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Einrichtung zur Betätigung und Voreinstellung von stufenlos verstellbaren
Reibungsgetrieben Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Betätigung
und Voreinstellung von stufenlos verstellbaren Reibungsgetrieben, bei denen die
Änderung des übersetzungsverhältnisses durch Winkeldröhung einer um eine Achse drehbaren,
mit den Reibwälzkörpern des Getriebes zusammenwirkenden Verstelleinrichtung erfolgt.
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Bei Reibungsgetrieben dieser Art, insbesondere bei Schwenkkugelgetrieben,
treten im allgemeinen sehr hohe Anpreßdrücke zwischen den Reibkörpern auf. Der mechanische
Widerstand, der bei der Änderung des übersetzungsverhältnisses bei stillstehendem
Getriebe der Verstelleinrichtung durch die Reibkörper entgegengesetzt wird, ist
demzufolge so groß, daß beispielsweise eine Vorwahl des Übersetzungsverhältnisses
bei stillstehendem Getriebe oder ein schneller Wechsel des Übersetzungsverhältnisses
bei laufendem Getriebe ohne Beschädigung des Getriebes nicht möglich ist.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen,
die bei Reibungsgetrieben, bei denen nur während des Betriebes eine Änderung des
Übersetzungsverhältnisses möglich ist, auch im Stillstand eine Betätigung und Voreinstellung
des Getriebes erlaubt.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß eine zwischen der Verstelleinrichtung
und einer Betätigungseinrichtung angeordnete drehelastische übertragungseinrichtung,
deren Drehelastizität derart bemessen ist, daß eine Winkelverdrehung der Verstelleinrichtung
im wesenflichen nur möglich ist, wenn das Getriebe umläuft, während beim Betätigen
der Betätigungseinrichtung bei stillstehendem Getriebe die Winkelverdrehung hauptsächlich
durch die drehelastische übertragungseinrichtung aufgespeichert und erst bei laufendem
Getriebe an die Verstelleinrichtung abgegeben wird, sowie durch mit der Betätigungseinrichtung
zusammenwirkende Rastgesperre zur Voreinstellung der Betätigungseinrichtung bei
stillstehendem Getriebe.
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Es sind an sich bereits Reibradgetriebe bekannt, bei denen drehelastische
Einrichtungen zur selbsttätigen Änderung des übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit
von der an dem Getriebe anliegenden Last vorgesehen sind. Diesen bekannten drehelastischen
Einrichtungen liegt jedoch eine andere Aufgabe zugrunde als der drehelastischen
übertragungseinrichtung gemäß der Erfindung.
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Als drehelastische übertragungseinrichtung ist vorzugsweise in Verlängerung
der mit der Verstelleinrichtung verbundenen Welle ein Torsionsstab angeordnet, der
mit seinem freien Ende mit der Betätigungseinrichtung verbunden ist. Die drehelastische
übertragungseinrichtung kann auch als mit einer Feder vorgespanntes, mit axialen
Nockenflächen ausgebildetes Klemmgesperre ausgeführt sein, wobei beispielsweise
die Nockenflächen des Klemmgesperres mit axial verschiebbaren Rollen zusammenwirken
und diese Rollen mit einer Hebelanordnung der Betätigungseinrichtung verbunden sind.
Zum Festlegen der Welle der Verstelleinrichtung gegen Verdrehen kann an dieser ein
Rastgesperre vorgesehen sein.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht auf einfache Weise
auch bei stillstehendem Getriebe die Voreinstellung des übersetzungsverhältnisses
eines Reibgetriebes, ohne daß hierbei übermäßig hohe Beanspruchungen auf die Verstelleinrichtung
bzw. die Reibkörper des Reibgetriebes aufgebracht werden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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F i g. 1 ist eine teilweise als Schnitt gezeigte Seitenansicht einer
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Voreinstelleinrichtung; F i g. 2 ist ein Schnitt
längs der Linie V-V in Fig.l;
F i g. 3 ist ein Stück einer Seitenansicht,
die in größerem Maßstab gezeichnet ist und eine weitere Ausbildungsform der erfindungsgemäßen
übertragungseinrichtung veranschaulicht; F i g. 4 ist eine Stirnansicht der Einrichtung
nach Fig.3.
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In F i g. 1 ist die erfindungsgemäße Voreinstelleinrichtung in Anwendung
bei einem Reibgetriebe 18 gezeigt, das ähnlich einem bekannten Schwenkkugelgetriebe
aufgebaut ist. Bei einem derartigen Schwenkkugelgetriebe ist die treibende und getriebene
Welle, von denen jede im Gehäuseinneren einen Laufring und außerhalb des Gehäuses
eine entsprechende Riemenscheibe 35 bzw. 36 trägt, in einem Gehäuse koaxial gelagert
und auf der einen Gehäuseseite nach außen geführt. Die Laufringe wirken mit um verschwenkbare
Achsen umlaufenden kugelförmigen und durch einen Außenring zusammengehaltenen Schwenkkugeln
zusammen. Die Achsen dieser Schwenkkugeln sind in im wesentlichen radial verlaufenden
Vertiefungen des Getriebegehäuses geführt und zur Veränderung des Neigungswinkels
und damit zur Änderung der Drehzahl zusätzlich in Schrägschlitzen einer drehverstellbaren
Verstelleinrichtung in Form einer sogenannten Irisführung geführt. Die drehverstellbare
Irisführung ist auf einer nach außen geführten und zur Hauptachse des Getriebes
gleichachsig angeordneten und in einem Lager 34 drehbaren Betätigungswelle 32 befestigt.
Bei Schwenkkugelgetrieben dieser Art ist der Anpreßdruck zwischen den Laufringen,
den Schwenkkugeln und dem Außenring notwendigerweise sehr groß. Bei umlaufendem
Getriebe braucht man zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses nur eine kleine Kraft
auf die Irisführung aufzubringen. Wenn man jedoch versucht, eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses
bei stillstehendem oder auch nur eine große plötzliche übersetzungsverhältnisänderung
bei laufendem Getriebe auszuführen, so erfordert dies eine so große Kraft, daß die
Irisführung oder das gesamte Getriebe geschädigt werden können.
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Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Einrichtung ist ein Steuerglied 55 mit einem Hebelarm 56, der einen Knopf 57 od.
dgl. für die Handbetätigung trägt, mit einem Ende eines Torsionsstabes 58 verbunden,
dessen anderes Ende mit der Achse 32 verbunden ist, welche die Irisführung des Getriebes
trägt. Der mittlere Abschnitt des Torsionsstabes 58 ist bezüglich seiner Länge und
seines Querschnitts so ausgebildet, daß seine Drehelastizität ausreicht, um zu ermöglichen,
daß das Steuerglied 55 innerhalb seines Bewegungsbereiches in einem beliebigen Ausmaß
bewegt wird, ohne daß eine zu starke Kraft auf die Irisführung übertragen wird.
Der Bewegungsbereich des Hebelarmes 56 entspricht dem Winkelbewegungsbereich der
Achse 32, und er kann durch eine geeignete Skala auf einer geschlitzten gebogenen
Platte 59 angezeigt werden. Ferner können Mittel vorgesehen sein, um das Steuerglied
55 in eine bestimmte Stellung zu bringen, bei der ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis
gewählt wird. Beispielsweise kann das Steuerglied mit einem Rastglied 60 ausgerüstet
sein, das z. B. durch eine Feder 61 nachgiebig vorgespannt ist und einen keilförmigen
Endabschnitt 62 besitzt, der mit einem gezahnten Bauteil 63 zusammenarbeitet.
Dieses gezahnte Bauteil kann auf einer Hülse 64 angeordnet sein, in der der Endabschnitt
65 des Drehstabes 58 gelagert ist; die Hülse 64 ist in einer Unterstützung 66 drehbar
gelagert und wird normalerweise gegen Dreh- bzw. Winkelbewegungen um ihre Achse
durch einen Verriegelungsstift 67 gesichert, der sich durch ein Loch in einer an
der Hülse 64 befestigten Scheibe 68 erstreckt und in eine Öffnung 69 in der Unterstützung
66 hineinragt.
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Es sei bemerkt, daß dann, wenn der Stift 67 die aus F i g. 1 ersichtliche
Stellung einnimmt, der Hebelarm 56 bei einer Winkelbewegung aus einer Stellung in
eine andere in der gewählten Stellung dadurch festgehalten wird, daß der keilförmige
Endabschnitt 62 des Rastgliedes 60 in das gezahnte Bauteil 63 eingreift. Wenn sich
das Getriebe nicht in Betrieb befindet, verhindert die ruhende Reibung an den Reibungsberührungsstellen
zwischen den drehbaren Elementen jede Winkelbewegung der Achse 32, so daß der Drehstab
58 einer in der einen oder anderen Richtung wirkenden Torsionsbeanspruchung ausgesetzt
ist. Sobald die Drehbewegung der drehbaren Elemente des Getriebes einsetzt, bewirkt
die durch den Torsionsstab 58 auf die Achse 32 aufgebrachte Drehkraft, daß sich
die Irisführung in einem Ausmaß dreht, das der Winkelverstellung des Steuerhebelarmes
56 entspricht. Wenn das Getriebe arbeitet, während der Hebelarm 56 bewegt wird,
so folgt die Irisführung der Bewegung des Hebelarmes 56, ohne daß eine Verwindung
des Drehstabes 58 eintritt. Wenn der Stift 67 herausgezogen wird, ist der Hebelarm
56 frei drehbar, so daß man das übersetzungsverhältnis in jeder gewünschten Weise
ändern kann.
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Wenn eine selbsttätige Regelung des Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit
von Änderungen der Betriebsbedingungen der Maschine oder Anlage erforderlich ist,
der das Getriebe zugeordnet ist, kann man die Scheibe bzw. das Rad 68 mittels Zahnrädern
oder auf andere Weise mit einem Bauteil oder einer Vorrichtung verbinden, die sich
in Abhängigkeit von solchen Änderungen der Betriebsbedingungen bewegt.
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Wenn sich das Getriebe in Betrieb befindet, kann es erwünscht sein,
eine vorbestimmte Änderung des Übersetzungsverhältnisses vorzuwählen, die im gewünschten
Zeitpunkt durchgeführt wird. Zu diesem Zweck sind auslösbare Mittel vorgesehen,
um die Irisführung oder deren Betätigungsglied gegen Winkelbewegungen zu sichern.
Beispielsweise kann gemäß F i g. 1 eine unter Federspannung stehende Stange
70
mit einem keilförmigen Abschnitt 71 vorgesehen sein, welch letzterer in
einen gezahnten Rand 72 eines auf der Achse 32 befestigten Betätigungsgliedes angreift;
die Stange 70 kann eine Verlängerung 74 tragen, die mit einem Knopf
75 od. dgl. versehen ist, so daß man die Stange 70 entgegen der Kraft der Feder
76 zurückziehen und sie aus dem gezahnten Rand 72 des Betätigungsteils 73 ausrasten
kann; gemäß F i g. 2 kann der Knopf 75 einen geeigneten Fortsatz 77 aufweisen, der
dann, wenn die Stange 70 eingerastet ist, von einem Loch 78 in einer Platte 79 aufgenommen
wird und der nach dem Zurückziehen des Knopfes 75 durch Drehen des Knopfes in eine
Stellung gebracht werden kann, in der er sich an der Außenfläche der Platte 79 abstützt,
um so die Stange 70 in der zurückgezogenen Stellung festzuhalten. Wenn man annimmt,
daß das Getriebe arbeitet, bewirkt das Eingreifen des Endabschnitts 71 der Stange
70 in den gezahnten Rand 72 des Bauteils 73, daß die
Irisführung
in derjenigen Stellung festgehalten wird, die dem gerade benutzten Übersetzungsverhältnis
entspricht. Ein anderes Übersetzungsverhältnis läßt sich dann vorwählen, indem man
den Hebelarm 56 in der gewünschten Weise in eine vorgewählte Stellung dreht, in
der er dadurch festgehalten wird, daß der Endabschnitt 62 des Rastgliedes 60 in
das durch den Stift 67 in seiner Lage gehaltene gezahnte Bauteil 63 eingreift. Auf
diese Weise wird auf den Drehstab 58 eine Torsionsbeanspruchung in der einen oder
anderen Richtung aufgebracht, und wenn auf das so vorgewählte Übersetzungsverhältnis
übergegangen werden soll, braucht man lediglich die Stange 70 mit Hilfe des Knopfes
75 zurückzuziehen.
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Bei der in F i g. 3 und 4 gezeigten Abwandlung umfaßt die drehelastische
Übertragungseinrichtung ein Klemmgesperre. Die die Irisführung tragende Achse 32
ist mit einem Betätigungsglied 80 ausgerüstet, das einen gezahnten Rand 72 aufweisen
kann, an dem der keilförmige Endabschnitt 71 eines zurückziehbaren, unter Federspannung
stehenden Rastgliedes 70 wie bei der Anordnung nach F i g. 1 und 2 angreifen kann.
Eine Hebelanordnung 81 mit einem axialen Fortsatz 82 ist auf einer axialen Verlängerung
83 des Betätigungsgliedes 80 drehbar und axial verschiebbar angeordnet. Der
Fortsatz 82 trägt einander diametral gegenüberliegende Rollen 84, die mit ihnen
zugewandten Nockenflächen 85 und 86 des Bauteils 80 zusammenarbeiten. Auf den Schaftabschnitt
83 des Betätigungsgliedes 80 ist eine Feder 87 aufgeschoben, die zwischen dem Hebel
81 und einem Widerlager 88 liegt, welch letzteres mittels einer Mutter 89
verstellt werden kann, wobei die Mutter auf einen mit Gewinde versehenen Abschnitt
des Schaftes 83 aufgeschraubt ist. Gemäß F i g. 4 kann der Hebel 81 als zweiarmiger
Hebel ausgebildet und bei 90 mit zwei Stangen91 verbunden sein, deren andere
Enden bei 92 an einem zweiarmigen Hebel 93 angelenkt sind, der bei 94 drehbar gelagert
ist und einen Handhebel 95 trägt, der mit einem federbelasteten Rastglied
96 ausgerüstet ist, dessen keilförmiger Endabschnitt 97 mit einem Zahnsegment 98
zusammenarbeitet. Man erkennt aus F i g. 4, daß die Arme des Hebels 93 einen längeren
Radius besitzen als das Hebelaggregat 81, so daß man bei einer begrenzten Länge
des Kreisbogens, längs dessen sich der Betätigungshebel 95 bewegen läßt,
einen größeren Bereich der Winkelbewegung der Hebelanordnung 81 und damit auch der
die Irisführung tragenden Achse 32 erzielen kann.
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Als drehelastische Übertragungseinrichtung kann jede geeignete mechanische
Anordnung verwendet werden, bei der ein toter Gang in beiden Richtungen von einem
neutralen Punkt aus entgegen der Wirkung von Federn oder von anderen nachgiebigen
Mitteln vorgesehen ist. Insbesondere zum Zwecke der Fernsteuerung kann die Übertragungseinrichtung
eine hydraulische Kraftübertragungseinrichtung mit einem oder mehreren federbelasteten
Speichern umfassen, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß eine Begrenzung des
Druckes erfolgt, der übertragen werden kann, und daß eine Energiemenge gespeichert
werden kann, die ausreicht, um die Verstelleinrichtung zu verstellen, wenn das Getriebe
arbeitet. Die Übertragungseinrichtung kann auch eine geeignete elektrische Kraftübertragung
zwischen der Betätigungseinrichtung und der Verstelleinrichtung umfassen, z. B.
mit einer Stufenschalteranordnung, bei der zur Betätigung der Verstelleinrichtung
ein Elektromagnet oder ein anders ausgebildeter elektrischer Motor von in geeigneter
Weise begrenzter Leistung benutzt wird.