Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, deren Mechanismus die Kinematik umstülpbarer Gelenksysteme benutzt. Der umstülpbare Würfel wurde von Paul Schatz entdeckt und ist in : Paul Schatz,"Rhythmusforschung und Technik", Verlag Freies Geistesleben, 1975 ausführlich besprochen. Technische Anwendungen solcher Vorrichtungen zur Erzeugung von taumelnden und rotierenden Bewegungen lassen sich mit hohem Wirkungsgrad als Schüttelmaschinen, als Antriebsorgane für z. B. Schiffsantriebe oder umgekehrt als Vorrichtungen zur Umwandlung der Energie eines strömenden Mediums in ein Drehmoment verwenden. In EP 0 283 439 Bl DETTWILER wird eine auf dem Prinzip der umstülpbaren Würfelkette beruhende Vorrichtung offenbart, deren Aufgabe es ist, sowohl als Wind-und Wasserrad eingesetzt werden zu können und ferner auch anstelle von Schiffsschrauben und Helikopterrotoren verwendet werden zu können. Die auf dem Prinzip der umstülpbaren Würfelkette beruhende Vorrichtung entspricht im Gegensatz zu bekannten rotierenden Vorrichtungen dem Bewegungscharakter der strömenden Medien, der Luft und dem Wasser, weit besser und arbeitet daher mit einem deutlich höheren Wirkungsgrad. Dank der speziellen, der Würfelkette innewohnenden Bewegungscharakteristik erfassen die wälzenden und rollenden Bewegungen von Luft und Wasser die schaufel-und flügelartigen Mitnehmerelemente dieser Vorrichtung, als ob sie ein Bestandteil des sie umströmenden Mediums wären. Durch gezieltes Leiten des Mediums können Strömungen erzielt werden, die diese Tendenz noch steigern. Die Verbindung solcher auf dem Prinzip der umstülpbaren Würfelkette arbeitenden Mitnehmerelemente mit parallelen Achsen führt zu einer ungleichförmigen Rotationsbewegung dieser Achsen, was erforderlichenfalls durch einen Mechanismus mit Kreuzgelenken und kegelförmigen Zahnrädern korrigiert werden kann. Ein solcher Mechanismus wird in CH 361 701 SCHATZ dargestellt. Eine andere Möglichkeit ist in EP 0 283 439 B1 DETTWILER offenbart und besteht darin, im Mittelbereich des mittleren Gelenkarms eine Keilriemenscheibe zu befestigen und mittels eines Keilriemens eine Verbindung zu einer Antriebswelle herzustellen. Bei einem Bewegungszyklus dieser bekannten Vorrichtung beschreibt die Keilriemenscheibe zwar eine Lemniskate, doch ist in dieser Ausführungsform die an der Antriebsscheibe anfallende Rotationsbewegung gleichförmig. Bei diesen bekannten auf dem Prinzip der umstülpbaren Würfelkette arbeitenden Vorrichtungen besteht der Nachteil darin, dass die Drehmomentübertragung zwischen den zwei antreibenden oder angetriebenen Achsen über die die Gelenkarme verbindenden Gelenke stattfindet, was hohe Reibungskräfte verursacht, mit einem beträchtlichen Energieverlust verbunden ist und den Wirkungsgrad der Vorrichtung erheblich beeinträchtigt. Dies gilt speziell bei kritischen Gelenkwinkeln.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine formschlüssige Drehmomentübertragung zwischen den beiden Wellen, welche an den Enden einer auf dem Prinzip des umstülpbaren Würfels basierenden Kette mit bewegten Verbindungsgliedern befestigt sind, die Gelenke zwischen den zur Würfelkette gehörenden Verbindungsgliedern zu entlasten, damit die Reibungskräfte zu verringern und somit den Wirkungsgrad der Vorrichtung zu verbessern. Dies unabhängig davon, ob die Vorrichtung als Antrieb oder zur Umwandlung der Energie eines strömenden Mediums in ein Drehmoment verwendet wird. Das Prinzip des umstülpbaren Würfels beruht auf einem räumlichen Bewegungssystem, das aus einzelnen starren Verbindungsgliedern besteht, die miteinander durch Schwenkgelenke, welche nur eine Schwenkachse aufweisen und aufeinanderfolgend um 90° gegeneinander gedreht sind, zu einem beweglichen, ringförmigen Verband verbunden sind und dieser Verband umstülpbar ist.

Wenn die Vorrichtung beispielsweise als Windrad betrieben und das von der Windenergie abgeleitete Drehmoment an einer der rotierenden Wellen, oder auch an beiden, abgenommen wird, so ergibt sich notwendigerweise, aufgrund der dem Würfelgürtel innewohnenden Kinematik eine ungleichmässige Rotationsbewegung.

Die Schwierigkeit solcher Vorrichtungen besteht darin, dass die beiden anzutreibenden Wellen ungleichförmig rotieren müssen, wenn eine gleichmässige Verteilung der beiden wechselweise verlangten Beschleunigungen bzw. Verzögerungen im Bewegungsablauf der Vorrichtung erzielt werden soll. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, bewegt sich die zu bewegende Vorrichtung unregelmässig.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe mit einem Getriebe mit ovalen Zahnrädern, welches die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist, einer Arbeitsmaschine, insbesondere einem Mischer mit dem erwähnten Getriebe gemäss Patentanspruch 14, einem Antriebsaggregat mit dem erwähnten Getriebe gemäss Patentanspruch 15 und einem Aggregat zur Umwandlung der Energie eines strömenden Mediums in ein Drehmoment mit dem erwähnten Getriebe gemäss den Patentansprüchen 16 und 17.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, dass dank des erfindungsgemässen Getriebes der Kraftfluss zwischen den beiden parallelen Wellen in einer auf dem Prinzip der umstülpbaren Würfel arbeitenden Vorrichtung nicht über die eine taumelnde und rotierenden Bewegung ausführenden Verbindungsglieder geschieht sondern über ein Getriebe mit ovalen Zahnrädern womit sich auch eine gleichförmige Rotationsbewegung in eine ungleichförmige überführen lässt. Die Reibungskräfte in den Gelenken zwischen den Verbindungsgliedern werden erheblich verringert. Somit erhält die Vorrichtung einen deutlich höheren Wirkungsgrad.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der teilweise schematischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 einen Aufriss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Getriebes mit den an den parallelen Wellen angebrachten Verbindungsgliedern ; Fig. 2 einen Grundriss der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemässen Getriebes ; Fig. 3 einen Aufriss einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Getriebes mit den an den parallelen Wellen angebrachten Verbindungsgliedern ; Fig. 4 einen Grundriss der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemässen Getriebes ; Fig. 5 einen Aufriss einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemässen Getriebes ; Fig. 6 einen Seitenriss der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform zur Anwendung des erfindungsgemässen Getriebes ; Fig. 7 einen Grundriss einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Getriebes ; Fig. 8 einen Grundriss einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Getriebes ; Fig. 9 einen Aufriss einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemässen Getriebes.

Fig. 10 einen Aufriss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Getriebes mit den an den parallelen Wellen angebrachten Verbindungsgliedern ; und Fig. 11 einen Grundriss der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemässen Getriebes.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Getriebes verbunden mit einer Vorrichtung bestehend aus drei Verbindungsgliedern 25 ; 26 ; 27, die mittels den an den Enden der Verbindungsglieder 25 ; 26 ; 27 angebrachten Gelenken 8 ; 9 zu einer Kette zusammengefügt sind, welche an ihren Enden mit Gelenken 5 : 6 mit zwei parallelen Wellen 3 ; 4 verbunden ist. Die beiden parallelen Wellen rotieren gegenläufig und ungleichförmig, damit die Verbindungsglieder 25 ; 26 ; 27 ihre taumelnde und rotierende Bewegung ausführen können. Die Drehmomentübertragung zwischen diesen ungleichförmig rotierenden Wellen 3 ; 4 und gleichförmig rotierenden Achsen 28 ; 29 geschieht mittels je einem Getriebe 10 ; 30 mit ovalen Zahnrädern 12 ; 13 : 14 ; 15. Zur Drehmomentübertragung zwischen den beiden gleichförmig rotierenden Achsen 28 : 29 dient ein übliches Zahnradgetriebe 20, wobei die Anzahl der Zahnräder so gewählt ist, dass sich für die beiden Achsen 28 ; 29 ein gegenläufiger Drehsinn ergibt. Somit führt die gesamte Kraftübertragung der Vorrichtung zu einer einzigen gleichförmig rotierenden Achse 28, oder im Falle, dass die gesamte Vorrichtung eine Umsetzung einer gleichförmigen Rotationsbewegung in eine axiale Bewegung erbringen soll, führt die gesamte Kraftübertragung von dieser gleichförmig rotierenden Achse 28 weg.

Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Getriebes, bei der die Drehmomentübertragung von einer gleichförmig rotierenden Achse 28 zu einer ungleichförmig rotierenden Achse 3 mit einem Getriebe 11 geschieht, das zwei ovale Zahnräder 16 ; 17 umfasst. Das Verhältnis der kleinen Achsen zu den grossen Achsen dieser beiden ovalen Zahnräder 16 : 17 beträgt 1 : 22. Zwischen den beiden ungleichförmig rotierenden Wellen 3 ; 4 liegt ebenfalls ein Getriebe 21 mit ovalen Zahnrädern 18 ; 19, die ein Verhältnis der kleinen Achsen zu den grossen Achsen von 1 : 2 aufweisen. Auf der einen ungleichförmig rotierenden Achse 3 sind in der hier dargestellten Ausführungsform des Getriebes zwei ovale Zahnräder 17 ; 18 montiert. Fig. 5 und 6 zeigen die Anordnung der bewegten Verbindungsglieder als kreisringförmige Scheiben 1 ; 2, die miteinander wie Kettenglieder verbunden sind, so dass die Mittelpunkte 22 ; 23 der kreisringförmigen Scheiben 1 ; 2 immer dieselbe Distanz zueinander haben. Mit Hilfe dieser kreisringförmigen Scheiben 1 ; 2 lässt sich eine Vorrichtung zur Umwandlung der Energie eines strömenden Mediums in ein Drehmoment erzeugen. Damit die kreisringförmigen Scheiben 1 : 2 beim ineinander gleiten weniger Reibungsverluste erzeugen sind sie innen mit kreissegmentförmigen, aus einem Material mit guten Gleiteigenschaften gefertigten Teilen 7 versehen. Mittels Gelenken 5 ; 6 am Umfang sind die kreisringförmigen Scheiben 1 ; 2 mit den ungleichförmig rotierenden Wellen 3 ; 4 verbunden, über welche die Drehmomente an die ovalen Zahnräder 12 ; 13 ; 14 ; 15 ; 16 ; 17 ; 18 ; 19 der Getriebe 10 ; 11 ; 21 : 30 übertragen werden.

In Fig. 7 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Getriebes dargestellt, welches drei ovale Zahnräder 36 ; 37 ; 38 enthält, welche so angeordnet sind, dass jeweils zwei dieser ovalen Zahnräder 36 ; 37 ; 38 auf einer Achse 43 ; 44 angeordnet sind und diese beiden Achsen 43 ; 44 zueinander rechtwinklig stehen.

Ein endständiges ovales Zahnrad 36 ist mit der ungleichförmig rotierenden Achse 3 verbunden. Damit die Drehrichtung stimmt und der Achsabstand zwischen den beiden ungleichförmig rotierenden Wellen 3 : 4 eingehalten wird, ist ein Getriebe 33 mit kreisförmigen Zahnrädern eingefügt. Anstelle des Getriebes 33 mit kreisförmigen Zahnrädern kann auch ein Riemenantrieb mit einem Zahnriemen eingefügt sein.

In Fig. 8 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Getriebes dargestellt, welches vier ovale Zahnräder 39 ; 40 ; 41 ; 42 enthält, welche so angeordnet sind, dass alle vier ovalen Zahnräder 39 : 40 ; 41 ; 42 auf einer Achse 45 angeordnet sind. Ein endständiges ovales Zahnrad 39 ist mit einer der ungleichförmig rotierenden Achse 3 verbunden. Damit die Drehrichtung stimmt und der Achsabstand zwischen den beiden ungleichförmig rotierenden Wellen 3 ; 4 eingehalten wird, ist ein Getriebe 33 mit kreisförmigen Zahnrädern eingefügt. Anstelle des Getriebes 33 mit kreisförmigen Zahnrädern kann auch ein Riemenantrieb mit einem Zahnriemen eingefügt sein.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Getriebes und der Kette der Verbindungsglieder 25 ; 26 ; 27 mit denselben Teilen wie die in Fig. 1 und 2 dargestellte Variante.

Jedoch ist hier eine Ausführungsform gezeigt, bei der das Mittlere 26 der Verbindungsglieder 25 ; 26 ; 27 in einem Lagerbock 46 ortsfest gelagert ist und die beiden endständigen Verbindungsglieder 25 ; 27, die ungleichförmig rotierenden Wellen 3 ; 4 und das Getriebe 45 gesamthaft eine taumelnde Bewegung ausführen. Diese Ausführungsform kann beispielsweise für einen Rütteltisch eingesetzt werden. In diesem Fall, wo das mittlere Verbindungsglied 26 ortsfest gelagert ist, besteht die Möglichkeit, das Verbindungsglied 26 mit Hilfe eines Antriebsaggregates um seine Längsachse rotativ anzutreiben.

Beispielsweise kann die Antriebseinheit ein Motor 47 mit einer gleichförmig rotierenden Drehmomentübertragung 48 sein.

Die in Fig. 10 und 11 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemässen Getriebes zeigt zwei ineinander eingreifende ovale Zahnräder 12 ; 13, deren eine Achse 3 an ein Verbindungsglied 25 einer auf dem Prinzip des umstülpbaren Würfels basierenden Kette von Verbindungsgliedern 25 ; 26 ; 27, welche an ihren Enden mittels Gelenken 5 ; 6 mit zwei parallelen Wellen 3 ; 4 verbunden ist, gekoppelt ist. Die beiden parallelen Wellen 3 ; 4 rotieren gegenläufig und ungleichförmig, damit die Verbindungsglieder 25 ; 26 ; 27 ihre taumelnde und rotierende Bewegung ausführen können. Die Drehmomentübertragung zwischen der ungleichförmig rotierenden Achse 3 und der gleichförmig rotierende Achsen 28 geschieht mittels einem Getriebe 10 mit ovalen Zahnrädern 12 ; 13. Somit führt die gesamte Kraftübertragung der Vorrichtung zu einer einzigen gleichförmig rotierenden Achse 28, oder im Falle, dass die gesamte Vorrichtung eine Umsetzung einer gleichförmigen Rotationsbewegung in eine axiale Bewegung erbringen soll, führt die gesamte Kraftübertragung von dieser gleichförmig rotierenden Achse 28 weg.