DE4331944C2 - Reibradgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Reibradgetriebe zur stufenlosen Drehzahländerung mit einen Antriebs- und einem Abtriebs­ teil, wobei das Antriebsteil über einen Antriebsmotor eine Antriebsscheibe antreibt, welche eine Reibscheibe des Abtriebsteils in Drehung versetzt und letzteres ein Ril­ lenkugellager, eine Spiralfeder sowie Nockenkurven auf­ weist, welche die notwendige Anpreßkraft zwischen Reib­ scheibe und Antriebsscheibe erzeugen, sowie mit einer Verstellspindel, mittels derer das Antriebs- und das Abtriebsteil gegeneinander verschoben werden können.

Derartige Reibrad-Verstellgetriebemotoren werden als Verstellantriebe zum Verstellen der Drehzahl wegen ihres einfachen Aufbaus, ihrer Preisgünstigkeit und ihrer leicht übersehbaren mechanischen Funktionsweise sehr geschätzt. Sie werden immer dort eingesetzt, wo kein großer Stellbereich notwendig ist. Bevorzugt werden sie in rauhen Umgebungen, z. B. Sägewerken, verwendet.

Die Drehzahländerung erfolgt, indem die Antriebsscheibe über linien- bzw. punktförmige Berührungsstellen mit der Reibscheibe durch Reibungsschluß an diese die Drehmomente überträgt. Hierzu wird die Antriebsscheibe gegenüber der Reibscheibe verfahren, es ändert sich der Wirkkreisdurch­ messer und damit die Drehzahl. Bei einem bekannten Reib­ radgetriebe wird hierzu eine schräg angestellte Antriebs­ scheibe verwendet. Es können aber auch Zylinder, Kegel, Kugeln etc., je nach gewünschter Drehzahlcharakteristik, verwendet werden.

Die für die Übertragung notwendigen Anpreßkräfte werden durch Druckfedern und Nockenkurven erhalten. Die Druckfe­ der hält dabei die Funktionsfähigkeit der Reibpaarung im Leerlauf, d. h. ohne Abtriebsdrehmoment, aufrecht und ermöglicht den Anfahrvorgang. Bei steigendem Drehmoment nach dem Anfahren wird die Anpreßkraft von den zwei inein­ ander greifenden Nockenkurven übernommen.

Durch den Drehmomentaufbau bzw. -abbau entsteht zwischen den Nockenkurven eine Relativbewegung, die dann je nach den Bedingungen, unter denen das Reibradgetriebe einge­ setzt wird, zu Verschleiß führt. Je höher die Drehmoment­ schwankungen und die Änderungen des Drehmomentes, sind, desto schneller verschleißen die Nockenkurven. Bei bekann­ ten Reibradgetrieben (DE 36 44 542 A1) werden Messing- oder Lagermetall­ scheiben eingesetzt und die Nockenkurven gehärtet, um dem Verschleiß entgegenzuwirken, oder aber es wird mit demsel­ ben Ziel mit gehärteten Nockenkurven und einer entspre­ chenden Fettfüllung, gearbeitet.

Die geometrisch komplizierte Form der Nockenkurven und die hohe Flächenpressung durch die Drehmomentschwankungen haben aber auch bei derartig ausgebildeten Reibradgetrie­ ben zur Folge, daß die angestrebte Lebensdauer nicht erreicht wird.

Die verschlissenen Teile müssen ausgewechselt werden. Da die Intervalle zum notwendigen Wechseln dementsprechend kurz sind, wird der Gebrauchswert eines eingebauten An­ triebs herabgesetzt. Auch werden, da der Zustand bzw. die Schmierfähigkeit des Fettes immer nieder überprüft werden muß, die Wartungskosten erhöht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Reib­ radgetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich durch eine kostengünstige Fertigung und Wartung sowie hohe Lebensdauer auch unter extremen Einsatzbedingungen auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einem Reib­ radgetriebe dadurch gelöst, daß die Nockenkurven mit einer Kunststoffscheibe versehen sind. Durch diese Kunststoff­ scheibe ist der Einsatz von Messing- oder Lagermetall­ scheiben oder aber einer Fettfüllung nicht mehr notwendig.

Sie befindet sich bevorzugt zwischen den Nockenkurven auf dem der Reibseite abgewandten Ende. Auf diese Weise fängt die Kunststoffscheibe, bei der es sich bevorzugt um eine Spezial-Polyamidscheibe handelt, die mit steigendem Dreh­ moment auftretenden Kräfte auf. Die Anordnung der Poly­ amidscheibe sorgt dafür, daß sich die Nockenkurven nicht gegenseitig abreiben und die Nockenkurven dementsprechend nicht verschleißen.

Der Verschleiß der Nockenkurven wird durch die Verwendung der Polyamidscheibe deutlich verringert. Aufgrund dieser überdurchschnittlichen Lebensdauer, auch unter extremen Einsatzbedingungen, werden die Wartungskosten deutlich verringert, da derartige Verstellgetriebe weitgehend wartungsfrei sind und keine besonderen Ansprüche stellen. Auch die Fertigungskosten werden durch die Verwendung der Polyamidscheiben gesenkt. Auf diese Weise wird dafür gesorgt, daß die Anpreßkraft sowohl statisch als auch lastabhängig erzeugt werden kann. Im Leerlauf übernimmt die Druckfeder das Aneinanderpressen von Antriebsscheibe und Reibscheibe. Über den gesamten Drehmomentbereich wird eine entsprechend erforderliche Normalkraft aufgebracht und sorgt dafür, daß die Reibpaarung von Reibscheibe und Antriebsscheibe als auch die Gehäuse, Lager und Wellen nicht unnötig belastet werden. Das wirkt sich dann insge­ samt positiv auf Erwärmung, Verschleiß und Lebensdauer des Reibrad-Verstellgetriebes aus. Da die Anpreßkraft nicht allein durch die Druckfeder aufgebracht werden muß, wird der Laufring bei Leerlauf entlastet und gleichzeitig für bin rasches Ansprechen bei plötzlicher Drehmomentänderung gesorgt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschrei­ bung, in der ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungs­ gemäßes Reibradgetriebe im Längs­ schnitt;

Fig. 2 das Abtriebsteil des Reibradgetriebes ohne Gehäuse; und

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht von Nockenkurve und Kunststoffscheibe aus Fig. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte Reibradgetriebe 1 weist ein Antriebsteil 2 und ein Abtriebsteil 3 auf. Das Antriebs­ teil 2 ist mit einem Antriebsmotor 4 versehen, der über eine Antriebswelle 5 eine Antriebsscheibe 6 in Drehung versetzt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die An­ triebsscheibe 6, bei der es sich im dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel um eine Tellerscheibe handelt, schräg gegen­ über einer Reibscheibe 9 angeordnet.

Die Antriebsscheibe 6 ist mit einem Teil ihrer Fläche gegen die Reibscheibe 9, die Bestandteil des Abtriebsteils 3 ist, kraftschlüssig angepreßt. Die Reibscheibe 9 weist einen Laufring 10 als Reibfläche auf. Dieser Laufring 10 ist bei Verschleiß leicht auswechselbar.

Um den notwendigen Anpreßdruck zwischen Reibscheibe 9 und Antriebsscheibe 6 zu erreichen, weist das Abtriebsteil 3 eine als Druckfeder dienende Spiralfeder 11 auf. Letztere ist mit einem Anschlagbolzen 12 verbunden, der sich an dem der Antriebsscheibe 6 abgewandten Ende der Reibscheibe 9 befindet. Die Spiralfeder 11 sowie der Anschlagbolzen 12 sind innerhalb einer Abtriebswelle 14 angeordnet. Die Feder 11 stützt sich einerseits in einer Bohrung der Abtriebswelle 14 ab, andererseits wirkt sie über den Bolzen 12 und einen Sicherungsring 12a auf die mit einer die Abtriebswelle 14 umgebende Hohlwelle 15 verbundene Reibscheibe 9 und drückt so den Laufring 10 gegen die Antriebsscheibe 6. Die Hohlwelle 15 ist mittels Nadella­ gern 16 in einem Abtriebswellengehäuse 14a gelagert.

Zwischen den einzelnen Nadellagern 16 ist ein Zwischenring 17 ausgebildet. An dem der Reibscheibe 9 abgewandten Ende der Hohlwelle 15 (s. auch Fig. 2 und 3) weist das Ab­ triebsteil 3 Nockenkurven 18 auf. Diese sind mit einer Polyamidscheibe 19 versehen. An dem der Hohlwelle 15 abgewandten Ende der Nockenkurve 18 ist ein Rillenkugella­ ger 20 angeordnet. Derartige Rillenkugellager 20 nehmen auch verhältnismäßig große Axialkräfte ohne Schaden auf.

Um die Antriebsscheiben 6 gegenüber der Reibscheibe 9 zu verfahren, um damit den Wirkkreisdurchmesser und somit die Drehzahl zu verändern, ist ein Handrad 21 vorgesehen, das über eine Verstellspindel 22 sowie eine Verstellplatte 23 das Antriebsteil 2 und das Abtriebsteil 3 gegeneinander verschiebt. Mittels Befestigungsschrauben 24 ist das Abtriebsteil 3 mit dem Antriebsteil 2 lösbar verbunden.

In Fig. 2 ist das Abtriebsteil 3 ohne Gehäuse darge­ stellt. Dabei sind deutlich der Laufring 10′ die Spiralfe­ der 11, die Nockenkurven 18, die Rillenkugellager 20, etc., zu erkennen. Dabei werden für gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. In Fig. 3 ist ein vergrößerter Ausschnitt Z aus Fig. 2 darge­ stellt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Polyamid­ scheibe 19 zwischen den Nockenkurven 18, die als Schrau­ benfläche ausgebildet sind und den Teil eines Flachgewin­ des darstellen, und der Hohlwelle 15 angeordnet. Die Polyamidscheibe befindet sich dabei an der der Reibscheibe 9 zugewandten Seite 25 der Nockenkurve 18 und dem der Reibscheibe 9 abgewandten Ende 26 der Hohlwelle 15. Die Polyamidscheibe 19′ ist dabei gegen das Ende 26 angepreßt.

Ein derartiges Reibradgetriebe 1 weist bevorzugt ein kleines, kompaktes Gehäuse auf, welches den Einbau er­ leichtert und Platzschwierigkeiten vermeidet. Soll das Reibradgetriebe innerhalb einer Maschine angebracht wer­ den, dann erübrigt sich ein separates Gehäuse. Die Anpreß­ kraft zwischen Reibscheibe und Antriebsscheibe wird bei dem erfindungsgemäßen Reibradgetriebe sowohl statisch als auch lastabhängig erzeugt. Im Leerlauf, d. h. ohne Drehmo­ ment, erfolgt dies durch die Spiralfeder in der Hohlwelle. Bei steigendem Drehmoment wird die Anpreßkraft von den zwei ineinander greifenden Nockenkurven übernommen. Auf diese Weise werden Gehäuse, Lager und Wellen nicht unnötig belastet. Durch dem Drehmomentaufbau gegenüber einer Last verdreht sich die Abtriebswelle 14 gegenüber der Hohlwelle 15 und erzeugt durch die ineinander greifenden Nockenkur­ ven 18 eine mit dem Drehmoment ansteigende Normalkraft, die sich einerseits am Rillenkugellager 20 abstützt und andererseits durch das Anpressen der Reibscheibe 9 an der Antriebsscheibe 6 abstützt. Auf diese Weise wird für ein schnelles Ansprechen des Reibradgetriebes 1 gesorgt.

Claims (6)

1. Reibradgetriebe zur stufenlosen Drehzahländerung mit einem Antriebs- und einem Abtriebsteil, wobei das Antriebsteil über einen Antriebsmotor eine Antriebs­ scheibe antreibt, welche eine Reibscheibe des Ab­ triebsteils in Drehung versetzt und letzteres ein Rillenkugellager, eine Spiralfeder sowie Nockenkurven aufweist, welche die notwendige Anpreßkraft zwischen Reibscheibe und Antriebsscheibe erzeugen, sowie mit einer Verstellspindel, mittels derer das Antriebs- und das Abtriebsteil gegeneinander verschoben werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenkurven (18) mit einer Kunststoffscheibe (19) versehen sind.

2. Reibradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kunststoffscheibe (19) an den der Reib­ scheibe (9) zugewandten Seiten (25) der Nockenkurven (18) angebracht ist.

3. Reibradgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffscheibe (19) zwi­ schen den Nockenkurven (18) und dem der Reibscheibe (9) abgewandten Ende (26) der Hohlwelle (15) angeord­ net ist.

4. Reibradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffscheibe (19) eine Polyamidscheibe ist.

5. Reibradgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffscheibe (19) locker auf den Nockenkurven (18) aufsitzt.

6. Reibradgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kunststoffscheibe (19) durch die Ab­ triebswelle (14) zentriert ist.