DE1952478C3 - Automatische Riemenspannvorrichtung für ein stufenlos einstellbares Keilriemengetriebe - Google Patents
Automatische Riemenspannvorrichtung für ein stufenlos einstellbares KeilriemengetriebeInfo
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Description
Hei bekannten Getrieben der im Oberbegriff des Anspruches 1 aufgeführten Gattung (US-PS
263°56°) 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 Alistand der Stellscheibe von der Antriebs- und Antriebsscheibe vergrößert wird, ist häufig eine zeitraubende Handarbeit
erforderlich. Es ist auch bekannt, mit 1 lilfe einer Feder
oder eines hydraulischen Zylinders die Stellscheibe zum Nachspannen der gelängten Keilriemen von den
beiden anderen Riemenscheiben automatisch fortzubewegen. Da sich dabei der Winkel, der von den von
der Stellscheibe zu der Antriebs- und der Antriebsscheibe 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 odci eine konstante Vorspannkraft, so daß sich die Riemtrnspannung verringert, wenn sich die Riemen ausdehnen.
Es ist zwar allgemein bekannt (Technische Rundschau Dezember 1°67, Seite 47), bei einfachen selbstspannenden Riementrieben die Andruckkraft der
Spannrolle zu erhöhen, wenn sich der Riemen längt, *vozu die Spannrolle auf einem Hebel gelagert ist, der
unter der Wirkung einer bei langer werdenden Riemen an einem größeren wirksamen Hebelarm angreifenden Feder steht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei cinem Getriebe der eingangs genannten Art eine
Spannvorrichtung zu schaffen, die bei sich längenden Riemen mit zunehmender Kraft auf die Stellschcibe
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 kniehcbelförmigcs 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 Stellschcibe
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 aasrüstet, 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 Kraftübertragungsvermögens
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 Unteransprüchen aufgeführt.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. I ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer automatischen Riemcnspannvorrichtung für ein stufenlos einstellbares Keilriemengetriebe und zeigt die Vorrichtung in Volumen
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 liings der Linie
2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt liings der Linie 3-3 in Fig. 1;
Fig. 4 veranschaulicht in einem Kriiftcdiagramm
Uic lineare Kraft, die erfordert ich ist, um Uie Sp;iniuiiig
der Treibriemen konstant zu halten;
Fig, 5 ist eine schematische Darstellung einer bekannten Riemenspannvorrichtung, der ein Scluiuhilü
zugeordnet ist, in dem die aufgebrachte Kraft über der Bewegungsstrecke der Stollscheibe aufgetragen
ist;
Fig. 6 zeigt schematisch -Jie Wirkungsweise der hevorzugten Ausfiihrungsform 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 Bewegungsstreckc 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 Kraftühertragungsvorrichtung angetrieben werden. Der Antrieb umfaßt eine \ntriebsriemcnscheibe 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 Stellscheibe 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 Enden 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 Achse 48 drehbar gelagert sind.
Ein von einer nicht dargestellten hydraulischen Pumpe angetriebener hydraulischer Zylinder 50 ist
durch ein Gelenk 52 mil einem auf der Maschine 10
angeordneten Lagerbock 54 verbunden. Die Kolbenstange 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 bzw. 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 DfehzahlbcgrenzUngsVorrichtung 58 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 bestimmen.
Gemäß Fig. I und 2 wird die Stellseheibe 22 aus ihrer in Volumen wiedergegebenen Stellung in Richtung auf die mit strichpunktierten Linien angedeutete
Stellung durch eine Riemenspunnvorricrttung 68 vorgespannt, durch die die beiden Riemen 36 und 38 unter der richtigen Spannung gehalten werden. Pie Riemenspannvorrichtung 68 iimfuUt 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. uferen 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 einem Gewindeabschnitt 96 versehen, der einen Anschlag in Form eines
Profiltcils 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
ι 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
ι 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 104 das Kniehebelgestänge in eine 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 Volumen wiedergegebenen
Stellung nach Fig. 4, die der mit Vollinien wiedergegebeiieri 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 Ti repräsentiert. Man kann die Horizontalkomponcnten Fp und Fs dieser Kräfte addieren, wodurch man eine Kraft P erhält, die durch das
Kniehebelgestänge auf die Stelischetbc 22 aufgebracht werden muß.
Wenn sich die Treibriemen beim Gebrauch verlängern, bewiiken das Kniehebelgestänge und die Vorspannfeder, daß die Stellscheibe 22 weiter nach außen
bewegt wird, so dal1 sich der von den Riemenscheiben 12,22 und 18eingcschlossene Winkel verkleinert, wie
es in Fig. 4 in einem übertriebenen Maßstab dargestellt ist. Man erkennt ohne weiteres, daß die waage-
reihten Komponenten /71'und fs' der erlordorliehen
Riemenspannungskriifte Tp und Ts im Vergleich zur
ursprünglichen Stellung der erwähnten Teile orhebl ich
größer sind. Daher muH die Kraft /''. die durch das Knichelx-Igeslängc 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 mil variabler Drehzahl bzw. Übersetzung arbeitenden
Antriebs. Hei dieser Vorrichtung wird die Stcllschcibc
22 nach huLIeη durch eine Vorrichtung vorgespannt,
die ein Führungsteil 106 umfallt, in dem ein durch eine Druckfeder 110 nach außen vorgespanntes verschiebbares
Hauteil 108 gelagert ist. Wenn sich die Stcllschcilx." 22 nach außen bis in die mil strichpunktierten
Linien angedeutete Stellung Ixwegt. vergrößert sich die Länge der Druckfeder 110. so daß die
w ι αΐ'ΐιιιιιιιιι
::n .!„__, :„ γ;: „
gezeichneten Kraft-Weg-Diagramm nimmt die erforderliche
Kraft während der Auswärtsbewegung der Stellscheilx· 22 zu. während die durch die Leder 110
talsächlich auf die Stellscheilx1 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 (lie Riemenspannung konstant zu halten. liine
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 Ricmenschcilx-n
durchrutschen Würde man dagegen die Lcder anfänglich übermäßig spannen, damit die
Vorrichtung weniger häufig mit der I land 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 Lig. 1. Wenn sich die Länge der Riemen 36 und 38 vergrößert,
bewirkt die Feder 104. daß das Knieheliclgcstänce
70. 74 in eine gestrecktere Lage gebracht wird. Zwar nimmt die Kraft der Leder bei der Auswärtsliewcgung
der Seilscheibe 22 ab. doch sind die geometrischen Verhältnisse des Knichebelgestänges derart,
daß sich beim Strecken des Gestänges die auf die Stcllscheibc 22 aufgebrachte lineare Kraft vergrößert,
wobei diese Vergrößerung allerdings nicht genau linear erfolgt. Dies geht gemäß (ig. (■>
aus dem Krafl-Weg-Diagramm hervor, das zeigt, daß die auf »lic
Stellscheibe 22 durch die Spannvorrichtung tatsächlich aufgebrachte Kraft etwas von eier zur Aufrcchterhaltuug
einer genau konstanten Riemenspaniuing erforderlichen
Kraft abweicht. Jedoch ist der Abstand zwischen den die erlorderliche Kraft und die talsächlich
aufgebrachte Krall veranschaulichenden Linien außerordentlich klein, und man kann daher feststellen,
daß auf Ix'ide Treibriemen in jedem Stadium ihrer Ausdehnung oiler I .ängung im wesentlichen eine konstante
Spannung aufgeblacht wird, liine mechanische Analyse der Erfordernisse, die bei einem Ix'slimmten
Antrieb zu erfüllen sind, ermöglicht die Iirmittlung der Länge und der relativen Abmessungen der Oestängeglieder,
de ι genauen Anordnung der Gelenke sowie der Kennlinie der Vorspannfeder.
F:ig. 7 veranschaulicht schematisch die Wirkungs
i iCii /iiiSiünf ϋϊϊ^ΛίΟι in ü*ji i λ -
findung. In diesem Fall ist die Spannvorrichtung 68 mit einer Spannfeder durch eine hydraulische Zylinder-
und Kollx-nbaugruppc 112 ersetzt, die einen hydraulischen
Zylinder 114 bekannter Art umfaßt, der durch eine Achse 116 gelenkig mit einem Teil 118
des Rahmens 46 verbunden ist. Das freie Finde 120 der zu der Haugruppc 112 gehörenden Kolbenstange
ist gelenkig mit einem Arm 122 verbunden, der auf einer mii Jen Gestängeglicdcrn 70 drehfest verbundenen
Stange 124 angeordnet ist. Hei der hydraulischen Zylinder- und Kolbcnbaugruppe 112 handelt
es sich vorzugsweise um eine mi: konstantem Druck arlx-itcnde Vorrichtung, die ähnlich wie die mit einer
Vorspannfeder arbeitende Vorrichtung nach Fig. 1 und Ο auf die Stellscheilx· 22 eine zunehmende Kraft
ausübt, die gemäß dem Kraft-Wcg-Diagramm in
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 Stellscheilx· 22 nach außen bewegt, d. h. sie arbeitet
etwas anders als die Vorspannfeder 104 nach Fig. 6. Daher müßte man die Konstruktion des Gestänges
nach Fig. 7 im Vergleich zu dem durch eine Feder betätigten Gestänge etwas abändern, und zwar natürlich
entsprechend den geometrischen Verhältnissen und anderen Eigenschaften des betreffenden Antriebs.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
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 Stellschcibe im
Schwenkrahmen im wesentlichen quer zur Riemenrichtung unter Einwirkung einer Vorspannkraft verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
a) die Vorspannkraft von einer Spannvori ichtung<iO4, 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 Kniehebelgcstänges 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 Vorspa.Jieinrichtung (80;
112; 126) aus einem druckmittelbetätigten Motor (114) besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (104) 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.
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