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Keilriemenscheiben-Wechselgetriebe Bei den bekannten Keilriemenscheiben-Wechselgetrieben,
bei denen ein zwischen einem Paar Kegelscheiben der angetriebenen Welle laufender
Keilriemen die Antriebskraft auf ein zweites Kegelscheibenpaar überträgt und damit
dessen Welle antreibt, macht der Einbau in Maschinen- und Getriebegehäuse gewisse
Schwierigkeiten. Diese bestehen einmal darin, daß die jeweils gegenüberliegenden
Lagerstellen der beiden Wellen und des Steuergehäuses genau fluchten müssen, was
nur dadurch erreicht werden kann, daß die gegenüberliegenden Bohrungen zusammen
ausgebohrt werden und die Gehäuseteile über Paßstifte gegen Verschieben gesichert
werden müssen. Weiter kann die Genauigkeit des Zusammenbaus erst kontrolliert werden,
nachdem das Getriebe in das betreffende Maschinengehäuse eingebaut ist. Das bedingt
umfangreiche Kontrollöffnungen, durch welche die Genauigkeit des Einbaus geprüft
werden muß. Die Notwendigkeit, für den Einbau im Maschinengehäuse mehrere, in sehr
genauen Abständen zueinander liegende Bohrungen ausführen zu müssen, bringt zusätzliche
Schwierigkeiten. Ein weiterer Mangel vieler bekannter Keilriemenscheiben-Wechselgetriebe
besteht in einer mit den inneren Verlusten zusammenhängenden Wärmeentwicklung, die
insbesondere als Folge der unnötig hohen Vorspannung des Keilriemens bei Teilbelastung
des Getriebes auftritt.
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Bei derartigen Keilriemenscheiben-Wechselgetrieben ist es bekannt,
eine Traversenführung für die Verstelleinrichtung für die Verschiebung zweier diagonal
gegenüberliegender Kegelscheiben zur stufenlosen Änderung des Übersetzungsverhältnisses
vorzusehen. Dabei übernehmen die Lagerwellen der Kegelscheiben die Führungen der
Verstelleinrichtung, was zusätzliche Reibungsverluste und die Gefahr der Vereckung
mit Geräuschbildung bringt.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das gesamte Keilriemenscheiben-Wechselgetriebe
als Einbaueinheit auszubilden, die in sich selbst genügend steif ist und keiner
Abstützung durch ein Gehäuse bedarf, wie dies bei den bekannten Keilriemenscheiben-Wechselgetrieben
erforderlich ist.
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Gelöst ist diese Aufgabe dadurch, daß erfindungsgemäß das Keilriemenscheiben-Wechselgetriebe
an einer schalenartigen Tragwand angebaut ist und daß die Lager, welche die der
Tragwand gegenüberliegenden Getriebewellenenden abstützen, in einer zur Tragwand
parallelen Platte angeordnet sind, welche ihrerseits mit Hilfe von zwei innerhalb
des endlosen Keilriemens parallel zu den Getriebewellen angeordneten Traversen mit
der Tragwand verbunden ist, wobei die Traversen zugleich die Führung für den Verstellbock
bilden, der die Axialverstellung der beiden axial verschiebbaren Kegelscheiben gleichzeitig
und gleichmäßig besorgt, so daß man das Getriebe mit der Tragwand als Ganzes nach
der Seite ein-und ausbauen kann.
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Auf diese Weise bildet das gesamte Keilfiemenscheiben-Wechselgetriebe
eine beim Hersteller fertig montierte Einbaueinheit, die sich mühelos jeder beliebigen
Maschine einfach dadurch ein- bzw. anbauen läßt, daß der Wellenstumpf der getriebenen
Welle bzw. der Abtriebswelle der Einbaueinheit mit dem Antriebswellenstumpf der
betreffenden Maschine in beliebiger Weise, beispielsweise durch eine Aufsteckbuchse,
verbunden wird. Es ist dann lediglich erforderlich, die Tragwand mit einer genügenden
Anzahl von Schrauben oder dergleichen Befestigungsmitteln mit der betreffenden Maschine
beispielsweise entlang dem Rand der vorgesehenen Einbauöffnung zu verbinden. Dabei
ist es gleichgültig, ob die Einbaueinheit z. B. durch eine zweite Schale schon beim
Hersteller ein geschlossenes Gehäuse erhält und dann zusammen mit diesem einer Maschine
an- bzw. eingebaut wird, oder in oder an dieser Maschine ein entsprechendes Gehäuseteil
vorgesehen ist, welches nach dem Ein- bzw. Anbau mit der Tragwand ein geschlossenes
öldichtes Gehäuse ergibt.
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Auf diese Weise sind beim Hersteller alle Teile des Keilriemenscheiben-Wechselgetriebes
in wirtschaftlicher Weise mit der gewünschten Genauigkeit zu einer leicht handhabbaren,
gut zugänglichen Einheit zusammengefaßt, was den Ein- bzw. Anbau bei jeder stufenlos
zu regelnden Anlage oder Maschine entscheidend erleichtert. Diese Bauart bedingt
eine Anpassung der Verstelleinrichtung für die Axialverschiebung der axial verschieblichen
diametral entgegengesetzt liegenden Kegelscheiben der beiden
Kegelscheibenpaare
zur stufenlosen Drehzahlregelung, die ebenfalls an der Tragwand angebaut ist und
einen verhältnismäßig geringen Raum einnimmt. Dazu kann die Achse des Stellhebels
für das Verstellen des Verstellbockes senkrecht zur Achse der Getriebewellen an
der schalenartigen Tragwand angeordnet sein.
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Der Verstellbock bildet vorteilhafterweise einen zwischen den Kegelscheibenpaaren
angeordneten Tragkörper für zwei in entgegengesetzter Richtung quer zu der Ebene
der Getriebewellenachsen liegende Gabelböcke, welche um senkrecht zu den Getriebewellenachsen
schwenkbare Druckringe greifen, die das Gehäuse der Drucklager tragen, welche den
axial verstellbaren Kegelscheiben anliegen.
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Der zum Verstellen des Verstellbockes vorgesehene Stellhebel sitzt
auf einer Drehbuchse, die in einer Ausnehmung der schalenartigen Tragwand gelagert
und von außen her mit Hilfe eines Stellrades über ein Umlaufrädergetriebe drehbar
ist, wobei auf dessen feststehendem Hohlradkranz eine mit der Stellradwelle verbundene,
exzentrisch zur Achse des Stellrades angeordnete Laufscheibe mit einem Umlaufzahnrad
abrollt, welches die Breite des Hohlradkranzes überragt und mit diesem Überstand
mit den Zähnen eines zweiten, mit der Drehbuchse festen Hohlradkranzes kämmt, dessen
Zähnezahl Z = Z1 - 1 ist, wenn Z1 die Zähnezahl des ersten Hohlradkranzes bedeutet.
Auf diese Weise läßt sich der Verstellbock mit hoher Genauigkeit um kleinste Verstellwege
verstellen.
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Beim Betrieb von Keilriemenscheiben-Wechselgetrieben ist es erwünscht,
nachträglich den voreingestellten Abstand der einzelnen Kegelscheibenpaare nachregulieren
zu können, um beispielsweise eine etwa aufgetretene Längung des Kraftübertragungskeilriemens
ausgleichen zu können.
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Um dies bei der erfindungsgemäßen Ausbildung gleichsinnig zur ideellen
Mittelebene der Kegelscheibenpaare zu erreichen, können einem Kegelscheibenpaar
zwei mit einem gemeinsamen, von außer her durch eine Wartungsöffnung zugänglichen
und in der eingestellten Lage mit einer Stellschraube gesicherten Zahnrad kämmende
Zahnscheiben zugeordnet sein, derart, daß eine Zahnscheibe auf einer mit Gewinde
am Sitz der axial verschiebbaren Kegelscheibe eingebauten Lagerbuchse angeordnet
ist und die andere Zahnscheibe auf einem mit entgegengesetzt laufendem Gewinde versehenen
Ring befestigt ist, der seinerseits auf die axiale Verschiebung der zugeordneten
zweiten Kegelscheibe einwirkt. Durch Bewegen des gemeinsamen Zahnrades werden beide
Zahnscheiben und damit die daran angeordneten Körper um gleiche Wege symmetrisch
seitwärts verstellt, wodurch beide Kegelscheiben relativ zur ideellen Mittelebene
um gleiche Beträge nach rechts oder links verschoben werden.
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Wenn gewünscht ist, die bekannte Übertragung des Drehmomentes zwischen
Kegelscheibenpaar und zugeordneter Getriebewelle durch Druckflächen zu bewirken,
welche an Rollen anliegen, welche mit der Getriebewelle verbunden sind, so wird
diese übertragung so durchgeführt, daß unabhängig von den Übersetzungs- und Belastungsverhältnissen
bei einer bestimmten Umfangskraft des Keilriemens die gleiche axiale Anpressung
der Kegelscheiben an dem Keilriemen entsteht. Dazu kann folgende Einrichtung vorgesehen
sein. Mindestens an einer der beiden während der Veränderung des Übersetzungsverhältnisses
axial nicht verschiebbaren Kegelscheiben ist an zwei diametral gegenüberliegenden
Stellen je ein Hebelgestänge angelenkt, das mit seinem einen Ende in Ausnehmungen
des Verschiebesitzes der zugeordneten axial verstellbaren Kegelscheibe geführt ist
und mit dem anderen Ende einen Schwenkbügel steuert; beide Schwenkbügel sind mit
ihren Endaugen an senkrecht zu der Getriebewellenachse liegenden Zapfen gelagert
und haben dort ebenflächige Verbreiterungen, die paarweise je einer Rolle anliegen,
wobei die Rollen an einem Ring an diametral gegenüberliegenden Stellen auf Zapfen
gelagert sind, während der Ring selbst mit einer zur Achse dieser Zapfen senkrecht
stehenden Achse auf der Getriebewelle befestigt ist. so ergibt sich eine kardanische
Bewegungsmöglichkeit. Diese Anordnung ergibt infolge der Gleichachsigkeit der Antriebsrollen
und Schwenkbügelzapfen neben dem selbsttätigem Anpressen der Keilriemenscheiben
in Abhängigkeit von der Keilriemenumfangkraft einen stroßfreien Betrieb bei der
Umkehr der Umlaufrichtung der Kegelscheibenpaare.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Einzelheiten
der zur Kraftübertragung, Einstellung und Drehzahländerung vorgesehenen Getriebeteile
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 den Längsschnitt durch ein einbaufertig montiertes
Getriebe, F i g. 2 seine Kopfansicht, F i g. 3 eine Seitenansicht analog F i g.
1, F i g. 4 einen Querschnitt nach A -A der F i g. 3, F i g. 5 den Längsschnitt
durch die Versteileinrichtung für den Verstellbock mit F i g. 6 dem Querschnitt
nach B-B der F i g. 5 und F i g. 7 dem Querschnitt nach C-C der F i g. 5, F i g.
8 teilweise in Ansicht und teilweise im Längsschnitt die Einrichtung zum selbsttätigen
Anpressen der Keilriemenscheiben in Abhängigkeit von der Keilriemenumfangkraft mit
F i g. 9 dem Querschnitt nach D-D der F i g. 8 und F i g. 10 und 11 weiteren Einzelheiten
im vergrößerten Maßstab.
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In den F i g. 1 bis 4 bezeichnet 1 die erfindungsgemäß alle Getriebeteile
tragende wannenförmig ausgebildete Tragwand. Diese enthält die bei jedem Keilriemenscheiben-Wechselgetriebe
übliche Abtriebswelle 2 mit dem daraufsitzenden Kegelscheibenpaar 3 und 4, die Antriebswelle
5 mit ihrem Kegelscheibenpaar 6 und 7 und den der Kraftübertragung zwischen den
Kegelscheibenpaaren dienenden Keilriemen 8 beliebiger Bauart.
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Die Kegelscheibe 4 ist ortsfest und drehfest auf ihrer Welle gelagert.
Die drehbar und axialverschieblich auf ihrer Welle 5 gelagerte Kegelscheibe 6 wird
axial an zur Übertragung des Drehmomentes mit der Welle verbundenen Rollen 47 abgestützt.
Die Kegelscheiben 3 und 7 sind drehfest, aber axial verschieblich mit ihren Gegenscheiben
verbunden und gleitend auf ihrer Welle angeordnet. Die an sich bekannten Wellen
sind einerseits an der Tragwand 1 und andererseits an der dazu parallelen Platte
9 gelagert. Die gegenseitige Lage und Entfernung der Tragelemente 1 und 9 wird durch
die aus zwei Rundstäben 10 gebildete Traverse gesichert, die innerhalb des vom Keilriemen
8 umschlossenen Raumes liegt. Diese Traverse dient gleichzeitig als Führung für
den
Verstellbock 11, mit dessen Hilfe das axiale Verschieben der
Kegelscheiben 3 und 7 relativ zu den Kegelscheiben 4 und 6 erfolgt. Dazu sind am
Tragkörper die in entgegengesetzter Richtung verlaufenden Gabelböcke 12 und 13 vorgesehen,
welche um deren Achsen 14 schwenkbare Druckringe 15 und 16 tragen. Der Druckring
15 ist über Rechtsgewinde mit der Lagerbuchse 17 für das Drucklager 18 verbunden
und vermag somit auf die Buchse 19 einzuwirken, auf welcher die Kegelscheibe 3 starr
befestigt ist. Damit folgt die Kegelscheibe 3 einer Verschiebung des Druckringes
15 und ändert ihre Lage relativ zur unverschieblichen Kegelscheibe 4.
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Der Druckring 16 liegt über das Wälzlager 20 der der Kegelscheibe
3 diagonal gegenüberliegenden Kegelscheibe 7 an, die auf der Buchse 21 verkeilt
ist und mit dieser jeder Änderung der Lage unter der Einwirkung des Keilriemenzuges
im gleichen Sinn und um die gleiche Entfernung folgt, um welche die Kegelscheibe
3 axial verstellt wird, während die Kegelscheibe 6 unverschieblich bleibt. Zur Erleichterung
des Verstellvorganges dienen Rollen 22, mit denen der Verstellbock 11 auf den Rundstäben
10 geführt ist.
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Die Einrichtung, mit deren Hilfe das Verschieben des Verstellbockes
11. und damit das übersetzungsverhältnis zwischen den beiden Kegelscheibenpaaren
stufenlos verändert wird, ist in den F i g. 1 bis 4 bei 23 angedeutet. Einzelheiten
dieser Einrichtung zeigen die F i g. 5, 6 und 7. Das Betätigungsorgan ragt aus der
Tragwand 1 seitlich heraus und besteht beispielsweise in einem Stellrad 24. Dieses
Stellrad sitzt fest auf der Stellradwelle 25, die in einem an der Tragwand befestigten
Gehäuse 26 gelagert ist. Auf der Drehachse 25 sitzt weiter eine exzentrische Laufscheibe
27 und auf dieser ein Abrollzahnrad 28. Dieses Zahnrad kämmt einerseits mit dem
am Gehäuse 26 festen Hohlradkranz 29 und andererseits mit einem zweiten Hohlradkranz
30, der mit der den Stellhebel 31 für den Verstellbock 11 tragenden Buchse 32 mit
dem Splint 33 starr verbunden ist. Die Buchse mit dem Stellhebel ist drehbar in
dem in der Tragwand sitzenden Lager 34 geführt. Im Ausführungsbeispiel besitzt der
Hohlradkranz 29 sechsunddreißig Zähne. Der Hohlradkranz 30 hat fünfunddreißig Zähne.
Dadurch wird eine außerordentlich feine und eine kleinste Verschiebewege einwandfrei
ermöglichende Verstellung des Verstellbockes 11 erreicht, weil mit einer Umdrehung
des Stellknopfes 24 der Stellhebel 31 nur um eine Zahnteilung in Richtung parallel
zu den Getriebewellenachsen verstellt wird. Ein am Hohlradkranz 30 befestigter
Zeiger 35 läßt die Verstellbewegung an einer Skala 36 der Tragwand 1 erkennen. Der
Verlauf der Verstellkraft vom Stellrad 24 bis zum Stellhebel 31 ist in gestrichelter
Linie eingezeichnet. Die Stellhebelbewegung überträgt ein Glied 57 (vgl. F i g.
1 und 4) auf den Verstellbock 11.
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Die Einrichtung zum Übertragen des Drehmomentes zwischen dem Kegelscheibenpaar
6 und 7 und der Getriebewelle 5 ist mit 37 bezeichnet. F i g. 8 bis 11 zeigen Einzelheiten.
Die Einrichtung kann auch am Kegelscheibenpaar 3 und 4 vorgesehen sein. Fest an
der dreh- und verschiebbar auf der Getriebewelle 5 angeordneten Kegelscheibe 6 ist
an zwei diametral t entgegengesetzt liegenden Stellen 37' je ein Hebel angelenkt.
Das eine Ende 38 führt sich in einer Ausnehmung in der Schiebebuchse 21, mit welcher
die axial verstellbare Kegelscheibe 7 der Verstellbewegung des Verstellbocks 11
und des Teils 16 folgt. Ein Auge jedes der beiden Hebel ist durch je einen Lenker
39 mit einem Schwenkbügel 40 und 41 verbunden, dessen augenförmig ausgebildete Enden
paarweise nebeneinanderliegend in senkrecht zur Achse der Getriebewelle 5 liegenden
Zapfen 42 und 43 drehbar gelagert sind. Die Zapfen 42 und 43 sitzen fest
an einem an der Kegelscheibe 6 festen Lagerbock 44. Die augenförmigen Enden der
Schwenkbügel 40 und 41 weisen ebenflächige Verbreiterungen 45 und
46 auf, die einen veränderlichen Winkel einschließen und mit ihren Flächen
den beiden Rollen 47 anliegen. Diese übertragen das in die Getriebewelle 5 eingeleitete
Drehmoment über die beiden Schwenkbügel auf das Kegelscheibenpaar 6 und 7 und von
da als Zugkraft auf den Keilriemen B. Dazu sind die beiden Rollen 47 an diametral
gegenüberliegenden, mit den Zapfen 42 und 43 fluchtenden Stellen 50 an dem Ring
48 befestigt, der um den senkrecht die Getriebewelle 5 durchdringenden Bolzen 49
schwenkbar auf der Welle 5 befestigt ist. Da die Drehzapfen 50 der Rollen 47 mit
den an der Kegelscheibe 6 befestigten Drehzapfen 42 und 43 der Schwenkbügel fluchten,
bleiben die Druckflächen 45 und 46 der Schwenkbügel 40 und 41 auch bei der Verschiebung
der Kegelscheibe 7 und entsprechender Änderung des von den Druckflächen 45 und 46
eingeschlossenen Winkels in tangentialer Berührung mit den Druckrollen 47. Durch
das Hebelgestänge wird stets ein solcher Winkel der Druckflächen 45 und 46 eingestellt,
daß die durch das Drehmoment der Welle 5 mittels der Druckrollen 47 auf die Druckflächen
45 und 46 erzeugte axiale Druckkraft der Kegelscheibe 6 gegen den Keilriemen 8 in
erster Annäherung proportional der Umfangkraft des Keilriemens 8 bleibt, und zwar
unabhängig von dem augenblicklichen Laufkreisradius des Keilriemens zwischen den
Kegelscheibenpaaren, daß heißt also unabhängig von dem eingestellten übersetzungsverhältnis
des Keilriementriebes. Man erreicht dadurch einen von der übertragenen Leistung
weitgehend unabhängigen optimalen Wirkungsgrad.
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Die dargestellte Einbaueinheit ist, wie F i g. 1 zeigt, zwischen der
Tragwand 1 und der Platte 9 durch ein Gehäuse 51 zu einem geschlossenen, öldichten
Ganzen ergänzt und kann mit oder ohne diese Ergänzung ohne weiteres mit der vorgesehenen
Maschine vereinigt werden. Es ist dazu lediglich erforderlich, den rechten Stumpf
der Getriebewelle 5 mit der Antriebswelle dieser Maschine, z. B. mit Hilfe einer
Buchse zu verbinden und alsdann etwa durch die in F i g. 2 eingezeichneten Schrauben
52 die Verbindung zum Maschinenrahmen herzustellen.
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Zum Nachstellen der gegenseitigen Entfernung eines Kegelscheibenpaares,
hier der Teile 3 und 4 gleichsinnig nach rechts oder links relativ zur Mittelebene,
dient - wie F i g. 1 zeigt - ein an der Tragwand 1 gelagertes, von außen her durch
die Wartungsöffnung 51 zugänglich, mit der Schraube 52 arretierbares Zahnrad 53.
Dieses kämmt mit zwei Zahnscheiben 54 und 55. Die Zahnscheibe 54 sitzt fest auf
der Lagerbuchse 17, auf welcher mit Rechtsgewinde der Druckring 15 angeordnet ist,
und wirkt damit auf die Kegelscheibe 3. Die Zahnscheibe 55 sitzt auf einem Ring
56, der mit Linksgewinde gegenüber einem festen Lager verstellbar ist und verschiebt
damit die Getriebewelle 2 mit der darauf festsitzenden
Kegelscheibe
4. Beim Drehen des Zahnrades 53 folgen die Zahnscheiben 54 und 55 und bewegen damit
um genau gleiche Strecken die Kegelscheiben 3 und 4 aufeinander zu oder voneinander
weg.