-
Stufenlos regelbares Reibkegelgetriebe mit verschiebbar gelagertem
Motor Die Erfindung bezieht sich auf ein Reibkegelgetriebe mit verschiebbar gelagertem
Motor und mit einem auf der Motorwelle sitzenden Reibkegel, der mittels eines Wälzlagers
gegen den verschiebbaren Gehäuseflansch, an dem der Motor angeflanscht ist, abgestützt
ist. Bei den heute bekannten Getrieben dieser Art kann man die Antriebswelle, also
die Motorwelle, so dimensionieren, daß keine besonderen Schwierigkeiten infolge
der starken axialen und radialen Belastungen auftreten. In vielen Anwendungsfällen
und insbesondere im Zuge der Normung der Antriebsmotoren können die Antriebswellen
nicht mehr ausschließlich entsprechend den Erfordernissen, die für ein stufenlos
regelbares Reibkegelgetriebe gelten, dimensioniert werden. Es ist daher notwendig,
konstruktive Lösungen zu finden, die diese Gegebenheiten berücksichtigen, so daß
eine genügend große Sicherheit gegen Wellenbrüche und sonstige Schwierigkeiten auch
bei den heute üblichen Normmotoren gewährleistet ist.
-
Es ist zwar bekannt, durch unmittelbar zwischen dem Reibkegelhals
und dem Getriebegehäuse angeordnete Lager Biegekräfte von der treibenden Welle fernzuhalten.
Wegen der Starrheit dieser Konstruktionen gelingt dies jedoch nur in unvollkommener
Weise.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Reibkegellagerung
in Verbindung mit zu schwachen Antriebswellen, vornehmlich bei Normmotoren, zu schaffen,
die die erwähnten Nachteile vermeidet und so beschaffen ist, daß die starken axialen
und radialen Kräfte möglichst gleichmäßig auf die Lager übertragen werden und ohne
die Welle des Motors zu stark oder einseitig zu belasten, aufgenommen werden. Darüber
hinaus soll eine Lagerung für Reibkegelgetriebe geschaffen werden, die sich durch
eine möglichst kurze Bauweise auszeichnet und bei der die hohen Axialdrücke nicht
oder nur unwesentlich auf die schwächeren Motorlager übertragen werden.
-
Das erfindungsgemäße stufenlos regelbare Reibkegelgetriebe mit verschiebbar
gelagertem Motor und mit einem auf der Motorwelle sitzenden Reibkegel, der mittels
eines Wälzlagers gegen den verschiebbaren Getriebegehäuselansch abgestützt ist,
an den der Motor angeflanscht ist, kennzeichnet sich dadurch, daß das mit mindestens
einem in Achsrichtung verlaufenden Schlitz versehene Ende des Reibkegelhalses durch
einen Klemmring mit der Motorwelle kraftschlüssig verbunden ist und daß ein Ring
des zwischen dem ungeschlitzten Teil des Reibkegelhalses und dem Lagergehäuse angeordneten
Wälzlagers mit Spiel in einer entsprechend vergrößerten Ausnehmung des Lagergehäuses
sitzt und winkelbeweglich an dem Gehäuseflansch abgestützt ist. Vorzugsweise ist
nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung die eine Stirnseite des Außenringes
des Wälzlagers über einen Ring mit einer sphärischen Fläche an dem Gehäuseflansch
abgestützt. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung ist erreicht, daß diese
Lagerung, die an sich leicht zu Wellenbrüchen neigt, insbesondere je mehr Teile
aneinandergefügt sind, alle Voraussetzungen, die an eine solche Lagerung gestellt
werden, erfüllt. An der Verbindungsstelle zwischen der Motorwelle und dem ein- oder
mehrfach geschlitzten Reibkegelhals, dessen geschlitztes Ende durch den vorgesehenen
Klemmring fest auf die Motorwelle gespannt wird, können die erwähnten Nachteile
und insbesondere die schädliche Bildung von Passungsrost nicht mehr eintreten, so
daß die gefürchtete rasche Zerstörung dieser Verbindungsstelle vermieden ist. Darüber
hinaus können Wellenbrüche so gut wie nicht mehr vorkommen, da die erfindungsgemäß
vorgesehenen Lagerstellen, bei denen ein absolut genaues Fluchten zueinander praktisch
nicht zu erreichen ist, entsprechend nachgiebig gestaltet sind. Durch eine solche
nachgiebige Ausbildung der Lagerung des Reibkegels werden Wellendauerbrüche weitgehend
vermieden, ohne daß die Funktion des Reibgetriebes als solches beeinträchtigt wird.
-
Um eine Verteilung der Klemmkräfte in axialer Richtung zu erreichen,
ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Klemmring mit zwei im Abstand
voneinander liegenden, ringförmigen Auflageflächen versehen, die beispielsweise
durch eine Aussparung im Klemmring geschaffen sind und mittels denen der Klemmring
auf dem geschlitzten Ende des Kegelhalses aufsitzt.
-
Der Gegenstand der Erfindung ist in den Zeichnungen an vier Ausführungsbeispielen
dargestellt, die einen Axialschnitt durch die erfindungsgemäße Reibkegellagerung
zeigen.
In der Zeichnung F i g. 1 ist das Antriebsmotorgehäuse mit
1 bezeichnet, das durch einen Flansch 2 abgeschlossen wird. Auf der Motorwelle 3
ist der Reibkegel 4 aufgesetzt, dessen Reibkegelhals 5 mindestens einen, vorzugsweise
mehrere Schlitze 6 aufweist, deren Schlitzgrund 6' infolge der Einschlitzung mittels
eines kreisrunden Scheibenfräsers kreisförmig entsprechend der Darstellung in der
Zeichnung verläuft. Das vorzugsweise mehrfach geschlitzte Ende 5a des Kegelhalses
5 wird durch einen Klemmring 7 fest auf die Motorwelle 3 gespannt. Dieser Klemmring
7 besteht beispielsweise aus einem Ring, der an einer Seite geschlitzt ist und durch
eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Schraubverbindung zusammengespannt
wird. Die Spannschraube für den Klemmring 7 wird durch die Bohrung 8 geführt.
-
Auf dem nicht geschlitzten Teil des Kegelhalses 5 befindet sich das
Kugellager 9, dessen Innenring 9a durch einen Distanzring 10 gegenüber dem
Klemmring 7 abgestützt ist. Auf der anderen Seite liegt der Innenring 9a gegen einen
entsprechenden Ansatz des Reibkegels an.
-
Der stillstehende Außenring 9 b des Lagers 9 liegt mit ausreichendem
axialen und radialen Spiel in dem Lagerdeckel 11, dessen Bohrung entsprechend vergrößert
ausgeführt ist. Dadurch, daß das auf dem Kegelhals 7 montierte Lager 9 mit seinem
Außenumfang in einer vergrößerten Bohrung des Deckels 11 liegt, kann es sich schrägstellen
und begrenzt ausweichen, wenn durch übermäßigen Druck auf dem über den Kugelrollkreisdurchmesser
hinausgehenden Teil des Reibkegels 4 die zu schwache Motorwelle 3 nachgibt. In der
Zeichnung ist das radiale Spiel des Außenringes gegenüber dem Lagerdeckel mit 11'
und das axiale Spiel mit 11" bezeichnet.
-
Motorseitig ist der nicht drehende Außenring 9 b des Lagers 9 durch
einen Ring 13 gegenüber dem Motorgehäuse, und zwar dem auf dem Flansch 2 des Motorgehäuses
zentrierten Gehäuseflansch 14 abgestützt. Die Abstützfläche 12 wird dabei von einem
radialen Ansatz des axial sich erstreckenden Teiles 14a des Gehäuseflansches 14
gebildet. Er hat eine rotationssymmetrische, kugelige Anlagefläche 15, gegen welche
sich die entsprechend ausgebildete kugelige Fläche des Ringes 13 anlegt. Die Anordnung
des Ringes 13 ist so, däß die größere radiale Anlagefläche des Ringes 13 gegen das
Lager 9 gerichtet ist, während die kleinere radiale Stirnfläche des Ringes 13, die
in der Zeichnung mit 13 a bezeichnet ist, dem Motorgehäuse zugewandt ist.
-
Die erfindungsgemäße Anordnung des Ringes 13 mit der sphärisch oder
kugelig ausgebildeten Auflage und der vergrößerte Bohrungsdurchmesser 11', 11" am
Außendurchmesser des Lagers 9 lassen die gewünschte Selbsteinstellung des Lagers
in gewissen Grenzen zu, wobei jedoch vorteilhaft ein zusätzlicher axialer Schub
durch den Ring 13 aufgehalten wird. Gleichzeitig ist gewährleistet, daß sich das
Kugellager, das gegen den sphärischen Ring abgestützt ist, radial ausweichen, also
auf diesem Ring gleiten kann, und zwar begrenzt in seinem seitlichen Ausschlag durch
den Lagerdeckel 11. Dies ist wesentlich, damit die natürliche Durchbiegung der Motorwelle,
hervorgerufen durch den einseitigen Druck gegen die Reibkegelscheibe, nicht durch
zusätzliche Kräfte gestört wird. Es wird also in vorteilhafter Weise erreicht, daß
sich das Kugellager entsprechend der natürlichen Wellendurchbiegung zusätzlich radial
verschieben kann, wobei die sphärische Auflage nur zur Erzielung der Axialdruckverteilung
auf alle Lagerkugeln dient. Das Kugellagergehäuse soll also die erwähnte Radialbewegung
zulassen und vor allem auf das zulässige Maß begrenzen.
-
Die F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der sphärische
Ring durch Tellerfedern 17, 18
ersetzt ist, wodurch ebenfalls eine Selbsteinstellung
des Lagers ermöglicht wird. Das Kugellager wird durch die federnde Wirkung der Tellerfedern
17, 18 od. ä. elastischer Glieder, beispielsweise aus Kautschuk oder elastischem
Kunststoff, zusammen mit dem Reibkegel 4 in Richtung des Pfeiles F der F i g. 2
nach vorn geschoben. Im Betriebszustand, also wenn der Reibring gegen den Reibkegel
4 kraftschlüssig anliegt, treten entgegengesetzte Kräfte auf, und die Tellerfedern
17, 18 müssen einen Teil der Axiallast übernehmen, so daß eine Überbelastung der
übrigen Lager vermieden wird.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 wird an Stelle des Kugellagers
9, 9 a, 9 b (F i g. 1) ein Pendellager 9, 9 c 9d, 9 e verwendet. In
diesem Falle kann der Ring 13 der F i g. 1 entfallen. Die konstruktive Ausführung
wird bei Anordnung eines Pendellagers noch einfacher, da in dem das Pendellager
9e,
9d, 9e umschließenden Lagerdeckel 11 weniger Raum in axialer
Richtung belassen werden muß. Bei diesen Pendellagern kann nämlich der Innenring
9 d die Bewegungen der Achse mitmachen. Die Abdichtung dieser Lager gegen
Schmierstoffverlust und Schmutz von außen ist im allgemeinen jedoch nicht üblich.
-
In der F i g. 4 ist eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgedankens
dargestellt. Hier wird die begrenzte radiale Bewegungsmöglichkeit des Kugel-oder
Pendellagers dadurch erreicht, daß dieses im Lagerdeckel 11a oder bei einer
anderen konstruktiven Lagerausführung im Lagergehäuse festsitzt, während das erforderliche
radiale Spiel 11'a in der Lagerauflage 11 b vorgesehen ist. Wird diese Lagerauflage
Il b (vgl. F i g. 4) als sphärischer Ring ausgebildet, so ist ebenfalls eine Einstellmöglichkeit
gegeben.
-
Die erfindungsgemäße Klemmverbindung der Motorwelle mit dem Reibkegelhals
stellt ferner eine sehr rüttelfeste Verbindung gegen Verdrehungen dar, wodurch gleichzeitig
die Bildung von Passungsrost vermieden wird. Darüber hinaus ist diese Verbindung
genügend nachgiebig gestaltet, so daß auch ungenau tolerierte Wellen ohne schädliche
Wirkung eingebaut werden können. Die erfindungsgemäße Verbindung stellt eine genügend
feste Verbindung in Achslängsrichtung dar, und es ist durch die Aussparung 16 des
Klemmringes 7 erreicht, daß dieser Klemmring nur mit zwei im Abstand voneinander
liegenden Anlageflächen auf dem Reibkegelhals aufliegt, so daß eine Begrenzung der
Klemmkräfte in axialer Richtung erreicht ist. Bei der beschriebenen Kegellagerung
führen sämtliche Teile die Verstellbewegung des Motors zwecks stufenloser Drehzahlregelung
mit aus, wobei sich die Motorwelle mit Reibkegel, Reibkegelhals und Klemmring einschließlich
Distanzring 10 und Innenring 9a des Kugellagers 9 gegenüber den stillstehenden,
also gehäusefesten Teilen des Motors 1 mit dem Gehäuseflansch 14, dem Ring
13, dem Außenring 9 b und dem Lagerdeckel 11 drehen. In F i g. 5 ist eine weitere
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Reibkegelgetriebes dargestellt.
Hier ist das gewünschte Spiel und damit die radiale Beweglichkeit des Wälzlagers
durch eine entsprechend große Ausnehmung 22 des Reibkegelhalses 5 erzielt. Die hohen
Axialdrücke werden von einem Ring 21 aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten
Material aufgenommen. Das axiale Spiel und damit die Beweglichkeit in axialer Richtung
wird durch die Ausnehmung 23 ermöglicht. Die nachgiebig gestaltete Lagerung gemäß
der Erfindung vermeidet Wellendauerbrüche, ohne daß dabei die Funktion des Reibgetriebes
beeinträchtigt wird. Schließlich zeichnet sich die erfindungsgemäße Lagerung besonders
dadurch aus, daß sie eine kurze Bauweise hat und bei richtiger Montage die hohen
Axialdrücke nicht auf die schwachen Motorlager übertragen werden. Der an der Verbindungsstelle
zwischen Motorwelle und Reibkegelhals gefürchtete Passungsrost ist ebenfalls vermieden.
-
Schließlich hat die Erfindung noch den Vorteil, der leichten Montier-
und Demontierbarkeit der Motoren, die insbesondere durch die federnde Schlitzung
des Hohlschaftes des Reibkegels gewährleistet ist.
-
Die erfindungsgemäße Anordnung ist unverändert auch für sogenannte
Kegelradgetriebemotoren, also Kegelradgetriebe anwendbar, bei denen das antreibende
Ritzel direkt auf die Elektromotorenwelle gesteckt wird. Bei diesen Kegelradgetrieben
wird ebenfalls eine kurze Bauweise bei gleichzeitig vorteilhafter Aufnahme der auftretenden
Axial-, Radial-und Kippkräfte erzielt. Bei Zahnradgetrieben, bei denen das Ritzel
aus dem gleichen Grunde direkt auf der Motorwelle angeordnet wird, ist eine sphärische
Abstützung nicht unbedingt erforderlich, besonders wenn es sich um Geradverzahnung
oder um geringe Zahnschrägen handelt.
-
Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Lösung auch für Getriebemotoren
mit Vorteil anwendbar, insbesondere wenn diese mit Normmotoren versehen sind, da
bei diesen eine Abstützung des Ritzels zwingend ist, und die Wellen dieser Motoren
wegen der Austauschbarkeit bei Motorschaden usw. nicht verkürzt werden dürfen.