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Stufenlos regelbares Reibscheibengetriebe Nachfolgend beschriebene
Erfindung bezieht sich auf stufenlos regelbare Reibscheibengetriebe, insbesondere
solche, bei denen das Drehmoment zwischen den auf der treibenden und der getriebenen
Welle axial verschiebbar angeordneten Reibscheiben konischen Querschnittes über
ringförmige, eine der beiden Wellen umschlingende Glieder übertragen wird, die mit
Hilfe einer aus Rollen od. dgl. bestehenden Führungsvorrichtung entlang der Verbindungsgeraden
beider Wellen verschoben werden. Das Prinzip eines solchen Getriebes ist in der
Abb. 1 schematisch dargestellt. Auf der treibenden Welle 1 sind die Reibscheiben
2 in einer Nutenführung 3 axial verschiebbar angeordnet. Mit 4 ist die getriebene
Welle bezeichnet, auf der die Gegen-Reibscheiben 5 ebenfalls axial verschiebbar
in Nutenführung 6 gelagert sind. Die ringförmigen, das Drehmoment übertragenden
Glieder 7 werden mittels der Rollen 8, 9, 10 und 11 und der durch die Hebelanordnung
12 angedeuteten Vorrichtung in Richtung der Verbindungsgeraden a, b zwischen den
beiden Wellen 3 und 4 verschoben.
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Die Vorteile dieses Getriebes liegen neben einem verhältnismäßig einfachen
Aufbau, kleinen Abmessungen und der weitgehenden Entlastung des Gehäuses vom Übertragungsdruck
vor allem in dem hohen Wirkungsgrad, der durch die geringen Reibungsverluste bedingt
ist. Daß die treibende und die getriebene Welle in festem Abstand und parallel zueinander
angeordnet sind, vereinfacht nicht nur den Aufbau, sondern begünstigt auch die universelle
Anwendbarkeit dieser Getriebe.
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Bei Reibscheibengetrieben und insbesondere auch bei der in Abb. 1
dargestellten Ausführungsform mit ringförmigen Übertragungsgliedern muß mit Rücksicht
auf die Vermeidung von Reibungsverlusten der Anpreßdruck für die Reibglieder proportional
mit dem zu übertragenden Drehmoment zu- bzw. abnehmen. Es sind bereits verschiedene
Anordnungen für die Herstellung des Reibungskontaktes zwischen den Übertragungsgliedern
bekannt, die eine selbsttätige Regelung des Anpreßdruckes in Abhängigkeit von der
Größe des jeweiligen Drehmomentes zum Ziel haben. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt,
außer der selbsttätigen, vom Drehmoment abhängigen Druckregelung eine mit Rücksicht
auf den nicht gänzlich zu vermeidenden Verschleiß nachstellbare Vorrichtung zur
Herstellung des sogenannten Leerlaufdruckes vorzusehen, die im wesentlichen aus
einer vorzugsweise auf der treibenden Welle angeordneten Schraubenfeder od. dgl.
besteht, die das Bestreiben hat, die Reibscheiben axial zusammenzudrücken. Ohne
diese Vorspannung (Leerlaufdruck) würde das Getriebe beim Anlauf aus dem Stillstand
jeweils durchrutschen. Für die drehmomentabhängige automatische axiale Anpressung
der Reibscheiben sind die im allgemeinen Maschinenbau bekannten, nach dem Prinzip
der schiefen Ebene arbeitenden, Anpreßvorrichtungen mittels Kugeln und Pfannen durchaus
geeignet. Im Gegensatz zu den bei Reibradgetrieben ebenfalls vorgeschlagenen Anpreßeinrichtungen
mit Schraubengewinde, die nur eine Drehrichtung zulassen, kann bei der Kugel-Pfannen-Vorrichtung
das Getriebe für beide Drehrichtungen benutzt werden. Fliebkraftregler haben sich
in der Praxis nicht bewährt, da diese von Natur aus für eine drehmomentabhängige
Regelung nicht geeignet sind. Daß aber das Problem der selbsttätigen Druckerzeugung
in Abhängigkeit vom Drehmoment bisher noch nicht gelöst werden konnte, liegt weniger
an den Schwierigkeiten, eine einfache und für die Massenherstellung billige Anpreßvorrichtung
zu schaffen, als an der Tatsache, daß bei den bisher bekannten Reibscheibengetrieben
der oben geschilderten Ausführung den Auswirkungen. der mit der konischen Gestaltung
der Reibscheiben zusammenhängenden schädlichen Radialkräfte viel zu wenig Rechnung
getragen worden ist.
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Das durch die Radialkräfte verursachte Durchbiegen der Wellen, insbesondere
der treibenden Welle, auf der die automatische Anpreßvorrichtung angeordnet isst,
beeinträchtigt das Arbeiten, jeder nach dem Prinzip der schiefen Ebene wirkenden
Anpreßvo,rrichtung, die beispielsweise aus Kugeln und Pfannen: besteht,
dahingehend,
daß von den je nach Größe und Belastbarkeit der Getriebe vorgesehenen sechs bis
zehn Kugeln mit den dazugehörigen schrägen Bahnen nur ein geringer Teil, im ungünstigsten
Fall nur eine einzige Kugel und Pfanne den gesamten Seitendruck aufnehmen muß, da
die restlichen Kugeln nicht zum Tragen kommen und infolge des sich einstellenden
Spiels zwischen den unbelasteten Kugeln und den schrägen Flächen die Kugeln an einer
falschen Stelle der Bahnfläche auflaufen, wo sie bei Änderung der Belastung Verklemmungen
verursachen. Versuche, die Durchbiegeschwingungen durch Überdimensionierung der
Wellen zu beseitigen oder wenigstens zu vermindern, scheitern an dem Umstand, daß
mit zunehmender Wellenstärke einer der Hauptvorteile dieser Getriebeart, der große
Regelbereich, aufgehoben wird. Der Vorschlag, auf der treibenden: Welle eine mit
Nuten für die Reibscheiben versehene Hülse anzuordnen, hat sich in der Praxis ebenfalls
nicht bewährt, teils aus dem vorerwähnten Grunde, andererseits infolge der erhöhten
Herstellungskosten und vor allem, weil hier die zusätzliche Reibung zwischen Welle
und Hülse auf den empfindlichen Mechanismus nachteilig einwirkt.
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Es sind auch Reibscheibengetriebe bekannt, bei denen die Führung der
Reibscheiben auf ihren Wellen ein gewisses Spiel aufweist, so daß sich die Scheiben
auch in Ebenen, die nicht senkrecht zur Drehachse liegen, einstellen können. Diese
Maßnahme ist aber nur bei Reibscheibengetrieben, bei denen das Drehmoment von den
Reibkörpern auf mindestens drei konzentrisch zur treibenden Welle angeordnete Zwischenwellen
übertragen wird, durchführbar. Bei solchen Getriebeanordnungen tritt zwar eine Durchbiegung
der treibenden Welle nicht auf, dafür müssen aber andere schwerwiegende Nachteile,
wie z. B. ein bedeutend größerer Aufwand, beträchtliche Reibungsverluste und mithin
auch ein schlechterer Wirkungsgrad, in Kauf genommen werden.
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Die nachfolgend beschriebene Erfindung bezieht sich auf Reibscheibengetriebe,
die außer der treibenden Welle nur eine festsehende getriebene Welle besitzen und
bei denen das Drehmoment zwischen den Reibscheiben konischen Querschnittes über
ringförmige Glieder übertragen wird. Das Ziel der Erfindung besteht darin, die schädlichen
Auswirkungen der unvermeidlichen Radialkräfte, die sich in einer Durchbiegung der
getriebenen Welle äußern, zu beseitigen und vor allem von der automatischen Anpreßvorrichtung
fernzuhalten, ohne jedoch auf andere günstige Eigenschaften dieser Getriebeanordnung
verzichten zu müssen.
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Das erfindungsgemäße Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, daß die
treibende Welle aus zwei sich gegenseitig in axialer und radialer Richtung bewegbaren
Teilen 14 und 15 besteht, wobei der die Reibscheiben tragende Wellenteil 15 an seinem
einen Ende von dem die Druckscheibe 14a tragenden Wellenteil 14 hohlwellenartig
mit einem die Bewegbarkeit in radialer Richtung ermöglichenden Spiel umfaßt wird.
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Der Erfindungsgedanke soll nun an Hand der Abb. 2 näher erläutert
werden.
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Bei der im Schnitt dargestellten erfindungsgemäßen Getriebeanordnung
besteht die treibende Welle aus den beiden Teilen 14 und 15. Der Antrieb erfolgt
über den Wellenteil 14, dessen Ende in den Druckteller 14a ausläuft. Der Teil 14
hat einen größeren Durchmesser als der Teil 15 und ist ausgebohrt. In dieser Ausbohrung
ist das Ende des Wellenteiles 15 mittels der balligen Rollen 24 axial verschiebbar
gelagert. Über eine aus dreiteiligen Stirnklauen bestehende Kupplung, von der hier
nur die Klauen 36 sichtbar sind, steht der hülsenförmige Teil 16 mit dem Wellenteil
15 in torsionsmäßig starrer Verbindung, kann aber innerhalb der Bohrung des Wellenteiles
14 axial verschoben werden, wie bei 37 angedeutet. Die drehmomentabhängige Anpressung
ist auf der treibenden Welle angeordnet und besteht aus den beiden ringförmigen
Teilen 18 und 20, die an den einander zugekehrten Stirnflächen mit muldenförmigen
Vertiefungen, sogenannten Kugelpfannen, die in schräge Bahnen auslaufen, versehen
sind, in denen die Kugeln 21 lagern. Der auf dem Wellenteil 14 festsitzende Anpreßteil
18 ist mit dem Keil 19 gegen Verdrehung gesichert. Mittels des Balzens 17, der sowohl
im Anpreßteil 20 als auch im Klauenstück 16 lose, d. h. drehbar, gelagert und mit
den Sprengringen 22 gegen Herausfallen gesichert ist, wird zwischen dem auf dem
Wellenteil 14 frei beweglichen Anpreßteil 20 und dem die Reibscheiben 33a tragenden
Wellenteil 15 eine torsionsmäßig starre, jedoch in radialer Richtung gelenkige Verbindung
hergestellt, durch die verhindert wird, daß die auf den Wellenteil 15 wirkenden
Durchbiegeschwingungen auch auf die Anpreßvorrichtung 18, 20 und 21 übertragen werden.
Da der Anpreßteil 20 und mithin auch der Bolzen 17 innerhalb des Wellenteiles 14,
je nach der Länge der für die Anpressung vorgesehenen schrägen Bahnen nach beiden
Seiten um etwa 15° pendelt, ist der Wellenteil 14 mit einer entsprechend bemessenen
Freibohrung 38 versehen, in der der Bolzen 17 innerhalb der vorgenannten Grenzen
frei auspendeln kann.
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Auf dem linken Ende des Wellenteiles 15 ist die Druckscheibe 23 fest
aufgepreßt. Durch die Bohrung des Wellenteiles 15 ist eine Verbindungsschraube 27
geführt, welche über eine Kugelmutter 25 das Klauenstück mit der Druckscheibe 23
verbindet. Die Kugelmutter 25 ist mit zwei seitlichen Schlitze versehen, in welche
die Stifte 26, die in das Klauenstück 16 eingepreßt sind, greifen und die Kugelmutter
25 gegen Verdrehen sichern, sie jedoch nicht im Auspendeln behindern. Um die Verbindungsschraube
27 läuft eine Spiralfeder 29, deren rechtes Ende mit dem Schraubenbolzen, das linke
mit dem Federlager 28 fest verbunden ist. Das Federlager 28 ist zwischen Schraubenkopf
und Druckteller 23 eingeklemmt und greift mit seinen Nasen 28a in Bohrungen, des
Drucktellers 23 ein, wodurch es gegen Verdrehen gesichert ist.
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Zur Herstellung der Leerlaufreibung bzw. des Leerlaufdruckes ist die
Druckfeder 30 vorgesehen, die sich auf der einen Seite auf dem Federlager 28, auf
der anderen über die Ansatzscheibe 31 mit der Kugel 32 auf das nicht dargestellte
Getriebegehäuse abstützt.
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Über die Wirkungsweise der oben beschriebenen Getriebeanordnung wäre
noch folgendes zu erläutern: Das angreifende Drehmoment auf der Welle 14 überträgt
sich über den Anpreßtei118 mit Hilfe der Kugeln 21 auf den Anpreßteil 20, der über
den Bolzen 17, das Klauenstück 16, die Kugelmutter 25 und die Schraube 27 mit dem
Wellenteil 15 und dem Druckteller 23 verbunden ist. Hierbei werden die beiden Anpreßteile
18 und 20 gegeneinander verdreht, die Kugeln 21 laufen in den Mulden bzw. schrägen
Bahnen hoch, und infolge ihrer Keilwirkung wird eine axiale Kraft erzeugt, die den
Druckteller 23 nach innen, d.. h. hier nach rechts., zieht. Dadurch werden die zwischen;
Druckteller 23 und dem tellerförmigen Ende 14a der treibenden Welle auf den
Keilbahren
der beiden Wellen 15 und 35 verschiebbaren Druckscheiben 33a und 33b und die dazwischenliegenden
Laufringe 34 je nach Belastung mehr oder weniger stark zusammengepreßt.
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Es ist unvermeidlich, daß an den Reibscheiben und Zwischenringen 34
im Laufe der Zeit Abnutzungen auftreten, die sich derart auswirken, daß durch einen
zunehmenden Leerlaufweg der wirksame Arbeitsweg des Anpreßteiles verkürzt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe ist daher eine an sich bekannte Einstellvorrichtung
vorgesehen, die im unbelasteten Zustand des Getriebes selbsttätig jedes Spiel zwischen
den Kugeln 21 und den durch die Kugelpfannen gebildeten schrägen Bahnen der Anpreßteile
18 und 20 ausgleicht. Die Feder 29 ist nach der Richtung vorgespannt, daß die Schraube
27 das Bestreben hat, sich in die Kugelmutter 25 hineinzudrehen. Der Schraubenkopf
27a stützt sich über das Federlager 28 auf der Druckscheibe 23 ab und zieht den
Wellenteil 15 mit Druckscheibe 23 nach rechts hinüber, wobei die Klauen der Wellenverbindung,
wie bei 37 angedeutet, sich axial einander nähern können. Hierdurch wird jedes Spiel
in der Anpreßvorrichtung selbsttätig ausgeglichen.