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Mehrstufiges Ubersetzungsgetriebe mit Reibradwirkung, insbesondere
für schnellaufende Maschinen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein mehrstufiges
Übersetzungsgetriebe mit Reibradwirkung, insbesondere für Maschinen, wie rotierende
Gebläse, Pumpen u. dgl., bei welchen hohe Umlaufgeschwindigkeiten vorkommen, aber
kleine Umfangskräfte zwischen den getriebenen und den angetriebenen Teilen notwendig
sind. Erfindungsgemäß ist die Ausbildung so getroffen, daß außer mindestens einer
zwischen der Brennkraftmaschine und dem als Schaufelgebläse ausgebildeten Aufladegebläse
angeordneten ersten Getriebestufemindestens diezweite Getriebestufe alsZahnrad-oder
Reibradgetriebe ausgebildet ist, wobei die kleinere Reibrolle der ersten Getriebestufe
auf der Aufladegebläsewelle selbst sitzt und um diese herum eine Mehrzahl von größeren
Reibrollen angeordnet ist, welche derart in radialer Richtung auf die kleine Reibrolle
gepreßt werden, daß die Anpreßkräfte in bezug auf die Gebläseachse sich gegenseitig
aufheben.
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Die anderen Getriebestufen, bei welchen größere Übertragungskräfte,
aber kleinere Umlaufgeschwindigkeiten herrschen, können beliebig, z. B. soweit wie
möglich, ebenfalls als Reib- oder als Zahnrad-, hydraulische usw. Übersetzungsgetriebe
ausgebildet sein.
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Der Erfindungsgegenstand kann auch so ausgebildet sein, daß vorzugsweise
direkt mindestens neben der höchsten Getriebestufe eine zweite Reibradgetriebestufe
angeordnet ist. Deren größeres Reibrad kann in der Verlängerung der schnellaufenden
Welle der ersten
Getriebestufe angeordnet sein; während die dazugehörenden
kleineren Reibräder mit den großen Reibrädern der ersten Getriebestufe drehfest
,verbunden sind oder aus einem Stück bestehen und gemeinsam gelagert sind. Dabei
können die größeren Reibräder der höchsten Getriebestufe mit den kleinen Reibrädern
der nächst niedrigeren Getriebestufe zusammen gegen die um die gleiche Achse sich
drehenden inneren beiden Reibräder dieser beiden Stufen gepreßt werden: Die Anpreßkräfte
auf die außenliegenden Reibräder werden gleich bemessen bzw. so gerichtet, daß sich
ihre Resultierenden in bezug auf die innere Reibrollenachse gegenseitig aufheben.
Die innere freie Verlängerung der Welle mit höchster Geschwindigkeit kann im großen
Reibrad der zweithöchsten Getriebestufe selbst gelagert sein. Dieses Reibrad kann
die Welle auch umfassen und mindestens eine ihrer Lagerstellen enthalten. Die je
auf der gleichen Welle sitzenden Reibrollen der zweithöchsten Getriebestufe und
die mit diesen verbundenen Reibrollen der höchsten Getriebestufe können durch eine
gemeinsame Vorrichtung auf ihre entsprechenden innerhalb liegenden Gegenrollen gepreßt
werden. Dabei kann die Ausbildung so getroffen sein, daß die kleineren Reibrollen
mit größerem und die größeren Reibrollen mit kleinerem Druck auf ihre Gegenrollen
derart stark gepreßt werden, daß beide annähernd gleiche Reibmomente übertragen.
Mindestens an irgendeiner geeigneten Stelle des Übersetzungsgetriebes, durch welches
das Antriebsmoment durch das Getriebe übertragen wird, kann eine nachgiebige Kupplung
eingebaut sein, wodurch die Kraftübertragung durch die Reibkräfte, insbesondere
während der Beschleunigung und/oder Verzögerung der zu kuppelnden Maschine, auf
das für Reibräder zulässige Maß begrenzt wird. Die auf die zentral angeordneten
Reibräder pressenden und hierzu außenliegenden Reibräder können auf zur zentralen
Achse parallelen, aber exzentrisch gelagerten Wellen sitzen, wobei durch die unter
Einfluß von vorzugsweise einstellbaren Federn erfolgende Drehung dieser Wellen der
notwendige Anpreßdruck aufrechterhalten wird.
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Die Anpressung der außerhalb der zentralen Achse angeordneten Leibrollen
an diejenigen, welche in der zentralen Achse liegen, kann auch durch Federn u. dgl.
erfolgen, welche auf z. B. im Getriebegehäuse radial geführte Lagerstücke drücken,
in welchen die außenliegenden Reibrollen rotieren. Die außenliegenden Reibrollen
können auch in Hebeln gelagert sein, welche in je einem solchen Drehpunkt oder einer
Drehachse .gelagert sind, daß diese Reibrollen annähernd eine radiale Bewegung gegenüber
ihren Gegenrollen ausführen. Diese radiale Bewegung wird auch vorzugsweise durch
Federn u. dgl. bewirkt, welche auf diese Hebel drücken. Bei einer kugeligen Lagerung
dieser Hebel kann auch erreicht werden, daß sämtliche zusammenarbeitenden Reibrollen
auch in axialer Richtung stets satt aufeinanderliegen. Die Lagerung der angepreßten
Reibrollen im Getriebegehäuse kann durch Einbau von Federn oder'andererri elastischen
Material nachgiebig ausgebildet sein, um eine satte, sich automatisch einstellende
Auflage aller Reibrollen aufeinander zu sichern. Die außenliegenden Reihrollen können
"aber auch durch eine gemeinsame Vorrichtung auf die innenliegenden Reibrollen gepreßt
werden, welche je auf alle Rollen jeder Getriebestufe eine unter sich gleidhe Pressung
ausübt. Dies kann z. B. durch einen oder besonders bei Doppelgetrieben durch zwei
frei tragende Ringe od. dgl. erfolgen, von welchen aus einzelne Federn auf die Lagerstellen
der außenliegenden Reibrollen pressen. Es könnten aber auch die außenliegenden Rollen
bzw. ihre Lagerungen durch radial frei nach innen spannende Ringfedern auf die innenliegenden
Reibrollen gepreßt werden.
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Das Reibrollengetriebe kann mit selbsttätiger Fördervorrichtung für
das hierfür geeignete Schmieröl ausgerüstet sein: Als Lager für die verschiedenen
Wellen können solche ganz beliebiger Art, Gleit-, Kugel-, Rollenlager usw., Anwendung
finden.
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Ein Reibradgetriebe dieser Art ist einfach in der Herstellung, weil
es fast ausnahmsweise rundbearbeitete Teile besitzt. Es wird auch im Vergleich zu
Zahnrädern viel lärmfreier arbeiten. Die Abnutzung der Reibrollen und der Lager
wird eine minimale sein, weil die Anpreßkräfte zum mindesten an den sehr schnellaufenden
Reibrollen sich gegenseitig aufheben. Durch die elastische Anpressung der Reibräder
durch Federn u. dgl: wird eine gewisse Abnutzung der Reibräder und Lager zulässig
sein.
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In den drei Zeichnungen mit neun Figuren ist der Erfindungsgegenstand
in verschiedenen Ausführungen beispielsweise dargestellt. Gleiche Teile sind mit
gleichen Zahlen bezeichnet.
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Fig. i stellt einen Axialschnitt durch ein Reibradgetriebe mit einem
einzigen Reibradsatz dar; Fig. 2 und 3 steilen ein Reibradgetriebe mit zwei Getriebestufen
dar, wobei Fig. 2 ein Axialschnitt nach der Linie II-II von Fig. 3 ist und Fig.
3 ein Radialschnitt nach dem Linienzug III-III von Fig. 2; Fig. 4 ist ein Axialschnitt
durch eine andere Ausführungsform des Getriebes, ähnlich einer solchen nach Fig.
2 und 3;,
Fig. 5 stellt ein Detail einer beispielsweisen anderen Lagerung
der Reibrollen dar; Fig.6 und 7 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform, wobei
Fig. 6 einen Radialschnitt, entsprechend dem Linienzug VI-VI von Fig. 7 darstellt
und Fig. 7 einen Axialschnitt nach dem Linienzug VII-VII von Fig. 6; Fig.8 und 9
zeigen Radialschnitte durch andere beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes.
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In Fig. i ist i die Antriebswelle eines naschlaufenden Gebläserades;
das in den Stellen 2 und 3 gelagert ist. Auf dieser Welle ist eine Reibrolle 4 angeordnet,
die von einer Mehrzahl von außenliegenden Reibrollen 5 angetrieben wird. Diese Reibrollen
5 sind mit Zahnrädern 6 verbunden, welche zur zweithöchsten Getriebestufe des Getriebes
gehören. Die Reibrollen 5 sind auf den Zahnrädern 6 aufgekeilt. Letztere sind mit
einer Lagerbüchse 7 gefüttert und rotieren um die Wellen B. Diese Wellen 8 sind
einerseits bei 9 im Getriebegehäuse io und anderseits in den Verstellhebeln ii über
die Zapfen 12 drehbar gelagert. Der mittlere Teil der Wellen 8 ist, wie dies später
an Hand
der Fig. 3 dargestellt wird, exzentrisch zu den Lagerzapfen
9 und 12. Der Einstellhebel i i, der auf den Wellenzapfen 12 aufgekeilt ist, ist
bei 13 im Gehäuseabschlußteil 14 drehbar gelagert. Durch die Drehung der Einstellhebel
ii und damit der Wellen 8, 9 und 12 werden nun die Reibräder 5 an die getriebene
Reibrolle 4 angepreßt. Weil die Zahnräder 6 mit den Reibrollen 5 fest verbunden
sind, werden auch diese bei der Drehung der Wellen 8, 9, 12 in radialer Richtung
verschoben. Damit gelangen diese Zahnräder 6 mit dem treibenden Zahnrad 15 mehr
oder weniger gut in Eingriff. Da nun aber bei Reibrollengetrieben praktisch sehr
kleine Bewegungen der Reibrollen gegeneinander vorkommen und praktisch keine Abnutzung
stattfindet, wird auch bei der gezeichneten Ausführung nur eine ganz minimale Verschiebung
der Achsendistanzen zwischen treibenden und getriebenen Rädern eintreten. Die Zahnräder
6 werden deshalb gegenüber dem treibenden Zahnrad 15 praktisch stets in gleichem
Eingriff, d. h. in der gleichen Achsendistanz, bleiben.
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In Fig. i ist noch angenommen, daß die dritte Getriebestufe aus einem
Riemengetriebe mit Riemen 16 und Riemenscheibe 17 besteht. Dabei ist die Riemenscheibenwelle
18 einerseits bei i9 im Gehäuseabschlußteil 14 und anderseits bei 2o im Gehäuseteil
21 gelagert.
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Fig. 2 und 3 zeigen ein Reibradgetriebe, wobei die beiden höchsten
Geschwindigkeitsübersetzungsstufen vor dem angetriebenen Gebläserad Reibradgetriebe
sind. Auf der Antriebswelle i des Gebläserades sitzt die getriebene Rolle 4 der
höchsten Geschwindigkeitsstufe. Sie ist in den Lagern 2 und 3 gelagert. Die letztere
Lagerung 3 sitzt in der Reibrolle 15' der zweithöchsten Übersetzungsstufe. Die getriebene
Welle 18 dieser Reibrolle ist gleichachsig gelagert wie die Welle i. Um die Reibrolle
4 und die Reibrolle 15' sind nun, wie aus Fig. 3 ersichtlich, je drei Reibrollen
5 bzw. 6' radial dazu angeordnet. Die Reibrollen 5 und 6' bestehen je aus einem
Stück oder sind miteinander verbunden und sind auf den Wellen 8 drehbar gelagert.
Ihre Wellen 8 haben an ihren Enden Zapfen 9 und 12. Die Zapfen 9 sind in Büchsen
22 gelagert und die dazu konzentrischen Zapfen 12 in den Verstellliebeln ii geführt.
Letzterer ist im Gehäuseabschlußteil 14 drehbar gelagert. Die Hebel ii sind mit
den Zapfen 12 fest verkeilt. Der mittlere Teil 8 der Reibrollenwellen ist zu den
Zapfen 9 und 12 bzw. 13 exzentriscli ausgeführt, derart, daß bei geeigneter Drehung
der Hebel i i die Reibrollen 5 und 6' gegen die zentral gelagerten Reibrollen 4
und 15' gepreßt werden. Das gezeichnete Reibrollengetriebe ist noch mit einer eigenen
Schmiervorrichtung ausgebildet. Als Schmierpumpe dient die Zahnradpumpe 23. Von
dieser wird das Schmieröl durch Leitungen 24 und Bohrungen 25 und 26 an die verschiedenen
Lagerstellen geführt. Die Schmierung der Reibrollen erfolgt im Ausführungsbeispiel
durch Spritzschmierung, wobei die Düsen 27 und 28 das Schmieröl an die Berührungslinie
der Reibräder der beiden Getriebestufen führen. Bei einer Ausführung nach den Fig.
2 und 3 ist angenommen, daß die dritthöchste Übersetzungsstufe aus einem Zahnradgetriebe
besteht. Dabei ist 16' das treibende und 17' das getriebene Zahnrad. Der Antrieb
des Zahnrades I7' erfolgt nun auf die Welle 18 durch eine Rutschkupplung 29. Die
Kupplungshälfte 30 sitzt auf der Welle 31 des Zahnrades I7', und die zweite
Kupplungshälfte 32 ist auf der Welle 18 der zweithöchsten Getriebestufe 15', 6'
verkeilt. Die beiden Kupplungshälften 30 und 32 werden durch die Feder 33 aufeinandergepreßt.
Die Spannung der Feder 33 kann unter Vermittlung der Mutter 34 eingestellt werden.
Die Spannung der Feder 33 wird so eingestellt, daß das richtige Funktionieren aller
Reibrollenübersetzungen gesichert ist. Das heißt derart, daß unter keinen Umständen,
auch beim Beschleunigen bzw. Verzögern der Geschwindigkeit der gekuppelten Maschinen,
ein Gleiten der Reibräder eintreten kann. Diese Reibräder müssen immer aufeinanderrollen
und dürfen keinesfalls aufeinanderschleifen.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, dient das gezeichnete Getriebe zum
Antrieb eines Gebläserades 35, und die getriebene Reibrolle der höchsten Getriebestufe
sitzt direkt auf der Antriebswelle i dieses Gebläserades.
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Nach Fig.2 ist das Getriebegehäuse mit Kühlrippen 36 ausgerüstet.
Es kann aber auch Flüssigkeitskühlung vorgesehen. sein.
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Aus Fig. 3 ersieht man noch die nähere Ausbildung der Verstellhebel
ii, welche längs der zylindrischen Fläche 37, und zwar konzentrisch mit den Zapfen
9 und 12, gelagert sind. Die hierzu exzentrisch liegenden Wellenteile 8 sind strichpunktiert
dargestellt. Auf die Hebel ii wirken die Federn 38. Diese' können mittels der Schrauben
39 von außen so eingestellt werden, daß zwischen den Reibrollen genügend große Pressungen
entstehen, damit die Antriebskräfte übertragen werden. Diese Pressungen werden möglichst
gleich groß eingestellt. Für die zweithöchste Getriebestufe, Reibrolle 15', 6',
sind größere Anpreßkräfte notwendig' als für die höchste Getriebestufe, . weil bei
letzterer die Reibrollen 5 und 4 eine höhere Umfangsgeschwindigkeit und die treibenden
Reibrollen 5 einen größeren Durchmesser als 6' haben. Folglich müssen bei letzterer
kleinere Umfangs- und Reibkräfte übertragen werden. Damit nun aber auf beide Getriebestufen
die richtigen, d. h. verschiedene Anpressungsdrücke zwischen den Reibrollen ausgeübt
werden, wird die Lage der Federn 38, welche die Anpressungsdrücke bewirken, in axialer
Richtung so gegen die zweithöchste Getriebestufe hin verlegt, daß auf beiden Reibrollengetrieben
die richtigen Anpressungsdrücke vorhanden sind.
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In Fig. 4 ist eine Ausführungsform, ähnlich derjenigen in den Fig.
2 und 3, gezeigt. Bei dieser Ausführungsform sind das Getriebegehäuse io und sein
Abschlußstück 14 in der Mitte bei 40 getrennt. Diese Trennung ist so ausgeführt,
daß sie gleichzeitig auch der Zentrierung der beiden Teile io und 14 dient. Ferner
ist in dieser Figur dargestellt, daß die Lagerbüchsen 42 für die Zapfen 9, und 41
für die Verstellhebel ii in elastischen bzw: nachgiebigen Einlagen 44 und 43 eingepaßt
sind. Drücken nun die Federn 38 auf die Verstellhebel ii, so werden dadurch die
Wellen 8, 9, 12 gedreht. Weil das Wellenstück 8 zu den Wellenenden 9 und 12 exzentrisch
gelagert ist, gelangen dann die beiden Rollen 5 und 6' näher an die Rollen 4 und
15' heran. Wenn nun die Rollen g und 6' elastisch gelagert sind und diese an die
Rollen 4 und i5`
gepreßt werden, ist noch eine gewisse Einstellmöglichkeit
zum Ausgleich von Ungenauigkeiten vorhanden. Dadurch wird ein glattes Anliegen aller
zusammenarbeitenden Reibrollen auf ihrer ganzen Breite dauernd gesichert.
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In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsart der elastischen Lagerung
der Büchse 42, welche das Wellenende 9 umfaßt, dargestellt. In diesem Fall wird
um die Lagerbüchse 42 herum eine spiralförmig gewickelte Feder 44' eingesetzt, welche
durch Bohrungen im Getriebegehäuse io außen gehalten wird. Die Nachgiebigkeit der
.federnden Beilagen 43, 44 bzw- 44' muß nur eine sehr kleine sein, wenn die Bearbeitung
des Getriebes an sich schon eine genaue ist.
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In den Fig. 6 und 7 ist eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, wobei die Wellenenden g' und 12' in radial verschiebbaren Führungen
41 und 42 gehalten werden. Diese Führungen 41 und 42 können sich in radial verlaufenden
Nuten 45, welche in das Getriebegehäuse io bzw. seinem Deckel 14 eingearbeitet sind,
bewegen. Auf die Führungsstücke 41 wirken von außen her Federn 38' bzw. 38". Durch
ihre Federkräfte werden die Rollenpaare 5 und 6' gegen die zentral gelagerten Reibrollen
4 und 15' so gepreßt, daß bei den zwei vorgesehenen Getriebestufen die richtigen
Reibkräfte entstehen. Die Federn 38' müssen stärker drücken als die Federn 38".
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In Fig. 7 wird noch durch 5 gezeigt, daß auf die Reibrollen noch Reibbeläge
5' aufgesetzt werden können.
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In Fig. 8 ist noch eine andere Art der Anpressung der außenliegenden
Reibrollen auf die innenliegenden nur in einem Radialschnitt dargestellt. Bei dieser
sind die Reibrollen 5 und 6' in Hebeln ii', die sich um die Drehpunkte 46 drehen,
gelagert. Auf ihre äußeren Enden 47 wirken die Anpreßfedern 38"'. Die Drehpunkte
der Hebel ii' können als zylindrische Zapfen, aber auch als kugelförmige Gelenke
ausgebildet sein. Durch letztere Ausbildung werden sich die Reibrollen 5 und 6'
unter der Wirkung der Federn 38"' korrekt auf die Reibrollen 4 und 15' einstellen.
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In Fig. 9 ist eine der Fig. 7 im Prinzip ähnliche Ausführungsform
dargestellt. Die Federn 38' und die nicht gezeigten Federn 38" liegen außen nicht
auf der zylindrischen Wand des Getriebegehäuses io selbst auf, sondern auf zwei
durch je drei Federn 38' und 38" frei getragenen Ringen 48. Es könnte aber auch
nur ein solcher Ring vorgesehen sein. Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß
die Reibrollen 5 und 4 bzw. 6' und 15' je unter sich mit genau gleichen Kräften
aufeinandergepreßt bzw. die Federn 38' bzw. 38" gleich gespannt werden. -Damit sich
der Ring 48 nicht drehen kann, sind in denselben Nuten 49 eingearbeitet, in welchen
keilartige Vorsprünge 5o vom Gebläsegehäuse io her eingreifen und die Drehung verhindern.
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Die Reibrollen können metallische Oberflächen haben oder mit Reibbelägen
versehen sein. Sie können auch ganz oder teilweise aus elastischem Material irgendwelcher
Art bestehen oder infolge ihrer Bauart nachgiebig in ihrer Einstellung in bezug
auf ihre Gegenrollen sein. Der Erfindungsgegenstand kann auch vorzugsweise bei den
ebenfalls schnellaufenden Stufen von Getrieben angewandt werden, mit welchen die
Umlaufgeschwindigkeit heruntergesetzt wird.