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DruckroHeMlagernng für Rpibungsgetnebe.
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Lagerung von Druckrollen bei solchen Reibunggetrieben, welche zur Übertragung der Kraft von der treibenden zur getriebenen Welle einen oder mehrere Zwischenkorper (DrnckroIIen) verwenden.
Derartige Getriebe sind in grosser Zahl und in den verschiedensten Ausführungen bekannt. Sobald nun als Druckkörper statt Kugeln Rollen versucht wurden, traten ausserordentliche Schwierigkeiten in der Lagerung und Führung der Rollen auf. Insbesondere bei Verwendung harter Materialien (Stahl auf Stahl) müssen die geometrischen Rotationsachsen zweier aufeinander abrollender Körper sehr genau in einer Ebene liegen, um ein seitliches Verlaufen der Rollen zu vermeiden. Ist die genannte Bedingung nicht erfüllt, kreuzen sich die beiden Achsen im Raum, so steuern die Rollen mit erheblicher Kraft nach rechts oder links, und verlassen den vorgeschriebenen Laufkreis. Die dabei auftretenden Kräfte sind unter Umständen so gross, dass in kurzer Zeit eine Zerstörung des Getriebes eintritt. Auf jeden Fall wird der Wirkungsgrad bedeutend verschlechtert.
Bei Reibungswechselgetrieben, müssen diese Kräfte überdies vom Verstellmechanismus aufgenommen und beim Verstellen überwunden werden.
Eine der genannten theoretischen Forderung entsprechende Lagerung der Rollen ist durch äusserst präzise Ausführung wohl erreichbar, doch ist auch diese Art der Lösung für Reibungsweehselgetriebe unbrauchbar, denn während der Verstellung (Änderung des Übersetzungsverhältnisses) sollen sich, im Gegensatz zu der früheren Bedingung, die geometrischen Achsen zweier aufeinander rollender Körper (Druckrolle und Laufring) nicht schneiden, sondern im Raum kreuzen.
Es ist versucht worden bei Schwenkrollengetrieben durch erzwungenes Kreuzen der Achsen eine indirekte Regelung zu erreichen. Es dürfte jedoch schwer sein, mehrere Rollen in der gleichen Weise zu steuern, so dass auch alle auf denselben Laufkreis gelangen. Andernfalls ergibt aber jede Rolle ein anderes Übersetzungsverhältnis und die Geschwindigkeitsdifferenzen der Rollen untereinander sind Verluste.
Erfindungsgemäss werden nun diese Mängel dadurch behoben, dass man den Rollen eine vollkommen freie Einstellbarkeit ihrer Rotationsachse gibt, so dass sie dieselben Freiheitsgrade besitzen wie eine Kugel. Die Rollen besitzen danach in bezug auf ihre Rotationsachsen drei Freiheitsgrade (davon meistens einer unbeschränkt und zwei beschränkt), während alle bisher bekannten Anordnungen bestenfalls zwei Freiheitsgrade (einer davon beschränkt) aufweisen. Die eben angegebenen Mängel entstanden nicht, wie meist irrig vermutet wurde, durch fehlerhaftes Profil der Rollen und Laufring, sondern durch Aufzwingen einer falschen Achslage im dritten Freiheitsgrad.
Fig. 1 stellt eine Ausführungsform im Schnitt dar. 1 und 2 sind die beiden Laufflächen, zwischen denen sich eine Rolle 3 befindet, welche auf ihnen abrollt, und die Kraft von einer Lauffläche zur andern überträgt. Zwecks freier Einstellbarkeit der Rotationsachse ist die Rolle 3 mit einer kugeligen Auflagerfläche 4 versehen, welche zusammen mit dem gleichfalls kugeligen Teil. 3 der Achse 6-6 ein Gleitlager bildet. Die geometrische Rotationsachse der Rolle 3 ist im allgemeinen 7, entsprechend einer Lage der Rotationsebene nach 8-8, doch kann die Rotationsebene in dem durch die Geraden 9-9 und 9'-9' als Erzeugende und 7 als Achse gebildeten Doppelkegelraum jede beliebige Lage einnehmen.
Die Rolle 3 kann also ausser der Rotation um die Achse 7 auch in beschränktem Masse Rotationen um zwei dazu senkrechte Achsen ausführen, besitzt also drei Freiheitsgrade in bezug auf Rotationsbewegung.
Fig. 2 zeigt eine wesensgleiche Anordnung, bei der die Kugel 5 mit der Rolle 3 fest verbunden (oder aus einem Stück) ist, und die kugelförmigen Lagerkissen 11 und 12 stillstehen.
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Man wird gegen die beschriebene Art der Lagerung einwenden, dass die Rolle 3 innerhalb der gegebenen Freiheitsgrenzen hin-und herschwanken wird, weil keine bestimmte Achslage vorgegeben ist. Dies trifft jedoch nur bei sehr kleinen Umlauf zahlen der Rollen zu. Schon bei relativ mässigen Geschwindigkeiten werden die Rollen durch die Kreiselwirkung vollkommen stabilisiert. Um jedoch auch bei sehr kleinen Drehzahlen und bei Leerlauf des Getriebes die Rollen in ihrer Mittellage zu erhalten, kann eine Federrückstellung vorgesehen sein, wie dies auf der rechten Seite der Fig. 2 dargestellt ist. In einer Vertiefung 13 der Kugel 5 liegt unter dem Druck der Feder 15 die Kugel 14. Selbstverständlich könnte auch irgendeine andere Art einer Rückführung verwendet werden.
Wichtiger für die praktische Verwendung ist eine Anordnung nach Fig. 3, bei welcher die Rolle 3 auf einem Kugellager 16-17 läuft. Diese Ausführung ist besonders für Schwenkrollengetriebe bestimmt, wobei die Achse 6 auf beiden Seiten mittels der Gleitstücke 18-18'in radialen Käfigschlitzen gelagert
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eines Lagers mit sphärischer Laufbahn in der in der Fig. 3 und 5 dargestellten Weise mit einem besonderen Effekt verbunden. Dieser Effekt der bisher unbekannt war, soll in Fig. 4 beschrieben werden. Er tritt an allen Kugellagern, die einerseits eine sphärische Laufbahn, anderseits eine Laufrille besitzen, immer dann auf, wenn die Laufrille steht und die sphärische Laufbahn rotiert. Denkt man sich in Fig. 4 den Innenring 17 eines normalen S. K. F.
Lagers festgehalten und den Aussenring 16 oben im Sinne des Pfeils 20 bewegt, und sodann auf ihn von rechts gedrückt, wie Pfeil 21 anzeigt, so weicht der Ring 16 nicht bei 21 nach links aus, sondern erst um 900 im Sinne der Rotation später, bei 22, also ebenso wie ein Kreisel.
Er nimmt dann die Lage 16'ein. Diese Erscheinung tritt auch dann ein, wenn die Umfangsgeschwindigkeit des Ringes 16 so klein ist, dass die Kreiselwirkung allein vollständig verschwindend ist. Dieser Effekt ist ausserdem um so stärker, je grösser die Lagerbelastung (also die Pressung der Kugeln zwischen Innenring 17 und Aussenring 16) ist.
Die durch diesen Effekt erzeugte Stabilisierung der Rollen ermöglicht zusammen mit der Kreiselwirkung bei Schwenkrollengetrieben auch eine leichte Regulierbarkeit. Ein Verschwenken der Achsen 6 wirkt wie eine Gleichgewichtsstörung der Rotationsachse und die Rollen 3 stabilisieren sich rasch um die neue Achslage, da Querschwingungen infolge der dämpfenden Wirkung des Reibungswiderstandes gegen seitliches Gleiten der Rollen kaum auftreten können.
Die Fig. 5 stellt eine gleichartige Lagerung wie Fig. 3 dar, jedoch ist die innere Laufbahn 16'des Kugellagers sphärisch, die äussere Laufbahn als Rille 17'ausgebildet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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auf ihre Rotationsachsen drei Freiheitsgrade besitzen.