DE2364062A1

DE2364062A1 - Einrichtung zum aendern einer drehzahl und/oder -richtung

Info

Publication number: DE2364062A1
Application number: DE2364062A
Authority: DE
Inventors: Jun Robert Davidson
Original assignee: DAVIDSON JUN
Current assignee: DAVIDSON JUN
Priority date: 1972-12-27
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1974-07-04
Also published as: AU6317673A; ES421787A1; GB1462850A; BR7310199D0; GB1462061A; JPS49101766A; ZA738845B; US3895540A; PL89622B1; CH575086A5; IN139154B; SE406359B; BE808986A; FR2212895A5

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE 8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 8602 45 2364062

24- 554-

Anwaltsakte 24 554 " 24. Dezember 1973

Robert DAVIDSON,Jr, Hadlow, South Canterbury, Neuseeland

Einrichtung zum Indern einer Drehzahl und/oder -richtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum ■ Ändern einer Drehzahl und/oder -richtung, insbesondere auf eine Einrichtungen zum Erzeugen eines Drehzahl- und/oder -richtungsunterschieds zwischen einem Antriebsteil und einem von diesem angetriebenen Teil.

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In einer Ausführungsform schafft die Erfindung eine Einrichtung für den Antrieb eines drehbaren Körpers mit einer in bestimmtem Verhältnis zu der eines -?>>n antreibenden Körpers stehenden Drehzahl.

In einer anderen Ausführung scliafft die Erfindung" eine

für den Äatriels eiaes ßr&hbaif&n. Körpers mit :p gegenüber¹ der eines- lim. aifffereilbieHdesi Körpers

Jn eiser weiteren Atxsflaiinmg selaafffe die Erfindung eise Eisrientimgen für des- MMtrteb @ia©s toefeparen Körpers äse eiaes ihm satreifeeaaea Koeb@i?s entgegen-

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eiaer r©geljaIBig©B_c i^telisefeea Saiieal'bewegmig des fauBelfeorpess _s und dsrck eia©a ein© Eontaktflache awLfweisenden Eotor_s fjeleä©^ im ö©ssg auf den Taraaellcorper so angeordnet ist ^ äaB öl© Eostakfeflaelie des liSiupers lb©i dessea sjIiÜsgIi©!? SaüsaelbewegiiHg aa ^ siela eatlasg elaer Sreioisala."bewegenden Berührimgsstell©

lulag©' aia der Hissfeaktflaeli© des Eotors

Der Ausdruck "regelmäßige zyklische Taumelbewegung" "bezeichnet hier eine kreisförmige Taumelbewegung des Taumelkörpers um einen nachstehend als Taumel Zentrum bezeichneten feststehenden Punkt, wobei jeder beliebige Punkt des Taumelkörpers, mit Ausnahme eines mit dem Taumel ζ ent rum zusammenfallenden, an einer hin und her gehenden Bewegung teilnimmt, welche über den gleichen Betrag, jedoch gegensinnig zu der eines im gleichen Abstand zum Taumelzentrum auf einer durch den ersten Punkt und das Taumelzentrum geführten Geraden liegenden Punkts verläuft. Der im folgenden verwendete Ausdruck "Taumelebene" bezeichnet eine durch das Taumelzentrum verlaufende Ebene, welche in der Weise an der regelmäßigen Taumelbewegung teilnimmt, daß die TJmkehrpunkte bei der hin und her gehenden Bewegung jedes beliebigen darin liegenden Punkts gleiche Abstände zum TaumelZentrum und zur Drehachse der regelmäßigen zyklischen Taumelbewegung aufweisen. Das Taumelzentrum liegt vorzugsweise in der Drehachse des Rotors sowie vorzugsweise in der Drehachse eines im folgenden beschriebenen Antriebsteils. Für die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Verändern einer Drehzahl ist das Verhalten eines in der Taumelebene liegenden Punkts während der regelmäßigen Taumelbewegung des Taumelkörpers von ausschlaggebender Bedeutung,, wobei sich in dieser Hinsicht zwei Grundausführungen der Erfindung unterscheiden lassen.

In der einen Grundausführung bewegt sich mit Ausnahme des Täumelzentrums jeder in der Taumelebene liegende Punkt bei

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der Taumelbewegung des Taumelkörpers entlang einem parallel zur Drehachse des Rotors verlaufenden Kreisbogen mit dem Taumelzentrum als Mittelpunkt. Zu diesem Zweck wird der Taumelkörper an einem in der Taumelebene liegenden Teil festgelegt, so daß er sich gegenüber einem Gehäuse, einem Sockel oder ,einer sonstigen Halterung der Einrichtung nicht um die Drehachse des Rotors zu drehen vermag.

In der anderen Grundausführung bewegt sich mit Ausnahme des TaumelZentrums jeder in der Taumelebene liegende Punkt bei der Taumelbewegung des Taumelkörpers entlang einer die Form einer Sinuswelle aufweisenden Bahn fortschreitend um die Drehachse des Rotors herum. Zu diesem Zweck ist die vorstehend beschriebene erste Grundausführung derart abgewandelt, daß eine gesteuerte Drehung des Taumelkörpers um die Drehachse des Rotors herum möglich ist.

Beiden Grundausführungen gemeinsam ist das Merkmal, daß die regelmäßige zyklische Taumelbewegung keinerlei oszillier enden, oder ungleichförmigen Drehbewegungen des Taumelkörpers um die Drehachse des Rotors herum einschließt. Entweder dreht sich der. Taumelkörper überhaupt nicht um diese Achse, oder er vollführt bei seiner regelmäßigen zyklischen Taumelbewegung eine gleichförmige, in einer Richtung verlaufende Drehbewegung um die Achse herum. Für die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung braucht sich die Kontaktfläche des Rotors bei: dessen Drehung nicht entlang einer sinuswellenförmigen oder ähnlichen Bahn zu bewegen. Die größte Leistungsfähigkeit

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der beschriebenen Einrichtung zum .ändern einer Drehzahl läßt sich durch mechanisches Blockieren des Taumelkörpers gegen Drehung um die Drehachse des Rotors erzielen. Dabei ist der Taumelkörper beispielsweise ein einstückiges, starres, scheibenförmiges Teil mit von seinem Rand auswärts hervorstehenden Ausbildungen zum Festhalten desselben gegen Drehung. Die Halteeinrichtungen sind beispielsweise in einem Gehäuse, einem Sockel oder einer sonstigen Trageinrichtung gleitend geführte, vorzugsweise in der Taumelebene liegende Zapfen.

Bei der regelmäßigen zyklischen Taumelbewegung des Taumel— körpers bewegt sich die Beruhrungsstelle zwischen den beiden Kontaktflächen entlang kreisförmigen Bahnen auf den Kontaktflächen, wobei die Kreisbahn auf der Kontaktflache des Taumelkörpers eine größere ümfangslänge hat als die Kreisbahn auf der Kontaktfläche des Rotors. Dadurch drehen sich der Taumelkörper und der Rotor relativ zueinander, wobei der Betrag der relativen Drehung zwischen beliebigen Punkten im Beruhrungsbereich der beiden Kontaktflächen gleich der Differenz der beiden ümfangslängen an dem betreffenden Punkt ist.. Entweder der ,Rotor oder der Taumelkörper oder aber auch beide Teile können gegenüber einem Gehäuse, einem Sockel oder einer sonstigen Halterung der Vorrichtung drehbar sein.

Die regelmäßige 'zyklische Taumelbewegung des Taumelkörpers läßt sich mittels eines Drehantriebs erzeugen, wobei der Taumelkörper vorzugsweise für jede volle Umdrehung des

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Antriebs eine vollständige Taumelbewegung vollführt.

Der Rotor ist vorzugsweise koaxial mit dem Drehantrieb angeordnet.

Die Kontaktfläche des Taumelkörpers kann in der Taumelebene liegen oder auch aus dieser versetzt sein, wobei sie im letzteren Falle eben oder nicht eben sein kann. Für einen höchsten Wirkungsgrad der Übertragung kinetischer Energie zwischen dem Rotor und dem Taumelkörper findet der Kontakt zwischen den beiden Kontaktflächen zu jedem Zeitpunkt auf einer durch das Taumelzentrum verlaufenden Geraden bzw. auf einer einzigen reellen oder imaginären Kegelfläche mit dem Taumelzentrüm als Scheitelpunkt statt. Ist diese Bedingung für den Kontakt nicht erfüllt, beispielsweise wenn die Kontaktflächen eben sind, ihre Ebene jedoch nicht durch das Taumelzentrum hindurch verläuft, so entsteht ein gewisses Maß an Reibung,, weiches jedoch, wie im folgenden ersichtlich, vorteilhaft genutzt werden kann.

Da das Drehzahl verhältnis zwischen dem Rotor und dem Taumelkörper, wie vorstehend erläutert, von der Längendifferenz der Kreislinien abhängig ist, wird es durch jegliche diese Differenz beeinflussende Faktoren bestimmt. Ein solcher Faktor ist der Betrag der Vineklbewegung der Taumelebene in bezug auf das Taumelzentrum bei der Taumelbewegung des Taumelkörpers, ein weiterer der zwischen der Drehachse des Rotors und einer durch das Taumelzentrüm und einen Punkt mit schlupffreiera Kontakt zwischen den beiden Kontakt—

flächen verlaufenden Geraden gebildete Winkel.

Der Taumelkörper hat vorzugsweise an einer Seite eine Eontaktfläche, während an der anderen Seite der Drehantrieb angreift.

Der Drehantrieb hat vorzugsweise wenigstens eine einteilige oder mehrteilige ringförmige Fläche für die Anlage an der der Eontakt fläche des Taumel-korpers gegenüberliegenden Seite. Die einteilige oder aus mehreren.Teilen zusammengesetzte ringförmige Fläche verläuft in einer zur Drehachse des Intriebs geneigten Ebene, wobei die Größe der Neigung dieser Ebene gegenüber der Drehachse die Größe der Hin- und Herbewegung aller Funkte in der Taumelebene des Taumelkörpers bei jeder vollen Taumelbewegung desselben bestimmt.

Die bewegungsübertragende Berührung zwischen den beiden Eontakt flächen kann zwischen Beibungsflachen oder Verzahnungen und ähnlichen Ausbildungen erfolgen. Im Falle von verzahnten Flächen ist es im Hinblick auf Wirkungsgrad und Lebensdauer erstrebenswert, daß sämtliche Berührungsflächen derselben zum Taumelzentrum hin konvergieren. Bei der Verwendung von Reibungsflachen oder -belägen läßt sich die vorstehend erwähnte Möglichkeit einer Schlupfoder Gleitberührung zum Verändern des relativen Drehungsverhältnisses zwischen dem Rotor und dem Taumelkörper heranziehen, indem man den Winkel zwischen der Drehachse des Rotors und einer durch das Taumel Zentrum und einen Funkt der schlupffreien Berührung der beiden Flächen verlaufenden ; Geraden verändert. Dies kann einfach dadurch geschehen, daß

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man das TaumelZentrum, gegebenenfalls während des Betriebs der Vorrichtung, näher an die Kontaktfläche des liotors heran oder von dieser weg bewegt, indem man ein den Taumelkörper tragendes und gleitend darin verschiebliches Lager entlang einer mot dem Rotor koaxialen Welle verschiebt,

ohne dabei den Taumelkörper selbst zu verschieben. Eine Reibungs- oder Schlupfberührung läßt sich dadurch verringern oder gänzlich ausschalten, daß man eine oder beide Kontaktflächen konvex gewölbt ausgestaltet, so daß die Berührungsstelle nahezu punktförmig wird. Die Erfindung schafft also ein Nutations- oder Taumelgetriebe mit einem Taumelkörper, welcher während des Betriebs der Vorrichtung an einer Drehung gehindert oder gesteuert in einer Richtung drehbar ist, wozu er sich in gleichzeitigem Taumelkontakt mit zwei Drehkörpern oder feststehenden Teilen befindet oder an seiner mittleren Taumelebene angreifende Halte einrichtungen vorhanden sind. Der Kontakt des Taumelkörpers mit einem oder mehreren Drehkörpern oder feststehenden Teilen findet beispielsweise über Reibungs flächen statt, und die Lage des Taumel Zentrums, welche bei der Taumelbewegung des Taumelkörpers unverändert bleibt, ist in bezug auf den oder die Drehkörper oder feststehenden Teile veränderbar.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Figo 1 eine auseinandergezogene Schrägansicht eines Taumel-

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getriebes gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dagestellte Draufsicht des betriebsbereiten Getriebes nach Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise aufgeschnittene Schrägansicht eines Getriebes in einer dritten Ausführung der Erfindung,

Fig. 4 eine Axial-Schnittansicht des Getriebes nach. Fig. 3»

Fig. 5 eine teilweise aufgeschnittene Teil-Schrägansicht eines Getriebes in einer vierten Ausführungsform,

Fig. 6 eine Axial-Schnittansicht des Getriebes nach. Fig. 5»

Fig. 7 eine teilweise aufgeschnittene Schrägansicht eines Getriebes in einer fünften Ausführungsform und

Fig. 8 eine Axial-Schnittansicht des Getriebes nach Fig. 7·

In der ersten Ausführungsform der Erfindung weist ein Taumelkörper 10 eine kreisförmige Metallscheibe mit einem Belag 11 aus einem Material mit hoher Reibung an einer ebenen Seite auf. Ein ringförmiger Bereich auf der Außenfläche des Belags 11 bildet eine Kontaktfläche 12 des Taumelkörpers.

Die Scheibe 10 ist von einer Axialbohrung 13 durchsetzt. Gegen Drehung um eine Welle ist die Scheibe durch ein Paar radial abstehender Arme 14 gesichert, an denen Jeweils ein Zapfen 15 in einem Kugelgelenk 18 angreift. Die Zapfen 15 sind parallel zu einer Welle 20 versehieblieh in an einem

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Ständer 17 der Vorrichtung befestigten Führungen 16 gehalten. Dadurch kann der Taumelkörper gegenüber der Welle eine Taumelbewegung, jedoch keine Drehbewegung vollführen.

Zum Erzeugen einer Taumelbewegung der Scheibe ist an deren dem Belag abgewandten Seite eine Muffe 19 drehbar auf der die Bohrung 13 der Scheibe durchsetzenden und fest am Ständer 17 angeschraubten Welle 20 angeordnet. Die Muffe

19 ist einstückig mit einer auf der Welle 20 drehbaren Keilriemenscheibe 21 ausgebildet und hat an der der Scheibe 10 zugewandten Seite eine Schrägfläche 22. Zwischen dieser und der Scheibe 10 ist ein die Axialbohrung 13 konzentrisch umgebendes Drucklager 23 angeordnet.

An der die Scheibe 10 durchsetzenden Stelle ist die Welle

20 zu einer (nicht sichtbaren) Kugel eines Kugelgelenks gebildet, während ein Teil der Axialbohrung 13 zu einer Kugelpfanne des Gelenks gebildet ist. Der Mittelpunkt dieses Kugelgelenks liegt auf einer die Mittelpunkte der Kugelgelenke 18 verbindenden Geraden, welche in der vorstehend definierten Taumelebene des Taumelkörpers verläuft. Dadurch kann die Scheibe eine Taumelbewegung um die Welle herum ausführen, ohne in deren Längsrichtung zu wandern.

Unter dem Antrieb über die Riemenscheibe 21 wird die Scheibe von der Schrägfläche der Muffe in eine kreisende Taumelbewegung um einen auf der Längsachse der Welle im Mittelpunkt des Kugelgelenks, damit also konzentrisch zur Umfangslinie der ringförmigen Kontaktfläche an der Außenseite des ., Reibungsbelags der Scheibe liegenden, nachstehend als Tau-

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meiZentrum."bezeichneten Mittelpunkt herum versetzt, so daß jeder Punkt auf der Taumelkörper, mit Ausnahme des in der Taumelebene liegenden Taumelzentrums, eine parallel zur Achse der Welle, zu einem in der Taumelebene diametral gegenüberliegenden Punkt gegensinnig verlaufende harmonische Hin- und Herbewegung vollführt. Die Größe dieser Bewegung ist abhängig von dem durch die Neigung der Schrägfläche an der Muffe und die Lage des Kugelgelenks auf der Welle 20 relativ dazu bestimmten Neigungswinkel der Scheibe gegenüber der Welle.

Die Vorrichtung enthält ferner einen Rotor in Form eines zylindrischen Körpers 24- mit einer konvex gewölbten Ringfläche 25 an einem Ende und einem Abtriebsrad 27» etwa einem Kettenrad, einem Ritzel oder einer Riemenscheibe am anderen Ende. Der Rotor ist gegenüber dem Reibungsbelag der Scheibe mittels eines (nicht sichtbaren) Lagers drehbar · auf der Welle 20 gelagert und dabei so angeordnet, daß die Kontaktfläche der Scheibe bei deren Taumelbewegung an einer kreisförmig umlaufenden Stelle in reibungsschlüssige Anlage an der Ringfläche 25 kommt. Die reibungsschlüssige Anlage zwischen der Scheibe und dem Rotor wird durch ein dessen Abtriebsrad 27 abstützendes Drucklager 26 und eine die Riemenscheibe 21 über ein Drucklager 29 belastende 3?eder 28 aufrechterhalten. Der Berührungsdruck zwischen dem Rotor und dem Taumelkörper läßt sich durch Verschieben einer äußeren Stütze 30 der Welle 20 einstellen.

Die-Lage der Kontaktfläche 12 an der Außenseite des Rei-

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bungsbelags 11 der Scheibe 10 ist durch den Neigungswinkel der Schrägfläche 22 an der Muffe bestimmt, da u-^-r Winkel, den die Ebene der Scheibenoberfläche gegenüber der Achse der Welle einnimmt, von dieser abhängt, sowie ferner durch die Lage des Taumelzentrums der Scheibe. Die gegenseitigen Beziehungen zwischen diesen Faktoren sind aus den vorstehenden Erläuterungen ersichtlich.

Da.sich die Kontaktfläche 12 der Scheibe in reibungsschlüssiger Anlage an der Eingfläche 25 des Rotors befindet, wird aufgrund der Längendifferenz der Umfangslinien ein Drehmonent auf die Ringfläche des Rotors übertragen, so daß sich eine Relativdrehung zwischen der Scheibe und dem Rotor ergibt. Da die Scheibe jedoch durch die Zapfen 15 an einer Drehung gegenüber der Stütze 17 gehindert ist, kann sich allein der Rotor dieser gegenüber drehen, wobei er bei jeder vollen Taumelbewegung der Scheibe, d.h. bei jeder irollen Hin- und Herbewegung eines Punkts an der Eontaktfläche 12 der Scheibe um einen von der Längendifferenz der Umfangslinien abhängigen Betrag weitergedreht wird. Dabei ist die Drehrichtung des angetriebenen Rotors der Richtung der Taumelbewegung der Scheibe, d.h„ also der Drehrichtung der Riemenscheibe 21 und der Muffe 19 entgegengesetzt.

Da die Längendifferenz zwischen den Umfangslinien zum Teil von dem zwischen der Drehachse des Rotors, also der Welle 20, und einer vom TaumelZentrum der Scheibe zu einem gegebenen Berührungspunkt zwischen den Kontaktflächen 12 und 25 verlaufenden Geraden gebildeten !Kinkel bestimmt ist, läßt

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sich die Größe der Relativdrehung zwischen der Riemenscheibe 21 und dem Rotor durch Verschieben des TaumelZentrums auf der Welle und die dadurch bewirkte Änderung der Ausschläge bei der Taumelbewegung der Scheibe variieren. Zu diesem Zweck kann man die Welle relativ zum Rotor in Längsrichtung verschieben.

Andernfalls kann man das Übertragungsverhältnis durch Veränderung der Ausschläge der Hin- und Herbewegung in der Taumelebene variieren, indem man eine Muffe mit anderer Neigung der Schrägfläche verwendet.

Die Einrichtungen zum Erzeugen der Taumelbewegung des Taumelkörpers können in beiden Richtungen angetrieben werden, um den Rotor jeweils gegensinnig in Drehung zu versetzen.

In einer bevorzugten Abwandlung dieser Ausführungsform ist die Kugelpfanne des Kugelgelenks verschieblich im Taumelkörper angeordnet, so daß sich die Welle in Längsrichtung verschieben läßt, ohne den Taumelkörper mitzunehmen. Dadurch läßt sich das Taumelzentrum relativ zum Rotor verschieben, um damit das Übertragungsverhältnis zwischen dem Taumelkörper und dem Rotor auf einfache Weise zu variieren.

In einer in der Zeichnung nicht dargestellten zweiten Ausführungsform der Erfindung weist der Taumelkörper eine kreisförmige Metallscheibe auf, deren Kontaktfläche durch einen ringförmigen Bereich an der dem Rotor zugewandten Seite der Scheibe gebildet ist. Die Scheibe ist von einer Axialbohrung durchsetzt, welche zwischen ihrer Mitte und der

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anderen Seite der Scheibe eine Erweiterung aufweist. In die Erweiterung der Bohrung ist der Außenring eines konzentrischen Kugellagers gleitend beweglich eingesetzt. Der Innenring des Kugellagers stützt sich auf einer Welle an einem Anschlag ab, wobei der Durchmesser der Welle kleiner ist als der der Axialbohrung in der Scheibe. Das Kugellager bildet somit ein die Scheibe auf der Welle haltendes Taumellager, wobei die Scheibe um einen das Taumelzentrum darstellenden, in Axialrichtung in der Mitte des Lagers und in der Ebene der Kontaktfläche der Platte liegenden Punkt herum in Taumelbewegung versetzbar ist.

Zur Sicherung der Scheibe gegen Drehung um die Welle sind einander diametral gegenüber zwei zur erwähnten Axialbohrung parallele Bohrungen gebildet, in denen zwei fest mit einer Stütze oder einem Gehäuse der Vorrichtung verbundene Zapfen Aufnahme finden.

Die Welle ist mittels Wälzlagern drehbar und längsverschieblich in der Stütze bzw. dem Gehäuse der Vorrichtung gelagert. Zum Erzeugen der Taumelbewegung der Scheibe ist beiderseits dereselben jeweils eine Muffe auf der Welle verkeilt. Die beiden Muffen haben an ihren der Scheibe zugewandten Seiten jeweils eine Schrägfläche und sind so angeordnet, daß die Schrägflächen einander komplementär sind und sich jeweils über ein Drucklager an der Scheibe■abstützen.

Der Rotor ist ein Abtriebsrad mit einem an einer Seite davon

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abstellenden Randsteg, welcher an seiner Stirnseite einen Reibungsbelag trägt. Das Abtreibsrad ist von einer Axialbohrung durchsetzt und mittels Lagern drehbar auf der Welle gelagert. Mit der anderen Seite stützt sich das Abtriebsrad über ein Drucklager an einer ihm zugewandten Fläche der Stütze bzw. des Gehäuses ab. Die Außenseite des Reibungsbelags stellt die Kontaktfläche des Rotors dar.

Der Rotor ist so auf der Welle angeordnet, daß die Kontaktfläche der Scheibe bei deren Taumelbewegung an einer auf den Kontaktflächen der beiden Teile entlang Kreislinien wandernden Berührungsstelle in reibungsschlüssiger Anlage an der Kontaktfläche des Rotors ist, so daß der Rotor bei jeder

vollen Taumelbewegung der Scheibe, d.h. bei jeder vollen Umdrehung der über eine Riemenscheibe angetriebenen Muffen auf der Welle, relativ zu der Stütze bzw. dem Gehäuse im Gegensinn um einen von der Längendifferenz der Umfangslinien abhängigen Betrag weitergedreht wird.

Gegebenenfalls kann bei der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform der Vorrichtung anstelle der reibungsschlüssigen Anlage zwischen den Kontaktflächen ein Verzahnungseingriff zur Anwendung kommen. In diesem Falle sind die Kontaktflächen jeweils durch eine Anzahl radial verlaufender Zähne gebildet, wobei die Anzahl der Zähne in den einzelnen Flächen proportional dem Übertragungsverhältnis ist, welches, wie vorstehend erläutert, durch die Lage des Taumelζentrums des treibenden Teils und die Größe der Hin- und Herbewegung aller Punkte am

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Umfang des treibenden Teils bei einer vollen Taumelbewegung desselben bestimmt ist.

Bei der in Fig. 3 und 4 gezeigten dritten Ausführungsform der Erfindung ist eine Getriebeanördnung in einem zylindrischen Gehäuse 40 untergebracht, an welchem beiderseits zwei Wellen mit einer gemeinsamen Drehachse 41 hervorstehen. Die eine Welle 42 ist konzentrisch und fest mit einem im Gehäuse drehbaren Eotor 43 verbunden.

Auf der anderen Welle 45 ist mittels eines Schräglagers 58 ein Taumelkörper derart gelagert, daß er um die Welle eine Drehbewegung sowie eine Taumelbewegung ausführen kann. Zwischen dem Taumelkörper und einer von der Welle 45 durchsetzten Stirnwand 46 des Gehäuses ist eine Muffe 47 fest auf der Welle 45 verkeilt. Die Muffe hat an der dem Taumelkörper angewandten Seite eine Schrägfläche 48, während die andere Seite senkrecht zur Achse der Welle 45 verläuft and der Stirnwand 46 unter Zwischenlage eines Drucklagers 49 gegenübersteht.

Die Schrägfläche 48 der Muffe ist eben und stützt sich über ein Drucklager 50 ander einen Seite des Taumelkörpers ab, so daß sie bei einer Drehung um die Achse 41 dem Taumelkörper ©ine regelmäßige zyklische Taumelbewegung ui das Xager 58 herum erteilt*

Der Taumelkörper 44 ist kreisförmig und hat an der der Muffe abgewandten Seite eine ringförmige Kontaktfläche 51 mit einer Anzahl von in bezug auf die Achse 41 radial ver-

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laufenden Zähnen 52. Der Rotor 43" hat eine ähnliche Kontaktfläche 53 mit einer Anzahl von radial verlaufenden Zähnen 54-, Aufgrund der den beiden Wellen gemeinsamen Achse 41 stehen sich die beiden Kontaktflächen gegenüber, wobei die Muffe 47 gewährleistet, daß sich die beiden Kontaktflächen bei der Taumelbewegung des Taumelkörpers an einem kreisförmig umlaufenden Radius in konstantem Eingriff befinden. Dabei verläuft die Berührungslinie jederzeit zwangsläufig durch das Taumelζentrum 55 des Taumelkörpers, wobei die relative Drehung zwischen dem Rotor und dem Taumelkörper bei der Drehung der Welle 45 teilweise durch den Winkel zwischen der Berührungslinie und der Achse 41 bestimmt ist.

Der Taumelkörper 44 ist durch eine Anzahl von radial an seiner Umfangsfläche hervorstehenden und jeweils in einem Bogenschlitz 57 im Gehäuse geführten Zapfen 56 an einer Drehung gegenüber dem Gehäuse verhindert. Die Mittelachsen der Zapfen sowie das·Taumelzentrum liegen in der eingangs definierten Taumelebene.

In einer in Fig. 5 und 6 dargestellten vierten Ausführung der Erfindung besteht ein Taumelkörper 60 aus einer kreisförmigen Scheibe mit einer Axialbohrung darin, mittels welcher er mit einem Lager entsprechend den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen oder auf andere Weise drehbar und allseitig schwenkbar auf einer Welle.61 gelagert ist. Die Einrichtungen zum Erzeugen einer Taumelbewegung des Taumelkörpers können in gleicher Weise ausgeführt sein und arbeiten wie anhand der vorstehend beschriebenen Ausführungen er-

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läutert. In Fig. 6 ist eine der aweiten Ausführungsform entsprechende Anordnung von Haffen dargestellt.

Eine erste Kontakt fläche 62 der Scheibe ist aus einer ringförmigen Anordnung radial verlaufender Zähne 63 gebildet, welche so angeordnet sind,, daß das Taumelzentrum 64- der Scheibe am Schnittpunkt aller parallel zu den Fußlinien und Kopflinien der Zähne und in gleiche« Abstand zu diesen liegt. Das Taumelzentrum liegt also am Schnittpunkt der Drehachse der Welle mit einem durch die innere und die äußere Umfangslinie der Kontaktflache verlaufenden Radius. Der zwischen diesem Radius und der Drehachse gebildete Winkel bestimmt zum Teil die Größe der Relativdrehung zwischen der Scheibe und einem ersten Rotor 65 in Abhängigkeit von den Anzahlen der Zähne an der Kontaktfläche 62 der Scheibe und an einer entsprechenden Kontaktfläche 66 des Rotors.

An der der ersten Kontaktfläche 62 gegenüberliegenden Seite hat die Scheibe eine zweite Kontaktf lache 67 mit einer der ersten Kontaktfläche 62 entsprechenden Anordnung von Zähnen 68. Die Zähne 68 der zweiten Kontaktfläche 67 stehen in Eingriff mit einer ringförmigen Anordnung radial verlaufender Zähne 69 eines zweiten, dem ersten gleichen Rotors 70.

Bei einer kreisenden Taumelbewegung der Scheibe sind die beiden Rotoren bestrebt, sich gegensinnig zur Taumelbewegung der Scheibe zu drehen. Diese Wirkungsweise läßt sich für eine Differentialuntersetzung ausnützen, zu welchem Zweck die

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Drehung wenigstens eines Rotors verschieden stark abgebremst wird. In dieser Ausführungsform ist die Vorrichtung also als Differential-Untersetzungsgetriebe verwendbar.

in einer Abwandlung dieser Ausführungsform ist beispielsweise nur ein Rotor vorgesehen, sowie weitere Einrichtungen, welche eine gesteuerte Drehbewegung des Taumelkörpers relativ zu einer Stütze, einem Gehäuse oder einem anderen Bezugspunkt gestatten. Eine solche.Einrichtung ist beispielsweise eine die Drehbewegung des Taumelkörpers verzögernde Reibungsbremse, welche auch in den anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden kann. In einer solchen Ausführungsform schafft die Erfindung dann ein stufenlos variables Getriebe. Anstelle der gezahnten Kontaktflächen können wie bei der beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform Reibungsflächen vorhanden sein.

Die in üg. ? und 8 dargestellte fünfte Ausführungsfona der Erfindung ist eine Abwandlung der in Fig. 5 und 6 gezeigten vierten Ausführung. Hier ist ein Rotor 80 mit einer ¥elle 82 drehbar in einem Gehäuse 81 gelagert. An der gegenüberliegenden Seite trägt das Geäuse 81 einen damit einstückigen Stator 83- Zwischen dem Rotor und dem Stator ist ein Taumelkörper 84 derart auf einer Welle 85 angeordnet, daß er an um 180° zueinander versetzten Stellen daran angreift. Der Taumelkörper 84 ist mittels eines schrägen Wälzlagers 92 auf der Welle 85 gelagert, so daß er bei einer Drehung der Welle ohne Zuhilfenahme einer eine Schrägfläche aufweisenden Muffe eine Taumelbewegung ausführt.

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Eine Kontaktfläche 86 des Eotors 80 sowie ein«- daran angreifende erste Kontaktfläche 87 des Taumelkörpers weisen jeweils eine Zahnung auf und stehen mit dieser in der vorstehend anhand der dritten Ausführungsfonn beschriebenen Weise in gegenseitigem Eingriff.

Eine zweite Kontaktfläche 88 des Taumelkörpers sowie eine dieser zugeordnete Kontaktfläche 89 des Stators weisen ebenfalls eine Zahnung auf. Dabei liegt die wirksame Kontaktfläche jedoch hinter der Taumelebene 90 des Taumelkörpers. Deshalb dreht sich der Taurae!körper selbst bei seiner regelmäßigen, zyklischen Taumelbewegung innerhalb des Gehäuses gleichsinnig ait der Taumelbewegung, jedoch mit einer von der der gegensinnigen Drehung des Sot or s verschiedenen Geschwindigkeit« In dieser Aus führ ungsfona der Erfindung ergibt sich also aufgrund eines Prinzips der doppelten Untersetzung eine besonders große oder kleine¹ Untersetzung ®iaer Drehzahl ohne die Verwendung zusätzlicher Zwischenräder durch einfache Addition oder Subtraktion der Bewegungen des Eotors und des Taumelkörpers innerhalb des Gehäuses.

In dieser' sowie in allen anderen Ausführungen der Erfindung ist das Yerhältnis der relativen Drehung zwischen dem Taumelkörper und einem Eotor oder Stator₉ an welchem-:dieser angreift 5 abhangig von dem Längeamiterschied der jeweils zusammenwirkenden Oinfangslinien der Teile, welcher seinerseits ©ine Punktion der Größe der Hin- und Herbewegung der _Tatimelsfeene des Samse !körpers ist, sowie von der Lage des

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TaumelZentrums in bezug auf den Berührungspunkt oder die Berührungslinie zwischen dem Taumelkörper und dem Rotor oder Stator.

Bei "Verwendung von gezahnten Kontaktflächen ist daher die Anzahl der Zähne im Hinblick auf diesen Längenunterschied zu berechnen. Für ein wirksames Funktionieren der Vorrichtung muß also zwischen den Anzahlen der Zähne an zwei zusammenwirkenden Kontaktflächen die gleiche Beziehung bestehen wie zwischen den zusammenwirkenden Umfangslinien.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Vorrichtung ergibt sich aus einer Abwandlung der anhand von !ig. 3 und 4 beschriebenen dritten Ausführungsform, bei welcher die Zapfen 56 durch das Gehäuse 40 hindurch auswärts hervorstehen, so daß ein mechanisches Übertragungsgestänge daran angeschlossen werden kann, und bei der das Gehäuse 40 zylindrisch ist und antriebsübertragende Ausbildungen, etwa einen Zahnkranz, entlang seinem Umfang hat. Dadurch ergeben sich vier Antriebs-Ein- oder Ausgänge, nämlich die Welle 45 des Taumelkörpers, die Welle 42 des Rotors, das drehbare Gehäuse 40 und die Mn und her bewegten Zapfen 56. Jedes beliebige dieser Teile kann als Antriebseingang oder Abtriebsausgang der Vorrichtung verwendet werden. Bei Verwendung des Gehäuses 40 als feststehenden Bezugspunkt und-der Zapfen 56 als Antriebseingang läßt sich eine hin und her gehende * Antriebsbewegung in Drehbewegungen mit zweierlei Geschwindigkeiten umwandeln. Bei Verwendung der Welle 45 als Abtriebsausgang kann der Drehantrieb der Welle 42 oder des Gehäuses

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in eine schnellere Drehung umgewandelt werden,, sowie gleichzeitig in eine hin und her gehende Bewegung. Die Drehung der Welle 4-5 kann in eine langsamere Drehung der Welle 4-2 oder des Gehäuses und gleichseitig in eine hin und her gehende Bewegung der Zapfen umgewandelt werden. Bei Verwendung einer der beiden Wellen als Antriebseingang ergibt sich die Möglichkeit einer stufenlos oder sonstwie variierbaren Geschwindigkeitsänderung durch gesteuerte Drehung des Gehäuses. Bei entsprechender Verwendung der beiden Wellen und des Gehäuses ergibt sich außerdem die Möglichkeit einer Differential-Drehzahlumwandlung.

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Claims

Patentansprüche:

1. ) Vorrichtung zum Ändern einer Drehzahl und/oder -richtung, gekennzeichnet durch einen wenigstens eine Kontaktfläche (12; 51; 62,67; 87,88) aufweisenden und in einer regelmäßigen zyklischen . ■ ' Taumelbewegung bewegbaren Taumelkörper (10; 44; 60; 84), durch Einriehtuigm (19,2O;45, 47; 61; 85, 92) zum Erzeugen einer regelmäßigen zyklischen Taumelbewegung des Taumelkörpers und durch wenigstene einen eine Kontaktfläche (25; 53i 66, 69; 86) aufweisenden Rotor (24; 43; 65, 70; 80) welcher in bezug auf den Taumelkörper so angeordnet ist, daß die Kontaktfläche des Taumelkörpers bei dessen zyklischer Taumelbewegung an einer sich entlang einer Kreisbahn bewegenden Berührungsstelle in fortlaufender Anlage an der Kontaktfläche des Rotors ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentrum der Taumelbewegung des Taumelkörpers (10; 44; 60; 84) in .der Achse der Drehung des Rotors (24; 43; 65₁ 70; 80) ^relativ zum Taumelkörper liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Taumelkörper (10) durch wenigstens einen in der Taumelebene am Taumelkörper hervorstehenden und gleitend an einer feststehenden Stütze (17) oder einem Gehäuse der Vorrichtung geführten Zapfen (15) , an einer Drehung relativ zu der Stütze bzw. zum Gehäuse

gehindert ist.

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4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (19» 4-5, 61, 85) zum Erzeugen der regelmäßigen zyklischen Taumelbewegung des Taumelkörpers (10; 44; 60; 84) diesem gegenüber drehbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Taumelkörper (10, 44, 60, 84) bei einer vollen Umdrehung der drehbaren Einrichtungen (19» 45, 61, 85) eine volle Taumelbewegung erteilt erhält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch, gekennzeichnet, daß die drehbaren Antriebseinrichtungen wenigstens eine ringförmige, in einer zur Drehachse der Einrichtungen geneigten Ebene verlaufende Fläche (22; 48) aufweist, welche mit der der Eontaktfläche (12; 51) gegenüberliegenden Fläche des Taumelkörpers (10, 44) zusammenwirkt .

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Fläche (22, 48^ eine Stirnfläche einer rohrförmigen Muffe (19» 4-7) darstellt, welche in Richtung auf den Taumelkörper (10; 44) belastet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch g e k e η η ζ e ic h η e t, daß die drehbare Antriebseinrichtung ein auf einer das Taumelzentrum durchsetzenden drehbaren Welle (85) sitzendes Lager (92) mit gegenüber der der Welle geneigt verlaufender Drehachse aufweist, mittels

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dessen der Taumelkörper (84) gelagert ist.

9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konteaktflache des Taumelkörpers in der Taumelebene liegt.

10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche des Rotors ein Teil der Oberfläche eines imaginären Kegels ist, dessen Scheitelpunkt im Taumelζentrum liegt.

11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennz eichnet, daß wenigstens eine der Kontaktflächen (25) eine konvex gewölbte oberfläche aus einem Material mit hoher Reibung hat.

12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (53» 51; 62, 66, 6?, 69; 86 bis 89) zum Taumelzentrum hin konvergierende Zähne aufweisen. ·

13- Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge kenn ze i ohne t, daß der Taumelkörper gleitend auf einem das Taumelzentrum umgebenden Lager angeordnet ist und daß das Lager innerhalb des Taumelkörpers und relativ zu diesem entlang der Drehachse des Rotors zu diesem hin und von diesem weg bewegbar ist.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e η η ζ e i c h.n e t, daß das Lager auf einer entlang der Drehachse verschieblichen Welle sitzt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bezogen auf Anspruch 6, dadurch gekenn ζ e i chne t, daß ein die ringförmige Fläche (22, 48) aufweisender Körper (19, 47) koaxial auf der Welle (20, 45) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (24) drehbar auf der Welle (20) angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Taumelkörper auf einer in Längsrichtung entlang der Drehachse des Rotors relativ zum Taumelkörper verschieblichen Welle angeordnet und auf den Rotor zu und von diesem weg bewegbar ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17 bezogen auf Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein die ringförmige Fläche aufweisender Körper koaxial auf der Welle angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Taumelkörper (10) und der ringförmigen Fläche (22) ein mit einer von der Welle (20) durchsetzten Bohrung (13) des Taumelkörpers konzentrisches"Drucklager (23) eingesetzt ist.

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20.' Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei c hn e t, daß der Taumelkörper (60) an einem an seiner anderen Seite koaxial mit einem ersten Botor (70) angeordneten zweiten Rotor (65) angreift und daß die in gegenseitige Anlage kommenden Kontaktflächen des Taumelkörpers und des zweiten Rotors aus einem Material mit hoher Reibung bestehen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch das Taumelζentrum und jeweils einem schlupffreien Berührungspunkt auf der Eontaktfläche jedes Rotors verlaufende Geraden gleiche Winkel mit der Drehachse der Rotoren "bilden.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch das Taumelzentrum und jeweils einen schlupffreien Berührungspunkt auf der Kontaktfläche jedes Rotors verlaufende Geraden verschiedene Winkel mit der Drehachse der Rotoren-bilden.

23. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taumelkörper (60) an einem an seiner anderen Seite angeordneten zweiten Rotor (65) bewegungsübertragend angreift, daß die jeweils zusammenwirkenden Kontaktflächen (62, 66; 69» 67) des Taumelkörpers und des zweiten Rotors am TaumelZentrum konvergierende Zähne aufweisen und daß die beiden Rotoren (65, 70) eine gemeinsame Drehachse haben, welche durch das Taumelzentrum verläuft.

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24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch g e k e η η ze ic h η e t, daß die Winkel an den Scheitelpunkten der durch die Kontaktflächen der beiden Rotoren beschriebenen Kegelflächen einander gleich sind.

25· Vorrichtung nach Anspruch 231 dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel an den Scheitelpunkten der von den Kontaktflächen der beiden Rotoren beschriebenen Kegelflächen verschieden sind.

26. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Eotor (83) an einer Drehung gegenüber einer Stütze, einem Sockel oder einem Gehäuse (81) der Vorrichtung gehindert ist.

27· Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rotor (83) starr an einem Gehäuse (81) der Vorrichtung befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4-3) d-er Taumelkörper (44) und die Einrichtung (47) zu Erzeugen der regelmäßigen zyklischen !Taumelbewegung des Taumelkörpers in einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse (40) angeordnet sind, daß der Rotor und die Einrichtung zum Erzeugen der Taumelbewegung auf zwei zueinander koaxial im Gehäuse gelagerten Wellen (42 bzw. 45), welche an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses hervorstehen, befestigt und über diese antreibbar sind und daß die vom Taumelkörper abstehenden

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Zapfen (56) in parallel zu den Wellen im Gehäuse gebildeten Schlitzen (57) geführt sind.

29· Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (56) bewegungsübertragend mit Einrichtungen zum Erzeugen einer Hin und hergehenden Bewegung verbunden sind.

30. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, -daß die Zapfen (56) bewegungsübertragend mit einer von der Vorrichtung hin und her bewegbaren Einrichtung verbunden sind.

31. Vorrichtung zum Ändern einer Drehzahl und/oder -richtung im wesentlichen wie vorstehend anhand von lig. Λ und 2 der Zeichnung beschrieben.

32. Vorrichtung zum Indern einer Drehzahl und/oder -richtung im wesentlichen wie vorstehend als zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

33. Vorrichtung zum Indern einer Drehzahl und/oder -richtung im wesentlichen wie vorstehend anhand Fig. 3 und 4 der Zeichnung beschrieben.

34. Vorrichtung zum Ändern einer Drehzahl und/oder -richtung im wesentlichen wie vorstehend anhand von 3?ig. 5 und 6 der Zeichnung beschrieben.

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35· Vorrichtung zum Indern einer Drehzahl und/oder -richtung im wesentlichen wie vorstehend anhand von 3?ig. 7 uiid 8 der Zeichnung beschrxeben.

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