DE69422282T2 - Getriebe - Google Patents

Description

Feld der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Kraftübertragungsvorrichtungen und insbesondere auf variable Getriebe.
Hintergrund der Erfindung
• In der Vergangenheit sind bei Vorrichtungen Getriebe zum Verändern der Drehzahl einer Ausgangswelle im Verhältnis zur Drehzahl einer Eingangswelle verwendet worden. Viele dieser Getriebe weisen mehrere mit der Ausgangswelle gekoppelte Zahnräder auf, von denen zum Erzielen einer erwünschten Übersetzung bzw. Untersetzung eines mit einem entsprechenden Zahnrad der Eingangswelle in Eingriff stehen kann. Die Anzahl der verfügbaren Übersetzungen ist bei diesen Getrieben auf die Anzahl der auf der Ausgangswelle vorgesehenen Zahnräder beschränkt. Außerdem müssen die Eingangs- und die Ausgangswelle zeitweise entkoppelt werden, wenn eine neue Übersetzung ausgewählt wird. Hierdurch werden Diskontinuitäten bei der Beschleunigung bzw. der Verzögerung der Ausgangswelle hervorgerufen.
• Stufenlos variable Riemengetriebe sind in Antriebssträngen von Fahrzeugen eingesetzt worden. Diese Getriebe benötigen einen eigenen Mechanismus zum gleichzeitigen Einstellen der Eingangswellen- und der Ausgangswellen-Riemenräder, wodurch das Getriebe an Größe und Komplexität zunimmt.
• Aus der GB-A-394148 ist eine Vorrichtung bekannt, die eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle mit zwei Achsen aufweist, von denen jeweils eine von einer der Wellen definiert wird. Eine zusätzlich in dieser Vorrichtung vorgesehene Trommel definiert eine dritte Achse, die Mittelachse. Die Trommel ist über einen Exzenter mit der Antriebswelle verbunden, und mehrere Stangen hindern die Trommel am Rotieren.
• Eine Drehbewegung wird von der Antriebswelle auf die angetriebene Welle übertragen, und bei einer Drehung der Eingangswelle umkreist die Mittelachse die erste, von der Eingangswelle definierte Achse.
• Bei einer Bewegung der Eingangswelle dreht sich der auf der Antriebswelle befestigte Exzenter und verursacht eine Bewegung der Trommel, so daß die Mittelachse die erste Achse umkreist. Der Abstand zwischen der ersten und der Mittelachse verändert sich in strenger Abhängigkeit von dem an die Eingangswelle angelegten Drehmoment. Dieser Abstand kann nicht unabhängig von dem genannten Drehmoment auf eine erwünschte Übersetzung eingestellt werden. Eine Drehung der Trommel um die Mittelachse wird von mehreren Stangen verhindert. Diese Bewegung wird über Stangen auf die angetriebene Welle übertragen.
• Diese bekannte Vorrichtung benötigt jedoch viel Platz. Außerdem macht die Verwendung vieler Stangen und Gelenkglieder die Vorrichtung ziemlich instabil. Die Drehzahl ist daher auf ziemlich niedrige Werte beschränkt.
• Es besteht daher ein Bedarf nach einem weniger komplizierten Getriebe, das einen weiten Bereich von Über- bzw. Untersetzung ermöglicht, während Diskontinuitäten bei der Beschleunigung und Verzögerung der Ausgangswelle minimiert werden.
Zusammenfassung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die Kraft von einer eine erste Achse definierenden Eingangswelle auf eine eine zweite Achse definierende Ausgangswelle überträgt. Dieses (erfindungsgemäße) Beneschgetriebe weist ein erstes Element auf, das eine Oberfläche hat, die sich entlang mindestens eines Teils eines Kreises erstreckt, wobei das Element mit der Eingangswelle verbunden ist, so daß bei einer Drehung der Eingangswelle um die erste Achse sich das erste Element so bewegt, daß der Mittelpunkt des Kreises die erste Achse umkreist. Der Abstand zwischen der ersten Achse und einer Mittelachse, die sich durch den Mittelpunkt des Kreises erstreckt und zur ersten Achse parallel ist, ist variabel. Mehrere zweite Elemente sind mit der Ausgangswelle gekoppelt und erstrecken sich radial von der zweiten Achse innerhalb des Kreises weg, so daß bei einer Bewegung des ersten Elements im Verhältnis zur ersten Achse ein Kontakt zwischen dem ersten Element und dem zweiten Elementen eine Drehung der Ausgangswelle um die zweite Achse herum verursacht.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Übertragen von Kraft von einer Eingangswelle auf eine Ausgangswelle, wobei die Vorrichtung mehrere erste Elemente und ein zweites Element aufweist. Jedes der ersten Elemente erstreckt sich nach außen von einer im wesentlichen kreisförmigen Mitteleinheit, die eine Mittelachse definiert, die im wesentlichen parallel zur Eingangsachse verläuft. Die im wesentlichen kreisförmige Einheit ist mit der Eingangswelle verbunden, und diese Einheit bewegt sich bei einer Drehung der Eingangswelle um die Eingangsachse, wobei die Mittelachse die Eingangsachse umkreist. Der Abstand zwischen der Mittelachse und der Eingangsachse ist variabel. Die kreisförmige Einheit ist mit der Ausgangswelle verbunden, und die Ausgangswelle rotiert um die Ausgangsachse. Das zweite Element weist eine Kontaktoberfläche auf, die sich entlang mindestens eines Teils eines Kreises erstreckt, wobei in einer Betriebsposition sich die ersten Elemente von der Mittelachse weg zur Kontaktoberfläche des zweiten Elements hin erstrecken, wobei ein Kontakt zwischen der Kontaktoberfläche und den ersten Elementen eine Rotation der im wesentlichen kreisförmigen Einheit um die Mittelachse bewirkt. Folglich wird eine Rotation der Ausgangswelle um die Ausgangsachse bewirkt.
• Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß keine große Anzahl von Stangen und Gelenkelementen benötigt wird, die Instabilität verursacht und deren Anordnung die Vorrichtung zur Übertragung hoher Drehzahlen bzw. eines großen Drehmoments ungeeignet macht.
• Außerdem erlaubt das erfindungsgemäße Getriebe die Auswahl jeder gewünschten Übersetzung bzw. Untersetzung unabhängig von dem an die Eingangswelle angelegten Drehmoment. Außerdem kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung leicht und billig hergestellt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Beneschgetriebe;
• Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer Kurbelwelle des Beneschgetriebes von Fig. 1, wobei ein Teil eines Gegengewichts entfernt wurde und das Getriebe in einer neutralen Position ist;
• Fig. 3 ist ein Schnitt durch das Beneschgetriebe von Fig. 1 entlang der Linie 3-3 von Fig. 1, wobei das Getriebe in neutraler Position ist;
• Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer Kurbelwelle des Beneschgetriebes von Fig. 1, wobei ein Teil eines Gegengewichts entfernt wurde und das Getriebe in einer nicht neutralen Position ist;
• Fig. 5 ist eine Schnitt durch ein Beneschgetriebe nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform entlang der Linie 3-3 von Fig. 1, wobei das Getriebe in einer nicht neutralen Position ist;
• Fig. 6 ist eine Ansicht von unten einer Kurbelwelle des Beneschgetriebes nach der ersten Ausführungsform, wobei das Getriebe in einer nicht neutralen Position ist;
• Fig. 7 ist eine Teilschnittansicht eines Getriebes nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang der Linie 2-2 von Fig. 1;
• Fig. 8 ist ein Schnitt durch ein Beneschgetriebe nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung entlang der Linie 3-3 von Fig. 1;
• Fig. 9 ist eine perspektivische Teilansicht eines Beneschgetriebes nach der dritten Ausführungsform der Erfindung;
• Fig. 10 zeigt ein Getriebe nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 11 zeigt die Anordnung der Ausgangswelle des Getriebes von Fig. 10; und
• Fig. 12 zeigt eine Seitenansicht der Ausgangswelle und eine Schnittansicht der Klaueneinheit des Getriebes von Fig. 10.
Detaillierte Beschreibung
• Gemäß Fig. 1 bis 6 ist ein erfindungsgemäßes Getriebe allgemein mit der Nummer 10 bezeichnet. Das Getriebe 10 weist eine Eingangswelle 12 auf, die über einen auf einem Riemenrad 16 laufenden Riemen mit einem (nicht dargestellten) Elektromotor verbunden ist. Die Eingangswelle 12 tritt über ein hinteres Ende 11 des Getriebes 10 durch ein Loch in der Rückplatte 18 des Getriebegehäuses 20 ein und erstreckt sich durch ein Lager 21 in das Getriebe 10 zu einem Querelement 22, das mit der Eingangswelle 12 verbunden ist. Zwei Elemente 24 und 26 sind mit Stiften 28 bzw. 30 drehbar an entgegengesetzten Enden des Querelements 22 im wesentlichen in gleicher Entfernung von einer von der Eingangswelle definierten Eingangsachse befestigt. Geschlitzte kreisförmige Elemente 23 sind in den Elementen 24 und 26 drehbar befestigt. Ein Fortsatz 33 eines Elements 27 wird im Schlitz eines jeden der geschlitzten kreisförmigen Elemente 23 aufgenommen. Das Element 27 ist so mit dem Lager 21 verbunden, daß die Elemente 24 und 26 sich um die Stifte 28 bzw. 30 drehen, wenn der Abstand zwischen dem Lager 21 und dem Querelement 22 verändert wird. Das Lager 21 ist auf einer Platte 13 befestigt, die mehrere Fortsätze 17 aufweist. Jeder dieser Fortsätze 17 läuft gleitbar in einer entsprechenden Nut 25, die in einem Teil 19 mit verringertem Durchmesser des Getriebegehäuses 20 ausgebildet ist. Da die Nuten parallel zur Eingangsachse verlaufen, kann sich die Platte 13 in einer Richtung parallel zur Eingangsachse bewegen, sich jedoch nicht um die Eingangsachse drehen. Jeder Fortsatz 17 weist eine äußere Gewindeoberfläche 15 auf. Die äußere Gewindeoberfläche 15 greift in einen entsprechenden inneren Gewindeteil eines hinteren Gehäuseelements 29 ein, das drehbar um den Teil 19 mit verringertem Durchmesser angebracht ist, so daß bei einer Drehung des hinteren Gehäuseelements 29 die äußeren Gewindeoberflächen 15 der Fortsätze 17 in die entsprechende innere Gewindeoberfläche des hinteren Gehäuseelements 29 eingreifen. Hierdurch bewegt sich die Platte 13 und daher auch das Lager 21 nach (je nach der Drehrichtung des hinteren Gehäuseelements 29) im Verhältnis zur Rückplatte 18 und dem Querelement 22 vorne oder nach hinten.
• Das Element 24 nimmt drehbar ein geschlitztes kreisförmiges Element 31 auf. Ein Fortsatz 32, der auf einer beweglichen Kurbelwelle 38 ausgebildet ist, wird im Schlitz des Elements 31 aufgenommen. Wenn der Abstand zwischen dem Lager 21 und dem Querelement 22 vergrößert wird, dreht sich das Element 24 gegen den Uhrzeigersinn, wie in Fig. 2 und 4 zu sehen ist. Diese Drehung des Elements 24 im Verhältnis zum Fortsatz 32 bewirkt, daß sich die bewegliche Kurbelwelle 38 von der Eingangsachse nach rechts wegbewegt, wie in Fig. 4 zu sehen ist. Das Element 26 nimmt drehbar ein geschlitztes kreisförmiges Element 35 auf, Ein auf einem Gegengewicht 34 ausgebildeter Fortsatz 36 wird im Schlitz von Element 35 aufgenommen. Wenn der Abstand zwischen dem Lager 21 und dem Querelement 22 vergrößert wird, dreht sich das Element 26 im Uhrzeigersinn, wie in Fig. 2 zu sehen ist. Diese Drehung des Elements 26 im Verhältnis zum Fortsatz 36 bewirkt, daß sich das Gegengewicht 34 von der Eingangsachse weg, nach links bewegt, wie in Fig. 4 zu sehen ist.
• Die Kurbelwelle 38 weist eine zylindrische Innenoberfläche 40 auf, die aus einem reibungsarmen Material, wie zum Beispiel Teflon, ausgebildet sein kann und dazu geeignet ist, ein zylindrisches Element 42 so aufzunehmen, daß die von der zylindrischen Oberfläche 40 und dem zylindrischen Element 42 definierten Mittelachsen im wesentlichen zusammenfallen. Wie in Fig. 3, 5 und 7 gezeigt, weist ein Scheibenelement 44, das auf einem vorderen Ende des zylindrischen Elements 42 befestigt ist, mehrere parallele Fortsätze 46 mit rechtwinkligem Querschnitt auf, die sich über die gesamte vordere Oberfläche des Scheibenelements 44 erstrecken. Eine hintere Oberfläche 49 eines Plattenelements 48 weist mehrere parallele Nuten 50 mit rechtwinkligem Querschnitt auf. Das Plattenelement 48, das aus einem reibungsarmen Material, wie zum Beispiel Teflon, ausgebildet sein kann, ist in Nachbarschaft zum Scheibenelement 44 angebracht, so daß jeder rechtwinklige Fortsatz 46 des Scheibenelements 44 in einer entsprechenden rechtwinkligen Nut 50 aufgenommen wird. Das Plattenelement 44 ist so gleitend mit dem Plattenelement 48 verbunden, so daß es, und folglich auch das zylindrische Element 42, sich im Verhältnis zum Plattenelement 48 ausschließlich in einer Richtung parallel zu den rechtwinkligen Nuten 50 bewegen kann.
• Eine vordere Oberfläche des Plattenelements 48 weist mehrere Fortsätze 54 mit rechtwinkligem Querschnitt auf, die sich über die gesamte vordere Oberfläche des Plattenelements 48 erstrecken. Eine hintere Oberfläche eines vorderen Elements 56 weist mehrere parallele Nuten 58 mit rechtwinkligem Querschnitt auf. Das vordere Element 56 ist in der Nachbarschaft des Plattenelements 48 so angebracht, daß jeder rechtwinklige Fortsatz 54 in einer entsprechenden rechtwinkligen Nut 58 aufgenommen wird. Das Plattenelement 48 ist daher gleitend mit dem vorderen Element 56 verbunden, so daß es sich im Verhältnis zum vorderen Element 56 ausschließlich in einer Richtung parallel zu den rechtwinkligen Nuten 58 bewegen kann. Das vordere Element 56 ist vorzugsweise im wesentlichen steif am Getriebegehäuse 20 befestigt.
• Ein Loch 52 verläuft durch die Mitte des Scheibenelements 44. Eine Ausgangswelle 60 erstreckt sich von einem hinteren Ende, durch das Loch 52 im Scheibenelement 44, durch das Plattenelement 48 und ist zur Drehung um eine Ausgangsachse angebracht. Danach erstreckt sich die Ausgangswelle 60 durch eine im vorderen Element 56 angebrachte Bohrung zu einem vorderen Ende 68, das sich außerhalb des Getriebegehäuses 20 befindet.
• Eine Klaueneinheit 73, die aus mehreren Klauen 70 und einem kreisförmigen Abstandselement 76 besteht, weist einen Federmechanismus auf, der so vorgespannt ist, daß die Klauen 70 durch das kreisförmige Abstandselement 76 nach außen, vom Mittelpunkt des kreisförmigen Abstandselements 76 weggedrückt werden. Jede der mehreren Klauen 70 ist mit der Ausgangswelle 60 so verbunden, daß sie sich im wesentlichen tangential vom kreisförmigen Abstandselement 76 weg erstreckt, das auf die Ausgangswelle 60 zentriert ist. Der Fachmann wird verstehen, daß, auch wenn die Klauen so dargestellt sind, daß sie mit einer zylindrischen Innenoberfläche 72 des zylindrischen Elements 42 in einem Winkel von ungefähr 60º in Kontakt kommen, je nach dem Durchmesser der zylindrischen Innenoberfläche 72, der gewünschten Ausgangsleistung des Getriebes und der Stärke der Klauen 70 usw., die Ausrichtung und/oder Konfiguration der Klauen 70 zum Erzielen eines beliebigen erwünschten Kontaktwinkels mit der zylindrischen Innenoberfläche 42 verändert werden kann. Die Klauen 70 erstrecken sich von diesem Kreis weg zur zylindrischen Innenoberfläche 72, die mehrere Rillen aufweist, die im wesentlichen parallel zur Mittelachse des zylindrischen Elements 42 ausgerichtet sind. Eine Feder 74 ist zwischen der Ausgangswelle 60 und den Klauen 70 und liefert eine Vorspannung, die die Klauen 70 von der Ausgangswelle 60 und voneinander wegdrückt. Jede der Klauen 70 erstreckt sich durch das Abstandselement 76 hindurch und zur zylindrischen Innenoberfläche 72 hin. In der neutralen Position ist, wie in Fig. 3 gezeigt, jede Klaue 70 vollständig vom Abstandselement 76 weg ausgestreckt und mit der zylindrischen Innenoberfläche 72 in Kontakt. Der Fachmann wird verstehen, daß diese Anwinkelung der Klauen 70 im Uhrzeigersinn, wie sie in Fig. 3 zu sehen ist, es der Ausgangswelle 60 erlaubt, gegen den Uhrzeigersinn frei zu laufen, während eine Ratschenwirkung entsteht, die die Ausgangswelle 60 daran hindert, im Uhrzeigersinn gedreht zu werden, wenn sich das Getriebe in der neutralen Position befindet.
• Im Betrieb wird das hintere Gehäuse 29 gedreht, bis das Getriebe in der neutralen Position ist, bevor der Elektromotor eingeschaltet wird. Da das Getriebe in der neutralen Position ist, ist der Schwerpunkt des Gegengewichts 34 auf der Eingangsachse, und die Mittelachse der beweglichen Kurbelwelle 38 fällt mit der Eingangsachse zusammen. Wenn der Elektromotor eingeschaltet wird, dreht sich die Eingangswelle 12 mit im wesentlichen konstanter Drehzahl, und die bewegliche Kurbelwelle 38 dreht sich frei um das zylindrische Element 42. Wie zuvor schon erwähnt, kann sich das zylindrische Element 42 nicht um seine Mittelachse drehen. Wenn die bewegliche Kurbel welle 38 zentriert ist, sind daher das zylindrische Element 42, die Klauen 70 und die Ausgangswelle 60 stationär, und das Getriebe ist im Leergang.
• Zum Übertragen von Kraft an die Ausgangswelle wird das hintere Gehäuse 29 gedreht, wodurch das Lager 21 im Verhältnis zum Querelement 22 allmählich nach hinten bewegt wird. Hierdurch wird das Element 27 nach hinten gedrückt, und folglich wird bewirkt, daß sich die Elemente 24 und 26 und die Stifte 28 bzw. 30 drehen. Die Drehung des Zahnrads 24 bewirkt, daß sich das Gegengewicht 34 so bewegt, daß sein Schwerpunkt von der Eingangsachse in einer ersten Richtung versetzt wird. Eine Drehung des Zahnrads 26 bewirkt, daß sich die bewegliche Kurbelwelle 38 so bewegt, daß ihre Mittelachse von der Eingangsachse in einer Richtung versetzt wird, die der Richtung der Versetzung des Schwerpunkts des Gegengewichts 34 entgegengesetzt ist. Während die bewegliche Kurbelwelle 38 von der Eingangsachse wegbewegt wird, werden, wie in Fig. 3 zu sehen ist, die horizontalen und vertikalen Komponenten der Rotation der zylindrischen Innenoberfläche 40 zum zylindrischen Element 42 übertragen, das gleitend in der beweglichen Kurbelwelle 38 aufgenommen wird. Hierdurch wird das Scheibenelement 44 im Verhältnis zum Plattenelement 48 in einer Richtung parallel zu den rechtwinkligen Nuten 50 bewegt und dadurch das Plattenelement 48 im Verhältnis zum vorderen Element 56 in einer Richtung parallel zu den rechtwinkligen Nuten 58 bewegt. Das zylindrische Element 42 umkreist daher, wie in Fig. 3 zu sehen ist, die Eingangsachse gegen den Uhrzeigersinn, ohne sich dabei um seine eigene Mittelachse zu drehen. Die Umkreisungsbewegung des zylindrischen Elements 42 bringt die Klauen mit der gerillten Innenoberfläche 72 des zylindrischen Elements 42 in Kontakt, bzw. löst diesen Kontakt, und bewirkt, daß sie die Klauen 70 und daher auch die Ausgangswelle 60 gegen den Uhr zeigersinn dreht, wie in Fig. 5 zu sehen ist. Eine weitere Drehung des hinteren Gehäuses 29 vergrößert den Abstand zwischen der Mittelachse der beweglichen Kurbelwelle 38 und der Eingangsachse. Je größer der Abstand zwischen der Mittelachse der beweglichen Kurbelwelle 38 und der Eingangsachse ist, desto größer ist die Querbewegung des zylindrischen Elements 42 und desto größer ist die Bewegung der äußeren Enden der Klauen 70. Die Drehzahl der Ausgangswelle 60 wird daher allmählich erhöht, wenn das hintere Gehäuse 29 weiter von der neutralen Position weggedreht wird. Der Fachmann wird erkennen, daß, auch wenn die maximale Drehzahl der Ausgangswelle 60 niedriger als die Drehzahl der Eingangswelle 12 ist, die Drehzahl der Ausgangswelle 60 durch den Einsatz herkömmlicher Übersetzungsvorrichtungen auf eine erwünschte Drehzahl heraufgesetzt werden kann. Zusätzlich wird der Fachmann erkennen, daß viele bekannte Vorrichtungen zum Einstellen des Abstands zwischen der Mittelachse der beweglichen Kurbelwelle 38 und der Eingangsachse verwendet werden können. Zum Beispiel können Servomotoren verwendet werden, die entweder manuell betrieben oder elektronisch gesteuert werden können.
• Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch ein Beneschgetriebe nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung nach der zweiten Ausführungsform zeigt ein Beneschgetriebe, das einen ersten Satz von Klauen 70 aufweist, wobei sich jede der Klauen 70 im wesentlichen tangential von einem kreisförmigen Abstandselement 76 weg erstreckt, das auf die Ausgangswelle 60 zentriert ist, so daß jede Klaue 70 von hinten gesehen gegen den Uhrzeigersinn angewinkelt ist, sowie einen zweiten Satz von Klauen 70', wobei sich jede der Klauen 70' im wesentlichen tangential von einem kreisförmigen Abstandselement 76' weg erstreckt, das auf die Ausgangswelle 60 zentriert ist, so daß jede Klaue 70' von hinten gesehen im Uhrzeigersinn angewinkelt ist. Der erste und der zweite Satz Klauen 70 bzw. 70' sind im zylindrischen Element 42 angeordnet und funktionieren so, daß eine Umlaufbewegung des zylindrischen Elements 42 in der ersten Richtung die Kontaktoberflächen 71 der Klauen 70 mit der gerillten Innenoberfläche 72 des zylindrischen Elements 42 in Kontakt bringt, bzw. diesen Kontakt löst, und bewirkt, daß die Klauen 70 und daher auch die Ausgangswelle 60 sich gegen den Uhrzeigersinn in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung dreht. Eine Umkreisungsbewegung des zylindrischen Elements 42 in der zweiten Richtung bringt jedoch die Kontaktoberflächen 71' der Klauen 70' mit der gerillten Innenoberfläche 72 des zylindrischen Elements 42 in Kontakt, bzw. löst diesen Kontakt, und bewirkt, daß sich die Klauen 70' und daher auch die Ausgangswelle 60 in der ersten Richtung dreht. In der neutralen Position bewirkt die Anwinkelung der äußeren Teile der Klauen 70 und 70' eine Ratschenfunktion, die dafür sorgt, daß die Ausgangswelle weder in die eine noch in die andere Richtung gedreht werden kann.
• Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch ein Beneschgetriebe nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung nach der dritten Ausführungsform weist eine robustere Konstruktion der Klaueneinheit 73, der Klauen 70 und des zylindrischen Elements 42 auf. Die Klauen 70 der Vorrichtung nach der dritten Ausführungsform weisen mit Zähnen versehene Füße 78 auf, die mit Stiften 80 schwenkbar an den äußeren Enden der Klauen 70 befestigt sind. Außerdem sind die Klauen 70 gekrümmte im wesentlichen steife Elemente, deren innere Teile mit Stiften 82 schwenkbar am Abstandselement 76 befestigt sind, wobei die Stifte 82 jeweils steif mit einer entsprechenden Klaue 70 verbunden sind. Das Abstandselement 76 ist mit einer Feder 83 nicht schwenkbar auf der Ausgangswelle 60 befestigt. Der jeder Klaue 70 erlaubte Schwenkbereich ist durch die Größe der Öffnung "a" zwischen den Fortsätzen 86 auf dem Abstandselement 76 eingeschränkt. Zusätzlich kann, wie in Fig. 9 zu sehen, das Abstandselement 76 mehrere Bohrungen 84 aufweisen, von denen jede zum Aufnehmen einer Feder 88 geeignet ist. Ein Ende jeder Feder 88 ist mit dem Abstandselement 76 verbunden, während das andere Ende gegen eine entsprechende Klaue 70 drückt, so daß jede Klaue 70 in eine Ruheposition gedrückt wird. Wie in Fig. 8 gezeigt, können diese Federn alternativ auf der Oberfläche des Abstandselements 76 montiert sein.
• Fig. 10 bis 12 zeigen ein Beneschgetriebe nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Mechanismus, der wie anhand der ersten Ausführungsform beschrieben konstruiert sein kann, zum Bewegen eines Gegengewichts 34 weg von der Eingangsachse in einer ersten Richtung verwendet wird, während eine Spindel 90 eine entsprechende Entfernung in die entgegengesetzte Richtung von der Eingangsachse wegbewegt wird. Die Spindel 90 ist drehbar in einer Bohrung 92 gelagert, die durch die Mitte einer Klaueneinheit 73 verläuft, die wie anhand der ersten Ausführungsform beschrieben konstruiert sein kann. Die Klaueneinheit 73 wird in einer mit Zähnen versehenen zylindrischen Innenoberfläche 94 eines stationären Gehäuses 96 aufgenommen. Ein vorderes Ende 98 der Klaueneinheit 73 ist über ein hinteres Wellengelenk 100 mit einem hinteren Ende einer Keilwelle 97 verbunden. Das vordere Ende der Keilwelle 97 steckt in einer Welle 99, die einen hohlen hinteren Teil aufweist. Die Welle 99 ist über ein vorderes Wellengelenk 102 mit der Ausgangswelle 60 verbunden, und die Ausgangswelle 60 ist zur Drehung um die Ausgangsachse in Lagern 104 gelagert. Die Keilwelle 97 steckt gleitend im hohlen hinteren Teil der Welle 99, so daß bei Veränderungen des Abstands zwischen dem hinteren Wellengelenk 100 und dem vorderen Wellengelenk 102 aufgrund von Veränderungen der Amplitude der Umlaufbewegung der Klaueneinheit 73 sich die Keilwelle 97 in den hohlen Teil hinein oder aus diesem herausbewegen kann, während die Keile gewährleisten, daß sich die Keilwelle 97 nicht im Verhältnis zur Welle 99 dreht. Die beschriebene Verbindung zwischen der Klaueneinheit 73 und der Ausgangswelle 60 ermöglicht der Ausgangswelle 60 eine Drehung um die Ausgangsachse, wenn sich die Klaueneinheit 73 in einer Umlaufbewegung um diese Achse innerhalb der zylindrischen Innenoberfläche 94 bewegt.
• Im Betrieb bewirkt eine Rotation der Eingangswelle 12 eine Rotation des Gegengewichts 34 und der Spindel 90. Wenn die Spindel 90 in der Eingangsachse liegt, ist das Getriebe 10 nach der vierten Ausführungsform in der neutralen Position, und die Klauen 70 sind voll vom kreisförmigen Abstandselement 76 ausgefahren, so daß sich mit der mit Zähnen versehenen Innenoberfläche 94 eines stationären zylindrischen Gehäuses 96 in Kontakt sind. In der neutralen Position dreht sich die Spindel 90 frei in der Bohrung 92, und die Klaueneinheit 73 ist stationär und dreht sich nicht. Bei einer Bewegung des Getriebes 10 aus der neutralen Position heraus bewegt sich die Spindel 90 von der Eingangsachse weg und bewirkt, daß sich die Klaueneinheit 73 entlang eines Umlaufpfads innerhalb der zylindrischen Innenoberfläche 94 bewegt. Bei der Umkreisung der Klaueneinheit 73 um die Eingangsachse bewirkt ein Kontakt zwischen den Klauen 70 und der zylindrischen Innenoberfläche 94, daß sich die Klaueneinheit 73 um die Spindel 90 in einer Richtung dreht, die der Drehrichtung der Eingangswelle 12 entgegengesetzt ist. Hierdurch wird wiederum eine Drehung des hinteren Wellengelenks 100 und folglich eine Drehung der Keilwelle 97 und der Welle 99 bewirkt. Bei einer Drehung der Welle 99 verursacht die Drehung des Wellengelenks 102, daß sich die Ausgangswelle 60 in den Lagern 104 um die Ausgangsachse dreht. Wie schon mit Bezug auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen festgestellt, je größer der Abstand, den die Spindel 90 von der Eingangsachse wegbewegt wird, desto größer ist die Umlaufbewegung der Klaueneinheit 73 und daher desto größer die erzielte Übersetzung. In ähnlicher Weise ist in der neutralen Position die Welle blokiert und kann nicht in einer Richtung gedreht werden, die der Anwinkelung der Klauen 70 entgegengesetzt ist.
• Der Fachmann wird verstehen, daß die mit Bezug auf die drei ersten Ausführungsformen beschriebenen Variationen auch in einer Vorrichtung nach der vierten Ausführungsform eingesetzt werden können. Zum Beispiel kann durch Verlängern der Spindel durch zwei Klaueneinheiten 73, die jeweils zueinander entgegengesetzt angewinkelte Klauen 70 aufweisen, ein Vorwärts- und Rückswärtslauf erzielt werden. Außerdem kann auch die robustere Konstruktion der Klaueneinheit 73, die anhand der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, in einem Getriebe nach der vierten Ausführungsform eingesetzt werden.
• Der Fachmann wird verstehen, daß zum Drehen von mit einer Ausgangswelle verbundenen Klauen anstelle des zylindrischen Elements in einem erfindungsgemäßen Getriebe ein beliebiges Element verwendet werden kann, das eine Innenoberfläche hat, die sich über einen Teil eines Kreises erstreckt, wenn die Klauen mit dieser teilkreisförmigen Innenoberfläche in Kontakt kommen, bzw. sich von ihr lösen.
• Außerdem gibt es natürlich noch weitere Variationen der offenbarten Ausführungsformen, die dem Fachmann offensichtlich sein werden. Es versteht sich, daß diese Variationen im Umfang der Erfindung enthalten sind, der lediglich durch die Ansprüche eingeschränkt ist.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Übertragung von Kraft von einer Eingangswelle (12) zu einer Ausgangswelle (60), wobei die Eingangswelle (12) eine Eingangsachse definiert und die Ausgangswelle (60) eine Ausgangsachse definiert und wobei die Vorrichtung aufweist:

eine umkreisende Einrichtung (38, 40), welche eine Kontaktoberfläche (72) umfaßt, die sich entlang zumindest eines Teils eines Kreises erstreckt, der eine erste zentrale Achse definiert, welche im wesentlichen parallel zu der Eingangsachse ist, wobei die Kontaktoberfläche (72) gleitbar mit einem Gehäuse (20) verbunden ist, und gezwungen wird, die Eingangsachse zu umkreisen, ohne um die erste zentrale Achse zu rotieren, wobei die umkreisende Baugruppe (38, 42) mit einer Eingangswelle (12) verbunden ist und während der Rotation der Eingangswelle (12) um die Eingangsachse die Eingangsachse umkreist, wobei ein Abstand zwischen der ersten zentralen Achse und der Eingangsachse variabel ist; und

eine Vielzahl von Kontaktelementen (70), welche mit der Ausgangswelle (70) verbunden sind und sich von der Ausgangsachse weg erstrecken, wobei jedes der Kontaktelemente (70) sich innerhalb eines Kreises erstreckt, wobei, während der Bewegung der umkreisenden Baugruppe (38, 40) relativ zur Eingangsachse, ein Abstand zwischen der Kontaktoberfläche (72) und der Eingangsachse sich ändert, und zwar mit Kontakt zwischen der Kontaktoberfläche (72) und den Kontaktelementen (70), welche eine Rotation der Ausgangswelle (60) um die Ausgangsachse bewirken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Bereich der Kontaktoberflächen (72) eine Vielzahl von im wesentlichen gleichmäßig voneinander beabstandeten Vorsprüngen umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei jedes Kontaktelement (70) eine verzahnte Oberfläche zum Kontaktieren der Vorsprünge auf der Kontaktoberfläche umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Getriebe in einer neutralen Position ist, wenn der Abstand zwischen der ersten Achse und der zentralen Achse im wesentlichen Null ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Rotation der Ausgangswelle in einer ersten Richtung um eine Ausgangsachse verhindert wird, wenn das Getriebe in einer neutralen Position ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Anordnung zum Verhindern der Rotation der Ausgangswelle (60) um die Ausgangsachse in einer ersten Richtung ferner eine Anordnung zum Verhindern der Rotation der Ausgangswelle (60) um die Ausgangsachse in einer zweiten Richtung umfaßt, welche der ersten Richtung entgegengesetzt ist, wenn das Getriebe in einer neutralen Position ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Rotationsgeschwindigkeit der Ausgangswelle (60) relativ zur Rotationsgeschwindigkeit der Eingangswelle allmählich von Null auf eine maximale Rotationsgeschwindigkeit gesteigert wird, wenn der Abstand zwischen der Eingangsachse und der ersten zentralen Achse von im wesentlichen Null auf einen vorbestimmten Maximalabstand vergrößert wird.

s. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei jedes Kontaktelement (70) einen Anfangsbereich umfaßt, welcher sich im wesentlichen radial weg von der Ausgangsachse erstreckt sowie einen Endbereich, der unter einem Winkel relativ zu dem Anfangsbereich orientiert ist, wobei die Endbereiche von benachbarten Kontaktelementen (70) im wesentlichen parallel zueinander sind, wenn das Getriebe in einer neutralen Position ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, ferner aufweisend eine Vielzahl von nach vorne gerichteten Kontaktelementen (70) und eine Vielzahl von rückwärts gerichteten Kontaktelementen (70'), wobei jedes der vorwärts gerichteten Kontaktelemente (70) einen Anfangsbereich umfaßt, der sich im wesentlichen radial von der Ausgangsachse weg erstreckt, und einen Endbereich, der unter einem Winkel relativ zum Anfangsbereich orientiert ist, wobei die Endbereiche von benachbarten, nach vorne gerichteten Kontaktelementen im wesentlichen parallel zueinander sind, wenn das Getriebe in einer neutralen Position ist, und wobei jedes der rückwärts gerichteten Kontaktelemente (70') einen Anfangsbereich umfaßt, der sich im wesentlichen radial von der Ausgangsachse weg erstreckt, sowie einen Endbereich, der unter einem Winkel relativ zum Anfangsbereich orientiert ist, wobei die Endbereiche von benachbarten, rückwärtsgerichteten Kontaktelementen (70') im wesentlichen parallel zueinander sind, wenn das Getriebe in einer neutralen Position ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die umkreisende Einrichtung (38, 42) aufweist:

ein erstes Element (38), das die erste zentrale Achse definiert, wobei der Abstand zwischen der ersten zentralen Achse und der Eingangsachse variabel ist; und

ein zweites zylindrisches Element (42), daß eine zweite zentrale Achse definiert und gleitbar innerhalb des ersten zylindrischen Elements (38) aufgenommen wird, wobei das zweite zylindrische Element (42) gleitbar mit dem Gehäuse (20) verbunden ist, so daß es sich mit der zweiten zentralen Achse bewegen kann, welche die Eingangsachse umkreist, und wobei das zweite zylindrische Element (42) nicht um die zweite zentrale Achse rotieren kann;

wobei die Kontaktelemente (70) innerhalb des zweiten zylindrischen Elements (42) angeordnet sind, und wobei sich während der Rotation der Eingangswelle (12) um die Eingangsachse das erste (38) und das zweite (42) zylindrische Element mit der ersten und der zweiten zentralen Achse, welche die Eingangsachse umkreist, bewegt, und wobei ein Kontakt zwischen dem zweiten zylindrischen Element (42) und dem zweiten Element (70) eine Rotationen der Ausgangswelle (60) um die Ausgangssache bewirkt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei jedes Kontaktelement (70) ein zentrales Ende definiert, das mit einer Ausgangswelle (60) verbunden ist sowie ein äußeres Ende, und wobei jedes Kontaktelement (70) einen Kontaktfuß (78) umfaßt, der drehbar mit dessen äußerem Ende verbunden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das zweite zylindrische Element (42) eine innere verzahnte Oberfläche umfaßt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei jeder Fuß (78) eine verzahnte Oberfläche zum Kontaktieren der inneren verzahnten Oberfläche des zweiten zylindrischen Elements (42) umfaßt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, ferner aufweisend ein Federelement (88), welches zwischen jedem der Kontaktelemente (70) und der Ausgangswelle (60) verbunden ist, wobei das Federelement (88) beeinflußt wird, um das zweite Element (70) in Richtung des zweiten zylindrischen Elements (42) zu drängen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, ferner aufweisend elektronische Mittel zum Verändern des Abstandes zwischen der ersten zentralen Achse und der Eingangsachse.

16. Vorrichtung zum Übertragen von Kraft von einer Eingangswelle (12) zu einer Ausgangswelle (60), wobei die Eingangswelle (12) eine Eingangsachse definiert und die Ausgangswelle (60) eine Ausgangsachse definiert, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine Vielzahl von ersten Elementen (70), wobei jedes erste Element (70) nach außen von einer zentralen, im wesentlichen kreisförmigen Einheit (73) hervorspringt, welche eine zentrale Achse definiert, die im wesentlichen parallel zur Eingangsachse ist, wobei die im wesentlichen kreisförmige Einheit (73) mit der Eingangswelle (12) verbunden ist, wobei sich die im wesentlichen kreisförmige Einheit (73) während der Rotation der Eingangswelle (12) um die Eingangsachse bewegt, wobei die zentrale Achse die Eingangsachse umkreist und wobei ein Abstand zwischen der zentralen Achse und der Eingangsachse veränderbar ist, wobei die im wesentlichen kreisförmige Einheit (73) mit der Ausgangswelle (60) verbunden ist, wobei die Ausgangswelle (60) um die Ausgangsachse rotiert; und

einem zweiten Element (96), welches eine Kontaktoberfläche (94) umfaßt, welche sich entlang wenigstens eines Bereichs eines Kreises erstreckt, wobei in einer Betriebsposition sich die ersten Elemente (70) von der zentralen Achse in Richtung der Kontaktoberfläche (94) des zweiten Elements (96) erstrecken, wobei Kontakt zwischen der Kontaktoberfläche (94) und dem ersten Element (70) eine Rotation der im wesentlichen kreisförmigen Einheit (73) um die zentrale Achse bewirkt und folglich eine Rotation der Ausgangswelle (60) um die Ausgangsachse bewirkt.