DE3801930A1 - Bollmann-getriebe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung hat kein Vorbild seit der Erfindung des Zahnradgetriebes, das voraussichtlich in naher Zukunft durch das erfin­ dungsgemäße Getriebe aus weiten Bereichen der Technik verdrängt sein wird.

Ihr liegt die Aufgabe der Schaffung eines Getriebes zugrunde, das im Vergleich zu den gebräuchlichen Zahnradgetrieben unter Einschluß der be­ kannten Harmonic-Drive-Getriebe und Cyclo-Getriebe einen weiteren Über­ setzungs- und insbesondere Untersetzungsbereich bezw. die Übertragung größerer Kräfte ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Getriebe gelöst, dessen wesentlicher Vorteil darin besteht, daß die Kraftübertra­ gung mittels Kugeln, d. h. unter ausschließlich rollender Reibung und damit mit hohem Wirkungsgrad nahezu verlustfrei erfolgt. Es kann mit jedem be­ liebigen Übersetzungs- und Untersetzungsverhältnis hergestellt werden, wobei Untersetzungen von weniger als 9 : 1 erzielt werden können, die mit Hilfe herkömmlicher Untersetzungsgetriebe nicht erreicht werden können. Ebenso kann erwartet werden, daß die Herstellung von Getrieben mit gebrochenem Untersetzungsverhältnis möglich sein wird. Der Herstellungs­ aufwand ist im Vergleich mit dem zur Herstellung eines Zahnradgetriebes erforderlichen Aufwand gering.

Weitere Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung, in der die Erfindung anhand der Zeich­ nung beispielsweise erläutert ist. Es zeigt

Fig. 1 eine Sicht auf ein Getriebe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt nach II-II durch Fig. 1,

Fig. 3 eine Sicht auf die Stirnfläche des Antriebsteiles des Ge­ triebes,

Fig. 4 eine Sicht auf den gehäusefesten Flansch des Getriebes,

Fig. 5 Ansichten von drei - teilweise geteilt wiedergegebenen - Antriebsteilen mit verschiedenen Ausführungsformen von Kugelführungsnuten,

Fig. 6 eine andere Ausführungsform eines Schaltgetriebes im Schnitt,

Fig. 7 einen Schnitt nach VII-VII durch Fig. 6,

Fig. 8 einen Schnitt nach VIII-VIII durch Fig. 6,

Fig. 9 eine andere Ausführungsform eines Schaltgetriebes im Schnitt,

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Winkeltriebes im Schnitt,

Fig. 11 ein Getriebe mit einer anderen Ausbildung der Antriebs­ scheibe,

Fig. 12 eine Weiterbildung des in Fig. 11 dargestellten Getriebes bei gleichzeitig kinematischer Umkehrung der Funktionsteile,

Fig. 13 Beispiele für die Ausbildung der Wellennuten der in den Fig. 11 und 12 wiedergegebenen Ausführungsformen eines Getriebes,

Fig. 14 eine weitere Ausführungsform eines Achsialgetriebes mit di­ rektem Antrieb,

Fig. 15 eine Sprengdarstellung des Getriebes gemäß Fig. 14 bei teilweise geschnitten wiedergegebenen Funktionsteilen,

Fig. 16 eine der Fig. 15 entsprechende Sprengdarstellung eines Ge­ triebes mit kinematisch umgekehrter Anordnung der Teile,

Fig. 17 eine Abwandlung des in Fig. 12 wiedergegebenen Getriebes.

Bei den in den Fig. 1, 6, 11 und 14 der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Getriebes handelt es sich um Getriebe mit zueinander fluchtenden Antriebs- bezw. Abtriebsdrehachsen 4 mit - siehe insbesondere die Fig. 1 und 2 - einem Gehäuse 1, in dem das die Form einer im wesentlichen ringförmigen Scheibe 2 aufweisende An­ triebsteil und die ebenfalls die Form einer Ringscheibe 3 aufweisende Ab­ triebsteil gelagert sind. Es ist die Antriebsscheibe 2 - siehe insbeson­ dere die Fig. 3 bis 5 - mit einer kreisrunden exzentrisch zur Drehachse verlaufenden Führungsnut 9 und die Abtriebsscheibe 3 auf der der An­ triebsscheibe zugewendeten Stirnfläche mit einer endlosen Führungsnut 14 aus auf die Drehachse zentrierten Kurvenabschnitten zur Führung der (siehe Fig. 1 und 2) der Kraftübertragung dienenden Kugeln 11 versehen, wobei zwischen der Antriebsscheibe 2 und der Abtriebsscheibe 3 ein gehäuse­ fester Flansch 6 vorgesehen ist, der mit einer grundsätzlich beliebigen An­ zahl radialer, die exzentrische Auslenkung der Kugelführungsnut 9 der Antriebsscheibe 2 überdeckender Langlochführungen 10 versehen ist, mit deren Hilfe die Kugeln 11 gegen Drehung um die Mittelachse des Getriebes gesichert sind.

Mit Hilfe des dargestellten Getriebes erfolgt die Kraftübertragung über die Kugeln 11 aufgrund von ausschließlich rollender Reibung und daher nahezu verlustfrei, wobei - siehe insbesondere die Fig. 3 bis 5 - die einzeln in jeweils einer der Langlochführungen 10 geführten Kugeln 11 bei der Drehung der Antriebsscheibe 2 aufgrund der exzentrischen Lage der antriebsseitigen Kugelführungsnut 9 in den Langlochführungen radial hin- und herbewegt werden. Die Kugeln 11 üben aufgrund dieser ihnen von der Exzenternut 9 im Zusammenwirken mit den radialen Langlochführungen aufge­ zwungenen Hin- und Herbewegung eine Tangentialkraft auf die Nutwandung aus, durch die die Abtriebsscheibe 3 in eine der Antriebsscheibe entgegen­ gerichtete Drehung versetzt wird. Hierbei befinden sich alle Langloch­ führungen 10 in Überdeckung nicht nur mit der Exzenternut 9 sondern auch mit der abtriebsseitigen Nut 14, die - in statischer Betrachtung - auf­ grund ihrer Welligkeit mit der Exzenternut 9 der Antriebsscheibe 2 in allen Überdeckungspunkten einen schrägen Winkel einschließt, ebenso mit allen Langlochführungen 10, so daß sämtliche Kugeln 11, die jede in einem Kreuzungspunkt zwischen den Nuten 9 und 14 und der Langlochführung 10 geführt (eingeschlossen) sind, ständig in formschlüssigem Eingriff stehen, d. h. die Kraftübertragung auf einem großen tragenden Querschnitt erfolgt. Das Getriebe kann somit - bei Zugrundelegung der Übertragung gleicher Drehmomente - wesentlich kleiner gebaut werden als die herkömmlichen Zahnradgetriebe, bei denen die Kraftübertragung über nur wenige im Ein­ griff miteinander stehende Zähne erfolgt. Entsprechend erlauben die erfin­ dungsgemäßen Getriebe - im Vergleich mit herkömmlichen Getrieben einer vergleichbaren Einbaugröße - die Übertragung wesentlich größerer - grund­ sätzlich unbegrenzter - Drehmomente. Sofern eine Kraftübertragungslinie (Exzenternut- schlitzgeführter Kugelsatz-Wellenbahn) zur Übertragung der erforderlichen Kräfte nicht genügt, bedarf es lediglich der Anordnung einer weiteren Kraftübertragungslinie oder mehrerer Kraftübertragungsli­ nien gleicher Teilung in denselben - gegebenenfalls entsprechend ver­ größerten - Antriebs- bezw. Abtriebsteilen.

Das Getriebe ist einfach in der Herstellung, die sich bei Einsatz marktgängiger und daher preiswerter Kugeln auf die Fräsung der Kugel­ führungsnuten und Langlochführungen beschränkt, die - anders als die Zähne von Zahnradgetrieben - keiner besonderen Bearbeitung bedürfen. Im Betrieb unvermeidliche Ausarbeitungen der Kugelführungsbahnen können ohne Schwie­ rigkeiten ausgeglichen werden, durch Austausch der Kugeln durch Kugeln mit einem der Ausarbeitung entsprechend größeren Durchmesser. Das Getriebe hat somit auch eine gegenüber den herkömmlichen Getrieben wesentlich verlän­ gerte Standzeit.

Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes ist - als ganzzahliges Ver­ hältnis - frei wählbar. Seine Beziehung zur Zahl der - in einer Übertra­ gungslinie - eingesetzten Kugeln 11 einerseits sowie Wellen in der Wellennut andererseits bestimmt sich nach der Gleichung

Ü = (W - K)/W

worin W die Zahl der Wellungen in der abtriebsseitigen Führungsnut 14 und K die - nach der derzeitigen Erkenntnis mindestens zwischen 1 und (W + 1) betragende - Zahl der kraftübertragenden Kugeln bezw. radialen Führungs­ schlitze bezeichnen. Es ergibt sich somit die aus dem ständigen kraftüber­ tragenden Eingriff aller eingesetzten Kugeln resultierende Besonderheit des erfindungsgemäßen Getriebes, daß bereits bei Einsatz einer einzigen Kugel - zur Vermeidung einer Totpunktstellung des Getriebes werden jedoch vorteilhaft mindestens zwei Kugeln eingesetzt - Kugel die volle Getrie­ befunktion erzielt wird, wobei der Abtrieb von Getrieben, bei denen sich aus der vorstehenden Gleichung negative Werte (K größer als W) ergeben, eine dem Antrieb entgegengesetzte Drehrichtung aufweist, während bei positiven Werten (K kleiner als W) Antrieb und Abtrieb die gleiche Drehrichtung besitzen.

Auf diesem Hintergrund erfolgt die Berechnung des Getriebes in der Weise, daß - für Untersetzungsgetriebe - zunächst durch Multiplikation der Länge des Grundkreises - das ist die Länge des die Wellennut 14 des Abtriebsteils 3 umschreibenden Kreises - mit dem gewünschten Übersetzungs­ verhältnis die Getriebeteilung, d. h. die Länge einer Wellung in der Nut 14 berechnet. Hieraus ergibt sich unmittelbar die Zahl der einzusetzenden Ku­ geln 11 und damit die Teilung der Schlitzung 10 im Flansch 6 mit (W + 1). Demgegenüber ist für Übersetzungsgetriebe (K kleiner als W) jedes Übersetzungsverhältnis unmittelbar als ganzzahliges Zahlenverhältnis bestimmbar, wobei die Möglichkeit zur Herstellung von Getrieben auch mit gebrochenem (nicht ganzzahligem) Übersetzungsverhältnis erwartet werden kann.

Auf dieser Grundlage ist die Steilheit der Flanken der Wellennut 14 in weiten Grenzen entsprechend den jeweils an das Getriebe gestellten Anforderungen frei wählbar, woraus sich zunächst die Länge der Schlitze 10 und die Exzentrizität der Nut 9 des Antriebsteils 2 unmittelbar und die weiteren Parameter, insbesondere die Kurvenführung der Wellennut 14, auf­ grund einfacher mathematischer Beziehungen mittelbar ergeben. Weitere Parameter, etwa die die freie Auslegung der bekannten Zahnradgetriebe be­ hindernden Beschränkungen auf festgelegte bezw. abgestimmte Teilkreis­ beziehungen zwischen Antrieb und Abtrieb, brauchen nicht beachtet zu werden, so daß nicht nur Getriebe mit Untersetzungen von weniger als 9 : 1 bis hin zu einer Untersetzung von 2 : 1 problemlos herstellbar sind, die mit keinem bekannten Untersetzungsgetriebe erreicht werden können. Hieraus folgt der weitere wesentliche Vorteil, daß - im Vergleich zu den bekannten Getrieben - bei Einsatz des erfindungsgemäßen Getriebes zur Erzielung gleicher Drehzahlen an der Getriebewelle Antriebsaggregate mit geringerer Wellendrehzahl eingesetzt werden können.

In Fig. 5 sind einige Beispiele von einsetzbaren Wellenformen dar­ gestellt, so in Fig. 5A eine geradlinige Zick-Zack-Form 14 a und eine sich spitz brechende Wellenform 14 b. In Fig. 5B sind - bevorzugte - Führungs­ nuten mit regelmäßigen Wellenformen 14 c und 14 d unterschiedlicher Wellig­ keit wiedergegeben, die bei einer weiteren Verringerung der Welligkeit in die in Fig. 5C wiedergegebene Form eines Polygons 15 a, 15 b, 15 c aus drei auf die Mittelachse zentrierten Kreisabschnitten oder - noch weitergehend - in die Form einer Ellipse übergeht.

Das Getriebe kann als einstufiges oder auf einfache Weise auch als mehrstufiges Getriebe oder - in verschiedenen, grundlegend voneinander ab­ weichenden Ausführungsformen - als Mehrgang-Schaltgetriebe ausgebildet sein. In einer in den Fig. 6 bis 8 wiedergegebenen Ausführungsform eines derartigen Schaltgetriebes beispielsweise ist der Abtrieb von einer der Zahl der Getriebegänge entsprechenden Zahl von mittels der Kugeln 11 drehfest miteinander gekoppelter Abtriebsscheiben 21, 22, 23, 24, 25 ge­ bildet, die jeweils im Verhältnis zu der im Antriebsverbund voranstehenden Abtriebsscheibe eine Wellennut mit auf das gewünschte Untersetzungsver­ hältnis abgestimmter Wellenzahl aufweisen. Durch die Innenbohrungen der Abtriebsscheiben und Flansche 6 erstreckt sich eine Hohlwelle 26, die in den Ebenen der Abtriebsscheiben - siehe insbesondere Fig. 7 - als Kugel­ käfig zur Aufnahme jeweils eines Satzes radial in das zugeordnete Ab­ triebsteil ausrückbarer Kugeln 21 a, 22 a, 23 a, 24 a, 25 a ausgebildet ist und in der als Schaltglied ein Nockenschieber 27 mit sich in gestuftem Abstand rundherum erstreckenden Nockenwülsten 21 b, 22 b, 23 b, 24 b geführt ist, durch dessen Axialverschiebung jeweils eine der Abtriebsscheiben - im Beispielsfalle der Wulst 24 b mit der als Rückwärtsgang wirkenden Abtriebs­ scheibe 25 - mit der Hohlwelle 26 derart drehfest verbunden wird, daß die Kugeln des betreffenden Kugelsatzes 25 a unter Freigabe der Kugeln aller anderen Kugelsätze 21 a, 22 a, 23 a, 24 a in Kugelpfannen 24 c der zugeordneten Abtriebsscheibe 24 eingerückt und in dieser Lage gehalten werden. Die Ab­ triebsscheiben werden hierbei im dargestellten Beispiel von einem Stütz­ lager 28 im Gehäuse 1 gestützt, das nur bei Getrieben zur Übertragung größerer Kräfte erforderlich, bei einer nur geringen Kraftübertragung die­ nenden Lagern jedoch entbehrlich ist.

Ein in dieser Weise ausgebildetes Getriebe ist einfach im Aufbau und erlaubt auf einfache Weise eine Schaltung durch lediglich lineare Verstel­ lung eines Nockenschiebers von Hand oder durch Programmsteuerung. Es eig­ net sich insbesondere zum Einsatz in Anwendungsfällen, in denen die äuße­ ren Verhältnisse den Einbau lediglich eines langgestreckten Getriebes mit geringem Durchmesser erlauben. Nachdem bei der Hintereinanderschaltung der Abtriebsscheiben von Stufe zu Stufe ein Drehrichtungswechsel eintritt, kann das Getriebe als Mehrstufengetriebe mit einer beliebigen Zahl von in gegenläufiger Richtung kraftübertragenden Getriebegängen ausgebildet sein. Es genügt hierzu die direkte drehfeste Koppelung einer beliebigen Zahl von Abtriebsscheiben miteinander unter Zwischenschaltung jeweils eines gehäu­ sefesten mit radialen Führungsschlitzen für Kraftübertragungskugeln ver­ sehenen Flansches, wobei die Abtriebsscheiben jeweils auf ihrer antriebs­ seitigen Stirnfläche eine Exzenternut und auf ihrer abtriebsseitigen Stirnfläche eine Wellennut aufweisen.

In einer vorteilhaften Variante eines derartigen Schaltgetriebes ist jedoch den hintereinandergelegenen Abtriebsscheiben 21, 22, 23, 24 un­ terschiedlichen Übersetzungsverhältnisses - siehe auch Fig. 8 - zur Erzie­ lung einer gleichsinnigen Drehrichtung jeweils eine Reversierscheibe 30 vorgeschaltet, die von einer Ringscheibe 31 mit jeweils einer konzentri­ schen Kugelführungsnut 32 in ihren beiden Stirnflächen gebildet und einer­ seits mittels eines Exzenterlagers aus einer zwischen Kugelringen 33, 34 geführten Exzenterscheibe 35 im Gehäuse 1 gelagert sowie andererseits mit­ tels der Kugeln 11 über den ihr nachgeordneten Flansch 6 indirekt mit der auf ihrer antriebsseitigen Stirnfläche eine konzentrische Kugelführungsnut 36 aufweisenden nachgeordneten Abtriebsscheibe 22 sowie über einen wei­ teren Kugelsatz 37 direkt mit der vorgeschalteten, auf der abtriebsseiti­ gen Stirnfläche mit einer konzentrischen Kugelführungsnut 38 versehenen Abtriebsscheibe 21 in kraftübertragendem Eingriff stehen. Die Reversier­ scheibe erlaubt nicht den unmittelbaren Kraftabgriff zu Antriebszwecken, ermöglicht jedoch eine Drehrichtungsumkehrung von der voranstehenden Abtriebsscheibe im Verhältnis 1 : 1.

Der Nockenschieber 27 ist als in der Hohlwelle 26 drehgelagerte Welle ausgebildet und mit einem Schaltschieber 41 mittels eines Drehlagers 42 verbunden, das auf einer in der Hohlwelle 26 axial geführten Kulisse 43 befestigt ist. Hierbei ist die Hohlwelle 26 mit sich radial überdeckenden Langlochführungen 44 und die Kulisse 43 mit einem die Langlochführung 44 durchragenden Führungsstift 45 versehen ist.

In der in Fig. 6 wiedergegebenen Stellung befindet sich aufgrund der Kopplung der Abtriebsscheibe 25 mittels der Kugeln 25 a mit der Hohlwelle 26 durch den Nockenwulst 24 b im Eingriff. Aus dieser Stellung erfolgt die Einschaltung des ersten Getriebeganges durch axiale Verschiebung des Be­ tätigungshebels 41 und damit des Nockenschiebers 27 nach links, wodurch der Nockenwulst 24 b zunächst unter Lösung des Rückwärtsganges aus dem Bereich des Kugelkranzes 25 a ausrückt und anschließend in den Bereich des Kugel­ satzes 24 a gelangt, der hierdurch in die Kugelpfannen 24 c eingerückt wer­ den. Auf diese Weise wird eine feste Drehverbindung zwischen der Abtriebs­ scheibe 24 mit der Hohlwelle 26 hergestellt, die demgemäß mit der von der Abtriebsscheibe 24 vorgesehenen Drehzahl angetrieben wird. Der Nocken­ schieber 27 dreht hierbei infolge der Verbindung mit dem Führungsstift 45 in gleicher Weise mit, ohne daß hierdurch im Hinblick auf die Verbindung über das Drehlager 42 eine Rückwirkung auf den Schaltschieber 41 eintritt.

Das Einrücken der weiteren Gänge erfolgt durch einfaches weiteres axiales Verschieben des Schaltschiebers 41, wodurch unter gleichzeitigem Lösen der Kugelkraftkupplung 24 a, 24 b die nächstfolgende Kugelkraftkupplung 23 a, 23 b in der gleichen beschriebenen Weise eingerückt wird, worauf die Welle 26 mit der von der Abtriebsscheibe 23 vorgegebenen Untersetzung angetrieben wird. Die Abtriebsscheibe 25 unterscheidet sich von den Abtriebsscheiben 21 bis 24 lediglich dadurch, daß ihr - als Rückwärtsgang - keine Reversierscheibe vorgeschaltet ist.

In einer anderen, vorzugsweise zum Einsatz in Anwendungsfällen, die eine größere Einbaubreite, jedoch nur geringe Einbaulänge zulassen, geeig­ neten Ausführungsform sind erfindungsgemäß - siehe Fig. 9 - die Antriebs­ scheibe 50 mit mehreren sich ineinander erstreckenden exzentrischen Kugelführungsnuten 51, 52, 53 und der Flansch 54 mit einer entsprechenden Zahl von mit den Kugelführungsnuten 51, 52, 53 korrespondierenden Radial­ schlitzen 55, 56, 57 zur Führung jeweils eines Kugelsatzes 58, 59, 60 ver­ sehen, die jeder mit einer von den anderen unabhängig drehbaren Abtriebs­ scheibe 61, 62, 63 in Eingriff stehen. Die einzelnen Abtriebsringe weisen gegenüber dem gemeinsamen Antrieb ein unterschiedliches Untersetzungsver­ hältnis auf und können in bekannter Weise mit dem angetriebenen Aggregat gekoppelt werden, etwa in einer dem Abtrieb gemäß Fig. 6 entsprechenden Weise, mittels Magnetkupplung oder dergl. Es handelt sich bei dieser Aus­ führungsform in bezug auf Raumbedarf, Übersetzungsbereich und Kraftüber­ tragung um ein Getriebe von kaum abzuschätzender Leistungsfähigkeit.

In einer weiteren Variante dieser Ausführungsform eines Getriebes kann auch die Antriebsscheibe 50 analog zu den Abtriebsteilen 61, 62, 63 ge­ teilt sein, wobei die sich hieraus ergebenden Antriebsringscheiben mit dem Motor beispielsweise über einen elektromagnetisch gesteuerten Nockenschie­ ber verbunden sein können. Diese Ausführungsform eignet sich etwa zur Herstellung von Automatikgetrieben und hat die weiteren Vorteile, daß so­ wohl antriebs- als auch abtriebsseitig immer nur eine der Ringscheiben im Umlauf sind und die Notwendigkeit der Vorschaltung einer Kupplung ent­ fällt, wobei weiterhin die übliche Schwungscheibe gleichzeitig als die An­ triebsscheibe des Getriebes eingesetzt werden kann.

Das erfindungsgemäße Getriebe erlaubt auch die Ausführung als Winkel­ trieb, zu welchem Zweck - siehe Fig. 10 - das Abtriebsteil aus einem min­ destens einen drehgelagerten Abtriebszapfen 72 aufweisenden sowie mit mindestens einer endlosen Kugelführungsnut 73 versehenen Kugelkopf 75 und die Antriebsscheibe von einer Ringscheibe 76 gebildet ist, deren Innenöffnung der Kontur der Kugelfläche entspricht und Kugelpfannen 77 zur Aufnahme mindestens einer in der Kugelführungsnut 73 des Kugelkopfes 75 geführten Kugel 78 aufweist. Im Beispielsfalle erstrecken sich zwei Kugelführungs­ nuten 73, 73 a konzentrisch um den Mittelpunkt des Kugelkopfes 75, wobei in zwei synchron gekoppelten Antriebsteilen 76, 76 a eine entsprechende Zahl von Kugeln 78 geführt sind. Zur Erstellung von Getrieben mit von einem rechten Winkel abweichendem Abtriebswinkel kann auch eine sich exzentrisch in der Oberfläche des Kugelkopfes erstreckende Kugelführungsnut vorgesehen sein.

Die Führungsnut 9 kann - wie im Falle der in den Fig. 1 bis 9 wieder­ gegebenen Ausführungsformen - unmittelbar in die Antriebsscheibe 2 einge­ arbeitet sein, was insbesondere für langsamlaufende Antriebe zu ausge­ zeichneten Ergebnissen führt. In einer insbesondere in Verbindung mit hochdrehenden Antriebsmaschinen mit besonderem Vorteil einsetzbaren Aus­ führungsform ist jedoch - siehe Fig. 11 - die Führungsnut für die Kugeln 11 vorteilhaft in einem Ausgleichsring 16 angeordnet, der in der Antriebs­ scheibe 2 auf einem den Ausgleichsring 16 in axialer Richtung abstützenden Kugelkäfig 17 gelagert ist. Es wird auf diese Weise erreicht, daß zwar die für die Kraftübertragung verantwortliche Radialbewegung der Kugeln in einer der Drehzahl des Antriebes entsprechenden Frequenz erfolgt, die Drehung des Ausgleichsringes 16 und damit der Nut 9 selbst jedoch bereits antriebsseitig auf die Drehzahl des Abtriebes reduziert wird. Durch die Rückwirkung der Drehung von der Abtriebsscheibe 3 über die Kugel 11 auf den Ausgleichsring 16 wird in relativer Betrachtung die Drehung der Kugeln des Kugelkäfigs 17 weiterhin um die Abtriebsdrehzahl vermindert. Es werden somit die durch die hochdrehende Antriebsscheibe verursachten Reibungs- und Stoßkräfte und damit der Verschleiß entscheidend verringert und der Wirkungsgrad des Getriebes weiterhin erhöht. Das im wesentlichen gleiche Ergebnis wird mit einer Ausführungsform des Getriebes erreicht, bei der in der Antriebsscheibe eine exzentrische Nut vorgesehen und die Führungsnut 9 für die Kugeln 11 in einem Ausgleichsring (beidseitig konzentrisch) angeordnet ist, der in der exzentrischen Nut der Antriebsscheibe 2 auf einem den Ausgleichsring in radialer Richtung abstützenden Kugelkäfig ge­ lagert ist.

Eine weitere wesentliche Verringerung des Verschleißes und insbeson­ dere Verbesserung der Laufruhe des Getriebes wird mit der in Fig. 12 wiedergegebenen Weiterbildung des in Fig. 11 wiedergegebenen Getriebes erreicht, bei der der im Antriebsteil 2 kugelgelagerte Ausgleichsring 91 an Stelle einer kreisrunden Führungsnut eine Wellennut 92 zur Führung der die Kraftübertragung bewirkenden Kugeln 11 aufweist, deren Wellen eine der Höhe der Wellenbahn 94 in dem gegenüberliegenden Funktionsteil entspre­ chende Höhe (Amplitude) und eine sich von ihr unterscheidende Zahl (Tei­ lung) aufweist. Hierbei sind in kinematischer Umkehrung zur Ausführungs­ form der Fig. 11 das die Wellennut 94 erhaltende Funktionsteil von einem gehäusefesten Flansch 93 gebildet, während der die Langlochführungen 10 enthaltende, zwischen den Ausgleichsring 91 und den gehäusefesten Flansch 93 einragende Ringflansch 6 an dem Abtriebsteil 95 angeordnet ist. Diese Ausführungsform erlaubt darüber hinaus - bei allerdings Aufgabe des großen zentralen Durchganges - die radiale Ausführung des Abtriebes. In analoger Abwandlung kann auch bei der in Fig. 11 wiedergegebenen Ausführungsform der Ausgleichsring 16 eine dem Ring 91 der Fig. 12 gleichende Gestaltung aufweisen, d. h. an Stelle mit einer kreisrunden Nut mit einer Wellennut zur Führung der kraftübertragenden Kugeln 11 versehen sein.

In Fig. 13 sind zwei Wellennuten wiedergegeben, die in Kombination miteinander in den Getrieben gemäß der Fig. 11 und 12 eingesetzt werden können. Im dargestellten Beispiel die Wellungen weisen sowohl der Wellen­ nut 96 des Ausgleichsringes 91 als auch die Wellennut 97 des Flansches 95 eine spitz ineinander übergehende Form auf, wobei die Wellennut 96 konkav gewölbt und die Wellennut 97 konvex gewölbt sind. Es können jedoch auch beide Wellennuten eine der Wellennut 96 entsprechende konkav gewölbte Form aufweisen.

Bei den in den Fig. 14 bis 17 wiedergegebenen Ausführungsformen eines Getriebes mit zueinander fluchtenden Antriebs- bezw. Abtriebsachsen ist - siehe die Fig. 14 und 15 - das Abtriebsteil von einer Welle 81 und das Antriebsteil von einer die Welle 81 umfassenden Hülse 83 gebildet, wobei die Hülse 83 auf der der Welle 81 zugewendeten Fläche mit einer endlosen, sich schräg über ihren Umfang erstreckenden Führungsnut 82 und das die Welle 81 mit einer endlosen Führungsnut 84 aus Kurvenabschnitten zur Füh­ rung der der Kraftübertragung dienenden Kugeln 85 versehen und zwischen der Hülse 83 und der Welle 81 eine gehäusefeste Hülse 86 vorgesehen ist, die mit einer beliebigen Anzahl achsparalleler, die axiale Hubhöhe der Ku­ gelführungsnut 82 der Hülse 81 überdeckenden Langlochführungen 87 versehen ist, mit deren Hilfe die Kugeln 85 gegen Drehung um die Drehachse des Ge­ triebes gesichert sind. Es handelt sich hierbei um eine besonders einfache und platzsparende Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes mit direktem Antrieb von einer Motorwelle, an die die Hülse 83 unmittelbar angeflanscht werden kann bei Schaffung einer festen Verbindung der Flanschhülse 86 etwa zum Motorgehäuse, so daß die aus dem Motorgehäuse hervortretende Abtriebswelle 81 bereits gegenüber dem Wellenstumpf des Mo­ tors eine übersetzte Drehzahl aufweist.

Bei der in Fig. 16 in Sprengdarstellung wiedergegebenen kinematischen Umkehrung des in den Fig. 14 und 15 wiedergegebenen Getriebes bildet das Wellenteil 81 a das die schräge Führungsnut 82 enthaltende Antriebsteil und die Hülse 83 a das die Wellennut 84 enthaltende Abtriebsteil.

Fig. 17 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 13, wobei in diesem Falle zur Verdoppelung des kraftübertragenden Kugelquerschnittes zwei Kraftübertragungslinien aus zwei Schrägnuten 82, zwei Wellennuten 84 sowie jeweils zwei Kugelsätzen 85 Schlitzreihen 87 mit derselben Teilung vorgesehen sind. In entsprechender Weise kann die Zahl der Kraftübertra­ gungslinien beliebig vergrößert werden.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform entspricht der Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 5, wobei durch die unmittelbare Her­ anziehung der Welle als Antriebsteil für bestimmte Anwendungsfälle eine noch kompaktere Bauweise erzielt werden kann. Im übrigen können in ent­ sprechender Weise auch zu den in den Fig. 11 bis 17 beschriebenen Ausfüh­ rungsformen - bei analoger Anwendung der im Zusammenhang mit den Fig. 6 bis 9 beschriebenen Merkmale - Schaltgetriebe hergestellt werden.

Claims (23)

1. Getriebe, bestehend aus einem Antriebsteil und einem Abtriebsteil, die in einem Gehäuse um jeweils eine Mittelachse drehbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsteil (2, 76, 81) mit einer umlau­ fenden Nut (9, 77, 82) und das Abtriebsteil (3, 75, 83) mit einer eben­ falls endlosen, winkelig zur Nut des Abtriebsteils verlaufenden Nut (14, 15, 73, 84) versehen ist, in denen der Kraftübertragung dienende Kugeln (11, 78, 85) kalottenartig derart geführt sind, daß sie eine von dem Dreh­ winkel des Abtriebsteils abweichende Drehung ausführen.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Getriebes mit zueinander fluchtenden Antriebs- bezw. Abtriebsachsen das Antriebsteil und das Abtriebsteil von jeweils einer Scheibe (2, 3) gebildet sind, von denen die Antriebsscheibe (2) mit einer kreisrunden exzentrisch zur Drehachse verlaufenden Führungsnut (9) und die Abtriebs­ scheibe (3) auf der der Antriebsscheibe (2) zugewendeten Stirnfläche mit einer endlosen Führungsnut (14, 15) aus auf die Drehachse zentrierten Kur­ venabschnitten zur Führung der der Kraftübertragung dienenden Kugeln (11) versehen und zwischen der Antriebsscheibe (2) und der Abtriebsscheibe (3) ein gehäusefester Flansch (6) vorgesehen ist, der mit einer beliebigen An­ zahl radialer, die exzentrische Auslenkung der Kugelführungsnut (9) des Antriebsteils (2) überdeckenden Langlochführungen (10) versehen ist, mit deren Hilfe die Kugeln (11) gegen Drehung um die Drehachse des Getriebes gesichert sind.

3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Getriebes mit zueinander fluchtenden Antriebs- bezw. Abtriebsachsen das Abtriebsteil von einer Welle (81) und das Antriebsteil von einer die Welle umfassenden Hülse (83) bezw. umgekehrt das Antriebsteil von einer Welle (81 a) und das Abtriebsteil von einer die Welle (81 a) umgebenden Hülse (83 a), wobei das Antriebsteil auf der dem Abtriebsteil zugewendeten Fläche mit einer endlosen, sich schräg über ihren Umfang erstreckenden Führungsnut (82) und das Abtriebsteil mit einer endlosen Führungsnut (84) aus Kurvenabschnitten zur Führung der der Kraftübertragung dienenden Ku­ geln (85) versehen und zwischen der Hülse (81) und der Welle (83) eine gehäusefeste Hülse (86) vorgesehen ist, die mit einer beliebigen Anzahl achsparalleler, die axiale Hubhöhe der Kugelführungsnut (82) der Hülse (81) überdeckenden Langlochführungen (87) versehen ist, mit deren Hilfe die Kugeln (85) gegen Drehung um die Drehachse des Getriebes gesichert sind.

4. Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnut des Abtriebsteils (3, 83) von einer Wellennut (14) gebildet ist, die einen sich mit der Länge der radialen Langlochführungen (10, 87) deckenden Ausschlag (Wellenhöhe) sowie eine von der Zahl der kugelführen­ den Langlochführungen (10, 87) abweichende Zahl von Wellungen aufweist.

5. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs­ nut des Abtriebsteils (3) von einer Polygonnut aus drei auf die Drehachsen (8, 9) zentrierten Kreisabschnitte (15 a, 15 b, 15 c) oder von einer ellip­ tischen Nut gebildet ist.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsnut (9) für die Kugeln (11) in einem Ausgleichsring (16) angeordnet ist, der in der Antriebsscheibe (2) auf einem Kugellager, vor­ zugsweise einem den Ausgleichsring (16) in axialer Richtung abstützenden Kugellager (17) gelagert ist.

7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Ausgleichsring (16) angeordnete Nut als Wellennut ausgebildet ist, deren Wellen eine der Höhe der Wellennut (14) des Abtriebsteils (3) enspre­ chende Höhe (Amplitude) und eine sich von ihr unterscheidende Zahl (Tei­ lung) aufweist.

8. Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in kinematischer Umkehrung die mit der Wellennut (92) im Ausgleichs­ ring (91) des Antriebsteils (2) zusammenwirkende Wellennut (94) in einem gehäusefesten Flansch (93) und der die Langlochführungen (10) enthaltende, zwischen den Ausgleichsring (91) und den gehäusefesten Flansch (93) ein­ ragende Ringflansch (6) an dem Abtriebsteil (95) angeordnet sind.

9. Getriebe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen der Wellennuten (96, 97) des Ausgleichsringes (91) und des Flan­ sches (95) bezw. Abtriebes (2) eine spitz ineinander übergehende Form auf­ weisen, wobei entweder die eine der Wellennuten (96) konkav gewölbt und die andere Wellennut (97) konvex gewölbt oder beide Wellungen konkav gewölbt (entsprechend Wellennut 96) sind.

10. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs- und Abtriebsteile (2, 3, 81, 83) sowie der gehäusefeste Flansch (6) mit mehreren konzentrisch ineinander bezw. parallel verlau­ fenden Kugelführungsnuten (9, 82) bezw. Wellennuten (14, 84) bezw. Bün­ deln von radialen Langlochführungen (10, 87) für eine entsprechende Zahl von Kugelsätzen versehen sind.

11. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Schaltgetriebes der Abtrieb von einer der Zahl der Getriebegänge entsprechenden Zahl von mittels der Kugeln (11) drehfest mit­ einander gekoppelter Abtriebsscheiben (21, 22, 23, 24, 25) mit Wellenbah­ nen unterschiedlicher Wellenzahl und einer die Abtriebsscheiben durchra­ genden Hohlwelle (26) gebildet ist, die in den Ebenen der Abtriebsteile als Kugelkäfig zur Aufnahme jeweils eines Satzes radial in das zugeordnete Abtriebsteil ausrückbarer Kugeln (21 a, 22 a, 23 a, 24 a, 25 a) ausgebildet ist und in der als Schaltglied ein Nockenschieber (27) mit sich in gestuftem Abstand rundherum erstreckenden Nockenwülsten (21 b, 22 b, 23 b, 24 b, 25 b) geführt ist, durch dessen Axialverschiebung jeweils eine der Abtriebs­ scheiben (25) mit der Hohlwelle (26) derart drehfest verbunden wird, daß die Kugeln des betreffenden Kugelsatzes (25 a) unter Freigabe der Kugeln aller anderen Kugelsätze (21 a, 22 a, 23 a, 24 a) von dem zugeordneten Nocken­ wulst (25 b) in Kugelpfannen der zugeordneten Abtriebsscheibe (25) einge­ rückt und in dieser Lage gehalten werden.

12. Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß hintereinan­ dergelegenen Abtriebsscheiben (21, 22, 23, 24) zur Erzielung einer gleich­ sinnigen Drehrichtung eine Reversierscheibe (30) vorgeschaltet ist.

13. Getriebe nach Anspruch 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebsscheiben unter Zwischenschaltung jeweils eines gehäusefesten mit radialen Führungsschlitzen für Kraftübertragungskugeln versehenen Flan­ sches direkt drehfest miteinander gekoppelt sind, wobei die Abtriebsschei­ ben jeweils auf ihrer antriebsseitigen Stirnfläche eine Exzenternut und auf ihrer abtriebsseitigen Stirnfläche eine Wellennut aufweisen.

14. Getriebe nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Reversierscheibe (30) von einer Ringscheibe (31) mit jeweils einer konzen­ trischen Kugelführungsnut (32) in ihren beiden Stirnflächen gebildet ist, die einerseits mittels eines Exzenterlagers aus einer zwischen Kugelringen (33, 34) geführten Exzenterscheibe (35) im Gehäuse (1) gelagert sowie andererseits mittels der Kugeln (11) über den ihr nachgeordneten Flansch (6) indirekt mit der auf ihrer antriebsseitigen Stirnfläche eine konzen­ trische Kugelführungsnut (36) aufweisenden nachgeordneten Abtriebsscheibe (22) sowie über einen weiteren Kugelsatz (37) direkt mit der vorgeschal­ teten, auf der abtriebsseitigen Stirnfläche mit einer exzentrischen Kugel­ führungsnut (38) versehenen Abtriebsscheibe (21) in kraftübertragendem Eingriff stehen.

15. Getriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeich­ net, daß der Nockenschieber (27) als in der Hohlwelle (26) drehgelagerte Welle ausgebildet mit einem Schaltschieber (41) mittels eines Drehlagers (42) verbunden ist, das auf einer in der Hohlwelle (26) axial geführten Kulisse (43) befestigt ist.

16. Getriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohl­ welle (26) mit sich radial überdeckenden Langlochführungen (44) und die Kulisse (43) mit einem die Langlochführung (44) durchragenden Führungs­ stift (45) versehen ist.

17. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Schaltgetriebes das Antriebsteil (50) mit mehreren sich ineinander erstreckenden exzentrischen Kugelführungsnuten (51, 52, 53) und der Flansch (54) mit einer entsprechenden Zahl von mit den Kugel­ führungsnuten (51, 52, 53) korrespondierenden Radialschlitzen (55, 56, 57) zur Führung jeweils eines Kugelsatzes (58, 59, 60) versehen sind, die jeder mit einer von den anderen unabhängig drehbaren Abtriebsscheibe (61, 62, 63) in Eingriff stehen.

18. Getriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ triebsscheibe (50) analog zu den Abtriebsteilen (61, 62, 63) geteilt ist und die Antriebsteile mit dem Motor über einen elektromagnetisch gesteu­ erten Nockenschieber verbunden sind.

19. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Winkeltriebes das Abtriebsteil aus einem mindestens einen drehgela­ gerten Abtriebszapfen (72) aufweisenden sowie mit mindestens einer end­ losen Kugelführungsnut (73) versehenen Kugelkopf (75) und das Antriebsteil von einer Ringscheibe (76) gebildet ist, deren Innenöffnung der Kontur der Kugelfläche entspricht und Kugelpfannen zur Aufnahme mindestens einer in der Kugelführungsnut (73) des Kugelkopfes (75) geführten Kugel (77) aufweist.

20. Getriebe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kugelführungsnut (73) konzentrisch um den Mittelpunkt des Kugelkopfes (75) erstreckt.

21. Getriebe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich mehrere sich in zwei gemeinsamen Kreuzungspunkten schneidende Kugelführungsnuten (73, 74) konzentrisch um den Mittelpunkt des Kugelkopfes (75) erstrecken und in dem Antriebsteil (76) eine entsprechende Zahl von Kugeln (78) geführt sind.

22. Getriebe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres mit dem ersten Antriebsteil (76) drehfest gekoppeltes Antriebsteil (76 a) vorgesehen ist, in dem weitere mit jeweils einer der beiden Kugelführungs­ nuten (73, 73 a) in kraftübertragendem Eingriff stehende Kugeln (78) gela­ gert sind.

23. Getriebe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß sich die endlose Kugelführungsnut exzentrisch in der Oberfläche des Kugelkopfes er­ streckt.