der zweiten Achse versetzten Achse erstreckt, und daß die Nockenfolgemittel als Winkelhebel ausgebildet sind, welcher verschwenkbar auf dem.Kurbelzapfen angeordnet ist und einen ersten Abschnitt aufweist, der ein mit der Nockenplatte zusammenarbeitendes Nockenfolgeteil trägt, sowie einen zweiten Abschnitt aufweist, von welchem ein Stift getragen ist, der mit dem geschlitzten Abschnitt des von der Achse versetzten Armes zusammenarbeitet.

4·. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Achse versetzten treibenden Mittel einen achsversetzten Kurbelarm (350) aufweisen, auf welchem ein Kurbelzapfen (42) auf einer von der ersten Achse entfernten dritten Achse liegend angeordnet ist, und daß

die von der Achse versetzten getriebenen Mittel ein Zahnradsegment (344) aufweisen, welches zur zweiten Achse konzentrisch ist, und daß die Nockenfolgemittel einen treibenden Zahnkranz (342) aufweisen, welcher zum Kurbelzapfen (42) konzentrisch auf letzterem angebracht ist

und mit dem Zahnradsegment (344) kämmt, und daß der treibende Zahnkranz (342) einen Ansatz (340) hat, auf welchem ein mit der Nockenplatte zusammenarbeitendes Nockenfolgeteil (76) angebracht ist.
10

5„ Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Achse und die zweite Achse im wesentlichen zusammenfallen.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenplatte (44) eine geschlossene zu-. rückspringende Nut (46) und die Nockenfolgemittel eine Rolle (76) aufweisen, welche in enger Passung in der Nut (46) läuft.
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7. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfolgemittel aufweisen: erste Mittel (76), welche mit den Nockenmitteln (46) formschlüssig zusammenarbeiten und diesen folgen, Verbindungsmittel (68) zum Anbringen dieser ersten Mittel (76), zweite Mittel (42) zum verschwenkbaren Verbinden der letztgenannten Mittel (68) und achsversetzter treibender Mittel (42) , die sich auf einer von den ersten Mitteln entfernten Achse befinden, und auf den Verbindungsmitteln (68) angebrachte dritte

3.0 Mittel, welche an den achsversetzten treibenden Mitteln an einer Stelle verbunden sind, welche von den ersten und zweiten Mitteln entfernt ist.

8. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfolgemittel aufweisen: erste Mittel, die mit den Nockenmitteln formschlüssig zusammenarbeiten und .

diesen folgen, Verbindungsmittel zum Anbringen der ersten Mittel, zweite Mittel, welche die Verbindungsmittel und die achsversetzten treibenden Mittel auf einer Achse schwenkbar miteinander verbinden, die von den ersten Mitteln entfernt ist, wobei die Verbindungsmittel schwenkbar mit den achsversetzten treibenden Mitteln auf einer Achse verbunden sind, die von den ersten und zweiten Mitteln entfernt ist.

IQ

9. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfolgemittel aufweisen:.erste Mittel, welche mit den Nockenmitteln zusammenarbeiten und diesen folgen, Verbindungsmittel zum Anbringen der ersten Mittel, zweite Mittel zum verschwenkbaren Verbinden der Verbindungsmittel und der achsversetzten treibenden Mittel auf einer Achse, welche von den ersten Mitteln entfernt ist, und dritte Mittel in Form einer Zahnradverbindung zwischen den Verbindungsmitteln und den getriebenen Mitteln, wobei die Zahnradverbindung von den ersten und zweiten Mitteln entfernt ist.

10. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfolgemittel aufweisen: erste Mittel, die formschlüssig mit den Nockenmitteln zusammenarbeiten und diesen folgen, Verbindungsmittel zum Anbringen der ersten Mittel und zweite Mittel zum Herstellen einer Schwenkverbindung zwischen den Verbindungsmitteln und den achsversetzten· treibenden Mitteln auf einer Achse, die von den ersten Mitteln entfernt ist, wobei die Verbindungsmittel einen Gleitstein (66) aufweisen, der auf den Verbindungsmitteln (68) um eine Achse verschwenkbar gelagert ist, welche von den ersten und zweiten Mitteln entfernt ist, und der in den von der Achse entfernten getriebenen Mitteln (58) verschiebbar ist.

11. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenfolgemittel aufweisen: erste Mittel, welche mit den Nockenmitteln formschlüssig zusammenarbeiten und diesen folgen, Verbindungsmittel zum Anbringen der ersten Mittel, zweite Mittel zum schwenkbaren Verbinden der Verbindungsmittel mit den treibenden Mitteln unter Verwendung einer Schiebeverbindung zu den treibenden Mitteln, und dritte Mittel, durch welche die Verbindungsmittel und die achsentfernten getriebenen Mittel schwenkbar miteinander verbunden werden, wobei die ersten, zweiten und dritten Mittel jeweils voneinander entfernt sind.