DE2249068A1 - Getriebe - Google Patents

Getriebe

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DE2249068A1
DE2249068A1 DE19722249068 DE2249068A DE2249068A1 DE 2249068 A1 DE2249068 A1 DE 2249068A1 DE 19722249068 DE19722249068 DE 19722249068 DE 2249068 A DE2249068 A DE 2249068A DE 2249068 A1 DE2249068 A1 DE 2249068A1
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ring
conical
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DE19722249068
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English (en)
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Helmut Dipl Ing Thate
Manfred Wamser
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear
    • F16H1/321Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear the orbital gear being nutating

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Description

  • Beschreibung zu der Patentanmeldung Getriebe Die Erfindung betrifft ein Getriebe großer Unter- oder Übersetzung mit mindestens zwei koaxial angeordneten Rädern, von denen eines auf einer Ab- oder Antriebs welle sitzt und ein anderes als Reaktionsglied dient und die Ringflächen aufweisen, von denen mindestens eine konisch gestaltet ist, und die zur Drehmomentübertragung längs Wälzbahnen unterschiedlichen Umfangs kraft- oder formschlussig mittels einer Andrückvorrichtung aufeinander abwälzbar sind, die mit der An- oder Abtriebswelle verbunden ist.
  • Bei einem bekannten Getriebe dieser Art, bei dem allerdings die beiden Räder nicht über Ringflächen,von denen mindestens eine konisch ist, sondern über Urr.-fangsflächen abwälzen, ist das eine Rad topfförmig gestaltet und an seinem Umfangsrand mit einer Außenverzahnung versehen. Diese Außenverzahnung wird mittels der als etwa elliptischer Nocken ausgebildeten Andrückvorrichtung , die z.B. mit der Antriebswelle verbunden ist, an einern Innenzahnkranz eines festgehaltenen starren Ringes abgewälzt, dessen Verzahnung gleiche Zahnteilung, jedoch größere Zähnezahl als die Außenverzahnung des topfförmigen Rades hat.
  • Damit der die Außenverzahnung tragende Umfangsrand des topfförmigen Rades ohne allzu schnelle Werkstoffermüdung ausreichend verformbar ist, muß die Wandstärke des Topfmantels klein und dessen Länge in oxaler Richtung groß sein. Das bekannte Getriebe beansprucht deshalb einen verhältnismcißig großen Bauraum in axialer Richtung. Durch die periodisch wechselnde Verformung des topfförmigen Rades wird das bekannte Getriebe dauerwechselbeanspruchf und ist deshalb nur vergleichsweise niedrig beanspruchbar oder muß schon bei verhältnismäßig kleinen zu übertragenden Momenten groß dimensioniert werden.
  • Es ist auch schon bei einem Getriebe der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen worden, das eine Rad verformbar auszubilden, so daß die an der Stirnseite des Rades vorgesehene Ringfläche mittels der Andruckvorrichtung in Abwölzberührung auf der konischen Ringfläche gebracht werden kann. Die Abwälzbewegung kann sich dabei kraftschlüssig oder formschlüssig über Verzahnungen der Ringflöchen vollziehen.Ein solches Getriebe baut zwar in axialer Richtung kürzer als das zuerst beschriebene bekannte Getriebe, ist jedDdl auch nur zum Übertragen vergleichsweise kleiner Leistungen geeignet, die aus der Dauerwechselverformung eines Teils des Getriebes resultiert.
  • Mit den bekannten Getrieben läßt sich ein spezifisches Moment, - das ist das Verhültnis,/des Getriebe maximal abgegebenen Momenteszum Eigengewicht des Getriebes mit der Dimension einer Länge -, in der Größenordnung von 14 bis 20 m erzielen. Dieser Wert ist zwar gegenüber anderen bekannten Getrieben groß, reicht jedoch in manchen Anwendungsfällen, z.B. beim Einsatz des Getriebes in dem Stellgelenk eines lndustriemanipulators, nicht aus. Auch sind die erzielbaren Untersetzungen oder Übersetzungen bei den bekannten Getrieben auf Werte von i = 350 in einer Stufe beschränkt. Wünschenswert sind jedoch in manchen Anwendungsföllen Untersetzungen von i = 1000 bis 2000.
  • Um diesen Anforderungen zu genügen, ist ein Getriebe der eingangs genannten Art gemaß der Erfindung so ausgestaltet, daß beide Räder starr sind und daß ein Rad als schräg zu seiner Welle oder Achse angeordnete Taumelscheibe ausgebildet und über eine Gelenkkupplung mit der Welle verbunden ist.
  • Bei der durch die Andrückvorrichtung erzeugten Taumelbewegung der Toumelscheibe wälzt sich deren Ringfläche umlaufend auf der Ringfläche des anderen Rades ab. Die beiden Räder machen bei einem Umlauf ihres gemeinsamen Berührungspunktes eine Relativdrehung zueinander, die dem Längenunterschied der Umfänge ihrer Abwälzbahnen entspricht. Dieser Längenunterschied hängt hauptsächlich von der Schrägstellung der Taumelscheibe zu ihrer Welle ab.
  • Das Verhältnis zwischen der Umfangslänge der Abwölzbahn an der Ringfläche der Taumelscheibe und der Differenz der beiden Umfangslängen bestimmt somit die Unter- oder Übersetzung, je nachdem, ob die Taumelscheibe mit der Abtriebswelle oder mit der Antriebswelle verbunden ist.
  • Dadurch, daß die Taumelscheibe und auch das andere Rad starr gestaltet sind, ist zur Drehmomentübertragung keine Verformung eines der Räder erforderlich.
  • Deshalb können mit dem Getriebe nach der Erfindung größere Momente übertragen werden als mit den bekannten Getrieben, weil die Dauerwechseibeanspruchungen aufgrund der periodischen Verformungen entfallen. Das andere Rad kann auch drehbar sein und durch ein Moment belastet sein. In diesem Fall hondelt es sich um ein Differentialgetriebe. Bei den überwiegenden Anwendungsföllen ist jedoch das als Reaktionsglied dienende andere Rad festgehalten. Das volle Moment wird dann über die Abtriebswelle abgeführt.
  • Die Gelenkkupplung zwischen Taumelscheibe und der ihr zugeordneten Getriebe bewelle kann von elastischen Speichen gebildet sein, die am Umfang der Taurnelscheibe derart vorgespannt angeordnet sind, daß die Taumelscheibe nach dem Prinzip der Sprungfeder in jeder Umfangslage in ihre Schräglage gedrückt wird. Diese Anordnung gewährleistet trotz Elastizität in radialer Richtung die zum Übertragen eines großen Drehmomentes erforderliche Steifigkeit in Umfangsrichtung.
  • Die Gelenkkupplung kann auch von einem bekannten Gleichlaufgelenk gebildet sein, das z.B. einen äußeren und einen inneren Gelenkkörper mit am Umfang verteilten, paarweise einander zugeordneten Rillen und darin laufende Kugeln zur Drehmomentübertragung umfaßt.
  • Bei einer anderen Ausführung ist vorgesehen, daß die Gelenkkupplung von einem Kugelgelenk gebildet ist, mittels dem die Taumelscheibe drehbar an dem - festgehaltenen Reaktionsrad gelagert ist, daß die Andrückvorrichtung ein zusätzliches Lager für die Taumelscheibe auf einem mit der Taumelscheibe koaxialen Zapfen an der An- oder Abtriebswelle umfaßt, dessen Achse den Mittelpunkt des Kugelgelenks schneidet, und daß die Taumelscheibe auf mindestens einer Stirnseite zwei koaxiale Ringflächen mit unterschiedlichen mittleren Radien aufweist, von denen die innere auf einem Kegelmantel mit kleinerem Kegelwinkel als die äußere liegt und an der entsprechend kegeligen Ringfläche des festgehalienen Reaktionsrodes abwälzbar ist, während die äußere an einer entsprechend kegeligen Ringfläche eines weiteren mit der An- oder Abtriebswelle verbundenen Rades abwalzbar ist. Mit dem zuletzt genannten Getriebe sind infolge der koaxialen Anordnung von je zwei Paaren konischer Ringflächen besonders hohe Unter- oder Übersetzungen bis zu i = 107 für das Gesamtgetriebe bei sehr hohem Wirkungsgrad realisierbar.
  • Die Andrückvorrichtung hat den Zweck, ein Abwälzen der Taumeischeibe über ihre Ringfläche an der Ringfläche des anderen Rades und damit die Taumelbewegung der Taumelscheibe zu erzwingen. Bei einer Ausführung umfaßt die Andrückvorrichtung einen parallel zu der Taumelscheibe an einer An- oder Abtriebswelle angeordneten Arm mit mindestens einem freien Ende, an welchem eine auf der Stirnseite der Taumelscheibe ablaufende Andrückwelle gelagert ist.
  • Bei einer anderen Ausführung ist vorgesehen, daß die Andrückvorrichtung ein mit der Taumelscheibe koaxiales, auf einem gekröpften Zapfen an der An-oder Abtriebswelle drehbar gelagertes Führungsteil umfaßt, das an der einen Stirnseite der Taumelscheibe abgestützt ist.
  • Schließlich kann die Andrückvorrichtung mindestens einen Kranz von axial ausgerichteten Membranzylindern umfassen, die mittels durch eine Steuervorrichtung umlaufend zu- und abgeschaltete Hilfsenergie zusammendrückbar sind, wobei auf jeder Seite der Taumelscheibe ein Kranz von Membranzylindern angeordnet sein kann, die koaxial auf die Membranzylinder des anderen Kranzes ausgerichtet sind, und wobei die Membranzylinder mindestens eines Kranzes pneumatisch oder elektromagnetisch zusammendrückbar sind.
  • Bei dieser zuletzt genannten Ausführung bildet die Andrückvorrichtung zusammen mit dem Getriebe und der Steuervorrichtung einen kompletten Antrieb, der sehr kompakt ist und ein sehr günstiges Verhältnis aus abgegebener Leistung zu Eigengewicht hat.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung des Getriebes nach der Erfindung ist die Ringfläche der Taumelscheibe derart konisch ausgebildet, daß sie auf der ebenfalls konischen Ringfläche an dem anderen Rad mit Linienberührung längs einer radialen Linie abwälzbar ist, wobei der Kegelwinkel der konischen Ringfläche des anderen Rades zu der Neigung der Taumeischeibe und dem Kegelwinkel der Ringfläche der Taumelscheibe in folgender Beziehung steht: 28 = 2 J-- 2 Diese Konstruktion wird mit besonderen Vorteilen noch dadurch weitergebildet, daß die Taumelscheibe beidseitig und das andere Rad gegenüberliegend mit sich aufeinander zu verjüngenden Ringflächen gleichen aber entgegengesetzten Kegelwinkels versehen sind und daß' die Spitzen der erzeugenden Kegel der Ringfiachen in den Mittelpunkt der Taumelscheibe fallen, so daß die beidseitigen Ringflächen der Taumelscheibe an um 1800 versetzten Stellen auf den gegenüberliegenden Ringflächen des anderen Rades mit Linienberührung abwälzen können.
  • Bei dieser Konstruktion wird das zu übertragende Drehmoment auf zwei gegenüberliegende Stellen der Ringflächen verteilt und nicht nur an einer Abwälzstelle übertragen.
  • Soll das Getriebe das Drehmoment formschlüssig übertragen, so können die Ringflächen Kegelverzahnungen mit gleicher Zahnteilung aufweisen, und die Kegelverzahnung der Taumelscheibe muß dabei mindestens einen Zahn mehr als diejenige des anderen Rades haben. Für die Kegelwinkel der Kegeiverzahnungen gelten die oben für die konischen Ringflochen angegebenen Winkelverhältnise entsprechend.
  • Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 und Fig. 2 Axiolschnitte durch zwei unterschiedlich ausgeführte Getriebe nach der Erfindung; Fig. 3 in einem Schnitt entsprechend Fig. 1 und Fig. 2 eine Erläuterungsskizze zu den geometrischen Verhältnissen eines Getriebes nach der Erfindung; Fig. 4 eine Abwicklung der aufeinander abwälzenden Ringflächen der Räder eines Getriebes nach der Erfindung; Fig. 5 einen Axialschnitt durch ein weiter abgewandeltes Getriebe nach der Erfindung und Fig. 6 eine weitere Ausführung eines Getriebes nach der Erfindung in Verbindung mit einem pneumatischen Motor.
  • Pos in Fig. 1 gezeigte Getriebe hat drei Hauptteile, nämlich eine mit hoher Drehzahl laufende Antriebswelle 1, die eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 versehene Andrückvorrichtung trägt, ein feststehendes Rad 3 und eine mittels der Andrückvorrichtung 2 daran abwälzbore Taumelscheibe 4, die mittels einer Gelenkkupplung 5 mit einer langsam laufenden Abtriebswelle 6 verbunden ist.
  • Die Andrückvorrichtung umfaßt eine Glocke 7, die über ein Axiollager 8 mit zwei axial im Abstand angeordneten Kugellagern auf einem gekröpften Zapfen 9 am Ende der Antriebswelle 1 gelagert ist. Die Achse des Zapfens 9 schneidet den Mittelpunkt M der Taumelscheibe.
  • Die Glocke 7 kann kraftschlüssig mit der ihr zugewandten Stimseite der Taumelscheibe 4 zusammenwirken, konn aber auch bei radial elaslischer Kupplung der Taumelscheibe mit der Abtriebswelle 6 fest mit der Taumeischeibe verbunden sein.
  • Eine solche Kupplung besteht bei dem gezeigten Gelenk aus Speichen aus einem elastischen Werkstoff, die derart angeordnet und mit der Taumelscheibe verbunden sind, daß die Speichen in einer der Schräglage der Taumelscheibe entsprechenden Lage sich in einer stabilen Stellung und bei radialer Lage zur Abtriebswelle 6 in einer labil-instabilen Lage befinden. Die Speichen haben also das Bestreben, sich in die der Taumelscheibenschräglage entsprechende Schräglage zu verlängern. Aufgrund dieser Anordnung kann die Taumelscheibe, die in jeder Winkel lage nach dem Prinzip der Sprungfeder eine Schräglage anstrebt, in Umfangsrichtung große Momente übertragen Die Speichen der elastischen Kupplung unterstützen also die Wirkung der Glocke7 der Andrückvorrichtung 2.
  • An ihrem äußeren Rand trägt die Taumeischeibe 4 einen Ring 10 mit Kegelverzahnungen 11 und 12 an jeder Stirnseite der Taumelscheibe. Die Spitzen der erzeugenden Kegel der Kegelverzahnung fallen im Taumelscheibenmittelpunkt M zusammen. Das festgehaltene Rad 3 hat zwei axial im Abstand angeordnete und einander zugewandte Kegelzahnkränze 13, 14, die durch eine Brücke 1J verbunden sind. Die Spitzen der erzeugenden Kege] dieser Kegelverzahnungen fallen ebenfalls in den Taumelscheibenm7ttelpunkt M.
  • Das Getriebe nach Fig 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 nicht hinsichtlich der Geometrie und Gestaltung der für die Getriebeuntersetzung maßgeblichen Bauteile, die daher mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verstehen sind Die Anordnung ist bei den in Fig 1 und 2 gezeigten Getrieben so getroffen, daß beide Verzahnungen 11, 13 und 12, 14 stets an diagonal gegenüberliegenden Stellen B vollständig im Eingriff sind(Fig.4). Gemäß Fig. 3 genügen bei den Getrieben nach den Figuren 1 und 2 die halben Kegelwinkel α ,# der Kegelzahnkränze 13, 14 und 11,12 der folgenden Beziehung: t3 = Or~ jr= 90 - (oL + >) wobei - die Neigung der Taumelscheibe zur Abtriebswelle 6 und α der den halben Kegelwinkel cfder Kegelverzahnungen 11,02 zu 90° ergänzende Winkel ist. Oberhalb der Fig. 3 ist eine Beziehung für die Untersetzung i eingetragen, die mit den Getrieben nach den Fig. 1 und 2 erzielbar ist.
  • Unterschiedlich ist bei dem Getriebe nach Fig 2 lediglich die Konstruktion der Andrückvorrichtung 2' und der Gelenl:kupFlung 5'. Die Andrückvorrichtung 2' umfaßt einen Arm 20, der unter gleichem Winkel " wie die Taumelscheibe 4' zur Abtriebswelle 6tbene 9 seiner Mitte an der Antriebswelle 1 befestigt ist. Am freien Ende des Arms sind Rollen 21 mit ihren Achsen parallel zum Arm 20 gelagert, die bei Drehung der Antriebswelle 1 auf der Stirnseite der Taumelscheibe 4' ablaufen.
  • Der Arm 20 mit den Rollen 21 hält also die Verzahnungen 11 und 12 der Taumelscheibe stets in Eingriff mit den Verzahnungen 13 und 14 des festgehaltenen Rades 3.
  • Die Gelenkkupplung 5' ist von einem bekannten Gleichlaufgelenk mit äußerem und innerem Gelenkkörper mit sich kreuzenden Rillenpaaren gebildet, in denen zur Drehmomentübertragung der Taumelscheibe 4' auf die Abtriebswelle 6' Kugeln laufen.
  • Die Getriebe nach den Figuren 1 und 2 funktion erden wie folgt: Die Andrückvorrichtung 2 bzw. 2' erzwingt eine taumelnde Bewegung der Taumelscheibe, bei der sich die Zahnkränze 11 und 12 der Taumelscheibe on den Zahnkränzen 13 und 14 des festen Ringes 3,/agwälzen. Die Zahnkränze 11,12 der Taumelscheibe haben eine größere Zähnezahl als die Zahnkränze 13 und 14. Bei jedem Umlauf der Antriebswelle 1 und damit der Andruckvorrichtung 2 bzw. 2' bewegt sich aiso die Taumelscheibe und damit auch die Abtriebswelle um ein Bogenstück gegenüber dem Zahnkranz, dessen Länge der Teilungssumme der zusätzlichen Zähne der Zahnkränze 11, 12,-im Grenzfall nur eineZahnteilung-, entspricht. Diese Bewegung der Taumelscheibe 4 bzw. 4' und damit der Abtriebswelle 6,/er6fólgt im gleichen Drehsinn wie die Drehung der Antriebswelle 1, jedoch mit viel kleinerer Drehzahl. Umgekehrt proportional zu den Drehzahlverhältnissen der Wellen 1 und 6 verhalten sich die eingegebenen und abgegebenen Momente des Getriebes.
  • Die Formel für die Übersetzung i in Fig. 3 zeigt, daß der Winkels zu Null werden kann, d.h. , daß die Taumelscheibe keine Kegelverzahnungen, sondern reine Stirnverzahnungen mit radialen Zähnen haben kann. Der Winkel S< kann sogar negativ werden, z.B. in einem Maß, daß der Zahnkranz an dem festgehaltenen Rad 3 ein Stirnzahnkrunz mit rein radial gerichteten Zähnen wird.+) Fig. 4 zeigt die Eingriffsverhältnisse zwischen einem Verzahnungspaar 11, 13 oder 12, 14 bei den Getrieben nach den Figuren 1 oder 2. Der Kegelzahnkranz der Taumelscheibe 4 bzw. 4' erscheint hier als Gosinusband 25, während der Zahnkranz an dem festgehaltenen Rad als geradegestrecktes Band 26 erscheint. Im Bereich B, der auch in Fig. 1 gezeigt ist, herrscht volikommene Überdeckung der Zahnpaarungen, während die Zähne in den Bereichen A vollständig außer Eingriff sind. Im Zwischenbereich C sind die Zahnkränze teilweise im Eingriff.
  • Bei dem Getriebe nach Fig. 5 hat die Antriebswelle 30 an ihrem freien Ende einen schräggestellten Zapfen 31, auf dem über ein Kugellager 32 eine glokkenförmige Taumelscheibe 33 mit einer eingezogenen Hülse 34 gelagert ist.
  • Im Schnittpunkt der Achse des Zapfens 31 mit derjenigen der Antriebswelle 30 liegt auch der Mittelpunkt der glockenförmigen Taumelscheibe 34. Dieser Schnittpunkt bildet die Mitte eines Kugelgelenks 35 mit einer an einem festgehaltenen Rad 36 angeordneten Kugel 37 und einer am inneren Umfang der Hülse 34 ausyebildeten Kugelpfanne 38. Die glockenförmige Taume!scheibe 34 hat zwei konzentrische Ringe 39 und 40, deren Mitte mit dem Taumelscheibenmittelpunkt M zusammenfällt und die auf beiden Seiten Kegelzahnkränze 41 und 42 bzw. 43 und -44 tragen. Die Kegelzahnkränze 43 und 44 des äußeren Ringes 40 haben einen stumpferen Kegelwinkel als die Kegelzahnkränze 41 und 42 des inneren Ringes 39. Die Spitzen der Kegelwinkel der genannten Kegelzahnkränze fallen auch in den Mittelpunkt M der Taumelscheibe.
  • Der innere Ring 39 wirkt in gleicher Weise wie bei den Getrieben nach den Figuren 1 und 2 mit seinen Kegelzahnkränzen mit entsprechenden Kegel zahnkränzen 45 und 46 an dem festgehaltenen Rad 36 zusammen, während der äußere Ring 40 mit seinen Kegelzahnkränzen mit entsprechenden Kegel zahnkränzen 47 und 48 an einem zusätzlichen Rad 49 zusammenwirkt, das über ein Kugellager 50 auf einem Hals 51 des festen Rades 36 gelagert ist.
  • +)Aus Fig. 3 ist ferner ersichtlich, daß die Untersetzung i um so größer wird, je kleiner der Winkel v- wird.
  • Die Geometrie der FuegelzahnkranXDstimmt im Prinzip mit derjenigen der Getriebe nach den Figuren 1 und 2 überein und ist anhand der Fig. 3 erläutert.
  • Im Betrieb wird bei einer Drehung der Antriebswelle 30 eine taumelnde Bewegung der glockenförmigen Taumelscheibe 34 aufgrund ihrer Lagerung auf dem Zapfen 31 erzwungen. Der innere Ring 39 der Taumelscheibe walzt sich dabei mit seinen Zahnkränzen 41, 42 an den Zahnkränzen 45, 46 des feststehenden Ringes 36 ab. Bei einem Umlauf der Antriebswelle bewegt sich die Taumelscheibe um dasjenige Bogenstück gegenüber dem feststehenden Rad 36 weiter, das dem Zähnezahlunterschied zwischen diesen beiden Teilen entspricht. Dieser Zähnezahlunterschied ist jedoch zwischen dem äußeren Ring 40 und dem drehbaren Rad 49 kleiner. Aufgrund dessen ist die Relativbewegung zwischen dem äußeren Ring 40 und dem drehbaren Rad 49 bei einem Umlauf der Antriebswelle entsprechend kleiner, so daß das drehbare Rad 49 um die Differenz der beiden Bogenlängen der Bewegung des inneren Rades gegenüber dem festen Rad und der Bewegung des äußeren Rades gegeriüber dem umlaufenden Rad gedreht wird. Der Abtrieb wird von dem umlaufenden Rad 49 abgenommen.
  • Aufgrund dieser Anordnung sind sehr große Untersetzungen bis zu i = 10 rea-1 isierbar.
  • Das Getriebe nach Fig. 6, das eine ausgeführte Konstruktion zeigt, ist im Prinzip entsprechend den Getrieben nach Fig. 1 und 2 aufgebaut. Es umfaßt eine Taumelscheibe o0 , die mittels einer flexiblen Kupplung 61 mit Speichen aus einem elastischen Werkstoff auf einer festgehaltenen Achse 62 angeordnet ist. Die Taumelscheibe hat beidseitig an ihrem äußeren Rand Stirnverzahnungen 63 und 64, mittels denen sie an Kegelverzahnungen 65 und 66 an zwei Ringen 67 und 68 abwälzbar ist. Die Zahnringe 67, 68 sind mit einem eingeschobenen Zwischenring 69 zwischen zwei Flanschringen 70 und 71 mittels eines kranzes von Schrauben 72 verspannt. Von dem aus den Teilen 67 bis 72 gebildeten Körper wird das Abtriebsmoment des Getriebes abgenommen. Dieser Körper ist mittels Kugellagern 80 und 81 auf der Achse 62 gelagert.
  • Die Taumeischeibe 60 wird mittels einer Andrückvorrichtung mit ihren beiden Stirnverzahnungen 63 , 64 ständig in Eingriff mit den beiden Kegel zahnkränzen 65, 66 an den Ringen 67, 68 gehalten. Die Andrückvorrichtung umfaßt zwei Kränze von Membranzylindern 73, 74, die von Federbalgen gebildet sind. Die Membranzylinder 73 , 74 der beiden Kränze sind axial aufeinander ausgerichtet. Bei einer zweckmäßigen Anordnung umfaßt jeder Kranz sechs am Umfang gleichmäßig verteilte Membranzylinder. Die Membranzylinder wirken über Auflagen 75J 76 auf die Taumeischeibe, die miteinander mittels Bolzen 77 verbunden sind. Die Bolzen 77 erstrecken sich axial durch die Taumelscheibe 60 hindurch und halten gleichzeitig die elastischen Speichen 61 der Gelenkkupplung. In den Federbalgen 73, 74 sind Verdrängungskörper 78, 79 zur Verminderung des Totvolurnens angeordnet.
  • Die Federbalge sind über eine nicht gezeigte Steuerung umlaufend mit Druckluft beaufschlagbar und wieder entlüftbar. Alternativ sind die Membranzylinder elektromagnetisch zusammendrückbar. Die Steuerung ist in jedem Fall so gestaltet, daß sie wie bei einem Drehstrommotor die Membranzylinder zeitlich nacheinander mit Hiifsenergie beaufschlagt, so daß eine in Umfangsrichtung wandernde Axialkraft auf die Taumelscheibe ausgeübt wird. Hierdurch wird die Taumelbewegung der Taumelscheibe erzwungen, die wie bei den Getrieben nach den Fig. 1 und 2 wegen des Zähnezahlunterschiedes ihrer Stirnverzahnungen 63, 64 gegenüber den Kegelverzahnungen 65, 66 der Ringe 67, 68 eine Relativbewegung zwischen der Taumeischeibe 60 und den Ringen 67, 68 in Umfangsrichtung zur Folge hat. Da im vorliegenden Fall die Taumelscheibe nicht umlaufen kann, macht der aus den Teilen 67 bis 72 gebildete Körper, der auf der feststehenden Welle 62 mittels Kugellagern 80 und 81 gelagert ist, diese Bewegung, weiche die Abtriebsbewegung darstellt.
  • Patentansprüche

Claims (17)

  1. Patentansprüche Getriebe großer Unter- oder Übersetzung mit mindestens zwei koaxial angeordneten Rädern, von denen eines auf einer Ab- oder Antriebswelle sitzt und ein anderes als Reaktionsglied dient und die Ringflächen aufweisen, von denen mindestens eine konisch gestaltet ist, und die zur Drehmomentübertragung längs Wälzbahnen unterschiedlichen Umfangs kraft- oder formschlüssig mittels einer Andrückvorrichtung aufeinander abwälzbar sind, die mit der An- oder Abtriebswelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Räder (3,4; 3',4'; 36,33; 67-72, 60) starr sind und daß ein Rad als schräg zu seiner Welle (6;6';30) oder Achse (62) angeordnete Taumelscheibe (4;4';33;60) ausgebildet und über eine Gelenkkupplung mit der Welle verbunden ist.
  2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsglied (3;3';36;60) gegen eine Drehung festgehalten ist.
  3. 3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkkupplung von elastisch verformbaren Speichen (5;61) gebildet ist.
  4. 4. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkkupplung von einem Gleichlaufgelenk (5') gebildet ist.
  5. 5. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkkupplung von einem Kugelgelenk (35) gebildet ist, mittels dem die Taumelscheibe (33) drehbar an dem festgehaltenen Reaktionsrad (36) gelagert ist, daß die Andrückvorrichtung ein zusätzliches Lager (32) für die Taumelscheibe (33) auf einem mit der Taumelscheibe koaxialen Zapfen (31) an der An- oder Abtriebswelle (30) umfaßt, dessen Achse den Mittelpunkt des Kugelgelenks (35) schneidet, und daß die Taumelscheibe auf mindestens einer Stirnseite zwei koaxiale Ringflächen (41, 43 bzw. 42,44) mit unterschiedlichen mittleren Radien aufweist, von denen die innere (41 bzw. 42) auf einem Kegelmantel mit kleinerem Kegelwinkel als die äußere (43 bzw. 44) liegt und an der ebenfalls entsprechend kegeligen Ringfläche (45 bzw. 46) des festgehaltenen Reaktionsrades abwälzbar ist, während die äußere - (43 bzw. 44) an einer entsprechend kegeligen Ringfläche (47 bzw. 48) eines weiteren mit der An- oder Abtriebswelle verbundenen Rades t49) abwälzbar ist.
  6. 6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichn et; -daß die Andrückvorrichtung (2') einen parallel zu der Taurnelscheibe (4') an einer An- oder Abtriebswelle (1) angeordneten Arm (20) mit mindestens einem freien Ende umfaßt, an welchem eine auf der Stirnseite der Taumelscheibe (4') ablaufende Andrückrolle (21) gelagert ist.
  7. 7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückvorrichtung (2) ein mit der Taumelscheibe (4) koaxiales, auf einem gekröpften Zapfen (9) an der An- oder Abtriebswelle (1) drehbar gelagertes Fürhungsteil (7) umfaßt, das an der einen Stirnseite der Taumelscheibe (4) abgestützt ist.
  8. 8. Getriebe nach Anspruch 7 in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dqß das drehbar gelagerte Führungsteil 7 von einer Glocke gebildet ist, deren Rand an der einen Stirnseite der Taum,elscheibe (4) befestigt ist.
  9. 9. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch' gekennzeichnet, daß die Andrückvorrichtung mindestens einen Kranz von axial ausgerichteten Antriebselementen (73,74) umfaßt, die mittels durch eine Steuervorrichtung umlaufend zu- und abschaltbare Hilfsenergie betätigbar sind.
  10. 10. Getriebe nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e 1, daß auf jeder Seite der Taumelscheibe (60) eine Kranz vonßntriebselementen (73,74) angeordnet ist, die koaxial auf die Antriebselemente des anderen Kranzes ausgerichtet sind.
  11. 11. Getriebe nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h gek e n n z e i c h n e t, daß die Antriebselemente pneumatisch oder elektromagnetisch betätigbare Federbälge sind.
  12. 12. Getriebe nach Anspruch 10 oder 11, d a du r c h gek e n n z ei c h ne t, daß die Antriebselemente (73, 74) der beiden Kränze Uber miteinander durch die Taumelscheibe (60) hindurch verbundene Auflagen (75, 76) auf die Taumelscheibe wirken.
  13. 13. Getriebe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebselemente pneumatisch betätigbare Kolben sind.
  14. 14. Getriebe nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h 9 e k e n n z e i c h n e t, daß die Antriebselemente elektromagnetisch betätigbar sind.
  15. 15. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Ringfläche (11, 12; 41, 42, 43, 44) der Taumelscheibe (4; 4'; 33) derart konisch ausgebildet ist, daß sie auf der ebenfalls konischen Ringfläche (13; 14; 45, 46, 47, 48) an dem anderen Rad (3; 3'; 36, 49) mit Linienberührung längs einer radialen Linie abwälzbar ist, wobei der Kegelwinkel (S r., der konischen Ringfläche des anderen Rades zu der Neigung (ß0 der Taumelscheibe und dem Kegelwinkel ( ö") der Ringfläche der Taumelscheibe in folgender Beziehung steht: 2 3 -..Z 2
  16. 16. Getriebe nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Taumelscheibe (4; 4'; 33) beidseitig und das andere Rad (-3, 3', 36, 39) gegenüberliegend mit sich aufeinander zu verjüngenden Ringflächen (11-14, 41-48) gleichen aber entgegengesetzten Kegelwinkels versehen sind, und daß die Spitzen der erzeugenden Kegel der Ringflächen (11-14; 41-48) in den Mittelpunkt (M) der Taumelscheibe fallen, so daß die beidseitigen Ringflächen (11, 12, 41-44) der Taumelscheibe an um 1800 versetzten Stellen auf den gegenüberliegenden Ringflächen (13, 14, 45-48) des anderen Rades mit Linienberührung abwälzen können.
  17. 17. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, d a d u r zu c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Ringflächen (11-14, 41-48) Kegelverzahnungen mit gleicher Zahneinteilung aufweisen und daß die l<egelverzahnung-der Taumelscheibe (4, 4', 33) mindestens einen Zahn mehr als diejenige des anderen Rades (3, 3', 36, 49) hat.
    L e e r s e i t e
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