EP2583001A1

EP2583001A1 - Harmonic orbit getriebe

Info

Publication number: EP2583001A1
Application number: EP11738814.0A
Authority: EP
Inventors: Reinhard Müller
Original assignee: Clean Mobile AG
Current assignee: TQ Systems GmbH
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2013-04-24
Also published as: WO2011158210A1

Abstract

Getriebe (10), das einen um eine Antriebsachse (8) rotierbaren Antriebskörper (13) enthält auf dem Antriebsbahnen (20) eingebracht sind, und das ein oder mehrere Transmitterkörper (12) enthält, auf dessen Umfang Übertragungselemente (18) vorgesehen sind, und das einen um eine Abtriebsachse (9) rotierbaren Abtriebskörper (11) enthält, auf dem Abtriebsbahnen (14) eingebracht sind. Mindestens eines der Übertragungselemente greift in eine der Antriebsbahnen ein und mindestens eines der Übertragungselemente greift in eine der Abtriebsbahnen ein. Die Übertragungselemente sind auf einer in sich geschlossenen Umlaufbahn (27) beweglich. Die in sich geschlossene Umlaufbahn liegt in einer Umlaufebene und umschließt den Transmitterkörper.

Description

Beschreibung

HARMONIC ORBIT GETRIEBE Die Anmeldung betrifft eine Drehmomentübertragung mittels

Übertragungselementen, die im Eingriff mit Bahnen von auf der Oberfläche zusammenwirkenden Körpern stehen. Diese

Übertragungsart kann in Getrieben von Maschinen und

Mechanismen für breite Zwecke eingesetzt werden. Insbesondere die drehmomentübertragenden Baueinheiten mit

Übertragungselementen in Form von Kugeln zeichnen sich durch ein großes Leistungsvermögen und eine große Zuverlässigkeit aus. Sie sind einfacher als Zahnradgetriebe und in den

Abmessungen kleiner im Vergleich zu gleichwertigen

Belastungen und einem gleichen Übersetzungsverhältnis.

Im Stand der Technik sind Kugelverzahnungen mit periodischen Bahnen auf den Körpern bekannt. Diese Kugelverzahnungen können in Verzahnungen, in denen Kugeln mit periodischen Bahnen von drei bzw. mehr Körpern (US 5016487, US 4960003, RU 2179272) oder mit zwei Körpern (US 4829851, US 4643047, RU 2179672) zusammenwirken, eingeteilt werden. Die

Kugelverzahnung mit zwei Körpern wird in Getrieben, in denen ein Körper eine Planetenbewegung ausführt (US 4829851, US 4643047), oder in Getrieben mit parallelen Wellen (RU 21 79672) verwendet.

Es ist eine Aufgabe der Anmeldung, ein verbessertes Getriebe zur Verfügung zu stellen, das eine Verzahnung durch

Übertragungselemente aufweist, die sich auf vorbestimmten Bahnen bewegen. Die Anmeldung offenbart ein Getriebe mit einem um eine

Antriebsachse rotierbaren Antriebskörper auf dem

Antriebsbahnen eingebracht sind, zum Beispiel Antriebsbahnen für Kugeln. Weiterhin weist das Getriebe ein oder mehrere Transmitterkörper auf, wobei auf dem Umfang der

Transmitterkörper Übertragungselemente, zum Beispiel Kugeln oder Stifte, vorgesehen sind sowie einem um eine

Abtriebsachse rotierbaren Abtriebskörper auf dem

Abtriebsbahnen eingebracht sind. Mindestens eines der

Übertragungselemente greift in eine der Antriebsbahnen ein und mindestens eines der Übertragungselemente greift in eine der Abtriebsbahnen ein. Die Übertragungselemente sind auf einer in sich geschlossenen Umlaufbahn beweglich,

beispielsweise auf einer Umlaufbahn in Form eines Kreises oder einer anderen im Wesentlichen glatten und konvexen Bahn beweglich sind. Die Umlaufbewegung kann durch Bewegung der Kugeln auf dem Transmitterkörper erfolgen, wobei die

Umlaufbahnen auf dem Transmitterkörper vorgesehen sind oder durch eine Bewegung des Transmitterkörpers, wobei die

Übertragungselemente fest auf dem Transmitterkörper

angebracht sind. In einer speziellen Ausführungsform ist die Umlaufbahn weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass sie in einer Umlaufebene liegt, die die Antriebsachse und die

Abtriebsachse enthält, und dadurch dass die Umlaufbahn den Transmitterkörper umschließt. Die Umlaufebene kann relativ z einem Gehäuse stationär sein oder auch um eine Achse

rotieren, insbesondere um eine Achse des Transmitterkörpers.

Durch die Bewegung der Antriebskörper auf einer im

wesentlichen glatten und konvexen Umlaufbahn, die in sich geschlossen ist kann ein höherer Wirkungsgrad des Getriebes erzielt werden als wenn sich die Antriebskörper auf einer Bahn bewegen, auf der sich die Bewegungsrichtung abrupt ändert. Durch einen bestimmten Neigungsgrad der Bahn kann gemäß der Anmeldung zudem ein definiertes

Übersetzungsverhältnis erzielt werden. Das

Übersetzungsverhältnis kann so im Prinzip beliebig festgelegt werden, solange die Reibungsverluste sowie Material- und Genauigkeitsanforderungen innerhalb vorbestimmter Grenzen bleiben. Dies kann gemäß der Anmeldung insbesondere zum

Erzielen besonders hoher Unter- oder Übersetzungen bei vorgegebenen Getriebedimensionen ausgenutzt werden.

In einer weiteren Ausführungsform sind der Abtriebskörper und der Antriebskörper konzentrisch zueinander angeordnet sind, so dass ein kompaktes Getriebe entsteht. Vorteilhafterweise sind die Antriebsbahnen und die

Abtriebsbahnen so geformt, dass eine Drehung des

Antriebskörpers um die Antriebsache mit einer konstanten Antriebsgeschwindigkeit eine Bewegung der

Übertragungselemente auf den in sich geschlossenen

Umlaufbahnen mit einer konstanten Umlaufgeschwindigkeit bewirkt und dass die Bewegung der Übertragungselemente mit der konstanten Umlaufgeschwindigkeit eine Bewegung des

Abtriebsköpers um die Abtriebsachse mit einer konstanten Abtriebsgeschwindigkeit bewirkt. Dies kann zum Beispiel durch eine konstante Steigung erreicht werden, zum Beispiel

dadurch, dass die Antriebsbahnen relativ zu einer Ebene, die die Antriebsachse enthält, eine konstante Steigung aufweisen. Ebenso kann es dadurch bewirkt werden, dass die

Abtriebsbahnen relativ zu einer Ebene, die die Abtriebsachse enthält, eine konstante Steigung aufweisen.

In einer speziellen Weiterbildung sind die

Übertragungselemente als Kugeln ausgebildet, so dass eine Orientierung der Übertragungselement nicht beachtet zu werden braucht und eine reibungsarme Kraftübertragung ermöglicht wird. Weiterhin könne die Übertragungselemente untereinander verbunden sein, so dass ein definierter Abstand zwischen die Übertragungselementen leichter eingehalten werden kann.

Speziell kann das Getriebe so ausgebildet sein, dass

mindestens zwei Übertragungselemente jeweils in je eine der Antriebsbahnen eingreifen und mindestens zwei

Übertragungselemente jeweils in je eine der Abtriebsbahnen eingreifen, wobei zwischen je zwei Übertragungselementen jeweils eine erste Anzahl von Antriebsbahnen liegt und zwischen je zwei Übertragungselementen jeweils eine zweite Anzahl von Abtriebsbahnen liegt und wobei die

Übertragungselemente auf der in sich geschlossenen Umlaufbahn im wesentlichen den gleichen Abstand haben.

Die in sich geschlossene Umlaufbahn kann gemäß der Anmeldung als eine kreisförmige Umlaufbahn ausgebildet sein, so dass eine besonders gleichförmige Bewegung der Übertragungskörper ermöglicht wird.

In einer weiteren Ausführungsform ist der oder die

Transmitterkörper mit einem Transmitterträger verbunden sind, der an einem Getriebegehäuse befestigt ist. Hierdurch kann der Transmitterkörper stationär gehalten werden, während die Übertragungskörper auf dem Transmitterkörper umlaufen.

In einer Ausführungsform gemäß der Anmeldung hat der

Abtriebskörper die äußere Form eines Zylinders hat, aus dem eine Schnittmenge des Zylinders mit einem Torus fortgelassen ist. Anschaulich betrachtet entspricht diese Form in etwa der Form eines Apfelgriepsches und ermöglicht eine runde Umlaufbahn der darauf umlaufenden Übertragungskörper. Zur Führung der Übertragungskörper kann auch ein Teil dieser Form dienen, beispielsweise nur die obere oder nur die untere Hälfte. Diese Form ist insbesondere bei kreisrunden

Umlaufbahnen vorteilhaft.

In einer weiteren Ausführungsform ist der Antriebskörper als Hohlzylinder ausgebildet und der Abtriebskörper als

Vollzylinder ausgebildet.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Antriebsbahnen und die Abtriebsbahnen jeweils als Coriolis-Spiralen ausgebildet sind. Des weiteren offenbart die Motor-Getriebe Einheit mit einem Getriebe gemäß der Anmeldung sowie ein Fahrzeug mit einer Motor-Getriebe Einheit gemäß der Anmeldung.

Weitere Einzelheiten und Ausführungsformen gemäß der

vorliegenden Anmeldung können der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren entnommen werden.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Harmonie

Orbit Getriebes gemäß einer ersten Ausführungsform,

Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des

Abtriebskörpers des Harmonie Orbit Getriebes aus Fig. 1,

Figur 3 zeigt eine perspektivische SchnittZeichnung des

Harmonie Orbit Getriebes aus Fig. 1,

Figur 4 zeigt eine Schnittansicht durch das Harmonie Orbit

Getriebe von Fig. 1,

Figur 5 zeigt eine teilweise Schnittansicht des

Transmitterträgers des Harmonie Orbit Getriebes von

Fig. 1, Figur 6 zeigt eine Aufsicht auf das Harmonie Orbit Getriebe von Fig. 1,

Figur 7 zeigt eine SchnittZeichnung durch ein Harmonie

Orbit Getriebe gemäß einer weiteren

Ausführungsform,

Figur 8 zeigt eine SchnittZeichnung durch ein Harmonie

Orbit Getriebe gemäß einer weiteren

Ausführungsform,

Figur 9 zeigt eine Aufsicht auf eine Antriebsscheibe des

Harmonie Orbit Getriebes aus Fig. 8,

Figur 10 zeigt eine Aufsicht auf eine Abtriebsscheibe des

Harmonie Orbit Getriebes aus Fig. 8, und Figur 11 zeigt eine Aufsicht auf einen Transmitterträger mit

Transmitterkörpern des Harmonie Orbit Getriebes aus Fig. 8.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines Getriebes 10, das im

folgenden als Harmonie Orbit Getriebe 10 oder auch als harmonisches Umlaufgetriebe 10 bezeichnet wird. Der

Übersichtlichkeit halber sind in dieser Ansicht Teile des

Harmonie Orbit Getriebes 10 fortgelassen. Der Harmonie Orbit Getriebe 10 enthält einen Abtriebskörper 11, mehrere

Transmitterkörper 12 und einen Antriebskörper 13, der in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist.

Auf einer Außenseite des Abtriebskörpers 13 sind Bahnen 14 mit einem halbkreisförmigen Profil 15 eingelassen. Der

Abtriebskörper 11 ist mit einer Abtriebswelle 9 verbunden, die auf der Symmetrieachse des Abtriebskörpers 11 angeordnet ist. Der Abtriebskörper 11 ist so geformt, dass er

symmetrisch bezüglich Rotationen um ein Vielfaches von

360/N_a Grad um seine Achse 8 ist, wenn N_a die Anzahl der Bahnen 14 ist. Der Abtriebskörper 11 hat die äußere Form eines Zylinders, aus dem die Schnittmenge eines Torus mit dem Zylinder fortgelassen ist.

In die Transmitterkörper 12 ist jeweils eine kreisförmige Bahn 16 mit einem halbkreisförmigen Profil 17 eingelassen. In der kreisförmigen Bahn befinden sich Kugeln 18, die einen etwas kleineren Radius haben als der Radius des

halbkreisförmigen Profils der Bahn 16. Die Kugeln 18 sind untereinander durch eine Kugelkäfig verbunden, der in Fig. 1 nicht gezeigt ist. Die Transmitterkörper 12 sind als Scheiben ausgebildet, die einen Radius haben, der dem größten Radius der kreisförmigen Bahn 16 entspricht und die eine Dicke haben, die etwas größer als der Durchmesser der Kugeln 18 ist .

Auf einer Innenseite des Antriebskörpers 13 sind Bahnen 20 mit einem halbkreisförmigen Profil 21 eingelassen, die durch Führungsgrate 22 begrenzt sind, die in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet sind. Die Bahnen 20 sind besonders gut in Fig. 3 erkennbar. Die Radien der halbkreisförmigen Profile 15, 17, 21 der Bahnen des Abtriebskörpers 11, des Transmitterkörpers 12 und des Antriebskörpers 13 stimmen im Wesentlichen

überein. Der Antriebskörper 13 ist mit einer Antriebswelle verbunden, die auf einer Symmetrieachse des Antriebskörpers 13 angeordnet ist. Der Antriebskörper 13 ist so angeordnet, dass seine Symmetrieachse mit der Symmetrieachse 8 des

Abtriebskörpers 11 übereinstimmt.

Die Transmitterkörper 12 sind mit einem in Figur 1 nicht gezeigten Transmitterträger 6 verbunden, der zwischen dem

Abtriebskörper 11 und dem Antriebskörper 13 hindurchgeführt ist. Der Transmitterträger 6 ist stationär verankert, beispielsweise an einem Gehäuse des Harmonie Orbit Getriebes 10.

Figur 2 zeigt den Abtriebskörper 11 des Harmonie Orbit

Getriebes 10. Die Abtriebswelle 9 ist in Fig. 2 nicht

gezeigt. Die Bahnen 14 auf der Außenseite des Abtriebskörpers sind so geformt, dass eine Kugel 18, die sich in einer Bahn 14 des Abtriebskörpers 11 befindet und die in ihrer Bewegung auf eine Ebene eingeschränkt ist, die Achse des

Abtriebskörpers 11 enthält, sich mit einer vorgegebenen

Winkelgeschwindigkeit auf der Kreisbahn 16 bewegt, wenn der Abtriebskörper 11 mit einer weiteren vorgegebenen

Winkelgeschwindigkeit um seine Achse 8 rotiert wird. Durch das Verhältnis der Winkelgeschwindigkeit auf der Kreisbahn 16 zur weiteren Winkelgeschwindigkeit des Abtriebskörpers 11 wird ein abtriebsseitiges Übersetzungsverhältnis und

gleichzeitig auch die Form einer Bahn 14 bestimmt.

Die Bahnen 14 weisen zudem eine konstante Steigung gegenüber einer Ebene auf, die die Achse 8 enthält. Hierbei bestimmt sich die Steigung an einem Punkt der Bahn 14 durch die

Steigung der Bahntangente an diesem Bahnpunkt zu der Ebene, die die Achse 8 enthält und durch diesen Bahnpunkt geht.

Einer Steigung von beispielsweise 40 Prozent entspricht einem abtriebsseitigen Übersetzungsverhältnis von 10 : 4.

Diese Formgebung der Bahnen des Abtriebskörpers 11 kann auch zur Herstellung einer Masterform für den Abtriebskörper 11 verwendet werden, in dem eine Fräse, die eine Bahn in einen Rohling einfräst auf einer Kreisbahn bewegt wird und der Rohling gleichzeitig um seine Symmetrieachse rotiert wird. Von der Masterform können dann wiederum dauerhafte oder auch verlorene Gussformen erstellt werden. Figur 3 zeigt eine Querschnittsansicht des Harmonie Orbit Getriebes 10. Hierbei ist der Teil des Harmonie Orbit

Getriebes 10 fortgelassen, der oberhalb einer Symmetrieebene liegt. Die Symmetrieebene ist so angeordnet, dass sie

senkrecht zur Achse 8 des Abtriebskörpers 11 liegt und den Abtriebskörpers 11 in zwei symmetrische Hälften teilt.

In Figur 3 ist außerdem ein Querschnitt eines Teils eines Verbindungsrings 24 gezeigt, der mit dem Transmitterträger 6 verbunden ist, und der die Transmitterkörper 12 untereinander verbindet .

Die Bahnen 20 des Antriebskörpers 13 sind so geformt, dass sie eine konstante Steigung gegenüber einer Ebene aufweisen, die senkrecht zur Achse 8 des Abtriebskörpers 13 liegt. Die Bahnen 14 des Abtriebskörpers 11 und des Antriebskörpers 13 sind weiterhin dadurch bestimmt, dass sie auf der Innenseite eines Torus liegen. Die Bahnneigungen der Bahnen 14 des Abtriebskörpers 11 und der Bahnen 20 des Antriebskörpers 13 stehen in der Ausführungsform der Fig. 1 in einem bestimmten Verhältnis, so dass bei einem konstanten Abstand der Kugeln 18 untereinander auf der Antriebsseite zwischen jeder Kugel 18 eine Bahn 20 liegt und auf der Abtriebseite die Kugeln 18 in benachbarten Bahnen 14 umlaufen.

Das antriebsseitige Übersetzungsverhältnis ergibt sich aus der Neigung der Bahnen 20. Weist beispielsweise die Neigung der Bahnen 20 eine Steigung von 10 Prozent auf, so ergibt sich daraus ein antriebsseitiges Übersetzungsverhältnis von 10 zu 1. Das Übersetzungsverhältnis des Harmonie Orbit

Getriebes 10 ergibt sich aus dem Produkt des antriebsseitigen Übersetzungsverhältnisse mit dem abtriebsseitigen Übersetzungsverhältnis. Bei Übersetzungsverhältnissen von 10:1 und 10:4 kann bereits eine 25-fache Untersetzung erzielt werden. Insbesondere die Neigung der antriebsseitigen Bahnen 20 kann sehr gering gewählt werden. Beispielsweise ergibt eine Bahnneigung von 1 Grad ein antriebsseitiges

Übersetzungsverhältnis von tan (1°) ~ 57,3:1, also 143:1 bei einem abtriebsseitigen Übersetzungsverhältnis von 10:4. Somit sind mit dem Harmonie Orbit Getriebe 10 ähnliche

Übersetzungsverhältnisse wie bei einem harmonischen Getriebe möglich.

Die Funktionsweise des Harmonie Drive Getriebes 10 ist an Figur 10 erkennbar. In der folgenden Beschreibung beziehen sich die Begriffe "oben" und "unten" auf die eingezeichnete x-Achse, die zur Achse 8 des Abtriebskörpers parallel ist.

Wenn der Antriebskörper 13 durch eine Antriebsachse im

Gegenuhrzeigersinn weiterbewegt wird, wie durch die Pfeile 26 angedeutet, dann bewegen sich die Bahnen 20 des

Antriebskörpers an dem stationären Transmitterkörper 12 vorbei. Dadurch liegt dem Antriebskörper ein tieferer

Bahnabschnitt derselben Bahn 20 gegenüber. Eine Kugel 18, die in der Bahn 20 umläuft wird entlang der Bahn 16 des

Transmitterkörpers 12 abwärts bewegt, bis sie das untere Ende des Antriebsköpers 13 erreicht. Die Umlaufbewegung der Kugeln 18 in der Bahn 16 ist durch den Pfeil 27 angedeutet.

Anschließend wird die Kugel 18 durch den - hier nicht

gezeigten - Kugelkäfig weiterbewegt, so dass sie in eine Bahn 14 des Abtriebskörpers eingreift. Durch die Kraft des

Kugelkäfiges auf die Kugel 18 wird die Kugel 18 in der Bahn 16 des Transmitterkörpers 12 aufwärts weiterbewegt. Durch die Kraft der Kugel 18 auf die Wände der Bahn 14 des Abtriebsköpers 11 wird der Abtriebskörper 11 im selben

Drehsinn wie der Antriebskörper um seine Achse 8

weitergedreht. Der Abtriebskörper 11 überträgt seine

Rotationsbewegung auf eine Abtriebsachse 9. Die

Rotationsbewegung des Abtriebskörpers ist durch einen Pfeil 28 angedeutet.

Die Kugel 18 bewegt sich in der Bahn 14 des Abtriebskörpers 11 nach oben, bis sie das Ende der Bahn 14 erreicht. Von dort wird sie durch den Kugelkäfig des Transmitterkörpers 12 in ein oberes Ende einer Bahn 20 des Antriebskörpers 13

weiterbewegt. Anschließend wird die Kugel 18 durch die Kraft der Wände 22 der Bahn 20 des Antriebskörpers 13 auf die Kugel 18 wieder nach unten bewegt und der oben beschriebene Vorgang wiederholt sich von vorne. Die Kugeln 18 beschreiben somit eine periodische Kreisbewegung in der Bahn 16 des

Transmitterkörpers 12, die auch als ein harmonischer Orbit bezeichnet werden kann. Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht des Harmonie Orbit

Getriebes 10 aus Fig. 1, wobei die Querschnittsebene durch die Achse 8 des Abtriebskörpers gelegt ist. Ein

Transmitterträger 6 ist zur Verdeutlichung in einer

Seitenansicht gezeigt. Die Form des Transmitterträgers 6 ist besonders gut in Fig. 5 erkennbar.

Auf einer Antriebsseite des Harmonie Orbit Getriebes 10 ist eine Antriebswelle 30 ist über einen Antriebsträger 31 mit dem Antriebskörper 13 verbunden. Die Antriebswelle 30 ist als Hohlwelle ausgeführt, die auf einem Kugellager 34 abgestützt ist. Innerhalb der Antriebswelle 30 ist konzentrisch eine Stützwelle 32 mittels eines Wälzlagers 33 gelagert. Die Stützwelle 32 ist auf der Achse 8 des Abtriebskörpers mit dem Abtriebskörper 11 verbunden.

Ein transmitterseitiges Ende des Transmitterträgers 6

umgreift einen oberen Teil eines Transmitter 12 in Form einer Gabel 35 und ist auf dem Verbindungsring 24 befestigt.

Oberhalb des transmitterseitigen Endes ist der

Transmitterträger 6 zwischen den Antriebskörper 13 und dem Abtriebskörper 12 hindruchgeführt . Ein oberer Teil der Gabel 35 ist mit einer Haltestange 36 verbunden, die an einem Ende an einer Halterung 37 befestigt ist. Die Haltestangen 37 sind mit einem Ring 38 verbunden, der die Haltestangen 37

verbindet und der in Fig. 4 von der Seite gezeigt ist. Auf einer Abtriebssite des Harmonie Orbit Getriebes 10 ist die Abtriebswelle 8 auf der Achse 8 des Abtriebskörpers 11 mit dem Abtriebskörper 11 verbunden. Die Abtriebswelle ist in einem Kugellager 39 gelagert. Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht der Gabel 35 des

Transmitterträgers 6 und des Transmitters 12 entlang der Querschnittslinie A-A aus Fig. 4. Ein Querschnitt der Bahn 16 des Transmitter 12 ist gestrichelt angedeutet. Fig. 6 zeigt eine Frontalansicht des Antriebskörper 13, des Abtriebskörper 11, des Transmitterträgers 6 und der

Abtriebsachse 8 von der Seite der Abtriebsachse 8 her.

In Fig. 6 sind die Transmitterkörper 12, die sich innerhalb des Harmonie Orbit Getriebes 10 befinden, gestrichelt

angedeutet. Der Ring 38, der die Abtriebsachse 8 umfasst, ist in Fig. 6 vollständig gezeigt. Fig. 6 zeigt ebenfalls die Haltestangen 36, die den Ring 38 und die Transmitterkörper 12 halten. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nur zwei

Transmitterkörper 12 in Fig. 6 gezeigt. Es kann jedoch eine beliebige Anzahl von Transmitterkörpern 12 vorhanden sein, wobei mindestens zwei Haltestangen 36 erforderlich sind.

Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren

Ausführungsform eines Harmonie Orbit Getriebes 10'. Hierbei ist ein Antriebskörper 13' als Hohlzylinder ausgebildet, an dessen Innenseite Bahnen 20' eingebracht sind. Ein

Antriebskörper 11' ist als Spindel ausgebildet an dessen Außenseite Bahnen 14' eingebracht sind. Relativ zu einer Ebene, die senkrecht zur Achse 8 des Abtriebskörpers 11' ist, haben die Bahnen 13' des Antriebskörpers eine Steigung kleiner als 45 Grad und die Bahnen 14' des Abtriebskörpers 11' haben eine Steigung größer als 45 Grad.

Zwischen dem Antriebskörper 13' und dem Abtriebskörper 11' befindet sich ein Transmitterkörper 12 ' . Der

Transmitterkörper 12' ist als eine Scheibe ausgebildet, die einen Querschnitt eines abgerundeten Rechtecks hat. An der Schmalseite des Transmitterkörpers 12 ' ist eine umlaufende Bahn 16' eingebracht. In der umlaufenden Bahn 16' befinden sich Kugeln 18, die untereinander durch einen flexiblen

Kugelträger, beispielsweise ein Seil, eine Kette oder eine Raupenkette verbunden sind. Der Kugelträger, der dem

Kugelkäfig des ersten Ausführungsbeispiels entspricht, ist in Fig. 7 nicht gezeigt.

Der Einfachheit halber ist in Fig. 7 nur einer der

Transmitterkörper 12' gezeigt. Ähnlich wie im ersten

Ausführungsbeispiels sind die Transmitterkörper 12 ' mit einem Transmitterträger verbunden, der stationär, beispielsweise an einem Gehäuse, verankert ist. In einer Variante dieses Ausführungsbeispiels sind sowohl der Antriebskörper als auch der Abtriebskörper als Spindel ausgeführt.

In einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels ist auch der Antriebskörper 13 in einer doppelkegelähnlichen Form ausgeführt, ähnlich dem Abtriebskörper 11, jedoch mit flachen Bahnen. Dadurch ist es besonders leicht, einen

Transmitterträger zu befestigen. Es kann dann nur ein

Transmitterkörper 12 verwendet werden. Mit mehreren

Transmitterkörpern 12 können dann jedoch mehrere

Abtriebskörper 13 zugleich angetrieben werden.

Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht durch ein weiteres Ausführungsbeispiels eines Harmonie Orbit Getriebes 10''. Hierbei sind der Antriebskörper 13' und der Abtriebskörper 11' jeweils als Wellen mit Endplatten ausgeführt, die im Folgenden als Antriebsscheibe und Abtriebsscheibe bezeichnet werden . Die Bahnen der Antriebsscheibe und der Abtriebsscheibe haben die Form von Coriolis-Spiralen . Das heißt, dass für einen Punkt einer Bahn mit dem Abstand r von der Drehachse und einem Winkel φ gilt: r - r_0 = k- (φ- φ_0), beziehungsweise in rechtwinkligen Koordinaten (x, y) = k- (φ - φ_0) (cos (φ - φ_0), sin (φ - φ_0)), wobei r_0 ein Bezugsradius und φ_0 ein Bezugswinkel ist. Die Konstante k gibt ein

Übersetzungsverhältnis an: Wird die Antriebsscheibe mit der Winkelgeschwindigkeit ω gedreht, dann laufen die Kugeln mit v = k-ω um. Ist die entsprechende Konstante der Abtriebsscheibe k', so ergibt sich aus einer Umlaufgeschwindigkeit v eine Winkelgeschwindigkeit von ω' = v/k'. Somit erhält man das Übersetzungsverhältnis des Harmonie Orbit Getriebes 10'' zu ω : ω' = v/k : v/k' = k' : k. Für ein hohes Übersetzungsverhältnis werden also auf der Antriebsseite flache Bahnen mit kleinem k und auf der Abtriebsseite steile Bahnen mit großem k' benötigt. Diese Formgebung der Bahnen ist besonders gut in den Figuren 9 und 10 erkennbar.

In der Anordnung von Figur 8 sind Kugellager gezeigt, auf de nen der Antriebskörper gelagert ist. Ein Teil des

Antriebskörpers 13'' kann als Rotor eines Innenläufermotors ausgebildet sein.

Figur 9 zeigt eine Draufsicht auf die Antriebsscheibe des Antriebskörpers 13''. Die Bahnen 20'' des Antriebskörpers 13'' sind als flache Coriolis-Spiralen ausgebildet. Figur 10 zeigt eine Draufsicht auf die Abtriebsscheibe des

Abtriebskörpers 11''. Die Bahnen 14'' des Abtriebskörpers 11' sind als steile Coriolis-Spiralen ausgebildet.

Der halbkreisförmige Querschnitt der Bahnen 20'' und 14'' ist in Fig. 9 und Fig. 10 nicht gezeigt.

Figur 11 zeigt ein Draufsicht auf einen Transmitterhalter für vier Transmitterkörper 12''. In Fig. 11 ist zudem gezeigt, dass die Kugeln 18, die auf dem Umfang eines

Transmitterkörpers 12'' umlaufen, durch eine Kette verbunden sind. Der Abstand der Bahnen 20'' untereinander bzw. der Bahnen 14'' untereinander und der Abstand der Kugeln 18 untereinander ist so angepasst, dass sich in jeder n-ten Bahn 20'' der Antriebsscheibe und auf jeder n'-ten Bahn 14'' der Abtriebsscheibe eine Kugel befindet, wobei n, n' größer oder gleich 1 sind. Dadurch, dass die Kugeln gemäß der Anmeldung auf einer in sich geschlossenen Kreisbahn eines Transmitterkörpers

umlaufen, ist keine Bewegungsumkehr der Kugeln nötig. Dieser Vorteil trifft auch zu, wenn die Kugeln auf dem

Transmitterkörper eine andere konvexe Bahn ausführen, die in einer Ebene liegt, insbesondere bei glatten Bahnen, die einem Oval oder einem Kreis oder einem abgerundeten Vieleck ähneln.

Da sich die Bewegung der Kugeln gemäß der Anmeldung nicht umkehrt verläuft die Bewegung der Kugeln gleichmäßig, so dass ein Harmonie Orbit Getriebe verbesserte

Gleichlaufeigenschaften aufweist. Zudem sind die

Reibungsverluste und die Abnutzung geringer und das Getriebe kann mit einer höheren Geschwindigkeit betrieben werden.

Mit dem Harmonie Orbit Getriebe gemäß der Anmeldung sind ähnliche Übersetzungsverhältnisse wie mit einem Harmonie Drive Getriebe erzielbar. Bei geringem Raumbedarf lässt sich eine hohe Untersetzung erreichen. Gegenüber einem Harmonie Drive Getriebe hat das Harmonie Orbit Getriebe jedoch den

Vorteil, dass die Drehrichtung von Antrieb zu Abtrieb durch die Formgebung der Bahnen gleichsinnig oder gegensinnig gewählt werden kann. Ähnlich wie bei einem Zahnradgetriebe jedoch anders als bei einem Harmonie Drive Getriebe sind die Elemente des Harmonie Orbit Getriebes nur geringfügig verformbar, so dass eine Rückwirkung eines Drehmomentes auf die Getriebeform ebenfalls gering ist. Für eine vorgegebene Untersetzung benötigt das Harmonie Orbit Getriebe jedoch weniger Bauraum im Vergleich zu einem Zahnradgetriebe, das für eine gleichwertige

Belastung ausgelegt ist. Es ist vorteilhaft, wenn der Transmitterkörper einen

kreisförmigen Umfang hat, da die Kugeln dann besonders leicht auf dem Umfang bewegbar sind. Außerdem kann dann auch der Transmitterkörper um die eigene Achse bewegt werden, anstatt dass die Kugeln um den Transmitterkörper umlaufen.

In der vorliegenden Anmeldung werden Einzelheiten angegeben, um die verschiedenen Ausführungsformen zu beschreiben. Es ist jedoch für eine in diesem Fachgebiet bewanderte Person offensichtlich, dass ein Getriebe gemäß der Anmeldung auch ohne solche Einzelheiten realisiert werden kann.

Beispielsweise können die Bahnen des Antriebskörpers und des Abtriebskörpers bezüglich einer vorgegebenen Orientierung jeweils als Links- oder Rechtsgewinde ausgeführt werden. Der Antriebskörper und der Abtriebskörper des ersten

Ausführungsbeispiels brauchen nicht vollständig um den

Transmitterkörper herumzureichen sondern sie können,

beispielsweise um den Transmitterträger leichter

hindurchführen zu können, auch nur halb oder teilweise um den Transmitterkörper herumreichen. Zum Beispiel kann der

Antriebskörper als eine Halbschale ausgeführt sein.

Es können auch mehr Transmitterkörper vorgesehen sein als gezeigt. Die Transmitterkörper können starr an dem

Transmitterträger befestigt sein oder aber um ihrer eigene Achse drehbar sein. Ferner können die Transmitterkörper untereinander durch einen Ring verbunden sind oder aber allein durch den Transmitterträger gehalten werden. Wenn die Transmitterkörper um ihre eigene Achse drehbar sind können die Kugeln auf dem Transmitterkörper auch fest angebracht sein. Es ist auch möglich, statt Kugeln Stifte vorzusehen, die jeweils in die Bahnen des Antriebskörpers und des Abtriebskörpers eingreifen. Zur besseren Kapselung des

Harmonie Orbit Getriebes kann ein Getriebegehäuse vorgesehen sein, durch das eine An- und eine Abtriebsachse

hindurchgeführt ist.

An- und Abtrieb können auf verschiedene Arten realisiert werden. Anstatt den Antriebskörper mit einer Welle

anzutreiben kann der Antriebskörper auch direkt mit einem Rotor eines Innenläufermotors verbunden sein. Es kann auch der innere Körper als Antriebskörper und der äußere Körper als Abtriebskörper verwendet werden. In diesem Fall werden die flachen Bahnen auf dem inneren Körper vorgesehen und die steilen Bahnen auf dem äußeren Körper vorgesehen. "Flach" und "steil" sind hierbei bezüglich einer Ebene senkrecht zur Achse der Abtriebswelle gemeint und beziehen sich jeweils auf einen Winkel kleiner als 45 Grad bzw. größer als 45 Grad. Wenn der äußere Körper als Abtriebskörper dient, kann der Abtrieb statt über eine Welle auch dadurch erfolgen, dass der Abtriebskörper außen mit einem Felgenhorn verbunden wird.

Bezugs zeichenliste

8 Achse

9 Abtriebswelle

10 Harmonie Orbit Getriebe

10 ' Harmonie Orbit Getriebe

10¹ ' Harmonie Orbit Getriebe

11 Abtriebskörper

11 ' Abtriebskörper

11 ' ' Abtriebskörper

12 Transmitterkörper

12 ' Transmitterkörper

12 ' ' Transmitterkörper

13 Antriebskörper

13 ' Antriebskörper

13 ' ' Antriebskörper

14 Bahn, Bahnen

14 ' Bahn, Bahnen

14 ' ' Bahn, Bahnen

15 Profil

16 Bahn, Bahnen

16' Bahn, Bahnen

16^{1 1} Bahn, Bahnen

18 Kugel, Kugeln

20 Bahn, Bahnen

20 ' Bahn, Bahnen

20 ' ' Bahn, Bahnen

21 Profil

21¹ Profil

22 Führungsgrat

24 Verbindungsring

26 Rotation des Antriebskörpers

27 Umlaufbewegung der Kugeln Rotation des Abtriebskörpers

Antriebswelle

Stützwelle

Wälzlager

Kugellager

Haltestange

Halterung

Ring

Kugellager

Claims

Patentansprüche

1. Getriebe mit

- einem um eine Antriebsachse rotierbaren Antriebskörper auf dem Antriebsbahnen eingebracht sind,

- ein oder mehrere Transmitterkörper auf dessen Umfang Übertragungselemente vorgesehen sind und

- einem um eine Abtriebsachse rotierbaren Abtriebskörper auf dem Abtriebsbahnen eingebracht sind,

wobei mindestens eines der Übertragungselemente in eine der Antriebsbahnen eingreift und wobei mindestens eines der Übertragungselemente in eine der Abtriebsbahnen eingreift, wobei

die Übertragungselemente auf einer in sich geschlossenen Umlaufbahn beweglich sind, und wobei die Umlaufbahn in einer Umlaufebene liegt und den Transmitterkörper umschließt .

2. Getriebe nach Anspruch 1,

wobei die Umlaufebene

die Antriebsachse und die Abtriebsachse enthält.

3. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

gekennzeichnet dadurch, dass

der Abtriebskörper und der Antriebskörper konzentrisch zueinander angeordnet sind.

4. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

gekennzeichnet dadurch, dass

die Antriebsbahnen und die Abtriebsbahnen so geformt sind, dass eine Drehung des Antriebskörpers um die

Antriebsache mit einer konstanten

Antriebsgeschwindigkeit eine Bewegung der Übertragungselemente auf den in sich geschlossenen Umlaufbahnen mit einer konstanten Umlaufgeschwindigkeit bewirkt und dass die Bewegung der Übertragungselemente mit der konstanten Umlaufgeschwindigkeit eine Bewegung des Abtriebsköpers um die Abtriebsachse mit einer konstanten Abtriebsgeschwindigkeit bewirkt.

Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Antriebsbahnen relat zu einer Ebene, die die Antriebsachse enthält, eine konstante Steigung aufweisen.

Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Abtriebsbahnen relat zu einer Ebene, die die Abtriebsachse enthält, eine konstante Steigung aufweisen.

Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass

die Übertragungselemente als Kugeln ausgebildet sind.

Getriebe nach Anspruch 4,

gekennzeichnet dadurch, dass

die Übertragungselemente untereinander verbunden

Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass

mindestens zwei Übertragungselemente jeweils in je der Antriebsbahnen eingreifen und mindestens zwei Übertragungselemente jeweils in je eine der

Abtriebsbahnen eingreifen, wobei zwischen je zwei Übertragungselementen jeweils eine erste Anzahl von Antriebsbahnen liegt und zwischen je zwei Übertragungselementen jeweils eine zweite Anzahl von Abtriebsbahnen liegt und wobei die Übertragungselemente auf der in sich geschlossenen Umlaufbahn im wesentlichen den gleichen Abstand haben.

10. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

gekennzeichnet dadurch, dass

die in sich geschlossene Umlaufbahn als eine

kreisförmige Umlaufbahn ausgebildet ist.

11. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

gekennzeichnet dadurch, dass

die Transmitterkörper mit einem Transmitterträger verbunden sind, der an einem Getriebegehäuse befestigt ist.

12. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

gekennzeichnet dadurch, dass

der Antriebskörper als Hohlzylinder ausgebildet ist und der Abtriebskörper als Vollzylinder ausgebildet ist.

13. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

gekennzeichnet dadurch, dass die Antriebsbahnen und die Abtriebsbahnen jeweils als Coriolis-Spiralen ausgebildet sind.

14. Motor-Getriebe Einheit mit einem Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 15. Fahrzeug mit einer Motor-Getriebe Einheit nach Anspruch 14. 24