DE3040383A1 - Untersetzungsgetriebe - Google Patents

Description

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UNSER ZEICHEN/OUR FILE

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PATENTANMELDUNG

PRIORITÄT:

2. November 1979 (entspr. U.S. Serial No. 090 669)

BEZEICHNUNG: Untersetzungsgetriebe.

ANMELDER: Keith Samuel Rodaway 2636 28th Street Santa Monica, Kalif. 90405 V.St.A.

ERFINDER: gleich Anmelder

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• 4-

Die Erfindung bezieht sich auf Getriebe, insbesondere subtraktive und additive Differentialuntersetzungsgetriebe.

Verschiedene Ausführungsformen von Differentialuntersetzungsgetrieben sind bereits bekannt (U.S. Patent 3 073 184). Weitere und noch mehr verfeinerte Getriebeanordnungen sind aus den U.S. Patenten 3 574 489, 3 668 947, 3 910 733, 3 998 112 und 4 152 928 bekannt. Das U.S. Patent 4 031 78l befasst sich speziell mit der Geometrie der Getriebezähne.

Grundsätzlich weisen die bekannten Untersetzungsgetriebe einen Zahnring mit Innenverzahnung auf, der mit der Aussenverzahnung eines exzentrischen Zahnrades mit kleinerem Durchmesser zusammenwirkt. Die Zähne des exzentrischen Zahnrades rollen dabei auf der Innenverzahnung des Zahnringes ab. Dadurch wird eine Geschwindigkeitherabsetzung erreicht, die eine Punktion der Zahnzahlen des Zahnringes und des exzentrisches Zahnrades ist.

Wegen der exzentrischen Anordnung des exzentrischen Rades würden sehr rasche Umdrehungen der Eingangswelle Vibrationen aufgrund der dynamischen Kräfte zur Folge haben, die wegen der exzentrischen Anordnung des exzentrischen Zahnrads entstehen. Diese Kräfte lassen sich dadurch gegeneinander aufheben, dass zwei exzentrische Räder mit versetzter Exzentrizität vorgesehen werden, wodurch die dynamische Auswirkung der

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Exzentrizitäten aufgehoben wird. Beispielsweise können zwei exzentrische Räder mit um 180 versetzter Exzentrizität vorgesehen werden.

Solche Untersetzungsgetriebe können mittels eines als Zapfenträger ausgebildeten Mitnehmers, der mit den exzentrischen Rädern gekuppelt ist, zum Antrieb einer Ausgangswelle verwendet werden, die sich unbeschadet der exzentrischen Anordnung der exzentrischen Räder um die gleiche Achse dreht wie die Eingangswelle.

Um das Untersetzungsverhältnis zu vergrössern, besteht die Möglichkeit, einfach zwei Differentialgetriebe der vorstehend genannten Art auf einer gemeinsamen Achse miteinander zu kupppeln und zwar so, dass die Ausgangswelle der einen die Eingangswelle der nächsten antreibt.

Der Erfindung liegt die Stellung der Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Vergrösserung des UntersetzungsVerhältnisses, wie sie mit zwei hintereinander geschalteten Untersetzungsgetrieben erreichbar wäre, in einem einzigen Untersetzungsgetriebe zu ermöglichen, dessen paketartiger Aufbau ohne Preisgabe der Vorteile eines dynamischen Ausgleichs der exzentrischen Räder mit einer vergleichsweise geringen Zahl von Einzelteilen auskommt.

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'•ORIGINAL INSPECTED

Die Erfindung bezieht sich also auf ein Untersetzungsgetriebe, bei dem zwischen einer Eingangswelle und einer koaxial dazu angeordneten Ausgangswelle ein Zahnring mit Innenverzahnung, mindestens ein darin abrollendes exzentrisches Zahnrad, das auf einer Exzenterscheibe gelagert ist, und eine Mitnehmerscheibe, die sie in entsprechende Öffnungen des Exzenterzahnrades eingreifende Mitnehmerzapfen trägt, angeordnet sind. Die Lösung der vorstehend genannten Aufgabe besteht erfindungsgemäss darin, dass ausser dem ersten exzentrischen Zahnrad, das auf der Innenverzahnung des ersten Zahnringes abrollt, mindestens noch ein zusätzliches exzentrisches Zahnrad, das, gleichfalls von Mitnehmerzapfen angetrieben, auf der Innenverzahnung eines zusätzlichen Zahnringes abrollt, zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Getriebes angeordnet ist. Die Exzentrizität des zweiten exzentrischen Rades kann gegenüber derjenigen des ersten exzentrischen Rades derart versetzt sein, dass für den dynamischen Massenausgleich der beiden mittels der Eingangswelle exzentrisch in Umlauf versetzten Räder gesorgt ist.

Mit Befestigungsmitteln können einzelne ausgewählte Bauelemente wie das erste und das zweite exzentrische Rad, der erste und der zweite Ring,der Zapfenträger und die Ausgangswelle miteinander verbunden werden, so dass ein gewünschtes Verhältnis der Ein- und Ausgangsdrehzahlen R^_Q erhalten wird.

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R. ist negativ, wenn die Ausgangswelle sich in Gegenrichtung zur Eingangswelle dreht, und positiv, wenn die Ausgangswelle und die Eingangswelle sich in gMcher Richtung drehen.

Möglichkeiten zu vorteilhaften weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 angegeben.

Auf diese Weise lassen sich subtraktive, additive reversierbare und stufenweise schaltbare Übersetzungen schaffen.

Wenn besonders hohe Untersetzungsverhältnisse erwünscht sind, können diese mit einem einzigen Paket zusammenwirkender Bauteile erhalten werden, ohne dass dabei ein einwandfreier Massenausgleich preisgegeben wird.

Da die Erfindung eine Vielfalt unterschiedlicher Kombinationen exzentrischer Räder, Ringe und Zapfenträger umfasst, kann im einzelnen eine Getriebezahnform, wie z.B. eine planzentrische oder planetarisch-exzentrische verwendet werden, oder es kann eine spezielle Zahnform wie in dem U.S.Patent h 031 781 benutzt werden. Lediglich zum Zwecke der Erläuterung wird diese letztere Art von Getriebezähnen gezeigt und beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht auf die Verwendung einer solchen Zahnform beschränkt. Da die Zähnezahl proportional dem Durchmesser des die Zähne tragenden Rades oder Ringes ist, können grundsätzlich die Getriebezähne als solche auch

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entfallen und statt dessen die Rollreibung benutzt werden, um die verschiedenen in Betracht kommenden Übersetzungsverhältnisse zu schaffen.

Wenn also das Wort "Zähne" in dieser Beschreibung benutzt und eine Ziffer oder ein Buchstabe angegeben wird, um die Anzahl von "Zähnen" zu definieren, so ist dies in dem Sinne zu verstehen, dass die "Zähne" jede beliebige Form haben können und dass , wenn virtuell eine unendlich grosse Zahl von Zähnen vorgesehen wird, sich ein entsprechender Rollreibungseingriff ergibt. Die Zahl der Zähne wäre im letzteren Fall direkt proportional dem Rad- oder Ringdurchmesser, und die Ausdrucksweise "eine bestimmte Zahl von Zähnen haben" würde gleichbedeutend damit sein, dass "einen bestimmten Durchmesser oder einen Durchmesser von einer bestimmten Zahl von Messeinheiten haben" gesagt wird. Mit anderen Worten, die gewünschten Getriebeuntersetzungen oder anderen gegenseitigen Beziehungen zwischen den Bauelementen führen zu den gleichen erwünschten Ergebnissen, unabhängig von der Zahnform oder sogar beim NichtVorhandensein von Zähnen, sofern ausreichende Rollreibung vorhanden ist, um eine Schlüpfung zu verhindern.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen schematisch

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Fig. 1 einen Querschnitt durch die grundsätzlichen Bauelemente eines Untersetzungsgetriebes gemäss der Erfindung in äusserst vereinfachter Form zur Veranschaulichung der Arbeitsweise zusammen mit den entsprechenden Formeln;

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung verschiedener Hauptbestandteile eines subtraktiven Untersetzungsgetriebes gemäss der Erfindung;

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung verschiedener Hauptbestandteile einer anderen Ausführungsform eines subtraktiven Untersetzungsgetriebes gemäss der Erfindung;

Fig. 4 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung verschiedener Hauptbestandteile eines additiven Systems gemäss der Erfindung;

Fig. 5 eine andere Ausführungsform eines additiven Systems gemäss der Erfindung in perspektivischer auseinandergezogener Darstellung;

Fig. 6 in ähnlicher Darstellungsweise eine als Reversierkupplung ausgestaltete Ausführungsform gemäss der Erfindung; und

Fig. 7 in ähnlicher Darstellungsweise eine Trans-

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missionskupplung oder ein stufenweise schaltbares Untersetzungsgetriebe gemäss der Erfindung.

Soweit in den verschiedenen Figuren einander entsprechende Bauteile vorkommen, sind sie in den Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist das Prinzip der Erfindung veranschaulicht. 10 ist die Eingangswelle, 23 die Ausgangswelle. Ein erster Ring 11 hat eine Innenverzahnung mit einer bestimmten Zahl von Zähnen. Bei dieser erläuternden Prinzipdarstellung sind acht Zähne vorhanden. Die Zahnform kann derjenigen nach dem U.S. Patent ¹I 031 781 entsprechen. Die Zähnezahl des ersten Ringes ist bei den verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen jeweils mit A bezeichnet. Natürlich kann und dies wird normalerweise der Fall sein - die Gesamtzahl der Zähne des Ringes 1 grosser sein als acht.

Ein erstes exzentrisches Rad 12 ist auf einer ersten Exzenterscheibe 13 mit Keilnutöffnung I¹I zur Aufnahme der Eingangswelle 10 gelagert. Das exzentrische Rad 12 ist so bemessen, dass es auf -dem Innenzahnkranz des fest angeordneten Zahnringes 11 abrollt, wenn die Welle 10 gedreht wird. Die exzentrische Anordnung der Exzenterscheibe 13 ist so getroffen,

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dass die erwünschte Bewegung des exzentrischen Rades 12 verursacht wird. Hierzu ist der Aussenumfang des Zahnrads 12 mit einer gegebenen Zahl von Zähnen versehen, beispielsweise sieben Zähnen, deren Form entsprechend dem U.S. Patent ¹I O31 78I gestaltet sein kann.

Der Buchstabe B wird nachstehend zur Bezeichnung der Zähnezahl des ersten exzentrischen Rades verwendet, das mit dem ersten Ring zusammenwirkt.

Das erste exzentrische Rad 12 enthält ferner vier Öffnungen 15 zur Aufnahme von Zapfen, die in gleichen radialen Abständen von der Exzenterscheibe 13 vorgesehen sind.

Unterhalb des ersten Ringes 11 und des ersten exzentrischen Rades 12 ist in der Zeichnung ein zweites exzentrisches Rad l6 dargestellt, das auf einer zweiten Exzenterscheibe 17 gelagert ist, die eine zweite exzentrische Keilnutöffnung l8 zur Aufnahme der gleichen Eingangswelle 10 aufweist. Die zweite Keilnutöffnung 18 liegt koaxial zu der ersten Keilnutöffnung I¹J für das exzentrische Rad 12, jedoch sind die Exzentrizitäten der exzentrischen Räder 16 und 12 zueinander versetzt, um einen dynamischen Ausgleich der Räder zu erhalten, während sie durch die Eingangswelle 10 angetrieben · werden.

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Ebenso wie das erste exzentrische Rad 12 weist auch das zweite exzentrische Rad 16 Zapfenaufnahmeöffnungen 19 in gleichen radialen Abständen von der zweiten Exzenterscheibe 17 auf.

Ein zweiter Ring 20 mit Innenverzahnung umgibt das exzentrische Rad 16 in koaxialer Lage zu der Eingangswelle 10, so dass das zweite exzentrische Rad l6 auf dem Innenumfang des zweiten Ringes 20 abrollt. Die Zähnezahl des zweiten exzentrischen Rades 16, nachstehend mit dem Buchstaben C bezeichnet, beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel acht.

Die Zähnezahl des zweiten Ringes 20, nachstehend mit dem Buchstaben D bezeichnet, beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel neun.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel enthält ferner eine Zapfenträgerscheibe 21, die durch die zur Aufnahme der Zapfen 22 dienenden Öffnungen 15 des ersten exzentrischen Rades 12 hindurch sichtbar ist. Der Zapfenträger 21 umgibt die Eingangswelle 10 und trägt vier vorstehende Zapfen 22, welche durch sich überlappende Teile der Zapfenaufnahmeöffnungen 15 und 19 in den beiden exzentrischen Rädern 12 bzw. hindurchragen. Durch die Zapfen 22 werden die exzentrischen Räder 12 und 16 derart zusammengehalten, dass sie sich gemeinsam in der gleichen Richtung drehen, dazu einander versetzte

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exzentrische Bewegungen ausführen können.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird vervollständigt durch eine Ausgangswelle 23, die, wie durch eine gestrichelte Linie in Fig. 1 angedeutet, durch den zweiten Ring 20 gedreht wird.

Der untere Indexbuchstabe i hinter dem das Drehzahlverhältnis bezeichnenden Grossbuchstaben R bedeutet die Drehzahl der Eingangswelle 10 und dient zur Bezeichnung des Drehpfeiles im oberen Teil von Fig. 1. Die Drehzahl der Ausgangswelle wird durch den unteren Indexbuchstaben ο bezeichnet und durch den entsprechend bezeichneten Drehpfeil an der Ausgangswelle 23 in Fig. 1 veranschaulicht.

Wenn R-, das Verhältnis der Eiηgangsdrehzahl zur Drehzahl des ersten exzentrischen Rades 12 ist, so ist

^lvib A-B » d.h. im vorliegenden Falle sieben.

Wenn R das Verhältnis der Drehzahl des zweiten exzentrischen Rades 16 zur Drehzahl der Ausgangswelle 23 darstellt, dann ist

co D-C
im vorliegenden Falle also neun.

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Infolge der Kupplung der beiden exzentrischen Räder 12, 16 durch die Zapfen 22 des Zapfenträgers oder Mitnehmers 21 wird dem zweiten Ring 20 durch das zweite exzentrische Rad eine Drehung aufgezwungen derart, dass Rj₀, das Verhältnis der Eingangswellendrehzahl zur Ausgangswellendrehzahl, wenn die Ausgangswelle mit dem zweiten Ring 20, wie vorher beschrieben, fest verbunden ist, wie folgt definiert ist:

_ B
io ~ J=E

Es ist zweckmässig, dass sich ein positiver Wert für R. ergibt, die Ausgangswelle sich in der gleichen Richtung dreht wie die Eingangswelle, und dass sich ein negativer Wert für R. ergibt, wenn die Ausgangswelle sich in Gegenrichtung zur Eingangswelle dreht.

Das dementsprechende Vorzeichen hängt davon ab, ob die Zähnezahl B grosser oder kleiner ist als die Zähnezahl C.

Es sei φ = |B-C | . Das Verhältnis R_io kann dann wie folgt ausgedrückt werden:

_R. - BD (B-C)

io (A-B) (D-C) φ

Dies ergibt im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels den Betrag -63.

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Das negative Ergebnis bedeutet, dass die Ausgangswelle 23 in Gegenrichtung zur Eingangswelle umläuft, wie dies durch die Drehpfeile i bzw. ο in Fig. 1 angegeben wird.

Dass die vorstehenden Formeln die Beziehungen für das vereinfachte Beispiel A=8, B=7, C=8 und D=9 richtig zum Ausdruck bringen, lässt sich durch einfache Betrachtung der zeichnerischen Darstellung von Fig. 1 erkennen. Bei praktischer Ausführung der Erfindung werden allerdings wohl meist höhere Zähnezahlen verwendet werden.

Fig. 2 veranschaulicht eine paketartige Anordnung von Ringen und exzentrischen Rädern in Verbindung mit dazu passenden Zapfenträgern bzw. Mitnehmern, die zur Schaffung einer besonders grossen Getriebeuntersetzung unter Anwendung der anhand von Fig. 1 erläuterten Prinzipien geeignet ist. Die Grossbuchstaben A, B, C und D werden im folgenden als Bezeichnungen für den ersten Ring, das erste exzentrische Rad, das zweite exzentrische Rad und den zweiten Ring verwendet. Dieselben Grossbuchstaben können auch als Bezeichnung der Zähnezahl einer jeden dieser Komponenten dienen.

Im einzelnen zeigt Fig. 2, in der Zeichnung von oben beginnend, wiederum die Eingangswelle 10. Sie ist koaxial in einem ortsfesten Gehäuse 2k angeordnet und in einem darin befestigten Kugellager drehbar gelagert. Der schon vorher in Verbindung

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mit Fig. 1 kurz erläuterte Mitnehmer oder Zapfenträger ist mit P bezeichnet; er besteht aus einer Zapfenträgerscheibe 26, die in einem Kugellager 27 auf der Welle 10 gelagert ist, und nach unten vorstehende Zapfen 28 aufweist.

Unterhalb des Zapfenträgers P in Pig. 2 ist der erste Ring A mit dem darin befindlichen exzentrischen Rad B angeordnet, dessen zur Aufnähme der Zapfen 28 dienende Offnungen mit 29 bezeichnet sind.

In einem Abstand unterhalb des ersten Ringes und des ersten exzentrischen Rades sind das zweite exzentrische Rad C und der zweite Ring D angeordnet. Das zweite exzentrische Rad hat zur Aufnahme der Zapfen dienende öffnungen 30, die sich mit den Offnungen 29 überlappen. Die Exzentrizitäten des ersten und zweiten exzentrischen Rades B bzw. C sind, wie aus Fig. ersichtlich, zum Zweck des dynamischen Ausgleichs zueinander versetzt. Wenn zwei solche exzentrischen Räder vorhanden sind, beträgt die Versetzung l80°, wie dies die Keilnutöffnungen in den beiden Exzenterscheiben zeigen, auf denen die exzentrischen Räder B und C gelagert sind.

Die Ausgangswelle 23 wird von einem scheibenförmigen Teil 23' getragen.

Je nachdem, welcher Wert für das Drehzahlverhältnis R. ge-

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wünscht wird, sind Vorrichtungen zur gegenseitigen Befestigung einzelner ausgewählter Bauelemente vorgesehen, wie etwa des ersten und zweiten exzentrischen Rades, des ersten und zweiten Ringes, bzw. des Zapfenträgers und der Ausgangswelle, jeweils in einer gegebenen Anordnung. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 entspricht die gegebene Anordnung grundsätzlich derjenigen, die in Fig. 1 dargestellt ist; dabei besteht der Mitnehmer oder Zapfenträger P aus einer einzigen Zapfenträgerscheibe 26 mit Zapfen 28, welche durch die öffnungen 29 und 30 des ersten und zweiten exzentrischen Rades hindurchragen, während die öffnungen sich gegenseitig überlappen, so dass die exzentrischen Räder B und C, miteinander gekuppelt, sich gemeinsam exzentrisch, und zwar mit versetzten Exzentrizitäten, um die Eingangswelle drehen. Als Vorrichtung zur gegenseitigen Befestigung von Bauelementen sind hier durch strichpunktierte Linien 31 angedeutete Mittel zum Festhalten des ersten Ringes A an'dem ortsfesten Gehäuse 2k vorgesehen; ferner ist der zweite Ring D an dem scheibenförmigen Bauteil 23', das die Ausgangswelle 23 trägt, befestigt, wie dies durch die strichpunktierten Linien 32 angedeutet ist, so dass die Ausgangswelle 23 sich mit dem zweiten Ring D dreht.

Wie in Fig. 2 veranschaulicht, kann ein Kugellager für die Ausgangswelle bei 33 vorgesehen sein, das in einem auf dem Gehäuse 2k zu befestigendem Deckel 3*J angeordnet sein kann.

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Bei dieser Ausführungsform gilt die gleiche Formel für die Definition des Verhältnisses von Ein- und Ausgangsdrehzahl wie vorher in Verbindung mit Fig. 1 angegeben, nämlich:

_R. - BD (B-C)

ίο TA-B) (D-C)

Wenn beispielsweise A=17, B=15, C=16 und D=17 ist, ergibt sich R_io s -127,5.

Wie schon erwähnt, gibt das Minuszeichen an, dass die Drehrichtung der Ausgangswelle entgegengesetzt zur Drehrichtung der Eingangswelle ist, vgl. die in Fig. 2 angegebenen, mit i bzw. ο bezeichneten Drehrichtungspfeile.

Mit einer solchen Ausführungsform lässt sich ein ziemlich hohes Untersetzungsverhältnis mit einem einzigen paketartigen Aufbau von Getriebeelementen erreichen, das nur zwei exzentrische Räder aufweist und zugleich den erwünschten und notwendigen dynamischen Ausgleich ermöglicht j dabei hat eines der exzentrischen Räder eine andere Zähnezahl als das andere, ausserdem ist ein zweiter Ring mit Innenverzahnung vorgesehen. Bisher war es dagegen, wie schon eingangs erwähnt, erforderlich, zwei vollständige Untersetzungsgetriebe miteinander anzuordnen, um ein derartig hohes Untersetzungsverhältnis zu erhalten.

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Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines subtraktiven Untersetzungsgetriebes gemäss der Erfindung, bei dem eine andere gegebene Anordnung zur gegenseitigen Befestigung verschiedener Teile vorgesehen ist mit dem Ergebnis, dass ein anderes Drehzahlverhältnis von Ein- und Ausgangswelle erzielt wird. In Fig. 3 sind diejenigen Teile, die solchen von Fig. 2 entsprechen, mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Ein grundsätzlicher Unterschied besteht bezüglich der Zapfenträger bzw. Mitnehmeranordnung und der Art und Weise, wie die einzelnen Bestandteile miteinander gekuppelt sind.

Die Zapfenträgeranordnung besteht bei Fig. 3 aus einem ersten Zapfenträger Pl innerhalb des ortsfesten Gehäuses 2k _s der die Eingangswelle 10 umgreift und mit Zapfen 35 versehen ist, und ferner aus einem zweiten Zapfenträger P2 mit Zapfen 36, an dem die Ausgangswelle 23 koaxial befestigt ist. Die bei Fig. gegebene Anordnung der Bauelemente weist die Besonderheit auf, dass die erstgenannten Zapfen 35 nur eine solche Länge haben, dass sie lediglich die öffnungen 29 des ersten exzentrischen Rades B durchsetzen, um dieses daran zu hindern, sich über seine exzentrischen Bewegungen hinaus vorwärts oder rückwärts zu drehen, wenn die Eingangswelle sich dreht.

In entsprechender Weise ragen die an zweiter Stelle genannten Zapfen 36 nur in die öffnungen 30 des zweiten exzentrischen Rades C hinein, so dass die Ausgangswelle 23 mit dem zweiten

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34 -

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exzentrischen Rad gekuppelt wird und sich gemeinsam mit diesem dreht.

Weiterhin ist der erste Ring A mit dem zweiten Ring D durch Verbindungsmittel 37 fest verbunden, so dass beide Ringe sich gemeinsam drehen. Das sich auf diese Weise ergebende Drehzahlverhältnis R- ist folgendes:

BC

io (A-BJ CD-C) θ

Hierin ist θ = D-A.

Der Ausdruck ergibt das richtige Vorzeichen für die Gleichung.

Ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird auch bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ein hohes Untersetzungsverhältnis mit einem einzigen paketartigen Getriebeaufbau erreicht. Bei beiden Ausführungsformen erfordert der paketartige Getriebeaufbau trotz der Verwendung eines zweiten Getrieberinges keine grössere axiale Länge. Die beiden Getrieberinge brauchen nur die halbe Dicke des einzigen Getrieberinges zu haben, der bei der als bekannt erwähnten Ausführungsform mit zwei um l80° versetzten exzentrischen Rädern zusammenwirkt. Da zwei exzentrische Räder für den dynamischen Massenausgleich erforderlich sind, mussten die vorbekannten Ausführungsformen eine bestimmte

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axiale Dicke haben. Bei den Ausführungsformen nach der Erfindung werden, wie vorstehend beschrieben, zwar ebenfalls zwei exzentrische Räder benutzt; diese haben aber eine unterschiedliche Zahl von Zähnen, und der einzige Getriebering der vorbekannten Ausführungsformen wurde in zwei Getrieberinge mit unterschiedlichen Zähnezahlen aufgeteilt, die mit dem ersten und dem zweiten exzentrischen Rad zusammenwirken.

Auch das Vorhandensein zweier Zapfenträger bei der Ausführungsform nach Fig. 3 braucht nicht zu einer Vergrösserung der Dicke der Gesamtanordnung zu führen, weil die Zapfen bei Fig. 3 nur halb so lang sind wie die Zapfen der einzigen Zapfenträgerscheibe bei Fig. 2.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform eines additiven Untersetzungsgetriebes gezeigt, bei dem wiederum dieselben Bezugszeichen für die auch bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen vorhandenen entsprechenden Bauelemente verwendet sind. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sind ein erster Zapfenträger Pl¹ mit Zapfen 35' und ein zweiter Zapfenträger P2 mit Zapfen 36 vorhanden. Der zweite Zapfenträger P2 trägt die Ausgangswelle 23 und entspricht insoweit dem zweiten Zapfenträger P2 der Ausführungsform nach Fig. 3.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist die Anordnung der Bauteile so getroffen, dass die Zapfen 35' des ersten Zapfenträgers Pl in die öffnungen 29 des ersten exzentrischen Rades B

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eingreifen, so dass der Zapfenträger Pl' durch das erste exzentrische Rad B gedreht wird. Die Zapfen 36 des zweiten Zapfenträgers P2 greifen in die öffnungen 30 des zweiten exzentrischen Rades C ein, so dass die Ausgangswelle 23 durch das zweite exzentrische Rad C gedreht wird. Der erste Ring A wird festgehalten, da er durch die strichpunktierten Linien 38 angedeutet mit dem ortsfesten Gehäuse 2k verbunden ist, während der erste Zapfenträger Pl¹, wie durch die strichpunktierten Linien 39 angedeutet, mit dem zweiten Ring D fest verbunden ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. k ergibt sich daher das DrehzahlVerhältnis

^Rio

Bei diesem additiven System kann die Zähnezahl B dieselbe sein wie die Zähnezahl C.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines additiven Systems, bei der ein erster Zapfenträger Pl mit Zapfen 35 vorhanden ist, der mit dem ortsfesten Gehäuse 3k fest verbunden ist, ebenso wie der erste Zapfenträger Pl mit den Zapfen 35 der Ausführung form nach Fi£. 3. Auch ist ein zweiter Zapfenträger P2¹ mit Zapfen 36' vorgesehen. Die gegebene Anordnung für die Ausführungsform nach Fig. 5 besteht darin, dass die erstgenannten

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Zapfen 35 in die öffnung 29 eingreifen, um das erste exzentrische Rad B von Drehbewegungen in beiden Richtungen über die Grenzen seiner exzentrischen Bewegung festzuhalten, wenn die.Eingangswelle sich dreht.

Die Zapfen 36' wiederum ragen in die öffnungen 30, so dass das zweite exzentrische Rad C mit dem zweiten Zapfenträger P2¹ gekuppelt ist lind mit'diesem zusammen¹ umläuft.

Schliesslich ist der erste Ring A an dem zweiten Zapfenträger P2¹ befestigt, wie durch die strichpunktierten Linien ^O angedeutet, und der zweite Ring D ist mit dem Ausgangswellenflansch 23' fest verbunden, wie mit den strichpunktierten Linien 4l angegeben, so dass er sich mit der Ausgangswelle dreht.

Für die Ausführungsform nach Fig. 5 beträgt das Drehzahlverhältnis

TR _ ν A-B

^Rio

Auch hier kann B=C sein.

Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform ist eine weitere Ausgestaltung eines Untersetzungsgetriebes gemäss der Erfindung als Reversierkupplung. Die meisten Bauteile dieser·Ausführungsform sind ähnlich wie bei Fig. 3 angeordnet, wobei jedoch Brems-

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bänder zur Schaffung einer ein- und ausrückbaren Kupplung zusätzlich vorgesehen sind.

Der im oberen Teil von Fig. 6 gezeigte erste Zapfenträger Pl mit den Zapfen 35 hat einen zylindrischen Umfang, der als Kupplungs- oder Bremsfläche für ein erstes Kupplungs- oder Bremsband V dient. Ein zweiter, im unteren Teil von Fig. 6 dargestellter Zapfenträger P2 mit den Zapfen 36 ist ebenso wie bei Fig. 3 direkt mit der Ausgangswelle-23 verbunden. Eine mittlere Kupplungs- oder Bremsscheibe kZ ist, wie durch die strichpunktierte Linie *J3 angedeutet, sowohl mit dem ersten Ring A als auch mit dem zweiten Ring D verbunden. Die zylindrische Umfangsfläche der Kupplungsscheibe k2 ist von einem mit ihr zusammenwirkenden Kupplungs- oder Bremsband W umschlungen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 greifen die Zapfen 35 des ersten Zapfenträgers in die öffnungen 29 des ersten exzentrischen Rades B ein, so. dass dieses sich zusammen mit dem Zapfenträger Pl dreht. Die Zapfen 36 des zweiten Zapfenträgers greifen in die Öffnungen 30 ein, so dass die Ausgangswelle durch das zweite exzentrische Rad C gedreht wird. Wie schon erwähnt, sind die beiden Ringe A und D mittels der Kupplungsoder Bremsscheibe k2 verbunden, so dass sie sich gemeinsam mit dieser drehen.

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%Q. "3Q4Q383

Bei dieser Anordnung und unter der Voraussetzung, dass A-B = 1 und D-C = 1, beträgt, wenn das erste Bremsband V eingerückt und das zweite Bremsband W ausgerückt ist, das Drehzahlverhältnis

R. ■ = ^BC

C-B

Ist die erste Kupplung V ausser Eingriff und die zweite Kupplung Y im Eingriff, dann ist

^Rio

Daraus ergibt sich wegen der Unterschiedlichkeit der Vorzeichen in den beiden letzten Gleichungen, dass eine Reversierkupplung vorhanden ist. Wenn C=2B, dann ist in beiden Laufrichtungen das Untersetzungsverhältnis das gleiche.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform, und zwar eine weitere Ausgestaltung als Transmissions- oder Stufenschaltgetriebe dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist ein erster Zapfenträger Pl mit Zapfen 35 ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 6 vorgesehen. Ausserdem sind ein zweiter Zapfenträger P2 mit Zapfen 36 und ein dritter'Zapfenträger P3 mit Zapfen 44 vorhanden. Ferner sind ein dritter Ring 45 mit einer Innenverzahnung mit Ε-Zähnen und einem dritten exzentrischen Rad 46 mit F-Zähnen vorgesehen. Das dritte exzentrische Rad

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ist auf einer dritten Exzenterscheibe 47 mit einer Keilnutöffnung 48 gelagert, die gegenüber den Keilnutöffnungen in den zur Lagerung des ersten und zweiten exzentrischen Rades dienenden Exzenterscheiben versetzt ist, derart, dass für einen Massenausgleich aller drei exzentrischen Räder bei deren exzentrischer Bewegung infolge Drehung der Eingangswelle 10 gesorgt ist. Die gegenseitige Versetzung der Exzenterscheiben beträgt bei dieser Anordnung 120° statt l80°, um einen einwandfreien dynamischen Ausgleich zu erhalten. Ebenso wie das erste und zweite exzentrische Rad weist auch das dritte exzentrische Rad 46 zur Aufnahme von Zapfen dienende öffnungen 49 auf.

Die einzelnen Bauteile der Ausführungsform nach Fig. 7 sind so angeordnet, dass die Zapfen 45 des ersten Zapfenträgers in die öffnungen 29, die Zapfen 36 des zweiten Zapfenträgers in die öffnungen 30 und die Zapfen 44 des dritten Zapfenträgers in die öffnungen 49 eingreifen. Der erste Ring A ist, wie durch die strichpunktierten Linien 50 angedeutet, mit dem zweiten Zapfenträger P2 fest verbunden, der zweite Ring B ist, wie die strichpunktierten Linien 51 angeben, mit dem dritten Zapfenträger P3 fest verbunden und der dritte Ring ist mit der die Ausgangswelle 23 tragenden Flanschscheibe 23' fest verbunden, wie mit der strichpunktierten Linie 52 angegeben.

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Ein erstes, zweites und drittes Kupplungs- oder Bremsband Χ, Y und Z sind so angeordnet, dass sie mit je einem der Zapfenträger Pl, P2 und P3 in und ausser Eingriff gebracht werden können.

Bei dieser Anordnung und unter der Annahme, dass die Zähnezahlen des ersten, zweiten und dritten exzentrischen Rades jeweils um einen Zahn kleiner sind als die entsprechende Zähnezahl der Innenverzahnung des ersten, zweiten und dritten Ringes, gilt folgendes:

Wenn das dritte Bremsband Z eingerückt ist und das erste und zweite Bremsband X bzw. Y frei sind, ist

^Rio

Wenn das zweite Bremsband Y im Eingriff ist und das erste und dritte Bremsband X bzw. Z frei sind, ist

R. - ^DE

io E+D

Wenn das erste Bremsband X im Eingriff und das zweite und dritte Bremsband Y bzw. Z frei sind, ist

- ADE

io " A+D+E

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Somit ist ein Schaltgetriebe zur stufenweisen Änderung der Umlaufgeschwindigkeit geschaffen.

Wie die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen, sind durch die Erfindung bedeutend verbesserte subtraktive und additive Differential-Untersetzungsgetriebe geschaffen worden.

Bei der praktischen Anwendung werden die Zähnezahlen der verschiedenen exzentrischen Räder und der Ringe mit Innenverzahnung erheblich grosser sein als in den Zeichnungen dargestellt und bei den Zahlenbeispielen angenommen; diese sollen nur zur Erläuterung der Erfindung dienen. Es ist aber klar ersichtlich, dass sehr hohe GetriebeuntersetzungsVerhältnisse in einer einzigen paketartigen Anordnung der Bauteile unter Beibehaltung des einwandfreien dynamischen Ausgleichs bei Drehung der Eingangswelle mit hohen Geschwindigkeiten erreichbar sind.

Grundsätzlich ist die Erfindung ausser für Untersetzungsgetriebe auch für übersetzungsgetriebe anwendbar.

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Claims (1)

1. C I PL.-I N G. J. RICHTER P-A-Y-BNTAUWAlTB

   DIPL.- ING. F. WERDERMANN

   ZUQEL. VERTRETER BEIM EPA · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO · MANDATAIRES ASREES PRES L¹OEB

   2OOO HAMBURG 36 2 4. 10.

   NEUER WALL 1O

   Ή" (Ο4Ο) 340045/3400 56

   TELEGRAMME: INVENTIUS HAMBURG

   TELEX a 163 551 INTU D

   R. ij 180-1-8046

   UNSER ZEICHEN/OUR FILE , , , _

   Wdm/le

   Patentansprüche

   y'Untersetzungsgetriebe, bei dem zwischen einer Eingangswelle und einer koaxial dazu angeordneten Ausgangswelle ein Zahnring mit Innenverzahnung, mindestens ein darin abrollendes exzentrisches Zahnrad, das auf einer Exzenterscheibe gelagert ist, und eine Mitnehmerscheibe, welche in entsprechende öffnungen des Exzenterzahnrades eingreifende Mitnehmerzapfen trägt, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ausser dem ersten exzentrischen Zahnrad (12), das auf der Innenverzahnung des ersten Zahnringes (11) abrollt, mindestens noch ein zusätzliches exzentrisches Zahnrad (16), das, gleichfalls von Mitnehmerzapfen (21) angetrieben, auf der Innenverzahnung eines zusätzlichen Zahnringes (20) abrollt, zwischen der Eingangswelle (10) und der Ausgangswelle (23) des Getriebes angeordnet ist.

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   -2- " 3Ö40383

   2. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Zahnring (20 bzw. D) und das zusätzliche exzentrische Zahnrad (16 bzw. C) Zähnezahlen (D, C) aufweisen, welche sich von der Zähnezahl (A) des ersten Zahnringes (11 bzw. A) und der Zähnezahl (B) des ersten exzentrischen Zahnrades (12 bzw. B) unterscheiden, dass der erste Zahnring (11 bzw. A) festgehalten ist, und dass der zweite Zahnring (20 bzw. D) mit der Ausgangswelle (23) gekuppelt ist, so dass aufgrund des von den die Öffnungen (15, 19 bzw. 29, 30) der beiden exzentrischen Zahnräder (12, 16 bzw. D, C) durchsetzenden Mitnehmerzapfen (22 bzw. 28) des Mitnehmers (21 bzw. T) erzwungenen gemeinsamen Umlaufs der Zahnräder (12, 16 bzw. B, C) das Verhältnis der Ein- und Ausgangsdrehzahlen

   R - BD (B-C)

   io " (A-B) (D-C) (j)

   beträgt, wobei

   (j) = Ib-C I . (Fig. 1 bzw. Fig. 2)

   3. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein festgehaltener Zapfenträger (Pl) mit ersten Zapfen (35) und ein mit der Ausgangswelle (23) fest verbundener zweiter, als Mitnehmer dienender Zapfenträger (P2) mit Zapfen (36) vorgesehen sind, dass die erstgenannten

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   Zapfen (35) öffnungen (29) des ersten exzentrischen Rades (B) durchsetzen, um dieses von Vorlauf- und Rücklaufdrehbewegungen über seine exzentrischen Bewegungen hinaus bei Drehung der Eingangswelle (10) abzuhalten, dass die Mitnehmerstifte (36) öffnungen (30) in dem zweiten exzentrischen Rad (C) durchsetzen, um die Ausgangswelle (23) mit diesem zu kuppeln, und dass der erste Ring (A) mit dem zweiten Ring (D) verbunden ist, so dass beide sich zusammen drehen, mit dem Ergebnis, dass das Verhältnis der Ein- und Ausgangsdrehzahlen

   BC (D-A)

   io " (A-B) (D-C)
   beträgt, worin

   θ = j D-A I . (Pig. 3)

   ¹J. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Mitnehmer, nämlich einen ersten Zapfenträger (Pl¹) mit Mitnehmerzapfen (35^f) und einen zweiten, mit der Ausgangswelle (23) fest verbundenen Zapfenträger (P2) mit Mitnehmerzapfen (36), dass die erstgenannten Zapfen (35*) in öffnungen (29) des ersten exzentrischen Rades (B) eingreifen, so dass der erste Zapfenträger (Pl¹) durch dieses gedreht wird, dass die an zweiter Stelle genannten Mitnehmerzapfen (36) in öffnungen (30) des zweiten exzentrischen Rades (C) eingreifen, so dass die Ausgangswelle (23) durch dieses gedreht

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   wird, und dass der erste Ring (A) durch eine Verbindung (38) mit dem feststehenden Gehäuse (24) festgehalten und der zweite Zapfenträger (Pl¹) mit dem zweiten Ring (D) durch eine Verbindung (39) fest verbunden ist, so dass das Verhältnis der Ein- und Ausgangsdrehzahlen

   ^Rio - /—Β

   - ( A-B j( D-C / " )\f C ) / V D-C /

   A-B

   beträgt. (Fig. 4)

   5. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Zapfenträger vorgesehen sind, nämlich ein erster, in dem Gehäuse (24) festgehaltener Zapfenträger (Pl) mit Zapfen (35) und ein zweiter als Mitnehmer dienender Zapfenträger (P2¹) mit Mitnehmerzapfen (36'), dass die Zapfen (35) in Öffnungen (29) des ersten exzentrischen Rades (B) eingreifen, um dieses von Vor- und Rücklaufbewegungen über seine Exzenterbewegungen hinaus bei Drehung der Eingangswelle (10) abzuhalten, dass die Mitnehmerzapfen (36¹) in Öffnungen (30) des zweiten exzentrischen Rades (C) eingreifen, so dass dieses mit dem zweiten Zapfenträger (P2¹) gekuppelt ist und sich mit diesem gemeinsam dreht und dass der erste Ring (A) durch eine Verbindung (40) mit dem zweiten Zapfenträger (P2¹) verbunden und der zweite Ring (D) durch eine Verbindung (41) mit

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   der zweiten Ausgangswelle (23) fest verbunden ist, so dass er diese bei der Drehung mitnimmt und das Verhältnis der Ein- und Ausgangsdrehzahlen

   V.

   R = \ A-B /ν U-V, / /_p. ₅x

   ⁿA η t λ \ / η \ V¹¹B* Jl

   beträgt.

   6. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ausbildung als Reversierkupplung derart, dass zwei als Mitnehmer dienende ■ Zapfenträger vorgesehen sind, nämlich ein erster Zapfenträger (Pl) mit Zapfen (35) und ein zweiter, mit der Ausgangswelle (23) verbundener Zapfenträger (P2) mit Zapfen (36), dass die Zapfen (35) des ersten Zapfenträgers in öffnungen (29) des ersten exzentrischen Rades (B) eingreifen, so dass dieses mit dem ersten Zapfenträger (Pl) gekuppelt ist und sich gemeinsam mit diesem dreht, dass die Zapfen (36) des zweiten Zapfenträgers in öffnungen (30) des zweiten exzentrischen Rades (C) eingreifen, so dass die mit diesem fest verbundene Ausgangswelle (23) sich mit diesem gemeinsam dreht, dass der erste Ring (A) durch Befestigungsmittel (M3) mit dem zweiten Ring (D) verbunden ist und dass zwei Bremsbänder (V, Vi) vorgesehen sind, von denen das eine (V) zum Festhalten und zur Freigabe des von ihm umschlungenen ersten Zapfenträgers (Pl) und das andere (W) zum gemeinsamen Festhalten und zur gemeinsamen Freigabe der von ihm umschlungenen

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   Ringe (A, D) bzw. eines mit ihnen beiden verbundenen Teils (42) dient, das

   BC
   R- = , wenn das erste Bremsband (V) im

   IO O"~D

   Eingriff und das zweite (W) ausser Eingriff ist, und

   R. = -C , wenn das erste Bremsband (V) ausser

   Eingriff und das zweite Bremsband (W) eingerückt ist, und das Untersetzungsverhältnis Vorwärts- und Rückwärtslauf dasselbe ist, wenn C=2B. (Fig. 6)

   7. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Ausbildung als schaltbares Getriebe für verschiedene ÜntersetzungsVerhältnisse, derart, dass mehrere als Mitnehmer dienende Zapfenträger vorgesehen sind, nämlich ein erster Zapfenträger (Pl) mit Zapfen (35), ein zweiter Zapfenträger (P2) mit Zapfen (36) und ein dritter Zapfenträger (P3) mit Zapfen (IJ¹O, dass ferner ein dritter Ring (45) mit einer Zähnezahl (E) seinee Innenumfangsund ein drittes exzentrisches Rad (46) mit einer Zähnezahl (F) und einer exzentrischen Lagerscheibe (47) mit einer Keilnut (48) vorgesehen sind, die gegenüber den Keilnuten der exzentrischen Räder (D, C und F) zwecks dynamischen Ausgleichs bei Drehung der Eingangswelle (10) versetzt sind, wobei die erstgenannten Zapfen (35) in die Zapfenöffnungen (29) und die an dritter Stelle genannten Zapfen (44) in die Zapfenöffnungen (49) eingreifen, wobei der

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   erste Ring (A) durch Verbindungsmittel (50) an dem zweiten Zapfenträger (P2) und der zweite Ring (B) durch Verbindungsmittel (51) an dem dritten Zapfenträger (P3) befestigt ist, das seinerseits mit der Ausgangswelle (23) fest verbunden ist, und dass drei Bremsbänder (X, Y, Z) so angeordnet sind, dass sie den ersten, den zweiten und den dritten Zapfenträger (Pl, P2, P3) festhalten und freigeben können, so dass, wenn das dritte Bremsband (Z) im Eingriff und das erste und zweite Bremsband (X, Y) ausser Eingriff sind und A-B=I, D-C=I, E-F=I ist, das übersetzungsverhältnis

   ^Rio = ^E 5

   wenn das zweite Bremsband (Y) im Eingriff und das erste und dritte Bremsband (X, Z) frei sind,

   io

   und wenn das erste Bremsband (X) im Eingriff und das zweite und dritte Bremsband (Y, Z) frei sind,

   ρ _ ADE _fv. „ ₇x ^Rio - ^(Plg· ⁷⁾

   beträgt.

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