DE2543612B2 - Variable Riemenscheibe - Google Patents

Description

Bei bekannten Riemenscheiben der im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Gattung (US-PS 161, Fig. 12 bis 14) sind die inneren Ringlager mit einer Flüssigkeits-Dauerschmierung versehen, um die dort auftretenden höchsten Lagerkräfte aufnehmen zu können. Hierzu müssen die Lager allerdings völlig flüssigkeitsdicht abgekapselt sein, was nur verhältnismäßig aufwendig bewerkstelligt werden kann; werden die Lager undicht, dann führt das Auslaufen des Schmieröls zum Verölen des Treibriemens und zum Trockenlaufen und somit Ausfallen der Lager. Im übrigen weist die bekannte Riemenscheibe asymmetrisch abgestützte Kegelscheiben auf, so daß sich ungleichmäßige Lagerbelastungen und infolge dessen eine ungleichmäßige Abnutzung ergibt.

Es ist zwar auch bereits eine variable Riemenscheibe bekannt (US-PS 2952161, Fig. 1), bei der die Kegelscheiben symmetrisch ausgebildet sind; die bekannte Ausführungsform weist allerdings nur innere Ringlager auf, die somit einer derart enormen Belastung ausgesetzt sind, daß eine Flüssigkeitsschmierung unumgänglich ist.

Weiterhin ist es bekannt, für die axial verstellbaren Kegelscheibenhälften einer Riemenscheibe durchgehend eine Gleitlagerung mit trockengeschmierten Lagerflächen vorzusehen, wobei das trockengeschmierte Lager einen unrunden Querschnitt aufweist (DE-OS 1809065).

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die bekannte Riemenscheibe dahingehend weiterzubilden, daß sie bei hoher Lebensdauer billiger ist als die mit zwei unterschiedlichen Scheibenhälften versehene gattungsgemäße Riemenscheibe.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Riemenscheibe nach dem Gattungsbegriff durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale a bis c gelöst.

Das Merkmal a ist bei Kegelscheiben grundsätzlich für sich schon bekannt.

Weiterhin ist das Merkmal c bereits teilweise aus der FR-PS 3 60672 bekannt. Hierbei sind jedoch an den freien Enden der ineinandergreifenden Teile keine Ringlager angeordnet.

Durch die Erfindung wird wegen der völlig symmetrischen Ausbildung der beiden Scheibenhälften nicht nur eine Herstellungsverbilligung erzielt, sondern es wird auch verhindert, daß etwa eine der Scheibenhälften beim Betrieb ständig stärker belastet wird als die andere und somit früher verschleißt, als dies bei der anderen, gleich ausgebildeten Riemenscheibe der Fall ist; die überlappend ineinandergreifenden Teile der Kegelscheiben sind an ihrem Ende an Ringlagern befestigt, so daß, obwohl die überlappenden Teile nicht die gesamte Umfangsfläche der inneren Nabe umspannen, durch das Ringlager dafür gesorgt ist, daß diese Lagerung die größtmögliche Lagerfläche einnimmt. Durch diese beiden Maßnahmen wird die Belastung der Ringlager derart verringert und gleichmäßig auf die beiden jeweils einer Kegelscheibe zugeordneten Ringlager verteilt, daß die Verwendung eines trockengeschmierten Lagers anstelle eines naßgeschmierten Lagers möglich ist, ohne daß eine Einbuße in der Lebensdauer der Riemenscheibe hingenommen werden muß. Durch die letztgenannte Maßnahme wird die entscheidende Kostenverringerung für die erfindungsgemäße Riemenscheibe erzielt, die nun wesentlich billiger ist als die eingangs genannte, bekannte, gattungsbildende Riemenscheibe.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Durch die Maßnahmen nach Anspruch 2 können zum Erreichen exakt symmetrischer Betriebsbedingungen eine der Kegelscheiben verstellt werden, und durch die Maßnahme nach Anspruch 3 wird die Drehbewegung bzw. die Verkantung der äußeren Lagerstellen vermieden und somit eine sich hieraus etwa ergebende Auflagerverschiebung ausgeschlossen.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

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

Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,

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

Fig. 4 eine Axialschnittansicht einer Riemenscheibe in einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,

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

In der Zeichnung sind gleiche Teile durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Fig. 1 ι ο zeigt eine in bezug auf die Mitellinie 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 dieser 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 (Fig. 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 18 auf der Muffe 13 gesichert.

In den äußeren Naben 11 der Scheibenhälften 10 angeordnete trockengeschmierte Lager 19 sind glei- J5 tend 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 Scheibenhälfien 10 sind von sich an den Endkappen 15 abstützenden Schraubenfedern 21 aufeinander zu, d. h. in die Stellung des größten wirksamen Durchmessers belastet (Fig. 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 auf Grund 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 LImfangsrichtung verlaufende Nut 22 und eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 23 in jeder Endkappe 15. Diese Nuten dienen der Auf- bo nähme von aus Bleidraht von entsprechender Querschnittsform od. dgl. 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 Ebenen. Zum Befestigen der Gewichte in den Nuten werden deren Ränder Limgefalzt, 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 Lagerdrücke und damit eine Verlängerung der Lebensdauer der Lager und der Riemenscheibe insgesamt.

Die sechseckige Ausführung der äußeren Lager 19 an den beiden Scheibenhalter! IO 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 einem anderen, in Fig. 4 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der axiale Abstand zwischen den Außenlagern 24 der dargestellten Riemenscheibe und den ihnen zugeordneten 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 verlängen.

In Fig. 4 bis 7 erkennt man ein Paar verstellbare Riemenscheibenhälften 26 jeweils mit einer ein trokkengeschmiertes äußeres Lager 24 enthaltenden äußeren Nabe 27, weiche 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 Umfangabständen axial hervorstehende Finger 33 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). Wie 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 Fußteile 34 der Finger an den beiden verstellbaren Scheibenhälften greifen ebenfalls ineinander.

Die in entgegengesetzten Richtungen hervorstehenden Finger 33 der beiden verstellbaren Scheibenhälften 26 wirken zusammen mit getrennten, auf der gemeinsamen Muffe 30 sitzenden Lagerringen 35, welche die vorstehend erwähnten, in

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 Finger33 mit dem jenseits der rechten Scheibenhälfte liegenden Lagerring 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, daß es gerade die Verwendung der die äußeren Lager 24 stützenden Endkappen 28 ist, welche die in Fig. 4 gezeigte Konstruktion praktisch ermöglicht. In der dargestellten Anordnung greifen die bei den verstellbaren Scheibenhälften 26 überlappend in einander, um damit den Lagerbestand in Axialrich tung der Muffe 30 zu vergrößern und damit dii

■"> Lagerdrücke zu verringern. In der Ausführung nacl Fig. 4 bis 7 sind die gleichen Einrichtungen zum Aus wuchten der Riemenscheibe vorgesehen wie in der er sten Ausführungsform. Sie brauchen daher nicht er neut beschrieben zu werden.

κι Die Endkappen 28 erfüllen im Rahmen der Erfin dung mehrere wichtige Funktionen als Stützen für die äußeren Lager der verstellbaren Scheibenhälften, al Widerlager für die Druckfedern, als Einrichtungei zum Ausgleichen von Unwucht und als Spannele mente zum Befestigen der Riemenscheibe auf de Muffe 13 bzw. 30.

In Fig. 4 und 5 sind die Bewegungen der Scheiben hälften 26 mit ihren ineinandergreifenden Teilen unc den Lagerringen 35 in Axialrichtung der Führungs muffe 30 dargestellt. Beim Auseinanderrücken de Scheibenhälften 26 bewegen sich die inneren Lage 25 aufeinander zu, während die in der in Fig. 4 ge zeigten, zusammengeschobenen Stellung der Schei benhälften nahezu radial innerhalb der äußeren Lage 24 liegen. Dank dieser Anordnung ergeben sich fü jede Einstellung der Riemenscheibe und bei jede Riemenspannung äußerst geringe Spannungen unc Lagerdrücke in der gesamten Riemenscheibe.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Variable Riemenscheibe mit einem Paar eine wellenfeste Führungsmuffe umgebender, axial verschieblicher Kegelscheibenhälften jeweils mit einer relativ kleinen inneren Nabe und einer relativ großen äußeren Nabe, wobei die Scheibenhälften einander überlappend ineinandergreifende Teile aufweisen, mit in den inneren Naben angeordneten, auf der Führungsmuffe gleitenden inneren Ringlagern, mit in den äußeren Naben angeordneten, die Führungsmuffe in radialem Abstand umgebenden trockengeschmierten äußeren Lagern und mit auf den gegenüberliegenden Endstücken der Führungsmuffe befestigen, verbreiterten Endkappen, an deren Außenflächen die äußeren Lager der Scheibenhälften gleiten, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die beiden Scheibenhälften (10, 26) eine gemeinsame Symmetrieachse aufweisen,

b) daß auch die inneren Ringlager (20, 25) als trockengeschmierte Lager ausgebildet sind und

c) daß die einander überlappend ineinandergreifenden Teile (33) an einander gegenüberliegenden Seiten über die Symmetrieachse hervorstehen und mit ihren freien Enden an den Ringlagern angebracht sind.

2. Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch Jo gekennzeichnet, daß die die trockengeschmierten Lager an ihren Außenflächen aufweisenden Endkappen (15,28) radial geteilt und mittels an ihnen angreifender Spanneinrichtungen (17,29) auf der Führungsmuffe (13, 30) festspannbar sind. J5

3. Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren trockengeschmierten Lager (19,24) und die zugehörigen großen äußeren Naben (11, 24) vieleckigen Querschnitt aufweisen.