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Bei Antrieben'mit veränderlicher Drehzahl mit einem Paar
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Flanschen, die axial mit Bezug aufeinander beweglich sind, ist ein
Flansch im allgemeinen fest auf der Nabe gelagert und der andere Flansch an einer
Hülse befestigt, die axial auf'der Nabe gleitfähig ist, aber mit ihr umlaufen kann.
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Riemenscheiben dieser Art werden bei Keilriemen verwendet, häufig
in einer XomDination miteinander, in welcher cine der veränderlichen Scheiben von
dem Bedienungsmann von Hand eingestellt wird und die andere Scheibe sich e4rstellti
um die bei der ersten Scheibe durchgeführte Einstellung aufzunehmen, oder sie werden
in einer Kombination miteinander verwendet, in welche eine der Scheiben veränderlich
ist und die andere auf die erste Scheibe zu und von ihr fort bewegt wird, um einen
Ausgleich für die Veränderung in der wj:samen Länge des Riemens zu schaffen, wenn
eine Einstellung durchgeführt wird.
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Diese Antriebe mit veränderlicher Drehzahl arbeiten häufig über ausgedehnte
Zeitspannen unter schweren Lasten und sind ständig übermäßiger Abnutzung unterworfen,
insbesondere in den Scheibenteilen, die bei der Einstellung auf verschiedene Drehzahlen
eine Rolle spielen. Infolge dieser ausgedehnten nachteiligen Betriebsbedingungen
tritt in den einer Gleitberührung unterworfenen Teilen ein erhebliches Maß an Abrieb
auf, was schließlich den ordnungsgemäßen Betrieb und die Einstellung der Scheiben
stört, so dat schließlich ein Austausch der betroffenen Teile oder der gesamten
Scheibe erforderlich
wird. Die gleitenden Teile der Scheibe, die
normalerweise von diesem Abrieb und der Abnutzung unter den oben erwähnten Bedingungen
am stärksten beeinträchtigt werden, bestehen aus der Nabe der Antriebsscheibe und
der auf ihr gleitbaren Hülse, die allgemein zum Umlauf mit der Nabe an ihr verkeilt
ist. Wenn diese Teile sich in dem richtigen Betriebszustand befinden, dcnn bewegt
sich die Hülse in axialer Richtung frei auf der Nabe. Die ungünstigen Betriebsdingungen
können ferner ein Ausschlagen des Keils, sowie Rauhheit und Fressen zwischen dem
Keil in der Nabe und dem in Gleitberührung befindlichen Abschnitt der Keilnut in
der Hülse hervorrufen, so daß die Gleitbewegung zwischen den beiden Teilen in dem
Maße behindert wird, daß eine optimale Betriebsweise der veränderlichen Scheibe
selbst unter normalen Be-ziebsdingungen oder leichter BElastung nicht möglich ist.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb mit veränderlicher Drehzahl
vorzusehen, welcher Scheiben mit einstellbarem Abstand mit einer axialbeweglichen
Hülse aufweist, der wirksam und leicht eingestellt werden kann, um eine erannschte
Betriebsdrehzahl unter ungünstigen Betriebsbedingungen zu erreichen, und der so
konstruiert und angeordnet ist, daß die gleitende Nabe über ausgedehnte Zeitspannen
unter ungünstigen Bedingungen ihren Betrieb fortsetzt, ohne daß die Gleitflächen
der Nabe und der Hülse verschramalt, angefressen oder anderweitig beschädigt werden.
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Ein besonderes Merh.al der Erfindung besteht in der Schaffung einer
Scheibe mit veränderlichem Abstand, die über ausgedehnte Betriebszeiten arbeitet,
ohne daß in den relativ gleitenden Flächen der Nabe und der gleitenden Hülse, ale
bei der Einstellung des Abstands der Scheibe eine Rolle spielen, Abrieberscheinungen
auftreten, und die über ausgedehnte Betriebszeiten unter ungünstigen Betriebsbedingungen
arbeitet, ohne daß die Seiten des Keils oder die Keilnuten Auskerbungen zeigen oder
anderweitig durch den Betrieb der Scheibe beschädigt wer den.
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Gemäß der Erfindung ist ferner eine Buchse zur Verwendung in einer
Scheibe mit veränderlichem Abstand vorgesehen, wobei eine Nabe und eine xialbeweglich
auf ihr gelagerte und an ihr verkeilte Hülse durch die Buchse voneinander getrennt
werden, was ein Auskerben des Keils und der Keilnuten sowie Abnutzung und Abrieb
zwischen der Nabe und der Hülse selbst unter ungünstigen Betriebsbedingungen verhindert
und dadurch die Scheibe ungeachtet der innerhalb des normalen Betriebsbereichs des
Antriebs auftretenden Belastungen in optimalem Betriebszustand hält.
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Die Buchse gemäß der Erfindung für Scheiben mit veränderlichem Abstand
ist ferner aus Kunststoffmaterial hergestellt und ist so konstruiert und ausgelegt,
daß sie einem über lange Zeitspannen fortgesetzten Betrieb bei Mindestabnutzung
standhalten
kann, ohne daß sich in den Scheiben irgendwelche nachteiligen
Betriebsbedingungen, die-den Betrieb beeinträchtigen würden, aufbauen, wodurch ein
häufiger Austausch von Teilen oder gar der gesamten Einheit ausgeschaltet wird.
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Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die oben erwähnte Buchse leicht
herzestellen, zusammenzubauen und einz-«setzen ist, unter Verwendung der üblichen
Einrichtungen und Werkzeugt, und daher anschließend am Aufstellunssort leicht gewartet
werden kann.
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Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Kunststoffbuchse
in Antrieben der oben erwähnten Art mit veränderlicher Drehzahl, welche eine einstückig
mit ihr aus,gebildete Rippen-und Nutenkonstruktion zum Einsitzen in eine der Keilnuten
und zum Umfassen der entsprechenden Oberflächen des Keils in der entsprechenden
Keilnut aufweist Die Buchse ist vorzugsweise vom axial gespaltenen Typ mit einer
ringförmigen Rippe zum Einsitzen in eine ringförmige Nut in der Nabe oder Hülse,
um die Buchse mit Bezug auf die Nabe oder Hülse in einer axial fixierten Stellung
zu halten. Die Buchse vermindert die Abnutzung und verhindert den Abrieb zwischen
den Lagerflächen und dem Keil und der Keilnut durch Vorsehung glatter Wälzflächen
zwischen den relativ beweglichen Teilen der Nabe und der Hülse, sowie auch durch
Vorsehung einer guten Gleitfläche zwischen den Seiten des Keils und der Nabe. Wenn
die Buchse abgenutzt
wird, kann sie leicht ausgetausck werden,
um den Antrieb zu seiner optimalen Leistung zurückzuführen, ohne daß die Nabe, die
Hülse oder andere bewegliche Metallteile des Antriebs ausgetauscht werden müßten.
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Weitere Merkmale und Vorzüge des vorliegenden Antriebs mit veränderlicher
Drehzahl zusätzlich zu den oben erwähnten gehen aus der folgenden Beschreibung und
den beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch die Scheibe
von veränderlicher Drehzahl mit der Buchse in Ausführung der Erfindung, zur Darstellung
der Art und Weise, in welcher die Buchse in die Scheibe eingebaut und darin verwendet
wird, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Buchse für Scheiben von veränderlicher
Drehzahl in Ausführung der Erfindung, Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Ende der in
Fig. 2 gezeigten Buchse und Fig. 4 eine Seitenansicht der in den vorhergehenden
Figuren gezeigten Buchse.
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Es wird nun im einzelnen auf die Zei7hnungei, Bezug genommen, in denen
Fig. 1 eine Keilriemenscheibe von veränderlither Drehzahl von der Art zeigt, die
auf die von dem Keilriemen übertragene Kraft zur Einstellung auf verschiedene Drehzahleinstellungen
anspricht. Der besonders gezeigte Antrieb wird lediglich zur Erläuterung der Konstruktion
und des Betriebes der vorliegenden Buchse für Keilriemenantriebe benutzt, Die Buchse
kann bei anderen Arten von Keilriemenantrieben mit veränderlicher Drehzahl wirksam
und vorteilhaft verwendet werden.
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Die in Fig. 1 gezeigte Keilriemenscheibe 12 von veränderlicher Drehzahl
enthält eine Nabe 12 mit einer Bohrung 14 in einem Ende zur Aufnahme einer Welle
(nicht gezeigt). Die Nabe ist in der dargestellten Scheibe an der Welle befestigt,
und zwar durch einen Flansch 15 an dem äußeren Ende der Bohrung 14 in der Nabe,
wobei einer oder mehrere axial gelegene Schlitze vorgesehen sind, um ein Zusammenziehen
des Flansches auf die Welle zu ermöglichen. Uber dem Flansch 15 ist ein gespaltener
Überwurf 16 gegen die Schulter 18 auf der Nabe 12 gelagert, und dieser Uberwurf
wird auf den Flansch 75 festgeklemmt durch eine Schraube 20, die sich im Schraubeingriff
durch eine öffnung in dem Ende 22 des Uberwurfs hindurch in eine Gewindebohrung
24 in dem Ende 26 des Uberwurfs hineinerstreckt. Auf der Nabe ist ein fester Flansch
30 gelagert, der durch Schweißen oder andere geeignete Befestigungsmittel bei Schulter
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an der Nabe befestigt ist. Ein axialbeweglicher Flansch 3s ist an einer auf der
Nabe 12 gelagerten beweglichen Hülse 36 befestigt, wobei der Flansch bei Schulter
38 an der Nabe befestigt ist. Die Hülse ist auf der Nabe axial gleitbar und drückt
bei ihrer Bewegung nach rechts in Fig. 1 eine Schraubenfeder 40 zusammen, die in
dem Gehäuse 42 gefangen und zwischen dem Ende 44 des Abschnitts 46 des Geh.4uses
und dem Ende 48 des Abschnitts 50 des Gehäuses wirksam ist. Das Gehäuse wird durch
eine Zwischenlegscheibe 52 und einen Schnappring 54 in der Nähe des rechten Endes
der Nabe auf der Nabe gehalten. Die Hülse wird an einem Umlauf relativ zu der Nabe
durch den Keil 60 gehindert, der in einer Keilnut 62 sitzt, welche sich im wesentlichen
über die gesamte Länge der Nabe rechts von dem Flansch 30 erstreckt. Die Feder 40
drückt die Hülse 36 und den Flansch 34 ständig nach links, und der Keilriemen 64
drückt den Flansch und die Hülse nach rechts, wenn auf den Riemen entweder durch
Veränderung der Stellung der anderen Scheibe relativ zu der Scheibe 10 oder durch
Veränderung des Abstands des entsprechenden Flansches auf der Scheibe eine Kraft'ausgeübt
wird. Sowie auf den Riemen durch die andere Scheibe eine verstärkte Kraft ausgeübt
wird, bewegt sich der Riemen zwischen den beiden Flanschen 30 und 34 nach innen
und drückt den Flansch 34 gegen die Kraft der Feder 40 nach rechts. Der Keil sitzt
auch in einer Keilnut 63 in der Nabe 36, so daß die Nabe und der Flansch 34, sowie
auch der Flansch 30, während des gesamten Betriebes
der Scheibe
gemeinsam umlaufen.
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Eine der Schwierigkeiten, die bei Scheiben der beschriebenen Art und
in anderen Arten mit Flanschen auftreten, die sich axial relativ zueinander verändern,
um die Drehzahl der Antriebsanordnung einzustellen, besteht in dem Abrieb und der
Korrosion zwischen der Hülse und der Nabe sowie einer Kerbenbildung zwischen der
Hülse und dem Keil. Die Korrosion und die Kerbenbildung versturken den Widerstand
und die Reibung gegenüber der Bewegung der Hülse auf der Nabe entlang und erhöhe
daher die von dem Riemen 64 erforderliche Kraft zum Aufweiten der beiden Flanschen
axial relativ zueinander auf der Nabe.
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Die Korrosion oder Rauhheit zwischen der Innenseite der Hülse und
der Außenseite ner Nabe macht auch die Scheibe weniger ansprechbar auf eine Einstellung
auf entweder eine erhöhte oder verminderte Rate oder Drehzahl. Um die Korrosion
und den Abrieb zwischen der Nabe 12 und der Hülse 36 auszuschalten oder zu verringern,
ist zwischen der Nabe und der Buchse ein Paar Kunststoffbuchsen 70 und 72 angeordnet.
Die beiden Buchsen sind im wesentlichen gleich in Konstruktion und Betrieb und umfassen
im wesentlichen die Nabe und den Keil, so daß keine Metall-zu-Metallberührung zwischen
der Nabe und der Hülse und zwischen der Hülse und dem Keil vorhanden ist. Da die
beiden Buchsen gleich sind, wird nur eine hier ausführlich beschrieben und zur Kennzeichnung
des gleichen Teils in der anderen Buchse das
gleiche Bezugszeichen
mit Beistrich benutzt.
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Die Buchse 70 besteht aus einem zylindrischen Körper 74 mit einem
Schlitz 76,der sich axial und radial vollständig durch -sie hindurcherstreckt, so
daß eine Spaltbuchsenstruktur gebildet wird, die in der Lage ist, sich genau auf
die Außenfläche der Nabe und die Innenfläche der Hülse einzustellen, sowie auch
beim Einsetzen der Buchse in die Hülse und ihrer Entfernung aus der Hülse unterstützend
tnitzuwirken. Die Buchse ist mit einer ringförmigen Rippe 78 versehen, welche in
der ringförmigen Nut 80 in der Innenfläche der Hülse 36 sitzt und die Buchse in
fester Lage relativ zu der Hülse hält,so daß die Buchse sich axial mit der Hülse
36 bewegt, sowie der Flansch 34 während des Betriebes der Scheibe relativ zu dem
Flansch 30 eingestellt wird. Eine der Schwierigkeiten, die beim Betrieb der herkömnlichen
Scheibe der in Fig. 1 gezeigten Art auftritt, besteht in dem Verschrammen oder der
Kerbenbildung in dem Keil und den Seiten der Keilnut in der Hülse, was so zu einer
erheblichen Reibung zwischen dem Keil und der Hülse führt und zeitweilig den optimalen
oder zufriedenstellenden Betrieb der Scheibe verhindert, wenn der Riemen 64 den
Versuch macht, den Flansch 34 relativ zu dem Flansch 30 in der im vorhergehenden
erlEuterten Weise einzustellen. Die vorliegende Buchse überwindet diese Schwierigkeit
durch Vorsehung einer axialen Rippe 90 mit einer Keilnut 92 darin, sowie zwei Seitenwänden
94 und 96 zur Erfassung
der Seiten des Keils, wodurch somit die
Seiten der Keilnut der Hülse daran gehindert werden, die Seiten des teils zu berühren.-
Die Rippe besitzt auch eine Außenwand 98, welche die Umfangsfläche des Keils vom
Boden der Keilnut in der Hülse trennt und auch einen ununterbrochenen Körper von
einstückiger Struktur bildet. Diese einstückige Konstruktion unterstützt erheblich
den Einbau der Buchse an ihrem Platz in der Hülse, sowie das Einsetzen der Rippe
78 in die Nut 80 und auch den Aufbau der Hülse auf die Nabe. Während des Betriebes
der Scheibe berührt die Innenseite der beiden Wände 94 und 96, welche sich über
die gesamte axiale Länge der-Bucilse erstrecken, die Seiten des Keils und verhindert
eine Metall-zu-Metallberührung zwischen der Hülse und dem Keil. Diese vereinfachte
einstückige Konstruktion erleichtert ferner die Wartunc-- ler Scheibe, da die Buchse
in einem Stück lediglich durch teilweises Schließen des Schlitzes 76 und Herunterschieben
der Rippe 78 von der Nut 80 entfernt und eine neue Buchse durch Schließen des Schlitzes
und Heraufschieben der Buchse an ihren Platz eingesetzt werden kann, wo die natürliche
Elastizität des Körpers 74 der Buchse die Rippe 78 veranlaßt, in die Nut einzuschnappen
und darin zu bleiben.
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Die Buchsen 70 und 72 können aus jedem beliebigen geeigneten Kunststoffmaterial
bestehen, welches gute Antifriktionseigenschaften und dabei eine ausreichende Starrheit
aufweist, so
daß sie ihre ursprünglich festgelegte Gestalt unter
nachteiligen Betriebsbedingungen bewahren.Die Buchse weist auch eine ausreichende
Elastizität auf, um dem zylindrischen Körper 74 und der Rippe 78 ein Durchbiegen
nach innen oder nach außen zu gestatten, wenn die Buchse in die Hülse 36 eingebaut
und/ oder auf die Nabe 12 aufgebaut wird. Die Buchse ist vorzugsweise aus einem
Polyesterelastomren hergestcllt, welches Sillkon und/oder Teflonzusätze enthält.
Dieses Material hat gute Antifriktionseigenschaften, sowie auch einen guten Abnutzungsfaktor,
so daß eine optimale Leistung der Buchse in dem Antrieb über ausgedehnte Betriebszeiten
aufrechterhalten bleibt Es dämpft auch Schwingungen, absorbiert Stöße und führt
zu einem ruhigen Betrieb. Während die besondere Zusammensetzung nicht kritisch ist,
sei doch erwähnt, daß eine derartige Zusammensetzung im Handel als "Hytrel" bezeichnet
wird, hergestellt von DuPont Company, der Silikon und Teflon zugesetzt werden.
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Hytrel gehört zu einer Klasse thermoplastischer Elastomerer, die keine
Nachabbindung benötigen, um die volle Festigkeit und Beständigkeit zu erlangen.
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Bei Verwendung der vorliegenden Buchse und beim Betrieb der Scheibe
mit den darin befindlichen Buchsen 70 und 72 werden die Buchsen durch Zusammendrücken
des Körpers 74 zum Schließen des Schlitzes 76 in die Hülse 36 eingebaut, wodurch
es der Rippe 78 gestattet wird, nach innen in die Bohrung der Hülse
hineinzugleiten
und in der Nut 80 ftir die Hülse ', oder in der Nut 80 für die Buchse 72 zum Aufsitz
zu kommen. Wenn die Buchsen ihre jeweiligen ringförmigen Nuten erreichen, dann veran
laßt die Elastizität der Buchse die Rippe 78, in die Nut sinzu schnappen , und die
Außenseite der Buchse kommt fest auf der Innenseite der Hülse zum Auf sitz. Die
Rippe muß von Hand aus ihrem Eingriff mit den jeweiligen Nuten 80 und 80' gelöst
werden, um die Buchse aus der Hülse zu entfernen. Nachdem die Buchsen in der oben.beschriebenen
Weise in den Hülsen zusammengebaut und der Keil 60 in die Keilnut 62 eingesetzt
worden ist, werden die Hülse und der daran befestigte Flansch 34 auf der Nabe 12
zusammengebaut, indem man sie in Längsrichtung von der rechten.:Seite - bei Darstellung
in Fig. 1 - auf der Nabe entlanggleiten läßt. Der Rippenabschnitt 90 der Buchse
umfasst den Keil, und die Oberflächen der Seitenwände 94 und 96 befinden sich in
enger Berührung mit den Seiten des Keils. Wenn die in Fig. 1 gezeigte Scheibe eine
angetriebene Scheibe ist, dann wird das von dem Riemen auf dem Flansch 34 erzeugte
Drehmoment auf die Hülse übertragen, die wiederum das Drehmoment über eine der Seitenwände
94 oder 96 auf den Keil 60 überträgt, was wiederum die Nabe in Umdrehung versetzt.
Wenn die Scheibe eine treibende Scheibe ist, dann wird das Drehmoment der Nabe über
den Keil und die Seitenwände 94 und 96 der Buchse auf die Hülse 36 und von dort
auf den Flansch 34, sowie unmittelbar von der Nabe auf den Flansch 30 übertragen.
Während die Buchse durch
Verschieben des Riemens radial nach innen
oder nach außen mi; Bezug auf die beiden Flansche 30 und 34 arbeitet und die Drehzahl
verändert, verschieben sich der Flansch 34 und die Hülse 36 axial auf der NaDe und
dem Keil 60, wobei die Buchse die Nabe völlig von der Hülse trennt. Somit herrscht
während des gesamten normalen Betriebes des Keilriemenantriebs ein wirksauer Antifriktions-
oder Nichtabnutzungszus'and. Die axiale Bewegung des Flansches 34 und der Hülse
36 drückt die Feder 40 zusammen, wenn sich der Flansch nach rechts bewegt, und der
Flansch wird in die in der Zeichnen gezeigte Stellung durch die Feder zurückgeführt,
sowie die auf den Riemen 64 wirksame Kraft entlastet wird.
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Es ist ersichtlich, daß die vorliegende Buchse nicht nur wirksame
Antifriktionslagerflächen zwischen der Nabe 12 und der Hülse 36 schafft, sondern
auch ein leichtes Verfahren zur Erlangung der erwünschten Toleranzen und zum Zusammenbauen
und Auseinanderbauen des Antriebs, wenn eine Reparatur des Antriebs durch Austausch
einer oder beider Buchsen erforderlich wird.
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Ferner schafft die axiale Rippe 90 einen wirksamen Schutz und gute
Antifriktionscharakteristika im Betrieb zwischen dem Keil 60 und der Hülse 36, so
daß sich die Hülse während ausgedehnter Betriebszeiten frei auf der Nabe und dem
Keil entlangbewegt.
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Die Buchse kann an eine Vielzahl verschiedener Arten von Antrieben
angepasst und abgewandelt werden, so daß sie die erwünscht
An-ifriktionsfunktion
erfüllt und dabei gleichzeitig ein Verschranmen der Seitenwände des Keils 60 und
der Seitenwände der Keilnut in der Hülse verhindert. Alternativ kann der Antrieb
so abgewandelt werden, daß der Keil'in der Hülse liegt und die Rippe 90 nach innen
umgekehrt ist, so daß die Seitenwände 94 und 96 den Keil von der Keilnut in der
Nabe trennen.
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Es sind verschiedene Abwandlungen und Veränderun-gen in der vorliegenden
Buchse gemäß der Beschreibung möglich, ohne dabei vom Bereich der Erfindung abzuweichen.
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L e e r s e i t e