Die Erfindung bezieht sich auf ein verstellbars Führungs¬ getriebe zur Übersetzungsänderung bei machanischen Linear-, Schwenk- und Umlaufgetrieben insbesondere für Anwendungen in Pneumatiksteuerungen und Fahrzeuglenkungen. In DE 39 05 979 AI ist ein verstellbares Führungsgetriebe zur Übersetzungsänderung gezeigt, bei dem das Verstellelement mit dem Zielgetriebe mitbewegt werden muß. Dies macht das ge¬ samte Verstellgetriebe zu einem komplizierten und aufwendigen Hebelwerk, bei dem ein beweglich angeordneter Hydraulikzylinder notwendig erscheint.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung ermöglicht es, durch Verdrehung eines Führungselementes um eine gehäusefeste, zur Bewegungsbahn des Zielgetriebes senkrechte Achse die Übersetzung des Zielgetriebes so zu verändern, daß entweder eine veränderte konstante Übersetzung oder eine ver¬ änderte von der Getriebestellung abhängige Übersetzung erreicht wird. Die Verstellung kann dabei mechanisch, elektrisch (z.B. mit einem Schrittmotor mit selbsthemmendem Schneckengetriebe, was eine unbeabsichtigte Verstellung der Übersetzung verhin- dert) oder magnetisch, hydraulisch oder pneumatisch oder in Ab¬ hängigkeit von der momentanen Getriebestellung erfolgen.

Mit dem erfindungsgemäßen Getriebe wird daher z.B. eine Linearführung möglich, die ausschließlich mechanische Elemente und Führungen aufweist und die bei konstanter Eingangsgeschwin- digkeit und Eingangskraft zunächst hohe Ausgangsgeschwindigkeit und geringe Ausgangskraft und gegen Ende geringe Ausgangsge¬ schwindigkeit und hohe Ausgangskraf erzeugt.

Führungsgetriebe sollen eine Ausgangsbewegung in eine zweite Bewegung überführen. Derartige Getriebe werden in der Regel in Maschinen zur Erzeugung einer unveränderlichen Zweit¬ bewegung bei einer gegebenen Erstbewegung eingesetzt.

Bei Pneumatikzylindern oder Schwenkmotoren können in der Regel nur zwei Positionen (Anschlagregelung) angefahren werden. Damit wird die Steuerbarkeit der Pneumatik stark eingeschränkt. Für Pneumatikanwendungen wäre es günstig, bei gegebener Erst- bewegung z.B. eine Linearverschiebung konstanter Länge durch einen Pneumatikzylinder oder bei Schwenkung um einen konstanten Winkel durch einen Schwenkmotor die Verschiebelänge oder den Schwenkwinkel des Abtriebsgliedes mit Hilfe eines Verstellge¬ triebes ändern zu können. Bei Pneumatikzylindern wäre es aber auch günstig, mit Hilfe eines Getriebes die relativ geringen Verschiebekräfte eine Pneumatikzylinders zu erhöhen oder die Zylinderkraft und Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der jeweiligen Zylinder¬ stellung umzuwandeln. Bei Fahrzeuglenkungen ist in der Regel eine konstante Zu¬ ordnung von Änderung des Lenkradwinkels und des Verstellwinkels der Räder gegeben. Zwar sind bereits Lenkungen bekannt, bei de¬ nen eine Verdrehung des Lenkrads um einen Winkel μ bei starkem Lenkradeinschlag einen anderen Verstellwinkel der Räder erzeugt als bei geringem Lenkradeinschlag; bei gegebenem Lenkradein¬ schlag ist aber die Übersetzung konstant. Man strebt aber für höhere Geschwindigkeiten eine direkte Lenkung an, wofür eine Änderung der Lenkübersetzung in Abhängigkeit von der Fahrge¬ schwindigkeit sinnvoll ist. Ebenso ist bei Vierradlenkungen eine Veränderung der relativen Lenkwinkel von Vorder- und Hin¬ terrädern notwendig. Dabei darf bei Zwangskopplung der Hinter¬ radlenkung mit der Vorderradlenkung und Geradausfahrt eine Ver¬ stellung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes nicht zu einer Änderung der Stellung der Hinterräder führen. Hierfür dient die Erfindung. Die Erfindung ermöglicht es, durch Verdrehung eines um eine relativ zum Gehäuse unbewegliche Achse verdrehbaren Führungselementes:

(1) den Übersetzungsfaktor a/b einer Ausgangslinearbewegung einer Länge a in eine zweite Linearbewegung b stufenlos zu ändern,

(2) den Übersetzungsfaktor ul/μ.2 einer Ausgangsschwenkbewe-

gung des Schwenkwinkels μl in eine zweite Schwenkbewegung des Schwenkwinkels μ2 stufenlos zu ändern, (3) zwischen zwei Wellen eines Umlaufgetriebes eine mehrstufi¬ ge Übersetzung ohne Verwendung von Zahnrädern herzustel- len.

In allen Anwendungen können wälzgelagerte Führungen und Wälzlager ruhige, leichtgängige und spielarme bzw. "spielfreie" Getriebe ermöglichen.

Das Grundprinzip und Ausführungsbeispiele des erfindungs- gemäßen Getriebes sowie seine Verwendung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert; darin dienen

Figuren 1 und 2 der Erläuterung des Grundprinzips anhand eines Linearvorschubs, und Figuren 3 bis 6 der Erläuterung eines Schwenk- bzw. eines Umlaufgetriebes.

Figur 1 zeigt einen Linearvorschub in perspektivischer Sicht als "Explosionszeichnung", Figur 2 zeigt verschiedene Ge¬ triebestellungen als Draufsicht durch "gläserne" Elemente.

Eine Maschine mit einer Linearbewegung konstanter Länge, z.B ein Pneumatikzylinder, ist mit einem Antriebsschieber 1 verbunden, der einen schrägen Schlitz 2 aufweist. Ein Abtriebs¬ schieber 3 mit einem Schlitz 3, der eine andere Schrägung hat als der Schlitz 2, liegt parallel zum Antriebsschieber 1. Über einen ersten Gleitkörper 5, der in den Schlitzen 2, 4 ver- schiebbar ist, sind der Antriebsschieber 1 und der Abtriebs¬ schieber 3 miteinander verbunden.

Ein Führungselement 8 ist mit einem Zapfen 9 im (nicht ge¬ zeichneten) Gehäuse um eine zu den Bewegungsbahnen des An- und des Abtriebsschiebers senkrechte Achse verdrehtar. Auf dem Füh- rungselement 8 ist ein zweiter Gleitkörper 6 verschiebbar, der mit einem Gleitkörperzapfen 7 im ersten Gleitkörper 5 steckt und relativ zu diesem verdreht werden kann.

Figur 2 dient der Erläuterung der Getriebefunktion. Figur 2a zeigt die Stellung für den einen Endanschlag des Antriebs- Schiebers 1 bzw. des Pneumatikzylinderε. Diese Stellung ist für den einen Endanschlag bei jeder Getriebeeinstellung gegeben.

Die Figuren 2b bis 2d zeigen dabei verschiedene Stellungen für den anderen Endanschlag des Antriebsschiebers 1.

In Figur 2b ist das Fühungselement 8 nach oben verdreht. Der Gleitkörper 5 rutscht im Schlitz 2 des Antriebsschiebers 1 nach hinten und im Schlitz 4 des Abtriebsschiebers 3 nach vor¬ ne. Der Abtriebsschieber 3 wird nur um eine geringe Länge ver¬ schoben.

In Figur 2c bleibt der Gleitkörper in beiden Schlitzen re¬ lativ unbewegt. Die Schublänge des Abtriebsschiebers ist gleich der Schublänge des Antriebsschiebers.

In Figur 2d ist das Führungselement nach unten verdreht. Der Gleitkörper rutscht im Schlitz des Antriebsschiebers nach vorne und im Schlitz des Abtriebsschiebers nach hinten. Der Ab¬ triebsschieber wird um eine große Länge verschoben. Figur 3 zeigt das Grundprinzip in perspektivischer Sicht, wobei Figur 3b das Getriebe nach Figur 3a mit um 180° verdreh¬ ter Antriebswelle 22 zeigt.

Anhand von Figur 3a soll der Aufbau erläutert werden. Ein erstes Wälzlager 20 ist mit einem Zapfenpaar 21 im Gehäuse ver- drehbar. Die Zapfen 21 stehen zur Drehachse der Antriebswelle

22 und der Abtriebswelle 25 senkrecht. Auf der Antriebswelle 22 ist ein zweites Wälzlager 23 schäg fest. In der Schnittachse der beiden Wälzlagerebenen ist der Außenring des zweiten Wälz¬ lagers 23 mit dem Innenring des ersten Wälzlager formschlüssig, aber um die Schnittachse relativ dazu verdrehbar verbunden.

An der Abtriebswelle 25 ist eine Gabel mit zur Drehachse parallelen Schlitzen 26 angeordnet, durch die das Verbindungs¬ element der beiden Wälzlager 20, 23 führt. Anhand von Figur 3b erkenn man, daß in dieser Stellung des ersten Wälzlagers eine Verdrehung der Antriebswelle um 180° zu einer Drehung der Ab¬ triebswelle um 90° führt.

Figur 4 zeigt einen Schnitt durch Figur 3b entlang der Schlitze in der Gabel der Abtriebswelle. Man erkennt, daß der Innenring 30 des ersten Wälzlagers 20 mit einem Zapfen 34 in einem Hohlzapfen 33 steckt, der am Außenring 31 des zweiter.

Wälzlagers 23 fest ist. Der Hohlzapfen 33 wiederum ist in einem

Gleitkörper 32 verdrehbar, der im Schlitz 26 der Abtriebswelle 25 parallel zu ihrer Drehachse gleiten kann.

Figur 5 zeigt verschiedene Einstellungen des erfindungsge¬ mäßen Getriebes, wobei die Figuren 5a und 5b Stellungen zeigen, die für Schwenk- und Umlaufgetriene möglich sind, während Figur 5c eine Stellung zeigt, die nur für Schwenkgetriebe möglich ist, wobei die Antriebswelle maximal um 180° verdreht werden darf (in Stellung 5c jeweils um 90° nach vorne oder hinten) . In Figur 5a hat man die Einstellung der Figur 3, bei der eine Drehung der Antriebswelle 22 zu einer halben Drehung der Abtriebswelle 25 führt.

In Figur 5b steht die Drehebene des ersten Wälzlagers 20 senkrecht zu den Drehachsen von An- und Abtriebswelle 22, 25. Die beiden Achsen sind somit gekuppelt und haben gleiche Dreh- zahl.

In Figur 5c hat man unterschiedliche Schrägstellungen der Drehebenen der beiden Wälzlager zu den Drehachsen der beiden Wellen; man hat somit eine Übersetzung zwischen 1 und 2.

Figur 6 zeigt die Anordnung für ein sechsstufiges erfin- dungsgemäßes Getriebe. Dabei sind vier Getriebe der Figur 3 bzw. 4 seriell bzw parallel angeordnet. Die Antriebswelle An treibt die Welle D. Durch Schwenkung des Lagers I ist eine 1:1- oder eine 1:2-übersetzung zwischen Welle An und Welle d erreichbar. Welle d treibt Welle C. Durch Schwenken des Lagers II ist eine 1:1- oder eine 1:2-übersetzung zwischen Welle d und Welle C möglich. Diese Wellen sind also seriell angeordnet. Welle c treibt aber parallel die Welle B und die Welle A. Mit Hilfe des Lagers III ist zwischen Welle c und Welle B eine 1:1- und eine 1 :2-Ubersetzung möglich. Die mit Hilfe dieser Getriebeanordnung möglichen Überset¬ zungen seien kurz hergeleitet. Es gilt: _ab = (n _b +n _c ) /2

Es gilt je nach Einstellung von I: Es gilt je nach Einstellung von II: Es gilt je nach Einstellung von III:

Dann gilt für die acht möglichen Einstellvarianten folgen¬ Übersetzung:

Einst.I Einst.II Einst.III Übersetz, na,b/nan

1 1 1 1:1 2 1 1 1:2

1 2 1 1:2

2 2 1 1:4

1 1 2 1:1.333 2 1 2 1:2.666 1 2 2 1:2.666

2 2 2 1:5.333