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Reibräderwechselgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf Reibräderwechselgetriebe,
bei denen durch verstellbare Anordnung von mit Wälzflächen und Führungsachsen versehenen
Rollkörpern gegenüber einer nicht umlaufenden Wälzbahn und einer mit der treibenden
oder getriebenen Welle sich drehenden Wälzbahn eine Änderung der Geschwindigkeit
hervorgerufen wird.
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Gegenüber den bekannten Getrieben dieser Art zeichnet sich das Getriebe
gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch aus, daß, die Rollkörper in einem lose
umlaufenden, an der Kraftübertragung nicht beteiligten Drehkörper geführt sind und
sich außer gegen die nicht umlaufende und die mit der einen der beiden Wellen verbundene
Wälzbahn auch noch gegen eine mit der anderen Welle umlaufenden Wälzbahn stützen.
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Weitere Merkmale des neuen Getriebes ergeben sich aus der Beschreibung
und den Ansprüchen.
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Der Vorteil des neuen Getriebes gegenüber dem Bekannten liegt darin,
daß bei bequemem Übersetzungswechsel innerhalb eines besonders großen Bereiches
und allmählichem tl'bergang von einem Übersetzungsverhältnis zum anderen mit kleiner
Umkreisungsgeschwindigkeit und daher auch kleiner Eigendrehzahl der Rollkörper gearbeitet
werden kann. Das hat zur Folge, daß die Wälzwege der Rollkörper verhältnismäßig
kurz ausfallen, was einen guten Wirkungsgrad verbürgt, und daß ein geräuschloser
Gang erreicht wird. Da bei dem neuen Getriebe das Anpressen der Rollkörper gegen
die Wälzbahnen durch das Übertragungsmoment erfolgt, ist ein Anlaufen mit Belastung
möglich, im Gegensatze zu anderen Getrieben der hier in Frage kommenden Art, bei
denen die Anpressung durch Zentrifugalkraft bewirkt wird.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
schematisch und beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt: Abb. i einen Atialschnitt
durch eine erste Ausführungsform; Abb. z ist eine Seitenansicht dazu; Abb. 3 und
4 zeigen Einzelheiten in verschiedenen Arbeitslagen; Abb. 5 und 6 zeigen in schematischer
Weise die Wirkungsweise eines Rollkörpers; Abb.7 bis 14 zeigen schematisch weitere
Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. i bis 4 sitzt auf der Antriebswelle
i ein treibender Teil, die Wälzbahn 3, fest, und auf der getriebenen Welle z ist
konzentrisch zum treibeiden Teil 3 ein getriebener Teil 4 angeordnet. An dem Deckel
8 des Gehäuses 6 ist ein ringförmiger, sich nicht drehender Teil 7 befestigt. Zwischen
dem treibenden Teil 3, dem getriebenen Teil 4 und dem nicht umlaufenden Teil 7 sind
scheibenförmige Rollkörper 5 angeordnet. Der treibende Teil 3 und der getriebene
Teil 4 sind hier als Räder ausgebildet
und haben je eine Wälzbahn,
auf der die Rollkörper 5 sich mit ihrem Rande abwälzen. Der nicht umlaufende Teil
7 bildet eine breite Ringfläche, mit welcher die Rollkörper 5 durch eine an ihnen
vorhandene flachgewölbte Stirnfläche in Berührung stehen und auf «elcher sich die
Rollkörper beim Gang des Getrieben drehen und abwälzen. jeder Rollkörper 5 trägt
einen Drehzapfen i-2, der in je einen radialen Schlitz To eines an der Kraftübertragung
nicht teilnehmenden- losen Ringkörpers t T eingreift.
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Dadurch wird einerseits jede für die Kraftübertragung unzulässige
Einstellung der Rollkörper 5 verhindert und anderseits Verstellbarkeit der Rollkörperachsen
jeweils in einer die Rollkörperachse und die Getriebsachse einschließenden Ebene
erlangt. Es kann weder eine falsche Einstellung der Eigendrehachse (Achse x--,c
in Abb. 3 und 4) derselben, noch eine Änderung des gegenseitigen Abstandes erfolgen.
Die treibende Welle 1 ist in einer Büchse 14 gelagert und gegen diese axial nicht
verschiebbar. Die Büchse 1:1 ist mit Gewinde 13 in den Gehäuseteil 8 eingebaut
und ist bezüglich des Gehäuses axial verschiebbar angeordnet. Gegen die Büchse 14
legt sich eine Schraubenfeder 15, die am andern Ende sich am Gehäuseteil 8 abstützt
und bestrebt ist, die Büchse 1d. zu drehen und damit diese zusammen mit der Welle
i und dem treibenden Teil 3, in Abb. i betrachtet, nach links zu verschieben. Das
Genvinde 13 ist nicht selbsthemmend, wodurch die Büchse 1d auch durch einen auf
sie wirkenden axialen Druck verschoben werden kann. Auf den Gehäuseteil S ist ein
Stellring 16 aufgeschraubt, gegen den sich ein Flansch der Büchse 1.4 legt. Der
Stellring dient zur Begrenzung der axialen Verschiebung der Büchse 14 in der Richtung
nach links. Der getriebene Teil .l sitzt ebenfalls mit nicht selbsthemmendem Gewinde
17 auf der Welle 2. Diese letztere ist im Gehäuse 6 gelagert und anal nicht verschiebbar.
Eine Feder 9, die mit einem Ende am getriebenen Teil 4 und mit dem andern an einer
auf der Welle 2 festsitzenden Scheibe 21 befestigt ist, hat das Bestreben, den getriebenen
Teil .l auf dem Gewinde der Welle z - zu -drehen und gegen die Rollkörper 5 nach
links zu schieben. Dadurch werden die Rollkörper auch bei Stillstand des Getriebes
mit den- Teilen 3, .a. und 7 immer in Berührung gehalten, zum Zwecke eines sicheren
Anlaufens.
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Abh. i stellt die spezielle Lage dar, in welcher die Eigendrehachse
der Rollkörper 5 parallel zur Achse der Wellen i, 2 ist und der Berührungspunkt
der Körper 5 mit dem nicht umlaufenden Teil 7 in die Eigendrehachse der Rollkörper
fällt. Beim Drehen der Antriebswelle i, und somit des treibenden Teils 3, werden
die mit letzterem in Berührung stehenden Rollkörper 5 auch gedreht. Dabei ist durch
die Wirkung der Federn 15, g und der Gewinde 13, 17 dafür gesorgt, daß schon beim
Anlaufen des Getriebes ein die Bewegungsübertragung hinderndes Gleiten der Rollkörper
5 in deren Berührungspunkt mit den Teilen 3, 7, d. ausgeschlossen ist. Die
Rollkörper 5 drehen sich auf dem nicht umlaufenden Teil 7 um ihre Eigendrehachse
und bleiben dabei an Ort und Stelle. In diesem Falle ist der Wälzkreisradius, d.
h. der Abstand des Berührungspunktes des Rollkörpers 5 mit dem nicht umlaufenden
Teil 7 von ihrer geometrischen Achse, gleich Null, so daß in diesem besonderen Falle
keine fortschreitende Wälzbewegung der Rollkörper 5 - auf dem Teil 7 stattfindet,
sondern nur eine Drehung dieser Körper um den genannten BerührungS-punkt. Dagegen
wälzen sich die Rollkörper mit ihrem Rand auf der Wälzbahn des getriebenen Teils
q. ab und setzen diesen ebenfalls in Bewegung. Bei allen andern Lagen der Teile,
wie solche z. B. in Abb. 3 bis 6 dargestellt sind, führen dagegen die Rollkörper
5 nicht nur auf den Teilen 3 und d., sondern auch auf dem nicht umlaufenden Teil
7 eine fortschreitende Wälzbewegung aus; deren Geschwindigkeit von der Größe des
Wälzkreisradius abhängt. Der .getriebene Teil d. überträgt in allen Fällen seine
Bewegung unter Vermittlung des Gewindes 17 auf die Welle Hierbei bedingt
das Gewinde 17 -das Auftreten einer -axialen- Kraftkomponente, die gleich wie die
Feder 9 den getriebenen Teil q. gegen die Rollkörper 5 drückt und in deren Berührungspunkten
mit den Teilen 3, 4. und 7 die nötigen Gleitwiderstände hervorruft. Die Steigung
des Gewindes 17 ist der Größe der benötigten Gleitwiderstände angepaßt. Die vom
getriebenen Teil q. gegen die Rollkörper 5 ausgeübte Druckkraft, in Abb. 6 mit 0
bezeichnet, ist, weil von der Übertragungskraft selbst hervorgerufen, dieser immer
proportional. Die Spannung der Feder 15 ist so gewählt, daß die von ihr herrührende
Druckkraft P (Abb. 6), mit welcher der treibende Teil 3 gegen die Rollkörper 5 gepreßt
wird, zu der im Angriffspunkt dieser Kraft P maximal übertragbaren Umfangskraft,
die einem bestimmten, zur Verfügung stehenden Antriebsmoment entspricht, im gleichen
Verhältnis steht-wie die vom getriebenen Teil .4 ausgeübte Druckkraft D zu der in.ihrem
Angriffspunkte gleichzeitig mit D wirkenden Umfangskraft, abgesehen von einer in
praktischem Maß zu haltenden Abweichung, die von der Veränderlichkeit der Federspannung
in bezug auf den Verstellungsweg herrührt; Für die beiden Kräfte P und 0 bilden
die
Rollkörper 5 in bezug auf ihren Beriihrungspunkt z (Abb. 6)
mit dem Teil 7 zweiarmige Hebel. Die statischen Momente dieser Kräfte sind einander
entgegengesetzt und trachten, die Rollkörper in den radialen Schlitzen io so einzustellen,
daß zwischen diesen Momenten Gleichgewicht besteht. Ist das statische Moment der
Kraft n kleiner als dasjenige der Kraft P, so ist das Übergewicht des letzteren
bestrebt, den treibenden Tei13 zusammen mit der Welle i und der Büchse 14 nach links
zu drücken, wobei der getriebene Teil 4 nach rechts (Abb. 6) zurückweicht. Da aber
die axiale Verschiebung der Büchse 14 nach links durch den Anschlag des Stellringes
16 begrenzt wird, bleiben alle Teile in der durch diesen Anschlag bestimmten Stellung
stehen. Es ist dann ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis eingestellt. Dadurch,
daß der Stellring 16 von Hand weiter nach rechts geschraubt wird, kann ein größeres
Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, während durch ein weiteres Schrauben
nach links ein kleineres Übersetzungsverhältnis eingestellt werden kann. Ist dagegen
das statische Moment der Kraft 0 größer als dasjenige von P; d. h. ist die Belastung
so groß geworden, daß bei der bestehenden Übersetzung das zur Verfügung stehende
Antriebsmoment überschritten wird, so bewirkt das Übergewicht des statischen Momentes
von O eine Verschiebung des getriebenen Teils 4 nach links, wobei der treibende
Teil 3 zusammen mit der Welle i und der Büchse 14 nach rechts verschoben wird. Die
Feder 15 wird dabei -zusammengedrückt und die Büchse 14 vom Anschlag des Stellringes
16 abgehoben. An Hand der Abb. 5 und 6 sollen nun die Vorgänge, die sich dabei an
den Rollkörpern 5 abspielen, noch näher erläutert werden. Vor der Verstellung sollen
sich die Rollkörper 5 in der in Abb.6 durch ausgezogene Linien dargestellten Lage
befinden. Der Berührungspunkt des Rollkörpers mit (lern nicht umlaufenden Teil ?
liegt bei z. Die Hebelarme der Druckkräfte P und O in bezug auf diesen Berührungspunkt
sind x und y, welche zugleich auch die für die Kraftübertragung maßgebenden Hebelarme
sind. Die entsprechenden L"mfangsgeschwindigkeiten sind v,. (Abb. 5) am treibenden
Teil 3 und v2 am getriebenen Teil 4.. Wenn das statische Moment der Kraft D das
Übergewicht bekommt, drehen sich die Rollkörper 5 auf ihrer gewölbten Stirnfläche
so, daß sich deren Eigendrehachse mehr gegen O neigt. Der Berührungspunkt -- verlegt
sich dabei ebenfalls in der Richtung gegen O, also nach außen. Hat er sich nach
-z' verschoben, so ist dann infolge Änderung der Hebelarme, die jetzt x' und y'
sind, zwischen den statischen Momenten der Kräfte P _ und O Gleichgewicht eingetreten,
und die Rollkörper 5 bleiben in der in Abb. 6 in gestrichelten Linien angedeuteten
Lage stehen. Die Umfangsgeschwindigkeit des getriebenen Teils q. ist jetzt v2 (Abb.5),.
Diese hat sich gegenüber ihrem früheren Werte v;; in genau gleichem, aber umgekehrten
- Verhältnis geändert wie die Kraft 0 bzw. die an der Welle z wirkende Belastung.
Das an der Welle i wirkende Antriebsmoment ist dabei dasselbe geblieben. Bei Überschreitung
einer durch die Spannung der Feder 15 gegebenen Belastungsgrenze (auf die Antriebswelle
bezogen) verstellt sich also das i.:-bersetzungsverhältnis selbsttätig im Sinne
einer Vergrößerung desselben, bis die Belastung wieder im richtigen Verhältnis zum
Antriebsmoment steht. Vermindert sich die Belastung auf der getriebenen Seite wieder,
so vollzieht sich der umgekehrte Einstellvorgang, jedoch nur, soweit der Büchse
14 freier Weg nach links offen steht, d. h. nur so lange, bis sie nicht am Anschlag
des Stellringes 16 anliegt.
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Die in den Abb. 1, 3, 5 und 6 dargestellten Lagen der Teile 3, q.
und 5 entsprechen einer Übersetzung vom treibenden auf den getriebenen Teil ins
Langsame, während Abb.4 die Einstellung für eine Übersetzung ins Schnelle darstellt.
Dadurch, daß die Stirnfläche der Rollkörper 5 innerhalb des Verstellungsbereiches
ihres Berührungspunktes mit der Wälzbahn des feststehenden Teils. 7 eine stetig
verlaufende Profillinie aufweist und mit einer breiten Wälzbahn des Teils -zusammenarbeitet,
und daß der Berührungspunkt -- der Rollkörper 5 mit dein nicht umlaufenden Tei17
innerhalb des ganzen Rollkörperdur chmesser s verlegt werden kann, ist es möglich,
eine allgemeine Änderung des Übersetzungsverhältnisses auch während des Ganges und
ohne Unterbrechung der Kraftübertragung in weitesten Grenzen zu bewerkstelligen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. i kann für die selbsttätige.-
Verstellung des Übersetzungsverhältnisses an Stelle des Drehmomentes der Feder 15
auch das Antriebsmoment selbst benützt «-erden, wenn der treibende Teil 3 mit nicht
selbsthemmendem Gewinde auf die Welle i aufgesetzt wird, d. h. in: ähnlicher Weise
wie der getriebene Teil q, auf die Welle z.
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Will man auf die selbsttätige Verstellung des Übersetzungsverhältnisses
vollständig verzichten, so können der Stellring 16 sowie die Feder 15 weggelassen
werden, wobei je-
doch dafür zu sorgen- ist, daß von Hand unmittelbar an der
Büchse 14 geregelt werden kann und daß deren Gewinde 13 selbsthemmend ist bzw. =daß
die Büchse 14 in jeder
Lage festgehalten werden kann: Die für die
Kraftübertragung erforderliche Aufeinanderpressung der Teile 3, 4, 5 und 7 wird
dann für alle drei Berührungspunkte, die mit Bezug auf jeden der Rollkörper 5 in
Betracht kommen, allein durch die Kraft Q besorgt.
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Die Abb. 7 und 8 zeigen, wie die Teile 3, 4 und 7 in bezug aufeinander
auch anders angeordnet sein können, als in Abb. i bis 6 dargestellt ist. Da auch
hier der treibende Teil jeweils mit 3, der getriebene mit 4 und der nicht umlaufende
Teil mit 7 bezeichnet ist, so sind diese Anordnungen ohne weiteres verständlich.
Die Bahn des nicht umlaufenden Teils 7, auf welcher sich die Rollkörper 5 drehen
und abwälzen, kann auch gewölbt sein, wie in Abb. 9 dargestellt ist. Ferner können
die Rollkörper 5 auch kegelig ausgebildet sein, wie in Abb. io dargestellt ist,
in welchem Falle dann die mit diesen Körpern zusammenarbeitende Fläche des nicht
umlaufenden Teils 7 entsprechend auszubilden ist.
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Die Lage der Wälzbahnen und der Rollkörper kaue. auch so sein, wie
in Abb. i i und 12 schematisch dargestellt ist, wobei die Rollkörperachse radial
zum Getriebe zu stehen kommt und bei Änderungen des Übersetzungsverhältnisses von
dieser Lage ausgeschwenkt wird.
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In Abb. 13 ist ein Doppelgetriebe mit zwei Sätzen von Rollkörpern
5, 5' dargestellt, welches zwei in Serie arbeitende Getriebeeinheiten aufweist.
Der nicht umlaufende Teil ? ist hier für jede Getriebeeinheit mit einer Wälzbahn
versehen, und ein frei drehbarer Ring i i wirkt für die eine Getriebeeinheit als
getriebener und für die andere als treibender Teil. Jeder Rollkörpersatz ist auch
hier zwischen einem treibenden Teil 3 bzw. i i, einem getriebenen Teil i i bzw.
4 und einem nicht umlaufenden Teil 7 angeordnet. Mittels des frei drehbaren Ringes
ii können die Rollkörper 5, 5' zu beiden Seiten des nicht umlaufenden Teils 7 so
verstellt werden, daß sich die Übersetzungsverhältnisse der beiden Getriebeeinheiten
im .gleichen Sinne Ändern und eine hohe Gesamtwirkung ergeben. Je nach Einstellung
des Ringes i i kann eine sehr große Übersetzung ins Schnelle oder ins Langsame erreicht
werden.
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Abb. 14 zeigt ein Doppelgetriebe, bei welchem die beiden Getriebeeinbeit-en
parallel geschaltet sind und ein Ausgleich der Axialdrücke erreicht ist. Der getriebene
Teil 4 ist als Riemenscheibe ausgebildet. Sowohl der treibende Teil 3 als auch der
getriebene Teil 4 weist zwei gegeneinander verschiebbare Teile mit Wälzbahnen auf
(mit Bezug auf den getriebenen Teil 4 ist die Verschiebbarkeit der Wälzbahnen nicht
gezeigt), die bei der Verstellung des Übersetzungsverhältnisses entgegengesetzt
verschoben werden. Durch die symmetrische Doppelausführung -wird neben dem genannten
Druckausgleich auch eine Erhöhung- der übertragbaren Leistung erreicht.