DE2543612A1 - Riemenscheibe fuer veraenderliche drehzahl - Google Patents

Description

DR. BERG DIPL-ING. STAPF D1PL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE ? R A ^ R

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 8602 45

■Anwaltsakte 26 4-56 30. September 1975

T. B. WOOD'S SONS COMPANY Chambersburg, Pennsylvania / U.S.A.

Riemenscheibe für veränderliche Drehzahl

Die Erfindung bezieht sich auf eine Riemenscheibe für veränderliche Drehzahl.

Bei der Entwicklung von Riemenscheiben für veränderliche Drehzahlen, bei denen beide Scheibenhälften relativ zu einer gemeinsamen !"ührungsmuffe verstellbar sind, treten gewisse Schwierigkeiten hinsichtlich der Konstruktion auf.

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Bei einer derzeit im Handel befindlichen Ausführung einer solchen Riemenscheibe sind die Naben der beiden Scheibenhälften teleskopartig ineinander gesteckt und laufen mit ihren Innenflächen direkt auf der Führungsmuffe. Bei Veränderungen des wirksamen Durchmesser der Scheibe verschieben sich die beiden Hälften in Axialrichtung relativ zueinander und zu der Führungsmuffe. Diese Anordnung hat verschiedene, nachstehend angeführte Nachteile.

Der kleinste wirksame Durchmesser kann nicht so klein sein wie bei einer Riemenscheibe mit nur einer verstellbaren Hälfte. Zur Erzielung der notwendigen Drehzahländerungen ist daher ein größerer Durchmesser notwendig, was zu erhöhten Kosten führt.

Das Zentrieren der beiden Scheibenhälften bietet erhebliche Schwierigkeiten. Mittels zweier Federn lassen sich die Scheibenhälften nur schwer zentrieren, da die Lagerbelastung der einen Hälfte größer ist als die der anderen, so daß sich bei Änderungen des wirksamen Scheibendurchmessers ungleichmäßige Gleitwiderstände ergeben, so daß sich die Mittellinie des Riemens verschiebt. Es gibt bekannte mechanische Einrichtungen zum Zentrieren der Scheiben, diese sind jedoch sehr aufwendig und geben häufig Anlaß zu Störungen aufgrund von Bewegungen ohne Schmierung.

Darüber hinaus ist die Herstellung solcher Riemenscheiben, teuer, da die beiden Hälften verschiedene Formen haben. Außerdem müssen zwischen den ringförmigen Naben der beiden Hälf-

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ten sehr enge Toleranzen eingehalten werden, damit die Hälften genau konzentrisch geführt sind.

In einer anderen gebräuchlichen Ausführungsform einer
solchen Riemenscheibe ist diese in bezug auf die Mittellinie des Riemens symmetrisch, so daß Scheibenhalften, Federn und Endkappen der gleichen Form verwendet werden können. Dabei
muß jedoch der Abstand zwischen der Mittellinie des Riemans und den äußeren Enden der Bohrung der Riemenscheibe
möglichst klein sein, um den Anforderungen hinsichtlich der Belastbarkeit der Antriebslager zu genügen. Die Naben der
verstellbaren Scheibenhälften müssen daher sehr kurz sein,
was zu einer hohen Belastung der Lager führt. Diese führt
ihrerseits zu einem erhöhten Verschleiß an den Lagerflächen und damit zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Riemenscheibe.

Sind die Lagerflächen nicht durch einen Schmierfilm voneinander getrennt, sondern als trockengeschmierte Lager ausgeführt, dann ist bei hohen Lagerdrücken von etwa 21 bis 28

kp/cm eine längere Lebensdauer der Riemenscheibe nur äußerst schwer erzielbar. Ließen sich hier die Lagerdrücke verringern, so könnte die Lebensdauer der Lager erheblich verlängert werden und die Kosten könnten sich verringern.

Die Erfindung schafft eine gegenüber bekannten Ausführungen verbesserte Riemenscheibe für veränderliche Drehzahlen mit
zwei verstellbaren Scheibenhalften durch die Verwendung von trocken geschmierten Lagern mit erheblich verringerten Lagerdrücken sowie anderen, nachstehend im einzelnen erläuterten

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Merkmalen.

Insbesondere schafft die Erfindung eine Riemenscheibe für veränderliche Drehzahlen mit zwei verstellbaren Scheibenhälften, einer gemeinsamen Führungsmuffe und Endkappen. Jede Scheibenhälfte der in bezug auf die Mittellinie des Riemens symmetrischen Riemenscheibe ist durch eine sich an einer der Endkappen abstützende Feder in Druckanlage an dem Riemen belastet. Die Scheibenhälften haben jeweils ein äußeres Lager, welches sich auf der zugeordneten Endkappe abstützt, und ein inneres Lager, welches entweder direkt auf der gemeinsamen ITührungsmuffe läuft oder sich über ineinandergreifende Lagerteile auf ihr abstützt.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Axialschnittansicht einer Riemenscheibe für veränderliche Drehzahlen mit zwei verstellbaren Scheibenhälften in einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. Λ,

Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4- eine Axialschnittansicht einer Riemenscheibe in einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine Teil-Sbhnittansicht der in Fig. 4- gezeigten Ausführung mit zum Verkleinern des wirksamen Durchmessers

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auseinander bewegten Scheibenhälften, Fig. 6 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 6-6

in Fig. 4 und
Fig. 7 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 4.

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In der Zeichnung sind gleiche Teile durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Fig. 1 zeigt eine in bezug auf die Mittellinie eines Keilriemens symmetrische Riemenscheibe für "veränderliche Drehzahlen mit zwei verstellbaren Scheibenhälften 10. Diese haben jeweils eine in axialer Richtung relativ lange äußere Nabe 11 und eine mit diesel? konzentrische innere Nabe 12, welche in Axialrichtung wesentlich kurzer ist und einen erheblich kleineren Durchmesser hat als die äußere Nabe.

Ferner hat die Riemenscheibe eine beiden Scheibenhälften gemeinsame Führungsmuffe 13 mit einer Keilnut 14 für die Befestigung auf einer (nicht gezeigten) Welle. Auf den beiden Enden der Muffe 13 sitzt jeweils eine Endkappe mit vieleckigem, beispielsweise sechseckigem Querschnitt. Die äußeren Naben 11 haben die gleiche Querschnittsform wie die Endkappen 15 und sind auf diese aufgeschoben.(Fig. 2). Die inneren Naben 12 und die Muffe 13 haben kreisförmigen Querschnitt ig. 3).

Die Endkappen 15 haben jeweils einen Radialschlitz 16 und sind mittels Klemmschrauben 17 auf der Muffe 13 festgespannt. Ferner sind die Endkappen durch jeweils einen Sprengring auf der Muffe 13 gesichert.

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In den äußeren Naben 11 der Scheibenhälften 10 angeordnete trockengeschmierte Lager 19 sind gleitend auf den Endkappen 15 geführt. Die inneren Naben 12 enthalten ringförmige trockengeschmierte Lager 20, mit denen sie' gleitend auf der Muffe 13 geführt sind.

Die beiden Scheibenhälften 10 sind von sich an den Endkappen 15 abstützenden Schraubenfedern 21 aufeinander zu, d.h. in die Stellung des größten x^irksamen Durchmessers belastet (H¹Ig. 1). Unter dem Einfluß einer erhöhten Riemenspannung sind die Scheibenhälften 10 axial auswärts in die in Fig. 1 gestrichelt gezeichnete Stellung bewegbar. Soweit bisher beschrieben ist die in Fig. 1 gezeigte Riemenscheibe in bezug auf die Mittellinie des Riemens genau symmetrisch.

Falls die beschriebene Riemenscheibe aus einem leichtgewichtigen Material gefertigt ist, kann sich aufgrund; einer geringfügigen Exzentrizität ihrer Bestandteile, durch Ausbiegen der Federn oder aus anderen Gründen eine Unwucht einstellen. Gemäß der Erfindung sind Einrichtungen für den Ausgleich einer solchen Unwucht vorgesehen. Diese Einrichtungen umfassen eine nahe dem äußeren Rand der Scheibenhälften 10 in Umfangsrichtung verlaufende Nut 22 und eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 23 in jeder Endkappe 15· Diese Nuten dienen der Aufnahme von aus Bleidraht von entsprechender Querschnittsform od. dergl. gebildeten Gewichten für den Ausgleich von an der Riemenscheibe auftretender Unwucht. Die in den Scheibenhälften und Endkappen gebildeten Nuten ermöglichen den Ausgleich einer Unwucht in vier verschiedenen

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Ebenen. Zum Befestigen der Gewichte in den Nuten werden deren Eänder umgefalzt, gestaucht oder sonstwie verformt oder die Gewichte werden in die Nuten eingeschlagen.

Bei der vorstehend beschriebenen Riemenscheibe werden die durch die Riemenspannung hervorgerufenen Lagerdrücke an den äußeren Lagern 19 von den Endkappen 15 aufgenommen und nicht von der Führungsmuffe 13· Dadurch ist der Abstand zwischen den inneren und äußeren Lagern 20 bzw. 19 erheblich vergrößert, ohne daß dabei die Gesamtlänge der Riemenscheibe zunimmt. Darüber hinaus ist der Durchmesser der äußeren Lager mehr als verdoppelt und die Lagerfläche damit wesentlich vergrößert. Da die am äußeren Lager 19 der verstellbaren Scheibenhälfte 10 auftretenden Drücke erheblich größer sind als die am inneren Lager 20 vorhandenen, ergibt sich aus der in Fig. 1 gezeigten Konstruktion eine wesentliche Verringerung der Legerdrücke und damit eine Verlängerung der Lebensdauer der Lager und der Riemenscheibe insgesamt.

Die sechseckige Ausführung der äußeren Lager 19 an den beiden Scheibenhälften 10 erbringt nicht nur eine gewünschte Vergrößerung der Lagerflächen sondern ermöglicht auch die Übertragung von Drehmomenten von der Welle über die Führungsmuffe 13 und die Endkappen 15 auf die beiden verstellbaren Scheibenhälften 10 und damit auf den Keilriemen.

In einer anderen, in Fig. 4 bis 7 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist der axiale Abstand zwischen den Außenlagern 24 der dargestellten Riemenscheibe und den ihnen zuge-

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ordneten inneren Lagern 25 noch weiter vergrößert. Dadurch, daß dieser Abstand im "Vergleich zu anderen Ausführungen hier nahezu verdoppelt ist, verringert sich der Lagerdruck auf etwa ein Viertel, so daß sich die Betriebslebensdauer' der trockengeschmierten Lager wesentlich verlängert.

In Fig. 4- bis 7 erkennt man ein Paar verstellbare Riemenscheibenhälften 26 jeweils mit einer ein trockengeschmiertes äußeres Lager 24- enthaltenden äußeren Nabe 2?₅ welche auf eine Endkappe 28 aufgeschoben ist. Die Endkappen 28 können die gleiche Form haben wie die Endkappen 15 der ersten Ausführungsform. Sie sind mittels Klemmschrauben 29 auf einer gemeinsamen Führungsmuffe 30 festgespannt. Diese hat eine Keilnut 31 für die Befestigung auf einer (nicht gezeigten) Welle. Die verstellbaren Scheibenhälften 26 sind durch den Federn'21 entsprechende Federn 32 aufeinander zu belastet. Wie in der ersten Ausführungsform ist die Riemenscheibe symmetrisch in bezug auf die Mittellinie des (nicht gezeigten) Treibriemens.

Die beiden Scheibenhälften 26 haben jeweils über die Symmetrieachse hinausreichende Teile. Diese sind jeweils als in gegenseitigen Umfangsabständen axial hervorstehende Finger ausgebildet. Die beiden Scheibenhälften 26 sind so zueinander angeordnet, daß die Finger 33 der einen jeweils die Lücken zwischen den Fingern der anderen durchsetzen.(Fig. 6). Vie man in Fig. 4 erkennt, haben die Finger 33 an. ihrem Ansatz an der jeweiligen Scheibenhälfte 26 ein verstärktes Fußteil 34- und sind zu ihren freien Enden hin verjüngt. Die

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Fußteile 3^ der linger an den beiden verstellbaren Scheibenhälften greifen ebenfalls ineinander.

Die in entgegengesetzten Eichtungen hervorstehenden Finger der beiden verstellbaren Scheibenhälften 26 wirken zusammen mit getrennten, auf der gemeinsamen Muffe 30 sitzenden Lagerringen 35» welche die vorstehend erwähnten, in Gleitberührung mit der Muffe 30 befindlichen inneren Lager 25 enthalten. Die Lagerringe 35 haben axial einwärts hervorstehende Finger 36, welche unter die Finger 33 der Scheibenhälften greifen und beim Zusammenbau der Riemenscheibe mittels eines Epoxydharzklebers stoffschlüssig mit diesen verbunden werden. Somit ist die in Fig. 4- und 5 linke Scheibenhälfte 26 über die Finger 33 mit dem jenseits der rechten Scheibenhälfte liegenden Lag rring 35 und die rechte Scheibenhälfte über ihre Finger 33 mit dem jenseits der linken Scheibenhälfte angeordneten Lagerring 35 verbunden. Die paarweise zusammengehörigen Finger 33 und 36 sind jeweils an den Stellen miteinander verbunden, an denen keine oder nur geringe Biegespannungen an jedem Finger auftreten. Dadurch ist einem Versagen der stoffschlüssigen Verbindung durch Ermüdung vorgebeugt und eine dauerhafte Befestigung gewährleistet.

Zur Erzielung größtmöglicher Lagerflächen und damit möglichst niedriger Lagerdrücke finden geschlossene Lagerringe 35 Verwendung. Es ist jedoch auch möglich, an der Unterseite jedes Fingers ein einzelnes, in Anlage an der Muffe 30 befindliches Lagersegment anzubringen. Die geschlossenen Lagerringe 35 verdienen jedoch den Vorzug. Besonders ist zu bemerken,

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daß es gerade die Verwendung der die äußeren Lager 24 stützenden Endkappen 28 ist, welche die in Pig. 4 gezeigte Konstruktion praktisch ermöglicht. In der dargestellten Anordnung greifen die beiden verstellbaren Scheibenhälften 26 überlappend ineinander, um damit den Lagerabstand in Axialrichtung der Muffe 30 zu vergrößern und damit die Lagerdrücke zu verringern. In der Ausführung nach Fig. 4 bis 7 sind die gleichen Einrichtungen zum Auswuchten der Riemenscheibe vorgesehen wie in der ersten Ausführungsform. Sie brauchen daher nicht erneut beschrieben zu werden.

Die Endkappen 28 erfüllen im Rahmen der Erfindung mehrere wichtige Funktionen als Stützen für die äußeren Lager der verstellbaren Scheibenhälften, als Widerlager für die Druckfedern, als Einrichtungen zum Ausgleichen von Unwucht und als Spannelemente zum Befestigen der Riemenscheibe auf der Muffe 13 bzw. 30.

In Pig. 4 und 5 sind die Bewegungen der Scheibenhälften 26 mit ihren ineinandergreifenden Teilen und den Lagerringen in Axialrichtung der Führungsmuffe 30 dargestellt. Beim Auseinanderrücken der Scheibenhälften 26 bewegen sich die inneren Lager 25 aufeinander zu, während sie in der in 3Fig. 4 gezeigten, zusammengeschobenen Stellung der Scheibenhälften nahezu radial innerhalb der äußeren Lager 24 liegen. Dank dieser Anordnung ergeben sich für jede Einstellung der Riemenscheibe und bei jeder Riemenspannung äußerst geringe Spannungen und Lagerdrücke in der gesamten Riemenscheibe.

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   f1.J Symmetrische Riemenscheibe für veränderliche Drehzahlen, gekennzeichnet durch eine gemeinsam mit einer Welle drehbar auf dieser befestigbare Führungsmuffe (13j 30), durch ein Paar nahe den Enden der Führungsmuffe in axialem Abstand an dieser befestigte, verbreiterte Endkappen (15, 28) und durch ein Paar einander axial gegenüberstehende, in Axialrichtung auf der Führungsmuffe verschiebliche und gemeinsam mit ihr drehbare Scheibenhälften (10, 26), welche jeweils ein relativ kleines, trockengeschmiertes innerws, gleitend auf der Führungsmuffe geführtes Lager (20, 25) und ein relativ großes äußeres, teleskopartig auf der jeweils zugeordneten Endkappe geführtes trockengeschmiertes Lager (19» 24) aufweisen, wobei die inneren und äußeren trockengeschmierten Lager jeder Scheibenhälfte in gegenseitigem Radial- und Axialabstand konzentrisch angeordnet sind.

   2. Riemenscheibe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Ausgleichen von Unwucht, mit wenigstens einer für die Aufnahme von Gewichten eingerichteten Ausnehmung (22, 23) an wenigstens einer Scheibenhälfte.

   3. Riemenscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkappen (15» 28) radial geteilt und/'mittels an ihnen angreifender Einrichtungen (17, 29) auf der Führungsmuffe (13, 30) festspannbar

   f..

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   M-. Riemenscheibe nach, wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3? gekennzeichnet durch, ein Paar einander gegenüber angeordneter, die Führungsmuffe (13, 30) umgebender Federn (21, 32) welche sich jeweils mit einem Ende an einer Endkappe (15» 28) und mit dem anderen Ende an der zugeordneten Scheibenhälfte (10, 26) abstützen und die Scheibenhälften axial aufeinander zu belasten.

   5· Riemenscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn Druckschraubenfedern (21, 32) sind.

   6. Riemenscheibe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbaren Scheibenhälften (26) axial hervorstehende, einander überlappend ineinandergreifende Finger (33) haben, und daß die trockengeschmierten inneren Lager (25) der Scheibenhälften ein Paar fest mit den Fingern verbundene Lagerringe (35) aufweisen, welche sich in Axialrichtung jenseits der Finger, an welchen sie befestigt sind, in gleitender Anlage an der Führungsmuffe (30) befinden und gemeinsam mit der von ihnen jeweils weiter entfernten Scheibenhälfte entlang der Führungsmuffe verschieblich sind.

   7. Riemenscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerringe (35) axial einwärts hervorstehende und die ineinandergreifenden Finger (35) der Scheibenhälften (26) überlappende Finger (36) haben, mit denen sie mit den Fingern der Scheibenhälften stoffschlüssig an solchen Stellen verbunden sind, welche im wesentlichen

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   frei von Biegespannungen sind.

   8. Riemenscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerringe (35) in Anlage an der Führungsmuffe (30) befindliche trockengeschmierte Lager (25) enthalten.

   9. Riemenscheibe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmuffe (13, 30) und die trockengeschmierten inneren Lager (20, 25) kreisförmigen und die äußeren trockengeschmierten Lager (19, 24) und die Endkappen (15, 28) vieleckigen Querschnitt haben.

   10. Riemenscheibe für veränderliche Drehzahlen, gekennzeichnet durch eine an einer drehbaren Welle befestigbare gemeinsame Mihrungsmuffe (13, 30), durch ein Paar die Führungsmuffe umgebender, einander gegenüber axial verschieblicher Scheibenhälften (10, 26) jeweils mit einer relativ kleinen inneren Nabe (12) und einer relativ größen äußeren Nabe (11, 27)» durch in den inneren Naben angeordnete, in Gleitberührung mit der Führungsmuffe befindliche trockengeschmierte innere Lager (20, 25), durch in den äußeren Naben angeordnete, die Führungsmuffe in radialem Abstand umgebende trockengeschmierte äußere Lager (19, 24) und durch auf den gegenüberliegenden Endstücken der Führungsmuffe festgespannte, verbreiterte Endkappen (15, 28), mit deren Außenflächen sich die trockengeschmierten Lager in den äußeren Naben der Scheibenhälften in Gleitberührung befinden.

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   11. Riemenscheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmuffe (13, 30), die inneren Naben (12) und deren trockengeschmierte Lager (20, 25) kreisförmigen und die äußeren Naben (11, 27)» deren trockengeschmierte Lager (19, 24) und die Endkappen (15, 28) vieleckige Querschnittsform haben.

   12. Riemenscheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenhälften (26) einander überlappend ineinandergreifende Teile (33) aufweisen, welche an einander gegenüberliegenden Seiten über die Symmetrieachse der Riemenscheibe hervorstehen und daß die inneren Naben (35) mit den darin angeordneten trockengeschmierten Lagern (25) jeweils axial jenseits der gegenüberstehenden Scheibenhälfte an den ineinandergreifenden Teilen der Scheibenhälften befestigt sind.

   13· Riemenscheibe nach wenigstens einem der Ansprüche bis 12, gekennzeichnet durch ein Paar die Führungsmuffe (13, 30) umgebender Belastungsfedern (21, 32) welche sich mit ihren Enden an den Endkappen (15, 28) und den Scheibenhälften (10, 26) abstützen.

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