DE1550708B1

DE1550708B1 - Stufenlos einstellbares Kegelscheiben-Riemengetriebe

Info

Publication number: DE1550708B1
Application number: DE19661550708
Authority: DE
Inventors: Hanlon Jerry Craig; Brown Donald James
Original assignee: Cowles Dissolver Co Inc
Current assignee: Cowles Dissolver Co Inc
Priority date: 1965-10-20
Filing date: 1966-09-15
Publication date: 1971-02-11
Also published as: AT272785B; BE688420A; NL6614502A; GB1146176A; SE316343B; US3386299A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein stufenlos ein- führt werden. Der Verschleiß ist geringer, da weniger

stellbares Kegelscheiben-Riemengetriebe, bei dem Drehpunkte und andere der Abnutzung unterliegende

jede der beiden Riemenscheiben eine axial verschieb- Konstruktionsteile erforderlich sind. Da die je-

bare Kegelscheibenhälfte aufweist, zu deren Betäti- weiligen Hebel bzw. Gelenkverbindungen an dergung je ein um eine gehäusefeste Achse schwenk- 5 selben Welle befestigt und zusammen drehbar sind,

barer zweiarmiger Hebel vorgesehen ist, wobei je sind Zwischengestänge entbehrlich,

ein Hebelarm der beiden zweiarmigen Hebel an einer In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung

der verschiebbaren Scheibenhälften anliegt und die an Hand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungs-

beiden anderen Hebelarme über eine Feder derart beispiel dargestellt ist, näher erläutert, elastisch miteinander gekoppelt sind, daß auf die ver- io Fi g. 1 ist eine graphische Darstellung der Charak-

schiebbaren Kegelscheibenhälften eine den Riemen teristiken von Kegelscheiben-Riemengetrieben, wo-

spannende Kraft ausgeübt wird und die Federspann- bei eine Kurve die Werte eines üblichen Getriebes

kraft bei einer Übersetzungsvergrößerung (i = n^jn^ mit veränderlicher Geschwindigkeit und die andere

im Getriebe stetig absinkt und bei geringster Getriebe- Kurve diejenigen der erfindungsgemäßen Anordnung ausgangsdrehzahl (n₂) der höchste Wert und somit 15 zeigt;

auch die größte Riemenspannung erreicht ist. F i g. 2 ist eine Seitenansicht eines erfindungs-

Bei einem solchen bekannten Getriebe erfolgt die gemäßen Riemengetriebes, bei der Teile wegge-

Koppelung der zweiarmigen Hebel über zwei par- brachen und andere Teile im Schnitt dargestellt sind,

allele Stangen, deren eines Ende mit je einem der und

zweiarmigen Hebel und deren anderes Ende an 20 F i g. 3 ein Schnitt entlang der Linie 2-2 der Ausradial verschieden gelegenen Punkten eines Über- führungsform gemäß Fig. 2.

setzungsstellhebels angelenkt sind. Die Feder ist da- In Kurve A der F i g. 1 ist in Prozent die maximal bei in eine der beiden Stangen eingeschaltet. Die zulässige Leistung zum Übersetzungsverhältnis H₂Zn₁ m zahlreichen Hebel und Gestänge verlangen ent- eines einstellbaren Kegelscheiben-Riemengetriebes sprechend viele Drehpunkte und somit viele Fest- 25 ohne die spezielle Steuerung der Anpreßkraft darpunkte für die Auflagerung der Hebel. Hierdurch ist gestellt. Die Kurve B zeigt die Daten für die koneine sperrige Gehäuseausführung nötig. stante Leistung einer erfindungsgemäßen Vorrich-Es ist bekannt, daß bei Kraftübertragung die tung. Diese Kurven gelten für 3% Gleiten und für Spannung an der eng anliegenden Seite des Riemens Riemengetriebe, deren Übersetzungsbereich 3 :1 be-(Zugtrum) umgekehrt proportional ist zur Ge- 30 trägt.

schwindigkeit des Riemens. Wenn daher der wirk- Die beiden Kegelscheiben-Riemengetriebe sind so same Laufkreisdurchmesser der treibenden Riemen- ausgelegt, daß sie eine 100°/oige PS-Leistung geben, scheibe in einem einstellbaren Riemengetriebe größer wenn die treibenden und getriebenen Wellen mit und gleichzeitig der wirksame Durchmesser der ge- gleicher Drehzahl umlaufen. Bei dem Getriebe A ist triebenen Scheibe entsprechend kleiner wird, neigt 35 die Leistung bei den niedrigen Ausgangsdrehzahlen die resultierende Erhöhung der Riemengeschwindig- geringer, wird aber bei einer Übersetzungsvergrößekeit dazu, die Riemenspannung zu verringern, vor- rung ansteigen, bis eine Überlastung des Motors erausgesetzt, daß die bei der höheren Riemengeschwin- reicht werden kann. Die Kurve B zeigt die konstante digkeit übertragene Kraft die gleiche ist wie bei der Leistung eines erfindungsgemäßen Kegelscheibenniedrigeren Riemengeschwindigkeit. Um die Größe 40 Riemengetriebes. Der Motor arbeitet mit seiner Nennder Riemenspannung den verschiedenen Über- leistung und liefert hohe Ausgangsleistungen bei den Setzungsverhältnissen anzupassen, wird eine Feder niedrigen Geschwindigkeiten, während gleichzeitig die verwendet, die so ausgelegt ist, daß ihre Federkraft Arbeitsparameter des Riemens innerhalb sicherer bei niedriger Getriebeausgangsdrehzahl groß und bei und zuverlässiger Grenzen gehalten werden. hoher Drehzahl klein ist, wobei gleichzeitig durch die 45 Das in einem Gehäuse 16' eingebaute Kegeiden Laufkreisdurchmesser der Riemenscheiben ein- scheiben-Riemengetriebe 10 ist zwischen einer Anstellende Federkraft die Riemenspannung automa- triebswelle 11 einer Kraftquelle, beispielsweise einem tisch auf den erforderlichen Wert einreguliert wird. Elektromotor 12, und einer getriebenen Welle 13 an-

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be- geordnet und mit diesen arbeitsmäßig verbunden, steht darin, bei einem solchen Getriebe das Über- 50 Die Antriebswelle 11 trägt eine Riemenscheibe 14, tragungsgestänge für die Federspannkraft einfacher die aus einer feststehenden unteren Kegelscheibenauszugestalten. hälftel4a und einer oberen axial verschiebbaren Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die an Kegelscheibenhälfte besteht. Auf der getriebenen den verschiebbaren Kegelscheibenhälften anliegen- Welle 13 ist eine zweite Riemenscheibe 15 angeordden Hebelarme gleich lang und die anderen beiden 55 net, deren obere Kegelscheibenhälfte 15 α feststeht Hebelarme verschieden lang und im wesentlichen und die untere Kegelscheibenhälfte 15 b axial verparallel zueinander sind, wobei der längere Hebel- schiebbar ist. Die Riemenscheiben 14, 15 sind mitarm dem an der treibenden Scheibe anliegenden einander durch einen Keilriemen 16 verbunden, der zweiarmigen Hebel zugeordnet ist, die Riemenspann- das Drehmoment von einem mit konstanter Drehzahl feder zwischen den Enden der verschieden langen 60 laufenden Motor auf die Welle 13 überträgt. Hebelarme eingespannt ist und das willkürlich ein- Die Welle 11 ist mit einer Hülsenverlängerung 17 stellbare Übersetzungsgestänge an dem zweiarmigen versehen, die eine Innenbohrung 18 aufweist, in die Hebel mit dem längeren Hebelarm angreift. die Antriebswelle gesteckt ist. Ein Keil 19 und eine Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß Kopfschraube 20 befestigen die Hülse an der Welle nur zwei feste Drehachsen einschließlich der Lage- 65 und sichern sie gleichzeitig gegen Drehung an der rung der verschiebbaren Kegelscheibenhälften be- letzteren. Die feststehende, untere Kegelscheibennötigt werden. Dadurch wird der Aufbau des Ge- hälfte 14 a ist mit ihrem Nabenteil 20' an einem häuses einfach und dieses kann kompakter ausge- Sicherungsring 21 befestigt und an der Hülse mit

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einem Splint oder Keil 22 versplintet. Durch das an diametral gegenüberliegenden Punkten mittels je

obere geschlossene Ende der Hülse 17 ist ein Schrau- einer Drehverbindung 61 und 62 mit dem Außenring

benbolzen 23 so weit in die Hülse gesteckt, daß sein 59 verbunden.

inneres Ende an das Ende der Welle 11 stößt. Der Das Lagergehäuse umfaßt einen Hauptring 63 und Bolzen 23 dient zum Verstellen der Hülse und der 5 einen Sicherungs-Endring 64, der klemmend die

damit verbundenen unteren Kegelscheibenhälfte 14 α Außenlauffläche 65 eines Wälzlagers 66 berührt und

in bezug auf die Welle 11. Die in Lage gebrachten stützt (F i g. 2). Die Innenlauffläche 67 dieses Lagers

Teile werden mittels der Kopfschraube 20 befestigt. ist an der Nabe 25 der oberen Kegelscheibenhälfte

Die axial verschiebbare obere Kegelscheibenhälfte der Riemenscheibe 14 befestigt, und zwar wird sie

14 b ist mit ihrer Nabe 25 über die Hülse 17 gezogen. io gegen einen Vorsprung 68 an der Nabe mittels eines Die Nabe 25 gleitet auf der Hülse, ist aber mittels Sicherungsringes 69 gedrückt. Auf diese Weise ist eines Keilpaares 26 und 27 (Fig. 3) gegen Drehung mit der oberen verschiebbaren Kegelscheibenhälfte in bezug auf die Welle gesichert. Die Splinte be- 14 b eine Drucklagerverbindung geschaffen, und stehen aus einem selbstschmierenden Kunststoff und durch die Kardanverbindung können die verstellpassen mit ihrem rechteckigen Querschnitt in recht- 15 baren Bewegungen der Schaukelwelle 40 entsprechend winkligen einander ergänzenden Keilrillen 28 α und den Einstellungen des Handrades 49 auf diese Druck-28 b in der Hülse 17 bzw. in der röhrenförmigen lagerverbindung übertragen und so die Geschwindig-Nabe 25. keitseinstellung des Riemengetriebes geändert werden.

Die Abtriebswelle 13 ist mit Verlängerungen 29 Zum stufenlosen Einstellen des Kegelscheibenbzw. 30 versehen, deren Durchmesser kleiner sind ao Riemengetriebes ist eine Riemenspannfeder 72 in als der Durchmesser der Welle und die in entspre- Form einer Kompressionsfeder vorgesehen, die zwichenden Endwälzlagern 31 bzw. 32 drehbar gelagert sehen den Enden zweier verschieden langer Hebelsind. An der Welle 13 sind die beiden Kegelscheiben- arme 73, 74 eingespannt ist.

hälften der zweiten Riemenscheibe 15 in ähnlicher Die Federdruckkraft wird auf die axial verschieb-Weise wie die Riemenscheibe 14 an der Hülse 17 an- 25 bare Kegelscheibenhälfte 15 δ der zweiten Riemengeordnet. Hier ist die feststehende obere Kegel- scheibe 15 mittels einer Kardanverbindung aufgescheibenhälftelSa mit einer Nabe 33 versehen, die bracht, die im wesentlichen derjenigen der Antriebsauf das obere Ende der Abtriebswelle 13 gezogen riemenscheibe entspricht. Die Elemente der Kardan- und daran mittels eines Splintes 34 und einer züge- verbindung für die getriebene Riemenscheibe sind hörigen Kopfschraube 35 kraftschlüssig befestigt ist. 30 mit Strichindex versehene Bezugsziffern gekenn-Die axial verschiebbare untere Kegelscheibenhälfte zeichnet.

15 b weist eine Nabe 35' auf, die in ähnlicher Weise Eine Schaukelwelle 67' ist durch Endlager 68' und an der Abtriebswelle 13 wie die verschiebbare Kegel- 69' im Rahmen drehbar gelagert und ist durch im scheibenhälfte 14 δ der ersten Riemenscheibe 14 be- Abstand befindliche Arme 70 und 71 mit der Drehfestigt ist, und zwar durch ein Paar Keile 36 und 37 35 verbindung 57' bzw. 58' und damit mit dem Außenaus Kunststoff. ring 59' der Kardanverbindung verbunden.

Die Nabe 25 der verschiebbaren Kegelscheiben- Die Drehbewegungen der Welle 40 werden durch

hälftel4ö der ersten Riemenscheibe ist mit einem Doppelgelenke auf die Welle 67' übertragen. Jedes

Kühlfächer 38 und die Nabe 35' an der verschieb- dieser Gelenke weist eine Feder 72 auf, die bei der

baren Kegelscheibenhälfte 15 & der zweiten Riemen- 40 Axialverschiebung der Kegelscheibenhälfte 15 & der

scheibe mit einem Kühlfächer 39 versehen. Riemenscheibe 15 zusammenwirken. Die Federgelenk-

Zum Bewegen der verschiebbaren Kegelscheiben- verbindungen sind vollkommen gleich ausgebildet,
half te 14 b der Antriebs-Riemenscheibe 14 ist eine Zu den Gelenkverbindungen gehören die verschievon Hand zu betätigende Anordnung vorgesehen. Zu den langen Hebelarme 73, 74, wobei der erste Hebeldiesem Zweck ist eine quer laufende Schaukelwelle 45 arm 73 mit der Welle 40 und der zweite Hebelarm 40 drehbar in entsprechenden Lagern 41 und 42 an- 74 mit der Welle 67' verbunden ist. Die freien Enden geordnet (Fig. 3). Ein Ende der Schaukelwelle ist dieser Hebelarme sind durch eine längenveränderüber einen Hebel 43, der durch einen Drehstift 44 bare teleskopische Anordnung 75 miteinander veram obersten Ende einer röhrenförmigen lang- bunden. Diese besteht aus einem Stab 76, der bei 77 gestreckten Hülse 45 gelagert ist, mit der Hand- 50 am äußeren Ende des Hebelarmes 73 angelenkt ist. betätigung verbunden. Der Kopf 46 der Hülse 45 ist Das andere Ende des Stabes ist teleskopisch in einem auf einen länglichen Gewindestab 47 aufgeschraubt, Ende eines langgestreckten Rohres 78 verschiebbar, dessen unterstes Ende in einem Lager 48 im Rahmen Das andere Ende dieses Rohres ist bei 79 drehbar dreht. Am überstehenden Ende dieses Stabes ist ein am äußeren Ende des Hebelarmes 74 angeordnet. Handrad 49 angeordnet, mit dem über den Stab 47 55 Die Feder 72 grenzt an die Verbindung 77 und ist der Hebel 43 zwischen einer unteren Arretierung 50 um einen Innenzylinder gelegt, der aus teleskopisch und einer oberen Arretierung 51 verstellbar ge- ineinander schiebbaren Rohrabschnitten 80 α und schwenkt werden kann. 80 δ besteht. Das äußere Ende des Abschnittes 80 a

Durch Drehung der Welle 40 wird die verschieb- ist an einer am Stab 76 befindlichen Arretierung 81 bare obere Hälfte 14 & der Riemenscheibe 14 axial 60 befestigt, die auch einen Anschlag für das benachbewegt, wobei der Durchmesser der Scheibe sowie barte Ende der Feder 72 bildet. Das äußere Ende die Ausgangsdrehzahl der Abtriebswelle 14 geändert des Abschnittes 80 b ist mit einem Ringglied 82 verwird. Zu diesem Zweck ist die Welle 40 mit einem bunden, das als Anschlag für das benachbarte andere Hebelarmpaar 55 und 56 versehen. Diese Hebelarme Ende der Feder 72 dient. Das Ringglied ist auf eine sind an ihren äußersten Enden durch je eine Drehver- 65 fest mit dem Rohr 78 verbundene Gewindehülse 83 bindung 57 und 58 an diametral gegenüberliegenden aufschraubbar. Durch die Anordnung folgt der Punkten eines Außenringes 59 einer Kardanverfein- Hebelarm 73 den Bewegungen des Hebelarmes 74.
dung gelagert. Ein innerer Lagergehäusering 60 ist Die Hebelarme 56 und 71 sind gleich lang, so daß

entsprechende Bewegungen derselben von entsprechenden Bewegungen der verschiebbaren Kegelscheibenhälften der Riemenscheiben 14 und 15 begleitet werden. Dagegen sind die Hebelarme 73 und 74 verschieden lang, wobei die Länge des Hebelarmes 73 das Doppelte der Länge des Armes 56 bzw. des Armes 74 beträgt. So wird für eine gegebene Bewegung der Welle 40 das angelenkte äußere Ende des Hebelarmes 73 in einem Winkel bewegt, der doppelt so groß ist wie derjenige der Drehverbindung 58 oder 79. Daher wird für jede Änderung der Federkraft, die von der Bewegung des mit dem Ringglied 82 verbundenen Endes der Feder herrührt, eine entgegengesetzte oder proportional größere Änderung durch die Bewegung des Endes der Feder bewirkt, das die Arretierung 81 berührt. Daraus folgt, daß beispielsweise dann, wenn bei Änderung von hoher zu niedrigerer Ausgangsdrehzahl die verschiebbare Kegelscheibenhälfte 15 b gegen die feststehende Kegelscheibenhälfte bewegt wird, die effektive Kraft der Feder 72 allmählich ansteigt.

Durch Verwendung von einer oder mehreren entsprechend arbeitenden Federn 72 können weitere Federkenngrößen ausgenutzt werden.

Claims

Patentanspruch:

Stufenlos einstellbares Kegelscheiben-Riemengetriebe, bei dem jede der beiden Riemenscheiben eine axial verschiebbare Kegelscheibenhälfte aufweist, zu deren Betätigung je ein um eine gehäusefeste Achse schwenkbarer zweiarmiger Hebel vorgesehen ist, wobei je ein Hebelarm der beiden zweiarmigen Hebel an einer der verschiebbaren Scheibenhälften anliegt und die beiden anderen Hebelarme über eine Feder derart elastisch miteinander gekoppelt sind, daß auf die verschiebbaren Kegelscheibenhälften eine den Riemen spannende Kraft ausgeübt wird und die Federspannkraft bei einer Übersetzungsvergrößerung (i = M₂M₁) im Getriebe stetig absinkt und bei geringster Getriebeausgangsdrehzahl (n₂) der höchste Wert und somit auch die größte Riemenspannung erreicht ist, dadurch gekennnet, daß die an den verschiebbaren Kegelscheibenhälften (14 b, ISb) anliegenden Hebelarme (56,71) gleich lang und die anderen beiden Hebelarme (73, 74) verschieden lang und im wesentlichen zueinander parallel sind, wobei der längere Hebelarm (73) dem an der treibenden Scheibe (14b) anliegenden zweiarmigen Hebel (56, 73) zugeordnet ist, die Riemenspannfeder (72) zwischen den Enden der verschieden langen Hebelarme (73,74) eingespannt ist und das willkürlich einstellbare Übersetzungsstellgestänge (43 bis 50) an dem zweiarmigen Hebel (56, 73) mit dem längeren Hebelarm angreift.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen