DE1172095B - Keilriemenwechselgetriebe mit einer axial verstellbaren Kegelscheibe - Google Patents

Description

• Keilriemenwechselgetriebe mit einer axial verstellbaren Kegelscheibe Die Erfindung betrifft ein Keilriemenwechselgetriebe mit einer axial verstellbaren Kegelscheibe, die von einem Fliehkraftmechanismus gesteuert wird. Solche Getriebe sollen mit der Erfindung dahingehend verbessert werden, daß sie als selbständige Einheit wirtschaftlich sind, einen geringen Raumbedarf haben und überall dort Anwendung finden können, wo das Antriebsproblem besteht, halbautomatisch oder automatisch von einer konstanten Übersetzung auf einen stufenlos veränderbaren Übersetzungsbereich überzugehen.
• Die mit der Erfindung gebrachte Lösung ist insbesondere vorteilhaft, wenn die mit dem Getriebe zu bewältigenden Übersetzungsbereiche ziemlich groß, beispielsweise von der Größenordnung ein Sechstel bis ein Fünftel, sind.
• Die bisher bekannten Ausführungsformen derartiger Getriebe basieren darauf, daß die Geschwindigkeitsänderung mittels bezüglich des gegenseitigen axialen Abstands ihrer beiden Teller verstellbarer Kegelscheiben und Keilriemen, die von Hand oder automatisch betätigt werden, erfolgt.
• Dabei ist es bekannt, den axialen Abstand der Teller durch Fliehkraftgewichte, die sich über eine kurvenförmige Eingriffsfläche an einem mit dem axial verschiebbaren Teller verbundenen Teil abwälzen, zu verringern. Derartige selbsttätige Steuereinrichtungen wurden auch mit Hebeln, welche die Fliehkraftgewichte an der Verstellung der Getriebes hindern, kombiniert. Es wurden auch Kupplungen vorgesehen, welche erst bei einer bestimmten Geschwindigkeit selbsttätig einrücken, so daß die Verstellung des Getriebes erst erfolgt, nachdem diese Geschwindigkeit erreicht ist.
• Alle diese bisher bekannten Einrichtungen besitzen einen ziemlich komplizierten Aufbau, sind kostenmäßig aufwendig und sperrig. Das Getriebe nach der Erfindung ist demgegenüber robust, einfach im Aufbau, wirtschaftlich und von geringem Raumbedarf und ermöglicht einen breiten Übersetzungsbereich. Eine Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung besteht aus einer kompakten und selbständigen, an zahlreiche industrielle und hauswirtschaftliche Anwendungsfälle anpaßbaren, Motor und Kegelscheibe umfassenden Einheit. Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Maximalabstand der beiden Teller der verstellbaren Kegelscheibe die Nockenscheibe des auf der Antriebswelle angeordneten Fliehkraftmechanismus durch den Anker eines Elektromagneten, der durch eine Feder in Richtung auf die Sperrstellung belastet ist und mit Nasen der Nockenscheiben in Eingriff kommende Anschläge aufweist, blockiert bleiben. Die Beschreibung bezieht sich auf ein Anwendungsbeispiel eines Getriebes nach der Erfindung für den Antrieb von Waschmaschinen, z. B. Trommelwaschmaschinen, die mit zwei verschiedenen Umlaufgeschwindigkeiten arbeiten, nämlich einer langsamen Geschwindigkeit für den Wasch- und Spülvorgang und einer erhöhten Geschwindigkeit für das Trockenschleudern der Wäsche. Bekanntlich erfordert der Antrieb einer solchen Maschine- eine langsame Wasch-und Spülgeschwindigkeit von etwa 50 U/min und eine hohe Schleudergeschwindigkeit zwichen etwa 300 und 500 U/min. Die Geschwindigkeitsverhältnisse liegen somit zwischen ein Sechstel und ein Zehntel.
• Das Getriebe der Erfmdung bildet eine selbständige Einheit mit der Antriebsvorrichtung und bietet folgende Eigenschaften: Der Antrieb in dem Waschvorgang kann mit der Geschwindigkeit von 50 U/min erfolgen; eine Umkehr der Laufrichtung beim Waschvorgang ist möglich; der Schleudervorgang wird elektromechanisch gesteuert, wobei die Geschwindigkeit proportional der Belastung der Maschine progressiv von einer Geschwindigkeit von 50 U/min auf etwa 500 U/min gesteigert wird; bei beabsichtigtem oder zufälligem Anhalten der Maschine kehrt der Antrieb automatisch auf die langsame Waschgeschwindigkeit von 50 U/min.: zurück; die Pumpe schließlich kann auf der Welle. des Motors montiert sein und einen integrierenden:--Bestandteil der Antriebsvorrichtung bilden. Ein bedeutender Vorteil ergibt sich daraus, daß man im Gegensatz zu durch einen Motor mit zwei Geschwindigkeiten gesteuerten Waschmaschinen, bei denen man einen besonderen Antriebsmotor für die Pumpe benötigt, bei der hier vorgeschlagenen Antriebsvorrichtung die Pumpe einfach auf die Welle des Hauptmotors, nämlich des einzigen Motors der Maschine montieren kann, wobei dieser Motor konstant umläuft, beispielsweise mit der Geschwindigkeit von 1500 U/min.
• Das erfindungsgemäße Getriebe ist geeignet für Waschmaschinen mit horizontaler oder geneigter Trommel und ganz allgemein gesagt für jedes Gerät, das mit verchiedenen Geschwindigkeiten angetrieben werden muß. Die mechanische Verbindung zwischen der Antriebsvorrichtung und der umlaufenden Trommel der Waschmaschine erfolgt einfach mittels eines recht weichen Keilriemens, der sich für das Zusammenwirken mit Naben oder Wellen geringen Durchmessers eignet.
• Das vorstehend für den Antrieb von Trommelwaschmaschinen mit zwei Umlaufgeschwindigkeiten von 50 und 500 U/min beschriebene Ausführungsbeispiel wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, die eine beispielsweise Ausführungsform schematisch veranschaulicht.
• F i g. 1 stellt in einer teilweise im Schnitt gehaltenen Seitenansicht die Antriebseinheit gemäß der Erfindung dar; F i g. 2 zeigt eine Anordnung, gemäß der die in F i g. 1 dargestellte Einheit so aufgehängt ist, daß sie gleichzeitig die Aufgabe des Riemenspanners erfüllt.
• Die Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung besitzt folgende drei Hauptteile: Motor, Steuerfliehkraftmechanismus, verstellbare Riemenscheibe. Die Riemenscheibe ist außerhalb eines Gehäuses 1 angeordnet, in dem der Motor und der Fliehkraftmechanismus untergebracht sind. Dieses beispielsweise aus Stahlblech bestehende Gehäuse 1 von im wesentlichen zylindrischer Form ist an seinen beiden Enden mit Flanschen 2 und 3 ausgestattet, die die beiden Lager 4 und 5 tragen. Das Innere des Gehäuses 1 ist durch eine Scheidewand 6 in zwei Räume 7 und 8 unterteilt. In dem Raum 7 ist ein Elektromotor vorgesehen, der einen Stator 9 und Rotor 10 umfaßt und eine von den Lagern 4 und 5 getragene Welle 11 antreibt. Der Motor kann von irgendeiner bekannten geeigneten Bauart sein. Er kann beispielsweise ein Einphasenmotor mit einer Anlaßhilfsphase sein, die von einem nicht näher dargestellten und bezeichneten Fliehkraftunterbrecher 12-13 gesteuert wird. In dem zweiten Raum 8 ist ein Fliehkraftmechanismus untergebracht, der den beweglichen Teller 14 einer Kegelscheibe steuert, deren ortsfester Teller 15 auf der Welle 11 befestigt ist. Diese Kegelscheibe 14, 15 befindet sich außerhalb des Gehäuses 1.
• Der Fliehkraftmechanismus umfaßt Nockenscheiben 16, die beispielsweise in dreifacher Anzahl vorgesehen sind und jeweils um eine Achse 17 schwenken können, die auf einer mit der Welle 11 fest verbundenen Muffe 18 angeordnet sind. Die Nockenscheiben 16 sind mit Reguliergewichten 19 ausgestattet. Diese Nockenscheiben 16 können in der in F i g. 1 dargestellten und der Geschwindigkeit beim Waschvorgang entsprechenden Stellung durch einen Anker 20 blockiert werden, dessen radiale Anschläge 24 die Nasen 21 der Nockenscheiben 16 übergreifen. Der Anker 20 läuft mit der Welle 11 um, verschiebt sich jedoch längs dieser Welle, und zwar entweder unter dem Einfuß eines Elektromagneten 22 oder unter der Wirkung einer konzentrisch zur Welle 11 angeordneten Feder 23, die den Anker 20 in der Richtung belastet, in der er die Nockenscheiben 16 blockieren kann. Die axiale Verschiebung des Ankers 20 wird durch einen axialen Anschlag begrenzt.
• Wenn unter der Wirkung eines durch die Erregung des Elektromagneten 22 hervorgerufenen Impulses der Anker 20 die Nasen 21 freigibt, drehen sich die Nockenscheiben 16 um die Achsen 17 und übertragen ihre Verschiebung über eine Gegenscheibe 25 und Buchse 26 auf den beweglichen Teller 14 der verstellbaren Kegelscheibe. Die Gegenscheibe 25 und die Buchse 26 laufen mit der Welle 11 um, können sich jedoch längs derselben in in der Welle ausgesparten Längsnuten verschieben. Die beispielsweise aus Buckelblech bestehenden Nockenscheiben 16 können entsprechend profilierte Lüfterlügel 28 bilden, die dem Motor einen Kühlluftstrom zuführen.
• Das in F i g. 1 dargestellte Getriebe wird nachfolgend in einer beispielsweisen Anwendung auf eine Waschmaschine beschrieben. Der Motor wird über einen Schalter oder einen von Hand oder automatisch betätigbaren Programmwähler stromgespeist, der alle Folgen des Wasch- und Schleuderzyklus einschließlich der eventuellen Umkehrung der Umlaufrichtung und des Anhaltens der Maschine steuert. Während des Waschvorgangs wird die Waschtrommel beispielsweise mit 50 U/min angetrieben. Während dieses Vorgangs bleiben die Nockenscheiben 16 unter der Wirkung der Feder 23 von dem Anker 20 blockiert; die Teile des Getriebes und des Kielriemens 29 nehmen die in F i g. 1 dargestellte Lage ein.
• Während des Schleudervorgangs muß die Trommel mit einer verhältnismäßig hohen Umlaufgeschwindigkeit, z. B. 500 U/min angetrieben werden. Dieser Vorgang beginnt ausgehend von der Geschwindigkeit des Waschvorgangs durch eine kurze Erregung des Elektromagneten 22, der den Anker 20 anzieht und die die Reguliergewichte 19 tragenden Nockenscheiben 16 mechanisch freigibt. Die Reguliergewichte 19 lassen unter der Einwirkung der Fliehkraft die Nockenscheiben 16 um ihre Anlenkachsen 17 schwenken und, da die Erregerzeit des Elektromagneten äußerst kurz ist, nimmt der Anker 20 unter der Wirkung der Feder 23 seine ursprüngliche Lage ein. Die Nockenscheiben 16 drücken über die Gegenscheibe 25 auf die Buchse 26 und üben somit einen Axialdruck auf den beweglichen Teller 14 der Kegelscheibe aus. Der bewegliche Teller 14 läßt infolge seiner axialen Verschiebung und auf Grund seines konischen Profils den Keilriemen 29 vom kleinen Durchmesser auf einen größeren Durchmesser der Kegelscheibe auflaufen. Hierbei steigert sich die Umlaufgeschwindigkeit der Trommel der Waschmaschine progressiv von 50 auf 500 U/min. Die Änderung der Geschwindigkeit ist um so mehr progressiv, je geringer die Differenz zwischen der auf den beweglichen Teller 14 ausgeübten Axialkraft und der auf Grund des Zugs des Keilriemens 29 auftretenden entgegengesetzten Kraft ist; hieraus ergibt sich, daß die Progressivität der Änderung der Umlaufgeschwindigkeit abhängig ist von der Trägheit der umlaufenden Massen, also der Last der Wäsche und dem Gewicht der Reguliergewichte.
• F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem schematisch eine Art der Aufhängung der Antriebseinheit angedeutet ist. Das Gehäuse ist hier in Form einer Gehäusetrommel 30 dargestellt, die mittels zweier Bügel 31 an einer im Gestell der Waschmaschine angeordneten festen Drehachse 32 aufgehängt ist. Die auf diese Weise aufgehängte Antriebseinheit erfüllt auf Grund ihres Gewichts die Aufgabe des Riemenspanners.
• Bei beabsichtigtem oder zufälligem Anhalten während des Schleudervorgangs erfolgt automatisch eine Verriegelung der Nockenscheiben 16, da der Keilriemen 29 auf Grund des Gewichts der Antriebseinheit auf den kleinen Durchmesser der Kegelscheibe zurückgeführt wird, deren Teller 14 und 15 auseinandergehen. Der bewegliche Teller 14 drückt die Buchse 26 und die Gegenscheibe 25 in ihre Ursprungslage zurück, und die Nasen 21 nehmen ihre mit dem Anker 20 verriegelte Stellung ein.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Keilriemenwechselgetriebe einer axial verstellbaren Kegelscheibe, die von einem Fliehkraftmechanismus gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Maximalabstand der beiden Teller (14, 15) der verstellbaren Kegelscheibe die Nockenscheiben (16) des auf der Antriebswelle (11) angeordneten Fliehkraftmechanismus durch den Anker eines Elektromagneten (22), der durch eine Feder (23) in Richtung auf die Sperrstellung belastet ist und mit Nasen (21) der Nockenscheiben in Eingriff kommende Anschläge (24) aufweist, blockiert bleiben.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (22) bei kurzzeitiger Erregung durch Anziehen seines Ankers (20) den Fliehkraftmechanismus freigibt, dessen Nockenscheiben (16) über eine auf der Antriebswelle (11) axial gleitend geführte Buchse (26) mit einer Gegenscheibe (25) den axial verschiebbaren Teller (14) in Richtung auf den axial nicht verschiebbaren Teller (15) vorrücken lassen (F i g. 1).
3. 3. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (9, 10), der Fliehkraftmechanismus (16, 17, 18, 19) und die Gegenscheibe (25) in einem geschlossenen Gehäuse (1, 2, 3; 30) untergebracht sind und mit der außerhalb des Gehäuses fliegend gelagerten Riemenscheibe (14, 15) eine auf einer raumfesten Drehachse (32) schwenkbare, gleichzeitig die Aufgabe eines Riemenspanners erfüllende Einheit bilden (F i g. 2). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 952864, 1098374; USA.-Patentschrift Nr. 2 529 743.