DD295410A5 - Kugelkraftgetriebe - Google Patents

Abstract

Kugelkraftgetriebe, bestehend aus einem in einem Gehaeuse gelagerten Abtriebsteil (3) sowie einem Antriebsteil (1) mit daran angeordnetem, von einem Lager (5) fuer die Kraftuebertragungselemente umgebenen Exzenter (1 a), bei dem die der Kraftuebertragung dienenden Kugeln (6) mittels eines frei drehbar gefuehrten Inertialringes (7) in kraftschluessiger Anlage an dem Lager (5) gehalten und weiterhin in einerseits unmittelbar im Gehaeuse (2 a) sowie andererseits im Abtriebsteil (3) ausgebildeten Kugelfuehrungen gefuehrt sind, von denen die eine von entweder radialen Kugelfuehrungsnuten (10) oder einer stetigen Wellennut und die andere von einer stetigen Wellenbahn (11) mit sich von der Zahl der radialen Fuehrungsnuten (10) bzw. Zahl der Wellen der ersten Wellenbahn unterscheidender Wellenzahl gebildet sind und die Zahl der Kugeln der Zahl der radialen Kugelfuehrungsnuten (10) bzw. der Zahl der Schnittpunkte beider Wellenbahnen mit dem Teilkreis entspricht. In einem Getriebe mit einseitiger Fuehrung der kraftuebertragenden Kugeln (6) in radialen Fuehrungsnuten (10) steht die Zahl der Kugeln (6) und entsprechend der radialen Fuehrungsnuten (10) zur Zahl der Wellungen der Wellenbahn (11) im Verhaeltnis zwischen * und * waehrend in einem Getriebe mit beidseitiger Fuehrung der kraftuebertragenden Kugeln (6) in Wellenbahnen (11) die Zahl der Kugeln (6) und entsprechend der Wellungen in der einen Wellenbahn zur Zahl der Wellungen der anderen Wellenbahn (11) im Verhaeltnis mindestens * steht. Fig. 1

Description

Hierzu 12 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem Kugelkraftgetriebe, bestehend aus einem in einem Gehäuse gelagerten Abtriebsteil sowie einem Antriebsteil mit daran angeordnetem, von einem Lager für die Kraftübertragungselemente umgebenen Exzenter.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei einem bekannten Getriebe dieser Art (Cyclo-Getriebe) ist der Exzenter mit einer Anzahl von Mitnehmern versehen, die in zwei mit einer Randzahnung versehene Scheiben eingreifen, die ihrerseits mit einem mit einer Innenzahnung versehenen Ring derart zusammenwirken, daß die Scheiben mit dem Ring ständig auf einem Teil ihres Umfanges in Eingriff miteinander stehen, so daß aufgrund der unterschiedlichen Zahnzahl der Scheiben einerseits und des Ringes andererseits eine Kraft- bzw. Wegeübersetzung erfolgt. Die bekannten Getriebe erlauben zwar aufgrund der stark einer Wellung angenäherten Verzahnung eine große Kraftübertragung, ermöglichen jedoch eine Veränderung der Über- bzw. Untersetzung nur in relativ engen Grenzen und eignen sich daher vorwiegend als Untersetzungen für langsam laufende Antriebe. Hinzu kommt eine sowohl konstruktiv als auch material-technisch außerordentlich aufwendige Bauweise, die ihre Ursache darin hat, daß zur Kraftübertragung die Zähne bzw. Wellungen ineinandergeschoben werden. Es erfordert dies einerseits den Einsatz von sehr hochwertigem Material und andererseits eine aufwendige Oberflächenbearbeitung der Angriffsflächen, wobei aufgrund dieser schiebenden Funktionsweise das Auftreten von erhöhten Reibungsverlusten nicht vermieden werden kann. Es ist weiterhin aus den veröffentlichten Unterlagen dor japanischen Patentanmeldung 68-240324 ein Kugelkraftgetriebe bekanntgeworden, bei dem das als Scheibe ausgebildete Antriebsteil mit einer exzentrischen Nut und das ebenfalls als Scheibe ausgebildete Abtriebsteil mit einer endlosen Wellennut versehen sind, in denen der Kraftübertragung dienende Kugeln kalottenartig geführt sind, wobei zwischen der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe ein gehäusefester Flanch vorgesehen ist, der mit einer Anzahl von radialen Langlochführungen versehen ist. Für diese Ausführungsform eines Getriebes gilt abgesehen von seiner einfacheren konstruktiven Ausbildung - im wesentlichen dasselbe wie für das vorstehend beschriebene Getriebe, wöbe durch die dreifache Zwangsführung der Kugeln in den beiden Nuten und der Langlochführung ein hoher Verschleiß der Kugeln und ein starkes Ausarbeiten der Kugelbahnen verursacht wird. Es ist schließlich aus der EP-OS 207 206 ein Kugelkraftgetriebe mit einer mittels eines Kugellagers auf einem Exzenter der Antriebswelle gelagerten Antriebsscheibe bekannt geworden, die auf beiden Flächen mit Führungsnuten für Kugeln versehen ist, die darüber hinaus in entsprechenden Gegenführungsnuten einerseits im Gehäuse und andererseits in einer Abtriebsscheibe rollen. Dieses Getriebe entspricht in seinem funktionellen Aufbtu dem eingangs beschriebenen Cyclo-Getriebe, bei dessen zusammenwirkenden Kugelrollbahnen es sich um die Epicycloid'! und Hypocycloide zweier (mathematischer) Sinuskurven mit unterschiedlicher Wellenlänge (n : η - 2) handelt, deren genaue Einhaltung funktionsentscheidend für das Getriebe ist. Aufgrund dieser- ebenso wie im Falle des eingangs beschriebenen Cyclo-Getriebes - engen Bindung an die (mathematische) Cycloidenform der Kugelrollbahnen unterliegt das Getriebe denselben Beschränkungen wie ein Zahnradgetriebe, insbesondere der Abhängigkeit des wählbaren Untersetzungsvorhältnisses von einem - durch den Umfang des Cycloiden-Wälzkreises bestimmten-Moduls mit der Folge, daß eine Wahl der Untersetzungen nur in größeren-zum Teil gebrochenen-Sprüngen möglich ist. Ein weiterer Nachteil des bekannten Getriebes wird verursacht durch die Cycloidenform der Kugelführungsbahnen, die jeweils aine Retardierung der umlaufenden Kugeln bei Annäherung an eine Cycloidenspitze und- nach Erreichen der Cycloidenspitze - Wiederbeschleunigung in der neuen, in spitzem Winkel zur bisherigen Bewegungsrichtung liegenden Kurvenbahn bewirkt. Die auf diese Weise verursachte Ungleichförmigkeit des Umlaufes der einzelnen Kugel wird zwar aufgrund der Wirksamkeit der anderen, im stetigen Kurvenbereich befindlichen Kugeln geglättet und daher am Abtrieb nicht sichtbar, sie besteht ungeachtet dessen und hat eine Laufunruhe zur Folge, die den Einsatz dieser Getriebe auf langsam laufende Antriebe beschränkt.

Ziel der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines Getriebes zugrunde, das bei konstruktiv einfacher Gestaltung und geringem Verschleiß in weiten Grenzen die freie Wahl des Unter- bzw. Übersetzungsverhältnisses erlaubt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung besteht darin, daß die der Kraftübertragung dienenden Kugeln mittels eines frei drehbar geführten Inertialringes in kraftschlüssiger Anlage an dem Lager gehalten und weiterhin in einerseits unmittelbar im Gehäuse sowie andererseits im Abtriebsteil ausgebildeten Kugelführungon geführt sind, von denen die eine von entweder radialen Kugelführungsnuten, einer stetigen Exzenternut in Verbindung mi\ einer von festen Radialschlitzen gebildeten Kugelführung oder einer stetigen Wellennut und die andere von einer stetigen Wellenbahn mit sich von der Zahl der radialen Führungsnuten bzw. Zahl der Wellen der ersten Wellenbahn unterscheidender Wellenzahl gebildet sind und die Zahl der Kugeln der Zahl der radialen Kugelführungsnuten bzw. der Zahl der Schnittpunkte beider Wellenbahnen mit dem Teilkreis entspricht. Bei dem erfindungsgemäßen Kugelkraftgetriebe erfolgt die Kraftübertragung mittels Kugeln, wobei durch die Führung der Kugeln in einem frei drehbaren Lagerring (Inertialring) eine hohe Reibungsverluste verursachende Zwangsführung in der quer zu den antriebsseitigen und abtriebsseitigen Kugelführungsbahnen verlaufenden Richtung vermieden ist. Die Kraftübertragung vollzieht sich somit unter praktisch rollender Reibung mit nur geringem Pendeln um eine Mittelebene und damit unter lediglich vernachlässigbar geringen Reibungsverlusten. Das erfindungsgemäße Kugelkraftgetriebe kann mit jedem beliebigen Übersetzungs- und Untersetzungsverhältnis hergestellt werden, das frei und ohne Abhängigkeit von einem vorgegebenen Modul gewählt werden kann. Hierbei sind Untersetzungen von weniger als 9:1 möglich, die mit Hilfe insbesondere herkömmlicher Zahnradgetriebe nicht erreicht werden können. Für die Kraftübertragung können marktgängige Kugeln eingesetzt werden, wobei die gehäuseseitigen und abtriebsseitigen Führungsbahnen durch einfachste Bearbeitungsvorgänge hergestellt werden können. Der Herstellungsaufwand ist daher gering. Weiterhin erlaubt das Getriebe die Übertragung großer Kräfte im Hinblick darauf, daß alle eingesetzten Kugeln ständig gleichzeitig in einem kraftübertragenden Eingriff stehen.

-4- 295 410 Ausführungsbeispiele

Weitere Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung beispielsweise erläutert iot. Es zeigen

Fig. 1: einen Längsschnitt durch ein Kugelkraftgetriebe gemäß Erfindung

Fig. 2: eine Sicht von links auf Fig. 1

Fig. 3: eine Sicht von Innen auf die antriebsseitige Gehäusewand des in Fig. 1 dargestellten Getriebes Fig. 4: einen Längsschnitt durch das Antriebsteil einer Ausführungsform eines mehrstufigen bzw. mehrgängigen Getriebes Fig. 5: eine Sicht von rechtsauf Fig.4

Fig.6: einen Längsschnitt durch das Abuiebsteil des in den Fig.4 und 5 dargestellten Getriebes Fig. 7: einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform oines mehrstufigen bzw. mehrgängigen Getriebes Fig. 8: eine Sicht von links in das - durch Abnahme des Gehäusedeckels und der Antriebswelle - geöffnete Getriebe Fig. 9: eine Kugellaufnutenkombination mit Erläuterung ihrer Berechnung

Fig. 10: bis 12 drei weitere Beispiele für Kugellaufnutenkombinationen

Fig. 13: einen Schnitt durch ein Kugelkraftgetriebe mit kugelgestützten Kraftübertragungskugeln.

Fig. 14: eine Teilsicht auf den Kugelsatz der Fig. 8

Fig. 15: einen Schnitt durch ein Kugelkraftgetriebe mit antriebs- und abtriebsseitig getrennten, in einem Gleitstück gelagerten

Kraftübi^r'.jungskugeln

Fig. 16: einen Teilschnitt durch ein in Verbindung mit dem Kugelkraftgetriebe gemäß Fig. 10 verwendbaren Gleitstück mit

einzeln kugelgestützten Kraftübertragungskugeln

Fig. 17: einen Teilschnitt durch ein in Verbindung mit dem Kugelkraftgetriebe gemäß Fig. 10 verwendbaren Gleitstück mit

paarweise kugelgestützten Kraftübertragungskugeln Fig. 18: eine Sicht auf ein Gleitstück Fig. 19: eine Sicht von der Seite auf Fig. 14

Fig. 20: eine Sicht auf eine andere Ausführungsform eines Gleitstücks Fig. 21: eine Sicht von der Seite auf Fig. 16 Fig. 22: eine Sicht von oben auf Fig. 16 Fig. 23: die Sicht auf eine Radial-Schlitzscheibe

Fig. 24: die Sicht auf eine andere Ausführungsform einer Radial-Schlitzscheibe Fig. 25: einen Schnitt durch ein Untersetzungsgetriebe mit kugelgestützten Kraftübertragungskugeln.

Das in den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung wiedergegebene einstufige Kugelkraftgetriebe besteht aus einem in einem Gehäuse 2 a, 2 b gelagerten Abtriebsteil 3 sowie einem Antriebsteil 1 mit daran angeordnetem, von einem Lager 5 für die Kraftübertragungselemente umgebenen Exzenter. Zur Kraftübertragung sind das Lager 5 ringartig in Form eines Kugelsatzes 6 umgebende Kugeln vorgesehen, die von einem frei drehbar geführten Lagerring 7 in Anlage an dem Lager 5 gehalten sind. Die Kugeln des Kugelsatzes 6 sind weiterhin einerseits in festen, im Gehäuse 2 ausgebildeten radialen Kugelführungsnuten 10 sowie andererseits in einer im Abtriebsteil 3 ausgebildeten Wellenbahn 11 a, 11 b geführt, wobei die Zahl der Kugeln und entsprechend radialen Füi:^pungsnuten lOzurZahl der Wellungen der Wellenbahn 11 im Verhältnis zwischen n:(n - 2) und n:(n + 2) steht. Aus der Zeichnung ist die Einfachheit der konstruktiven Gestaltung des Getriebes ohne weiteres erkennbar insofern, als für die verwendeten Kugeln und Kugellager marktübliche Teile eingesetzt werden können und das Getriebe im übrigen aus einfach gestalteten Elementen besteht, die eine aufwendige Bearbeitung nicht erforderlich machen. So können-wie Fig. 3 der Zeichnung zeigt - die radialen Führungsnuten durch einfaches Fräsen oder Schleifen einer durchgehenden Kehlnut in ein entsprechend gestuft ausgebildetes Deckelteil hergestellt werden, wobei die nicht an der Kraftübertragung sondern lediglich der Führung der Kugeln 6 dienenden Kugellager 5 und Lagerring 7 als einfache ebenflächige Ringe ausgebildet sein können, d. h. der Einbringung einer der Kugelwölbung entsprechenden Führungsbahn nicht bedürfen.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kugelkraftgetriebes können - siehe die Fig.4 bis 6- für besondere Einsatzzwecke mehrere Kraftübertragungslinien aus jeweils einem Kugelsatz 6a, 6b und Lagerring 7a, 7b sowie entspiochend radialen Kugelführungsnuten 10 und ringförmig konzentrisch zueinander verlaufenden Kugelführungsbahnen 11 vorgesehen sein. Für den Fall, daß die konzentrisch verlaufenden gewellten Kugelführungsbahnen in einem gemeinsamen Abtriebsteil - nicht dargestellt- angeordnet sind, handelt es sich um ein sich zu einer entsprechend vergrößerten Kraftübertragung eignendes einstufiges Getriebe, bei dem die einzelnen Kraftübertragungslinien kongruent ausgebildet sein, d.h. die gleiche Zahl der Wellungen in den gewellten Kugelführungsbahnen und gleiche Zahl der radialen Kugelführungsnuten in den beiden Kraftübertragungsiinien aufweisen müssen. Ein solches Getriebe kann etwa der Übertragung sehr großer Kräfte dienen und oder dann eingesetzt werden, wenn die Einbauverhältnisse eine besonders flache Bauweise erforderlich machen. In einer anderen Ausführungsform eines derartigen Getriebes mit mehreren Kraftübertragungslinien können jedoch auch siehe Fig. 6-die konzentrisch verlaufenden gewellten Kugolff hrungsbahnen 11a, 11 bin getrennten Abtriebsteilen 3a, 3b angeordnet sein, in welchem Falle die Kraftübertragungslinien auch unterschiedlich > Gestalt, d. h. eine unterschiedliche Zahl der Wellungen in den gewellten Kugelführungsbahnen und unterschiedliche Zahl der radialen Kugelführungsnuten in den beiden Kraftübertragungslinien bei entsprechend unterschiedlicher Kugelzahl aufweisen können. Ein solches Getriebe stellt ein mehrstufiges Getriebe dar, das als Getriebe mit festzugeordneten Abtrieben oder als Schaltgetriebe ausgebildet sein kann, bei dem eine Abtriebswelle mittels Kupplung wahlweise an den einer oder den anderen Abtrieb angekuppelt wird und die nicht angekuppelten Abtriebe leer mitlaufen.

Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltgetriebes ist in Fig. 7 wiedergegeben. Bei diesem Getriebe ist das Abtriebsteil 22 der nachgeordneten Getriebestufe konzentrisch derart auf dem Abtriebsteil 21 der vorgeordneten Getriebestufe gelagert, daß es mit seiner die Wellenbahn 23 tragenden Ringschulter 24 einer im Gehäuse 25,26 ausgebildeten Ringschulter 28 gegenüberliegt, die mit dem nachgeordneten Abtriebsteil 22 einen Ringspalt 29 einschließt. Es ist weiterhin das vorgeordnete Abtriebsteil 21 im Bereich des Ringspaltes 29 als Exzenter 30 ausgebildet, auf dem das Lager 31 für die Kugeln 32 und den die Kugeln 32 haltenden Inertialring 33 der nachgeordneten Getriebestufe angeordnet ist. Diese Ausführungsform

eignet sich wegen der sich ergebenden Multiplikatorwirkung insbesondere zur Herstellung von Getrieben mit sehr großen Überbzw. Untersetzungen, wobei - als besonderer Vorteil - ein Leistungsabgriff wahlweise in jeder der Stufen möglich ist, das Getriebe somit auch als Schaltgetriebe eingesetzt werden kann, wobei zur Herstellung mehrstufiger bzw. mehrgängiger Getriebe in der beschriebenen Weise dem jeweils letzten Abtriebeteil weitete Abtriebsteile nachgeordnet werden können. In Fig.7 der Zeichnung ist eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes wiedergegeben derart, daß anstelle der in der nachgeordneten Kraftübertragungslinie verwendeten radialen Kugelführungsnuten 27 in der vorgeordneten Kraftübertragungslinie eine weitere Wellenbahn 36 vorgesehen ist. Es ist hiermit erstmals ein Kugelkraftgetriebe geschaffen, bei dem die Kugeln in zwei stetigen, d. h. keine plötzliche Änderung der Kugella.ufrichtung verursachenden und frei wählbaren, d. h. von der (mathematischen) sinusförmigen Cycloidenform unabhängigen Wellenbahnen geführt sind. Es ist auf diese Weise das Untersetzungsverhältnis frei wählbar in ganzen und halben Vielfachen, wobei wahlweise- vorteilhaft für schnellaufende Antriebe- eine flache, d. h. einer Kreisbahn stark angenäherte Wellenform mit entsprechend großer Laufruhe der Kugeln oder- für große Kraftübertragungen in langsamlaufenden Antrieben - eine Wellenform mit großer Amplitude gewählt werden kann. Als weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Getriebes gegenüber den bekannten Kugelkraftgetrieben, insbesondere Cyclogetrieben, entfällt der gehäusefeste Führungsflansch bzw. die gesonderte Antriebsscheibe und damit ein Kurvenpaar, so daß das Getriebe auch konstruktiv wesentlich vereinfacht ist.

Im Falle einer solchen Ausführungsform mit zwei zusammenwirkenden Wellenbahnen sind-siehe Fig. 8-die lnertialringe3V, 40 vorteilhaft mit die Kugeln umfassenden Langschlitzführungen 38,39 versehen, die die Kugeln ohne Behinderung des funktionsbedingten geringfügigen Pendeins um ihre Eingriffslage in einem vorgegebenen (mittleren) gegenseitigen Abstand halten und sie auf diese Weise in die gewünschte einheitliche Drehrichtung mitnehmen.

Einstufige Getriebe können wahlweise mit einer Radialnutführung oder mit doppelter Wellennutführung versehen sein. Ebenso können mehrstufige bzw. mehrgängigo Getriebe gemäß den Fig.4 oder 7 in den einzelnen Stufen einheitlich oder unterschiedlich mit Radialnutführung oder mit Wellenutführung im Gehäuse versehen sein. Es ist bei Verwendung dieser Ausführur.gsform zur Gewährleistung eines einwandfreien Getriebelaufes lediglich eine Differenz von mindestens (+/-) zwei Wellungen in der gehäuseseitigen Wellenbahn gegenüber der abtriebsseitigen Wellenbahn einzuhalten, während bei Anwendung der Ausführung mit Radialnutführung bevorzugt eine Differenz von einer Radialnut gegenüber der Zahl der Wellungen in der abtriebsseitigen Wellenbahn vorgesehen wird jedoch auch eine Differenz von zwei Radialnuten gegenüber der Zahl der Wellungen in der Wellenbahn vorgesehen sein kann.

In Fig. 9 der Zeichnung ist das Zusammenwirken der Wellenbahnen und deren Berechnunc schematisch dargestellt), wobei in dieser Ausführungsform eine sechswellige Wellenbahn mit einer vierwelligen Wellenbahn zusammenwirken. In der Zeichnung sind der mittlere Rollkreis mit 41, die sechswellige Wellenbahn mit 42 und die vierwellige Wellenbahn mit 43 bezeichnet. Bei Anordnung der sechswelligen Wellenbahn 42 im Gehäuse und der vierwelligen Wellenbahn 43 in der Abtriebsscheibe ergibt sich ein Untersetzungsverhältnis von 1:2, bei umgekehrter Anordnung ein Untersetzungsverhältnis von 1:3. Die Anordnung der Kugeln erfolgt an den Punkten, in denen die beiden Weüenbahnen 42,43 und der Rollkreis 11 einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen. In der die Grundlage der Kurvenberechnung wiedergebenden Gleichung bezeichnen

r_x = Radiusabstand eines Punktes der Wellenbahnmittellinio von der Drehachse,

e =Exzentrizität,

Phi_x = Bogenwinkel auf der Wellenbahn-Mittellinie,

Z₁ = Anzahl der Wellungen der einen Wellenbahn,

Z₂ = Anzahl der Wellungen der anderen Wellenbahn bzw. Zahl der Radialnuten

r₆ = Radiusabstand des Exzenters in dem von r„ vorgegebenen Punkt.

In den Fig. 10 bis 12 sind verschiedene Beispiele für Wellenbahnkombinationen auf der Grundlage des Einsatzes einer sieben Wellungen aufweisenden Wellenbahn 44 wiedergegeben. Bei Anordnung dieser siebenwelligen Wellenbahn auf der Abtriebsseite ergibt sich unabhängig von der Zahl der Wellungen auf der Gehäuseseite eine Untersetzung von 1:3,5. Demgegenüber ergibt sich im Falle der Anordnung der siebenwelligen Wellenbahn im Gehäuse im Falle der Fig. 10 (fünfwellige Bahn auf der Abtriebsseite) eine Untersetzung von 1:2,5, im Falle der Fig. 11 (vierwellige Bahn auf der Abtriebsseite) eine Untersetzung von 1:2, im Falle der Fig. 12 (dreiwellige Bahn auf der Abtriebsseite) eine Untersetzung von 1:1,5. Es ergibt sich somit eine funktionale Variabilität, die eine weitgehende Standardisierung der Getriebe-Elemente erlaubt derart, daß auf der Grundlage einiger weniger standardisierter Gehäuse mit unterschiedlichen Wellungszahlen durch Verwendung von Abtriebsscheiben mit Wellenbahnen unterschiedlicher Wellungszahl eine Vielzahl von Getriebetypen erstellt werden können. In den Fig. 13 bis 25 sind Weiterbildungen der in den Fig. 1 bis 12 wiedergegebenen Ausführungsformen eines Kugelkraftgetriebes dargestellt, bei denen abweichend von den vorstehend beschriebenen Getrieben zur Kraftübertragung getrennte Kugelsätze zwischen jeweils dem Antriebsteil und dem feststehenden Teil - Gehäuse bzw. Radialschlitzscheiben einerseits sowie zwischen dem Antriebsteil bzw. der Radialschlitzscheibe und dem Abtriebsteil andererseits vorgesehen sind, die auf einem Kugelkranz frei drehbar gelagert sind.

In diesem Sinne ist in Fig. 13 und 14 der Zeichnung ein im wesentlichen der Fig. 1 entsprechendes Getriebe dargestellt, bei dem die Kraft von dem mit einer Exzenterscheibe 61 versehenen Antriebsteil 52 über das feststehende Gehäuse 53 auf das Abtriebsteil 51 mittels zweier Kugelsätze 64,65 übertragen wird, die auf zwei Kugelreihen 66,67 derart frei drehbar gelagert sind, daß sich jede der der Kraftübertragung dienenden Kugeln 64,65 auf vier Kugeln der beiden Kugelreihen 66,67 abstützt. Die Stützkugeln ihrerseits sind in jeweils einem Inertialring 62,63 gefangen, von denen insbesondere der innere Ring 63 anstelle von einem einfachen beidseitig Lagerbahnen aufweisenden Profilring von einem einem Wälzlager, insbesondere Nadellager gebildet sein kann. Es ist damit jede denkbare Gleitreibung zwischen den kraftübertragenden Teilen des Getriebes ausgeschaltet. In den in Fig. 15 bis 25 der Zeichnung, in der im übrigen die entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern versehen sind wie in den Fig. 13 und 14, dargestellten Ausführungsformen erfolgt die Kraftübertragung abweichend von den in den Fig. 1 bis 14 wiedergegebenen Ausführungsformen mittels eines axial wirkenden, über ein Kugellager auf dem Exzenter 61 gelagerten Inertialringes 68 anstelle des radial wirkenden !nertialringes gemäß Fig. 14. Im übrigen erfolgt die Kraftübertragung ebenfalls über zwei Kugelsätze zum Abtriebsteil 51, wobei in diesem Falle eines Getriebes mit axial wirkendem Inertialring die Kugeln

jeweils einzeln oder paarweise in Gleitstücken angeordnet sind, die in Radialschlitzen einer gehäusefesten Führungsscheibe gleitend gelagert sind.

Im Falle der eine vereinfachte Ausführungsform der Erfindung wiedergebenden Fig. 15 sind die der Kraftübertragung dienenden Kugeln der Kugelsätze 55, 56 direkt und ohne Kugelstützen in den Gleitstücken 57 und die Gleitstücke in Radialschlitzen 58 einer gehäusefesten Scheibe 59 gelagert, wozu ergänzend in den Fig. 16 bis 22 verschiedene Varianten von Gleitstücken mit Kugelstützsystemen und in den Fig.23 und 24 zwei weitere Ausführungsformen von gehäusefesten Führungsscheiben wiedergegeben sind.

So zeigt Fig. 16 eine Ausffihrungsform eines Gleitstückes 70, in dem die der Kraftübertragung dienenden Kugeln 71, 72 jeweils von einem in Kugelführungsbahnen 75 gelagerten Kugelkranz 73,74 gestützt sind, während in der in Fig. 17 wiedergegebenen Ausführungsform die der Kraftübertragung dienenden Kugeln 76,77 paarweise auf einem gemeinsamen Kugelkranz 78 abgestützt sind. Hierbei sind die Kugeln des Stützkugelkrarzes 78 in einer Kugelführungsnut 79 - siehe Fig. 18 und 19 - des Gleitstückes 70 geführt, das im übrigen mit äußeren Gleitbahnen 80 versehen ist, mit denen es die Ränder des Radialschlitzes 58 der gehäusefesten Führungsscheibe 59 - Fig. 15 - umgreift, in dem es unter der Wirkung der Kraft des Antriebsteils 52 in Abhängigkeit von der Exzentrizität der Exzenterscheibe 61 radial nach innen bzw. außen gleitet.

Das in den Fig. 20 bis 22 wiedergegebene Gleitstück 81 unterscheidet sich von den in den Fig. 16 bis 19 wiedergegebenen Gleitstücken nur insofern, als h<er beide in Fig. 16 und 17 dargestellten Varianten in einem Gleitstück zusammengefaßt sind. Gleitstücke dieser Art können zur Erhöhung der Kraftübertragung oder zum Aufbau von Stufengetrieben gemäß Fig. 25 der Zeichnung Verwendung finden.

Die Gleitstücke können je nach Art des Getriebes in Verbindung mit einer beliebigen Führungsscheibe eingesetzt werden, beispielsweise der gehäusefesten Führungsscheibe 59 gemäß Fig. i 5 oder auch-siehe Fig. 23- der Führungsscheibe 85, die mit insgesamt acht radialen, vom äußeren Rand ausgehenden Radialschlitzen 86 zum Aufschieben der Gleitstücke sowie Bohrungen 87 zum Verschrauben gegen das Gehäuse versehen ist. Fig. 24 zeigt eine entsprechende Sicht auf eine weitere Ausführungsform einer Führungsscheibe 88 mit in diesem Falle vier, von einer Mittelbohrung ausgehenden Radialschlitzen 89, die zur Erleichterung des Einbringens der Gleitstücke an den Ecken angephast sind. Es können die Gleitstücke jedoch auch zweiteilig ausgebildet und die Teile nach Einsetzen in den Radialschlitz gegeneinander verschraubt sein. Es ist schließlich in Fig.25 ein Stufengetriebe wiedergegeben unter Verwendung eines Doppelgleitstückes gemäß Fig. 20 bis 22 der Zeichnung, wobei die im Inertialring 68, die im Gehäuse 53 und im Abtriebsteil 51 jeweils in Nuten geführten Kugeln 91,92, 93 der Kraftübertragung dienen, während die lediglich auf der Oberfläche des Inertialringes 68 umlaufenden, d.h. nicht in Kugelführungsbahnen geführten Kugeln 94 lediglich Stützfunktion ausüben. In diesem Falle ist die Führungsscheibe 83 mittels eines Kuge'lagers 84 drehbar geführt, damit die Führungsscheibe 83 den durch die wellenbahngeführten Kugeln 91,92 vorgegebenen Drehbewegungen zu folgen vermag.

Claims (20)

1. Kugelkraftgetriebe, bestehend aus einem in einem Gehäuse gelagerten Abtriebsteil (3) sowie einem Antriebsteil (1) mit daran angeordnetem, von einem Lager (5) für die Kraftübertagungselemente umgebenden Exzenter (1 a), dadurch gekennzeichnet, daß die der Kraftübertragung dienenden Kugeln (6) mittels eines frei drehbar geführten Inertialringes (7, 37, 40) in kraftschlüssiger Anlage an dem Lager (5) gehalten und weiterhin in einerseits unmittelbar im Gehäuse (2) sowie andererseits im Abtriebsteil (3) ausgebildeten Kugelführungen geführt sind, von denen die eine von entweder radialen Kugelführungsnuten (10, 27), einem stetigen Exzenter (30, 61) in Verbindung mit einer von festen Radialschlitzen (58,86,89) gebildeten Kugelführung oder einer stetigen Wellennut (44) und die andere von einer stetigen Wellenbahn (11,23) mit sich von der Zahl der radialen Führungsnuten (10) bzw. Zahl der Wellen der stetigen Wellennut unterscheidender Wellenzahl gebildet sind und die Zahl der Kugeln der Zahl der radialen Kugelführungsnuten (10) bzw. der Zahl der Schnittpunkte beider Wellenbahnen mit dem Teilkreis entspricht.

2. Kugelkraftgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abtriebsseitige Kugel-Wellenführungsbahn der Gleichung

r_x = ecos| ψ_Υ 1 ± V I ecos

± Vf

1 -Z2 / L \ Z1 -Z2

r_x den Radiusabstand eines Punktes der Wellenbahnmittellinie von der Drehachse, e die Exzentrizität,

Phi_x den Bogenwinkel auf derWellonbahn-Mittellinie, Z₁ die Anzahl der Wellungen dereinen Wellenbahn,

Z₂ die Anzahl der Wellungen der anderen Wellenbahn bzw. Zahl der Radialnuten bzw. radialen Führungsschlitze

r₃ den Radiusabstand des Exzenters in dem von r_x vorgegebenen Punkt bezeichnen.

3. Kugelkraftgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Getriebe mit einseitiger Führung der kraftübertragenden Kugeln (6) in radialen Führungsnuten (10) die Zahl der Kugeln (6) und entsprechend der radialen Führungsnuten (10) zurZahl derWellungen der Wellenbahn (11) im Verhältnis zwischen n:(n - 2) und n:(n + 2) steht.

4. Kugelkraftgetriebe nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Getriebe mit beidseitiger Führung der kraftübertragenden Kugeln (6) in Wellenbahnen (11, 36) die Zahl der Kugeln (6) und entsprechend derWellungen in der einen Wellenbahn (36) zur Zahl derWellungen der anderen Wellenbahn (11) im Verhältnis mindestens n:(n +/- 2) steht.

5. Kugelkraftgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Inertialring (37,40) mit die Kugeln umfassenden Langlochführungen (38,39) versehen ist, die die Kugeln ohne Behinderung des funktionsbedingten geringfügigen Pendeins um ihre Eingriffslage in einem vorgegebenen gegenseitigen (mittleren) Abstand halten und sie auf diese Weise in die gewünschte einheitliche Drehrichtung mitnehmen.

6. Kugelkraftgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kugelsätze (6a, 6 b) in radialem Abstand zueinander vorgesehen und jeder der Kugelsätze von einem Inertialring (7a, 7b) in Anlage an dem Lager (5) bzw. dem radial innen liegenden Inertialring (7a) gehalten sind.

7. Kugelkraftgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Kugelsätzen jeweils eine gleiche Zahl von Kugeln (6, 6a) enthalten ist und die zugehörigen Wellenbahnen entsprechend eine gleiche Anzahl an Wellungen aufweisen.

8. Kugelkraftgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kugeln abtriebsseitig führenden Wellenbahnen (1¹ a, 11 b) in einer gemeinsamen Abtriebsscheibe (3) angeordnet sind.

9. Kugelkraftgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Schaltgetriebes in den einzelnen Kugelsätzen eine unterschiedliche Zahl von Kugeln (6,6a) enthalten ist und die zugehörigen Wellenbahnen entsprechend eine unterschiedliche Anzahl an Wellungen aufweisen.

10. Kugelkraftgetriebe nach Anspruch 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kugeln (6a, 6b) abtriebsseitig führenden Wellenbahnen (11 a, 11 b) in voneinander getrennten Abtriebsscheiben (3) angeordnet sind.

11. Kügelkraftgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Schaltgetriebes in den einzelnen Kugelsätzen eine unterschiedliche Zahl von Kugeln (6, 6a) enthalten ist und die zugehörigen Wellenbahnen entsprechend eine ungleiche Anzahl an Wellungen aufweisen.

12. Kugelkraftgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines mehrstufigen Getriebes bzw. mehrgängigen Schaltgetriebes das Abtriebsteil (22) der jeweils nachgeordneten Getriebestufe konzentrisch derart auf dem Abtriebsteil (21) der jeweils vorgeordneten Getriebestufe gelagert sind, daß sie mit einer die Wellenbahn (23) tragenden Ringfläche (24) einer im Gehäuse (25, 26) ausgebildeten, die radialen Führungsnuten (27) tragenden Ringschulter (28) unter Einschluß eines Ringspaltes (29) gegenüberliegen, wobei das vorgeordnete Abtriebsteil (21) im Bereich des Ringspaltes (29) als Exzenter (30) ausgebildet ist, auf dem das Lager (31) für die Kugeln (32) und den die Kugeln (32) haltenden frei drehbaren Lagerring (33) der nachgeordneten Kugelkraftgelriebestufe angeordnet ist.

13. Kugelkraftgetriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter im Bereich des Ringspaltes im Gehäuse (26) ausgebildet ist.

14. Kugelkraftgetriebe nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kraftübertragung zwischen dem Antriebsteil (52) und dem feststehenden Teil-Gehäuse (53) bzw. Radialschlitzscheiben (59,85, 86) - einerseits sowie zwischen dem Antriebsteil (52) bzw. der Radialschlitzscheibe (59,85, 86) und dem Abtriebsteil (51) andererseits getrennte Kugelsätze (55, 56; 71,72; 76,77) vorgesehen sind.

15. Kugelkraftgetriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln der Kugelsätze (71,72; 76,77) auf einem Kugelkranz (64,65; 73,74; 78) frei drehbar gelagert sind.

16. Kugelkraftgetriebe nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Exenterscheibe (61)von zwei jeweils von einem Lagerring (62,63) gehaltenen Kugelreihen (64,65) umgeben ist, die der Lagerung der der Kraftübertragung dienenden Kugel (66, 67) dienen derart, daß jede der Kraftübertragung dienende Kugel (66,67) von vier Kugeln der beiden Kugelreihen (64, 65) abgestützt ist.

17. Kugelkraftgetriebe nach Anspruch 1,14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kraftübertragung dienenden Kugeln der Kugelsätze (71,72) von jeweils einem gesonderten Kugelkranz (73, 74) abgestützt sind.

18. Kugelkraftgetriebe nach Anspruch 1,14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kraftübertragung dienenden Kugeln (76,77) jeweils paarweise von einem gemeinsamen Kugelkranz (78) abgestützt sind.

19. Kugelkraftgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1,14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln in Gleitstücken (70,81) angeordnet sind, die in jeweils einem Radialschlitz (58,86,89) einer gehäusefest zwischen dem dem Inertialring (68) des Antriebes (52, 61) und dem Gehäuse (53) bzw. Abtrieb (51) angeordneten Scheibe (59,85,88) gleitend gelagert sind.

20. Kugelkraftgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kraftübertragung dienenden Kugeln (76,72) in dem Gleitstück (70) mittels einer Buchse (82) oder einem Wälzlager, vorzugsweise einem Nadellagerring gelagert sind.