DE1550708C - Stufenlos einstellbares Kegelschei ben Riemengetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein 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 = njn^) im Getriebe stetig absinkt und bei geringster Getriebeausgarigsdrehzahl (m₂) der höchste Wert und somit auch die größte Riemenspannung erreicht ist.

Bei einem solchen bekannten Getriebe erfolgt die Koppelung der zweiarmigen Hebel über zwei.parallele Stangen, deren eines Ende mit je einem der zweiarmigen Hebel und deren anderes Ende an radial verschieden gelegenen Punkten eines Übersetzungsstellhebels angelenkt sind. Die Feder ist dabei in eine der beiden Stangen eingeschaltet. Die zahlreichen Hebel und Gestänge verlangen entsprechend viele Drehpunkte und somit viele Festpunkte für die Auflagerung der Hebel. Hierdurch ist' eine sperrige Gehäuseausführung nötig. .

Es ist bekannt, daß bei Kraftübertragung die Spannung an der eng anliegenden Seite des Riemens (Zugtrum) umgekehrt proportional ist zur Geschwindigkeit des Riemens. Wenn daher der wirksame Laufkreisdurchmesser der treibenden Riemenscheibe in einem einstellbaren Riemengetriebe größer und gleichzeitig der wirksame Durchmesser der getriebenen Scheibe entsprechend kleiner wird, neigt die resultierende Erhöhung der Riemengeschwindigkeit dazu, die Riemenspannung zu verringern, vorausgesetzt, daß die bei der höheren Riemengeschwindigkeit übertragene Kraft die gleiche ist wie bei der niedrigeren Riemengeschwindigkeit. Um die Größe der Riemenspannung den verschiedenen Übersetzungsverhältnissen anzupassen, wird eine Feder verwendet, die so ausgelegt ist, daß ihre Federkraft bei niedriger Getriebeausgangsdrehzahl groß und bei hoher Drehzahl klein ist, wobei gleichzeitig durch die den Laufkreisdurchmesser der Riemenscheiben einstellende Federkraft die Riemenspannung automatisch auf den erforderlichen Wert einreguliert wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgäbe besteht darin, bei einem solchen Getriebe das Übertragungsgestänge für die Federspannkraft einfacher auszugestalten. ...

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die an den verschiebbaren Kegelscheibenhälften anliegenden Hebelarme gleich lang und die anderen beiden Hebelärme verschieden lang und im wesentlichen parallel zueinander sind, wobei der längere Hebelarm dem an der treibenden Scheibe anliegenden zweiarmigen Hebel zugeordnet ist, die Riemenspannfeder zwischen den Enden der verschieden langen Hebelarme eingespannt ist und das willkürlich einstellbare Übersetzungsgestänge an dem zweiarmigen Hebel mit dem längeren Hebelarm angreift.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß nur zwei feste Drehachsen einschließlich der Lagerung der verschiebbaren Kegelscheibenhälften benötigt werden. Dadurch wird der Aufbau des Ger häuses .einfach und dieses kann kompakter ausgeführt werden. Der Verschleiß ist geringer, da weniger Drehpunkte und andere der Abnutzung unterliegende Konstruktionsteile erforderlich sind. Da die jeweiligen. Hebel bzw. Gelenkverbindungen an derselben Welle befestigt und zusammen drehbar sind, sind Zwischengestänge entbehrlich.

In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen, in denen ein Ausführungs-

. beispiel dargestellt ist, näher erläutert.

ίο F i g. 1 ist eine graphische Darstellung der Charak-. teristiken von Kegelscheiben-Riemengetrieben, wobei eine Kurve die Werte eines üblichen Getriebes mit veränderlicher Geschwindigkeit und die andere Kurve diejenigen der erfindungsgemäßen Anordnung zeigt;

F i g. 2 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Riemengetriebes, bei der Teile weggebrochen und andere Teile im Schnitt dargestellt sind, und

Fig. 3 ein Schnitt entlang der Linie 2-2 der Ausführungsform gemäß F i g. 2.

In Kurve A der F i g. 1 ist in Prozent die maximal zulässige Leistung zum Übersetzungsverhältnis K₂Zn₁ eines einstellbaren Kegelscheiben-Riemengetriebes

25: ohne die spezielle Steuerung der Anpreßkraft dargestellt. Die Kurve B zeigt die Daten für die konstante Leistung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Diese Kurven gelten, für 3°/o Gleiten und für Riemengetriebe,'deren Ubersetzungsbereich 3 : 1 be-

30. trägt.

Die beiden Kegelscheiben-Riemengetriebe sind so ausgelegt, daß sie eine 100°/oige PS-Leistung geben,

■ wenn die treibenden und getriebenen Wellen mit . gleicher Drehzahl umlaufen. Bei dem Getriebe A ist die Leistung bei den niedrigen Ausgangsdrehzahleri geringer, wird aber bei einer Übersetzungsvergrößerung ansteigen, bis eine Überlastung des Motors erreicht werden kann. Die Kurve B zeigt die konstante Leistung eines erfindungsgemäßen Kegelscheiben-Riemengetriebes. Der Motor arbeitet mit seiner Nennleistung und liefert hohe Ausgangsleistungen bei den niedrigen Geschwindigkeiten, während gleichzeitig die

^y Arbeitsparameter des Riemens innerhalb sicherer und zuverlässiger Grenzen gehalten werden.

Das in einem Gehäuse 16' eingebaute Kegelscheiben-Riemengetriebe 10 ist zwischen einer Antriebswelle 11 einer Kraftquelle, beispielsweise einem Elektromotor 12, und einer getriebenen Welle 13 angeordnet und mit diesen arbeitsmäßig verbunden.

Die! Antriebswelle 11 trägt eine Riemenscheibe 14, die aus einer feststehenden unteren Kegelscheibenhälfte 14 α und einer oberen axial verschiebbaren Kegelscheibenhälfte besteht. Auf der getriebenen - Welle 13sist eine zweite "Riemenscheibe 15 angeordnet, deren obere Kegelscheibenhälfte 15 α feststeht und die untere Kegelscheibenhälfte 15 b axial ver-• schiebbar ist. Die Riemenscheiben 14, 15 sind miteinander durch einen Keilriemen 16 verbunden, der das Drehmoment von einem mit konstanter Drehzähl laufenden Motor auf die Welle 13 überträgt.

Die Welle 11 ist mit einer Hülsenverlängerung 17 versehen, die eine Innenbohrung 18 aufweist, in die die Antriebswelle gesteckt ist. Ein Keil 19 und eine Kopf schraube 20 befestigen die Hülse an der Welle und sichern sie gleichzeitig gegen Drehung an der letzteren. Die feststehende, untere Kegelscheibenhälfte 14 a ist mit ihrem Nabenteil 20' an einem Sicherungsring 21 befestigt und an der Hülse mit

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einem Splint oder Keil 22 versplintet. Durch das obere geschlossene Ende der Hülse 17 ist ein Schraubenbolzen 23 so weit in die Hülse gesteckt, daß sein inneres Ende an das Ende der Welle 11 stößt. Der Bolzen 23 dient zum Verstellen der Hülse und der damit verbundenen unteren Kegelscheibenh'älfte 14 a in bezug auf die Welle 11. Die in Lage gebrachten Teile werden mittels der Kopfschraube 20 befestigt. Die axial verschiebbare obere Kegelscheibenhälfte

14 b ist mit ihrer Nabe 25 über die Hülse 17 gezogen. Die Nabe 25 gleitet auf der Hülse, ist aber mittels eines Keilpaares 26 und 27 (F i g. 3) 'gegen Drehung in bezug auf die Welle gesichert. Die Splinte bestehen aus einem selbstschmierenden Kunststoff und passen mit ihrem rechteckigen Querschnitt in.rechtwinkligen einander ergänzenden Keilrillen 28 α und 28 b in der Hülse 17 bzw. in der röhrenförmigen Nabe 25.

Die Abtriebswelle 13 ist mit Verlängerungen 29 bzw. 30 versehen, deren Durchmesser kleiner sind als der Durchmesser der Welle Und die in entsprechenden Endwälzlagern 31 bzw. 32 drehbar gelagert sind. An der Welle 13 sind die beiden Kegelscheibenhälften der zweiten Riemenscheibe 15 in ähnlicher Weise wie die Riemenscheibe 14 an der Hülse 17 angeordnet. Hier ist die feststehende obere Kegelscheibenhälfte. 15 α mit einer Nabe 33 versehen, die auf das obere Ende der Abtriebswelle 13 gezogen und daran mittels eines Splintes 34 und einer zugehörigen Kopfschraube 35 kraftschlüssig befestigt ist. Die axial verschiebbare untere Kegelscheiberthälfte

15 b weist eine Nabe 35' auf, die in ähnlicher Weise an der Abtriebswelle 13 wie die verschiebbare Kegelscheibenhälfte 14 b der ersten Riemenscheibe 14 befestigt ist, und zwar durch ein Paar' Keile 36 und 37 aus Kunststoff.

Die Nabe 25 der verschiebbaren Kegelscheibenhälfte 14 b der ersten Riemenscheibe ist mit einem Kühlfächer 38 und die Nabe 35' an der verschiebbaren Kegelscheibenhälfte ISb der zweiten Riemenscheibe mit einem Kühlfächer 39 versehen.

Zum Bewegen der verschiebbaren Kegelscheibenhälfte 14 ft der Antriebs-Riemenscheibe 14 ist eine von Hand zu betätigende Anordnung vorgesehen. Zu diesem Zweck ist eine quer laufende Schaukelwelle 40 drehbar iri entsprechenden Lagern 41 und 42 angeordnet (Fig. 3). Ein Ende der Schaukelweile ist über einen Hebel 43, der durch einen Drehstift 44 am obersten Ende einer röhrenförmigen langgestreckten Hülse 45 gelagert ist, mit der Handbetätigung verbunden. Der Kopf 46 der Hülse 45 ist auf einen länglichen Gewihdestab. 47 aufgeschraubt, dessen unterstes Ende in einem Lager 48 im Rahmen dreht. Am überstehenden Ende dieses Stabes ist ein Handrad 49 angeordnet, mit dem über den Stab 47 der Hebel 43 zwischen einer unteren Arretierung 50 und einer oberen Arretierung 51 verstellbar ge-.schwenkt werden kann.

Durch Drehung der Welle 40 wird die versghiebbare obere Hälfte 146 der Riemenscheibe 14 axial bewegt, wobei der Durchmesser der Scheibe sowie die Ausgangsdrehzahl der Abtriebswelle 14 geändert wird. Zu diesem Zweck ist die Welle 40 mit einem Hebelarmpaar 55 und 56 versehen. Diese Hebelarme sind an. ihren äußersten Enden durch je eine Drehverbindung 57 und 58 an diametral gegenüberliegenden Punkten eines Außenringes 59 einer Kardanverbindung gelagert. Ein innerer Lagergehäusering 60 ist an diametral gegenüberliegenden Punkten mittels je einer Drehverbindung 61 und 62 mit dem Außenring 59 verbunden.

Das Lagergehäuse umfaßt einen Häuptling 63 und einen Sicherungs-Endring 64, der klemmend die Außenlauffläche 65 eines Wälzlagers 66 berührt und stützt (Fig. 2). Die Innenlauffläche 67 dieses Lagers ist an.der Nabe 25 der oberen Kegelscheibenhälfte der Riemenscheibe 14 befestigt, und zwar wird sie

xo gegen einen Vorsprung 68 an der Nabe mittels eines Sicherungsringes 69 gedrückt. Auf diese Weise ist mit der oberen verschiebbaren Kegelscheibenhälfte 14 b eine Drucklagerverbindung geschaffen, und durch die Kardanverbindung können die verstellbaren Bewegungen der Schaukelwelle 40 entsprechend den Einstellungen des Handrades 49 auf diese Drucklagerverbindung übertragen und so die Geschwindigkeitseinstellung des Riemengetriebes geändert werden. Zürn stufenlosen Einstellen des Kegelscheiben-

2o' Riemengetriebes ist eine Riemenspannfeder 72 in Form einer Kompressionsfeder vorgesehen, die zwischen den Enden zweier verschieden langer Hebelarme 73, 74 eingespannt ist.

Die Federdruckkraft wird auf die axial verschiebbare Kegelscheibenhälfte 156 der zweiten Riemenscheibe 15 mittels einer Kardanverbindung aufgebracht, die im wesentlichen derjenigen der Antriebsriemenscheibe entspricht. Die Elemente der Kardanverbindung für die'getriebene Riemenscheibe sind mit Strichindex versehene Bezugsziffern gekennzeichnet.

Eine Schaukelwelle 67' ist durch Endlager 68' und 69' im Rahmen drehbar gelagert und ist durch im Abstand befindliche Arme 70 und 71 mit der Drehverbindung 57' bzw. 58' und damit mit dem Außenring 59' der Kardanverbindung verbunden.

Die Drehbewegungen der Welle 40 werden durch Doppelgelenke auf die Welle 67' übertragen. Jedes dieser Gelenke weist eine Feder 72 auf, die bei der Axialverschiebung der Kegelscheibenhälfte 15 ö der Riemenscheibe 15 zusammenwirken. Die Federgelenkverbindungen sind vollkommen gleich ausgebildet.

Zu den Gelenkverbindungen gehören die verschieden langen Hebelarme 73, 74, wobei der erste Hebelarm 73 mit der Welle 40 und der zweite Hebelarm 74 mit der Welle 67' verbunden ist. Die freien Enden dieser Hebelarme sind durch eine längenveränderbare teleskopische Anordnung 75 miteinander verbunden. Diese besteht aus einem Stab 76, der bei 77 am äußeren Ende des Hebelarmes 73 angelenkt ist. Das andere Ende des Stabes ist teleskopisch in einem Ende eines langgestreckten Rohres 78 verschiebbar. Das andere Ende dieses Rohres ist bei 79 drehbar am: äußeren Ende des Hebelarmes 74 angeordnet.

Die Feder 72 grenzt an die Verbindung 77 und ist um einen Innenzylinder gelegt, der aus teleskopisch ineinander schiebbaren Rohrabschnitten 80 a und 80 δ besteht. Das äußere Ende des Abschnittes 80 ä ist an einer am Stab 76 befindlichen Arretierung 81 befestigt, die auch einen Anschlag für das benachbarte Ende der Feder 72 bildet. Das äußere Ende des Abschnittes 806 ist mit einem Ringglied 82 verbunden, das als Anschlag für das benachbarte andere Ende der Feder 72 dient. Das Ringglied ist auf eine fest mit dem Rohr 78 verbundene Gewindehülse 83 aufschraubbar. Durch die Anordnung folgt der Hebelarm 73 den Bewegungen des Hebelarmes 74. Die Hebelarme 56 und 71 sind gleich lang, so daß

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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 156 gegen die feststehende Kegelscheibenhälfte bewegt wird, die effek- tive Kraft der Feder 72 allmählich ansteigt.

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

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Claims (1)

1. 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 = It₂Zn₁) 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 (146, 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 (14 b) 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