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Stufenlos regelbares Reibradgetriebe Es sind stufenlos regelbare Reibradgetriebe
bekannt, welche zur Erhöhung des Regelbereiches die Reibglieder doppelt anordnen.
Bei diesen Getrieben sind die inneren Reibglieder gegenseitig starr gelagert, und
ihre Kraftschlüssigkeit wird durch außerhalb dieser Lagerung angeordnete Mittel
zu erreichen versucht. Ferner sind einfach wirkende Reibradgetriebe bekannt, welche
zur Erzielung einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Reibgliedern entweder
doppelt geneigte Schraubenflächen oder eine Schrägverzahnung in Verbindung mit einer
Feder verwenden (vgl. z. B. Patente 709516, 730759, 733796) Die Erfindung betrifft
ein stufenlos regelbares Reibradgetriebe ähnlicher Art, welches unter Ausnutzung
des durch die doppelten Reibglieder gegebenen Vorteiles des großen Regelbereiches
den weiteren Vorzug der vollkommen zuverlässigen Kraftschlüssigkeit in jedem Regelbereich
und in jeder Drehrichtung sowie den der vielseitigen Abwandlungsmöglichkeit durch
erhöhte Anpassungsfähigkeit an verschiedene Formen der Reibflächen, Planscheibe,
Kegel, Kugel, besitzt. Als besonderer Vorteil ist ferner die einfache Ausbildung
und die dadurch bedingte einfache, billige Herstellung, schließlich die gedrängte
und geschlossene Bauart hervorzuheben.
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Die Erfindung besteht darin, die in beiden Drehrichtungen wirksamen,
die Kraftschlüssigkeit erzeugenden Mittel in die Lagerung der inneren Reibglieder
zu verlegen, dann als kraftschlüssige Mittel eine Vereinigung der an sich bekannten
Schrägflächen mit einer, die Vorspannung zwischen den inneren und äußeren Reibgliedern
erzeugende Feder zu verwenden und schließlich darin, die Tragscheiben der inneren
Reibglieder mit Hohlwellen zu versehen, in welche die Feder gelagert ist und deren
einander zugekehrte Ränder als Schrägflächen ausgebildet sind. Ferner
besteht
ein Merkmal noch darin, die Hohlwellen in einer drehbaren Buchse sowohl längsverschieblich
als auch drehbar in dieser Buchse zu lagern, welch letztere in einem weiteren verstellbaren
Lager untergebracht ist.
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Auf der Zeichnung sind sechs Beispiele des Reiburgsgetriebes schematisch
im Höhenschnitt dargestellt. Wie aus Abb. i ersichtlich, sind auf der Antriebswelle
a und auf der Abtriebswelle b, welche Wellen konzentrisch zueinander
liegen, je ein Kegel c aus Metall als äußeres Reibungsglied fest aufgesetzt, wobei
die Kegelspitzen einander zugekehrt sind. Die Reibglieder c sind in der Längsrichtung
unverschiebbar, d. h. die auf diese ausgeübten Anpreßkräfte werden. durch ihre Lager
aufgenommen. Die Übertragung der Umfangskräfte vom Antriebs- auf den Abtriebskegel
erfolgt durch die inneren Reibglieder, von denen jedes aus einem Reibring d besteht,
welcher fest auf einer Metallscheibe ei sitzt, von denen jede mit einer Hohlwelle
e ausgerüstet ist. Die Hohlwellen e sind in einer Buchse f sowohl drehbar als auch
der Länge nach verschiebbar gelagert. Die beiden Hohlwellen e reichen bis in die
Mitte der Buchse f, und deren Ränder sind als Schraubenflächen s ausgebildet und
so zueinander versetzt, daß eine Erhöhung der einen Welle in die Lücke der anderen
hineinpaßt. Im Inneren der Hohlwellen ist eine Druckfeder g eingelagert, welche
die beiden Reibringe d ständig gegen die Kegel c preßt. Entsprechend dem Kegelwinkel
ist die Lagerung der inneren Reibglieder, also die Hohlwellen e mit der Buchse
f, zur Getriebeachse geneigt, und das Verschieben der Lagerung mit den Reibgliedern
d erfolgt parallel zum Kegelwinkel, und zwar vermittels des Lagers h und der an
diesem angreifenden Steuerstange k. Die Buchse f kann z. B. durch
öldicht eingeschlossene Kugellager im Lager h angeordnet sein.
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Die Wirkungsweise des Getriebes ist folgende Durch die Feder g werden
die inneren Reibglieder d der Lagerung ständig gegen die äußeren Reibglieder c gepreßt.
Die Druckkraft dieser Feder g kann verhältnismäßig gering sein, da sie nur dazu
dient, einen ursprünglichen Anpreßdruck zwischen den Reibgliedern c, d zu
erzeugen. Wird durch die Antriebswelle a eine Bewegung eingeleitet, so entsteht
in den antriebsseitigen Reibgliedern ein dem Federdruck entsprechendes Drehmoment,
welches durch die eine Hohlwelle e auf die Schraubenflächen s übertragen wird. Durch
den Widerstand im abtriebsseitigen Reibglied kommen die Schrägflächen der beiden
Hohlwellen in Berührung, so daß das Drehmoment auf die abtriebsseitige Hohlwelle
übertragen wird. Die in den Schräg- bzw. Schraubenflächen s, deren Steigung möglichst
gering gewählt wird, zur Wirkung kommende Umfangskraft zerlegt sich in zwei Komponente,
deren eine im Sinne der Drehrichtung und deren anc'ere in Richtung der Federkraft
verläuft, also den Anpreßdruck erhöht. Nachdem dieser entsprechend dem Reibungskoeffizienten
der Reibglieder immer ein Mehrfaches der Umfangskraft betragen wird, muß die im
Sinne der Federkraft wirkende Komponente auch ein Mehrfaches der in der Drehrichtung
wirkenden ausmachen. Diese Anforderung kann durch entsprechend geneigte Schrägflächen
leicht erfüllt werden. Bei einem durch die Antriebswelle den antriebsseitigen Reibgliedern
erteilten Drehmoment wird, durch den Federdruck hervorgerufen und durch ihn auch
ständig unterstützt, mit Wirkung der sich berührenden Schrägflächen der Anpreßdruck
der inneren Reibglieder gegen die äußeren so lange zunehmen, bis er das zum Einleiten
und Erhalten der Drehbewegung im abtriebsseitigen Reibglied notwendige Maß erreicht
hat. Damit ist die Kraftschlüssigkeit der Verbindung zwischen den inneren und äußeren
Reibgliedern gegeben und auch in jedem Regelbereich zuverlässig gesichert.
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Durch die beiderseitige Steigung der Schrägflächen wird die Wirkung
nach beiden Drehrichtungen selbsttätig erfüllt. Selbstverständlich muß die Höhe
der Flächen f so bemessen sein, daß der Eirgriff auch bei Abnutzung der Reibringe
d noch wirksam bleibt und dabei nur ein größeres Spiel in der Zahnung auftreten
darf.
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Die Ausführungsform nach Abb.2 unterscheidet sich von der vorbeschriebenen
nur dadurch, daß die Druckfeder g um die Hohlwellen e gelegt ist, welche zu diesem
Zwecke doppelwandig ausgebildet sind. Die Schrägflächen s befinden sich in diesem
Falle auf dem äußeren Mantel ei der Hohlwellen e, in derem Inneren eine Achse i
zur Abstützurg derselben eingelegt ist. Da die Buchse f hier wegfällt, sind die
Hohlwellen e unmittelbar im Gehäuse h gelagert, und die Kugellager
werden vorteilhaft durch Rollen- oder Nadellager ersetzt, nachdem die Kugellager
hier ein Längsspiel erhalten.
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In Abb. 3 sind die äußeren Reibglieder c als Planscheiben ausgebildet
und sitzen an den inneren Enden der im Gehäuse z konzentrisch oder parallel gelagerten
An- und Abtriebswelle a, b. Die inneren Reibglieder ei tragen Reibringe d
mit konischen Reibflächen, und entsprechend dem Konuswinkel ist die Achse der die
kraftschlüssigen Mittel g, s aufnehmenden Lagerung h
zur Getriebeachse
geneigt. Das Verschieben der Lagerung erfolgt parallel zu den Flächen der Planscheiben
c, also senkrecht zur Getriebeachse vermittels der Steuerstange k, wie in Abb. 3
punktiert angedeutet.
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Die Lösung nach Abb. 4 zeigt die Gesamtanordnung des in Abb. i beschriebenen
Getriebes, und es geht daraus hervor, daß die Steuerstange k durch eine im Gehäuse
z gelagerte Zahnstange bequem und in jeder Zwischenlage feststellbar betätigt werden
kann. Das Verschieben der Lagerung h erfolgt parallel zu den Kegelflanken c und
somit schräg zu den Getriebeachsen a, b. Die Reibflächen der Reibringe
d bilden ebene Kreisringflächen.
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Wie in Abb. 5 dargestellt, sind die äußeren Reibglieder c wieder als
Kegel ausgebildet, während die Wellen a, b nicht konzentrisch, sondern parallel
zueinander gelagert sind. Die Reibflächen der Reibringe d verlaufen gemäß den Konussen
c kegelig, und die Lagerung wird nicht parallel zum Kegelwinkel, sondern senkrecht
zu den Achsen a, b verschoben. Infolgedessen muß beim Verstellen der Lagerung h
außer der Senkrechtbewegung gleichzeitig eine Längsbewegung der ersteren ermöglicht
werden, zu welchem Zweck auf den Hohlwellen e eine weitere Buchse hl angeordnet
ist, die mit entsprechendem Längsspiel
im Gehäuse h sitzt. Auf die
e Weise führt die Lagerung beim Senkrechtverstellen gleichzeitig gemäß den Kegelflanken
selbsttätig eine Längsbewegung aus.
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Gemäß des Beispieles nach Abb. 6 stellen die äußeren Reibglieder c
Hohlkugelflächen dar, welche wieder an den inneren Enden der im Gehäuse z sitzenden
An-und Abtriebswelle a, b aufgekeilt sind. Die kraftschlüssige Lagerung wird
hier nicht durch Verschieben, sondern durch Verschwenken um die Getriebeachse gesteuert.
Zu diesem Zweck wird die Schwenkachse durch zu beiden Seiten der Lagerung h angeordnete
Zapfen j gebildet, welche im Gehäuse z drehbar gelagert sind. Die
Achse der Lagerung h kreuzt die Schwenkachse j in einem gewissen Abstand, wie aus
Abb. 6 ersichtlich, so daß die Reibringe d die Hohlkugelflächen nur einseitig berühren
können. Selbstverständlich sind die Berührungsflächen der Reibringe d den Kugelflächen
c angepaßt.
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Die vorerwähnten Beispiele mit ihrer kraftschlüssigen Lagerung der
Innenglieder können kinematisch auch umgekehrt angeordnet werden, indem die die
Reibringe tragenden Glieder nach außen und die Planscheiben oder Kegel oder Hohlkugeln
nach innen verlegt werden.
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Hinsichtlich der Wirkung der Berührungsflächen sind die Beispiele
der Abb. 5 und 6 den anderen überlegen, da nach Abb. 5 beiderseits tangierende Kegelflächen
bzw. nach Abb.6 tangierende Kugelflächen vorhanden sind, während bei den Lösungen
nach Abb. i bis 4 ebene Flächen mit Kegelflächen tangieren.
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Bei allen Ausführungsformen kann die Größe des Regelbereiches durch
die doppelte Anordnung der Reibglieder mindestens verdoppelt werden, infolge der
günstigen Flächenwirkung und der vorteilhaften Bauart der kraftschlüssigen Lagerung
ist der Regelbereich sogar auf ein Mehrfaches zu steigern, wie z. B. bei Abb. 6.
Das Einstellen kann sowohl in Ruhe als auch während des Betriebes vorgenommen werden,
und zwar entweder durch Verstellen der Lagerung längs der Berührungsflanken oder
durch Verschwenken, wie in Abb. 6 punktiert angedeutet. Der Regelbereich ist durch
das Verhältnis der Berührungsradien im an-und abtriebsseitigen Reibglied gegeben,
wobei die Übersetzung einmal ins Schnelle, einmal ins Langsame erfolgt; die Zwischenstellung
ist bei gleichen Berührungsradien gegeben. In den Abb. 3, 4 und 5 ist jeweils eine
Endstellung mit vollen Linien und die andere Endstellung gestrichelt gezeichnet,
während in Abb. 6 die Mittelstellung voll und die beiden Endstellungen gestrichelt
angedeutet sind.
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Jede Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes bedient sich nur einfacher
baulicher Mittel. An- und Abtriebswelle sind durchweg in der Längsrichtung ortsfest
und in den meisten Fällen konzentrisch gelagert. Die Antriebsmotoren können unmittelbar
angeflanscht werden, die Steuerung ist einfach, eine besondere Wartung überflüssig,
vor allem ist eine Veränderung des Regelbereiches durch Abnutzung der Reibflächen
vermieden.