DE2433685A1 - Getriebe - Google Patents

Description

Patentanwalt· Dlpl.-ing. R. B ε ε τ 2 wn.
Dlpl-Ing. K. LAMPRECHT

Drvlng. R. BEETZ Jr. 4 4 O i O $

• MOnehen 22, Staimdorfetr. 1·

62-22.899P(22.900H) 12. 7- 1974

VADETEC S.A., Lausanne (Schweiz)

Getriebe

Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe mit einem ersten drehbaren Element, das zwei Reibrollflächen hat, die Rotationsflächen zur Drehachse des ersten Elements oder ersten Achse sind, ein auf dieser ersten Achse liegendes Symmetriezentrum haben und von denen jede sich in einem einzigen Punkt mit einer oder der anderen von zwei Reibrollflächen in Berührung befindet, die ihrerseits Rotationsflächen zu einer gemeinsamen oder zweiten Drehachse sind und ein auf dieser Achse liegendes Symmetriezentrum haben, wobei die erste und die zweite Drehachse gegeneinander um einen Winkel a geneigt sind und in einer gleichen Ebene liegen.

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Ih der US-PS 3 261 219 (Excelermatic) ist ein derartiges Getriebe beschrieben, bei dem das erste drehbare Element eine "Nuß" darstellt und die einander angepaßten konjugierten Rotationsflächen an zwei Scheiben ausgebildet sind, die einen im wesentlichen sphärischen Hohlraum begrenzen und mit je einer besonderen Achse fest verbunden sindj die Achse der Nuß ist seitlich relativ zum Symmetriezentrum der Scheiben derart versetzt, daß die Nuß eine Rollberührung mit den beiden Scheiben in zwei Punkten hat, die auf der gleichen Seite der Achse der Scheiben in einem unterschiedlichen Abstand von dieser Achse liegen.

Bei diesem bekannten Getriebe wird die Leistung von der ersten Scheibe auf die Nuß und von der Nuß auf die zweite Scheibe derart übertragen, daß die Leistung, welche das Getriebe umsetzt, nacheinander durch jeden der Berührungspunkte geht, gewissermaßen in Reihenschaltung, so daß die LeistungsVerluste verhältnismäßig hoch sind.

Außerdem werden die axialen und radialen Kräfte, die auf Drücke in den Reibungskontakt zurückzuführen sind, auf Wälzlager übetrragen, weiche die Nuß und jede der Scheiben tragen, so daß diese Lager Radial-Axiallager sein müssen; weil diese Kräfte sehr groß sind, müssen diese Lager große Abmessungen aufweisen, was wiederum zu zusätzlichen Leistungsverlusten führt.

Um diese Nachteile zu beseitigen, wird gemäß der Erfindung ein Getriebe der eingangs geschilderten Art vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Symmetriezentrum der Rotationsflächen des ersten Elements und das Symmetriezentrum der Rotationsflächen, die in Berührung mit diesem ersten Element stehen _y in dem gleichen Punkt

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zusammenfallen, und daß die beiden Rotationsflächen zur zweiten Achse auf zwei miteinander drehfesten Teilen eines zweiten Elements angeordnet, sind, das seinerseits mit einer ersten, zur zweiten Welle koaxialen Welle verbunden ist, daß ferner die Gestalt der aus den beiden Reibrollflächen des zweiten Elementes gebildeten Umrisses von dem einer Kugel abweicht, daß das erste Element in Drehverbin-. dung mit einer zweiten Welle steht, so daß die beiden Berührungspunkte zwischen dem ersten und dem zweiten Element symmetrisch relativ zum gemeinsamen Symmetriezentrum liegen, also auf der einen und der anderen Seite der zweiten Achse und der ersten Achse liegen.

Eine derartige Getriebeausbildung hat den Vorteil, die von dem Getriebe zu übertragende Leistung zu verdoppeln, wenn sämtliche anderen Bedingungen gleich sind, weil jeder Reibberührung skontakt die Hälfte der gesamten Leistung überträgt.

Darüber hinaus ist die vorgeschlagene Getriebeausbildung derart, daß die Kräfte, die von den Kontaktdrücken zwischen den beiden Elementen herrühren, sich vollständig in der Form von Drehmomenten zeigen, die durch Lager aufgenommen werden können, welche die reinen Radialkräfte aufnehmen; dadurch wird die Konstruktion leicht.

Nach einem besonderen Kennzeichen der Erfindung wird das erste Element (oder die Nuß), außer seiner Drehung um seine eigene Achse, unter der Wirkung einer dritten Welle, die beispielsweise eine Eingangswelle ist, genötigt, eine "Kegelbewegung" zu vollführen, deren Kegelscheitel das den Rotationsflächen der Nuß und des zweiten Elements gemeinsame Symmetriezentrum ist, wobei das zweite Element beispiels-

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_ 4 —

weise eine Schale sein kann; auf diese Weise wird die Nuß einer Nutationsbewegung unterworfen.

Diese Nutationsbewegung, die bei einem Reibungsübersetzungsgetriebe abweichender Bauart aus der US-PS 1 146 982 (Weiss) bekannt ist, bewirkt erhebliche Kreisel-Wirkungen- In der erfindungsgemäßen Anordnung wird die Nuß unter der Wirkung des Kreiselmoments selbsttätig gegen die Reibflächen der Halbschalen gedrückt, wobei die für die Übertragung der Leistung notwendigen Berührungs- oder Kontaktdrücke erzeugt werden.

Die Lager, welche die Nuß tragen, können infolgedessen wesentlich kleinere Abmessungen haben, da die Belastung dieser Lager ganz allein eine Funktion des an der dritten Welle ausgeübten Drehmomentes und des Winkels a ist, im Gegensatz zu dem der Getriebeausbildung nach der US-PS Excelermatic, bei der die Lager der Nuß einen Teil der Kräfte übernehmen müssen, die von den Kontaktdrücken herrühren.

Nach einem anderen Kennzeichen der Erfindung kann die Nuß frei um eine Achse schwenken, die durch das Symmetriezentrum geht und senkrecht zu der Ebene verläuft, welche die Achse der Nuß und die Achse der konjugierten Reibrollflächen der Halbschalen enthält.

Diese Anordnung hat den Vorteil, in allen Fällen zu vermeiden, daß die Lager, welche die dritte Welle tragen, durch die Kräfte belastet werden, die von den Kontaktdrücken zwischen der Nuß und den konjugierten Reibrollflächen herrühren.

Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung sind die beiden

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Teile oder Halbschalen des zweiten Elements axial gegeneinander beweglich, wobei sie jedoch drehfest mit der ersten Welle verbunden bleiben.

Diese Anordnung macht es möglich, jeder axialen Relativverstellung der beiden beweglichen Teile einen bestimmten Winkel a zuzuordnen, was in Kombination mit der Kreisel-Wirkung ein Mittel zur Steuerung des Winkels a darstellt; man kann also dadurch die relativen Winkelgeschwindigkeiten der Wellen des Getriebes verändern. Die Bewegung und der Stillstand der beiden beweglichen Teile wird vorzugsweise durch hydraulische Beeinflussung bewirkt. Dieses Steueroder Regelmittel ist bemerkenswert einfach im Vergleich mit der Lösung, die darin besteht, positiv und unmittelbar den Winkel a durch eine äußere Steuerung zu verändern, beispielsweise mit der Lösung, wie sie in der US-PS Excelermatic beschrieben ist.

Bei den Getrieben der Bauart US-Excelermatic spielen die Eingangs- und die Ausgangswelle eine symmetrische Rolle, was bedeutet, daß ein Vertauschen der Eingangs- und Ausgangs wellen keinen besonderen Vorteil ergibt.

Andererseits, wenn das Gehäuse mit einer dritten sich drehenden Welle verbunden wird, wie in der FR-PS 1 011 557 (SNCF-PATIN) ergeben sich Kreisel-Kräfte, die nicht ausgenutzt werden und lediglich die Lager belasten.

Es ist möglich, in dem erfindungsgemäßen Getriebe unter Beibehaltung der dritten Welle, die dauernd gedreht werden kann, jeder der drei Wellen eine Funktion als Antrieb, Abtrieb oder Reaktion zuzuordnen,

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wobei diese dritte Funktion mit oder ohne Rotation erzielt wird.

Das bei den bekannten Getrieben unerwünschte Kreiselmoment wird bei dem erfindungsgemäßen Getriebe vorteilhaft ausgenutzt, wie dies vorher ausgeführt wurde, um die Andrückkräfte zu erzeugen.

Außerdem hat jede der drei Wellen eine unterschiedliche Funktion; jede Kombination von Funktionen, die den Wellen zugeordnet sind, führt zu unterschiedlichen Ergebnissen in bezug auf den Variationsbereich und die größte Winkelgeschwindigkeit. Diese Eigenheit wird ausgenutzt, um das Getriebe für die Veränderung einer gewünschten Drehzahl (als Drehzahlminderungsgetriebe, Drehzahlerhöhungsgetriebe, Umkehrgetriebe usw.) auszunutzen.

Wenn beispielsweise die zweite Welle blockiert wird, so dreht sich

«dann als Antriebswelle

die erste Welleiin umgekehrter Richtung zur dritten Welle, die die Antriebswelle ist. Wenn die erste Welle blockiert wird, dreht sich die zweite Welle dann als Abtriebswelle im gleichen Drehsinn wie die dritte, dabei angetriebene Welle.

Bei den mechanischen Drehzahländerungsgetrieben, die einen Drehzahl-Änderungsbereich um die Drehzahl der Eingangswelle herum ermöglichen, wurde vorgeschlagen, zur Erweiterung des Drehzahlsteuerungsbereiches das Gehäuse mit einer dritten Welle zu verbinden und zwei der Wellen des Getriebes durch eine mechanische Verbindung zu kuppeln, beispielsweise über. Zahnräder.. Eine derartige Anordnung ist in der oben erwähnten FR-PS von SNCF-PATIN beschrieben. Diese Anordnung macht es möglich, dank dieser Kupplung eine Ausgangsgeschwin-

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digkeit Null zu erhalten, während das Getriebe ohne Kupplung einen Drehzahländerungsbereich hat, der auf einen endlichen Wert begrenzt ist.

Nach noch einem anderen Merkmal der Erfindung sind zwei der drei Wellen des erfindungsgemäßen Getriebes miteinander durch Kupplungseinrichtungen verbunden, vorzugsweise durch Zahnräder.

Diese Ausbildung hat besondere Vorteile. Beispielsweise erhält man unter bestimmten Bedingungen der Kupplung die höchste Ausgangsgeschwindigkeit für einen Winkel a gleich Null, was ein Äquivalent zu einer unmittelbaren Antriebsverbindung bildet. Die Nuß und die Scheiben drehen sich mit der gleichen Drehzahl, und es gibt keine Verschiebung der beiden Rollberührungspunkte auf den Reibrollflächen; dadurch werden die Verluste in den Rollreibungskontakten und die Abnutzung der entsprechenden Flächen Null; die Kontakte erfolgen auf zwei Kreisen. Außerdem verändert sich die Größe des Kreiselmoments in Abhängigkeit von dem Winkel a und den Drehzahlen der zweiten und dritten Welle; die oben erwähnte Verbindung oder Kupplung macht es möglich, die Ausbildung des Kreiselmoments in Ab-

hängigkeit von der Abtriebsdrehzahl zu ändern, also Ausgangsdrehmomente zur Verfügung zu stellen, die besser unterschiedlichen Anwendungsfällen angepaßt sind (konstantes Drehmoment, konstante Leistung etc.).

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich aus der folgenden Beschreibung einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele ergeben, die in den Figuren der Zeichnung veranschaulicht sind; es zeigen:

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Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes mechanisches Getriebe, bei dem sich das innere drehende Element in Meridianstellung befindet,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III—III der Fig. 1,

Fig. 4 und 5 Teilaxialschnitte, bei denen die Reibrollflächen abweichend zu denen nach Fig. 1 ausgeführt sind,

Fig. 6, 7, 8 und 9 Teilaxialschnitte, bei denen sich die Reibrollflächen in ihrer Gestalt von denen der Fig. 1, 4 und 5 unterscheiden,

Fig. 10 und 11 Teilaxial schnitte erfindungsgemäßer Rollgetriebe mit drei Wellen, von denen zwei mit Hilfe von Umlaufgetrieben - mit konstanter Übersetzung in Fig. 10 und mit variabler Übersetzung in Fig. 11 - gekuppelt sind,

Fig. 12 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes Getriebe, dessen drei Wellen miteinander in ihrer Drehung über ein Zahnplanetenradgetriebe gekuppelt sind,

Fig. 13 einen Axialschnitt durch ein Getriebe, das aus zwei Getriebeeinheiten zusammengebaut ist.

Das erfindungsgemäße Reibroll-Getriebe gemäß Fig. 1 hat ein Gestell A, in dem über Wälzlagem29 und 31 ein Gehäuse 1 gelagert ist,

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in dessen Innerem zwei in Reibschluß befindliche Getriebeelemente 2 und 3 angeordnet sind.

Das Element 2 oder die Schale, deren Reibrollflächen Rotationsflächen um oder zur Achse 7 bilden, ist bei 6a mit dem Gehäuse 1 über eine Verschiebe-Keilverbindung verbunden; diese Schale besteht aus zwei hohlen Halbschalen 4, 5, die an der mit 6 bezeichneten Stelle drehfest verbunden sind, so daß sie nur Relativbewegungen in der Richtung der Hauptachse 7 des Getriebes ausführen können. Die Halbschalen 4 und 5 bilden jeweils eine innere konkave Reibrollfläche 8 bzw.

9, die dazu bestimmt ist, mit dem Element 3 oder der Nuß zusammenzuwirken, die eine Rotationsflächenkontür zu einer Achse 12 hat, die mit der Achse 7 einen Winkel a einschließt, die beiden Reibrollflächen

8, 9 sind identisch und symmetrisch relativ zu einem Punkt S, der auf der Achse 7 und auf der Achse 12 liegt, und in bezug auf eine Ebene

10, die senkrecht zur Achse 7 durch den Punkt S geht. Die Ebene 10 liegt fest, so daß die Halbschalen 4, 5 sich symmetrisch relativ zu ihr bewegen müssen.

Das Element 3 oder die Nuß, die einteilig ausgeführt ist, befindet sich in dem Innenraum, der durch die beiden Halbschalen 4, 5 begrenzt wird, die Nuß hat eine zylindrische Bohrung 11 mit der Achse 12; die Bohrung bildet die äußere Laufbahn von zwei Kränzen von Lagernadeln 14, deren innere Laufbahn an der zur Achse 12 koaxialen zylindrischen Oberfläche eines Trägers 13 derart ausgebildet ist, daß dieser Träger 13 und die Nuß 3 sich relativ zueinander um die Achse drehen können.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, hat der Träger 13 eine Bohrung

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mit beiderseitiger Divergenz, die koaxial zur Achse 12 und symmetrisch relativ zum Punkt S ist.

Jede halbseitige divergente Bohrung hat die Form eines geraden Prismas mit trapezförmiger Basis parallel zur Meridianebene, die durch die Achsen 7 und 12 bestimmt ist, wobei der größte Endquerschnitt 15 a rechteckig ist und an' einem Ende des Trägers 13 liegt, während der andere Endquerschnitt 15 b, der kleinste und ebenfalls rechteckige, in der Ebene 16 liegt, die durch den Punkt S geht und senkrecht zur Achse 12 verläuft.

Der kleinste Querschnitt 15 b, der beiden Teilen der Bohrung 15 gemeinsam ist, wird von einer prismatischen Verlängerung 17 mit beispielsweise quadratischem Querschnitt einer Welle 18 mit der Achse 7 durchsetzt; die Welle ist in dem Gehäuse drehbar in den Lagern 30 gelagert.

Die Verlängerung 17 ist relativ zur Achse 7 geneigt. Ihre Achse 17 a geht durch den Punkt S und bildet mit der Achse 7 einen Winkel b. In der Fig. 1 ist die Achse 17a in der Zeichenebene dargestellt, aber wenn sich die Welle 18 dreht, beschreibt die Achse 17 a einen Kegel mit. der Spitze S, dessen Kegelwinkel gleich 2 b ist.

Der Träger 13 ist mit der Verlängerung 17 über einen Stift verbunden, dessen Achse 22 durch den Punkt S geht und senkrecht zu den Achsen 7 und 12 ist. Der Stift mit der -Achse 22 ist beispielsweise fest mit der Verlängerung 17 verbunden und wird frei drehbar in der Halterung 13 geführt. Seine Aufgabe besteht darin, die Halterung 13 auf den Punkt S zu zentrieren.

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Der Träger 13 und mit ihm die Nuß 3 kann infolgedessen um die Achse 22 des Fixierungsstiftes schwenken, so daß der Winkel a, der von den Achsen 7 und 12 gebildet wird, sich zwischen einem maximalen Wert und dem Wert Null ändern kann. Um nur ein Beispiel zu nennen, wird der maximale Wert b + c des Winkels a im Falle eines Schwenkens entsprechend dem Pfeil F in Fig. 1 bestimmt durch die Berührung der beiden Flächen 15 c der entsprechenden Halbbohrungen des Trägers 13, die um den Winkel c relativ zur Achse 12 geneigt, aber parallel zueinander sind, mit den entsprechenden Flächen des prismatischen Ansatzes 17.

Der Antrieb des Trägers 13 durch die Verlängerung 17 oder ein umgekehrter Antrieb erfolgt nicht durch den Stift mit der Achse 22, sondern durch die parallelen Flächen 15 d, 17 b in der Bohrung 15 des " Trägers 13 und an der Verlängerung 17, die gegenseitig in Berührung kommen, wie dies die Fig. 2 zeigt.

Um mit den inneren konkaven Reibrollflächen 8, 9 der Schale 2 zusammenzuwirken, hat die Nuß 3 an ihren entsprechenden Enden zwei. äußere konvexe Reibrollflächen 19, 20, die Rotationsflächen zur Achse 12 und symmetrisch relativ zu der Ebene 16 sind.

Die Flächen 19, 20 der Nuß 3 wirken jeweils mit den entsprechenden Flächen 8, 9 der Schale 2 in zwei Punkten Pl, P2 zusammen, die einerseits auf den Flächen während der Relativbewegung der Elemente, und 3 zwei Kreise mit der Achse 12 und den einander gleichen Radien Rl beschreiben, die symmetrisch relativ zur Ebene 16 sind, anderer-r seits auf den Oberflächen 8, 9 zwei weitere Kreise Cl, C2 mit der Achse 7 und den Radien R2, die ihrerseits symmetrisch relativ zur Ebene 10 sind.

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Ganz allgemein werden in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen diese Radien Rl und R2 als die 'DrehungsXBdien¹¹- in bezug auf das erste Element 3 um seine Achse 12 und in bezug auf das zweite Element 2 um seine Achse 7 - definiert, und dies ganz unabhängig von der Lage der Punkte Pl, P2 längs der Meridianlinien, die durch den Schnitt der Meridianebene, welche die Achsen 12 und 7 enthält, mit den Reibrollflächen 8, 9 und 19, 20 entstehen. Die Veränderung des Verhältnisses von Radius Rl zu Radius R2 durch irgendein Mittel macht es möglich, die Übersetzung zwischen den Winkelgeschwindigkeiten bzw. den Drehzahlen des Elementes 3 um seine Achse 12 zu der des Elementes 2 um seine Achse 7 zu variieren.

Nach einem besonderen Ausführungsbeispiel haben die Reibroll-

flächen 19, 20 im Meridianschnitt ein Kreisprofil mit dem konstanten Meridianradius rl, so daß sie Oberflächen eines Torus bilden, während die Reibrollflächen 8, 9 ebenfalls im Meridianschnitt ein Profil haben, dessen Meridianradius r2 in dem Maße kleiner wird, in dem man sich von der Achse 7 entfernt, um Oberflächen nach Art eines Torus zu bilden.

Ganz allgemein wird in dieser Beschreibung und den Ansprüchen der Ausdruck "nach Art eines Torus" oder "Torusform" benutzt, um Rotationsflächen zu bezeichnen, deren Meridiankrümmungshalbmesser rl oder r2 veränderlich sind.

Die Drehung der Nuß 3 um ihre Achse 12 ist mit der einen Welle 21 der Achse 7 gekuppelt, die in dem Gehäuse in Lagern 27 an der der Welle 18 gegenüberliegenden Seite gelagert und koaxial zur Welle 18 ist. Die Verbindung oder Kupplung zwischen der Welle 21 und der

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Nuß 3 erfolgt über ein homokinetisches Gelenk 23 der Bauart RZEPPA, in seinem Prinzip entsprechend der Anordnung in der US-PS 2 902 aber modifiziert, um es der vorliegenden Konstruktion anzupassen. Dieses Gelenk hat Rollen 24, die in Nuten 80, 81 rollen können, die einerseits in dem Körper der Nuß 3 und andererseits in einer tulpenförmigen Verlängerung 82 der Welle 21 vorgesehen sind, "wobei außerdem ein sphärisch konkaver Ring 83 in Gleitberührung mit einem sphärischen konvexen Kranz 84 steht, der an dem zentralen Teil der Nuß befestigt oder aus ihm herausgearbeitet ist, um ein Zentrierkugelgelenk für die Nuß 3 relativ zur Tulpe 82 zu bilden. In jeder Rolle 24 ist der zentrale kugelförmige Teil 86, einer Führungsstange 87 gehalten, deren kugelige Enden 88, 89 in Aufnahmen 91, 92 mit radialen Achsen aufgenommen sind, die jeweils sowohl in der Nuß 3 und in der Tulpe 82 vorgesehen sind. Das Zentrum der Rollen 24 wird so im wesentlichen in der Winkelhalbierenden· 25 des Zweiflächners gehalten, der durch die Ebenen 10 und 16 gebildet ist.

An der Seite der Welle 18 haben die Halbschalen 4, 5 Radialwände 4c, 5a, die eine ringförmige Kammer 32 begrenzen. Die Radialwand 5 a endet als zylindrische Buchse 26, die axial auf der Welle 18 unter Zwischenlage von Torusdichtungen 28 verschiebbar ist. Der innere Rand der Radialwand 4 c ist axial auf der äußeren Oberfläche der Buchse 26 unter Zwischenschalten einer Torusdichtung 33 verschiebbar.

Um die relative axiale Stellung der beiden Halbschalen 4, 5 zu variieren, d. h. um den Winkel a zu ändern, kann man mechanische, , hydraulische, elektromagnetische, elektromechanische usw. Einrichtungen verwenden. Es soll hier als Beispiel eine hydraulische Verstellung beschrieben werden.

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An dem Gestell A ist bei 95 ein Deckel 96 festgeschraubt, durch den die Welle 18 hindurchgeht und in dem ein Anschluß 97 für die Verbindung mit einer Flüssigkeitsquelle vorgesehen ist; dieser Anschluß steht über einen radialen Kanal 98, der mit einer Ringnut 99 im Dekkel 96 verbunden ist, welche die Welle 18 umgibt und durch Torusdichtungen 100 abgedichtet ist- Diese Ringnut 99 ist mit der ringförmigen Kammer 32 über zwei Radialkanäle 101, 102 und einen Axialkanal 79 verbunden, der in der Welle 18 verläuft, und schließlich über einen radialen Kanal 103, der in der Buchse 26 vorgesehen ist. Die Radialkanäle 102, 103 münden in einer Ringnut 104, welche die Welle 18 umgibt und durch Torusdichtungen 28 abgedichtet ist.

Das Flüssigkeitsvolumen, das in die Kammer 32 aus der Flüssigkeitsquelle eingespeist wird, bestimmt eindeutig die relative axiale Lage der beiden Halbschalen 4, 5 zueinander.

An der Seite der Welle 21 ist an den rohrförmigen Teil, der die Hohlwelle 105 des Gehäuses 1 bildet, durch Anschrauben bei 106 ein Flansch 107 angesetzt, der zur Abnahme oder Einleitung einer Drehbewegung koaxial zur Achse 7 dient.

Die notwendige Kraft, die für eine ausreichende Adhäsion bzw. Haftreibung zur Übertragung der Tangentialkraft eines Drehmomentes im Bereich der Punkte Pl, P2 erforderlich ist, wird durch das Kreiselmoment geschaffen, das sich um die Achse 22 ausbildet, die im Punkt S senkrecht zu der sich drehenden Ebene der Achsen 12 und 7 , (Pfeil f) ausbildet und abhängig ist von:

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- der Winkelgeschwindigkeit der Welle 18 um die Achse 7,

- von der Winkelgeschwindigkeit der Nuß 3 um ihre Achse 12,

- von dem Trägheitsmoment der Nuß 3 um ihre Achse 12, . .

- von dem Trägheitsmoment der Nuß 3 um eine Achse, die in der Ebene 16 liegt,

- vom Winkel a. ! ■.·.

Die Hauptträgheitsmomente der Nuß sind derart gewählt, daß das Kreisel-Drehmoment bestrebt ist, die Nuß 3 gegen die beiden Halbschalen 4, 5 zu schwenken und an sie anzulegen, wobei die relative axiale Stellung der beiden Halbschalen die Winkeleinstellung der Baugruppe 13, 11, 3 bestimmt und infolgedessen den Wert des Winkels a. Die in der Ringkammer 32 enthaltene Flüssigkeit bildet einen inkompressiblen Flüssigkeitsanschlag, so daß die beiden Halbschalen. 4, 5 sich nicht voneinander entfernen können. Die Änderung des Winkels a kann infolgedessen nur durch die Veränderung der axialen Stellung der beiden Halbschalen. 4, 5 unter der Wirkung der Änderung des Flüssigkeitsvolumens in der Ringkammer 32 durchgeführt werden.

Im Betrieb gilt für den hauptsächlichsten Fall, in dem die drei Wellen 18, 21, 105 - 107 sich drehen und man mit Oc die Winkelgeschwindigkeit der Welle 18 um ihre Achse 7, mit ß die Winkelgeschwindigkeit der Welle 21 um ihre Achse 7 sowie mit co die Winkelgeschwindigkeit der beiden Halbschalen 4, 5 um ihre Drehachse 7 (die gleich ist mit der Winkelgeschwindigkeit des Gehäuses 1 mit 105,

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107 um dessen Achse 7) und ferner mit Rl den Abstand bezeichnet, der jeden der beiden Kontaktpunkte von der Achse 12 und der Nuß 3 trennt sowie mit R2 den Abstand der jeden der beiden Kontaktpunkte von der Hauptachse 7 des Getriebes trennt, ergibt sich die allgemeine Gleichung der Drehzahlen oder Winkelgeschwindigkeiten:

LO - α + (α - β) χ (R1/R2) = 0,

wobei die Halbmesser Rl und R2 veränderlich sind, sobald sich der Winkel a ändert.

In dem sehr speziellen Fall, in dem man beispielsweise annimmt, daß die Welle 18 Antriebswelle ist, die Welle 21 Abtriebswelle und die Welle 105 mit 107 gegen Drehung blockiert ist,¹ drückt die Welle 18 eine Drehbewegung um die Achse 7 dem Träger 13 auf, dessen Achse 12, die um den Winkel a relativ zur Achse 7 geneigt ist, einen Kegelmantel mit der Spitze S und einem Spitzenwinkel von 2a beschreibt. Die Nuß ist der gleichen Kegelbewegung wie der Träger 13 unterworfen. Sie ist aber in bezug auf die Drehung um ihre Achse 12 wegen der Lager 14 frei. Wenn sie automatisch in zwei Punkten Pl, P2 in Berührung mit den beiden Halbschalen 4, 5 gedrückt wird, die an einer Drehung gehindert sind, wird die Nuß 3 als Gegenwirkung um ihre Achse 12 mit einer Winkelgeschwindigkeit gedreht, die von der der Welle 18 abweicht. Diese Winkelgeschwindigkeit ist eine Funktion des Winkels a und wird über das Gelenk 23 auf die Ausgangswelle 21 übertragen. In diesem speziellen Fall ist die Ausgangs-Winkelgeschwindigkeit ß mit der Eingangswinkelgeschwindigkeit OC durch die Gleichung verbunden: ß = α (1 - R2/R1).

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In dem speziellen Fall, in dem man beispielsweise annimmt, daß die Welle 18 Antriebswelle ist, die Welle 105 mit 107 Abtriebswelle und die Welle 21 in ihrer Drehung blockiert ist, drückt die Welle 18 den Träger 13 eine Drehbewegung um die Achse 7 auf, wobei die Achse 12 des Trägers 13, die um den Winkel a relativ zur Achse 7 geneigt ist, einen Kegelmantel mit dem Scheitel S und dem Scheitelwinkel 2a beschreibt. Die Nuß 3 wird der gleichen Kegelbewegung wie der Träger 13 unterworfen, sie kann sich aber nicht selbst um ihre Achse 12 drehen, wegen ihrer homokinetischen Verbindung mit der an einer Drehung gehinderten Welle 21. Da sie in zwei Punkten Pl, P2 in Reibberührung mit den beiden" Halbschalen 4, 5 steht, trabt die Nuß 3 diese Halbschalen mit einer Winkelgeschwindigkeit an, die von der der Welle 18 verschieden ist. Diese Winkelgeschwindigkeit hängt ab von dem Winkel a und wird durch die Keilverbindung bei 6 a auf das Οθΐ^μβε 1 übertragen, infolgedessen an seine äußeren Wellenelemente 105 mit 107. In diesem speziellen Fall ist die Abtriebs-Winkelgeschwindigkeit U) mit der Eingangs-Winkelgeschwindigkeit oC durch die Beziehung o> = cc (1 - R1/R2) verbunden.

Wie in den Fig. 1 und 4 bis 9 angegeben, ist vorgesehen, unterschiedliche Arten von verschiedenen Berührungspunkten Pl, P2 zu wählen, sowie weiterhin unterschiedliche Formen der Rotationsflächen 19, 20 des ersten Elements 3 und der Rotationsflächen 8, 9 des zweiten Elementes .2, die für unterschiedliche A nwendungs zwecke ausgesucht werden.

Die beiden Berührungspunkte Pl, P2 können nämlich derart liegen, daß Rl größer alsR2 ist, wie dies in den Fig. 1, 4 und 5 gilt. Dies ergibt, daß das Kreiselmoment bestrebt ist, die beiden Teile 4,

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des Getriebeelements 2 voneinander zu entfernen; sie können auch derart liegen, daß Rl kleiner als R2 wird, wie dies in den Fig. 6 bis 9 angegeben ist, und was bewirkt, daß das Kreiselmoment die beiden Teile 4, 5 des Elements 2 einander zu nähern sucht; die Wahl der einen oder anderen dieser beiden Ausbildungsarten der Punktbe-

sder Geschwindigkeit rührung führt außerdem zu unterschiedlichen Änderungsamplitudern des Verhältnisses Rl zu R2, sowie auch zu Getrieben mit unterschiedlichen A bmessungen.

Die Auswahl der unterschiedlichen möglichen Form für die Reibrollflächen 8, 9 und 19, 20 der beiden Elemente 2 und 3, die in Berührung sind, führt auch zu unterschiedlichen Abhängigkeiten in dem Getriebe-Leistungsbereich in Abhängigkeit von dem Änderungsbereich für die Ausgangs-Winkelgeschwindigkeit sowie auch zu unterschiedlichen Arbeitsverhalten sowie verschiedenen Wirkungsgraden, was es möglich macht, das erfindungsgemäße Getriebe jeder speziellen Anwendungsart anzupassen.

Die Charakterisierung der Formen dieser vier Reibrollflächen, die paarweise identisch sind, kann nach der bekannten Theorie von Hertz erfolgen, indem man für jede in Aussicht genommene Fläche die Größen und die Vorzeichen von zwei Krümmungsradien, den Hauptkrümmungsradien, die im vorgesehenen Berührungspunkt in zwei einander senkrechten Ebenen vorhanden sind und durch diesen Berührungspunkt gehen, überprüft. Die erste dieser Ebenen ist eine Meridianebene, d. h. sie geht durch die Drehachse der betrachteten Rotationsfläche, sie dient zum Definieren der Krümmungsradien, die die Meridianradien im Berührungspunkt sind (rl und r2 jeweils für die Flächen 19, 20 bzw. 8, 9, wie dies in der Fig. 1 angegeben ist). Die

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zweite dieser Ebenen steht senkrecht zu der vorhergehenden, enthält die beiden Flächen gemeinsame Normale in dem Berührungspunkt (strichpunktierte Linie III—III in Fig. l) und macht es möglich, die Krümmungsradien zu definieren, die Querkrümmungsradien zum Berührungspunkt sind (r3 und r4 jeweils für die Flächen 19, 20 einerseits und 8, 9 andererseits, wie dies in Fig. 3 angegeben ist). Negative Vorzeichen werden Krümmungsradien zugeteilt, die einer konkaven Oberflächenlinie in der betreffenden Ebene entsprechen, positive Vorzeichen den Krümmungsradien, die einer konvexen Oberflächenlinie in der betreffenden Ebene entsprechen.

Zum Beispiel 4efc in Fig. \_} die- Meridianlinie von 8 und 9 o,

wird

e r2 negativ; in der Fig. 3 ist in der senkrechten, entsprechend querliegenden Ebene die Querlinie T3 konvex, so daß r3 positiv ist und die Querkrümmungslinie T4 ist konkav, so daß r4 negativ ist. In diesem speziellen Fall werden die Oberflächen 19, 20, die durch positive rl und r3 charakterisiert werden, als konvex-kon.vex bezeichnet und die Oberflächen 8, 9, die durch negative Werte von r2 und r4 gekennzeichnet sind, als konkav-konkav bezeichnet. Die Hauptradien müssen dabei den beiden Bedingungen rl <=r2 und r3<r4 genügen. Es ist bei der Ausbildung des Getriebes gemäß der Erfindung vorgesehen, sämtliche Formen der Reibrollflächen 8, 9 und 19, 20 zu benutzen, die durch positive, negative oder unbestimmte Werte irgendeines der vier Hauptkrümmungsradien rl, r2, r3, r4 gebildet werden. Gewisse spezielle Fälle der Formausbildung dieser Reibrollflächen sind in den Fig. 4 bis 9 veranschaulicht. In der Fig. 4 sind die Reibrollflächen 8, 9 an den radialen Teilen 4 a, 5 a eben (r2 = oo, r4 = oo), während die Reibroll flächen 19, 20 der Nuß 3, die wie in Fig. 1 konvexkonvex sind (rl>0, r3>0) an.den Endwülsten 3a des Torusprofils gebildet sind.

/wenn die Meridianlinie von 19 und 20 konvex ist, wird rl positiv, und bei einer konkaven\

In der Fig. 5 sind die Reibrollflächen 8, 9 der beiden Halbechalen 4, 5 konkav-konvex (r2 <c 0, r4 > 0) und werden an den äußeren Flanken von axialen Bunden 4d, 5d gebildet, die die radialen Teile 4a, 5 a verlängern und in das Innere der Nuß 3 an deren zu diesem Zweck hohl ausgebildeten Enden eingreifen, wobei sie in Kontakt mit den Wulsten 3 a kommen.

In den Fig. 6 bis 9, bei denen Rl < R2 ist, werden die Rotationsflächen 8, 9 auf ringförmigen Innenflanschen 4e, 5e gebildet, die an der inneren Stirnseite der zylindrischen Teile 4b, 5 b der Bauteile 4 und 5 des Elementes 2 sitzen. Entsprechend sind die Rotationsflächen 19, 20 an torusförmigen Wülsten 3 a ausgebildet, die an den axialen Enden zweier Axialflansche 3 b von im allgemeinen zylindrischer Form vorgesehen sind und die sich ausgehend von den Enden des Elements nach innen einander entgegen erstrecken. In diesem Fall, wie in den Fig. 6 bis 9 angegeben, kann zur Festlegung des Wertes des Verhältnisses R1/R2 ein hydraulischer Anschlag durch die Kammer 32 vorgesehen werden, die mit Flüssigkeit gespeist wird und zwischen den beiden ringförmigen Teilen 4e, 5e liegt, die gegeneinander verschiebbar sind, so daß man die axiale relative Lage bestimmen kann, in die die beiden Teile 4, 5 des Elements 2 unter dem Druck oder Schub, der durch die Wulste 3a des Elements 3 ausgeübt wird, gebracht werden.

In der Fig. 6 ist jede der Reibrollflächen 8, 9 konvex-konvex (r2 >0, r4>0), während die Reibrollflächen 19, 20 konvex-konkav (rl p-0, r3 < 0) sind.

In der Fig. 7 sind die Reibrollflächen 8, 9 eben (r2 =oo, r4 = oo ), und die Reibrollflächen 19, 20 sind konvex-konvex (rl > 0, r3 > 0).

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In der Fig. 8-sind die Reibrollflächen 8, 9 konvex-konkav (r2 > 0, r4 <0), und die Reibrollflächen 19, 20 sind konvex-konvex (rl > 0, r3 > 0).

In der Fig. 9 sind die Reibrollflächen 8, 9 konkav-konkav (r2 < 0, r4 <0), während die Reibrollflächen 19, 20 konvex-konvex (rl > 0, r3 > 0) sind.

Es ergibt sich von selbst, daß in sämtlichen Fällen, in denen die Reibrollflächen 8, 9 des zweiten Elements nicht eben sind (Fig. 1, Fig. 5, Fig. 6, Fig. 8, Fig. 9 ) es möglich ist, den Torus- oder torusähnlichen Profilen, die dargestellt sind, ein konisches Profil zu geben, wie es gestrichelt in die Figuren eingezeichnet ist (8a, 9a).

Analog zu einem üblichen Umlaufgetriebe mit Zahnrädern oder ohne solche., das durch drei Hauptelemente, nämlich das zentrale Mittelrad, einen äußeren Kranz und einen Steg mit einem oder mehreren Umlaufrädern definiert ist, und bei dem jedes Hauptelement unterschiedliche Rollen annehmen kann (es kann als Eingangsoder Abtriebselement wirken oder als Reaktionselement, dessen Winkelgeschwindigkeit gesteuert wird, ggf. in Abhängigkeit von der Winkelgeschwindigkeit eines der beiden anderen Elemente, oder das in seiner Drehung blockiert ist), hat das erfindungsgemäße Getriebe drei

wie (die Welle

Wellen 105, 18,unoP2l, die in ihrer Winkelgeschwindigkeit mit ihrem

(die
Element -3 gekuppelt ist ,und drei Elemente bilden, von denen jedes eine der drei Umlaufgetriebefunktionen übernehmen kann, wobei die beiden anderen Funktionen jeweils von dem einen oder anderen der beiden restlichen Wellen übernommen werden können.

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Insbesondere in dem Fall, in dem die Reaktionsfunktion durch eine Steuerung der Winkelgeschwindigkeit des Elements erzielt wird, das diese Funktion ausübt, kann man die Winkelgeschwindigkeitssteuerung beispielsweise bei einer drehfesten Verbindung mit dem einen der dem anderen der beiden verbleibenden Elemente erhalten.

Es kann infolgedessen bei dem erfindungsgemäßen Getriebe vorgesehen werden, irgendeine der drei Wellen 105, 21, 18 entweder mit irgendeiner der beiden anderen (Fig. 10 und 11) oder mit beiden anderen (Fig. 12) über Kupplungen zu kuppeln, die beispielsweise aus Umlaufgetrieben mit Zahnrädern oder ohne solche bestehen.

Die Fig. 10 zeigt den Teilmeridianschnitt eines Getriebes nach Fig. 1, in dem eine drehfeste Verbindung zwischen der Welle des Gehäuses 1 und der koaxialen Welle 18 in der Weise vorgenommen ist, daß die Winkelgeschwindigkeiten dieser beiden Wellen in einem gegebenen konstanten Verhältnis stehen, ganz unabhängig von dem Verhältnis R1/R2. Zu diesem Zweck ist die in den Lagern 118 gelagerte Welle 18 mit der Achse 7 frei in einem Ringbauteil 111 mit der Achse 7 drehbar, der bei 117 mit dem Gestell A fest verbunden, also in seiner Drehung gehindert ist. Das Gehäuse 1, 105, 107 dreht sich frei um die Achse 7 in den Lagern 29, die von dem fest mit dem Gestell A verbundenen Ringbauteil 111 getragen werden. Das drehbare Gehäuse 1, 105, 107 ist über 116 in der Drehung um die Achse 7 mit einem Ringbauteil 110 mit der Achse 7 drehfest verbunden, der an seinem inneren Umfang Zahnkranzzähne trägt, um den innenverzahnten Zahnkranz eines Verbindungs-Umlaufgetriebes zu bilden.

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Die Welle 18 mit der Achse 7 ist drehfest mit einer Radscheibe 114 verbunden, die in ihrem Umfang Verzahnungszähne trägt und das zentrale Mittelrad des Verbindungs-Umlaufgetriebes bildet.

Das zentrale Mittelrad 114 und .der Um lauf zahnkranz 110 sind über eines oder mehrere verzahnte Umlaufräder 113 verbunden, die relativ zu ihren Lagerzapfen 112 mit der Achse 115 in Lagern 119 frei umlaufen, beispielsweise in Nadellagern. Die Lagerzapfen 112 sind fest mit dem ringförmigen Bauteil 111 verbunden, der die Rolle des in seiner Drehung blockierten Um lauf räderträgers oder Steges spielt. Die Wellen 105 und 21, die nicht dargestellt sind, bleiben in ihrer Ausführung und Zugänglichkeit bestehen, wie dies in dem rechten Teil der Fig. 1 dargestellt ist. Die Steuerung der axialen relativen Stellung der beiden Teile 4, 5 des Elements 2 erfolgt beispielsweise hydraulisch, wie im Fall der Fig. 1 durch Verbindung des Anschlusses 97 mit einer Flüssigkeitsquelle.

Die Fig. 11 zeigt einen teilweisen Meridianschnitt einer Vorrichtung gemäß Fig. 1, in der eine drehfeste Verbindung zwischen dem umlaufenden Gehäuse 1 und der koaxialen Welle 21 vorgesehen ist, die eine Veränderung in dem Verhältnis der Winkelgeschwindigkeiten dieser beiden Elemente ermöglicht, wenn R1/R2 geändert wird. In diesem speziellen Fall sind die beiden Elemente 1 und 21 miteinander über ein Umlaufgetriebe mit Zahnrädern drehgekuppelt, um eine vierte Welle 120 mit der Achse 7 zu erhalten, die als Eingangs- oder Ausgangswelle benutzbar ist. Die Welle 21 ist dann nicht mehr unmittelbar von außen zucjänglich, wie bei der Fig. 1, es bleiben lediglich die Wellen 18, wie in dem linken ungeänderten Teil der Fig. 1, und die Welle 120, die koaxial sind und unter die man die Funktionen der Ein-

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gangs- oder Ausgangswelle beliebig aufteilen kann.

Das Gehäuse 1 dreht sich frei um seine Achse 7 in dem Lager 27, das von der Welle 21 mit der Achse 7 getragen wird, wie in Fig 1, und ist über einen Ringteil 121 auf das Lager abgestützt, der für Drehung an dem Teil 122 an dem Gehäuse 1 befestigt ist. Dieser Ringteil 121 bildet den Steg oder Satellitenträger des Verbindungs-Umlaufgetriebes. Die Welle 21 ist drehfest mit einer Scheibe 127 verbunden, die an ihrem äußeren Umfang Verzahnungs zähne trägt, welche niit den Zähnen eines oder mehrerer Umlaufräder 125 mit den Achsen 124 kämmen, die gegenüber ihren Lagerzapfen 123 in Lagern 126 frei umlaufen, beispielsweise in Nadellagere. Die Lagerzapfen 123

dieser Umlaufräder sind fest mit dem sich drehenden Ringteil 121 verbunden. Die Welle 120 ist durch eine Buchse 130 verlängert, die gleichseitig im Gestell A durch Lager 129 und auf der Welle 21 durch Lager 128 gelagert ist? die Verlängerung dieser Buchse 130 mit der Achse 7 trägt an ihrem inneren Ende einen innen verzahnten Außenradkranz, der mit der Verzahnung zumindest eines Umlaufrades 125 im Eingriff steht.

Die Fig. 12 zeigt eine neue Ausbildung des Getriebes gemäß Fig. 1, bei der die drei Wellen 105, 21 und 18 in bezug auf Drehung mit drei Elementen verbunden sind, die ein Zahnräder-Umlaufgetriebe bilden, dennoch aber unmittelbar von außen zugänglich bleiben, damit jedes von Ih-

• irgendeine
ihnen* der drei Funktionen eines Umlaufgetriebes; Eingang, Ausgang oder Reaktion ausüben kann. Zu diesem Zweck hat das erfindungsgemäße Getriebe eine Nuß 3, die so ausgelegt ist, daß sie das Hindurchtreten der Wellen 18 und 21 jeweils von der einen zur anderen Seite ermöglicht. Die Nuß 3 hat einen Steg 3p, der aus einer gewissen Anzahl von radialen Armen besteht, die es gestatten, den äußeren Teil 3χ

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der Nuß mit deren innerem Teil 3y zu verbinden. Die Welle 21 mit der Achse 7 besteht aus zwei Teilen 21a und 21b, die durch zwei Tulpen 82a und 82b verlängert sind, die zum Teil aus Armen bestehen, welche zwischen den Radialarmen des Steges 3 p hindurchgreifen; diese beiden Tulpen sind an der mit 131 bezeichneten Stelle fest verbunden. Der Teil 21a der Welle 21 ist über die Verzahnung 134 drehfest mit einem Ausgangsflansch 135 der Achse 7 verbunden, infolgedessen von außen zugänglich, wie in Fig. 1. Der Teil 21b der Welle 21 ist bei 132 drehfest mit einer Scheibe 133 der Achse 7 verbunden , die den Umlaufräderträger oder Steg des Verbindungs-Umlaufgetriebes bildet. Die Welle 18 mit der Achse 7 besteht aus zwei Teilen 18 a und 18 b, deren Verlängerungen 17 e und 17 f von der einen und der anderen Seite den Träger 13 der Nuß 3 durchdringen und bei 136 fest miteinander verbunden sind. Der Teil 18a der Welle 18 ist von außen zugänglich, wie in der Fig. 1. Der Teil 18b der Welle 18 ist drehfest mit einer Scheibe 143 mit der Achse 7 verbunden, die an ihrem Umfang Zahnradzähne aufweist und das Zentral- oder Mittelrad des Verbindungs-Umlaufgetriebes bildet.

Das Zentral- oder Mittelrad 143 steht im Eingriff mit einem oder mehreren der Umlaufräder 144 mit der Achse 146, die relativ zu ihren Lagerzapfen 149 in Lagern 145, beispielsweise in Nadellagern, frei drehbar sind. Die Zapfen 149 dieser Umlaufräder sind fest mit dem Umlauf räderträger oder Steg 133 verbunden. Diese Umlauf räder stehen andererseits im Eingriff mit Verzahnungen, die an der inneren Fläche des Gehäuses 1 gebildet sind, um das Außenrad des Verbindungs-Umlaufgetriebes zu bilden. Das Gehäuse 1, 105 dreht sich frei um seine Achse 7 in dem Gestell A in Lagern 139 und 14O₅

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Die Welle 21 dreht sich frei um ihre Achse 7 einerseits mit ihrer Verlängerung 133 in der Verlängerung 147, die bei 148 mit dem Gehäuse 1 drehfest verbunden ist, über das Lager 141 und andererseits in dem Gehäuse 1 unmittelbar durch das Lager 142. Die Welle 18 dreht sich frei um ihre Achse 7 einerseits in der Welle 105 über das Lager 138, anderersdts in ihrem Teil 21a der Welle 21 über ein Nadellager 137.

Die Steuerung der axialen Lage der Teile 4, 5 des Elements 2 erfolgt hydraulisch durch Einspeisen von Flüssigkeit in die oder Entziehen von Flüssigkeit aus der ringförmigen Kammer 32 über einen Abzweiganschluß 97 und dann über eine Reihe von Kanälen,· die von diesem Anschluß zur Kammer 32 durch das Gehäuse 1, weiter durch dessen Verlängerung 147 und schließlich durch die zylindrische Verlängerung 150 des Teiles 5 des Elements 2 hindurchführen.

Die Fig 13 stellt einen Axialschnitt durch ein Getriebe dar, das aus zwei Getriebeeinheiten gemäß Fig. 1 zusammengebaut ist, die eine gleiche Hauptachse 7 haben, hintereinander längs dieser Hauptachse angeordnet sind und ihre drei Wellen 105, 21, 18 gemeinsam haben, und die derart ausgelegt sind, daß die Kreiselmomente, welche die Übertragung der Leistung zwischen den Elementen 3A, 2A einerseits und 3B, 2B andererseits gestatten und die von den Elementen 2A und 2B auf das Gestell A übertragen werden, einander entgegengesetzt im wesentlichen gleich sind.

Der Getriebemechanismus besteht aus zwei Drehzahländerungsgetrieben gemäß der Erfindung, die ein gemeinsames Gehäuse 1 haben, das durch Verbinden von zwei Gehäusen IA und IB η der mit 152 be-

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ttiichneten Stelle entstanden ist; dieses gemeinsame Gehäuse verlängert sich, wie in Fig. 1, in eine Welle 105, die fest mit einem Ausgangsflansch 107 verbunden ist, der von der Außenseite des Getriebes her zugänglich ist. Das Gehäuse 1, 105, 107 ist frei um seine Achse drehbar gelagert, einerseits an seinen Enden in dem Gestell A in zwei Lagern 31 und 29, wie im Fall der Fig. 1, andererseits in seiner Mitte, um die beiden Einheiten geineinsame Welle 21 der beiden Getriebe über ein Lager 153 und eine Ringscheibe 151 mit der Achse 7, die bei 152 fest mit dem Gehäuse 1 verbunden ist. Die Welle 18 mit der Achse 7 durchquert den Träger der Nuß 3B, wie in der Fig. 12 angegeben, um in einer Verlängerung zu enden, die in der Nuß 3Ä wie in Fig= I angegeben, geneigt verläuft. Diese Welle 18, die von außen wie in Fig., 1 zugänglich ist, dreht sich frei um ihre Achse 7 einerseits in dem Gehäuse 1 in Lagern 30, wie bei Fig. 1, andererseits in der Hohlwelle 21 in der Mitte des Getriebes in Nadellagern 154 =

Die Welle 21 mit der Achse 7, die zunächst im Inneren oder Zentrum des Getriebes eine Ausgangs- oder Eingangshohlwelle der homokinetischen oder Gleichlauf-Gelenkkupplung der Nuß 3B darstellt, durchquert die Nuß 3A wie in Fig. 12 angegeben, um in einer massiven Welle 21 zu enden, die von· außen, wie in Fig. 1, zugänglich ist. Diese Welle 21 dreht sich frei um ihre Achse 7 einerseits in der Mitte oder im Zentrum des Getriebemechanismus, in den Lagern 154 und 153 mit der Welle 18 und dem Gehäuse 1, andererseits an ihrem freien Ende in dem Gehäuse 1, 105, 107 in Lagern 27.

Die beiden derart ausgebildeten Getriebeeinheiten arbeiten parallel und nicht in Reihe: Die vier Berührungspunkte Pl und P2 zwischen

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der Nuß 3B und den Teilen 4B und 5B des Elementes 2B einerseits sowie die Punkte P3 und P4 zwischen der Nuß 3A und den Teilen 4A und 5A des Elements 2A andererseits übertragen jeweils 1/4 der durchgehenden Leistung.

Die gleichzeitige Steuerung der Drehzahl oder Winkelgeschwindigkeitsänderungen erfolgt hydraulisch über die Öffnungen 97A und 97B und Verbindungen zu ringförmigen Kammern 32A und 32B und ist derart ausgelegt, daß die Nüsse 3A und 3B mit den Achsen 12A und 12B gegeneinander um einen gleichen Winkel a relativ zur Achse 7 geneigt werden. Der derart ausgelegte Getriebemechanismus hat infolgedessen drei koaxiale Wellen 105, 21, 18, die wie bei dem Getriebe nach Fig. 1 jeweils eine der drei Funktionen: Eingang, Ausgang oder Reaktion übernehmen können, wobei jeweils die beiden übrigen Wellen sich in die restlichen Funktionen teilen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   \) Getriebe bzw. Leistungsübertragungsmechanismus mit einem ersten drehbaren Element, das zwei Reib-Rollflächen hat, die Rotationsflächen zur Drehachse des ersten Elementes oder ersten Achse sind, ein auf dieser ersten Achse liegendes Symmetriezentrum haben und von denen jede sich in einem einzigen Punkt mit der einen oder der anderen von zwei Reibrollflächen in Berührung befindet, die ihrerseits Rotationsflächen zu einer gemeinsamen oder zweiten Drehachse sind und ein auf dieser Achse liegendes Symmetriezentrum haben, wobei die erste und die zweite Drehachse gegeneinander um einen Winkel a geneigt sind und in einer gleichen Ebene liegen,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß das Symmetriezentrum der Rotationsflächen (19, 20) des ersten Elements (3) und das Symmetriezentrum der Rotationsflächen (8, 9), die mit diesem ersten Element in Berührung sind, im gleichen Punkt (S) zusammenfallen,

   daß die beiden Rotationsflächen (8, 9) zur zweiten Drehachse (7) auf. zwei miteinander drehfesten Teilen (4, 5) eines zweiten Elements (2) angeordnet sind, das mit einer ersten, zur zweiten Drehachse koaxialen Welle (105) verbunden ist,

   daß die Gestalt der von den beiden Reibrollflächen des zweiten Elements gebildeten Umrißlinie von der einer Kugel abweicht, und

   daß das erste Element in Drehverbindung mit einer zweiten Welle (21) steht>

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   2433683

   v ,^N daß die beiden Berührungspunkte (Pl, P2) zwischen dem ersten Element (3) und dem zweiten Element (2) relativ zum gemeinsamen Symmetriezentrum (S) symmetrisch sind, also auf der einen und der anderen Seite der zweiten Achse (7) und der ersten Achse (12) liegen.

   2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (3) außer seiner Drehung um seine eigene Achse (12) genötigt ist, eine Kegelbewegung mit dem Scheitel (S) unter der Wirkung einer dritten Welle (18) auszuführen, deren Achse durch das Symmetriezentrum (S) hindurchgeht und mit der ersten und sweiten Achse (12 bzw. 7) in der gleichen Ebene liegt und das erste Element infolgedessen einer Nutationsbewegung unterworfen ist.

   3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Welle (18) und die zweite V/elle (21) koaxial sind und daß die Kegelbewegung mit dem Scheitel (S), der das erste Element (3) unterworfen ist, eine Achse hat, die durch das Symmetriezentrum (S) geht und die ■ diesen beiden Wellen gemeinsam ist, und daß diese gemeinsame Achse in der gleichen Ebene wie die ersten und zweiten Achsen (12 bzw. 7) liegt.

   4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der dritten Welle (18) und der zweiten Welle (21) gemeinsame Achse mit der zweiten Achse (7) der ersten Welle (105) derart zusammenfällt, daß die Kegelbewegung mit dem Scheitel (S), der das erste Element (3) unterworfen ist, als Achse diese gemeinsame Achse hat und der Winkel der Kegelbewegung am Scheitel den Wert 2 a hat.

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   2A33685

   5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mitte! vorgesehen sind, um das Verhältnis zwischen dem Radius (Rl) der Kreise, die von den Berührungspunkten auf den Reibrollflächen (19, 20) des ersten Elements (3) beschrieben werden, zum Radius (R2) der Kreise, die von den BerührungsRinkten auf den Reibrollflächen (8, 9) des zweiten Elements (2) beschrieben werden, zu ändern.

   6. Getriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (3) frei um eine Achse (22) schwenken kann, die senkrecht im Symmetriepunkt (S) zu der sich drehenden Ebene steht, welche die erste und zweite Achse (12 bzw. 7) enthält, daß unter der Wirkung des Kreiselmomentes, das sich aus der Nutationsbewegung dieses Elementes (3) ergibt, die Reibrollflächen (19, 20) dieses Elementes sich automatisch an die Rotationsflächen (8, 9) des zweiten Elementes (2) andrücken und die Druckkraft erzeugen, die für die Reibung zur Übertragung von Drehmomenten notwendig

   7. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel a veränderlich ist und daß die beiden Rotationsflächen (8, 9) des zweiten Elements (2) in axialer Richtung längs ihrer gemeinsamen Achse (7) gegeneinander beweglich sind, wobei sie jedoch symmetrisch relativ zu einor Ebene (1O) bleiben, die durch das Symmetriezentrum (S) geht und senkrecht zu ihrer gemeinsamen Achse (7) steht, daß zu jedem Wert des axialen Abstandes dieser beiden Rotationsflächen ein Wert und nur ein einziger V/ert des Winkels a gehört und umgekehrt, und daß gemc?insame Durchmesser für beide Kreise (Cl, C2) mit der

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   zweiten Achse (7) als Achse, die auf den Rotatipnsflachen (8,9) des zweiten Elementes (2) durch jeweils die beiden Berührungspunkte (Pl, P2) mit den Rotationsflächen (19, 20) des ersten Elements (3) beschrieben werden, durch den einen oder den anderen dieser Werte bestimmt sind.

   8. Getriebe nach einem der Ansprüche J bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehverbindung zwischen dem ersten Element (3) und der zweiten Welle (21) durch ein Universal-Wellengeienk gebildet ist.

   9. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die

   Drehverbindung zwischen dem ersten Element (3) und der zweiten Welle (21) durch ein homokinetisches Wellengelenk gebildet ist.

   10. Getriebe nach Anspruch 9,- dadurch gekennzeichnet, daß das homokinetische Gelenk ein Gelenk der Bauart HZEPPA ist und Rollen (24) aufweist, die in Nuten (80, 81) des ersten Elementes (3) und einer in Form einer Tulpe gestalteten Verlängerung (82) der zweiten Welle (21) vorgesehen sind, daß das Zentrum dieser Rollen ungefähr in der Winkelhalbierungsebene (25) der Symmetrieebenen (16, 10) der Rotationsflächen des ersten (3) und des zweiten Elements (2) mit Hilfe von Stangen (87) gehalten werden, deren zentrales sphärischer Teil (86) eine Gelenkkugel bildet und im Inneren der Rollen (24) gehalten ist und deren sphärische Enden (88, 98) in Führungsaufnahmen mit radialen Achsen (91, 92) geführt sind, die jeweils in dem ersten Element (3) und in der Tulpe (82) vorgesehen sind.

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   11. Getriebe nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch Mittel, die es gestatten, die axiale Relativlage der beiden Rotationsflächen (8, 9) des zweiten Elements (2) gegeneinander direkt einzustellen bzw. zu steuern.

   12. Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (4, 5) des zweiten Elements (2) radiale Wände (4c, 5a in Fig. 1 - 5, 4e,5e in Fig. 6-9) haben, die zwischen sich eine ringförmige Kammer (32) begrenzen, in der ein veränderliches Flüs-

   ° sigkeitsvolumen enthalten sein kann, das einen Flüssigkeitsanschlag

   bildet, der sich relativen Axialbewegungen der beiden Teile des zweiten Elements in der Richtung widersetzt, die der Wirkung des Kreiselmomentes des ersten Elements (3) entspricht, das frei ist und von selbst unter der Wirkung des Kreiselmomentes die Winkelneigung a einzunehmen, die dem ausgewählten relativen axialen Abstand der beiden Rotationsflächen (8, 9) des zweiten Elements (2) entspricht.

   13. Getriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (3) auf einem Träger (13) gehalten ist, der für eine freie Kippbewegung um eine Achse (22) ausgebildet ist, die im Symmetriezentrum (S) senkrecht zu der sich drehenden Ebene steht, in der die erste und zweite Achse (12 bzw. 7) liegen.

   14. Getriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Welle (18) mit dem Träger (13) derart verbunden und ihm angepaßt ist, daß sie diesen Träger in einer Kegeldrehbewegung mit dem Scheitel (S) drehend antreibt.

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   15. Getriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (13) eine Bohrung (15) mit doppelter Divergenz aufweist, die koaxial zur ersten Achse (12) ist, die um den Winkel a gegenüber der zweiten Achse (7) geneigt ist, und daß der Träger (13) ausgelegt ist, um für eine Drehantriebsverbindung eine um einen Winkel b gegenüber der Achse (7) der dritten Welle geneigte Verlängerung (17) der dritten Welle (18) aufzunehmen.

   16. Getriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein einen Drehzapfen bildender Stift, dessen Achse (22) durch das Symmetriezentrum (S) und durch die Verlängerung (17) der dritten Welle (18) geht, in radialen Ausnehmungen des Trägers (13) eingreift.

   17. Getriebe nach einem der Ansprüche 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (17) der dritten Welle (18) prismatische Form hat, beispielsv/eise einen quadratischen Querschnitt, und daß jede halbseitige divergente Bohrung (15) die Form eines geraden Prismas hat, dessen beide Basen parallel zur Ebene der ersten und zweiten Achse (12 bzw. 7) liegen, trapezförmig sind und in Berührung mit zwei zu der Ebene der ersten (12) und zweiten (7) Achse parallelen Flächen der prismatischen Verlängerung (17) der dritten Welle (18) in Berührung sind.

   18. Getriebe nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kränze von Wälzlagerelementen, beispielsweise Nadeln (14) zwischen der äußeren zylindrischen Oberfläche des Trägers (13) und einer zylindrischen Bohrung (H), die koaxial zur ersten Achse (12) im ersten Element (3) hergestellt ist, eingeschaltet sind.

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   19. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der vier Hamptkrümmungsradien (rl, r3, r2, r4) , die jeweils an den sämtlichen Kontaktpunkten (Pl, P2) vorliegen und dort die Formen der Rotationsflächen (19, 20) des ersten Elements (3) und die Formen der Rotationsflächen (8, 9) des zweiten Elements definieren, jeweils entsprechend dem jeweiligen Fall in der Meridianebene des betrachteten Berührungspunktes, ein positives Vorzeichen haben kann, also eine konvexe Form definieren, oder ein negatives Vorzeichen, und so eine konkave Form definieren, oder unendlich groß ist, um Ebene und Kegelflächen zu definieren.

   20. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Kontaktpunkte (Pl, P2) zwischen dem ersten Element (3) und dem zweiten Element (2) derart liegen, daß das Verhältnis des Drehradius (Rl) dieser Kontaktpunkte (Pl, P2) um die Achse (12) des ersten Elements (3) zum Radius (R2) der Drehbewegung der Kontaktpunkte (Pl, P2) um die Achse (7) des zweiten Elements (2) größer oder gleich Eins ist (Fig. 1, 4, 5).

   21. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontaktpunkte (Pl, P2) zwischen dem ersten Element (3) und dem zweiten Element (2) derartig liegen, daß das Verhältnis des Drehkreisradius (Rl) dieser Kontaktpunkte (Pl, P2) um die Achse (12) des ersten Elements (Γ5) zu dem Drehkreisradius (R2) der Kontaktpunkte (Pl, P2) um die Achse (7) des zweiten Elements (2) kleiner oder gleich Eins ist (Ficj. 6, 7, 8, 9).

   22. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch ge-

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   kennzeichnet, daß die beiden Reibrollflächen (19, 20) des ersten Elements (3) und die beiden ihnen zugeordneten Rollflächen (8, 9) des zweiten Elements (2) Torusmantelflächen oder torusmantelähnliche Flächen sind.

   23. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Reibrollflächen (19, 20) des ersten Elements (3) Torusmantelflächen oder torusmantelähnliche Flächen sind und daß die beiden Reibrollflächen (8, 9) des zweiten Elements (2) ebene Flächen (Fig. 4, 7), konkav-konische Flächen oder konisch-konvexe Flächen sind.

   24= Getriebe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Reibrollflächen konvex-konvex (rl > 0, r3 >· 0) am ersten Element (3) ußd konkav-konkav (r2<0, r4 <0) am zweiten Element (2) ist (Fig. 1).

   25. Getriebe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Keibrollflächen konvex-konvex (rl > 0, r3>0) am ersten Element (3) und eben (r2 = oo , r4 = oo ) am zweiten Element ist (Fig. 4).

   26. Getriebe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Reibrollflächen konvex-konkav (rl > 0, r3 < θ) am ersten Element (3) und konkav-konvex (r2<"0, r4>0) am zweiten Element (2) ist (Fig. 5).

   27. Getriebe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß jede

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   der Reibrollflächen konvex-konkav (rl > 0, r3<0) am ersten Element (3) und konvex-konvex (r2 > 0, r4 > 0) am zweiten Element (2) ist (Fig. 6).

   28. Getriebe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Reibrollflächen konvex-konvex (rl > 0, r3 > 0) am ersten Element (3) und eben (r2 = oo , r4 = oo ) am zweiten Element (2) ist (Fig. 7).

   29. Getriebe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Reibrollflächen konvex-konvex (rl > 0, r3>0) am ersten Element (3) und konvex-konkav (r2 > 0, r4 < 0) am zweiten Element (2) ist (Fig. 8).

   30. Getriebe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Reibrollflächen am ersten Element (3) konvex-konvex (rl > 0, r3 > θ) und am zweiten Element (2) konkav-konkav (r2 < 0, r4 < 0) ist (Fig. 9).

   31. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teil (4, 5) des zweiten Elements (2) einen zylindrischen Abschnitt aufweist, dessen Achse die zweite Achse (7) ist und der die entsprechenden Reibrollflächen (8 oder 9) trägt, und daß die beiden zylindrischen Abschnitte des zweiten Elements (2) gegeneinander und ggf. auch relativ zu einem gemeinsamen zylindrischen und konzentrischen Gehäusemantel (l) verschiebbar sind, der die erste Welle (105) trägt.

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   32. Getriebe nach einem der Ansprüche 20, 22 bis 26 und 31, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (3) die allgemeine Form einer Nuß hat, deren Reibrollflächen (19, 20) an den Enden ausgebildet sindjWObei die dazugehörigen und entsprechenden Reibrollflächen (8, 9) auf radialen Stücken gebildet sind, die die entsprechenden zylindrischen Abschnitte der beiden Teile (4, 5) des zweiten Elements (2) verlängern (Fig. 1, 4, 5).

   33. Getriebe nach einem der Ansprüche 21 bis 23 und 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibrollflächen (19, 20) des ersten Elements (3) an den Enden von zwei Axialflanschen mit im allgemeinen zylindrischer Form ausgebildet sind, die nach der Innenseite hinweisen und einander gegenüberliegen, und daß die entsprechenden und dazugehörigen Reibrollflächen (8, 9) an ringförmigen Teilen gebildet sind, die mit der Innenfläche der. entsprechenden zylindrischen Abschnitte der beiden Teile (4, 5) des zweiten Elements (2) verbunden sind (Fig. 6 bis 9).

   34. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß jede der drei Wellen (105; 21; 18) die Aufgabe einer Antriebswelle oder Abtriebswelle übernehmen kann oder auch als Reaktionswelle steuerbar ist, wobei die beiden restlichen Funktionen jeweils durch die eine oder andere der beiden verbleibenden Wellen übernommen werden.

   35. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsfunktion zur Steuerung in einer Blockierung gegenüber Drehung irgendeiner der drei Wellen (105; 21; 18) um deren eigene Achse besteht.

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   16. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion als Steuerung in einem Blockieren der Drehbewegung der ersten Welle (105) oder der zweiten Welle (21) um deren eigene Achse besteht.

   37. Getriebe nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zumindest zwei der drei Wellen (105; 21; 18) Drehkuppelvorrichtungen vorgesehen sind, die beispielsweise durch Zahntriebe gebildet sind.

   38. Getriebe nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkupplungen so ausgelegt sind, daß sie eine der drei Wellen (105; 21; 18) mit einer der beiden anderen Wellen kuppeln.

   39. Getriebe nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppel vorrichtungen so ausgelegt sind, daß die zwei miteinander gekuppelten Wellen sich mit Winkelgeschwindigkeiten drehen, die in einem konstanten Verhältnis stehen (Fig. 10).

   40. Getriebe nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelvorrichtungen so ausgelegt sind, daß die zwei miteinander gekuppelten Wellen Winkelgeschwindigkeiten haben, deren Verhältnis veränderlich ist (Fig. 11).

   41. Getriebe nach einem der Ansprüche 37 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppelvorrichtungen aus einem Umlaufgetriebe bestehen.

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   42. Getriebe nach einem der Ansprüche 37 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppel vor richtung en aus einem Zahnrad-Umlaufgetriebe bestehen.

   43. Getriebe nach einem der Ansprüche 37, 41 und 42, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der drei Wellen (105; 21; 18) jeweils mit zwei der drei Wellen eines Umlaufgetriebes drehgekuppelt sind und daß von den nicht gekuppelten Wellen des Umlaufgetriebes und des ersten Getriebes die eine die Funktion als Eingangs- oder Antriebswelle, die andere die Funktion als Abtriebswelle übernimmt (Fig. 11).

   44. Getriebe nach einem der Ansprüche 37, 41 und 42, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Wellen (105$ 21, 18) jeweils mit drei Wellen eines Umlaufgetriebes drehgekuppelt sind und daß eine der gekuppelten Wellen die Funktion als Eingangs- oder Antriebswelle und eine andere die Funktion als Abtriebswelle übernimmt (Fig. 12).

   45. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (3) einstückig ausgebildet ist.

   46. Getriebe, bestehend aus mindestens zwei Getriebeeinheiten nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die derart ausgelegt sind, daß die Kreiselmomente auf die Elemente (^) der entsprechenden Getriebeeinheiten sich gegenseitig kompensieren, so daß die Resultierende dieser Kreiselmomente auf das Gestell im wesentlichen gleich Null s--r ist.

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   47. Getriebe nach Anspruch 46, das aus zwei Getriebeeinheiten besteht , die die gleiche allgemeine Achse haben und hintereinander längs dieser Achse zusammengebaut sind,eine erste gemeinsame Welle (105), eine zweite gemeinsame Welle (21) und. auch eine dritte gemeinsame Welle (18) haben (Fig. 13).

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