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KegelreibradgQtriebe mit variabler Übersetzung Die Erfindung geht
aus von einem Kegelreibradgetriebe mit variabler Übersetzung und mit je einem Konus
auf der treibenden, und auf der getriebenen Welle, wobei die Achsen der Wellen bzw.
Konen in einer Ebene liegen, die Spitzen der Konen zusammenfallen und die Konen
über weitere Reibräder untereinander in Antriebsverbindung stehen.
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Von den zahlreichen bekannten Reibradgetrieben mit variabler Übersetzung
arbeiten nur ganz vereinzelte ohne Bohrreibung. Die Achsen zusammenarbeitender Reibräder
müssen als Hauptmaßnahme gegen Gleiten einander in einem Punkt schneiden. Die Achse
der relativen Winkelgeschwindigkeit der Räder gegeneinander geht dann durch diesen
Schnittpunkt der Radachsen und durch den Punkt, in welchem die Räder einander berühren.
F i g# 1 veranschaulicht die Vektorbeziehung o), + Cog # We
zwi-
schen den Winkelgeschwindigkeiten wl bzw. jo, der beiden Räder und der
Relativwinkelgeschwindig#-keit (")g des zweiten Rades gegen das erste. Im allgemeinen
hat die letztere eine Projektion, (ab auf die Berührungsnormale. a)b heißt
die Bohrwinkelgeschwindigkeit, während die Projektion von w. auf die Berührungsebene
dieRollwinkelgeschwindigkeitco, heißt. Da die Räder einander nicht in einem Punkt,
sondern in einer kleinen Fläche berühren, verursacht wb in dieser ein Gleiten, die
sogenannte Bohrreibung. Im Leerlauf sind die Gleitgeschwindigkeiten kleiner, als
wenn eine Umfangkraft zu übertragen ist, denn im letzteren Fall rückt w. und cob
vom Innern der Berührungsfläche gegen deren Rand und darüber hinaus, was überdies
einen gewissen Schlupf der übertraguno, bedingt. Die durch coL, verursachten Gleitgeschwindigkeiten
sind bei größerer Berührungsfläche ebenfalls größer. Es geht somit mit erhöhter
Sicherheit gegen Ermüdung des Materials,eine stärkere Ab-
nutzung einher,
wenn nicht die Bohrwinkelgeschwindigkeit zum Verschwinden gebracht wird. Hierzu
muß die Berührungsebene der Räder durch den Schnittpunkt ihrer Achsen gehen. Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kegelreibradgetriebe
der oben angegebenen Gattung die Bohrreibung in zwei Punkten des Übeisetzungsbereiches
genau, im übrigen so, daß wb nur etwa 3
bis 5 11/o von % beträgt, auszuschalten.
Die bisher bekannten variablen Reibradgetriebe, weisen, von vereinzelten Ausnahmen
abgesehen, Werte von 50 bis 95% auf. Die, Vermeidungo, des »Bohrens« erhöht
entscheidend die Lebensdauer und ermöglicht unter Umständen schmi,--rungslosen Betrieb,
wodurch die Leistungsfähigkeit eines Getriebes steigt.
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Aus der deutschen Patentschrift 872 709 ist ein egelreibradgetriebe,
bekannt, bei dem sich die Achsen von Antriebs- und Abtriebskonus unter einem rechten
Winkel in einem Punkt in der Nähe der Konusspitzen schneiden und die Kraftübertragung
durch nur ein einziges, an beide Konen gepreßtes, zwecks übersetzungsänderung querverschieblich
gelagertes Reibrad mit etwa ringförmiger Reibfläche, erfolgt. Hier kommt es nicht
in zwei, sondern nur in einem Punkt des übersetz-ungsbereiches zu einem annähernden
Verschwinden der Bohrreibung, so daß besonders an den Grenzen dieses Bereiche&
beträchtliche Bohrreibung auftritt.
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Bei dem Reibradgetriebe nach der deutschen Patentschrift
836 133 schneiden sich ebenfalls Clie Achsen eines Antriebs- und eines Abtriebsrades
unter einem rechten Winkel. Die, in der gleichen Ebene befindliche gemeinsame Achse
zweier die Kraftübertragung zwischen diesen Reibrädern vormittelnder ringförmiger
Zwischenräder ist zwecks übersetzungsänderung um einen Punkt der Ebene schwenkbar.
Dieser Punkt ist zugleich der gemeinsame Mittelpunkt von in derselben Ebene liegenden
Kreisbögen, die die Erzeugenden der vier Reibradrotationskörper darstellen. Dieses
Reibradgetriebe weist zwar nur eine verhältnismäßig geringe Bohrreibung auf, hat
aber unter anderem den Nachteil, daß die Aupreßkräfte exzentrisch zur Zwischenräderachse
liegen und sich so ein störender Reibungsemifluß auf eine in dieser Achse angeordnete,
Dieb Zwischenräder auseinandertreiberide Spreizvorrichtung ergibt-
Die
schweizerische Patentschrift 248 298 zeigt schließlich Reibradgetriebe mit
gleichachsig angeordneten Antriebs- bzw. Abtriebsrädem kreisbogenförmigen Profils,
wobei wieder die Zwischenräderachse um den zugehörigen gemeinsamen Kreismittelpunkt
zwecks übersetzungswechsel schwenkbar ist. Diese Getriebe arbeiten mit hoher Bohrreibung.
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Die an Hand der Ausführungsbeispiele nach F i g. 2 und
3 erläuterte erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin,
daß beieinem Kegelreibradgetriebe mit variabler übersetzung und mit je einem
Konus auf der treibenden und auf der getriebenen Welle, wobei die Achsen der Wellen
bzw. Konen in einer Ebene liegen, die Spitzen der Konen zusammenfallen und die Konen
über weitere Reibräder untereinander- in Antriebsverbindung stehen, mit den beiden
Konen je ein kugeliges Reibrad auf einer gemeinsamen Verbindungswelle zusammenarbeitet,
daß diese Verbindungswelle zwecks übersetzungswechsel in der Achsebene der Konen
verschiebbar und gleichzeitig schwenkbar ist und daß die Wellenachse dabei in zwei
Punkten des Übersetzungsbereiches durch die gemeinsame Spitze beider Konen geht.
Die beiden Punkte können sowohl in der Nähe der größten als auch der kleinsten übersetzung
(in F i g. 2 voll bzw. strichliert gezeichnet) bzw. zweckmäßig etwa um
je ein Viertel des Gesamtübersetzungsbereiches davon entfernt liegen. Diese
beiden ausgezeichneten Stellungen des aus den Teilen 5,
6, 7 bestehenden
Radsatzes liegen symmetrisch zur Winkelhalbierenden jener Konuserzeugenden, welche
von den kugeligen Reibrädern 5 bzw. 6 berührt werden. Man erkennt
aus F i g. 2, daß selbst inmitten des übersetzun-sbereiches (ob nur
wenige Prozent von a) C 9
ausmachen kann (strichpunktiert gezeichnet). Weitere
Ausbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich. Bei dem Ausführungsbeispiel
der F i g. 2 ist auf der treibenden Welle 1
und der getriebenen Welle
2, deren Achsen sich schneiden, je ein Konus 3, 4 befestigt. Die Spitzen
der Konen fallen mit dem Schnittpunkt ihrer Wellen zusammen. Mit den beiden Konen
stehen je ein kugeliges Reibrad 5, 6 im Eingriff. Die beiden kugeligen
Reibräder sind auf einer gemeinsamen Verbindungswelle 7 befestigt, deren
Achse in derselben Ebene liegt wie die Achsen der treibenden und der getriebenen
Welle und die in derselben Ebene verschiebbar und schwenkbar is4 so daß die kugeligen
Reibräder 5, 6 sich längs der Mantellinien der Konen 3, 4 bewegen
können. Dabei beschreiben die Mittelpunkte der kugeligen Reibräder Gerade, die sich
in einem Punkt schneiden. Der Lagerkörper 8, in dem der Radsatz aus
5, 6, 7 gelagert ist, enthält weitere Punkte, welche Gerade beschreiben,
und zwar gehen diese alle durch den erwähnten Schnittpunkt. Der in Mittelebene des
Lagerkörpers 8 gelegene derartige Punkt ist zum Drehpunkt einer Rolle
9 gemacht. Sie rollt bei übersetzungswechsel auf einer festen Bahn
10 ab, die parallel ist zur Bahn des Rollenmittelpunktes. Dadurch wird Lagerkörper
8 so abgestützt, daß die Anpressung an beiden auf Welle 7 sitzenden
Reibrädern gleich groß ist.
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Um das Rutschen auch bei überlastung zu vermeiden und dennoch eine
befriedigende Lebensdauer der Räder und ihrer Lager sowie einen hohen Teillastwirkungsgrad
zu erzielen, soll die Anpressung der Reibräder proportional der gerade zu übertragenden
Umfangskraft sein, welche sowohl vom Belastungs-C) moment als auch von der gerade
bestehenden übersetzung abhängt. Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes
gemäß F i g. 2 verwendet die bei Reibradgetrieben an sich bekannte Spreizkugelkupplung,
um eine dem Belastungsmoment proportionale Anpressung zu erzielen, und zwar ist
diese Kupplung zwischen der axial unverschieblich gelagerten treibenden Welle
1 und der Motorwelle 11
eingeschaltet, welche axial um wenige Millimeter
verschieblich ist. Bei übertragung eines Drehmomentes wollen die zwischen Schrägflächen
eingelegten Spreizkugeln 12 die Wellen 1 und 11 axial auseinandertreiben,
wobei die auf 11 ausgeübte Axialkraft über Kugellager 13 auf das Querhaupt
14 und durch Zugstangen 15 auf Hebel 16 übertragen wird. Er stützt
sich auf Rolle 17 und die als Hebel ausgebildete Führuna,sbahn
10 für Rolle 9 ab. Durch geeignete Wahl der Lage des Drehbolzens
18 für den Hebel 10
wird die Anpressung der übersetzung angepaßt. Zur
stets nötigen, wenn auch geringen Initialanpressung ist eine Feder 19 vorgesehen.
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Die Anpassung der Anpressung an das Drehmoment und die übersetzung
kann in mannigfacher anderer Weise erfolgen, beispielsweise wie durch F i
g. 3 dargestellt. Hier ist die Bahn 10 für die Rolle 9
ein Teil
des Getriehegehäuses, dafür bildet die Lagerung des treibenden Konus zusammen mit
dem Ständer des Antriebsmotors einen Arm 20, welcher um eine Achse schwenkbar ist,
die durch die gemeinsame Spitze der beiden Konen 3 und 4 oder in deren Nähe
verläuft. Innerhalb des Armes 20 ist die Welle 1
axial unverschieblich, die
Moterwelle 11 etwas axial verschieblich gelagert; die zwischen den beiden
Wellen 1 und 11 wieder vorgesehene Spreizkugelkupplung überträgt ihre
drehmomentproportionale Axialkraft auf die Moterwelle und mittels des Kugellagers
13 auf den Hebel 21, der auf dem Arm 20 gelagert ist und über den Lenker
22 mit dem Getriebegehäuse in Verbindung steht.
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Statt wie in F i g. 2 und 3 kann die Anpressung auch
von dem elektrodynamischen Drehmoment auf den Motorstator abgeleitet werden. Er
ist diesfalls um die Motorwelle pendelnd auszuführen.