DE1104280B - Selbstspannender Riementrieb - Google Patents

Selbstspannender Riementrieb

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DE1104280B
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Germany
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DER24239A
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Alois Riedl
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H7/00Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/08Means for varying tension of belts, ropes, or chains
    • F16H7/10Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley
    • F16H7/14Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley of a driving or driven pulley
    • F16H7/16Means for varying tension of belts, ropes, or chains by adjusting the axis of a pulley of a driving or driven pulley without adjusting the driving or driven shaft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)

Description

  • Selbstspannender Riementrieb Bekannte selbstspannende Riementriebe benutzen das im Gehäuse d-es antreibenden Elektromotors wirkende Reaktionsmoment zur Schwenkung der treibenden Riemenscheibe um eine Achse, welche während der im normalen Betrieb zu erwartenden Belastungsschwankungen ihre Lage nicht verändert. Diese Achse liegt stets zwischen der Motorwellenachse und dem Rand der Treibscheibe. Bei einer Lagerung des schwenkbaren Motors an einer solchen Schwenkachse mittels handelsüblicher Lager muß man demnach eines dieser Lager neben der Riemenscheibe und das andere hinter dem Gehäusedeckel anordnen, wodurch sich eine große Baulänge ergibt und eine freie Auflage des Riemens erschwert wird. Man suchte dieses Übel durch Lagerung des Motors an einem sehr großen exzentrischen Wälzlagerring zwischen der Treibscheibe und dein Motorgehäuse zu umgehen, jedoch führte dieser Versuch zu folgenden neuen Schwierigkeiten Die Beherrschung des Riemenzuges und des Motorgewichtes durch ein einziges, sehr großes Wälzlager führt besonders bei großen Leistungen und kleinen Drehzahlen auf unzulässige seitliche, über den Umfang wechselnde Zwangskräfte, welche bei ähnlicher Vergrößerung aller Massen an den Wälzkörpern und ihren Führungsringen bald eine Grenze erreichen, da man für die dabei zu erwartenden Wälzpressungen ein Wachstum mit der dritten Wurzel aus dem Motorgewicht nachzuweisen vermag.
  • Die Anordnungen eines großen Einspurlagers mit seiner zusätzlichen Einstellbarkeit im Sinne verschiedener Riemenscheiben und Reibwerte ergab die Notwendigkeit einer besonderen Motorbauart mit vorgezogenem Hauptlager, um eine Überbeanspruchung von Lager und Welle zu vermeiden.
  • Die Herstellung derart großer Speziallager ist mit besonderen Schwierigkeiten verbunden, wenn man sehr teure gehärtete Führungsringe von großem Durchmesser vermeiden will. Will man hingegen harte Stahlkugeln in gußeisernen Rillen laufen lassen, dann können diese Führungsrillen auch bei bester Schmiegung nie so ausgelastet werden, wie es den Kugeln gemäß wäre. Selbst wenn man solche Laufrillen genau dem Kugelradius anpassen könnte, würde sich im Betrieb infolge elastischer Verformung und der bei Gußeisen stets zu ,erwartenden Nachverformung durch Gefügeänderung ein Anlaufen der Kugeln gegen die Rillengrenzen und ein Ausbrechen dieser Zonen ergeben, so daß man im Sinne eines sicheren Betriebes gußeiserne Führungsrillen stets nur mit dem etwa 1,3fachen des Kugelradius abrunden darf und somit nur Motoren kleiner Leistung auf diese Weise ohne ernste Schäden zu lagern vermag.
  • Die innere Reibung derartiger großer Lager kann bei Fettfüllung und niedriger Betriebstemperatur derart groß werden, daß die Selbsteinstellung bei kleinen Drehmomenten versagt und der Riemen gerade dann zerstört wird.
  • Allen derartigen Getrieben mit einer festen Schwenkachse ist gemeinsam, daß sie besonders bei großen Übersetzungen, großen Achsabständen und Aastischen gewebten Riemen einen viel zu kurzen nutzbaren Verstellweg ergeben, da man hierfür nur einen Schwenkwinkel von etwa 30° um die Scheitellage zulassen kann, wenn man nicht allzu große Konzessionen an den Selbstspanncharakter machen will. Bei großen Abweichungen von der Scheitellage konvergieren die beiden Riemenkräfte gegeneinander, und ihre Summe kann dann bei gegebener Belastung derart anwachsen, daß die Welle bricht oder die Hauptlager vorzeitig zerstört werden.
  • Die Erfindung vermeidet die hier geschilderten Nachteile großer Lager sowie einer Anlenkung an einer fest eingestellten Schwenkachse. Die Zeichnung zeigt das Wesentliche dieser neuartigen Anlenkung für ein Selbst-. spanngetriebe mit einer während des Laufes verstellbaren Kinematik.
  • Der Riemen 1 kann bei diesem Getriebe für jeden beliebigen Achswinkel a zwischen zwei Achsen gespannt werden. Der Motor 2 mit seiner Treibscheibe 20 trägt einen Flanschring 21, an dem ein Zapfen 22 mit zwei in Achsrichtung hintereinanderliegenden Laufrollen 23 sowie ein entsprechend hintereinanderliegendes Kulissenpaar 24 befestigt sind. Diesen Rollen 23 und Kulissen 24 sind am festen Tragstuhl 3 die fest einstellbare Doppelkulisse 30 und ein Zapfen 31 mit seinen die Kulissen 24 führenden Rollen 32 zugeordnet. Die paarige Anordnung der Elemente 23, 24 mit ihren Partnern 30, 32 erlaubt gemäß ihrem Abstand voneinander eine sichere Beherrschung der Kräfte und Momente, die sich aus dem Riemenzug und dem Gewicht des Motors ergeben. Das aus der Lage der Zapfen 22, 31 und Kulissen 24, 30 sich ergebende Bewegungsgesetz für den schwenkbaren Motor 2 kann im Falle kreisbogenförmig gefräster Kulissen durch ein Gelenkviereck beschrieben werden, dessen vier Gelenke durch die Zapfenmitten Z1, Z2 und die Krümmungsmittelpunkte KI, K2 der Kulissen gegeben sind, wobei die Verbindungslinie Z1, K2 als die feste Grundlinie und die Verbindungslinie Z2, K1 als Koppel zu betrachten ist. Mit dieser Koppel ist der schwenkbare Motor fest verbunden. Grundlinie und Koppel sind durch die beiden Kurbeln zwischen Z1, K1 und Z2, K2 verbunden, welche sich im Punkt P schneiden. Dieser Punkt P ist der Momentenpol für alle Punkte der Koppelebene. Er entspricht hier der festen Schwenkachse bei den Selbstspanngetrieben bisheriger Bauart. Bei dieser Anordnung wandert jedoch dieser Punkt P mit der Verschwenkung des Motors auf einer Kurve Kp, während sich die Achse der Treibscheibe 20 auf der Kurve K bewegt. Man kann nun die Lage der vier charakteristischen Punkte Z1, Z2, KI, K2 derart wählen, daß die beiden Kurven Kp, K über einen hinreichend großen Bereich annähernd geradlinig und parallel zueinander verlaufen. In diesem Falle bleibt auch unabhängig vom Schwenkweg das Verhältnis der beiden Riemenkräfte annähernd unveränderlich. Eine solche Unveränderlichkeit des Riemenkraftverhältnisses kann man, wie man aus kinematischen Untersuchungen erkennt, für Verstellwege vom 1,5=4-fachen des Polabstandes a erreichen, wenn man hierfür nur eine Schwankung von ±5 °/o zuläßt. Bei einem festen Schwenkpol bisheriger Bauart entspräche dies nur einem Schwenkweg vom ungefähr 0,9fachen des mittleren Polabstandes. Man muß nur dafür sorgen, daß die Treibscheibenachse annähernd mit dem Wendepol W dieses Gelenkviereckes Z1, Z2, KI, K2 zusammenfällt und die Polkurve Kp eine möglichst kleine Krümmung aufweist. Man kann für die Polkurve als Bedingung eines möglichst geradlinigen Verlaufes ein Gesetz finden, welches es gestattet, die Fülle der Möglichkeiten in wünschenswerter Weise einzuengen und der Konstruktion die Wege zu ebnen. Dieses Gesetz ergibt für eine dreipunktige Polkurventangente die Bedingungen wobei t1 -[- s1 = r1 und t2 + s2 = y2 die Längen der beiden Kurbeln Z1, K1 und Z2, K2 darstellen, an welchen durch die Kreuzung im Punkt P die Teile t1, s1 und t2, s2 abgeteilt werden. Die beiden Winkel a1, a2 entstehen durch die Verbindungslinie zwischen W und P. Fig. 1 zeigt die in W liegende Treibscheibenachse sowie eine Polkurve Kp mit dreipunktiger Tangente. Bemerkenswert ist dabei der besonders flache Verlauf der Kv-Kurve, welche in diesem Falle im Wendepol W eine dreipunktige Tangente hat. An beiden Kurven Kp, K, sind die durch die endlichen Abmessungen der Kulissen 24, 30 bedingten Grenzen markiert, innerhalb deren die a-Schwankung unter 5 °/o bleibt. Der Einfluß des Motorgewichtes auf die Riemenkräfte kann in ausreichendem Maße eingeschränkt werden, wenn man dafür sorgt, daß der Schwerpunkt S des schwenkbaren Motors 2 mit Flansch 21, Kulissen 24 und Zapfen 22 senkrecht über dem Pol P auf dem Wendekreis Kzv mit dem Durchmesser a liegt. Dies läßt sich stets durch Anbringung von Zusatzgewichten 25 am Flansch 21 des Motors 2 erreichen. Da jeder Punkt am Wendekreis bei Befolgung der Gesetze (A) eine dreipunktige Tangente hat, kann so der Schwerpunkt S bei einer Verstellung oder Belastungsänderung in genügendem Maße auf gleicher Höhe gehalten werden. Diese Ausgleichsgewichte können im Sinne bester Anpassung in Scheiben unterteilt und in Schlitzen 26 verschiebbar angeordnet werden. Die Richtung der Verstellung braucht nicht mit dem Achswinkel übereinzustimmen. Man kann den Verstellwinkel P im Punkt TV in gewissen Grenzen frei wählen, jedoch empfiehlt es sich, stets ß < a zu wählen, um mit dem auf dem Wendekreis K", liegenden Schwerpunkt S recht nahe an den Wendepol mit seiner besonders guten Geradführung heranzukommen. Man kann somit ohne Schwierigkeit ein solches Getriebe mit a - 90 gd bauen, wobei man ß zwischen 30 gd bis 60 gd zu wählen vermag und a um so größer sein muß, je kleiner man ß wählt.
  • Will man sich veränderlichen Reibwerten oder Scheibenradien anpassen, dann kann man dies am besten durch ein Schwenken der Kulisse 30 um ihren Tragzapfen 33 erreichen, wobei bereits eine sehr kleine, über eine Schraubspindel in bekannter Weise zu erzwingende Verstellung genügt, um allen Erfordernissen gerecht zu werden. Ein Schwenken der Motorkulisse 24 würde zum gleichen Erfolg führen. Fig. 1 deutet nur die Schwenkbarkeit der festen Kulisse 30 an. Man kann auch die Zapfen 22 oder 31 mit einer Exzenterverstellung versehen, jedoch ist die auf diesem Wege erreichbare Regelbarkeit beschränkt. Mittels einer schwenkbaren Kulisse 30 kann man sich auch bei laufendem Motor im Vollastbetrieb veränderlichen Riemenreibwerten anpassen und das Getriebe stets auf die kleinsten, bei sicherem Betrieb noch gutzuheißenden Riemenkräfte und Lagerbelastungen einstellen.
  • Man kann statt der nach Kreisbogen ausgefrästen Kulissen 24, 30 auch andere Kulissenprofile wählen, um auf diese Weise statt der Kurven Kp, K, beispielsweise zwei exakt parallele Linien herzustellen, welche so für den ganzen Verstellweg ein ebenso exakt unveränderliches Verhältnis der Riemenkräfte gewährleisten. Solche Kulissenprofile lassen sich nach den Gesetzen der Verzahnungskinematik ohne Mühe entwickeln, wobei man am besten von einem Gelenkviereck Z1, Z2, KI, K2 mit den Lenkradien v1, y2 ausgeht. Die Kreisbogenkulissen dürften jedoch in fast allen Fällen den praktischen Notwendigkeiten genügen.
  • Für besonders große Verstellwege kann man die beiden Kulissenpaare 24, 30 in der axialen Richtung staffeln, so daß sie sich in der Projektion überdecken.
  • Die Gesetze (A) können und brauchen natürlich nie genau eingehalten zu werden. Im allgemeinen dürften die Grenzen a2.,., a1. (0,8 --1,3) genügen, um einen einwandfreien Betrieb zu ermöglichen. Ebenso braucht die Treibscheibenachse nie genau mit dem Wendepol zusammenzufallen. Auch hier dürfte es genügen, im meistgefahrenen Betriebszustand den Abstand a der Treibscheibenachse vom Pol P gleich dem (0,7 =1,2)-fachen des Wendekreisdurchmessers zu machen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Selbstspannender Riementrieb mit schwenkbarem Motor, dessen Schwenkpunkt sich unter der Wirkung des Reaktionsdrehmomentes selbsttätig verschiebt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Flanschring (21) des Motors (2) eine oder zwei axial hintereinanderliegende Laufrollen (23) befestigt sind, die in raumfesten Kulissen (30) geführt sind, und daß an dem Flanschring andererseits Kulissen (24) vorgesehen sind, welche auf raumfesten Laufrollen (32) gleiten. 2. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissen (24,30) kreisbogenförmig gekrümmt sind. 3. Riementrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsmittelpunkte (K1, K2) der Kulissen (30, 24) mit den Drehachsen (Z1, Z2) der Laufrollen (31, 22) ein Gelenkviereck bilden, dessen Polkurve (K.) in dnm durch den Schnittpunkt (S2) der beiden Kurbeln (K1, Z1 und K2, Z2) gebildeten Betriebspunkt (P) eine dreipunktige Tangente hat. 4. Riementrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eins der beiden Kulissenpaare (30) verstellbar angeordnet ist. 5. Riementrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissen (30, 24) in der axialen Tiefe gestaffelt angeordnet sind. 6. Riementrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissen (24, 30) nach allgemeinen, aus der Verzahnungskinematik herleitbaren Kurven gekrümmt sind. 7. Riementrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Flansch (21) des Motors (2) Ausgleichsgewichte (25) so angeordnet sind, daß der Schwerpunkt (S) der schwenkbaren treibenden Teile (2, 20, 21, 24, 22) senkrecht über dem Betriebspunkt (P) auf dem Halbkreis über dem Betriebspunkt und dem Mittelpunkt der treibenden Scheibe (W) liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 115719, 144808, 612937, 1026 592; österreichische Patentschrift Nr. 166 387; Schweizerische Bauzeitung, 72. Jahrgang, Nr. 4 vom 23. Januar 1954, S. 48 bis 50, »Der Vespa-Antrieb4.
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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0459894A1 (de) * 1990-05-30 1991-12-04 Valeo Equipements Electriques Moteur Wechselstromerzeuger, insbesondere für Kraftfahrzeuge, und zugehörige Riemenspannvorrichtung

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DE612937C (de) * 1931-08-05 1935-05-08 De Rabot John Lebrun Vorrichtung zum Regeln der Spannung eines an eine schwingbar aufgehaengte Maschine angeschlossenen Treibriemens o. dgl.
AT166387B (de) * 1948-11-19 1950-07-25 Georg Fontano Werkstaetten Fue Lagerbock für elektrische Radialmaschinen

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