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Die Erfindung betrifft ein Pendelgetriebe mit zwei Rotationskörpern und einem Kopplungspendel, wobei die Rotation eines Rotationskörpers über das Kopplungspendel auf den anderen Rotationskörper übertragen wird.
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Ein solches Getriebe dient der Kraftübertragung und der Drehzahlübersetzung von einer Antriebswelle auf eine Abtriebswelle. Die Änderung des Drehzahlübersetzungsverhältnisses erfolgt während der Drehung der Antriebswelle und der Abtriebswelle vorzugsweise gleichmäßig und stufenlos, ohne dass die Drehung der Antriebswelle oder der Abtriebswelle gestoppt wird oder die Antriebswelle und die Abtriebswelle entkoppelt werden. Derartige Getriebe finden beispielsweise Anwendung in Drehmaschinen oder in Kraftfahrzeugen.
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Aus
DE 10 2005 005 943 A1 , deren Inhalt durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung übernommen wird, ist ein stufenloses Getriebe bekannt, bei dem zwei Rotationskörper in Form eines Antriebsrades und eines Abtriebsrades und ein pendelnd gelagertes Übertragungsrad vorgesehen sind. Die Kraftübertragung zwischen den Rotationskörpern und dem Übertragungsrad erfolgt über Kugeln, die in Rillenbahnen auf den äußeren Mantelflächen der Rotationskörper laufen und in Löchern des Übertragungsrades geführt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Pendelgetriebe zu schaffen.
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Erfindungsgemäß ist ein um einen Schwenkpunkt pendelnd gelagertes Kopplungspendel mit zwei um eine gemeinsame Rotationsachse rotierbaren und rotatorisch miteinander verbundenen Kopplungselementen vorgesehen. Die beiden Rotationskörper, die ebenfalls um eine gemeinsame Rotationsachse rotierbar gelagert sind, sind jeweils mit einer Kopplungsfläche versehen, wobei beide Kopplungsflächen in einer durch die Rotationsachse der Rotationskörper verlaufenden Schnittebene einen Kreisbogen bilden, dessen Mittelpunkt in dem Schwenkpunkt des Kopplungspendels liegt. In dieser Schnittebene greifen die beiden Kopplungselemente mit den Kopplungsflächen zusammen.
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Dabei ist das erste Kopplungselement mit der Kopplungsfläche des ersten Rotationskörpers und das zweite Kopplungselement mit der Kopplungsfläche des zweiten Rotationskörpers derart in Eingriff, dass eine Rotation des einen Rotationskörpers die beiden Kopplungselemente rotatorisch antreibt und dadurch auch den anderen Rotationskörper rotatorisch antreibt. Der erste Rotationskörper bildet dabei ein auf einer Antriebswelle gelagertes Antriebsrad und der zweite Rotationskörper bildet ein auf einer Abtriebswelle gelagertes Abtriebsrad. Durch den Kopplungseingriff zwischen den beiden Rotationskörpern und den jeweiligen Kopplungselementen wird eine Rotation eines Rotationskörpers in eine Rotation des jeweiligen Kopplungselements übertragen. Dadurch, dass die beiden Kopplungselemente rotatorisch miteinander verbunden sind, wird ein rotatorisch angetriebenes Kopplungselement auch das andere Kopplungselement und somit den mit diesem Kopplungselement verbundenen Rotationskörper rotatorisch antreiben.
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Die Kopplung mit Hilfe der beiden rotatorisch auf einer gemeinsamen Rotationsachse gelagerten Kopplungselemente erlaubt einen stabileren und sichereren Eingriff zur Kraftübertragung. Die Anforderungen an die Toleranzen bei der Fertigung der einzelnen Bauteile sind geringer als im Stand der Technik.
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Die Kopplungsflächen sind dabei derart ausgebildet, zum Beispiel mit Schneckenbahnen nach Art eines Schneckengetriebes, dass das Übersetzungsverhältnis von einem Rotationskörper zu dem jeweiligen Kopplungselement je nach Schwenkstellung des Kopplungspendels variiert. Dabei sind die beiden Kopplungselemente vorzugsweise jeweils als Ritzel ausgebildet, die mit Schneckenbahnen oder Zähnen versehen in die Schneckenbahnen der jeweiligen Rotationskörper greifen. Durch die pendelnde Lagerung des Kopplungspendels um den Schwenkpunkt und die in der Schnittebene kreisbogenförmig ausgestalteten Kopplungsflächen ist es möglich, dass sich die Übersetzungsverhältnisse der beiden Rotationskörper mit dem jeweiligen Kopplungselement gegenläufig zueinander verschieben.
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Wenn beispielsweise in einer ersten Schwenkstellung des Kopplungspendels, zum Beispiel um 30 Grad nach links, das Übersetzungsverhältnis von dem ersten, linken Rotationskörper zu dem ersten, linken Kopplungselement ca. 1:1 beträgt, ist das Übersetzungsverhältnis von dem zweiten, rechten Rotationskörper zu dem zweiten, rechten Kopplungselement ca. 2:1. Insgesamt ergibt sich dann von der linken Antriebswelle auf die rechte Abtriebswelle, also von dem ersten Rotationskörper auf den zweiten Rotationskörper, ein Übersetzungsverhältnis von ca. 2:1. Wenn das Kopplungspendel bei diesem Beispiel in die konträre Schwenkposition von 30 Grad nach rechts geschwenkt wird, resultiert ein umgekehrtes Übersetzungsverhältnis von ca. 1:2. In der mittleren Schwenkstellung des Kopplungspendels von 0 Grad ist das Übersetzungsverhältnis dann 1:1.
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Die Rotationskörper können entweder als Hohlräder ausgebildet sein, an deren Innenseite jeweils die Kopplungsfläche ausgebildet ist. Alternativ können die Rotationskörper jeweils als Toroide ausgebildet sein, an deren äußerer Mantelfläche jeweils die Kopplungsflächen ausgebildet sind. Dabei können mehrere, z. B. 3, 4, 5 oder 6, Kopplungspendel über den Umfang der Rotationskörper verteilt mit den Rotationskörpern zusammengreifen. Dabei ist eine Verteilung der Kopplungspendel mit gleichmäßigen Abständen vorteilhaft.
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Die Kopplungselemente sind jeweils als Toroide oder Kegel, zum Beispiel in Form eines Zahnrades oder eines Schneckenrades, ausgebildet.
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Im Folgenden werden anhand der Figuren zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiel,
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2 eine Ansicht eines Rotationskörpers des ersten Ausführungsbeispiels,
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3 eine Ansicht eines Kopplungselements des ersten Ausführungsbeispiels,
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4 die Ansicht nach 3 eines zweiten Ausführungsbeispiels,
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5 die Ansicht nach 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels und
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6 den Schnitt gemäß 1 durch das zweite Ausführungsbeispiel.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind die beiden Rotationskörper 12, 14 als Hohlräder ausgebildet. Jeder Rotationskörper weist an seiner Innenseite eine Kopplungsfläche 16 auf. Die Kopplungsflächen 16 sind jeweils mit Schneckenbahnen 18 versehen. Die beiden Rotationskörper 12, 14 sind auf einer gemeinsamen Rotationsachse 20 rotatorisch gelagert. Die Rotationskörper 12, 14 sind bis auf die Richtungen der Schneckenbahnen gleich ausgebildet und gegenläufig zueinander angeordnet. Die Richtungen der Schneckenbahnen 18 der beiden Rotationskörper 12, 14 sind gegenläufig. Während die Richtung der Schneckenbahnen 18 des linken Rotationskörpers 12 links ist, ist die Richtung der Schneckenbahnen 18 des rechten Rotationskörpers 14 rechts. Im Betrieb drehen sich die Rotationskörper 12, 14 in der gleichen Richtung.
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Mittig zwischen den beiden Rotationskörpern 12, 14 ist in einem Abstand von der Rotationsachse 20 der Schwenkpunkt 22 des Kopplungspendels 24 angeordnet. Das Kopplungspendel 24 weist einen Hauptarm 26 auf, dessen eines Ende in dem Schwenkpunkt 22 gelagert ist und dessen anderes, dem einen Ende gegenüberliegendes Ende mit einer Lagerhülse 28 versehen ist, in der eine Übertragungswelle 30 rotatorisch gelagert ist. Der Hauptarm 26 und die Lagerhülse 28 sind T-förmig zueinander angeordnet. Die Übertragungswelle 30 ist in der Lagerhülse 28 rotatorisch gelagert. An ihren beiden äußeren Enden weist die Übertragungswelle 30 jeweils ein Kopplungselement 32, 34 auf. Die beiden Kopplungselemente 32, 34 sind fest mit der Übertragungswelle 30 verbunden und dadurch rotatorisch miteinander verbunden und auf einer gemeinsamen Rotationsachse gelagert. Die beiden Kopplungselemente 32, 34 sind toroidförmige Ritzel und weisen jeweils an ihrer äußeren Mantelfläche Schneckenbahnen 36 auf, die mit den Schneckenbahnen 18 des jeweiligen Rotationskörpers 12, 14 nach Art eines Schneckengetriebes zusammengreifen.
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Das Kopplungspendel 24 weist eine Neutralstellung auf, in der die Übertragungswelle 30 parallel zu der Rotationsachse 20 angeordnet ist. In der Neutralstellung ist das Übersetzungsverhältnis von der Antriebswelle 38 auf die Abtriebswelle 40 1:1. In der in 1 dargestellten negativen äußersten (linken) Schwenkstellung ist das Übersetzungsverhältnis von der Antriebswelle 38 auf die Abtriebswelle 40 ca. 2:1. In der in 6 für das zweite Ausführungsbeispiel dargestellten gegenläufigen positiven (rechten) Maximalstellung des Kopplungspendels 24 ist das Übersetzungsverhältnis von der Antriebswelle 38 auf die Abtriebswelle 40 ca. 1:2.
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Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 6 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch die Form der Schneckenbahnen 18, 36, wie in den 4 und 5 dargestellt, sowie dadurch, dass die Rotationskörper 12, 14 nicht als Hohlräder mit innen liegenden Kopplungsflächen 16, sondern vielmehr als Toroide mit außen liegenden Kopplungsflächen 16 ausgebildet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005005943 A1 [0003]
