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Schwenkrollengetriebe Die Erfindung betrifft ein Schwenkrollengetriebe
mit zwei gleichachsig zueinander angeordneten konusartigen Reibrädern, im folgenden
Konusräder genannt, mit konkaver Erzeugender (Flanke) und schwenkbar zwischen diesen
angeordneten Übertragungsrollen mit konvexer Erzeugender(Flanke), die mit den Konusrädern
im Reibeingriff stehen, wobei der Krümmungsradius der Flanke der Übertragungsrollen
kleiner ist als der der Flanke der Konusräder und die Reibflächen aus solchem Material
gefertigt sind, daß eine Anlage nur auf einem Teilstück der beiden Flanken zustande
kommt. Die Erfindung bezieht sich nicht auf Getriebe, bei denen mindestens eine
der beiden Reibflächen aus solchem Material gefertigt ist oder die Krümmungsradien
so bemessen sind, daß eine Berührung auf der ganzen Länge der Flanke eines der beiden
Räder erfolgt; zu dieser letztgenannten Art zählen beispielsweise Getriebe, deren
Übertragungsrollen mit einer Reibfläche aus Leder, Gummi od. dgl. versehen sind
und bei denen eine Anlage der zum Eingriff kommenden Reibflächen auf der ganzen
Länge der Flanke der lJbertragungsrollen erfolgt.
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Der Nachteil der bisher bekannten Getriebe der eingangs beschriebenen
Art, bei denen eine Anlage nur auf einem Teilstück (theoretisch in einem Punkt)
der beiden Flanken zustande kommt, besteht darin, daß zwar die Konusräder bei verschiedenen
Stellungen der Übertragungsrollen auf verschiedenen Teilen ihrer Flanken befahren
werden, die Übertragungsrollen
jedoch stets an dem ,gleichen Punkt
ihrer Flanken zur Anlage kommen, was eine ungleichmäßige Abnutzung zur Folge hat.
Ein weiterer Nachteil dieser Getriebe besteht darin, daß nicht für alle Stellungen
der Übertragungsrollen reine Abrollung erfolgt, was erhöhte Erwärmung und Abnutzung
des Getriebes zur Folge hat.
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Das Problem der Erfindung besteht in der Schaffung eines Getriebes,
bei dem die genannten Nachteile vermieden sind und bei dem nicht nur die Konusräder,
sondern auch die Übertragungsrollen an verschiedenen Punkten ihrer Flanken zur Anlage
kommen. Ferner besteht das Problem der Erfindung in der Schaffung eines Getriebes
der genannten Art, hei dem für alle Stellungen der Übertragungsrollen möglichst
weitgehende reine Abrollung herrscht. Weiter besteht das Problem der Erfindung in
der Schaffung eines Getriebes, bei dem eine möglichst, gleichmäßige Abnutzung erfolgt
und das damit eine größere Genauigkeit und Lebensdauer aufweist.
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Dies wird durch eine besondere Ausbildung der Flanken der Reibräder
im Verein mit anderen noch zti besprechenden Maßnahmen erreicht.
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Einige Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen
besprochen.
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Fig. i bis 4 zeigen die Konstruktion der Erzeugenden der Konusräder;
Fig. 5 und 6 zeigen ,die Reibräder einer bevorzugten Ausführungsform des Getriebes
in verschiedenen Stellungen; Fig. 7 und 8 zeigen Einzelheiten der Rollenlagerung;
Fig.9 ist im wesentlichen ein schematischer Mittelschnitt durch einausgeführtes
Getriebe. Reine Abrollung herrscht stets dann, wenn die im axialen Schnitt durch
die Berührungspunkte der Reibräder an die Erzeugenden gelegten Tangenten durch den
Schnittpunkt der Achsen der Reibräder gehen. Es wird ,gefordert, daß dies für alle
Steliungen der Übertragungsrollen der Fall ist. Dies ist in Fig. 5 und 6 verdeutlicht.
Die Konusräder sind mit i und 2 bezeichnet, die Übertragungsrolle ist mit 3 bezeichnet;
ihre Achsen 4 und 5 schneiden sich im Punkt M1 bzw. M3. Die Tangenten an die Erzeugenden
der Reibräder in den Berührungspunkten 7'l und T1' bzw. T3 und T3' sollen durch
diese Punkte M1 bzw. M3 gehen.
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Diese Forderung ist nicht erfüllbar, wenn die Erzeugenden oder Flanken
derKonusräderKreisbögen trm den festen Schwenkpunkt der Übertragungsrolle sind.
Die Flanke muß daher von dieser Form abweichen. Darüber hinaus muß entweder die
Übertragungsrolle in besonderer Weise bewegt werden, beispielsweise an einer gekrümmten
Kurve entlang geführt werden, oder die Konusräder müssen in Richturig ihrer Achse
verschoben werden; es können auch beide Möglichkeiten miteinander vereinigt werden.
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Die Fig. i und 2 erläutern die erste Möglichkeit, die Fig. 3 und 4
die zweite.
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Fall i : Festgelagerte Konusräder (s. Fig. i). Man zeichne die Achse
Y-Y der Konusräder sowie die Achse X-X der Übertragungsrolle 3 in ihrer neutralen
oder Mittelstellung; der Schnitt dieser Achsen sei Ml. Man zeichne die Übertragungsrolle
3 in ihrer wahren Größe und Gestalt (in der neutralen Stellung) relativ zu den Achsen
ein. Der Mittelpunkt der willkürlich angenommenen Rückenfläche sei D, Die Flanken
der Rolle 3 können Kreisbögen oder vom Kreisbogen abweichende Kurven sein.
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Von Q1-11 ziehe man die Tangenten an die Rolle bis zu den Punkten
T1 und T1' (Fig. 2). In diesen Punkten zeichne man die Senkrechten zu den Tangenten.
Ihr Schnittpunkt sei Cl. Nun schwenke man die Rolle 3 um den Punkt Cl um einen kleinen
Windel a1. Die Rollenachse schneidet jetzt die Achse Y-Y im Punkt M2. Von diesem
Punkt ziehe man abermals Tangenten bis zu den Punkten T2 und T2 . Ihre Senkrechten
treffen sich im Punkt C2. Man verschwenkte die Rolle weiter um den Punkt C2 um den
kleinen Winkel a2. Vom neuen Achsenschnittpunkt II3 ziehe man die Tangenten zu den
Punkten T3 und T3', deren Senkrechte -sich im Punkt C3 schneiden. Nun verschwenke
man die Rolle um diesen Punkt C3 und fahre so in der gleichen Weise fort.
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Man erhält eine Reihe von Punkten T1, T2, T3 ttsw., deren Verbindungslinie
dieFlanke derKonusräder i und 2 ergibt. Die Genauigkeit ist um so größer, je kleiner
man die einzelnen Schwenkwinkel wählt. Der Punkt D1 nimmt bei der Schwenkung nacheinander
die Stellungen D2, D3 usw. ein. Diese Punkte ergeben die sogenannte Stützkurve oder
Führungskurve; die Rolle 3 bewegt sich richtig, wenn der Punkt D1 der Fig. i sich
so bewegt, daß die Rückseite der Rolle 3 sich tangential an einer testen Führungskurve
von dieser Form abstützt. Dies könnte beispielsweise gemäß Fig.8 verwirklieht werdfn,
indem der Zapfen 3o der Rolle 3 mit den Rädern 6 verbunden ist, die zwischen zwei
festen Führungsschienen 7 und 8 entlang laufen. Eine solche Anordnung von der nötigen
Festigkeit. und Genauig-I<eit ist in der Praxis jedoch schwer ausführbar; es
wird weiter unten noch gezeigt werden, wie diese Schwierigkeit umgangen werden kann.
Die Stärke oder Dicke der Rolle 3 war willkürlich gewählt worden. Wählt man eine
stärkere oder schwächere Rolle, so erhält man eine andere Stiützkurve, die Jedoch
eine gleiche Bewegung der Rolle ergibt.
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Fall 2: Axial verschiebliche Konusräder (s. Fig. 4). Man mache die
gleichen Annahmen, wie bei Fig. i beschrieben. Von 31, zeichne man die Tangente
zum Punkt T1 und in diesem Punkt die Senkrechte zur Tangente, die die Achse X-X
im Punkt C schneidet. Dieses ist der feste Schwenkpunkt der Rolle 3. Nun zeichne
man mehrere Stellungen der Rolle 3. Der Deutlichkeit halber sind außer der neutralen
Stellung nur zwei weitere Stellungen beschrieben. Die Achsen der um den Winkel al
bzw. den weiteren Winkel a2 ausgeschwenkten Rolle schneiden sich in den Punkten
M2 bzw. M3, die Tangentenpunkte sind T2 bzw. T3. Durch diese Tangentenpunkte
ziehe man parallele Linien zu Y-Y, die mit al, a2, a3 bezeichnet sind. Durch
diese Parallelen ziehe man parallel zu den Tangenten kurze parallele Linien, wie
gezeichnet. Nun zeichne man
eine beliebige stetige Kurve, die die
Linien a1, a2, a3 unter dem gleichen Winkel schneidet wie die Tangenten. Es ist
dies die gesuchte Flanke des Konusrades i. Da die Abstände der Kurve von den Tangentenpunkten,
beispielsweise die Entfernungen 1,1-7, 1" und TZ - T.," verschieden groß
sind, müssen die Konusräder in Richtung ihrer Achse Y-Y beweglich sein, wie in Fig.
3 durch die Federn 9 und io angedeutet.
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In den beiden besprochenen Fällen kann die Kurvenform auch auf andere
Weise bestimmt werden, beispielsweise auf analytischem Wege, auf graphischem Wege
oder durch apparative Mittel.
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Bei Besprechung von Fig.2 war darauf hingewiesen worden, daß die Rolle
3 sich entlang einer Stützkurve Dl, D2, D., bewegen muß. Diese Kurve ist
kehl Kreislogen. Da jedoch aus praktischen Gründen die Verschwenkbewegung der Rolle
3 begrenzt ist, wird nur der mittlere Teil der Stützkurve benutzt, der sich mit
großer Genauigkeit durch einen Kreislogen ersetzen läßt. Der Mittelpunkt dieses
Ersatzkreisbogens ist in Fig.2 mit Co bezeichnet. Es ist daher für praktische Zwecke
ausreichend, die Rolle um einen festen Punkt Co schwenkbar anzuordnen. Da jedoch
die Achse der Rolle 3 auf verschiedene Punkte Cl, C2, C3 zeigen muß, ist es erforderlich,
ihr eine gewisse geringe Bewegungsmöglichkeit zu geben. Hierzu gibt es verschiedene
Möglichkeiten, die an sich bekannt sind und bisher zum Zweck des Druckausgleiches
angewendet wurden. Beispielsweise kann gemäß Fig. 7 mit der Verschwenkwelle i i
der Rolle 3 ein Zapfen 12 verbunden sein, der eine gewölbte Kuppe 13 trägt, um die
das topfförmige Lager 14 der Rolle 3 kippen kann. Oder es können Gleitschuhe verwendet
werclen, die im folgenden noch näher beschrieben werden und die eine Verschiebung
der Rollenachse 5 (Fig. 5) senkrecht zu sich selbst gestatten, in Richtung der Pfeile
15 und 16 der Fig. 5. Die Einstellung der Rolle erfolgt dabei selbsttätig durch
die Flanke der Konusräder.
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Ein nach diesen Grundsätzen gebautes Getriebe ist schematisch in Fig.9
dargestellt. Die Konusräder i und 2 sind in den Lagern 17 und 18 des Geliäuses 21
gelagert und an ihren schmalen Enden durch ein Doppellager 19,20 miteinander verbunden.
Eine Feder 22 oder eine andere bekannte Aufpreßvorrichtung besorgt die Aneinanderpressung
der Konusräder. Die Schwenkachsen i i und i i' der hTbertragungsrollen 3 und 3'
sind in einem Ausgleichsrahmen 23 gelagert, der in Richtung der Achse X-X verschiebbar
ist. Zu diesem Zweck sind im Gehäuse 21 Stifte 24 bzw. 24' angeordnet, die in entsprechende
Löcher in den vorspringenden Lappen 25 und 25' des Ausgleichrahmens 23 eingreifen.
Mit der Schwenkachse i i bzw. i i' ist ein Klotz 26 bzw. 26' und ein Stift 27 bzw.
27' verbunden. Der die Rolle 3 tragende Zapfen 28 bzw. 28' ist mit einem Gleitschuh
2o bzw. 29' verbunden, der sich gegenüber dem Klotz 26 bzw. 26' in der gezeichneten
Stellung der Rollen in Richtung der Achse Y-Y verschieben kann. Der in entsprechende
Löcher des Gleitschuhe; eingreifende Stift 27 bzw. 27' verhindert ein Abfallen des
Gleitschuhes 29 bzw. 29' von dem Klotz 26 bzw. 26'. Die Flanken der Konusräder sind
gemäß Fig.2 oder nach einer entsprechenden analytischen, graphischen oderapparativenMethode
bestimmt; die Verschwenkwelle i i bzw. i i' ist im Mittelpunkt des Ersatzkreisbogens
(Co in Fig.2) gelagert, wie dies auch aus Fig. 5 und 6 hervorgeht.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellte und beschriebene
Ausführungsform, sie kann vielmehr auf alle bekannten Getriebe der in der Einleitung
beschriebenen Art Anwendung finden. Ein Getriebe nach der Erfindung kann mit allen
]),ei diesen Getrieben bekannten Einrichtungen, wie Anpreß- und Druckausgleichvorrichtungen,
versehen sein. Nach der Erfindung ist es auch möglich, ein Getriebe zu entwerfen,
beidem die übertragungsrollen an verschiedenen Punkten ihrer Flanke zur Anlage kommen,
ohne daß reineAbrollungherrscht. Im allgemeinen wird dies weniger vorteilhaft sein
als die beschriebene Ausführungsform, jedoch kann es in Sonderfällen erwünscht sein.