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.
Epicyclic gear The invention relates to an epicyclic gear in which a combi nation is created by combining some elements, which enables a novel effect for the application of such gear. The gearbox can be set up to generate any single, multi-level or stepless speed transmission in slow or fast speed. This also results in the possibility of converting rotational movements at a uniform angular speed into those with different angular speeds through special training of the epicyclic gear. With the invention, any gear graduation, even extreme ones, can be produced with minimal effort without gearing.
A corresponding gear works with high mechanical efficiency, which remains the same in all gear ratios, since only rolling movements occur in it. It is a form-fit or force-fit gear, the structure of which allows the smallest dimensions and which can be stored on an axis.
With the gear drives known in the art ben of all kinds and also with friction gears, liquid keitsgetriebe, belt, cam, articulated or chain drives, the present transmission has nothing ge.
The basic structure of the epicyclic gear is the same for all special designs and areas of application. Exemplary embodiments are shown in the drawings.
Fig. 1 shows a section along the axis of a gear with a translation, Fig. 2 shows a perspective view of a Ge gear similar to that according to Vig. 1, P'ig. 3 shows a gear in which the pressure rollers run inside the ring body, Fig. 4 shows a partial longitudinal section of a gear in which the rolling rollers are arranged around the ring body in the manner of a roller ring of a roller bearing,
Fig. 5 shows the section along section line AB in Fig. 4, Fig. 6 shows a longitudinal section through a stepped gear, Fig. 7 shows a gear similar to that of Fig. 6, with a switching device with switching eccentric, Fig. 8 shows a longitudinal section by a continuously variable transmission, Fig. 9 shows the graphic representation of the transmission ratios of a continuously variable transmission.
The transmission according to Vig. 1 has a rolling body 1 which is fastened on the stationary gear shaft 2. The rolling body 1 is surrounded by an annular body 3, which rolls with its inner surface 4 on the rolling body 1. The inner surface 4 of the body 3 is smooth. However, it can also be provided with any toothing or profile. One or more pressure rollers 5 (which can also be replaced by sliding pieces) press the ring body 3 onto the rolling body 1.
The pressure rollers 5 are carried by the roller carrier 6, which rotates around the gear axis, so that the pressure rollers 5 run around the rolling element 1 and allow the ring body 3 to roll on the rolling element 1.
The ring body 3 rotates around a circumferential ideal axis 7, namely at a speed that is related to the speed of the roller carrier 6 in a ratio that is dependent on the size of the inner diameter of the rolling element 1 according to the following equation:
EMI0001.0036
Where: nD = speed of the ring body D = inside diameter of the ring body d = outside diameter of the rolling element n = speed of the roller carrier.
The drive of the transmission takes place via the roller carrier 6, the output via a movable coupling 8, such as. B. universal joint, cardan shaft, elastic hitch ment or other, with which the ring body 3 is verbun the.
The above formula shows that the reduction ratio of the present transmission is greater, the smaller the difference between <I> D </I> and d. This means that the gear unit can be built with the smallest dimensions especially for high and highest gradations.
It is also possible, the ring body 3 is not circular, but in any other shape, for. B. ellip table, egg-shaped, etc., train and thus convert uniform angular speeds of the roller carrier 6 in any uneven of the ring body 3.
The transmission can also be designed in such a way that the drive takes place via the ring body 3 and the output takes place from the roller carrier 6.
FIG. 2 shows a similar transmission to FIG. 1 in a perspective view.
3 shows a transmission in which the pressure rollers 5 act on the ring body 3 from the inside rather than from the outside.
4 and 5 show an embodiment of the transmission in which the pressure rollers 5 are arranged in the manner of the roller ring of a roller bearing. The rollers 5 are namely held by a cage 9. Each individual point of the cage 9 moves concentrically around the center point of the rolling body 1, the ring body 3 rolling on the rolling body 1 and rotating around the eccentrically rotating ideal axis 7.
In the simple gears discussed so far, the running surfaces of the rolling body 1, the ring body 3 and the pressure rollers 5 can be made cylindrical, concave and convex. Likewise, these parts can consist of a wide variety of uniform or composite materials.
In the case of the gearbox according to FIG. 6, the step-shaped rolling body 1 is fastened on the axis 2. The ring body 3 is also stepped on its inner surface 4, while the outer surface 10 can have any suitable shape (e.g. cylindrical, conical, convex, etc.). It lies with its inner surface 4 on the outer surface of the rolling body 1.
The ring body 3 is pressed on by the pressure rollers 5, which are mounted on the roller carrier 6, which in turn is mounted on the axis 2 and is driven via the gear 11. The ring body 3 is flexibly connected to the driven gear 12 by a movable coupling 8. The known means of shifting the profile of the toothing ensures that the transmission ratio of all pairs of interlocking sprockets is the same so that the gear can run at all.
In Fig. 7, the switching device is shown in a transmission similar to that of FIG. The switching disk 13 can engage in a groove 14 of the annular body 3 and is fastened eccentrically on the switching axis 15. The switching disc can be rotated and moved lengthways.
The mode of operation of the transmission according to FIGS. 6 and 7 is as follows: The drive takes place from the roller carrier 6, the pressure rollers of which press the ring body 3 onto the rolling body 1 and force its rolling movement on it. From the ring body 3, the rotation is converted into a centric orbital movement through the movable hitch be 8, which the output on the wheel 12 it allows.
Since any number of stages be attached to both the rolling element 1 and the ring body 3 in the construction described, the rolling ratio - that is, the rolling speed can be changed as required according to these stages. For this purpose, by lifting off and the lateral displacement of the ring body 3 optionally different step tracks are brought together to the position. The switching mechanism shown in Fig. 7 acts in such a way that the switching disc 13 can both be rotated and moved by means of the switching axis 15 when the drive is interrupted.
The switching disk 13 engages in a groove 14 of the ring body 3, lifts it off and moves it laterally until it is placed on the desired level.
8 shows a continuously variable transmission design. The rolling body 1 sits axially displaceably on the axis 2 and its outer track touches the inner track 4 of the ring body 3, which can be designed as a cone or in any curve shape. The roller carrier 6, which carries the pressure rollers 5, is axially fixedly connected to the rolling body 1, also axially displaceable. The ring body 3 can also be designed to be axially displaceable, with the rolling body 1 and the roller carrier 5 remaining fixed in their axial position.
It would also be possible to make both the rolling body 1 and the roller carrier 6 and the ring body 3 displaceable. The axial displacement can be made in front of the three aforementioned cases by a special switching device. An exemplary embodiment of a switching device is shown in FIG. 8. A pull rod 16 is located in the hollow axle 2 and acts on the rolling body 1 and the roller carrier 6 via thrust blocks 17.
In the three cases, the ring body 3 is also connected to a movable coupling 8, which connects the ring body to the gear wheel 12.
The number of revolutions at the output 8 is dependent on the diameter ratio of the inner raceway of the ring body 3 to the raceway of the rolling body 1. This ratio is determined by the axial displacement between the rolling body 1 and the ring body changed as of 3. The ratio values can be determined using the formula given. The transmission characteristics for a continuously variable transmission of the type described can be seen from the translation curve according to FIG.
From this characteristic it can be seen that the derived speed is zero when the outer diameter of the rolling element 1 and the inner diameter of the ring body 3 are the same.
It is therefore possible to design the transmission in such a way that in an end position of the rolling bodies 1 and ring bodies 3, which are axially displaceable relative to one another, the effective outer and inner diameters of both bodies are made equal. In this case, the pressure rollers 5 revolve with the roller carrier 6 idly, d. H. without any work output, so that the output side of the gearbox is stationary. So you can with this imple mentation a drive such. B. 1¯ahrzeugantrieb, regulate without clutch from zero speed to a ge desired speed.
The continuously variable transmission according to the above design can also be designed as a fully automatic transmission without any particular difficulties. The lateral shift, e.g. B. that of the roll body 1 and the roller carrier 6, is effected by a controller that z. B. directly or indirectly supplies the necessary adjustment forces depending on the speed or torque.