Stufenloses Konus-Reibrollen-Getriebe. Auf dem Gebiete der stufenlosen Getriebe wird heute sehr viel geleistet, ein Beweis, dass deren Einführung in die Antriebstechnik immer grössere Fortschritte macht. Für unter geordnete Zwecke dürfte wohl immer noch das billige Reibrollengetriebe den andern vor gezogen werden, obwohl demselben Mängel anhaften, wie zum Beispiel schlechte Ab wicklung der Rollen und dann auch dessen geringes Durchzugsvermögen.
Bei dem Konus-Reibrollen-Getriebe, das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung darstellt, werden diese Mängel beseitigt, so dass dieses den Flüssigkeitsgetrieben eben bürtig werden dürfte.
Das bekannte Konus-Reibrollen-Getriebe hat gerade Arbeitsflächen, das heisst die an einander sich abwickelnden Umfänge sind ge radlinige Kegelflächen. Es sind deshalb die Umfangsgeschwindigkeiten am grossen und kleinen Umfang der treibenden Rolle mit den Umfangsgeschwindigkeiten am zugehörigen grossen und kleinen Umfang der getriebenen Rolle nur dann übereinstimmend, wenn kein Übersetzungsverhältnis besteht, also nur dann, wenn die treibende und die getriebene Rolle gleiche Umdrehungszahlen haben. Sobald das Übersetzungsverhältnis von 1:1 sich ändert ist eine gegenseitige übereinstimmende Abwicklung der Rollenumfänge nicht mehr gegeben.
Das dürfte an dem folgenden Bei spiele zu ersehen sein. Angenommen, eine treibende Konus-Reibrolle mit dem kleinsten Durchmesser d - 10 cm habe eine Breite von 5 ,cm und der Bonuswinkel sei<B>30</B> Grad, dann ist der grösste Durchmesser D =10 -I- (2. 5. tg 15'), also zirka 12,7 cm.
Wenn nun diese trei bende Konus-Reibrolle eine andere Konus- Reibrolle mit gerader Arbeitsfläche antreibt, die durch die achsiale Verschiebung der trei benden Rolle eine Geschwindigkeitsänderung von 1 : 2 bis 1 : 1 zulässt, ist die genaue Ab wicklung nur möglich bei der Übersetzung 1 : 1, weil die aneinanderliegenden Durch messer<I>d</I> und<I>D</I> der treibenden Rolle und die Durchmesser dl und-Dl der getriebenen Rolle gleich gross sind. Untersuchen wir ,jetzt den Fall einer andern Übersetzung.
Die Durch messer<I>d</I> und<I>D</I> der treibenden Rolle bleiben hierbei dieselben und das Verhältnis der Durchmesser<I>d : D</I> beträgt 1 : 1,2 7. Der Durchmesser dl der getriebenen Konus-Reib rolle sei aber jetzt 20 cm, während deren Durchmesser Dl = 20 -f- (2 . 5 . tg 15 ), also zirka<B>22,7</B> cm ist, wodurch sich ein Durchmesserverhältnis von dl : Dl = 20 : 22,7, bezw. 1 : 1,13 ergibt. Daraus ist ersichtlich, dass sich die treibende Konus-Reibrolle auf der getrie benen Konus-Reibrolle nur je an einem der Durchmesser von<I>d</I> bis<I>D</I> innerhalb des Be reiches von dl bis D1 einwandfrei abwickeln kann; die Abwicklung der beiden Rollen wird an denjenigen Durchmessern statt finden, die am besten aneinander liegen.
Wenn der Durchmesser d an demjenigen von dl am besten anliegt, so werden sich deren Umfänge genau aneinander abwickeln, wo bei die Übersetzung von 1 :2 erreicht ist. Wenn aber die Durchmesser D und Dl am besten aneinander anliegen, so werden sich deren Durchmesser aneinander abwickeln. hierbei wird aber die Übersetzung nicht 1 : 2 sein, sondern<B>12,7</B> : 22,7 oder 1 : 1,79. Um ein einigermassen gutes Durchzugsvermögen zu erreichen, müssen aber beide Umfänge an einander gepresst werden, was zur Folge hat, dass immer ein gegenseitiges Arbeiten der Rollenumfänge aneinander stattfindet, wo durch die gute Übertragung und damit deren Wirkungsgrad herabgemindert wird.
Dazu kommt der grosse Verschleiss der Reibrollen.
Um nun erfindungsgemäss die genaue Abwicklung der beiden zur Übersetzungs änderung achsial gegeneinander verschieb baren Reibrollen aufeinander zu erzielen, wird die Erzeugende der Arbeitsfläche der als Langkonus ausgebildeten Reibrolle als Kurve ausgebildet, deren Verlauf so gestaltet ist, dass das Verhältnis <I>d : D</I> der einen Reib- rolle mit dem Verhältnis dl : Dl der andern Reibrolle bei allen gegenseitigen Stellungen der beiden Rollen übereinstimmt. Um die Verschiebung der treibenden Reibrolle an der Arbeitsfläche der getriebenen Reibrolle genau nach dem Verlauf der erwähnten Kurve be wirken zu können, kann zum Beispiel das an treibende Organ, z.
B. ein Elektromotor, in einer Führung mit gleichartiger Führungs kurve gelagert und in dieser verschiebbar an geordnet sein, so dass die beiden Reibrollen immer gut aneinander anliegen.
Aus den beschriebenen Massnahmen dürfte ersichtlich sein, dass die Abwicklung in jeder achsialen Stellung der beiden Reibrollen zu einander eine sehr gute ist und auch die Adhäsion ist bedeutend verbessert. Mit dem selben Anpressungsdruck, wie er bei den bis her üblichen Reibrollengetrieben zulässig war, kann ein bedeutend grösseres Dreh moment übertragen werden. Es kann auch ohne Gefahr einer zu grossen Erwärmung und Abnützung der Anpressungsdruck um ein Vielfaches erhöht werden.
In der beiliegenden Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des vor stehend geschilderten Konus-Reibrollen-Ge triebes dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 ein Motorgetriebe mit Innenab wicklung der Rollen in der Draufsicht, mit der getriebenen Rolle im Schnitt, Fig. 2 dieses Getriebe in der Seiten ansicht, teilweise im Schnitt, Fig. 3 dasselbe Getriebe in einer Stirn ansicht ohne Antriebsmotor, Fig. 4 endlich ein Getriebe mit Aussen abwicklung der Reibrollen in der Draufsicht.
Auf der Welle des Antriebsmotors 1 des Getriebes nach den Fig. 1 bis 3 sitzt die trei bende Konus-Reibrolle 2 mit den unveränder lichen Durchmessern <I>d</I> und<I>D,</I> welche mit der getriebenen, eine Langrolle bildenden Konus- Topfrolle 3 im Bereiche der veränderlichen Durchmesser dl und Dl derart in Friktion steht, dass in allen gegenseitigen Lagen der beiden Rollen stets nur Durchmesser gleicher Umfangsgeschwindigkeiten aneinander lie gen. Die Konus-Topfrolle 3 ist fliegend in. den Lagern 6 und 7 gelagert.
In der Fig. 1 liegt die treibende Rolle 2 an der die gröss ten Durchmesser aufweisenden Partie der ge triebenen Topfrolle 3 an, während in der Fig. 2 der entgegengesetzte Fall gezeigt ist. Um den Motor 1 entsprechend der Konus- Topfrollen-Innenwölbung zwangläufig füh ren zu können, ist dieser in einer Führung 4 gelagert. Der Verlauf der Führungsbahn der letzteren stimmt mit dem Verlauf der Innen wölbung der Konus-Topfrolle 3 genau über ein. Diese Führung ist auf die Grundplatte 5 aufgeschraubt.
Bei der Ausführung ist darauf Bedacht genommen, dass die treibende Konus-Reibrolle 2 an dem normalerweise am Motor vorhandenen Wellenstumpf angebracht ist, und es kann deshalb ein normaler Flanschmotor zum Antrieb verwendet wer den, welcher, wenn erforderlich, in die Topf rolle 3 hineingeführt werden kann. Es ist lediglich ein Speziallagerschild 1a erforder lich.
Die zwangläufige Verschiebung des Mo tors 1 erfolgt durch eine Spindel 9, deren Mutter 10 mit einem Auge 10a versehen ist, an welches das eine Ende einer Zug- oder Stossstange 11 gelenkig angeschlossen ist. Das andere Ende dieser Zug- und Stossstange 11 ist gelenkig mit dem Bolzen 12 verbunden, der die Grundplatte 5 in einer Längsöffnung 5a durchdringt und mit dem am Lagerschild la angebrachten Führungsstück 4a, das in der dem Verlaufe der Konus-Reibrollen-Ar beitsfläche entsprechenden Führungsbahn der Führung 4 gleitet, starr verbunden ist. Die Spindel 9 ist in der Grundplatte 5 gelagert und an dem einen Ende mit dem Zahnritzel 13 versehen, das in ein zweites Rad 14 kämmt.
Dieses ist zusammen mit einem Hand- oder Kettenrad 15 auf einem in dem Lagerkörper 16 gelagerten Bolzen 17 drehbar angeordnet.
Auf der in den Lagern 6, 7 gelagerten Welle 3a ist das Kettenrad 18 aufgekeilt, von dem eine Triebkette 19 nach dem Kettenrad 18a geführt ist. Letzteres ist auf die in den Lagern 20, 21 gelagerte Welle 22 aufgekeilt, und auf der gleichen Welle sitzt die Stufen scheibe 23. Da die Konus-Topfrolle 3 eine grosse Ausladung hat, sind zwei Kugellager 24, 25 vorgesehen, welche am Lager 21 an gebracht sind. Diese nehmen den seitlichen Druck auf, den die treibende Konus-Reibrolle 2 auf die Konus-Topfrolle 3 ausübt. Letztere besitzt zu diesem Zwecke am vordern Rand eine Verstärkung 3b, an der die Lager 24, 25 bezw. deren Aussenringe sich abwälzen.
In der Grundplatte 26, auf der die Wellen 3a und 22 in den Lagern 6, 7 und 20, 21 ge lagert sind, befinden sich zwei Federn 27, 28, welche sich einerseits auf eine Innenwand der Grundplatte 26 bei 27a, 28a und ander seits an den an der festen Grundplatte 5 be festigten Widerlagern 29 aufstützen. Diese Federn 27, 28 bewirken den Anpressungs druck von der Konus-Reibrolle 3 auf die trei bende Konus-Reibrolle 2. Aus der Fig. 4 ist zu ersehen, dass bei der Aussenabwicklung der Rolle 2 auf der Konus-Langrolle 3 eine beid seitige Lagerung für letztere gegeben ist, und es erübrigen sich infolgedessen die Abstüt zungskugellager 24, 25 des Beispiels nach den Fig. 1 bis 3.
Wenn das Geriebe für eine schnellaufende Maschine bestimmt ist, kann die Stufen scheibe 23, wie dies in der Fig. 4 gezeigt ist, direkt auf der gleichen Welle 3a wie die Rolle 3 sitzen. Bemerkenswert ist bei dieser Ausführung noch, dass ein ganz normaler Motor 1 mit Fuss und ohne Speziallagerschild la verwendet werden kann.
Das Führungs stück 4a (Fig. 1 und 2,) ist in diesem Fall am Motorfuss befestigt. Stufenlos kann mit den Getrieben, wie sie in den Fig. 1, 2, 3 und 4 gezeigt sind, im Verhältnis 2 : 1 reguliert werden.
Leicht lässt sich der Regulierbereich erhöhen, indem einfach die Topfrolle 3 länger gemacht wird; aber dies geht auf Ko sten des zu übertragenden Drehmomentes. Viele Maschinen, die stufenlos reguliert wer den sollen, ganz besonders aber die Werk- zeugmaschinen, haben feste Regulierstufen, und die Stufensprünge sind fast nie mehr als 2 : 1 bemessen, ja sogar 1,41 :
1 und weniger, so dass eine stufenlose Regulierung nur inner halb dieser genannten Stufensprünge zu er folgen hat. Eine Regulierung auf die Hälfte der Ausgangsdrehzahlen ist also schon reich lich bemessen. Die in den Fig. 1 bis 4 ge zeichnete Stufenscheibe 23 ergibt einen Stu fensprung von 1,5 : 1, das heisst also, wenn die angetriebene Arbeitsmaschine durch den Antrieb der grossen Stufe 375 Umdrehungen macht, hat sie bei dem Antrieb durch die zweite Stufe 250 und beim Antrieb durch die kleine Stufe<B>166</B> Umdrehungen pro Minute. Die stufenlose Regulierung kann dann von 375 auf 250, von 250 auf 166 und von 166 auf 112 Umdrehungen erfolgen.
Gewöhnlich haben die Werkzeugmaschinen noch weitere feste Geschwindigkeitsstufen, bei deren Ein rückung und beim wiederholten Stufenwech sel durch die Stufenscheibe wieder dieselben Stufensprünge erzielt werden. Hat zum Bei spiel eine Werkzeugmaschine ausser ihrer Stufenscheibe noch eine nachgeordnete feste Übersetzung, mit der die Ausgangsdrehzahl (375) direkt auf die Drehzahl 112 eingestellt wird, so kann man bei Umlegung des An triebsriemens auf die drei Stufen der Stu fenscheibe 23 mit dem Getriebe wiederum die Umdrehungszahlen von 112 auf 74, von 74 auf 50 und von 50 auf 33 stufenlos regu lieren.
Durch die Nachordnung einer zweiten festen Übersetzung, mit der die zweite Aus gangsdrehzahl (112) auf die Drehzahl 33 reduziert wird, können mit dem Getriebe die Drehzahlen von 33 auf 22, von 22 auf 14,6 und von 14,6 auf 9,7 wiederum stufenlos eingestellt werden.
Um die Einstellung des Getriebes, also die Verschiebung der Konusrollen gegeneinander schnell und durch Motorkraft erreichen zu können, kann zum Beispiel ein kleines Reib rollen-Wendegetriebe, wie es in der Fig. 3a dargestellt ist, vorgesehen sein, das von der getriebenen Welle 3a und deren Reibrolle 34 aus über die an dem Lagerarm 29 gelagerten Reibrollen 32, 33 oder 31 auf die Rolle 30 und damit auf die Spindelwelle 9 treibt.
Für den Fall, dass alle Stufensprünge in der anzutreibenden Maschine eingebaut sind, wie zum Beispiel bei einer Einscheibendreh bank, tritt an die Stelle der Stufenscheibe 23 eine Einscheibe. An Stelle der beschriebenen Anpressungs vorrichtung durch Federn kann auch die be kannte selbsttätig sich einstellende Anpres sungsvorrichtung treten, bei welcher der An pressungsdruck durch die jeweilige Umfangs kraft erzeugt wird.
Das Getriebe kann auch so ausgebildet werden, dass die treibende Rolle stationär ist und dass die getriebene Langrolle die Ver schiebebewegung macht. Ebenso ist es mög lich, die Langrolle als treibende und die ,,einfache" Rolle als getriebene Rolle zu wäh len. Zur Betätigung der Verschiebebewe gung können selbstverständlich auch andere Organe als wie eine Spindel und Mutter an geordnet werden. Man kann zum Beispiel diese Bewegung mit Schnecken und Schnek- kenzahnradsegment oder auch durch eine Zahnstange und ein Zahnritzel bewerkstel ligen.