WO1989007214A1

WO1989007214A1 - Gearing

Info

Publication number: WO1989007214A1
Application number: PCT/EP1988/001071
Authority: WO
Inventors: Dieter Bollmann
Original assignee: Bollmann Hydraulik Gmbh
Priority date: 1988-01-23
Filing date: 1988-11-24
Publication date: 1989-08-10
Also published as: FI894468A0; DK440089D0; FI894468A; EP0356467A1; PL277284A1; DK440089A; ZA888713B; JPH02503709A; AU2820789A; KR900700796A; HUT55513A; CN1036253A; BR8807551A; HU890477D0; YU238088A

Description

Getriebe.

Die vorliegende Erfindung hat kein Vorbild seit der Erfindung d Zahnradgetriebes, das voraussichtlich in naher Zukunft durch das erfi dungsgemäße Getriebe aus weiten Bereichen der Technik verdrängt sein wir Ihr liegt die Aufgabe der Schaffung eines Getriebes zugrunde, das Vergleich zu den gebräuchlichen Zahnradgetrieben unter Einschluß der b kannten Harmonic-Drive-Getriebe und Cyclo-Getriebe einen weiteren Üb ^' setzungs- und insbesondere Untersetzungsbereich bezw. die Übertragu größerer Kräfte ermöglicht.

•__ Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Getrie gelöst, dessen wesentlicher Vorteil darin besteht, daß die Kraftübertr gung mittels Kugeln, d.h. unter ausschließlich rollender Reibung und dam mit hohem Wirkungsgrad nahezu verlustfrei erfolgt. Es kann mit jedem b liebigen Übersetzungs- und Untersetzungsverhältnis hergestellt werde wobei Untersetzungen von weniger als 9 : 1 erzielt werden können, die m Hilfe herkömmlicher Untersetzungsgetriebe nicht erreicht werden können Ebenso kann erwartet werden, daß die Herstellung von Getrieben m gebrochenem Untersetzungsverhältnis möglich sein wird. Der Herstellung aufwand ist im Vergleich mit dem zur Herstellung eines Zahnradgetrieb erforderlichen Aufwand gering. Weitere Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich aus der nachfo genden Beschreibung, in der die Erfindung anhand der beiliegenden Zeic nung beispielsweise erläutert ist. Es zeigen

Fig. 1 eine Sicht auf ein Getriebe gemäß Erfindung Fig. 2 einen Schnitt nach II - II durch Fig. 1

Fig. 3 eine Sicht auf die Stirnfläche des Antriebsteiles des Ge^¬ triebes Fig. 4 eine Sicht auf den gehäusefesten Flansch des Getriebes Fig. 5 Ansichten von drei - teilweise geteilt wiedergegebeπen -

Abtriebsteilen mit verschiedenen Ausführungsformen von Kugelführungsnu en Fig. 6 eine andere Ausführungsform eines Schaltgetriebes im Schn Fig. 7 einen Schnitt nach VII - VII durch Fig. 6 Fig. 8 einen Schnitt nach VIII - VIII durch Fig. 6

Fig. 9 eine andere Ausführungsform eines Schaltgetriebes im Schn Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Winkeltriebes im Schn Fig. 11 ein Getriebe mit einer anderen Ausbildung der Antriebs¬ scheibe Fig. 12 eine Weiterbildung des in Fig. 11 dargestellten Getriebes bei gleichzeitig kinematischer Umkehrung der Funktionsteil Fig. 13 Beispiele für die Ausbildung der Wellennuten der in den F 11 und 12 wiedergegebenen Ausführungsformen eines Getrieb Fig. 14 eine weitere Ausführungsform eines Achsialgetriebes mit d rektem Antrieb

Fig. 15 eine Sprengdarstellung des Getriebes gemäß Fig. 14 bei teilweise geschnitten wiedergegebenen Funktionsteilen Fig. 16 eine der Fig. 15 entsprechende Sprengdarstellung eines Ge¬ triebes mit kinematisch umgekehrter Anordnung der Teile Fig. 17 eine Abwandlung des in Fig. 12 wiedergegebenen Getriebes

Bei den in den Fig. 1, 6, 11 und 14 der Zeichnung wiedergegeben Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Getriebes handelt es sich Getriebe mit zueinander fluchtenden Antriebs- bezw. Abtriebsdrehachsen mit - siehe insbesondere die Fig. 1 und 2 - einem Gehäuse 1, in dem d die Form einer im wesentlichen ringförmigen Scheibe 2 aufweisende A triebsteil und die ebenfalls die Form einer Ringscheibe 3 aufweisende A triebsteil gelagert sind. Es ist die Antriebsscheibe 2 - siehe insbeso dere die Fig. 3 bis 5 - mit einer kreisrunden exzentrisch zur Drehach verlaufenden Führungsnut 9 und die Abtriebsscheibe 3 auf der der A triebsscheibe zugewendeten Stirnfläche mit einer endlosen Führungsnut 1 aus auf die Drehachse zentrierten Kurvenabschnitten zur Führung der (sie Fig. 1 und 2) der Kraftübertragung dienenden Kugeln 11 versehen, wob zwischen der Antriebsscheibe 2 und der Abtriebsscheibe 3 ein gehäuse fester Flanch 6 vorgesehen ist, der mit einer grundsätzlich beliebigen A zahl radialer, die exzentrische Auslenkung der Kugelführungsnut 9 d Antriebsscheibe 2 überdeckender Langlochführungen 10 versehen ist, m deren Hilfe die Kugeln 11 gegen Drehung um die Mittelachse des Getriebe gesichert sind.

Mit Hilfe des dargestellten Getriebes erfolgt die Kraftübertragun über die Kugeln 11 aufgrund von ausschließlich rollender Reibung und dahe _ -

nahezu verlustfrei, wobei - siehe insbesondere die Fig. 3 bis 5 - einzeln in jeweils einer der Langlochfiihrungen 10 geführten Kugeln 11 der Drehung der Antriebsscheibe 2 aufgrund der exzentrischen Lage antriebsseitigen Kugelführungsnut 9 in den Langlochführungen radial h und herbewegt werden. Die Kugeln 11 üben aufgrund dieser ihnen von Exzenternut 9 im Zusammenwirken mit den radialen Langlochführungen auf zwungenen Hin- und Herbewegung eine Tangentialkraft auf die Nutwand aus, durch die die Abtriebsscheibe 3 in eine der Antriebsscheibe entgeg gerichtete Drehung versetzt wird. Hierbei befinden sich alle Langlo führungen 10 in Überdeckung nicht nur mit der Exzenternut 9 sondern a mit der abtriebsseitigen Nut 14, die - in statischer Betrachtung - a grund ihrer Welligkeit mit der Exzenternut 9 der Antriebsscheibe 2 allen Überdeckungspunkten einen schrägen Winkel einschließt, ebenso allen Langlochführungen 10, so daß sämtliche Kugeln 11, die jede in ei Kreuzungspunkt zwischen den Nuten 9 und 14 und der Langlochführung geführt (eingeschlossen) sind, ständig in formschlüssigem Eingriff steh d.h. die Kraftübertragung auf einem großen tragenden Querschnitt erfol Das Getriebe kann somit - bei Zugrundelegung der Übertragung gleic Drehmomente - wesentlich kleiner gebaut werden kann als die herkömmlic Zahnradgetriebe, bei denen die Kraftübertragung über nur wenige im E griff miteinander stehende Zähne erfolgt. Entsprechend erlauben die erf dungsgemäßen Getriebe - im Vergleich mit herkömmlichen Getrieben ei vergleichbaren Einbaugröße - die Übertragung wesentlich größerer - gru sätzlich unbegrenzter - Drehmomente. Sofern eine Kraftübertragungsli (Exzenternut-schlitzgeführter Kugelsatz-Wellenbahn) zur Übertragung erforderlichen Kräfte nicht genügt, bedarf es lediglich der Anord einer weiteren Kraftübertragungslinie oder mehrerer Kraftübertragungsl nien gleicher Teilung in denselben - gegebenenfalls entsprechend ve größerten - Antriebs- bezw. Abtriebsteilen.

Das Getriebe ist einfach in der Herstellung, die sich bei Einsa marktgängiger und daher preiswerter Kugeln auf die Fräsung der Kuge führungsnuten und Langlochführungen beschränkt, die - anders als die Zäh von Zahnradgetrieben - keiner besonderen Bearbeitung bedürfen. Im Bet ^*» unvermeidliche Ausarbeitungen der Kugelführungsbahnen können ohne Schwi rigkeiten ausgeglichen werden, durch Austausch der Kugeln durch Kugeln m einem der Ausarbeitung entsprechend größeren Durchmesser. Das Getriebe h somit auch eine gegenüber den herkömmlichen Getrieben wesentlich verlä gerte Standzeit.

_•_• Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes ist - als ganzzahliges Ver hältnis - frei wählbar. Seine Beziehung zur Zahl der - in einer Übertra gungslinie - eingesetzten Kugeln 11 einerseits sowie Wellen in de Wellennut andererseits bestimmt sich nach der Gleichung

Ü = (W - K)/W

worin W die Zahl der Wellungen in der abtriebsseitigen Führungsnut 14 un K die - nach der derzeitigen Erkenntnis mindestens zwischen 1 und (W + 1 betragende - Zahl der kraftübertragenden Kugeln bezw. radialen Führungs schlitze bezeichnen. Es ergibt sich somit die aus dem ständigen kraftüber tragenden Eingriff aller eingesetzten Kugeln resultierende Besonderhei - D —

des erfindungsgemäßen Getriebes, daß bereits bei Einsatz einer einzige Kugel - zur Vermeidung einer Totpunktste lung des Getriebes werden jedoc vorteilhaft mindestens zwei Kugeln eingesetzt - Kugel die volle Getrie befunktion erzielt wird, wobei der Abtrieb von Getrieben, bei denen sic 5 aus der vorstehenden Gleichung negative Werte (K größer als W) ergeben eine dem Antrieb entgegengesetzte Drehrichtung aufweist, während be positiven Werten (K kleiner als W) Antrieb und Abtrieb die gleich Drehrichtung besitzen.

löt Auf diesem Hintergrund erfolgt die Berechnung des Getriebes in de Weise, daß - für Untersetzungsgetriebe - zunächst durch Multiplikation de Länge des Grundkreises - das ist die Länge des -die Wellennut 14 de Abtriebsteils 3 umschreibenden Kreises - mit dem gewünschten Übersetzungs verhältnis die Getriebeteilung, d.h. die Länge einer Wellung in der Nut 1

15 berechnet. Hieraus ergibt sich unmittelbar die Zahl der einzusetzenden K geln 11 und damit die Teilung der Schlitzung 10 im Flansch 6 mit (W + 1) Demgegenüber ist für Übersetzungsgetriebe (K kleiner als W) jed Übersetzungsverhältnis unmittelbar als ganzzahliges Zahlenverhältn bestimmbar, wobei die Möglichkeit zur Herstellung von Getrieben auch m

20 gebrochenem (nicht ganzzahligem) Übersetzungsverhältnis erwartet werd kann.

Auf dieser Grundlage ist die Steilheit der Flanken der Wellennut 14 weiten Grenzen entsprechend den jeweils an das Getriebe gestellt

25 Anforderungen frei wählbar, woraus sich zunächst die Länge der Schlitze und die Exzentrizität der Nut 9 des Antriebsteils 2 unmittelbar und d weiteren Parameter, insbesondere die Kurenführung der Wellennut 14, auf grund einfacher mathematischer Beziehungen mittelbar ergeben. Weiter Parameter, etwa die die freie Auslegung der bekannten Zahnradgetriebe be hinderenden Beschränkungen auf festgelegte bezw. abgestimmte Teilkreis beziehungen zwischen Antrieb und Abtrieb, brauchen nicht beachtet z werden, so daß nicht nur Getriebe mit Untersetzungen von weniger als 9 : bis hin zu einer Untersetzung von 2 : 1 problemlos herstellbar sind, di mit keinem bekannten Untersetzungsgetriebe erreicht werden können. Hierau folgt der weitere wesentliche Vorteil, daß - im Vergleich zu den bekanntt*. Getrieben - bei Einsatz des erfindungsgemäßen Getriebes zur Erzielun gleicher Drehzahlen an der Getriebewelle Antriebsaggregate mit geringere Wellendrehzahl eingesetzt werden können.

ϊn Fig. 5 sind einige Beispiele von einsetzbaren Wellenformen dar

»_• gestellt, so in Fig. 5A eine geradlinige Zick-Zack-Form 14a und eine sic spitz brechende Wellenform 14b. In Fig. 5B sind - bevorzugte - Führungs nuten mit regelmäßigen Wellenformen 14c und 14d unterschiedlicher Wellig keit wiedergegeben, die bei einer weiteren Verringerung der Welligkeit i die in Fig. 5C wiedergegebene Form eines Polygons 15a, 15b, 15c aus dre auf die Mittelachse zentrierten Kreisabschnitten oder - noch weitergehen - in die Form einer Ellipse übergeht.

Das Getriebe kann als einstufiges oder auf einfache Weise auch al mehrstufiges Getriebe oder - in verschiedenen, grundlegend voneinander ab weichenden Ausführungsformen - als Mehrgang-Schaltgetriebe ausgebilde sein. In einer in den Fig. 6 bis 8 wiedergegebenen Ausführungsform eine — o -

derartigen Schaltgetriebes beispielsweise ist der Abtrieb von einer d Zahl der Getriebegänge entsprechenden Zahl von mittels der Kugeln drehfest miteinander gekoppelter Abtriebsscheibeπ 21, 22, 23, 24, 25 g bildet, die jeweils im Verhältnis zu der im Λntriebsverbund voranstehend Abtriebsscheibe eine Wellennut mit auf chts gewüπscat Untersetzungsve hältnis abgestimmter Wellenzahl aufweisen. Durch die Innenbohrungen d Abtriebsscheiben und Flansche 6 erstreckt sich eine Hohlwelle 26, die den Ebenen der Abtriebsscheiben - siehe insbesondere Fig. 7 - als Kuge käfig zur Aufnahme jeweils eines Sat7.es radial in das^* zugeordnete A triebsteil ausrückbarer Kugeln 21a, 22a, 23a, 24a, 25a ausgebildet ist u in der als Schaltglied ein Nockenschieber 27 mit sich in gestuftem Absta rundherum erstreckenden Nockenwülsten 21b, 22b, 23b, 24b geführt is durch dessen Axialverschiebung jeweils eine der Abtriebsscheiben - Beispielsfalle der Wulst 24b mit der als Rückwärtsgang wirkenden Abtrieb scheibe 25 - mit der Hohlwelle 26 derart drehfest verbunden wird, daß d Kugeln des betreffenden Kugelsatzes 25a unter Freigabe der Kugeln all anderen Kugelsätze 21a, 22a, 23a, 24a in Kugelpfannen 24c der zugeordnet Abtriebsscheibe 24 eingerückt und in dieser Lage gehalten werden. Die A triebsscheiben werden hierbei im dargestellten Beispiel von einem Stüt lager 28 im Gehäuse 1 gestützt, das nur bei Getrieben zur Übertragu größerer Kräfte erforderlich, bei einer nur geringen Kraftübertragung di nenden Lagern jedoch entbehrlich ist.

Ein in dieser Weise ausgebildetes Getriebe ist einfach im Aufbau erlaubt auf einfache Weise eine Schaltung durch lediglich lineare Verste lung eines Nockenschiebers von Hand oder durch Programmsteuerung. Es e net sich insbesondere zum Einsatz in Anwendup<..sfällen, in denen die äu ren Verhältnisse den Einbau lediglich eines langgestreckten Getriebes geringem Durchmesser erlauben. Nachdem bei der Hin erc-inancierschaltung Abtriebsscheiben von Stuie YΛ\ Stufe .-.in Drehriclil-img.swech.sel eintri kann das Getriebe als Mehrstufengetriebe mit einer beliebigen Zahl von gegenläufiger Richtung kraftübertragenden Getriebegängen ausgebildet se Es genügt hierzu die direkte drehfeste Koppelung einer beliebigen Zahl Abtriebsscheiben miteinander unter Zwischenschaltung jeweils eines geh sefesten mit radialen Führungsschlitzen für Kraftübertragungskugeln v sehenen Flansches, wobei die Abtriebsscheiben jeweils auf ihrer antrie seitigen Stirnfläche eine Exzenternut und auf ihrer abtriebsseitig Stirnfläche eine Wcllennut aufweisen.

In einer vorteilhaften Variante eines derartigen Schaltgetriebes i jedoch den hintereinandergelegenen Abtriebsscheiben 21, 22, 23, 24 u terschiedlichen Übersetzungsverhältnisses - siehe auch Fig. 8 - zur Erzi lung einer gleichsinnigen Drehrichtung jeweils eine Reversierscheibe vorgeschaltet, die von einer Ringscheibe 31 mit jeweils einer konzentr schen Kugelführungsnut 32 in ihren beiden Stirnflächen gebildet und eine seits mittels eines Exzenterlagers aus einer zwischen Kugelringen 33, geführten Exzenterscheibe 35 im Gehäuse 1 gelagert sowie andererseits mi tels der Kugeln 11 über den ihr nachgeordneten Flansch 6 indirekt mit d auf ihrer antriebsseitigen Stirnfläclie eine konzentrische Kugelführungsn 36 aufweisenden nachgeordneten Abtriebsscheibe 22 sowie über einen we teren Kugelsatz 37 direkt mit der vorgeschalteten, auf der abtriebsseit gen Stirnfläche mit einer konzentrischen Kugelführungsnut 38 versehen Abtriebsscheibe 21 in kraftübertragendoi.i Eingriff stehen. Die Reversie scheibe erlaubt nicht den unmittelbaren Kraftabgriff zu Antriebszwecke ermöglicht jedoch eine Drehrichtungsumkehrung von der voranstehend Abtriebsscheibe im Verhältnis 1 : 1

Der Nockenschieber 27 ist als in der Hohlwelle 26 drehgelagerte Wel ausgebildet und mit einem Schaltschieber 41 mittels eines Drehlagers verbunden, das auf einer in der Hohlwelle ?.υ axial geführten Kulisse befestigt ist. Hierbei ist die Hohlwelle 26 mit sich radial überdeckend Langlochführungen 44 und die Kulisse 43 miL einem die Langlochführung durchragenden Führungsstift 45 versehen ist.

In der in Fig. 6 wiedergegebenen Stellung befindet sich aufrund d Kopplung der Abtriebsscheibe 25 mittels der Kugeln 25a mit der Hohlwel 26 durch den Nockenwulst 24b im Eingriff. Aus dieser Stellung erfolgt d Einschaltung des ersten Getriebeganges durch axiale Verschiebung des B tätigungshebels 41 und damit des Nockenschieber 27 nach links, wodurch d Nockenwulst 24b zunächst unter Lösung des Rückwärtsganges aus dem Berei des Kugelkranzes 25a ausrückt und anschließend in den Bereich des Kuge satzes 24a gelangt, der hierdurch in die Kugelpfannen 24c eingerückt we den. Auf diese Weise wird eine feste Dreh erbindung zwischen der Abtrieb scheibe 24 mit der Hohlwelle 26 hergestellt, die demgemäß mit der von Abtriebsscheibe 24 vorgesehenen Drehzahl angetrieben wird. Der Nock schieber 27 dreht hierbei infolge der Verbindung mit dem Führungsstift _n gleicher Weise mit, ohne daß hierdurch im Hinblick auf die Verbind über das Drehlager 42 eine Rückwirkung auf den Schaltschieber 41 eintri Das Einrücken der weiteren Gänge erfolgt durch einfaches weiteres axial Verschieben des Schaltschiebers 41, wodurch unter gleichzeitigem Lösen d Kugelkraftkupplung 24a, 24b die nächstfolgende Kugelkraftkupplung 23a, 2 in der gleichen beschriebenen Weise eingerückt wird, worauf die Welle mit der von der Abtriebsscheibe 23 vorgegebenen Untersetzung angetrieb wird. Die Abtriebsscheibe 25 unterscheidet sich von den Λbtriebsscheit. 21 bis 24 lediglich dadurch, daß ihr - als Rückwärtsgang - kei Reversierscheibe vorgeschaltet ist.

In einer anderen, vorzugsweise zum Einsatz in Anwendungsfällen, d eine größere Einbaubreite, jedoch nur geringe Einbaulänge zulassen, geei neten Ausführungsform sind erfindungsgemäß - siehe Fig. 9 - die Antrieb scheibe 50 mit mehreren sich ineinander erstreckenden exzentrisch

Kugelführungsnuteπ 51, 52, 53 und der Flansch 54 mit einer entsprechend »_« Zahl von mit den Kugelführungsnuten 51, 52, 53 korrespondierenden Radia schlitzen 55, 56, 57 zur Führung jeweils eines Kugelsatzes 58, 59, 60 ve sehen, die jeder mit einer von den anderen unabhängig drehbaren Abtrieb scheibe 61, 62, 63 in Eingriff stehen. Die einzelnen Abtriebsringe weis gegenüber dem gemeinsamen Antrieb ein unterschiedliches Untersetzungsve hältnis auf und können in bekannter Weise mit dem angetriebenen Aggreg gekoppelt werden, etwa in einer dem Abtrieb gemäß Fig. 6 entsprechend Weise, mittels Magnetkupplung oder dergl. Es handelt sich bei dieser Au führungsform in Bezug auf Raumbedarf, Übersetzungsbereich und Kraftübe tragung um eine Getriebe von kaum abzuschätzender Leistungsfähigkeit.

In einer weiteren Variante dieser Ausführungsforrn eines Getriebes ka auch die Antriebsscheibe 50 analog zu den Abtriebsteilen 61, 62, 63 ge teilt sein, wobei die sich hieraus ergebenden Antriebsringscheiben mit de Motor beispielsweise über einen elektromagnetisch gesteuerten Nockenschie bers verbunden sein können. Diese Ausführungsform eignet sich etwa zu Herstellung von Automatikgetrieben und hat die weiteren Vorteile, daß so wohl antriebs- als auch abtriebsseitig immer nur eine der Ringscheiben i Umlauf sind und die Notwendigkeit der Vorschaltung einer Kupplung ent fällt, wobei weiterhin die übliche Schwungscheibe gleichzeitig als die An triebsscheibe des Getriebes eingesetzt werden kann. lü

Das erfindungsgemäße Getriebe erlaubt auch die Ausführung als Winkel trieb, zu welchem Zweck - siehe Fig. 10 - das Abtriebsteil aus einem min destens einen drehgelagerten Abtriebszapfen 72 aufweisenden sowie mit min destens einer endlosen Kugelführungsnut 73 versehenen Kugelkopf 75 und di •___» 15 Antriebsscheibe von einer Ringscheibe 76 gebildet ist, deren Innenöffnun der Kontur der Kugelfläche entspricht und Kugelpfannen 77 zur Aufnah mindestens einer in der Kugelführungsnut 73 des Kugelkopfes 75 geführte Kugel 78 aufweist. Im Beispielsfalle erstrecken sich zwei Kugelführung nuten 73, 73a konzentrisch um den Mittelpunkt des Kugelkopfes 75, wobei 20 zwei synchron gekoppelten Antriebsteilen 76, 76a eine entsprechende Za von Kugeln 78 geführt sind. Zur Erstellung von Getrieben mit von ein rechten Winkel abweichendem Abtriebswinkel kann auch eine sich exzentris in der Oberfläche des Kugelkopfes erstreckende Kugelführungsnut vorgeseh sein.

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Die Führungsnut 9 kann - wie im Falle der in den Fig. 1 bis 9 wiede gegebenen Ausführungsformen - unmittelbar in die Antriebsscheibe 2 einge arbeitet sein, was insbesondere für langsamlaufende Antriebe zu ausge zeichneten Ergebnissen führt. In einer insbesondere in Verbindung mi hochdrehenden Antriebsmaschinen mit besonderem Vorteil einsetzbaren Aus führungsform ist jedoch - siehe Fig. 11 - die Führungsnut für die Kugel 11 vorteilhaft in einem Ausgleichsring 16 angeordnet, der in der Antriebs scheibe 2 auf einem den Ausgleichsring 16 in axialer Richtung abstützende Kugelkäfig 17 gelagert ist. Es wird auf diese Weise erreicht, daß zwar di für die Kraftübertragung verantwortliche Radialbewegung der Kugeln i einer der Drehzahl des Antriebes entsprechenden Frequenz erfolgt, di Drehung des Ausgleichsringes 16 und damit der Nut 9 selbst jedoch bereit antriebsseitig auf die Drehzahl des Abtriebes reduziert wird. Durch di Rückwirkung der Drehung von der Abtriebsscheibe 3 über die Kugel 11 au den Ausgleichsring 16 wird in relativer Betrachtung die Drehung der Kugel »_. des Kugelkäfigs 17 weiterhin um die Abtriebsdrehzahl vermindert. Es werde somit die durch die hochdrehende Antriebsscheibe verursachten Reibungs und Stoßkräfte und damit der Verschleiß entscheidend verringert und de Wirkungsgrad des Getriebes weiterhin erhöht. Das im wesentlichen gleich Ergebnis wird mit einer Ausführungsform des Getriebes erreicht, bei der i der Antriebsscheibe eine exzentrische Nut vorgesehen und die Führungsnut für die Kugeln 11 in einem Ausgleichsring (beidseitig konzentrisch angeordnet ist, der in der exzentrischen Nut der Antriebsscheibe 2 au einem den Ausgleichsring in radialer Richtung abstützenden Kugelkäfig ge lagert ist.

Eine weitere wesentliche Verringerung des Verschleißes und insbeson dere Verbesserung der Laufruhe des Getreibes wird mit der in Fig. wiedergegebenen Weiterbildung des in Fig. 11 wiedergegebenen Getrieb erreicht, bei der der im Antriebsteil 2 kugelgelagerte Ausgleichsring an Stelle einer kreisrunden Führungsnut eine Wellennut 92 zur Führung d die Kraftübertragung bewirkenden Kugeln 11 aufweist, deren Wellen eine d Höhe der Wellenbahn 94 in dem gegenüberliegenden Funktionsteil entspr chende Höhe (Amplitude) und eine sich von ihr unterscheidende Zahl (Te lung) aufweist. Hierbei sind in kinematischer Umkehrung zur Ausführung ^• form der Fig. 11 das die Wellennut 94 enthaltende Funktionsteil von ein gehäusefesten Flansch 93 gebildet, während der die Langlochführungen enthaltende, zwischen den Ausgleichsring 91 und den gehäusefesten Flans 93 einragende Ringflansch 6 an dem Abtriebsteil 95 angeordnet ist. Die Ausführungsform erlaubt darüberhinaus - bei allerdings Aufgabe des groß zentralen Durchganges - die radiale Ausführung des Abtriebes. In analog Abwandlung kann auch bei der in Fig. 11 wiedergegebenen Ausführungsfo der Ausgleichsring 16 eine dem Ring 91 der Fig. 12 gleichende Gestaltu aufweisen, d.h. an Stelle mit einer kreisrunden Nut mit einer Wellenn zur Führung der kraftübertragenden Kugeln 11 versehen sein.

In Fig. 13 sind zwei Wellennuten wiedergegeben, die in Kombinati miteinander in den Getrieben gemäß der Fig. 11 und 12 eingesetzt werd können. Im dargestellten Beispiel die Wellungen weisen sowohl der Welle nut 96 des Ausgleichsringes 91 als auch die Wellennut 97 des Flansches eine spitz ineinander übergehende Form auf, wobei die Wellennut 96 kon gewölbt und die Wellennut 97 konvex gewölbt sind. Es können jedoch a beide Wellennuten eine der Wellenut 96 entsprechende konkanv gewölbte Fo aufweisen.

Bei den in den Fig. 14 bis 17 wiedergegebenen Ausführungsformen ein Getriebes mit zueinander fluchtenden Antriebs- bezw. Abtriebsachsen ist siehe die Fig. 14 und 15 - das Abtriebsteil von einer Wolle 81 und ■^*.. Antriebsteil von einer die Welle 81 umfassenden Hülse 83 gebildet, wobe die Hülse 83 auf der der Welle 81 zugewendeten Fläche mit einer endlosen sich schräg über ihren Umfang erstreckenden Führungsnut 82 und das di Welle 81 mit einer endlosen Führungsnut 84 aus Kurvenabschnitten zur Füh rung der der Kraftübertragung dienenden Kugeln 85 versehen und zv/ische der Hülse 83 und der Welle 81 eine gehäusefeste Hülse 86 vorgesehen ist die mit einer beliebigen Anzahl achsparalleler, die axiale Hubhöhe der Ku gelführungsnut 82 der Hülse 81 überdeckenden Lan lochführungen 87 versehe »_- ist, mit deren Hilfe die Kugeln 85 gegen Drehung um die Drehachse des Ge triebes gesichert sind. Es handelt sich hierbei um eine besonders einfach und platzsparende Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes mi direktem Antrieb von einer Motorwelle, an die die Hülse 83 unmittelba angeflanscht werden kann bei Schaffung einer festen Verbindung de Flanschhülse 86 etwa zum Motorgehäuse, so daß die aus dem Motorgehäus hervortretende Abtriebswelle 81 bereits gegenüber dem V/ellenstumpf des Mo tors eine übersetzte Drehzahl auf eist.

Bei der in Fig. 16 in Sprengdarstellung wiedergegebenen kinematische Umkehrung des in den Fig. 14 und 15 wiedergegebenen Getriebes bildet da Wellenteil 81a das die schräge Führungsnut 82 enthaltende Antriebsteil u die Hülse 83a das die WellennuL 84 eπLlialLende Λbtriebsteil.

Fig. 17 zeigt- eine Abwandlung der Λnsführungsforπi gemäß Fig. 13, wob in diesem Falle zur Verdoppelung des kraftübertragenden Kugelquerschnitt zwei Kraftübertragungslinien aus zwei Schrägnuten 82, zwei Wellennuten sowie jeweils zwei Kugelsätzen 85 Schlitzreihen 87 mit derselben Teilu vorgesehen sind. In entsprechender Weise kann die Zahl der Kraftübertr gungslinien beliebig vergrößert werden.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform entspricht der Wirkungswei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 5, wobei durch die unmittelbare He anziehung der Welle als Antriebsteil für bestimmte Anwednungsfälle ei noch kompaktere Bauweise erzielt werden kann. Im übrigen können in en sprechender Weise auch zu den in den Fig. 11 bis 17 beschriebenen Ausfü rungsformen - bei analoger Anwendung der im Zusammenhang mit den Fig. bis 9 beschriebenen Merkmale - Schaltgetriebe hergestellt werden.

Claims

Patentansprüche

. — 1. Getriebe, bestehend aus einem Antriebsteil und einem Abtriebsteil die in einem Gehäuse um jeweils eine Mittelachse drehbar gelagert sind dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsteil (2, 76, 81) mit einer umlau fenden Nut (9, 77, 82) und das Abtriebsteil (3, 75, 83) mit einer eben falls endlosen, winkelig zur Nut des Abtriebsteils verlaufenden Nut (14, 15, 73, 84) versehen ist, in denen der Kraftübertragung dienende Kugel (11, 78, 85) kalottenartig derart geführt sind, daß sie eine von dem Dreh winkel des Abtriebsteils abweichende Drehung ausführen.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurcli gekennzeichnet, daß zur Bildun eines Getriebes mit zueinander fluchtenden Antriebs- bezw. Abtriebsachse das Antriebsteil und das Abtriebsteil von jeweils einer Scheibe (2, 3) gebildet sind, von denen die Antriebsscheibe (2) mit einer kreisrunde exzentrisch zur Drehachse verlaufenden Führungsnut (9) und die Abtriebs scheibe (3) auf der der Antriebsscheibe (2) zugewendeten Stirnfläche mi einer endlosen Führungsnut (14, 15) aus auf die Drehachse zentrierten Kur venabschnitten zur Führung der der Kraftübertragung dienenden Kugeln (11) versehen und zwischen der Antriebsscheibe (2) und der Abtriebsscheibe (3) - 1 3 -

ein gehäusefester Flanch (6) vorgesehen ist, der mit einer beliebigen A zahl radialer, die exzentrische Auslenkung der Kugelführungsnut (9) d Antriebsteils (2) überdeckenden Langlochführungen (10) versehen ist, m deren Hilfe die Kugeln (11) gegen Drehung um die Drehachse des Getrieb gesichert sind.

3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildu eines Getriebes mit zueinander fluchtenden Antriebs- bezw. Abtriebsachs das- Abtriebsteil von einer Welle (81) und das Antriebsteil von einer d Welle umfassenden Hülse (83) bezw. umgekehrt das Antriebsteil von ein. Welle (81a) und das Abtriebsteil von einer die Welle (81a) umgebend Hülse (83a), wobei das Antriebsteil auf der dem Abtriebsteil zugewendet Fläche mit einer endlosen, sich schräg über ihren Umfang erstreckend

Führungsnut (82) und das Abtriebsteil mit einer endlosen Führungsnut (8

»_. aus Kurvenabschnitten zur Führung der der Kraftübertragung dienenden K geln (85) versehen und zwischen der Hülse (81) und der Welle (83) ei gehäusefeste Hülse (86) vorgesehen ist, die mit einer beliebigen Anza achsparalleler, die axiale Hubhöhe der Kugelführungsnut (82) der Hül (81) überdeckenden Langlochführungen (87) versehen ist, mit deren Hil die Kugeln (85) gegen Drehung um die Drehachse des Getriebes gesiche sind.

4. Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß d Führungsnut des Abtriebsteils (3, 83) von einer Wellennut (14) gebild ist, die einen sich mit der Länge der radialen Langlochführungen (10, 8 deckenden Ausschlag (Wellenhöhe) sowie eine von der Zahl der kugelführe den Langlochführungen (10, 87) abweichende Zahl von Wellungen aufweist.

5. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung nut des Abtriebsteils (3) von einer Polygonnut aus drei auf die Drehachs (8, 9) zentrierten Kreisabschnitten (15a, 15b, 15c) oder von einer elli tischen Nut gebildet ist.

- - 6. Getriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichne daß die Führungsnut (9) für die Kugeln (11) in einem Ausgleichsring ^ '^' angeordnet ist, der in der Antriebsscheibe (2) auf einem Kugellager, vor zugsweise einem den Ausgleichsring (16) in axialer Richtung abstützende Kugellager (17) gelagert ist.

7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in de Ausgleichsring (16) angeordnete Nut als Wellennut ausgebildet ist, dere Wellen eine der Höhe der Wellennut (14) des Abtriebsteils (3) entspre chende Höhe (Amplitude) und eine sich von ihr unterscheidende Zahl (Tei lung) aufweist.

8. Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß in kinematischer Umkehrung die mit der Wellennut (92) im Ausgleichs ring (91) des Antriebsteils (2) zusammenwirkende Wellennut (94) in eine gehäusefesten Flansch (93) und der die Langlochführungen (10) enthaltende zwischen den Ausgleichsring (91) und den gehäusefesten Flansch (93) ein ragende Ringflansch (6) an dem Abtriebsteil (95) angeordnet sind.

9. Getriebe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß di Wellungen der Wellenuten (96, 97) des Ausgleichsringes (91) und des Fla sches (95) bezw. Abtriebes (2) eine spitz ineinander übergehende Form auf weisen, wobei entweder die eine der Wellennuten (96) konkav gewölbt u die andere Wellennut (97) konvex gewölbt oder beide Wellungen konk gewölbt (entsprechend Wellennut 96) sind.

10. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichne d.aß die Antriebs- und Abtriebsteile (2, 3, 81, 83) sowie der gehäusefes Flansch (6) mit mehrereren konzentrisch ineinander bezw. parallel verla fenden Kugelführungsnuten (9, 82) bezw. Wellennuten (14, 84) bezw. Bü deln von radialen Langlochführungen (10, 87) für eine entsprechende Za γon Kugelsätzen versehen sind.

11. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichne daß zur Bildung eines Schaltgetriebes der Abtrieb von einer der Zahl d Getriebegänge entsprechende Zahl von mittels der Kugeln (11) drehfest mi einander gekoppelter Abtriebsscheiben (21, 22, 23, 24, 25) mit Wellenba nen unterschiedlicher Wellenzahl und einer die Abtriebsscheiben durchr genden Hohlwelle (26) gebildet ist, die in den Ebenen der Abtriebst ^' als Kugelkäfig zur Aufnahme jeweils eines Satzes radial in das zugeordne

Abtriebsteil ausrückbarer Kugeln (21a, 22a, 23a, 24a, 25a) ausgebildet i und in der als Schaltglied ein Nockenschieber (27) mit sich in gestuft Abstand rundherum erstreckenden Nockenwülsten (21b, 22b, 23b, 24b, 25 geführt ist, durch dessen Axialverschiebung jeweils eine der Abtrieb scheiben (25) mit der Hohlwelle (26) derart drehfest verbunden wird, d die Kugeln des betreffenden Kugelsatzes (25a) unter Freigabe der Kuge aller anderen Kugelsätze (21a, 22ä, 23a, 24a) von dem zugeordneten Nocke wulst (25b) in Kugelpfannen der zugeordneten Abtriebsscheibe (25) eing rückt und in dieser Lage gehalten werden.

12. Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß hintereina dergelegenen Abtriebsscheiben (21, 22, 23, 24) zur Erzielung einer gleic sinnigen Drehrichtung eine Reversierscheibe (30) vorgeschaltet ist.

13. Getriebe nach Anspruch 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß d Abtriebsscheiben unter Zwischenschaltung jeweils eines gehäusefesten m radialen Führungsschlitzen für Kraftübertragungskugeln versehenen Fla sches direkt drehfest miteinander gekoppelt sind, wobei die Abtriebssche ben jeweils auf ihrer antriebsseitigen Stirnfläche eine Exzenternut u auf ihrer abtriebsseitigen Stirnfläche eine Wellennut aufweisen.

14. Getriebe nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß d Reversierscheibe (30) von einer Ringscheibe (31) mit jeweils einer konze trischen Kugelführungsnut (32) in ihren beiden Stirnflächen gebildet is die einerseits mittels eines Exzenterlagers aus einer zwischen Kugelring (33, 34) geführten Exzenterscheibe (35) im Gehäuse (1) gelagert sow andererseits mittels der Kugeln (11) über den ihr nachgeordneten Flans (6) indirekt mit der auf ihrer antriebsseitigen Stirnfläche eine konze trische Kugelführungsnut (36) aufweisenden nachgeordneten Abtriebsschei (22) sowie über einen weiteren Kugelsatz (37) direkt mit der vorgescha teten, auf der abtriebsseitigen Stirnfläche mit einer exzentrischen Kuge führungsnut (38) versehenen Abtriebsscheibe (21) in kraftübertragend Eingriff stehen.

15. Getriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeic net, daß der Nockenschieber (27) als in der Hohlwelle (26) drehgelager

Welle ausgebildet mit einem Schaltschieber (41) mittels eines Drehlage

(42) verbunden ist, das auf einer in der Hohlwelle (26) axial geführt

Kulisse (43) befestigt ist.

16. Getriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hoh welle (26) mit sich radial überdeckenden Langlochführungen (44) und d Kulisse (43) mit einem die Langlochführung (44) durchragenden Führung stift (45) versehen ist.

17. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichne daß zur Bildung eines Schaltgetriebes das Antriebsteil (50) mit mehrer sich ineinander erstreckenden exzentrischen Kugelführungsnuten (51, 5 53) und der Flansch (54) mit einer entsprechenden Zahl von mit den Kug führungsnuten (51, 52, 53) korrespondierenden Radialschlitzen (55, 56, zur Führung jeweils eines Kugelsatzes (58, 59, 60) versehen sind, ^Λ jeder mit einer von den anderen unabhängig drehbaren Abtriebsscheibe ( 62, 63) in Eingriff stehen.

18. Getriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die triebsscheibe (50) analog zu den Abtriebsteilen (61, 62, 63) geteilt und die Antriebsteile mit dem Motor über einen elektromagnetisch gesteu erten Nockenschieber verbunden sind.

19. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildun eines Winkeltriebes das Abtriebsteil aus einem mindestens einen drehgela gerten Abtriebszapfen (72) aufweisenden sowie mit mindestens einer endl osen Kugelführungsnut (73) versehenen Kugelkopf (75) und das Antriebstei von einer Ringscheibe (76) gebildet ist, deren Innenöffnnung der Kontu der Kugelfläche entspricht und Kugelpfannen zur Aufnahme mindestens eine in der Kugelführungsnut (73) des Kugelkopfes (75) geführten Kugel (77 aufweist.

20. Getriebe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich di Kugelführungsnut (73) konzentrisch um den Mittelpunkt des Kugelkopfes (75 erstreckt.

21. Getriebe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich mehrer .sich in zwei gemeinsamen Kreuzungspunkten schneidende Kugelführungsnute (73, 74) konzentrisch um den Mittelpunkt des Kugelkopfes (75) erstrecke und in dem Antriebsteil (76) eine entsprechende Zahl von Kugeln (78 geführt sind.

22. Getriebe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein weitere mit dem ersten Antriebsteil (76) drehfest gekoppeltes Antriebsteil (76 a vorgesehen ist, in dem weitere mit jeweils einer der beiden Kugelführungs nuten (73, 73 a) in kraftübertragendem Eingriff stehende Kugel (78) gel gert sind.

23. Getriebe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß sich d 5 endlose Kugelführungsnut exzentrisch in der Oberfläche des Kugelkopfes e streckt.

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