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Stufenloses Getriebe Gegenstand der Erfindung ist ein stufenloses
Getriebe, das auf der Grundlage der bekannten Reibrädergetriel)e arbeitet, bei .denen
beispielsweise ein Reibrad :auf einer Reibscheiibe verstellbar angeordnet ist. Das
Übersetzungsverhältnis ist durch die Entfernung .des Reibrades vom Mittelpunkt der
Reibscheibe festgelegt. Wenn ein @solches Getriebe einwandfrei arbeiten soll, ist
ein bestimmter Druck zwischen Reibscheibe und Reibrad erforderlich, da sonst das
Reibrad auf der Reibscheibe rutscht. Dieser Druck erschwert aber eine Verstellung
des Reibrades, d. h. eine Veränderung des übersetzungsverhältnisses. Daher hat man
solche Getriebe mit ausrückbaren Reibscheiben gebaut, die durch einen Handhebel
o. dgl. vom Druck des Reibrades entlastet werden, wenn letzteres verstellt werden
soll.
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Das Neue und Eigenartige beim Reibrädergetriebe nach dieser Erfindung
besteht nun darin, daß der Druck des Reibrades auf die Reibscheibe sehr groß sein
kann und dennoch eine Verstellung des Reibrades auf der Reibscheibe.unter Anwendung
ganz geringer Kräfte öhnäe Ausrücken der Reibscheibe möglich wird. Zu diesem Zweck
ist die Achse des Reibrades schwenkbar gelagert. Liegt diese Achse radial, d. h.
in der Richtung der Verbindungslinie zwischen dem Berührungspunkt des Reibrades
und dem Mittelpunkt der Reibscheibe, dann beschreibt das Reibrad auf der Reibscheibe
einen Kreis. In :diesem Fall bleibt das Übersetzungsverhältnis unverändert. Wird
aber jetzt die Achse des Reibrades aus der radialen Richtung verschwenkt, so beschreibt
das Reibrad auf der Reibscheibe eine .spiralförmige Linie, d. h. je nach dem Drehsinn
der Schwenkung wird der Abstand des Berührungspunktes des Reibrades vom Mittelpunkt
der Reibscheibe größer oder kleiner. Entsprechend ändert sich auch das übersetzungsverhältnis.
Es
ist nun an Kraft lediglich die Kraft für das Verschwenken der Achse des Reibrades
aufzuwenden. Die Änderung der Lage des Reibrades erfolgt dann selbsttätig, d. h.
es ist nur ein ganz geringer Kraftaufwand erforderlich, selbst wenn das Reibrad
mit großer Kraft gegen die Reibscheibe gedrückt wird.
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Die schwenkbare Lagerung der Achse des Reibrades kann auf verschiedene
Weise erreicht werden. Bei dem in Abb. i im Schema dargestellten Ausführungsbeispiel
befindet sich auf der Reibscheibe i das Reibrad 2, es ist mit seiner Achse 3 in
einer Gabel 4 gelagert. Diese Gabel trägt oben einen Stift 5, der in einem Schlitten
6 drehbar gelagert ist. Der Schlitten läuft mit Rollen 7 und 8 in den Führungsschienen
g. Ein federndes Glied io des Stiftes 5 drückt das Reibrad 2 gegen die Reib-Scheibe
i. Wenn nun über einen Stellhebel i i die Gabel 4 mit der Achse 3 um die Achse des
Stiftes 5 geschwenkt wird, dann verläßt das Reibrad 2 die Kreisbahn auf der Reibscheibe
i und geht spiralenförmig auf ein anderes Übersetzungsverhältnis zwischen Reibrad
und Reibscheibe über. Soll beispielsweise die Kraft durch die senkrechte Welle 12
der Reibscheibe zugeführt werden, so kann sie über eine elastische Welle, die mit
dem Reibrad 2 verbunden ist (nicht mitgezeichnet) wieder abgenommen werden. Die
Verstellung des Hebels i i, dessen Ende am Schlitz eines nicht mitgezeichneten Gehäuses
geführt und dort gerastet werden muß, erfolgt entweder von Hand oder, wenn man zwei
Meßwerte laufend miteinander multiplizieren will, durch ein Meßgerät, wobei der
zweite Meßwert der Geschwindigkeit der Reibscheibe entsprechen muß. Die Umdrehungszahl
des Reibrades ergibt dann (las Produkt der beiden Meßwerte.
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Es ergehen sich vielfache Anwendungsmöglichkeiten des Getriebes nach
der Erfindung in der Meßtechnik, wenn es sich darum handelt, zwei Meßwerte zu multiplizieren.
Beispielsweise kann der Hebel i i gesteuert werden von der Meßdose für das spezifische
Volumen eines Gases, während die Welle 12 mit einem volumetrischen Gasmesser verbunden
ist. Die Vorrichtung kann dann als Mengenumwerter benutzt werden, der eine Gasmessung
automatisch auf Normalkubikmeter umwertet.
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Die gleiche Vorrichtung läßt sich, um ein weiteres Beispiel zu nennen,
bei der Messung der Kohlenmenge verwenden, die in einer Wanderrostfeuerung verbraucht
wird. Zu diesem Zweck muß die Welle 12 der Reibscheibe mit der Antriebsvorrichtung
des Wanderrostes verbunden sein, während der Schwenkhebel i i mit dem sog. Kohlenschieber
verbunden wird, durch dessen Stellung die Schütthöhe des Brennstoffs auf dem Wanderrost
bedingt ist. Die Umdrehungen des Reibrades 2 sind dann dem Kohlenvolumenverhältnis
gleich, d. h. nach Multiplikation mit dem Schüttgewicht der Kohle kann man aus den
Umdrehungszahlen des Reibrades das Gewicht der über den Wanderrost gegangenen Kohlen
bestimmen. Eine entsprechende :\nwendungsmöglichkeit ergibt sich bei Bandförderern
aller Art, indem mit der vorstehend beschriebenen Einrichtung die Bandgeschwindigkeit
mit der mittleren Schütthöhe des Fördergutes multipliziert wird.
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Im folgenden sei noch eine Anwendungsmöglichkeit beschrieben, die
zur Lösung einer in der Regeltechnik besonders häufigen Aufgabe geeignet ist. Es
handelt sich um die Verstärkung kleiner Meßkräfte.
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Zur Lösung dieser Aufgabe kann die in Abb. i dargestellte Einrichtung
benutzt werden, indem man beispielsweise die Achse 12 der Reibscheibe durch ein
Uhrwerk antreibt, während das freie Ende des Hebels i i durch ein Meßgerät mit verhältnismäßig
schwacher Verstellkraft gesteuert wird. Das Reibrad 2 wird dann auf der Reibscheibe
seine Stellung so lange ändern, bis der Hebel i i wieder senkrecht zu dem Berührungsradius
steht. An dem Führungsschlitten g kann also die verstärkte Meßkraft abgenommen werden.
Die Einrichtung arbeitet also wie die in der Regeltechnik sonst üblichen sog. Servomotoren.
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Es kann vorteilhaft sein, das Reibrad 2 zwischen zwei Reibscheiben
laufen zu lasen oder an Stelle der Reibscheiben kegelförmige Körper zu verwenden.
Ein Ausführungsbeispiel dieser Art zeigt im Schema die Abb. 2. .
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In dem Gehäuse 13 sind auf den Wellen 14 und 15 die Reibkegel 16 und
17 gelagert. Zwischen diesen befinden sich die Reibräder 18 und i9, deren Wellen
in Bohrungen liegen, welche in dem gabelförmigen Ende 2o des Hebels 21 angebracht
sind. Der Hebel 21 ist mit dem U-förmigen Gestänge 22 so verbunden, daß er sich
in dem Schlitz 23 aufwärts bewegen kann, während er durch die Scheiben 24 und 25
immer in waagerechter Lage gehalten wird. Das U-förmige Gestänge 22 ist schwenkbar
in den mit Rollen versehenen Schlitzen 26 und 27 gelagert, die ihrerseits in Schienen
28 und 29 geführt werden. Das Ende des Hebels ragt durch einen Schlitz 3o, dessen
Länge etwa der Länge der Reibkegel entspricht, aus dem Gehäuse heraus.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Solange der Hebel 21 senkrecht in
der durch die Wellen 14 und 15 gebildeten Ebene steht, laufen die Reibräder auf
dem Umfang der Kegel immer auf der gleichen Bahn ab, d. h. es findet keine Veränderung
des Übersetzungsverhältnisses statt. Wird also der obere Kegel angetrieben und der
untere mit einem Zählwerk verbunden, so gibt dieses Zählwerk ein feststehendes Vielfaches
der Umdrehungen der Antriebsmaschine an. Wenn nun aber das aus dem Gehäuse herausragende
freie Ende des Hebels 21 in Abb. 2, linkes Bild, nach rechts oder links verstellt
wird, so wird der Bügel 22 um seine in den Schlitten 26 und 27 angeordneten Lagerzapfen
verschwenkt. Der Hebel 21 steht dann nicht mehr senkrecht auf der durch die Wellen
14 und 15 bestimmten Ebene. Infolgedessen beschreiben die Reibräder 18 und i9 auf
den Reibkegeln 16 und 17 so lange eine schraubenförmige I3ahi1, bis der Hebel 21
auf der vorgenannten Eheiie wieder senkrecht
steht. Es wird dadurch
ein neues übersetzungsverhältnis eingestellt, das dann wieder so lange unverändert
bleibt, wie das Ende des'Hebels 21 unverändert an seiner Stelle bleibt. Es ist nun
wiederum nur eine sehr geringe Verstellkraft am Ende des Hebels 21 nötig, das aus
dem Schlitz 3o des Gehäuses 13 herausragt, während trotzdem die Kraft, mit der die
Reibräder auf die beiden Kegel drücken, sehr groß sein kann: Um diese Kraft groß
t_ zu halten und doch eine gewisse Elastizität zu gewährleisten, können die Reibräder
18 und 1g beispielsweise mit einem luftgefüllten Gummischlauch ähnlich einer Autobereifung
ausgestattet werden.
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Wenn das vorbeschriebene stufenlose Getriebe auch in erster Linie
für die Zwecke der Meß- und Regeltechnik benutzt werden soll, so läßt es sich grundsätzlich
auch bei der Übertragung größerer Kräfte im allgemeinen Maschinenbau benutzen.