DE19757845B4 - Kugelkraftgetriebe - Google Patents
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Abstract
Kugelkraftgetriebe,
bestehend aus einem in einem Gehäuse
(2, 3, 4) gelagerten Abtriebsteil (5) sowie einem Antriebsteil (1)
mit Exzenter (17) als Träger
für eine
auf einem Kugellager (9) geführte
Inertialscheibe (6), die auf ihrer als Antriebsseite dienenden Fläche eine
beliebige Zahl von Radialnuten (18) für jeweils hälftig in der Radialnut (18)
sowie einer gehäusefesten
Führung
geführte Kugeln
(10) aufweist und mit dem Abtriebsteil (5) mittels Kugeln (11) gekoppelt
ist, die jeweils hälftig
in einer ebenfalls beliebigen Zahl von Radialnuten (27) und einer
sinusförmigen
Wellennut (19) der Inertialscheibe (6) mit sich von der Zahl der
Radialnuten (27) um +/- 1 unterscheidender Zahl von Wellungen und
einem sich konzentrisch um die Getriebeachse erstreckendem Teilkreis
(20) sowie einer der Exzentrizität
des Exzenters entsprechender Amplitude, dadurch gekennzeichnet,
daß die
gehäusefeste
Führung von
die antriebsseitigen Radialnuten (18) der Inertialscheibe (6) zu
einer Kugelführung
ergänzenden
Radialnuten (26) gebildet und ebenso wie die antriebsseitigen Radialnuten
(27) in...
Description
- Die Erfindung geht aus von einem Kugelkraftgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
- Ein Kugelkraftgetriebe dieser Art ist in der
DE 39 20 317 A1 beschrieben, wobei bei dem bekannten Getriebe die der Kraftübertragung dienenden Kugeln einerseits – antriebsseitig – gemeinsam mit der Radialnut der Inertialscheibe in einer auf die Getriebeachse zentrierten kreisrunden Nut und andererseits – abtriebsseitig – gemeinsam mit der Wellennut in fest in das Abtriebsteil bzw. die Inertialscheibe eingebrachtert Radialnuten geführt werden. - Das bekannte Getriebe zeigt in bezug auf Kraftübertragung und Laufruhe ausgezeichnete Ergebnisse. Es unterliegt jedoch aufgrund der exzentrisch hin- und hergehenden Bewegung der Inertialscheibe auch die in ihr enthaltene Führungsnut einer ständigen Veränderung ihrer radialen Lage mit der Folge, daß sich das Bogenmaß jedes Punktes dieser Führungsnut auf seinem Umlauf ständig ändert, während sich andererseits jeder Punkt der die Gegenführung im Abtriebsteil bildenden Nut aufgrund dessen auf die Getriebemittelachse zentrierten Umlaufes mit konstantem Bogenmaß bewegt. Die Folge hiervon ist, daß sich die beiden Nuthälften der Führungsnut auf dem größten Teil des Kugelweges außer Deckung befinden und damit die Kugeln in eine Zwangslage geraten, die nicht nur zu erhöhter Reibung und erhöhtem Verschleiß, sondern innerhalb kürzester Zeit zur Verformung und Zerstörung der Kugeln führt.
- Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines Kugelkraftgetriebes der beschriebenen Art zugrunde, bei dem die Gefahr des Entstehens von Zwangslagen aufgrund der exzentrischen Auslenkung der in der Exzenter- bzw. Inertialscheibe angeordneten Nuthälften auf ihrem Umlauf beseitigt ist.
- Diese Aufgabe wird mit einem Kugelkraftgetriebe mit den im Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmalen gelöst.
- Durch die Erfindung ist ein Kugelkraft-Getriebe geschaffen, bei dem die sich bei den bekannten Getrieben ergebenden Zwangslagen selbsttätig ausgeglichen werden, die ihre Ursache darin haben, daß abtriebsseitig einerseits die im Abtriebsteil angeordnete Nuthälfte (Radialnut oder Wellennut) eine auf die Getriebeachse zentrierte Drehbewegung ausführt, während andererseits – infolge des Exzenters – die Inertialscheibe und damit die in ihm angeordnete Gegenführung (entsprechend Wellennut oder Radialnut) als Ganzes einer ständigen radialen Hin- und Herbewegung unterliegt, als deren Folge – bei Erhaltung eines konstanten Wertes auf dem Abtriebsteil – das Bogenmaß (Länge des auf denselben Drehwinkel bezogenen Kreisbogens bei gleichbleibendem Radius) eines Punktes auf der Intertialscheibe einer ständigen Änderung unterliegt. Der Ausgleich erfolgt durch die infolge ihrer drehbaren Lagerung ständige Pendelbewegung der die Gegenführungsnut enthaltenden Führungsblocks, wobei die Lage der Kugelführungsnuten und der Drehwinkel der Führungsblocks derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Führungsblocks ihre radiale Lage einnehmen, wenn sich die in ihnen geführte Kugel in einem der Wendepunkte der Wellennut befindet, während sie ihre maximale positive bzw. negative Ausschlagstellung bei Lage der Kugel im inneren bzw. äußeren Kulminationspunkt der Wellennut einnehmen. Das Entstehen von die Zerspanung der Kugeln verursachenden Zwangslagen ist damit zuverlässig verhindert.
- Weitere Einzelheiten der in den Patentansprüchen gekennzeichneten Erfindung werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. Es zeigen
-
1 einen gemäß Linie A-B-C in2 gebrochenen Längs-Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kugelkraft-Getriebe -
2 eine Sicht auf das Abtriebsteil des in1 wiedergegebenen Kugelkraftgetriebes -
3 eine Sicht auf die Antriebsseite des die Inertialscheibe tragenden Getriebe-Exzenters -
4 einen Horizontalschnitt durch3 -
5 eine Sicht auf die Abtriebsseite des Getriebe-Exzenters - Das in der Zeichnung wiedergegebene Kugelkraftgetriebe besteht aus einem in einem Gehäuse
2 ,3 ,4 gelagerten Abtriebsteil5 sowie einem Antriebsteil1 mit Exzenter17 als Träger für eine auf einem Kugellager9 gelagerten Inertialscheibe6 . Die Inertialscheibe6 ist einerseits auf ihrer antriebsseitigen Fläche mit sieben Radialnuten18 für jeweils hälftig in der Radialnut18 sowie einer gehäusefesten Führung geführten Kugeln10 versehen und andererseits mittels Kugeln11 mit dem Abtriebsteil5 gekoppelt, die hälftig in einer Wellennut19 mit (mittlerem) Teilkreis20 , äußerem Kulminationspunkt21 , innerem Kulminationspunkt22 sowie den Wendepunkten23 ,23a geführt sind. Im dargestellten Beispiel ist das Abtriebsteil5 – wie die Antriebsseite – mit sieben Radialführungen27 versehen, während die Wellennut acht Wellungen aufweist, so daß sich die Zahl der Wellungen von der Zahl der Radialnuten27 um +1 unterscheidet. Anstelle des sich somit ergebenden Übersetzungs-Verhältnisses 8:7 kann jedoch – völlig unabhängig von der Zahl der Radialführungen auf der Antriebsseite – jede andere Übersetzung, etwa ein Übersetzungs-Verhältnis von 6:5 oder 9:8, vorgesehen sein. Entsprechend kann durch entweder Umkehrung der Anordnung der – abtriebsseitigen – Nuten in der Inertialscheibe6 und dem Abtriebsteil5 oder durch Wahl eines umgekehrten Nuten-Verhältnisses anstelle der Übersetzung auch eine Untersetzung vorgesehen werden. - Es sind erfindungsgemäß einerseits – antriebsseitig – anstelle der kreisrunden Kugelführung im Gehäuse radiale Führungsnuten
26 als Gegenführungen für die in den Radialnuten18 der Inertialscheibe6 geführten Kugeln10 vorgesehen und weiterhin sowohl diese radialen Führungsnuten26 als auch die abtriebsseitigen, der Führung der Kugeln11 dienenden Radialführungen27 in Führungsblocks8 bzw.8a ausgebildet, die aus einer Mittellage beidseitig in eine Endstellung verschwenkbar im Gehäuse2 bezw. dem Abtriebsteil5 gelagert sind. Es sind – wie erwähnt – sowohl auf der Antriebsseite als auch auf der Abtriebsseite jeweils sieben, Radialnuten26 bzw.27 enthaltende Führungsblocks8 vorgesehen, wobei antriebsseitig den sieben Radialnuten26 ebenfalls sieben Radialnuten18 auf der Inertialscheibe6 gegenüberstehen und der Führung der Kugeln10 dienen, während die im Abtriebsteil5 vorgesehenen ebenfalls sieben Radialnuten27 zusammen mit der acht Wellungen enthaltenden Wellennut19 der Inertialscheibe6 die Führung für die Kugeln11 bilden. - Die Führungsblocks
8 ,8a sind mittels Drehzapfen29 bzw.30 mittels Radial-Axial-Lagern12 in auf dem mittleren Teilkreis20 der Wellennut19 liegenden Lagerbohrungen im Gehäuse2 bzw. Abtriebsteil5 gelagert und enthalten nach beiden Seitenflächen hin wirkende Magnete31 , die derart zurückgesetzt in die Führungsblocks eingepaßt sind, daß zwischen ihrer Oberfläche und der Seitenfläche der Führungsblocks ein Spalt33 freibleibt. Zwischen den Führungsblocks sind weitere Magnete32 angeordnet, die einerseits dieselbe Polung wie die Magnete31 aufweisen und derart geformt sind, daß sie einen X-förmigen, den Schwenkbereich des jeweiligen Führungsblocks8 ,8a einschließenden Raum begrenzen. Durch die zurückspringende Anordnung der Magnete31 in den Führungsblocks8 ,8a ist sichergestellt, daß der für die Aufrechterhaltung der magnetischen Wirkung erforderliche Spalt33 gegenüber den Magneten32 auch in der extremen Ausschlagstellung erhalten bleibt. Die gleiche Wirkung – anstelle oder zusätzlich zur zurückgestezten Anordnung der Magnete31 – kann auch durch Anordnung von Anschlägen34 als Schwenkwegbegrenzung für die Führungsblocks8 ,8a erzielt werden. - Die Magnet-Paare
31 ,32 dienen einerseits der Zentrierung der Führungsblocks8 ,8 in ihre Mittellage und gewährleisten andererseits eine kontrollierte Annäherung an ihre extreme Ausschlagstellung bei sicherer Führung der Kugeln, die aufgrund der im übrigen freien beidseitigen Schwenkfreiheit der Führungsblocks selbsttätig für die erforderliche Deckung der beiden Hälften der Kugelführung auf ihrem von der Wellennut vorgegebenen Umlauf sorgt. Die Annäherung der Führungsblocks8 bzw.8a an ihre extreme Ausschlaglage erfolgt infolge ihrer Gleichpoligkeit gegen die sich abstoßende Kraft der Magnete. Auf diese Weise bewirken die Magnete einerseits bereits in dieser Phase, d.h. vor der Erreichung der Anschlagstellung der Führungsblocks eine Übertragung der eingeleiteten Kraft auf das Abtriebsteil und damit eine gleichmäßige stoßfreie Kraftübertragung und erfüllen andererseits gleichzeitig die Funktion eines Kraftspeichers, der die bei der Annäherung aneinander verbrauchte Energie auf dem Rücklauf wieder an das System zurückgibt. - Im Falle der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsform sind zur Vereinfachung der Herstellung des Getriebes die Wellennut
19 in der Inertialscheibe6 und die Gegenführung im Abtriebsteil5 angeordnet, so daß sich die beiden hochbeanspruchten Kurven, d.h. die Radialnut auf der Antriebsseite und die Wellennut auf der Abtriebsseite in demselben Bauteil, nämlich der Inertialscheibe6 befinden. Es muß daher lediglich dieses – relativ kleine – Bauteil aus hochfestem Material, etwa Werkzeugstahl hergestellt oder mit einer besonderen Oberflächenveredelung versehen werden, wohingegen alle anderen Getriebeteile, insbesondere der Exzenter und die die Gegenführungen enthaltenden Gehäuse- bzw. Abtriebsteile aus üblichen, nicht vergüteten Materialien hergestellt sein können.
Claims (6)
- Kugelkraftgetriebe, bestehend aus einem in einem Gehäuse (
2 ,3 ,4 ) gelagerten Abtriebsteil (5 ) sowie einem Antriebsteil (1 ) mit Exzenter (17 ) als Träger für eine auf einem Kugellager (9 ) geführte Inertialscheibe (6 ), die auf ihrer als Antriebsseite dienenden Fläche eine beliebige Zahl von Radialnuten (18 ) für jeweils hälftig in der Radialnut (18 ) sowie einer gehäusefesten Führung geführte Kugeln (10 ) aufweist und mit dem Abtriebsteil (5 ) mittels Kugeln (11 ) gekoppelt ist, die jeweils hälftig in einer ebenfalls beliebigen Zahl von Radialnuten (27 ) und einer sinusförmigen Wellennut (19 ) der Inertialscheibe (6 ) mit sich von der Zahl der Radialnuten (27 ) um +/- 1 unterscheidender Zahl von Wellungen und einem sich konzentrisch um die Getriebeachse erstreckendem Teilkreis (20 ) sowie einer der Exzentrizität des Exzenters entsprechender Amplitude, dadurch gekennzeichnet, daß die gehäusefeste Führung von die antriebsseitigen Radialnuten (18 ) der Inertialscheibe (6 ) zu einer Kugelführung ergänzenden Radialnuten (26 ) gebildet und ebenso wie die antriebsseitigen Radialnuten (27 ) in Führungsblocks (8 ,8a ) angeordnet sind, die symmetrisch, d. h. mit gleichem Winkelabstand in der Ebene der Teilkreislinie (20 ) der Wellennut (19 ) gelagert und aus einer Mittellage beidseitig in eine durch Anschlag begrenzte Endstellung verschwenkbar sind. - Kugelkraftgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der abtriebsseitigen Kugelführungsnuten (
19 ,27 ) und der Schwenkwinkel der Führungsblocks (8a ) derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Führungsblocks (8a ) ihre radiale Lage einnehmen, wenn sich die in ihnen geführte Kugel (11 ) in einem der Wendepunkte der Wellennut (19 ) befindet, während sie ihre maximale positive bzw. negative Ausschlagstellung bei Lage der Kugel (11 ) im inneren bzw. äußeren Kulminationspunkt der Wellennut (19 ) einnehmen. - Kugelkraftgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsblocks (
8 ,8a ) mittels Drehzapfen (29 ,30 ) im Gehäuse (2 ) bzw. Abtriebsteil (5 ) gelagert und mittels Fremdkraft derart beaufschlagt sind, daß ihre Führungsnuten (26 ,27 ) – in unbelastetem Zustand – ihre radiale Mittellage einnehmen. - Kugelkraftgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsblocks (
8 ,8a ) auf ihren Seitenflächen mit Magneten (31 ) versehen und zwischen Magneten (32 ) mit derselben Polung angeordnet sind, die einen X-förmigen, den Schwenkbereich des jeweiligen Führungsblocks (8 ,8a ) einschließenden Raum begrenzen, wobei die in den Führungsblocks (8a ) angeordneten Magnete (31 ) gegenüber der Anschlagfläche zurückspringen und damit einen Spalt (33 ) bilden und/oder im Schwenkbereich der Führungsblocks (8a ) Anschläge (34 ) derart angeordnet sind, daß in der extremen Ausschlagstellung der Führungsblocks (8a ) der für die Aufrechterhaltung der – aufgrund ihrer Gleichpoligkeit – magneti chen Druckkräfte erforderliche Magnetspalt verbleibt, d.h. keine unmittelbare Berührung zwischen den Magneten (31 ,32 ) eintritt. - Kugelkraftgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsblocks (
8 ,8a ) mittels eines Axial-Radial-Kugellagers (12 ) im Gehäuse (2 ) bzw. Abtriebsteil (5 ) gelagert sind. - Kugelkraftgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellennut (
19 ) in der Inertialscheibe (6 ) und die Gegenführung im Abtriebsteil (5 ) angeordnet sind.
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DE1997157845 Expired - Fee Related DE19757845B4 (de) | 1997-12-24 | 1997-12-24 | Kugelkraftgetriebe |
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Families Citing this family (2)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3920317A1 (de) * | 1989-05-18 | 1990-11-22 | Dieter Bollmann | Kugelkraftgetriebe |
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1997
- 1997-12-24 DE DE1997157845 patent/DE19757845B4/de not_active Expired - Fee Related
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