DE3204059A1

DE3204059A1 - Regelscheibe fuer ein keilriemen-regelgetriebe

Info

Publication number: DE3204059A1
Application number: DE19823204059
Authority: DE
Inventors: Gerhard 4520 Melle Niemann
Original assignee: Niemann Wilhelm Co KG GmbH
Current assignee: Niemann Wilhelm Co KG GmbH
Priority date: 1982-02-06
Filing date: 1982-02-06
Publication date: 1983-08-25

Description

Anmelder: Firma Wilhelm Niemann GmbH. & Co. KG.

Regelscheibe für ein Keilriemen-Regelgetriebe

Die Erfindung betrifft eine zweiteilige Regelscheibe für ein Keilriemen-Regelgetriebe, die eine mittels einer Steckbuchse auf einer Welle gelagerte, axial unverschiebliche und eine auf der Steckbuchse mittels einer eine Lagerbuchse aufweisenden Radnabe drehbar gelagerte, axial verschiebbare Scheibenhälfte aufweist.

Keilriemen-Regelgetriebe werden zur stufenlosen Drehzahlregelung zwischen einem Antrieb einerseits und einer anzutreibenden Maschine andererseits eingesetzt. Weist das Keilriemen-Regelgetriebe zwei Regelscheiben der eingangs genannten Art auf, nämlich eine' auf der Eingangswelle und eine . auf der Ausgangswelle, erfolgt die Drehzahlregelung durch gegensinnige Änderung der Abstände der Scheibenhalften bei beiden Regelscheiben. Weist das Keilriemen-Regelgetriebe eine Regelscheibe der eingangs genannten Art und eine feste Gegenscheibe auf, erfolgt die Drehzahlregelung durch Änderung des Abstands der Scheibenhälften bei der Regelscheibe bei gleichzeitiger Änderung des Achsabstands von Regelscheibe und Gegenscheibe. In vielen Fällen ist die Ausgangswelle des Getriebes nicht zugleich die anzutreibende Maschinenwelle, sondern ein Keilriementrieb ist zwischen Ausgangswelle des Keilriemen-Regelgetriebes und anzutreibender Maschinenwelle vorgesehen. Eine Keilriemenscheibe des Keilriementriebs ist dann mit einer der Scheibenhälften auf der Ausgangswelle des Keilriemen-Regelgetriebes verbunden (vgl. DE-PS 15 88 600).

Sowohl bei Keilriemen-Regelgetrieben mit asymmetrischen Keilriemen als auch bei solchen mit symmetrischen Keilriemen sind die Regelscheibenhälften mit kegeligen Riemenlaufflächen ausgebildet (vgl. DE-PSn 2O 12 732 und 15 88 600). Dies berücksichtigt folgendes Verhalten des Keilriemen-Regelgetriebes nicht: Eine konstante DrehzdH der Regelscheibe vorausgesetzt überträgt der Keilriemen dann, wenn er sich im Bereich des äußeren Umfangs der Scheibe befindet, also einen großen Biegeradius aufweist, mehr mit seiner äußeren Seitenkante auf die Scheibe; dann, wenn er sich im Bereich der Achse befindet, also einen kleinen Biegeradius aufweist, mehr mit seiner inneren Seitenkante. Dazwischen gibt es theoretisch einen Bereich, in dem .der Keilriemen satt mit seinen Seitenflächen die Regelscheibe treibt.

Die Erfindung verfolgt den Zweck, die genannten Nachteile zu beseitigen. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelscheibe für ein Keilriemen-Regelgetriebe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine optimale Anlage der Riemenflanke an der Riemenlauffläche erfolgt. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß von den einander zugewandten Riemenlaufflächen der Regelscheibe wenigstens eine als Kugelfläche ausgebildet ist. Da beim' stufenlosen Antrieb die Durchmesserveränderungen von groß auf klein und umgekehrt kontinuierlich erfolgen, ergibt die Erfindung die optinale Anlage der Riemenflanke. Eine Kugelfläche im Sinne der Erfindung ergibt sich auch bei von außen nach innen aneinanderstoßenden sphärischen kleinen Flächen größer werdender Krümmung oder Kegelmatelflachen kleiner werdenden Öffnungswinkels.

Sind die Riemenlaufflächen der Scheibenhälften gegenüber der Lauffläche unterschiedlich geneigt, ist es in Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, die Lauffläche der

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schwächer geneigten Scheibenhälfte als Kugelfläche auszubilden; sind die Riemenlaufflächen der Scheibenhälften gegenüber der Laufflächen gleich geneigt, ist es vorteilhaft, die Laufflächen beider Scheibenhälften als Kugelflächen auszubilden.

Soll die zweiteilige Regelscheibe auch Konstruktiv und herstellungstechnisch vereinfacht werden, ist in Weiterbildung der Erfindung zumindest die die Kugelfläche aufweisende Scheibenhälfte mit der Steckbuchse oder der Radnabe materialeinheitlich aus je einem Stück hergestellt und besteht aus Gußeisen mit Kugelgraphit. Ist bei der zwei teiligen Regelscheibe die axial unverschiebliche Scheibenhälfte mit einer Keilriemenscheibe verbunden, ist weiterhin auch die Keilriemenscheibe mit der axial unyerschieblichen Scheibenhälfte materialeinheitlich aus einem Stück hergestellt und besteht aus Gußeisen mit Kugelgraphit.

Bei der Erfindung ist für jede Regelschexbenhälfte nur noch ein Teil notwendig: Das eine besteht beispielsweise aus der axial unverschieblichen Scheibenhälfte mit Steckbuchse, ggf. mit Keilriemenscheibe; das andere aus der axial verschieblichen Scheibenhälfte mit Radnabe. Jedes der beiden Teile ist aus einem Stück gegossen, nämlich aus Gußeisen mit Kugelgraphit. Bei der Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit werden kleine Mengen von Mg (als Vorlegierung MgNi₂ oder MgSi oder als Mg-Metall in Druckgefäßen) in Gußeisenschmelzen, z.B. mit ca. 3,5 % C und ca. 2,5 % Si gelöst, wobei sich der Graphit beim Erstarren nicht mehr lamellar, sondern in Kugelform abscheidet. Dadurch entsteht eine Gußeisensorte mit Stahleigenschaft. Die Festigkeit des Gußeisens wird verdoppelt, die Zähigkeit um das 4- bis 12-fache erhöht, die leichte und exakte Vergießbarkeit (niedrige Gießtemperaturen, sehr gutes Formfüllungsvermögen) bleiben erhalten. Bewährt hat sich ein von der Firma Inco unter dem eingetragenen Warenzeichen vertriebener "Sphäro-Guß GGG 40".

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung und Schemata zu ihrer Erläuterung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine zweiteilige Regelscheibe im Axialschnitt mit den Scheibenhälften in ihrer am engsten benach

barten Lage;

Fig. 2 eine axial unverschiebliche Scheibenhälfte einer zweiteiligen Regelscheibe anderer Ausgestaltung im Axialschnitt;

Fig. 3 die zu der in Fig. 2 dargestellten Scheibenhälfte gehörende axial verschiebliche Scheibenhälfte im Axialschnitt;

Fig. 4 bis 7 schematische Darstellungen von Regelscheiben zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung.

Die als·Ausführungsbeispiel gewählten Regelscheiben für ein Keilriemen-Regelgetriebe weisen zwei Scheibenhälften 1, 2 auf.

Auf der der Scheibenhälfte 2 zugewandten Seite, ist an die Scheibenhälfte 1 eine Steckbuchse 11 angeformt, auf der abgewandten Seite eine Keilriemenscheibe 12. Die Scheibenhälfte 1 besteht mit der Steckbuchse 11 und der Keilriemenscheibe 12 materialeinheitlich aus einem Stück. Als Material ist Gußeisen mit Kugelgraphit verwendet.

An die Scheibenhälfte 2 ist auf der der Scheibenhälfte 1 abgewandten Seite eine Radnabe 21 angeformt. Die Scheibenhälfte 2 besteht mit der Radnabe 21 materialeinheitlich aus einem Stück. Auch hier ist als Material Gußeisen mit Kugelgraphit verwendet.

Wie Fig. 1 zeigt, ist die Scheibenhälfte 1 auf einer Ausgangswelle 3 axial unverschieblich aber drehbar gelagert. Die Verbindung zwischen Scheibenhälfte 1 und Ausgangswelle 3 erfolgt mit Hilfe von Rillenkugellagern 4. Die Ausgangswelle 3 ist stufenweise abgesetzt. Die Rillenkugellager 4 greifen einmal

in Höhe der Keilriemenscheibe 12, zum anderen am freien End der Ausgangswelle 3 etwa im mittleren Bereich der Steckbuchse 11 an. Mittels der Radnabe 21 ist die Scheibenhälfte auf der Steckbuchse 11 drehbar gelagert. Zwischen Radnabe 2: und Steckbuchse 11' ist eine wartungsfreie, mehrschichtige Buchse 5 vorgesehen. Die Buchse 5 ist in die Radnabe 21 eingepreßt. Auf diese Weise ist die Radnabe 21, mit ihr die Scheibenhälfte 2 ohne Mitnehmerverbindung auf der Steckbuchse 11 gelagert.

Zwischen Radnabe 21 und Steckbuchse 11 ist eine last- bzw. drehmomentabhängige Spannvorrichtung vorgesehen, die zugleich als Mitnehmerverbindung dient: An der Steckbuchse 11 ist eine Scheibe 61 mit einer Drehraomenttcurve befestigt, in die Kurvenrollen 62 hineinragen, die lose, drehbar an der Nabe 21 der Scheibenhälfte 2 befestigt sind. Die Abstützung

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der Kurvenrollen 62 an der DrehmomentKurve erfolgt lastabhängig und dient als automatische Riemenspannvorrichtung: Die Scheibenhälfte 2 wird unter dem Druck von einerseits an der Scheibe 61, andererseits an der Radnabe 21 abgestützten Federn 63 gegen einen nicht dargestellten Keilriemen gedruckt und die erforderliche Riemenvorspannung, die der Größe der augenblicklich übertragenen Leistung entspricht, erzeugt. Andere Mitnehmerverbindungen anstelle der Spannvorrichtung können verwendet werden.

Die in Fig. 1 dargestellte zweiteilige Regelscheibe arbeitet mit einem unsymmetrischen Keilriemen. Die Riemenlaufflächen 13, 23 der Scheibenhälften 1, 2 haben unterschiedlichen Neigungswinkel gegenüber der Laufebene des Keilriemens, in der zeichnerischen Darstellung also gegenüber der Horizontalen. Die Riemenlauffläche 23 der axial verschiebbaren Scheibenhälfte 2 ist stärker geneigt als die Riemenlauffläche 13 der axial unverschiebbaren Scheibenhälfte 1- ^

Während die Riemenlauffläche 23 als Kegel mit großem Kegelwinkel ausgebildet ist, besteht die Riemenlauffläche 13 aus einer Kugelfläche, deren Radius größer als 3000 mm ist. Bei einem Ausführungsbeispiel mit einem Durchmesser der Regelscheibe von 415 mm, einem Neigungswinkel des Keilriemens auf der der Scheibenhälfte 1 zugewandten Seite von 5° und auf der der Scheibenhälfte 2 zugewandten Seite von 17° hat sich ein Kugelradius von 3222,85 mm als optimal herausgestellt.

Bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführung sind die Riemenlaufflächen 13, 23 der beiden Scheibenhälften 1, 2 gegenüber der Keilriemenebene, auch bei dieser Darstellung also gegenüber der Horizontalen, gleich stark geneigt. Hier sind beide Scheibenhälften 1, 2 als Kugelflächen ausgebildet und weisen den gleichen Kugelradius auf, der größer als 4000 mm ist. Bei einem Ausführungsbeispiel mit einem Durch-• messer der Regelscheibe von 450mm, einem Neigungswinkel der Horizontalen gegenüber den Riemenlaufflächen 13, 23 unmittelbar im Anschluß an die Steckbuchse 11 bzw. die Radnabe 21 von 12°, hat sich ein Kugelradius von 4630 mm als optimal herausgestellt.

Als Ausführungsbeispiele sind Ausgangs-Kegelscheibensätze dargestellt, bei denen die Scheibenhälfte 1 mit der Keilriemenscheibe 12 materialeinheitlich verbunden sind. Anstatt mit der Keilriemenscheibe 12 kann die Scheibenhälfte 1 auch mit der Ausgangswelle drehfest verbunden sein. In diesem Falle ist die Scheibenhälfte 1 mit der zugehörigen Welle verkeilt. Die Erfindung ist nicht nur bei Ausgangs-Kegelscheibensätzen verwendbar, sondern auch bei allen anderen Arten von zweiteiligen Regelscheiben.

Liegt ein Keilriemen 7 an einer Regelscheibe an, deren beide Scheibenhälften 2 eine kegelige Riemenlauffläche 23 aufweisen, berühren die Flanken 71 bei mittlerem Biegeradius des Keilriemens, also mittlerer Anlageposition an der Regel-

scheibe, satt die Riemenlaufflächen 23 (Fig. 6). Läuft dagegen nach Verstellung der Regelscheibe der Keilriemen 7 im Bereich des äußeren Umfangs der Regelscheibe, weist er also einen großen Biegeradius auf, läuft der Keilriemen 7 mehr mit seiner äußeren Kante 72 auf. der Riemenlauffläche 23 (Fig, 4), Läuft schließlich nach Verstellung der Regelscheibe der Keilriemen 7 im Bereich der Achse, weist er also einen kleinen Biegeradius auf, läuft der Keilriemen 7 mehr mit seiner inneren Kante 73 auf der Riemenlauffläche 23 (Fig. 5) . Bei einem Öffnungswinkel der Riegel sehe iben-Laufflächen 23 von 36° wechselt der Öffnungswinkel der Riemenflanken von 36° zwischen ca. 38° und 34°.

Anders bei der Erfindung: Die kugelige Ausbildung der RiemenTauffläche 23 gewährleistet die stets satte Anlage der Flanke 71 an der Riemenlauffläche. Dabei ergibt sich eine kugelige Lauffläche 13 auch, wenn sphärische kleine Flächen mit größer werdender Krümmung oder Kegelmantelflächen mit kleiner werdendem Öffnungswinkel von der Peripherie zur Achse der Scheibenhälfte 2 aneinandergefügt werden. Die unterschiedliche radiale Lage des Keilriemens 7 zeigt Fig. 7: Es besteht immer der gleiche Winkel zwischen Riemenflanke 71 und Riemenlauffläche 23, da letztere sich von der Achse zur Peripherie von 34° kontinuierlich über 36° nach 38° ändert - um den Vergleich zu der Darstellung in Fig. 4 bis 6 deutlich zu machen - und an den Öffnungswinkel der Riemenflanken 71 angepaßt ist.

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Claims

Anmelder: Firma Wilhelm Niemann GmbH. & Co. KG.

Patentansprüche

-Regel Zweiteilige Regelscheibe für ein Keilriemen^retriebe, die eine mittels einer Steckbuchse auf einer Welle gelagerte, axial unverschiebliche und eine auf der Steckbuchse mittels einer eine Lagerbuchse aufweisenden Radnabe drehbar gelagerte, axial verschiebbare Scheibenhälfte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß von den einander zugewandten Riemenlaufflächen (13,23) der Regelscheibe (1, 2) wenigstens eine als Kugelfläche ausgebildet ist.

Zweiteilige Regelscheibe nach Anspruch 1, bei der die Riemenlaufflächen der Scheibenhälften gegenüber der Lauffläche unterschiedlich geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (13) der schwächer geneigten Scheibenhälfte (1) als Kugelfläche ausgebildet ist.

3. Zweiteilige Regelscheibe nach Anspruch 1, bei der die Riemenlaufflächen der Scheibenhälften gegenüber der Lauffläche gleich geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufflächen (13, 23) beider Scheibenhälften (1, 2) als Kugelflächen ausgebildet sind.

4. Zweiteilige Regelscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die die Kugelfläche aufweisende Scheibenhälfte (1, 2) mit der Steckbuchse (11) oder der Radnabe (21) materialeinheitlich aus je einem Stück hergestellt ist und aus Gußeisen mit Kugelgraphit besteht.

5. Zweiteilige Regelscheibe nach Anspruch 4, bei der die axial unverschiebliche Scheibenhälfte mit einer Keilriemenscheibe verbunden und auf der Welle drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilriemenscheibe (12) mit der unverschieblichen Scheibenhälfte (1) materialeinheitlich aus einem Stück hergestellt ist und aus Gußeisen mit Kugelgraphit besteht.

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