DE2533475A1

DE2533475A1 - Getriebe

Info

Publication number: DE2533475A1
Application number: DE19752533475
Authority: DE
Inventors: Yves Jean Kemper
Original assignee: Vadetec SA
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1974-07-29
Filing date: 1975-07-25
Publication date: 1976-02-12
Also published as: BE831772A; CA1031984A; SE421649B; DE2533475B2; AR210262A1; DE2533475C3; NL164372B; FR2280840A1; NL164372C; BR7504827A; SE7507979L; NL7508640A; IT1041418B; JPS6014948B2; GB1521751A; FR2280840B1; JPS5137371A; AU8349475A; ES439769A1

Description

Patentanwalt '■ 2 b 3 3 A / J

Dipl.-Pfiys. Udo Altenburg

8 München 2 · Pettt.nkoferstr.5

Telefon §96830 . 25. 7. 1975

VADETEC S.A., IAUSAMTE, Schweiz

Getriebe

Die Erfindung "betrifft ein Getriebe (auch Drehzahlwandler genannt).

Sie hat insbesondere ein Getriebe zum Gegenstand, aas einerseits ein erstes Element mit einem Drehrollbereich um eine erste Achse,

und andererseits ein zweites Element aufweist, welches um einen Punkt S der ersten Achse beweglich ist, wobei sich die Bewegung um den Punkt S aus der Kombination einer Rotationsbewegung mit der Winkelgeschwindigkeit P um eine durch den Punkt S verlaufende zweite Achse und einer Kegelbewegung mit dem Scheitel S mit einer Winkelgeschwindigkeit fl( der zweiten Achse um die erste Achse zusammensetzt.

Das zweite Element weist ebenfalls einen Drehrollbereich um die zweite Achse auf.

Das der Erfindung zugrundeliegende Getriebe weist darüber hinaus folgende Teile auf:

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Ein mechanisches System, das die Rollbereiche des ersten und zweiten Elements gegeneinander lenkt, Bewegungsabgriffswellen, die mit mindestens einem der beiden Elemente drehverbunden sind.

Ein Rollbereich des Getriebes, mit welchem sich die Erfindung befasst, weist eine Kegelform auf und hat einen Scheitelhalbwinkel, der im wesentlichen gleich dem Neigungswinkel der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse ist. Aufgrund dieser Anordnung ist es möglich, die axiale Stellung von einem der Rollbereiche längs seiner Drehachse zu verändern, wobei er in Berührung mit dem anderen Rollbereich bleibt. Hieraus ergibt sich, daß man leicht das Verhältnis der Kreisradien, die von dem Berührungspunkt auf den jeweiligen Rollbereichen des ersten und zweiten Elementes beschrieben werden, verändern kann, was eine Veränderung des Übersetzungsverhältnisses zur Folge hat.

Solche Getriebe sind bekannt. In den US-PS'en 2 319 319 (Graham), 2 405 957 (Jones) und 2 535 409 (Graham) sind Getriebe beschrieben, die in einem gewissen Umfange den oben dargelegten Aufbau aufweisen. Diese Getriebe weisen eine Mehrzahl von zweiten Elementen mit konvexer Kegelform auf, die als Umlaufräder um eine erste Achse angeordnet sind. Die auf diesen Kegelelementen ausgebildeten Rollbereiche werden mit einem konkaven und torischen Ringstück in einer Anzahl von Berührungspunkten, die der Anzahl der umlaufenden Kegelelemente entspricht, gehalten. Jedes dieser konischen Umlaufräder ist folgendermaßen gelagert: Entweder an seinen beiden Enden in Wälzlagern, die sich im Inneren von Lagerscheiben befinden, die als Achse die erste Achse haben, wie im Falle der US-PS 2 319 319, oder an seiner kleinen Kegelfläche in Wälzlagern, die im Inneren einer Lagerscheibe angeordnet sind, die als Achse die erste Achse hat, wie im Falle der US-PS»en 2 405 957 und 2 535 409.

Der Druck an den Berührungspunkten zwischen den verschiedenen

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Kegelumlaufrädern und dem torischen Ring, mit welchem sie zusammenwirken, wird durch die Zentrifugalkraft erhalten, welcher die Kegelumlaufräder unterworfen sind, wenn sich die Lagerscheine oder die Lagerscheinen drehen, und außerdem durch eine mögliche Zusatskraft, mit der jedes Umlaufrad in radialer Richtung "beaufschlagt wird, z.B. durch Federn.

Bei den Getrieben, die in den US-PS«en 2 519 319 und 2 405 "beschrieben sind, sind die Wälzlager im Inneren der Lagerscheibe derart angeordnet, um einen gewissen Freiheitsgrad des Umlaufrades in einer radialen Ebene zu ermöglichen. Diese Anordnung ermöglicht es dem Kege!umlaufrad, unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft in Abstützung gegen den torisehen Ring zu kommen.

Bei dem Getriebe, welches in der US-PS 2 535 409 beschrieben ist, ist vorgesehen, das Wälzlager in der Lagerscheibe mit Hilfe eines Keilsystemes zu blockieren, was derart bemessen ist, daß die Kegelumlaufräder gegen den torischen Ring mit einer Berührungskraft in Eingriff kommen, welche einen Betrieb des Getriebes ohne Zentrifugalkraft ermöglicht.

Der konkave torische Ring ist längs seiner longitudinalen Achse verschiebbar, d.h. längs der ersten Achse, derart, daß das Verhältnis der Kreisradien R1, die von den Berührungspunkten auf den Rollbereichen der Umlaufräder beschrieben werden, zu den konstanten Kreisradien R2, die von den Beriüirungspunkten auf dem Rollbereich des torischen Ringes beschrieben werden, verändert wird.

Die Rotation der die Umlaufräder tragenden Scheibe oder der Scheiben versetzt jedes dieser Umlaufräder in eine Kegelbewegung mit einem Scheitelwinkel a, die als Achse die erste Achse hat. Jedes Umlaufrad steht in einem einzigen Berührungspunkt mit dem Rollbereich des Ringes in Berührung. Da dieser

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letztere gegenüber einer Rotation um seine Achse (die erste Achse) festgehalten ist, beginnen die Umlaufräder durch die Reaktionskraft, sich um sich selbst um ihre eigene Achse (die zweite Achse) zu drehen. Die Kombination der Antriebsgeschwindigkeit der Kegelbewegung eines jeden Umlaufrades und seine Rotationsgeschwindigkeit um seine eigene Achse wird über ein Ausgangsumlaufgetriebe einer zu der ersten Achse koaxialen Bewegungsabgriffswelle mitgeteilt.

Aus dieser Anordnung der bekannten Getriebe ergeben sich folgende Besonderheiten und Unzulänglichkeiten:

a) Die am Berührungspunkt ausgeübte Normalkraft ist am kleinsten, wenn das Verhältnis R1/R2 groß ist (Berührungspunkt auf der Seite der großen Basis des Kegels, große Berührungsfläche) und am größten in dem Falle, in welchem das Verhältnis R1/R2 klein ist (Berührungspunkt auf der Seite der kleinen Basis, kleine Berührungsfläche). Daraus ergibt sich eine erhebliche Veränderung des spezifischen Berührungsdruckes.

b) Die axialen und radialen Reaktionskräfte, die den Berührungsdruck ausgleichen, v/erden von Lagern aufgenommen, welche die Kegelumlaufräder tragen. Diese Kräfte sind in der einen oder anderen Richtung ausgerichtet, je nach dem, ob die Berührungspunkte auf der einen oder der anderen Seite des Schwerpunktes des Umlaufrades liegen. Diese Kräfte sind im allgemeinen beträchtlich, da sie von derselben Größenordnung wie die Berührungsnormalkraft sind.

Daraus ergibt sich, daß die die Umlaufräder aufnehmenden Lager so ausgebildet und dimensioniert sein müssen, daß sie im Betrieb erhebliche Kräfte aufnehmen können. Es folgt daraus in Wechselbeziehung, daß es nicht möglich ist, am Berührungspunkt sehr große Kräfte auszuüben.

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c) Die Zentrifugalkraft, die dazu "beiträgt, das Kegelumlaufrad in Reibrollberührung gegen den torisciien Hing zu halten, entwickelt ebenfalls ein Kreiselmosient. Dieses Moment übt im Falle der bekannten Getriebe in Wirklichkeit eine störende Wirkung aus, da sein Einfluß darin besteht, den Druck am Berührungspunkt zu verkleinern und die Radialkraft, die von den die Kegelumlaufräder aufnehmenden Lagern aufgenommen wird, zu vergrößern.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die im Vorhergehenden erwähnten Unzulänglichkeiten der bekannten Getriebe zu vermeiden, wobei die Vorteile der Getriebe dieser Art aufrechterhalten werden.

Mit anderen '//orten ausgedrückt hat die Erfindung zum Ziele: Die Rollbereiche des ersten Elementes und des zweiten Elementes gegeneinander im Eingriff zu halten mit einem ausreichenden Druck, um auch größere Leistungen, insbesondere bei konstanter Leistung, übertragen zu können, ohne daß es erforderlich ist, die Rollbereiche mit einer Kegelbewegung durch Lager mit großen Abmessungen zu unterstützen, und insbesondere ohne erhebliche axiale Reaktionskräfte zu erzeugen,

das DrehzaM/verhältnis des Getriebes in beträchtlichem Umfange ändern zu können, ohne daß es erforderlich ist, mechanische Verbindungen der Cardan-Art zwischen den Rollbahnen mit Kegelbewegung und den Bewegungsabgriffwellen vorzusehen.

Um zu diesem Resultat zu gelangen und gemäß einer Kaupteigenschaft der vorliegenden Erfindung ist folgendes vorgesehen: Der Rollbereich des ersten Elementes besteht aus zwei Rollbahnen, die beiderseits einer senkrecht zur ersten Achse durch den Punkt S dieser Achse verlaufenden Ebene angeordnet sind;

vorzugsweise sind die beiden Bahnen symmetrisch im Verhältnis zu dieser Ebene angeordnet;

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der Rollbereich des zweiten ElenEntes besteht aus zwei Rollbahnen, die beiderseits einer senkrecht zur zv/eiten Achse durch den Punkt S dieser Achse verlaufenden Ebene angeordnet sind; vorzugsweise sind die beiden Bahnen symmetrisch im Verhältnis zu dieser Ebene angeordnet; das die Rollbereiche betätigende mechanische System wird von mit dem zv/eiten Element verbundenen Kreiselmitteln gebildet, die ein Kreiselmoment erzeugen, das die Bahnen des zweiten Elementes gegen die Bahnen des ersten Elementes in zwei Punkten P1 und P2 drückt, welche beiderseits der senkrecht zur ersten Achse durch den Punkt S dieser Achse verlaufenden Ebene angeordnet sind.

Diese Kreiselmittel und die Unterteilung in zwei Rollbereiche beiderseits des Punktes S sind von der Anmelderin der vorliegenden Erfindung in der deutschen Patentanmeldung P 24 33 685.4» angemeldet am 12. Juli 1974 unter Inanspruchnahme der Priorität der französischen Anmeldung Nr. 73 25 788 vom 13. Juli 1973 mit dem Titel "Getriebe" beschrieben worden; diese am Prioritäts- ■ tag der vorliegenden Anmeldung noch nicht veröffentlichte Patentanmeldung wird hier zu Informationszwecken erwähnt und wird durch diese Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung einverleibt.

Aufgrund dieser neuen Kombination von Mitteln ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die oben dargelegte Aufgabe zu lösen. Es ergibt sich folgendes:

a) Die an den beiden Berührungspunkten P1 und P2 ausgeübte NOrnialkraft beruht ausschließlich auf den Kreiselmomenten . (ohne Beitrag der Zentrifugalkräfte noch äußerer Kräfte); diese ITormalkraft ist, im Gegensatz zu dem, was sich in den Getrieben, die in den im Vorhergehenden zitierten US-PS'en beschrieben sind, abspielt,

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am größten, wenn die Berunningspunkte sich auf der Seite der großen Basen des Kegels "befinden (große Berührungsfläche ), und

am kleinsten, wenn sich die Berührungspunkte auf der Seite der kleinen Basen des Kegels "befinden (kleine Berührungsfläche ).

Daraus ergibt sich, daß der spezifische Druck an den Berührungspunkten sich wenig ändert, wenn sich das Verhältnis der Eingangsdrehsahl und der Ausgangsdrehzahl ändert, was einen erheblichen Vorteil darstellt.

b) Darüber hinaus ist anzumerken, daß

einerseits die Druckkräfte durch ein Kreiselmoment erzeugt werden, dessen Achse senkrecht su der Ebene verläuft, welche die erste und zweite Achse und die beiden Berührungspunkte enthält (dieser Vorschlag wird im nachfolgenden begründet ),

andererseits die beiden Berührungspunkte P1, P2 beiderseits der senkrecht zur ersten Achse durch den Punkt S dieser Achse verlaufenden Ebene angeordnet sind.

Dies hat zur Folge, daß das zweite Element konstant durch seine beiden Berührungspunkte im Gleichgewicht in Abstützung gegen das erste Element gehalten wird; aufgrund dieser Tatsache brauchen die Wälzlager und Achslager, die das zweite Element unterstützen, keinerlei Reaktionskraft (weder eine axiale noch eine radiale) aufzunehmen; folglich können diese Wälzlager und Achslager, die das zweite Element aufnehmen, ausschließlich derart bemessen sein, daß sie die kleinen Radialkräfte, die vom Eingangsmoment verursacht v/erden, aufnehmen, was eine Beschränkung ihrer Abmessungen und der Verluste, die sie verursachen, ermöglicht.

c) Die Veränderungen der Größe der an jedem Berührungspunkt P1, P2 ausgeübten Kormalkraft in Abhängigkeit vom Wert des Ver-

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hältnisses R1/R2 sind derart, daß sich das zum Ausgang des Getriebes übertragene Moment praktisch umgekehrt proportional zur Ausgangsdrehzahl ändert; dies hat zur Folge, daß die vom Getriebe übertragene Leistung praktisch im wesentlichen konstant ist, wie groß auch immer die Ausgangsdrehzahl ist und das über einen großen Veränderungsbereich der Ausgangsdrehzahl. Dies bedeutet für ein Getriebe einen erheblichen Vorteil.

d) Die Unterteilung in zwei Rollbahnen bringt den Vorteil mit sich, die durch das Getriebe übertragene Leistung zu verdoppeln, wobei alles andere gleich bleibt, da jeder Berührungspunkt P1, P2 die Hälfte der gesamten Leistung überträgt .

Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist der Rollbereich des zweiten Elementes vorzugsweise einen Freiheitsgrad in einer Richtung parallel zu der Ebene auf, die die erste Achse und die zweite Achse enthält, was es dem Rollbereich ermöglicht, frei in Abstützung gegen den Rollbereich des ersten Elementes zu kommen, wenn er von den Kreiselmittein angetrieben wird. Diese Anordnung erleichtert die Inbetriebnahme der Kreiselmittel.

Es ist vielleicht nützlich, an dieser Stelle zu präzisieren, was man unter dem Ausdruck:"Mit dem zweiten Element verbundene Kreiselmittel, die ein Kreiselmoment erzeugen" versteht, in dem die mechanischen Eigenschaften von Kreiselbewegungen ins Gedächtnis gerufen werden.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Verwendung der Trägheitsphänomene, die in einem festen Körper, der eine Bewegung um einen festen Punkt ausführt, auftreten; das bekannteste Beispiel eines diese Bewegung■ausführenden Körpers ist der Kreisel; (das ist ein erster Grund, warum der Ausdruck "Kreisel-¹¹ benutzt worden ist, um die in der vorliegenden Erfindung in Funktion ge-

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setzten mechanischen Mittel zu kennzeichnen). Das zweite Element gemäß der Erfindung ist tatsächlich ein fester Körper mit einer Rotationsbewegung um. seine Drehachse (die zweite Achse), wobei diese Achse selbst eine Drehkegelbevegung mit dem Scheitel S um die allgemeine Achse des Getriebes ausführt (die erste Achse). Die Achse des zweiten Elementes (die zweite Achse) beschreibt einen Kegel mit dem Scheitel S um die allgemeine Achse des Getriebes (erste Achse): dieser Kegel wird im allgemeinen "Nutationskegel" genannt.

Die Gesamtheit der elementaren Trägheitskräfte, die sich in der Masse des zweiten Elementes ausbilden, können - unter Anwendung der allgemeinen Gesetze der Mechanik - auf ein Moment und eine im Punkte S angreifende Kraft reduziert v/erden.

a) Die im Punkte S angreifende Kraft:

Venn der Schwerpunkt des zweiten Elementes praktisch mit dem Punkt S zusammenfällt, ist die im Punkte S angreifende Kraft im wesentlichen Hull; im entgegengesetzten Fall ist die im Punkte S angreifende Kraft eine Drehkraft, die in der Ebene senkrecht zur allgemeinen Achse des Getriebes (zur ersten Achse) gelegen ist.

Vorzugsweise - gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung - ist der Schwerpunkt des zweiten Elementes in der Nachbarschaft des Punktes S angeordnet, derart, daß die Größe der im Punkte S angreifenden Kraft begrenzt ist.

Es wird angemerkt, daß im Falle der Getriebe, die in den oben erwähnten US-PS'en beschrieben sind, der Schwerpunkt des zweiten Elementes sehr weit entfernt vom Punkt S ist, derart, daß eine so groß wie mögliche Kraft erzeugt wird; bei den bekannten Getrieben hält man tatsächlich im wesentlichen aufgrund dieser angreifenden Kraft das zweite Element in iteibrollberührung mit dem ersten Element.

bO9887/(HO8

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b) Oa s Moment:

Das in der vorliegenden Anmeldung in Analogie mit der in der Kreiseltiieorie angewendeten Terminologie "Kreiselmoment" genannte Moment, kann mathematisch durch einen Vektor gekennzeichnet v/erden, dessen Richtung senkrecht zu der die erste und zweite Achse enthaltenden Ebene ist; aus diesem Grunde hat das Moment die Wirkung - wie bereits erwähnt wurde - das zweite Element um eine Achse senkrecht zu der die erste und die zweite Achse enthaltenden Ebene zu kippen.

Vorzugsweise und gemäß einem weiteren Merkmale der vorliegenden Erfindung ist das zweite Element ein fester Drehkörper um die zweite Achse mit einer Symmetriequerebene senkrecht zur zweiten Achse durch den Punkt S.

Im Falle eines Drehkörpers ist es möglich, unter Anwendung der klassischen Gesetze der Mechanik fester Körper das Moment (den Betrag des Vektors) zu berechnen; dieses Moment wird durch folgende Formel dargestellt:

CI = (J₁ - J₅) d° sin ot coso( - J of {d-ß>) si

sin

J.. und J^ die Trägheitsmomente des zweiten Elementes im Verhältnis zur zweiten Achse und im Verhältnis zu einer durch den Punkt S senkrecht zu dieser zweiten Achse verlaufenden Achse bedeuten,

0( (auch "a" in der vorliegenden Anmeldung genannt) den Neigungswinkel der zv/eiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse bedeutet, O(° die Winkelgeschwindigkeit des zweiten Elementes um die erste Achse bedeutet,

A die Winkelgeschwindigkeit des zv/eiten Elementes um die zweite Achse in einem ortsfesten Beziigssystem bedeutet. (Die Größe ρ * , die man früher ebenfalls benutzt hat, bezeichnet die Winkelgeschwindigkeit des zweiten Elementes um die zweite Achse in einem Bezugssystem, das mit der umlaufenden Ebene, welche

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die erste und zv/eite Achse enthält, verbunden ist;

mit (S^0< und/^⁰ erhält man die Beziehung o⁰* = A⁰ -(X⁰).

Aus dieser Formel erhält man die Größe des Kreiselmomentes, das sich aus der Gesamtheit der Trägheitskräfte ergibt; folgende Anmerkungen sind zu dieser Formel zu machen:

a) Sie "besteht aus zwei Teilen, derart, um in dem ersten Teil den Anteil der Trägheitswirkungen erscheinen zu lassen, die man als "Zentrifugalwirkungen" bezeichnen kann; wenn oC - & ist, verschwindet tatsächlich der zv/eite Teil des Ausdruckes; es bleibt lediglich ein erster Teil, welcher unabhängig von der Größe der Winkelgeschwindigkeit des zweiten Elementes um seine Drehachse (die zweite Achse) ist.

Es ist anzumerken, daß bei den Getrieben gemäß der Erfindung im allgemeinen 0(° 4. ß° ist (p⁰*+ O).

b) Der Ausdruck des Kreiselmomentes stellt eine algebraische Summe dar; folglich kann das Moment entsprechend dem Wert eines jeden Parameters

entweder das zweite Element gegen das erste drücken, oder im Gegensatz hierzu sich einem Andrücken des zweiten Elementes gegen das erste Element widersetzen. Mit anderen Worten ausgedrückt, müssen die verschiedenen Parameter wie:

Die Form des zweiten Elementes (J1, J3), die Winkelgeschwindigkeit (d°, ß°), der Winkel der Kegelbewegung a (oderO( )

für jede Ausführungsform in der Art proportioniert sein, daß ein Moment von ausreichender Richtung und Größe erhalten wird, um das zweite Element gegen das erste Element zu blockieren mit einem Berührungsdruck im Verhältnis zu der durch aas Getriebe übertragenden Leistung.

Mit "Kreiselmitteln" werden alle baulichen und kinematischen Paramter des zweiten Elementes bezeichnet, die einen Einfluß auf

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die Größe und die Richtung des Kreiselmomentes haben.

Die Berechnung der Kreiselmittel (d.h. die Berechnung der baulichen und kinematischen Paramter des zweiten Elementes) kann dem Durchschnittsfachmann überlassen werden; er kann insbesondere im Falle verschiedener Ausführungsformen die oben angegebene Formel benutzen; die Berechnung der Kreiselmittel kann vom Durchschnitt sfachmann jedenfalls in dem Maße vorgenommen werden, in welchem er entsprechend einem der Hauptmerkmale der vorliegenden Erfindung als Instruktion die Benutzung des Kreiselmomentes erhalten hat, das durch diese Mittel erzeugt wird, um mit einer ausreichenden Kraft - entsprechend der zu übertragenden Leistung - das zweite Element gegen das erste Element zu drücken.

Es ist wesentlich anzumerken, daß verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung entworfen v/erden können.

An erster Stelle ist es nicht unabdingbar - wie im Falle der Getriebe, die in den zitierten US-PS'en beschrieben sind - , daß die Rollbahnen mit Kegelform auf dem zweiten Element angeordnet sind; es ist tatsächlich möglich, ein Getriebe zu verwirklichen, in welchem das erste Element die beiden Rollbahnen mit Kegelform aufweist.

An zweiter Stelle ist es nicht mehr unabdingbar, daß das zweite Element im Inneren des ersten Elementes angeordnet ist, anders ausgedrückt, daß das zweite Element eine konvexe Form aufweist und daß das erste Element in einer Querebene eine konkave Form aufweist. Man kann ein Getriebe gemäß der Erfindung entwickeln, in welchem das erste Element im Inneren des zweiten Elementes angeordnet ist, d.h. ein Getriebe, in welchem die Bahnen des ersten Elementes eine allgemeine konvexe Form und die Bahnen des zweiten Elementes eine allgemeine konkave Form in einer Querebene aufweisen.

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Es ist ebenfalls möglich, ein Getriebe gemäß der Erfindung derart zu gestalten, daß in einer Keridianebene (d.h. in einer durch die erste Ac2ise verlaufenden radialen Ebene) die allgemeinen Formen der Rollbahnen konkav oder konvex sind.

Die Wahl der Krümmungsradien der Rollbahnen in der Querebene und der Meridianebene erlaubt es, wobei die anderen Dinge übrigens gleich bleiben,

verschiedene Veränderungsbereiche der Ausgangsdrehzahl für eine gleiche Amplitude der Veränderungen des Verhältnisses R1/R2,

verschiedene Veränderungsgesetze der in Abhängigkeit von der Ausgangsdrehzahl übertragenen Leistung, und Getriebe mit verschiedenen Hauptabmessungen zu erhalten. Es ist daher möglich, das Getriebe gemäß der Ez'findung den gewünschten Funktionsbedingungen anzupassen.

An dritter Stelle, wenn es tatsächlich und offensichtlich notwendig ist, daß das Getriebe mindestens zwei Bewegungsebgriffswellen enthält: die eine für den Eingang, die andere für den Ausgang, ist es nicht unabdingbar, daß diese Bewegungsabgriffswellen jeweils drehverbunden mit dem ersten und dem zweiten Element sind.

Es ist durchaus denkbar, daß eine Welle mit der Rotationsbewegung der Winkelgeschwindigkeit P ⁰^ des zweiten Elementes um seine Achse (um die zweite Achse) verbunden ist und daß die andere Welle mit der Rotation des zweiten Elementes um die erste Achse mit der Winkelgeschwindigkeit cA° (der zweiten Achse um die erste Achse) verbunden ist.

An vierter Stelle kann das erste Element entweder ortsfest oder drehbeweglich um die erste Achse sein; wenn es tatsächlich erforderlich ist, daß das zweite Element drehbeweglich um die erste Achse mit der Winkelgeschwindigkeit o( ist, ist es nicht

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unabdingbar, daß das erste Element drehbeweglich, tun diese Achse ist.

Hierbei ist anzumerken, daß es in dem Falle, in welchem das erste Element drehbeweglich um die erste Achse ist, möglich ist, es hinsichtlich der Rotation mit einer Bewegungsabgriffsw©lle zu verbinden und die Bewegungsabgriffswelle rotationsmäßig zu blockieren, die mit der Drehbewegung des zweiten Elementes um seine Achse (um die zweite Achse) mit der Geschwindigkeit ß * verbunden ist.

An fünfter Stelle können das erste Element und das zweite Element mit Bewegungsabgriffswellen in verschiedener Art und Weise verbunden sein. Es wird hier präzisiert, daß der Ausdruck "drehverbunden", der in der vorliegenden Beschreibung wie in den Ansprüchen benutzt v/ird, Winkelgeschwindigkeiten bezeichnet, die identisch sind oder in einem konstanten gegebenen Verhältnis oder in einem veränderlichen gegebenen Verhältnis stehen, und der Ausdruck "drehfest" für identische Winkelgeschwindigkeiten verwendet v/ird.

Insbesondere imd gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die Bewegungsabgriffswelle (die erste Welle) mit dem zweiten Element in folgender Weise drehverbunden sein: Die erste Welle ist durch ein einstückiges, abgeschnittenes zylindrisches Stück verlängert, das als Achse die erste Achse hat und an seinen beiden Enden Lagerscheiben aufweist; das zweite Element ist in den Lagerscheiben gelagert und drehbeweglich um die zweite Achse mit Hilfe von Wälzlagern, in v/elchen sich zwei fest mit dem zweiten Element verbundene Halbwellen drehen, die als Achse die zweite Achse haben.

Bei dieser Ausführungsform sind vorzugsweise folgende weitere Merkmale vorgesehen:

Die Lager, in welchen sich die Halbwellen frei um die zweite

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Achse drehen, sind im Inneren von Buchsen mit prismatischer äußerer Form gelagert,

die Buchsen sind ihrerseits in den Lagerscheiben mit einem geeigneten Spiel in der umlaufenden Ebene der ersten und zweiten Achse und ohne Spiel in der Richtung senkrecht zu dieser Ebene gelagert.

Aus dieser Anordnung ergibt sich, daß das zweite Element in den Lagerscheiben mit einem ausreichenden Freiheitsgrad gelagert ist, um ihm eine Kippbewegung um eine Achse senkrecht zu der umlaufenden Ebene, welche die erste und zweite Achse enthält, zu ermöglichen, derart, daß die Rollbahnen des zweiten Elementes sich gegen die Rollbahnen des ersten Elementes drücken.

Bei einer anderen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist die erste Welle mit dem zweiten Element in folgender Weise drehverbunden:

Die erste Welle weist eine Lagerscheibe auf, die als Achse die erste Achse hat,

die Lagerscheibe ist fest mit einem Ende einer Welle verbunden, die als Achse die zweite Achse hat, wobei das andere Ende dieser Welle fest mit einer unabhängigen Lagerscheibe verbunden ist, die als Achse die erste Achse hat und sich frei um die erste Achse in Wälzlagern dreht, das zweite Element dreht sich frei in Wälzlagern um diese Welle.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise folgende weitere Merkmale vorgesehen:

Die Wälzkörper, die eine freie Drehung des zweiten Elementes um sein Wellenlager ermöglichen, sind in einem Käfig mit prismatischen äußeren Formen gelagert, der prismatische Käfig ist in dem zweiten Element mit einem geeigneten Spiel in der umlaufenden Ebene, welche die erste Achse und die zweite Achse enthält, und ohne Spiel in der

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Richtung senkrecht zu dieser Ebene gelagert.

Daraus ergibt sich wie vorhin, daß das zweite Element auf seinem Wellenlager mit einem ausreichenden Freiheitsgrad gelagert ist, um ihm eine Kippbewegung um eine Achse senkrecht zu der umlaufenden, die erste und zweite Achse enthaltenden Ebene zu ermöglichen.

In dem Falle, in welchem das zweite Element drehbeweglich mit

3 Ω "it·
_{w (} um die zweite Achse ist, kann es mit

einer zweiten Welle in verschiedener Weise und umso einfacher drehverbunden sein, wenn der Neigungswinkel a der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse im wesentlichen konstant ist (vorbehaltlich des geeigneten Spiels, das einen gewissen Freiheitsgrad des zweiten Elementes in einer radialen Ebene ermöglicht).

Es kann insbesondere mit der zweiten Welle über ein Zahnradvorgelege, ein homokinetisches Gelenk usw. drehverbunden sein.

Im Falle der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Verbindungszahnradvorgelege insbesondere aus drei konvexen Kegelrädern bestehen, die den gleichen Scheitel S aufweisen:

Das erste dieser Kegelräder hat als Achse die zweite Achse und ist drehfest mit dem zweiten Element um die zweite Achse verbunden,

das zweite dieser Kegelräder, das mit dem ersten kämmt, wird von einer V/elle getragen, deren Achse durch den Punkt S verläuft und die sich frei in Wälzlagern in einer drehbeweglich um die erste Achse angeordneten Umlaufradträgerscheibe dreht, das dritte dieser Kegelräder, das mit dem zweiten kämmt, hat als Achse die erste Achse und wird von der zweiten Welle getragen.

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Bei anderen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Terbindungszahnradvorgelege von zwei konvexen Kegelrädern nit dem gleichen Scheitel S gebildet:

das zweite dieser Kegelräder, da3 mit dem ersten kämmt, hat als Achse die erste Achse und wird durch die zweite Y/elle getragen.

Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Verbindungssahiiradvorgelege von zwei Kegelrädern mit dem gleichen Scheitel S gebildet:

Das erste dieser Kegelräder ist konvex, hat als Achse die zweite'Achse und ist drehfest mit dem zweiten Element um die zweite V/elle verbunden,

das zweite dieser Kegelräder, das mit dem ersten kämmt, ist konkav, hat als Achse die erste Achse und ist drehfest mit der zweiten »^relle verbunden.

An sechster Stelle ist es möglich, daß das Getriebe gemäiB der Erfindung drei Bewegungsabgriff sv/ellen auf v/eisen kann, die jeweils drehverbunden mit dem ersten Element, mit der .Rotationsbewegung des zweiten Elementes um seine Achse mit der Geschwindigkeit ρ und mit der Kegelbewegung des zweiten Elementes um die erste Achse mit der Geschwindigkeit ^ sind. In diesem Palle sieht man vorzugsweise Drehkupplungsmittel zwischen mindestens zwei der drei Bewegungsabgriffswellen vor.

Diese Kupplungsmittel sind im umfassensten Sinne zu verstehen. Sie können insbesondere von Zahnradvorgelegen oder von irgend einem anderen geeigneten Mittel gebildet werden, das eine Verknüpfung der Geschwindigkeiten o( , j-> *, LC in einem festen oder veränderlichen Verhältnis ermöglicht.

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Diese Kupplungsmittel weisen besondere Vorteile auf. Wie man weiß, verändert sich das Kreiselmoment in Abhängigkeit vom Winkel a und von den Geschwindigkeiten des zweiten Elementes um die zweite Achse und der zweiten Ach3e im die erste Achse; diese Kupplungsmittel ermöglichen es folglich, die Ausbildung des Kreiselmomentes in Abhängigkeit von der Ausgangsdrehsahl zu verändern; sie ermöglichen daher, einstellbare AusgangsHomente su erhalten, die besser an die verschiedenen Anwendungsfälle angepasst sind (konstantes Moment, konstante Leistung, usw. ...).

Das Getriebe gemäß der Erfindung kann in zwei verschiedenen Arten benutzt werden:

Einerseits kann es als Drehzahlwandler benutzt werden, wobei die Drehzahl der Ausgangswelle im Verhältnis zur Drehzahl der Eingangswelle vergrößert oder verkleinert wird, ohne daß es möglich ist, das Drehzahlverhältnis zu verändern,

andererseits kann es als veränderlicher Drehzahlwandler benutzt werden, wobei es nicht nur die Eingangsdrehzahl in eine mehr oder weniger erhöhte Ausgangsdrehzahl verwandeln kann, sondern wobei es möglich ist, das Übertragungsverhältnis der Ausgangsdrehzahlen im Verhältnis zu den Eingangsdrehzahlen in kontinuierlicher Art und Weise zu verändern.

Im letzteren Falle weist das Getriebe gemäß einem weiteren Merkmale der vorliegenden Erfindung darüber hinaus ein Betätigungselement - an sich bekannt - auf, das dazu bestimmt ist, die eine Rollbahn im Verhältnis zur anderen Rollbahn von mindestens einem der beiden Paare von Rollbahnen des ersten

Elementes und des zweiten Elementes axial zu verschieben. Dieses Betätigungselement ist umso einfacher, wenn der Neigungswinkel a der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse im

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wesentlichen konstant und gleich dem Seheitelhalbwinkel der Rollbahnen mit konischer Form ist.

Bei einer "besonderen Ausführungsform, bei der die Ausbildung dieses Betätigungselementes vereinfacht wird, sind folgende weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung vorgesehen:

Das erste Element weist zwei axial im Verhältnis zueinander "bewegliche Teile auf, auf welchen die "beiden Rollbahnen des ersten Elementes ausgebildet sind, die beiden Teile des ersten Elementes sind verschiebbar in einem Lagergehäuse gelagert, das als Achse die erste Achse hat.

Das zur Veränderung der leLativen axialen Stellung der beiden Rollbahnen des ersten Elementes bestimmte Betätigungselement besteht in diesem Falle vorzugsweise aus einem Schaft mit einsr zur ersten Achse parallelen Achse, der mit einem Gewinde mit zwei identischen, aber entgegengesetzten 'iinkeln versehen ist und durch ein Steuerelement in Rotation um seine Achse versetzt wird.

Diese Ausführungsform ist insbesondere für den Fall geeignet, in welchem das erste Element, das drehbeweglich mit der Geschwindigkeit U> um die erste Achse ist, drehverbunden mit einer dritten Welle ist; e3 genügt tatsächlich in diesem Falle, eine Drehverbindung des Gehäuselagers mit der dritten Welle herzustellen. Vorteilhafterweise wird das Steuerelement der mit Gewinde versehenen Schafte, das den axialen Abstand der Rollbahnen des ersten Elementes herstellt, von einem Elektromotor gebildet.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Getriebe, das aus mindestens zv;ei Getrieben zusammengesetzt ist, welche die vorhergehenden Eigenschaften aufweisen und untereinander derart gekoppelt sind, daß die Resultierende aller Kreiselmomente, welchen die zweiten Elemente der Getriebe unterworfen sind, im wesentlichen gleich EuIl ist.

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Vorzugsweise koppelt man in diesem Fall drei Getriebe, die in Sternform jeweils tun 120 um eine allgemeine Achse versetzt gelagert sind; die beiden beweglichen Teile des ersten Elementes sind verteilhafterweise den Getrieben gemein und gegen eine Rotation um diese allgemeine' Achse am Gehäuse blockiert.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung.

Es zeigen:

Pig. 1 einen axialen Schnitt eines mechanischen Reibgetriebes mit drei umlaufenden Wellen, dessen erstes inneres, doppelkegeliges Element in Meridianstellung dargestellt ist,

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II des Getriebes gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen axialen Schnitt eines mechanischen Reibgetriebes, in welchem die dritte Welle gegen Rotation blockiert ist und das zwei innere doppelkegelige Elemente in Reihe aufweist,

Fig. 4 einen axialen Schnitt eines mechanischen Reibgetriebes, in welchem die zweite Welle gegen Rotation blockiert ist und das zwei innere doppelkegelige EHonente in Reihe aufweist,

Fig. 5 einen axialen Schnitt eines mechanischen Reibgetriebes, in welchem die dritte Welle gegen Rotation blockiert ist und das drei innere doppelkegelige Elemente auf v/eist, die in Sternform jeweils um 120° gegeneinander versetzt gelagert sind,

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2 5 3 3 A 7 b

Pig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie III-III des Getriebes gemäß Pig. 5>

Pig. 7 eine perspektivische Ansicht der in Pig. 1 dargestellten Ausführungsform und

Pig. 8 eine perspektivische Ansicht der in den Pig. 5 und 6 dargestellten Äusführungsform.

Das in Pig. 1 dargestellte Getriebe zeigt ein zweites Element mit zv/ei konvexen Rollbahnen-Drehkegelflachen 19, 20 um eine zweite Achse 12 (r1 = oc , r3 > 0; r1 und r3 bezeichnen die Krümmungsradien der betrachteten Fläche .jeweils in einer durch die Achse 12 verlaufenden Meridianebene und in eiaer senkrecht zu der ersten verlaufenden Querebene); diese beiden Kegelflächen 19 und 20 sind symmetrisch zueinander im Verhältnis zu einem Punkt S, der auf dieser zweiten Achse 12 gelegen ist. Jede der Kegelflächen 19_} 20 ist in Eeibberührung mit jeweils der einen oder der anderen der beiden konkaven und torisch konvexen Rollbahnen-Ringflächen 8, 9 (r4 C 0, r2 > 0; r4 und r2 bezeichnen die Krümmungsradien der betrachteten Fläche jeweils in einer durch die Achse 7 verlaufenden Meridianebene und in einer senkrecht zu dieser ersten Ebene verlaufenden Ebene), die jeweils auf zwei Teilen 4, 5 eines ersten Elementes 2 ausgebildet sind; diese beiden Flächen 8, 9 sind Drehflächen um eine erste Achse 7 und symmetrisch zueinander im "Verhältnis zum Punkte S, der ebenfalls auf der ersten Achse gelegen ist. Die Kegelfläche 19 des Elementes 3 und die Fläche 8 des Elementes 2 sind in einem einzigen Punkt P1 in Berührung, der auf einer Mantellinie der Fläche 19 gelegen ist, die parallel zu der Achse 7 verläuft. Die Kegelfläclie 20 des Elementes 3 und die Fläche 9 des Elementes 2 stehen in einem einsigen Punkt P2 in Berührung, der auf einer Mantellinie der Fläche 20 gelegen ist, die parallel zur Achse 7 verläuft. Diese beiden Berührungspunkte

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■ - ²² - 2 5 3 3 4 7b

P1, P2 sind sueinande-r im Verhältnis zum Punkte S symmetrisch. Die Achsen 12 und 7»die sich im Punkte S schneiden, sind im Verhältnis zueinander um einen Winkel a geneigt. Das Element 3 wird in einer Kegelbewegung mit der Achse 7, dem Scheitel S und einem Scheitelwinkel 2a unter dsr Einwirkung einer ersten Welle 18, die koaxial zur Achse 7 verläuft, angetrieben. Zu diesem Zwecke ist die Welle 18, die sich um die Achse 7 in dem Gehäuse 1-97-105-107 in Wälzlagern 27 und 30 dreht, mit zwei Scheiben 18a und 18b mit der Achse 7 ausgebildet, die untereinander durch einen zylindrischen abgeschnittenen Abschnitt 18c verbunden sind, der das Element 3 umgibt. Diese beiden Scheiben 18a und 18b nehmen jeweils zwei Halbwellen50 und 51 mit der Achse 12 auf, die fest mit dem Element 3 verbunden sind. Diese Halbwellen 50 und 51 sind in den Scheiben 18a und 18b in Wälzlagern 14, z.B. Nadellagern, gelagert. Diese Lager 14 erlauben es dem Element 3j sich frei um seine Achse 12 zu drehen, wobei seine Kegeldrehbewegung durch die Scheiben 18a und 18b erzeugt wird. Die äußeren Käfige der Lager 14 werden von Buchsen 15 gebildet, die in den Scheiben 18a und 18b gelagert sind. Diese Buchsen 15 haben einen prismatischen äußeren Querschnitt (z.B. quadratisch) und sind in Sitzen mit prismatischem Querschnitt (z.B. rechteckig), die in den Scheiben 18a und 18b vorgesehen sind, mit einem Spiel in der Ebene der Achsen 7 und 12 und entlang einer Richtung senkrecht zur Achse 12 derart gelagert, um dem Element 3 einen Freiheitsgrad zu gelten^ der es ihm erlaubt, eine Kippbewegung um eine durch den Punkt S und senkrecht zur umlaufenden Ebene der Achsen 7 und 12 verlaufenden Achse unter der Einwirkung des Kreiselmomentes mit der Achse 22 auszuführen (in Richtung des Pfeiles f), welchem das Element 3 aufgrund seiner Nutationsbewegung (Präzisionsbewegung) ausgesetzt ist, bis die Flächen 19 und 20 des Elementes 3 jeweils an den Punkten P1 und P2 mit den Flächen 8 und 9 des Elementes 2 in Berührung treten. Die beiden Flächen 8, 9 des Elementes 2 sind jeweils auf radialen Abschnitten 4a, 5a ausgebildet, welche die zylindrischen Abschnitte 4b, 5b mit der Achse 7 der beiden Teile 4,

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-23- 2 5 3 3 4 7 b

des Elementes 2 verlängern. Diese beiden Teile 4, 5 des Elementes 2 sind drehfest um die AcL.se 7 durch ilutkeile 4d, 5d mit einem Element 1 verbunden, das ein zylindrisches Gehäuse mit der Achse 7 bildet, welches auf einer Seite bei 98 mit einem Deckel 97 und auf der anderen Seite bei 99 mit einer Hohlwelle 105,oder einer dritten Welle, die fest bei 106 mit einem Plansch 107 mit der Achse 7 verbunden ist, fest verbunden ist. Das Gehäuse dreht sich frei um die Achse 7 einerseits in einem Gehäuse A in v/älzlagern 29 und 31» und andererseits um die Welle 18 und die zylindrische Eohlverlängerung 1Sd mit der Achse 7 der Scheibe 18b in Wälzlagern 27 und 30. Das Element 3 ist drehverbunden mit einer Welle 21, oder einer zweiten "./eile, mit der Achse 7 diireh drei konvexe Kegelräder, welche den gleichen Scheitel S haben, wobei das erste Kegelrad 47 dieser Kegelräder als Achse die Achse 12 hat und drehfest mit dem Element 3 um die Achse 12 durch seine Befestigung auf der HaJLbwelle 51 verbunden ist. Dieses Kegelrad 47 wird außerdem durch die Welle 51 in der Kegelbewegung angetrieben, v/elcher das Element 3 um die Achse 7 unterworfen ist, und v?irl:t mit dem zweiten. Kegelrad 45 zusammen, welches eine Zwischenrolle ausübt und das von einer Welle 46 getragen v/ird, dessen Achse durch den Punkt S verläuft, wobei diese Welle 46 von der Scheibe 18b getragen wird, d.h. also von dieser um die Achse angetrieben wird, wobei die Welle sich frei um ihre Achse in Wälzlagern dreht, die in der Scheibe 18b aufgenommen sind. In Pig. 1 liegt die Achse, die durch den Punkt S dieser Welle 46 verläuft, nicht in der Zeichenebene. Dieses zweite Kegelrad 45 wirkt andererseits mit dem dritten Kegelrad 44 dieses Verbindungsvorgeleges zusammen, wobei das dritte Kegelrad 44 als Achse die Achse 7 hat und vom Ende der zweiten Welle 21 getragen wird, um das Zentralrad des Verbindungsvorgeleges zu bilden. Die Welle 21 'dreht sich frei um die Achse 7 in der* zylindrischen Verlängerung 18d mit der Achse 7 der Scheibe 18b in Wälzlagern Die drei Wellen 18, 21 und 105-107 des Getriebes können umlaufend sein oder nicht, untereinander durch mechanische Verbindungen

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(Kegelräder, usw.) gekuppelt sein oder nicht und jede eine der drei Funktionen,-nämlich eine Eingangsfunktion, eine Ausgangsfunktion oder eine Reaktionsfunktion ausüben. Die beiden Teile 4, 5 des Elementes 2 sind axial zueinander längs der Achse 7 und symmetrisch im Verhältnis zur Ebene 10, die durch den Punkt S senkrecht zur Achse 7 verläuft, derart beweglich, daß die Berührungspunkte P1, P2 symmetrisch im Verhältnis zum Punkte S bleiben, so daß das Verhältnis R1/R2 immer identisch an diesen beiden Punkten ist. in dem besonderen Falle, in welchem das Gehäuse 1 sich um die Achse 7 dreht, bestehen die Mittel, die zur Veränderung des axialen Abstandes der Teile 4, benutzt werden, aus einem elektrischen Mikromotor M, der an dem Gehäuse 1 befestigt ist und von außen über Druckknopfe B1, B2 betätigt wird, die mit einer elektrischen Stromquelle verbunden sind und die über Stifte T1, T2 mit leitenden Ringbahnen D1, D2 mit der Achse 7» die in dem Deckel 105 ausgebildet sind, zusammenwirken, wobei diese Bahnen mit dem Motor M über Leitungsdrähte, welche die zylindrische Wand des Gehäuses 1 durchqueren, verbunden sind. Der Motor M treibt einen Schaft mit einer zur Achse 7 parallelen Achse an, der zwei Teile 48 und 49 aufweist, die mit Gewinde unter identischem, aber entgegengesetzten Winkel versehen sind und mit den beiden Teilen 4» 5 des Elementes 2 zusammenwirken. Wenn man den Druckknopf B1 oder B2 niederdrückt, treibt der Motor M den Schaft 48, 49 in der einen oder anderen Richtung an, um gleichzeitig die beiden Teile 4» 5 des Elementes 2 entweder zu entfernen oder anzunähern.

In Fig. 2 ist ein Schnitt der Fig. 1 in einer Ebene dargestellt, die durch den Berührungspunkt P2 und senkrecht zur Meridianebene der Achsen 7 und 12 verläuft (längs der Linie II-II der Fig. 1). Diese Figur ermöglicht eine Veranschaulichung der Krürnmungsquerradien (r3>0, r4< 0) am Berührung spunkt.

In Fig. 3 ist ein mechanischer Drehzahlwandler dargestellt, der zwei konvexe doppelkegelige Elemente 3A und 3B auf v/eist, die je-

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-, 25 -

weils in zwei Punkten P1, P2 einerseits und P3, P4 andererseits mit zv/ei Sätzen von ringförmigen Flächen 8A, 9A einerseits und 8B, 93 andererseits in Berührung stehen, die auf den "beiden Teilen 4A und 5A einerseits und 4B, 5B andererseits eines jeden der ersten Elemente 2A und 2B ausgebildet sind. Diese beiden Elemente 3A und 3B sind entgegengesetzt auf der gleichen gekröpften, eine Kurbelwelle bildenden Welle gelagert, die aus zwei Teilen 51A und 5IB mit Achsen 12A und 12B besteht, die unter einem identischen, aber entgegengesetzten Winkel a gegen die Achse 7 geneigt sind. Diese Elemente 3A und 3B werden um die Achse 7 in. Kegelbewegungen mit dem Scheitel SA und SB und mit Scheitelwinkeln 2a von der gleichen Welle 18, oder der ersten Welle , die axial zur Achse 7 verläuft, angetrieben, die sich ihrerseits in dem Gehäuse 1-105 in Wälzlagern 27 dreht, um einen Eingang oder Ausgang zu bilden. Zu diesem Zwecke sind die beiden Teile 51B und 51A der gekröpften Welle, welche die Elemente 3B und 3A trägt, in zwei Lagerscheiben 71 und 63 gelagert. Die Scheibe 71 verlängert die Welle 18 und nimmt das Ende der Welle 51b drehfest bei 55 auf. Die Scheibe 63 ist frei für eine Rotation um die Achse 7 in Wälzlagern 78 gelagert und nimmt das Ende der Welle 51A drehfest bei 54 auf. Jedes Element 3A und 3B besitzt einen ausreichenden Freiheitsgrad, um eine Kippbewegung um die Achsen 22A und 22B, die durch SA und S3 und senkrecht zu der umlaufenden, die Achsen 7, 12A und 12B enthaltenden Ebene verläuft, auszuführen. Dieser Freiheitsgrad wird durch die Hontage der Wälzlager HA und I4B erzielt, welche die Elemente 3A und 3B auf den Wellen 51A und 51B in äußeren Käfigen 56A und 56B mit prismatischem Querschnitt (z.B. quadratisch'.

den
die in Elementen 3A und 3B mit einem Spiel in der Meridianebene und in Richtungen jeweils senkrecht zu den Achsen 12A und 12B angeordnet sind, unterstützen. Die Kreiselmomente, denen die Elemente 3A und 33 unterworfen sind (Pfeile fA und fB) drücken diese an den Berührungspunkten P1, P2, P3, P4 auf die Ringflächen der Elemente 2A und 2B. Diese Ringflächen sind gegen Rotation .um-die Achse 7 blockiert, da sie drehfest mit dem

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gleichen Gehäuse 1-105-97» das seinerseits mit dem Gehäuse A drehfest verbunden ist, drehfest verbunden sind. !Durch die Reaktionskraft drehen sich die Elemente 3A und 3B um ihre jeweiligen Achsen 12A, 1233 mit einer identischen und gleichgerichteten Geschwindigkeit. Die beiden Elemente 3A und 3B sind drehfest durch Kegelräder 69 und 70 verbunden und mit der gleichen Vfelle 21 _f oder der zweiten Welle, mit der Achse 7 dreh-· verbunden, die sich im Gehäuse 97 in. Wälzlagern 57 dreht, um einen Eingang oder Ausgang zu bilden. Diese Drehverbindung zwischen der Welle 21 und dem Element 3A ist durch zwei Kegelräder mit dem gleichen Scheitel SA realisiert, wobei das erste Kegelrad 47 konvex ist, eine Achse 12A auf v/eist und in dem Element 3A ausgebildet ist und wobei das zweite Kegelrad 53* das bei 52 mit dem Kegelrad 47 zusammenwirkt, konkav ist, eine Achse 7 hat und drehfest bei 60 mit der Welle 21 verbunden ist, um den äußeren Kranz eines Verbindungsgetriebes zu bilden. Dieser Kranz 53 ist im Gehäuse 1 in Wälzlagern 62 geführt. Die Bahnen 8A und 9A sind symmetrisch im Verhältnis zur Ebene 10A, die 33.--.lmen 8B und 9B sind symmetrisch im Verhältnis zur Ebene 1OB. Wenn das Gehäuse 1 ortsfest ist, kann die Steuerung der Drehzahlveränderurig direkt von außen über elektrische Handbetätigungsmittel usw. durchgeführt v/erden. Diese Anordnung mit zv/ei doppelkegeligen Elementen 3A und 3B wird derart benutzt, daß das resultierende Kreiselmoment Null oder im wesentlichen Null auf das Gehäuse ist. Es ist anzumerken, daß die vier Berührungspunkte P1, P2, P3 und P4 alle parallel in dem Leistungsgetriebe arbeiten, und nicht in Reihe.

In Fig. 4 ist ein mechanisches Getriebe dargestellt, das sich von dem in 3?ig. 3 dargestellten Getriebe nur dadurch unterscheidet, daß die zweite Welle 21 gegen Rotation blockiert ist, d.h. mit dem Gehäuse A bei 65 verbunden ist, wobei die erste Welle 18 immer einen Eingang oder einen Ausgang bildet, und die dritte Welle 105 sich dreht und einen Eingang oder einen Ausgang bildet. Die Vermittlung der Kegelbewegung zu den beiden Elementen

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- 27 - 2 b 3 3 A 7 b

3A -und 33 durch, die Welle 18, die Montage der Elemente JL und 333, die den Freiheitsgrad der Kippbewegung schafft, sowie das Zahnradvorgelege mit zv/ei Verbinduiigskegelrädern mit der Welle 21 (hier festgehalten) bleiben mit den in Fig. 3 "beschriebenen identisch. Wenn sich das Gehäuse 1 dreht, wird die Steuerung der Drehzahlveranderung durch den Mikromotor M bewirkt.

In Fig. 5 und 6 ist ein mechanisches Getriebe dargestellt, das drei doppelkegelige Elemente 3A, 333, 3C auf v/eist, die sternförmig zu 3 x 120° um eine allgemeine Achse 7 gelagert sind mit dem Ziel, die Resultierende der drei Trägheitsdrehmomente zu annullieren, die durch die drei Elemente 3A, 3B, 3C den beiden gemeinsamen Teilen 4 und 5» und dajin von diesen Teilen 4 und 5 dem Gehäuse 1 übermittelt werden. Jedes dieser drei Elemente 3A, 3B, 3C wird, in einer Kegelbewegung mit einem Scheitelwinkel 2a um seine jeweilige parallel zur allgemeinen Achse 7 verlaufenden Achse 7A, 7B, 7C angetrieben. Zu diesem Zweck ist jedes der Elemente 3A, 33, 3C auf einer Welle 51A, 5133, 51C, die jeweils gegenüber der Achse JA₁ 7B, 7C geneigt ist, gelagert, wobei jede dieser Wellen von zv/ei Scheiben 71A und 63A, 713 und 63B, 71C und 63C getragen wird, wie bei dem Getriebe gemäß Fig. 3 und 4. Jedes dieser Elemente 3A, 3B, 3C besitzt den erforderlichen Freiheitsgrad für eine Kippbewegung um die Achsen 22A, 22B, 22C durch eine Montage der Wälzlager 14A, 14B, 14C, die mit der in den Fig. 3 und 4 gezeigten identisch ist. Jedes Element 3A, 33, 30 steht einerseits in einem Punkt mit der jeweiligen konkaven und torischen Ringfläche, die ihm entspricht (8A mit der Achse 7A, 8B mit der Achse 7B, 8C mit der Achse 7G) in Eingriff und andererseits in einem zweiten Punkt mit der jeweiligen Fläche 9A mit der Achse 7A, 9B mit der Achse 7B, 9C mit der Achse 7C, die ihm entspricht. Die drei ringförmigen Flächen SA, 8B, 8C sind in dem gleichen Stück 4 mit der Achse 7 jeweils um 120 versetzt ausgebildet und die drei ringförmigen Flächen 9A, 9B, 9C sind in der gleichen

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Weise in dem gleichen Stück 5 mit der Achse 7 ausgebildet. Diese "beiden Stücke 4 und 5 sind drehfest "bei 4d und 5d um die Achse 7 mit einem zylindrischen Zwischengehäuse 1e mit der Achse 7 verbunden, das seinerseits "bei 79 fest mit dem allgemeinen Gehäuse 1-97-105 mit der Achse 7 verbunden ist. Hierbei ist das Gehäuse 1-105 gegen Rotation um seine Achse 7 blockiert, d.h. die beiden Teile 4 und 5 sind gegen Rotation um diese Achse blockiert, wobei sie längs der Achse 7 axial zur Drehzahlveränderung beweglich sind, wobei sie im Verhältnis zur Ebene 10 symmetrisch bleiben. Die unabhängigen Scheiben 63A, 63B, 630 sind frei drehbar um ihre jeweiligen Achsen in- Wälzlagern 78A, 78B, 78C gelagert, die von einer festen Lagerscheibe 80 mit der Achse 7 getragen v/erden, die bei 81 drehfest mit dem Zwischengehäuse 1e verbunden ist. Die Scheiben 71A, 71B, 710 sind in Wälzlagern 67A, 67B, 67C in einer festen Lagerscheibe 94 mit der Achse 7, die bei 79 mit dem Gehäuse 1 fest verbunden ist, gelagert. Die drei Wellen 18A, 18B, 18C dieser Scheiben 71 drehen sich mit der gleichen Geschwindigkeit und in der gleichen Richtung um ihre jeweiligen Achsen 7A, 7B, 7C durch eine Drehverbindung über Zahnräder 76A, 76B, 76G mit dem gleichen Zahnrad 71» das die Welle 18 mit der Achse 7 verlängert, die einen Eingang oder einen Ausgang der Vorrichtung bildet. Diese Welle 18 dreht sich um die Achse 7 in dem Gehäuse 1-105 in Wälzlagern 27. Durch die Reaktionskraft in den sechs Berührungspunkten auf den sechs ringförmigen Flächen 8A, 9A, 8B, 9B, 8C, 9C drehen sich die drei Elemente 3A, 3B, 3C um ihre jeweiligen Achsen 12A, 12B, 12C mit der gleichen Geschwindickeit und in gleicher Richtung. Jedes dieser drei Elemente 3A, 3B, 30 ist mit der gleichen Welle 21 mit der Achse 7 drehverbunden, die sich in dem Gehäuse 97-1-105 in Wälzlagern 57 dreht. Diese Drehverbindung wird durch Kegelräder 91A, 91B, 91C mit dem Scheitel SA, SB, SC und jeweils mit der Achse 7A, 7B, 7C bewirkt, die von den ringförmigen Stücken 90A, 90B, 90C mit der jeweiligen Achse 7A, 7B, 7G getragen werden, die mit den Zähnen von Kegelrädern

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93A, 93B, 93C mit den Scheitel SA, SB, SC und mit der jeweiligen Achse 12A, 12B, 12C zusammenwirken, die in den "beiden Kegelhal"bteilen eines jeden Elementes 3A, 3B, 30 ausgebildet sind. Diese ringförmigen Stücke 90A, 90B, wirken an ihrem Umfang über Zahnräder mit den Zähnen von Zahnrädern 39 eines Kranzes 88 mit der Achse 7 zusammen, der drehfest um die Achse 7 mit der Welle 21 über die Teile 87, 86 und 85 verbunden ist. Es ist anzumerken, daß die sechs Reibberührungspunkte dieser Vorrichtung alle parallel in der Leistungsübertragung arbeiten, und nicht in Reihe.

Die Fig. 6 stellt einen Schnitt des Getriebes der Pig. 5 in einer Ebene dar, die senkrecht zur Achse 7 und durch drei der Berührungspunkte verläuft (Linie III-III inPig. 5). Die Pig. 5 ist ein doppelradialer Schnitt entlang der Linie IV-rV der Pig. 6.

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Claims

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Patentansprüche

MJl Getriebe mit einem Gehäuse, mit einem ersten Element, das s' einen Drehrollbereich um eine erste ortsfeste Achse aufweist, mit einem zweiten Element, das um einen Punkt S der ersten Achse beweglich ist, wobei die Bewegung um den Punkt S sich zusammensetzt aus einer Drehbewegung mit einer Winkelgeochv/indigkeit /3 um eine zweite, durch den Punkt S verlaufende Achse und aus einer Kegelbewegung mit dem Scheitel S der zweiten Achse um die erste Achse mit einer Winkelgeschwindigkeit o(°, und das einen Drehrollbereich um die zweite Achse auf v/eist, mit einem mechanischen System, das die Rollbereiche des ersten und zv/eiten Elementes gegeneinander drückt, und mit Bewegungsabgriffsv/ellen, die mit mindestens einem der beiden Elemente drehverbunden sind, wobei einer der Rollbereiche eine Kegelform aufweist mit einem Scheitelhaibwinkel, der im wesentlichen -gleich dem Neigungswinkel der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollbereich des ersten Elementes (2) aus zwei Rollbahnen (8, 9) zusammengesetzt ist, die beiderseits einer senkrecht· zur ersten Achse (7) durch den Punkt S dieser Achse verlaufenden Ebene (10) liegen, der Rollbereich des zv/eiten Elementes (3) aus zwei Rollbahnen (19, 20) zusammengesetzt ist, die beiderseits einer senkrecht zur zweiten Achse (12) durch den Punkt S dieser Achse verlaufenden Ebene (16) liegen, und daß das die Rollbereiche gegeneinander treibende System aus mit dem zweiten Element (3) verbundenen Kreiselmitteln besteht, welche ein Kreiselmoment erzeugen, daß die Rollbahnen (19, 20) des zweiten Elementes (3) gegen die Rollbahnen (8, 9) des ersten Elementes (3) in zwei Punkten (P1, P2) drückt, die beiderseits der senkrecht zur erstenAchse (?) durch den Punkt S dieser Achse verlaufenden Ebene (10) liegen.

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·"" ³¹ " 2533A7b
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollbereich (19, 20) des zweiten Elementes (3) einen Bewegungsfreiheitsgrad in einer Richtung aufweist, die parallel zu einer die erste und zweite Achse (7, 12) enthaltenden Ebene ist, was eine freie Abstützung dieses Rollbereiches (19, 20) auf dem Rollbereich (8, 9) des ersten Elementes (2) ermöglicht, wenn er durch die Kreiselmittel angetrieben wird.
3. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rollbahnen (8, 9) des ersten Elementes

(2) symmetrisch im Verhältnis zu der senkrecht zur ersten Achse (7) durch den Punkt S verlaufenden Ebene (10) und die beiden Rollbahnen (19, 20) des zweiten Elementes (?) symmetrisch im Verhältnis zu der senkrecht zur zweiten Achse (12) durch den Punkt S verlaufenden Ebene (16) angeordnet sind.
4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Schwerpunkt des zweiten Elementes

(3) im Schnittpunkt (S) der ersten und zweiten Achse ('J₁ 12) befindet.
5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element (3) ein Rotationskörper um die zweite Achse (12) ist.
6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rollbahnen (8, 9) des ersten Elementes (2) ringförmig, konkav und torisch-konvex und die beiden Rollbahnen (19, 20) des zweiten Elementes (3) konischkonvex sind.
7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rollbahnen (8, 9) des ersten Elementes

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(2) ringförmig, konvex und torisch-konvex und die beiden Rollbahnen (19? 20) des zweiten Elementes (3) konischkonkav sind.
8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß ein Betätigungselement (4-8, 49) vorgesehen ist, um die Rollbahnen mindestens eines der beiden Paare von Rollbahnen des ersten und zweiten Elementes (2, 3) im Verhältnis zueinander zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses axial zu bewegen.
9. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die axial beweglichen Rollbahnen die Rollbahnen (8, 9) des ersten Elementes (2) sind.
10. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element (3) mit einer Kegelbewegung der Winkelgeschwindigkeit C^ mit eiier ersten Bewegungsabgriff swelle (18) drehverbunden ist.
11. Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

die mit dem zweiten Element (3) drehverbundene, erste Welle (18) sich in einem einzigen, zylindrischen abgeschnittenen Stück (18c) fortsetzt, dessen Achse die erste Achse (7) ist und da 3 an seinen beiden Enden Lagerscheiben (18a, 18b) aufweist, und daß das zweite Element (3) in diesen Lagerscheiben (18a, 18b) drehbeweglich um die zweite Achse (12) in Wälzlagern (14) gelagert ist,_: in welchen sich zwei mit dem zweiten Element (3) drehfest verbundene Halbwellen (50, 51) drehen, deren Achse die zweite Achse (12) ist.
12. Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlager (14), in welchen sich die beiden Halbwellen (50,51) frei um die zweite Achse (12) drehen, im Inneren von Buchsen (15) mit einer äußeren prismatischen Form gelagert sind, daß

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die Buchsen (15) in den lager scheiben (18a, 18b) gelagert sind, mit einem geeigneten Spiel in der uml auf enden Ebene der ersten und zweiten Achse (7, 12) und^hne Spiel in der senkrecht zu dieser Ebene verlaufenden Richtung, derart, daß das zweite Element (3) in den Lagerscheiben (18a, 18b) mit einem ausreichenden Freiheitsgrad derart gelagert ist, daß eine Kippbewegung des zweiten Elementes (3) um eine senkrecht zur umlaufenden, die erste und zweite Achse (7, 12) enthaltenden Ebene angeordneten Achse (22) möglich ist.
13. Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Welle (18) eine Lagerscheibe (71) aufweist, die als Achse die erste Achse (7) hat, daß die Lagerscheibe (71) fest mit einem Ende einer Welle (51 ) verbunden ist, die als Achse die zweite Achse (12) hat, wobei das andere Ende dieser Welle fest mit einer j.iag'ür's'cheibe (63) verbunden ist, die als Achse die erste Achse (7) hat und die sich frei in Wälzlagern (78) um die erste Achse dreht, und daß das zweite Element (3) sich frei um diese Welle (51) in Wälzlagern (14) dreht (Fig. 3 bis 5).
14. Getriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (14), die eine freie Drehbewegung des zweiten Elementes (3) un ihre Lagerwelle (51) ermöglichen, in einem Käfig (56) mit einer äußeren prismatischen Form gelagert sind, und daß der prismatische Käfig (56) in dem zweiten Element (3) mit einem geeigneten Spiel in der umlaufenden, die erste und zweite Achse (7» 12) enthaltenden Ebene und ohne Spiel in der senkrecht zu dieser Ebene verlaufenden Richtung gelagert ist, derart, daß das zweite Element (3) auf der Lagerwelle (51 ) mit einem ausreichenden Freiheitsgrad derart gelagert ist, daß eine Kippbewegung des zweiten Elementes (3) "um eine senkrecht zur umlaufenden, die erste und zweite Achse (7, 12) enthaltenden Ebene angeordneten Achse (22) möglich ist (Fig. 3 bis 5).

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- 54 - 15 3 3 4 7
15. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14» dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element (3) mit einer Drehbewegung der Winkelgeschwindigkeit ß um die zweite Achse (12) mit einer zweiten Bewegungsabgriffwelle (21) drehverbunden ist.
16. Getriebe nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Element (3) mit der zweiten Welle (21) über ein Zahnradvorgelege verbunden ist.
17. Getriebe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungszahnradvorgelege aus drei konvexen Kegelrädern (47» 45» 44) mit dem gleichen Scheitel (S) besteht,

wobei das"erste (47) dieser Kegelräder als Achse die zweite Achse (12) hat und drehfest um die zweite Achse (12) mit dem zweiten Element (3) verbunden ist, das zweite (45) dieser Kegelräder, das mit dem ersten Kegelrad (47) kämmt, von einer Welle (46) getragen wird, deren Achse durch den Punkt (S) verläuft und die sich frei in einem Wälzlager in einer Umlaufräderträgerscheibe (18b) dreht, welche um die erste Achse (7) drehbeweglich ist, und das dritte (47) dieser Kegelräder, das mit dem zweiten Kegelrad (45) kämmt, als Achse die erste Achse (7) hat und von der zweiten Welle (21) getragen wird (Fig. 1).
18. Getriebe nach den Ansprüchen 10 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufräderträgerscheibe (18a, 18b) fest mit der ersten Welle (18) verbunden ist.
19· Getriebe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das VerbindungsZahnradvorgelege von zwei konvexen Kegelrädern mit dem gleichen Scheitel S gebildet wird, wobei das erste Kegelrad (47) als Achse die zweite Achse (12) hat und drehfest um die zweite Achse (12) mit doujaweiten Element (3) verbunden ist und wobei das zweite mit dem ersten Kegelrad kämmende Kegelrad (44) als Achse die erste Achse (7) hat und

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"·³⁵" ?. b 3 3 4 7 b

von der zweiten Welle (21) getragen wird.
20. Getriebe nach -Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindiingszahnradvorgelege von zwei Kegelrädern mit dem gleichen Scheitel S gebildet wird, wobei das erste Kegelrad (47) konvex ist, als Achse die zweite Achse (12) hat und drehfest um die zweite Achse (12) mit dem zweiten Element (3) verbunden ist und wobei das zweite mit dem ersten Kegelrad käEnende Kegelrad (52) konkav ist, als Achse die erste Achse (7) hat und drehfest mit der zweiten !felle (21) verbunden ist (Fig. 3 und 4).
21. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (2) drehbeweglich mit einer Winkelgeschwindigkeit U? um die erste Achse (7) und drehverbunden mit einer dritteiyivelle (105) ist.
22. Getriebe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (2) zwe^axial gegeneinander bewegliche Teile, (4, 5) aufweist, auf denen die beiden Hollbahnen (8, 9) des ersten Elementes (2) ausgebildet sind, und daß die beiden Teile (4, 5) des ersten Elementes (2) verschiebbar in einem Lagergehäuse (1) gelagert sind; daß als Achse die erste Achse (7) hat und mit der dritten Welle (105) drehverbunden ist.
23. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (2) drehbeweglich mit einer Winkelgeschwindigkeit ιό um die erste Achse (7) ist und ein mechanisches Verbindungssystem mindestens zwei der Winkelgeschwindigkeiten <x°, /3⁰^, Ui⁰ verbindet.
24. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Veränderung der relativen axialen Stellung der beiden Kollbahnen (C, 9) des ersten Elementes (2)

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■ - 36 - 2 b 3 3 4 7 b

längs der ersten Achse (7) bestimmte Betätigungselement aus einem Schaft (48, 49) mit einer zur ersten Achse (7) parallelen Achse "besteht, der mit einem Gewinde unter zwei identischen, entgegengesetzten Winkeln versehen ist und durch ein Steuerelement (M) in Drehung um seine Achse versetzt wird.
25· Getriebe mit mindestens zwei Getrieben nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Getriebe derart untereinander verbunden sind, daß die Resultierende der Kreiselmomente, denen die zweiten Elemente (3) dieser Getriebe unterworfen sind, im wesentlichen Null ist.
26. Getriebe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß drei sternförmig .jeweils um 120 gegeneinander versetzt um die allgemeine Achse des Getriebes angeordnete Getriebe vorgesehen sind, wobei die beiden beweglichen Teile (4, 5) der ersten Elemente (2) den Getrieben gemeinsam und in ihrer Drehung um die allgemeine Achse an dem Gehäuse blockiert sind.

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