Hypozykloidisches Umlaufgetriebe. Die vorliegende Erfindung betrifft ein hypozyklodisches Umlaufgetriebe, bei dem treibende Welle und getriebenes Organ koaxial zueinander liegen, und bei dem auf Kurbelzapfen der treibenden Welle mit radialem Spiel Umlauftreibräder angebracht sind, die durch Zentrifugalkraft mit einem zugehörigen Gegenorgan in rollendem Ein griff gehalten werden und mit einer abtrieb seitigen Welle durch das genannte radiale Bewegungsspiel .der Umlaufräder zulassende Mitnehmer in Verbindung stehen.
Bei einem bekannt gewordenen Getriebe war ein einziges, an einem auf der Welle hoher Umlaufzahl sitzenden Exzenter an gebrachtes Umlaufrad durch eine Art Old- ham-Kupplung mit einer koaxial zur genann ten Welle liegenden Welle niedriger Um laufszahl verbunden. Da nur ein einziges Umlaufrad vorgesehen war, war dieses Ge triebe unausgewuchtet. Ferner erlaubte diese Art eines Umlaufgetriebes nicht die zusätz liche Anordnung eines zweiten Umlaufrades. Bei einem andern bekannt gewordenen Getriebe sind zwei Umlaufräder um 180 versetzt zueinander auf der Welle hoher Umlaufszahl angeordnet und in einer hohlen Trommel eingeschlossen.
Bei diesem Getriebe ist stets nur eines dieser Umlaufräder wirk sam, ferner haben diese Umlaufräder kein radiales Bewegungsspiel und besitzen die Gestalt gewöhnlicher Zahnräder. Bei diesem Getriebe sind Bremsen angeordnet, zur Be stimmung, welches der Umlaufräder in Wir kung sein soll. Die Anordnung dieser Brem sen und der zugehörigen Teile ist derart, dass die Bremstrommel mit einer hinter der trei benden Welle in gleicher Achsrichtung lie genden Welle nicht verbunden werden kann, ohne dass ein zusätzlicher komplizierter Me chanismus angebracht wird.
Durch das hypozykloidische Umlauf-. Betriebe gemäss vorliegender Erfindung wer den diese Nachteile beseitigt. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufreibräder derart auf der treibenden Welle angeordnet sind, dass ihre Zentrifugalkräfte in verschie dener Richtung auf das Getriebegehäuse wir ken und einander neutralisieren, und dass die Umlaufräder durch Vermittlung von Rollen, die in Bohrungen der Umlaufräder liegen, mit einem Käfig .derart verbunden sind, dass jedes Umlaufrad beständig ein Drehmoment auf .diesen Käfig ausüben kann.
Ein solches hypozykloidisches Umlauf getriebe kann als umkehrbares Getriebe aus gebildet sein, wobei dann jedes in radialer Richtung bewegliche Umlaufrad eine äussere und innere Arbeitsfläche besitzt, die mit entsprechenden innern oder äussern Arbeits flächen des Gegenorganes in Eingriff kom men können und wobei eine Umkehr .der Drehrichtung der Antriebswelle zum getrie benen, durch die genannte abtriebseitige Welle gebildeten Organ durch einen Mecha nismus erfolgt, der die wirksamen Arbeits. flächen des Gegenorganes der Umlaufräder ändert.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungs formers des Erfindungsgegenstandes beispiels weise dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt, und Fig. 2 eine Sicht in der Achsenrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels, bei dem die Umlaufräder einfach scheibenförmig und die ringförmigen Gegenorgane am Getriebe gehäuse befestigt sind; Fig. 3 stellt einen axialen Schnitt, und Fig. 4 eine Sicht in axialer Richtung mit weggebrochenen Teilen eines Ausführungs beispiels für Drehrichtungswechsel dar, bei dem neben den Vorwärts- und Rückwärts geschwindigkeiten auch eine neutrale Lage einstellbar ist, in welcher das treibende Glied das getriebene nicht beeinflusst.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 ist die schnellaufende Welle A mit zwei um<B>180'</B> versetzt zueinander liegender Kurbelzapfen 1 und 2 versehen, über denen Umlaufräder 3, 4 drehbar angeordnet sind, die mit ringförmigen, am Gehäuse 6 be festigten Gegenorganen 5 in Eingriff sind.
Die Umlaufräder 3, 4 haben radial in Bezug auf die Achsen der Kurbelzapfen 1, 2 eine gewisse Bewegungsfreiheit, so dass sie während des Laufes zentrifugal nach aussen gedrängt und ihre ausgebauchten Aussen flächen 7 gegen die ,dachförmigen Innen flächen 8 der ringförmigen Organe 5 gepresst werden. Um dies zu ermöglichen, sind die Kurbelzapfen mit Abflachungen 9, 10 ver sehen (Fig. 2), die parallel zu der die Achsen von Kurbelwelle und Kurbelzapfen verbin denden Ebene gelegen .sind. Jeder Kurbel zapfen wirkt mit einer geteilten Laufbüchse 11, lla zusammen, deren Hälften entspre chende ebene Flächen aufweisen.
Diese Büchsen haben leichtes radiales Spiel in Be zug auf die Kurbelzapfen in Richtung der genannten Ebene. Zwischen jeder Büchse und ihrem Umlaufrad befindet sich eine zweite geteilte Büchse mit den Hälften 12 und 12a, die gegenüber der Büchse 11, 11a drehbar ist, ebenso gegenüber dem Umlauf- rade 3 bezw. 4.
Ölablenker 13 sind an .den Umlaufrädern 3, 4 in der dargestellten Art angebracht, falls es nötig wäre, Öl von den Arbeits flächen abzulenken. Die langsamlaufende Welle I3 ist mit einer Scheibe 14 ausgerüstet, .die mit einer Scheibe 15 zwischen den Umlaufrädern und einer Scheibe 16 mit röhrenförmigem Ansatz 17 durch eine Reihe im Kreise angeordneter Bolzen 18 fest verbunden ist. Die Bolzen 18 dringen durch Löcher 19 in den Umlauf rädern (Fig. 2) von einem Radius, der grösser ist als die Exzentrizität der Kurbelzapfen, vermehrt um den Radius der Bolzen.
Die Scheiben 14, 15 und 16 bilden ein mit der Welle B verbundenes Gerippe, das im fol genden der langsamlaufende Käfig genannt sei und in welchem die Umlaufräder 3, 4 ihre durch die Rollbewegung bedingten Ver schiebungen frei ausführen können, ohne Verdrehung gegenüber diesem Gestell und ohne Berührung der Bolzen 18.
Der langsamlaufende Käfig und die ge triebene Welle sind in Lagern 20 und 21 im Gehäuse gelagert, das Lager 20 trägt die langsamlaufendo Welle B und das Lager 21 den röhrenförmigen Ansatz 17 der Scheibe 16.
Die schnellaufende Welle A ist im lang samlaufenden Käfig mittelst Lagern 22 und ?3 gelagert; das Lager 22 trägt die schnell- laufende Welle innerhalb der Scheibe 16, während das Lager 23 das Ende der schnell- laufenden Welle im Innern der Scheibe 1-1 trägt.
Der langsamlaufende Käfig ist mit den Umlaufrädern 3, 4 so verbunden, dass er sie mit gleicher Geschwindigkeit umzulaufen zwingt, nämlich vermittelst eines Kranzes von durch Bohrungen an einander enspre- chenden Stellen der Umlaufräder und der drei Scheiben des langsamlaufenden Käfigs gesteckter Rollen. Die Rollen 24 verbinden die Löcher 25 im Umlaufrad 3 mit .den Lö chern 26 in der Scheibe 14 und den Löchern 27 in der Scheibe 1.5, während die Rollen 28 die Löcher 29 im Umlaufrad 4 mit den Boh rungen 27 der Scheibe 15 und den Bohrun gen 30 in der Scheibe 16 in Verbindung bringen.
Der Radius einer jeden der Boh rungen 25, 26, 27, 29 und 30 ist gleich der Hälfte der maximalen Exzentrizität eines Umlaufrades, vermehrt um den Rollenradius.
Im Laufe rollen die Rollen 24, 28 auf den Wandungen der Löcher in den von ihnen miteinander verbundenen Teilen mit der selben Drehzahl wie die der Umlaufräder um ihre eigene Achse ab, jedoch nur mit der halben Exzentrizität derselben, und die Be- wegungsübertragung geschieht ohne Gleit- flächen.
An der Übertragung des Drehmomentes zwischen Umlaufrad und langsamlaufender Welle sind in einem gegebenen Augenblick die meisten Rollen unbeteiligt; die eigent liche Kraftübertragung erfolgt ,jeweils je nach der Drehrichtung auf der einen oder andern Seite des Lochkranzes durch die jenigen Rollen, welche den Radien recht winklig zu den Kurbelarmen am nächsten gelegen sind. Aus diesem Grunde soll die Zahl der Rollen jedes Kranzes so gross ge wählt werden, als es der Entwurf erlaubt; vier ist das Minimum, womit noch ein ruhiger Gang und eine wirksame Kraftüber tragung erreichbar ist.
In der Stellung des Getriebes nach Fig. 2 zum Beispiel ist je nach der Drehrichtung nur eine der hori zontal gegenüberliegenden Rollen 24 in eigentlich treibender Lage; die andere Rolle ist nur mitgenommen, und die beiden in der Richtung der Kurbelarme gelegenen Rollen sind in Totpunktlage, in der sie vom treiben den Zustand in den nur mitfolgenden Zu stand übergehen bezw. umgekehrt.
.Für gewisse Fälle kann statt der rein auf Abrollen abgestellten Verbindung, wie sie soeben beschrieben wurde, eine einfachere Verbindung mit den Umlaufrädern her gestellt werden, unter Verwendung des be kannten Prinzips, das Umlaufrad mit Löchern zu versehen, in welche Zapfen des langsam laufenden oder ruhenden Teils eingreifen, über die röhrenförmige Rollen geschoben sind, welche auf den Zapfen umlaufen.
So kann man zum Beispiel mit Bezug auf Fig. 1 und 2 die Rollen .24, 28 weg lassen, ebenso die Löcher 25, 29 in den Rä dern 3, 4 und die Löcher 26, 27 und 30' in den Scheiben 14, 15 und 16. Anstatt dieser nun weggelassenen Teile kann man die Bol zen 18 an der Stelle, wo sie die Umlaufräder 3, 4 durchdringen, mit Rollen versehen, wel che mit den Bohrungen 19 in den Umlauf rädern in Berührung treten. Diese Bohrun gen 19 besitzen bei dieser veränderten Bauart einen Radius gleich dem äussern Radius der Rollen, vermehrt um die maximale Exzen trizität.
Man kann sich das Getriebe der Aus führungsform nach Fig. 1 und 2 aber auch so denken, dass die Welle B stationäres Glied ist, während das Gehäuse umläuft.
Ist das Gehäuse fest und A die trei bende Welle, wie mit Bezug auf Fig. 1 und 2 beschrieben, so laufen die Umlaufräder mit der Geschwindigkeit der Welle A um, wäh rend die getriebene Welle B und die Umlauf räder sich in der gleichen Zeit um einen ge wissen Betrag um ihre Achsen verdrehen. Die Drehrichtung der Welle B ist derjenigen der Welle A entgegengesetzt; Die Drehzahl der Welle<I>B</I> steht mit derjenigen der Welle<I>A</I> im gleichen Verhältnis, wie der Kurbelradius bezw. die Exzentrizität sich zum Radius des Umlaufrades verhält.
Wird die Welle B festgehalten und das Gehäuse drehbar gemacht; so dreht sich dieses im gleichen Sinne wie die Welle A, und zwar mit einem Verhältnis der Ge schwindigkeiten von Gehäuse zu Welle A, gleich dem der Kurbelexzentrizität (Kurbel radius) zum Arbeitsflächenradius der ring förmigen Organe .5.
Versieht man die Umlaufräder statt mit äussern mit innern Arbeitsflächen, die mit innern, zylindrischen. und am Gehäuse be festigten Organen in Eingriff treten und hält man das Gehäuse fest, so dreht sich die Welle B in gleicher Richtung wie die Welle A, wobei das Übersetzungsverhältnis durch das Verhältnis zwischen Exzentrizität und Radius der Arbeitsfläche der Umlaufräder gegeben ist.
Wenn die Welle B fest ist, so rotiert das Gehäuse in entgegengesetzter Richtung wie die Welle A, und das Über- setzungsverhältnis ergibt sich alsdann als das Verhältnis von Kurbelexzentrizität zu Radius des innern, zylindrischen Organes.
Fig.3 und 4 stellen ein Umkehrgetriebe nach dem gleichen Prinzip dar, das für Schiffsantrieb gedacht ist. Die Umlaufräder 3, 4 sitzen in analoger Weise wie nach Fig. 1 und 2 auf .der schnellaufenden Welle, wäh rend der langsamlaufende Käfig an der Welle B befestigt ist; die Lagerung der schnellaufenden Welle A in Lagern in die sem Käfig und diejenige des Käfigs in La gern im Gehäuse ist eine reine Gleitlagerung; sie könnte aber analog wie vorbeschrieben sein.
Die drei Scheiben 14, 15, 16 des langsam laufenden Käfigs sind relativ grösser als beim ersten Beispiel; sie besitzen einen innern Kranz von Bolzen 18 und einen äussern Kranz von Bohrungen 26, 27 und 30. Die Umlaufräder 3, 4 haben in ähnlicher Weise einen innern Kranz von Bohrungen 19 und einen äussern Kranz von Bohrungen 25 bezw. 29. Die Umlaufräder sind im weiteren verändert durch die Anordnung einer innern, dachförmigen Arbeitsfläche 31 und einer nach aussen gewölbten Fläche 32.
Die innern Flächen 31 der Räder rollen auf den bom- bierten Laufflächen 33 von Ringen 34 ab, die an scheibenartigen Organen 35 befestigt sind; diese letzteren sind in Lagern 6 im Gehäuse 6 gelagert und tragen dachförmige Bremsringe 37.
Die ringförmigen Bahnen, auf denen die gerundeten Flächen 32 der Umlaufräder auch rollen können, werden durch vier ringförmige Organe 38, 39, 40, 41 gebildet. Die beiden innern Organe 39, 40 sind einfach schräg, und jedes bildet die innere Hälfte einer der ringförmigen Bahnen, die mit den Rädern 3 und 4 in Berührung treten.
Die beiden äussern Organe 38, 41 sind :doppelt schräg, also dachförmig, die innern Teile bilden die äussern Hälften der Bahnen, auf denen die Umlaufräder abrollen können, und die äussern Teile bilden Bremsflächen für .die innern Schrägflächen der Bremsringe 3,7. Auf jeder Seite sind zwei einfach schräge Bremsringe 42, 43, die ebenfalls Bremsstücke für die äussern Schrägflächen der Bremsringe 37 bilden.
Geeignete Ölfangbleche 13 an den Rädern 3, 4 und an den Teilen 39, 40 sind vor gesehen, falls es nötig ist, 0l von den Roll bahnen abzulenken.
Die sechs ringförmigen Organe 43, 41, 40, 39, -3,8 und 42 sind untereinander durch Achsen 44 und 45 wechselweise zu zwei Sätzen verbunden; .die Teile 43, 40, 38 wer den durch die Achsen 44 und die Teile 41, 39, 42 durch die Achsen 45 derart zusam mengehalten, dass sich diese beiden Sätze gegeneinander axial verschieben können.
Ein Teil jedes Satzes, im vorliegenden Fall Teil 41 und Teil 3$, ist aussen herum mit Ge winde versehen, und zwar der eine mit links gängigem, der andere mit rechtsgängigem, und diese Gewinde sind in Eingriff mit ent sprechenden Gewinden in einem Ring 46 mit Zähnen 47 an seinem äussern Umfang, die mit einem Ritzel 48 (Fig. 4) kämmen, wel ches auf der einen Seite des Gehäuses an gebracht ist und durch irgendwelche Mittel in Drehung versetzt werden kann. Während einer gleichmässigen Drehung des Ritzels 48 wird das Getriebe vom Vorwärtsgang über eine neutrale Lage zum Rückwärtsgang ge steuert oder umgekehrt, je nach der Dreh richtung des Ritzels 48.
Bei der Erklärung dieser Umkehrmethode sei zunächst vorausgesetzt, dass die Steuerung von der neutralen Stellung gegen Vorwärts gang bewegt werde.
In der neutralen Steuerstellung rollen die Umlaufräder durch ihre innern Lauf flächen 31 auf der äussern Lauffläche 33. des frei drehbaren Gliedes 34 ab. Bewegt man die Steuerung in die Stellung für Vorwärts gang, so wird der Ringsatz mit :den Organen 42, 39, 41 axial nach links und derjenige mit den Teilen 38, 40, 43 nach rechts bewegt. Die Paare 42, 3,8 und 41, 43 treten mit den Bremsringen 37 in Eingriff, halten schliess lich die Teile 3,5 fest und bewirken so den Vorwärtsgang.
Bewegt man die Steuerung in der andern Richtung, so werden zuerst die Bremsen frei, um die neutrale Stellung zu ergeben; dann nähern sich die Teile 38 und 39, ebenso 44 und 41, bis sie mit den Umlaufrädern 3, 4 in Eingriff treten, wobei diese erst gleiten und dann auf ihren äussern Laufflächen 32 rollen, wodurch sich der Rückwärtsgang ergibt. Diese Steuerbewe gung vermindert die Exzentrizität der Um laufräder etwas und verursacht demzufolge auch, dass die innern Laufflächen 31. der Umlaufräder sich von den äussern Lauf flächen 33 der Teile 35 abheben, wodurch letztere zum Stillstand gelangen.
Wenn der Durchmesser der innern bezw. äussern Laufflächen 31 und 3,2 der Umlauf räder derselbe wäre, so wäre die Rückwärts geschwindigkeit gleich und entgegengesetzt der Rückwärtsgeschwindigkeit, und beide Geschwindigkeiten würden sich zu derjenigen der Welle A so verhalten, wie sich die dop- gelte Exzentrizität zu dem genannten Durch messer verhalten würde. In Wirklichkeit ist jedoch die Rückwärtsgeschwindigkeit ge ringer als die Vorwärtsgeschwindigkeit, so wohl infolge der Dicke des Bahnkranzes der Umlaufräder, als auch infolge des Unter schiedes in der Exzentrizität bei beiden Ge schwindigkeiten.
Selbstverständlich können, um die in sehr weiten Grenzen schwankenden Forderungen betreffs Drehzahl, Übersetzungsverhältnis und andere Betriebsbedingungen zu erfüllen, Form und Bauart der Einzelteile des be schriebenen Getriebes in weitem Masse ver ändert werden, ohne dass ihre gegenseitige kinematische Beziehung verändert würde; insbesondere können dem Patentanspruch ge nügende Getriebe mit mehr als zwei Umlauf rädern vorgesehen sein.