DE4011746C2 - Getriebe zur Übertragung eines Drehmoments - Google Patents

Getriebe zur Übertragung eines Drehmoments

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Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe zur Übertragung eines Drehmoments mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Getriebe dieser oder ähnlicher Art sind aus den Druckschriften DE 23 43 804 C2 und DE 37 16 400 A1 bekannt.
Diese bekannten Getriebe sind mit dem Nachteil verbunden, daß in ihnen abrupt Trägheitskräfte erzeugt werden, welche zu unerwünschten Erschütterungen im Getriebe führen, oder ein verhältnismäßig komplizierten Aufbau aufweisen.
Ferner ist ein stufenloses Getriebe mit einem nicht-vollkreisförmigen Getrieberäderpaar aus der JP 61-266 866 bekannt. Bei diesem Getriebe besitzt das Paar von nicht-vollkreisförmigen Getrieberädern aufeinander ablaufende Teilungskurven mit einem Abschnitt, der einen positiven Konstantwert K nachfolgender Definition sowie einen Abschnitt mit einem negativen Konstantwert aufweist:
K = d log F (R)/dR;
darin ist R die Winkelverschiebung eines der beiden miteinander kämmenden, nicht-vollkreisförmigen, das nicht-vollkreisförmige Getrieberäderpaar bildenden Getrieberäder, und F (R) ist das Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis der beiden Getrieberäder.
In der genannten Anmeldung ist weiter als Anwendung ein stufenlos veränderliches Geschwindigkeitsgetriebe offenbart, das aus Getriebeeinheiten besteht, von denen jede drei oder vier derartige nicht-vollkreisförmige Getrieberäder aufweist.
Bei dem obengenannten konventionellen, nicht-vollkreisförmigen Getrieberäderpaar sind der Abschnitt des positiven Konstantwertes K und der Abschnitt des negativen Konstantwertes K auf den Teilungskurven nacheinander angebracht. Deshalb besitzen die Teilungskurven einen Punkt, wo das Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis (R) nicht differenzierbar ist, d.h. daß sich das Winkelbeschleunigungsverhältnis sprunghaft ändert. Wenn sich die Getrieberäder an diesem Punkt aufeinander abwälzen, wird im veränderlichen Geschwindigkeitsgetriebe abrupt eine Trägheitskraft erzeugt, so daß das Getriebe erschüttert wird, mit der Folge, daß sein Wirkungsgrad herabgesetzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einem einfachen Aufbau weitgehend erschütterungsfrei arbeitet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Insbesondere können beim erfindungsgemäßen Getriebe erste und zweite nicht-vollkreisförmige Getrieberäder folgende Gestaltung aufweisen:
Mindestens ein erster kämmender Rotationsabschnitt, der, wenn der Absolutwert |ω2/ω1| des Verhältnisses einer Rotationsgeschwindigkeit ω2 des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades zur Rotationsgeschwindigkeit ω1 des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades als Funktion F (R), die eine Funktion der Winkelverschiebung R des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades ist, dargestellt wird, ermöglicht es, daß ein Wert K = d log F (R)/dR als Differentialquotient der Winkelverschiebung R konstant ist. Ein zweiter kämmender Rotationsabschnitt, der sich zwischen dem Anfangs- und dem Endpunkt des ersten kämmenden Rotationsabschnittes erstreckt, bildet mit dem ersten kämmenden Rotationsabschnitt eine geschlossene Schleife, wobei der zweite kämmende Rotationsabschnitt ebensoviele Male wie der erste kämmende Rotationsabschnitt vorhanden ist. Sie bilden die aufeinander ablaufenden Teilungskurven des ersten und des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades. Über die ersten und zweiten kämmenden Rotationsabschnitte einschließlich der Verbindungspunkte zwischen denselben ändert sich der Wert der Funktion F (R) und des Differentialquotienten dF (R)/dR von F (R in bezug auf R kontinuierlich.
Bei diesem nicht-vollkreisförmigen Getrieberäderpaar ändert sich die Rotationsgeschwindigkeit eines der nicht-vollkreisförmigen Getrieberäder in bezug auf die Rotationsgeschwindigkeit des anderen Rades exponentiell in Relation zum Rotationswinkel, wenn die beiden Getrieberäder im ersten kämmenden Rotationsabschnitt aufeinander ablaufen. Wenn die Getrieberäder im zweiten kämmenden Rotationsabschnitt aufeinander ablaufen, ändern sich das Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis und das Winkelbeschleunigungsverhältnis allmählich über den gesamten kämmenden Rotationsabschnitt einschließlich dessen Verbindungspunkte.
Wenn beispielsweise bei jedem der beiden nicht-vollkreisförmigen Getrieberäderpaare die Getrieberäder miteinander in einem Abschnitt kämmen, in welchem sich die Rotationsgeschwindigkeit exponentiell ändert, wandelt eines der Getrieberäderpaare die konstante Rotationsgeschwindigkeit in eine sich exponentiell ändernde Rotationsgeschwindigkeit um, während das andere Getrieberäderpaar die letztgenannte Rotationsgeschwindigkeit wieder in eine andere konstante Rotationsgeschwindigkeit umwandelt. Durch Nutzung dieses Verhaltens kann ein stufenlos veränderliches Geschwindigkeitsgetriebe geschaffen werden. In diesem Falle ändert sich die Rotationsgeschwindigkeit und die Winkelbeschleunigungsgeschwindigkeit jeder der Getriebeeinheiten fortwährend kontinuierlich, auch wenn die nicht-vollkreisförmigen Getrieberäder an den Verbindungspunkten zwischen den ersten und zweiten kämmenden Rotationsabschnitten aufeinander kämmen, wodurch keine abrupte Trägheitskraft auftritt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Darin sind gleiche oder analoge Teile mit gleichen Bezugszahlen bzw. Buchstaben bezeichnet.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes in schematischer Darstellung,
Fig. 2 den Gegenstand von Fig. 1 im Schnitt längs der Linie II-II,
Fig. 3 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des Verhältnisses der Rotationsgeschwindigkeiten von ersten und zweiten Getrieberädern vom Drehwinkel des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes in schematischer Darstellung,
Fig. 5 den Gegenstand von Fig. 4 im Schnitt längs der Linie V-V,
Fig. 6 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des Verhältnisses der Rotationsgeschwindigkeiten von zweiten und dritten Getrieberädern vom Drehwinkel des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades,
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes im Schnitt längs einer Linie VII-VII in Fig. 8,
Fig. 8 den Gegenstand von Fig. 7 im Schnitt längs der Linie VIII-VIII,
Fig. 9 ein Diagramm zur Darstellung der Wirkungsweise des Getriebes nach Fig. 7 und 8 und
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes in schematischer Darstellung.
Ein erstes Beispiel der Erfindung, nämlich ein nicht-vollkreisförmiges Getrieberäderpaar, besitzt die in den Fig. 1 und 2 wiedergegebene Gestalt.
In den Figuren bezeichnen die Bezugszeichen: 11 - ein erstes nicht-vollkreisförmiges Getrieberad, das fest auf einer Welle 10 montiert ist; 21 - ein zweites nicht-vollkreisförmiges Getrieberad, das fest auf einer Welle 20 montiert ist; und 12a, 13a, 12b und 13b - aufeinander ablaufende Teilungskurven des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 11. Die Kurve 12a erstreckt sich von Punkt S1a bis zum Punkte L1a, während sich die Kurve 13a vom gleichen Punkte L1a bis zum Punkte S1b erstreckt. Die Kurve 12b erstreckt sich von Punkt S1b zum Punkte L1b, während sich die Kurve 13b von Punkt L1b bis Punkt S1a erstreckt. Die Kurve 12b gleicht in ihrer Gestalt der Kurve 12a, während die Kurve 13b in ihrer Gestalt der Kurve 13a gleicht, wobei die gleiche Konfiguration bei jedem im Bogenmaß gemessenen Winkel π (Radian) auftritt. In Fig. 1 bezeichnen die Bezugszeichen 22a und 22b die sich aufeinander abwälzenden Teilungskurven des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 21. Die Kurve 22a erstreckt sich von Punkt S2 zum Punkte L2, während sich die Kurve 22b von Punkt L2 zum Punkte S2 erstreckt. Die Längen der Teilungskurven 12a (oder 12b) und 22a entsprechen einander, und ebenso entsprechen sich die Längen der Teilungskurven 13a (oder 13b) und 22b. Die Anzahl der Zähne des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 11 ist zweimal so groß wie diejenige des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 21.
In der Praxis wird beispielsweise die Involventenverzahnung entlang der kämmenden Teilungskurven angebracht. Diese Verzahnung ist jedoch in den Zeichnungen nicht dargestellt, weil die Rotationsgeschwindigkeit oder das von ihr übertragene Drehmoment ausreichend unter Bezugnahme auf hauptsächlich die sich abwälzenden Teilungskurven beschrieben werden kann.
Das wichtige spezifische Merkmal des gemäß der Erfindung gestalteten nicht-vollkreisförmigen Getrieberäderpaares besteht in der weiter unten beschriebenen Rotationsgeschwindigkeit. Fig. 3 ist eine grafische Darstellung zur Wiedergabe der Beziehungen zwischen der Rotationsgeschwindigkeit des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 11 und des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 21. In Fig. 3 stellt die waagrechte Achse die Winkelverschiebung R des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 11 von 0 bis 2 π rad (eine Umdrehung) dar, während die Position 0 rad dem Betriebszustand entspricht, in dem der Ablaufpunkt durch S1a und S2 gebildet ist. Die senkrechte Achse ist eine logarithmische Skala, die das Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 21 zur Rotationsgeschwindigkeit des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 11 wiedergibt. Werden die Rotationsgeschwindigkeiten des ersten und des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 11 und 21 jeweils durch ω1 und ω2 als Funktion der Winkelverschiebung R bezeichnet, gibt F (R) = |ω2/ω1| das Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 21 zu derjenigen des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 11 an.
In Fig. 3 entspricht die nach rechts im Bereich von 0 rad bis (2/3) π rad ansteigende gerade Linie dem Betriebsvorgang, bei dem das erste nicht-vollkreisförmige Getrieberad 11, das die in Fig. 1 dargestellte Position einnimmt, sich über einen Winkel von (2/3) π rad dreht, so daß sein Ablaufpunkt mit dem zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberad 21 von den Punkten S1a und S2 zu den Punkten L1a und L2 übergeht. Dieser Abschnitt wird im folgenden als "Hauptmodusabschnitt" bezeichnet. Die Kurve, die sich als gerade Linie im Bereich von (2/3) π rad nach π rad erstreckt, entspricht dem Betriebsablauf, in dem sich das erste nicht-vollkreisförmige Getrieberad 11 weiter um (1/3) π rad dreht, so daß sich der Ablaufpunkt von den Punkten L1a und L2 zu den Punkten S1b und S2 verschiebt. Dieser Abschnitt wird im folgenden als "Rückkehrmodusabschnitt" bezeichnet. Das erste nicht-vollkreisförmige Getrieberad 11 hat sich also um einen Winkel von π rad (1/2 Umdrehung) gedreht, während sich das zweite nicht-vollkreisförmige Getrieberad 21 um den Winkel 2 π rad (eine Umdrehung) gedreht hat. Wenn in diesem Zustand das erste nicht-vollkreisförmige Getrieberad 11 eine weitere halbe Umdrehung (π rad) ausführt, ändert sich der Wert von F (R) im gleichen Maße und das erste und zweite nicht-vollkreisförmige Getrieberad greifen wieder in der in Fig. 1 dargestellten Position ineinander. Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, ändert sich das Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis F (R) während des Hauptmodus und während des Rückkehrmodus periodisch.
Das spezifische Merkmal des Hauptmodusabschnittes besteht darin, daß der logarithmische Wert von F R sich linear mit der Winkelverschiebung R des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 11 ändert, d.h., daß der Differentialwert K = d log F (R)/dR konstant ist, beispielsweise im Falle der Fig. 3 den Wert K = 0.52455 rad -1 besitzt.
Der Rückkehrmodusabschnitt liegt zwischen den periodisch auftretenden Hauptmodusabschnitten, so daß er sie allmählich miteinander verbindet. In Fig. 3 ist R = (2/3) π rad der Endpunkt des Hauptmodusabschnittes und der Anfangspunkt des Rückkehrmodusabschnittes. In diesem Punkt entsprechen das Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis F (R) des Hauptmodusabschnittes und des Rückkehrmodusabschnittes einander, und ebenso entsprechen sich der Differentialwert dF (R)/dR des Rotationsgeschwindigkeitsverhältnisses F (R) zur Winkelverschiebung R. In gleicher Weise sind bei R = π rad, also am Endpunkt des Rückkehrmodusabschnittes bzw. beim Anfangspunkt des Hauptmodusabschnittes F (R) und dF (R)/dR jeweils gleich.
In der grafischen Darstellung der Fig. 3 sind also die Kurven des Rückkehrmodusabschnittes gleichmäßig durch die Anfangs- und Endpunkte mit den geraden Linien des Hauptmodusabschnittes verbunden, wobei sich das Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis F (R) kontinuierlich ändert und über die gesamte Haupt- und Rückkehrmodusabschnitte differenzierbar ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die sich abwälzende Teilungskurve des Rückkehrmodusabschnittes des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 11 so gestaltet, daß sich die Radiuslänge sinusförmig mit dem Zentriwinkel ändert. Das Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis F (R) des Rückkehrmodusabschnittes kann aus der sich abwälzenden Teilungskurve gewonnen werden. Dies läßt sich algebraisch wie folgt darstellen: Es sei angenommen, daß die die Teilungskurve des Rückkehrmodusabschnittes des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades darstellende Radiuslänge gleich r(R) ist, d.h. eine Funktion von R ist. Dann gilt:
r (R) = J1 sin (J2 R + J3) + J4;
darin stellen J1, J2, J3 und J4 Koeffizienten dar, die so festgelegt sind, daß die Rückkehrmodusteilungskurve gleichmäßig mit der Hauptmodusteilungskurve verbunden ist.
Die ablaufende Teilungskurve des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 21 wird aus der Konfiguration der ablaufenden Teilungskurve des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 11 gemäß den Rollkontaktbedingungen gewonnen. Das von den nicht-vollkreisförmigen Getrieberädern mit den so festgelegten ablaufenden Teilungskurven gewonnene Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis F (R) ändert sich kontinuierlich und kann über den gesamten Bereich von R differenziert werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der das nicht-vollkreisförmige Getrieberäderpaar 11 und 21 verwendet wird, soll nun unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben werden.
In diesen Figuren bezeichnen die Bezugszeichen 10, 11, 12a, 12b, 13a, 13b, 20, 21, 22a und 22b die gleichen Teile wie die in Fig. 1. Weiter bezeichnen in den Figuren die nachfolgenden Bezugszeichen: 31 - ein drittes nicht-vollkreisförmiges Getrieberad, das fest auf einer dritten Welle 30 montiert ist, wobei das Getrieberad 31 die gleiche Form besitzt wie das zweite nicht-vollkreisförmige Getrieberad 21; und 32a und 32b - kämmende Teilungskurven des dritten, nicht-vollkreisförmigen Getriebedrades 31, welche die gleiche Form besitzen wie die Kurven 22a und 22b des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 21.
Die dritte Welle 30 ist so angeordnet, daß sie mit der zweiten Welle 20 einen Zentriwinkel von (π + α) rad einschließt. Diese Anordnungsweise ist wichtig. Da das erste nicht-vollkreisförmige Getrieberad 11 bei jedem Zentriwinkel von π rad die gleiche Konfiguration zeigt, ist die Maßgabe des Zentriwinkels von (π + α) rad im wesentlichen der Maßgabe eines Zentriwinkels von α rad äquivalent. Die Rotationsgeschwindigkeiten ω1, ω2 und ω3 des ersten, zweiten und dritten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 11, 21 und 31 sind miteinander wie folgt verknüpft:
ω₂ = -ω₁ eK 0F (0)
ω₃ = -ω₁ eK (0 + α )F (0);
darin ist F (0) der Wert des Rotationsgeschwindigkeitsverhältnisses F (0) bei 0 = 0.
Aus den beiden Gleichungen ergibt sich:
ω3/ω2 = eK α.
Die letzte Gleichung des Rotationsgeschwindigkeitsverhältnisses gibt das bei einem stufenlos veränderlichen Geschwindigkeitsgetriebe anwendbare Verhaltensmuster an, das durch Anwendung der Erfindung erzielt werden kann. Dieses Muster zeigt sich, wenn das Abwälzen des ersten und zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 11 und 21 sowie das Abwälzen des zweiten und dritten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 21 und 31 entlang der Hauptmodusabschnitte erfolgt. In den anderen Fällen tritt ein Rotationsgeschwindigkeitsverhältnismuster auf, das auf die Rotationsgeschwindigkeitsverhältnisse der Rückkehrmodusabschnitte zurückgeht.
Fig. 6 zeigt die Veränderungen des Rotationsgeschwindigkeitsverhältnisses der zweiten und dritten nicht-vollkreisförmigen Getrieberäder 21 und 31 im Falle, daß der Zentriwinkel α geändert wird, was durch die Position des dritten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades 31 relativ zum zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberad 21 angezeigt ist, wie aus Fig. 4 zu ersehen ist. Insbesondere veranschaulicht Fig. 6 die Tatsache, daß bei Verwendung des nicht-vollkreisförmigen Getrieberäderpaares das Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis ω3/ω2 teilweise einen konstanten Wert besitzt, der sich mit dem Wert von α ändert.
Ein mit einem nicht-vollkreisförmigen Getrieberäderpaar gemäß der Erfindung ausgestattetes stufenlos veränderliches Getriebe kann durch Verwendung von Mitteln zur veränderlichen Steuerung des Zentriwinkels α, durch Konstantgeschwindigkeitsmittel zur Erfassung des Konstantanteils des Variationsmusters des Rotationsgeschwindigkeitsverhältnisses und durch Mittel zur Herbeiführung der Abwälzung bei ein und demselben Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis hergestellt werden.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 sei nunmehr eine dritte Ausführungsform der Erfindung, nämlich ein stufenlos veränderbares Geschwindigkeitsgetriebe, beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform wird der Zentriwinkel α von außen her gesteuert. Zur Erzeugung einer konstanten Geschwindigkeit werden Einwegkupplungen 37 eingesetzt. Für ein kontinuierliches Abwälzen werden vier Getriebeeinheiten verwendet, von denen jede aus dem ersten, zweiten und dritten nicht-vollkreisförmigen Getrieberad aufgebaut ist, die unter Bezugnahme auf Fig. 4 (zweite Ausführungsform) beschrieben wurden.
In den Fig. 7 und 8 bezeichnen die Bezugszeichen 11a, 11b, 11c und 11d jeweils erste nicht-vollkreisförmige Getrieberäder. Das erste nicht-vollkreisförmige Getrieberad 11a ist auf einer ersten Welle 14 fest montiert, während die übrigen ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberäder 11b, 11c und 11d über Lager 16 drehbar auf der Welle 14 gelagert sind. Die ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberäder 11a, 11b, 11c und 11d kämmen jeweils mit zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberädern 21a, 21b, 21c und 21d sowie dritten nicht-vollkreisförmigen Getrieberädern 31a, 31b, 31c und 31d. Weiter bezeichnen in diesen Figuren die Bezugszeichen: 44 - eine vierte Welle, bei der es sich um eine eintreibende Welle handelt, auf der ein kreisförmiges Getrieberad 45 fest montiert ist; 24 - eine zweite Welle, auf der ein mit dem kreisförmigen Getrieberad 45 kämmendes kreisförmiges Getrieberad 27 fest montiert ist, und auf der die zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberäder 21a, 21b, 21c und 21d in Winkelabständen vonπ/2 in Drehrichtung fest montiert sind; 34 - eine Welle, auf der die dritten nicht-vollkreisförmigen Getrieberäder 31a, 31b, 31c und 31d, getrennt durch Einwegkupplungen 37, angeordnet sind; und 54 - eine fünfte Welle, bei der es sich um eine austreibende Welle handelt, auf der ein mit einem kreisförmigen Getrieberad 35 kämmendes kreisförmiges Getrieberad 55 fest montiert ist. Die vierte und fünfte Welle 44 und 54 werden durch Lager in einem ortsfesten Rahmen 61 so gehaltert, daß sie hintereinander in Flucht liegen. Die zweite Welle wird ebenfalls über Lager durch den ortsfesten Rahmen 61 gehaltert. Ein beweglicher Rahmen 62 ist drehbar auf der vierten und fünften Welle 44 und 54 mittels Lager gehaltert, während die erste und dritte Welle 14 und 34 durch den beweglichen Rahmen 62 über Lager gehalten werden, so daß von dem durch die zweite und dritte Welle 24 und 34 mit der gemeinsamen Achse der ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberäder 1a bis 1d als Scheitelpunkt eingeschlossenen Gesamtwinkel (π + α) rad der Winkel α kontinuierlich auf einen gewünschten Wert abgeändert werden kann.
Die Einwegkupplungen 27 sind so konstruiert, daß sie von den dritten nicht-vollkreisförmigen Getrieberädern 31a bis 31d ein Drehmoment auf die dritte Welle 34 nur in Drehrichtung des Pfeils übertragen.
Wenn bei der oben beschriebenen dritten Ausführungsform der vierten Welle eine Rotationsgeschwindigkeit ωi erteilt wird, liefert die fünfte Welle eine Rotationsgeschwindigkeit ωu, die durch Geschwindigkeitsumwandlung in einem mit dem steuerbaren Winkel α korrelierten Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis gewonnen wird. Da der Winkel α stufenlos gesteuert werden kann, besitzt das Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis ωu/ωi ebenfalls einen stufenlos kontinuierlichen Wert.
Fig. 9 stellt ein Diagramm zur Wiedergabe des Steuerwinkels α in Abhängigkeit vom Rotationsgeschwindigkeitsverhältnis ωu/ωi dar.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen besitzt das erste nicht-vollkreisförmige Getrieberad einen Periodenwinkel von π rad und das zweite nicht-vollkreisförmige Getrieberad einen Periodenwinkel von 2 π rad. Es sei jedoch bemerkt, daß die Erfindung auf diesen Winkel nicht beschränkt oder dadurch begrenzt wird.
Theoretisch können alle nicht-vollkreisförmigen Getrieberäderpaare, bei denen der Periodenwinkel des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades durch einen Zentriwinkel von 2π/m rad des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades gegeben ist (m ist eine natürliche Zahl), und bei denen der Periodenwinkel des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades durch einen Zentriwinkel von 2π/n rad des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades gegeben ist (n ist eine natürliche Zahl), bei einem stufenlos veränderbaren Geschwindigkeitsgetriebe verwendet werden, das eine Anwendung des nicht-vollkreisförmigen Getrieberäderpaares gemäß der Erfindung bildet.
Ein Beispiel des nicht-vollkreisförmigen Getrieberäderpaares, das sich hinsichtlich des Periodenwinkels von den bisher beschriebenen Ausführungsformen unterscheidet, ist in der in Fig. 10 dargestellten Weise aufgebaut. Bei diesem Beispiel ist m = n = 2; und wenn das erste nicht-vollkreisförmige Getrieberad 11 einen Winkel von π rad durchläuft, dreht sich das zweite nicht-vollkreisförmige Getrieberad um den gleichen Winkel.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Gestalt der ablaufenden Teilungskurve des Rückkehrmodusabschnittes durch ein Verfahren festgelegt, bei dem zuerst die ablaufende Teilungskurve des Rückkehrmodusabschnittes des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades sinusförmig gestaltet wird, während der Verlauf der sich abwälzenden Teilungskurve des Rückkehrmodusabschnittes des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades unter der Bedingung des Ablaufkontaktes gewonnen wird, wonach zwischen den beiden Kurven kein Gleiten auftreten darf. Es versteht sich jedoch von selbst, daß die ablaufende Teilungskurve des Rückkehrmodusabschnittes des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades ebenfalls sinusförmig gestaltet werden kann, um die ablaufende Teilungskurve des ersten, nicht-vollkreisförmigen Getrieberades zu gewinnen.
Bei der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren zur Bestimmung der Konfiguration der ablaufenden Teilungskurve des Rückkehrmodusabschnittes in keiner Weise auf die bisher beschriebenen Methoden beschränkt. Beispielsweise können für die ablaufenden Teilungskurven des Rückkehrmodusabschnittes des ersten und des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades elliptische Kurven verwendet werden. Wenn es in diesem Falle möglich ist, den Brennpunkt der Ellipse mit dem Rotationszentrum des nicht-vollkreisförmigen Getrieberades in Übereinstimmung zu bringen, können die ablaufenden Teilungskurven des ersten und des zweiten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades elliptisch ausgeführt werden. Das heißt, daß wenn die Kurve, die stets in bezug auf R differenzierbar ist und gleichmäßig mit dem Hauptmodusabschnitt verbunden ist, zur Darstellung des Rotationsgeschwindigkeitsverhältnisses F (R) des Rückkehrmodusabschnittes verwendet wird, kann die ablaufende Teilungskurve des Rückkehrmodusabschnittes aus F (R) gewonnen werden. Was die Wirkungen der Erfindung anbetrifft, werden gemäß der Erfindung, wie oben beschrieben, beim nicht-vollkreisförmigen Getrieberäderpaar, bei dem der logarithmische Wert des Rotationsgeschwindigkeitsverhältnisses sich linear mit der Winkelverschiebung des ersten nicht-vollkreisförmigen Getrieberades verändert, die ablaufenden Teilungskurven so bestimmt, daß sich der Differentialwert des Rotationsgeschwindigkeitsverhältnisses kontinuierlich ändert. Die Erfindung bietet also ein stufenlos veränderbares Geschwindigkeitsgetriebe, bei dem so gut wie gar nicht das Problem auftritt, daß abrupt eine Trägheitskraft erzeugt wird, die das Getriebe erschüttert. Das bedeutet, daß mit der Erfindung ein stufenlos veränderbares Getriebe geschaffen werden kann, das einen vergleichsweise einfachen Aufbau aufweist und trotzdem effizienter als ein konventionelles Getriebe ist.

Claims (4)

1. Getriebe zur Übertragung eines Drehmoments, das ein auf einer ersten Wellee (10) montiertes erstes nicht-vollkreisförmiges Getrieberrad (11) und ein auf einer zweiten Welle (20) montiertes zweites nicht-vollkreisförmiges Getrieberad (21) umfaßt, wobei die beiden Getrieberäder (11, 21) zur kontinuierlichen Übertragung des Drehmomentes mit jeweiligen Umfangsabschnitten kämmend ineinandergreifen und die ineinandergreifenden Umfangsabschnitte der ersten und zweiten Getrieberäder (11, 21) jeweils durch wenigstens einen ersten Umfangsabschnitt (12a, 12b; 22a) und wenigstens einen zweiten Umfangsabschnitt (13a, 13b; 22b), der sich zwischen End- und Ausgangspunkten des wenigstens einen ersten Umfangsabschnitts (12a, 12b; 22a) erstreckt, gebildet sind und die Anzahl der zweiten Umfangsabschnitte (13a, 13b; 22b) der Anzahl der ersten Umfangsabschnitte (12a, 12b; 22a) entspricht, und wobei wenigstens ein erster Umfangsabschnitt des ersten Getrieberades (11) und wenigstens ein erster Umfangsabschnitt des zweiten Getrieberades (11) jeweils derart ausgebildet sind, daß die Gleichung ϑlogF(R)/ϑR = Kerfüllt ist, worin F(R) = |ω2/ω1| bedeutet und den absoluten Wert des Verhältnisses der Winkelgeschwindigkeit ω₂ des zweiten Getrieberades (21) zur Winkelgeschwindigkeit ω₁ des ersten Getrieberades (11) als Funktion des Drehwinkels R des ersten Getrieberades (11) ausdrückt, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Umfangsabschnitte (12a, 12b; 22a und 13a, 13b; 22b) eines jeden Getrieberades (11, 21) derart ausgebildet sind, daß über ihre gesamte Länge einschließlich ihrer Verbindungspunkte die Werte der Funktion F(R) und des Differentialquotienten ϑ F(R)/ϑR kontinuierlich veränderlich und daß am Endpunkt des ersten Umfangsabschnitts (12a, 12b; 22a) bzw. am Ausgangspunkt des zweiten Umfangsabschnitts (13a, 13b; 22b) die Werte der Funktion F(R) für den ersten und zweiten Umfangsabschnitt und die Werte des Differentialquotienten ϑ F(R)/ϑR für den ersten und zweiten Umfangsabschnitt einander jeweils gleich sind.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl von Zähnen des ersten Getrieberades (11) zweimal so groß ist wie die Anzahl von Zähnen des zweiten Getrieberades (21).
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel R = (2/3)πrad dem Endpunkt des ersten ersten Umfangsabschnitts (12a, 12b; 22a) und dem Anfangspunkt des zweiten Umfangsabschnitt (13a, 13b; 22b) entspricht.
4. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel R = πrad dem Endpunkt des zweiten Umfangsabschnitts (13a, 13b; 22b) und dem Anfangspunkt des ersten Umfangsabschnitts (12a, 12b; 22a) entspricht.
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