DE1952478B2 - Automatische Riemenspannvorrichtung für ein stufenlos einstellbares Keilriemengetriebe - Google Patents

Description

Bei bekannten Getrieben der im Oberbegriff des Anspruches 1 aufgeführten Gattung (US-PS 2639569) dehnen sich die Keilriemen bei längerem Gebrauch aus, so daß sie gegenüber den Riemenscheiben durchrutschen und sich die übertragbare Antriebskraft verringert. Wenn zum Nachspannen der Riemen des Keilriemengetriebes Spannschrauben verwendet werden, mit denen der Abstand der Stellscheihe von der Antriebs- und Abtriebsscheibe vergrößert wird, ist häufig eine zeitraubende Handarbeit erforderlich. Es ist auch bekannt, mit Hilfe einer Feder oder eines hydraulischen Zylinders die Stellscheibc /um Nachspannen der gelängten Keilriemen von den beiden Milderen Riemenscheiben automatisch fortzubewegen. Da sich dabei der Winkel, der von den von der Stellscheibe zu der Antriebs- und der Abtriebsscheibe führenden Riemen eingeschlossen wird, verringert, ist es notwendig, die durch die Vorspannung aufgebrachte Kraft zu vergrößern, wenn eine konstante Riemenspannung aufrechterhalten werden soll. Linear wirkende Federn oder hydraulische Zylinder liefern jedoch nur eine abnehmende oder eine konstante Vorspannkraft, so daß sich die Riemenspannung verringert, wenn sich die Riemen ausdehnen.

Es ist zwar allgemein bekannt (Technische Rundschau Dezember 1967, Seite 47), bei einfachen selbstspannenden Riementrieben die Andruckkraft der Spannrolle zu erhöhen, wenn sich der Riemen längt, wozu die Spannrolle auf einem Hebel gelagert ist, der unter der Wirkung etaer bei langer werdenden Riemen an einem größeren wirksamen Hebelarm angreifenden Feder steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Getriebe der eingangs genannten Art eine Spannvorrichtung zu schaffen, die bei sich längenden Riemen mit zunehmender Kraft auf die Stellscheibe einwirkt, so daß die Riemenspannung konstant gehalten wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs genannten Getriebegattung durch die Merkmale a) und b) des Anspruchskennzeichens gelöst.

Bei einem einfachen Riementrieb (US-PS 2663195) ist bereits eine Nachspannrolle bekannt, die im Gelenkpunkt zweier ein kniehebelförmiges Gestänge bildender, um Festpunkte drehbarer Hebel angeordnet ist, von denen der eine Hebel von einer nachstellbaren Druckfeder oder einem hydraulischen Zylinder gebildet wird. Bei Verwendung dieses bekannten Gestänges zum Verstellen der Stellscheibc eines einstellbaren Keilriemengetriebes läßt sich aber die an der Stellscheibe angreifende Spannkraft bei zunehmender Riemenlängung nicht erhöhen und die Riemenspannung nicht konstant halten.

Wenn man einen mit variabler Drehzahl arbeitenden Antrieb mit einer erfindungsgemäßen Riemcnspannvorrichtung ausrüstet, wird somit die Spannung der Riemen im wesentlichen konstant gehalten. Hierdurch wird die Lebensdauer der Riemen erheblich verlängert, ein Durchrutschen der Riemen und damit eine Verringerung des Kraftübertragungsvermögeiis wird vermieden, und die Wartungskosten verringern sich erheblich, da der Zeitaufwand zum Einstellen der Riemenspannung eingespart wird, und da Ersatzriemen weniger häufig beschafft zu werden brauchen, weil das Durchrutschen und Reißen der Riemen vermieden wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Untcransprüchcn aufgeführt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer automatischen Riemenspannvorrichtung für ein stufenlos einstellbares Keilriemengetriebe und zeigt die Vorrichtung in Vollinien in ihrer Ausgangsstellung und in strichpunktierten Linien in einer Stellung, die sie einnimmt, wenn sich die Treibriemen abgenutzt haben;

Fig. 2 ist ein vergrößerter Schnitt längs tier Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1;

Mg. 4 veranschaulicht in einem Krattcdiagramm

die lineare Kraft, die erforderlich ist, um die Spannung der Treibriemen konstant zu halten;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer bekannten Riemenspannvorrichtung, der ein Schaubild zugeordnet ist, in dem die aufgebrachte Kraft über der Bewegungsstrecke der Stellscheibe aufgetragen

Fig. 6 zeigt schematisch die Wirkungsweise der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 1 sowie ein Schaubild, in dem die aufgebrachte Kraft über der Bewegungsstrecke der Stellscheibe aufgetragen ist;

Fig. 7 ähnelt Fig. 6, zeigt jedoch eine weitere Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einem Diagramm, in dem die aufgebrachte Kraft über der Bewegungsstrecke der mittleren Riemenscheibe aufgetragen ist.

Gemäß Fig. 1 wird eine nur teilweise dargestellte, insgesamt mit 10 bezeichnete landwirtschaftliche Maschine durch nicht dargestellte Antriebsräder angetrieben, die ihrerseits durch eine mit variabler Drehzahl arbeitende Kraftübertragungs-vorrichtung angetrieben werden. Der Antrieb umfaßt eine Antriebsriemenscheibe 12, die auf einer Antriebswelle 14 sitzt, die durch eine in der Maschine 10 angeordnete, nicht dargestellte Kraftmaschine angetrieben wird. Die Antriebsräder der Maschine 10 werden von einer Abtriebswelle 16 aus über eine auf dieser Welle sitzenden Abtriebsriemenscheibe 18 angetrieben. Der Antrieb umfaßt ferner ein stufenlos einstellbares Keilriemengetriebe 20 mit einer Stellscheibe 22 zum Variieren des Übersetzungsverhältnisses.

Gemäß Fig. 3 umfaßt die Stellscheibe 22 zwei stirnseitige Flansche 24 und 26, die auf einer Achse 28 in einem festen Abstand voneinander angeordnet sind. Auf der Achse 28 ist ferner ein mittlerer Flansch 30 verschiebbar gelagert, der die Stcllscheibe 22 in einen Antriebsteil 32 und einen Abtriebsteil 34 unterteilt. Der Antriebsteil 32 ist mit der Antriebsriemenscheibe 12 durch einen Keilriemen 36 verbunden, während der Abtriebsteil 34 mit der Abtriebsriemenscheibe 18 durch einen Keilriemen 38 verbunden ist.

Gemäß Fig. 1 und 3 sind die Enuen 40 der Achse 28 verschiebbar in langen Schlitzen 42 von zwei durch einen Schwenkrahmen 46 miteinander verbundenen gleichartigen Armen 44 gelagert, die ihrerseits auf einer durch die Tragkonstruktion der Maschine 10 unterstützten Acfise 48 drehbar gelagert sind.

Ein von einer nicht dargestellten hydraulischen Pumpe angetriebener hydraulischer Zylinder 50 ist durch ein Gelenk 52 mit einem auf der Maschine 10 angeordneten Lagerbock 54 verbunden. Die Kolbenstangc des Zylinders 50 ist gelenkig mit einem auf dem Schwenkrahmen 46 angeordneten Bock 56 verbunden, so daß das Ausschieben und Zurückziehen der Kolbenstange des Zylinders 50 bewirkt, daß sich die Stellscheibe 22 auf die Antriebsriemenscheibe 12 und die Abtriebsriemenscheibe 18 zu ta.w. von diesen Riemenscheiben weg bewegt, um das Übersetzungsverhältnis des Antriebs und damit auch die Drehzahl der Abtriebsriemenscheibe 18 auf bekannte Weise zu variieren. Ferner ist eine Drehzahlbegrenzungsvorrichtung Ü8 vorgesehen, die durch einen Bolzen 60 gelenkig mit dem Bock 56 und durch ein Gelenk 62 mit dem Lagerbock 54 verbunden ist und Anschläge 64 und 66 trägt, die die höchste bzw. die niedrigste erreichbare Drehzahl bes>inimen.

Gemäß Fig. 1 und 2 wird die Stellscheibe 22 aus ihrer in Voiiinien wiedergegebenen Stellung in Richtung auf die mit strichpunktierten Linien angedeutete Stellung durch eine Riemenspannvorrichtung 68 vorgespannt, durch die die beiden Riemen 36 und 38 unter der richtigen Spannung gehalten werden. Die Riemenspannvorrichtung 68 umfaßt ein Kniehebelgestänge mit zwei ersten durch einen Abstand getrennten Gestängegliedern 70, die durch Achsen 72 gelenkig mit dem Schwenkrahmen 46 verbunden sind, und einem zweiten Paar von durch einen Abstand getrennten Gestängegliedern 74, die durch eine Stange 76 gelenkig mit den Gestängegliedern 70 und an ihren anderen Enden 78 gemäß Fig. 3 mit den Enden 40 der Achse 28 verbunden sind.

Die Riemenspannvorrichtung 68 umfaßt gemäß Fig. 2 eine insgesamt mit 80 bezeichnete Vorspannvorrichtung mit Schenkeln 82, die durch Achsen 84 gelenkig mit den Gestängegliedern 70 verbunden sind und an ihren oberen Enden einen Anschlag 86 in Form eines die Schenkel verbindenden querliegenden Steges tragen. Der Anschlag 86 besitzt eine Öffnung 88 zum Aufnehmen einer Stange 90, deren eines Ende in eine Querwelle 92 eingebaut ist, die gemäß Fig. 2 bei 94 in dem Rahmen 46 drehbar gelagert ist. Das andere Ende der Stange 90 ist mit einein Gewindeabschnitt 96 versehen, der einen Anschlag in Form eines Profilteils 98 trägt, das durch Muttern 100 in seiner Lage gehalten wird. Zwischen dem Anschlag 86 und dem Profilteil 98 trägt die Stange 90 eine Federführung 102, die von einer zwischen den Anschlägen 86 und 98 liegenden, als Schraubenfeder ausgebildeten Druckfeder 104 umschlossen ist.

Gemäß Fig. 1 spannt die Druckfeder 104 den Anschlag 86 nach oben vor, so daß dieser mit Hilfe der Schenkel 82 die Gestängeglieder 70 nach oben . schwenkt. Bei dieser Anordnung besteht das Bestreben, das durch die Gestängeglieder 70 und 74 gebildete Kniehebelgestänge in seine gestreckte Lage zu bringen und so die Stellscheibe 22 nach außen in Richtung auf die mit strichpunktierten Linien angedeutete Stellung zu bewegen, um die Spannung der Treibriemen aufrechtzuerhalten. Wenn sich die Länge der Riemen 36 und 38 bei Benutzung und gegebenenfalls unter gleichzeitiger Abnutzung vergrößert, bringt die Druckfeder 104das Kniehebelgestänge ineine stärker gestreckte Lage, um die Stellscheibe 22 nach außen in Richtung auf ihre mit strichpunktierten Linien angedeutete Stellung zu bewegen, und so die richtige Spannung der Riemen aufrechtzuerhalten.

Fig. 4 zeigt, wie die benötigte linear nach außen wirkende Vorspannkraft, die auf die Stellscheibe 22 aufgebracht wird, zunimmt, wenn sich die Riemen ausdehnen. Bei der mit Voiiinien wiedergegebenen Stellung nach Fig. 4, die der mit Voiiinien wiedergegebenen Stellung nach Fig. 1 entspricht, wird die Spannung der Keilriemen 36 und 38, die bei einem bestimmten Antrieb erforderlich ist, durch die Kraftvektoren Tp und Ts repräsentiert. Man kann die Horizontalkomponenten Fp und Fs dieser Kräfte addieren, wodurch man eine Kraft P erhält, die durch das Kniehebelgestänge auf die Stellschcibc 22 aufgebracht werden muß.

Wenn sich die Treibriemen beim Gebrauch verlängern, bewirken das Kniehebelgestänge und die Vorspannfeder, daß die Stellscheibe 22 weiter nach außen bewegt wird, so daß sich der von den Riemenscheiben 12,22 und 18eingeschlossene Winkel verkleinert, wie es in Fig. 4 in einem übertriebenen Maßstab darge-

eiiercs ;!;)!! die ^l.va3"e-

rechten Komponenten Fp' und Fs' der erforderlichen Riemenspannungskräfte Tp und Ts im Vergleich zur ursprünglichen Stellung der erwähnten Teile erheblich größer sind. Daher muß die Kraft P', die durch das Kniehebelgestänge auf die Stellscheibe 22 aufgebracht wird, um die Riemenspannung konstant zu halten, erheblich vergrößert werden.

Fig. 5 zeigt schematisch eine bekannte Vorrichtung zum automatischen Spannen der Treibriemen eines mit variabler Drehzahl bzw. Übersetzung arbeitenden Antriebs. Bei dieser Vorrichtung wird die Stellscheibe 22 nach außen durch eine Vorrichtung vorgespannt, die ein Führungsteil 106 umfaßt, in dem ein durch eine Druckfeder 110 nach außen vorgespanntes ver-

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Stellscheibe 22 nach außen bis in die mit strichpunktierten Linien angedeutete Stellung bewegt, vergrößert sich die Länge der Druckfeder 110, so daß die Kraft der Feder abnimmt. Gemäß dem in Fig. 5 eingezeichneten Kraft-Weg-Diagramm nimmt die erforderliche Kraft während der Auswärtsbewegung der Stellscheibe 22 zu, während die durch die Feder 110 tatsächlich auf die Stellscheibe aufgebrachte Kraft abnimmt. Daher erfüllt diese bekannte Vorrichtung ihren Zweck nur in einem begrenzten Ausmaß, da sie es zuläßt, daß sich die Riemenspannung verringert, statt die Riemenspannung konstant zu halten. Eine solche Vorrichtung müßte periodisch mit der Hand nachgestellt werden, denn anderenfalls würde die Riemenspannung schließlich bis zu einem Punkt abnehmen, an dem die Riemen gegenüber den Riemenscheiben durchrutschen. Würde man dagegen die Feder anfänglich übermäßig spannen, damit die Vorrichtung weniger häufig mit der Hand nachgestellt zu werden braucht, würde die anfangs zu hohe Riemenspannung zu einer Verringerung der Lebensdauer der Riemen führen.

Fig. 6 veranschaulicht schematisch die Wirkungsweise der Riemenspannvorrichtung 68 nach Fig. 1. Wenn sich die Länge der Riemen 36 und 38 vergrößert, bewirkt die Feder 104, daß das Kniehebelgestänge 70,74 in eine gestrecktere Lage gebracht wird. Zwar nimmt die Kraft der Feder bei der Auswärtsbewegung der Stellscheibe 22 ab, doch sind die geometrischen Verhältnisse des Kniehebelgestänges derart, daß sich beim Strecken des Gestänges die auf die Stellscheibe 22 aufgebrachte lineare Kraft vergrößert, wobei diese Vergrößerung allerdings nicht genau linear erfolgt. Dies geht gemäß Fig. 6 aus dem Kraft-Weg-Diagramm hervor, das zeigt, daß die auf die Stellscheibe 22 durch die Spannvorrichtung tatsächlich aufgebrachte Kraft etwas von der zur Aufrechter haltung einer genau konstanten Riemenspannung erforderlichen Kraft abweicht. Jedoch ist der Abstanc zwischen den die erforderliche Kraft und die tatsächlich aufgebrachte Kraft veranschaulichenden Linier außerordentlich klein, und man kann daher feststellen, daß auf beide Treibriemen in jedem Stadium ihrei Ausdehnung oder Längung im wesentlichen eine kon stante Spannung aufgebracht wird. Eine mechanische Analyse der Erfordernisse, die bei einem bestimmter Antrieb zu erfüllen sind, ermöglicht die Ermittlung der Länge und der reiaiiveii Abmessungen der Gestängeglieder, der genauen Anordnung der Gelenkt sowie der Kennlinie der Vorspannfeder.

Fig. 7 veranschaulicht schematisch die Wirkungs weise einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung. In diesem Fall ist die Spannvorrichtung 6f mit einer Spannfeder durch eine hydraulische Zylinder- und Kolbenbaugruppe 112 ersetzt, die einen hydraulischen Zylinder 114 bekannter Art umfaßt, dei durch eine Achse 116 gelenkig mit einem Teil Hf des Rahmens 46 verbunden ist. Das freie Ende 12t der zu der Baugruppe 112 gehörenden Kolbenstange ist gelenkig mit einem Arm 122 verbunden, der aul einer mit den Gestängegliedern 70 drehfest verbundenen Stange 124 angeordnet ist. Bei der hydraulischen Zylinder- und Kolbenbaugruppe 112 handelt es sich vorzugsweise um eine mit konstantem Druck arbeitende Vorrichtung, die ähnlich wie die mit einei Vorspannfeder arbeitende Vorrichtung nach Fig. 1 und 6 auf die Stellscheibe 22 eine zunehmende Krafi ausübt, die gemäß dem Kraft-Weg-Diagramm ir Fig. 7 im wesentlichen gleich der zur Aufrechterhaltung einer konstanten Riemenspannung erforderlichen Kraft ist. Da die hydraulisch betätigte Baugruppe 112 mit einem konstanten Druck arbeitet, verringert sich die durch sie erzeugte Kraft nicht, wenn sich die Steiischeibe 22 nach außen bewegt, d. h. sie arbeitei etwas anders als die Vorspannfeder 104 nach Fig. 6 Daher müßte man die Konstruktion des Gestänge; nach Fig. 7 im Vergleich zu dem durch eine Fedei betätigten Gestänge etwas abändern, und zwar natürlich entsprechend den geometrischen Verhältnisser und anderen Eigenschaften des betreffenden Antriebs.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Automatische Spannvorrichtung für ein stufenlos einstellbares Keilriemengetriebe, bei dem zwischen einer ortsfest gelagerten Antriebs- und Abtriebsriemenscheibe eine auf einem schwenkbaren Rahmen geführte Stellscheibe mit zwei Keilrillen vorgesehen ist, deren beide Laufkreisdurchmesser infolge einer axial verschiebbaren — zwischen zwei Festscheibenhälften der Stellscheibe angeordneten - Doppelscheibenhälfte in Abhängigkeit von der Raumlage des Schwenkrahmens einstellbar sind, wobei die Stellscheibe im Schwenkrahmen im wesentlichen quer zur Riemenrichtung unter Einwirkung einer Vo.spannkraft verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Vorspannkraft von einer Spannvorrichtung (104, 114) unter Einschaltung eines Kniehebelgestänges (70, 74) auf die Stellscheibe (22) einwirkt, wobei mit zunehmender Riemenlängung die Spannkraft an der Stellscheibenachse (28) erhöht wird;

b) daß das eine freie Ende (bei 78) des Kniehebelgestänges an der verschiebbar geführten Stellscheibenachse (28) und das andere Ende (bei 72) am Schwenkrahmen (46) angelenkt ist, wobei sich das Kniehebelgestänge bei Riemenlängung der Strecklage nähert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorspanneinrichtung eine Feder (104) dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung (80; 112; 126) aus einem druckmittelbetätigten Motor (114) besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (10-4) der Vorspanneinrichtung als Druckfeder ausgebildet ist, die sich auf einem Ende auf einer mit einem einstellbaren Widerlager (Profilteil 98) versehenen Stange (90) abstützt, die an einer im Rahmen (46) gelenkig gelagerten Querwelle (92) befestigt ist, und auf ihrem anderen Ende an einem Steg (86) anliegt, der über an seinen Enden befestigte Schenkel (82) mit dem am Rahmen (46) angelenkten Glied (70) des Kniehebelgestänges (70, 74) verbunden ist.