Umlaufgetriebe Die Erfindung betrifft ein Umlaufgetriebe, bei dem durch die Vereinigung einiger Elemente eine Kombi nation geschaffen wird, die eine neuartige Wirkung für die Anwendung derartiger Getriebe ermöglicht. Das Getriebe lässt sich zur Erzeugung einer beliebigen einstufigen, mehrstufigen oder stufenlosen Drehzahl übertragung ins Langsame oder ins Schnelle einrichten. Dabei ergibt sich auch die Möglichkeit, durch beson dere Ausbildung des Umlaufgetriebes Drehbewegun gen mit gleichmässiger Winkelgeschwindigkeit in solche mit verschiedener Winkelgeschwindigkeit umzuwan deln. Mit der Erfindung lässt sich ohne Verzahnung jede, auch extreme, Getriebeabstufung mit minimalem Aufwand herstellen.
Ein entsprechendes Getriebe ar beitet mit hohem, in allen Übersetzungsstufen gleich bleibendem mechanischem Wirkungsgrad, da in ihm nur Abrollbewegungen entstehen. Es handelt sich um ein formschlüssiges bzw. kraftschlüssiges Getriebe, dessen Aufbau kleinste Abmessungen zulässt und das auf einer Achse gelagert werden kann.
Mit den in der Technik bekannten Zahnradgetrie ben aller Art und auch mit Reibgetrieben, Flüssig keitsgetrieben, Riemen-, Kurven-, Gelenk- oder Ket tengetrieben hat das vorliegende Getriebe nichts ge mein.
Der grundsätzliche Aufbau des Umlaufgetriebes ist bei allen speziellen Ausführungen und Anwendungs gebieten gleich. Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt längs der Achse eines Getriebes mit einer Übersetzung, Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ge triebes ähnlich demjenigen gemäss Vig. 1, P'ig. 3 zeigt ein Getriebe, bei dem die Anpressrollen innerhalb des Ringkörpers laufen, Fig. 4 zeigt einen Teillängsschnitt eines Getriebes, bei dem die Abwälzrollen in der Art eines Walzen- kranzes eines Wälzlagers um den Ringkörper ange ordnet sind,
Fig. 5 zeigt den Schnitt gemäss Schnittlinie A-B in Fig. 4, Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch ein Stufen getriebe, Fig. 7 zeigt ein Getriebe ähnlich demjenigen nach Fig. 6, mit einer Schaltvorrichtung mit Schaltexzenter, Fig. 8 zeigt einen Längsschnitt durch ein stufen loses Schaltgetriebe, Fig. 9 zeigt die graphische Darstellung der Über setzungsverhältnisse eines stufenlosen Getriebes.
Das Getriebe nach Vig. 1 besitzt einen Abroll- körper 1, der auf der feststehenden Getriebeachse 2 befestigt ist. Der Abrollkörper 1 ist von einem Ring körper 3 umgeben, der mit seiner Innenfläche 4 auf dem Abrollkörper 1 abrollt. Die Innenfläche 4 des Körpers 3 ist glatt ausgebildet. Sie kann jedoch auch mit einer beliebigen Verzahnung oder einem Profil versehen sein. Eine oder mehrere Anpressrollen 5 (die auch durch Gleitstücke ersetzt sein können) pressen den Ringkörper 3 an den Abrollkörper 1 an.
Die Anpressrollen 5 werden von dem Rollenträger 6 ge tragen, der sich um die Getriebeachse dreht, so dass die Anpressrollen 5 um den Abrollkörper 1 herum laufen und dabei den Ringkörper 3 auf dem Abroll- körper 1 abrollen lassen.
Dabei dreht sich der Ring körper 3 um eine umlaufende ideelle Achse 7, und zwar mit einer Drehzahl, die zu der Drehzahl des Rollenträgers 6 in einem Verhältnis steht, das von der Grösse des Innendurchmessers des Abrollkörpers 1 nach folgender Gleichung abhängig ist:
EMI0001.0036
Dabei ist: nD = Drehzahl des Ringkörpers D = Innendurchmesser des Ringkörpers d = Aussendurchmesser des Abrollkörpers n, = Drehzahl des Rollenträgers.
Der Antrieb des Getriebes erfolgt über den Rollen träger 6, der Abtrieb über eine bewegliche Kupplung 8, wie z. B. Kreuzgelenk, Gelenkwelle, elastische Kupp lung oder anderes, mit der der Ringkörper 3 verbun den ist.
Aus der obenstehenden Formel ergibt sich, dass das Untersetzungsverhältnis des vorliegenden Getrie bes um so grösser ist, je kleiner die Differenz zwischen <I>D</I> und d ist. Das bedeutet, dass das Getriebe besonders für hohe und höchste Abstufungen mit den kleinsten Abmessungen gebaut werden kann.
Es ist auch möglich, den Ringkörper 3 nicht kreis förmig, sondern in beliebig anderer Form, z. B. ellip tisch, eiförmig usw., auszubilden und damit gleich mässige Winkelgeschwindigkeiten des Rollenträgers 6 in beliebig ungleichmässige des Ringkörpers 3 umzu wandeln.
Das Getriebe kann auch derart ausgeführt sein, dass der Antrieb über den Ringkörper 3 und der Abtrieb vom Rollenträger 6 aus erfolgt.
Fig. 2 zeigt ein ähnliches Getriebe wie Fig. 1 in perspektivischer Ansicht.
Fig. 3 zeigt ein Getriebe, bei dem die Anpress- rollen 5 nicht von aussen, sondern von innen auf den Ringkörper 3 einwirken.
Fig. 4 und 5 zeigen eine Ausführung des Getriebes, bei der die Anpressrollen 5 nach Art des Walzen kranzes eines Wälzlagers angeordnet sind. Die Rollen 5 sind nämlich durch einen Käfig 9 gehalten. Jeder einzelne Punkt des Käfigs 9 bewegt sich konzentrisch um den Mittelpunkt des Abrollkörpers 1, wobei der Ringkörper 3 auf dem Abrollkörper 1 abrollt und dabei sich um die exzentrisch umlaufende ideelle Achse 7 dreht.
Bei den bisher besprochenen einfachen Getrieben können die Laufflächen des Abrollkörpers 1, des Ring körpers 3 und der Anpressrollen 5 zylindrisch, konkav und konvex ausgeführt werden. Ebenso können diese Teile aus den verschiedensten einheitlichen oder zu sammengesetzten Materialien bestehen.
Bei dem Schaltgetriebe gemäss Fig. 6 ist auf der Achse 2 der stufenförmig ausgebildete Abrollkörper 1 befestigt. Der Ringkörper 3 ist an seiner Innenfläche 4 gleichfalls stufenförmig ausgebildet, während die Aussenfläche 10 jede geeignete Form haben kann (z. B. zylindrisch, konisch, ballig usw.). Er liegt mit seiner Innenfläche 4 auf der Aussenfläche des Abrollkörpers 1.
Angepresst wird der Ringkörper 3 durch die Anpress- rollen 5, welche am Rollenträger 6 gelagert sind, der seinerseits wieder auf der Achse 2 gelagert ist und über das Zahnrad 11 angetrieben wird. Der Ring körper 3 ist durch eine bewegliche Kupplung 8 mit dem Abtriebsrad 12 flexibel verbunden. Durch das an sich bekannte Mittel der Profilverschiebung der Ver zahnung ist dafür gesorgt, dass das Übersetzungs- verhältnis aller Paare ineinandergreifender Zahnkränze gleich gross ist, damit das Getriebe überhaupt laufen kann.
In Fig. 7 ist bei einem Getriebe ähnlich demjenigen nach Fig.6 die Schalteinrichtung dargestellt. Die Schaltscheibe 13 kann in eine Nut 14 des Ringkörpers 3 eingreifen und ist auf der Schaltachse 15 exzentrisch befestigt. Die Schaltscheibe ist drehbar und längs verschiebbar.
Die Wirkungsweise der Getriebe gemäss Fig. 6 und 7 ist folgende: Der Antrieb erfolgt vom Rollenträger 6, dessen Anpressrollen den Ringkörper 3 auf den Abrollkörper 1 drücken und ihm seine Abrollbewegung aufzwingen. Vom Ringkörper 3 wird durch die bewegliche Kupp lung 8 die Drehung in eine zentrische Umlaufbewegung umgewandelt, die den Abtrieb über das Rad 12 er möglicht.
Da bei der beschriebenen Konstruktion eine be liebige Zahl von Stufen sowohl am Abrollkörper 1 als auch am Ringkörper 3 angebracht ist, kann das Abrollverhältnis - also auch die Abrolldrehzahl diesen Stufen entsprechend beliebig verändert werden. Zu diesem Zwecke werden durch das Abheben und die seitliche Verschiebung des Ringkörpers 3 wahl weise verschiedene Stufenbahnen miteinander zur An lage gebracht. Der in Fig. 7 dargestellte Schaltmecha nismus wirkt in der Weise, dass die Schaltscheibe 13 mittels der Schaltachse 15 sowohl verdreht als auch verschoben werden kann, wenn der Antrieb unter brochen wird.
Die Schaltscheibe 13 greift dabei in eine Nut 14 des Ringkörpers 3 ein, hebt ihn ab und verschiebt ihn seitlich, bis er auf der gewünschten Stufe abgesetzt wird.
Fig. 8 zeigt eine stufenlose Schaltgetriebeausfüh- rung. Der Abrollkörper 1 sitzt axial verschiebbar auf der Achse 2 und berührt mit seiner Aussenbahn die Innenbahn 4 des Ringkörpers 3, die als Konus oder in einer beliebigen Kurvenform ausgebildet werden kann. Mit dem Abrollkörper 1 axial fest verbunden, ebenfalls axial verschiebbar, ist der Rollenträger 6, der die Anpressrollen 5 trägt. Es kann auch der Ring körper 3 axial verschiebbar ausgeführt werden, wobei der Abrollkörper 1 und der Rollenträger 5 fest in ihrer axialen Stellung bleiben.
Es wäre auch möglich, sowohl den Abrollkörper 1 und den Rollenträger 6 als auch den Ringkörper 3 verschiebbar auszuführen. Die axiale Verschiebung kann in den drei vorgenannten Fällen durch eine besondere Schalteinrichtung vor genommen werden. Ein Ausführungsbeispiel einer Schalteinrichtung ist aus Fig. 8 zu entnehmen. Eine Zugstange 16 befindet sich in der Hohlachse 2 und wirkt über Schubklötze 17 auf den Abrollkörper 1 und den Rollenträger 6.
In den drei Fällen ist ferner der Ringkörper 3 mit einer beweglichen Kupplung 8 verbunden, welche den Ringkörper mit dem Zahnrad 12 verbindet.
Die Umdrehungszahl am Abtrieb 8 ist entsprechend der grundsätzlichen Wirkungsweise dieser Getriebeart auch bei der stufenlos schaltbaren Ausführung ab- hängig von dem Durchmesserverhältnis der Innen laufbahn des Ringkörpers 3 zur Laufbahn des Abroll- körpers 1. Dieses Verhältnis wird durch die axiale Verschiebung zwischen Abrollkörper 1 und Ringkör per 3 geändert. Die Verhältniswerte sind mit Hilfe der angeführten Formel bestimmbar. Die Getriebecharak teristik für ein stufenloses Getriebe der geschilderten Bauart geht aus der Übersetzungskurve nach Fig. 9 hervor.
Aus dieser Charakteristik ist zu erkennen, dass die abgeleitete Drehzahl gleich Null wird, wenn der Aussendurchmesser des Abrollkörpers 1 und der Innen durchmesser des Ringkörpers 3 gleich sind.
Es ist also möglich, das Getriebe so auszubilden, dass in einer Endstellung der axial zueinander ver schiebbaren Abrollkörper 1 und Ringkörper 3 die wirksamen Aussen- und Innendurchmesser beider Körper gleich gemacht werden. In diesem Fall laufen die Anpressrollen 5 mit dem Rollenträger 6 leer um, d. h. ohne Arbeitsabgabe, so dass die Abtriebsseite des Getriebes stillsteht. Man kann also bei dieser Aus führung einen Antrieb, z. B. 1¯ahrzeugantrieb, ohne Kupplung von der Drehzahl Null bis zu einer ge wünschten Drehzahl regulieren.
Das stufenlose Schaltgetriebe nach vorstehender Bauart kann auch ohne besondere Schwierigkeiten als vollautomatisches Getriebe ausgeführt werden. Die seitliche Verschiebung, z. B. die des Abrollkörpers 1 und des Rollenträgers 6, wird dabei durch einen Regler bewirkt, der z. B. drehzahl- oder drehmoment- abhängig direkt oder indirekt die erforderlichen Ver- stellkräfte liefert.