WO2016184513A1 - Getriebe - Google Patents

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Publication number
WO2016184513A1
WO2016184513A1 PCT/EP2015/061114 EP2015061114W WO2016184513A1 WO 2016184513 A1 WO2016184513 A1 WO 2016184513A1 EP 2015061114 W EP2015061114 W EP 2015061114W WO 2016184513 A1 WO2016184513 A1 WO 2016184513A1
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WO
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coupling
arrangement
coupling arrangement
transmission
gear
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/061114
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wilfried Stoll
Kurt Stoll
Laura SAWITZKI
Georg Berner
Jens FÖRSTER
Veronica NICOLINI
Elvira STEGMEYER
Marco STOCKER
Original Assignee
Festo Ag & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Festo Ag & Co. Kg filed Critical Festo Ag & Co. Kg
Priority to CN201580079421.0A priority Critical patent/CN107534382A/zh
Priority to PCT/EP2015/061114 priority patent/WO2016184513A1/de
Priority to DE112015006105.3T priority patent/DE112015006105A5/de
Publication of WO2016184513A1 publication Critical patent/WO2016184513A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • H02K49/102—Magnetic gearings, i.e. assembly of gears, linear or rotary, by which motion is magnetically transferred without physical contact

Definitions

  • the invention relates to a transmission which has a drive element for providing a drive rotational movement, an output element for carrying out a drive output relative to the drive element as a function of the drive rotational movement, a first coupling arrangement which is assigned to the drive element, and a second coupling arrangement which is assigned to the output element. includes.
  • one coupling arrangement comprises a magnet arrangement and another coupling arrangement comprises a superconductor arrangement and that the drive element and the driven element are non-contact-coupled in a force-transmitting manner due to a magnetic interaction of the coupling arrangements, so that the drive rotational movement is converted into the output movement.
  • a magnetic interaction between a magnet assembly and a superconductor assembly is used to achieve a non-contact force-transmitting coupling of the drive member with the output member.
  • the implementation of the drive rotational movement in the driven movement can take place without the drive element and the output element must be in mechanical contact with each other.
  • the transmission according to the invention can therefore be used in a very versatile manner and can be used in particular in cases in which a spatial separation between the drive element and the output element is required.
  • the transmission according to the invention can be used if a potential separation, that is to say a separation of the respective electrical charge of drive element and output element, is desired.
  • the contactless coupling between the drive element and the output element it is possible to operate the two elements spaced apart from each other, so as to electrically isolate them from each other.
  • the drive element and the drive element can be thermally isolated from each other due to the contactless coupling and the thus possible spaced operation.
  • the contactless force-transmitting coupling based on the magnetic interaction between magnet arrangement and superconductor arrangement furthermore has the advantage that an at least partial vibration decoupling between the drive element and the output element can be realized.
  • the drive element and output element can be designed such that exceeding a transmittable maximum force or a maximum torque leads to a solution of the coupling between the drive element and output element, whereby an overload protection is achieved, without this leading to an undesirable mechanical load on the drive element and / or output element comes.
  • This results from the use of these magnetic interaction kung between the magnet assembly and the superconductor assembly in a transmission the advantage of an integrated safety function that triggers the coupling between the drive element and the output element from a certain load by itself and then automatically restored. It can therefore be prevented in particular that a too high torque is applied to the output element.
  • the use of the non-contact magnetic interaction between the magnet assembly and the superconductor assembly and the absence of direct mechanical coupling also eliminates the need for lubrication of the input and output members. This achieves the advantage that there is no contamination or sticking of the system by lubricant. Due to the contactless power transmission between the drive element and the driven element, the transmission according to the invention can also be operated in liquids or powders, since no mechanical contact between the drive element and the output element for the force and / or torque transmission is necessary.
  • the transmission can be cleaned more easily in comparison to a conventional transmission, since the drive element and output element are coupled without contact, and thus can be operated at a distance from each other.
  • the coupling based on the magnetic interaction is friction-free, which minimizes wear and heat generation.
  • the magnetic interaction between the magnet arrangement and the superconductor arrangement, by means of which the contactless force-transmitting coupling between the drive element and the output element is achieved, is preferably based on FIG so-called flux-pinning or flux-anchoring effect in a superconductor.
  • a certain magnetic field or magnetic flux during a cooling of the superconductor is programmed or stored at or below its material-specific critical temperature by an externally imposed magnetic field in a sense.
  • the superconductor then, while maintaining or further falling short of the critical temperature relative to an external magnetic field provided by the magnet assembly, preferably assumes the position at which the geometry of the superconductor penetrating magnetic field most closely matches the magnetic field geometry stored in the superconductor.
  • Superconductors of the second type such as, for example, ceramic high-temperature superconductors, are suitable for utilizing this effect.
  • examples of such superconductors are YBaCuO (yttrium-barium-copper oxide) and BiSrCaCuO (bismuth-strontium-calcium-copper oxide).
  • the storage of a magnetic field geometry in a superconductor can be effected by first arranging a magnet in a desired spatial position with respect to the superconductor, the superconductor at this time having a temperature above its transition temperature. Subsequently, the superconductor is cooled down to its transition temperature or below, so that the geometry of the magnetic field provided by the magnet is stored analogously in the superconductor.
  • a change in the position of the magnet relative to the superconductor results in reaction forces, so that a desired spatial relationship between the magnet and the superconductor can be maintained without contact.
  • Such maintenance of the spatial relationship between the magnet and the superconductor will be hereinafter referred to as magnetic coupling.
  • the superconductor arrangement when providing a magnet arrangement with a suitable magnetic field and storing a corresponding magnetic field geometry in a superconductor arrangement, it can be achieved that the superconductor arrangement is held at a predetermined distance from the magnet arrangement.
  • This allows an intrinsic distance control between the drive element and the output element, since, as mentioned above, a change in the spatial position of the magnet assembly relative to the superconductor arrangement leads to corresponding reaction forces that counteract the change. It should be mentioned at this point in addition that this intrinsic distance control also provides some damping between the drive element and output element.
  • the drive element and the output element are rotatably mounted about a first and a second axis of rotation, wherein the magnet arrangement is arranged along a first circular path about the first axis of rotation and wherein the superconductor arrangement along a second circular path about the second axis of rotation is arranged.
  • the drive element and output element are thus each mounted about its own axis of rotation, namely about the first and the second axis of rotation.
  • the drive element is mounted either about the first or the second axis of rotation, and the output element is then mounted accordingly to the other of the two axes of rotation.
  • the coupling arrangements of the drive element and the output element are each arranged around the axes of rotation, in such a way that they follow an imaginary circular path about the respective axis of rotation. Due to the rotatably supporting the drive element and the output element and the circular configuration of the coupling arrangements, the drive rotational movement is converted into a driven rotational movement. In this case, the drive element and the driven element or the associated coupling arrangements can be partially distributed contactless against each other. As a result of such contactless rolling, the magnetic field of the section of the magnet arrangement which is closest to the superconductor arrangement is, as it were, screwed into the corresponding section of the superconductor arrangement.
  • the nearest sections of the magnet assembly and the superconductor arrangement can thus enter into a magnetic coupling, which in turn causes the output element to be acted upon by a force component perpendicular to the axis of rotation of the driven element, so that the driven movement takes place when the drive rotational movement is present.
  • the magnet arrangement comprises a plurality of magnets. That is, alternatively or in addition to a variant in which the magnet arrangement comprises a magnetic tape, the magnet arrangement can also have a plurality of discrete magnets. Through the use of e.g. A discrete magnetic field may be provided to a plurality of discrete magnets.
  • the magnets are arranged spaced from each other.
  • the magnets can be arranged along the circular path about the axis of rotation at a regular pitch from each other. Due to the spacing of the magnets, the conversion behavior of the transmission according to the invention can be adjusted in the desired manner.
  • the magnets along the first circular path are arranged alternately in their polar direction and that the superconductor arrangement comprises a plurality of sections which are arranged in correspondence with the arrangement of the magnets along the second circular path.
  • the magnets can be arranged in such a way be that the polar direction alternates from magnet to magnet relative to the radial direction of the first circular path.
  • the polar direction alternates between two opposite orientations.
  • the superconductor arrangement can be correspondingly subdivided by impressing sections of different magnetic field geometries in a continuous superconductor.
  • the superconductor arrangement can also have discrete superconductors, which then represent the sections of the superconductor arrangement in a corresponding arrangement.
  • the sections of the superconductor arrangement are arranged in correspondence with the magnets, so that, during operation of the transmission, one section of the superconductor arrangement can successively enter into a magnetic coupling or a coupling due to magnetic interaction with a respective magnet.
  • the magnets are arranged alternately in the direction of their polarity in the axial direction of the first axis of rotation.
  • the magnet arrangement can extend in the axial direction of the first axis of rotation and the first magnet arrangement lie on an imaginary cylinder jacket surface.
  • the magnets then alternate in their polar direction both in the axial direction of the first axis of rotation and along the first circular path.
  • the polar direction of the magnets can be designed in the manner of a checkerboard pattern arranged on an imaginary cylinder jacket surface.
  • a plurality of circular rows of magnets may be provided for this purpose.
  • the drive element and the output element are designed as gears and the first and second coupling arrangement are arranged on respective tooth flanks of the gears.
  • the magnet arrangement and the superconductor arrangement can be designed such that the tooth flanks due to the magnetic interaction maintain a predetermined distance from each other and so the teeth of the gears contact each other without contact.
  • the transmission is designed as a planetary gear with at least a first, second and third gear, wherein the three gear wheels comprise an internal gear, a planetary gear and an external gear, wherein the drive element is formed as the first gear and wherein the output element is designed as the second gear.
  • the drive element may thus be formed as the inner wheel, the planetary gear, or the outer wheel, and the output member may be formed as one of the remaining two other wheels.
  • the third gear is associated with a third coupling arrangement comprising a magnet assembly or a superconductor arrangement, so that the third gear coupled contactlessly force-transmitting due to a magnetic interaction of the coupling arrangements with the first gear and / or the second gear is.
  • a third coupling arrangement comprising a magnet assembly or a superconductor arrangement
  • the third gear coupled contactlessly force-transmitting due to a magnetic interaction of the coupling arrangements with the first gear and / or the second gear is.
  • optionally different contactless force-transmitting couplings can be provided, for example between the inner wheel and the planetary gear or between the planetary gear and the outer wheel.
  • the inner wheel and the outer wheel may each comprise magnet arrangements
  • the planetary gear may comprise a superconductor arrangement.
  • the inner and outer gears may each comprise superconductor assemblies
  • the planetary gear may comprise a magnet assembly.
  • the planetary gear associated coupling arrangement comprises two coupling rings, the first coupling ring due to a magnetic interaction contactless force-transmitting with the Inner wheel associated coupling arrangement is coupled, and the second coupling ring is non-contact force-transmitting coupled to the outer wheel associated coupling arrangement due to a magnetic interaction.
  • the planet gear thus has two coupling rings, which are formed either as magnet arrangements or superconductor arrangement and can independently enter into contactless force-transmitting couplings with respective coupling arrangements of the inner wheel and the outer wheel.
  • the transmission is designed as a worm gear
  • the drive element and the driven element are designed as a worm and worm wheel
  • the worm and the worm wheel are rotatably mounted about axes of rotation
  • the worm associated coupling arrangement along a helixförmi- gene Track is disposed about the axis of rotation of the worm and the worm wheel associated coupling arrangement along a circular path around the axis of rotation of the worm wheel is arranged.
  • the drive element is thus designed either as a worm or as a worm wheel and the output element is accordingly designed as the other of the two components of the worm gear.
  • the first and the second coupling arrangement may be formed such that due to the magnetic interaction, a distance relationship between the coupling arrangements is defined. This distance relationship causes sections of the second coupling arrangement to be guided along the helical path when the drive rotational movement is present, so that the drive rotational movement is converted into the output movement with a large reduction ratio.
  • the axes of rotation of the worm and the axis of rotation of the worm wheel are preferably, but not necessarily, aligned at right angles to each other and spatially spaced.
  • the transmission is designed as a wobble, wherein the drive element is rotatably mounted about an axis of rotation, the first coupling arrangement is arranged along an elliptical orbit about the axis of rotation, the output element is formed as a deformable ring, the circumferentially around the Drive element is arranged, the second coupling arrangement is arranged on the ring, and the transmission comprises an outer body which is rotationally fixed in sections coupled to the output member.
  • the transmission according to the invention is thus configured as a wobble wheel or harmonic drive transmission.
  • the drive element assumes the function of a so-called ave generator, and the output element performs the function of a so-called flexspine.
  • the outer body is formed for example as an outer ring.
  • the first and the second coupling arrangement may be formed such that due to the magnetic interaction, a distance relationship between the coupling arrangements is defined, so that when existing drive rotational movement of the drive element relative to the output element takes place a circumferential deformation of the output element.
  • a third coupling arrangement is further arranged on the ring, on the outer body a fourth coupling arrangement is arranged, the third coupling arrangement and the fourth coupling arrangement comprise a magnet assembly and a superconductor arrangement, and the partially rotationally fixed coupling between Outer body and driven element via a contactless force-transmitting coupling between the third coupling arrangement and the fourth coupling arrangement is provided.
  • the outer body and the driven element are thus coupled in rotation with each other in sections due to the magnetic interaction between the third coupling arrangement and the fourth coupling arrangement. If now the output element rotates circumferentially due to the drive rotational movement of the drive element. is formed, so couples each of the outer ring closest circumferential portion of the third coupling arrangement with a corresponding portion of the fourth coupling arrangement. Through this sectional coupling, the output element rotates relative to the outer body.
  • the transmission is designed as a traction mechanism and further comprises a traction means and a third coupling arrangement, wherein the drive element and the driven element are rotatably mounted about a first and a second axis of rotation, the traction means wraps around the drive element and the output element in that the first coupling arrangement is arranged along a first circular path about the first axis of rotation, the second coupling arrangement is arranged along a second circular path about the second axis of rotation, and the third coupling arrangement is arranged on the traction element.
  • the transmission according to the invention thus has two contactless force-transmitting couplings - on the one hand between the drive element and the traction means, and on the other hand between the traction means and the driven element.
  • the drive element and the output element can each have magnet arrangements for this, and the traction means can have a superconductor arrangement.
  • the drive element and the output element may each have superconductor arrangements, and the traction means may comprise a magnet arrangement.
  • a traction mechanism can either be a fixed or a variable ratio or reduction of the drive movement in the driven movement.
  • the transmission is designed as a cam gear, wherein the drive element is rotatably mounted about an axis of rotation, and the first coupling arrangement is arranged along a curved path which extends around the axis of rotation.
  • the first and the second coupling arrangement can be designed in such a way that that due to the magnetic interaction, a distance relationship between the coupling arrangements is defined, so that the second coupling arrangement is guided in the presence of drive rotational movement along the curved path. This achieves the advantage that a lifting or uncoupling of the output element from the curved path can be prevented.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a transmission according to a first disclosed embodiment in which a drive element and an output element are mounted about axes of rotation and coupling arrangements are circular,
  • FIG. 2 shows a schematic side view of the transmission shown in FIG. 1,
  • FIG. 3 is a schematic plan view of a transmission according to a second embodiment, in which a drive element and an output element are arranged overlapping
  • FIG. 4 is a schematic side view of the transmission shown in FIG. 3,
  • Figure 5 is a schematic plan view of a transmission according to a third embodiment, in which magnets of a magnet assembly along a circular path in their polar direction are arranged alternately and
  • FIG. 6 shows a schematic side view of the transmission shown in FIG. 5
  • FIG. 7 shows a schematic side view of a transmission according to a fourth embodiment, in which magnets are arranged alternately in their polar direction in the axial direction of an axis of rotation,
  • FIG. 8 shows a schematic top view of a transmission according to a fifth embodiment, in which a drive element and an output element are designed as toothed wheels, FIG.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of a transmission according to a sixth embodiment, in which the transmission is designed as a planetary gear,
  • FIG. 10 is a schematic side view of a transmission according to a seventh embodiment, in which the transmission is designed as a planetary gear and a planetary gear associated coupling arrangement comprises two coupling rings,
  • FIG. 11 is a schematic side view of a transmission according to an eighth embodiment, in which the
  • Gear is designed as a worm gear
  • FIG. 12 is a schematic plan view of a transmission according to a ninth embodiment, in which the transmission is in the form of a wobble-type gear
  • FIG. 13 is a schematic side view of a transmission according to a tenth embodiment, in which the transmission is designed as a traction mechanism
  • 14 is a schematic plan view of a transmission according to an eleventh embodiment, in which the transmission is designed as a cam gear
  • FIG. 15 shows a schematic side view of the transmission shown in FIG. 14,
  • Figure 16 is a schematic side view of a transmission according to a twelfth embodiment, in which the transmission is designed as a cam gear and a drive element and an output element are arranged overlapping.
  • FIG. 1 shows a top view of the transmission 10, while FIG. 2 shows a side view thereof.
  • the transmission 10 comprises a drive element 1, an output element 3, a first coupling arrangement 5 and a second coupling arrangement 6.
  • the drive element 1 and the output element 3 are each rotatably mounted about axes of rotation 7 and 8.
  • the drive element 1 serves to provide a drive rotary movement 2 about a rotation axis 7.
  • the output element 3 serves to carry out a driven movement 4 about the axis of rotation 8 as a function of the drive rotational movement 2 and relative to the drive element 1.
  • the first coupling arrangement 5 is assigned to the drive element 1, and the second coupling arrangement 6 is assigned to the output element 3.
  • the coupling arrangement 5 comprises a magnet arrangement 11, which is arranged along a first circular path about the first axis of rotation 7.
  • the coupling arrangement 6 comprises a superconductor arrangement 12 which is arranged along a second circular path around the second axis of rotation 8.
  • the drive element 1 and the output element 3 are coupled in a non-contact force-transmitting manner due to a magnetic interaction of the coupling arrangements 5 and 6. Due to this contactless force-transmitting coupling the drive rotary motion 2 is converted into the output movement 4.
  • the drive element 1 and the output element 3 are shown by way of example as cylindrical disks. Conveniently, the drive element 1 and the output element 3 may be formed in other forms, as long as it is possible to arrange the coupling assemblies 5 and 6 in a circle about the axes of rotation 7 and 8.
  • the drive element 1 and the output element 3 have the same circumference.
  • the circular coupling arrangements 5 and 6 have the same circumference.
  • the drive element 1 and the output element 3 and the associated coupling arrangements 5 and 6 but also depending on the desired ratio between the drive rotational movement 2 and the output movement 4 have different circumference.
  • the circumference of the drive element 1 or the coupling arrangement 5 can be larger or smaller than the circumference of the output element 3 or the coupling arrangement 6.
  • the first coupling arrangement 5 is designed as the magnet arrangement 11 and the second coupling arrangement 6 is formed as the superconductor arrangement 12.
  • the first coupling arrangement 5 may be formed as the superconductor arrangement 12 and the second coupling arrangement 6 may be formed as the magnet arrangement 11.
  • the drive element 1, the first coupling arrangement 5 is assigned.
  • the first coupling arrangement 5 may be attached to the drive element.
  • the drive element 1 may also be wholly or partially formed as the first coupling arrangement 5.
  • the drive element 1 and the first coupling arrangement 5 can be formed in one piece.
  • the second coupling arrangement 6 may be formed with respect to the output element 3.
  • the coupling arrangement 5 or 6 can, as shown in FIGS. 1 and 2, be embedded in the drive element 1 or the driven element 3.
  • the coupling arrangement 5 or 6 may also be arranged on the outer circumference of the drive element 1 or of the output element 3, ie on the lateral surfaces of the cylindrically shaped drive element 1 or the output element 3.
  • the coupling arrangement 5 or 6 is arranged on the base of the drive element 1 and the output element 3.
  • the two coupling assemblies 5 and 6 may consist of a plurality of discrete elements.
  • the coupling arrangement 5 as shown in Figure 1 from a plurality of individual magnets, in particular permanent magnets, are formed.
  • the coupling arrangement 6 can be formed from a multiplicity of superconductors.
  • the coupling arrangement 5 and 6 may also be made in one piece.
  • the magnets of the magnet arrangement 11 are spaced apart along a circular path about the axis of rotation 7.
  • the portions of the superconductor assembly 12 are spaced along a circular path about the axis of rotation 8 to each other.
  • the magnets or superconductors can also touch along the respective circular paths.
  • the drive element 1 and the output element 3 are arranged in the manner of a spur gear with parallel axes of rotation 7 and 8 relative to one another.
  • the drive element 1 and the output element 3 may also be arranged in the manner of a bevel gear, that is, that the axes of rotation 7 and 8 are not arranged in parallel, but for example at an angle of 90 °, and the envelopes of the coupling assemblies 5 and 6 are formed in the form of conical sections whose central axes intersect.
  • the drive element 1 and the output element 3 can also be arranged in the manner of a helical gear, that is, that the axes of rotation 7 and 8 are arranged skew to each other, and the discrete elements of the respective coupling assemblies 5 and 6 with respective oblique angles of rotation relative to the axial direction of respective axes of rotation are arranged.
  • the individual sections or discrete elements of the coupling arrangements 5 and 6 are arranged radially symmetrically to the respective axes of rotation 1 and 3.
  • the coupling arrangements 5 and 6 are designed such that a section or discrete element of the coupling arrangement 5 each have a magnetic coupling with the nearest section or discrete element of the coupling arrangement 6 can go down.
  • a magnetic field geometry corresponding to the geometry of a corresponding magnet or section of the magnet arrangement can be stored in the discrete elements or sections of the superconductor arrangement, so that magnetic couplings can be entered with appropriate alignment of the superconductor arrangement with the magnet arrangement.
  • Fig. 1 e.g. the two discrete elements of the coupling assemblies 5 and 6 magnetically coupled to each other, which lie on an imaginary line connecting the axes of rotation 7 and 8.
  • the two magnetically coupled discrete elements move away from each other and change their alignment with each other. This solves the magnetic coupling between the two elements.
  • the two subsequent discrete elements or sections of the coupling arrangements 5 and 6 are approximated and aligned with one another by the rotational movements, so that they can enter into a magnetic coupling with each other.
  • Figures 3 and 4 show schematically a transmission 20 according to a second embodiment of the present invention.
  • the second embodiment corresponds to the first embodiment described above with the difference that in the second embodiment, the drive element 1 and the output element 3, as well as the first coupling arrangement 5 and the second coupling arrangement 6 overlap.
  • a discrete one is in each case Element or portion of the coupling assembly 5 magnetically coupled to a discrete element or portion of the coupling assembly 6 in the axial direction of the axes of rotation 7 and 8 closest to the discrete element or portion of the Kopelanowski 5. Due to the overlap shown, the transmission requires less space in the radial direction of the drive element 1 or the output element 3.
  • FIGS. 5 and 6 schematically show a transmission 30 according to a third embodiment of the present invention.
  • the third embodiment corresponds to the first and second embodiments described above, and has the additional feature that the magnets of the magnet assembly 11 are alternately arranged along the first circular path about the rotation axis 7 in their polar direction and that the sections of the superconductor arrangement correspond in correspondence to the Arrangement of the magnets along the second circular path about the axis of rotation 8 are arranged.
  • FIG. 5 the pole directions of the magnets and the directions of the magnetic field geometry stored in the sections of the superconductor arrangement in the form of flux tubes are indicated by arrows.
  • FIG. 6 the pole directions or directions of the stored magnetic field geometries are each symbolized by the letters "N" and "S".
  • the polar direction or the direction of the stored magnetic field geometry alternates in each case relative to the radial direction of the rotational axes 7 and 8 between two opposite orientations.
  • the pole directions or the directions of the stored magnetic field geometry are aligned radially relative to the respective axes of rotation 7 and 8.
  • the pole directions or the directions of the stored magnetic field geometry can also be aligned in other directions, as long as the pole directions correspond to the directions of the stored magnetic field geometry.
  • the magnets and / or the sections of the superconductor arrangement can also be arranged as Halbach arrays.
  • FIG. 7 schematically shows a transmission 40 according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the fourth embodiment corresponds to the third embodiment, and additionally has the features that a plurality of annular arrays of magnets of the magnet assembly 11 and a plurality of annular arrays of portions of the superconductor assembly 12 are arranged offset in the axial direction of the axes of rotation 7 and 8, and that the polar direction of the magnets and the direction of the magnetic field geometries stored in the sections alternate in the axial direction of the axes of rotation 7 and 8.
  • the magnets and portions of the superconductor assembly 12 are thus arranged in the manner of mutually inverse checkerboard patterns.
  • the magnets and / or the sections of the superconductor arrangement can also be arranged as Halbach arrays.
  • the coupling arrangements 5 and 6 are arranged on imaginary cylinder jackets, and the rotation axes 7 and 8 are parallel to one another.
  • the coupling arrangements 5 and 6 may also be arranged on the surface or imaginary surface of a spherical section or an ellipsoidal section, so that the axes of rotation 7 and 8 may be arranged at an angle to each other.
  • the transmission according to the invention can be designed as a 3D cam gear.
  • FIG. 8 schematically shows a transmission 50 according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the fifth embodiment corresponds to the first, third and fourth embodiments and additionally has the features that the drive element 1 and the output element 3 are formed as gears with teeth 9, and the first coupling arrangement. 5 and the second coupling arrangement 6 are arranged on tooth flanks of the teeth 9.
  • the coupling arrangements 5 and 6 are designed and aligned in such a way that, due to the magnetic interaction, they maintain a certain distance from one another, so that the tooth flanks engage in contactlessly.
  • the coupling arrangements 5 and 6 are each arranged only on one tooth flank of the teeth 9.
  • the coupling arrangements 5 and 6 can also be arranged on both tooth flanks. Furthermore, in the example shown in FIG.
  • the two axes of rotation 7 and 8 are arranged parallel to one another.
  • the axes of rotation may also be arranged at an angle to each other. In this case, it is particularly advantageous if the teeth of the drive element 1 or the output element 3 not, as shown, in the manner of a
  • Spur gear are arranged on the outer circumference, but instead are arranged in the manner of a crown gear on the base of the drive element 1 or the output element 3.
  • FIG. 9 schematically shows a transmission 60 according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the sixth embodiment corresponds to the above-described embodiments in which the rotation axes 7 and 8 are arranged parallel to each other and additionally has the features that the transmission 60 is formed as a planetary gear having at least a first, second and third gear, the three gears an inner gear 13, a planetary gear 14 and an outer gear 15, the driving member 1 is formed as the first gear, and the driven member 3 is formed as the second gear.
  • the drive element 1 is designed as an internal gear 13 and the output element 3 is designed as a planetary gear 14.
  • the drive element 1 can also be designed as the outer wheel 15 or the planetary gear 14, and the output element 3 accordingly as one be formed of the remaining other two gears.
  • the planetary gear has only one planetary gear 14.
  • the planetary gear but also have a plurality of planetary gears, which are then arranged around the axis of rotation 7 between the inner wheel 13 and outer wheel 15.
  • the transmission 60 further includes a third coupling assembly 16 associated with the third gear and including a magnet assembly or a superconductor assembly such that the third gear is non-contact force coupled to the first gear and / or the second gear due to magnetic interaction of the coupling assemblies ,
  • the third gear wheel is designed as an external gear 15.
  • the outer wheel 15 associated coupling arrangement 16 is coupled to the second coupling arrangement 6 of the planetary gear 14.
  • the third gear can also be designed as an internal gear 13 or planetary gear 14.
  • FIG. 10 schematically shows a transmission 70 according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the seventh imple mentation form corresponds to the sixth embodiment and has the additional features that the planetary gear 14 associated coupling assembly 6 comprises two coupling rings 17 and 18, the first coupling ring 17 due to a magnetic interaction contactless force transmitting with the inner wheel 13 associated coupling arrangement 5 is coupled, and the second coupling ring 18 is non-contact force-transmitting coupled to the outer wheel 15 associated coupling assembly 16 due to a magnetic interaction.
  • the first coupling ring 17 and the second coupling ring 18 can be arranged in the axial direction of the axis of rotation. 8 be offset from each other, so that the respective magnetic couplings do not influence each other.
  • the planetary gear 14 may be formed as a rolling element and the inner wheel 13 as an inner ring. It can be used one or more rolling elements.
  • the rolling elements may comprise coated or uncoated permanent magnets or superconductors. Due to the magnetic coupling of the inner ring and the rolling elements associated coupling arrangements, a predetermined distance between the inner ring and rolling elements is maintained. Thus, it is possible to dispense with a cage for keeping the distance between the rolling elements.
  • the rolling elements can have different shapes.
  • ball bearings For example, ball bearings, cylindrical roller bearings, needle roller bearings, tapered roller bearings, spherical roller bearings (symmetric / asymmetric), toroidal roller bearings (CARB), deep groove ball bearings, four point ball bearings, self aligning ball bearings, spherical roller bearings, spherical roller bearings, ball roller bearings, axial deep groove ball bearings, axial Cylindrical roller bearings, or axial spherical roller bearings.
  • the rolling element comprises superconductor
  • the current required for cooling the superconductor can be inductively supplied, for example.
  • the rolling bearing can also be realized completely without rolling elements and thus as a completely levitating, frictionless bearing.
  • an annular superconductor assembly may be concentrically mounted on a shaft so that an annular outer ring of permanent magnets is held concentric with the shaft and rotatably supported about the shaft.
  • the outer ring of the rolling bearing can also be designed as a gear in which the teeth are arranged on the outer circumference.
  • the rolling bearing can also be used for a V-belt or as a Umlenklager.
  • Figure 11 shows a schematic representation of a transmission 80 according to an eighth embodiment of the present invention.
  • the transmission 80 according to the invention is designed as a worm gear.
  • the eighth embodiment substantially corresponds to the first embodiment, but in particular has the differences that one of the two coupling arrangements is arranged along a helical path about a corresponding axis of rotation, and that the two axes of rotation 7 and 8 are skewed to each other.
  • the drive element 1 is designed as a worm 19 and the driven element 3 is designed as a worm wheel 21.
  • the drive element 1 may be formed as a worm wheel 21, and the output element 3 as a screw 19.
  • the drive can be done either via the worm 19 or the worm wheel 21.
  • the first coupling arrangement 5 is arranged on the worm 19 as a helical path.
  • the helical path may comprise two mutually parallel sections, which are each polarized opposite to each other, so that in the axial direction of the axis of rotation 7, a first coupling arrangement 5 alternating in the polar direction results.
  • the second coupling arrangement can also comprise in its polar direction alternately arranged discrete elements or sections.
  • Be configured screw mechanism which substantially corresponds to the worm gear described, in which the second coupling arrangement, however, is not circular but linearly arranged so that a drive rotational movement of the screw is converted into a linear output movement.
  • the worm gear described can also be achieved by a corresponding adaptation of the helical path as a stepping device. used in which a continuous rotational movement is converted into an intermittent, stepwise rotational movement.
  • FIG. 12 shows a schematic representation of a transmission 90 according to a ninth embodiment of the present invention.
  • the transmission 90 is designed as a wobble gear and comprises a drive element 1, an output element 3 and an outer body 22.
  • the drive element 1 and the output element 3 are both rotatably mounted about the axis of rotation 7.
  • the drive element 1 has a first coupling arrangement 5 along an elliptical path on its outer circumference.
  • the output element 3 is formed as a deformable ring and is arranged circumferentially around the drive element 1.
  • the output element 3 has on its inner circumference a second coupling arrangement 6.
  • the first coupling arrangement 5 and the second coupling arrangement 6 are magnetically coupled together and accordingly hold a predetermined distance.
  • the coupling arrangements 5 and 6 in this case form a pivot bearing, so that the drive element 1 can rotate relative to the output element 3, while the output element 3 can deform circumferentially.
  • the outer body 22 is partially rotatably coupled to the output member 3.
  • the output element 3 preferably has a third coupling arrangement 23 on its outer circumference and the annular outer body 22 has a fourth coupling arrangement 24 on its inner circumference.
  • the third coupling arrangement 23 and the fourth coupling arrangement 24 preferably have a multiplicity of discrete elements or sections and are magnetically coupled to each other in sections where the third coupling arrangement 23 and the fourth coupling arrangement 24 are closest due to the circumferential deformation.
  • both the drive element 1 and the output element 3, as well as the output element 3 and the outer body 22 are magnetically coupled together.
  • one of the two couplings may be mechanical; ie in each case the coupling between the drive element 1 and the output element 3, or between the output element 3 and the outer body 22 may be performed mechanically.
  • FIG. 13 shows a schematic representation of a transmission 100 according to a tenth embodiment of the present invention.
  • the transmission 100 according to the invention is designed here as a traction mechanism.
  • the transmission 100 comprises a drive element 1, an output element 3 and a traction means 25.
  • the drive element 1 and the output element 3 are mounted about respective axes of rotation 7 and 8 and have respective circularly arranged coupling arrangements 5 and 6 ,
  • the coupling arrangements 5 and 6 comprise respective magnet arrangements 11.
  • the traction means 25 comprises a coupling arrangement 26, which in the example shown comprises a superconductor arrangement 12.
  • the coupling arrangements 5 and 6 are each magnetically coupled to the coupling arrangement 26 so that the result between the drive element 1 and the driven element 3 results in a contactless force-transmitting coupling, which converts a drive rotary motion 2 of the drive element 1 into a driven movement 3 of the driven element 4.
  • the drive element 1 and the output element 3 and the associated coupling arrangements 5 and 6 are dimensioned the same size. However, these elements can also be sized differently depending on the desired ratio.
  • the traction mechanism described can be used by appropriate design of the drive element 1 and the output element 3, for example, as a continuously variable transmission, Continuously Variable Transmission, CTV, or Infinitely Variable Transmission, IVT.
  • FIGS. 14 and 15 schematically show a transmission 110 according to an eleventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 shows a plan view and FIG. 15 shows a side view of the transmission 110.
  • the transmission 110 is designed as a cam mechanism.
  • the cam gear 110 comprises a drive element 1, which is mounted for rotation about an axis of rotation 7, and an output element 3.
  • a first coupling arrangement 5 is arranged on the drive element along a curved path which runs around the axis of rotation 7.
  • the output element 3 is preferably elongated and has at one end a second coupling arrangement 6.
  • the first coupling arrangement 5 has a magnet arrangement 11, and the second coupling arrangement 6 has a superconductor arrangement 12.
  • the first coupling arrangement 5 can also have a superconductor arrangement 12 and the second coupling arrangement 6 can have a magnet arrangement 11.
  • the first and the second coupling arrangement 5 and 6 are designed such that due to the magnetic interaction between the magnet arrangement and superconductor arrangement a distance relationship between the coupling arrangements is defined so that the second coupling arrangement is kept at a constant distance from the curved path.
  • the output element 3 In the presence of rotational movement of the drive element 1, the output element 3 is therefore guided along the curved path and thus scans the shape of the curved path.
  • the drive rotary motion 2 can be forwarded translationally or rotationally.
  • the output element 3 carries out, for example, a linear movement as the output movement 4.
  • FIG. 16 shows a transmission 120 according to a twelfth embodiment of the present invention.
  • the twelfth embodiment corresponds to the eleventh embodiment and has the additional feature that the first coupling arrangement 5 and the second coupling arrangement 6 are arranged overlapping one another in the axial direction of the rotation axis 7.
  • the output element 3 may be formed as a plunger, which is magnetically coupled at one end to the curved path of the drive element 1 and is connected at its other end to a rotatable wall of a fluid channel.
  • the rotatable wall is pivotably connected to a fixed wall of the fluid channel. According to the drive rotational movement 2 and the curved path of the first coupling arrangement 5, thus, the rotatable wall can be pivoted relative to the fixed wall. In this way it is possible to increase or reduce the cross section of the channel and thereby influence the volume flow through the fluid channel.
  • the embodiments described above may include corresponding cooling means to cool the superconductor assembly to or below its critical temperature.
  • the cooling device can be mounted directly on the drive element 1 or output element 3 and can be in contact with the superconductor arrangement 12. Alternatively, the cooling device can also be provided separately from the drive element 1 or driven element 3. are made, and the cooling of the superconductor 12 done indirectly.
  • a cooling device for example, a Kyrostat can be used.
  • the cooling can also be done by driving on a cooling tunnel or a cold box.
  • Spur gear or helical gear can be preferably used in a differential gear.
  • the spur gear described above can also be used in a Schieberadge- transmission.
  • the respective coupling arrangements can also be arranged alternately in their polar direction or in the direction of the stored magnetic field geometry, as described in connection with the third and fourth embodiments ,
  • the described distance-maintaining magnetic coupling between see a superconductor and a magnet can also be used between two transmission components in a coupling gear or a cycloidal gear.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, das ein Antriebselement zur Bereitstellung einer Antriebsdrehbewegung, ein Abtriebselement zur Durchführung einer Abtriebsbewegung relativ zum Antriebselement in Abhängigkeit von der Antriebsdrehbewegung eine erste Koppelanordnung, die dem Antriebselement zugeord net ist, und eine zweite Koppelanordnung, die dem Abtriebselement zugeordnet ist, umfasst, wobei eine Koppelanordnung eine Magnetanordnung umfasst, und eine andere Koppelanordnun eine Supraleiteranordnung umfasst, und das Antriebselement und das Abtriebselement aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung der Koppelanordnungen kontaktlos kraftübertragend miteinander gekoppelt sind, so dass die Antriebsdrehbewegung in die Abtriebsbewegung umgesetzt wird.

Description

Getriebe
Die Erfindung betrifft ein Getriebe, das ein Antriebselement zur Bereitstellung einer Antriebsdrehbewegung, ein Abtriebselement zur Durchführung einer Abtriebsbewegung relativ zum Antriebselement in Abhängigkeit von der Antriebsdrehbewegung, eine erste Koppelanordnung, die dem Antriebselement zugeordnet ist, und eine zweite Koppelanordnung, die dem Abtriebselement zugeordnet ist, umfasst.
Aus dem Stand der Technik sind Getriebe bekannt, bei denen ein Antriebselement und ein Abtriebselement über mechanische Koppelanordnungen, wie zum Beispiel mechanisch ineinandergreifende Zähne, miteinander gekoppelt sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Getriebe mit schwingungsdämpfenden Eigenschaften bereitzustellen . Diese Aufgabe wird für ein Getriebe der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass eine Koppelanordnung eine Magnetanordnung umfasst und eine andere Koppelanordnung eine Supraleiteranordnung umfasst und dass das Antriebselement und das Abtrieb- selement aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung der Koppelanordnungen kontaktlos kraftübertragend miteinander gekoppelt sind, so dass die Antriebsdrehbewegung in die Abtriebsbewegung umgesetzt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird also eine magnetische Wechselwirkung zwischen einer Magnetanordnung und einer Supraleiteranordnung genutzt, um eine kontaktlos kraftübertragende Kopplung des Antriebselements mit dem Abtriebselement zu erzielen. Somit kann die Umsetzung der Antriebsdrehbewegung in die Abtriebsbewegung erfolgen, ohne dass das Antriebselement und das Abtriebselement miteinander in mechanischem Kontakt stehen müssen. Das erfindungsgemäße Getriebe kann daher sehr vielseitig eingesetzt werden und insbesondere auch in Fällen Verwendung finden, in denen eine räumliche Trennung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement erforderlich ist. Zum Beispiel kann das erfindungsgemäße Getriebe eingesetzt werden, wenn eine Potentialtrennung, also eine Trennung der jeweiligen elektrischen Aufladung von Antrieb- selement und Abtriebselement gewünscht ist. Durch die kontaktlose Kopplung zwischen Antriebselement und Abtriebselement ist es möglich, die beiden Elemente beabstandet voneinander zu betreiben, um sie so elektrisch voneinander zu isolieren. In ähnlicher Weise können Antriebselement und Ab- triebselement aufgrund der kontaktlosen Kopplung und des damit möglichen beabstandeten Betriebs thermisch voneinander isoliert werden.
Die auf der magnetischen Wechselwirkung zwischen Magnetanordnung und Supraleiteranordnung beruhende kontaktlos kraftüber- tragende Kopplung weist ferner den Vorteil auf, dass eine zumindest teilweise Schwingungsentkopplung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement verwirklicht werden kann. Ferner können das Antriebselement und Abtriebselement derart gestaltet werden, dass eine Überschreitung einer über- tragbaren Maximalkraft bzw. eines Maximaldrehmoments zu einer Lösung der Kopplung zwischen Antriebselement und Abtriebselement führt, wodurch ein Überlastschutz erzielt wird, ohne dass es hierbei zu einer unerwünschten mechanischen Belastung von Antriebselement und/oder Abtriebselement kommt. Somit ergibt sich durch den Einsatz dieser magnetischen Wechselwir- kung zwischen der Magnetanordnung und der Supraleiteranordnung in einem Getriebe der Vorteil einer integrierten Sicherheitsfunktion, die die Kopplung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement ab einer bestimmten Last von selbst löst und anschließend auch selbsttätig wieder hergestellt wird. Es kann daher insbesondere verhindert werden, dass ein zu hohes Drehmoment auf das Abtriebselement beaufschlagt wird .
Durch die Verwendung der kontaktlosen magnetischen Wechsel- Wirkung zwischen der Magnetanordnung und der Supraleiteranordnung und den Verzicht auf eine unmittelbare mechanische Kopplung entfällt ferner die Notwendigkeit einer Schmierung von Antriebselement und Abtriebselement. Dies erzielt den Vorteil, dass keine Verschmutzung oder Verklebung des Systems durch Schmiermittel erfolgt. Durch die kontaktlose Kraftübertragung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement kann das erfindungsgemäße Getriebe auch in Flüssigkeiten oder Pulvern betrieben werden, da kein mechanischer Kontakt zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement für die Kraft- und/oder Drehmomentübertragung notwendig ist.
Ferner kann das Getriebe im Vergleich zu einem konventionellen Getriebe einfacher gereinigt werden, da Antriebselement und Abtriebselement kontaktlos gekoppelt sind, und somit voneinander beabstandet betrieben werden können.
Schließlich ist die auf der magnetischen Wechselwirkung beru hende Kopplung im Gegensatz zur konventionellen mechanischen Kopplung reibungsfrei, wodurch Verschleiß und Wärmeentwicklung minimiert werden.
Die magnetische Wechselwirkung zwischen der Magnetanordnung und der Supraleiteranordnung, durch welche die kontaktlos kraftübertragende Kopplung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement erzielt wird, beruht vorzugsweise auf dem sogenannten Flux-Pinning- bzw. dem Flussverankerungs-Effekt in einem Supraleiter. Bei diesem Effekt wird eine bestimmte Magnetfeldgeometrie bzw. Magnetflußrichtung während einer Abkühlung des Supraleiters auf oder unter seine materialspezifische Sprungtemperatur durch ein von außen aufgeprägtes Magnetfeld gewissermaßen einprogrammiert oder gespeichert. Der Supraleiter nimmt dann bei Beibehaltung oder weiterer Unterschreitung der Sprungtemperatur relativ zu einem äußeren Magnetfeld, das von der Magnetanordnung bereitgestellt wird, bevorzugt diejenige Stellung ein, bei welcher die Geometrie des den Supraleiter durchdringenden Magnetfelds mit der im Supraleiter gespeicherten Magnetfeldgeometrie am ehesten übereinstimmt. Zur Nutzung dieses Effekts eignen sich insbesondere Supraleiter zweiter Art, wie z.B. keramische Hochtemperatursupraleiter. Als Beispiele für derartige Supraleiter seien hier YBaCuO (Yttrium-Barium-Kupferoxid) und BiSrCaCuO (Bismut-Strontium-Kalzium-Kupferoxid) genannt .
Die Einspeicherung einer Magnetfeldgeometrie in einem Supraleiter kann dadurch erfolgen, dass zunächst ein Magnet in ei- ner gewünschten räumlichen Position gegenüber dem Supraleiter angeordnet wird, wobei der Supraleiter zu diesem Zeitpunkt eine Temperatur oberhalb seiner Sprungtemperatur aufweist. Anschließend erfolgt eine Abkühlung des Supraleiters auf seine Sprungtemperatur oder darunter, so dass die Geometrie des von dem Magneten bereitgestellten Magnetfelds sinngemäß in den Supraleiter eingespeichert wird. Bei Beibehaltung der Sprungtemperatur für den Supraleiter führt eine Veränderung der räumlichen Lage des Magneten gegenüber dem Supraleiter zu Reaktionskräften, so dass eine gewünschte räumliche Beziehung zwischen dem Magneten und dem Supraleiter kontaktlos aufrechterhalten werden kann. Ein derartiges Aufrechterhalten der räumlichen Beziehung zwischen dem Magneten und dem Supraleiter soll im Folgenden auch als magnetische Kopplung bezeichnet werden. Somit kann beispielsweise bei Bereitstellung einer Magnetanordnung mit einem geeigneten Magnetfeld und Einspeicherung einer entsprechenden Magnetfeldgeometrie in einer Supraleiteranordnung erzielt werden, dass die Supraleiteranordnung in einem vorbestimmten Abstand zur Magnetanordnung gehalten wird. Dies ermöglicht eine intrinsische Abstandsregelung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement, da, wie oben erwähnt, eine Veränderung der räumlichen Lage der Magnetanordnung gegenüber der Supraleiteranordnung zu entsprechenden Reaktionskräften führt, die der Veränderung entgegen wirken. Es sei an dieser Stelle ergänzend erwähnt, dass diese intrinsische Abstandsregelung auch eine gewisse Dämpfung zwischen Antriebselement und Abtriebselement bereitstellt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Antriebselement und das Abtriebselement drehbeweglich um eine erste und eine zweite Drehachse gelagert sind, wobei die Magnetanordnung entlang einer ersten Kreisbahn um die erste Drehachse angeordnet ist und wobei die Supraleiteranordnung entlang einer zweiten Kreisbahn um die zweite Drehachse angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung der Erfindung sind Antriebselement und Abtriebselement also jeweils um eine eigene Drehachse gelagert, nämlich um die erste bzw. die zweite Drehachse. Das Antriebselement ist entweder um die erste oder die zweite Drehachse gelagert, und das Abtriebselement ist dann dementsprechend um die andere der beiden Drehachsen gelagert. Die Koppelanordnungen des Antriebselements und des Abtriebselements sind jeweils um die Drehachsen herum angeordnet, und zwar so, dass sie einer gedachten Kreisbahn um die jeweilige Drehachse folgen. Durch die drehbeweglich Lagerung des Antriebselements und des Abtriebselements und die kreisförmige Ausgestaltung der Koppelanordnungen wird die Antriebsdrehbewegung in eine Abtriebsdrehbewegung umgesetzt. Hierbei können das Antriebselement und das Abtriebselement bzw. die zugehörigen Koppelanordnungen bereichsweise gegeneinander kontaktlos abgewälzt werden. Durch ein solches kontaktloses Abwälzen wird das Magnetfeld des der Supraleiteranordnung jeweils am nächsten liegenden Abschnitts der Magnetanordnung gewissermaßen in den entsprechenden Abschnitt der Supraleiteranordnung hineingedreht. Die sich am nächsten liegenden Abschnitte der Magnetanordnung und der Supraleiteranordnung können so eine magnetische Kopplung eingehen, die wiederum bewirkt, dass das Abtriebselement mit einer Kraftkomponente senkrecht zur Drehachse des Abtriebselement beaufschlagt werden kann, so dass bei vorliegender Antriebsdrehbewegung die Abtriebsbewegung erfolgt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnetanordnung mehrere Magnete umfasst. Das heißt, alternativ oder zusätzlich zu einer Variante, bei welcher die Magnetanordnung ein Magnetband umfasst, kann die Magnetanordnung auch mehrere diskrete Magnete aufweisen. Durch die Verwendung von z.B. mehreren diskreten Magneten kann ein diskontinuierliches Magnetfeld bereitgestellt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnete voneinander beabstandet angeordnet sind. Insbesondere können die Magnete entlang der Kreisbahn um die Drehachse in regelmäßiger Teilung voneinander beabstandet angeordnet sein. Durch die Beabstandung der Magnete kann das Umsetzungsverhalten des erfindungsgemäßen Getriebes in gewünschter Weise angepasst werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnete entlang der ersten Kreisbahn in ihrer Polrichtung alternierend angeordnet sind und dass die Supraleiteranordnung mehrere Abschnitte umfasst, die in Korrespondenz zu der Anordnung der Magnete entlang der zweiten Kreisbahn angeordnet sind. Insbesondere können die Magnete derart angeordnet sein, dass die Polrichtung von Magnet zu Magnet relativ zur Radialrichtung der ersten Kreisbahn alterniert. Vorzugsweise alterniert die Polrichtung dabei zwischen zwei entgegengesetzten Ausrichtungen. Die Supraleiteranordnung kann entsprechend unterteilt sein, indem abschnittweise verschiedene Magnetfeldgeometrien in einen kontinuierlichen Supraleiter eingeprägt sind. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Supraleiteranordnung auch diskrete Supraleiter aufweisen, die dann in entsprechender Anordnung die Abschnitte der Supraleiteranordnung darstellen. Die Abschnitte der Supraleiteranordnung sind in Korrespondenz zu den Magneten angeordnet, so dass im Betrieb des Getriebes sukzessive jeweils ein Abschnitt der Supraleiteranordnung eine magnetische Kopplung bzw. eine Kopplung aufgrund magnetischer Wechselwirkung mit einem jeweiligen Magneten eingehen kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnete in Axialrichtung der ersten Drehachse in ihrer Polrichtung alternierend angeordnet sind. Insbesondere kann sich hierbei die Magnetanordnung in Axialrichtung der ersten Drehachse erstrecken und die erste Magnetanordnung auf einer gedachten Zylindermantelfläche liegen. Die Magnete alternieren dann in ihrer Polrichtung sowohl in Axialrichtung der ersten Drehachse wie auch entlang der ersten Kreisbahn. Insbesondere kann die Polrichtung der Magnete dabei in der Art eines auf einer gedachten Zylindermantelfläche angeordneten Schachbrettmusters ausgebildet sein. Vorzugsweise können hierfür mehrere kreisförmige Reihen von Magneten vorgesehen sein .
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Antriebselement und das Abtriebselement als Zahnräder ausgebildet sind und die erste und zweite Koppelanordnung an jeweiligen Zahnflanken der Zahnräder angeordnet sind. Insbesondere können hierbei die Magnetanordnung und die Supraleiteranordnung derart ausgebildet sein, dass die Zahnflanken aufgrund der magnetischen Wechselwirkung einen vorbestimmten Abstand zueinander einhalten und so die Zähne der Zahnräder kontaktlos ineinander eingreifen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Getriebe als Planetengetriebe mit mindestens einem ersten, zweiten und dritten Getrieberad ausgebildet ist, wobei die drei Getrieberäder ein Innenrad, ein Planetenrad und ein Außenrad umfassen, wobei das Antriebselement als das erste Getrieberad ausgebildet ist und wobei das Abtriebselement als das zweite Getrieberad ausgebildet ist. Das Antriebselement kann also als das Innenrad, das Planetenrad, oder das Außenrad ausgebildet sein, und das Abtriebselement als eines der verbleibenden zwei anderen Räder ausgebildet sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem dritten Getrieberad eine dritte Koppelanordnung zugeordnet ist, die eine Magnetanordnung oder eine Supraleiteranordnung umfasst, so dass das dritte Getrieberad aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung der Koppelanordnungen kontaktlos kraftübertragend mit dem ersten Getrieberad und/oder dem zweiten Getrieberad gekoppelt ist. Im erfindungsgemäßen Planetengetriebe können folglich wahlweise unterschiedliche kontaktlos kraftübertragende Kopplungen vorgesehen sein wie beispielsweise zwischen dem Innenrad und dem Planetenrad oder zwischen dem Planetenrad und dem Außenrad. Insbesondere können hierbei das Innenrad und das Außenrad jeweils Magnetanordnungen umfassen, und das Planetenrad kann eine Supraleiteranordnung umfassen. Alternativ dazu können Innenrad und Außenrad jeweils Supraleiteranordnungen umfassen, und das Planetenrad kann eine Magnetanordnung umfassen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die dem Planetenrad zugeordnete Koppelanordnung zwei Koppelringe umfasst, der erste Koppelring aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung kontaktlos kraftübertragend mit der dem Innenrad zugehörigen Koppelanordnung gekoppelt ist, und der zweite Koppelring aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung kontaktlos kraftübertragend mit der dem Außenrad zugehörigen Koppelanordnung gekoppelt ist. Das Planetenrad weist also zwei Koppelringe auf, die entweder als Magnetanordnungen oder Supraleiteranordnung ausgebildet sind und unabhängig voneinander kontaktlos kraftübertragende Kopplungen mit jeweiligen Koppelanordnungen des Innenrad und des Außenrad eingehen können .
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Getriebe als Schneckengetriebe ausgebildet ist, wobei das Antriebselement und das Abtriebselement als Schnecke und Schneckenrad ausgebildet sind, die Schnecke und das Schneckenrad drehbeweglich um Drehachsen gelagert sind, die der Schnecke zugehörige Koppelanordnung entlang einer helixförmi- gen Bahn um die Drehachse der Schnecke angeordnet ist und die dem Schneckenrad zugehörige Koppelanordnung entlang einer Kreisbahn um die Drehachse des Schneckenrads angeordnet ist. Das Antriebselement ist also entweder als Schnecke oder als Schneckenrad ausgebildet und das Abtriebselement ist dementsprechend als die andere der beiden Komponenten des Schneckengetriebes ausgebildet. Hierbei können die erste und die zweite Koppelanordnung derart ausgebildet sein, dass aufgrund der magnetischen Wechselwirkung eine Abstandsbeziehung zwischen den Koppelanordnungen definiert ist. Diese Abstandsbeziehung bewirkt, dass Abschnitte der zweiten Koppelanordnung bei vorliegender Antriebsdrehbewegung entlang der helixförmi- gen Bahn geführt werden, so dass die Antriebsdrehbewegung mit einer großen Untersetzung in die Abtriebsbewegung umgesetzt wird. Dabei sind die Drehachsen der Schnecke und die Drehachse des Schneckenrads vorzugweise, jedoch nicht notwendigerweise, rechtwinklig zueinander ausgerichtet und räumlich beabstandet . In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Getriebe als Taumelradgetriebe ausgebildet ist, wobei das Antriebselement drehbeweglich um eine Drehachse gelagert ist, die erste Koppelanordnung entlang einer Ellipsenbahn um die Drehachse angeordnet ist, das Abtriebselement als verformbarer Ring ausgebildet ist, der umlaufend um das Antriebselement angeordnet ist, die zweite Koppelanordnung am Ring angeordnet ist, und das Getriebe einen Außenkörper umfasst, der abschnittsweise drehfest mit dem Abtriebselement gekoppelt ist. In dieser Ausgestaltung ist das erfindungsgemäße Getriebe also als Taumelrad bzw. Harmonic-Drive-Getriebe ausgestaltet. Insbesondere übernimmt dabei das Antriebselement die Funktion eines sogenannten ave Generators, und das Abtriebselement die Funktion eines sogenannten Flexspine . Der Außenkörper ist beispielsweise als Außenring ausgebildet. Die erste und die zweite Koppelanordnung können derart ausgebildet sein, dass aufgrund der magnetischen Wechselwirkung eine Abstandsbeziehung zwischen den Koppelanordnungen definiert ist, so dass bei vorhandener Antriebsdrehbewegung des Antriebselements relativ zum Abtriebselement eine umlaufende Verformung des Abtriebselements stattfindet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Ring ferner eine dritte Koppelanordnung angeordnet ist, an dem Außenkörper eine vierte Koppelanordnung angeord- net ist, die dritte Koppelanordnung und die vierte Koppelanordnung eine Magnetanordnung und eine Supraleiteranordnung umfassen, und die abschnittsweise drehfeste Kopplung zwischen Außenkörper und Abtriebselement über eine kontaktlos kraftübertragende Kopplung zwischen der dritten Koppelanordnung und der vierten Koppelanordnung bereitgestellt wird. Der Außenkörper und das Abtriebselement werden also aufgrund der magnetischen Wechselwirkung zwischen der dritten Koppelanordnung und der vierten Koppelanordnung abschnittsweise drehfest miteinander gekoppelt. Wenn nun das Abtriebselement aufgrund der Antriebsdrehbewegung des Antriebselements umlaufend ver- formt wird, so koppelt jeweils der dem Außenring am nächsten liegende umlaufende Abschnitt der dritten Koppelanordnung mit einem entsprechenden Abschnitt der vierten Koppelanordnung. Durch diese abschnittsweise Kopplung dreht sich das Abtriebselement relativ zum Außenkörper.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Getriebe als Zugmittelgetriebe ausgebildet ist und ferner ein Zugmittel und eine dritte Koppelanordnung umfasst, wobei das Antriebselement und das Abtriebselement drehbeweglich um eine erste und eine zweite Drehachse gelagert sind, das Zugmittel das Antriebselement und das Abtriebselement umschlingt, die erste Koppelanordnung entlang einer ersten Kreisbahn um die erste Drehachse angeordnet ist, die zweite Koppelanordnung entlang einer zweiten Kreisbahn um die zweite Drehachse angeordnet ist, und die dritte Koppelanordnung an dem Zugmittel angeordnet ist. Das erfindungsgemäße Getriebe weist somit zwei kontaktlos kraftübertragende Kopplungen auf - zum einen zwischen dem Antriebselement und dem Zugmittel, und zum anderen zwischen dem Zugmittel und dem Abtriebselement. Insbesondere können das Antriebselement und das Abtriebselement hierfür jeweils Magnetanordnungen aufweisen, und das Zugmittel kann eine Supraleiteranordnung aufweisen. Alternativ dazu können das Antriebselement und das Abtriebselement jeweils Supraleiteranordnungen aufweisen, und das Zugmittel kann eine Magnetanordnung aufweisen. Mit einem solchen Zugmittelgetriebe kann wahlweise eine feste oder eine variable Übersetzung bzw. Untersetzung der Antriebsbewegung in die Abtriebsbewegung erfolgen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Getriebe als Kurvengetriebe ausgebildet ist, wobei das Antriebselement drehbeweglich um eine Drehachse gelagert ist, und die erste Koppelanordnung entlang einer Kurvenbahn angeordnet ist, die um die Drehachse verläuft. Hierbei können die erste und die zweite Koppelanordnung derart ausgebildet sein, dass aufgrund der magnetischen Wechselwirkung eine Abstandsbeziehung zwischen den Koppelanordnungen definiert ist, so dass die zweite Koppelanordnung bei vorliegender Antriebsdrehbewegung entlang der Kurvenbahn geführt wird. Dies er- zielt den Vorteil, dass ein Abheben bzw. Abkoppeln des Abtriebselements von der Kurvenbahn verhindert werden kann.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt
Figur 1 eine schematische Draufsicht auf ein Getriebe gemäß einer ersten Aus führungs form, bei welcher ein Antriebselement und ein Abtriebselement um Drehachsen gelagert sind und Koppelanordnungen kreisförmig ausgebildet sind,
Figur 2 eine schematische Seitenansicht des in Figur 1 gezeigten Getriebes,
Figur 3 eine schematische Draufsicht auf ein Getriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform, bei welcher ein Antriebselement und ein Abtriebselement überlappend angeordnet sind, Figur 4 eine schematische Seitenansicht des in Figur 3 gezeigten Getriebes,
Figur 5 eine schematische Draufsicht auf ein Getriebe gemäß einer dritten Ausführungsform, bei welcher Magnete einer Magnetanordnung entlang einer Kreisbahn in ihrer Polrichtung alternierend angeordnet sind und
Abschnitte einer Supraleiteranordnung in Korrespondenz zu der Anordnung der Magnete entlang einer Kreisbahn angeordnet sind, Figur 6 eine schematische Seitenansicht des in Figur 5 gezeigten Getriebes,
Figur 7 eine schematische Seitenansicht eines Getriebes gemäß einer vierten Ausführungsform, bei welcher Mag- nete in Axialrichtung einer Drehachse in ihrer Polrichtung alternierend angeordnet sind,
Figur 8 eine schematische Draufsicht auf ein Getriebe gemäß einer fünften Aus führungs form, bei welcher ein Antriebselement und ein Abtriebselement als Zahnräder ausgebildet sind,
Figur 9 eine schematische Draufsicht auf ein Getriebe gemäß einer sechsten Ausführungsform, bei welcher das Getriebe als Planetengetriebe ausgebildet ist,
Figur 10 eine schematische Seitenansicht auf ein Getriebe gemäß einer siebten Ausführungsform, bei welcher das Getriebe als Planetengetriebe ausgebildet ist und eine dem Planetenrad zugeordnete Koppelanordnung zwei Koppelringe umfasst,
Figur 11 eine schematische Seitenansicht eines Getriebes ge- mäß einer achten Ausführungsform, bei welcher das
Getriebe als Schneckengetriebe ausgebildet ist,
Figur 12 eine schematische Draufsicht auf ein Getriebe gemäß einer neunten Aus führungs form, bei welcher das Getriebe als Taumelradgetriebe ausgebildet ist, Figur 13 eine schematische Seitenansicht eines Getriebes gemäß einer zehnten Aus führungs form, bei welcher das Getriebe als Zugmittelgetriebe ausgebildet ist, Figur 14 eine schematische Draufsicht auf ein Getriebe gemäß einer elften Ausführungsform, bei welcher das Getriebe als Kurvengetriebe ausgebildet ist,
Figur 15 eine schematische Seitenansicht des in Figur 14 gezeigten Getriebes,
Figur 16 eine schematische Seitenansicht eines Getriebes gemäß einer zwölften Ausführungsform, bei welcher das Getriebe als Kurvengetriebe ausgebildet ist und ein Antriebselement und ein Abtriebselement überlappend angeordnet sind.
In der nachstehenden Figurenbeschreibung werden für funktionsgleiche Komponenten der dargestellten Aus führungs formen jeweils gleiche Bezeichnungen verwendet, wobei auf eine mehr fache Beschreibung funktionsgleicher Komponenten verzichtet wird .
Figuren 1 und 2 zeigen schematisch ein Getriebe 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 1 zeigt hierbei eine Draufsicht des Getriebes 10, während Figur 2 eine Seitenansicht davon zeigt.
Das erfindungsgemäße Getriebe 10 umfasst ein Antriebselement 1, ein Abtriebselement 3, eine erste Koppelanordnung 5 und eine zweite Koppelanordnung 6. Das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3 sind jeweils um Drehachsen 7 und 8 drehbar gelagert. Das Antriebselement 1 dient dazu, eine Antriebsdrehbewegung 2 um eine Drehachse 7 bereitzustellen. Das Abtriebselement 3 dient dazu, in Abhängigkeit von der Antriebsdrehbewegung 2 und relativ zum Antriebselement 1 eine Abtriebsbewegung 4 um die Drehachse 8 durchzuführen. Die erste Koppelanordnung 5 ist dem Antriebselement 1 zugeordnet, und die zweite Koppelanordnung 6 ist dem Abtriebselement 3 zugeordnet. Die Koppelanordnung 5 umfasst eine Magnetanordnung 11, die entlang einer ersten Kreisbahn um die erste Drehachse 7 angeordnet ist. Die Koppelanordnung 6 umfasst eine Supraleiteranordnung 12, die entlang einer zweiten Kreisbahn um die zweite Drehachse 8 angeordnet ist. Das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3 sind aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung der Koppelanordnungen 5 und 6 kontaktlos kraftübertragend miteinander gekoppelt. Aufgrund dieser kontaktlos kraftübertragenden Kopplung wird die Antriebsdrehbewegung 2 in die Abtriebsbewegung 4 umgesetzt.
In den Figuren 1 und 2 sind das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3 beispielhaft als zylindrische Scheiben gezeigt. Zweckmäßigerweise können das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3 auch in anderen Formen ausgebildet sein, solange es möglich ist, die Koppelanordnungen 5 und 6 kreisförmig um die Drehachsen 7 und 8 anzuordnen.
Ferner weisen in den Figuren 1 und 2 das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3 denselben Kreisumfang auf. Auch weisen die kreisförmigen Koppelanordnungen 5 und 6 denselben Kreisumfang auf. Zweckmäßigerweise können das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3 sowie die zugehörigen Koppelanordnungen 5 und 6 aber auch je nach gewünschtem Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebsdrehbewegung 2 und der Abtriebsbewegung 4 unterschiedliche Kreisumfänge aufweisen. Zum Beispiel kann der Kreisumfang des Antriebselements 1 bzw. der Koppelanordnung 5 größer oder kleiner sein als der Kreisumfang des Abtriebselement 3 bzw. der Koppelanordnung 6.
In dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Beispiel ist die erste Koppelanordnung 5 als die Magnetanordnung 11 ausgebildet und die zweite Koppelanordnung 6 als die Supraleiteranordnung 12 ausgebildet. Alternativ dazu kann aber auch die erste Koppelanordnung 5 als die Supraleiteranordnung 12 ausgebildet sein und die zweite Koppelanordnung 6 als die Magnetanordnung 11 ausgebildet sein. Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, ist dem Antriebselement 1 die erste Koppelanordnung 5 zugeordnet. Beispielsweise kann die erste Koppelanordnung 5 an dem Antriebselement angebracht sein. Alternativ dazu kann das Antriebselement 1 aber auch ganz oder teilweise als die erste Koppelanordnung 5 ausgebildet sein. Insbesondere können das Antriebselement 1 und die erste Koppelanordnung 5 einstückig ausgebildet sein. In analoger Weise kann die zweite Koppelanordnung 6 in Bezug auf das Abtriebselement 3 ausgebildet sein. Die Koppelanordnung 5 bzw. 6 kann, wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, in dem Antriebselement 1 bzw. dem Abtriebselement 3 eingelassen sein. Alternativ dazu kann die Koppelanordnung 5 bzw. 6 auch am äußeren Umfang des Antriebselements 1 bzw. des Abtriebselement 3 angeordnet sein, also an den Mantelflächen des zylindrisch ausgebildeten Antriebselements 1 bzw. des Abtriebselements 3. Ferner ist es auch möglich, dass die Koppelanordnung 5 bzw. 6 auf der Grundfläche des Antriebselement 1 bzw. des Abtriebselement 3 angeordnet ist.
Wie in den Figuren 1 und 2 gezeigt, können die beiden Koppelanordnungen 5 und 6 aus einer Vielzahl von diskreten Elementen bestehen. In diesem Zusammenhang sei kurz erwähnt, dass zum Zwecke der besseren Übersichtlichkeit jeweils nur eines der gezeigten sechzehn diskreten Elemente der Koppelanordnungen 5 und 6 mit entsprechenden Bezugszeichen versehen wurde. Zum Beispiel kann die Koppelanordnung 5 wie in Figur 1 gezeigt, aus einer Vielzahl von einzelnen Magneten, insbesondere Permanentmagneten, gebildet werden. Entsprechend kann die Koppelanordnung 6 aus einer Vielzahl von Supraleitern gebildet werden. Alternativ dazu kann die Koppelanordnung 5 bzw. 6 auch einstückig ausgeführt sein. Bei einer einstückigen Koppelanordnung 6, die als Supraleiteranordnung ausgebildet ist, ist es dann möglich, durch eine entsprechende Einspeicherung von Magnetfeldgeometrien mehrere diskrete Abschnitte entlang der zweiten Kreisbahn um die Drehachse 8 bereitzustellen. Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten einzelnen Elemente der Sup- raleiteranordnung 12 können daher als einzelne Supraleiter oder als Abschnitte eines einzigen Supraleiters verstanden werden .
In dem in Figur 1 gezeigten Beispiel sind die Magnete der Magnetanordnung 11 entlang einer Kreisbahn um die Drehachse 7 zueinander beabstandet. In gleicher Weise sind die Abschnitte der Supraleiteranordnung 12 entlang einer Kreisbahn um die Drehachse 8 zueinander beabstandet. Die Magnete bzw. Supraleiter können sich aber natürlich auch entlang der jeweiligen Kreisbahnen berühren.
In den Figuren 1 und 2 sind das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3 in der Art eines Stirnradgetriebes mit parallelen Drehachsen 7 und 8 zueinander angeordnet. Alternativ dazu können das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3 auch in der Art eines Kegelradgetriebes angeordnet sein, d.h., dass die Drehachsen 7 und 8 nicht parallel, sondern zum Beispiel unter einem Winkel von 90° angeordnet sind, und die Hüllkurven der Koppelanordnungen 5 und 6 in der Form von Kegelabschnitten ausgebildet sind, deren Mittelachsen sich schneiden. Zudem können das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3 auch in der Art eines Schraubenradgetriebes angeordnet sein, d.h., dass die Drehachsen 7 und 8 windschief zueinander angeordnet sind, und die diskreten Elemente der jeweiligen Kopplungsanordnungen 5 und 6 mit jeweiligen Schrä- gungswinkeln relativ zur Axialrichtung der jeweiligen Drehachsen angeordnet sind.
Wie aus der Figur 1 hervorgeht, sind die einzelnen Abschnitte bzw. diskreten Elemente der Koppelanordnungen 5 und 6 radialsymmetrisch zu den jeweiligen Drehachsen 1 und 3 angeordnet. Die Koppelanordnungen 5 und 6 sind derart ausgebildet, dass ein Abschnitt bzw. diskretes Element der Koppelanordnung 5 jeweils eine magnetische Kopplung mit dem am nächsten liegenden Abschnitt bzw. diskreten Element der Koppelanordnung 6 eingehen kann. Hierfür kann z.B. in den diskreten Elementen bzw. Abschnitten der Supraleiteranordnung jeweils eine Magnetfeldgeometrie eingespeichert sein, die der Geometrie eines entsprechenden Magneten bzw. Abschnitts der Magnetanordnung entspricht, so dass bei entsprechender Ausrichtung der Supraleiteranordnung zu der Magnetanordnung eine magnetische Kopplungen eingegangen werden kann.
In der Figur 1 sind z.B. die beiden diskreten Elemente der Koppelanordnungen 5 und 6 miteinander magnetisch gekoppelt, die auf einer gedachten Verbindungslinie zwischen den Drehachsen 7 und 8 liegen. Sowie sich das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3 weiterdrehen, bewegen sich die beiden magnetisch gekoppelten diskreten Elemente voneinander weg und ändern ihre Ausrichtung zueinander. Dadurch wird die magneti- sehe Kopplung zwischen den beiden Elementen gelöst. In ähnlicher Weise werden durch die Drehbewegungen die beiden nachfolgenden diskreten Elemente bzw. Abschnitte der Koppelanordnungen 5 und 6 einander angenähert und zueinander ausgerichtet, so dass sie eine magnetische Kopplung miteinander einge- hen können. Im magnetisch gekoppelten Zustand kann dann von dem gekoppelten diskreten Element bzw. Abschnitt der ersten Koppelanordnung 5 eine Kraft senkrecht zur Drehachse 8 auf das magnetisch gekoppelte diskrete Element bzw. den Abschnitt der zweiten Koppelanordnung 6 beaufschlagt werden. Diese Kraft bewirkt, dass das Abtriebselement die Abtriebsbewegung ausführt .
Figuren 3 und 4 zeigen schematisch ein Getriebe 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform entspricht der oben beschriebenen ers- ten Aus führungs form mit dem Unterschied, dass sich in der zweiten Ausführungsform das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3, sowie die erste Koppelanordnung 5 und die zweite Koppelanordnung 6 überlappen. Wie aus der Figur 4 hervorgeht, ist in dieser Konfiguration jeweils ein diskretes Element bzw. Abschnitt der Koppelanordnung 5 mit einem diskreten Element bzw. Abschnitt der Koppelanordnung 6 magnetisch gekoppelt das in Axialrichtung der Drehachsen 7 und 8 am nächsten zu dem diskreten Element bzw. Abschnitt der Kop- pelanordnung 5 liegt. Durch die gezeigte Überlappung benötigt das Getriebe in Radialrichtung des Antriebselements 1 bzw. des Abtriebselements 3 weniger Platz .
Figuren 5 und 6 zeigen schematisch ein Getriebe 30 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die dritte Ausführungsform entspricht der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform und weist das zusätzliche Merkmal auf, dass die Magnete der Magnetanordnung 11 entlang der ersten Kreisbahn um die Drehachse 7 in ihrer Polrichtung alternierend angeordnet sind und dass die Abschnitte der Sup- raleiteranordnung in Korrespondenz zu der Anordnung der Magnete entlang der zweiten Kreisbahn um die Drehachse 8 angeordnet sind. In der Figur 5 sind die Polrichtungen der Magnete und die Richtungen der in den Abschnitten der Supraleiteranordnung in Form von Flußschläuchen eingespeicherten Magnet- feldgeometrie jeweils durch Pfeile angedeutet. In der Figur 6 sind die Polrichtungen bzw. Richtungen der eingespeicherten Magnetfeldgeometrien jeweils durch die Buchstaben „N" und „S" symbolisiert. Wie aus den Figuren 5 und 6 hervorgeht, alterniert die Polrichtung bzw. die Richtung der eingespeicherten Magnetfeldgeometrie jeweils relativ zur Radialrichtung der Drehachsen 7 und 8 zwischen zwei entgegengesetzten Ausrichtungen. In dem gezeigten Beispiel sind die Polrichtungen bzw. die Richtungen der eingespeicherten Magnetfeldgeometrie radial zu den jeweiligen Drehachsen 7 und 8 ausgerichtet. Die Polrichtungen bzw. die Richtungen der eingespeicherten Magnetfeldgeometrie können aber auch in andere Richtungen ausgerichtet sein, solange die Polrichtungen den Richtungen der eingespeicherten Magnetfeldgeometrie entsprechen. Alternativ zu der gezeigten alternierenden Anordnung können die Magnete und/oder die Abschnitte der Supraleiteranordnung auch als Halbach-Arrays angeordnet sein.
Figur 7 zeigt schematisch ein Getriebe 40 gemäß einer vierten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung. Die vierte Ausführungsform entspricht der dritten Ausführungsform und weist zusätzlich die Merkmale auf, dass mehrere ringförmige Anordnungen von Magneten der Magnetanordnung 11 und mehrere ringförmige Anordnungen von Abschnitten der Supraleiteranordnung 12 in Axialrichtung der Drehachsen 7 und 8 versetzt angeordnet sind, und dass die Polrichtung der Magnete und die Richtung der in den Abschnitten eingespeicherten Magnetfeldgeometrien in Axialrichtung der Drehachsen 7 und 8 alternieren. Wie in der Figur 7 gezeigt, sind die Magnete und Abschnitte der Supraleiteranordnung 12 somit in der Art von zueinander inversen Schachbrettmustern angeordnet. Alternativ zu der gezeigten alternierenden Anordnung können die Magnete und/oder die Abschnitte der Supraleiteranordnung auch als Halbach- Arrays angeordnet sein.
In dem in der Figur 7 gezeigten Beispiel sind die Koppelanordnungen 5 und 6 auf gedachten Zylindermänteln angeordnet und die Drehachsen 7 und 8 sind parallel zueinander. Alterna tiv dazu können die Koppelanordnungen 5 und 6 auch auf der Oberfläche bzw. gedachten Oberfläche eines Kugelabschnitts oder eines Ellipsoidabschnitts angeordnet sein, so dass die Drehachsen 7 und 8 auch unter einem Winkel zueinander angeordnet sein können. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Getriebe so als 3D-Kurvengetriebe ausgebildet sein.
Figur 8 zeigt schematisch ein Getriebe 50 gemäß einer fünften Aus führungs form der vorliegenden Erfindung. Die fünfte Aus- führungsform entspricht der ersten, dritten und vierten Ausführungsform und weist zusätzlich die Merkmale auf, dass das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3 als Zahnräder mit Zähnen 9 ausgebildet sind, und die erste Koppelanordnung 5 und die zweite Koppelanordnung 6 an Zahnflanken der Zähne 9 angeordnet sind. Die Koppelanordnungen 5 und 6 sind derart ausgebildet und ausgerichtet, dass sie aufgrund der magnetischen Wechselwirkung einen bestimmten Abstand zueinander einhalten, so dass die Zahnflanken kontaktlos ineinandergreifen. In dem in der Figur 8 gezeigten Beispiel sind die Koppelanordnungen 5 und 6 jeweils nur an einer Zahnflanke der Zähne 9 angeordnet. Alternativ dazu können die Koppelanordnungen 5 und 6 jeweils auch an beiden Zahnflanken angeordnet sein. Ferner sind in dem in der Figur 8 gezeigten Beispiel die beiden Drehachsen 7 und 8 parallel zueinander angeordnet. Alternativ dazu können die Drehachsen auch unter einem Winkel zueinander angeordnet sein. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn die Zähne des Antriebselements 1 oder des Abtriebselements 3 nicht, wie gezeigt, in der Art eines
Stirnrads am Außenumfang angeordnet sind, sondern stattdessen in der Art eines Kronenrads auf der Grundfläche des Antriebselements 1 oder des Abtriebselements 3 angeordnet sind.
Figur 9 zeigt schematisch ein Getriebe 60 gemäß einer sechsten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung. Die sechste Aus führungs form entspricht den oben beschriebenen Ausführungsformen, bei denen die Drehachsen 7 und 8 parallel zueinander angeordnet sind und weist zusätzlich die Merkmale auf, dass das Getriebe 60 als Planetengetriebe mit mindestens einem ersten, zweiten und dritten Getrieberad ausgebildet ist, die drei Getrieberäder ein Innenrad 13, ein Planetenrad 14 und ein Außenrad 15 umfassen, das Antriebselement 1 als das erste Getrieberad ausgebildet ist, und das Abtriebselement 3 als das zweite Getrieberad ausgebildet ist. In dem in der Figur 9 gezeigten Beispiel ist das Antriebselement 1 als Innenrad 13 ausgebildet und das Abtriebselement 3 als Planetenrad 14 ausgebildet. Alternativ dazu kann das Antriebselement 1 aber auch als das Außenrad 15 oder das Planetenrad 14 ausgebildet sein, und das Abtriebselement 3 entsprechend als eines der verbleibenden anderen beiden Getrieberäder ausgebildet sein .
In dem in der Figur 9 gezeigten Beispiel weist das Planetengetriebe nur ein Planetenrad 14 auf. Zweckmäßigerweise kann das Planetengetriebe aber auch mehrere Planetenräder aufweisen, die dann um die Drehachse 7 herum zwischen Innenrad 13 und Außenrad 15 angeordnet sind.
Das Getriebe 60 weist ferner eine dritte Koppelanordnung 16 auf, die dem dritten Getrieberad zugeordnet ist und eine Magnetanordnung oder eine Supraleiteranordnung umfasst, so dass das dritte Getrieberad aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung der Koppelanordnungen kontaktlos kraftübertragend mit dem ersten Getrieberad und/oder dem zweiten Getrieberad gekoppelt ist. In dem in der Figur 9 gezeigten Beispiel ist das dritte Getrieberad als Außenrad 15 ausgebildet. Die dem Außenrad 15 zugeordnete Koppelanordnung 16 ist mit der zweiten Koppelanordnung 6 des Planetenrads 14 gekoppelt. Alternativ dazu kann das dritte Getrieberad aber auch als Innenrad 13 oder Planetenrad 14 ausgebildet sein.
Figur 10 zeigt schematisch ein Getriebe 70 gemäß einer siebten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung. Die siebte Aus führungs form entspricht der sechsten Aus führungs form und weist die zusätzlichen Merkmale auf, dass die dem Planetenrad 14 zugeordnete Koppelanordnung 6 zwei Koppelringe 17 und 18 umfasst, der erste Koppelring 17 aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung kontaktlos kraftübertragend mit der dem Innenrad 13 zugehörigen Koppelanordnung 5 gekoppelt ist, und der zweite Koppelring 18 aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung kontaktlos kraftübertragend mit der dem Außenrad 15 zugehörigen Koppelanordnung 16 gekoppelt ist. Wie in der Figur 10 beispielhaft gezeigt, können hierbei der erste Koppelring 17 und der zweite Koppelring 18 in Axialrichtung der Drehach- se 8 zueinander versetzt sein, so dass sich die jeweiligen magnetischen Kopplungen nicht gegenseitig beeinflussen.
Die in den Figuren 9 und 10 gezeigten Konfigurationen können auch als Wälzlager verwendet werden. Dabei kann das Planetenrad 14 als Wälzkörper ausgebildet sein und das Innenrad 13 als Innenring. Es können dabei ein oder mehrere Wälzkörper eingesetzt werden. Die Wälzkörper können beschichtete oder unbeschichtete Permanentmagnete oder Supraleiter umfassen. Durch die magnetische Kopplung der dem Innenring und dem Wälzkörper zugeordneten Koppelanordnungen wird ein vorbestimmter Abstand zwischen Innenring und Wälzkörper eingehalten. Somit kann auf einen Käfig für das Halten des Abstandes der Wälzkörper untereinander verzichtet werden. Die Wälzkörper können verschiedene Formen aufweisen. Beispielsweise können die folgenden Grundformen von Wälzlagern verwendet werden: Kugellager, Zylinderrollenlager, Nadellager, Kegelrollenlager, Tonnenlager (symmetrisch/asymmetrisch), Toroidal- rollenlager (CARB) , Rillenkugellager, Vierpunktkugellager, Pendelkugellager, Tonnenrollenlager, Pendelrollenlager, Kugelrollenlager, Axial-Rillenkugellager , Axial- Zylinderrollenlager, oder Axial-Pendelrollenlager . Wenn der Wälzkörper Supraleiter umfasst, so kann der zur Kühlung des Supraleiters benötigte Strom beispielsweise induktiv zugeführt werden. Das Wälzlager kann auch komplett ohne Wälzkörper und somit als komplett frei schwebendes, reibungsfreies Lager realisiert werden. Beispielsweise kann eine ringförmige Supraleiteranordnung konzentrisch an einer Welle angebracht werden, so dass ein ringförmiger Außenring aus Permanentmagneten konzentrisch zur Welle gehalten und drehbeweglich um die Welle gelagert wird. Der Außenring des Wälzlagers kann zudem als Zahnrad ausgebildet sein, bei dem die Zähne am Außenumfang angeordnet sind. Das Wälzlager kann ferner für einen Keilriemen bzw. als Umlenklager eingesetzt werden. Figur 11 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes 80 gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier ist das erfindungsgemäße Getriebe 80 als Schneckengetriebe ausgebildet. Die achte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform, weist jedoch insbesondere die Unterschiede auf, dass eine der beiden Koppelanordnungen entlang einer helixförmigen Bahn um ein entsprechende Drehachse angeordnet ist, und dass die beiden Drehachsen 7 und 8 windschief zueinander stehen. In dem in der Figur 11 gezeigten Beispiel ist das Antriebselement 1 als Schnecke 19 ausgebildet und das Abtriebselement 3 als Schneckenrad 21 ausgebildet. Alternativ dazu kann jedoch auch das Antriebselement 1 als Schneckenrad 21 ausgebildet sein, und das Abtriebselement 3 als Schnecke 19. Somit kann der Antrieb entweder über die Schnecke 19 oder das Schneckenrad 21 erfolgen .
In dem gezeigten Beispiel ist die erste Koppelanordnung 5 als helixförmige Bahn an der Schnecke 19 angeordnet. Zweckmäßigerweise kann die helixförmige Bahn zwei parallel zueinander verlaufende Abschnitte umfassen, die jeweils entgegengesetzt zueinander gepolt sind, so dass sich in Axialrichtung der Drehachse 7 eine in der Polrichtung alternierende erste Koppelanordnung 5 ergibt. Entsprechend kann auch die zweite Koppelanordnung in ihrer Polrichtung alternierend angeordnete diskrete Elemente bzw. Abschnitte umfassen.
Alternativ kann das erfindungsgemäße Getriebe auch als
Schraubengetriebe ausgebildet sein, das im Wesentlichen dem beschriebenen Schneckengetriebe entspricht, bei dem die zweite Koppelanordnung jedoch nicht kreisförmig sondern linear angeordnet ist, so dass eine Antriebsdrehbewegung der Schnecke in eine lineare Abtriebsbewegung umgesetzt wird.
Das beschriebene Schneckengetriebe kann ferner durch eine entsprechende Anpassung der helixförmigen Bahn als Schrittge- triebe verwendet werden, bei welchem eine kontinuierliche Drehbewegung in eine intermittierende, schrittweise Drehbewegung umgesetzt wird.
Figur 12 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes 90 gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier ist das Getriebe 90 als Taumelradgetriebe ausgebildet und umfasst ein Antriebselement 1, ein Abtriebselement 3 und einen Außenkörper 22. Das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3 sind beide drehbar um die Drehachse 7 gelagert. Das Antriebselement 1 weist entlang einer Ellipsenbahn an seinem Außenumfang eine erste Koppelanordnung 5 auf. Das Abtriebselement 3 ist als verformbarer Ring ausgebildet und ist umlaufend um das Antriebselement 1 angeordnet. Das Abtriebselement 3 weist an seinem Innenumfang eine zweite Koppelanordnung 6 auf. Die erste Koppelanordnung 5 und die zweite Koppelanordnung 6 sind magnetisch miteinander gekoppelt und halten dementsprechend einen vorbestimmten Abstand ein. Vorzugsweise bilden die Koppelanordnungen 5 und 6 hierbei ein Drehlager, so dass sich das Antriebselement 1 relativ zum Abtriebselement 3 drehen kann, und dabei das Abtriebselement 3 umlaufend verformen kann. Der Außenkörper 22 ist abschnittsweise drehfest mit dem Abtriebselement 3 gekoppelt. Vorzugsweise weist das Abtriebselement 3 zu diesem Zweck an seinem Außenumfang eine dritte Koppelanordnung 23 auf und der ringförmige Außenkörper 22 an seinem Innenumfang eine vierte Koppelanordnung 24 auf. Die dritte Koppelanordnung 23 und die vierte Koppelanordnung 24 weisen vorzugsweise eine Vielzahl von diskreten Elemente bzw. Abschnitten auf und sind abschnittsweise dort miteinander magnetisch gekoppelt, wo sich aufgrund der umlaufenden Verformung die dritte Koppelanordnung 23 und die vierte Koppelanordnung 24 am nächsten liegen. Als Abtriebsbewegung ergibt sich somit eine durch die umlaufende Kopplung zwischen dritter Koppelanordnung 23 und vierter Koppelanordnung 24 bewirkte Drehbewegung des Abtriebsele- ments 3. Insbesondere weist die dritte Koppelanordnung 23 hierbei weniger diskrete Elemente bzw. Abschnitte auf als die vierte Koppelanordnung 24. Bei dem in der Figur 12 gezeigten Taumelradgetriebe sind sowohl das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3, wie auch das Abtriebselement 3 und der Außenköper 22 magnetisch miteinander gekoppelt. Alternativ dazu kann auch eine der beiden Kopplungen mechanisch ausgeführt sein; d.h. jeweils die Kopplung zwischen dem Antriebselement 1 und dem Abtriebselement 3, oder zwischen dem Abtriebselement 3 und dem Außenkörper 22 kann mechanisch ausgeführt sein .
Figur 13 zeigt eine schematische Darstellung eines Getriebes 100 gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das erfindungsgemäße Getriebe 100 ist hier als Zugmittelgetriebe ausgebildet. Wie in der Figur 13 gezeigt, um- fasst das Getriebe 100 ein Antriebselement 1, ein Abtriebselement 3 und ein Zugmittel 25. Das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3 sind um jeweilige Drehachsen 7 und 8 gelagert und weisen jeweilige kreisförmig angeordnete Koppelanordnungen 5 und 6 auf. Im gezeigten Beispiel umfassen die Koppelanordnungen 5 und 6 jeweilige Magnetanordnungen 11. Das Zugmittel 25 umfasst eine Koppelanordnung 26, die im gezeigten Beispiel eine Supraleiteranordnung 12 umfasst. Die Koppelanordnungen 5 und 6 sind jeweils mit der Koppelanordnung 26 magnetisch gekoppelt, so dass sich im Ergebnis zwischen dem Antriebselement 1 und dem Abtriebselement 3 eine kontaktlos kraftübertragende Kopplung ergibt, die eine Antriebsdrehbewegung 2 des Antriebselements 1 in eine Abtriebsbewegung 3 des Abtriebselements 4 umsetzt. In dem in der Figur 13 gezeigten Beispiel sind das Antriebselement 1 und das Abtriebselement 3 sowie die zugehörigen Koppelanordnungen 5 und 6 gleich groß dimensioniert. Jedoch können diese Elemente je nach gewünschtem Übersetzungsverhältnis auch unterschiedlich groß dimensioniert sein. Das beschriebene Zugmittelgetriebe kann durch entsprechende Ausgestaltung des Antriebselements 1 und des Abtriebselements 3 beispielsweise als stufenloses Getriebe, Continuously Variable Transmission, CTV, oder Infinitely Variable Transmission, IVT, verwendet werden.
Figuren 14 und 15 zeigen schematisch ein Getriebe 110 gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 14 zeigt dabei eine Draufsicht und Figur 15 eine Seitenansicht des Getriebes 110. Bei der elften Ausführungsform ist das Getriebe 110 als Kurvengetriebe ausgebildet. Das Kurvengetriebe 110 umfasst ein Antriebselement 1, das drehbeweglich um eine Drehachse 7 gelagert ist, und ein Abtriebselement 3. Eine erste Koppelanordnung 5 ist an dem Antriebselement entlang einer Kurvenbahn angeordnet, die um die Drehachse 7 verläuft. Das Abtriebselement 3 ist vorzugsweise länglich ausgebildet und weist an einem Ende eine zweite Koppelanordnung 6 auf. Im gezeigten Beispiel weist die erste Koppelanordnung 5 eine Magnetanordnung 11 auf, und die zweite Koppelanordnung 6 weist eine Supraleiteranordnung 12 auf. Jedoch kann auch die erste Koppelanordnung 5 eine Supraleiteranordnung 12 und die zweite Koppelanordnung 6 eine Magnetanordnung 11 aufweisen. Die erste und die zweite Koppelanordnung 5 und 6 sind derart ausgebildet, dass aufgrund der magnetischen Wechselwirkung zwischen Magnetanordnung und Supraleiteranordnung eine Abstandsbeziehung zwischen den Koppelanordnungen definiert ist, so dass die zweite Koppelanordnung in einem konstanten Abstand zur Kurvenbahn gehalten wird. Bei vorliegender Drehbewegung des Antriebselements 1 wird das Abtriebselement 3 daher entlang der Kurvenbahn geführt und tastet so die Form der Kurvenbahn ab. Je nach Lagerung des Abtriebselements 3 kann die Antriebsdrehbewegung 2 translatorisch oder rotatorisch weitergeleitet werden. In den Figuren 14 und 15 führt das Abtriebselement 3 als Abtriebsbewegung 4 beispielsweise eine Linearbewegung durch. Zweckmäßigerweise kann die erste Koppelanordnung 5 auch zwei Kurvenbahnen umfassen, die zueinander beabstandet sind, so dass die zweite Koppelanordnung 6 zwischen den beiden Kurvenbahnen läuft. Dadurch kann eine Fixierung der zweiten Koppel- anordnung von zwei Seiten und eine Erhöhung der Stabilität des Systems erreicht werden.
Figur 16 zeigt ein Getriebe 120 gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zwölfte Ausführungsform entspricht der elften Ausführungsform und weist das zusätzliche Merkmal auf, das die erste Koppelanordnung 5 und die zweite Koppelanordnung 6 in Axialrichtung der Drehachse 7 überlappend zueinander angeordnet sind.
Die Getriebe der elften und zwölften Ausführungsform können insbesondere zur Steuerung eines Volumenstroms eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Abtriebselement 3 als Stößel ausgebildet sein, der mit seinem einen Ende magnetisch mit der Kurvenbahn des Antriebselements 1 gekoppelt ist und mit seinem anderen Ende mit einer drehbaren Wandung eines Fluidkanals verbunden ist. Die drehbare Wandung ist mit einer fes- ten Wandung des Fluidkanals verschwenkbar verbunden. Gemäß der Antriebsdrehbewegung 2 und der Kurvenbahn der ersten Koppelanordnung 5 kann somit die drehbare Wandung relativ zu der festen Wandung verschwenkt werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Querschnitt des Kanals zu vergrößern oder ver- kleinern und dadurch den Volumenstrom durch den Fluidkanal zu beeinflussen .
Die oben beschriebenen Ausführungsformen können entsprechende Kühleinrichtungen aufweisen, um die Supraleiteranordnung auf oder unter ihre Sprungtemperatur zu kühlen. Die Kühleinrich- tung kann direkt am Antriebselement 1 oder Abtriebselement 3 angebracht sein und mit der Supraleiteranordnung 12 in Kontakt stehen. Alternativ dazu kann die Kühleinrichtung auch getrennt vom Antriebselement 1 bzw. Abtriebselement 3 bereit- gestellt werden, und die Kühlung der Supraleiteranordnung 12 indirekt erfolgen. Als Kühleinrichtung kann beispielsweise ein Kyrostat verwendet werden. Die Kühlung kann auch durch das Befahren eines Kühltunnels bzw. einer Kältebox erfolgen. Das oben beschriebene Planetengetriebe, Kegelradgetriebe,
Stirnradgetriebe oder Schraubenradgetriebe kann vorzugsweise in einem Differentialgetriebe verwendet werden. Das oben beschriebene Stirnradgetriebe kann zudem in einem Schieberadge- triebe verwendet werden.
Bei den oben diskutierten fünften, sechsten, siebten, achten neunten, zehnten und elften Aus führungs form können die jewei ligen Koppelanordnungen auch, wie im Zusammenhang mit der dritten und vierten Ausführungsform beschrieben, in ihrer Polrichtung bzw. der Richtung der eingespeicherten Magnetfeldgeometrie alternierend angeordnet sein.
Die beschriebene abstandserhaltende magnetische Kopplung zwi sehen einem Supraleiter und einem Magneten kann ferner zwischen zwei Getriebekomponenten in einem Koppelgetriebe oder einem Zykloidgetriebe eingesetzt werden.

Claims

Ansprüche
1. Getriebe (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120) , umfassend ein Antriebselement (1) zur Bereitstellung einer Antriebsdrehbewegung (2) , ein Abtriebselement (3) zur Durchführung einer Abtriebsbewegung (4) relativ zum Antriebselement (1) in Abhängigkeit von der Antriebsdrehbewegung
(2) , eine erste Koppelanordnung (5) , die dem Antriebselement
(I) zugeordnet ist, und eine zweite Koppelanordnung (6) , die dem Abtriebselement (3) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Koppelanordnung (5) eine Magnetanordnung (11) umfasst, und eine andere Koppelanordnung (6) eine Supraleiteranordnung (12) umfasst, und das Antriebselement (1) und das Abtriebselement (3) aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung der Koppelanordnungen (5; 6) kontaktlos kraftübertragend miteinander gekoppelt sind, so dass die Antriebsdrehbewegung (2) in die Abtriebsbewegung (4) umgesetzt wird.
2. Getriebe (10; 20; 30; 40; 50; 60; 70) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (1) und das Abtriebselement (2) drehbeweglich um eine erste und eine zweite Drehachse (7, 8) gelagert sind, die Magnetanordnung
(II) entlang einer ersten Kreisbahn um die erste Drehachse
(7) angeordnet ist, und die Supraleiteranordnung (12) entlang einer zweiten Kreisbahn um die zweite Drehachse (8) angeordnet ist.
3. Getriebe (10; 20; 30; 40; 50; 100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (11) mehrere Magnete umfasst.
4. Getriebe (10; 20; 30; 40; 50; 100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete voneinander beabstandet angeordnet sind.
5. Getriebe (30; 40) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete entlang der ersten Kreisbahn in ihrer Polrichtung alternierend angeordnet sind, und die Supraleiteranordnung (12) mehrere Abschnitte umfasst, die in Korrespondenz zu der Anordnung der Magnete entlang der zweiten Kreisbahn angeordnet sind.
6. Getriebe (40) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete in Axialrichtung der ersten Drehachse (7) in ihrer Polrichtung alternierend angeordnet sind.
7. Getriebe (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (1) und das Abtriebselement (2) als Zahnräder ausgebildet sind und die erste und zweite Koppelanordnung (5, 6) an jeweiligen Zahnflanken der Zahnräder (9) angeordnet sind.
8. Getriebe (60; 70) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (60; 70) als Planetengetriebe mit mindestens einem ersten, zweiten und dritten Getrieberad ausgebildet ist, die drei Getrieberäder ein Innenrad (13), ein Planetenrad (14) und ein Außenrad (15) umfassen, das Antriebselement (1) als das erste Getrieberad ausgebildet ist, und das Abtriebselement (3) als das zweite Getrieberad ausgebildet ist.
9. Getriebe (70) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem dritten Getrieberad eine dritte Koppelanordnung (16) zugeordnet ist, die eine Magnetanordnung oder eine Supraleiteranordnung umfasst, so dass das dritte Getrieberad aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung der Koppelanordnungen (12, 16) kontaktlos kraftübertragend mit dem ersten Getrieberad und/oder dem zweiten Getrieberad gekoppelt ist.
10. Getriebe (70) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Planetenrad (14) zugeordnete Koppelanordnung (6) zwei Koppelringe (17, 18) umfasst, der erste Koppelring (17) aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung kontaktlos kraftübertragend mit der dem Innenrad (13) zugehörigen Koppelanordnung (5) gekoppelt ist, und der zweite Koppelring (18) aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung kontaktlos kraftübertragend mit der dem Außenrad (15) zugehörigen Koppelanordnung (16) gekoppelt ist.
11. Getriebe (80) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (80) als Schneckengetriebe ausgebildet ist, wobei das Antriebselement (1) und das Abtriebselement (3) als Schnecke (19) und Schneckenrad (21) des Schneckengetriebes ausgebildet sind, die Schnecke (19) und das Schneckenrad (21) drehbeweglich um Drehachsen (7, 8) gelagert sind, die der Schnecke (19) zugehörige Koppelanordnung (5) entlang einer helixförmigen Bahn um die Drehachse (7) der Schnecke (19) angeordnet ist, und die dem Schneckenrad (21) zugehörige Koppelanordnung (6) entlang einer Kreisbahn um die Drehachse (8) des Schneckenrads (21) angeordnet ist.
12. Getriebe (90) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (90) als Taumelradgetriebe ausgebildet ist, wobei das Antriebselement (1) drehbeweglich um eine Drehachse (7) gelagert ist, die erste Koppelanordnung (5) entlang einer Ellipsenbahn um die Drehachse (7) angeordnet ist, das Abtriebselement (3) als verformbarer Ring ausgebildet ist, der umlaufend um das Antriebselement (1) angeordnet ist, die zweite Koppelanordnung (6) am Ring angeordnet ist, und das Getriebe (90) einen Außenkörper (22) umfasst, der abschnittsweise drehfest mit dem Abtriebselement (3) gekoppelt ist.
13. Getriebe (90) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ring ferner eine dritte Koppelanordnung (23) angeordnet ist, an dem Außenkörper (22) eine vierte Koppelanordnung (24) angeordnet ist, die dritte Koppelanordnung (23) und die vierte Koppelanordnung (24) eine Magnetanordnung und eine Supraleiteranordnung umfassen, und die abschnittsweise drehfeste Kopplung zwischen Außenkörper (22) und Abtriebselement (3) über eine kontaktlos kraftübertragende Kopplung zwischen der dritten Koppelanordnung (23) und der vierten Koppelanordnung (24) bereitgestellt wird.
14. Getriebe (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (100) als Zugmittelgetriebe ausgebildet ist und ferner ein Zugmittel (25) und eine dritte Koppelanordnung
(26) umfasst, wobei das Antriebselement (1) und das Abtriebselement (3) drehbeweglich um eine erste und eine zweite Drehachse gelagert (7, 8) sind, das Zugmittel (25) das Antriebselement (1) und das Abtriebselement (3) umschlingt, die erste Koppelanordnung (5) entlang einer ersten Kreisbahn um die erste Drehachse (7) angeordnet ist, die zweite Koppelanordnung (6) entlang einer zweiten Kreisbahn um die zweite Drehachse (8) angeordnet ist, und die dritte Koppelanordnung
(26) an dem Zugmittel (25) angeordnet ist.
15. Getriebe (110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (110) als Kurvengetriebe ausgebildet ist, wobei das Antriebselement (1) drehbeweglich um eine Drehachse (7) gelagert ist, und die erste Koppelanordnung (5) entlang einer Kurvenbahn angeordnet ist, die um die Drehachse (7) verläuft .
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