DE19728810C1 - Stufenlos einstellbares Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe mit einer steifsetzbaren Wälzkette und einem diese umschlingenden, vorgespannten Band - Google Patents

Description

Bezeichnung der Erfindung:

Stufenlos einstellbares Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe mit einer steifsetzbaren Wälzkette und einem diese umschlingenden,vorgespannten Band.

Würdigung:

Die US 46 55 733 beinhaltet ein Umschlingungsgetriebe mit zwei Kegelscheibenpaaren und einem Umschlingungsmittel mit V-förmigem Querschnitt, welches ziehend die Umfangskraft überträgt und seinerseits mit einem gezahnten Riemen außen umspannt wird. Dieser ist kürzer als das innenliegende Umschlingungsmittel. Zwei zwischen den Kegelscheibenpaaren angeordnete, einander gegenüberliegende Rollen, drücken den äußeren Riemen auf das innere Umschlingungsmittel, wodurch beide eingeschnürt und der Formschluß auf dem gesamten Umfang zwischen ihnen hergestellt wird, wobei der äußere Riemen noch stärker gespannt wird. Durch das zusätzliche Einschnüren des äußeren, kürzeren Riemens, wird das Umschlingungsmittel an die Flanken der Kegelscheiben gepreßt und so der notwendige Reibschluß hergestellt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine größere Umfangskraft zu übertragen, was durch Patentanspruch 1 gelöst wird, unter Verwendung einer auf den Anmelder zurückgehenden Wälzkette, siehe z. B. DE 33 24 799 C2 und DE 39 10 263 C2, die eine Kraftübertragung auf ziehende und drückende Weise erlaubt. Bei der Übertragung der Umfangskraft wird das vorlaufende Kettentrum auf Zug und das rücklaufende auf Druck beansprucht. Es erfolgt also eine beidseitige und damit vergleichsweise größere Kraftübertragung, wobei im rücklaufenden Trum (Druckzustand) das Ausknicken der Wälzkette nach außen durch das Band verhindert wird, das unter Vorspannung und ohne Formschluß um die steifsetzbare Wälzkette geschlungen ist. Als elastische Bänder zum Umschlingen der Wälzkette dienen Bänder aus Gummi oder Kunststoff oder Federbänder aus Stahl oder gemischtem Material. Die Stabilität gegen Ausknicken der Wälzkette nach innen wird von der Lage des Kettenriemens zum äußeren Rand der Kettenglieder (Kippunkt (U)) bestimmt, das seitliche Ausknicken von der Breite der Glieder, des Bandes und dessen Spannung, sowie der seitlichen Führung der Wälzkette durch das umspannende Band.

Als Anwendungsgebiete bieten sich an: leichter bis mittlerer Maschinenbau, Fahrzeugbau, Apparatebau, usw.

Die Erfindung wird in den folgenden Zeichnungen dargestellt:

In Fig. 1 ist ein stufenlos einstellbares Umschlingungsgetriebe unter Belastung dargestellt, bestehend aus den Kegelscheibenpaaren (1) (Antriebsrad) und (1a) (Abtriebsrad) sowie der steifsetzbaren Wälzkette (K), welche die Umfangskraft überträgt. Die Wälzkette (K) besteht aus den festen Gliedern (3) und dem fest mit diesen verbundenen flexiblen Riemen (3a), wobei die Glieder und der Riemen unter Vorspannung formschlüssig fest miteinander verbunden sein können. Die Kettenglieder winkeln sich während des Laufes über die Kegelräder zueinander ab, wobei sie sich über die Abwälzkante (J) aneinander abwälzen, bis sie im Kippunkt (U) (Außenkante der Glieder) aneinanderliegen. Dabei ist die Abwälzkante (J) die Kante zwischen starker und schwacher Neigung der Glieder, wie in Fig. 3 dargestellt. Aus zeichnerischen Gründen wurde in Fig. 1 die Abwälzkante (J) ganz an die Innenseite der Kette (K) verlegt. Ein endloses vorgespanntes Band (4) ist ohne Formschluß mit der Wälzkette um diese herumgeschlungen. Es erzeugt einen zusätzlichen Anpreßdruck zwischen den Kegelscheiben und der Wälzkette und stabilisiert das rücklaufende, drückende Kettentrum (L2) gegen Ausknicken und Ablösen von den Kegelscheiben. Der Reibungskoeffizient zwischen der Innenseite des Bandes (4) und der Außenseite des zur Kette gehörenden Riemens (3a) ist gering gehalten, so daß eine Relativbewegung zwischen Riemen (3a) und Band (4) möglich ist.

Die einander zugekehrten Seiten der Kettenglieder sind in Fig. 1 so zueinander geneigt, daß im unbelasteten Zustand das vorlaufende und rücklaufende Kettentrum leicht nach außen gewölbt sind. Aber auch andere Versionen sind möglich (siehe nachfolgende Figuren.) Bei Belastung streckt sich das vorlaufende Kettentrum unter der Zugspannung des Riemens (3a) und das rücklaufende Trum übernimmt, Glied an Glied liegend, drückend den überwiegenden Teil der Umfangskraft, wie in Fig. 1 zeichnerisch dargestellt. Die Wälzkette kann also ziehend und drückend Kraft übertragen.

Fig. 2 zeigt im Schnitt A-B den Querschnitt der Kette.

Die nachfolgenden Fig. 3, 4 und 5 zeigen im Detail verschiedene Ausbildungsarten der Wälzkette im rücklaufenden, drückenden Kettentrum, je nach Neigung der einander zugekehrten Kettengliedseiten. In Fig. 6 ist eine Lösung dargestellt, wie die Glieder (3) mit dem zur Wälzkette gehörenden Riemen (3a) mittels Formschluß fest miteinander verbunden werden können. Fig. 7 zeigt das rücklaufende Kettentrum in konkaver Ausbildung.

In Fig. 3 ist das rücklaufende Kettentrum konvex ausgebildet (siehe auch Fig. 1). Die Glieddicke (a) an der Außenseite ist größer als die Glieddicke (b) an der Innenseite der Wälzkette. Der vorgespannte Riemen (3a), der mit den Gliedern (3) fest verbunden ist, verläuft mit seiner neutralen Faser (S) in der Verbindungslinie der Abwälzkanten (J) (wie gezeichnet) oder radial nur wenig außerhalb derselben (siehe Fig. 5), wobei (J) von der Kante zwischen der starken und der schwachen Neigung der Glieder gebildet wird. Der Riemen (3a) wird umschlungen von einem vorgespannten Band (4), welches eine zusätzliche Anpreßkraft zwischen der steifsetzbaren Kette und den Kegelscheiben erzeugt, das aber nur unwesentlich an der Kraftübertragung beteiligt ist. Es verhindert ein Ausknicken der Kette nach außen im rücklaufenden, druckbelasteten Trum und das Ablösen von den Kegelscheiben und preßt im vorlaufenden und rücklaufenden Trum die Glieder (3) im Kippunkt (U) aneinander. Beim Spannen der Kette über die Kegelscheiben im unbelasteten Zustand, strecken sich zunächst die konvex gekrümmten Kettenstränge zwischen den Umlenkungen unter der Spannkraft des Riemens (3a) und dem Druck des Bandes (4) annähernd zu Geraden. Die Glieder klaffen dann bei (J). Bei der anschließenden Übertragung der Umfangskraft streckt, bzw. dehnt sich das vorlaufende, zugbelastete Kettentrum nach Überschreitung der Zugspannung im Riemen (3a) zusätzlich. Die damit verbundene Längung wirkt sich im rücklaufende Trum als Entspannung aus, wodurch sich die Glieder in (J) wieder aneinanderlegen. Ab dieser Belastungsstufe nimmt das rücklaufende Trum in konvexer Ausbildung drückend an der zu übertragenden Umfangslast teil. Die Wälzkette überträgt also die Umfangskraft ziehend und drückend.

In Fig. 4 bildet das rücklaufende Trum eine Gerade. Die aneinanderliegenden Gliedseiten verlaufen parallel (Länge a = Länge b). Der Riemen (3a), der mit den Gliedern (3) fest verbunden ist, verläuft mit seiner neutralen Faser (S) in der Verbindungslinie der Abwälzkanten (J). Er wird umschlungen von einem vorgespannten Band (4), welches beim Lauf über die Kegelräder die Anpreßkraft zwischen der steifsetzbaren Kette und den Kegelscheiben erzeugt und ein Ausknicken der Kette nach außen im rücklaufenden, druckbelasteten Trum verhindert, sowie dessen Ablösen von den Kegelscheiben. Da die Anpreßkraft an die Kegelscheiben beim Lauf über diese durch das vorgespannte Band (4) erzeugt wird, ist nur ein leichtes Spannen der Kette notwendig und die Übertragung der Umfangskraft erfolgt überwiegend im rücklaufenden, druckbelasteten Trum. Das Ausknicken der Kette radial nach innen wird verhindert durch die Spannkraft des Riemens (3a). Der Reibungskoeffizient zwischen Riemen (3a) und Band (4) ist gering, damit eine Relativbewegung zwischen beiden stattfinden kann.

Fig. 5 zeigt das rücklaufende Kettentrum mit aneinanderliegenden Gliedseiten nach innen gebogen ausgebildet (siehe auch Fig. 7). Die Gliedseiten zwischen der Wälzkante (J) und dem Kippunkt (U) sind druckbelastet. Der fest mit den Gliedern (3) verbundene, vorgespannte, Riemen (3a), liegt mit seiner neutralen Faser (S) um das Maß (c) radial außerhalb der Wälzkante (J), welche von der Kante zwischen der starken und der schwachen Neigung der Glieder gebildet wird. Die Glieddicke besitzt an der Wälzkante (J) das Maß (b) und am Kippunkt (U) das Maß (a). Dabei ist (a) kleiner als (b). Die Glieder werden wie gezeichnet aneinandergereiht und am Riemen (3a) unter Vorspannung befestigt. Beim Spannen der unbelasteten Kette zwischen den Kegelscheiben strecken sich vor- und rücklaufendes Trum unter der Last der Spannkraft des Riemens (3a) um ein der Spannkraft entsprechendes Maß. Die Glieder Klaffen dann bei (U). Bei der anschließenden Übertragung der Last, sofern diese über die Spannung im Riemen (3a) hinausgeht, streckt, bzw. dehnt sich das vorlaufende, zugbelastete Trum zusätzlich. Die damit verbundene Längung wirkt sich im rücklaufende Trum als Entspannung aus, wodurch sich die Glieder in (U) wieder aneinanderlegen. Die Kraftsteigerung wird dann ab dieser Belastungsstufe als Druckkraft vom rücklaufenden Trum übernommen. Dem Ausknicken der Kette nach innen wirkt Riemen (3a) entgegen. Das vorgespannte Band (4) sichert beim Auflaufen des rücklaufenden, druckbelasteten Kettentrums auf das Abtriebsrad (1a) gegen Lösen bzw. Austreten der Kette aus dem V-Profil. Außerdem vergrößert die konkave Krümmung des rücklaufenden Kettenstranges den Umschlingungswinkel am An- und Abtriebsrad und somit die Leistungsübertragung (siehe auch Fig. 7).

In Fig. 6 ist eine der Möglichkeiten aufgezeigt, wie der Riemen (3a) mit den Gliedern (3) mittels Formschluß fest verbunden werden kann. Hierfür ist der Riemen mit Zähnen versehen, die in entsprechende Zahntaschen in den Gliedern mit Preßsitz eingreifen. Die Zahnteilung (t1) des Riemens (3a) ist dabei geringfügig kleiner als die Teilung (t) der aneinanderliegenden Glieder. Beim Zusammefügen von Gliedern und Riemen wird derselbe und damit die Kette insgesamt vorgespannt. Das Band (4), um Kettenriemen (3a) geschlungen, sichert den Formschluß zwischen diesem und den Kettengliedern.

Fig. 7: zeigt den rücklaufenden, druckbelasteten Strang (L2) der Wälzkette (K) zwischen dem Antriebsrad (1) und dem Abtriebsrad (1a) in konkaver Ausbildung. Das vorgespannte Band (4) verhindert das Ablösen der unter Druck stehenden Wälzkette aus dem V-Profil des Kegelscheibenpaares beim Auflaufen auf das Abtriebsrad (1a) im Punkte (E). Die konkave Ausbildung des Kettenstranges vergrößert den Umschlingungswinkel und damit die zu übertragende Leistung.

Claims (4)

1. Stufenlos einstellbares Kegelscheiben- Umschlingungsgetriebe, dessen Umschlingungsmittel seinerseits mit einem elastisch dehnbaren Band außen umschlungen ist, wobei eine steifsetzbare Wälzkette als Umschlingungsmittel dient, um welche das Band ohne Formschluß reibungsarm unter Vorspannung geschlungen ist, so daß die Wälzkette im vorlaufenden Trum ziehend und im im rücklaufenden Trum drückend den überwiegenden Teil der Umfangskraft überträgt.

2. Stufenlos einstellbares Kegelscheiben- Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch wahlweise Neigung der einander zugekehrten Ketten- Gliedseiten, beim Aneinanderliegen derselben, das rücklaufende Trum entweder gerade, konkav oder konvex ausgebildet sein kann.

3. Stufenlos einstellbares Kegelscheiben- Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Glieder und Riemen der Wälzkette durch Formschluß fest miteinander verbunden sind und der Formschluß durch das den Riemen der Kette umschlingende, vorgespannte Band gesichert wird.

4. Stufenlos einstellbares Kegelscheiben-Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschluß darin besteht, daß Zähne am Riemen in Zahntaschen der Glieder eingreifen, wobei die Zahnteilung am Riemen geringfügig kleiner ist als die Teilung der Glieder.