DE712519C

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DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 21. OKTOBER 1941

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

JYr 712519 KLASSE 47h GRUPPE 15

A 81080 X11/4/h

Eugene Otto und Casper Heinrich in Milwaukee, Wise, V. St. Α.,

sind als Erfinder genannt worden.

Allis-Chalmers Manufacturing Company in Milwaukee, Wise, V. St. A. Keilriemengetriebe mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis

Patentiert im Deutschen Reich vom 17. November 1936 an Patenterteilung bekanntgomacht am 25. September 1941

Die Priorität der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 16. Dezember 1935

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Keilriemengetriebe von veränderlichem Übersetzungsverhältnis, bei welchem der Teilkreisdurchmesser des einen Riemenscheibensatzes, z. B. des von der Motorwelle getragenen Satzes, veränderlich ist. Die Veränderung ist dadurch ermöglicht, daß dieser Riemenscheibensatz aus einzelnen Kegelscheiben zusammengesetzt ist, die miteinander die Keilriemennuten bilden und in Achsenrichtung zueinander verstellbar sind.

Erfindungsgemäß führt ein und dasselbe Stellglied einerseits die gegenseitige Verschiebung der Kegelscheiben zur Änderung des Teilkreisdurchmessers herbei und verstellt gleichzeitig andererseits eine den Riemenscheibensatz tragende Platte, um dadurch die Änderung der Riemenspannung auszu-

gleichen, die durch die Veränderung des Teilkreisdurchmessers bedingt ist.

An sich ist es nicht neu, bei einem Keilriemengetriebe mit veränderlichem Übersetzungsverhältnis die Riemenspannung selbsttätig aufrechtzuerhalten. Bei einem bekannten Getriebe geschieht das dadurch, daß die Teilkreisdurchmesser beider Riemenscheiben gleichzeitig in entgegengesetztem Sinn verstellt werden. Die vorliegende Erfindung, die zur Veränderung des Abstandes der beiden Riemenscheibensätze führt, bietet demgegenüber den Vorteil, daß nur der eine der beiden Riemenscheibensätze verstellbar zu sein braucht, der andere Riemenscheibensatz aber unveränderlich fest ausgeführt werden kann.

Bei Mehrfachkeilriemengetrieben, bei denen 3i ein Riemenscheibensatz von veränderlichem

Übersetzungsverhältnis zur Verwendung gelangt, ist eine Gruppe unverschiebbarer Kegelscheiben zwischen eine Gruppe axial verschiebbarer Kegelscheiben eingeschachtelt, wobei die zu jeder Gruppe gehörigen Kegelscheiben zu einem starren Ganzen vereinigt sein müssen. Diese \^ereinigung bietet deshalb Schwierigkeiten, weil die Riemenscheiben bei ihrem Umlauf unter der Spannung

ίο der Riemen Wechselbeanspruchungen von hoher Frequenz unterliegen, die eine starke Beanspruchung der Befestigungsstellen mit sich bringen.

Ein weiteres Erfindungsmerkmal liegt nun darin, daß die ein starres Ganzes bildenden Kegelscheiben jeder Gruppe sich durch aus einem Stück mit ihnen bestehende axiale Flanschen im Abstand voneinander halten. Dadurch wird jede Relativbewegung zwischen den miteinander zu einem starren Ganzen zu vereinigenden Kegelscheiben verhindert und daher eine haltbare Verbindung hergestellt, was nicht möglich ist, wenn die Scheiben jeder Gruppe durch eine Reihe über ihren Umfang verteilter Abstandsbuchsen und durch hindurchgehende Zuganker vereinigt sind oder wenn die gegenseitige starre Lage der verstellbaren Scheiben nur dadurch gesichert wird, daß diese durch Federn an die Bunde von Stehbolzen angedrückt werden. Vorzugsweise sind die Abstandsflanschen kreisbogenförmig profiliert.

Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. ι eine schematische Darstellung eines Getriebes mit einem Riemenscheibensatz λ on \^Terstellbarem Teilkreisdurchmesser zur Erläuterung der Notwendigkeit einer Verschiebung der Riemenscheibenachse, um die Änderung der Riemenspannung auszugleichen, die durch die Veränderung des Teilkreisdurchmesser bedingt ist,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht eines Antriebes, bestehend aus einem auf einer beweglichen Grundplatte bebestigten Motor, der eine Scheibe mit verstellbarem Teilkreisdurchmesser trägt,

Fig. 3 eine Stirnansicht des Antriebes gemäß Eig. 2 von links,

Fig. 4 einen längs der Linie VI-VI der Fig. 6 geführten Schnitt durch den auf den geringsten Teilkreisdurchmesser eingestellten Riemenscheibensatz,

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht desselben

Satzes, jedoch mit dem größten Durchmsser, Fig. 6 einen teilweisen Aufriß des Scheibensatzes, gesehen von der rechten Seite der Fig- 4.

Fig. 7 einen Horizontalschnitt durch die einstellbare Grundplatte längs der Linie IX-IX der Fig. 9,

Fig. 8 den senkrechten Schnitt durch die Grundplatte längs der Linie X-X der Fig. 7, und

Fig. 9 ist der Schnitt durch die Grundplatte längs der Linie XI-XI der Fig. 7.

Fig. ι der Zeichnungen erläutert die Notwendigkeit, den Abstand der Riemenscheibenachsen zu verändern, wenn der Teilkreisdurchmesser der einen Scheibe geändert wird. Ein gewöhnlicher Spinnstuhl A wird durch die Riemenscheibe C angetrieben, die ihrerseits über einen Keilriemen E durch die Scheibe D auf der Welle des Motors B angetrieben wird. Wird nun die Scheibe D durch eine Scheibe D' kleineren Durchmessers ersetzt, so wird der Riemen B zu schlaff, um die Kraft zu übertragen. Der Motor muß darum nach links verschoben werden, so daß die Riemenscheibe D' die in Fig. 1 punktiert dargestellte Lage einnimmt. Dann ist die gewünschte Riemenspannung wiederhergestellt. Die neue Lage des Riemens ist durch E' angedeutet.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit einer Anordnung zum Verstellen des Teilkreisdurchmessers des Scheibensatzes 20 auf der Welle 19 des Motors 15 und zum gleichzeitigen Verstellen des Motors durch Verschieben seiner beweglichen Tragplatte 16 auf der festen Grundplatte 17 mittels eines einzigen Griffes 88.

In Fig. 4 ist ein verstellbarer Riemenscheibenansatz einfacher Bauart mit vielteiligem Rillenkranz dargestellt. Er ist auf der Welle 19 gelagert, die mit einer Keilnut versehen ist. Der Scheibensatz hat eine Nabe 27 mit entsprechender Keilnut 28, und ein Keil verhindert eine Drehung der Nabe auf der Welle. Auch weist die Nabe eine Ausnehmung 30 auf. Ein fester Flansch 32 kann, w^Tie gezeigt, aus einem Stück mit der Nabe bestehen. Eine Verschiebung der Nabe auf der Welle wird durch eine Stellschraube 33 verhindert.

Auf der Nabe 27 sind mehrere feste Kegelscheiben 35 befestigt, die mit Abstandstücken 36 fest verbunden sind. Diese sind mit der Nabe bei 37 verkeilt. Wie ersichtlich, liegt der Ansatz 36 einer jeden festen Scheibe 35 an der benachbarten festen Scheibe an, wodurch ein gleichmäßiger Abstand zwischen benachbarten festen Scheiben gesichert ist. Die festen Scheiben 35 werden in ihrer Lage durch eine Mutter 39 gehalten, die durch einen Stellstift 40 gesichert ist. Sie sind mit gebogenen, miteinander ausgerichteten Löchern 38 versehen.

Zwischen den festen Scheiben sind verschiebbare Scheiben 42 eingeschachtelt, die

mit Abstandstücken 43 verbunden sind, die durch die Löcher 38 der festen Scheiben frei hindurchgehen. Durch miteinander ausgerichtete Löcher 44 der verschiebbaren Scheiben und durch die Löcher 38 der festen Scheiben erstrecken sich Bolzen 46 hindurch, die in die verschiebbare Endscheibe 42 eingeschraubt sind. Die letzte, rechts befindliche verschiebbare Scheibe 41 ist auf der Mutter 39 verschiebbar geführt. Die verschiebbaren Scheiben 41 und 42 werden durch die Bolzen 46 zusammengeklemmt und sind als Ganzes auf der Nabe 27 verschiebbar, während sie gegen Drehung auf der Nabe durch die Keile 47 und 37 gesichert sind.

Die festen Scheiben 52,35 und die verschiebbaren Scheiben 41, 42 sind mit schragen Flanken 54,55 versehen, die Keilnuten für Keilriemen 56 bilden. Bei der in Fig. 4 gezeigten Lage sind die verschiebbaren Scheiben von den festen Scheiben abgerückt, so daß sich der geringste Teilkreisdurchmesser ergibt. Die Riemen sitzen dann auf den inneren Teilen der Flächen 54, 55 auf. Wenn der Teilkreisdurchmesser vergrößert werden soll, erfolgt eine Verschiebung aller Scheiben 41, 42 nach links, wobei eine Drehung der Scheiben durch die Keile 47 verhindert wird. Diese Bewegung der Scheiben 41, 42 nach links vermindert die Weite der Keilrillen und drückt die Riemen nach außen, wodurch der Teilkreisdurchmesser der Riemenscheibe größer wird. Die festen Scheiben werden durch die Ansätze 36 und die verschiebbaren Scheiben durch Ansätze 43 im Abstand voneinander gehalten. Alle Scheiben 41, 42 verschieben sich als Ganzes, wodurch alle Rillen jederzeit die gleiche Form und denselben Teilkreisdurchmesser aufweisen.

Die Ausnehmung 30 der Nabe 27 ist mit einem Sitz 60 für ein Kugellager 61 versehen, λ\ elches durch Mutter 62 in seiner Lage gehalten wird. Ein Zapfen 65, der mit einem Kopf 64 versehen ist, ist an dem inneren Laufring des Kugellagers 6i befestigt, und zwar wird der Kopf 64 gegen den Laufring durch eine Mutter 67 festgeklemmt, die durch eine Schraube 67' gesichert ist.

Auf dem abgesetzten, mit Gewinde versehenen Teil des Zapfens 65 ist eine Stellmutter 68 aufgeschraubt, welche eine Sitzfläche 69 für den inneren Laufring eines Kugellagers 70 aufweist. Eine Mutter 71 sichert das Lager 70 in seiner Lage. Die verschiebbare Endscheibe 41' ist mit einer Sitzfläche 75 für den äußeren Laufring des Kugellagers 70 versehen, der durch eine Mutter 62', gesichert durch Schraube 63, in seiner Lage gehalten wird. Ein Stellhebel 72 ist auf die Stellmutter 68 aufgekeilt und an seinem freien Ende mit einem nicht drehbaren Teil des Rahmens befestigt oder sonstwie gegen Drehung gesichert. Die Welle 73 des Zapfens 65 ist mit einem Vierkant 74 versehen, der durch einen Schlüssel oder durch ein daran befestigtes Getriebe verdreht werden kann, um so den Scheibendurchmesser zu verstellen.

Wenn sich die Scheiben in der Lage der Fig. 4 befinden, ist jede verschiebbare Scheibe so weit als möglich von der ihr entsprechenden festen Scheibe entfernt. Die Keilriemen 56 liegen demzufolge auf dem Grund der Rillen auf. Das ist die Lage mit dem kleinsten Teilkreisdurchmesser. Mit der Riemenscheibe laufen auch die äußeren Ringe der Kugellager 61 und 70 und die daran befestigten Teile um, nämlich die Nabe 27, die festen und verschiebbaren Scheiben 32, 35, 41', 42 und die Muttern 62 und 62', während die inneren Ringe der Kugellager, der Einstellzapfen 65, die Einstellmutter 68, Welle 72 und Gegenmuttern 67, 71 stehenbleiben.

Wenn nun der Teilkreisdurchmesser der Riemenscheibe verstellt werden soll, so genügt hierzu eine Drehung der Welle 73 des Zapfens 65, beispielsweise mittels eines Schlüssels. Diese Drehung bewirkt keine Verschiebung des Zapfens, da diese durch das Lager 61 verhindert wird, welches zwischen dem Kopf 64 des Zapfens 65 und der Mutter 67 gehalten wird. Eine Drehung des Stellzapfens 65 bewirkt nur eine Verschiebung der Mutter 68, welche auf dem Zapfen 65 aufgeschraubt ist. Eine Drehung der Stellmutter 68 wird durch den Hebel 72 verhindert. Bei ihrer Verschiebung nimmt die Stellmutter 68 aber das Lager 70, die Endscheibe 41' und damit den ganzen verschiebbaren Scheibenblock mit. Diese Verschiebung kann bewirkt werden, gleichgültig ob die Riemenscheibe umläuft oder nicht.

Wenn die Riemenscheibe während der Verschiebung der Scheiben 41', 42 nach links umläuft, so ermöglicht das Auf- und Ablaufen der Riemen auf die Riemenscheibe eine Verkleinerung der Rillen, ohne daß hierbei die Riemen zwischen den Rillenflanken festgeklemmt werden. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann man den Teilkreisdurchmesser somit vergrößern, ohne die Riemen zu entfernen.

Fig. 5 zeigt die Riemenscheibe gemäß Fig. 4 in der Einstellung, in der die verschiebbaren Scheiben nach links in ihre äußerste Lage verschoben worden sind. Jede verschiebbare Scheibe befindet sich in der Zeichnung in Anlage in der entsprechenden festen Scheibe. Dies zwingt die Riemen in ihre äußere Lage, ν ie strichpunktiert dargestellt, wodurch der größte Teilkreisdurchmesser erhalten wird. Die Regelung zwischen dem größten und dem kleinsten Durchmesser ist stufenlos.

Fig. 7 bis 9 zeigen die verstellbare Grundplatte, auf welcher eine Riemenscheibe und (oder) der sie antreibende Motor angebracht ist. Das Untergestell besteht aus einer festen Grundplatte, auf der eine verschiebbare Tragplatte längs der Grundplatte verschiebbar angeordnet ist, wobei einer dieser Teile mit Führungsnuten versehen ist, in welche Lagerflächen des anderen Teiles eingreifen. Eine feste Grundplatte i"j ist mit einer mittleren öffnung 78 und Öffnung 79 zum Befestigen der Platte versehen, um sie auf jeder beliebigen Unterlage zu sichern. Eine der Platten, z. B. die Grundplatte 17, trägt Kugellager 80, die auf Lagermuttern 81 sitzen. Diese sind bei 82 an der Grundplatte 17 angeschraubt. Am besten werden vier solcher Lager vorgesehen. Die verschiebbare Tragplatte 16 besteht aus einem Oberteil 85, auf

ao welchem der Motor befestigt werden kann, und aus Seitenteilen 86. Sie ist mit längs verlaufenden Nuten 87 versehen, die mit den Lagern 80 zusammenwirken, um so einen möglichst reibungslosen Lauf der verschiebbaren Tragplatte auf der festen Grundplatte zu erhalten, während eine unerwünschte seitliche oder senkrechte Verstellung der Tragplatte verhindert wird. Anstatt, wie beschrieben, körnen die Nuten auch in der festen Grundplatte und die Lager an der beweglichen Tragplatte befestigt sein.

Die Verschiebung der Tragplatte wird durch den Griff 88 bewirkt, der auf einer mit einem Gewinde 89' versehenen Welle 89 sitzt.

Ein Ende der Welle 89 ruht verschiebbar in einem Lager 91 der Grundplatte, während das Gewinde 89' in eine Gewindebohrung 90 der Grundplatte eingreift. Bei Drehung des Griffes 88 verschiebt sich daher die Welle 89.

Ein Kegelrad 93 sitzt verschiebbar und gegen Drehung gesichert auf der Welle 89. Diese verläuft durch eine Öffnung im Flansch 95 der Tragplatte 16. Ein Spurlager 94 ist verschiebbar auf der Welle 89 zwischen Kegelrad 93 und Flansch 95 angeordnet. Ein Ring 96, welcher sich auf der Welle 89 frei drehen kann, ist auf dieser an einem Bund 92 gelagert, und eine Schraubendruckfeder 97 ist auf der Welle 89 zwischen Ring 96 undKegelrad 93 angeordnet.

Der Ring 96 trägt eine Zahnstange 98, die in ein auf der Welle 100 sitzendes Ritzel 99 eingreift. Die Welle 100 ist drehbar in einer Seitenwand der Tragplatte logelagert. Außerhalb der Tragplatte 16 trägt die Welle 100 einen Zeiger 101, welcher auf einer in der Zeichnung nicht dargestellten, auf der Tragplatte angeordneten Teilung spielt. Wenn der Griff 88 gedreht und dadurch Ring 96 mit der Welle 89 verschoben wird, so verursacht die Bewegung der Zahnstange 98 nur dann eine Drehung des Ritzels 99, wenn sich die Tragplatte 16 nicht gleichzeitig mit der Welle 89 verschiebt. Der Zeiger 101 zeigt dabei die Verschiebung der W'elle gegenüber der Tragplatte 16 an. Der Ring 96 sucht bei seiner Verschiebung die Tragplatte mitzunehmen, und zwar über die Feder 97, das Kegelrad 93 und das Drucklager 94, die sich auf der Welle 89 verschieben können. Wenn infolge der erhöhten Riemenspannung die Tragplatte 16 nicht gleich von der Welle 89 mitgenommen werden kann, so dreht sich Ritzel 99, und der Zeiger 101 zeigt den Betrag der erhöhten Riemenspannung an, nämlich das Maß, um das die Tragplatte gegenüber der Welle zurückbleibt.

In entsprechenden Lagern ist auf der Tragplatte 16 eine Welle 108 gelagert, die mit einem Ende ein Kegelrad 107 trägt, das mit dem Kegelrad 93 kämmt. Das andere Ende der Welle 108 (Fig. 2) trägt ein Kettenrad 109, welches ein Kettenradi 11 über eine Kette 110 treibt. Die Welle 108 verläuft durch eine öffnung im unteren Ende des Mutterhebeis 72 und sichert diesen und die Mutter 68 gegen Drehung.

Will man den Durchmesser des Riemenscheibensatzes 20 verstellen, so dreht man den Griff 88 in der erforderlichen Richtung, um so die Welle 89 beispielsweise nach links zu verschieben. Das Kegelrad 93, das Kegelrad 107, die Welle 108 und das Kettenrad 109 drehen sich dabei. Dadurch wird auch Kettenrad in in Drehung versetzt, und da dieses auf der Welle 73 des Zapfens 65 angeordnet ist, wird der Teilkreisdurchmesser im gewünschten Sinne verstellt.

Bei ihrer Verschiebung nimmt die Welle 89 den Ring 96 nach links mit. Die Verschiebung wird über Ring 96, Feder 97, Kegelrad 93, Drucklager 94 und Lasche 95 auch auf die bewegliche Tragplatte 84 übertragen, und dadurch wird die gewünschte Riemenspannung aufrechterhalten.

Auf der der Zahnstange 98 entgegengesetzten Seite des Ringes 96 ist ein Anschlagstift 103 angeordnet, welcher in einem Längsschlitz 105 einer Lasche 104 gleiten kann. Die Enden des Schlitzes bestimmen die Grenzen der Bewegung des Ringes 96 und damit auch der Tragplatte.

Es ist also eine gleichzeitige Einstellung der Tragplatte und des Teilkreisdurchmessers durch den Griff 88 möglich. Die Tragplatte kann bei plötzlichen Änderungen in der Riemenspannung nachgeben, weil die Feder 97 in der der Riemenspannung entgegengesetzten Richtung wirkt. Erfolgt eine plötzliche Zunahme der Riemenspannung (z. B. beim Anlassen, beim Ändern der Geschwindigkeit oder aus anderen Gründen), so kann die Tragplatte

sich nach rechts (Fig. 9) entgegen der Wirkung der Feder 97 verschieben. Kegelrad 93 und Drucklager 94 gleiten einfach längs der Welle 89, ohne sich zu drehen, so daß keine Änderung im Rollendurchmesser bewirkt wird. Auf diese Weise werden plötzliche Änderungen in der Riemenspannung gedämpft und durch die nachgiebige Kupplung zwischen dem Griff und der Tragplatte ausgeglichen.

Die Feder dient auch dazu, die gewünschte Riemenspannung bei einem Strecken des Riemens aufrechterhalten.

Anstatt die gewünschte Einstellung durch den Griff 88 zu erzielen, kann man dieselbe Wirkung durch Drehung von Kettenrad 109 oder in oder durch Bewegen der Kette 110 erhalten. Hierbei wird die Tragplatte infolge der Drehung der Welle 108 und ihres Kegelrades 107 ebenfalls verschoben, weil auch Kegelrad 93 und Welle 89 in Drehung versetzt werden. Nach der vorliegenden Erfindung wird also durch die Verstellung des Scheibendurchmessers gleichzeitig die Lage der Tragplatte verändert, und umgekehrt wird durch eine Verstellung der Tragplatte gleichzeitig der Riemenscheibendurchmesser verändert.

Claims

Patentansprüche:

i. Keilriemengetriebe von veränderlichem Übersetzungsverhältnis, bei welchem der eine Riemenscheibensatz aus die Keilriemennuten bildenden einzelnen Kegelscheiben zusammengesetzt ist, durch deren axiale Verstellung zueinander der Teilkreisdurchmesser veränderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein und dasselbe Stellglied (z. B. eine Welle 89) gleichzeitig einerseits die gegenseitige Verschiebung der Kegelscheiben (41, 42 und 35, 52) zur Änderung des Teilkreisdurchmessers herbeiführt und andererseits eine den Riemenscheibensatz (20) tragende Platte (16) verstellt, um die durch die Veränderung des Teilkreisdurchmessers bedingte Änderung der Riemenspannung auszugleichen.
2. Keilriemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ein starres Ganzes bildenden Kegelscheiben sich durch aus einem Stück mit ihnen bestehende axiale Flanschen im Abstand voneinander halten.
3. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsfianschen kreisbogenförmig profiliert sind.
4. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1 bis 3 mit im Betrieb verstellbarem Teilkreisdurchmesser der Riemenscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mit Gewinde versehenen Ende der Riemenscheibennabe gleichachsig eine Gewindespindel (73) angeordnet und der Nabe gegenüber drehbar, aber gegen axiale Verschiebung gesichert ist und eine in ihr Gewinde eingreifende Mutter (68) trägt, die mit den verstellbaren Kegelscheiben drehbar und zu gemeinsamer Verstellung in Achsenrichtung verbunden ist.
5. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (73) und deren Mutter (78) im Inneren der Riemenscheibe sitzen.
6. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Grundplatte aus zwei Teilen besteht, von denen der eine (17) Rollen (80) trägt, die in Nuten (87) des anderen Teils (16) laufen.
7. Geschwindigkeitswechselgetriebe nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Tragplatte (16) eine sich in Bewegungsrichtung des verschiebbaren Teils erstreckende Gewindespindel (89) zum gegenseitigen Verstellen der beiden Teile tragt, die mit der Schraubspindel (73) in der Riemenscheibe gekuppelt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnuncen