DE2324998B1 - Keilriemen-Umschlingungsgetriebe - Google Patents

Description

• Dadurch wird sowohl der Riemenverschleiß beträchtlich verringert als auch eine konstante Drehzahl der einmal einregulierten Scheibenhälften erreicht, denn der Keilriemen bleibt gleichmäßig gespannt. Durch dieses gemäß der Erfindung beruhigte Verhalten des Riemens im Umlaufdurchmesser können nennenswerte Vibrationen nicht mehr auftreten, weil die Spirale den Keilriemen in der Stellung fest- hält, in der er einreguliert ist. Außerdem wird die Einregulierungqder Scheibenhälften auch bei einem kleineren Scheibenkeilwinkel erleichtert.
• Die mit dem Getriebe nach der Erfindung erzielbaren zahlreichen Vorteile sind somit darauf zurückzuführen, daß der Keilriemen sich auf den Scheibenhälften jeweils augenblicklich in jener Umlaufbahn einpendelt, die ihm von den Axialdruckfedern gestattet wird. Da der Keilriemen im Zusammenwirken mit der Keilriemen-Lauffläche mit spiralförmiger Rille bei einem wesentlich kleineren Winkel leicht regulierbar bleibt, kann die Riemenscheibe bei gleicher Baulänge mit einem größeren Durchmesser ausgeführt werden. Infolgedessen kann der übliche Regelbereich von 1 : 3 auf Regelbereiche von 1 : 4 und darüber gesteigert werden.
• Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung entspricht der radiale Abstand zwischen den Windungen der spiralförmigen Rille etwa der halben Dicke des Keilriemens; hierdurch werden optimale Betriebsverhältnisse erreicht. Es ist weiterhin nicht unbedingt erforderlich, bei dem Umschlingungsgetriebe nach der Erfindung jeweils beide Scheibenhälften mit Rillen auszustatten, sondern die vorher beschriebene vorteilhafte Wirkung ist auch erzielbar, wenn nur eine der beiden Scheibenhälften mit einer Rille gemäß der Erfindung ausgestattet ist.
• Die Riemenscheiben von Keilriemen-Umschlingungsgetrieben sind häufig aus Grauguß, werden bisweilen aber auch aus Leichtmetall, vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet. Demgegenüber ist es von Vorteil, wenn die Scheiben aus einem Werkstoff gemäß den Ansprüchen 6 und 7 hergestellt sind, z. B. Asbest, weil dieses Material im Vergleich zu einer Aluminiumlegierung nur etwa das halbe spezifische Gewicht bei etwa den gleichen Festigkeitseigenschaften, einer Härte von 400 Brinell und einer ausreichenden Hitzebeständigkeit von bis zu 1200 C hat. Die Verwendung derartiger Werkstoffe hat für die gemäß der Erfindung ausgeführten Keilriemenscheiben den besonderen Vorteil, daß die Rillen in der Form einer Spiralkurve auf der Keilriemen-Lauffläche beim Pressen der Scheibe auf besonders einfache Weise hergestellt werden können.
• Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen in einigen Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Teil-Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Wechselgetriebes für Breitkeilriemen, mit zwei unter Federkraft stehenden, zueinander verschiebbaren Tellerscheiben mit spiralförmigen Rillen in der Keilriemen-Lauffläche, Fig.2 einen Teil-Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform, bei der nur eine der Tellerscheiben mit einer spiralförmigen Rille versehen ist, mit Auf- und Abziehvorrichtung, Fig.3 eine Draufsicht auf die Lauffläche einer der Tellerscheiben gemäß den F i g. 1 und 2 zur Darstellung der spiralförmigen Rille und Fig.4 in schematischer Darstellung einen Axialschnitt durch eine dritte Ausführungsform mit Plan-und Tellerscheibe.
• In F i g. 1 ist in eine Nut in einer Motorwelle 1 ein Federkeil 2 eingesetzt, der das linke Ende der Motorwelle 1 etwas überragt. Die Motorwelle 1 ist mit einer Axialbohrung mit Innengewinde versehen, in die der Bolzen einer Wellenverlängerung 3 eingeschraubt ist, die mittels des Federkeils 2 gegen Verdrehung gesichert ist. Die Wellenverlängerung 3 hat den gleichen Außendurchmesser wie die Motorwelle 1 und dient beim Auf- und Abziehen einer Rohrnabe 4 auf die bzw. von der Motorwelle 1 als Führung.
• Die Wellenverlängerung 3 ist ebenfalls mit einem Innengewinde ausgestattet, in das ein Auf- und Abziehstempel 5 eingeschraubt ist, dessen Kopf (in der Figur links) einen etwas größeren Außendurchmesser als die Motorwelle 1 und die Wellenverlängerung 3 aufweist und ein Außengewinde trägt. Die Steigung dieses Gewindes ist mindestens gleich groß wie die Steigung des Innengewindes in der Wellenverlängerund 3, jedoch ist die Steigungsrichtung des Außengewindes des Auf- und Abziehstempels 5 entgegengesetzt zur Steigungsrichtung des Gewindes in der Wellenverlängerung 3. Die Rohrnabe 4 ist mit einem entsprechenden Innengewinde ausgestattet.
• Zum Auf- bzw. Abziehen der Rohrnabe 4 auf die Motorwelle 1 wird ein (in F i g. 1 nicht dargestellter) Handschlüssel 6 mit seinen beiden Zapfen 7 (vgl.
• Fig.2) in die entsprechenden Bohrungen des Auf-und Abziehstempels 5 eingesetzt, und bei der Drehung des Handschlüssels 6 bewegt sich die Rohrnabe 4 mit doppelter oder mehrfacher Hubgeschwindigkeit von der bzw. auf die Motorwelle 1. Dabei entspricht der Hubweg des Auf- und Abziehstempels 5 etwa der Länge der Rohrnabe4 im Bereich der Motorwellel. Zweckmäßig entsprechen beide Hubwege zusammen etwa der Länge der Motorwelle 1, so daß die Rohrnabe 4 über die ganze Länge ihres Preßsitzes auf der Motorwelle 1 gezogen werden kann.
• Die Wellenverlängerung 3 ist nur mit Schiebesitz in der Rohrnabe 4 geführt und dient zu deren Zentrierung beim Auf- und Abziehen. Ein Ring 8 ist von der rechten Seite und ein Ring 9 von der linken Seite auf das jeweilige Ende der Rohrnabe 4 aufgezogen.
• Ein Flachkeil 10 ragt zur Übertragung des Drehmoments von der Motorwelle 1 einerseits nur in die Wandung der Rohruabe 4 und führt durch den Ring 8 hindurch und über dessen Außendurchmesser so weit hinaus, daß er in die Schlitze der Nabe der linken Tellerscheibe 12 ragt. Dabei drückt er zur Übertragung der Drehbewegung mit seiner Breitseite gegen die Schlitzwandungen in der Nabe der Tellerscheibe 12. Um ein Herausfallen des Flachkeils 10 zu verhindern, ist er mittels durch den Ring 9 geführter Sicherungsschrauben 13 gesichert.
• Die Tellerscheiben 11 und 12 sind mit ihren Naben ausschließlich auf dem Außendurchmesser der Ringe 8 bzw. 9 geführt, ohne daß zwischen den Naben und der Rohrnabe4 eine Berührung stattfindet.
• Über die Naben der Tellerscheiben 11 und 12 sind am Umfang elastische Bänder 15 gezogen, durch die das Eindringen von Fremdkörpern durch die Nabenschlitze in das Innere zwischen den Ringen 8 bzw. 9 und den Tellerscheiben 11 und 12 verhindert wird.
• An den Ringen 8 und 9 stützen sich Druckfedern 17 bzw. 18 so ab, daß sie mit ihren entgegengesetzten, nach innen ragenden Enden die Tellerscheiben 11 und 12 zueinander zu schieben trachten. Obwohl in der F i g. 1 nur zwei auf die Tellerscheibe 11 wirksame Druckfedern 17 und nur eine auf die Tellerscheibe 12 wirksame Druckfeder 18 dargestellt sind, befinden sich am Umfang eine Mehrzahl, vorzugsweise vier, sechs oder acht Schraubenfedern in gleichmäßigen Abständen verteilt.
• Zwischen den Tellerscheiben 11 und 12 ist nahe dem Umfang der Tellerscheiben 11 und 12 ein Breit- keilriemen 16 dargestellt, dessen Position der Lage der Tellerscheiben in ganz zusammengeschobenem Zustand entspricht. In der unteren Hälfte der Zeichnung sind demgegenüber die Tellerscheiben 11 und 12 in ihrer am weitesten auseinandergerückten Lage gezeigt, in welcher die Schraubenfedern 17 und 18 (letztere nicht sichtbar) sich in nahezu oder ganz zusammengedrücktem Zustand befinden.
• Der Riemenkeil ist in der Zeichnung mit a gekennzeichnet. Die Keilriemen-Lauffläche 19 der Tellerscheibe 11 ist mit einer spiralförmigen Rille 20 versehen, deren Verlauf aus Fig.3 erkennbar und dort durch eine ausgezogene Linie dargestellt ist. Zur Verdeutlichung zeigt die F i g. 3 eine betont eingezeichnete Spiralkurve 21 mit hoher Steigung, die lediglich die Steigungsrichtung der spiralförmigen Rille 20 verdeutlichen soll. Der Abstand zwischen den Spiralzügen der spiralförmigen Rille 20 beträgt etwa die halbe Stärke des Breitkeiltiemens 16. Die Flächenbereiche 22 zwischen den benachbarten Rillen der spiralförmigen Rille 20 sind gerundet ausgebildet, wie aus F i g. 1 erkennbar ist.
• Die Keilriemen-Lauffläche der Tellerscheibe 12 stimmt bei der Ausführungsform nach F i g. 1 mit der Keilriemen-Lauffläche 19 der Tellerscheibe 11 übereIn.
• Die Ausführungsform gemäß F i g. 2, die mit eingesetztem Handschlüssel 6 zur Betätigung des Auf-/ Abziehstempels 5 dargestellt ist, unterscheidet sich von der Ausfahrung nach Fig. 1 nur dadurch, daß eine der Tellerscheiben, nämlich die rechte Teller- scheibe 14, mit glatter Keilnemen-Lauffläche ausgebildet ist und daß an Stelle der am Umfang verteilten Schraubenfedern 17, 18 hier die Rohrnabe 4 umschlingende Schraubenfedern 18 eingesetzt sind.
• Bei der in F i g. 4 dargestellten schematischen Ausführungsform entspricht die Tellerscheibe 23 prinzipiell der Gestaltung der Tellerscheiben 11 und 12 gemäß Fig. 1, während die andere Scheibenhälfte als axial nicht verschiebbare Planscheibe 24 ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist somit nur die Tellerscheibe 23 axial verschiebbar, und der Keilriemen ist als asymmetrischer Keilriemen mit dem Winkel oc/2 ausgeführt.
• Mit Bezug auf die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen ist zu bemerken, daß an Stelle der Schraubenfedern auch andere Federelemente, z. B. Tellerfedern Verwendung finden können.
• In Fig.3 ist durch den Umfangspfeil die Drehrichtung der dargestellten Tellerscheibe gekennzeichnet, und aus dem Verlauf der spiralförmigen Rille 20, verdeutlicht durch die Spiralkuve 21, ist ersichtlich, daß der umlaufende Breitkeilriemen 16 (in Fig.3 nur außerhalb des Scheibenumfanges angedeutet) infolge des Verlaufes der spiralförmigen Rille 20 ständig zum Scheibenumfang hin gedrückt wird und bestrebt bleibt, im jeweils maximal möglichen Durchmesser - entsprechend der Spreizstellung der benachbarten Scheibenhälften - umzulaufen. Infolgedessen kann auch der Winkel a (Fig. 1) bzw. ohr/2 (Fig.4) deutlich geringer gewählt werden als bei herkömmlichen Keilriemen-Wechselgetrieben.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Stufenlos verstellbares Keilriemen-Umschlingungsgetriebe mit auf der Antriebs- und/ oder der Abtriebswelle angeordneter, als Regelscheibe oder Spreizscheibe ausgebildeter zweiteiliger Riemenscheibe, wobei mindestens eine der Scheibenhälften axial verschiebbar geführt und mittels eines Stellgliedes einstelbar bzw. in Richtung der gegenseitigen Annäherung federbelastet ist und deren Keilriemenlauffläche mit Rillen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (20) in der Keilriemenlauffläche (19) eine Spiralkurve (21) geringer Steigung entgegen der vorgesehenen Drehrichtung der Scheibe (11, 12; 23) bilden, derart, daß bei umlaufender Scheibe (11,12; 23) die Rillen (20) zum Scheibenrand zu wandern scheinen.
2. 2. Keilriemen-Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand zwischen den Windungen der spiralförmigen Rille (20) etwa der halben Dicke des Keilriemens (16) entspricht.
3. 3. Keilriemen-Umschllngungsgetriebe nach Anspruch 1, mit zwei Tellerscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine der Tellerscheiben (11, 12) in der Kellriemen-Lauffläche (19) eine spiralförmige Rille (20) aufweist.
4. 4. Keilriemen-Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 1, mit einer Tellerscheibe und einer Planscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß nur die eine der beiden Scheiben (23, 24) in der Keilriemen-Lauffläche eine spiralförmige Rille aufweist.
5. 5. Keilriemen-Umschlingungsgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenbereiche (22) zwischen den spiralförmigen Rillen (20) gerundet und geglättet ausgebildet sind.
6. 6. Keilriemen-Umschlingungsgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (11, 12; 23, 24) aus Kunststoff bestehen.
7. 7. Keikiemen-Umscbllngungsgetrieb e nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (11, 12; 23, 24) aus einem Kunststoff der Duroplaste-Gruppe bestehen.

   Bei bekannten Keilriemen-Umschlingungsgetrieben nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sind in den Riemen-Laufflächen der Scheiben zur Führung des Keilriemens dienende Rillen vorgesehen, durch die unter Beibehaltung des Scheibendurchmessers eine Erhöhung des erreichbaren Übersetzungsverhältnisses angestrebt wird. Die Rillen der bekannten Ausführung sind kreisförmig und konzentrisch angeordnet und bilden unvermeidbar gewisse Abstufungen in der Übersetzung, da die Bereiche zwischen den einzelnen Rillen nur zeitweilig, nämlich jweils beim Übergang des Riemens von einer Rille in eine benachbarte Rille, als Lauffläche dienen. Auf diese Weise ist die Stufenlosigkeit in der Verstellung des Getriebes beeinträchtigt.

   Bei weiteren bekannten Keilriemen-Umschlingungsgetrieben tritt ein verhältnismäßig hoher Wartungsaufwand auf, der auf den hohen Verschleiß des Keilriemens durch Abrieb zurückzuführen ist. Dieser Verschleiß wird insbesondere dadurch verursacht, daß sich der Riemen bei den bekannten Scheibenausführungen während des Betriebes nicht auf einen bestimmten wirksamen Laufdurchmesser einpendelt, sondern ständig vibriert und seine Spannung wechselt, wobei sich die entstehenden Vibrationen auf die ganze Maschine übertragen und zur Ermüdung der Federn beitragen. Diese schädlichen Erscheinungen treten bei Verstellung des Riemens auf einen anderen wirksamen Laufdurchmesser der Scheiben in erhöhtem Maße auf. Erst im ablaufenden Sektor von etwa 900 beruhigt sich der Riemen etwas und beginnt wirksam zu greifen.

   Ein weiterer Nachteil der bekannten Keilriemen-Umschlingungsgetriebe ist, daß die Keilriemenscheiben einen bestimmten Mindestkeilwinkel benötigen, damit zu hohe Reibungsverluste oder gar ein Festklemmen des Riemens bei starken Anzugskräften vermieden werden. Die erforderliche Größe des Keilwinkels wirkt sich sowohl auf die Baulänge der Riemenschiebe als auch auf den Regelbereich des Getriebes ungünstig aus.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgeführten Nachteile der bekannten Keilriemengetriebe zu vermeiden und ein Umschlingungsgetriebe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei dem die Laufruhe des Riemens wesentlich verbessert ist und durch Verringerung des Riemenverschleißes eine beträchtliche Erhöhung der Standzeiten ermöglicht wird, ohne daß die Stufenlosigkeit in den Übersetzungsverhältnissen beeinträchtigt ist. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

   Es ist zwar schon bekannt (deutsche Patentschriften 224 180 und 821743), in den Kegelflächen von Riemenscheiben Nuten zu formen, die spiralförmig zum Rand der Scheibe hin verlaufen, zu dem Zweck, gegebenenfalls spiralförmige, jedenfalls aber im wesentlichen näherungsweise radial verlaufende Finger zu bilden, die den Riemen an seine Flanken wirksamer, nämlich jeweils mit gegenüberliegenden Fingerbereichen erfassen, also zu seiner verbesserten Mitnahme dienen sollen. Infolge des Ineinandergreifens der Finger durchdringen sich die Scheiben gegenseitig, und zwar derart, daß sie bei ihrer Verstellung gegeneinander bzw. voneinander schraubenförmig bewegt werden, wofür die jeweils zusammenwirkenden Scheiben paarweise gestaltet sein müssen.

   Bei dem Keilriemen-Umschlingungsgetriebe nach der Erfindung wird hingegen in der Folge der Wirkung der spiralförmigen Rillen der Keilriemen ständig veranlaßt, in dem maximal möglichen Durchmesser umzulaufen, da er stets in Richtung zum Umfang der Riemenscheibe gedrängt wird und sich nach jeder Verstellbewegung schnell in den entsprechenden neuen wirksamen Laufdurchmesser einpendelt.