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Verstelleinrichtung an einer Riemenscheibe veränderlichen Durchmessers
Bei Riemenscheiben veränderlichen Durchmessers ist es bekannt, die Verstellung des
Durchmessers mittels eines mit der Riemenscheibe umlaufenden Elektromotors zu bewirken.
Bei einer bekannten Ausführung einer solchen Verstellvorrichtung ist die Drehachse
des Motors exzentrisch zur Achse der Riemenscheibe angeordnet, wodurch bei rasch
umlaufenden Riemenscheiben eine beträchtliche Unwucht ensteht; zugleich beansprucht
ein in dieser Weise angeordneter Motor unverhältnismäßig viel Platz.
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Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der bekannten Ausführungen.
Sie hat eine Verstellvorrichtung an einer Riemenscheibe veränderlichen Durchmessers
zum Gegenstand, bei der in bekannter Weise die Radkranzteile in radialen Führungen
des einen von zwei gleichachsig angeordneten, umlaufenden Körpern verschiebbar sind
und in spiralenförmige Führungen des anderen Körpers eingreifen, wobei beide Körper
zur Veränderung des Durchmessers der Riemenscheibe in bezug aufeinander durch einen
mitumlaufenden Elektromotor verdrehbar sind. Erfindungsgemäß sind Rotor und Stator
des Motors gleichachsig zu den beiden Körpern angeordnet und stehen mit je einem
der letzteren in Antriebsverbindung; ferner ist eine
lösbare Stellvorrichtung
vorgesehen, die bei ausgeschaltetem Motor beide Körper gegen Verdrehung sichert.
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Als Elektromotor kann mit Vorteil ein solcher mit einem konischen
Polspalt verwendet werden, wobei der Öffnungswinkel des Konus bis zu 18o° betragen
kann; in diesem Fall bildet der Polspalt eine ebene Fläche. Solche an sich bekannte
Motoren erzeugen neben dem Drehmoment auch einen Zug in axialer Richtung, der zum
Lösen der Stellvorrichtung verwendet werden kann.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands sind an Hand der Zeichnung
nachfolgend erläutert. In dieser zeigt Fig: i einen axialen Schnitt durch eine erste
Ausführungsform, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. i, und die
Fig. 3 und q. zeigen Axialschnitte durch zwei weitere Ausführungsformen.
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Es bezeichnet i die die Riemenscheibe tragende und mit der Büchse
25 verkeilte Welle. 2 sind die Scheiben mit den Nuten 22, die in Gestalt einer Spirale
angeordnet sind und die in zwei scheibenförmigen Gehäuseteilen 18, 18' drehbar gelagert
sind. Diese beiden Teile sind mit der Hülse 25 fest verbunden. 3 sind segmentartige
Körper, die einerseits mit Zähnen 23 in die spiralförmigen Nuten 22 der Scheiben
:2 eingreifen und anderseits in radial gerichteten Führungen q. geführt sind. Die
elektromotorische Verstelleinrichtung des Antriebs besteht aus dem die Wicklung
26 tragenden Stator 5 eines Elektromotors, dem Rotor 6, der in einem Blechkörper
27 die radial gerichteten Ankerstäbe 28 trägt, und dem Vorgelegegetriebe mit den
Zahnrädern 13, 1q., 15, 16, die mit den Verzahnungen 15' und 16' der Scheiben 2
in Verbindung stehen. Dreiphasiger Wechselstrom wird der Wicklung 26 des Verstellmotors
durch die Schleifringe i9 über nicht gezeichnete, feststehende Bürsten zugeführt.
Die spiralförmigen Nuten 22 der Scheiben 2 sind nach Art eines trapezförmigen Gewindes
ausgebildet. Von den beiden Scheiben ist die in der Fig. i linke Scheibe um das
kleine Maß des bei leichtgängigen Gewinden üblichen Längs- und Querspiels axial
verschiebbar angeordnet, damit bei zusätzlicher Drehung oder Verstellung der Scheibe
2 in oder entgegen der Drehrichtung des Antriebs die segmentartigen Körper 3 mit
ihren Verzahnungen 23 leichter in den Nuten 22 der Scheiben 2 gleiten können. Diese
kleine axiale Verschiebung der einen Scheibe, die lediglich dazu notwendig ist,
die Klemmreibung der Verzahnung 22, 23 bei der Verstellung der Segmentkörper 3 aufzuheben,
wird von der Verstelleinrichtung selbst dadurch besorgt, daß der Polspalt zwischen
dem Stator 5 und dem Rotor 6 eine zur Welle i rechtwinklig stehende Ebene bildet,
wodurch zu Beginn der Drehung des Rotors eine axiale Schubkomponente entsteht. Diese
Axialbewegung des Rotors 6 wird über eine im Gehäuseteil 18 drehbare und am Rotor
6 befestigte Welle 24 und die Büchse i i auf Hebel 7 übertragen, die ihrerseits
Bolzen 9 anheben, die an Druckplatten 21 befestigt sind.. Die Büchse i i
steht unter dem Einfluß der Feder 12, die bestrebt ist, den Rotor 5 über diese Reibscheibe
an den Anschlag 8 zu drücken. Die am Gehäuse 18 angreifenden Federn io dienen dazu,
diese Plattenbei stromlosem Motor gegen die linke Scheibe 2 zu drücken und dadurch
die Segmente 3 zwischen beiden Scheiben 2 festzuklemmen.
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Die Wirkungsweise ist so, daß bei eingeschaltetem Motor die von ihrem
Festhaltedruck befreite linke Scheibe 2 durch Drehen des Rotors gegenüber dem Stator
über die Welle 2q. und das Zahnradgetriebe 13, 14,15 und 15' gegenüber dem Gehäuse
18 gedreht wird. Im gleichen Drehsinn verstellt sich dann auch die zweite Scheibe,
da beide Scheiben durch Zahnräder 15 und 16, die auf derselben Welle 2o sitzen,
miteinander gekuppelt sind. Durch die gemeinsame Drehung der beiden Scheiben 2 laufen
die spiralförmig an den einander zugekehrten Seiten der Scheiben angeordneten Nuten
22 an den Verzahnungen 23 der segmentartigen Körper 3 vorbei, die in ihren Führungen
q. nur in radialer Richtung ausweichen können, und bringen die einzelnen Segmentkörper
in eine einem kleineren Durchmesser entsprechende engere Lage zueinander oder in
eine einem größeren Durchmesser entsprechende weitere Lage. Die Segmentkörper sind
mit Keilnuten versehen, in welche die Keilriemen 17 eingreifen. Bei eng aneinanderliegenden
Segmentkörpern bilden diese eine in sich geschlossene Riemenscheibe kleinen Durchmessers,
während bei gegen den Umfang des Gehäuses 18 verschobenen Segmentkörpern diese eine
Riemenscheibe großen Durchmessers bilden. Ist nun beispielsweise die Riemenscheibe
über die Welle i mit einem Motorgekuppelt, so kann sie zusammen mit einer zweiten,
beispielsweise an einer Werkzeugmaschine angebrachten und gemäß der Erfindung ausgebildeten
Riemenscheibe ein Getriebe von veränderlicher Übersetzung bilden. Alsdann können
diese zwei verstellbaren Riemenscheiben in entgegengesetztem Sinn verstellt werden,
wodurch eine wesentliche Übersetzungsveränderung erzielt werden kann. Es könnte
aber auch die eine der beiden Riemenscheiben einfach als Spannrolle ausgebildet
sein und nur die andere Riemenscheibe einen veränderlichen Durchmesser besitzen.
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Die Riemenscheibe nach Fig.3 weist ebenfalls eine mit der Welle i
fest verbundene und die beiden Gehäuseteile 18, 18' tragende Büchse 25 auf. An den
beiden Gehäuseteilen sind einander gegenüberstehend die zwei ringförmigen Scheiben
31 befestigt, in denen radial gerichtete und als Führungen für die Radkranzteile
3 dienende Schlitze q. angeordnet sind. Die mit spiralförmigen Nuten 22 versehenen
Scheiben 2 sind in den Gehäuseteilen 18, 18' drehbar gelagert und an ihrem innern
Umfang mit einer Verzahnung 16' versehen, in die je ein auf der Büchse 32 befestigtes
Ritzel eingreift. Die Büchse 32, die auf der Büchse 25 mittels der Nadellager 33
drehbar gelagert ist, trägt an ihrem in Fig. 3 linken Ende eine Innenverzahnung
3q., in die das auf der Büchse 35 drehbar gelagerte Zähnrad
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eingreift; die Büchse 35 dient als Distanzstück zwischen dem Gehäuseteil 18 und
der damit durch Bolzen 37 verbundenen Büchse 25.
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Gleichachsig zu der Welle i ist die Welle 38 angeordnet, die von zwei
im Gehäuseteil 18 und in dem mit diesem verbundenen Schild 39 angeordneten Lagern
getragen wird. Während das rechte Ende dieser Welle als Ritzel 41 ausgebildet ist,
das in das Zahnrad 36 eingreift, ist auf dem mittleren Teil der Welle eine den Rotor
42 tragende Scheibe 43 fest aufgekeilt. Die Scheibe 43 trägt die eine Schale eines
Spurlagers 44, dessen andere Schale am Schild 39 befestigt ist und unter dem Druck
der Federn 45 steht. Dadurch wird bei stromlosem Motor die den Rotor tragende Scheibe
43 stets gegen im Gehäuseteil 18 verschiebbar gelagerte Zapfen 46 gedrückt, die
ihrerseits auf der in Fig. 3 linken Scheibe 2 aufliegen. Diese Scheibe ist in axialer
Richtung mit geringem Spiel ausgestattet, wodurch sich der Druck der Federn 45 auf
die segmentförmigen Radkranzteile 3 überträgt und diese in den Nuten 22 der beiden
Scheiben 2 festklemmt.
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Der Motor zur Verstellung der Scheibe 43 in bezug auf den Gehäuseteil
18 ist in der gleichen Weise wie bei der Ausführung nach Fig. i als Kurzschlußankermotor
mit ebenem Polspalt ausgebildet, wobei der Rotor mit Ankerstäben versehen ist und
der am Schild 39 befestigte Stator die Wicklung 26 trägt. Auf einem axial vorspringenden
Kragen des Schildes 39 sind die für die Stromzuführung zur Wicklung 26 notwendigen
Schleifringe 47 angebracht. Bei Einschaltung des Motorstroms erzeugt dieser nicht
nur ein Drehmoment, das den Rotor 42 gegenüber dem Stator zu verdrehen sucht, sondern
es entsteht auch eine Zugkraft zwischen Stator und Rotor, durch die letzterer entgegen
der Wirkung der Federn 45 vom Gehäuseteil 18 weggezogen wird. Dadurch wird die Klemmung
der Radkranzteile 3 zwischen den beiden Scheiben 2 aufgehoben und eine Verstellung
des Durchmessers der Riemenscheibe ermöglicht. Je nach der Drehrichtung des Rotors
in bezug auf den Stator werden die Radkranzteile 3 und die auf ihnen aufliegenden
Keilriemen 17 nach innen oder außen verstellt.
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Bei der Ausführung nach Fig.4 ist wiederum eine Büchse 51 mit einer
Welle i undrehbar verbunden. Am rechten Ende der Büchse 51 ist der Gehäuseteil 18'
in nicht näher dargestellter Weise befestigt, und auf ihr linkes Ende ist der Schild
53 aufgekeilt, an dem ein zweiter Gehäuseteil 18 angeschraubt ist. An den einander
zugewandten Seiten der beiden Gehäuseteile ist je eine ringförmige Scheibe 31 bzw.
31' angeordnet, die mit radial gerichteten Schlitzen ,4 versehen sind, durch welche
die Enden der Radkranzteile 3 hindurchgreifen. In jedem der beiden durch einen Gehäuseteil
18 bzw. 18' und eine Scheibe 31 bzw. 31' gebildeten Gehäuse ist eine mit spiralförmigen
Nuten 22 versehene Scheibe 2 drehbar gelagert, in welche Nuten 22 die Zähne 23 der
Radkranzteile 3 eingreifen. An ihrem inneren Umfang sind die Scheiben 2 mit einem
Zahnkranz versehen, der in einen entsprechenden, an der Büchse 54 vorgesehenen Zahnkranz
50 eingreift. Die Scheiben 2 sind in dieser Weise undrehbar mit der Büchse
54 verbunden, können jedoch in axialer Richtung gegenüber der letzteren um kleine
Beträge verschoben werden. Zur Verdrehung der Scheiben 2 bezüglich der Gehäuseteile
18 und 18' ist die Büchse 54 auf der Büchse 51 mittels der Nadellager 55 drehbar
gelagert und trägt an ihrem in der Fig. 4 rechten Ende ein in eine Ausnehmung 56
im Gehäuseteil 18' eingreifendes Rad 57 mit Innenverzahnung. Ein am Gehäuseteil
18' mittels des Bolzens 59 drehbar gelagertes Stirnrad 58 greift sowohl in die Innenverzahnung
des Rades 57 als auch in ein Ritzel 61 ein. Dieses letztere sitzt auf einer zur
Welle i gleichachsigen Welle 62 fest, die sowohl in der Büchse 51 als auch im Gehäuse
63 eines Elektromotors auf Kugellagern 64 drehbar gelagert ist. Das am Gehäuseteil
18' angeschraubte Gehäuse 63 trägt den geblechten Stator 65 mit der Dreiphasenwicklung
66 und steht dem ebenfalls geblechten, auf der Welle 62 aufgekeilten Kurzschlußläufer
69 mit den Ankerstäben 68 gegenüber. Die Stromzuführung zur Wicklung 66 erfolgt
über die auf das Gehäuse 63 aufgesetzten Schleifringe 71.
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Eitle Stellvorrichtung zur Verhinderung der Drehung der Teile 2 in
ihren Gehäusen ist im Schild 53 untergebracht. Auf das linke Ende der Büchse 54
ist die Scheibe 72 aufgekeilt. Sie trägt an ihrem Umfang die eine Schale eines Spurlagers
73, dessen andere Schale am Schild 53 undrehbar, aber axial verschiebbar befestigt
ist und unter dem Einfluß von am Schild 53 angreifenden Schraubenfedern 74 steht.
In Bohrungen im Gehäuseteil 18 sind Bolzen 75 verschiebbar untergebracht, die einerseits
an der Scheibe 72 und anderseits an der in Fig. 4 linken Scheibe 2 anliegen. Durch
die Bolzen 75 wird der Druck der Federn 74 auf diese Scheibe übertragen, die sich
leicht axial nach rechts verschiebt und dadurch die Radkranzteile 3 in den Nuten
22 beider Scheiben 2 festklemmt. Soll der Durchmesser der Riemenscheibe verändert
werden, so muß vorerst diese Blockierung beseitigt werden. Hierzu dient der am Schild
53 befestigte Topfmagnet 76, der sich in unmittelbarer Nähe der Scheibe 72 befindet,
und zu dessen Erregung die an zwei der Schleifringe 71 angeschlossene Wicklung 77
dient. Bei Anschaltung der Magnetwicklung 77 und der Motorwicklung 66 an eine Wechselstromquelle
zieht der Magnet die Scheibe 72 nach links, wodurch die von den Federn 74 bewirkte
Klemmung der Radkranzteile 3 zwischen den Scheiben :2 aufgehoben wird, und der Läufer
69 beginnt sich relativ zum Stator 65 zu drehen. Diese Drehung wird über die Welle
62 und das Getriebe 57, 58, 61 auf die Büchse 54 und damit auf die beiden Scheiben
2 übertragen, die ihrerseits die Verschiebung der Radkranzteile 3 und der auf ihnen
aufliegenden Keilriemen 17 bewirken. Nach erfolgter Verstellung werden die Motorwicklung
66 und die Magnetwicklung 77 wieder ausgeschaltet; die dabei wieder zur Wirkung
kommenden
Federn verschieben die Scheibe 72 nach rechts und drücken sie dabei über die Reibscheibe
78 an den Gehäuseteil 18, wodurch eine beschleungteAbbremsung des Motors erreicht
wird.
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:#In Stelle der in der Zeichnung dargestellten Nuten 22 von Trapezform
können natürlich auch irgendwelche anderen Profile verwendet werden, mit denen diese
Klemmwirkung auf die Radkranzteile ausgeübt werden kann. Dabei könnte diese Klemmwirkung,
anstatt wie dargestellt an zwei Scheiben, an nur einer einzigen Scheibe erzeugt
werden.