AT115494B - Getriebe. - Google Patents

Description

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  Getriebe. 



   Die Verluste, die in Friktionsgetrieben, insbesondere in solchen für stetige Änderung der   Um-   drehungszahl mit beweglichen Übertragungskörpern auftreten, sind   hauptsächlich Gleit-und Spurlager-   verluste. 



   Die Gleitverluste entstehen dadurch, dass sich in den einzelnen Punkten der   Druckfläche   Unter- 
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   fläche.   also ihre Dimension normal zur Profilkurve, vergrössert wird. Das   Optimum   ergibt sich dann, wenn die prozentuellen Verluste in der einen Richtung, die infolge Gleiten an jenen Teilen der Berührungfläche entstehen. die verschiedene Geschwindigkeiten aufweisen. ungefähr gleich sind jenen in der dazu normalen Richtung, die von denselben Ursachen herrühren. Die Spurlagerverluste, die eine Folge der Anpressdrucke sind, können ganz oder zum grössten Teil vermieden werden. wenn sich die Drucke im Getriebe ausgleichen und daher nach aussen nicht zur Wirkung gelangen. 



   Gegenstand der Erfindung ist ein derartiges Getriebe. bei welchem durch besondere Formung und Anordnung der einzelnen Teile die angeführten Verluste auf ein Minimum reduziert bzw. nahezu gänzlich ausgeschaltet sind. Die Formgebung   besteht im   Wesen in der relativen Vergrösserung der Breite gegenüber 
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  Die Fig 2 und 3 zeigen eine andere Form bei welcher treibender und getriebeuer Teil auf gleichachsigen, aber getrennten Wellen befestigt sind. Fig. 4 gibt eine Anordnung bei welcher die   Schwenkachsen   je zwei   Übertragungskörper   aufweisen. Fig. Ï zeigt die gleiche prinzipielle Anordnung wie die Fig. 2, 3 und 4, wobei die Druckleiste am   Schwenkkörper   in eine Anzahl voneinander unabhängiger Teildruckleisten zerlegt ist. Die Fig.   n.   7. 8 und 9 geben Längsschnitte von Getriebeformen. bei welchen die Achsen der treibenden, getriebenen und übertragenden Teile zueinander parallel sind. Fig. 10 zeigt einen Längsschnitt durch einen   Übertragungskörper   der bei den Fig. 6-9 angewendeten.

   Art. aber mit einer in Teilleisten 
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 die Einrichtung zur   selbsttätigen Regelung des Anpressdruckes.   



   In Fig. 1 wird die Leistung zwischen den Friktionskörpern 2 und 3 und dem Friktionskörper 4 
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 leren Parallelkreise der einzelnen Scheiben in je einer Kegelfläche X-S-Y bzw. X'-S'-Y' liegen, deren Spitzen S bzw. S' sich bei der   Verschwenkung   um die Mittelpunkte 0 bzw.   0'der   konzentrischen Profilkreise nur wenig aus der Achse herausbewegen. Es wäre   natürlich   auch möglich, die Achsen 6 und 6' um Punkte zu   schwenken.   die nicht im Mittelpunkte sind. Dann muss aber die Konstruktion eine axiale Bewegung jener Teile gestatten, deren Friktionsflächen nicht den Schwenkpunkt als Mittelpunkt haben. 
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   Achse'der Haup'twellen liegen'bleibt,-so missten   die Körper   ,   und 4 axial beweglich sein.

   Die Profilkurven können beliebige Kurven sein, nur muss in. jeder Lage die   Berührung   unter obigen Bedingungen stattfinden. 



   Für den vorteilhaften Fall, dass die Kegelspitze bei der Schwenkung in der Wellenachse verbleibt, müssen die   Profilkurven   so ermittelt werden, dass die in einem beliebigen Punkt an die Kurve gezogene Tangente mit der Verbindungsgeraden dieses Punktes mit dem Schwenkpunkt einen konstanten Winkel bildet und können diese Kurven praktisch durch Kreise ersetzt werden. Fig. 2 zeigt ein Beispiel für diesen 
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 gegeneinander gepressten Friktionskörper 3 und 4 bzw. 5 und 6, die mit den Wellen 1 bzw. 2 verkeilt sind. obiges Konstruktionsgesetz haben.

   Hiebei ist es zweckmässig, die   Friktionsfläehen   des Übertragungskörpers 7 als Friktionsleisten 15 und 16 auszubilden, die sich bei der Verschwenkung längs der entsprechenden   Flächen   von 3-6 verschieben, und ist die Vorbedingung, dass die Mittelpunkte aller Druck- 
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 lich, die Friktionsleisten an den Körpern   3-6   auszubilden, während die Körper 7 volle   Friktionsflächen   besitzen. Die vorerwähnte geometrische Art der Berührungspunkte ist auch hier einzuhalten. 



   Bei der Anordnung nach Fig. 2 und 3 ist es denkbar, sowohl auf der treibenden, als auch auf der getriebenen Welle eine beliebige Zahl von Friktionskörperpaaren mit einer ebenso grossen Zahl von   tuber-   tragungskörpern an den Schwenkarmen anzuordnen, nur müssen die mittleren Berührungspunkte nach wie 
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 paaren je zwei benachbarte zu einem Körper zu vereinigen, was den Vorteilbesitzt, dass auch bei beliebig vielen Friktionskörpern der erforderliche Anpressdruck durch ein Drucksystem erzeugt werden kann. 



   Die Art, wie dies erreicht wird, besteht darin, dass die Teildruckflächen auf den treibenden, getriebenen und schwenkbaren Teilen einander derart zugeordnet sind, dass sich die im System auf diese Fläche wirkenden   Druckkräfte   wie aus Fig. 1 deutlich erkennbar ist, ganz oder zum Grossteil aufheben, was natürlich auch bei allen anderen Anordnungen zutrifft. 
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 G. H. Erfindungsgemäss besitzt nun das System 4 noch weitere   Friktionsflächen,   in denen Axialkomponenten E', F', G',   H'und   ebenso das System   J noch Friktionsflächen,   in   denen Axialkomponenten A',   B', C', D'entstehen, die den Vorigen geleich und entgegengesetzt sind und sich daher aufheben. Das System besitzt keine freien Axialdrücke und daher keine Spurlagerverluste.

   Aber auch die Übertragungskörper sind nach demselben Prinzip gestaltet. Den Flächen der Scheiben 7, 8 bzw. 7'8', deren Druckkomponenten K und L bzw.   K'und   L'gleichgerichtet sind, sind die   Friktionsflächen   der Scheiben 9 
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 all diesen Fällen ist es natürlich belanglos, ob die einander entsprechenden   Flächen   auf demselben oder auf verschiedenen Teilen angeordnet sind, wofern sie nur ein System darstellen. Die   Fig. l   zeigt einen Fall, in welchem das treibende System 2-3 auf einer durchlaufenden Welle 1 verkeilt ist, während das getriebene System   4   auf derselben leerläuft. Die Fig. 2 und 3 zeigen Fälle, wo die treibenden   Teile : J, 4   und die getriebenen   5,   6 auf getrennten Wellen 1 bzw. 2 aufgekeilt sind.

   Schliesslich zeigt Fig. 4 dasselbe Prinzip für beliebig viele Scheiben. 



   Eine weitere prinzipielle Möglichkeit zur Erreichung des erläuterten Optimums im Verhältnisse 
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 zelnen, gegeneinander gleitbaren   Teildruckflächen,   deren Profilkurven zusammen der Profilkurve der nicht unterteilten Druckfläche entsprechen und die voneinander verschiedene Umfangsgeschwindigkeiten annehmen können, welche den verschiedenen Geschwindigkeiten der Friktionskörper an den Teildruckflächen gleich sind. Fig. 5 zeigt ein Beispiel für dieses Prinzip. Der Friktionsleisten 7 ist unter Beibehaltung seiner Form in die, aneinander gleitbaren Teilleisten, 17, 18, 19 und 20 unterteilt, die sich den verschiedenen Geschwindigkeiten der von ihnen berührten Stellen anpassen können. 



   Eine dritte wichtige   Möglichkeit,   die Breite gegenüber der Länge der Druckfläche bis zur Er- 
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 Profilkurven gelegten Ebene-die im Folgenden Schmiegungsebene genannt wird-aus den einander berührenden Flächen herausgeschnitten werden. Das Pluszeichen gilt, wenn diese Radien entgegengesetzt und das Minuszeichen, wenn sie gleichgerichtet sind. Im ersten Falle sind also die Schmiegungsverhältnisse günstig, wenn die Krümmungsradien sehr gross sind, im zweiten Falle jedoch, wenn ihre Differenz klein ist. Die Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 zeigen Beispiele solcher Formgebungen für den Fall   gleichgerichteter Krüm-   mungsradien.

   In Fig. 2-5 haben die Flächen Profilkurven der früher beschriebenen Art und schliesst deshalb die Normale dieser Kurve in jedem Punkte und bei jeder Schwenklage mit der Verbindungsgeraden zum Schwenkpunkt einen kleinen Winkel ein, dessen Grösse aber für die Konstruktion sehr wesentlich ist. 



  Wäre dieser Winkel Null, d. h. wären die Kurven Kreise mit dem Schwenkpunkte als Mittelpunkt, so 

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 Gleitreibungen unzulässig wäre. Um nun die Breite der   Druckfläche   auf das dem   Optimum entsprechende   Mass zu verkleinern. müssen die Kurven um einen bestimmten Winkel von diesen Kreisen abweichen, Je kleiner der Winkel ist, desto besser ist die Sehmiegung. da dann die Differenz   der Krümmungsradien   
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 der Winkel so klein gewählt werden, dass sich das   Optimum     ergibt.

   Die Profilkurven können   aber auch mit genügender Genauigkeit durch Kreise ersetzt werden, deren Mittelpunkte um ein geringes Mass ober bzw. unter der Wellenachse liegen und hängt die erzielte   Schmiegung von   der Kleinheit dieses Masses ab. 



   In den bisher besprochenen Fällen haben die einander   berührenden   Flächen die Eigenschaft, dass die Krümmungsradien der von der Schmiegungsebene herausgeschnittenen Kurven gleiche Richtung besitzen. Wie die oben angeführte Formel für den Schmiegungskoeffizienten zeigt, ist es aber auch möglich, 
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 in diesen Fällen können noch andere zweckmässigere   Anordnungen   getroffen werden, wie sie z. B. Fig. 9 darstellt. Die   Übertragungskörper   6 und 7 haben Friktionsleisten   11,   die sich zwischen den vollen Friktionsflächen der   Friktionsscheiben     8,   9 und 10 bewegen. Die Körper 6 und 7 besitzen auch noch volle Friktions- 
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 und 5 einschalten. Die erforderlichen   Anpressdmeke   werden durch die Federn 13 und 14 erzeugt.

   Selbstverständlich ist die Anzahl der verwendeten Scheiben gleichgiltig. Die   Tourenzahlregu1ierung   erfolgt durch Parallelbewegung   der Übertragungskörper   in der Richtung normal zur Zeichenebene. 



   Die Profilkurven können in allen diesen Fällen, wie dargestellt, auch zu geraden Linien werden, ebenso wie die Sehmiegungskurven entgegengesetzt geriehtete Krümmungsradien haben können. Damit 
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 ist der Winkel, den die Profilkurven in jedem ihrer Punkte mit der Normalen auf die Welle einschliessen, so zu bemessen, dass sich das Optimum ergibt. Ebenso sind auch auf diese Formen alle sonstigen konstruktiven Massnahmen sinngerecht anzuwenden. Die Unterteilung der Druckflächen ist auch bei dieser Ausführungsform möglich und führt die früher aufgestellte Bedingung, dass die mittleren   Berührungsflächen   auf einer   Kegelfläche   liegen, müssen zu einer   Zylinderfläche   parallel zur Welle. 



   Der Ausgleich der axialen   Druckkomponenten   lässt sich auch hier erreichen, ebenso wie die Unterteilung des Friktionsleistens zwecks Verkürzung der Profilkurve in   Teilflächen 17-20   (Fig. 10) durchführbar ist. 



   Im vorstehenden wurde beschrieben, wie im Verhältnis der Verluste zur Leistung ein Optimum erzielt werden kann, wobei immer vorausgesetzt wurde, dass die zu übertragende Umfangskraft konstant bleibt. 



   Nimmt aber infolge Verkleinerung der Belastung oder bei gleicher Belastung   infolge Vergrösserung   der Tourenzahl die Umfangskraft ab, so wachsen, wenn der   Anpressdruck   nicht auch entsprehend abnimmt, die Verluste im Verhältnis zur übertragenen Leistung, so dass sich dieses   Optimum   verschlechtern müsste. 



  Es sind zwar Vorrichtungen bekannt, in denen der   Anpressdruck   proportional zum Drehmoment geregelt wird, indem er von diesem durch direkt, oder durch Rollkörpern auf einandergedrückte schiefe Flächen erzeugt wird. Aber auch diese Vorrichtungen lassen ihn konstant bleiben, wenn er bei gleicher Leistung infolge höherer Tourenzahl abnehmen sollte. Im folgenden ist erfindungsgemäss ein weiterer konstruktiver Ausbau des Getriebes beschrieben, bei welchem sich der   Anpressdruck   nicht gemäss dem Drehmomente sondern der zu übertragenden Umfangskraft einstellt, so dass das erzielte Optimum für alle Tourenzahlen gewahrt bleibt. 



   Diese Ausgestaltung besteht darin, dass durch das Drehmoment entweder direkt oder durch Vermittlung von Rollkörpern schiefe   Flächen   aufeinanderbepresst werden und hiedurch den   Anpressdruck   erzeugen, wobei die bei   Veränderung   der Übersetzung eintretende axiale Verschiebung der Reibkörper dazu benutzt wird, dass sich die mit ihnen in Verbindung stehenden Flächen, deren Neigung an ver-   schiedenen   Stellen verschieden ist, ebenfalls axial zueinander verschieben. Auf diese Art wird bei gleicher Leistung, also gleichem pressenden Drehmoment, die Berührungsstelle der schiefen Flächen bei der Änderung der Tourenzahl an eine Stelle anderer Neigung rücken und dasselbe Drehmoment nun einen andern, der neuen Übersetzung entsprechenden   Anpressdruck   erzeugen. 



   Die Fig. 11,12, 13 zeigen ein Beispiel für diese konstruktive Ausbildung. Auf der Welle 1 ist die Muffe 2 verkeilt, welche das Drehmoment mittels einer Noeke 11 auf den Schiebekörper 10 überträgt, wodurch dieser die seinen   Flächen entsprechenden Gegenflächen   der Körper 8 und 9 gegen die Walzen 5 und 6 presst und ein bestimmter   Anpressdruck   zwischen 3,4 und 7 erzielt wird. Bei der Verschwenkung des   Übertragungskörpers   7 bewegen sich die   Reibkörper.   3 und 4 und damit die mit ihnen verbundenen   Druckflächen 72   der Vorrichtung axial, wodurch der   Schiebekörper   10 samt den   Walzen 5,   6 mehr oder weniger zwischen sie gepresst wird.

   Da die Steilheit der Flächen 12 bzw. 13   bei grösserem Eindringen   zunimmt und daher dasselbe Drehmoment einen kleineren   Anpressdruck   erzeugt, entspricht dies der 

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 Tatsache, dass beim Zusammengehen der Reibkörper die übertragene Umfangskraft abnimmt. Selbstverständlich sind die verschiedensten Flachen, je nach den verlangten   Vorsehüben   denkbar ; Bedingung ist nur, dass der   Anpressdruck   der jeweiligen   Umfa. ngskraft entsprechend selbsttätig eingestellt wird.   



  Anstatt der Walzen können auch Kugeln oder Kegel verwendet werden, oder Flächen einfach gegeneinander gleiten. Ferner kann der   Sehiebekörper   10 als Ring ausgebildet werden, wobei die Druckflächen um die Welle 1 konzentrische Rillenstücke darstellen. 



   PATENT-ANSPRUCHE :
1. Getriebe, mit zwischen treibenden und getriebenen Reibkörpern angeordneten   Übertragnngs-   körpern, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Übertragung der   gewünschten   Leistung erforderliche Anlage-   fläche   derart angeordnet und so bemessen ist, dass die Verluste in der Richtung der Rotationstangente die gleiche   Grösse   oder mindestens Grössenordnung besitzen, wie jene längs der hiezu normalen Profil-   kurventangente, wodurch   die Verluste im Verhältnis zur übertragenen Leistung ein   Minimum   werden.

Claims (1)

1. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erforderliche Deckfläche unterteilt und die Teilflächen an zwei oder mehreren Stellen des Getriebes so angeordnet sind, dass das Übersetzungs- verhältnis an allen Teilfläehen dasselbe ist (Fig. 1, 2,3, 4, & , 7,8, 9).

   3. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die besondere Formung der sieh berührenden Flächen, in jeder beliebigen Einstellung des Übertragungskörpers, zu dem treibenden bzw. getriebenen Körper die mittleren Parallelkreise der Teildruckflächen auf Kegelflächen X-S-Y) liegen, deren Spitzen (8) sich in den Schnittpunkten von Schwenkkörper und Getriebe- EMI4.1 oder im Unendlichen liegt (Fig. 6, 7,8, 9,10).

   4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche am Übertragungskörper derart unterteilt und so angeordnet ist, dass sich jeder eine Teilfläehe (17-20) tragende Teilkörper unabhängig von allen übrigen bewegen kann (Fig. 5 und 10).

   5. Getriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Verbesserung der Sehmie- gung der Winkel, welchen die Profilkurvennormale in jedem Punkt und bei jeder Schwenklage mit der Verbindungslinie zum Schwenkpunkt und, falls derselbe im Unendlichen liegt, mit der zur Welle parallelen Richtung einschliesst, derart klein wird, dass die Krümmungsradien der Schnittkurven, die die Schmie- gungsebene aus den Gleitflächen herausschneidet, möglichst gross werden, wenn sie verschieden gerichtet, und dass ihre Differenz tunlichst klein wird, wenn sie gleichgerichtet sind.

   6. Getriebe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Teildruekflächen auf den treibenden, den getriebenen und den schwenkbaren Teilen einander derart zugeordnet sind, dass sich die im System auf die Teildruckflächen wirkenden Druckkräfte ganz oder zum grössten Teil aufheben (Fig. 1-9).

   7. Getriebe nach Anspruch 1, dadurrch gekennzeichnet, dass die Friktionsflächen der treibenden und getriebenen Teile konzentrische Kreise als Profilkurven besitzen und dass die Sehwenkkörper (7--10 bzw. 7'-10') um deren Mittelpunkt (0 bzw. 0') verschwenkt werden können (Fig. 1).

   8. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkpunkt ausserhalb des Mittelpunktes eines oder mehrerer Profilkreise (z. B. 17, 18 in Fig. 2) liegt, und dass sich jene Teile, die derartige Friktionsfläehen tragen, gegenseitig axial verschieben können.

   9. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einander berührenden Flächen die Eigenschaft haben, dass die normal zur Profilkurve genommenen Krümmungsradien beider Flächen gleich gerichtet sind (Fig. 2,3, 4,5).

   10. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einander berührenden Flächen teils aus kugelartigen in hohltorusartigen Flächen, teils aus torusartigen in hohlkugelartigen Flächen bestehen oder umgekehrt (Fig. 2, 3,4, 5). EMI4.2 sehoben werden (Fig. 6, 7, 8, 9).

   12. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilkurven zu Geraden und die Flächen daher zu Kegelflächen werden (Fig. 6,7, 8,9 und 10) 13. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere Übertragungskörper mit je zwei Friktionsleisten und 16) versehen sind, die in ständiger Schwingung mit voll ausgebildeten Friktionsflächen der entsprechenden Friktionskörper stehen (Fig. 4 und 8).

   14. Getriebe nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Friktionsleisteu (15, 16) auf den nicht schwenkbaren Teilen angeordnet sind (Fig. 3 und 7).

   15. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die tberiragungs- als dir Friktionskörper in beliebig häufiger Wiederholung versehen, mit je zwei Friktionsflächen derart angeordnet sind, dass bei der Schwenkung jeder der Übertragungskörper sich zwischen zwei Friktionskörper EMI4.3 <Desc/Clms Page number 5> flächen sowohl der Friktions-als der Übertragungskörper als Leisten ausgebildet werden können (Fig. 4 und 9). EMI5.1 (Fig. 9).

   17. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierungbewegung der Übertragungskörper in der Richtung normal zur Verbindungslinie der Wellen erfolgt (Fig. 9).

   18. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Erreichung des Verlustminimums der Anpressdruck von der mit den verschiedenen Schwenklagen auch bei konstantem Drehmoment veränderlichen Umfangskraft selbsttätig eingestellt wird, indem die, durch die Verschwenkung entstehende axiale Verschiebung der Friktionskörper (. 3 und 4) dazu benutzt wird, dass sich mit ihnen in Verbindung stehende Flächen von veränderlicher Neigung (12), die unmittelbar oder durch Vermittlung von Rollkörpern (5, 6) od. dgl.

   auf Schiebeflächen mit gleichfalls veränderlicher Neigung (13) wirken, ebenfalls axial zueinander verschieben, so dass bei Änderung der Drehzahl die Berührungsstelle der schiefen Flächen auch bei gleichem Drehmoment zu einer Stelle von anderer Neigung wandert, an welcher das gleiche Drehmoment nun einen andern der neuen Übersetzung entsprechenden Anpressdruck erzeugt (Fig. 11, 12, 13).

   19. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schiebe- flächen fez auf tangential bewegten Schiebekörpern (10) befinden.

   20. Getriebe nach den Ansprüchen 1 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass anstatt des tangential EMI5.2 wendet wird und die Druckflächen rillenförmig ausgebildet werden.

   21. Getriebe nach den Ansprüchen 1, 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebeflächen (12, 13) zlyindrisch sind.

   22. Getriebe nach Anspruch 1, 17 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Sehiebeflächen (12, 13) kegelförmig sind. EMI5.3