DE2634244A1

DE2634244A1 - Getriebe

Info

Publication number: DE2634244A1
Application number: DE19762634244
Authority: DE
Inventors: Yves Jean Kemper
Original assignee: Vadetec SA
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1975-08-01
Filing date: 1976-07-30
Publication date: 1977-02-10
Also published as: DE2634244B2; JPS612823B2; DE2659958C2; DE2659958B1; JPS5248765A; DE2634244C3

Description

Getriebe Die Erfindung betrifft ein mechanisches Getriebe.
Sie betrifft insbesondere ein mechanisches Reibungsgetriebe, das so ausgebildet ist, - um eine mechanische Leistung zwischen mit einer Rotationsbewegung angetriebenen Kupplungseinrichtungen und einem anderen Kupplungselement mit einer Rotationsbewegung zu übertragen, = shne axiale Reaktionshräfte an dem Kupplungselement oder den Kupplungseinrichtur;c- zu erzeugen.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen neuen mechanischen aetrieDetyp, bei welchem die Kupplungseinrichtungen mit einer linearen Hin- und Herbewegung angetrieben werden und insbesondere aus Kolben bestehen, die in abgeschlossenen Räumen beweg- -Tich sind, die ein Strömungsmittel enthalten, das einem thermischen Zyklus oder einem Kompressions-Entspannung-Zyklus unter---7orfen ist.
Stand der Technik Es sind Reibungsdrehzahlwandler bekannt, die eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle aufweisen, die an drehbare Elemente gekuppelt sind, die über Rollflächen zusammenwirken und Einrichtungen zur Veränderung der relativen Position der Rollbahnen enthaltern, derart, um das Ubersetzungsverhältnis zu verändern.
Solche Drehzahlwandler (oder Getriebe) sind insbesondere in der DT-OS 2 433 685 der vorliegenden Anmelderin beschrieben worden.
Solche Getriebe enthalten: a) ein Gehäuse, b) einen Zentralkörper (erstes Element) mit zwei Drehrollbahnen um eine im Verhältnis zum Gehäuse ortsfeste erste Achse, die (vorzugsweise symmetrisch) beiderseits einer senkrecht zur ersten Achse in einem Punkt S dieser Achse verlaufenden Ebene liegen, c) einen Taumelkörper (zweites Element) mit mindestens zwei Drehrollbahnen um eine zweite Achse, die die erste Achse im Punkt S unter einem Winkel a schneidet, wobei die Drehrollbahnen (vorzugsweise symmetrisch) beiderseits einer senkrecht zur zweiten Achse im Punkt S dieser Achse verlaufenden Ebene liegen, d) Trägereinrichtungen, die beweglich mit der Ge-0 schwindigkeit d im Verhältnis zum Gehäuse eingebaut sind und den Taumelkörper tragen, derart, daß sich der Taumelkörper um sich selbst um die zweite Achse mit der Geschwindigkeit p drehen kann, derart, daß die Bewegung des Taumelkörpers um den Punkt S eine Kombination einer Rotations-0* bewegung mit der Geschwindigkeit um die zweite Achse und einer Kegelbewegung mit dem Scheitel S 0 mit der Geschwindigkeit CUder zweiten Achse um die erste Achse ist, e) erste Verbindungseinrichtungen zwischen einerseits Kupplungseinrichtungen, die von einer Bewegungsabgriffswelle gebildet werden, und andererseits dem Taumelkörper oder den Trägereinrichtungen (in diesem Fall werden die Verbindungseinrichtungen insbesondere von einer Verlängerung mit prismatischem Querschnitt gebildet, die fest mit einer Bewegungsabgriffswelle verbunden ist) derart, daß die Kupplungseinrichtungen die Kegelbewegung des Taumelkörpers antreiben (oder umgekehrt durch den Taumelkörper angetrieben werden), f) zweite Verbindungseinrichtungen zwischen einem Kupplungselement, das von einer Bewegungsabgriffswelle gebildet wird, und einem der folgenden Elemente: dem Taumelkörper oder dem Zentralkörper (in diesem Fall werden die Verbindungseinrichtungen insbesondere von einem homokinetischen Gelenk gebildet, das zwischen dem Taumelkörper und einer Bewegungsabgriffswelle angeordnet ist), g) ein mechanisches System, das die Rollbahn des Taumelkörpers gegen die Rollbahn des Zentralkörpers in zwei Punkten P1, P2, die beiderseits der ersten und zweiten Achse angeordnet sind, drückt (dieses mechanische System wird im Falle des aus der DT-OS 2 t33 685 bekannten Getriebes durch Kreiselmittel gebildet), h) Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen, derart, um das Umwandlungsverhältnis zwischen der Frequenz der Bewegung der Kupplungseinrichtungen und der Frequenz der Bewegung des Kupplungselementes zu verändern.
Ein solches Getriebe ist besonders gut untersucht worden, um erhöhte Leistungen zu übertragen, wobei der Berührungsnormaldruck zwischen dem Zentralkörper und dem Taumelkörper in besonders einfacher Weise (aufgrund der Kreiselmittel) erzeugt wird. Hierbei werden (aufgrund der Unterteilung in zwei Rollbahnen beiderseits des Punktes S) axiale Kräfte auf einerseits das Kupplungselement und die von den Bewegungsabgriffswellen gebildeten Kupplungseinrichtungen und andererseits die den Taumelkörper oder den Zentralkörper unterstützenden Wälzlager vermieden.
Darüber hinaus ist es aufgrund der Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte (die auf der Veränderung des Neigungswinkels a der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse beruhen) möglich, das Verhältnis der Eingangsdrehzahl und der Ausgangsdrehzahl zu verändern.
Dieses Getriebe, so ausgearbeitet es auch sein mag, weist gewisse Unzulänglichkeiten auf, die bei bestimmten Ausführungsformen relativ störend sein können.
Diese Unzulänglichkeiten beruhen auf der Tatsache, daß es erforderlich ist, im Falle der Getriebe der früheren Technik einen Freiheitsgrad in einer radialen Richtung parallel zur Meridianebene der ersten und zweiten Achse vorzusehen, derart, daß der Taumelkörper unter der Wirkung des durch die Kreiselmittel erzeugten Drehmomentes kippen und in Abstützung gegen den Zentralkörper kommen kann.
Die Notwendigkeit, ein Spiel in einer radialen Richtung vor zusehen, zieht folgende Unzulänglichkeiten nach sich: - Erstens kann der Taumelkörper radial schwingen, wenn er auf dem Zentralkörper rollt; diese radialen Schwingungen des Taumelkörpers können Beschädigungen der Rollbahnen und Schwankungen im ölfilm im Berührungsbereich der Rollbahnen hervorrufen; darüber hinaus verursachen diese Schwingungen Schwankungen des Berührungsdruckes, die einer ordnungsgemäßen Funktionsweise des Getriebes abträglich sind.
- Zweitens ist es sicher, daß es oft schwierig, wenn nicht manchmal unmöglich ist, mechanische Verbindungen (insbesondere durch Zahnräder) zwischen zwei Elementen zu realisieren, die zwischen sich ein ungewisses Spiel aufweisen. Dieses Problem der mechanischen Verbindungen ist im Fall der Getriebe der vorliegenden Erfindung ein größeres Problem. Sie treten mindestens in zweierlei Hinsicht auf: Einerseits ist es erforderlich, im Falle verschiedener Ausführungsformen mechanische Verbindungen zwischen dem Taumelkörper (oder einem mit dem Taumelkörper verbundenen Element, wie zum Beispiel den Trägereinrichtungen) und Hilfsmechanismen vorzusehen, die mit Geschwindigkeiten an-0 getrieben werden müssen, die mit der Geschwindigkeit cm der zweiten Achse um die erste Achse synchron sind. (Die Begründung hierfür ergibt sich später aus der detaillierten Beschreibung verschiedener Ausführungsformen.) o Andererseits ist es erforderlich, bei Getrieben gemäß der Erfindung erste und zweite Verbindungseinrichtungen zwischen den Kupplungseinrichtungen, den Kupplungselementen -und dem Zentralkörper, Taumelkörper, den Trägereinrichtungen vorzusehen. Es ist ebenfalls erforderlich, bei verschiedenen Ausführungsformen andere Verbindungseinrichtungen zwischen dem Gehäuse und dem Taumelkörper vorzusehen, um insbesondere den Taumelkörper rotationsmäßig zu blockieren (derart, daß ß = 0; lot ° Es wird hier klargestellta daß P die Rotationsgeschwindigkeit des Taumelskörpers um sich selbst - um die zweite Achse - gemessen in einem absoluten, mit dem Gehäuse verbundenen BezugssystemF p die Rotationsgeschwindigkeit des Taumelskörpers, gemessen in einem sich drehenden mit der ersten und der zweiten Achse verbundenen Bezugssystem ist1 und daß zwischen ß und ß* die algebraische Beziehung: ß* = ß - α besteht. Wenn ß = O ist1 ist daher der Taumelkörper fest (rotationsmäßig) in bezug auf das Gehäuse, aber er dreht sich mit der Geschwindigkeit α im Verhältnis zur sich drehenden Ebene der zweiten und ersten Achse.
Das Erfordernis der Aufrechterhaltung eines radialen Freiheitsgrades kompliziert daher die Ausführung der mechanischen Verbindungen - Drittens wird unterstrichen1 daß im Maschinenbau Spiele (und die sich daraus ergebenden Schwingungen) oft eine Quelle von Verlusten durch mechanische Reibung oder eine Verschleißquelle bilden. Eine der Eigenschaften eines guten Getriebes ist genau sein Wirkungsgrad.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin1 ein Getriebe zu schaffen mit den gleichen Vorteilen, welche die bisher bekannten Getriebe aufweisen1 welches aber darüber hinaus nicht die oben beschriebenen Unzulanglichkeiten aufweist Anders ausgedrückt betrifft die vorliegende Erfindung Getriebe der oben beschriebenen Bauart1 die in dz der Lage sind, erhöhte Leistungen zu übertragen, wobei die Rollbahnen ohne Gleitung im gegeneinander gedrückten Zustand gehalten werden und keine axialen Reaktionskräfte erzeugt werden, und eine einfache und schnelle Veränderung des Ubersetzungsverhältnisses erlauben.
Bei diesen Getrieben besteht das durch die Erfindung anvisierte und gelöste Problem darin, soweit wie möglich die unangenehmen Folgen aufgrund des mehr oder weniger zufälligen Spiels zwischen den Rollbahnen zu vermeiden.
Das Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung Um diese Aufgabe zu lösen, weist das Getriebe gemäß der Erfindung Trägereinrichtungen auf, die derart angeordnet sind, daß der Neigungswinkel a der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse festgehalten wird.
Diese Trägereinrichtungen können in verschiedener Weise ausgeführt werden. Es werden später besondere Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. In allen Fällen müssen sie entsprechend der Lehre der vorliegenden Erfindung Einrichtungen aufweisen, um den Neigungswinkel a unveränderlich aufrechtzuerhalten. Sie können zum Beispiel mindestens zwei Sätze von Wälzlagern enthalten, wobei der erste Satz eine Drehung des Taumelkörpers im Verhältnis zum Gehäuse und der zweite Satz eine Drehung des Taumelkörpers im Verhältnis zu den Trägereinrichtungen um die zweite Achse ermöglicht. Diese beiden Lagersitze sind im Verhältnis zueinander geneigt.
Aufgrund dieser Anordnung der Trägereinrichtungen, das heißt aufgrund des festgelegten Neigungswinkels a ist es klar, daß-eine der Ursachen, die das zufällige radiale Spiel zwischen den Rollbahnen- bestimmen, eliminiert wird. Darüber hinaus werden die Verbindungen zwischen dem -Kupplungselement oder den Kupplungseinrichtungen und-dem-Taumelkörper oder den Trägereinrichtungen vereinfacht, da diese nunmehr längs fester Richtungen-im Verhältnis zum Gehäuse ausgerichtet sind, Es wird nunmehr genau definiert, was unter einem streng festen Neigungswinkel a der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse" verstanden wird. Dieser Ausdruck bedeutet, daß - im Gegensatz zu dem, was sich bei dem Getriebe gemäß dem Stande der Technik ergibt - der Taumelkörper keine Schwenkmöglichkeit um den Punkt S im Verhältnis zum Zentralkörper hat. Er bedeutet außerdem, daß die Orientierungen im Raume der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse keinen Freiheitsgrad darstellen. Andererseits wird angemerkt, daß dieser Ausdruck nicht den Fall ausschließt, in welchem der Neigungswinkel a regelbar ist, das heißt den Fall, in welchem die zweite Achse mehrere Neigungen im Verhältnis zur ersten Achse einnehmen kann,und in welchem für jede dieser Neigungen (direkt oder indirekt durch einen geeigneten Mechanismus hervorgerufen, insbesondere, um zum Beispiel das Ubersetzungsverhältnis zu verändern) der Taumelkörper keinen Schwenkfreiheitsgrad im Verhältnis zum Zentralkörper aufweist.
Da die Begriffe, die soeben entwickelt worden sind, relativ komplex sind, ist es vielleicht zweckmäßig, sie erneut aus einem unterschiedlichen Blickwinkel darzustellen, der auf einer mechanischen Analyse der an den Berührungspunkten der Rollbahnen aufgebrachten Kräfte beruht.
Im ersten Fall, das heißt in dem Fall des Getriebes gemäß dem Stande der Technik (bei welchem der Neigungswinkel a einen Freiheitsgrad aufweist), erzeugt ein an dem Zentralkörper oder dem Taumelkörper angreifendes mechanisches Drehmoment an den Berührungspunkten der Rollbahnen eine Kraft und demzufolge einen Druck, wobei bei normaler Betriebsweise das Gleiten der Bahnen untereinander vermieden wird.
Im zweiten Fall, das heißt beim Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung (bei dem der Neigungswinkel der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse fest ist - ob er nun regelbar ist oder nicht -), erzeugt ein am Taumelkörper angreifendes Drehmoment keine Normalkraft und keinen Druck an den Berührungspunkten, da ja die Bewegungsmöglichkeit um den Punkt S des Taumelkörpers im Verhältnis zum Zentralkörper blockiert ist. In diesem Fall empfiehlt es sich daher, mechanische Systeme anderer Natur in Betrieb zu setzten, um die Rollbahnen des Taumelkörpers gegen die Rollbahnen des drehbaren Zentralkörpers zu drücken.
Zusätzliche Probleme und deren Lösungen Zusätzlich betrifft die vorliegende Erfindung gleichzeitig bevorzugte Ausführungsformen der das Getriebe bildenden Teile; insbesondere Ausführungsformen, die entwickelt worden sind, damit das Getriebe mindestens die gleichen Vorteile wie die Getriebe gemäß dem Stande der Technik aufweist.
-Bei dem Getriebe gemäß der Erfindung sind, wie weiter unten erläutert wird, folgende zusätzliche Probleme gelöst worden: - Das Problem der Veränderung des Umwandlungsverhältnisses ohne Veränderung des Neigungswinkels a (Punkt 1).
Um vorzugsweise die mechanischen V-rbindungen zwischen den Elementen in Bewegung und den Kupplungselementen oder den Kupplungseinrichtungen zu vereinfachen, ist es wünschenswert, eine Veränderung des Neigungswinkels a zu vermeiden.
- Das Problem der Erzeugung des Berührungsdruckes am Berührungspunkt zwischen den Rollbahnen (Punkt 2).
Dieses Problem muß vorzugsweise in Kombination mit dem Problem der Veränderung des übersetzungsverhältnisses gelöst werden.
- Das Problem der Querabmessungen des Getriebes und der Ausführungserleichterungen (Punkt 3).
- Das Problem der mechanischen Verbindungen (Punkt 4).
- Das Problem des Ausgleichs der Reaktionskräfte auf die den Taumelkörper tragenden Wälzlager (Punkt 5).
- Das Problem des Ausgleichs der Reaktionskräfte auf das Gehäuse (Punkt 6).
- Das Problem der Umwandlung einer Hin- und Herbewegung in eine Rotationsbewegung (Punkt 7).
Um diese verschiedenen Probleme und das fundamentale Problem der vorliegenden Erfindung gleichzeitig zu lösen, sind neue Teile entwickelt und bekannte Teile angepaßt, verändert, eingerichtet und kombiniert worden mit den Träger einrichtungen gemäß der Erfindung, derart, um gleichzeitig oft zuwiderlaufende Ziele zu erreichen Punkt 1 Um das zusätzliche Problem einer Veränderung des Übersetzungsverhältnisses ohne Veränderung des Neigungswinkels a zu lösen und entsprechend einem zusätzlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung haben die Rollbahnen eines der beiden Körper eine Kegelform und einen Scheitelhalbwinkel, der im wesentlichen gleich dem Neigungswinkel der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse ist, und die Rollbahnen des anderen Körpers im wesentlichen eine Ringform Es ist zweckmäßig, hier zu präzisieren1 was unter einer "kegelförmigen Rollbahn, einer Rollbahn mit Kegelform" oder "mit allgemein kegelförmigem Verlauf" verstanden wird, da diese synonymen ausdrücke wiederholt benutzt werden. Diese Ausdrücke bedeuten, daß die Erzeugungskurven der Rollbahnen, gesehen in einer Meridianebene durch die Drehachse der Rollbahnen, sich nicht zu sehr von einer Geraden entfernen. Dies bedeutet außerdem, daß sich die Winkel der Tangenten dieser Erzeugungskurven im Verhältnis zur Drehachse nicht zu sehr von einem mittleren Wert entfernt nen, d Scheitelhalbwinkel oder Scheitelwinkel des Kegels genannt wird.
Anders ausgedrückt, sollen aie Ausdrücke "kegelförmig", "von Kegelform", "won allgemein kegelförmigen Verlauf" nicht im strenge- Sinn verstanden und auf die einfache Bezeichnung von "Kege oder von "Kegelstümpfen" beschränkt werden, deren Erzeugende Geraden sind. Diese Ausdrücke sind benutzt worden zur Erleichterung der Beschreibung, um nicht jedes Mal, wenn auf die Form der Bahnen bezug genommen werden soll, gezwungen zu sein, ihre Geometrie wieder zu definieren.
Ebenso soll der Ausdruck "ringförmig", der benutzt wird, um die Form der anderen Rollbahn zu kennzeichnen, nicht allein auf strikt zylindrische Strukturen beschränkt sein. Anders ausgedrückt, sind die ringförmigen Bahnen - die nützlichen Teile der ringförmigen Bahnen, die mit den kegelförmigen Bahnen in Berührung kommen - im wesentlichen zylindrisch (die mittlere Tangente ihrer Erzeugenden ist im wesentlichen parallel zu ihrer Drehachse).
Es ist klar, daß die Kombination von im wesentlichen kegelförmigen Bahnen und von im wesentlichen zylindrischen ringförmigen Bahnen zum gleichen Ergebnis führen kann wie die Kombination von streng kegelförmigen und zylindrischen Bahnen (nämlich der Veränderung des übersetzungsverhältnisses ohne Veränderung des Neigungswinkels a), wobei jedoch zusätzliche Vorteile geliefert werden, die im Zusammenhang mit den besonderen Ausführungsformen beschrieben werden. Die Ausdrücke "kegelförmig", "von Kegelform, "von allgemein kegelförmigen Verlauf" , "ringförmig", "von zylindrischer Form" sollen nicht im strengen Sinn verstanden werden, und es empfiehlt sich, diese jedes Mal, wenn sie benutzt werden, unter Berücksichtigung dieser Paragraphen zu interpretieren.
Aufgrund dieser Anordnung und dieses Aufbaus der Rollbahnen ist es in der Tat-nicht erforderlich, den Neigungswinkel der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse zu verändern, um das Übersetzungsverhältnis zu- variieren. Es genügt, die im wesentlichen ringförmigen Rollbahnen und/oder die kegelförmigen Rollbahnen axial im Verhältnis zueinander zu bewegen, um die Position der Berührungspunkte P1 und P2 und demzufolge das Übersetzungsverhältnis zu verändern.
Es soll nunmehr kurz das Prinzip dieses Mechanismus der Veränderung des übersetzungsverhältnisses ins Gedächtnis gerufen werden.
Die allgemeine kinematische Gleichung des Getriebes lautet: R1 # - α + (α-ß) R2 = O oder auch o 0 0* R1 g - d - p* = O R2 wobei g die Geschwindigkeit der zweiten Achse um die erste Achse, ß die Rotationsgeschwindigkeit des Taumelkörpers um die zweite Achse, gemessen in einem absoluten, mit dem Gehäuse verbundenen Bezugssystem, ß* die Rotationsgeschwindigkeit des Taumelkörpers um die zweite Achse in einem sich drehenden, mit der ersten und zweiten Achse verbundenen Bezugssystem, o Cd die Rotationsgeschwindigkeit des Zentralkörpers um die erste Achse, wenn dieser in dem Fall verschiedener Ausführungsformen drehbar im Verhältnis zum Gehäuse gelagert ist, R1 den Kreisradius, der von einem der Berührungspunkte auf der betrachteten Rollbahn des Taumelkörpers beschrieben wird, und R2 den Kreisradius, der von einem der Berührungspunkte auf der betrachteten Rollbahn des Zentralkörpers beschrieben wird, kennzeichnet.
Diese Gleichung ist von der Anmelderin in ihrer früheren, oben erwähnten Patentanmeldung P 24 33 685 (DT-OS 2 433 685) bestimmt worden.
Es ist klar, daß eine Veränderung der Position der Berührungspunkte P1 und P2 eine Veränderung des Verhältnisses R1/R2 und demzufolge eine Veränderung des Verhältnisses zwischen zwei der ooo Geschwindigkeiten d, ) C nach sich zieht. (Es wird hiernach deutlich, wie es möglich ist, die Unbestimmtheit zu beseitigen, die dann auftritt, wenn der Zentralkörper drehbar gelagert ist o mit der Geschwindigkeit cm) .) Es wird hier klargestellt, daß die besondere Kegelform der Rollbahnen an sich bekannt ist. Insbesondere in den USPsSen 2 319 319, 2 535 -409 und 2 405 957 sind Rollbahnen mit einer solchen Kegelform beschrieben. Es- ist jedoch wesentlich anzumerken, daß die in diesen US-Patentschriften beschriebenen Getriebe nur einen einzigen Satz von Bahnen aufweisen. Anders ausgedrückt, zeigen sie nicht die wesentlichen Merkmale der Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung, nämlich: - die Tatsache, daß die Rollbahnen in zwei Bahnen unterteilt sind und beiderseits eines Punktes S liegen; - die Tatsache, daß der Neigungswinkel a absolut fest ist.
Bei dem Getriebe der US-PS 2 535 409 ist zwar vorgesehen, ein Kegelumlaufrad gegen einen torusförmigen Ring mit Hilfe von Teilen zu zwingen und zu blockieren. Solche Mittel erscheinen jedoch einerseits unverträglich mit einer Zweiteilung bzw. Doppelung der Bahnen (es ist praktisch unmöglich, ein Element an vier Punkten in Zwangsabstützung zu halten) und wären andererseits nicht index Lage, selbst bei symmetrischer Anordnung im Verhältnis zu einem Punkt S, die Erzeugung einer axialen Reaktionskomponente zu vermeiden (es ist praktisch unmöglich, die durch ein Element in Zwangsabstützung in vier Punkten eingeführten Reaktionskräfte streng auszugleichen). Man kann übrigens auch nicht sagen, daß die Mittel (die Keile), die beim Getriebe der US-PS 2 535 409 vorgesehen sind, den Neigungswinkel a konstant halten.
Sie implizieren in der Tat eine gewisse Elastizität des Umlaufrades und demzufolge eine gewisse Veränderung des Winkels a, ohne die es nicht möglich wäre, das Umlaufrad in Abstützung gegenüber dem Ring zu halten.~ jus diesen wesentlichen Aufbauunterschieden ergeben sich eine ganze Reihe von Unzulänglichkeiten, die man bei dem Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung nicht findet. Hierbei ist insbesondere anzuführen: - Die Lager und Wälzlager, welche die Rotationselemente unterstützen, müssen so ausgelegt sein, um axialen Kräften zu widerstehen; - die mechanischen Verbindungen zwischen den Rotationselementen und dem Gehäuse müssen so ausgebildet sein, um Veränderungen des Neigungswinkels a zu ermöglichen, und sind die Ursache von Schwingungen und von Verlusten, wodurch der Wirkungsgrad des Getriebes verringert wird.
In der älteren deutschen Patentanmeldung P 25 33 475.2 hat die Anmelderin ebenfalls solche kegelförmigen und ringförmigen Bahnen beschrieben. Diese Patentanmeldung, die am Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung noch nicht veröffentlicht war, wird hier der Information halber erwähnt und durch diese Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung einverleibt.
Gemäß dieser Patentanmeldung sind die Rollbahnen in zwei Teile geteilt. Das Problem des Ausgleichs der axialen Reaktionskräfte ist daher gelöst. Andererseits weist der Neigungswinkel a einen Freiheitsgrad auf. Anders ausgedrückt, ist der Taumelkörper mit einem geringfügigen Spiel derart gelagert, daß er kippen und sich auf dem Zentralkörper abstützen kann.
Demzufolge weist dieses Getriebe, obwohl es bereits verbessert ist, da es eine einfache Veränderung des Übersetzungsverhältnisses ermöglicht, noch die mit den möglichen ungewissen Veränderungen des Neigungswinkels a verbundenen Unzulänglichkeiten auf.
Gemäß einem weiteren zusätzlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung, das zur Lösung des Problems der Veränderung des über setzungsverhältnisses beiträgt, sind die ringförmigen Rollbahnen axial beweglich eingebaut und weisen die Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen Teile auf, um die ringförmigen Rollbahnen axial anzutreiben bzw. zu betätigen.
Aufgrund dieses besonderen Aufbaus wird das Ubersetzungsverhältnis dadurch geändert, daß die ringförmigen Rollbahnen entlang der Erzeugenden des Kegels parallel zur Drehachse der Ringe axial verschoben werden.
Gemäß einem anderen Merkmal in bezug auf eine andere Ausführungsform sind die ringförmigen Rollbahnen axial beweglich eingebaut und weisen die Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen Teile auf, um die axial beweglich eingebauten kegelförmigen Rollbahnen axial anzutreiben bzw. zu betätigen.
Aufgrund dieses anderen besonderen Aufbaus wird der Abstand zwischen dem Taumelkörper und dem Zentralkörper symmetrisch oder asymmetrisch geändert derart, daß im ersten Fall die durch das den Berührungsdruck erzeugende System angetriebenen ringförmigen Bahnen sich verschieben können, bis sie mit den kegelförmigen Bahnen in Anschlag kommen, oder derart, daß im zweiten Fall die Berührungsdrücke in den Punkten P1 und P2 beiderseits des Punktes S aus dem Gleichgewicht gebracht werden und eine axiale Komponente einführen, welche die ringförmigen Bahnen verschieben kann.
Im Falle aller dieser Ausführungsformen erhält man die maximale Veränderung des übersetzungsverhältnisses durch eine axiale Verschiebung der ringförmigen Bahnen auf der gesamten Länge einer Erzeugenden des Kegels, wodurch die Schnelligkeit der Betätigung und des Leistungsverbrauches beeinträchtigt wird.
Im Falle der Ausführungsform, die nunmehr beschrieben wird, wird versucht, eine erhebliche Veränderung der Position der Berührungspunkte durch eine geringfügige Verschiebung der Bahnen zu erzielen, derart, um zwei scheinbar widersprüchliche Probleme zu lösen, die darin bestehen, das Übersetzungsverhältnis schnell und ökonomisch zu verändern (im Hinblick auf den Energieverbrauch).
Hierfür und entsprechend einem anderen zusätzlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung haben die Rollbahnen der beiden Körper (obwohl jeweils von allgemein kegelförmigem und ringförmigem Verlauf) gebogene Erzeugende, deren Krümmungsradien vergleichbar und groß im Verhältnis zum mittleren Abstand jeder Bahn gegenüber seiner Drehachse sind, sind die Rollbahnen eines jeden der beiden Körper axial beweglich eingebaut und weisen die Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen Teile auf, um die Bahnen eines der beiden Körper axial anzutreiben.
Es ist klar, daß die allgemeinen Lösungen und die bevorzugten besonderen Ausführungsformen, die soeben dargestellt worden sind, vollkommen verträglich mit den Einrichtungen sind, die es ermöglichen, den Neigungswinkel a fest aufrechtzuerhalten, da sie genau darauf abzielen, den Neigungswinkel a konstant zu halten.
Es ist sogar sicher, daß die soeben beschriebenen Lösungen, die das Problem der Veränderung des übersetzungsverhältnisses lösen, gleichzeitig dazu beitragen, das grundlegende Problem der vorliegenden Erfindung zu lösen. Es ist in der Tat um so leichter, die radialen Spiele zwischen dem Taumelkörper und dem Zentralkörper zu vermeiden, indem der Neigungswinkel a fest gehalten wird, als es genau nicht erforderlich ist, den Winkel a zu verändern, um das Übersetzungsverhältnis zu verändern. Anders ausgedrückt, kann man sagen, daß es um so bequemer ist, die Winkelspiele zwischen den beiden Körpern zu vermeiden, wenn ihre Winkelausrichtung ein für allemal definiert ist. Daher ist die zur Lösung des Problem der Veränderung des übersetzungsverhältnisses vorgesehene Lösung nicht indifferent gegenüber den Lösungen des grundlegenden Problems der vorliegenden Erfindung. Sie wirken vielmehr miteinander zusammen.
Es wird jedoch angemerkt, daß diese Lösung für das Problem der Veränderung des Übersetzungsverhältnisses ausgeführt werden kann, ob der Winkel a nun fest ist oder nicht. Es ist im Vorhergehenden eine ältere Patentanmeldung P 25 33 475*2 der Anmelderin angeführt worden, in welcher genau Ausführungsformen dieser Lösung für den Fall beschrieben worden sind, in welchem der Neigungswinkel a einen Freiheitsgrad aufweist.
Wie sich insbesondere aus dem nachfolgenden Punkt 3 und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von besonderen Ausführungsformen ergeben wird, kann diese Lösung des Problems der Veränderung des Übersetzungsverhältnisses durch kegelförmige Bahnen gleichzeitig mit einer großen Anzahl von den Berührungsdruck erzeugenden Systemen durchgeführt werden.
Daher ist die Lösung durch eine kegelförmige Bahn, die soeben beschrieben worden ist, von großer Tragweite und kann in allge meinerer Art und Weise beansprucht werden, das heißt anders als in Kombination mit den besonderen Systemen zur Erzeugung des Berührungsdruckes (System der Kreiselmittel), die in der oben erwähnten Patentanmeldung P 25 33 475.2 beschrieben sind.
In allgemeinster Form kann ein solches Getriebe mit einem System zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses, bei dem kegelförmige Bahnen eingesetzt werden, folgendermaßen definiert werden: Getriebe, gekennzeichnet durch: a) ein Gehäuse, b) einen Zentralkörper (erstes Element) mit zwei Drehrollbahnen um eine im Verhältnis zum Gehäuse ortsfeste Achse, die (vorzugsweise symmetrisch) beiderseits einer senkrecht zur ersten Achse in einem Punkt S dieser Achse verlaufenden Ebene liegen, c) einen Taumelkörper (zweites Element) mit mindestens zwei Drehrollbahnen um eine zweite Achse, die die erste Achse im Punkt S unter einem Winkel a schneidet, wobei die Drehrollbahnen (vorzugsweise symmetrisch) beiderseits einer senkrecht zur zweiten Achse in einem Punkt S dieser Achse verlaufenden Ebene liegen, d) Trägereinrichtungen, die den Taumelkörper tragen, derart, daß sich der Taumelkörper um sich selbst um die zweite Achse mit der Geschwindigkeit ß* drehen kann, daß die zweite Achse des Taumelkörpers sich mit der Geschwindigo keit g um die erste Achse drehen kann, derart, daß die Bewegung des Taumelkörpers um den Punkt S die Kombination einer Rotationsbewegung mit der Geschwindigkeit 0* um die I zweite Achse und einer Kegelbewegung mit dem Scheitel S 0 mit der Geschwindigkeit °G der zweiten Achse um die erste Achse ist, e) erste Verbindungseinrichtungen zwischen einerseits den Kupplungseinrichtungen und andererseits dem Taumelkörper oder den Trägereinrichtungen, f) zweite Verbindungseinrichtungen zwischen einem Kupplungselement und einem der folgenden Elemente: dem Taumelkörper oder dem Zentralkörper, g) ein mechanisches System, das die Rollbahn des Taumelkörpers gegen die Rollbahn des Zentralkörpers in zwei Punkten P1, P2, die beiderseits der ersten und zweiten Achse angeordnet sind, drückt, h) Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen durch Veränderung der relativen Position dieser Rollbahnen, i) wobei eines der Paare der Rollbahnen eine Ringform (im wesentlichen zylindrisch oder zylindrisch) und das andere Paar der Rollbahnen eine Kegelform (oder im wesentlichen kegelförmig) hat und die kegelförmigen Rollbahnen einen Scheitelhalbwinkel aufweisen, der im wesentlichen gleich dem Neigungswinkel a der zweiten Achse im Verhältnis zur H ersten Achse ist.
Es wird festgehalten, daß die besonderen Ausführungsformen der allgemeinen, im Vorhergehenden dargestellten Lösung auch benutzt werden können, unabhängig davon, ob der Winkel a fest ist oder nicht, und ob das den Berührungsdruck erzeugende System auf Kreiselmitteln beruht oder nicht.
Punkt 2 Um das Problem der Erzeugung des Berührungsdruckes zu lösen und gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die Rollbahnen eines der Körper axial beweglich eingebaut und weist das die Rollbahnen gegeneinanderdrückende System Einrichtungen auf, um die axial beweglich gelagerten Rollbahnen axial anzutreiben.
Dieser Aufbau des den Berührungsdruck an den Berührungspunkten P1, P2 erzeugenden Systems ist nicht unabhängig von dem grundlegenden Merkmal der vorliegenden Erfindung, das, um es nochmals zu wiederholen, darin besteht, den Winkel a fest bzw. konstant aufrechtzuerhalten.
Wenn daher der Winkel a konstant gehalten wird, ist es nicht mehr möglich, vorzusehen, daß entsprechend der früheren Lehre durch freies Kippen des Taumelkörpers um den Punkt S die Rollbahnen in Berührung gebracht und der Berührungsdruck erzeugt wird.
Das mechanische System zum Andrücken des Taumelkörpers gegen den Zentralkörper muß daher so ausgebildet sein, daß eine freie Veränderung des Winkels a nicht erforderlich ist.
Dies ist bei dem oben beschriebenen System der Fall, da es darin besteht, die Rollbahnen eines der Körper axial zu verschieben ohne Veränderung des Winkels a.
In der FR-PS 1 227 486 ist ein Getriebe mit einer kegelförmigen Rolle beschrieben, die axial mit einer geringfügigen Amplitude unter der Wirkung einer Feder verschoben werden kann.
Es ist jedoch anzumerken, daß dieses Getriebe einerseits nicht die Bauart des Getriebes der vorliegenden Erfindung aufweist, da es nicht zwei Paare von symmetrisch angeordneten Bahnen aufweist, derart, um die axialen Reaktionskräfte zu eliminieren, und daß andererseits die die Bahnen axial antreibende Feder nicht die Wirkung hat, den Berührungsdruck zu erzeugen. Tatsächlich gehört sie entweder zu einem Auskupplungsmechanismus oder zu einem Mechanismus zur Verschleißverringerung.
Anders ausgedrückt, die Feder gemäß der Lehre dieser FR-PS hat nicht die Aufgabe, einen Berührungsdruck zwischen der Rolle und dem Kranz zu erzeugen, derart, um ihren Antrieb ohne Gleiten zu gewährleisten. Es wird daran erinnert, daß der Antrieb im Falle dieses bekannten Getriebes durch "einfache Haftung" der glatten Oberflächen (vgl. S. 3, linke Spalte, Zeile 4) erzeugt wird.
Anders ausgedrückt, das bekannte Getriebe enthält kein System zur Erzeugung eines Berührungsdruckes. Ein solches System ist aber unverzichtbar, wenn die zu übertragenden Leistungen sehr groß sind.
Es wird angemerkt, daß die Tatsache, daß zur Erzeugung des Berührungsdruckes ein von den kinematischen Betriebsbedingungen unabhängiges System benutzt wird, den Vorteil mit sich bringt, permanent einen ausreichenden Berührungsdruck aufrechtzuerhalten, selbst während der Übergangsbereiche, in welchen die Geschwindigkeiten α, ß*, # sich verändern können. Wenn das System aus Kreiselmitteln entsprechend der Lehre der DT-OS 2 433 685 besteht, ist es empfindlich gegen zufällige Veränderungen der kinematischen Bedingungen. In dieser Hinsicht weist die Verwendung eines unabhängigen Systems einen Vorteil im Verhältnis zu demjenigen auf, das bei der bisherigen Technik benutzt wird.
Es wird darüber hinaus angemerkt, daß die Starrheit des Winkels a die Ausführung des unabhängigen Systems zur Erzeugung des Berührungsdruckes erleichtert. Da nämlich der Taumelkörper konstant eine feste Orientierung aufweist, ist es möglich, ihn als Stütze zu verwenden, um die Rollbahnen, die er trägt, anzudrücken. Anders ausgedrückt, die Starrheit des Neigungswinkels a wirkt mit den anderen strukturellen Anordnungen des Getriebes zusammen, um die Benutzung der den Berührungsdruck erzeugenden Systeme zu erleichtern.
Das System zur Erzeugung des Berührungsdruckes kann in verschiedenen Weisen ausgeführt werden.
Bei bestimmten Ausführungsformen können die Einrichtungen zum axialen Antrieb der axial beweglich eingebauten Rollbahnen auf Trägheitswirkungen beruhen. Hierbei sind die axial beweglich eingebauten Rollbahnen vorzugsweise diejenigen des Taumelkörpers und aus zwei ringförmigen Ringen ausgebildet, die als Achse die zweite Achse haben, zwischen dem Zentralkörper und dem Taumelkörper eingefügt und drehfest mit dem Taumelkörper mit der Geschwindigkeit ß* verbunden sind.
Die auf Trägheitswirkungen beruhenden Einrichtungen können zum Beispiel von den ringförmigen Ringen mit einer solchen Masse und einer solchen Geometrie und von den Rollbahnen des Zentralkörpers mit einem solchen Profil gebildet werden, daß sich zwei axiale Kräfte entwickeln, die eine axiale Verschiebung der Ringe in Richtung der Rollbahnen des Zentralkörpers und die Erzeugung des Berührungsdruckes bewirken.
Bei anderen Ausführungsformen können die Einrichtungen zum Antrieb der axial beweglich eingebauten Rollbahnen aucb aus einem elastischen System bestehen. Hierbei sind die Rollbahnen des Taumelkörpers axial beweglich eingebaut, und die Rollbahnen des Zentralkörpers zwei Kegelstümpfe, deren Basen sich gegenüberliegen und deren Scheitelhalbwinkel geringfügig kleiner als der Neigungswinkel a der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse ist.
Die Einrichtungen zum axialen Antrieb der beiden Rollbahnen des Taumelskörpers gegen diejenigen des Zentralkörpers unter Erzeugung des Berührungsdruckes bestehen aus zwei elastischen Systemen, die sich jeweils einerseits auf dem Taumelkörper und andererseits auf den axial beweglich eingebauten Rollbahnen des Taumelkörpers abstützen.
Bei anderen Ausführungsformen weisen die Einrichtungen zum Antrieb der axial beweglich eingebauten Rollbahnen im Hinblick auf die Erzeugung des, Berührungsdruckes Rampen auf. Vorzugsweise umgeben in diesem Falle die beiden Rollbahnen des Taumelkörpers den Zentralkörper, sind die beiden axial beweglich auf dem Zentralkörper eingebauten Rollbahnen des Zentralkörpers zwei Kegelstümpfe, deren Basen sich gegenüberliegen und deren Scheitelhalbwinkel gleich dem Neigungswinkel a der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse ist. Die Einrichtungen zum axialen Antrieb der Rollbahnen des Zentralkörpers gegen die Rollbahnen des Taumelkörpers bestehen aus einem System von Rampen, die fest mit dem Zentralkörper verbunden sind und mit komplementären Rampen zusammenwirken, die fest mit den Rollbahnen des Zentralkörpers verbunden sind.
Bei einer weiteren Ausgestaltung dieser Ausführungsform sind die Rampen schraubenförmig, derart, daß sich die Rollbahnen des Zentralkörpers während des Betriebs des Getriebes automatisch auf den Zentralkörper aufschrauben.
Diese besonderen Aufbauten des den Berührungsdruck erzeugenden Systems mit Hilfe von fest mit den Körpern verbundenen Rampen (fest mit dem Zentralkörper oder mit dem Taumelkörper verbunden) haben den wesentlichen Vorteil, das relative Gleiten der Rollbahnen unter der Wirkung eines übermäßigen Ausgangsmomentes (oder eines Antriebsmomentes oder Reaktionsmomentes) zu vermeiden. Der durch ein solches Rampensystem erzeugte Berührungsdruck ist direkt proportional zum Ausgangsdrehmoment. Daraus ergibt sich, daß der Berührungsdruck kontinuierlich an den Wert dieses wie auch immer gearteten Drehmoments angepaßt wird.
Es wird unterstrichen, daß das Problem der Veränderung des Umwandlungsverhältnisses nicht unabhängig von dem Problem der Erzeugung des Berührungsdruckes gelöst werden kann, da es sich in einem Falle darum handelt, die Lösungen zu finden, die eine Veränderung der Position der Berührungspunkte P1, P2 ermöglichen, und im anderen Falle darum, die Lösung zu finden, die eine Erzeugung des Berührungsdruckes in diesen Punkten ermöglicht. Oder, genauer gesagt, der Vorteil der soeben beschriebenen Lösungen besteht darin, daß die einen mit den anderen verträglich sind.
So ist es zum Beispiel möglich, die Trägheitseinrichtungen zum Antrieb der ringförmigen Bahnen und und zur Erzeugung des Berührungsdruckes mit den Teilen zu kombinieren, die einen axialen Antrieb der kegelförmigen Rollbahnen im Hinblick auf die Veränderung der Position der Berührungspunkte ermöglichen.
Es ist ebenfalls möglich, die elastischen Systeme, die die ringförmigen Rollbahnen im Hinblick auf die Erzeugung des Berührungsdruckes antreiben, mit den Teilen zu kombinieren, die die kegelförmigen Rollbahnen axial antreiben. Hierbei können die Teile zum Beispiel von hydraulischer Bauart sein und aus dichten Kammern bestehen, die ein Strömungsmittel unter Druck aufnehmen können.
Schließlich ist es auch möglich, die Rampensysteme zum Antrieb der kegelförmigen Rollbahnen im Hinblick auf die Erzeugung des Berührungsdruckes mit den Teilen zu kombinieren, welche die ringförmigen Rollbahnen im Hinblick auf eine Veränderung der Position der Berührungspunkte axial antreiben. In diesem Falle können die Teile zum Beispiel aus Zahnradvorgelegeverbindungen bestehen. Es sind jedoch auch andere Permutationen und Kombinationen möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Es ist vielleicht nützlich, an dieser Stelle eine scheinbare Verdoppelung der das Getriebe bildenden Teile durch eine Anmerkung zu erläutern. Es scheint in der Tat, daß das Getriebe zwei Teile aufweist (einerseits das den Berührungsdruck erzeugende System und andererseits die Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen), die zumindest bei bestimmten Ausführungsformen eine vergleichbare Funktion haben, nämlich die Rollbahnen des einen und/oder des anderen Körpers untereinander axial anzutreiben bzw. zu betätigen. Es ist jedoch wesentlich, im Zusammenhang mit diesen Ausführungsformen anzumerken, daß eines dieser Teile (nämlich das den Berührungsdruck erzeugende System) die Rollbahnen des betrachteten Körpers axial antreibt, ohne diese praktisch zu verschieben, derart, um den unverzichtbaren Berührungsdruck zu erzeugen, wobei seine Wirkung dauerhaft ist, und daß das andere Teil (nämlich die Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte) die axiale Position der Rollbahnen verändert, derart, um das Verhältnis R1/R2 der Radien der Kreise, die von den Berührungspunkten auf den Rollbahnen des Taumelkörpers beschrieben werden, zu den Radien der Kreise, die von den Berührungspunkten auf den Rollbahnen des Zentralkörpers beschrieben werden, zu verändern. Diese Einrichtungen werden nur in Betrieb genommen, wenn es erforderlich ist, das Übersetzungsverhältnis zu verändern.
Ihr Betrieb ist also nur zeitweilig.
Punkt 3 Um das Problem der Querabmessungen und der Konstruktionsleichtigkeit des Getriebes zu lösen, unter Benutzung der Einrichtungen zur Aufrechterhaltung eines festen Neigungswinkels a, besteht eine Lösung darin, die mit dem Taumelkörper verbundenen mechanischen Verbindungen derart anzuordnen, daß sie am Taumelkörper an einem seiner Längsenden angreifen.
Diese Lösung kann in verschiedenen möglichen Ausführungsformen des Getriebes verwendet werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform besteht diese mechanische Verbindung aus zweiten Verbindungseinrichtungen zwischen dem Kupplungselement und dem in einer Kegelbewegung mit der Geschwino o* digkeit d und einer Rotationsbewegung mit der Geschwindigkeit beweglichen Taumelkörper.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform, die benutzt werden kann, wenn der Zentralkörper drehbar im Verhältnis zum Gehäuse mit 0 der Geschwindigkeit w um die erste Achse gelagert ist, ist diese mechanische Verbindung zwischen dem Taumelkörper und dem Gehäuse eingebaut, derart, um den Taumelkörper im Verhältnis zum Gehäuse rotationsmäßig zu blockieren (IS = 0; P = Gemäß einer dritten Ausführungsform, die ebenfalls benutzt werden kann, wenn der Zentralkörper im Verhältnis zum Gehäuse mit der Q GeschwindigkeitW um die erste Achse drehbar gelagert ist, ist diese mechanische Verbindung zwischen dem Taumelkörper und dem Zentralkörper eingebaut, derart, um die Geschwindigkeiten CC, 0 0 b dieser Körper untereinander oder zumindest zwei dieser Geschwindigkeiten zu verbinden.
Aufgrund dieser Anordnung der mechanischen Verbindung am Ende des Taumelskörpers ist es möglich, die Trägereinrichtungen für den Fall einfach auszuführen, in welchem gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung der Taumelkörper den Zentralkörper umgibt.
Der gesamte Umfangsteil des Taumelkörpers, der zwischen dem Gehäuse und dem Taumelkörper liegt, ist frei und kann benutzt werden, um die Trägereinrichtungen anzuordnen. In diesem Falle und gemäß einem zusätzlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung bestehen die Trägereinrichtungen aus einem im wesentlichen zylindrischen Käfig, dessen Achse die erste Achse ist, und der von einem schrägen Loch, dessen Achse die zweite Achse ist, durchbohrt ist, aus äußeren Wälzlagern, die zwischen den zylindrischen Käfig und das Gehäuse eingefügt sind und als Achse die erste Achse haben, und aus inneren Wälzlagern, die in dem zylindrischen schrägen Loch eingebaut sind, als Achse die zweite Achse haben und dazu bestimmt sind, den Taumelkörper zu unterstützen.
Es ist klar, daß ein solcher Käfig relativ einfach herzustellen ist, da er eine einzige zylindrische Bohrung aufweist.
In diesem Falle und gemäß einem anderen zusätzlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Taumelkörper zylinderförmig und weist im Inneren eine axiale zylindrische Bohrung auf, in welcher axial beweglich die ringförmigen Rollbahnen eingebaut sind, und weist der Zentralkörper die kegelförmigen Rollbahnen auf.
Dieser zylindrische Aufbau des Taumelkörpers trägt auch wesentlich dazu bei, die körperliche Realisation des Getriebes zu erleichtern. Es ist' nämlich bequemer, ein zylindrisches Hohlteil als ein symmetrisches doppelkegeliges Hohlteil herzustellen.
Punkt 4 Das Problem der mechanischen Verbindungen stellt sich wiederholt bei einem Getriebe gemäß der Erfindung, nämlich - einerseits zwischen den Kupplungseinrichtungen und dem Taumelkörper oder den Trägereinrichtungen, - andererseits zwischen dem Kupplungselement und dem Zentralkörper oder dem Taumelkörper, - und schließlich zwischen dem Taumelkörper und dem Gehäuse oder zwischen dem Taumelkörper und dem Zentralkörper, um die Geschwindigkeiten Cw /?, k) oder zumindest zwei dieser Geschwindigkeiten untereinander zu verbinden.
Das Problem der mechanischen Verbindungen, wie man gesehen hat, stellt sich auch zwischen den Hilfseinrichtungen des Getriebes oder des das Getriebe antreibenden Motors und dem Taumelkörper (oder den Trägereinrichtungen), um den Betrieb der Hilfseinrichtungen mit demjenigen des Getriebes zu synchronisieren.
Das Problem der mechanischen Verbindungen weist verschiedene Lösungen auf entsprechend den Vorteilen, die man erzielen will, oder den Unzulänglichkeiten, die man vermeiden kann. Außerdem können verschiedene Lösungen ins Auge gefaßt werden entsprechend der Art der Teile, die verbunden werden sollen. Umgekehrt kann eine gleiche Lösung zur Verbindung von Teilen unterschiedlicher Art benutzt werden.
a) Zur Lösung des Problems der mechanischen Verbindungen kann eine erste, besonders einfache Lösung benutzt werden, da der Taumelkörper unter einem konstanten Winkel geneigt ist.
Diese Lösung besteht in der Verwendung von Kegelzahnrädern mit dem Scheitel S.
Diese Lösung kann in verschiedenen möglichen Ausführungsformen des Getriebes benutzt werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform bildet diese mechanische Verbindung durch Kegelzahnradvorgelege mit dem Scheitel S die zweiten Verbindungseinrichtungen zwischen dem Kupplungselement und dem beweglichen Taumelkörper.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform, die benutzt werden kann, wenn der Zentralkörper drehbar im Verhältnis zum Gehäuse mit der Geschwindigkeitw um die erste Achse gelagert ist, ist diese mechanische Verbindung durch Kegelzahnradvorgelege mit dem Scheitel S zwischen dem Taumelkörper und dem Gehäuse eino 51C ov gebaut, derart, um die Geschwindigkeiten d und 5 zu verbinden.
Gemäß einer dritten Ausführungsform, die ebenfalls benutzt werden kann, wenn der Zentralkörper drehbar im Verhältnis zum Gehäuse mit der Geschwindigkeit W um die erste Achse gelagert ist, ist diese mechanische Verbindung durch Kegelzahnradvorgelege mit dem Scheitel S zwischen dem Zentralkörper und dem Taumelkörper angeordnet, derart, um die Geschwindigkeiten o o* 0 , (b , > oder zumindest zwei unter ihnen rotationsmäßig zu verbinden.
Vorzugsweise besteht das Kegelzahnradvorgelege aus zwei Kegelzahnrädern mit dem Scheitel S, wobei eins drehfest mit dem Taumelkörper, und das andere drehverbunden mit einem der folgenden Elemente: dem Gehäuse, dem Kupplungselement, dem Zentralkörper, den Trägereinrichtungen verbunden ist.
Das mit dem Taumelkörper fest verbundene Zahnrad kann in der Mitte des Taumelkörpers oder an seinem Ende eingebaut sein.
Wenn es an seinem Ende eingebaut ist, ergeben sich die Vorteile dieser Anordnung, nämlich die Möglichkeit, die Trägereinrichtungen des Taumelkörpers in einfacher Weise auszubilden.
b) Um das Problem der mechanischen Verbindungen zu lösen, wird eine zweite Lösung ins Auge gefaßt. Sie kann in bestimmten Fällen der Lösung durch Zahnräder vorzuziehen sein, die den Nachteil mit sich bringt, laut und die Ursache von Verlusten zu sein, welche den Wirkungsgrad des Getriebes herabsetzen.
Um diese Unzulänglichkeit zu überwinden und gemäß den Merkmalen der vorliegenden Erfindung besteht die vorzugsweise am Ende des Taumelkörpers angeordnete mechanische Verbindung aus einem Querteil, welches direkt oder indirekt den Taumelkörper mit dem Gehäuse oder dem Kupplungselement oder dem Zentral körper verbindet. Dieses Querteil weist in Querrichtung eine ausreichende Nachgiebigkeit auf, um die Kegelbewegung des Taumelkörpers zuzulassen, und in Umfangsrichtung eine Nachgiebigkeit praktisch gleich Null. Dieses Querteil besteht vorzugsweise aus einer ringförmigen Membrane mit konzentrischen Wellen, deren einer Rand an dem Taumelkörper befestigt ist und deren anderer Rand mit dem Gehäuse oder dem Zentralkörper oder dem Kupplungselement drehverbunden ist (direkt oder indirekt).
Diese Lösung kann allgemein angewendet werden, unabhängig davon, ob der Neigungswinkel a fest ist oder nicht. Sie kann daher per se als einer der Gegenstände der vorliegenden Erfindung beansprucht werden.
c) Das Problem der Verbindungen zwischen den Trägereinrichtungen und den Kupplungseinrichtungen stellt, wenn sie von Bewegungsabgriffswellen gebildet werden, keine Schwierigkeiten dar, da der Neigungswinkel a fest ist. Man hat gesehen, daß die Trägereinrichtungen drehbar um die erste Achse gelagert werden können. Es ist daher besonders einfach, sie rotationsmäßig mit der drehbaren Bewegungsabgriffswelle (Antriebswelle), die insbesondere koaxial zur ersten Achse gelagert ist, zu verbinden.
Diese Lösung kann ebenfalls benutzt werden, um die Hilfseinrichtungen des Getriebes oder des das Getriebe antreibenden Motors anzutreiben.
d) Das Problem der Verbindungen zwischen dem Kupplungselement (wenn es von einer drehbaren Bewegungsabgriffswelle gebildet wird) und dem Zentralkörper (wenn dieser drehbar um die erste Achse ist) bringt keinerlei Schwierigkeiten mit sich. Man kann den Zentralkörper rotationsmäßig mit der Bewegungsabgriffswelle, die insbesondere koaxial zur ersten Achse gelagert ist, verbinden.
Punkt 5 Zur Lösung des Problems des Ausgleichs der Reaktionskräfte auf die Lager oder Wälzlager, die den Taumelkörper unterstützen, und gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Taumelkörper derart angeordnet, daß daraus Kreiselmittel zur Erzeugung eines Kreiselmomentes folgen, welches dazu bestimmt ist, die durch das den Berührungsdruck erzeugende System auf den Taumelkörper ausgeübten Kräfte vollständig oder teilweise auszugleichen.
Die Kreiselmittel erzeugen ein Kreiselmoment mit einer Richtung und einer ausreichenden Größe, um die Lager (oder Wälzlager), die zwischen den Trägereinrichtungen und dem Taumelkörper angeordnet sind, zu entlasten (Wälzlager und Lager, die es dem Taumelkörper ermöglichen, sich um seine eigene Achse, nämlich die zweite Achse, zu drehen, wobei diese unter einem festen Winkel a geneigt bleibt). Daraus folgt einerseits, daß es möglich ist, die körerliche Ausführung dieser Lager (oder Wälzlager) zu erleichtern, und andererseits eine Verringerung der mechanischen Verluste in den Lagern (Wälzlagern).
Es ist zweckmäßig, hier zu präzisieren, was unter mit dem Taumelkörper verbundenen Kreiselmitteln, die ein Kreiselmoment erzeugen" verstanden wird, indem an die mechanischen Eigenschaften der Kreiselbewegungen erinnert wird. Trägheitsphänomene (inertielle Phänomene) treten in einem festen Körper auf, der eine Bewegung um einen festen Punkt ausführt. Das bekannteste Beispiel eines diese Bewegung ausführenden Körpers ist der Kreisel (das ist einer der Gründe, warum der Ausdruck "Kreisel-" benutzt worden ist, um die verwendeten mechanischen Mittel zu kennzeichnen). Der Taumelkörper gemäß der Erfindung ist tatsächlich ein fester Körper mit einer Bewegung um einen festen Punkt S. Er führt eine Rotationsbewegung um seine Drehachse (die zweite Achse) aus. Diese Achse führt ihrerseits eine kegelförmige Rotationsbewegung mit dem Scheitel S um die allgemeine Achse des Getriebes (die erste Achse) aus. Die Achse des Taumelkörpers (die zweite Achse) beschreibt einen Kegel mit dem Scheitel S um die allgemeine Achse des Getriebes (die erste Achse). Dieser Kegel wird im allgemeinen "Nutationskegel" genannt.
Die Gesamtheit der elementaren Trägheitskräfte, die sich in der Masse des Taumelkörpers ausbilden, können - unter Anwendung der allgemeinen Gesetze der Mechanik - auf ein Drehmoment und eine im Punkt S angreifende Kraft reduziert werden.
a) Die im Punkt S angreifende Kraft: Wenn der Schwerpunkt des Taumelkörpers praktisch mit dem Punkt S zusammenfällt, ist die im Punkt S angreifende Kraft im wesentlichen Null. Im entgegengesetzten Fall ist die im Punkt S angreifende Kraft eine Drehkraft, die in der Ebene senkrecht zur allgemeinen Achse des Getriebes (zur ersten Achse) gelegen ist.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Schwerpunkt des Taumelkörpers vorzugsweise in der Nachbarschaft des Punktes S angeordnet, derart, um die im Punkt S angreifende Kraft, welche die Lager belastet, zu eliminieren.
b) Das Moment: Das vom Erfinder in Analogie mit der in der Kreiseltheorie angewendeten Terminologie "Kreiselmoment" genannte Moment kann mathematisch durch einen Vektor gekennzeichnet werden, dessen Richtung senkrecht zu der die erste und zweite Achse enthaltenden Ebene ist. Dieses Moment hat die Wirkung, den Taumelkörper um eine Achse senkrecht zu der die erste und zweite Achse enthaltenden Ebene zu kippen (wenn der Neigungswinkel a fest ist, ist jedoch keine Bewegung möglich).
Vorzugsweise und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, das seine Ausführung erleichtert, ist der Taumelkörper ein fester Drehkörper um die zweite Achse mit einer Symmetriequerebene senkrecht zur zweiten Achse durch den Punkt S. Im Falle dieser besonderen Ausführungsform des Taumelkörpers 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 Gleichung dargestellt: c 1 = (.J1 - J3) α² sinαcosα- J3 α(α-ß) sin α wobei J1 und J3 die Trägheitsmomente des Taumelkörpers im Verhältnis zur zweiten Achse und im Verhältnis zu einer durch den Punkt S senkrecht zu dieser zweiten Achse verlaufenden Achse bedeuten, (auch "a" in der Anmeldung genannt) den Neigungswinkel der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse bedeutet, 0 die Winkelgeschwindigkeit des Taumelkörpers um die erste Achse bedeutet, ß die Winkelgeschwindigkeit des Taumelkörpers um die zweite Achse in einem im Verhältnis zum Gehäuse ortsfesten Bezugssystem bedeutet.
(Die Größe(o, die vorher ebenfalls benutzt worden ist, bezeichnet die Winkelgeschwindigkeit des Taumelkörpers um die zweite Achse in einem Bezugssystem, das mit der umlaufenden Ebene, welche die erste und zweite Achse enthält, verbunden ist; zwischen ß* und 13 besteht die Beziehung: o* o o (b 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, daß im ersten Teil der Anteil der Trägheitswirkungen erscheint, die man als "Zentrifugalwirkungen" bezeichnen kann. Wenn oC= p ist (wenn also ß* = 0 ist), verschwindet tatsächlich der zweite Teil des Ausdrucks. Es bleibt lediglich ein erster Teil, welcher unabhängig von der Größe der Winkelgeschwindigkeit des Taumelkörpers um seine Drehachse (die zweite Achse) ist.
Es ist anzumerken, daß bei den Getrieben gemäß der Er o findung im allgemeinen p = 0 ist, anders ausgedrückt, o o(= 13- gilt.
b) Der Ausdruck des Kreiselmomentes stellt eine algebraische Summe dar. Daher kann das Moment entsprechend dem Wert eines jeden Parameters entweder den Taumelkörper gegen den Zentralkörper drücken, oder im Gegensatz hierzu sich einem Andrücken des Taumelkörpers gegen den Zentralkörper widersetzen.
Mit anderen Worten ausgedrückt, müssen die verschiedenen Parameter wie - die Form und Masse des Taumelkörpers (J1, J3), - die Winkelgeschwindigkeit (a., r - der Winkel der Kegelbewegung a (oderoL) für jede Ausführungsform in der Art proportioniert sein, daß ein Moment mit einer Richtung und einer ausreichenden Größe erhalten wird, um das Reaktionsmoment auszugleichen, das durch das mechanische System erzeugt wird, das die Berührungsdrücke an den Punkten P1 und P2 hervorruft (im Verhältnis zu der durch das Getriebe zu übertragenden Leistung).
Mit "Kreiselmitteln" werden alle baulichen und kinematischen Parameter des Taumelkörpers bezeichnet, die einen Einfluß auf die Größe und Richtung des Kreiselmomentes haben.
Die Berechnung der Kreiselmittel Cdas heißt die Berechnung der baulichen und kinematischen Parameter des Taumelkörpers) kann dem Durchschnittsfachmann überlassen werden. Er kann insbesondere im Falle verschiedener Ausführungsformen die oben genannte Formel benutzen. Die Berechnung der Kreiselmittel kann vom Durchschnittsfachmann jedenfalls in dem Maße vorgenommen werden, in welchem er entsprechend einem der Hauptmerkmale der vorliegenden Erfindung angewiesen wird, das Kreiselmoment, das durch diese Mittel erzeugt wird, zu benutzen, um mit-einer ausreichenden Kraft ganz oder teilweise das Reaktionsmoment, das durch das die Berührungsdrücke in den Punkten po und P2erzeugende System erzeugt wird, auszugleichen.
Punkt 6 Zur Lösung des Problems des Ausgleichs der Reaktionskräfte auf das Gehäuse und gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die Trägereinrichtungen derart angeordnet, daß daraus Trägheitsmittel zur Erzeugung eines auf Trägheitswirkungen beruhenden Moments folgen, das dazu bestimmt ist, ganz oder teilweise die Kräfte auszugleichen, die durch das System erzeugt werden, das die Berührungsdrücke an dem Zentralkörper und demzufolge an dem Gehäuse erzeugt.
Die Trägheitsmittel bestehen in einer Anordnung und Verteilung der die Trägereinrichtungen bildenden Massen.
Punkt 7 Das Problem der Übertragung einer mechanischen Leistung zwischen mit einer linearen Hin- und Herbewegung angetriebenen Kupplungseinrichtungen und einem mit einer Rotationsbewegung angetriebenen Kupplungselement ist ein fundamental es Problem des angewandten Maschinenbaus. Dies beruht auf der Tatsache, daß die zur Zeit am häufigsten beputzten Wärmemotoren (mit innerer oder äußerer Verbrennung), insbesondere in der Automobilindustrie, Kolben verwenden, die mit einer linearen Hin- und Herbewegung unter der Wirkung des Gasstoßes angetrieben werden.
Es sind Lösungsversuche für dieses Problem bekannt, die Reibungsgetriebe benutzen, welche entfernte Analogien mit dem Typ von Getrieben gemäß dem Gegenstand der vorliegenden Anmeldung haben.
Unter diesen Lösungsversuchen wird auf diejenigen hingewiesen, die Gegenstand der FR-PS 528 820 sind.
Die in dieser FR-PS 528 820 beschriebene Maschine enthält folgende Elemente: - mit einer Hin- und Herbewegung angetriebene Kolben, die axial (en barillet) um eine erste Achse angeordnet sind; diese Kolben sind im Inneren von Zylindern beweglich, die auf einem Träger, der sich um die erste Achse dreht, eingebaut sind; - eine Taumelscheibe um den Punkt S, die über Triebstangen mit den Kolben zusammenwirkt; diese Scheibe ist mit einer Gebrauchswelle durch ein im Punkt S zentriertes Universalgelenk verbunden; - eine Grundplatte, die ortsfest im Verhältnis zum Gehäuse der Maschine ist; diese Grundplatte weist eine um die erste Achse zentrierte Drehfläche auf; die Taumelscheibe steht mit Verzahnungen in Eingriff, die zu diesem Zweck auf der Drehfläche ausgebildet sind, oder rollt auf den glatten Teilen dieser gleichen Fläche; - eine Vorrichtung, insbesondere eine Ventilkammer, um das Strömungsmittel unter Druck in die umlaufenden Zylinder zu verteilen.
Diese bekannte Maschine weist in der Form, in welcher sie ausgedacht und konzipiert worden ist, eine ganze Reihe von Unzulänglichkeiten auf, die praktisch alle Möglichkeiten praktischer Anwendung ausschließen (es erscheint unmöglich, mit Hilfe einer solchen Maschine einen Wärmekreisprozeß zu benutzen).
Insbesondere sind folgende Nachteile anzumerken: - Erstens ist eine Vorrichtung zur Verteilung der Strömungsmittel erforderlich. Diese Verteilungsvorrichtung muß streng mit der Hin- und Herbewegung der Kolben synchronisiert werden. Die Hin- und Herbewegung der Kolben ist notwendigerweise synchron mit der Taumelbewegung der Taumelscheibe. Demzufolge muß die Verteilungsvorrichtung mit der Taumelbewegung synchronisiert werden Dies ist im Falle der bekannten Maschine nicht möglich, da keine Einrichtung vorgesehen ist, um die Taumelgeschwindigkeit zu materialisieren und die Verteilungsvorrichtung in Abhängigkeit von dieser Geschwindigkeit zu steuern.
Wenn eine Steuerung der Verteilungsvorrichtung mit Hilfe der Gebrauchswelle ins Auge gefaßt würde, würde diese Lösung ein Rollen ohne Gleitung zwischen der Grundplatte und der Taumelscheibe aufzwingen, das heißt die Benutzung von Verzahnungen zwischen der Grundplatte und der Taumelscheibe. Eine solche Forderung schließt die bekannte Maschine von der Klasse der Reibungsgetriebe aus und schließt, wie weiter unten deutlich wira ---auch ---die Benutzung -von Mechanismen zur Seränderung-des Übersetzungsverhältnisses aus.
- Zweitens ist nicht klar, wie die Taumelscheibe in Berührung mit der auf der Grundplatte ausgebildeten Drehfläche gehalten wird. Es ist keinerlei Mechanismus zur Erzeugung eines ausreichenden Druckes vorgesehen, um die Berührungselemente zu halten. Ganz im Gegenteil, die Wirkung der Kolben versucht, die Taumelscheibe von der Drehfläche abzutrennen.
Um zu verhindern, daß die Taumelscheibe im Verhältnis zur Drehfläche gleitet, ist bei dieser bekannten Maschine vorgesehen, die Taumelscheibe an ihrem gesamten Umfang oder einem Teil dieses Umfangs mit einer Verzahnung zu versehen. Ein solches Verzahnungssystem (wie man hiernach sehen wird) macht eine Veränderung des Umwandlungsverhältnisses zwischen der Frequenz der Hin- und Herbewegung der Kolben und der Frequenz der Rotation der Gebrauchswelle unmöglich.
- Drittens ermöglicht die bekannte Maschine, wie sie in Fig.39 der FR-PS 528 820.dargestellt ist, nicht, sich vorzustellen, wie es möglich ist, in einfacher Weise das oben definierte Umwandlungsverhältnis zu verändern.
In der Beschreibung dieser FR-PS wird zwar behauptet, daß es möglich ist, das Umwandlungsverhältnis zu verändern. Der Leser, das heißt der Durchschnittsfachmann, wird auf andere Ausführungsformen verwiesen, die verwiesen, die beschrieben worden sind und die ausschließlich elektromagnetische Maschinen betreffen.
Es ist in der Tat viel schwieriger, als es der Verfasser, Fereday, dieser FR-PS sich denkt, eine hydraulische Maschine zu entwerfen, welche Einrichtungen aufweist, die eine Veränderung des Umwandlungsverhältnisses ermöglichen.
Es wird unterstrichen, daß Fereday selbst nur die Veränderung des Umwandlungsverhältnisses in dem Fall für möglich hält, in welchem die Taumelscheibe und die Drehfläche keine Verzahnungen aufweisen (dies ergibt sich klar aus den Zeilen 29, 30 und 31 der linken Spalte der Seite 11 der FR-PS 528 820).
Wie aus dem Vorhergehenden hervorgeht, ist es unverzichtbar, die Taumelscheibe und die Drehfläche mit solchen Verzahnungen zu versehen, um ein relatives Gleiten des einen Elementes im Verhältnis zum anderen zu vermeiden,und um die Verteilungsvorrichtung mit Hilfe der Gebrauchswelle steuern zu können.
Die bekannte Maschine erlaubt daher nicht die Verwendung eines Mechanismus zur Veränderung des Umwandlungsverhältnisses.
Das Problem ist durch die vorliegende Erfindung mit Hilfe eines neuen Getriebetyps gelöst worden, der einen wirtschaftlichen und wirksamen Mechanismus aufweist, um eine Hin- und Herbewegung, insbesondere die zyklischen Stöße eines Strömungsmittels, das einem Wärmekreisprozeß unterworfen ist, in eine Rotationsbewegung einer Bewegungsabgriffswelle umzuwandeln. Der Mechanismus ist darüber hinaus derart ausgebildet, um eine schnelle und wirtschaftliche Veränderung des Umwandlungsverhältnisses zwischen der Frequenz der Hin- und Herbewegung und der Drehzahl der Bewegungsabgriffswelle zu ermöglichen.
Es wird angemerkt, daß die allgemeine Lösung, die hiernach im einzelnen beschrieben wird, auch außerhalb des Falles benutzt werden kann, bei dem der Neigungswinkel a fest ist. Anders ausgedrückt, die allgemeine Lösung, die vom Erfinder vorgeschlagen wird, darf nicht nur in Kombination mit den Einrichtungen, die die Starrheit des Winkels a gewährleisten, gesehen werden. Da diese allgemeine Lösung neu ist, verdient sie es, per se als einer der Gegenstände der vorliegenden Erfindung beansprucht zu werden.
Es wird andererseits angemerkt, daß diese allgemeine Lösung eine direkte Anwendung in dem Fall findet, in welchem der Winkel a fest ist. Die Tatsache, daß der Winkel a fest ist, erleichtert die Verwendung der allgemeinen Lösung, wie man hiernach sehen wird, und ermöglicht, zusätzliche Vorteile zu erzielen.
Es wird daher aufeinanderfolgend dargestellt, - einerseits die allgemeine Lösung des Problems der Umwandlung einer Hin- und Herbewegung in eine Drehbewegung, - und andererseits die besondere Lösung, die sich aus der Kombination und Anpassung dieser allgemeinen Lösung für den Fall von Getrieben ergibt, die Einrichtungen aufweisen, um den Winkel a starr zu halten.
a) Die allgemeine Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe folgende Teile aufweist: - ein Gehäuse, - ein Kupplungselement, das im Verhältnis zum Gehäuse mit einer Rotationsbewegung um eine erste Achse angetrieben werden kann, - einen drehbaren Zentralkörper (erstes Element), der drehfest mit dem Kupplungselement verbunden ist, drehbar im Verhältnis zum Gehäuse um die erste Achse gelagert ist und mindestens eine Drehrollbahn um die erste Achse aufweist, - einen beweglichen Taumelkörper (zweites Element) mit mindestens einer Drehrollbahn um eine zweite Achse, die die erste Achse in einem Punkt S unter einem Winkel a schneidet, - Trägereinrichtungen, die im Gehäuse eingebaut sind und den Taumelkörper tragen, - Kupplungseinrichtungen, die im Verhältnis zum Gehäuse mit einer Hin- und Herbewegung angetrieben werden können, - Verbindungseinrichtungen zwischen den Kupplungseinrichtungen und dem Taumelkörper, die gelenkig im Verhältnis zum Taumelkörper eingebaut sind, wobei diese Verbindungseinrichtungen und die Trägereinrichtungen bewirken, daß der Taumelkörper durch die Kupplungseinrichtungen mit einer 0 Taumelbewegung mit dem Winkel a und der Geschwindigkeit cc um den Punkt S angetrieben werden kann (oder umgekehrt), - ein mechanisches System, das die Rollbahn des Taumelkörpers gegen die Rollbahn des drehbaren Zentralkörpers drückt, - Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen, wobei diese Einrichtungen den Zweck haben, eine Veränderung des Umwandlungsverhältnisses zwischen der Frequenz der Hin- und Herbewegung der Kupplungseinrichtungen und der Drehzahl des Kupplungselementes zu ermöglichen.
Aufgrund dieser Kombination von Einrichtungen ist es möglich, eine mechanische Leistung zwischen den Kupplungseinrichtungen, die mit einer Hin- und Herbewegung angetrieben sind (insbesondere durch thermische Stöße bzw. Schwingungen eines Strömungsmittels, das einem Wärme zyklus unterworfen ist, erzeugt), und einem Kupplungselement, das mit einer Rotationsbewegung angetrieben wird, zu übertragen; und dies mit der Möglichkeit, das Umwandlungsverhältnis in einfacher und schneller Weise zu verändern.
Aufgrund dieser Kombination von Einrichtungen ist es möglich, das gestellte Problem zu lösen. Wenn die Winkelgeschwindigkeit des Taumelkörpers Null ist (das heißt der Taumelkörper ist rotationsmäßig im Verhältnis zum Gehäuse blockiert, insbesondere aufgrund von Trägereinrichtungen, die zum Beispiel aus einem o,* o Kardangelenk bestehen; anders ausgedrückt, wennp = ist), entfernt sich die Bewegung eines Punktes des Taumelkörpers nicht weit von einer Geraden. Aufgrund dieser Tatsache wird es möglich, o die Taumelbewegung des Taumelkörpers (mit der Geschwindigkeit at.) mit der linearen Hin- und Herbewegung der Kupplungseinrichtungen gemäß der Erfindung zu verbinden. Die Taumelbewegung des Taumelkörpers kann in. eine Rotationsbewegung des um die erste Achse drehbaren Zentralkörpers umgewandelt werden aufgrund der Rollbahnen, die aufeinander ohne Gleiten abrollen (vgl. hinsichtlich dieses Punktes für weitere Einzelheiten insbesondere die DT-OS 24 33 685).
Diese Verbindung zwischen dem Taumelkörper und den Kupplungseinrichtungen kann zum Beispiel von Kardangelenken, von Kugelgelenken usw. gebildet werden.
Man kann zeigen, daß, wenn d ie Winke die Winkelgeschwindigkeit ß des Taumelkörpers Null ist (anders ausgedrückt, wenn = ist), die Bewegung eines Punktes, der in der Ebene gelegen ist, die mit dem Taumelkörper verbunden ist und senkrecht im Punkt S zur zweiten Achse verläuft (oder in der Nachbarschaft dieser Ebene gelegen ist), im wesentlichen linear ist. Ein solcher Punkt - es wird sich noch Gelegenheit ergeben, dies hiernach erneut zu präzisieren - beschreibt eine geschlossene, sehr gestreckte Kurve, deren Projektion auf eine senkrecht zur ersten Achse verlaufende Ebene einen Kreis bildet, dessen Durchmesser D durch folgende Formel gegeben ist: D = E (1 - cos a) wobei E den Abstand des Punktes von der ersten Achse darstellt.
Diese Gleichung läßt erkennen, daß für den Fall, in welchem der Winkel a einen geringen Wert aufweist, der Durchmesser D klein ist. Man kann daher feststellen, daß die Bewegung eines Punktes P der senkrecht im Punkt S zur zweiten Achse verlaufenden Ebene im wesentlichen linear längs einer Geraden parallel zur ersten Achse im Abstand E ist. Es ist daher gemäß einem zusätzlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung zweckmäßig, den Taumelkörper mit den mit einer linearen Bewegung angetriebenen Kupplungseinrichtungen durch Verbindungseinrichtungen zu verbinden, die im Verhältnis zum Taumelkörper gelenkig eingebaut sind und ihren Gelenkmittelpunkt im wesentlichen in der senkrecht zur zweiten Achse im Punkt S verlaufenden Ebene liegen haben.
Die Trägereinrichtungen können zur rotationsmäßigen Blockierung des Taumelkörpers benutzt werden. Bei anderen Ausführungsformen können die Kupplungseinrichtungen benutzt werden, wenn sie aus Kolben bestehen, die in Zylindern beweglich sind, gegen welche sie sich radial abstützen können. Solche Lösungen können insbesondere benutzt werden, wenn der Winkel a fest ist.
Die Längskomponente des von den Kupplungseinrichtungen ausgeübten Stoßes kann auf verschiedene Weisen kompensiert werden, zum Beispiel durch die Trägereinrichtungen (wenn sie eine Kardanbauart aufweisen) oder durch angelenkte Hilfseinrichtungen, die sich auf dem Gehäuse abstützen, insbesondere, wenn der Winkel a fest ist.
Es steht also fest, daß die Kombination der das oben definierte Getriebe bildenden Einrichtungen eine allgemeine Lösung des gestellten Problems der Übertragung einer mechanischen Leistung zwischen Kupplungseinrichtungen, die mit einer linearen Hin-und Herbewegung angetrieben werden, und einem Kupplungselement, das mit einer Rotationsbewegung angetrieben wird, darstellt.
Es wird angemerkt, daß die soeben erläuterte allgemeine Lösung gleichzeitig erlaubt, ein ganz anderes Problem zu lösen. Man hat gesehen, daß es bei den Getrieben gemäß der Erfindung (selbst bei denjenigen, die mit einer Rotationsbewegung angetriebene Eingangs- und Ausgangswellen aufweisen) oft erforderlich ist, den Taumelkörper rotationsmäßig im Verhältnis zum Gehäuse zu blockieren, derart, um die Bedingung ß = O zu gewährleisten (oder eine Drehverbindung des Taumelkörpers mit einer Antriebswelle herzustellen). Um dieses Problem zu lösen, verwendet man mechanische Verbindungen verschiedener Art: zum Beispiel ein Zahnradvorgelege, eine gewellte Membrane, usw.
Die Mechanismen, welche das Problem der Umwandlung einer Hin-und Herbewegung in eine Rotationsbewegung lösen, bringen eine andere Lösung für dieses Problem mit sich. Man kann in der Tat die Kupplungseinrichtungen, die mit einer -Hin- und Herbewegung an getrieben werden, benutzen, um den Taumelkörper rotationsmäßig zu blockieren, wie es soeben oben aufgezeigt worden ist. In diesem Falle haben die Kupplungseinrichtungen vorzugsweise die Form von zylindrischen Gleitstücken, die in zylindrischen Führungen von größerem Durchmesser gleiten (konform mit der Gleichung D = E (1 - cos a) ), die fest mit dem Gehäuse oder der Antriebswelle verbunden sind. In diesem Falle wird der Taumelkörper o ebenfalls in seiner Taumelbewegung mit der Geschwindigkeit 0L durch andere Antriebseinrichtungen angetrieben (solche Einrichtungen können in einfacher Weise in dem Fall benutzt werden, in welchem der Winkel a fest ist; dies wird hiernach erläutert).
Es wird nunmehr wieder zu dem Problem zurückgekehrt, das Gegenstand der vorliegenden Diskussion ist, und das die Umwandlung einer linearen Hin- und Herbewegung in eine Rotationsbewegung mit Hilfe eines variablen Reibungsdrehzahlwandlers betrifft. Die allgemeine Lösung für dieses Problem kann derart angepaßt werden, um darüber hinaus die-anderen Probleme zu lösen, ~die oben erwähnt sind und Reibungsgetriebe betreffen.
Um das Problem der axialen Kräfte auf den drehbaren Zentralkörper (und demzufolge auf das fest mit diesem verbundene Kupplungselement), die durch das den Berührungsdruck erzeugende System verursacht werden, zu lösen, sind gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung folgende Maßnahmen vorgesehen: - Der drehbare, drehfest mit dem Kupplungselement verbundene Zentralkörper weist zwei Drehrollbahnen um die erste Achse auf; die Rollbahnen des drehbaren Zentralkörpers sind, vorzugsweise symmetrisch, beiderseits einer senkrecht zur ersten Achse im Punkt S verlaufenden Ebene angeordnet; - der Taumelkörper weist zwei Drehrollbahnen um die zweite Achse auf; die Rollbahnen des Taumelkörpers sind, vorzugsweise symmetrisch, beiderseits der senkrecht zur zweiten Achse im Punkt S verlaufenden Ebene angeordnet.
Die Verdoppelung der Rollbahnen, welche die axialen Komponenten der Kräfte eliminiert, erlaubt darüber hinaus, ohne den Raumbedarf der Maschine erheblich zu vergrößern, die zwischen dem Taumelkörper und dem Zentralkörper übertragene Leistung praktisch zu verdoppeln.
Um das Problem der Veränderung des Umwandlungsverhältnisses ohne Veränderung des Neigungswinkels a zu lösen und gemäß einem zusätzlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung, sind die Rollbahnen (oder die Rollbahn) eines der Körper (des Zentralkörpers oder des Taumelkörpers) im wesentlichen kegelförmig und weisen einen Scheitelhalbwinkel auf, der im wesentlichen gleich dem Neigungswinkel a der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse ist, sind die Rollbahnen (oder die Rollbahn) wenigstens eines der Körper axial beweglich eingebaut und enthalten die Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen Einrichtungen, um die axial beweglichen Rollbahnen (oder die Rollbahn) axial anzutreiben.
Es wird hier erinnert, daß diese Konstanz (relative Konstanz) des Neigungswinkels a folgende Vorteile aufweist: - Einerseits vereinfacht sie die Realisierung der mechanischen Verbindungen zwischen den in Bewegung befindlichen Körpern (.der Taumelkörper) und den Kupplungselementen oder den Kupplungseinrichtungen; wenn die Kupplungseinrichtungen aus Kolben eines Wärmemotors bestehen, vereinfacht diese Anordnung ebenfalls die Realisierung der mechanischen Verbindungen mit den Hilfseinrichtungen des Getriebes und des Wärmemotors, die mit einer Geschwindigkeit bewegt werden müssen, die synchron mit der Geschwindigkeit d des Taumelkörpers ist, zum Zwecke entweder des Ausgleichs des Drehmoments auf das Gehäuse, das durch das System, das den Berührungsdruck erzeugt, entwickelt wird oder zum Beispiel zur Betätigung der Ventile, des Generators usw.; - andererseits erleichtert die Konstanz des Winkels a die Ausführung des Mechanismus zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses, da lediglich die Benutzung von Einrichtungen erforderlich ist, um die Rollbahnen (oder die Rollbahn) mindestens eines der Körper axial zu verschieben; - schließlich erleichtert diese relative Konstanz des Winkels a den Gebrauch des Systems, das die Rollbahnen des Taumelkörpers gegen die Rollbahnen des Zentralkörpers drückt, insbesondere wenn das System, wie man später sehen wird, auf Trägheitswirkungen beruht.
Um das Problem der Erzeugung des Berührungsdruckes am Berührungspunkt zwischen den Rollbahnen zu lösen, sind verschiedene Lösungen möglich, je nachdem, ob der Winkel a konstant bzw. fest gehalten wird oder nicht.
Die Mehrzahl der oben für den Fall betrachteten Lösungen, in welchem der Winkel a fest ist, sind ebenfalls auf den Fall übertragbar, in welchem der Winkel a nicht fest ist (die Lösungen mit Rampen, elastischen Einrichtungen, hydraulischen Systemen können um so leichter übertragen werden, wenn der Winkel a im wesentlichen konstant ist und nur geringfügig um einen mittleren Wert variiert).
Wenn der Winkel a nicht fest gehalten wird und gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung können Lösungen in betracht gezogen werden, die auf Trägheitswirkungen beruhen. Solche Trägheitssysteme zur Erzeugung des Berührungsdruckes sind in der DT-OS 24 33 685 beschrieben worden, die hier durch Bezugnahme einverleibt wird. Es wird daran erinnert, daß das Kippmoment, das den Taumelkörper (der frei kippen kann, da der Winkel a nicht fest ist) gegen den Zentralkörper zu kippen versucht, auf Kreiselursachen beruht und mit der Taumel- bzw. Präzessionsbewegung des Taumelkörpers um den Punkt S verbunden ist.
Wenn die Kupplungseinrichtungen aus den Kolben eines Wärmemotors bestehen und außerdem das Kreiselelement durch den Taumelkörper (dessen Geometrie und Massenverteilung zu diesem Zweck eingerichtet sind) erzeugt wird, benutzt man gemeinsam die Trägheitswirkungen der Kolben. Jeder Kolben hat eine sinusförmige Hin-und Herbewegung, welcher eine sinusförmige Hin- und Herkraft entspricht. Bei dem Getriebe gemäß der vorliegenden Erfindung braucht man vorzugsweise vier Kolben, um den Taumelkörper regelmäßig in Drehung zu versetzen. Die vier alternativen Trägheitskräfte, die mit der Bewegung der Kolben verbunden sind, setzen sich in dem Taumelkörper zusammen,derart, um ein Drehmoment von gleicher Frequenz, gleicher Phase und gleicher Richtung wie das Kreiselmoment zu bilden. Dieses Drehmoment wird daher dem letzteren zugefügt. Daraus ergibt sich der Vorteil, die Masse zu verringern, die sonst für den Taumelkörper erforderlich ist, um das Kreiselmoment zu erzeugen, wenn dieses letztere allein wirkt, um den Taumelkörper gegen den drehbaren Zentralkörper zu drücken.
Um zur Verwendung des Kreiselmomentes, das den Taumelkörper gegen den drehbaren Zentralkörper drückt, beizutragen, ist es gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung zweckmäßig, den Taumelkörper derart auszuführen, daß sein Schwerpunkt im Schnittpunkt der ersten und der zweiten Achse liegt. Die Trägereinrichtungen des Taumelkörpers weisen übrigens um den Mittelpunkt S gelenkige Einrichtungen, insbesondere ein Kardangelenk, auf, um den Taumelkörper frei schwenkbar zu halten.
Um das Problem des minimalen Raumbedarfs des Getriebes zu lösen und gemäß einem zusätzlichen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist der Taumelkörper beweglich um den Zentralkörper gelagert.
Die Verbindungseinrichtungen zwischen den Kupplungseinrichtungen (den Kolben) und dem Taumelkörper sind am Umfang des letzteren angeordnet.
Das Problem des minimalen Raumbedarfs des Getriebes kann nicht unabhängig von der Art der Kupplungseinrichtungen, die mit einer linearen Hin- und Herbewegung angetrieben werden, angegangen werden. Diese Einrichtungen können in verschiedener Weise angeordnet sein. Insbesondere können sie derart ausgebildet sein, um den Gebrauch eines Wärmekreisprozesses zu erlauben. Zu diesem Zweck weisen die Kupplungseinrichtungen Kolben auf, die in abgegeschlossenen Räumen bzw. Umhüllungen beweglich sind, die im Verhältnis zum Gehäuse ortsfest sind und ein Strömungsmittel enthalten, das einem Wärmekreisprozeß unterworfen wird.
Die Räume sind um die erste Längsachse angeordnet (bei bestimmten Ausführungsformen axial (tonnenförmig = "en barillet") ). Die beweglichen Kolben haben eine phasenverschobene Hin- und Herbewegung (zum Beispiel um einen Winkel, der im wesentlichen der jeweiligen Winkelposition der Räume im Verhältnis zum Taumelkör--per entspricht). Die Verbindungseinrichtungen sind zwischen den Kolben und dem Taumelkörper eingebaut.
Die Tatsache, daß der Neigungswinkel der zweiten Achse im-Verhältnis zur ersten Achse im wesentlichen fest ist, bringt einen weiteren Vorteil in dem Fall mit sich, in welchem die Kupplungseinrichtungen mit einer Hin- und Herbewegung aus Kolben bestehen.
Diese Anordnung vermeidet- nämlich, die Länge der Laufbahn der Kolben zu verändern. Dieser Vorteil ist besonders schätzenswert für den Fall, in welchem die benutzten Wärmekreisprozesse bzw.
thermischen Zyklen von der Otto- oder Diesel-Art sind.
Unter den verschiedenen denkbaren offenen und geschlossenen Wärmekreisprozessen, die in Verbindung mit dem neuen Getriebetyp benutzt werden können, passen sich bestimmte besser als andere an die oben definierten Strukturen an und ermöglichen, neue Ergebnisse und Vorteile zu erzielen.
Diese Wärmekreisprozesse, die mit den oben definierten Strukturen zusammenwirken, um der vorliegenden Erfindung einen hohen Vollendungsgrad zu geben, werden gemeinsam "Stirling-Zyklen" genannt (ein anderer Wärmekreisprozeß, der sich dem Stirling-Zyklus anpaßt, und der ebenfalls gut paßt, ist derjenige einer doppelt wirkenden Dampfmaschine). Um diese besonderen Kreisprozesse zu benutzen und entsprechend einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht das System von Räumen, die axial (bzw.
tonnenförmig) um die erste Längsachse montiert sind, aus mindestens einem Raum mit veränderlichem Volumen und erhöhter mittlerer Temperatur. Dieser Raum ist mindestens mit einem Raum verbunden, der ebenfalls ein veränderliches Volumen und eine niedrigere mittlere Temperatur hat. Strömungsmittelverbindungen verbinden die Räume. An jeder dieser Verbindungen sind ein Vorwärmer, ein Regenerator und ein Kühler eingefügt. Die Räume sowie die Verbin-- dungen enthalten ein aktives Strömungsmittel, zum Beispiel Wasserstoff, das von einem der Räume mit veränderlichem Volumen zum anderen durch den Regenerator hin- und herzirkuliert. Die beweglichen Kolben sind im Inneren der Räume eingebaut und begrenzen das veränderliche Volumen.
Die Verwendung des Stirling-Zyklus verlangt eine gemeinsame Verbrennungskammer und demzufolge eine Anordnung der Axialzylinder um die Achse der gemeinsamen Verbrennungskammer. Das Getriebe gemäß der Erfindung ist aufgrund der zentralen Anordnung des drehbaren Zentralkörpers und der peripheren Anordnung des Taumelkörpers und der Verbindungseinrichtungen besonders geeignet,um mit minimalem Raumbedarf die Hin- und Herbewegung der axial angeordneten Kolben in die Rotationsbewegung einer Bewegungsabgriffswelle umzuwandeln. Vorzugsweise sind mehrere Kolben und mehrere Zylinder vorgesehen, derart, um einen möglichst regelmäßigen Antrieb des Taumelkörpers zu gewährleisten.
b) Entsprechend dem oben aufgestellten Plan soll nunmehr die besondere Lösung (die besondere Lösung für das Problem der Umwandlung einer linearen Hin- und Herbewegung in eine Rotationsbewegung) dargestellt werden, die sich aus der Kombination und Anpassung der allgemeinen Lösung für den Fall eines Getriebes ergibt, das Einrichtungen zum Festhalten des Winkels a aufweist.
Diese besondere Lösung bestimmt sich im Verhältnis zur Kombination der kennzeichnenden Einrichtungen der Getriebe mit festem Neigungswinkel a dadurch, daß - die Kupplungseinrichtungen im Verhältnis zum Gehäuse derart eingebaut sind, daß sie mit einer linearen Hin- und Herbewegung längs einer zur ersten Achse parallelen Richtung angetrieben werden können, und - daß die ersten Verbindungseinrichtungen zwischen den Kupplungseinrichtungen und dem Taumelkörper gelenkig im Verhältnis zum Taumelkörper eingebaut sind, wobei die Gelenkmittelpunkte der Verbindungseinrichtungen vorzugsweise im wesentlichen in der senkrecht zur zweiten Achse im Punkt S verlaufenden Ebene liegen (die Gründe hierfür ergeben sich aus dem Vorhergehenden).
Es ist klar, daß man durch diese besondere Anordnung der Kupplungseinrichtungen und der ersten Verbindungseinrichtungen ein Getriebe mit einem festen Neigungswinkel erhält, mit welchem eine Hin- und Herbewegung in eine Rotationsbewegung umgewandelt werden kann.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung zur Vereinfachung der technologischen Ausführung des Getriebes ist der Zentralkörper vorzugsweise drehbar um die erste Achse gelagert. Im entgegengesetzten Fall (wenn der Zentralkörper feststehend wäre) wäre es erforderlich, die Kupplungseinrichtungen drehbar um die erste Achse einzubauen. Anders ausgedrückt, wenn die Kupplungseinrichtungen von Kolben gebildet werden, wäre es erforderlich, einerseits die Kolben und Zylinder drehbar um die erste Achse einzubauen, nnd andererseits das Kupplungselement - mit Hilfe der zweiten Verbindungseinrichtung - mit dem Taumelkörper zu verbinden, das der Rotationsbewegung der Kupplungseinrichtungen folgt. Obwohl dieser letztere Ausführungsform komplexer ist, ist sie denkbar, da der Winkel a fest ist.
Wenn der Zentralkörper drehbar um die erste Achse gelagert ist, hat man im Vorhergehenden gesehen, daß es hierbei möglich war, die Zylinder mit dem Gehäuse fest zu verbinden, unter dem Vorbehalt jedoch, den Taumelkörper im Verhältnis zum Gehäuse rotationsmäßig zu blockieren (derart, daß ß = 0 ist).
Um den Taumelkörper rotationsmäßig zu blockieren, können verschiedene Lösungen ins Auge gefaßt werden.
Eine bevorzugte Lösung, die mit dem Aufbau und der Funktion der Trägereinrichtungen, die den Neigungswinkel a konstant halten, verträglich ist, besteht darin, die Kupplungseinrichtungen zu benutzen, insbesondere wenn diese letzteren aus in Zylindern beweglichen Kolben bestehen. In diesem letzteren Fall stützen sich die Kolben direkt radial auf den Zylindern ab und blockieren den Taumelkörper rotationsmäßig (ß = 0).
Es empfiehlt sich hierbei jedoch, den Zylindern einen geringfügig größeren Durchmesser als den Kolben entsprechend der Gleichung D = E t1 - cos a) zu geben.
Die Starrheit des Neigungswinkels a erlaubt außer den Vorteilen, die ihr eigen sind, und die sie unabhängig von dem Getriebetyp, bei dem sie angewandt wird, mit sich bringt, in Kombination mit den zur Übertragung einer Hin- und Herbewegung in eine Rotationsbewegung entwickelten Einrichtungen zusätzliche Vorteile zu erzielen.
Es ist erforderlich, bei bestimmten Ausführungsformen (insbesondere für den Fall, in welchem die Kupplungseinrichtungen aus Kolben und Zylindern eines Wärmemotors bestehen) mechanische Verbindungen zwischen dem Taumelkörper (oder einem mit dem Taumelkörper verbundenen Element, wie zum Beispiel den Trägereinrichtungen) und Hilfsmechanismen vorzusehen, um diese letzteren mit einer Geschwindigkeit anzutreiben, die mit der Geschwindigkeit des Taumelkörpers um die erste Achse synchron ist (solche Hilfsmechanismen bestehen zum Beispiel aus die Ventile steuernden Nockenwellen, der Benzinpumpe usw.).
Wenn der Winkel a konstant ist, können diese mechanischen Verbindungen in einfacher Weise mit Hilfe von Zahnradvorgelegen ausgeführt werden, wie sich aus der detaillierten Beschreibung von einigen besonderen Ausführungsformen ergeben wird.
Darüber hinaus bringt die Starrheit des Winkels a den Vorteil mit sich, jede Unsicherheit zu eliminieren, was die axiale Laufbahn der Kupplungseinrichtungen betrifft. Wenn der Winkel a relativ konstant ist (wie im Zusammenhang mit der allgemeinen Lösung im Vorhergehenden erläutert worden ist), ist die axiale Laufbahn der Kupplungseinrichtungen selbst relativ konstant, aber sie ist noch Veränderungen zugänglich.
Anders ausgedrückt, aufgrund dieser Starrheit des Winkels a sind keine zufälligen Veränderungen der Laufbahn der mit einer Hin-und Herbewegung angetriebenen Kupplungseinrichtungen zu befürchten (dieser Vorteil ist von besonders großem Interesse, wenn diese Kupplungseinrichtungen von Kolben eines Wärmemotors gebildet werden) . Die Verbindungseinrichtungen zwischen dem Taumelkörper und den Kupplungseinrichtungen übertragen die Schwingungen, die sich aufgrund der möglichen Veränderungen des Neigungswinkels a ergeben könnten.
Es wird hier betont, daß dieser Begriff der "Starrheit der Laufbahn der Kupplungseinrichtungen" nicht bedeutet, daß diese Laufbahn nicht geregelt werden kann. Die gleiche Unterscheidung, die zwischen einem "Winkel mit einem Freiheitsgrad" und einem "festen und regelbaren Winkel" gemacht worden ist, ist ebenfalls im Zusammenhang mit der Laufbahn der Kupplungseinrichtungen zu machen. Diese weist aufgrund der Starrheit des Winkels a keinen Freiheitsgrad (kein Spiel) auf, aber sie kann geregelt werden, insbesondere durch eine Regelung des Neigungswinkels a.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die Verbindungseinrichtungen zwischen den Kupplungseinrichtungen und dem Taumelkörper gelenkig im Verhältnis zu gebogenen Verlängerungen, die fest mit mindestens einem der Enden des Taumelkörpers verbunden sind, den sie verlängern, eingebaut. Die Gelenkmittelpunkte der Verbindungseinrichtungen liegen im wesentlichen in der senkrecht zur zweiten Achse im Punkt S verlaufenden Ebene. Dieser besondere Aufbau des Taumelkörpers, nämlich diese gebogenen Verlängerungen, erlaubt eine einfache Ausführung der Trägereinrichtungen. Diese gebogenen Verlängerungen ermöglichen es, den gesamten peripheren Raum zwischen dem Taumelkörper und dem Gehäuse freizulassen, derart, daß es möglich ist, dort in einfacher Weise Trägereinrichtungen anzuordnen, die angepaßt sind, um das Taumeln des Taumelkörpers zu ermöglichen und den Winkel a starr zu halten.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung sind vier den Taumelkörper radial verlängernde Verlängerungen vorgesehen, die in Zweiergruppen gruppiert und in jeder Gruppe um 450 versetzt sind. Diese Verlängerungen können fest mit dem-gleichen Ende des Taumelkörpers verbunden oder symmetrisch im Verhältnis zum Punkt S an jedem Ende des Taumelkörpers angeordnet sein. Wenn in diesem letzteren Fall die mit einer Hin- und Herbewegung angetriebenen Kupplungseinrichtungen selbst in entsprechender Weise symmetrisch angeordnet sind, ist es möglich, die Längskomponente des durch die Kupplungseinrichtungen ausgeübten Stoßes ohne weitere Mittel auszugleichen. Im ersten Fall, das heißt in dem Fall, in welchem die Verlängerungen fest mit dem gleichen Ende des Taumelkörpers verbunden sind, werden vorzugsweise Einrichtungen vorgesehen, die gelenkig im Verhältnis zum Gehäuse sind, um die Längskomponente des durch die mit einer Hin-und Herbewegung angetriebenen Kupplungseinrichtungen ausgeübten Stoßes zu kompensieren. Diese im Verhältnis zum Gehäuse gelenkigen Einrichtungen bestehen vorzugsweise aus zwei symmetrisch im Verhältnis zum Taumelkörper an zwei Punkten, die zwischen zwei den Taumelkörper verlängernden Verlängerungen liegen, angelenkten Schwingarmen. Die Position der Gelenkmittelpunkte der Schwingarme im Verhältnis zum Gehäuse und die Abmessungen der Schwingarme müssen in sachgemäßer Art berechnet werden. Aus der detaillierten Beschreibung einer Ausführungsform wird später klar, in welcher Weise es möglich ist, die Position der Mittelpunkte der Schwingarme und ihre Abmessungen zu bestimmen.
Bei diesem neuen besonderen Getriebe, das entwickelt worden ist, um eine Hin- und Herbewegung in eine Rotationsbewegung umzuwandeln, können die anderen zusätzlichen Probleme, gelöst in Kombination mit dem Problem der Unterdrückung der Schwingungen, ebenfalls durch die- gleichen Einrichtungen gelöst werden.
Diese Probleme werden hier kurz in Erinnerung gerufen: - Das Problem des Ausgleichs der axialen Kräfte durch eine symmetrische Anordnung der Rollbahnen, - das Problem der Veränderung des Umwandlungsverhältnisses ohne Veränderungen des Neigungswinkels a durch Rollbahnen mit einem allgemein kegelförmigen Verlauf, - das Problem der Erzeugung des Berührungsdruckes durch elastische Systeme, Trägheitssysteme, Rampen, -- das Problem der Querabmessungen des Getriebes, - das Problem der mechanischen Verbindungen, - das Problem des Ausgleichs der Reaktionskräfte auf die den Taumelkörper unterstützenden Wälzlager durch Kreiselmittel, - das Problem des Ausgleichs der Reaktionskräfte auf die den Zentralkörper unterstützenden Wälzlager oder auf das Gehäuse durch Trägheitseinrichtungen.
Einige besondere Einrichtungen, die oben bei der allgemeinen Erörterung dargestellt worden sind, können ebenfalls für den Fall übernommen werden, in welchem der Neigungswinkel a starr ist. Dies gilt zum Beispiel für den Aufbau und die Anordnung der Kupplungseinrichtungen, die insbesondere aus den Kolben und Zylindern eines Wärmemotors (oder eines Kompressors) bestehen können.
Bevor im einzelnen einige Ausführungsformen der Getriebe, die Gegenstand oder die Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind, beschrieben werden, erscheint es notwendig, kurz daran zu erinnern, daß die verschiedenen Teile, die das Getriebe bilden, in verschiedener Weise entsprechend den ergänzenden Problemen oder den subsidiären Vorteilen, die man außerdem erreichen möchte, ausgeführt oder angeordnet sein können.
1) Die relativen Positionen des Zentralkörpers und des Taumelkörpers können sich verändern. Der Zentralkörper kann im Inneren des Taumelkörpers angeordnet sein, der in diesem Falle ein Hohlkörper ist. Umgekehrt kann der Taumelkörper im Inneren des Zentralkörpers angeordnet sein, welcher in diesem Falle hohl ist. Entsprechend können die Drehrollbahnen abwechselnd konkav oder konvex in einer Querebene sein.
2) Eine große Vielfalt von Formen der Drehrollbahnen ist möglich.
Wenn die Rollbahnen kegelförmig sind (derart, daß der Neigungswinkel a nicht zu verändern ist), können diese kegelförmigen Bahnen entweder auf dem Zentralkörper oder auf dem Taumelkörper angeordnet bzw. eingebaut sein.
Die Erzeugenden der Rollbahnen können in Meridianebenen (das heißt in einer Radialebene, die durch die Drehachsen der Rollbahnen verläuft) entweder konvexe oder konkave Bahnen sein. Die Wahl der Krümmungsradien der Rollbahnen in den Querebenen oder Meridianebenen erlaubt, wobei die anderen Dinge gleichbleiben, verschiedene Änderungsbereiche der Ausgangsdrehzahlen für eine gleiche Größe des Übersetzungsverhältnisses R1(R2, verschiedene Änderungsgesetze der Leistung des Getriebes in Abhängigkeit von der Ausgangsdrehzahl und Getriebe mit verschiedenem Raumbedarf zu erzielen.
3) Es ist eine große Vielzahl von Mechanismen einsetzbar, die den Berührungsdruck erzeugen.
4) Die Kupplungselemente und die Kupplungseinrichtungen können in verschiedener Weise ausgeführt sein. Sie können aus Bewegungsabgriffswellen (Eingangs- oder Ausgangswelle oder umgekehrt) bestehen. Sie können ebenfalls aus Teilen bestehen, die eine lineare Hin- und Herbewegung ausführen (dies ist ausführlich im Zusammenhang mit dem Problem einer Umwandlung einer Hin- und Herbewegung in eine Rotationsbewegung erörtert worden). Die Bewegungsabgriffswellen (allgemeiner die Kupplungselemente und die Kupplungseinrichtungen) können rotationsmäßig jeweils zum einen mit dem Taumelkörper oder dem Zentralkörper (was das Kupplungselement anbetrifft) oder zum anderen mit dem Taumelkörper oder den Trägereinrichtungen (was die Kupplungseinrichtungen anbetrifft) verbunden werden.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß die Kupplungseinrichtungen und das Kupplungselement jeweils rotationsmäßig mit dem Taumelkörper und dem Zentralkörper verbunden sind.
Das eine Element Cdas Kupplungselement) kann mit der Rotationsbewegung mit der Geschwindigkeit ß* des Taumelkörpers um dessen eigene Achse (die zweite Achse) verbunden sein.
Die anderen Einrichtungen (die Kupplungseinrichtungen) können 0 mit der Taumelgeschwindigkeit oC des Taumelkörpers um die erste Achse verbunden sein.
5) Wie dargestellt worden ist, kann der Zentralkörper feststehend oder drehbar um die erste Achse sein.
Wenn der Zentralkörper drehbar um die erste Achse mit der o Geschwindigkeit O ist, führt die allgemeine kinematische Gleichung des Getriebes 0 0 0 jS R2 (diese Gleichung ist durch die Anmelderin in der DT-OS 2 433 685 definiert worden) o zu einer Unbestimmtheit. Einer Geschwindigkeit 0( entsprechen mehrer mögliche Geschwindigkeiten /3 entsprechend den Werten o von W. Um diese Unbestimmtheit zu beheben und entsprechend der Lehre der DT-OS 2 433 685 sind verschiedene Lösungen möglich.
Eine Lösung besteht darin, den Zentralkörper mit dem Kupplungselement (einer Bewegungsabgriffswelle) rotationsmäßig zu verbinden und den Taumelkörper im Verhältnis zum Gehäuse oder eine mit dem Taumelkörper verbundene Bewegungsabgriffswelle rotationsmäßig zu blockieren (ß = O, ß* = α).
= 0, = Es ist oben erörtert worden, wie es möglich ist, die mechanischen Verbindungen zwischen dem Taumelkörper und dem Gehäuse oder zwischen dem Taumelkörper und einer Bewegungsabgriffswelle zu realisieren, um dieses Ergebnis zu erzielen (zum Beispiel mit Hilfe von Kegelzahnrädern mit dem Scheitel S oder mit Hilfe eines nachgiebigen Querteils).
Eine andere Lösung besteht darin, mindestens zwei der Geschwindigkeiten α, ß*, # mit Hilfe von mechanischen Verbindungen zu verbinden.
Die Geschwindigkeiten α, ß*, # sind somit untereinander durch zwei Gleichungssysteme verbunden, / nämlich einerseits durch die allgemeine kinematische Gleichung des Getriebes R1 # - α + (α - ß) R2 = 0 / und andererseits durch die Gleichung entsprechend der mechanischen Verbindung, die folgende Form f (α, ß*, #) = 0 zum Beispiel für den Fall einer epizykloidalen Verbindung, oder die Form o o.* g (0t ) = 0 oder auch die Form h (α, #) = O haben kann.
Dieses Gleichungssystem ermöglicht, die Ausgangsdrehzahl in Abhängigkeit von der Eingangsdrehzahl für einen bestimmten Wert des Verhältnisses R1/R2 zu bestimmen. Einer Eingangsdrehzahl entspricht eine einzige Ausgangsdrehzahl.
Die mechanischen Verbindungen, welche die Geschwindigkeiten o oi o .73 , L koppeln, stellen besondere Vorteile dar. Das Ausgleichskreiselmoment verändert sich in Abhängigkeit von den Geschwindigkeiten des Taumelkörpers um die zweite Achse und der zweiten Achse um die erste Achse. Die mechanischen Verbindungen erlauben demzufolge, die Entwicklung des Kreiselmomentes in Abhängigkeit von der Ausgangsdrehzahl zu verändern. Sie erlauben daher, korrelativ verfügbare Ausgangsmomente zu erzielen, die besser an die verschiedenen Gebrauchs fälle angepaßt sind (konstante Momente, usw.).
Die mechanischen Verbindungen, welche die Geschwindigkeiten o o« o w /3, X verbinden, sowie die mechanischen Verbindungen, welche den Zentralkörper und den Taumelkörper sowie die Trägereinrichtungen mit den Kupplungselementen und den Kupplungseinrichtungen (mit den Bewegungsabgriffswellen: den Eingangs-oder Ausgangswellen des Getriebes) verbinden, können in verschiedener Weise ausgeführt sein, zum Beispiel mit Hilfe von Kegelzahnradvorgelegen mit dem Scheitel S oder mit Hilfe eines nachgiebigen Querteils oder mit Hilfe von gleitenden Gelenken, die am Ende einer fest mit dem Taumelkörper verbundenen Verlängerung eingebaut sind.
Es wird hier präzisiert, daß der Ausdruck "drehverbunden" oder rotationsmäßig verbunden",der in der vorliegenden Be-Beschreibung wie in den Ansprüchen benutzt wird, sich auf identische Winkelgeschwindigkeiten oder auf ein konstantes gegebenes Verhältnis oder ein gegebenes veränderliches Verhältnis bezieht. Der Ausdruck "drehfest" wird für identische Geschwindigkeiten benutzt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung.
Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt in einer die erste und zweite Achse enthaltenden Ebene einer ersten Ausführungsform des Getriebes gemäß der Erfindung, wobei das den Berührungsdruck erzeugende und die Bahnen antreibende System aus einem elastischen System besteht, Fig. la einen Querschnitt in der Ebene a - a der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform, Fig. 2 einen Längsschnitt in der durch die erste und zweite Achse verlaufenden Ebene einer zweiten Ausführungsform, wobei das den Berührungsdruck erzeugende System auf Trägheitswirkungen beruht, Fig. 3 das Kräftediagramm, das die Funktion des auf Trägheitswirkungen beruhenden, unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen Systems illustriert, Fig. 4 einen Längsschnitt in einer durch die erste und zweite Achse verlaufenden Ebene einer dritten Ausführungsform, wobei das den Berührungsdruck erzeugende System aus einem System schraubenförmiger Rampen besteht und die Ringe, auf welchen die Rollbahnen ausgebildet sind, von außen durch ein Zahnradsystem in Position gebracht werden, Fig. 4a einen Querschnitt in der Ebene b - b der in Fig. 4 dargestelltn Ausführungsform, Fig. 5 einen Längsschnitt in einer durch die erste und zweite Achse verlaufenden Ebene einer vierten Ausführungsform, wobei das den Berührungsdruck erzeugende System aus einem System schraubenförmiger Rampen besteht und die Ringe, auf welchen die Rollbahnen ausgebildet sind, von außen durch die Kombination eines hydraulischen Systems und eines Zahnradvorgeleges in Position gebracht werden, Fig. 5a eine perspektivische Teilansicht des Betätigungsorgans der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform, Fig. 6 einen Längsschnitt in einer durch die erste und zweite Achse verlaufenden Ebene einer Ausführungsform derart, wie sie in den Figs. 2 und 3 beschrieben ist, wobei der doppelkegelige Zentralkörper feststehend ist, Fig. 7 einen Längsschnitt in einer durch die erste und zweite Achse verlaufenden Ebene einer Ausführungsform derart, wie sie in den Figs. 4 und 5 beschrieben ist, wobei der Taumelkörper die doppelkegeligen Rollbahnen trägt, Fig. 7a eine perspektivische Einzelansicht der Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte P1 und P2 bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform, Fig. 8 einen Längsschnitt in einer durch die erste und zweite Achse verlaufenden Ebene einer Ausführungsform mit Verbindungseinrichtungen neuer Art, um den Taumelkörper im Verhältnis zum Gehäuse rotationsmäßig zu blockieren, und mit Bahnen von allgemein kegeligem Verlauf, die insbesondere entwickelt worden sind, um eine Veränderung des übersetzungsverhältnisses zu ermöglichen, ohne daß eine axiale Verschiebung großer Amplitude der Rollbahnen erforderlich ist, Fig. 9 eine perspektivische, weggebrochene Ansicht in größeremMaßstab der Rampen des in Fig. 8 dargestellten Getriebes, die auf dem Taumelkörper eingebaut und zur Erzeugung des Berührungsdruckes bestimmt sind, Fig. 10 eine perspektivische Ansicht in vergrößertem Maßstab der Rampen des in Fig 8 dargestellten Getriebes, wobei diese fest mit den Rollbahnen verbundenen Rampen dazu bestimmt sind, mit den Rampen des Taumelkörpers zusammenzuwirken, Fig. 11 eine perspektivische, weggebrochene Ansicht in vergrößertem Maßstab des Verbindungsquerteils des in Fig. 8 dargestellten Getriebes, Fig. 12 einen Längsschnitt längs der Linie a - a der Fig. 13 eines Getriebes, welches eine Umwandlung einer Hin-und Herbewegung in eine Rotationsbewegung ermöglicht und mit einem Wärmemotor, der einen Stirling-Zyklus benutzt, verbunden ist, Fig. 13 einen Querschnitt längs der Linie b - b des in Fig.
12 dargestellten Getriebes (der Winkel a ist Null, um die Ausführung der Figur zu erleichtern), Fig. 14 einen Querschnitt längs der Linie c - c in Fig. 12 des Taumelkörpers des in Fig. 12'dargestellten Getriebes, Fig. 15 einen Querschnitt längs der Linie d - d in Fig. 12 des Endes des Taumelkörpers des in Fig. 12 dargestellten Getriebes, derart, um den die Rollbahnen antreibenden hydraulischen Motor zu befestigen, Fig. 16 eine weggebrochene perspektivische Teilansicht der Verbindungseinrichtungen und der Trägereinrichtungen des Taumelkörpers des in Fig. 12 dargestellten Getriebes, Fig. 17 einen Längsschnitt längs der Linie a - a (in Fig 20) eines Getriebes, das mit einem Wärmemotor verbunden ist, der aus Zylindern und Kolben besteht, wobei die Kolben mit einem Ende des Taumelkörpers verbunden sind, Fig. 18 einen Längsschnitt eines anderen Getriebes, das mit einem Wärmemotor verbunden ist, der aus Zylindern und Kolben besteht, wobei die Kolben jeweils mit dem einen und dem anderen Ende des Taumelkörpers verbunden sind, Fig. 19 eine schematische Darstellung, die für die in Fig. 17 dargestellte Ausführungsform deutlich macht, in welcher Weise es möglich ist, die angelenkten Einrichtungen zu berechnen, die eine Kompensation der Längskomponente des durch die mit einer Hin- und Herbewegung angetriebenen Kupplungseinrichtungen ausgeübten Stoßes ermöglichen, Fig. 20 eine weggebrochene perspektivische Ansicht der in Fig. 17 dargestellten Ausführungsform, und Fig. 21 einen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform mit Kupplungseinrichtungen, welche die Verwendung eines Stirling-Zyklus erlauben.
Es werden jetzt die Figs. 1 und la beschrieben, die jeweils einen Längs schnitt und einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform des Getriebes zeigen.
Dieses Getriebe weist einen ortsfesten Rahmen bzw. ein Gehäuse A auf, das an jedem Ende jeweils eine im wesentlichen ebene Seitenwand Al, A2 aufweist, die durch ein Gehäuse A3 mit allgemein zylindrischer Form verbunden sind.
In diesem Gehäuse sind mit Hilfe von Wälzlagern ein Zentralkörper (erstes Element)2 und ein Taumelkörper (zweites Element) 3 drehbar gelagert.
Der Zentralkörper 2 ist drehbar um eine erste Achse 7. Diese erste Achse, welche die Längsachse des Getriebes ist, ist im Verhältnis zum Gehäuse A ortsfest. Der Zentralkörper besteht aus zwei Halbteilen 4, 5, welche zwei kegelförmige Rollbahnen 8, 9 aufweisen. Diese beiden Halbteile sind auf einer Welle 11 (Ausgangswelle), die koaxial zur ersten Achse 7 ist, angeordnet und untereinander axial beweglich entlang der Längsrichtung der ersten Achse 7. Keilverbindungen 22a, 22b verbinden die beiden Halbteile 4, 5 und die Welle 11 drehfest.
Zwischen- der inneren Wand der Halbteile 4 und 5 und der äußeren Oberfläche der Welle 11 sind zwei ringförmige Kammern 14a und 14b angeordnet. Diese ringförmigen Kammern stehen mit dem Äußeren über Leitungen 17a, 17b und 15 in Verbindung, die zu diesem Zweck in der Masse der Welle 11 ausgenommen sind. Eine zylindrische Nut 18 an der Oberfläche der Welle 11 ermöglicht die Einführung eines Strömungsmittels unter Druck in die Kammern 14a und 14b, wenn sich die Welle 11 um sich selbst um die erste Achse 7 dreht. Dichtungen 21a, 21b, 21c, 21d, 21e und 21f gewährleisten die Dichtheit des Systems der ringförmigen Kammern und der Versorgungsleitungen dieser ringförmigen Kammern. Die Einführung eines Druckströmungsmittels in die ringförmigen Kammern bewirkt eine gleichzeitige axiale Verschiebung der beiden Halbteile 4 und 5 und der Rollbahnen 8 und 9, indem sie entfernt werden. Die Funktion dieses Betätigungsorgans der Rollbahnen 8 und 9 des Zentralkörpers 2 wird hiernach deutlich.
Die kegelstumpfförmigen Rollbahnen 8, 9 sind Drehbahnen um die erste Achse 7. Sie sind symmetrisch beiderseits einer Ebene 10 angeordnet, die senkrecht zur ersten Achse 7 in einem Punkt S dieser Achse verläuft. Die großen Basen der beiden Kegelstümpfe liegen sich einander gegenüber.
Die Welle 11 ist im Gehäuse an jedem Ende durch ein System von Wälzlagern gelagert, das einen ersten Satz von Wälzlagern la, ib mit zur ersten Achse 7 koaxialen Rollen aufweist. Um die Montage des Zentralkörpers und der ihn tragenden Welle 11 zu erleichtern, ist das Ende der Welle 11 demontierbar aufgrund eines Systems aus Ringen 23a und 23b und eines Bolzens 24.
Ein Träger 13 ist drehbar um die erste Achse 7 aufgrund eines Systems von Wälzlagern 25a und 25b gelagert, die zwischen dem Gehäuse A (den Seitenwänden Al, A2) und dem Träger 13 eingeschoben sind. Die oben erwähnten Wälzlager la, 1b sind selbst im inneren des Trägers 13-in der Querebene der Wälzlager 25a und 25b an jedem der Enden des Getriebes eingebaut, derart, daß der Zentralkörper 2 sich im Verhältnis zum Träger 13 drehen kann, der sich seinerseits im Verhältnis zum Gehäuse~A drehen kann.
Der im wesentlichen zylinderförmige Träger 13 ist im Verhältnis zur Längsachse 7 des Getriebes geneigt. Er ist dazu bestimmt, den Taumelkörper 3 unter Zwischenschaltung von Nadellagern 26a, 26b und einem Kugellager 26c zu tragen. Dieses letzte Wälzlager ist dazu bestimmt, den Taumelkörper 3 im Verhältnis zum Träger 13 zu positionieren.
Der Taumelkörper 3 ist ein im wesentlichen zylindrischer Drehkörper und drehbar im Verhältnis zum Träger 13 um eine zweite Achse 12, die durch den Punkt S der ersten Achse 7 verläuft und im Verhältnis zu dieser unter einem konstanten (festen, starren) Winkel a (auchoUgenannt) geneigt. Bei dieser Ausführungsform ist der Scheitelhalbwinkel der Kegelstümpfe, welche die Rollbahnen des Zentralkörpers bilden, geringfügig kleiner als der oben definierte Neigungswinkel a. Der Vorteil wird im folgenden deutlich, wenn die Funktionsweise des Getriebes beschrieben wird.
Der Taumelkörper 3 weist zwei Drehrollbahnen 19, 20 um die zweite Achse 12 auf, die symmetrisch beiderseits einer Ebene 16 angeordnet sind, die senkrecht zur zweiten Achse im Punkt S verläuft. Diese Rollbahnen sind auf zwei torusförmigen Ringen 27 und 28 ausgebildet, die axial beweglich im Verhältnis zueinander entlang der Längsrichtung der zweiten Achse 12 sind und im Inneren des zylindrischen Körpers 3a des Taumelkörpers angeordnet sind, wobei sie jedoch drehfest mit dem Taumelkörper 3 verbunden sind.
Ein mechanisches System, das aus einer Vielzahl von Schraubenfedern 29 besteht, betätigt bzw. treibt die Rollbahnen 19, 20 des Taumelkörpers an, derart, um sie mit einer ausreichenden Kraft in zwei Berührungspunkten P1 und P2 gegen die Rollbahnen 8, 9 des Zentralkörpers 2 zu drücken. Diese Federn sind längs der inneren Wand des Taumelkörpers 3 eingebaut und stützen sich einerseits auf Randanschlägen 30a, 30b, die an den beiden Enden des Taumelkörpers 3 angeordnet sind, und andererseits auf jedem der Ringe ab. Die genaue Rolle dieses Federsystems wird hiernach beschrieben.
Ein Kegelzahnrad 31 mit dem Scheitel S ist drehfest mit dem Taumelkörper 3 eingebaut. Es wirkt mit einem Kegelzahnrad 32 mit dem Scheitel S zusammen, das fest mit dem Gehäuse A3 verbunden ist.
Eine Bewegungsabgriffswelle 33 (Eingangswelle) ist drehfest mit dem Träger 13 verbunden. Diese Welle 33 ist koaxial zu der Achse 7.
Es wird nunmehr die Funktionsweise dieser Ausführungsform des Getriebes beschrieben.
Die doppelkegeligen Rollbahnen stehen an zwei Punkten P1 und P2 mit den Rollbahnen 19 und 20 des Taumelkörpers in Rollreibungsberührung. Der spezifische Berührungsdruck wird durch das Federsystem erzeugt. Diese Federn 29 und der Scheitelhalbwinkel der kegelstumpfförmigen Rollbahnen sind derart berechnet, um die ausreichende Normalkraft FN zur Übertragung des Eingangsdrehmomentes ohne Gleiten der Bahnen untereinander zu erzeugen. Unter der Wirkung des Eingangsdrehmomentes, das an die Eingangswelle 33 gelegt wird, werden die Bahnen 19 und 20 einerseits zu einer Rotationsbewegung mit der Geschwindigkeit um ihre eigene Achse (die zweite Achse) und andererseits zu einer Kegelbewegung mit dem Scheitel S um die erste Achse 7 mit der Geschwindigkeit α angetrieben.
0* 0 Die oben definierten Geschwindigkeiten , asz und die Geschwindig-0 keit (AI des Zentralkörpers um die erste Achse 7 sind untereinander durch eine kinematische Beziehung verbunden, welche von der Geometrie der Rollbahnen abhängig ist. Diese Beziehung lautet folgendermaßen: R1 # - α - ß* = R2 = 0 wobei R1 der Radius des Kreises, der durch einen der Berührungspunkte auf der betrachteten Rollbahn des Taumelkörpers beschrieben wird, und R2 der Radius des Kreises, der von einem der Berührungspunkte auf der betrachteten Rollbahn des Zentralkörpers beschrieben wird, ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform bewirken die Kegelzahnräder 31 und 32 mit dem Scheitel S, die jeweils fest mit dem Taumelkörper 3 und dem Gehäuse verbunden sind, eine Drehverbindung der Geschwindigkeiten α und ß, derart, daß diese letzteren in einem konstanten Verhältnis stehen. Daraus ergibt sich, daß für eine 0 Eingangsgeschwindigkeit CL nur eine einzige Ausgangsgeschwindig- 0 keit (s besteht, mit der die Ausgangswelle 11 des Getriebes angetrieben wird.
Die metallischen Massen des Taumelkörpers 3 sind derart verteilt, daß der Schwerpunkt des Taumelkörpers mit dem Schnittpunkt S der ersten und zweiten Achse zusammenfällt und die Hauptträgheitsmomente J1, J3 des Taumelkörpers Werte in bezug mit den Geschwindigkeiten α und ß und dem Neigungswinkel a (auch & genannt) haben, derart, um ein Kreiselmoment mit einer Richtung und einer ausreichenden Größe zu erzeugen, um insgesamt oder teilweise das mit den Normalkräften FN verbundene Reaktionsmoment auszugleichen.
Daraus ergibt sich, daß die Wälzlager 26a, 26b, 26c, welche den Taumelkörper tragen, während des Betriebes keine oder relativ geringe Radialkräfte aufnehmen.
Außerdem ergibt sich aus der symmetrischen Anordnung der Rollbahnen, daß die Wälzlager 1a, lb, 25a, 25b, welche die Bewegungsabgriffswellen trageni-keine axialen Reaktionskräfte aufnehmen.
Es wird nunmehr beschrieben, in welcher Weise es möglich ist, das Verhältnis der Eingangs- und Ausgangsdrehzahlen durch Veränderung des Verhältnisses Rl/R2 zu verändern, Durch Einspritzen eines Druckströmungsmittels in die Kammern 14a und 14b ist es möglich, die Rollbahnen 8 und 9 zu verschieben, wobei sie jeweils von der Ebene 10 entfernt werden. In Fig. 1 s-ind- d-ie Rollbahnen- 8 und 9 in ihrer maximal entfernten Position dargestellt. Der zwischen den Rollbahnen 8, 9 und dem zylindrischen Körper 3a des Taumelkörpers 3 verfügbare Querabstand verringert sich in dem Maße, in dem sich die Rollbahnen voneinander entfernen.- Da- der Neigungswinkel der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse im wesentlichen größer als der Scheitelhalbwinkel der kegelstumpfförmigen Rollbahnen 8 und 9 ist, wächst der zwischen den Rollbahnen 8 und 9 und dem zylindrischen Körper 3a des Taumelkörpers 3 verfügbare Querabstand in der Richtung der Symmetrieebene 16. Daraus ergibt sich, daß die axial beweglichen Ringe 27, 28, auf denen die Rollbahnen 19, 20 ausgebildet sind, nur in Richtung der Ebene 16 zurückgehen können, wenn die Rollbahnen 8 und 9 untereinander entfernt werden, indem ein Druckströmungsmittel eingespritzt wird (die Rollbahnen 8 und 9 werden gegen die Wirkung des elastischen Systems 29a und 29b zurückgeschoben). Daraus ergibt sich, daß das Verhältnis R1/R2 sich verändert, da der Radius R2 zunimmt. Demzufolge ergibt sich unter Berücksichtigung der oben erwähnten kinematischen o Gleichung, daß sich die Verhältnisse der Geschwindigkeiten g o und o verändern.
Wenn man umgekehrt den Druck des Strömungsmittels in den Kammern 14a und 14b verringert, nähern sich die Rollbahnen 8 und 9 einander und der Ebene 10 an. Sie werden hierbei durch das System der Feder 29a, 29b über die Ringe 27 und 28 betätigt bzw. angetrieben. Sie werden durch das Federsystem angetrieben, solange der Strömungsmitteldruck in den Kammern die durch das elastische System ausgeübte Kraft nicht ausgleicht. Aus dieser reversiblen Verschiebung der Rollbahnen 8 und 9 ergibt sich, daß man in kontinuierlicher Weise in der einen oder anderen Richtung das Verhältnis der Drehzahlen bzw. Geschwindigkeiten des Getriebes verändern kann.
Es wird nunmehr unter Bezugnahme auf Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des Getriebes beschrieben. Die Fig. 2 stellt einen Längs schnitt in einer durch die erste und zweite Achse des Getriebes verlaufenden Ebene dar mit einem den Berührungsdruck erzeugenden mechanischen System, das auf Trägheitswirkungen beruht.
Man erkennt in dieser Figur viele Teile, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben worden sind. Sie weisen die gleichen Bezugszeichen auf. Insbesondere erkennt man das Gehäuse A, den Zentralkörper 2, den Taumelkörper 3, die erste Achse 7, die zweite Achse 12, den Träger 13, die Rollbahnen 8, 9 des Zentralkörpers und 19, 20 des Taumelkörpers, den konstanten (festen) Neigungswinkel a der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse.
Es werden hier nur die Teile im einzelnen beschrieben, die einen vom oben beschriebenen Aufbau unterschiedlichen Aufbau haben, insbesondere die Geometrie der Rollbahnen 8, 9 mit allgemein kegeligem Verlauf.
Bei dieser Ausführungsform beruht das mechanische System, das den Berührungsdruck erzeugt und die Rollbahnen antreibt, auf Trägheitswirkungen, das heißt, daß es die Trägheitskräfte sind, die sich in der Masse der Ringe 27 und 28 entwickeln, welche die letzteren antreiben und gegen die Rollbahnen 8, 9 drücken.
In Fig. 3 ist das Kräftediagramm dargestellt, das die Funktionsweise des mechanischen Systems, das eine der Bahnen antreibt, illustriert. Da der Ring 28 zu einer Rotation mit der Geschwin-0 digkeit Cc um die erste Achse 7 angetrieben wird, ist er Zentrifugalkräften ausgesetzt, deren Resultierende im Punkt Gp (Schwerpunkt des Ringes, gelegen auf der zweiten Achse 12) eine umlaufende Kraft Fc ist (diese Kraft hängt von der Geometrie und o Masse des Ringes sowie von seiner Geschwindigkeit dX ab). Diese Kraft kann in eine axiale Komponente Fca (längs der zweiten Achse 12 ausgerichtet) und in eine radiale Komponente Fcr zerlegt werden. Diese axiale Komponente Fca versucht den Ring 28 in Richtung des Pfeiles F zu verschieben, das heißt den Ring 28 von der Symmetrieebene 16 des Taumelkörpers zu entfernen. Hierdurch wird sich der Ring verschieben, bis er auf die Rollbahn 9 des Zentralkörpers stößt, wobei ein ausreichender Druck erzeugt wird, um das relative'Gleiten der Rollbahnen 9 und 20 zu vermeiden, derart, daß die Bahnen aufeinander ohne Gleiten abrollen.
Man weiß, daß es für die Übertragung eines gegebenen Eingangsmomentes erforderlich ist, eine bestimmte Normalkraft FN auszuüben tdiçse Normalkraft FN wird durch Berechnung oder experimentell aus der Größe des zu übertragenden Momentes hergeleitet).
Es ist möglich, das Profil der Rollbahn 9 des Zentralkörpers zu berechnen oder zu entwerfen und die Geometrie des Ringes 28 zu bestimmen, derart, daß in jedem Berührungspunkt zwischen den-Rollbahnen 9 und 20 die durch die Zentrifugalkraft Fc erzeugte Normalkraft gleich der gewünschten Normalkraft FN ist. Wenn mit T die Tangente im Berührungspunkt P2 auf der Rollbahn 9 des Zentralkörpers bezeichnet wird, bildet diese Tangente T mit der zweiten Achse 1 2 einen Winkel a dJ, der dargestellt ist, indem im Punkt P2 die Parallele und Senkrechte zur zweiten Achse 12 gezogen ist.
Die axiale Komponente FNa (längs der zweiten Achse 12) der Normalkraft FN ist eine Funktion des oben definierten Winkels 06: FNa = FN x sin Od Im Gleichgewicht muß diese axiale Komponente FNa gleich der durch die Zentrifugalkraft erzeugten axialen Komponente Fca sein: Fca = FNa = FN x sina<h Es ist daher möglich, indem diese Gleichung grafisch oder numerisch gelöst wird, die Geometrie und Masse des Ringes und die o Winkelgeschwindigkeit oU sowie das Profil der Rollbahn 9 zu bestimmen, was die Erzeugung der gewünschten Normalkraft ermöglicht.
Die Funktionsweise des Betätigungsorgans, das eine axiale Positionierung der Rollbahnen 8 und 9 und eine Veränderung der Geschwindigkeit ermöglicht,- ist in jedem Punkt identisch mit demjenigen, das in bezug mit Fig. 1 beschrieben worden ist.
Es werden nunmehr die Figs.- 4 und 4a beschrieben, die jeweils einen Längsschnitt in einer durch die erste und zweite Achse verlaufenden Ebene und einen Querschnitt einer dritten Ausführungsform darstellen mit einem mechanischen Antriebssystem der Bahnen; das den Berührungsdruck erzeugt und aus schraubenförmigen Rampen besteht. Man erkennt in diesen Figuren viele Teile, die unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben worden sind. Sie weisen die gleichen Bezugszeichen auf. Es werden hier im einzelner nur die Teile beschrieben, die einen Aufbau aufweisen, der von dem der bisher beschriebenen Teile unterschiedlich ist, insbesondere das mechanische Antriebssystem der Bahnen und das Betäti gungsorgan.
Bei dieser Ausführungsform bestehen die Rollbahnen 8, 9 aus Kegelstümpfen, deren Scheitelhalbwinkel gleich dem Neigungswinkel a der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse ist. Daraus ergibt sich, daß der verfügbare Abstand zwischen dem zylindrischen Körper 3a des Taumelkörpers 3 und den Rollbahnen 8 und 9 auf der gesamten Länge der Bahnen konstant ist.
Die Ringe sind derart eingebaut - es wird hiernach deutlich, in welcher Weise - um axial entlang der Richtung der zweiten Achse in dem oben definierten Raum verschoben zu werden. Die Ringe sind in Reibungsberührung mit den Rollbahnen 8 und 9.
Die beiden Halbteile 4,5, auf welchen die Rollbahnen 8, 9 ausgebildet sind, sind auf der Welle 11 mit Hilfe von schraubenförmigen Rampen 40a, 40b mit entgegengesetzter Steigung bzw. Windungsrichtung beweglich. Es ist klar, daß durch Drehung der beiden Halbteile 4 und 5 im Verhältnis zur Ausgangswelle 11 in einer geeigneten Richtung die Halbteile 4 und 5 voneinander entfernt werden. Dies bewirkt eine Verringerung ds Abstandes bzw. Raumes zwischen den Rollbahnen 8 und 9 und dem Taumelkörper 3. Daraus ergibt sich, daß durch Drehung der beiden Halbteile 4 und 5 in einer geeigneten Richtung die Rollbahnen 8, 9 gegen die Rollbahnen 19, 20 mit einer zur Ubertragung des Eingangsmomentes ausreichenden Normalkraft gedrückt werden.
Eine zwischen die beiden Halbteile 4, 5 eingefügte Schraubenfeder 40c erleichtert die Verwendung des die Normalkraft erzeugenden mechanischen Systems, indem die Rollbahnen derart vorgespanntwerden, um zu vermeiden, daß sie untereinander beim Anlaufvorgang oder in dem Fall, in welchem das Ausgangsmoment Null ist, gleiten.
Die Ringe 27, 28 sind axial verschiebbar im Inneren des zylindrschen Körpers 3a des Taumelkörpers mit einer inneren zylindrischen Form eingebaut. Sie werden von mit Gewinde versehenen Stangen 41, wie den Stangen 41a, 41b, 41c mit entgegengesetzter Steigung, durchdrungen, welche es ermöglichen, sie axial zu verschieben <zu entfernen oder anzunähern). Diese mit Gewinde versehenen Stangen 41 sind fest mit Zahnrädern 42, wie Zahnrädern 42a, 42b, 42c, verbunden, die von einem Zahnkranz 43 bewegt werden, der als Achse die zweite Achse 12 hat. Dieser Zahnkranz 43 ist selbst fest mit einem Kegelzahnrad 44 mit dem Scheitel S verbunden, das in Eingriff mit einem anderen Kegelzahnrad 45 mit dem Scheitel S steht, das drehbar um die erste Achse 7 gelagert ist. Das Kegelzahnrad 45 ist drehfest mit einem Zahnrad 46 verbunden, das in Eingriff mit einem Zahnrad 47 steht, das fest mit einem Betätigungshebel verbunden ist, der um eine Achse 48, die ortsfest zum Gehäuse A ist, beweglich ist. Aufgrund dieser Zahnradkombination ist es möglich, von einer Stellung außerhalb des Getriebes die axiale Position der Ringe zu steuern und somit das Drehzahlverhältnis des Getriebes zu verändern (wie dies bereits in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben worden ist).
Es wird nunmehr die Fig. 5 beschrieben, in welcher ein Längsschnitt in einer durch die erste und zweite Achse verlaufenden Ebene einer vierten Ausfü-hrungsform dargestellt ist.- Bei dieser Ausführungsform werden die Ringe, auf welchen die Rollbahnen ausgebildet sind, von außen durch die Kombination eines hydraulischen Systems und eines Zahnradvorgeleges positioniert.
Man erkennt in dieser Figur viele Teile, die in Verbindung mit den vorhergehenden Figuren, insbesondere mit den Figs. 1 und 4, beschrieben worden sind. Sie weisen die gleichen Bezugszeichen auf.
Der Scheitelhalbwinkel der Kegelstümpfe, welche die Rollbahnen 8 und 9 bilden, ist im wesentlichen gleich dem Neigungswinkel der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse.
Bei dieser Ausführungsform ist das mechanische System, das die Rollbahnen antreibt und die Normalkraft FN erzeugt, vergleichbar mit dem oben in Verbindung mit Fig. 4 beschriebenen System. Es setzt sich zusammen aus einem Ring 59, der drehfest mit der Welle ii mit Hilfe von Längsnuten verbunden ist. Dieser Ring 59 weist an seinen Seitenflanken Rampen auf, die von Verzahnungen 59a, 59b gebildet werden. Diese Rampen wirken mit Rampen von komplementärer Form zusammen, die ebenfalls von Verzahnungen 4a, 5a gebildet werden und jeweils fest mit den beiden Halbteilen 4, 5 verbunden sind, auf welchen die kegelstumpfförmigen Rollbahnen 8 und 9 angeordnet sind. Die Neigung der Zahnflanken ist derart, daß die Drehung der Halbteile 4 und 5 im Verhältnis zur Welle 11 bewirkt, daß diese voneinander entfernt werden und die Rollbahnen 8,9 gegen die Rollbahnen 19, 20 des Taumelkörpers 3 gedrückt werden.
Bei dieser Ausführungsform weist das Betätigungsorgan zur axialen Positionierung der Ringe 27, 28 eine besondere Form auf. Dieses Betätigungsorgan ist perspektivisch in Fig. 5a dargestellt.
Die Ringe sind gleitend im Inneren von zwei zylindrischen Buchsen 53a und 53b eingebaut, die drehbeweglich im Inneren des Taumelkörpers 3 angeordnet sind. Diese Buchsen 53a, 53b sind fest mit zwei kegelförmigen Zahnkränzen mit dem Scheitel S verbunden. Sie sind rotationsmäßig um die zweite Achse 12 mit Hilfe eines Kegelzahnrades 55 mit dem Scheitel S synchronisiert, dessen Rotationsachse, die in der Symmetrieebene 16 liegt, durch den Punkt S verläuft. Dieses Kegelzahnrad 55 ist frei drehbar mittels einer in dem Taumelkörper drehbaren Welle eingebaut und steht in Eingriff mit zwei Kegelzahnrädern 55a, 55b mit dem Scheitel S, die fest mit den Buchsen verbunden sind. Die beiden Buchsen weisen zwei Längsschlitze 56a, 56b auf, in welchen zwei zylindrische Stangen 57a, 57b gleiten, die fest mit den Ringen 27, 28 verbunden sind. Die Verlängerungen der beiden zylindrischen Stangen 57a, 57b gleiten in zwei anderen schraubenförmigen Rampen 58a, 58b, die in der Wand des Taumelkörpers 3 ausgespart sind.
Die beiden ringförmigen Kammern 14a, 14b werden unabhängig mit Druckströmungsmittel über Leitungen 50a, 50b; 51a, 51b; 52a, 52b der oben beschriebenen Bauart versorgt.
Wenn der Druck in einer der Kammern erhöht wird, zum Beispiel in der rechten Kammer 14b, wird die Normalkraft FN einer einzigen Seite erhöht. Daraus ergibt sich, daß die Buchse 53b versucht, sich schneller zu drehen als der Taumelkörper 3, Die Buchse 53b, die sich im Verhältnis zum Taumelkörper 3 dreht, verursacht mit Hilfe des Schlitzsystems die axiale Verschiebung des Ringes 28.
Da die Buchse 53b rotationsmäßig mit der Buchse 53a synchronisiert ist, wird sich diese letztere ihrerseits im Verhältnis zum Taumelkörper drehen, wobei mit Hilfe des anderen Schlitz systems der Ring 27 axial verschoben wird. Das Profil der schraubenförmigen Rampen 58a, 58b des Taumelkörpers 3 ist derart berechnet, daß die axialen Bewegungen der Ringe 27 und 28 in entgegengesetzter Richtung verlaufen. Solange eine Druckdifferenz zwischen den beiden ringförmigen Kammern 14a, 14b aufrechterhalten wird, werden die Buchsen die axiale Verschiebung der Ringe betreiben.
Es wird nunmehr die Fig. 6 beschrieben, die einen Längsschnitt in einer durch die erste und- zweite Achse verlaufenden Ebene einer Ausführungsform zeigt, die mit der in bezug auf die Figs.
2 und 3 beschriebenen Ausführungsform vergleichbar ist.
Man erkennt viele Teile, die in Verbindung mit den Figs. 2 und 3 beschrieben worden sind. Sie tragen dieselben Bezugs zeichen.
Bei dieser Ausführungsform ist der doppelkegelige Zentralkörper 2 feststehend und fest mit dem Gehäuse A durch einen Hohlschaft 11 verbunden. Das Gehäuse 6Q des Getriebes ist drehbar um die erste Achse 7 und fest mit einer Bewegungsabgriffswelle 61 verbunden. Das Gehäuse 60 ist drehfest mit einem Kegel zahnrad 62 mit dem Scheitel S verbunden in der gleichen Weise wie das Zahnrad 32, das in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben worden ist.
Dieses Kegelzahnrad 62 wirkt mit dem anderen Zahnrad 31 des Getriebes zusammen, wie dies oben beschrieben worden ist.
Der Träger 13 ist drehfest mit einer Bewegungsabgriffswelle 63 verbunden, die den Hohlschaft 11 durchquert.
Anders ausgedrückt, diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in den Figs. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform lediglich dadurch, daß der Zentralkörper rotationsmäßig feststehend ist.
Die eine Bewegungsabgriffswelle 63 ist mit der Geschwindigkeit 0 Endes Taumelkörpers um die erste Achse 7 drehverbunden. Die andere Bewegungsabgriffswelle 61 ist mit der Geschwindigkeit des Taumelkörpers um die zweite Achse 12 über ein Kegelzahnradvorgelege mit dem Scheitel S drehverbunden Es wird nunmehr die Fig. 7 beschrieben, in welcher ein Längsschnitt in einer durch die erste und zweite Achse verlaufenden Ebene einer Ausführungsform dargestellt ist, die mit der in Verbindung mit den Figs. 4 und 5 beschriebenen Ausführungsform vergleichbar ist.
Bei dieser Ausführungsform weist der Taumelkörper die kegelförmigen Rollbahnen auf.
Das Getriebe weist einen Rahmen bzw. ein Gehäuse A auf, das aus zwei flachen Seitenwänden Al, A2 an jedem Ende besteht, die durch Schrauben mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse A3 verbunden sind.
In diesem Gehäuse ist der Zentralkörper 72 eingebaut, der aus zwei im wesentlichen ringförmigen Halbteilen 74, 75 besteht.
Auf diesen Halbteilen sind Drehrollbahnen 78, 79 um eine erste Achse 77 (die Längsachse des Getriebes) angeordnet, die symmetrisch in Verhältnis zu einer Ebene 80 angeordnet sind, die senkrecht zur ersten Achse 77 in einem Punkt S dieser Achse verläuft Die beiden Halbteile sind axial beweglich im Inneren des Gehäuses entlang der Längsrichtung der ersten Achse 77. Diese beiden Halbteile-werden in axialer Translation durch ein Betätigungsorgan gesteuert, dessen Anordnung besser verstanden wird, wenn man bezug auf die Detailansicht 7a nimmt, die hiernach beschrieben wird.
Im Inneren des Gehäuses ist ein Taumelkörper 73 eingebaut, der ebenfalls aus zwei Halbteilen 73a und 73b besteht. Auf diesen beiden Halbteilen 73a, 73b sind jeweils zwei kegelstumpfförmige Rollbahnen 89 und 90 angeordnet. Diese beiden Rollbahnen 89 und 90 sind Drehrollbahnen um eine zweite Achse 82, welche die erste Achse 77 in einem Punkt S schneidet. Sie sind darüber hinaus symmetrisch beiderseits einer Ebene 86 angeordnet, die senkrecht zur zweiten Achse im Punkt S verläuft.
Der Neigungswinkel a der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse ist konstant und im wesentlichen gleich dem Scheitelhalbwinkel der kegelstumpfförmigen Bahnen.
Diese beiden Halbteile sind mit Hilfe eines Systems von schraubenförmigen Rampen 110a und 110b auf einer Hohlwelle 81 angeordnet, die koaxial zur zweiten Achse 82 verläuft (dieses System von schraubenförmigen Rampen hat die gleichen Funktionen, wie das System der schraubenförmigen Rampen, das in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben worden ist.
Diese Welle 81 und der Taumelkörper 73 sind drehbar um die zweite Achse 82 mit Hilfe von Wälzlagern 96a und 96b gelagert, an einem Ende durch einen Träger 83a, der frei drehbar um die erste Achse 77, und am anderen Ende durch einen Träger83b , der drehfest mit einer Bewegungsabgriffswelle 103 verbunden ist, getragen.
Der Träger 83a wird seinerseits von Wälzlagern 81a unterstützt, die in die Seitenwand A1 des Gehäuses eingebaut sind. Der Träger 83b wird seinerseits von Wälzlagern 81b unterstützt, die in die Seitenwand A2 des Gehäuses eingebaut sind.
Die Welle 81 und der Taumelkörper 73, die drehbar mit der Ge-Of schwindigkeit 0 um die zweite Achse 82 sind, sind mit Hilfe eines Kardangelenkes 100 mit einer Bewegungsabgriffswelle 104, die koaxial zur Achse 77 ist, drehverbunden. Diese Welle 104 wird von Wälzlagern 105 unterstützt. Das Kardangelenk 100 ist im Inneren der Hohlwelle 81 angeordnet.
Es wird angemerkt, daß die Teile, welche diese Ausführungsform des Getriebes bilden, Analogien mit den Teilen aufweisen, die in Verbindung mit den Figs. 1 bis 6 beschrieben worden sind. Sie sind zwar nicht untereinander in der gleichen Weise angeordnet, aber ihre Aufbauten und ihre Funktionen sind vergleichbar. Um diese Analogien zu betonen, wird darauf geachtet, daß einerseits die gleiche Terminologie wie vorher zur Beschreibung dieser Ausführungsform verwendet wird, und daß andererseits die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, um eine Übergangsformel zwischen dieser Ausführungsform und den vorhergehenden herzustellen. Man gelangt nämlich von einem Element, einer Achse, einem Wälzlager, zu dem entsprechenden Element, zu der entsprechenden Achse, zu dem entsprechenden Wälzlager dieser letzten Ausführungsform, indem zu den Bezugszeichen der Ausführungsformen, die in den Figs.
1 bis 6 dargestellt sind, 70 addiert wird.
Es wird hier nicht noch einmal im einzelnen die Funktionsweise dieser Ausführungsform beschrieben, da sie mit der Funktionsweise der vorhergehenden Ausführungsformen vergleichbar ist. Es wird jedoch kurz angemerkt, daß die Welle 103 den Träger 83b rota-0 tionsmäßig mit der Geschwindigkeitctantreibt. Daraus ergibt sich - da die Rollbahnen 78 und 89 einerseits und die Rollbahnen 79 und 90 andererseits jeweils gegeneinander in den beiden Punkten P1 und P2 gedrückt werden - daß der Taumelkörper 73 gegen den Zentralkörper 72 rollt, wobei er sich um sich selbst mit 0* der Geschwindigkeit/3 um die zweite Achse dreht. Daraus folgt, daß die Bewegungsabgriffswelle 104, die mit dem Taumelkörper drehverbunden ist, angetrieben wird.
Wie bei bestimmten bereits beschriebenen Ausführungsformen, wird die Normalkraft, welche den spezifischen Berührungsdruck in den Punkten P1, P2 ausübt, durch das System schraubenförmiger Rampen erzeugt. Um die Inbetriebnahme des Systems der schraubenförmigen Rampen beim Anlaufvorgang zu erleichtern, ist zwischen die beiden kegelstumpfförmigen Halbteile 73a und 73b eine Feder 106 eingefügt, welche die Bahnen 89 und 90 gegen die Rollbahnen des Zentralkörpers derart antreibt, um die Rollbahnen vorzuspannen.
Wie im Vorhergehenden werden die Geometrie und die Kinematik des Taumelkörpers derart angepaßt, um ein solches Kreiselmoment zu erzeugen, welches das in Beziehung zu den an den Punkten P1 und P2 ausgeübten Normalkräften stehende Reaktionsmoment ausgleicht.
Diese Anordnung bezweckt, die mechanischen Beanspruchungen, insbesondere der Wälzlager, zu vermindern, um diese leichter auszugestalten und ihren Verschleiß zu reduzieren.
Es wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Einzelansicht der Fig.
7a das Betätigungsorgan beschrieben, welches dazu bestimmt ist, die Rollbahnen 78 und 79 des Zentralkörpers axial zu bewegen.
Man erkennt in dieser perspektivischen Ansicht das zylindrische Gehäuse A3, die erste Achse 77, die beiden Halbteile 74 und 75 des ringförmigen Zentralkörpers, auf welchen die Drehrollbahnen 78 und 79 um die erste Achse 77 ausgebildet sind. Zwei zylindrische Stifte 74a und 75a sind jeweils fest mit den beiden Halbteilen 74 und 75 verbunden. Diese beiden Stifte gleiten in einem Längsschlitz 115 des Gehäuses und wirken mit einem System schraubenförmiger Rampen 116a, 116b mit entgegengesetzter Steigung zusammen, die in einer Buchse 117-118 ausgenommen sind, die in zwei Stücken ausgebildet ist, um die Herstellung der Rampen zu erleichtern. Die Buchse 117-118 ist koaxial zum Gehäuse und drehbar um die erste Achse 77. Es ist klar, daß durch Drehen der Buch se um die Achse 77 die Rollbahnen 78 und 79 entlang der Richtung der ersten Achse 77 mehr oder weniger voneinander entfernt werden.
Es wird nunmehr die Ausführungsform beschrieben, die in den Figs. 8, 9, 10 und 11 dargestellt ist.
Das dargestellte Getriebe weist ein ortsfestes Gehäuse A auf, das an jedem Ende jeweils eine Seitenwand Al A2 aufweist, die durch ein Gehäuse A3 verbunden sind, das eine allgemein zylindrische Form aufweist. In dem Gehäuse A sind mit Hilfe von Wälzlagern ein Zentralkörper 202 und ein Taumelkörper 203 drehbar gelagert.
Der Zentralkörper 202 ist drehbar um eine erste Achse 207. Diese erste Achse, welche die Längsachse des Getriebes ist, ist ortsfest im Verhältnis zum Gehäuse A. Der Zentralkörper 202 besteht aus zwei Halbteilen 204, 205, welche zwei Rollbahnen 208, 209 aufweisen, deren angenähert kegelstumpfförmige Form hiernach präzisiert wird. Diese beiden Halbteile 204, 205 sind auf einer koaxial zur ersten Achse 207 verlaufenden Welle 211 (Ausgangswelle) eingebaut und axial im Verhältnis zueinander entlang der Längsrichtung der ersten Achse 207 beweglich. Keilverbindungen 222a, 222b verbinden die beiden Halbteile 204, 205 und die Welle 211 drehfest.
Zwischen der inneren Wand der Halbteile 204, 205 und der äußeren Oberfläche der Welle 211 sind zwei ringförmige Kammern 214a und 214b angeordnet. Diese ringförmigen Kammern stehen in Verbindung mit dem Äußeren über Leitungen 217a, 217b und 215, die zu diesem Zweck in der Masse der Welle 211 ausgenommen sind. Eine zylindrische Nut 218, welche die Welle 211 umgibt, ermöglicht die Einführung eines Strömungsmittels in die Kammern 214a und 214b, wenn sich die Welle 211 um sich selbst um die erste Achse 207 dreht.
Dichtungen 221a, 221b, 221c, 221d, 221e und 221f gewährleisten die Dichtheit des Systems der ringförmigen Kammern und der Versorgungsleitungen dieser ringförmigen Kammern. Die Einführung eines Strömungsmittels in die ringförmigen Rammern 214a und 214b bewirkt gleichzeitig eine axiale Verschiebung der beiden Halbteile 204, 205 und ihrer Rollbahnen 208, 209, indem diese voneinander entfernt werden.
Die hydraulischen Einrichtungen stellen das Betätigungsorgan dar, das dazu bestimmt ist, die relative Position der Berührungspunkte P1 und P2 und demzufolge das Übersetzungsverhältnis zu verändern.
Die Rollbahnen 208, 209 sind Drehrollbahnen um die erste Achse 207. Sie sind symmetrisch beiderseits einer Ebene 210 angeordnet, die senkrecht zur ersten Achse 207 in einem Punkt S dieser Achse verläuft. Die beiden großen Basen eines jeden Halbteils 204, 205 liegen sich einander gegenüber.
Die Welle 211 wird im Gehäuse A an jedem seiner Enden durch ein System von Wälzlagern unterstützt, das einen ersten Satz von Wälzlagern 201a, 201b mit zur ersten Achse 207 koaxialen Rollen aufweist.
Ein Träger 213 ist drehbar um die erste Achse*207 aufgrund eines Systems von Wälzlagern 225a und 225b, das zwischen das Gehäuse A und den Träger 213 eingefügt ist. Das oben erwähnte Wälzlager 201b ist seinerseits im Inneren des Trägers 213, ungefähr in der Querebene des Wälzlagers 225b an einem Ende des Getriebes eingebaut, derart, daß der Zentralkörper 202 sich im Verhältnis zum Träger 213 drehen kann, der sich seinerseits im Verhältnis zum Gehäuse A drehen kann.
Der im wesentlichen symmetrische Träger 213 ist im Verhältnis zur Längsachse 207 des Getriebes geneigt, Er ist dazu bestimmt, den Taumelkörper 203 unter Zwischenschaltung von Rollenlagern 226a, 226b zu tragen.
Der Taumelkörper 203 ist ein zylindrischer Drehkörper und drehbar im Verhältnis zum Träger 213 um eine zweite Achse 212, die durch den Punkt S der ersten Achse 207 verläuft und im Verhältnis zu dieser um einen konstanten Winkel a geneigt ist.
Der Taumelkörper 203 weist zwei Drehrollbahnen 219, 220 um die zweite Achse 212 auf, die praktisch symmetrisch beiderseits einer Ebene 216 angeordnet sind, die senkrecht zu dieser zweiten Achse 212 in dem Punkt S verläuft. Diese Rollbahnen sind auf zwei Ringen 227 und 228 ausgebildet, die im Verhältnis zueinander entlang der Längsrichtung der zweiten Achse 212 axial bewegbar und im Inneren des Taumelkörpers 203 angeordnet sind, wobei sie jedoch drehfest mit dem Taumelkörper 203 verbunden sind.
Ein mechanisches System belastet die Rollbahnen 219, 220 des Taumelkörpers 203 axial derart, daß sie mit einer ausreichenden Kraft in zwei Berührungspunkten P7, P2 gegen die Rollbahnen 208, 209 des Zentralkörpers 202 gedrückt werden. Es sind im Vorhergehenden in Verbindung mit den Figs. 1 bis 7 mehrere Lösungen zur Ausbildung dieses mechanischen Systems beschrieben worden.
Diese Lösungen sind selbstverständlich bei der vorliegenden Ausführungsform anwendbar. Eine andere Lösung ist beispielsweise in den Figs. 8, 9, 10 dargestellt. Gemäß dieser Lösung besitzt jeder Ring 227,228 (Figs. 8 und 10) äußere schraubenförmige Rampen 320a, 320b von entgegengesetzter Richtung, die durch Berührung mit inneren schraubenförmigen Rampen 321a, 321b zusammenwirken, die auf Ringen 322, 323 ausgebildet sind, welche im Inneren des Taumelkörpers 203 angeordnet und fest mit diesem verbunden sind. Es ist klar, daß die Reaktion zwischen den schrauben förmigen Rampen 320a, 320b einerseits und den Rampen 321a, 321b andererseits versucht, die Halbteile 204, 205 voneinander zu entfernen und die Rollbahnen 208, 209 gegen die Rollbahnen 219, 220 mit einer Normalkraft zu drücken, die ausreicht, um das Eingangsmoment ohne Gleiten zu übertragen.
Zwischen die beiden Rollbahnen 208 und 209 ist eine Feder 300 eingefügt. Sie soll die Rollbahnen 208 und 209 gegen die Rollbahnen 219 und 220 drücken und einen ausreichenden Berührungsdruck einerseits während der Anfangsphase des Starts und andererseits in dem Fall, in welchem das Ausgangsmoment Null ist, erzeugen.
Einrichtungen, die hiernach beschrieben werden, verhindern, daß sich der Taumelkörper 203 um die erste Achse 207 im Verhältnis zum Gehäuse A dreht. Eine Eingangswelle 233 ist drehfest mit dem Träger 213 verbunden. Diese Welle 233 ist koaxial zur Achse 207.
Das bisher in Verbindung mit Fig. 8 beschriebene Getriebe ist praktisch identisch mit demjenigen, von welchem mehrere Ausführungsformen in Verbindung mit den Figs. 1 bis 7 beschrieben worden sind. Es erscheint zweckmäßig, deren Funktionsweise hier ins Gedächtnis zurückzurufen.
Die Rollbahnen 208, 209 des Zentralkörpers 202 sind in Rollreibungsberührung mit den Rollbahnen 219, 220 des Taumelkörpers 203 in den Punkten P1 und P2. Der spezifische Berührungsdruck wird durch die Rampen 320a, 320b, 32'la, 321b erzeugt. Unter der Wirkung des Eingangsmomentes, das an die Welle 233 gelegt wird, werden die Bahnen 219, 220 in Drehung versetzt einerseits mit der Geschwindigkeit ß* um ihre eigene Achse (die zweite Achse 212) und andererseits zu einer Kegelbewegung mit dem Scheitel S 0 um die erste Achse 207 mit der Geschwindigkeit oc angetrieben.
Die oben definierten GEschwindigkeiten ß*, α und die Geschwin-0 digkeit Cci des Zentralkörpers 202 um die Achse 207 sind rotationsmäßig untereinander durch eine kinematische Beziehung verbunden, die abhängig von der Geometrie der Rollbahnen ist. Im vorliegen-° bzw den Fall, in welchem die Geschwindigkeiten i und 0 in einem konstanten Verhältnis (= 1) gehalten werden, existiert nur eine einzige Ausgangsdrehzahl für eine gegebene relative Position der Punkte P1 und P2, mit welcher die Ausgangswelle 211 des Getriebes angetrieben wird.
Es wird betont, daß die Rollbahnen 208, 209 des Zentralkörpers 202 und die Rollbahnen 219, 220 des Taumelkörpers 203 sich automatisch symmetrisch beiderseits des Punktes S zentrieren. Eine Dezentrierung einer der Bahnen des Zentralkörpers würde eine korrelative Dezentrierung der entsprechenden Bahn des Taumelkörpers bewirken. Aufgrund dieser Tatsache wäre der Druck an den Berührungspunkten P1 und P2 verschieden, da eine der Bahnen weniger als die andere durch die schraubenförmigen Rampen 320a, 320b gedrückt würde. Daraus ergäbe sich eine Druckdifferenz des in den ringförmigen Kammern 214a und 214b enthaltenen Strömungsmittels, was unmöglich ist, da diese Kammern miteinander in Verbindung stehen. Demzufolge würde eine Asymmetrie der Bahnen, wenn sie auftritt, von selbst verschwinden.
Nachdem dies erinnert worden ist, betreffen die vorliegenden Veränderungen gemäß einem ihrer Aspekte die mechanische Verbindung, die in dem Fall der besonderen vorliegenden Ausführungsform zwischen dem Gehäuse A und dem Taumelkörper 203 im Hinblick darauf, daß dieser an einer Drehung um die erste Achse 207 im Verhältnis zum Gehäuse A gehindert werden soll (demzufolge ist 0(= 15 ; = 0), eingefügt ist.
Entsprechend diesen Verbesserungen ist das Verbindungssystem derart angeordnet, um an dem Taumelkörper 203 an einem seiner Längsenden, das heißt an dem linken Ende gemäß der Fig. 8, anzugreifen. Obwohl dieses System mit Hilfe eines Oldham-Gelenks oder dergleichen ausgeführt werden kann, besteht es vorzugsweise aus einem Querteil, das das Gehäuse A mit dem Taumelkörper 203 verbindet und einerseits in Querrichtung eine ausreichende Nachgiebigkeit, um die Kegelbewegung des Taumelkörpers 203 um den Punkt S zuzulassen, und andererseits in Umfangsrichtung eine praktisch verschwindende Nachgiebigkeit aufweist.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform, die in den Figs. 8 und 11 dargestellt ist, besteht das angestrebte Querteil aus einer ringförmigen Membrane 324 mit konzentrischen Wellen, deren äußerer Rand an dem Gehäuse A mit Hilfe eines ersten starren Ringes 325, und dessen innerer Rand an dem Taumelkörper 203 an einer der Querseiten dieses letzteren mit Hilfe eines zweiten starren Ringes 326 befestigt ist. Der Ring 325 kann axial durch die Seitenwand Al gegen den äußeren Käfig des Wälzlagers 225a unter Zwischenlegung einer ringförmigen Abstandshülse 327 blokkiert und rotationsmäßig durch Nutkeile 328, die in äußere Nuten 329 (Fig. 11) des Ringes 325 eingreifen, unbeweglich gemacht werden. Was den Ring 326 anbetrifft, so kann dieser an dem Taumelkörper 203 mit Hilfe von Schrauben 330 befestigt werden, die ebenfalls zur Befestigung des Ringes 322 dienen. Die Funktionsweise der Membrane 324 (oder eines äquivalenten Teils) erfordert keine zusätzliche Erläuterung. Es ist klar, daß sie im Verhältnis zu den oben beschriebenen Kegelzahnrädern den Aufbau des Getriebes erleichtert, indem der zentrale Teil des Getriebes freigemacht wird und der gesamte im wesentlichen zylindrische Teil des Trägers 213 in einem Stück ausgeführt werden kann.
Gemäß einem anderen Aspekt betreffen die vorliegenden Modifika tionen die Form der Rollbahnen 208, 209 des Zentralkörpers 202 und die Rollbahnen 219, 220 des Taumelkörpers 203 und zielen darauf ab, diese Bahnen derart auszubilden, daß eine geringe axiale relative Verschiebung dieser durch das hydraulische Betätigungsorgan bewegten Bahnen eine relativ große axiale Verschiebung der Berührungspunkte P1 und P2 nach sich zieht Zu diesem Zweck haben die beiden Paare dieser Rollbahnen gebogene Erzeugende, deren Krümmungsradien vergleichbar und groß im Verhältnis zum mittleren Abstand jeder Bahn im Verhältnis zu ihrer Drehachse 207 oder 212 sind. Das Verhältnis zwischen diesen Krümmungsradien und dem mittleren Abstand ist vorzugsweise im Bereich zwischen 10 und 100.
Gemäß der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform haben die Erzeugenden der beiden Rollbahnen 208 und 209 eines der Paare das heißt diejenigen des Zentralkörpers 202, eine konkave Form, während die Erzeugenden der beiden Rollbahnen 219, 220 eine konvexe Form aufweisen. In Fig. 8 ist der Krümmungsradius r1 einer der beiden Erzeugenden der Rollbahn 208, die sich in der Ebene der Figur befinden, und der Krümmungsradius r2 einer der beiden Erzeugenden der Rollbahn 219, die sich ebenfalls in dieser Ebene befinden, angezeigt, wobei diese beiden Erzeugenden tangential im Punkt P1 verlaufen. Der Radius r1 ist geringfügig größer als der Radius r2, aber von der gleichen Größenordnung.
In Abhängigkeit vom Neigungswinkel a ist es leicht, die Krümmungsradien r1 und r2 zu berechnen (im allgemeinen mit Hilfe eines Rechners), um das gesuchte Ergebnis zu erzielen, das ein Kompromiß zwischen einem akzeptablen Wirkungsgrad (verbunden mit der Fläche der Berührungszonen) und einer großen Verschiebung der Punkte P1 und P2 für eine relativ geringe Verschiebung der Halbteile 204, 205 und demzufolge der Ringe 227, 228 ist. Demzufolge erhält man eine Veränderung de s des Übersetzungsverhältnisses, die nicht nur wirtschaftlich ist, sondern praktisch ohne Trägheit arbeitet.
Es werden nunmehr die Figs. 12 bis 1n beschrieben. Die Fig. 12 stellt einen Längsschnitt längs der Linie a - a des in den Figs.
12, 13, 14, 15, 16 dargestellten Getriebes dar.
Der Wärmemotor weist einen Raum bzw. eine Umhüllung 401 auf, insbesondere aus einem Material, das erhöhte Wärmebeständigkeit aufweist, wie zum Beispiel Keramik. Diese im wesentlichen kreisförmige Umhüllung begrenzt eine Kammer 416, die an einem ihrer Enden durch eine Wand 402 aus Keramik verschlossen ist und mit dem Äußeren über zwei Öffnungen 403 und 404 in der Wand 406, die das andere Ende der Kammer verschließt, in Verbindung steh Diese Umhüllung hat als Achse die Längsachse 405 des Wärmemotors.
Die Öffnungen 403 und 404 sind derart konzipiert, um ein Ansaugen der Luft, die für die Verbrennung des Brennstoffes erforderlich ist, und ein Absaugen der verbrannten Gase längs der durch die Pfeile 407 und 408 angezeigten Richtung zu ermöglichen. Der Brennstoff wird durch ein Rohr 409 in die Längsachse des Motors eingeführt und ins Innere der Umhüllung durch die öffnung 410 eingespritzt. Eine Zündelektrode 411, die über ein elektrisches Kabel 412 mit einer Stromquelle (in der Figur nicht gezeigt) verbunden ist, ermöglicht die Zündung der Verbrennung des Brennstoffes. Die Luft dringt in die Kammer durch eine Anzahl von öffnungen 413 ein, die in einer Wand 414 derart ausgenommen sind, um insbesondere die Homogenisierung der aus Luft und Brennstoff bestehenden Mischung zu erleichtern.
Um einen Teil der in den abgesaugten Verbrennungsgasen enthaltenen Wärme wiederzugewinnen, ist ein drehbarer Wärmetauscher 415, der als Achse die Längsachse des Wärmemotors hat, vorgesehen. Die kalte Luft erwärmt sich beim Durchgang durch den Wärmetauscher 415, und die Abgase kühlen sich ab, indem sie ihre Wärme dem gleichen Wärmetauscher mitteilen.
Im Inneren der Kammer 416 sind vier Rippenvorwärmer angeordnet.
Zwei Vorwärmer 417 und 418 sind in dem Schnitt der Fig. 12 zu sehen. Im Inneren dieser Vorwärmer läuft ein Gas mit guter Wärme leitfähigkeit um, -das eine geringe Viskosität aufweist, wie zum Beispiel Wasserstoff oder Helium. Es wird hiernach deutlich, in welcher Weise die Vorwärmer mit dem System der Räume des Wärmemotors verbunden sind. Es wird hier angemerkt, daß diese Vorwärmer derart konzipiert sind, um den Wärmeübergang von den Verbrennungsgasen und dem Strömungsmittel, das sie durchläuft, zu erleichtern.
Der Wärmemotor weist darüber hinaus ein System von Räumen auf, die auf dem Gehäuse 419 befestigt und axial um die Längsachse 405 des Motors angeordnet sind. Dieses System aus Räumen bestehteinerseits aus vier Räumen mit veränderlichen Volumen und einer erhöhten mittleren Temperatur (von denen nur zwei Räume 420 und 421 in Fig. 12 sichtbar sind) und ändererseits aus vier Räumen mit veränderlichem Volumen und einer niedrigeren Temperatur (von denen nur zwei Räume 422 una 423 in Fig. 12 sichtbar sind).
Die Räume mit erhöhter mittlerer Temperatur sind in Kammern eingebaut, die zu diesem Zweck in der keramischen Wand 402, welche die Verbrennungskammer 416 begrenzt, vorgesehen sind. Verbindungen 424, 425 verbinden die Räume. Es wird angemerkt, daß diese Verbindungen einen Raum mit erhöhter mittlere Temperatur, wie zum Beispiel 420, mit einem Raum mit niedriger mittlerer Temperatur verbinden, der um 900 um die Längsachse des Motors im Verhältnis zum warmen Raum versetzt ist. In diese Verbindungen sind ein Vorwärmer, wie der Vorwärmer 417 oder 418, der oben beschrieben worden ist, ein Regenerator bzw. Wärmespeicher 426 oder 427 und ein Kühler 428 oder 429 eingefügt.
Die Regeneratoren sind aus Keramik hergestellt und sollen einen Teil der Wärmeenergie des aktiven Strömungsmittels zurückgewinnen, wenn dieses warm ist, um sie nach Abkühlung wieder abzugeben. Der Kühler 428 oder 429 wird von einem Wasserkreislauf durchlaufen und soll das ihn durchquerende Strömungsmittel abkühlen.
Das aktive Strömungsmittel (Wasserstoff oder Helium) zirkuliert vom warmen Raum zum kalten Raum hin und her, wobei es in der einen und dann in der anderen Richtung den Vorwärmer, Regenerator und Kühler entsprechend einem Stirling-Zyklus durchläuft.
Die Räume werden durch zylindrische Wände 480, 481 begrenzt, in welchen sich Kolben entlang der Längsrichtung des Wärmemotors hin- und herbewegen, die axial um diese Längsachse angeordnet sind. Ein warmer Raum 420 mit veränderlichem Volumen wird von einer der Stirnseiten 430a des Kolbens 430 verschlossen. Ein kalter Raum 422 mit veränderlichem Volumen wird durch die andere Vorderseite 430b des Kolbens 430 verschlossen. Die Zylinder, in welchen sich die Kolben (in einer Anzahl von vier) bewegen, sind fest mit dem Gehäuse 419 und der keramischen Wand 402 der Verbrennungskammer 416 verbunden. Sie sind regelmäßig in Umfangsrichtung um die Achse 405 im Abstand von 900 verteilt.
Es wird hier nicht der Stirling-Zyklus (an sich bekannt) beschrieben, dem das wirksame Strömungsmittel, das die Kolben antreibt, unterworfen ist. Es wird lediglich daran erinnert, daß dieser aus vier Phasen besteht, nämlich einer Kompressionsphase, einer Wärmeanlieferungsphaseç einer Entspannungsphase und einer Abkühlungsphase, und es wird lediglich festgehalten, daß unter der Wirkung des aktiven Strömungsmittels, abwechselnd durch die Verbrennungsgase erwärmt und in den Kühlern abgekühlt, sich die Kolben entlang der Längsrichtung der Zylinder hin- und herbewegen, das heißt parallel zur Längsachse 405 der Maschine.
Darüber hinaus wird festgehalten, daß die Kolben eine Hin- und Herbewegung aufweisen, die um einen Winkel entsprechend der jeweiligen Winkelposition der warmen und kalten Räume phasenverschoben ist, das heißt eine um 900 phasenverschobene Bewegung.
Die Hin- und Herbewegung der vier Zylinder wird durch ein System von Treibstangen 432 und 433 zu einem Mechanismus (ein Getriebe) übertragen, der hiernach beschrieben wird. Diese Treibstangen 432 und 433 sind durch ein System von deformierbaren Kolbenkörpern (jupes) 475, 476 mit den Wänden der Kammer mit niedriger Temperatur verbunden, derart, um die Dichtheit dieser Kammer zu gewährleisten. Um die im Inneren der Kammer herrschenden Drücke auszugleichen, wird stromabwärts vom Kolbenkörper ein Gegendruck erzeugt mit Hilfe eines Druckströmungsmittels, das durch eine Düse 477 eingeführt wird.
Der im linken Teil der Fig. 12 dargestellte Mechanismus weist einen drehbaren doppelkegeligen Zentralkörper 434 auf. Dieser drehbare Körper ist drehfest mit einer Bewegungsabgriffswelle 435 verbunden. Er ist drehbar im Verhältnis zum Gehäuse mit Hilfe von Lagern 436, 437 gelagert, die um die Längsachse 405 des Wärmemotors zentriert sind, derart, daß sich der drehbare Körper frei um diese Achse drehen kann. Der drehbare Körper 434 weist zwei kegelförmige Rollbahnen 434a und 434b auf, die symmetrisch beiderseits eines Punktes S der Längsachse 405 angeordnet sind.
Diese Bahnen sind Drehrollbahnen um diese Achse. Ihr Querschnitt nimmt fortschreitend von der senkrecht zur Achse 405 im Punkt S verlaufenden Ebene aus ab.
Der Mechanismus weist darüber hinaus einen Taumelkörper (zweites Element) in Form einer beweglichen Scheibe 438 auf, die sich durch einen im wesentlichen zylindrischen Körper 439 verlängert.
In diesem zylindrischen Körper 439 sind zwei Rollbahnen 440 und 441 axial beweglich eingebaut. Die Achse 520 des zylindrischen Körpers verläuft durch den Punkt S der Längsachse und ist im Verhältnis zu dieser um einen Winkel a (manchmal auch & genannt) geneigt. Der Neigungswinkel a der Achse 520 im Verhältnis zur Achse 405 ist im wesentlichen gleich dem Scheitelhalbwinkel der kegelförmigen-Rollbahnen. Die Rollbahnen 440 und 441 sind Drehrollbahnen um die Achse 520 und sind im Verhältnis zueinander entlang der Längsrichtung dieser Achse axial beweglich. Die Rollbahnen 440 und 441 sind auf zwei torusförmigen Ringen ausgebildet und permanent symmetrisch im Verhältnis zu einer senkrecht zur Achse 520 des zylindrischen Körpers im Punkt S verlaufenden Ebene angeordnet. Sie werden durch ein System von mit Gewinde versehenen Stangen 443, 444 betätigt bzw. angetrieben, die jeweils eine Schraube mit direkter Steigung und eine Schraube mit entgegengesetzter Steigung aufweisen. Dieses System von mit Gewinde versehenen Stangen wird durch einen hydraulischen Doppelmotor 445 bewegt, der am Ende des zylindrischen Körpers 439 eingebaut ist. Es sind Strömungsmittelversorgungsleitungen 446, 446a, 446b für den hydraulischen Motor vorgesehen. Die Rollbahnen 440 und 441 werden durch Mechanismen, die hiernach beschrieben werden, in Berührung mit den kegelförmigen Bahnen 434a und 434b des drehbaren Körpers an zwei Punkten P1, P2 gehalten.
Die Scheibe des Taumelkörpers wird durch das Gehäuse mit Hilfe eines Kardansystems unterstützt, dessen Anordnung man besser versteht, wenn die Fig. 13 beschrieben wird. Das Kardansystem unterstützt den Taumelkörper im Verhältnis zum Gehäuse derart, daß er um den Punkt S taumeln und schwenken kann, und derart, daß er sich nicht um die zweite Achse drehen kann ( = O). Daraus ergibt sich, daß die Achse 520 um die Achse 405 einen Kegel mit dem Scheitel S und einem Scheitelhalbwinkel a beschreibt, und daß der drehbare Körper 434 im Verhältnis zum Punkt S zentriert ist.
Am Umfang der Scheibe 438 sind vier Kapseln vorgesehen, von denen zwei Kapseln 447 und 448 in Fig. 12 sichtbar sind. Diese Kapseln sind dazu bestimmt, Kugelköpfe 449 und 450 aufzunehmen (deren Mittelpunkt in der senkrecht zur Achse 520 im Punkt S verlaufenden Ebene liegen), die einstückig mit Schwingarmen 451, 452 verbunden sind. Diese Schwingarme weisen an ihrem anderen Ende ebenfalls einstückig verbundene Kugelköpfe 453 und 454 auf, die ihrerseits in halbkugelförmigen Ausnehmungen 455 und 456 angeordnet sind, die an den Enden der Treibstangen-432 und 433 vorgesehen sind. Schmierkreise 457 erlauben, die Lager des drehbaren Zentralkörpers und die Näpfchen der Kugelköpfe und die Kardangelenkelemente zu schmieren.
Die soeben beschriebenen Verbindungseinrichtungen zwischen den Kolben und dem Taumelkörper sollen die Scheibe und den zylindrischen Körper in einer Taumelbewegung mit dem Winkel a und der 0 Geschwindigkeit « um den Punkt S antreiben.
Es wird nunmehr das System beschrieben, das den Berührungsdruck erzeugt und erlaubt, die Rollbahnen 440 und 441 des Taumelkörpers in Andrückung gegen die Rollbahnen 434a und 434b des Zentralkörpers zu halten. Dieses System beruht auf Kreiselmitteln. Es ist an sich bekannt und in der oben erwähnten DT-OS 2 433 685 beschrieben.
Diese Kreiselwirkungen sind im Vorhergehenden im einzelnen dargestellt worden. Es wird hier lediglich daran erinnert, daß die Gesamtheit der elementaren Trägheitskräfte, die in der Masse der Taumelscheibe und des zylindrischen Körpers, der sie verlängert, ihren Ursprung nehmen, sich insbesondere aufgrund der Tatsache, daß der Schwerpunkt der Scheibe im Punkt S liegt, auf ein Drehmoment reduziert, -dessen Größe eine Funktion der Hauptträgheitsmomente der Scheibe und des zylindrischen Körpers im Verhältnis zur Achse 520 und im Verhältnis zu einer durch den Punkt S senkrecht zu dieser Achse verlaufenden Achse, des Neigungswinkels a der Achse 520 im Verhältnis zur Längsachse 405, der Geschwindigo keit ,der Achse 520 im Verhältnis zur Achse 405 und der Geschwindigkeitl 3 /5 der Scheibe und des Körpers um die Achse 520 ist (diese wir in einem Bezugssystem gemesist (diese Geschwindigkeit /3 wird sen, das sich mit der Geschwindigkeit 04 mit der Achse 520 dreht).
Die Geschwindigkeit p der Scheibe und des Körpers um die Achse 520 in einem absoluten Bezugssystem, das mit dem Gehäuse verbunden ist, ist Null. Demzufolge ist die Geschwindigkeit * in ih-P rem absoluten Wert gleich der Geschwindigkeit 0""der Achse 520 um die Achse 405.
Dieses Drehmoment verursacht ein Kippen der Scheibe und des zylindrischen Körpers derart, um die Bahnen 440 und 441 an den Berührungspunkten Pl und P2 gegen die Rollbahnen des Zentralkörpers zu drücken. Der in den Punkten P1 und P2 durch das Kreiselmoment erzeugte Berührungsdruck reicht aus, um im normalen Betrieb ein Gleiten der Bahnen 440 und 441 im Verhältnis zu den Bahnen 434a und 434b zu verhindern.
Es wird angemerkt, daß zu diesem Kreiselmoment die mit der Hin-und Herbewegung der Kolben verbundenen Trägheitskräfte hinzukommen. Diese Trägheitskräfte, die ihren maximalen Wert erreichen, wenn die Kolben am Ende ihrer Laufbahn sind, tragen in bemerkenswerter Weise dazu bei, die drehfest mit der Scheibe verbundenen Bahnen gegen die Bahnen des Zentralkörpers zu drücken.
Die Scheibe und der zylindrische Körper, die in einer Taumelbewegung um den Punkt S durch die Kolben angetrieben werden, treiben ihrerseits über die in Rollreibung miteinander in Berührung stehenden Bahnen den Zentralkörper und demzufolge die Bewegungsabgriffswelle 435 zu einer Rotation an.
o Die kinematische Beziehung, welche die Winkelgeschwindigkeit W 0 des Zentralkörpers mit der Geschwindigkeit OL der Achse 520 um die Achse 405 verbindet, ist oben beschrieben worden. Diese Beziehung ist eine Funktion der Kreisradien der Berührungspunkte Pl und P2 im Verhältnis zur Achse 405 und im Verhältnis zur Achse 520. Eine Veränderung dieses Verhältnisses bringt daher o o eine Veränderung der Geschwindigkeiten ot und W der Scheibe und 0 des Zentralkörpers mit sich. Da die Geschwindigkeit Ot der Scheibe ihrerseits eine Funktion der Frequenz der Hin- und Herbewegung der Kolben ist, erkennt man, daß es möglich ist, die Geschwindigkelt # der 33ewegungsabgriffswelle zu veränden, ohne die Antriebsfrequenz der Kolben zu verändern, indem. die Größe des Verhältnisses der Kreisradien verändert wird. Der lXechanismus, der eine axiale Verschiebung der Bahnen 440 und a41 ermöglicht, ist oben beschrieben worden. Da der Scheitelhalbwinkel der Rollbahnen 434a und 434b und der Neigungswinkel a der Achse 520 im Verhältnis zur Achse 405 gleich sind, ist es klar, daß die axiale Verschiebung der Bahnen 440 und 441 weder eine Veränderung des Neigungswinkels a noch eine Veränderung des Kreis bzw. Drehradius- des Berührungspunktes um die Achse 520 verursacht. Andererseits verändert diese axiale Verschiebung den Wert des Kreisradius der Berührungspunkte P1 und P2 im Verhältnis zur Achse 405. Daher erlaubt der Mechanismus der axialen Vero schiebung der Bahnen eine Veränderung der Geschwindigkeit (0 der Bewegungsabgriffswelle im Verhältnis zur Antriebsfrequenz der Kolben.
Die Enden des zylindrischen Körpers 439 der beweglichen Scheibe sind drehfest mit Hilfe von Kugelgelenken 491 (derart, um ein Kippen mit geringer Amplitude des Taumelkörpers um den Punkt S zu ermöglichen) mit zwei I3Lilfselemenlten 490 und 492 verbunden.
Diese Hilfselemente sind ihrerseits drehbar im Verhältnis zum Gehäuse um die Längsachse 405 gelagert. Sie drehen sich um diese 0 Achse mit der gleichen Geschwindigkeit at wie die Achse 520. Die Massen der beiden Hilfselemente 490 und 492 sind derart verteilt, umdas Reaktionsmoment auf das Gehäuse, das durch das mechanische System erzeugt wird, das die Rollbahnen des zylindrischen Körpers gegen die Rollbahnen des Zentralkörpers drückt, auszugleichen Darüber hinaus weist das eine Hilfselement 492 einen Zahnkranz auf, der einerseits mit einem Zahnrad 493, das fest mit einer Bewegungsabgriffswelle 494 verbunden ist, und andererseits mit einem Zahnrad 495, das durch einen Startmechanismus 496 betätigt wird, in Eingriff steht Dieser Mechanismus 496 hat zur Aufgabe, die Taumelbewegung der Scheibe während der Phase des Anlaufvorgangs des Getriebes und des Wärmemotors in Gang zu setzen Die Bewegungsabgriffswelle 494 wird benutzt, um die Mechanismen des Wärmemotors zu betätigen, die mit einer Geschwindigkeit bewegt werden sollen, die proportional oder gleich der Geschwindigkeit der Achse 520 um die Längsachse 405 ist.
Es wird nunmehr mehr im einzelnen die Fig. 13 beschrieben, die einen Querschnitt längs der Linie b - b in Fig. 12 des gleichen Getriebes darstellt.
Man erkennt in dieser Figur bestimmte in Verbindung mit der Fig.
12 beschriebene Elemente. Das die Taumelscheibe tragende Kardansystem ist besonders gut sichtbar. Dieses Kardangelenk weist einen im wesentlichen viereckigen Käfig 458 auf, der frei drehbar auf zwei fest mit dem Gehäuse 419 verbundenen Zapfen 459 und 460 gelagert ist. Die Achse der Zapfen 459 und 460 läuft im wesentlichen durch den Punkt S.
Dieser Käfig weist seinerseits zwei Zapfen 462 und 463 auf, deren Achsen ebenfalls durch den Punkt S verlaufen und sich frei in zwei hierfür in der Scheibe 438 vorgesehenen Löchern 464 und 465 drehen.
In dieser Figur erkennt man ebenfalls das Netz 457 der Schmierkreise, welche die Lager der drehbaren Teile versorgen, insbesondere die von hinten gesehenen vier Kapseln 447, in welchen die Kugelköpfe der Treibstangen gelenkig gelagert sind, und die vier Gelenkzapfen 459, 460, 462 und 463 des Käfigs 458.
In dieser Figur erkennt man ebenfalls vom Ende aus das System der mit Gewinde versehenen Stangen 443, 444, welche einen Antrieb der Rollbahnen 441 entlang der Längsrichtung der Achse 520 ermöglichen. Es wird angemerkt, daß diese Rollbahnen 441 Schultern 441a aufweisen, die im Inneren von Nuten 466 gleiten, dies im einstückig mit der Scheibe verbundenen zylindrischen Körper ausgenommen sind, Aufgrund dieser Nuten und dieser Schultern sind die axial beweglichen Rollbahnen drehfest mit der Taumelbewegung der Scheibe verbunden.
Es wird nunmehr die Fig. 14 beschrieben, die einen Querschnitt entlang der Linie c - c in Fig. 12 der Scheibe, genauer des die Scheibe verlängernden zylindrischen Körpers, darstellt.
In dieser Figur erkennt man das System der mit Gewinde versehenen Stangen 443, 444, das den Ring antreibt, auf welchem die Rollbahnen 441 ausgebildet sind. In dieser Figur erkennt man ebenfalls das Vorhandensein von vier Ausschnitten 467, 468, 469, 470, die dazu bestimmt sind, den Durchgang der angelenkten Verbindungseinrichtungen entlang des zylindrischen Körpers 439 zu ermöglichen.
Es wird nunmehr die Fig. 15 beschrieben, welche einen Querschnitt entlang der Linie d - d in Fig. 12 des Endes des zylindri schen Körpers der Scheibe darstellt, an welchem der hydraulische Motor befestigt ist. Die mit Gewinde versehenen Stangen 443 und 444 werden durch Zahnräder 472 und 473 in Rotation versetzt, die in Ausnehmungen des zylindrischen Körpers angeordnet sind.
Diese Zahnräder stehen mit einem Zahnkranz 474 in Eingriff, der frei drehbar in einer Nut des zylindrischen Körpers gelagert ist und als Achse die Achse 520 des zylindrischen Körpers hat.
Das hydraulische Strömungsmittel betreibt in an sich bekannter Weise die Verschiebung dieses Zahnkranzes, wodurch die Rotation in der einen oder anderen Richtung des Systems der mit Gewinde versehenen Stangen verursacht und demzufolge die axiale Verschiebung der- Rolibahnen 440 und 441 veranlaßt wird.
Es wird nunmehr im einzelnen in Verbindung mit den Figs. 17, 19, 20 eine andere Ausführungsform eines Getriebes beschrieben, das insbesondere dazu konzipiert ist, um eine Hin- und Herbewegung in eine Rotationsbewegung umzuwandeln.
Der Wärmemotor besteht aus vier Zylindern 624, in welchen Kolben 622 gleiten. Diese Zylinder und diese Kolben sind um die Längsachse 640 Coder erste Achse) des Getriebes angeordnet. Anders ausgedrückt, die Kolben 622 verschieben sich translatorisch entlang paralleler Richtungen oder im wesentlichen parallel zur ersten Achse 640. Noch anders ausgedrückt, die Längsachsen 643, 644 der Zylinder und der Kolben sind im wesentlichen parallel zur ersten Achse 640. Jeder Zylinder wird in an sich bekannter Weise mit dem Wärmeströmungsmittel mit Hilfe eines Systems von Ventilen versorgt, die durch Nocken angetrieben werden, wie im Bereich 633 dargestellt ist.
Das Gehäuse 632 des Getriebes ist fest mit den Zylindern 624 in folgender Weise verbunden. Am Ort eines jeden der vier Zylinder, die den Wärmemotor bilden, ist eine ringförmige Kammer 623 angeordnet, in welche jeder Zylinder 624 eingeführt werden kann.
Zwischen den Wänden der ringförmigen Kammer und den Außenwänden des Zylinders ist ein Abstand vorgesehen, derart, um den Umlauf einer Kühlflüssigkeit zu ermöglichen.
Die vier Zylinder und die vier Kolben, welchen den Wärmemotor bilden, sind um die erste Achse 640 in Form von zwei Untereinheiten von zwei Zylindern angeordnet. Diese beiden Untereinheiten sind symmetrisch im Verhältnis zur ersten Achse 640 angeordnet.
Die Zylinder einer jeden Untereinheit sind um 45° verschoben (anders ausgedrückt, in jeder Untereinheit gelangt man von einem Zylinder zum anderen durch eine geometrische Drehung von 45° um die erste Achse).
Die vier Kolben, die in den vier Zylindern gleiten, bilden die Einrichtungen, die in allgemeiner Form mit "Kupplungseinrichtungen, die im Verhältnis zum Gehäuse mit einer Hin- und- Herbewegung angetrieben werden können", bezeichnet worden sind. Es wird hier angemerkt, daß es keineswegs unbedingt erforderlich ist, daß der mit dem- Getriebe verbundene Wärmemotor vier Zylinder aufweist. Es können mehr oder weniger vorgesehen sein.
Das Getriebe weist ein Kupplungselement auf, das aus einer Bewegungsabgriffswelle 601 besteht. Diese Welle ist drehbar im Verhältnis zum Gehäuse 632 um die erste Achse 640 aufgrund von zwei Sätzen von Wälzlagern 602 und 603 gelagert, die an jedem Ende des Getriebes eingebaut sind. Diese Welle (welche teilweise den Zentralkörper bildet) ist drehfest mit zwei Drehrollbahnen 605a und 605b um die erste Achse 640 von allgemein kegelförmigem Verlauf verbunden, die symmetrisch beiderseits einer senkrecht durch den Punkt S zur ersten Achse 640 verlaufenden Ebene angeordnet sind. Diese Bahnen 605a und 605b sind drehfest mit der Welle 601 mit Hilfe von schraubenförmigen Rampen 604 verbunden, die zur Aufgabe haben, eine axiale Kraft zu erzeugen, die eine axiale und symmetrische Verschiebung der beiden Rollbahnen 605a und 605b bewirkt und deren Rolle hiernach bei der Beschreibung der Funktionsweise des Getriebes erläutert wird.
Ein Käfig 610 ist drehbar im Verhältnis zum Gehäuse um die erste Achse 640 mit Hilfe von zwei Sätzen von Wälzlagern 611 und 612 gelagert. Dieser Käfig 610 ist hohl. Er ist tatsächlich vollständig durchbohrt. Der so gebildete Hohlraum hat eine zylindrische Form und als Achse eine Achse 641 (oder zweite Achse), welche mit der ersten Achse 640 einen Winkel a bildet. Die erste Achse 640 und die zweite Achse 641 schneiden sich im Punkt S.
Der hohle Käfig 610 umgibt die drehfest mit der Welle 601 verbundenen Rollbahnen 605a und 605b. Der Käfig 610 ist eine der Komponenten von dem, was man in allgemeiner Form Trägereinrichtungen genannt hat. Im Inneren des Käfigs 610 ist drehbar um die zweite Achse 641 ein zylindrischer Körper 607, auch Taumelkörper genannt, gelagert. Dieser Körper ist drehbar im Inneren des Käfigs 610 mit Hilfe von zwei Sätzen von Wälzlagern 608 und 609 gelagert. Der zylindrische Taumelkörper weist zwei Drehrollbahnen 606a und 606b um die zweite Achse 641 auf, die einen im wesentlichen zylindrischen Verlauf haben. Diese Rollbahnen sind symmetrisch im Verhältnis zu einer senkrecht zur zweiten Achse 641 im Punkt S verlaufenden Ebene 642 angeordnet. Sie sind axial beweglich im Inneren des zylindrischen Taumelkörpers 607 eingebaut und drehfest mit diesem letzteren mit Hilfe eines Systems von zylindrischen Führungsschienen 613 verbunden.
Die Rollbahnen 606a und 606 b des Taumelkörpers 607 werden durch ein hydraulisches System betätigt bzw. angetrieben, das aus den nachfolgenden Elementen besteht. Das Strömungsmittel wird zum Taumelkörper über ein biegsames, nicht dargestelltes Leitungssystem geführt. Es dringt an der Stelle 614 in eine Längsleitung 615 ein, die in der Dicke des zylindrischen Taumelkörpers 607 ausgenommen ist. Diese Leitung bedient zwei ringförmige Kammern 616 und 617, die an den Enden des Taumelkörpers angeordnet sind und deren eine Stirnseite jeweils durch eine fest mit den Rollbahnen 606a und 606b verbundene Schulter gebildet wird. Das Einführen eines Druckströmungsmittels in diese ringförmigen Kammern verursacht die axiale Verschiebung der Rollbahnen 606a und 606b. Die Rolle der axialen Verschiebung wird hiernach beschrieben.
Die Anordnung der Trägereinrichtungen, nämlich des Käfigs 610 und der Wälzlager 611, 612, 608 und 609, ermöglicht es, daß der Taumelkörper um die zweite Achse 641 taumelt und der Neigungswinkel a starr gehalten wird.
Gebogene Verlängerungen 620 und 621, in einer Anzahl gleich derjenigen der Kolben, sind fest mit dem gleichen Ende des Taumelkörpers verbunden. Mit einem ihrer Enden sind sie in radialen1 durch die erste Achse verlaufenden Ebenen angeordnet. Diese Verlängerungen sind an ihrem anderen Ende gelenkig im Verhältnis zu den Kolben eingebaut. Diese die Kolben mit den Verlängerungen verbindenden Gelenke sind an sich bekannt. Sie sind insbesondere von der Bauart, wie sie in der Veröffentlichung "Harmonic Action Engine" durch Bill Siegel und D. Loeschner in der Zeitschrift "Science and Mechanics" vom Mai 1964, Seite 12, beschrieben worden ist, oder von der Bauart, wie sie in Verbindung mit den Figs. 12 bis 16 beschrieben worden ist, oder auch von der Kardanbauart, wie sie hiernach in Verbindung mit der Fig. 21 beschrieben wird. Die Gelenkmittelpunkte liegen im wesentlichen in der senkrecht zur zweiten Achse 641 im Punkt S (oder 645) verlaufenden Ebene 642. Diese Gelenke bilden diejenigen Einrichtungen, die im Vorherqehenden in allgemeiner Form mit dem Begriff "erste Verbindungseinrichtungen" gekennzeichnet worden sind.
Da die Enden der Verlängerungen um die Achsen 643, 644 der Zylinder einen Kreis beschreiben, dessen Projektion auf eine Querebene ein Kreis mit einem Durchmesser D ist, der durch die Gleichung D = E ( 1 - cos a gegeben ist, wobei E den Abstand zwischen der Achse 643 des Zylinders und der ersten Achse 640 darstellt, ist es wünschenswert, wenn nicht erforderlich, darüber hinaus entweder das Gelenk derart anzuordnen, daß der Gelenkmittelpunkt einen Kreis um die Achse des Kolbens beschreiben kann, oder den Kolben derart anzuordnen, daß die Gesamtheit aus Verlängerung, Gelenk und Kolben einen Kreis um die Achse des Zylinders beschreiben kann.
Solche Anordnungen können darin bestehen, daß ein Zylinder mit einem geringfügig größeren Durchmesser als derjenige des Kolbens entsprechend der oben erwähnten Gleichung vorgesehen ist.
Es ist anläßlich dieser Beschreibung klar, daß die gebogene Anordnung der Verlängerungen 620 und 621 ermöglicht, den den Taumelkörper umgebenden Raum freizumachen. Aufgrund dieser Tatsache ist es möglich, die den Taumelkörper 607 tragenden Trägereinrichtungen (den Käfig 610) in einfacher und wirtschaftlicher Weise anzuordnen.
Das Getriebe weist darüber hinaus Schwingarme 625 und 626 auf, die dazu bestimmt sind, die Längskomponente des durch-die mit einer Hin- und Herbewegung angetriebenen Kupplungseinrichtungen erzeugten Stoßes zu kompensieren (bzw. aufzunehmen).
Diese Schwingarme sind einerseits im Verhältnis zum Teil 631 des Gehäuses mit Hilfe von Kugelköpfen 629 und 630 und andererseits im Verhältnis zum Taumelkörper mit Hilfe von Kugelköpfen 627 und 628 angelenkt. Diese Kugelköpfe 627 und 628 sind auf einem Ring 618 angeordnet, der auf dem Taumelkörper mit Hilfe von Schrauben 619 befestigt ist.
In Fig. 19 ist dargestellt, wie man die Position der Mittelpunkte der Kugelköpfe und die Länge der Schwingarme berechnen kann, derart, um die Taumelbewegung des Taumelkörpers nicht zu beeinflussen.
In dieser Figur sind die erste Achse 640, der Mittelpunkt S der Taumelbewegung 645, die zweite Achse 641, die senkrecht zur zweiten Achse 641 im Punkt S verlaufende Ebene 642 schematisiert.
Der Winkel 654 ist der Neigungswinkel a der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse.
Wenn die Position der Mittelpunkte 649 und 651 der Kugelköpfe 629 und 630 gegeben ist, ist es möglich, die Positionen der Mittelpunkte 648 und 650 der Kugelköpfe 627 und 628 sowie die Länge 652 und 653 der Schwingarme 625 und 626 zu berechnen. Man kann hierbei in folgender Weise verfahren. Man trägt von der Linie 647, welche die Mittelpunkte 645 und 649 verbindet, einen Winkel 655 auf, der gleich dem Winkel 654 ist. Danach trägt man auf dem Schenkel 646 dieses Winkels eine Länge ab, die gleich dem Abstand zwischen dem Ende des Taumelkörpers und dem Mittelpunkt S ist. Man erhält somit die Position des Mittelpunktes 648 des Kugelkopfes 627. Die Länge 652 des Schwingarmes 625 ist nunmehr durch den Abstand zwischen den Mittelpunkten 648 und 649 gegeben.
Die soeben beschriebene Methode kann ebenfalls für den Schwingarm 626 angewendet werden.
Um die Beschreibung dieses Getriebes zu ver-vollständigen, wird die Existenz eines Kegelzahnrades 634, das drehfest mit dem Käfig 610 verbunden ist, betont. Dieses Kegelzahnrad, das sich mit 0 der Winkelgeschwindigkeit a der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse dreht, wird benutzt, um die Hilfseinrichtungen des Wärmemotors wie die Nockenwelle, den Generator, die Wasserpumpe, die Benzinpumpe usw. synchron anzutreiben.
Es wird nunmehr die Funktionsweise des Getriebes beschrieben.
Die Hin- und Herbewegung der Kolben 622, die der Wärmeausdehnung des Strömungsmittels unterliegen, wird über Gelenke (Verbindungseinrichtungen zwischen dem Kolben und den Verlängerungen 620) und Verlängerungen 620 dem Taumelkörper 607 übertragen. Da dieser Taumelkörper nur um den Mittelpunkt S taumeln kann, aufgrund der Anordnung des Käfigs 610, der ihn trägt, ergibt sich, daß der Taumelkörper durch die Kolben 622 zu einer Taumelbewegung um den Mittelpunkt S angetrieben wird.
Die Rolbahnen 606a und 606b rollen ohne Gleitung um die drehfest mit der Welle 601 verbundenen Rollbahnen 605a und 605b und treiben aufgrund dieser Tatsache diese letzteren sowie die Welle 601 zu einer Rotationsbewegung um die erste Achse 640 an.
Es werden hier nicht im einzelnen die kinematischen Beziehungen o wiederholt, welche die Winkelgeschwindigkeit X des Taumelkörpers 0 um die erste Achse mit der Gdschwindigkeit c) der Welle 601 verbinden. Diese kinematischen Beziehungen sind bereits oben beschrieben worden.
Es wird angemerkt, daß bei dem vorliegenden Getriebe die Ge-0 schwindigkeit/S des Taumelkörpers in einem absoluten Bezugssystem (verbunden mit dem Gehäuse) gleich Null ist, vorausgesetzt, daß die gebogenen Verlängerungen mit den Kolben verbunden sind, die ihrerseits in Zylindern gleiten, die im Verhältnis zum Gehäuse ortsfest sind. Andererseits ist die Geschwindigkeit ( L des Taumelkörpers in einem umlaufenden Bezugssystem (verbunden mit der zweiten und ersten Achse) von Null verschieden. Die Hin-und Herbewegung der Kolben wird mit Hilfe dieser kinematischen Verkettung in eine Rotationsbewegung der Welle 601 umgewandelt Es verbleibt nunmehr noch zu erläutern, in welcher Weise der Berührungsdruck zwischen den Rollbahnen erzeugt wird, der erforderlich ist, um ein Gleiten zwischen diesen zu vermeiden.
Der Berührungsdruck wird durch das System der schraubenförmigen Rampen 604 erzeugt, auf welche sich die Bahnen 605a und 605b mit kegelförmigem Verlauf aufschrauben. Die zu bewegende Last induziert auf der Welle 601 ein Widerstandsmoment. Dieses Widerstandsmoment, das sich der Drehung der Welle 601 entgegensetzt, versucht, eine axiale Verschiebung der Bahnen 605a und 605b zu erzeugen, wenn diese letzteren, angetrieben durch die Bahnen des Taumelkörpers, sich um die erste Achse drehen wollen. Daraus ergibt sich die Erzeugung eines Druckes an dem Berührungspunkt1 der im wesentlichen proportional zum Widerstandsmoment ist, das durch die Last eingeführt wird.
Dieses mechanische System zur Erzeugung des Berührungsdruckes ist selbstverständlich -nicht das einzig denkbare. Es könnte durch ein elastisches-System ersetzt werden, das aus Federn besteht, welche die Rollbahnen 605a und 605b zurückstoßen, oder aus einem hydraulischen System, das zwischen der Welle 601 und den Rollbahnen 605a und 605 b angeordnet ist. Solche Systeme sind in Verbindung mit den Figs. 1 bis 12, insbesondere mit Fig. 7, beschrieben worden.
Um die Beschreibung der Funktionsweise dieses Getriebes zu beenden, wird nunmehr dargestellt, in welcher Weise das Übersetzungsverhältnis verändert wird.
Es sind bereits im Vorhergehenden Aufbauten beschrieben worden, insbesondere das hydraulische System, das eine axiale Verschiebung der Rollbahnen 606a und 606b des Taumelkörpers ermöglicht.
Aufgrund dieses Systems ist eine Veränderung des Ubersetzungsverhältnisses möglich. Es ist klar, daß eine Veränderung der axialen Position der Bahnen 606a und 606b korrelativ unter der Wirkung des Systems der Rampen 604 (wie soeben beschrieben worden ist) eine axiale Verschiebung der Bahnen 605a und 605b nach sich zieht. Daraus ergibt sich eine Veränderung der Position des Berührungspunktes zwischen den Rollbahnen 606a - 605a und 606b -605b. Diese Veränderung des Berührungspunktes zieht ihrerseits eine Veränderung der Drehradien dieser Berührungspunkte im Verhältnis zur ersten und zweiten Achse nach sich. Man weiß (vgl.
oben), daß eine Veränderung dieser Drehradien eine Veränderung des- Übersetzungsverhältnisses nach sich zieht. Es wird hier wieder betont, daß die für die axiale Verschiebung der Bahnen des Taumelkörpers verwendeten Einrichtungen nicht die einzig möglichen sind. Systeme, wie sie in Verbindung mit den vorhergehenden Figuren beschrieben worden sind, sind ebenfalls möglich.
Zwischen die kegelförmigen Bahnen 605a und 605b ist eine Feder 700 eingefügt. Sie soll die Bahnen 605a, 605b gegen die Rollbahnen 606a und 606b drücken und einen ausreichenden Berührungsdruck- einerseits während der Anfangsphase des Anlaufvorganges und andererseits in dem Fall, in welchem das Ausgangsmoment Null ist, erzeugen.
Es wird angemerkt, daß das Profil der Rollbahnen bei dieser Ausführungsform besonders angepaßt ist, derart, um eine erhebliche Veränderung der Positionen der Berührungspunkte durch eine kleine Veränderung der axialen Position der Rollbahnen des Taumelkörpers zu verursachen. Diese besondere Form des Profils der Rollbahnen ist im einzelnen in Verbindung mit den Figs. 8, 9 und 10 beschrieben worden.
Dieses besondere Profil der Rollbahnen ist durch die Tatsache gekennzeichnet, daß die Krümmungsradien der Meridiane der Rolloberflächen von der gleichen Größenordnung und von einer beachtlichen Größenordnung im Verhältnis zu den Querabmessungen des Getriebes sind. Dieser Krümmungsradius ist im wesentlichen zehn bis hundert mal so groß wie der maximale Querdurchmesser der Rollbahnen des Taumelkörpers.
Es wird jetzt kurz eine andere Ausführungsform in Verbindung mit Fig. 18 beschrieben.
Man erkennt in dieser Figur die Mehrzahl der in Verbindung mit Fig. 17 beschriebenen Teile. Sie weisen die gleichen Bezugszeichen auf,und die im Vorhergehenden hierzu gemachten Ausführungen bleiben gültig.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vorhergehenden durch die Tatsache, daß zwei der Zylinder und Kolben symmetrisch im Verhältnis zum Punkt S angeordnet sind. Zu diesem Zweck ist ein Ende der gebogenen Verlängerungen 620 und 621 mit einem der Enden des Taumelkörpers und das andere Ende mit dem-anderen Ende des Taumelkörpers verbunden. Diese symmetrische Anordnung der Zylinder erfordert einen Synchronismus des sie betreffenden Wärmekreisprozesses. Diese Anordnung (tete-beche) der Zylinder erlaubt eine automatische Kompensation der axialen Komponente des durch die Kolben ausgeübten Stoßes. Daraus ergibt sich, daß es bei dieser Ausführungsform nicht mehr erforderlich ist, das oben beschriebene System der Schwingarme 625 und 626 vorzusehen.
Die Funktionsweise dieses Getriebes ist vergleichbar, wenn nicht identisch, mit derjenigen der ersten Ausführungsform.
Es wird jetzt kurz die Fig. 21 beschrieben, die eine weitere Ausführungsform darstellt. Man erkennt in dieser Figur einen Wärmemotor 651, der einen Stirling-Zyklus verwendet, der in Verbindung mit Fig. 12 beschrieben worden ist. Man erkennt ebenfalls in dieser Fig. 21 die Mehrzahl der bereits in Verbindung mit den Figs. 12, 13, 14 beschriebenen Teile. Sie weisen die gleichen Bezugszeichen auf.
Bei dieser Ausführungsform sind die vier Zylinder und vier Verlängerungen regelmäßig radial angeordnet (ihre Winkelverschiebung beträgt 900).
Es werden hier nicht im einzelnen die Kardangelenke beschrieben, welche die Verbindungseinrichtungen zwischen den gebogenen Verlängerungen 620, 621 und den Kupplungseinrichtungen bilden.
Die mit einer Hin- und Herbewegung angetriebenen Kupplungseinrichtungen weisen wenigstens teilweise zylindrische Gleitstücke 689 auf. Die Gleitstücke gleiten entlang der Richtung der Achse des Zylinders des Wärmemotors in mindestens teilweise zylindrischen Führungen 691. Der Durchmesser der Gleitstücke ist geringfügig kleiner als der Durchmesser der Führungen. Diese Differenz des Durchmessers ist gleich D und durch die Gleichung D = E ( 1 - cos a gegeben, die oben dargestellt worden ist. Das Gleitstück ist am Ende einer fest mit dem Kolben des Wärmemotors verbundenen Stange eingebaut. Es ist derart eingebaut, daß es sich frei in einer Querebene verschieben kann, wobei es mit der Stange in einer axialen Richtung verbunden ist. Es ist mit der Kolbenstange mit Hilfe eines ausgesteiften Ringes verbunden, der durch eine Mutter gegen eine Führungsscheibe 688 angezogen ist in der Führung 691 am Ende der Kolbenstange. An jedem Gleitstück ist in an sich bekannter Weise ein Kardangelenk vorgesehen, dessen einer Teil fest mit dem Ende der Verlängerung 621 verbunden ist. Der Mittelpunkt des Kardangelenkes liegt in der Ebene 642. Aufgrund der Möglichkeit der seitlichen Verschiebung des Gleitstückes kann dieses der Kreisbewegung des Endes der Verlängerung 621 folgen, wobei es sich auf einer seiner beiden Erzeugenden zwischen der zylindrischen Führung 691 abstützen kann. Daraus ergibt sich, daß der Taumelkörper rotationsmäßig im Verhältnis zum Gehäuse blockiert ist (ß = 0, ß* = α).
Die Erfindung ist im einzelnen durch zwei Ausführungsformen im Hinblick auf einen Wärmemotor beschrieben worden. Es ist klar, daß sich die Erfindung auf jede mit einer Hin- und Herbewegung angetriebene Kupplungseinrichtung erstreckt, insbesondere kann die Welle 601 anstelle einer Abtriebswelle eine Antriebswelle sein und können die Kolben 622 diejenigen eines Kompressors sein.

Claims

Patentansprüche

Getriebe zur übertragung einer mechanischen Leistung zwischen Kupplungseinrichtungen und einem Kupplungselement, das mit einer Rotationsbewegung angetrieben wird, gekennzeichnet durch a) ein Gehäuse, b) einen Zentralkörper mit Drehrollbahnen um eine im Verhältnis zum Gehäuse ortsfeste erste Achse, die beiderseits einer senkrecht zur ersten Achse in einem Punkt S dieser Achse verlaufenden Ebene liegen, c) einen Taumelkörper mit zwei Drehrollbahnen um eine zweite Achse, die die erste Achse im Punkt S unter einem Winkel a schneidet, wobei die Drehrollbahnen beiderseits einer senkrecht zur zweiten Achse in einem Punkt S dieser Achse verlaufenden Ebene liegen, d) Trägereinrichtungen, die beweglich mit der Geschwino digkeit 6 im Verhältnis zum Gehäuse eingebaut sind und den Taumelkörper tragen, derart, daß sich der Taumelkörper um sich selbst um die zweite Achse mit der 0* drehen kann, derart, daß die Geschwindigkeit Bewegung des Taumelkörpers um den Punkt S eine Kombination einer Rotationsbewegung mit der Geschwindig-0* keit um die zweite Achse und einer Kegelbewegung 0 mit dem Scheitel S mit der Geschwindigkeit oLder zweiten Achse um die erste Achse ist, e) erste Verbindungseinrichtungen zwischen den Kupplungseinrichtungen und einem der folgenden zwei Elemente: dem Taumelkörper oder den Trägereinrichtungen, der-0 art, um die Kegelbewegung mit der Geschwindigkeit OG einzuleiten oder aufzunehmen, f) zweite Verbindungseinrichtungen zwischen dem Kupplungselement und einem der folgenden zwei Elemente: dem Taumelkörper oder dem Zentralkörper, g) ein System, das die Rollbahnen des Taumelkörpers gegen die Rollbahnen des Zentralkörpers in zwei Punkten P1 und P2, die beiderseits der ersten und zweiten Achse angeordnet sind, drückt, h) Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen, derart, um das Umwandlungsverhältnis zwischen der Frequenz der Bewegung der Kupplungseinrichtungen und der Frequenz der Bewegung des Kupplungselementes zu verändern.
2. Getriebe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das System die Bahnen mindestens eines der beiden Paare von Rollbahnen des Zentralkörpers und Taumelkörpers derart axial antreibt, um die Bahnen dieses Paares gegen diejenigen des anderen Paares in den Punkten P1 und P2, die beiderseits der ersten und zweiten Achse angeordnet sind, zu drücken.
3. Getriebe nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die beiden Rollbahnen des Zentralkörpers symmetrisch im Verhältnis zu der durch den Punkt S senkrecht zur ersten Achse verlaufenden Ebene angeordnet sind und die beiden Rollbahnen des Taumelkörpers symmetrisch im Verhältnis zu der durch den Punkt S senkrecht zur zweiten Achse verlaufenden Ebene angeordnet sind.
4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rollbahnen eines der beiden Körper eine Kegelform aufweisen, deren Scheitelhalbwinkel im wesentlichen gleich dem Neigungswinkel der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse ist, und die Rollbahnen des anderen Körpers im wesentlichen ringförmig sind.
5. Getriebe nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e-t , daß die ringförmigen Rollbahnen axial beweglich eingebaut sind und die Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen Teile aufweisen, um die ringförmigen Rollbahnen axial anzutreiben.
6. Getriebe nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t , daß die ringförmigen Rollbahnen axial - beweglich- eingebaut sind und die Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen Teile aufweisen, um die kegelförmigen Rollbahnen axial anzutreiben.
7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rollbahnen der beiden Körper gebogene Erzeugende haben, deren Krümmungs-- radien- verg-leichbar- und groß im Verhältnis zum mittleren Abstand jeder Bahn gegenüber seiner Drehachse sind, die Rollbahnen eines jeden der beiden Körper axial beweglich eingebaut sind, die Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen Teile aufweisen, um die Bahnen des einen und/oder des anderen der beiden Körper axial anzutreiben, derart, daß eine geringfügige axiale Verschiebung der Bahnen eine erhebliche Veränderung der Positionen der Berührungspunkte P1 und P2 und demzufolge eine erhebliche Veränderung des Übersetzungsverhältnisses erzeugt.
8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rollbahnen eines der Körper axial beweglich eingebaut sind und das die Rollbahnen gegeneinander drückende System Einrichtungen aufweist, um die axial beweglich eingebauten Rollbahnen axial anzutreiben.
9. Getriebe nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die axial beweglich eingebauten Rollbahnen diejenigen des Taumelkörpers sind und auf zwei Ringen ausgebildet sind, die als Achse die zweite Achse haben, zwischen den Zentralkörper und den Taumelkörper eingefügt und drehfest mit dem Taumelkörper mit der Geo*.

schwindigkeit p verbunden sind.
10. Getriebe nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Einrichtungen zum axialen Antrieb der axial beweglich eingebauten Rollbahnen auf Trägheitswirkungen beruhen.
11. Getriebe nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die auf Trägheitswirkungen beruhenden Einrichtungen durch die Geometrie der Ringe und das Profil der Rollbahnen des Zentralkörpers gebildet werden und derart angepaßt sind, um zwei axiale Kräfte zu erzeugen, die eine axiale Verschiebung der Ringe in Richtung der Rollbahnen des Zentralkörpers bewirken.
12. Getriebe nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e -k e n'n z e i c h n e t , daß die Einrichtungen zum Antrieb der axial beweglich eingebauten Rollbahnen aus einem elastischen System bestehen.
13. Getriebe nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die beiden Rollbahnen des Taumelkörpers axial beweglich eingebaut sind und den Zentral körper umgeben und die Rollbahnen des Zentralkörpers zwei Kegelstnümpfetsind,odEeAren Basen sich gegenüberliegen und deren Scheitelhalbwinkel geringfügig kleiner als der Neigungswinkel a der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse ist.
14. Getriebe nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einrichtungen zum axialen Antrieb der Rollbahnen des Taumelkörpers gegen die Rollbahnen des Zentralkörpers aus zwei elastischen Systemen bestehen, die sich jeweils einerseits auf dem Taumelkörper und andererseits auf den axial beweglich eingebauten Rollbahnen des Taumelkörpers abstützen.
15. Getriebe nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einrichtungen zum axialen Antrieb der axial beweglich eingebauten Rollbahnen Rampen aufweisen.
16. Getriebe nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die beiden Rollbahnen des Taumelkörpers den Zentralkörper umgeben und die beiden axial beweglich auf dem Zentralkörper eingebauten Rollbahnen des Zentralkörpers zwei Kegelstümpfe sind, deren Basen sich gegenüberliegen und deren Scheitelhalbwinkel gleich dem Neigungswinkel a der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse ist.
17. Getriebe nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einrichtung zum axialen Antrieb der Rollbahnen des Zentralkörpers gegen die Rollbahnen des Taumelkörpers aus einem System von Rampen besteht, die fest mit dem Zentralkörper verbunden sind und mit komplementären Rampen zusammenwirken, die fest mit den Rollbahnen des Zentralkörpers verbunden sind.
18. Getriebe nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Rampen schraubenförmig sind, derart, daß sich die Rollbahnen des Zentralkörpers während des Betriebs des Getriebes automatisch auf den Zentralkörper aufschrauben.
19. Getriebe nach den Ansprüchen 6 und 10 oder 6 und 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Teile zum axialen Antrieb der kegelförmigen Bahnen in Hinblick auf die Veränderung der Position der Berührungspunkte von hydraulischer Bauart sind.
20. Getriebe nach Anspruch 5 und 16, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Teile zum axialen Antrieb der ringförmigen Bahnen in Hinblick auf die Veränderung der Position der Berührungspunkte eine Verbindung durch ein Zahnradvorgelege aufweisen.
21. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß die zweiten Verbindungseinrichtungen zwischen dem Kupplungselement und dem Taumelkörper eine mechanische Verbindung aufweisen, die derart angeordnet ist, um an dem Taumelkörper an einem seiner Längsenden anzugreifen.
22. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, d a d u r~c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Taumelkörper und dem Gehäuse eine mechanische Verbindung eingebaut ist, derart, um den Taumelkörper im Verhältnis zum Gehäuse rotationsmäßig zu blockieren (j5s = 0; lt* 0 13 d) daß die mechanische Verbindung derart angeordnet ist, um an dem Taumelkörper an einem seiner Längs enden anzugreifen und der Zentralkörper drehbar im Verhältnis zum Gehäuse 0 mit der Geschwindigkeit D gelagert ist.
23. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Taumelkörper und dem Zentralkörper eine mechanische Verbindung 0* eingebaut ist, derart, um die Geschwindigkeiten q und W der Körper untereinander zu verbinden, daß die mechanische Verbindung derart angeordnet ist, um an dem Taumelkörper an einem seiner Längsenden anzugreifen und der Zentralkörper drehbar im Verhältnis zum Gehäuse mit der Geschwindigkeit W gelagert ist.
24. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Taumelkörper den Zentralkörper umgibt.
25. Getriebe nach Anspruch 24, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Trägereinrichtungen aus einem im wesentlichen zylindrischen Käfig, dessen Achse die erste Achse ist und der von einem zylindrischen schrägen Loch, dessen Achse die zweite Achse ist, durchbohrt ist, aus äußeren Wälzlagern, die zwischen dem zylindrischen Käfig und dem Gehäuse eingefügt sind und als Achse die erste Achse haben, und aus inneren Wälzlagern bestehen, die in dem zylindrischen schrägen Loch eingebaut sind, als Achse die zweite Achse haben und dazu bestimmt sind, den Taumelkörper zu tragen.
26. Getriebe nach Anspruch 24 oder 25, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Taumelkörper zylinderförmig ist und im Inneren eine axiale zylindrische Bohrung aufweist, in welcher axial beweglich die ringförmigen Rollbahnen eingebaut sind, und der Zentralkörper die kegelförmigen Rollbahnen aufweist.
27. Getriebe nach Anspruch 26, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Zentralkörper drehbar mit der Geschwindigkeit Cd im Verhältnis zum Gehäuse gelagert ist und das Kupplungselement eine drehfest mit dem Zentralkörper verbundene Welle ist.
28. Getriebe nach Anspruch 27, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Kupplungseinrichtungen aus einer drehfest mit den Trägereinrichtungen verbundenen Welle bestehen.
29. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 26, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß die zweiten Verbindungs einrichtungen zwischen dem Kupplungselement und dem Taumelkörper eine mechanische Verbindung durch ein Kegelzahnradvorgelege mit dem Scheitel S aufweisen.
30. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 28, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h eine mechanische Verbindung durch ein Kegelzahnradvorgelege mit dem Scheitel S zwischen dem Taumelkörper und dem Gehäuse, derart, um die Geschwindigkeiten α und ß* zu verbinden, wobei der Zentral-0 körper drehbar mit der Geschwindigkeit 7 im Verhältnis zum Gehäuse gelagert ist.
31. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 28, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h eine mechanische Verbindung durch ein Kegelzahnradvorgelege mit dem Scheitel S zwischen dem Zentralkörper und dem Taumelkörper, derart, um 0 zu die Winkelgeschwindigkeiten , , " zu verbinden, wobei 0 der Zentralkörper drehbar mit der Geschwindigkeit W im Verhältnis zum Gehäuse gelagert ist.
32. Getriebe nach einem der Ansprüche 29, 30, 31, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die mechanische Verbindung durch ein Kegelzahnradvorgelege mit dem Scheitel S aus einem ersten Kegel zahnrad mit dem Scheitel S besteht, das als Achse die zweite Achse hat, mit dem Taumelkörper drehverbunden ist und mit einem zweiten Kegelzahnrad mit dem Scheitel S in Eingriff steht, das als Achse die erste Achse hat und mit einem der folgenden Elemente drehverbunden ist: dem Gehäuse, dem Kupplungselement, dem Zentralkörper.
33. Getriebe nach Anspruch 32, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das erste Kegelzahnrad mit dem Scheitel S in der senkrecht im Punkt S zur zweiten Achse verlaufenden Ebene liegt.
34. Getriebe nach einem der Ansprüche 21, 22 oder 23, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die mechanische Verbindung aus einem Querteil besteht, das direkt (oder indirekt) den Taumelkörper mit dem Gehäuse oder mit dem Kupplungselement oder mit dem Zentralkörper verbindet, und daß das Querteil in radialer Richtung eine ausreichende Nachgiebigkeit, um die Kegelbewegung des Taumelkörpers zuzulassen, und in Umfangsrichtung eine Nachgiebigkeit aufweist, die praktisch gleich Null ist.
35. Getriebe nach Anspruch 24, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Querteil aus einer ringförmigen Membrane mit- konzentrischen Wellen besteht, deren einer Rand an dem Taumelkörper befestigt ist und deren anderer Rand mit dem Gehäuse oder dem Zentralkörper oder dem Kupplungselement drehverbunden ist.
36. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 35, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Taumelkörper derart angeordnet ist, daß daraus Kreiselmittel zur Erzeugung eines Kreiselmomentes folgen, welches dazu bestimmt ist, die durch das den Berührungsdruck erzeugende System auf den Taumelkörper ausgeübten Kräfte vollständig oder teilweise auszugleichen.
37. Getriebe nach Anspruch 36, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Schwerpunkt des Taumelkörpers im Schnittpunkt S der ersten und zweiten Achse liegt.
38. Getriebe nach Anspruch 37, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Taumelkörper ein Drehkörper um die zweite Achse ist.
39. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 38, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trägereinrichtungen derart angeordnet sind, daß daraus Trägheitsmittel zur Erzeugung eines auf Trägheitswirkungen beruhenden Moments folgen, welches dazu bestimmt ist, die durch die den Berührungsdruck erzeugenden Systeme auf den Zentralkörper ausgeübten Kräfte vollständig oder teilweise auszugleichen.
40. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 39, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kupplungseinrichtungen mit einer im wesentlichen linearen Hin- und Herbewegung angetrieben werden und die ersten Verbindungseinrichtungen zwischen den Kupplungseinrichtungen und dem Taumelkörper gelenkig im Verhältnis zum Taumelkörper eingebaut sind.
41. Getriebe nach Anspruch 40, d a d u r c h g e-k e n n -z e i c h n e t , daß die Gelenkmittelpunkte der Verbindungseinrichtungen im wesentlichen in der senkrecht zur zweiten Achse im Punkt S verlaufenden Ebene liegen.
42. Getriebe nach Anspruch 40 oder 41, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Zentralkörper drehbar um die erste Achse gelagert ist.
43. Getriebe nach einem der Ansprüche 40 bis 42, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die ersten Verbindungseinrichtungen gelenkig im Verhältnis zu gebogenen Verlängerungen, die fest mit mindestens einem der Enden des Taumelkörpers verbunden sind, eingebaut sind.
44. Getriebe nach Anspruch 43, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die den Taumelkörper verlängernden Verlängerungen fest mit dem gleichen Ende des Taumelkörpers verbunden sind.
45. Getriebe nach Anspruch 44, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die den Taumelkörper tragenden Trägereinrichtungen Einrichtungen aufweisen, die im Verhältnis zum Gehäuse angelenkt sind, um die Längskomponente des Stoßes zu kompensieren, der durch die mit einer Hin-und Herbewegung angetriebenen Kupplungseinrichtungen ausgeübt wird.
46. Getriebe nach Anspruch 43, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die den Taumelkörper verlängernden Verlängerungen symmetrisch an jedem der Enden des Taumelkörpers angeordnet sind und daß die mit einer Hin- und Herbewegung angetriebenen Kupplungseinrichtungen in entsprechender Weise symmetrisch angeordnet sind, derart, daß die Längskomponente des durch die Kupplungseinrichtungen ausgeübten Stoßes ausgeglichen werden kann.
47. Getriebe nach einem der Ansprüche 40 bis 46, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kupplungseinrichtungen, die mit einer Hin- und Herbewegung im Verhältnis zum Gehäuse angetrieben werden können, Kolben aufweisen, die in Räumen beweglich sind, die ortsfest im Verhältnis zum Gehäuse sind und ein Strömungsmittel enthalten, das einem Wärmekreisprozeß unterworfen ist, wobei die Räume um die erste Längsachse herum eingebaut sind, die beweglichen Kolben eine Hin- und Herbewegung im wesentlichen längs der Richtung der ersten Achse aufweisen, die beweglichen Kolben eine phasenverschobene Hin- und Herbewegung aufweisen und die ersten Verbindungseinrichtungen mit den Kolben verbunden sind.
48. Getriebe nach einem der Ansprüche 43 bis 47, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die mit einer linearen Hin- und Herbewegung angetriebenen Kupplungseinrichtungen Einrichtungen aufweisen, die im Verhältnis zum Gehäuse derart eingebaut sind, um eine im wesentlichen kreisförmige Bewegung der Enden der Verlängerungen mit geringer Amplitude um die Achse der Verschiebung zu vermöglichen.
49. Getriebe zur Übertragung einer mechanischen Leistung zwischen Kupplungseinrichtungen, die mit einer Hin- und Herbewegung angetrieben werden, und einem anderen Kupplungselement, das mit einer Rotationsbewegung angetrieben wird, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h a) ein Gehäuse, b) ein Kupplungselement, das im Verhältnis zum Gehäuse mit einer Rotationsbewegung um eine erste Achse angetrieben werden kann, c) einen drehbaren Zentralkörper, der drehfest mit dem Kupplungselement verbunden ist, drehbar im Verhältnis zum Gehäuse um die erste Achse gelagert ist und mindestens eine Drehrollbahn um die erste Achse aufweist, d) einen Taumelkörper mit mindestens einer Drehrollbahn um eine zweite Achse, die die erste Achse in einem Punkt S unter einem Winkel a schneidet, e) Trägereinrichtungen, die im Gehäuse eingebaut sind und den Taumelkörper tragen, s Kupplungseinrichtungen, die im Verhältnis zum Gehäuse mit einer Hin- und Herbewegung angetrieben werden können, g) Verbindungseinrichtungen zwischen den Kupplungseinrichtungen und dem-Taumelkörper, die gelenkig im Verhältnis zum Taumelkörper eingebaut sind, derart, daß der Taumelkörper durch die Kupplungseinrichtungen zu einer Taumelbewegung mit dem Winkel a und der Geschwindigkeit o um den Punkt 5 angetrieben werden können, h) ein mechanisches System, das die Rollbahn des Taumelkörpers gegen die Rollbahn des drehbaren Zentralkörpers drückt, i) Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen, derart, um das Umwandlungsverhältnis zwischen der Frequenz der Hin-und Herbewegung der Kupplungseinrichtungen und der Frequenz der periodischen Bewegung des Kupplungslementes zu verändern.
50. Getriebe nach Anspruch 49, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Gelenkmittelpunkte der Verbindungseinrichtungen in der senkrecht zur zweiten Achse im Punkt 5 verlaufenden Ebene liegen.
51. Getriebe nach Anspruch 49 oder 50, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Rollbahn mindestens eines der beiden Körper axial beweglich längs der Richtung der entsprechenden Achse eingebaut ist, die Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen Einrichtungen zum axialen Antrieb der axial beweglichen Rollbahnen aufweisen und die im wesentlichen kegelförmige Rollbahn eines der beiden Körper einen Scheitelhalbwinkel hat, der im wesentlichen gleich dem Neigungswinkel der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse ist.
52. Getriebe nach Anspruch 49 oder 50, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Rollbahnen eines der beiden Körper im wesentlichen eine Kegel form und einen Scheitelhalbwinkel aufweisen, der im wesentlichen gleich dem Neigungswinkel der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse ist, die Rollbahnen eines der beiden Körper axial beweglich eingebaut sind und die Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen Einrichtungen zum axialen Antrieb der axial beweglichen Rollbahnen aufweisen.
53. Getriebe nach Anspruch 52, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der drehbare Zentralkörper, der - dre-hfest mit dem Kupplungselement verbunden ist, zwei Drehrollbahnen um die erste Achse aufweist, die beiderseits einer senkrecht zur ersten Achse im Punkt S verlaufenden Ebene angeordnet sind.
54. Getriebe nach Anspruch 53, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Rollbahnen des drehbaren Zentralkörpers symmetrisch beiderseits der durch den Punkt S senkrecht zur ersten Achse verlaufenden Ebene angeordnet sind und die Rollbahnen des Taumelkörpers symmetrisch beiderseits der durch den Punkt S senkrecht zur zweiten Achse verlaufenden Ebene angeordnet sind.
55. Getriebe nach Anspruch 54, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Rollbahnen des Taumelkörpers auf zwei ringförmigen Ringen ausgebildet sind, die verschiebbar im Verhälnis zumTaumelkörper längs der Richtung der zweiten Achse eingebaut und drehfest mit dem Taumelkörper verbunden sind, die Einrichtungen zur Veränderung der Position der Berührungspunkte zwischen den Rollbahnen Einrichtungen zum axialen Antrieb der Ringe aufweisen, die Rollbahnen des drehbaren Zentralkörpers im wesentlichen kegelförmig sind, ihr Querschnitt fortschreitend von der senkrecht im Punkt S zur ersten Achse verlaufenden Ebene aus abnimmt und der Scheitelhalbwinkel der Rollbahnen mit allgemein kegelförmigem Verlauf im wesentlichen gleich dem Neigungswinkel der zweiten Achse im Verhältnis zur ersten Achse ist.
56. Getriebe nach einem der Ansprüche 49 bis 55, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schwerpunkt des Taumelkörpers im Schnittpunkt S der ersten und zweiten Achse liegt.
57. Getriebe nach einem der Ansprüche 49 bis 56, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schnittpunkt S - der ersten und zweiten Achse ortsfest im Verhältnis zum Gehäuse ist.
58. Getriebe nach einem der Ansprüche 49 bis 57, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rollbahnen des Taumelkörpers den drehbaren Zentralkörper umgeben.
-59- etriebe nach einem der Ansprüche 49 bis 58, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das mechanische System Trägheitseinrichtungen zur Erzeugung eines ausreichenden Schwenkdrehmomentes aufweist, um den Taumelkörper gegen den drehbaren Zentralkörper zu drücken.
60. Getriebe nach einem der Ansprüche 49 bis 59, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Trägereinrichtungen um den Mitte-lpunkt S gelenkige Einrichtungen aufweisen, um den Taumelkörper frei schwenkbar zu halten.
61. Getriebe nach einem der Ansprüche 49 bis 60, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verbindungseinrichtungen gelenkig mit dem Taumelkörper und den Kupplungseinrichtungen mit Hilfe von Kugelgelenken verbunden sind.
62. Getriebe nach einem der Ansprüche 49 bis 61, d a d u r c-h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kupplungseinrichtungen, die mit einer Hin- und Herbewegung im Verhältnis zum Gehäuse angetrieben werden können, Kolben aufweisen, die in Räumen beweglich sind, die ortsfest im Verhältnis zum Gehäuse sind und ein Strömungsmittel enthalten, das einem Wärmekreisprozeß unterworfen ist, wobei die Räume um die erste Längsachse herum eingebaut sind, die beweglichen Kolben eine Hin- und Herbewegung im wesentlichen längs der Richtung der ersten Achse aufweisen und die beweglichen Kolben eine phasenverschobene Hin- und Herbewegung aufweisen.
63. Getriebe nach Anspruch 62, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Wärmekreisprozeß ein Stirling-Zyklus ist.
64. Getriebe nach einem der Ansprüche 49 bis 61, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die im Verhältnis zum Gehäuse mit einer Hin- und Herbewegung antreibbaren Kupplungseinsichtungen - ein System von abgeschlossenen Räumen, die auf dem Gehäuse axial um die erste Längsachse herum eingebaut sind, wobei das System der Räume aus mindestens einem Raum mit veränderlichem Volumen und einer mittleren erhöhten Temperatur besteht, der mit mindestens einem Raum mit veränderlichem Volumen und einer mittleren niedrigeren Temperatur verbunden ist, Strömungsmittelverbindungen die Räume, auf denen jeweils ein Vorwärmer, Regenerator und Kühler eingebaut ist, verbinden und die Räume sowie die Verbindungen ein aktives Strömungsmittel enthalten, das abwechselnd vom einen zum anderen entsprechend einem Stirling-Zyklus zirkuliert, - und im Inneren der Räume bewegliche Kolben aufweisen, die eine lineare Hin- und Herbewegung im wesentlichen ~~ ~langs~der Richtung der ersten Achse ausführen, die um einen Winkel entsprechend im wesentlichen der jeweiligen Winkelposition der Räume phasenverschoben ist.