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Reibradgetriebe.
BeiMotorantrieben kann man den treibenden Teil (Antrieb) auf den getriebenen (Abtrieb) mittels nachgiebiger oder unnachgiebiger, d. h. starrer Übertragungsglieder einwirken lassen. Erstere bieten den Vorteil, dass im Abtrieb durch irgendwelche Ursachen hervorgerufene Stösse infolge der Schlupf- wirkung der nachgiebigen Übertragungsglieder gemildert auf den treibenden Teil übertragen werden und damit die Gefahr der Zerstörung herabgesetzt wird. Da aber diese Schlupfwirkungen vom jeweiligen Zustand der nachgiebigen Übertragungsglieder, z. B. auch von Witterungseinflüssen, abhängig sind, vielfach (z.
B. bei Riemenantrieben) einen grösseren Unterbringungsraum erfordern, mit steigender
Belastung erheblich zunehmen und dauernd auf Abnutzung und damit einen schnellen Verbrauch der nachgiebigen Übertragungsglieder hinarbeiten, bringen sie in den Antrieb ein unerwünschtes und unsichere Moment. Starre Übertragungsglieder (Zahnräder, Kurbelgetriebe, Kettengetriebe usw. ) vermeiden diese Nachteile durch gleichmässigen, festen Eingriff, geben aber alle Schwankungen und Stösse ungeschwächt an den treibenden Teil weiter und gefährden damit dessen sicheres und einwandfreies Arbeiten, verschieben also das unerwünschte und unsichere Moment nach der hochwertigeren Antriebsseite hin, wo es noch weniger zulässig ist.
Die Erfindung sucht hier einen Ausgleich zu schaffen, indem sie die Vorteile beider Antriebsarten vereinigt und deren Nachteile weitmöglichst beseitigt. Sie besteht in einem motorischen Antrieb mittels Reibradgetriebe, bei welchem das Abtriebsreibrad auf ein Ritzel treibt, das auf einem Schwingarm sitzt und frei um die Achse eines Sonnenrades schwingt und in dessen Zahnkranz eingreift, wobei durch den Rückdruck der beiden Zahnräder der Anpressdruck zwischen den beiden Reibrädern erzeugt wird, und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsreibrad auf der Achse des frei um die Achse des Sonnenrades schwingenden Ritzels sitzt. Wesentlich für die Erfindung ist, dass elastische Zwischenorgane, z. B.
Riemen oder Kupplungen, zur Überleitung der Abtriebswiderstände auf die Anlagestelle der Reibräder vermieden werden. Wiehtig ist ferner, dass bei allen Betriebszuständen die Widerstands- übertragung aus dem Abtrieb vorhanden ist, so dass keine äusseren Zwangsmittel zur Sicherung der Bewegungsübertragung erforderlich sind und die Getriebeeinstellung der Auswirkung des freien Kräftespiels auf der Abtriebsstelle überlassen werden kann.
Versuche haben ergeben, dass bei Anwendung von zweckentsprechenden Materialien, z. B. von gewöhnlichem Grauguss für das Innenrad und Siemens-Martin-Stahl für das Aussenrad des Reibrädergetriebes, während des Laufes unter dem freien Spiel der Kräfte auf der Abtriebsseite nicht nur kein nennenswerter Verschleiss auftritt, vielmehr an beiden Reibteilen eine mechanische Vergütung der Oberfläche herbeigeführt wird, die sich in einer Härtung und gleichzeitigen Rollpolierung der aufeinanderlaufenden Flächen äussert. Als zweckmässig hat sich herausgestellt, dass auf der Abtriebsseite nur ein schmaler Reibring zur Anwendung kommt, während die Reibungsfläche des gewöhnlich kleiner gehaltenen Antriebsrades breiter ausgeführt werden kann, zumal wenn es sich um die Übertragung wechselnder Geschwindigkeiten handelt.
Ein motorischer Antrieb gemäss der Anmeldung bietet auch die Möglichkeit einer Getriebeausrückung ohne Verwendung besonderer Ein-und Ausrückvorrichtungen. Es genügt, wenn das eine Reibrad vom andern unter Überwindung des Anpressdruckes der Getriebeverbindung abgehoben wird.
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Die Zahl der leerlaufenden Teile und damit die Leerlaufsarbeit können auf diesem Wege weitgehendst fast bis auf die Leerlaufsarbeit des Motors herabgesetzt werden.
Werden Reibkegelgetriebe für die Übertragung verwendet, so kann man von einer gleichbleibenden Antriebsgeschwindigkeit auf der Antriebsseite je nach der Einstellung der Reibkegel zueinander verschiedene Abtriebsgeschwindigkeiten erhalten, u. zw. erfolgt der Übergang von einer Geschwindigkeit zur andern stufenlos, d. h. allmählich. Bei grösseren Lasten kann man hiebei sowohl auf der Antriebsseite als auch auf der Abtriebsseite des Getriebes Doppelkegel zur Anwendung bringen.
Besonders günstige Übertragungsverhältnisse bei stufenlosen motorischen Antrieben mittels Reibkegelgetriebe haben sich ergeben, wenn das Planetenrad des Planetenradgetriebes starr auf der Achse des Abtriebskegels oder-ringes angeordnet ist. Hiebei empfiehlt es sich auch, die Sonnenradachse des Planetenrädergetriebes derart seitlich von der senkrechten Achse des Abtriebskegels oder - ringes anzuordnen, dass das Gewicht des ganzen Umlaufteiles des Planetenradgetriebes zur Anlage im Reibkegelgetriebe nutzbar gemacht wird. Zwischen Planetenrad und Sonnenrad kann hiebei auch noch ein Zwischenrad eingeschaltet werden, wobei zweckmässig die das Planetenrad mit dem Sonnenrad verbindende Schwinge die Form eines Winkels erhält, dessen Spitze als ein das Zwischenrad tragendes Gelenk ausgebildet ist.
Die motorischen Antriebe nach der Erfindung können auch als umkehrbare Getriebe ausgebildet werden, wobei zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle eine direkte Kupplung vorgesehen sein kann. Diese Antriebe eignen sich besonders für Fahrzeugantriebe.
Verschiedene Ausführungsbeispiele von motorischen Antrieben gemäss der Erfindung sind auf der Zeichnung veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt ein einfaches Übersetzungsgetriebe im Schnitt, Fig. 2 und 2a sind Abänderungen zu Fig. 1, Fig. 3 erläutert die Ausbildung bei einem stufenlos arbeitenden Reibkegelgetriebe, ebenfalls im Schnitt, Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch ein ähnliches Getriebe wie Fig. 3, nur ist hiebei die Reibkegelverstellung auf die Abtriebsseite verlegt, Fig. 5 veranschaulicht das Getriebe nach Fig. 4 in Vorderansicht, Fig. 6 erläutert die Doppelkegelanordnung im Schnitt, Fig. 7 ist eine Ansicht des Getriebes nach Fig. 6, Fig. 8 zeigt eine andere Anordnung der Doppelkegel, Fig. 9 zeigt im Schnitt eine Anordnung eines Zwischenrades im Planetenrädergetriebe, Fig. 10 ist eine Ansicht des Getriebes nach Fig. 10, Fig. 11 erläutert den Aufbau eines Getriebes, von dem die Bewegung in zwei Drehrichtungen abgeleitet werden kann, Fig. 12 ist eine schematische Seitenansicht zu Fig. 12.
Beim Getriebe nach Fig. 1 ist das Antriebsrad 1 auf die Antriebswelle 2 aufgekeilt. Das Rad 1
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sitzt auf der Welle 5.
Zwischen dieser Welle 5 und der eigentlichen Abtriebswelle 6 ist ein Zahnrädergetriebe 7, 8 eingeschaltet, das als Planetengetriebe ausgebildet ist. Die Abtriebsachse 6 ruht dabei in ortsfesten
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um die Achse 6 ausschwingen können.
Mittels eines nur schematisch angedeuteten Gestänges 12 können das Planetenrad 7, die Abtriebsseheibe 4 und deren gemeinsame Achse 5 so weit angehoben werden, dass der Laufring 3 am Antriebsrad 1 nicht mehr zur Anlage kommt. In dieser Stellung ist der motorische Antrieb ausgerückt.
Soll eine Wiedereinrückung erfolgen, dann wird mittels des Gestänges 12 die Abtriebsscheibe 4 so weit abgesenkt, bis ihr metallischer, z. B. aus Stahl bestehender Laufring 3 auf dem Antriebsrad 1 aufliegt.
Die Anordnung ist nun so getroffen, dass bei Durchführung des motorischen Antriebes die Widerstände auf der Abtriebsseite so wirken, dass sie die Anpressung des Laufringes 3 am Antriebsrad 1 unterstützen. Dies ist bei der durch Pfeile bezeichneten Drehrichtung der Fall. Die Widerstände werden dabei unter Mitwirkung der gewählten Räderübertragung zwangläufig und in unverminderter Stärke auf den Laufring 3 übertragen und wirken sich voll im Anpressdruck der Reibkörper aus.
In Fig. 2 ist eine Abänderung in der Profilierung der Reibkörper l'und 3'wiedergegeben. Hier besitzt das Antriebsrad l'einen keilförmigen Ausschnitt 13, in den der Laufring 3'so weit eingreift, dass er beiderseits an den Kegelflächen des Ausschnittes 13 des Rades l'anliegt. Die Abänderung kann natürlich auch gemäss Fig. 2a getroffen werden, nach der das Antriebsrad l'kegelförmig ausgebildet und der keilförmige Ausschnitt im Laufring 3'vorgesehen wird.
Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist das Antriebsrad 14 kegelförmig ausgebildet und axial verschiebbar im Gehäuse 15 gelagert. Die axiale Verschiebung kann durch ein in eine Zahnstange 16 eingreifendes Stellrad 17 erfolgen. Der Laufring 18 ist innen ebenfalls konisch ausgedreht und fest mit der Abtriebsscheibe 19 verbunden. Auf die Achse 5 der Abtriebsscheibe 19, die wieder in Lagern 11 ruht, ist das Planetenrad 7 aufgekeilt, das in das auf der Abtriebsachse 6 befestigte Zahnrad 8 eingreift.
Nach erfolgter Einstellung des Antriebsrades 14 wird die gegenseitige Anlage der Reibräder 14 und 18 durch das Gewicht der Teile 19, 5, 7, 10 und 11 eingeleitet. Während des Betriebes, der in den durch Pfeile bezeichneten Umlaufrichtungen erfolgt, kommt hiezu noch der zusätzliche, aus dem Getriebelauf herrührende und über das Planetenrädergetriebe übertragene Widerstand, der die ursprüng-
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liehe Anlagewirkung zwischen den beiden Reibrädern 14 und 18 erhöht. Auch hier kann z. B. das Antriebsrad 14 aus Gusseisen und der Laufring 18 aus besonders hartem Material, z. B. aus hochwertigem Stahl, gefertigt sein.
Bei den Getrieben nach Fig. 4 und 5 ist der Antriebskegel jM des Getriebes fest auf die Achse eines Motors 20 aufgekeilt. Er liegt also unverschiebbar zum Gehäuse 15. Das Abtriebsrad 19 mit seinem Laufring 18 sitzt an einem Arm 21, der auf der Achse 22 drehbar gelagert ist, aber an der axialen Verschiebung durch den Bund 23 und die Stellscheibe 24 gehindert wird. Die Achse 22 ist durch einen Keil 25 an der Drehwirkung verhindert und greift mit einem Zahnstangenteil 26 in ein Zahnrad 27 ein. Durch Drehen des Zahnrades 27, beispielsweise mittels eines Handrades 28 (Fig. 5), kann die Achse 22 axial verschoben und damit die Anlagestelle zwischen dem Laufring 18 und dem Antriebskegel 14 geändert werden.
Die Abtriebsseheibe 19, die drehbar im Arm 21 ruht, endet in einer Achse 5, auf der das Planeten-
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ist. Das Planetenrad 7 übergreift mittels Flanschen 29 beiderseits das Sonnenrad 8, so dass es sich axial nicht zu diesem verschieben kann. Die Achse 5 ist jedoch axial verschiebbar mittels Feder 30 im Planetenrad 7 gelagert, so dass die axiale Einstellung der Scheibe 19 mit dem Laufring 18 zum An- triebskegel. M nicht verhindert wird.
Da die Achse 22 und die Welle 6 konzentrisch zueinander liegen, kann das aus den Teilen 18, 19, 21, 5, 7 und 8 bestehende Stellsystem um die gemeinsame Achse der Teile 22 und 6 ausschwingen, ebenso kann auf diese Weise in der vorher schon beschriebenen Art der Abtriebswiderstand auf die Berührungsstelle des Laufringes 18 mit der Antriebsscheibe 14 übertragen werden. Die dazu erforderlichen Drehrichtungen der Teile 14, 19 und 8 sind durch Pfeile eingetragen.
Heim JDoppelkegeigetnebe nach den r ig. b und 7 sitzen auf der Antriebsachse x die beiden Kegel 14.
Diese arbeiten mit Laufringen 18 in den Abtriebsscheiben 19 zusammen. Diese Abtriebsscheiben 19 sind axial verschiebbar, aber undrehbar auf einer Büchse 31 gelagert, auf der das Planetenrad 7 sitzt.
Jede Abtriebsscheibe 19 wird von einem Arm 21 gehalten. Der eine Arm greift in ein Rechtsgewinde, der andere Arm in ein Linksgewinde der Spindel 32 ein. Wird die Spindel 32 durch das Handrad 33 gedreht, so werden beide Arme 21 mit den von ihnen erfassten Abtriebsscheiben 19 entweder zur Verkleinerung der tbertragungsgeschwindigkeit nach innen oder zur Vergrösserung der Übertragunggeschwindigkeit nach aussen bewegt. Im mittleren Teil der Spindel 32 ist das Sonnenrad 8 des Planetenrädergetriebes 7, 8 angeordnet. Das Sonnenrad greift noch in ein Zahnrad 34 auf der Abtriebswelle 6 ein.
Die Fig. 8 zeigt, dass die Antriebskegel14 auf der Antriebsachse 2 auch umgekehrt, als in Fig. 6 angegeben, angeordnet werden können. Die hiefür erforderliche Anordnung der Laufringe 18 und
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im Sinne der eingetragenen Pfeile, entweder beide nach innen oder beide nach aussen.
Bei der Anordnung nach Fig. 9 und 10 ist der Antriebskegel 14 in ähnlicher Weise gelagert, wie es in Fig. 3 dargestellt und erläutert war. Die Abtriebsscheibe 19 mit ihrem Laufring 18 und ihrer Achse 5 ist jedoch am Ende einer Schwinge gelagert, die aus einem Hebel 37 und einem Hebel 88 besteht, die gelenkig durch einen Zapfen 39 verbunden sind. Das freie Ende des Hebels 38 ist dabei um die Abtriebs- welle 6 drehbar. Die Hebel 37 und 38 werden zweckmässig als Doppelhebel ausgebildet, zwischen denen das Planetenrad 7, das Sonnenrad 8 und ein diese beiden Räder verbindendes Zwischenrad 40 eingeschaltet ist. Alle drei Räder stehen in zwangläufigem Eingriff und stellen die Verbindung zur Übertragung der Drehbewegung von der Achse 5 auf die Welle 6 dar.
Die Hebel 37 und 38 werden in einem Winkel zueinander angeordnet, dessen Spitze der Zapfen 39 für das Zwischenrad 40 bildet.
Die Anordnung ist hiebei so getroffen, dass sowohl die in Fig. 10 rechts von der Welle 6 liegenden
Gewichte der Teile 38, 39,40 als die links von der Welle 6 wirksamen Gewichte der Teile 18, 19, 5, 7 und 37 auf Anpressung des Laufringes 18 auf den Antriebskegel M hinwirken. Dies geschieht, wenn die in Fig. 11 durch Pfeile bezeichneten Drehrichtungen eingehalten werden. Die Einstellung des Antriebskegels erfolgt auch hier über die Zahnstange 16, das Zahnrad 17, dessen Achse 41 und das Handrad 42.
Fig. 11 erläutert den Aufbau eines Getriebes, von dem die Bewegung in zwei Drehrichtungen abgeleitet werden kann. Die Antriebswelle 2 ragt nur ein kurzes Stück in das Gehäuse 47 und trägt ein Zahnrad 48. Die Abtriebswelle 6 liegt in gleicher Achse wie die Antriebswelle 2 und ist drehbar einerseits im Lager 49 des Gehäuses 47 und anderseits in einer Bohrung 50 der Antriebswelle 2 gelagert.
Auf der Abtriebswelle 6 ist axial verschiebbar eine Hülse 51 angeordnet, die mit dem Sonnenrad 52 eines zweiseitigen Planetenrädergetriebes fest verbunden ist. Die in das Sonnenrad 52 eingreifenden Planetenräder 58 und 54 sind in der vorher beschriebenen Weise in einem Zwischengehäuse 55 gelagert, das mit seinen Lagerhülsen 56 und 57 frei drehbar um die Hülse 51 angeordnet ist. Das Planetenrad 58 ist fest mit der Abtriebsscheibe 58, das Planetenrad 54 mit der Abtriebsscheibe 59 verbunden. Die Abtriebsscheiben 58 und 59 liegen auf verschiedenen Seiten des Zwischengehäuses 55.
Der mit der Abtriebsseheibe 59 zusammenarbeitende Reibkegel 60 ist mit dem Zahnrad 61 verbunden, das direkt in das Zahnrad 48 auf der Antriebswelle 2 eingreift. Der mit der Abtriebsscheibe 58 zusammenarbeitende Reibkegel 62 ist mit dem Zahnrad 63 verbunden. Zwischen dieses Rad 63 und
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das Zahnrad 48 auf der Antriebswelle 2 ist jedoch eine Zwischenwelle 65 eingeschaltet, die über das Zahnrad 64 mit dem Rad z und über das Zahnrad 66 mit dem Rad 48 in Eingriff steht. Infolgedessen
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mit dem Planetenrädergetriebe 52, 53, 54 abwärts oder aufwärts vermittels einer Einrichtung bekannter Art, z. B.
Zahnstange 7. 3 und Zahnrad 74, verschoben wird, kommt entweder der Reibkegel 60 oder der Reibkegel 62 in Eingriff mit der Abtriebswelle 6 und diese läuft entweder im gleichen oder im entgegengesetzten Drehsinn wie die Antriebswelle um.
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mit Zapfen 67 versehen, die sich längs Führungen 68 des Gehäuses 47 verschieben. Diese Führungen 68 verlaufen dort (72), wo die Abtriebsseheibe 58 bzw. 59 auf den zugehörigen Reibkegel 62 bzw. 60 auf- gelegt werden soll, abwärts, um die richtige und freie Auflage der Reibräder zu sichern.
Das Getriebe nach Fig. 11 und 12 kann, insbesondere wenn es für Fahrzeugantrieb bestimmt wird, noch mit einer direkten Kupplung zwischen Antriebswelle 2 und Abtriebswelle 6 versehen werden.
Zu dem Zweck wird beispielsweise ein gezahntes Kupplungsrad 69 mit dem Zahnrad 48 verbunden, das in entsprechende Zahnlücken 70 am Ende der Hülse 51 eingeführt werden kann. An der Stelle der Kupplungseinrüekung ist dann z. B. eine Erhöhung 71 der zugehörigen Führung 68 vorzusehen, um während der direkten Kupplung die Abtriebsscheibe 59 von ihrem Reibkegel 60 anzuheben.
Bei allen beschriebenen und dargestellten Ausführungen bestehen der Antriebskegel und der Abtriebskegel bzw. der Abtriebsring aus einem harten Material, z. B. Metall, u. zw. der Abtriebsring gewöhnlich aus einem härteren Material oder Metall als der Antriebskegel. Die in den Fig. 6 und 9 dargestellten Flanschverbindungen 44 dienen zum Anschliessen der Welle einer treibenden Vorrichtung bzw. der Welle 46 einer getriebenen Vorrichtung.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Reibradgetriebe, bei welchem das Abtriebsreibrad auf ein Ritzel treibt, das, auf einem
Schwingarm sitzend, frei um die Achse eines Sonnenrades schwingt und in dessen Zahnkranz eingreift, wobei durch den Rückdruck der beiden Zahnräder der Anpressdruck zwischen den beiden Reibrädern erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsreibrad auf der Achse des frei um die Achse des Sonnenrades schwingenden Ritzels sitzt.