DE879792C

DE879792C - Geschwindigkeits-Wechselgetriebe

Info

Publication number: DE879792C
Application number: DEL3121D
Authority: DE
Inventors: M Jules Lesueur
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1942-01-17
Filing date: 1943-01-15
Publication date: 1953-06-15

Description

Geschwindigkeits -Wechselgetriebe Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragung durch rollende Reibung und die Anwendung dieser Vorrichtung bei der Herstellung von Geschwindigkeits-Wechselgetrieben mit ganz bestimmtem oder mit veränderlichem und einstellbarem Übersetzungsverhältnis oder auch von Geschwindigkeits-Wechselgetrieben mit selbsttätiger Änderung des Übersetzungsverhältnisses. Diese Vorrichtung eignet sich als Einrückkupplung. In der Zeichnung stellen dar: Fig. i bis 7 schematische axiale Halbschnitte, die den Grundsatz der Erfindung erläutern, Fig.8, g und io ein Ausführungsbeispiel für ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe mit selbsttätiger Einstellung des Übersetzungsverhältnisses unter Ausnutzung der schematischen Anordnung der Fig. i bis 3, und zwar Fig. 8 zur Hälfte eine Endansicht der Vorrichtung und zur Hälfte einen Schnitt durch die Achse der treibenden und der getriebenen Scheibe, Fig. g einen Schnitt entsprechend der Linie A-B in Fig. 8, Fig. io zur Hälfte einen Schnitt entsprechend der Linie D-C in Fig. g und zur Hälfte eine Endansicht nach Abnahme der Gehäusehälfte, Fig. ii und 12 ein anderes, die schematischen Anordnungen der Fig. q. und 6 verwertendes Ausführungsbeispiel für ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe mit einer Einstellvorrichtung, die die Geschwindigkeit eines Gliedes der angetriebenen Maschine selbsttätig gleichbleibend erhält, und zwar Fig. ii zur Hälfte in Draufsicht und zur Hälfte im Querschnitt und Fig. 12 einen Schnitt entsprechend der Linie E-F in Fig. zZ, Fig. x3-und 14 das in den Fig. rz_und 12 dargestellte Geschwindigkeits-Wechselgetriebe an der Spindel einer Drehbank eingebaut und mit einer die übertragene Kraft gleichbleibend erhaltenden selbsttätigen Einstellvorrichtung versehen, und zwar Fig. i3 zur Hälfte im Schnitt entsprechend der Linie C-D in Fig. 14 und zur Hälfte im Schnitt entsprechend der Linie E-F in Fig. 14, Fig. 14 einen Schnitt entsprechend der Linie A-B in Fig. 13, Fig. 15 bis 1g einen handgeregelten Geschwindigkeitswechsler, der nach dem Schema der Fig. 4 bis 6 wie die Getriebe der Fig. ii bis 14 angeordnet, mechanisch jedoch anders ausgeführt ist, und zwar Fig. 15 einen Schnitt entsprechend der Linie A-B in Fig. 16, Fig. 16 zur Hälfte einen Schnitt entsprechend der Linie E-F in Fig. 15 und zur Hälfte in Endansicht, Fig. 17 einen Schnitt entsprechend der Linie C-D in Fig. 15, Fig. 18 einen Schnitt entsprechend der Linie GH in Fig. 16, Fig. ig die Abwicklung eines kreisförmigen Schnittes entsprechend dem Kreisumfange K in Fig. 16. Die erfindungsgemäße Vorrichtung . besteht- im wesentlichen aus zwei umlaufenden Scheiben, einer treibenden und einer getriebenen, die je eine im allgemeinen kegelstumpfförmige Seiten- oder Mantelfläche aufweisen, während eine Reihe im allgemeinen kegelstumpfförmiger Rollen mit neigbarer Achse zwischen diesen beiden Scheibenflächen keine andere als eine Drehbewegung um sich selbst ausführen. Die Lauffläche der Rollen bzw. jeder Scheibe besitzt eine leichte Erhabenheit in Gestalt eines Kreisbogens oder einer Kreisevolvente; so daß die Berührung einer Rolle mit einer Scheibe praktisch stets punktförmig verläuft.
Wird unter diesen Bedingungen die Neigung der Rollenachsen geändert, so ändert sich der Halbmesser der Laufbahn der Rolle auf jeder Scheibe und folglich das Drehgeschwindigkeitsverhältnis zwischen den beiden Scheiben. Die Achsen der beiden Scheiben können zusammenfallen oder in gegenseitiger Flucht liegen oder auch jede beliebige Lage in bezug aufeinander einnehmen.
Die Fig. i bis 3 veranschaulichen in drei Stellungen eine Vorrichtung, deren treibende Scheibe mit 6 und die getriebene Scheibe mit = bezeichnet ist. Die ringförmige Scheibe 6 hat die gleiche Achse wie die Scheibe i und umgibt dieselbe. Zwischen den kegelstumpfförmigen Seitenflächen dieser beiden Scheiben sind Rollen io eingeschaltet, deren Lauffläche eine durch einen Kreisbogen oder eine Kreisevolvente erzeugte Drehfläche von geringer Erhabenheit bildet. Die Achse jeder Rolle kann in einer durch die Scheibenachse gehenden Ebene um den Punkt o verschwenkt werden, welcher den Schnittpunkt zwischen der Achse der Rolle und dem mittleren Halbmesser ihrer Mantellinie bildet. Die Fig. i und 3 veranschaulichen die äußersten Stellungen, die die Achse einer Rolle im Läufe dieser Schwenkbewegung einnehmen kann. Die Fig.2 zeigt die Achse in ihrer Mittelstellung. Die Rollen können zwischen den beiden äußersten Stellungen jede Zwischenstellung einnehmen.
In allen diesen Stellungen mit Ausnahme der Mittelstellung liegen die Berührungspunkte der Rolle mit der Scheibe i und der Scheibe 6 auf Kreisumfängen verschiedener Durchmesser.
Es sei n3 die Drehgeschwindigkeit der treibenden Scheibe 6 in Umdrehungen je Minute, n1 und ATZ die Mindest- und die Höchstgeschwindigkeit der getriebenen Scheibe i. In der Stellung nach Fig. z liegt der Berührungspunkt der Rolle mit der Scheibe i auf einem Kreisumfang der Scheibe mit dem Durchmesser dl und auf einem Kreisumfang der Rolle mit dem Durchmesser Dz. Der Berührungspunkt der Rolle mit der Scheibe liegt auf einem Kreisumfang der Rolle mit dem Durchmesser d. und auf einem Kreisumfang der Seheibe mit dem Durchmesser d3. In der Stellung nach Fig. 3 sind Dl, d2, D2, D3 die Durchmesser der von den Berührungspunkten beschriebenen Kreisumfänge, und die Geschwindigkeit n1 der getriebenen Scheibe beträgt Das Verhältnis der äußersten Geschwindigkeiten ist Hieraus geht somit der große Vorteil der Benutzung neigbarer Kegelstumpfrollen hervor; das Verhältnis der äußersten Durchmesser dieser Rollen wirkt mit seinem Quadrat auf das Verhältnis der äußersten Geschwindigkeiten der getriebenen Scheibe zurück.
In der Mittelstellung nach Fig. 2 fallen die beiden Berührungskreise an den Rollen zusammen, und das Verhältnis zwischen den Geschwindigkeiten der beiden Scheiben ist gleich dem Verhältnis der mittleren Durchmesser dieser Scheiben, nämlich Die Fig. 4, 5 und 6 veranschaulichen eine Vorrichtung, bei der die Achsen der treibenden Scheibe 41 und der getriebenen Scheibe 38 in gegenseitiger Flucht liegen. Die beiden Seheiben sind symmetrisch zu einander in bezug auf die zur Achse rechtwinklige Mittelebene. In ihrer Mittelstellung liegen die Achsen der Rollen in dieser Ebene.
Unter Beibehaltung .derselben Begriffe zur Bezeichnung der Durchmesser der von den Berührungspunkten beschriebenen Kreisumfänge und Annahme von dl = D3 und d3 = Dl beträgt das Verhältnis der äußersten Geschwindigkeit N L und n l der getriebenen Scheibe. Das Geschwindigkeitsverhältnis der beiden Scheiben in der Mittelstellung ist = i.
Im Falle der Fig. i bis 3 und im Falle der Fig.. 4 bis 6 können die Kegel der beiden Scheiben verschieden sein.
Die Fig.7 veranschaulicht eine Vorrichtung, in welcher die Achsen der beiden. Scheiben 8o und 81 im rechten Winkel zueinander verlaufen. In diesem Falle gibt es nur eine Rolle. Die Geschwindigkeitsformeln sind dieselben wie zuvor. Dies würde auch dann noch zutreffen, wann die beiden Scheibenachsen in irgendeinem anderen Winkel zueinander verliefen.
In ihrer Schwenkbewegung von der Mittelstellung aus haben die Rollen das Bestreben, die beiden Scheiben leicht auseinanderzudrücken. Zwecks Ermöglichung dieses übrigens sehr geringen Auseinanderdrückens sind erfindungsgemäß Federn vorgesehen, die ein nachgiebiges Anpressen der Scheiben an die Rollen gewährleisten. Ferner kann den Rollen eine axiale Bewegung erteilt werden, die von demselben Glied gesteuert wird, das deren Schwenkbewegung bewirbt. Diese axiale Bewegung der Rollen ist derart kombiniert, daß der Abstand der Scheiben und folglich der Berührungsdruck zunehmen, wenn die Geschwindigkeit abnimmt, und umgekehrt. Auf diese Weise erzielt man dauernd den Druck, der dem zu übertragenden Drehmoment entspricht, und verhütet jegliche Abnutzung des Getriebes. Diese Einstellung des Anpreßdruckes der Scheiben an die Rollen kann noch dadurch erfolgen, daß die Zusammenpressung der auf die Scheiben einwirkenden Federn gesteuert wird.
Soll die Vorrichtung als Einrückkupplung dienen, so brauchen die Glieder, welche den nachgiebigen Druck der Scheiben gegen die Rollen gewährleisten, nur derart ausgebildet zu werden, daß die Rollen in einer bestimmten Stellung mit den Scheiben nicht mehr in Berührung bleiben. Die Kupplung ist alsdann ausgerückt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet zahlreiche Vorteile gegenüber den bekannten Geschwindigkeitsw,-chselgetriebc@n. Die :Mantellinie oder Erzeugende dir S°itenfläche der Rollen steht mit der Seitenfläche der Scheiben dauernd an einem einzigen Punkte in Berührung, weshalb es weder einen Schlupf noch einen Verschleiß gibt.
Die Vorrichtung arbeitet wie ein Getriebe mit vier Zahnrädern. Sie gestattet, bei herabgesetztem Raumbedarf und bei herabgesetztem Gewicht ein hohes Verhältnis zwischen den erteilten und übertragenen Geschwindigkeiten zu erzielen.
Alle in Bewegung befindlichen Teile sind ausgeglichen, was große Drehgeschwindigkeiten gestattet. Falls die Achsen der Scheiben parallel laufen oder zusammenfallen, kann die Zahl der Rollen vervielfältigt und eine große Kraft mit einer Vorrichtung geringen Raumbedarfs übertragen werden.
Die Vorrichtung hat keinen festen Drehsinn; sie gestattet den Betrieb in beiden Drehrichtungen. Diese Vorrichtung ist umkehrbar; der treibende Teil kann der angetriebene werden, und umgekehrt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zahlreiche Anwendungen erhalten.
Werden die Achsen der Rollen in einer bestimmten Stellung festgehalten, so wird ein 1Jbersetzungs- oder ein Untersetzungsgetriebe erzielt. Das Übersetzungs-oder Untersetzungsverhältnis kann durch Einstellung der Neigungsrichtung dieser Achsen geändert werden, und diese Einstellung läßt sich selbst wieder selbsttätig durch die Verstellung jedes geeigneten Teiles der Maschine, auf der die Vorrichtung benutzt wird, steuern. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise dazu dienen, einer Schleifscheibe eine gleichbleibende Umfangsgeschwindigkeit zu geben, indem die Drehgeschwindigkeit der Schleifscheibe mit zunehmendem Verschleiß derselben selbsttätig berichtigt wird. Desgleichen kann diese Vorrichtung dazu dienen, einer Drehbank beim Planschleifen einer zur Drehbankachse rechtwinkligen F1ädhe oder beim Abdrehen einer Kegelfläche eine gleichbleibende Geschwindigkeit zu sichern.
Der Antrieb der Vorrichtung kann auch noch derart erfolgen, daß eine gleichbleibende Kraft übertragen wird, wobei die Geschwindigkeit selbsttätig abnimmt, sobald die Normalleistung überschritten wird, oder umgekehrt. Beispielsweise auf einem Kraftwagen eingebaut, kann diese Vorrichtung die Aufrechterhaltung des Antriebsmoments auf einem gleichbleibenden Wert gestatten. An einem Elektromotor kann sie das Anlassen begünstigen, indem sie selbsttätig die Geschwindigkeit bis zu dem Moment herabsetzt, in welchem die Trägheit der anzutreibenden Maschinenteile überwunden wird.
Die Fig.8, 9 und io veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach den Fig. i, 2 und 3. Die Achsen der beiden Scheiben, der treibenden und der getriebenen, fallen zusammen, und die in der Mittelstellung befindlichen Rollen haben ihre Achsen parallel zu der gemeinsamen Achse der beiden Scheiben. Die Vorrichtung erhält ihre Bewegung durch eine Rolle, und ihre Ausrüstung ist beispielsweise vorgesehen, um eine selbsttätige Einstellung des Geschwindigkeitsverhältnisses zwecks Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Wertes für die übertragene Kraft zu gewährleisten.
Die Innenscheibe i ist am Ende einer Welle 2, die die getriebene Welle ist, verschiebbar aufgekeilt. Sie stützt sich an einem Bund der Welle 2 mittels einer Feder 3 ab und ist in ihrem Hub durch eine Lochscheibe 4. und eine Mutter 5 begrenzt.
Die Außenscheibe 6, die die treibende Scheibe ist, ist innerhalb der Antriebsscheibe 7 verschiebbar aufgekeilt und stützt sich gegen ein Seitenschild dieser Scheibe mittels einer Feder 8 ab. Das zweite Seitenschild 9 dieser Scheibe, das zu Einbauzwecken angesetzt ist, beschränkt den Hub der Außenscheibe 6.
Die Scheibe i hat eine kegelige Außenfläche, und die Scheibe 6 hat eine kegelige Innenfläche. Die Scheitel dieser beiden Kegel liegen zu beiden Seiten der Mittelebene der Vorrichtung, so daß die Scheiben zwischeneinander einen Ringspalt mit trapezförmigem Querschnitt bilden. Die Federn 3 und 8 haben das Bestreben, die beiden Scheiben in der Richtung der Aufweitung dieses Ringspaltes zurückzuschieben.
Die Rollen io, von denen sechs im dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung vorhanden sind, haben eine kegelstumpfförmige Gesamtform, die sich zu beiden Seiten in einem zylindrischen Zapfen fortsetzt, wobei der Durchmesser dieser Zapfen kleiner ist als der kleinere Durchmesser des Kegelstumpfes.
Die Mantellinie der Seitenfläche dieser Rollen ist krumm und leicht erhaben, wobei der von den an die Mitte dieser Mantellinien angelegten Berührungslinien gebildete Scheitelwinkel gleich dem Winkel ist, der von den beiden Kegelflächen der Scheiben i und 6 gebildet wird. Diese: Rollen io laufen in Lagerschalen ri ohne Anschlag auf Seiten der kleinen Kegelstumpfbasis und in Lagerschalen z2 mit Anschlagbund auf Seiten der großen Basis. Der äußere Mittelteil dieser Lagerschalen ii und 12 ist kugelig.
Zu beiden Seiten der Antriebsscheibe 7 befindet sich je ein Seitenschild 13 bzw. 14. Beide Seitenschilder sind mit Nuten b versehen, in welchen sich die Kugelflächenteile der Lagerschalen ii und 12 ohne axiales Spiel abstützen können. Die beiden Seitenschilder 1g und 14 halten in noch zu beschreibender Weise mit Hilfe von Bolzen zusammen.
Die Vorrichtung ist auf beiden Seiten durch zwei durch Schrauben 17 vereinigte Seitenschilder 15 und 16 abgeschlossen. Gewisse dieser Schrauben 17 dienen zur Befestigung der Vorrichtung an der Maschine, für die sie bestimmt ist. Das Seitenschild 15 ist auf die Welle 2 mittels eines zylindrischen Wulstes 2 frei und spielfrei aufzentriert. Die beiden Seitenschilder 15 und 16 haben an der Innenseite eine kreisförmige Rille, in welcher ein entsprechender Vorsprung der Seitenschilder 13 und 14 spielfrei eingespannt ist; auf diese Weise können die Seitenschilder 13 und 14 eine zum gesamten Getriebekasten konzentrische Drehbewegung erhalten.
Das Seitenschild 16 ist hohl; eine hohle Scheibe 18, die zur Verhinderung ihrer Drehung im Seitenschild 16 durch Warzen festgehalten wird, liegt am angesetzten Boden ig mittels einer Feder 2o auf und stützt sich gegen die Lagerschalen 12 ab. Der angesetzte Boden ig ist am Seitenschild 16 durch die Schrauben 21 befestigt. Das Seitenschild 14 und die Scheibe 18 weisen Schrägen f auf, deren Zweck noch näher beschrieben . wird.
Der Boden ig bildet mit dem Seitenschild 16 einen ringförmigen Hohlraum; in welchem der Kranz 22 frei festgelegt ist. Dieser Kranz 22 trägt die Riemenaufwickelrolle 23, die mittels der Zapfens 24, der Müttern 25, der Gegenmüttern 26 und der Unterlegscheiben 27 befestigt ist.
Zwecks selbsttätiger Regelung des Getriebes unter Konstanterhaltung der übertragenen Kraft tragen die beiden Seitenschilder 13 und 14 je einen Flügel. Beide Flügel sind durch einen Zapfen 28 vereinigt, um den eine Regulierrolle 29 frei drehbar ist. Der Zapfen a8 ist durch die Muttern 30 festgelegt. Zwei weitere Flügel der Seitenschilder 13 und 14 sind durch einen Zapfen 31 vereinigt, an dem sich eine Feder 32 abstützt, deren anderes Ende an dem in den beiden Seitenschildern 15 und 16 befestigten Zapfen 33 eingehängt ist.
Die Zapfen 28 und 31 gewährleisten außerdem eine ausgezeichnete Verbindung zwischen den beiden Seitenschildern 13 und i4.
Eine Feder 34, die einerseits an dem in den Seitenschildern =5 und 16 befestigten Bolzen 35 und andererseits an dem am Kranz 22 befestigten Bolzen 36 eingehängt ist, gewährleistet die gleichmäßige Spannung des Treibriemens 37 durch die Rolle 23.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Die von irgendeiner Kraftmaschine kommende Drehbewegung wird vom Treibriemen 37 auf die Rolle 7 und folglich auf die Scheibe 6 übertragen. Die Rollen ro und die beiden Scheiben i und 6 werden durch den nachgiebigen Anpreßdruck der Federn 3, 8 und 2o in gegenseitiger Berührung gehalten. Da ferner die Lagerschalen ii und i2 auf ihrer Außenseite zwei parallele Halbflacheisen tragen, die ohne Spiel in radialen Schlitzen a der Seiten-Schilder 15 und 16 gleiten (vgl. Schnitt C-D in Fig. io), so kann die Achse der Lagerschalen somit nur in einer Ebene sich verschieben, die durch die Achse der Scheiben geht, und die gleichmäßige Verteilung der Rollen um die Scheiben herum ist dadurch ebenso gesichert, wie jegliche Drehbewegung dieser Rollen um die gemeinsame Achse der Scheiben verhindert ist.
Unter diesen Bedingungen überträgt die Scheibe 6 die Drehbewegung auf die Rollen io, die diese Drehbewegung wieder auf die Scheibe i wie ein Zahnradgetriebe übertragen, Der mittlere Teil der Lagerschalen ii und 12, der, wie bereits dargelegt, kugelig ist, kann ohne Spiel in den Nuten b der Seitenschilder 13 und 14 gleiten. Diese Nuten sind derart ausgebildet (Fig. io), daß die Drehung der Seitenschilder 13 und 14 um die Achse der Scheiben eine radiale Gegeneinanderverstellung der beiden Lagerschalenmitten zur Folge hat, so daß der Schnittpunkt der beiden mittleren Halbmesser der Mantellinien der Rollen im wesentlichen feststehend bleibt; er bildet den theoretischen Schwenkmittelpunkt der Rollen.
Die die übertragene Kraft im wesentlichen gleichbleibend gestaltende Kegelvorrichtung arbeitet wie folgt: Da die Bewegung auf das Getriebe durch den mit gleichbleibender Geschwindigkeit angetriebenen Treibriemen 37 übertragen wird, genügt es, eine gleichbleibende Differenz zwischen der Spannung der beiden Riementrümer zu gewährleisten, um eine gleichbleibende Antriebskraft zu erzielen. Zu diesem Zweck übt die von der Regulierrolle 34 gesteuerte Spannrolle z3 eine gleichbleibende Spannung auf den schlaffen Riementrum aus. Die Regulierrolle 29 übt eine gleichbleibende Spannung auf den durch die Feder 32 gespannten Riementrum aus. Wenn die Spannung des Riemens zuzunehmen sucht, wird die Rolle 2g angehoben und nimmt in ihrer Bewegung die beiden die Schwenkbewegung der Rollen io steuernden Seitenschilder 13 und 14 mit. Die Geschwindigkeit der getriebenen Welle 2 wird auf diese Weise herabgesetzt. Nimmt umgekehrt die Riemenspannung ab, so hat die Spannrolle 29 das Bestreben, den Durchhang des gespannten Riementrums zu vergrößern; sie nimmt in ihrer Bewegung die beiden Seitenschilder 13 und 14 mit und steigert die Geschwindigkeit der getriebenen Welle 2.
Auf diese Weise schwankt die übertragene Kraft zwischen zwei Werten, die durch die Spannung der Feder 32 in den beiden äußersten Stellungen und durch die zu beiden Seiten der Spannrolle von den beiden Stellungen des gespannten Riementrums gebildeten Winkel bestimmt sind. Diese beiden Werte können durch Herabsetzung des Hubes der Regulierrolle 29 und Ausdehnung der Feder 32 so nahe als möglich zusammengerückt werden.
Ferner gestattet die Längsverstellung der Scheiben i und 6 die Zusammenpressung der Federn 3 und 5 und folglich den Anpreßdruck dieser Scheiben gegen die Rollen io zu regeln. Diese Regelung erfolgt durch die Längsverschiebung der Rollen io, die durch die hohle Scheibe i8 gesteuert wird. Die Verstellungen dieser Scheibe i8 werden wiederum durch die Diehung des Seitenschildes 14 mit Hilfe von an diesem Seitenschild und an der Scheibe 18 vorgesehenen Schrägen f bewirkt. Die Berührung dieser beiden Teile ist durch die Feder 2o gewährleistet, die im wesentlichen kräftiger ist als die Summe der beiden Federn 3 und 8, so daß tatsächlich die Rollen io einen kraftschlüssigen Antrieb in der Längsrichtung erhalten. Diese Längsbewegung der Rollen io wirkt auf die beiden Scheiben gleichmäßig, während der Druck dieser beiden Scheiben verschieden sein muß. Aus diesem Grunde sind die beiden Federn 3 und 8 nicht von gleicher Kraft. Die Einstellung regelt sich völlig ein durch die Wirkung der Nuten b in den Seitenschildern 13 und 14; diese Nuten sind derart ausgebildet, daß der Schwenkmittelpunkt der Rollen io, anstatt festzustehen, in Wirklichkeit leichte radiale Verlagerungen erfährt, die jede Scheibe für sich auf den gewünschten Anpreßdruck zu bringen gestatten.
Die Fig. ii und 12 veranschaulichen eine Vorrichtung, in welcher wie im Falle nach den Fig. 4, 5 und 6 die Achsen der Rollen in einer Ebene liegen, die zu den in gegenseitiger Flucht verlaufenden Achsen der Scheiben rechtwinklig ist.
Die getriebene Scheibe 38 ist auf dem Ende der getriebenen Welle 39 verschiebbar aufgekeilt und stützt sich an einem Bund dieser Welle mittels der Feder 4o ab.
Desgleichen ist die treibende Scheibe 41 auf dem Ende der Antriebswelle 42 verschiebbar aufgekeilt und stützt sich an einem Bunde dieser Welle mittels der Feder 43 ab.
Diese beiden Scheiben tragen je einen ähnlichen Kegelteil, und beide Kegelteile liegen sich derart gegenüber, daß ein ringförmiger Raum gebildet wird, in welchem die Kegelstumpfrollen io von derselben Art wie in der Vorrichtung nach den Fig. 8 bis io zu liegen kommen.
Diese Rollen io laufen in den Lagerschalen ii und i2 mit Kugelzapfenflächen. Eine feste zentrale Führung 44 kreisförmiger Gestalt (Fig. 12) besitzt gerade, zur Scheibenachse parallele Nuten, in welchen die halbrunden Enden der Lagerschalen ii und 12 gleiten können. Auf diese Weise wird die Achse der Rollen stets in einer durch die Scheibenachse gehenden Ebene gehalten. Die Führung 44 ist durch Schrauben und Wulste an der Gehäusehälfte 45 befestigt; sie ist also fest und verhindert jegliche Rotation der Rollen um die Scheibenachse.
Eine bewegliche Führung 46 ebenfalls kreisförmiger Gestalt besitzt Nuten, welche Schrägen bilden. In diesen Nuten gleiten die Kugelflächen der Lagerschalen ii und 12. Diese Führung steuert die Schwenkbewegung der Rollen io. Sie kann eine Drehbewegung unter Ausschluß jeder anderen Bewegung ausführen. Zu diesem Zweck ist diese bewegliche Führung frei in der festen Führung 44 und in Wulsten der Gehäusehälfte 47 eingelassen. Ein mit der beweglichen Führung fest zusammenhängender zentraler Ringteil 46 gewährleistet den Schub gegen die Rollen io unter Vermittlung der Kappen 48, die sich an den Lagerschalen 12 abstützen.
Die beiden Gehäusehälften 45 und 47 sind miteinander durch die Bolzen 49, Muttern 5o, Gegenmuttern 51 und Unterlegscheiben 52 vereinigt. Diese Gehäusehälften sind mit Flügeln oder Lappen c versehen, die zur Befestigung der Vorrichtung an der Maschine dienen, für die sie vorgesehen ist.
Ein Gegenhalter d der beweglichen Führung 46 nimmt die Schaltbewegung für die Geschwindigkeitsänderung oder den Gangwechsel auf. Er wird von der Feder 53 zurückgedrängt, die an Zapfen 54 eingehängt ist und sich mittels des Zapfens 55 am Gehäuse abstützt.
Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist ähnlich wie die der zuvor beschriebenen Vorrichtung.
Die Drehbewegung wird von der Welle 42 auf die Scheibe 41 übertragen, die sie über die Rollen io auf die Scheibe 38 weiter überträgt. Der Anpreßdiuck der Scheiben ist durch die Federn 40 und 43 gewährleistet, die das Bestreben haben, die Scheiben gegeneinanderzupressen, und die Rollen werden in der richtigen Stellung durch den zentralen Anschlag 46 der beweglichen Führung gehalten; dieser Anschlag 46 wirkt auf die Kappen 48, während die Nuten dieser beweglichen Führung den Rollen die der gewünschten Geschwindigkeit entsprechende Neigung erteilen. Die durch die Kappen 48 bewirkte Längsverschiebung der Rollen regelt den nachgiebigen Anpreßdruck der Scheiben gegen die Rollen.
Die Vorrichtung läßt sich beispielsweise auf einer Innenausschleifmaschine einbauen, bei der die Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe trotz des Verschleißes gleichbleibend erhalten werden soll. Zu diesem Zweck genügt es, einen geeigneten Teil des Diamantenhalters gegen den Gegenhalter d anschlagen zu lassen.
Die Fig. 13 und 14 veranschaulichen eine ähnliche Vorrichtung wie zuvor, die aber an einer Hohlwelle eingebaut ist. Diese Hohlwelle stellt dabei die Spindel einer Drehbank od. dgl. dar und ist mit einer selbsttätigen Einstellvorrichtung zur Erhaltung eines gleichbleibenden Drehmoments versehen. Die Übertragung der Bewegung erfolgt durch die Buchse 56, auf welcher der Läufer eines Elektromotors eingebaut ist. Diese Buchse trägt eine Scheibe, in welcher drei Zapfen 57 und drei Zapfen 58 befestigt sind.
Eine weitere Scheibe 59 ist mit drei Zapfen 6o und drei Zapfen 61 versehen. Die Zapfen 57 und 6o sind durch Federn 62 verbunden. Die Zapfen 58 und 6i sind wiederum durch Stoßdämpfer verbunden, die aus einem Hohlkörper 63 und einem in diesem spielenden Kolben 64 mit der Kolbenstange 65 bestehen. Eine Kappe 56 schließt den Stoßdämpferkörper, der mit Öl angefüllt ist, ab.
Die Scheibe 59 ist auf einer Hohlwelle 67 verschiebbar aufgekeilt. Diese Hohlwelle bildet die in der Buchse 56 umlaufende Antriebswelle der angebauten Vorrichtung. Die Scheibe der Buchse 56 und die Scheibe 59 tragen in ihrem mittleren Teil Schrägen e, so daß beim Ausdehnen der Federn 62 die Scheibe 5g. zurückgestoßen wird.
Die zweite Hohlwelle 68, die die getriebene Welle bildet, ist in der Welle 67 gelagert.
Die Längsverschiebungen der Scheibe 59 werden auf eine Scheibe 69 übertragen, die in der Gehäusehälfte 7o durch Zapfen öder Schäfte 71 geführt und am Drehen gehindert wild.
Die Längsverschiebungen der Scheibe 69 werden auf einen um den Zapfen 73 angelenkten Winkelhebel 72 übertragen; der in einer geneigten Verzahnung ausläuft, die mit einem an der beweglichen Führung 46 vorgesehenen Verzahnungsabschnitt kämmt.
Die beiden Gehäusehälften 70 und 74 sind durch die Bolzen 49, Muttern 50 und Gegenmuttern 51 vereinigt. Die Gehäusehälfte 70 ist durch Schraubenbolzen 75 am Gehäuse des Elektromotors befestigt.
Die Bauteile. des eigentlichen Geschwindigkeitswechselgetriebes sind dieselben wie bei der Vorrichtung nach den Fig. ii und 12wie auch die Arbeitsweise dieselbe ist.
Die Stellung der beiden Scheiben 56 und 59 m bezug aufeinander schwankt nach dem Wert des Antriebsmoments, das die Federn 62 mehr oder weniger ausdehnt.
Diese Gegeneinanderverdrehung der beiden Scheiben wird durch die Wirkung der an den Naben der Scheiben 56 und 59 vorgesehenen Schrägen ein eine Längsverschiebung verwandelt. Die Scheibe 69, die von den Zapfen oder Schäften 71 am Drehen verhindert wird, überträgt diese Längsverschiebung auf den Hebel 72, der die Drehung der beweglichen Führung 46 und folglich die Schwenkbewegung der Rollen io steuert.
Die Änderung oder Schwankung des Antriebs- oder Drehmoments kann so .gering sein, wie sie nur gewünscht wird. Es braucht nur eine Feder eingesetzt zu werden, die der gewünschten Änderung entspricht. Da das Getriebe umkehrbar ist, könnte die Welle 56 die getriebene Welle und die Welle 68 die treibende Welle bilden. In diesem Falle würde die Geschwindigkeitsänderung vom Wert des Antriebsmoments am Abtrieb des Getriebes abhängen.
Diese verschiedenen Ausführungsarten der selbsttätigen Steuerung der Geschwindigkeitsänderung eignen sich unterschiedslos: für die einzelnen beschriebenen Getriebebauarten und können untereinander kombiniert an demselben Getriebe eingebaut werden.
In den zu Fig. i1 bis 14 beschriebenen Systemen zur Regelung des nachgiebigen Anpreßdrucks der Scheiben kann am Hubende der beweglichen Führung 46 eine Ausrückstellung vorgesehen sein. Die das Zusammenrücken der Rollen io steuernden Schrägen oder Rampen brauchen alsdann nur eine solche Gestalt zu erhalten, daß die Rollen in diesem Augenblick zurückweichen und die Berührung mit den Scheiben aufgeben. In diesem Falle müssen die Scheiben einen beschränkten Hub haben wie bei der Vorrichtung nach den Fig. 8, g und io.
Die Fig.15 bis 1.9 beziehen sich auf eine Vorrichtung, in welcher die Achsen er Scheiben wie in den schematischen Fig. 4 bis 6 und in den Fig. 1i bis 14 in gegenseitiger Flucht und die Achsen der Rollen in der Mittelstellung in einer zu den Scheibenachsen rechtwinkligen Ebene verlaufen. Die Vorrichtung ist ein handgeregelter Geschwindigkeitswechsler.
Wie im vorbeschriebenen Beispiel ist die getriebene Scheibe 38 auf der getriebenen Welle 39 verschiebbar aufgekeilt. Der Druck dieser Scheibe auf die Rollen wird durch eine Federscheibe 4o bewirkt, die sich an der Gehäusehälfte ioi mittels eines Kugeldrucklagers io2 und zweier Ringe 103, 104 abstützt. Die Rolle dieser Ringe wird noch später beschrieben werden.
Desgleichen ist die treibende Scheibe 41 auf der Antriebswelle 42 verschiebbar aufgekeilt, und ihr Druck gegen die Rollen ist durch eine Federscheibe 43 gewährleistet, die sich an der Gehäusehälfte 105 mittels eines Kugeldrucklagers io6 und zweier Ringe io7, fob abstützt. Die Stützflächen der beiden Scheiben haben hier krumme Mantellinien, während die Oberflächen der Rollen io Kegelstümpfe mit geradlinigen Mantellinien bilden.
Die Rollen io (drei an der Zahl) laufen je in einem Bügel iog mittels eines Widerlagers iio, der Hülse rii und der Mutter 112 einerseits und der Hülse 113 andererseits, des in die Rolle io eingetriebenen Zapfens 114 und der Nadellager 115, 116.
Die Bügel sind mittels zweier Laufzapfen in zwei Ringen i17 angelenkt, die selbst in zwei zentralen Teilen 118, iig eingespannt sind. Diese Teile 118; iig sind miteinander durch Schrauben vereinigt und bilden den Haltekäfig der Bügel. Diese beiden Käfighälften sind aufeinander zentriert. Sie werden von Schraubenbolzen i2o durchquert, die zum Zusammenhaltender beiden Gehäusehälften ioi und 105 (Fig. 16 und 18) dienen.
Die Einstellung der Stellung der Bügel und folglich der Achsen der Rollen erfolgt mit Hilfe nachstehend beschriebener Vorrichtung: Der nach der Außenseite des Getriebes gelegene Teil der Bügel iog hat die Gestalt eines Getriebezahns 121; auf beiden Seiten befinden sich zwei ringförmige Kränze, deren Mittelpunkt auf der Achse des Getriebes liegt. Die Innenseite der beiden inneren Kränze 122, 122' ist geneigt und verläuft tangential zum Getriebezahn 121 des Bügels: Die Außenseiten der äußeren Kränze 123, 123' stützen sich an den Gehäusehälften ioi und-io5 ab. Diese beiden Kränze stehen mit ihren Innenflächen mit je einem der Kränze 122, 122' in Berührung.
In jedem Kranzpaar kann der äußere Kranz umlaufen, während der innere Kranz nur eine axiale Verschiebung ausführen kann: Die beiden in Berührung stehenden Flächen der Kränze 122, 123 einerseits und 122', 123' andererseits tragen schraubenförmige Schrägen (Fig. ig), mit deren Hilfe der umlaufende Kranz dem anderen Kranz eine axiale Verschiebung erteilt. Die Gesamtheit der Schrägen an beiden Sätzen von Kränzen ist derart kombiniert, daß bei gleicher Drehbewegung der beiden äußeren Kränze 123, 123' die beiden inneren Kränze 122, 122' dieselbe Translationsbewegung ausführen und ihren Abstand beibehalten. In dieser Bewegung nehmen sie die Flügel fog mit, die alsdann um ihre Drehzapfen ausschwenken. Die Drehbewegung der Kränze 123, 123' wird von zwei Ritzeln 124, 124' bewirkt, die auf der mit einem Handrad 126 versehenen Welle 125 sitzen. Diese beiden Kränze tragen auf einem Teil ihres Umfanges je eineVerzahnung 127, z27', die mit den Ritzeln 12q., 124' kämmt. In der Höhe der Bolzen 12o haben diese Kränze kreisförmige Nuten, in welche die Bolzenschäfte hineinreichen, die auf diese Weise ihre Drehbewegung nicht beeinträchtigen. Dieselben Bolzen sind in den Kränzen 122, 122' eingesetzt, die infolgedessen nicht umlaufen, sich dafür aber axial verschieben können.
Die Einstellung der Stellung der Achsen der Rollen io und folglich des Geschwindigkeitsverhältnisses durch die Bedienung des Handrades 126 regelt gleichzeitig den Anpreßdruck der Scheiben 38 und 41 auf die Rollen io über folgenden Mechanismus: Auf den Ring 103 ist eine Buchse 128 aufgezogen, die mit einem angeschweißten Arm 128a versehen ist. Dieser Arm steht mit dem äußeren Kranz 123 im Eingriff. Der Ring 103 läuft somit mit diesem Kranz um. Der Ring 104 dagegen ist fest, da er von der Gehäusehälfte ioi festgehalten wird. Diese beiden Ringe 1o3, 104 stehen miteinander durch schraubenförmige Schrägen in Berührung. Die Drehung des Kranzes 123 erteilt also dem Ring 103 eine axiale Veischiebung, die sich auf die Federscheibe 40 überträgt. Der Anpreßdruck der Scheibe 41 wird in derselben Weise vom Kranz 123' gesteuert, und zwar mittels des auf die Buchse 129 aufgesetzten Arms 129a und der Ringe 107 und 1o8.
Die axiale Verschiebung der Ringe 103 und 107 könnte auch mittels Rollen geregelt werden; die in den Ringen eingebettet sind und sich an je einer der Schrägen geeigneten Profils an den festen Ringen 104 und 1o8 abstützen.
Die treibende Welle 42 wird radial und axial durch das von der Mutter 134 festgelegte Kugellager 131 festgehalten. Die getriebene Welle wird von dem durch die '.Mutter 134 festgelegten Kugellager 133 festgehalten. Diese beiden Wellen werden ferner in der Mitte radial festgehalten, und zwar durch Nadellager, die in einer Buchse 135 eingebaut sind, wobei diese Buchse in die Hälften des zentralen Käfigs 122, 122' eingetrieben ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe mit Übertragung des Drehmoments von einer treibenden auf eine getriebene Scheibe mittels zwischen diesen Scheiben angeordneter Reibrollen, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsflächen der Scheiben sowie die Arbeitsflächen der Reibrollen eine kegelstumpfförmige Gesamtform mit leichter Erhabenheit (Konvexität) entweder an den Arbeitsflächen der Scheiben oder an den Arbeitsflächen der Rollen aufweisen, so daß die Berührung zwischen einer Scheibe und einer Rolle praktisch punktförmig verläuft.
2. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Rollen durch Verschwenken um ihren Mittelpunkt nach Belieben solidarisch neigbar sind und die Scheiben mit den Rollen durch einen nachgiebigen Anpreßdruck in Berührung gehalten werden, wodurch ein Getriebe mit von Hand oder selbsttätig einstellbarem Geschwindigkeitsverhältnis erzielt werden kann.
3. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Scheibe einen zur anderen Scheibe gleichachsigen Ring bildet und die Reibrollen in der Mittelstellung zur gemeinsamen Achse der beiden Scheiben parallele Achsen haben (Fig. i bis 3). q.. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Scheiben in gegenseitiger Flucht liegende Achsen aufweisen und daß die Achsen der Rollen in der Mittelstellung in einer zur gemeinsamen Richtung der Scheibenachsen rechtwinkligen Ebene verlaufen (Fig. q. bis 6). 5. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der beiden Scheiben miteinander einen Winkel bilden und daß die Bewegungsübertragung durch eine einzige Rolle erfolgt, deren Achse in derselben Ebene liegt, die die Achsen der beiden Scheiben enthält. 6. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach den Ansprüchen x und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nachgiebige Anpreßdruck der Scheiben gegen die Rollen selbsttätig in Abhängigkeit von der Neigungsrichtung der Rollenachsen durch dasselbe Glied, das die Verschwenkung dieser Achsen steuert, geregelt wird. 7. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Anpreßdrucks der Scheiben gegen die Rollen dadurch erfolgt, daß den Rollenachsen eine axiale Verschiebung erteilt wird, die vom Verschwenkungswinkel der Rollen und folglich vom Geschwindigkeits- oder Übersetzungsverhältnis abhängig ist. B. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach den Ansprüchen 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Anpreßdrucks der Scheiben gegen die Rollen dadurch erfolgt, daß den auf die Scheiben einwirkenden Federn eine Zusammenpressung erteilt wird, die von dem Schwenkwinkel der Rollenachsen und folglich vom Gesch-,vindigkeits- oder Übersetzungsverhältnis abhängt. 9. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzapfen der Rollen (io, Fig. 8 bis io) durch Kugelzapfen-Lagerschalen (ii und 12) in den Führungsnuten (b) zweier drehfest verbundener Kränze (13 und 14) festgehalten werden, die zu beiden Seiten der Scheiben liegen und sich um die gemeinsame Achse der Übertragungsscheiben (i und 6) verdrehen können, um die Neigung der Rollenachsen und folglich das Geschwindigkeits-oder Übersetzungsverhältnis zu regeln, während diese Scheiben durch Federn (3, 8) nachgiebig gegen die Reibrollen (io) geschoben werden. io. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach den Ansprüchen i bis 3, 6, 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß' die selbsttätige Regelung des Anpreßdrucks der Scheiben gegen die Rollen durch eine Scheibe (z8) erfolgt, auf welcher die Enden der Laufzäpfen der Rollen (io) aufruhen und die von der Feder (2o) mit entgegengesetzter und größerer Kraft als der der Feder (3, 8) gegen eine Schräge des Kranzes (i4) geschoben wird, so daß die Rollen in der Längsrichtung um eine Strecke verschoben werden, die von der Winkelstellung des Kranzes (r4) und folglich vom Geschwindigkeits- oder Übersetzungsverhältnis zwischen den beiden Scheiben (z und 6) abhängt. z1. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach Anspruch io mit selbsttätiger Regelung der übertragenen Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß die treibende Scheibe (6) von einem Treibriemen (37) angetrieben wird, an dessen gespannten Trum die Rolle (27) mit gleichbleibender Kraft elastisch angedrückt wird, während am schlaffen Trum die mit den Seitenschildern (z4 und 15) elastisch verbundene Rolle (29) derart anliegt, daß, wenn der Spannungsunterschied zwischen den beiden Riementrümern schwankt, die Seitenschilder (z4 und =5) sich derart verschieben, daß die Geschwindigkeit der getriebenen Welle (z) im Gegensinn geändert wird. 12. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach den Ansprüchen z, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufzapfen der Rollen (ro, Fig. zz und 12) je in einer radialen Ebene, die durch die Achsen der Übertragungsscheiben (38 und 41) geht, durch eine feste ringförmige Führung (44) festgehalten sind, welche mit Nuten versehen ist, in welche die Enden der Laufzapfen der Rollen hineinreichen, während die Schwenkbewegung der Rollen durch eine drehbare ringförmige Führung (46) gesteuert wird, die mit schrägwandigen Nuten versehen ist, in welchen die auf den Rollenlaufzapfen eingebauten kugelflächigen Lagerschalen sitzen, wobei die Scheiben (38 und 41) durch die Federn (4.o und 43) gegen die Rollen nachgiebig angepreßt werden. 13. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach den Ansprüchen z, 2, 4, 6, 7 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Einstellung des Anpreßdrucks der Scheiben gegen die Rollen in Abhängigkeit vom Geschwindigkeits- oder Übersetzungsverhältnis die bewegliche ringförmige Führung (46) auf ihrem Teil (46a) eine schraubenförmige Schräge trägt, die mittels auf den Lagerschalen (z2) eingebauter Kappen (48) mit den inneren Enden der Laufzapfen der Rollen (zo) in Berührung steht, wodurch bei Verdrehung der Führung (46) den Rollen (zo) eine Längsverschiebung erteilt wird, und zwar in Abhängigkeit von dem Winkel, um den die Führung verschwenkt wird. =4. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erzielung der selbsttätigen Einstellung des Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit vom Antriebs- oder vom Widerstandsmoment (Fig. 13 und 14) die treibende Welle (67) oder die getriebene Welle (68) bei ihrer Drehbewegung eine Scheibe (56) antreibt, die durch Federn (62) und Stoßdämpfer (6q:, 65) mit einer zweiten, gleichachsigen Scheibe (59) verbunden ist, die auf der treibenden oder getriebenen Welle gleitet und die mit Hilfe der Schrägen (e) eine ihrer Winkelverstellung in bezug auf die Scheibe (56) verhältnisgleiche Längsverschiebung erfährt, wobei diese Längsverschiebung eine Verdrehung der beweglichen Führung (46) mittels des Winkelhebels (72) bewirkt, dessen Ende mit einer Verzahnung dieser Führung (46) kämmt, =5,. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach den Ansprüchen z, 2, 4, 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen (zo, Fig. 15 bis zg) in Bügeln (zog) drehbar gelagert und diese Bügel selbst in einem festen zentralen Käfig (1i8, zig) um Zapfen (1i7) schwenkbar sind, wobei die Schwenkbewegung dieser Bügel durch zwei drehbare Kränze (=23, z23') gesteuert wird; die zu den Übertragungsscheiben (38, 4 gleichachsig sind und durch ihr Handrad (z26) bedient werden und die durch geeignete Schrägen den gleichachsigen Kränzen (z22 und I22'), die mit dem Kopf (12i) des Bügels durch schräge Flächen in Berührung stehen, eine ausschließlich axiale Verschiebung erteilen. 16. Geschwindigkeits-Wechselgetriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Federn (4o und 43) ausgeübte Anpreßdruck der Scheiben (38 und 4 gegen die Rollen (io) in Abhängigkeit vom Übersetzungsverhältnis durch zwei Anschläge (io?, und zo6) geregelt wird, die je auf einer der treibenden und der getriebenen Welle verschiebbar sind und deren Bewegung durch die Verdrehung der Kränze (z23 und r23') gesteuert wird.