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Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einer Reibungskupplung Gegenstand
der Erfindung ist ein Geschwindigkeitswechselgetriebc mit einer Reibungskupplung.
Das Neue besteht darin, daß zwischen dem Antriebsglied, welches mit dem Höchstwert
der an der Ab.triebsstelle gewünschten Drehzahl- umläuft, und dem Abtriebsgliede
eine Reibungskupplung eingeschaltet ist, die durch hin mit veränderlich einstellbarer
Geschwindigkeit umlaufendes Glied derart gesteuert wird, daß die Kupplung pulsierend
wirkt, so daß das Abtriebsglied mit einer der am Steuerglied eingestellten Geschwindigkeit
entsprechenden Drehzahl umläuft. Dadurch wird eine beliebige Veränderung der Drehzahl
des Abtriebsgliedes vom Höchstwert der Drehzahl des Antriebsgliedes bis auf Null
herunter unter Konstanthaltung des Drehmomentes des Abtriebsgliedes ei°reicht.
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Die Wirkungsweise des Geschwindigkeitswechselgetriebes nach der Erfindung
wird etwa durch das in Abb. 6 der Zeichnung dargestellte Diagramm veranschaulicht,
in dem die Linie a-b der Drehzahl des Antriebsgliedes und die Linie c-d der Drehzahl
des Steuergliedes entsprechen würde. Die zwischen den Linien c-d und e-f angegebene
Wellenlinie veranschaulicht dann beispielsweise die Drehzahl des getriebenen Teiles
und zugleich das Auskuppeln beim Voreilen des getriebenen Teiles und das Einkuppeln
beim Voreilen des Steuergliedes. Bei einem nach tatsächlichen Verhältnissen aufgezeichneten
Diagramm würden natürlich diese beiden Linien zusammenfallen bzw. unendlich kleine
Ab-
stände voneinander haben.
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Die übertragung des vorstehend beschriebenen Prinzips auf praktische
Anwendungen ist von der Bauart der in Betracht kommenden Kupplungsart abhängig.
Man hat zu unterscheiden zwischen Kupplungen, die (relativ -zur Achse) durch Längsverschiebungen
und solchen, die durch Querverschiebungen bewirkt werden. _ Kupplungen der erstgenannten
Art sind die Scheibenkegel oder Lamellenkupplungen, während die Bandspreizring-
und Schraubenfederkupplungen zu der zweiten Gruppe gehören.
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In Abb. i der Zeichnung ist eine Scheibenkupplung dargestellt, bei
der die mit konstanter Drehzahl: gehende Welle i auf die Riemscheibe 2 treibt, deren
Drehzahl bei gleichbleibendem Drehmoment veränderlich sein soll. Die Welle i trägt,
gegen Drehung und seitliche Verschiebung gesichert, die Reibscheibe 3 und die Muffe
q.. Lose auf der Welle laufen die Riemscheihe 2 und das Steuerglied, das als Scheibe
5 ausgebildet ist, deren Naben durch ein Flachgewinde 6 miteinander verbunden sind,
so äaß eine Verdrehung der Steuerscheibe 5 gegen die Riemscheibe 2 eine Vergrößerung
bzw. Verkleinerung des Abstandes 7 zur Folge hat.
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A,bb. 2 zeigt eine Kegelkupplung in Verbindung mit der neuen Einrichtung.
Die Anordnung ist hier so gewählt, daß die mit konstanter Drehzahl laufende Riemscheibe
i i auf
die Welle 12 treibt, deren Drehzahl zu verändern ist. Auf
der Welle 12, wieder gegen Drehung und Verschiebung gesichert, sitzen der Kupplungskegel
13 und die Muffe 14. Die Riemscheib.e r r läuft lose auf der Welle 12 und wird durch
Verdrehen der Steuerscheibe 15, die mit flachgängigem Gewinde auf der Muffe 1q.
drehbar ist, gegen den Kupplungskegel 13 gedrückt.
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In Abb.3 und 3a der Zeichnung ist eine Bandkupplung angegeben, bei
der die Welle 15 auf die Riemscheibe 16 treibt. Auf der Welle 15 ist mit
Feder und Nut die Kupplungsscheibe 17 befestigt, die von dem Band 18 umfaßt wird,
das einerseits bei r9 an der lose auf der Welle 15 laufenden Riemscheibe
16, andererseits an einem Hebel 2o befestigt ist, der auf der Riemscheibe 16 an
einem Bolzen 2 1 schwingbar gelagert ist. Der Hebel 20 trägt ,ein Zahnsebgmem 22,
das in ein auf der Welle 15 lose laufendes Ritzel 23 greift. Auf dem Ritzel
23 ist die Steuerscheibe 24 mit Feder und Nut befestigt. Das Ritze123 und die Riemscheibe
16 sind durch Stellringe 25 und 26 gegen seitliches Verschieben gesichert. Durch
Verdrehen des Ritzels --3 gegen die Riemscheibe 16 wird, wie ohne weiteres ersichtlich,
das Band z 8 gegen die Kupplungsscheibe 17 gepreßt.
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In A.bb. q. und 5 sind S'chraub:enfederkupplung en dargestellt, bei
denen eine mit gleichförniger Drehzahl laufende Welle 27 oder 28 auf eine
zweite Welle 3 i bzw, 32 treibt, deren Drehzahl veränderlich sein soll. Auf die
Wellen sind Buchsen 29 bzw. 30 und 33 bzw. 34: aufgekeilt, über die eine
Schraubenfeder 35 bzw. 36, .gelegt ist. Diese Schraubenfeder soll mindestens ,dreigängig
sein, damit die Kraftübertragung an drei um r--o° zueinander versetzten Stellen
stattfindet. Dia Schraubenfeder ist mit den Kupplungsbuchsen nicht fest verbunden,
sondern: liegt auf deren Mantelfläche mit einiger Reibung auf,-ausgenommen bei der
treibenden Buchse der Kupplung nach Abb. 5. Hier ist zwischen der Feder und der
Buchse etwas Spiel vorhanden. Zu welchem Zweck, soll später gesagt werden. Die Enden
der über dem treibenden Kupplungsteil liegenden Federhälfte sind, etwa durch abgebogene
Haken, mit der neben der treibenden Kupplungsbuchse lose auf der Welle laufenden
Steuerscheibe 37 bzw. 38 verbunden. ` Der Betrieb der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
des Getriebes erfolgt ohne Rücksicht auf ihre sonstige Bauart ausnahmslos durch
Verdrehen des Steuergliedes gegen den .getriebenen Kupplungsteil. Diese Verdrehung
bewirkt das Ein.- und Ausrücken des Getriebes. Die Aufrechterhaltung des Verdrehungswinkels
beieingerücktem Getriebe reit einer bestimmten Drehzahl, die an sich beliebig sein
kann, bewirkt, daß der getriebene Kupplungsteil ganz unabhängig von der Drehzahl
des treibenden Kupplungsteils mit genau derselben Drehzahl umläuft. Denn eine Vergrößerung
des Verdrehungswinkels, die bei konstanter Drehzahl der Steuerscheibe nur bei Voreilen
des getriebenen Kupplungsteils eintreten könnte, hat ein sofortiges Lösen der Verbindung
zwischen dem antreibemden und dem getriebenen Kupplungsteil zur Folge.
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Die Umdrehung der Steuerscheibe kann entweder so erfolgen,- daß diese
einen besonderen Antrieb erhält, oder daß sie, von dem treibenden Kupplungsteil
durch Reibung mitgenommen, zurr Zweck der Verzögerung der Drehung gebremst wird.
Die erste Axt der Regelung der Drehzahl des getriebenen Kupplungsteils könnte etwa
als positiv oder zwangläufig, die zweite als negativ oder kraftschlüssig bezeichnet
werden. Welche Art der Drehzahlregelung gewählt wird, richtet sich nach dem Verwendungszweck
des Getriebes. Wenn es darauf ankommt, daß bei der gleichen Einstellung der Getrieheteile
auch stets wieder die gleiche Drehzahl des getriebenen Kupplungsteils erreicht und
dauernd mit absoluter Genauigkeit beibehalten wird, so muß, die positive Art der
Regelung angewendet werden. Ist dagegen eine besondere Genauigkeit, auf die in vielen
Fällen verzichtet werden kann, bezüglich Einstellung und Aufrechterhaltung der verschiedenen
Drehzahlen nicht erforderlich, so .genügt die auf Verzögerung der Steuerscheibe
beruhende einfachere Art der Drehzahlregelung.
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Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele des Geschwindigkeitswechselgetriebes
sind für beide Arten,der Drehzahlregelung geeignet, Nur ist es bei negativer Regelung
notwendig, zwischen der Steuerscheibe und dem getriebenen Kupplungsteil eine Feder
(8 in Abb. r und 2) einzuschalten, die beide Teile so gegeneinander verdreht, daß
bei freier Steuerscheibe die Kupplung "voll eingerückt ist. In diesem Zustande müssen
treibender und getriebener Kupplungsteil gleiche Drehzahl haben.
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Die Steuerscheibe ist unter den Einfiuß einer ,geeigneten Bremsvorrichtung
zu bringen. Diese kann an sich beliebig ausgeführt sein, jedoch ist darauf Rücksicht
zu nehmen, daß die in dem Getriebe auftretenden Reibungskräfte vergleichsweise sehr
gering sind, und daß, die Gleichmäßigkeit der Steuerscheibenärehung, die wieder
die Gleichmäßigkeit der Drehung des getriebenen Kupplungsteils bedingt, einesteils
von der Reibung zwi- 1 sehen der Steuerscheibe und dem treibenden Kupplungsteil,
andernteils von der Reibung
zwischen der Steuerscheibe und der Bremse
abhängt. Eine einmal :eingestellte (verringerte) Drehzahl des getriebenen Kupplungsteils
kann also während des Betriebes nur aufrechterhalten bleiben, wenn die Reibung an
den erwähnten beiden Stellen sich nicht wesentlich ändert. Das ist aber durch geeignete
Bauart, Wahl richtigen Materials und gleichmäßige Schmierung, wie praktische Ausführungen
bewiesen haben, mit einer für sehr viele Fä11e_genügenden Annäherung zu erreichen.
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Bei den Getrieben nach den A.bb. i bis ,l der Zeichnung ist die negative
Regelungsart angenommen, während Abb. 5 eine Schraubenfederkupplung mit positiver
Drehzahlregelung zeigt. Wenn letztere auch auf Kupplungen nach Abb. i bis .1 Anwendung
finden soll, so sind folgende Änderungen notwendig: Die Steuerscheiben sind nicht
als Bremsscheiben, sondern so auszubilden, daß, sie zwangläufig artgetrieben werden
können. Die zur Verdrehung der Steuerscheibe gegen den getriebenen Kupplungsteil
erforderlichen Federn 8 fallen fort. Bei den Kupplungen nach Abb. i und 2 ist zweckmäßig
zwischen der Muffe ,l und der Steuerscheibe 5 bzw. zwischen der Riemscheibe i i
und der Steuerscheibe 15 zur Verminderung der an dieser Stelle bei positiver Regelung
unerwünschten Reibung ein Kugeldrucklager einzuschalten.
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Eine zeichnerische Darstellung der bei positiver Regelungsart notwendigen
Antriebsvorrichtung der Steuerscheibe erschien nicht notwendig, da solche Vorrichtungen
als Reibscheiben- (Diskus-) oder Wechselrädergetriebe, konische Riementriebe u.
dgl. allgemein bekannt sind. - Zu-- bemerken ist, daß auch bei. Kupplungen, durch
die große Leistungen übertragen werden, der Antrieb der Steuerscheibe nur sehr wenig
Kraft erfordert. Die Steuerscheibe hat gewissermaßen nur die Innervation für die
Kraftübertragung bei einer bestimmten Drehzahl zu geben. Die Antriebsorgane der
Steuerscheibe können also im Verhältnis zu den Abmessungen der Kupplung sehr klein
und leicht gehalten werden. Besonders geeignet für den Antrieb der Steuerscheibe
sind Reibscheibengetriebe, die sich für Kraftübertragungen wegen des ihnen eigentümlichen
großen Verschleißes weniger bewährt haben, welcher Übelstand jedoch in vorliegendem
Falle, wo es sich eigentlich nur um die übertragung von Bewegung handelt, wegfällt.
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Die Wirkungsweise der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen
des Geschwindigkeitswechselgetriebes ist folgende: Bei dem Getriebe nach Abb. i
werden die Steuerscheibe 5 und die Riemscheibe 2 unter der Wirkung der Feder 8 entgegengesetzt
der Richtung des Gewindes 6 gegeneinander verdreht. Dadurch legt sich die Steuerscheibe
5 gegen die Muffe -., und durch die bei, sich drehender Welle i entstehende Reibung
wird eine weitere Verdrehung der Steuerscheibe herbeigeführt, die zur Folge hat,
daß die Riemscheibe 2 gegen die Reibscheibe 3 gepreßt und daher von dieser mitgenommen
wird. Bemerkenswert ist, daß der Anpressungsdruck um so stärker wird, je größeren
Widerstand die Riemscheibe der Drehung entgegensetzt. Wird nun bei umlaufendem Getriebe
.die Steuerscheibe durch die Bremsvorrichtung stillgesetzt, so tritt wieder eine
Verdrehung der Steuerscheibe gegen die Riemscheibe ein, aber in entgegengesetztem
Sinne wie vorher, so dag der Druck der Riemscheibe gegen die Reibscheibe 3 aufhört,
mithin keine Mitnahme mehr stattfindet. Ein Stillsetzen der Steuerscheibe ist also
gleichbedeutend mit dem Ausrücken, während ein Freigeben der Steuerscheibe dem Einrücken
der Kupplung entspricht. Wenn nun die Steuerscheibe nicht ganz stillgesetzt, sondern
ihre Drehung durch mäßiges Bremsen nur verzögert wird, so wird auch in .genau demselben
Maße die Drehung des getriebenen Kupplungsteils verzögert, da dessen Winkelgeschwindigkeit
niemals größer werden kann als die jeweilige Winkelgeschwindigkeit der Steuerscheibe,
weil schon das .geringfügigste Voreilen des getriebenen Kupplungsteils eine Verdrehung
desselben gegen die Steuerscheibe im Sinne des Ausrückens und deshalb ein Aufhören
des die Mitnahme des getriebenen Kupplungsteils bewirkenden Anpressungsdruckes zur
Folge hat.
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Bei dem in Abb.2 dargestellten Getriebe liegen ähnliche Verhältnisse
vor. Ein Unterschied ist nur insofern vorhanden, als hier die Welle 12 den getriebenen
Kupplungsteil bildet, und deshalb die Steuerscheibe 15 zum Zwecke des Ein- und Ausrückens
nicht wie nach. Abb. i gegen die Riemscheib.e, sondern gegen die Welle verdreht
wird. Im übrigen ist die Wirkungsweise genau dieselbe wie bei dem Getriebe nach
Abb. i.
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Das gleiche gilt auch für das Getriebe nach Abb.3 und 3a. Hier wird
die Verdrehung der Steuerscheibe 24. gegen die Riemscheibe 16 als getriebenem Kupplungsteil
dazu benutzt, um das Kupplungsband 18 gegen die treibende Kupplungsscheibe 17 zu
pressen.
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Die in Abb. 4. und 5 dargestellten Schraubeizfederkupplungen, die
im Prinzip eigentlich nichts anderes sind als hintereinandergeschaltete Bandkupplungen,
erscheinen für die Anwendung der Drehzahlsteuerung besonders geeignet, weil bei
ihnen, sofern man den Schraubenfedern eine .genügend große Gangzahl gibt, die zur
Innervation nötige Kraft verschwindend klein wird. Die Wirkungsweise der
Kupplung
nach Abb. ¢ ist folgende: Die die beiden Kupplungsbuchsen 29 und 33 mit geringer
Spannung umschließende Feder 35 wird bei Drehung der treibenden Buchse 29 von dieser
mitgenommen, sofern die Steuerscheibe 37 frei ist. Wird nun durch die Kupplung Kraft
übertragen, so bietet die Kupplungsbuchse 33 der Drehung Widerstand. Die Folge ist,
daß die Schraubenfeder sich um beide Buchsen fest zusammenzieht und so die Drehung
der treibenden Buchse 29 auf die getriebene Buchse 33 überträgt. Wird nun die Steuerscheibe
37 durch die Bremse stillgesetzt, so wickelt die Feder über der treibenden Buchse
sich etwas auf, so daß, zwischen Feder und Buchse keine Reibung mehr besteht, mithin
auch kein Zusammenziehen der Feder -erfolgen kann. Wenn neun die Steuerscheibe nichtganz
stillgesetzt, sondern ihre Drehung nur verzögert wird, so tritt ,genau derselbe
Vorgang ein, wie ,er bei der Kupplung nach Abb. i beschrieben wurde.
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Die für positive Drehzahlregelung bestimmte Schraubenfederkupplung
nach Abb. 5 unterscheidet sich von der eben beschriebenen dadurch, daß die Steuerscheibe
als Stirnrad ausgebildet ist und daß die Feder 36 über der treibenden Buchse
30 Spiel hat, eine Mknahme der ,getriebenen Buchse 3¢ somit erst erfolgen
kann, wenn durch Verdrehen der Steuerscheibe 38 die Schraubenfeder 36 sich so weit
zusammengezogen hat, daß sie auf der treibenden Buchse 30 aufliegt, so daß
ein weiteres Zusammenziehen und dadurch Mitnehmen der getriebenen Buchse 34 sta;ttfinden
kann. Im übrigen ist die Wirkungsweise dann wieder die gleiche, wie bei den anderen
Kupplungen beschrieben: der getriebene Kupplungsteil geht ohne Rücksicht auf die
Drehzahl der treibenden Buchse 3o mit genau derselben Drehzahl, wie sie der Steuersdheibt
38 erteilt wird.