-
Stufenlos regelbares Reibradgetriebe Stufenlos regelbares Reibradgetriebe
mit einem auf die Antriebswelle arbeitenden Reibring und einem axial verschiebbaren,
an diesen anzupressenden, auf Rechts-, Links- und Leerlauf zu schaltenden Antriebskegel
sind bekannt.
-
Die meisten der bekannten stufenlos regelbaren Getriebe haben die
Eigenschaft, daß die Antriebsdrehzahl ungefähr im Mittel zwischen höchster und niedrigster
Abtriebsdrehzahl liegt. Dies hat zur Folge, daß bei voller Ausnutzung des Regelbereiches
die höchste Abtriebsdrehzahl sehr hoch ist, d. h. ein Mehrfaches der an und für
sich schon hohen Antriebsdrehzahl beträgt.
-
Nachdem nun für den Antrieb von Maschinen in den häufigsten Fällen
geringe Drehzahlen verlangt werden, ist die Notwendigkeit gegeben, zwischen der
Maschinenantriebswelle und dem Regelgetriebe starre Getriebe mit meist sehr hohen
Übersetzungsverhältnissen einzuschalten. Diese Zwischengetriebe bestehen aus mehrstufigen
Stirn-, Ketten- oder Schneckengetrieben und stellen einen großen Aufwand an Konstruktionsmitteln,Werkstoffen,
Arbeitszeit und daher Anschaffungskosten dar. Außerdem beanspruchen sie viel zusätzlichen
Raum und Gewicht, wodurch die Konstruktion oft sehr unvorteilhaft beeinflußt wird.
-
Die Erfindung bezweckt, das Maß dieser Zwischengetriebe bedeutend
herabzumindern, indem sie durch ihre eigenartige Anordnung die Abtriebsdrehzahl
ihres höchsten Regelbereiches auf einen Bruchteil der Antriebsdrehzahl herabsetzt.
-
Es sind zwar stufenlos regelbare Reibradgetriebe bekannt, welche auch
mit geringen Abtriebsdrehzahlen arbeiten. Aber auch diese sind durchweg mit einem
abtriebsseitigen Untersetzungsgetriebe ausgestattet, welches gleichzeitig den zur
Kraftschlüssigkeit notwendigen Anpreßdruck zwischen Reibring und Antriebskegel
erzeugt.
Durch diese abtriebsseitige Anordnung des die Kraftschlüssigkeit erzeugenden Getriebeteiles
wird einmal die Möglichkeit einer Leerlaufstellung ausgeschlossen, eir anderes Mal
wieder ein selbsttätiges Erreichen der Eingriffsstellung unmöglich gemacht, so daß
diese einer besonderen Betätigung bedarf.
-
Die vorgenannten Getriebe verwenden zur stufenlosen Regelung antriebsseitig
angeordnete Kegel oder Kegelstümpfe, welche ihre Umfangskraft an abtriebsseitige
Reibringe abgegeben und, wie vorhin erwähnt, durch besondere Getriebe an diese gepreßt
werden müssen. Einmal ist der Kegel so angeordnet, daß seine Berührungserzeugende
den Reibring an seiner Stirnseite berührt und die Verschiebung des Kegels längs
dieser Erzeugenden, also senkrecht zur Abtriebswellenachse, erfolgt. Ein anderes
Mal ist die-Anordnung so getroffen, daß die Kegelachse parallel zur Achse des Abtriebsreibringes
steht und die Berührungsflächen beiderseits Kegelflächen bilden. Hier wird der Kegel
längs seiner Achse verschoben und der Reibring, der auf einer Getriebeschwinge angeordnet
ist, quer zur Abtriebswellenachse abgedrängt.
-
Die Erfindung bezweckt, die vorhandenen Mängel auszuschalten und die
geforderten Vorteile, wie geringe Abtriebsdrehzahlen, sichere Kraftschlüssigkeit
nach beiden Drehrichtungen, selbsttätiges Steuern in die Angriffsstellung beider
Drehrichtungen mit der Möglichkeit einer Leerlaufstellung und nach Wunsch auch zwangsläufigen
Einschaltung, leichter Änderung der Drehzahlen sowohl im Betrieb als auch in Ruhe,
in sich zu vereinigen und diese Maßnahmen mit baulich einfachen Mitteln unter Einhaltung
der üblichen Regelbereiche zu erzielen. Als weiterer Vorteil wird der Umstand angegeben,
daß die Achsen der An- und Abtriebswellen sich nahezu decken, wodurch die bauliche
Ausgestaltung des Getriebegehäuses in geschlossener Ausführung besonders begünstigt
wird.
-
Die Erfindung besteht darin, daß die Übertragungserzeugenden des Antriebskegels
und Abtriebsringes parallel zur Abtriebswelle verlaufen; ein weiteres Merkmal besteht
darin, daß die Kegelwelle die Achse der Antriebswelle in einem Winkel überschneidet
und um diese Achse derart verschwenkbar gelagert ist, daß der Antriebskegel selbsttätig
in einer der Angriffsstellungen gehalten wird. Wesentliche Kennzeichen sind ferner,
daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen Antriebs-und Abtriebswelle von den antreibenden
Teilen, also von der Antriebswelle, den Kegelrädern usw., aus erfolgt, um den Antriebskegel
durch das Ingangsetzen der Antriebswelle selbsttätig in die jeweilige Eingriffstellung
zu steuern sowie die Antriebswelle derart parallel zur Abtriebswelle zu lagern,
daß die Antriebsfläche des Antriebskegels auf einem Zylinder liegt, welcher vom
Innenzylinder des Abtriebsringes an zwei Stellen durchdrungen wird.
-
Die Zeichnung zeigt schematisch ein Beispiel des Reibradgetriebes
in Fig. i im Längsschnitt und in Fig. 2 die kinematische Kraftschlüssigkeit desselben.
-
Die Abtriebswelle a, welche im Getriebegehäuse o ortsfest gelagert
ist, erhält im Innern desselben einen Zylinder b angeflanscht, an dessen offenem
Ende ein Reibring c, der sog. Abtriebsring, befestigt ist. Dieser wird durch den
Antriebskegel d, z: B. aus` Metall; in Drehung versetzt, dessen Berührungserzeugende
parallel zur Achse der Abtriebswelle a liegt und längs dieser Erzeugenden von der
Spitze bis zum Rand verschoben werden kann. Nach der Mantellänge dieser Erzeugenden
richtet sich die Tiefe des Zylinders b. Der Kegel d sitzt auf einer Welle
e, deren Achse die Achse der Antriebswelle g in einem der Kegelspitze entsprechenden
Winkel schneidet. Die Kegelwelle e wird von der Antriebswelle g über ein Kegelräderpaar
f von beliebigem Übersetzungsverhältnis angetrieben. Dieses Kegelräderpaar
f wird durch ein Gehäuse h öldicht umschlossen, welch letzteres in
seinem Hauptteil die Lagerung der Kegelwelle e aufnimmt. An der Gehäuserückwand
ist eine Hohlwelle hl angeflanscht, durch welche innen die Antriebswelle g hindurchgeht
und durch welche andererseits das Gehäuse leicht drehbar in einem Lagerbock k gelagert
ist. Dieser ist im Getriebegehäuse o längs der Achse verschiebbar und kann beispielsweise
durch die Zahnstange l und das Ritzel m
in eine Längsbewegung versetzt
werden. Am Bock k kann auch der Antriebsmotor n aufgesetzt oder angeflanscht werden,
dessen Wellenstumpf mit der Antriebswelle g gekuppelt ist.
-
Das Maß der Verschiebbarkeit ist, wie schon erwähnt, durch den Mantel
des Kegels d gegeben, wie in Fig. i punktiert angedeutet.
-
Die Antriebswelle g ist zum Zwecke der Kraftschlüssigkeit exzentrisch
zur Abtriebswelle a gelagert, wodurch auch eine Leerlaufstellung ermöglicht wird.
Um diese zu fixieren, wird das Gehäuse h mit einem Hebel i und dieser mit einer
Verriegelung y versehen.
-
In Fig. 2 ist die Wirkungsweise des Getriebes schematisch gezeigt
und die Kraftschlüssigkeit zu entnehmen, wobei die beiden Betriebsstellungen für
Zinks-und Rechtsdrehung in vollen Linien und die Leerlaufstellung in gestrichelten
veranschaulicht ist.
-
Wird die Welle g in irgendeiner Richtung in Bewegung gesetzt, so wird
infolge des Zahndruckes im Kegelräderpaar f das Gehäuse h in der betreffenden
Drehrichtung bewegt, bis der Kegel d an dem Abtriebsring c anschlägt, bei zwangsläufiger
Schaltung durch Öffnen der Verriegelung j.
-
Findet nun bei Berührung der Kegel d mit dem Abtriebsring c ein der
Drehbewegung des Kegels entgegengesetzter Widerstand statt, so wird der durch den
Zahndruck im Kegelräderpaar übermittelte Anpreßdruck des Kegels entsprechend dem
Drehmoment so lange zunehmen, bis er eine dem Reibungskoeffizient entsprechende
Höhe erreicht und die .Mitnahme des Ringes erzwungen wird.
-
An den Stellen zwischen den beiden Überschneidungspunkten findet keine
Berührung des Kegels mit dem Abtriebsring c statt und kann dieser Umstand für eine
zwangsläufige Leerlaufstellung, ebenso das Getriebe als Kupplung benutzt werden.
Es genügt also nur die Leerlaufstellung zu fixieren, während die Betriebsstellung
nach dem Lösen der Verriegelung durch den dazu angeordneten Hebel selbsttätig eingenommen
werden.
-
Der Regelbereich wird dadurch erzielt, daß der Antriebsblock mit dem
Kegel in Richtung der Getriebeachse verschoben wird, wodurch jede beliebige Stelle
der
Berührungserzeugenden des Kegels auf dessen ganze Mantellänge, also von der Spitze
bis zum Rande desselben mit dem Abtriebsring c zum Eingriff kommt.
-
Das Verstellen des Kegels kann sowohl in der Ruhestellung als auch
während des Betriebes vorgenommen werden.
-
Der Umfang des Regelbereiches ist durch das Verhältnis des kleinsten
und größten Berührungskreises des Kegels und desjenigen des Abtriebsringes gegeben.
-
Der kleinstmöglichste Durchmesser des Abtriebsringes wird wiederum
bestimmt durch die elliptische Projektion des Kegels und muß so gewählt werden,
daß die jeweils größte Ellipse im Scheitel der kurzen Achse durch den Berührungskreis
des Abtriebsringes von außen tangiert wird (s. Fig. 2). Dadurch wird auch das kleinste
Übersetzungsverhältnis des Getriebes bestimmt. Das größte Übersetzungsverhältnis,
welches an der Spitze des Kegels theoretisch oo wäre, wird dort seine Grenze finden,
wo das Verhältnis zwischen Berührungsfläche und Anpreßdruck noch ein sicheres :Mitnehmen,
also die Kraftschlüssigkeit, gewährleistet.
-
Wird das Übersetzungsverhältnis der Antriebskegelräder f i : i gewählt,
so wird das Gesamtübersetzungsverhältnis zwischen Antriebs- und Abtriebswelle durch
das Verhältnis zwischen kleinstem und größtem Berührungskreis des Kegels d zum Berührungskreis
des Abtriebsringes c bestimmt. Durch Wahl eines anderen Übersetzungsverhältnisses
der Kegelräder f kann entweder eine Erhöhung oder eine Verminderung des GesamtÜbersetzungsverhältnisses
und somit wahlweise eine weitere Herabsetzung oder umgekehrt eine Erhöhung der Abtriebsdrehzahlen
erreicht werden, und zwar ohne die Größe des Regelbereiches zu ändern.