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Stufenloses Reibungsgetriebe Es sind stufenlose Reibungsgetriebe der
beispielshalber in Abb. 1 der Zeichnung dargestellten Bauart bekannt. Derartige
Getriebe enthalten eine Primär-oder Antriebswelle 1, welche über Zahnräder 2 und
3 die Achsen von Antriebsscheiben 4 antreibt, auf welchen in Kugellagern gelagerte,
durch die Reibung mitgenommene glatte Rollen 5 rollen. Die symmetrische Verstellung
der Rollen 5 kann durch eine Spindel 6 so geregelt werden, daß ihre Stellung gegenüber
dem Mittelpunkt der Scheibe 4 und somit die Geschwindigkeit verändert wird.
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Die Rollen 5 reiben ferner an einer Reibscheibe 7, welche auf Drehung
starr mit der getriebenen Welle 8 verbunden ist, welche z. B. eine Riemenscheibe
9 trägt, wie dargestellt.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann das Reibungsgetriebe auch eine
einzige Antriebsscheibe 4 mit einer Reibrolle 5 aufweisen Der zur Übertragung der
Leistung erforderliche Anpreßdruck zwischen den Scheiben und Rollen wird z. B. durch
eine kräftige Schraubenfeder erzeugt. Damit die Übertragung der Leistung ohne Gleiten
erfolgt, welches Zerstörungen zur Folge haben würde, wird bei den bekannten Ausführungen
der Anpreßdruck selbsttätig entsprechend der zu übertragenden Leistung mit Hilfe
von Wälzkörpern, z. B. Kugeln, geregelt, welche mit entsprechenden Kurvenbahnen
so zusammenwirken, daß das widerstehende Moment in eine entsprechende Axialdruckkraft
umgeformt wird.
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Es ist ferner bekannt, das etwa zwischen den Übertragungsgliedern
entstehende Spiel durch eine unter der Einwirkung einer regelbaren Druckschraube
stehende Druckspreize aufzuholen.
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Diese bekannten Anordnungen weisen verschiedene Nachteile auf, unter
anderem folgende: Der Durchmesser der Reibscheibenlagerung ist verhältnismäßig klein,
so daß die gegen diese Scheibe gepreßten Rollen ein die Formhaltigkeit der Scheibe
beeinträchtigendes Biegungsmoment ausüben.
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Ferner können infolge dieses geringen Durchmessers der Reibscheibenlagerung
die die Übertragungswälzkörper bildenden Kugeln nur einen kleinen Durchmesser haben,
so daß sie infolge der hierdurch bedingten großen Flächendrücke Vertiefungen in
den mit ihnen zusammenwirkenden Kurvenbahnen erzeugen.
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Demgegenüber ist die zum Teil an sich bekannte Konstruktionselemente
benutzende, aber auf neuen Gesichtspunkten beruhende erfindungsgemäße Ausbildung
dadurch gekennzeichnet, daß die Reibscheibe auf dem äußeren Umfang der getriebenen
Welle drehbar radial gelagert ist, daß die Wälzglieder innerhalb der Lagerung der
Reibscheibe angeordnet sind und mit der Reibscheibe über Kurvenbahnen, die in radialer
Richtung den gleichen Krümmungshalbmesser wie die sphärische Auflagefläche des Wälzgliedes
und in der Umfangsrichtung einen größeren Krümmungshalbmesser haben, zusammenwirken,
daß die Wälzglieder sich auf der anderen Seite über ein Verbindungsstück und eine
Druckspreize mit kalottenförmigen Enden gegenüber der nachstellbaren Druckschraube
gelenkig abstützen und daß die innerhalb einer Bohrung der getriebenen Welle gelagerte
Druckspreize durch die Feder gegen die Wälzglieder gedrückt wird.
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Hierdurch werden gegenüber den bekannten Ausführungen folgende Vorteile
erzielt: Durch die Lagerung der Reibscheibe auf dem äußeren Umfang der getriebenen
Welle kann dieser Lagerung ein großer Durchmesser gegeben werden, wodurch die Formhaltigkeit
der Scheibe wesentlich verbessert wird.
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Ferner wird durch den großen Durchmesser der Lagerung ein axialer
Raum freigelegt, in welchem die Wälzglieder untergebracht werden können, welche
außerdem einen .großen Krümmungshalbmesser erhalten können, so daß die Gefahr eines
zu großen Flächendrucks und der Erzeugung von Eindrücken in den mit diesen zusammenwirkenden
Kurvenbahnen beseitigt ist. Die weitere Vergrößerung der Auflagefläche der Wälzglieder
wird dadurch erzielt, daß die mit diesen zusammenwirkenden Kurvenbahnen so ausgebildet
sind, daß sie in radialer Richtung den gleichen Krümmungshalbmesser wie die Wälzglieder
und in der Umfangsrichtung einen größeren Krümmungshalbmesser aufweisen. Ferner
ist diese.Ausbildung für die Erzeugung einer axialen Druckkraft entsprechend dem
übertragenen Moment besonders günstig.
Die Erfindung ist nachstehend
unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
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Abb. 1 zeigt beispielshalber eine geschnittene Gesamtansicht eines
stufenlosen Reibungsgetriebes, dessen erfindunggemäß ausgebildete Reibscheibe und
getriebene Welle mit starken Strichen dargestellt sind; Abb.2 zeigt in größerem
Maßstab einen Axialschnitt der erfindungsgemäß ausgebildeten Reibscheibe und der
getriebenen Welle; Abb.3 ist eine Vorderansicht des mit der Reibscheibe starr verbundenen,
mit Kurvenbahnen versehenen Verbindungsstücks und der sphärischen Wälzglieder; Abb.
4 ist eine in der axialen Längsrichtung einer Kurvenbahn längs der Linie 4-4 der
Abb. 3 geschnittene Teilansicht; Abb. 5 ist eine in der Querrichtung einer Kurvenbahn
längs der Linie 5-5 der Abb. 3 geschnittenen Teilansicht; Abb. 6 ist eine teilweise
geschnittene Ansicht, welche die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung in einer Stellung
zeigt, bei welcher das Getriebe stillsteht oder mit geringer Leistung arbeitet;
Abb. 7 ist eine der Abb. 6 entsprechende Ansicht und zeigt die Stellung der Antriebsvorrichtung
beim Arbeiten des Getriebes mit größerer Leistung; Abb.8 zeigt in einem anderen
Maßstab eine Schnittansicht zur Darstellung der erfindungsgemäßen Verbesserungen
sowie des Spiels des zwischen der Druckspreize zur Aufholung des Spiels und den
sphärischen Wälzgliedern angeordneten Verbindungsstücks; Abb. 9, 10 und 11 zeigen
in einem größeren Maßstab in einander entsprechenden Ansichten die Bedeutung der
zwei Stellungen bestimmenden Nut, welche in der Muffe der getriebenen Welle zur
Erleichterung des Ein- und Ausbaus der Druckfeder starken Querschnitts angebracht
ist; Abb. 12 ist ein Axialschnitt einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung,
welche einen selbsttätigen Axialdruck ergibt; Abb. 13 zeigt in größerem Maßstab
eine Ansicht längs der Linie 13-13 der Abb. 12, wobei der Linienzug in dünnen Strichen
die Zwischenantriebskugeln in einer Stellung zeigt, bei welcher die Vorrichtung
stillsteht oder eine geringe Leistung überträgt; Abb. 14 ist eine Ansicht längs
der Linie 14-14 der Abb. 12 unter den gleichen Bedingungen wie Abb. 13; Abb. 15
ist ein kreisförmiger Schnitt auf der kreisförmigen Achse der Kurvenbahnen längs
der Linie 15-15 der Abb. 13; Abb. 16 ist ein Schnitt längs der diametralen Achse
längs der Linie 16-16 der Abb. 13; Abb. 17 zeigt die Vorrichtung in der Ruhestellung
oder einer der Übertragung einer geringen Leistung entsprechenden Stellung; Abb.
18 zeigt die Vorrichtung mit einer gegenseitigen Stellung der Teile, welche eine
Vergrößerung des Drucks bei der Übertragung einer höheren Leistung ergibt; Abb.
19 ist eine der Abb. 18 entsprechende Ansicht längs der Linie 19-19 der Abb. 18.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ist die angetriebene Reibscheibe
7 unmittelbar an der getriebenen Welle 8 zentriert und wird von dieser getragen.
Hierfür weist bei dem dargestellten Beispiel die Scheibe eine kleine Auflagefläche
71 zur Zentrierung in einem Kranz 10 auf, an welchem sie durch Schrauben 11 oder
dergleichen befestigt ist. Der Kranz 10 ist auf ein Nadellager 12 aufgepaßt, welches
seinerseits auf eine Lagerfläche am Ende der getriebenen Welle 8 aufgepaßt ist.
Es wird zweckmäßig ein Nadellager verwendet, um die Lagerung der Scheibe zu verbessern
und um jede Reibung zu vermeiden, welche die Verstellung der sphärischen Sektoren
in ihren Vertiefungen bremsen kann, wie dies weiter unten beschrieben ist. Die Scheibe?
und die getriebene Welle 8 werden nämlich praktisch zusammen mit der gleichen Drehgeschwindigkeit
angetrieben.
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Die getriebene Welle 8 ist bei 81 auf einem Teil ihrer Länge ausgebohrt,
und in diese Bohrung ist mit Gleitsitz eine Muffe 13 eingesetzt, mit welcher sie
durch einen oder mehrere Keile 14 auf Drehung starr verbunden ist. Eine Schraubendruckfeder
15, welche bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen starken quadratischen
Querschnitt hat, stützt sich einerseits an dem Boden der Bohrung 81 und andererseits
an dem Boden der Bohrung der Muffe 13 ab.
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In der Achse der Welle 8 und der Muffe 13 ist eine Druckspreize 16
angeordnet, deren Kopf 161 mit Gleitsitz in eine entsprechende Bohrung der Muffe
13 eingepaßt ist. Der Kopf 161 legt sich gegen den Boden der Bohrung der Muffe,
so daß die Druckkraft der Feder 15 über die Muffe 13 auf die Druckspreize 16 wirkt.
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Die Druckspreize 16 besitzt an einem Ende in an sich bekannter Weise
eine konvexe Kugelkalotte 162, welche sich in einer Vertiefung gleicher Form in
dem Ende einer Druckschraube 17 abstützt. Diese gehört einer Vorrichtung zur selbsttätigen
Aufholung des Spiels an, welche an sich bekannt ist und im wesentlichen eine in
der Achse der Welle 8 angeordnete Schraubenfeder 18 enthält. Die Feder 18 ist an
einer Schraube 19 befestigt, mittels welcher ihr eine Vorspannung gegeben werden
kann, sowie ferner an der Druckschraube 17, welche von der Feder eingeschraubt und
so zusammen mit der Druckspreize 16 vorgeschoben werden kann, wenn ein Spiel in
der Anordnung dies ermöglicht.
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Der Kopf 161 der Druckspreize 16 besitzt eine Vertiefung 163 in Form
einer Kugelkalotte, in welcher sich der hintere Ansatz entsprechender Form 201 eines
Verbindungsstücks 20 abstützt, welches einer besonderen Antriebsvorrichtung angehört,
welche zwischen der Scheibe 7 einerseits und der Muffe 13 und der Welle 8 andererseits
angeordnet ist. Von der Muffe 13 getragene Antriebsstifte 21 treten in Löcher des
Stücks 20 ein und verbinden so diese beiden Teile auf Drehung starr miteinander.
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Zu der Druckspreize 16 und ihrer Aufgabe in der obigen Anordnung ist
zu bemerken, daß sie die von dem System 17-18-19 gelieferte Druckkraft zur selbsttätigen
Aufholung des Spiels unmittelbar auf dieTeile der zwischen der Scheibe 7 und der
Welle 8 angeordneten Vorrichtung zum Antrieb und zur Erzeugung des proportionalen
Anpreßdrucks überträgt. Diese unmittelbare Übertragung der Druckkraft verbessert
die Wirksamkeit derAufholung des Spiels, welches hauptsächlich von einer Schwächung
der Feder 1.5 herrühren kann.
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Der Antrieb mit einem zu der Leistung proportionalen Anpreßdruck zwischen
der Scheibe 7 und der Welle 8 wird durch das obige Verbindungsstück 20 erzielt,
welches mit der Muffe 13 und der Welle 8 starr verbunden ist und mit einem Verbindungsglied
22 zusammenwirkt, welches durch einen konischen Preßsitz mit der Scheibe 7 starr
verbunden ist.
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Zwischen diesen Verbindungsteilen sind Wälzglieder in Form von Kugelsektoren
23 angeordnet, welche eine breite konvexe Kugelkalotte 231 besitzen, welche sich
an Kurvenbahnen 221 abstützen, welche in besonderer
Weise auf drei
Halbmessern in dem Teil 22 ausgearbeitet sind.
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Die Kurvenbahnen 221 liegen nämlich erstens auf einer kreisförmigen
Achse mit dem Halbmesser R (Abb.3), haben zweitens eine Krümmung mit dem Halbmesser
R1 in der Längsrichtung (Abb. 4) und drittens eine Konkavität mit dem Halbmesser
R2 in der Querrichtung (Abb. 5).
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Der Halbmesser R2 der Kugelkalotte 231 der Wälzglieder 23 ist der
gleiche wie der Querhalbmesser der Kurvenbahnen 221 (Abb. 5). Ferner besitzen die
Wälzglieder 23 eine Konkavität 232 in Form einer Kugelkalotte mit dem Halbmesser
R3, welche sich auf Ansätzen 202 abstützt, welche eine entsprechende konvexe Form
haben.
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Die Halbmesser R2 und R3 der Kalotten 231 und 232 haben den gleichen
Mittelpunkt. Die Wälzglieder 23 werden auf dem Kreise, auf welchem sie liegen, in
ihrer Stellung durch Finger 24 gehalten, welche in den axialen mittleren Teil der
Kurvenbahnen 221 mit Preßsitz eingesetzt sind. Diese Finger treten in Löcher 232,
welche von der Kalotte 231 aus in der Achsrichtung der Wälzglieder 23 auf eine genügende
Tiefe ausgebohrt sind.
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Um die Rollbewegung der Wälzglieder 23 auf den verschiedenen Kurvenbahnen
221 nicht zu beeinträchtigen, hat der in die Löcher 233 eintretende vorspringende
Teil der Finger 24 ein gebogenes Profil in Form einer Kreisevolvente, so daß innerhalb
der Löcher 233 stets eine Berührung aufrechterhalten bleibt und die Stellung der
Wälzglieder 23 ohne Beeinträchtigung ihrer Rollbewegung festgelegt wird (Abb. 7).
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Die Arbeitsweise des durch die Teile 20-22 und 23 gebildeten Antriebssystems
ist in Abb. 6 und 7 dargestellt, insbesondere in Abb. 7, in welcher man sieht, daß
eine geringe Drehung des Teils 22 gegenüber den anderen die Wälzkörper 23 mitnimmt,
welche auf den Kurvenbahnen 221 mit dem Halbmesser R1 rollen, wobei sie in der Pfeilrichtung
das Verbindungsstück 20 zurückdrücken, so daß die Feder 15 zusammengedrückt wird,
wodurch durch Reaktion der Druck zwischen den Scheiben und Rollen proportional zu
der übertragenen Leistung in entsprechender Weise vergrößert wird.
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Es ist auf die breite Stützfläche der Kalotten 231 und 232 hinzuweisen,
welche praktisch die Bildung von Eindrücken auf den Stützflächen verhindert. Bei
der Ausbildung der Kalotte 231 besteht bei geringer Abmessung der Wälzglieder 23
der Vorteil einer Kugel großen Durchmessers R2 (Abb. 5).
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Ferner ist auf die Bedeutung des Einbaus des Teils 20 hinzuweisen,
welcher sich an der Druckspreize 16 bzw. den Wälzkörpern 23 über konvexe Kugelkalotten
201 bzw. 202 abstützt. Dieser Einbau ermöglicht ein gewisses Spiel des Teils 20
gegenüber der Ebene der Scheibe 7 und der Muffe 13. Dieses Spiel ist in Abb. 8 übertrieben
dargestellt. Der Teil 20 kann so leichte Unterschiede der Abmessungen der Ansätze
202 oder der Wälzkörper 23 ausgleichen, so daß diese Teile weniger genau hergestellt
werden können, und außerdem werden keine Schwingungen auf die Welle 8 und die inneren
Teile übertragen, wenn die Drehung der Scheibe infolge des Spiels in den Lagern
oder aus irgendeinem anderen Grunde nicht vollkommen eben erfolgt.
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Ein Schmierrohr 25 ist in der Achse des Teils 20 angebracht, in welchen
es leicht eingepreßt ist. Dieses Rohr tritt durch das Verbindungsglied 22 hindurch,
so daß bei Arbeiten das Öl in dieses Rohr geschleudert wird und durch ein in dem
Kopf 161 der Druckspreize 16 angebrachtes Loch durch Fliehkraft in das Innere der
Muffe gelangt und die verschiedenen Teile schmiert.
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Der Zusammenbau des -Getriebes, insbesondere der unter der Druckkraft
der Feder 15 stehenden Teile, wird dadurch erleichtert, daß eine Schraube 26 in
die Welle 8 eingeschraubt wird, deren Ende in ein ausgefrästes Loch 131 der Muffe
13 eintritt. Hierdurch werden während des Einbaus der Scheibe 7 und der verschiedenen
Teile die Muffe 13 und die gespannte Feder 15 zurückgehalten. Natürlich wird das
Loch 131 so bemessen, daß später die geringen Verstellungen der Muffe 13 in axialer
Richtung nicht verhindert werden.
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Das Loch 131 wird ferner durch eine Ausfräsung 132 kleinerer Höhe
verlängert, welche eine Sicherheit beim Ausbau ergibt. Wenn nämlich aus dem Getriebe
die auf Abb. 2 und 8 dargestellte Anordnung herausgenommen wird, und wenn man die
Schraube 26 ohne Beachtung der Druckkraft der Schraube 15 losschrauben will, so
erfolgt, wenn das Ende der Schraube 26 auf die Höhe der Ausfräsung 132 kommt, eine
plötzliche Entspannung der Feder, welche jedoch durch das Ende der Ausfräsung begrenzt
wird, wodurch man auf die Gefahr eines Ausbaus ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen
aufmerksam gemacht wird.
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Wie bereits ausgeführt, ist die angetriebene Scheibe 7 unmittelbar
auf einer Lagerfläche an einem Ende der getriebenen Welle 8 gelagert, wobei zweckmäßig
ein Nadellager zwischen dieser Lagerfläche und einem an der Hinterseite der Scheibe
befestigten und zentrierten Abstützkranz 10 angeordnet ist.
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Bei dieser Anordnung bleibt der mittlere Teil der Scheibe 7 und der
Welle 8 frei, so daß hier in unmittelbarer Nähe der Mitte die Vorrichtung angeordnet
werden kann, welche zwischen der Scheibe 7 und der Welle 8 einen selbsttätig zu
der übertragenen Leistung proportionalen Antriebsdruck erzeugt.
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Diese Anordnung gewährleistet eine vorherrschende Wirkung der Kräfte
des Antriebsmoment auf die Zwischenübertragungsteile, wodurch die Druckkraft in
axialer Richtung einen größeren Wert erhält.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung zur Erzeugung
eines selbsttätigen zu der übertragenen Leistung proportionalen axialen Drucks sind
zwischen den Gliedern 20 und 22 Wälzglieder angeordnet, welche durch mehrere Kugeln
27 großen Durchmessers gebildet werden. Es können wenigstens drei Kugeln vorhanden
sein oder auch vier Kugeln wie bei dem dargestellten Beispiel. Es ist jedoch nicht
zweckmäßig, diese Zahl zu vergrößern, da sonst der durch den großen Durchmesser
der Kugeln erhaltene Vorteil wieder verloren gehen würde.
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Gemäß der Darstellung der Kugeln in Abb. 13, 14 und 19 in dünnen Linien
liegen die Kugeln auf einer kreisförmigen Achse und zwar derart, daß sie sich fast
berühren, wobei jedoch ein äußerst kleiner Zwischenraum zwischen ihnen bestehenbleibt,
damit sie sich ganz frei und ohne Klemmgefahr verstellen können, wie weiter unten
ausgeführt ist.
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Die Verbindungsglieder 20 und 22 besitzen gleiche Kurvenbahnen 203
und 222, deren Zahl der der Kugeln 27 entspricht. Diese Kurvenbahnen sind in ganz
besonderer Weise mit drei Halbmessern ausgearbeitet, nämlich: 1. längs einer kreisförmigen
Achse mit dem Halbmesser R (Abb. 13 und 14) ; 2. entsprechend einer Krümmung mit
dem Halbmesser R1 (Abb. 15) in der Längsrichtung der Vertiefungen, und schließlich
3.
mit einer Konkavität mit dem Halbmesser R2 in der Querrichtung der Kurvenbahnen
(Abb. 16), wobei der Halbmesser R2 gleich dem Halbmesser der Kugeln 27 ist.
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Es ist wichtig, daß diese Kennzeichen genau eingehalten werden, insbesondere
die genaue Herstellung der Kurvenbahnen auf der gleichen kreisförmigen Achse mit
dem Halbmesser R, damit sich die Kugeln 27 genau konzentrisch verstellen, ohne eine
spiralige Almeichung zu zeigen, welche ein Festklemmen der Kugeln zur Folge haben
würde.
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Unter diesen Bedingungen führen sich die Kugeln 27. die sich ja, wie
oben ausgeführt, beinahe berühren, selbst bei ihrer Verstellung, derart, daß sie
genau die gleiche Verstellung auf ihren Kurvenbahnen auf der Achse mit dem Halbmesser
R ausführen, ohne daß hierfür Führungsringe oder andere komplizierte Einbauten erforderlich
sind.
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Abb. 17 und 18 zeigen die Arbeitsweise der Vorrichtung zur selbsttätigen
Erzeugung des Axialdrucks mit den Gliedern 20 und 22 und den Kugeln 27. Man sieht
insbesondere in Abb. 18, daß eine leichte Drehung des Gliedes 22 die Kugeln 27 mitnimmt,
welche auf den Abschnitten mit dem Halbmesser R1 der Kurvenbahnen 203 und 222 rollen,
wobei sie das Glied 22 in der Pfeilrichtung zurückdrücken. Infolgedessen nimmt der
Druck zwischen den Antriebsscheiben und -rollen proportional zu der übertragenen
Leistung zu.
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Diese Vorrichtung mit Kugeln großen Durchmessers weist folgende Vorteile
auf: große Beweglichkeit zwischen den Verbindungsgliedern infolge des Vorhandenseins
der Kugeln und somit ein schnelleres und anpassungsfähigeres Arbeiten; großer Durchmesser
der Kugeln insbesondere gegenüber dem Halbmesser R1, so daß sich die Kugeln mit
einer großen Fläche auf ihren Kurvenbahnen abstützen, wodurch die Bildung von Eindrücken
vermieden wird; Selbstführung der Kugeln untereinander infolge ihres geringen gegenseitigen
Abstands, welcher praktisch einer Berührung gleichkommt; Vereinfachung der Ausführung,
da nur Kugeln ohne besondere Führungsvorrichtungen benutzt werden.