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Keilriemenscheiben -Wechselgetriebe Bei Keilriemen-Wechselgetrieben
mit zwischen Kegelscheiben laufenden Riemen sind verschiedene Einrichtungen bekannt,
durch die eine selbsttätige, dem jeweilig zu übertragenden Riemenzug entsprechende
Anpressung der Kegelscheiben an den Keilriemen und damit ein gleichbleibend hoher
Getriebewirkungsgrad auch bei Teillast erreicht wird.
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Die bisherigen Konstruktionen haben sämtlich Nachteile, die eine allgemeine
Verwendung verhindern: So besteht der Nachteil einer älteren. Konstruktion, die
das Drehmoment durch Schraubenflächen ungleichmäßiger Steigung in die der Riemenzugkraft
proportionale Anpreßkraft verwandelt, darin., daß bei Drehrichtungs- oder Kraftrichtungswechsel
zwischen dem Kegelpaar und der zugehörigen Welle ein toter Gang vorhanden ist, der
sich besonders bemerkbar macht, wenn sich der Keilriemen auf dem größten Laufkreis
des Kegelscheibenpaares befindet. Der tote Gang führt zu Stößen, die das Getriebe
beschädigen.
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Andere Konstruktionen, bei denen die Summe der Drehmomente beider
Wellen zur Erzeugung der Anpreßkraft benutzt wird, haben den Nachteil eines umfangreichen
Bauaufwandes, der sich stark in dem Preis und Genwicht des Getriebes auswirkt.
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Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, die angegebenen
Nachteile zu vermeiden. Sie besteht darin, daß die an sich schon bekannten Rollen
mit zur Welle senkrechten Achsen, welche zur Übertragung des Drehmoments zwischen
Welle und Kegelscheiben dienen, nicht wie bisher auf fest an der Riemenscheibennabe
angebrachte Flächen wirken, sondern daß die Rollen mit an der Riemenscheibennabe
schwenkbar angeordneten Druckflächen zusammenarbeiten, deren Schrägstellung sich
entsprechend dem gegenseitigen Abstand der Kegelscheiben so ändert, daß bei gleichbleibendem
Riemenzug, unabhängig von dem mit wachsendem Riemenlaufkreis zunehmenden Drehmoment,
die gleiche axiale Anpreßkraft entsteht. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der
Schwenkachsen der die Druckflächen tragenden. Hebel in der Verlängerung der Rollenachsen
wird dafür gesorgt, daß beim Schwenken der Druckflächen kein toter Gang in der Kraftübertragung
zwischen Welle und Kegelscheibenpaar entsteht und. daß die Axialverschiebung der
Kegelscheiben zum Zweck der Drehzahländerung durch die Einrichtung nicht erschwert
wird.
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Die Einrichtung isst ferner so gestaltet; daß sie sowohl für wechselnde
Kraftrichtung wie auch für wechselnde Drehrichtung geeignet ist.
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Für Antriebsverhältnisse ohne plötzliche Stöße genügt es, eine der
beiden Getriebewellen, vorzugsweise die Antriebswelle, mit der Einrichtung auszurüsten.
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Diese Anordnung hat den besonderen Vorteil, daß die mit wachsender
Riemenzugkraft entstehende Zunahme des Schlupfes durch die infolge der Zusammenpressung
der Antriebskegelscheiben entstehende kleine Änderung der Übersetzung ins Schnelle
weitgehend ausgeglichen wird.
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Wird eine solche Starrheit der Abtriebsdrehzahl nicht gewünscht, so
kann durch Anordnung der selbsttätigen Anpressung auf der Abtriebswelle des Getriebes
die entgegengesetzte Wirkung, also eine gewisse Weichheit der Übersetzung erzielt
werden (d. h. ein Nachlassen der Abtriebsdrehzahl bei steigender Belastung).
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Für Betriebe mit plötzlichen Belastungsstößen empfiehlt es sich dagegen,
die selbsttätige Anpressung auf beiden Wellen vorzusehen. Es ist aber auch möglich,
bei einem annähernd symmetrischen Aufbau alle vier Kegelscheiben mit der erfindungsgemäßen
Anpreßvorrichtung auszustatten.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungen der Erfindung beispielsweise
dargestellt; dabei ist ein Breitkeilriemen üblicher Bauweise als Kraftübertragungselement
vorgesehen. An seiner Stelle kann natürlich jedes andere geeignete Zugorgan, beispielsweise
auch Metallgliederkeilriemen mit formschlüssiger oder kraftschlüssiger Kraftübertragung
verwendet werden.
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Die Erfindung wird durch die Zeichnung erläutert. Fig. 1 zeigt eine
Getriebewelle mit einem Kegelscheibenpaar und einer Ausführung der erfindungsgemäßen
Einrichtung zum selbsttätigen Anpressen der Kegelscheiben in perspektivischer Darstellung.
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Fig.2 zeigt eine zweite Bauart der erfindungsgemäßen Einrichtung in
einer Seitenansicht.
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Fig. 3 zeigt die gleiche Bauart im Schnittbild, und zwar ist in der
oberen Hälfte der Zeichnung die Einrichtung quer zur Richtung der Achse der Anpreßrollen
geschnitten,
während die untere Hälfte den Schnitt in der Ebene der Anpreßrollenachsen darstellt.
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Auf der Welle 1, die entweder die Antriebs- oder die Abtriebswelle
des Getriebes sein kann und die in. den Lagern 2 und 3 drehbar gelagert ist, sitzt
längs verschieblich und drehbar die Kegelscheibe 4. Sie wird auf der linken Seite
über das Längslager 5 und den Stützring 6 gegen das Regelgestänge 7 axial abgestützt.
Die zweite Kegelscheibe 8 stützt sich mit dem linken Teil ihrer Bohrung auf der
Nabe der Kegelscheibe 4 ab, während der rechte Teil der Bohrung von Kegelscheibe
8 unmittelbar auf der Welle 1 drehbar und längs verschieblich gelagert ist. In zwei
Keilnuten der Kegelscheibe 4 sind die Gleitfedern 9 und 10 festgeschraubt, durch
welche ein. gegenseitiges Verdrehen der Scheiben 4 und 8 verhindert wird. Die Gleitfedern
tragen an ihrem rechten Ende Zapfen, die durch Längsschlitze in der Nabe von 8 hindurchtreten.
Die Schlitze sind so lang, wie es die gegenseitige Längsverschiebung der Kegelscheiben
4 und 8 erfordert. In der Verlängerung der Längsschlitze hat die Nabe von 8 zwei
gleichachsige radialstehende Bohrungen, in die die Zapfen 11 und 12 fest eingepreßt
sind. Sie bilden die Drehachsen für zwei bügelförmige Schwenkhebel 13 und 19, die
an ihrem Ende koaxial durchbohrte Augen 14, 15 bzw. 20, 21 besitzen und zwei Nocken
16, 17 bzw. 22, 23 tragen, an deren ebenen Druckflächen zwei Rollen 25 und 26 anliegen,
die sowohl zur -Übertragung des Wellendrehmoments wie zur axialen Abstützung der
Kegelscheibe 8 dienen.
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Der Schwenkhebel 13 ist ferner mit einer Kurvenscheibe 18 versehen,
deren Schlitz sich in dem Zapfen des Keiles 9 führt. Entsprechend ist der Hebel
19 mit einer Kurvenscheibe 24 verbunden., deren Schlitz sich in dem Zapfen des Keiles
10 führt.
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Zwischen den Kegelscheiben läuft der Keilriemen 27: Die beiden Druckrollen
25 und 26 sind um Zapfen 28 und 29 drehbar, die" im unbelasteten Zustand des Getriebes
koaxial mit den Drehzapfen 11 und 12 der Druckflächen stehen. Die Druckrollen werden
gehalten durch den Ring 30, dessen Nabe undrehbar aber längs verschieblich auf der
Keilverzahnung 35 der Welle 1 sitzt und durch ein Längslager 31, einen. Druckring
32 über Bolzen 33 sowie den nicht sichtbaren, gegenüberliegenden Bolzen 34 gegen
das in bekannter Weise scherenartig ausgebildete Regelgestänge 7 abgestützt wird.
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Bei der zweiten Bauart nach Fig. 2 und 3 sind auf der drehbar, jedoch
in Längsrichtung unverschieblich gelagerten Welle 51 wieder die beiden Kegelscheiben
52 und 53 drehbar und längs verschieblich gelagert. Der in einer Nut der Nebenbohrung
von Kegelscheibe 53 gleitende, in eine Nut der Kegelscheibe 52 eingesetzte Führungskeil
54 verhindert die gegenseitige Verdrehung der beiden Kegelscheiben.
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Die Kegelscheibe 52 steht über ein Längslager 55 beliebiger Bauart,
einen Druckring 56 und Drehzapfen 57 mit dem an sich bekannten., hier einseitig
angeordneten Regelgestänge 58 in Wirkungsverbindung.
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Für die axiale Abstützung der Kegelscheibe 53 ist ein auf dem die
Getriebewelle 51 quer durchdringenden Bolzen 59 schwenkbar gelagerter Ring 60 vorgesehen.
Er trägt auf zwei senkrecht zur Schwenkachse stehenden Zapfen 61 die einander gegenüber-
65 liegenden Stützrollen 62.
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An ihnen liegen die paarweise schwenkbaren vier Stütznocken 63, 64,
65 und 66 an. Die Nocken 63 und 64 sitzen an dem bügelförmigen Schwenkhebel 67,
während die Nocken 65 und 66 Teile des Schwenk- ; hebels 68 sind. Der Schwenkhebel
67 trägt an seinen Enden die Augen 69 und 70, während der Schwenkhebel 68 die Augen
71 und 72 besitzt.
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Die Augen 69 und 72 sind auf dem Bolzen 73 drehbar gelagert. Der nicht
sichtbare Bolzen 74 bildet die Lagerung für die Augen 70 und 71; 73 und 74 sind
in zwei gegenüberliegende Lappen 75 der Kegelscheibe 53 befestigt, die sowohl den
durch den Zug des Keilriemens 82 hervorgerufenen Axialdruck der Kegelscheibe 53
als auch das gesamte Drehmoment der Kegelscheiben aufnehmen.
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Etwa in seiner Mitte hat der Schwenkhebel 67 ein Auge 76. Dort ist
das rechte gabelförmige Ende des Lenkers 77 mit Hilfe des Gelenkbolzens 78 angelenkt.
Das linke Gabelende des Lenkers ist durch den Gelenkbolzen 79 mit dem Hebel 80 verbunden.
Dieser ist an der Kegelscheibe 53 mit Hilfe des Bolzens 81 angelenkt. Das kugelige,
der Welle zugekehrte Ende 83 des Hebels 80 greift durch einen Längsschlitz der Nabe
von 53 hindurch in eine radiale Bohrung 84 der Nabe der Kegelscheibe 54 ein.
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Der Schwenkmechanismus des Schwenkhebels 68 ist in gleicher Weise
symmetrisch zu dem des Schwenkhebels 67 ausgebildet.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Wenn
bei der Ausführung nach Fig. 1 die Kegelscheiben zusammengeschoben werden, wird
der Keilriemen nach außen gedrängt, und es entsteht bei. gleichbleibendem Riemenzug
ein entsprechend dem Laufradius des Riemens sich vergrößerndes Drehmoment.
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Trotz des höheren Drehmoments ist aber in erster Annäherung für die
Übertragung der gleichbleibenden Riemenzugkraft auch die gleiche axiale Anpreßkraft
erforderlich. Sie kann erzielt werden, wenn man den Tangens des Anstellwinkels der
Druckflächen für die Anpreßrollen proportional der Größe des jeweiligen Riemenlaufradius
verändert.
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Dies wird bei der Ausführung nach Fig. 1 der Welle eines Keilriemenscheiben-Wechselgetriebes
mit vier durch ein Hebelgestänge in bekannter Weise verschiebbaren Kegelscheiben
durch die Kurvenscheiben 18 und 24 erzielt. In ihrem Kurvenschlitz gleiten bei gegenseitiger
Annäherung der Kegelscheiben die im Längsschlitz der Nabe von Kegelscheibe 8 geführten
Zapfen der beiden Führungskeile 9 und 10, wodurch sich in konstruktiv genau vorausbestimmbarem
Maße die Winkelstellung der mit den Kurvenscheiben verbundenen Schwenkhebel 13 und
19 ändert und der Anstellwinkel der Anlageflächen für die Anpreßrollen sich vergrößert.
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Infolge des einfachen mathematischen Zusammenbanges kann die erforderliche
Schwenkbewegung der Anlageflächen für die Anpreßrollen auch durch ein Hebelsystem;
wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist; mit praktisch ausreichender Genauigkeit
bewirkt werden Bei der gezeichneten Anordnung werden nur die Kegelscheibe 52 und
die ihr diagonal gegenüberstehende Kegelscheibe auf der anderen Getriebewelle durch
das Regelgestänge gleichsinnig verschoben. Die Abstützrollen 62 bleiben ortsfest
mit der Welle verbunden.
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Schiebt man die Kegelscheibe 52 nach rechts, so nimmt ihre Nabe die
in ihre zwei Bohrungen, 84 eingreifenden kugeligen Enden 83 der beiden Schwenkhebel
80 mit.
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Die Lenker 77 übertragen die Schwenkbewegung auf die Schwenkhebel
67 bzw. 68 und damit auf die
Stütznocken 63, 64, 65 und 66 mit den
Anlageflächen für die Anpreßrollen. Die beim größten Riemenlaufkreis erreichte Endstellung
ist strichpunktiert eingezeichnet.
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Durch Verschieben des Drehpunktes 79 nach innen oder außen läßt sich
der durch den Axialweg der Kegelscheibe 52 verursachte Schwenkwinkel der Anlageflächen
vergrößern oder verkleinern und damit das günstigste Verhältnis von Riemenzug zu
axialer Anpressung erreichen.
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Wie bereits oben angedeutet, sind die gezeichneten Ausführungen nur
Beispiele. Ihre Merkmale lassen sich auf verschiedene Weise kombinieren.
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Da es außer den gezeichneten Ausführungen eine ganze Anzahl von Möglichkeiten
gibt, um von der Längsbewegung der Kegelscheiben die erfindungsgemäße Schwenkung
der Anlageflächen. für die Druckrollen um eine in Verlängerung der Druckrollenachse
liegende Achse abzuleiten, ist es unmöglich, alle diese Variationen im einzelnen
anzugeben.