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Die Erfindung bezweckt die Verminderung der bei Reibungsgetrieben auftretenden Übertragungverluste unter gleichzeitiger Vergrösserung des erreichbaren Traktionskoeffizienten. Unter diesem Koeffizienten ist jenes Verhältnis zwischen der die im Eingriff stehenden Reibkörper gegenseitig anpressenden Kraft und der übertragbaren Umfangskraft zu verstehen, bei dem noch kein unzulässiges Gleiten der Reibkörper aufeinander eintritt. Die Erfindung bezieht sieh insbesondere auf solche Getriebe, die unter Anwendung eines mehr oder weniger flüssigen Mediums arbeiten, das zur Schmierung oder Kühlung der unter grossem spezifischem Druck aufeinander abrollenden Reibkörper dient.
Bei grösseren Geschwindig-
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keit einerseits die Reibungsverluste steigen und anderseits der Traktionskoeffizient kleiner wird.
In den Fig. 1 und 2 sind die Verhältnisse des Reibungseingriffes bzw. der Berührung zwischen den Reibkörpern veranschaulicht. Die Fig. 3 bzw. 3 a und 4 zeigen beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung im Schnitt.
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läuft die um die Achse 4 drehbare Reibrolle 3. Die beiden Reibkörper 1, 3 berühren einander bei C in einer kleinen Fläche, welche der Wirkung der Anpresskraft P unterliEgt. Unter der Voraussetzung, dass die Profile sowohl der Reibscheibe 1 als auch der Reibrolle 3 von Kreisbogen mit den Halbmessern R bzw. r gebildet sind, hat die Druckfläche bekanntlich die Form einer Ellipse, deren Grösse ausser vom Anpressdruek P auch von der Grösse der Halbmesser R. r abhängt.
Das durch den Profilkreis begrenzte Stück der Rolle 3 hat beispielsweise die Breite b, die gleich oder kleiner sein kann als die Gesamtbreite der Rolle selbst. Bei den bisher bekannten Bauarten betrug diese Breite b ein Mehrfaches der in Richtung der Achse der Rolle 3 liegenden grossen Achse der Druckellipse. welche in t'bereinstimmung mit den Herzschen Formeln mit 2 a bezeichnet ist.
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass der Traktionskoeffizient unter anderm nicht nur von der Form und Breite der Druckfläche selbst abhängt. sondern bei Anwesenheit eines flüssigen
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Umgebung der Druckfläche beeinflusst wird. obwohl diese Oberflächenteile miteinander nicht in Berührung kommen.
In Fig. 2 ist in vergrössertem Massstabe ein Schnitt durch das Profil der Reibrolle 3 und darunter eine Draufsicht der Druckfläche und ihrer unmittelbaren Umgebung in gleichfalls vergrössertem Massstabe dargestellt. R ist auch hier der Profilhalbmesser der Laufbahn, r jener der Rolle 3, die grosse Achse der-Druekellipse 2 a und die Breite des Rollenprofils b, Bei Bewegung der Rolle 3, etwa im Sinne des Pfeiles, beschreibt die Druckellipse eine Bahn von der Breite.'2 a. Das auf dieser Bahn befindliche Medium (Schmier- mittel) muss nun seitlich weggedrückt werden, u. zw. etwa in der Richtung der gestrichelt gezeichneten Pfeile.
Aber auch unmittelbar seitlich der Druckflächenbahn findet das Schmiermithl noch keine Ruhe, da dort der Abstand der Oberflächen beider Reibkörper noch sehr gering ist. Bei den meisten angewendeten Verhältnissen r : R wird ein Spiel zwischen den Oberflächen von wenigen Hundertstelmillimeter erst in einem Abstand von der Mitte der Druckfläche erreicht, der annähernd dem jeweiligen doppelten Mittelpunktsabstand des Druckflächenrades entspricht. Diese Zone des geringen Abstandes der beiden Oberflächen ist in Fig. 2 durch eine gestrichelt gezeichnete Ellipse D angedeutet, während die vollgezeichnete Ellipse C der Druckfläche entsp] icht.
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Die Zone D ist wegen ihres geringen Oberfläehenabstandes nicht imstande, das aus der Druck- fläche 0 verdrängte Medium aufzunehmen, und es muss daher das Medium beim Fortsehreiten der Druckellipse auch zum grossen Teil aus der Bahn der Zone D herausgequetscht werden, woraus sich eine weitere Erhöhung des der Bewegung entgegengesetzten Widerstandes ergibt.
Nun ist bei grossen Geschwindigkeiten die Zeit für diesen Vorgang so klein, dass zur Verdrängung des Mediums ganz bedeutende Drücke auf dasselbe ausgeübt werden müssen ; auch sind die Reibungs-und Kapillarwiderstände gegen das Ausfliessen des Mediums wegen der sehr engen Querschnitte recht erheblich. Der auf das Medium ausgeübte Druck geht von der auf die Kontaktfläche C ausgeübten Anpresskraft verloren, so dass die übertragbare Dmfangskraft kleiner wird. Man beobachtet also eine scheinbare Ver- kleinerung des Traktionskoeffizienten.
Gemäss der Erfindung ist die Oberfläche mindestens eines der Reibkörper 1, 3 derart geformt, dass an die Bahn der Druckfläche seitlich Räume anschliessen, in die das zwischen den Reibflächen befindliche Medium ausweichen kann. Derartige Räume. die durch beliebig geformte, hinter das Profil der Druckfläche zurückspringende Oberflächenteile gebildet werden können, müssen genügend gross sein, um das zwischen den Druckflächen verdrängte Medium im Wesen widerstandsfrei aufzunehmen, so dass einerseits dem Verdrängen des Mediums aus der Druckzone D weniger Widerstand entgegengesetzt wird und anderseits ein Verdrängen aus ausserhalb dieser Zone liegenden Teilen im Wesen in Wegfall kommt.
Ein einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt, die eine Reibrolle 3 in gleichem Massstab und unter gleichen Verhältnissen wie Fig. 2 zeigt. Die Breite der Druckfläche in Richtung der Reibrollenachse ist 2 a, und entlang dieser Breite ist das Profil der Rolle durch einen Kreisbogen mit dem Halbmesser -gebildet. Zu beiden Seiten davon geht dieser Kreisbogen in eine Sehne 5 über, so dass die Entfernung zwischen den Oberfläc11en von Rolle und Laufring vom Rande der Druckfläche an sehr schnell zunimmt. Es findet daher in den Zonen rechts und links der Druckfl chenbahn kein Verdrängen oder Quetschen des Schmiermittels statt, und die hiedurch bei den bisherigen Bauarten verur- sachten Verluste der Anpresskraft P sind vermieden.
Lediglich in der Druckflächenbahn selbst findet noch ein geringes Verdrängen des Schmiermittels statt, doch ist auch hier der Druekverlust vermindert, weil der Weg des Schmiermittels durchschnittlich um mehr als die Hälfte verkürzt ist.
Besitzt die Druckfläche unter normaler Belastung etwa die Form 6 mit der Breite 2 a (Fig. 3), so würde sie sich bei einer auch nur vorübergehenden Überlastung zur Form 6a vergrössern, wenn das Profil der Rolle von einem ununterbrochenen Kreisbogen wie in Fig. 2 gebildet würde. Da bei der Ansführung nach Fig. 3 aber die Teile seitlich des Streifens mit der Breite 2 a fehlen, so tritt insbesondere an den Rändern dieses Streifens eine sehr hohe Belastung auf, und die spezifische Beanspruchung des Materials könnte unter Umständen so gross werden, dass eine Beschädigung der Oberfläche eintritt. Das gleiche wäre der Fall. wenn durch geringes seitliches Verschwenken der Rolle die Druckfläche 6 sich etwas nach rechts oder links aus der Druckflächenbahn verschieben würde.
Die Rolle würde dann praktisch nur auf einer Kante laufen und die spezifische Flächenbelastung unzulässig hohe Werte annehmen.
Zur Vermeidung dieser Nachteile kann mall etwa nach Fig. 3 a den vom Kreisbogen begrenzten Profilstreifen etwas breiter machen als die Breite 2 a der Druckläehe unter normaler Belastung und überdies ein von der Kreisform abweichendes Profil wählen, derart, dass die Profilkrümmung in der Mitte geringer und an den Rändern grösser ist, wodurch die Druckfläche bei normaler Belastung etwa die in Fig. 3 ? mit 7 bezeichnete Form erhält. Bei eintretender Überlastung wird sich dann die Breite der Druckfläche in Richtung der Rollenachse nicht mehr wesentlich vergrössern und noch auf dem Profilstreifen Platz finden. etwa wie dies mit 7 a bezeichnet ist. Auch gegen seitliches Verschieben der Druckfläche bietet dieses Mittel einen gewissen Schutz.
Gemäss Fig. 4 befinden sich zu beiden Seiten des Profilstreifens für die normale Belastung Rillen 8, auf die nach aussen hin Streifen 9 folgen, deren Oberfläche von dem gleichen Profilkreis mit dem Halbmesser r gebildet ist, der auch die Oberfläche des mittleren Profilstreifens bildet. Bei günstiger Wahl der Profilkreishalbmesser r, R wird sich die Druckfläche unter normaler Belastung innerhalb des mittleren Profilstreifens ausbilden, wie dies in Fig. 4 bei 10 gezeigt ist.
Tiitt sodann eine höhere Belastung ein oder auch ein seitliches Verschieben der Druckfläche, so werden auch die beiden seitlichen Profilstreifen 9 zum
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grössere Werte zu wählen, als es bisher möglich war, und dadurch die spezifische Mateiialbeanspruchung Herabzusetzen, ohne dass durch diese Massnahme der Traktionskoeffizient wie bisher verkleinert würde.
Im Falle der Fig. 3 hat man hiebei für einen entsprechenden Übergangsbogen zwischen dem Profiliireis und den Sehnen 5 zu sorgen, während im Falle der Fig. 4 etwa nur der Krümmungshalbmesser der beiden seitlichen Profilstreifen 9 etwas kleiner sein muss als jener für den mittleren Streifen, so dass bei normaler Belastung noch keine Berührung der seitlichen Streifen mit der Oberfläche der Reibseheibe 1 eintritt.
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Bei nicht allzu hohen spezifischen Belastungen ist hier ein Ausrunden der Rillenkanten kaum erforderlich, da das Material sich selbst durch bleibende Deformation in jene Form begibt, welche eine weitere Überlastung der Ränder verhindert. Es ist nur notwendig, dass die Belastung nicht so hoch ist, dass die Ränder bis an die Grenze ihrer Tragfähigkeit beansprucht werden. In diesem Falle würden die Ränder nach ihrer Deformation weniger tragen und daher der übrige Teil der Druckfläche so weit belastet werden, dass auch dort bleibende Deformation und damit Beschädigung eintritt.
Es ist ersichtlich, dass die beschriebene Ausbildung der Profile entweder nur bei der Reibrolle 3 oder nur bei der Reibscheibe 1 oder auch bei beiden Reibkörpern 1, 3 gleichzeitig vorgenommen werden kann, ohne von der Grundlage der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Ferner könnte auch die Profilkurve im Bereiche der Druckfläche selbst etwas von der Kreisform abweichen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Reibungsgetriebe mit verschwenkbaren Reibrädern, die unter Anwendung eines mehr oder weniger flüssigen Mediums (Schmiermittel, Kühlmittel od. dgl. ) auf Reibscheiben laufen und bei dem mindestens einer der in Eingriff stehenden Reibkörper eine gewölbte Oberfläche besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche mindestens eines der Reibkörper (1, 3) derart geformt ist, dass an die Baha der Druckfläche seitlich Räume anschliessen, in die das zwischen den Reibflächen befindliche flüssige Medium ausweichen kann.