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Keilriemenregelgetriebe Zur stufenlosen Drehzahlverstellung von Maschinen
werden Getriebe verwendet, bei denen ein Keilriemen über Treibscheiben von veränderlichem
Durchmesser läuft. Jede Treibscheibe besteht aus zwei gegeneinander verstellbaren
kegeligen Scheiben, die je nach ihrer Entferung voneinander den Keilriemen in verschiedenem
Achsabstand laufen lassen, wodurch die Drehzahl verändert wird. Eine Verstellung
ist nur im Laufe möglich, und der Keilriemen wandert von selbst auf den größeren
oder kleineren Durchmesser, wobei durch entsprechende Maßnahmen der sich ändernde
Achsabstand der antreibenden und getriebenen Scheibe bei konstanter Keilriemenlänge
ausgeglichen werden muß. Meist werden zwei gleiche, aber im entgegengesetzten Sinne
zu verstellende Treibscheibenpaare verwendet, damit der Achsabstand konstant bleibt.
Um die Mitte des Keilriemens festzuhalten, werden die beiden kegeligen Scheiben
meist so gesteuert, daß sie sich gleichmäßig voneinander weg bzw. zueinander zu
bewegen, d. h. um den Betrag, um den die eine kegelige Scheibe z. B. nach außen
geschoben wird, wandert auch die andere Scheibe in entgegengesetzter Richtung. Für
diese Steuerungsaufgabe existieren bereits verschiedene Konstruktionen, die jedoch
verhältnismäßig kompliziert sind und. eine große Baulänge haben.
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Für die zwangläufige Verstellung der kegeligen Scheiben, die axial
auf einer Nabe verschiebbar angeordnet sind, hat man bei den bekannten Keilriemenregelgetrieben
Umlenkgetriebe verwendet, die mittels Zahnrad und Schnecken arbeiteten. Diese Umlenkgetriebe
hatten den Nachteil, daß sie verhältnismäßig große Genaui:gk .eitern erforderten
und aus einer Mehrzahl von Teilen bestanden,, die genau aneinander angepaßt sein
mußten. Auch war
die Einwirkung der Verstellkräfte nicht gleichmäßig
auf dem Umfang der zu verstellenden Kegelscheibe verteilt, so daß verhältnismäßig
große Verstellkräfte erforderlich waren, um eine sichere Verschiebung der Kegelscheibenpaare
zu ermöglichen.
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Gemäß der Erfindung werden die genannten Nachteile in einfachster
Weise durch ein Umlenkgetriebe vermieden, das aus einer Mehrzahl von auf einem mit
der Welle umlaufenden, insbesondere sternförmig ausgebildeten Trägerkörper angeordneten
Druck- bzw. Schwenkhebeln besteht. Hierbei sind die das Umlenkgetriebe bildenden
Druck- bzw. Schwenkhebel doppelarmig ausgebildet, wobei der eine Arm mit der Nabe
und der andere Arm mit der auf dieser Nabe axial verschiebbar angeordneten Scheibe
in Verbindung steht.
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Gemäß der weiteren Erfindung kann auf der einen Seite der mit einer
Nabe versehenen kegeligen Scheibe eine an sich bekannte Verstelleinrichtung, z.
B. ein Handrad, und auf der anderen Seite das Umlenkgetriebe angeordnet sein.
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Ein besonderer Vorzug der Erfindung ist die geringe Baulänge, die
es ermöglicht, die gesamte Vorrichtung etwa auf den Wellenstumpf des Elektromotors
aufzubringen, wodurch die Größe einer normalen festen Keilriemenscheibe kaum überschritten
wird. Dies ist dadurch möglich, daß die Verstelleinrichtung zusammen mit den zu
verschiebenden kegeligen Scheiben nur einen ganz kurzen Kraftweg besitzt, so daß
keinerlei Lagerung oder Abstützung, sondern nur eine keine Kräfte aufnehmende Verdrehungssicherung
für die Versteileinrichtung, zu irgendwelchen Festpunkten außerhalb des Getriebes
nötig ist. Die auftretenden Bewegungen sind so gering, daß kein Verschleiß, der
die Verstellung benachteiligen würde, entstehen kann. Infolge der wenigen und einfachen
Teile ist außerdem die fabrikatorische Herstellung äußerst billig. Durch den Wegfall
von federnden Konstruktionsteilen ist die Gefahr von Brüchen nicht vorhanden. Es
können auf Grund der geringen Zahl einfacher Bauteile fertig montierte, leicht einzubauende
Regeltreibscheiben in genormten Größen verwendet werden.
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In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand veranschaulicht, und
zwar zeigt die Abb. I ein derartiges Getriebe auf dem Achsstummel I eines Antriebsmotors
mit dem äußeren Lagerschild 2. Die Welle I läuft gegen das in diesem Lagerschild
2 befindliche Lager mit einem Bund an. An dem Schild 2 ist ein Flansch 3 angeschraubt,
der mit einem Gewindestutzen versehen ist, auf dem das Handrad 4 in horizontaler
Richtung verstellt werden. kann. Infolge der Selbsthemmung im Gewinde bleibt es
in der jeweils eingestellten Stellung stehen. Dieses Handrad 4 wirkt nun über das
Druckkugellager 6 auf die eine kegelige Scheibe 5, die auf der Welle I verschiebbar
ist und durch die Paßfeder 13 mit der Welle I umlaufen muß. Die kegelige Scheibe
5 besitzt eine längere zylindrische Nabe, auf der eine zweite kegelige Scheibe 8
verschoben werden kann und durch die Paßfeder 14 beim Umlauf der Scheibe 5 bzw.
der Welle I mitgenommen wird. Diese beiden Scheiben 5 und 8 sind nun durch die Druckhebel
9, die in einem fest mit der Welle I verbundenen Sternkörper I0 beweglich gelagert
sind, gegeneinander verriegelt. Die Druckhebel laufen also mit der gleichen Geschwindigkeit
wie die Scheiben 5 und 8 um. Die Abdeckplatte II schützt.gegen Berührung. Sie sowie
der Sternkörper I0 werden durch die Schraube 12 fest mit der Welle I verbunden,.
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Abb. I a verdeutlicht .die Anfangsstellung, bei der das, Handrad 4
dem Flansch 3 am nächsten steht. Die beiden kegeligen Scheiben 5 und 8 sind am weitesten
voneinander entfernt, und der Keilriemen 7 befindet sich in der tiefsten Stellung,
der dem Radius R1 der Antriebsscheibe entspricht. Wird nun das Handrad 4 auf dem
Flansch 3 nach rechts geschraubt, so drückt es, ohne daß es von der Welle I mitgenommen
wird, über das Druckkugellager 6 die Scheibe 5 ebenfalls nach rechts, die aber nun
mit der rechten Fläche .ihrer Nabe die Druckhebel 9 verstellt. Diese kehren die
Bewegungsrichtung um, indem sie mit ihrem anderen Ende die kegelige Scheibe 8 auf
die Scheibe 5 zu bewegen, und zwar im gleichen Maße, wie sich die Scheibe 5 vorwärts
bewegt. Die Druckhebel 9 wirken also nicht nur als kraftschlüssige Verriegelung
zwischen den Scheiben 5 und 8, sondern auch als Umkehrgetriebe für die vom Handrad
4 ausgehende Verstellbewegung. Die sich einander nähernden Scheiben 5 und 8 setzen
den Keilriemen 7 unter Druck, dessen vertikale Komponente den Keilriemen nach außen
treibt.
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Abb. I b zeigt die Endstellung, wenn die Scheiben 5 und 8 ganz genähert
sind und der Keilriemen auf dem größten Umfang mit dem Radius R2 läuft.
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Abb. 2 vermittelt schließlich einen Blick auf die Einrichtung der
Abb. I, wenn die Abdeckkappe II abgenommen ist. Sie zeigt die Ausbildung des sternförmigen
Körpers I0 mit den Druckhebeln 9, deren Zahl aber auch auf drei oder zwei verringert
werden kann.
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Die Abb. I und 2 lassen bereits die Vorteile der Erfindung erkennen,
die durch den einfachen Mechanismus zur Verstellung der beiden kegeligen Scheiben
gegeneinander gekennzeichnet sind. Durch das Umkehrgetriebe mittels der Druckhebel
9 wird der Verstellweg halbiert, die Keilriemenlaufachse X-Z bleibt trotz der Verstellung
erhalten, und. der Kraftfluß ist bei dem Verstellvorgang auf kürzestem Wege geschlossen.
Dabei sind die Bewegungen so gering, daß kein Verschleiß auftreten kann. Die gesamte
Einrichtung nimmt so wenig Raum ein., .daß sie auf dem Wellenstumpf des Antriebsmotors
einer Maschine befestigt werden kann. Mit dem Motorgehäuse ist keine- andere Verbindung
herzustellen, als den Flansch 3 anzuschrauben.
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Einen weiteren Vorteil zeigt die Abb. 3. Müssen für die Übertragung
größerer Leistungen mehrere Scheiben verstellt werden, dann können die gleichen
Teile
einfach aneinandergereiht werden, und es ist nur nötig, daß die Scheibe I8 mit drei
oder vier Stiften I7 versehen wird, die die Verbindung zur Scheibe 8 herstellen.
In der Scheibe I5 sind für den Durchtritt der Stifte I7 entsprechende Löcher zu
bohren. Zwischen den Scheiben 5 und I5 wird statt des Kugellagers 6 ein einfacher
Zwischenring I6 eingelegt, und die Paßfeder i9 wird entsprechend länger ausgeführt.
Die Verstellung mittels des Handrades 4 sowie das Umkehrgetriebe I0, 9 werden aber
nur einmal benötigt. Hierdurch sowie durch die Verwendung normaler Teile lassen
sich Regelgetriebe für größere Leistungen sehr billig aufbauen.
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In den Abb. i und 3 ist die Verstellung unter Verwendung des Handrades
4 und des auf dem Flansch 3 angebrachten Gewindes dargestellt worden. Statt des
Gewindes kann aber auch eine Exzenterspannung oder eine sonst geeignete Spann-bzw.
Verschiebeeinrichtung verwendet werden, beispielsweise ein Druckzylinder, dessen
Kolben unter Öl- oder Luftdruck steht oder eine elektrische Antriebseinrichtung.
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Wenn nur eine Treibscheibe einen veränderlichen Durchmesser hat, die
andere aber eine feste Keilriemenscheibe ist, dann muß der Motor auf einer Wippe
federnd angebracht werden, damit der infolge der konstanten Keilriemenlänge sich
ändernde Achsabstand ausgeglichen werden kann.
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In Abb. 4 ist statt dessen eine Einrichtung mit zwei verstellbaren
Treibscheiben 5, 8 dargestellt, bei der keine Änderung des Achsabstandes eintritt.
Die Handräder 4 sind durch ein Getriebe, z. B. eine Zahnstange oder eine Gelenkkette
2o, miteinander verbunden. In diesem Falle muß aber das Gewinde zwischen dem Flansch
3 und dem Handrad 4 bei dem einen Treibscheibensatz Rechtsgewinde sein, bei dem
anderen Linksgewinde. Denn wenn der Keilriemen 7 die Treibscheiben 5, 8 der beiden
Sätze im gleichen Umlaufsinne antreibt, dann muß die Verstellung der beiden kegeligen
Scheiben 5 und 8 im entgegengesetzten Sinne erfolgen, d. h., wenn sie sich auf der
Antriebsseite nähern, dann müssen sie sich auf der Abtriebsseite voneinander entfernen.
Wenn das Verstellgetriebe 3, 4 aber auf beiden Seiten gleichsinnig beispielsweise
mit Rechtsgewinde ausgelegt ist, dann muß die Bewegungsantriebsrichtung umgekehrt
werden, wie dies in Abb. 4 beispielsweise durch den gekreuzten Antrieb 21 angedeutet
ist. Hierbei kann 21 eine Zahnstange, ein Ketten- oder Riementrieb, eine Hebelübertragung
oder eine Umkehrung durch ein Zahnradgetriebe sein. An sich sind derartige, mit
zwei verstellbaren Treibscheibensätzen arbeitende Getriebe bekannt, doch sind sie
durch den unförmigen Verstellmechanismus für die Scheiben, der hier doppelt ausgebildet
werden muß, besonders teuer und schwer einzubauen. Im vorliegenden Falle dagegen
stellt jeder Treibscheibensatz ein in sich geschlossenes Aggregat dar. In ganz einfacher
und leichter Weise werden sie durch billige und bekannte übertragungselemente 2o
oder 2I, z. B. durch eine Schubstange, Kette, Zahnstange, Riemen, Zahnrad usw.,
verbunden. Ja es ist sogar möglich, nur einen Treibscheibensatz durch die Verschiebeeinrichtung
3, 4 zu verstellen und bei dem anderen Treibscheibensatz die Verschiebeeinrichtung
3, 4 durch eine Feder zu ersetzen. Diese Feder stellt dann dien zweiten Treibscheibensatz
selbsttätig nach, und die gesamte Drehzahlverstellung wird von .einer Seite aus
bewirkt.
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Die Einrichtung, wie sie durch die Abb. i und 2 dargestellt ist, kann
nun noch in mehrfacher Weise abgeändert werden. Sie kann beispielsweise auch an
beliebiger Stelle auf durchgehenden Wellen angeordnet werden. In diesem Falle wird
der Flansch 3 unter entsprechender konstruktiver Ausbildung nicht an dem Lagerschild
2 befestigt, sondern er stützt sich mittels eines zweiten Druckkugellagers gegen
einen Bund auf der Welle i ab, der zweckmäßig durch einen aufgezogenen Ring oder
Stellring gebildet wird. Um zu verhindern, daß die Verstelleinrichtung durch das
Reibungsmoment der beiden Druckkugellager, zwischen denen sie sich dann befindet,
mitgenommen wird, kann der Flansch 3 in ganz einfacher und leichter Weise gegen
irgendeinen festen Punkt in der Nähe abgestützt werden, jedoch ist diese leichte
Abstützung nicht mit den schweren Lagerungen der früheren Verstelleinrichtungen
zu vergleichen.