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Rollengetriebesatz mit der Übersetzung 1 :2 zum Ersatz für ein Zahnradgetriebe
gleicher Übersetzung Die Vorzüge des bekannten Rollengetriebesatzes mit der Übersetzung
I : 2 sind hauptsächlich wegen ihrer geringen Reibung der Arbeitsteile und daher
geringem Verschleiß für bestimmte Zwecke gesucht.
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Diese Getriebesätze erfordern keine Einlaufzeit, wie sie bei Zahnradgetriebesätzen
benötigt wird; die Entfernung zwischen der Lagerung der Antriebswelle und der Lagerung
der getriebenen Welle bedarf bei Rollengetriebesätzen keinerlei Toleranz (wie das
bei Zahnradgetriebesätzen notwendig ist), und die Herstellung der Nutenringe mit
geraden Flanken ist billiger, da diese auf einfachen Maschinen erfolgen kann. Auch
der Schmiermittelbedarf ist bei Anwendung derartiger Getriebesätze wesentlich geringer.
Die Erfindung beruht wohl auf der Aneinanderreihung solcher Getriebesätze I : 2,
jedoch nicht in einer Nebeneinanderstellung, sondern in Zickzackart, so daß sich
räumlich Einsparungen ergeben und dann außerdem die Möglichkeit besteht, solche
Getriebe selbst für Autozwecke und andere Anwendungsgebiete, die große Präzision
bei geringem Arbeits- und Einrichtungsaufwand ergeben, herzustellen.
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Weiterhin lassen sich aus entsprechend ausgebildeten Getriebeteilen,
so wie bei den Zahnradsätzen, Getriebesätze kombinieren, die zur Verzweigung von
Drehbewegungen dienen und eventuell auch zur Entkupplung von Getriebeteilen.
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Die Anzahl der an einem Triebling angeordneten Rollen kann gering
sein, ein Rollengetriebesatz
dieser Art übertrifft hierbei die Eigenschaften
eines Zahnradgetriebes gleicher Übersetzung, denn bereits bei Trieblingen mit drei
Rollen erzielt man einen guten Eingriff und damit auch ein genaues Arbeiten der
Getriebeanordnung.
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In den Darstellungen zeigt Abb. I ein mehrstufiges Rollengetriebe
ohne Umkehrbewegung im Längsschnitt, eingerichtet für direkten Gang, und Abb. 2
im gleichen Schnitt die Anordnung eines Rollenumkehrgetriebes hierzu; Abb. 3 zeigt
einen Schnitt nach a-a von der Antriebsseite, Abb. 4 einen Schnitt nach b-b und
Abb. 5 einen Schnitt nach c-c durch das Rollenumkehrgetriebe.
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In der Zeichnung ist schematisch der Rollengetriebesatz I:2 in Abb.
6 mit drei Rollen auf der Triebwelle, in Abb. 7 mit vier Rollen auf der Triebwelle
und in Abb. 8 mit fünf Rollen auf der Triebwelle dargestellt; in Abb. 9 ist ein
Rollengetriebesatz in Ansicht von der Triebseite, in Abb. IO in einem Längsschnitt
dargestellt, welcher Getriebesatz zur Verzweigung einer Drehbewegung und zur Entkupplung
einer dieser Bewegungen mittels des als verschiebbare Muffe ausgebildeten Nutenringes
dient, wobei diese Anordnung eventuell um die Mitte der Triebwelle verdrehbar ist;
Abb. II zeigt in einem Längsschnitt eine Entkupplungseinrichtung durch die Verschwenkung
einzelner Nutenteile des Nutenringes; Abb. 12 veranschaulicht diesen Vorgang durch
radiale Verstellung in der Ansicht von der Triebseite; Abb. 13 zeigt ein Schema
der Bewegungsübertragung der gleichförmigen Drehung der Triebrollen in eine gleichförmige
Drehung des Nutenringes im Verhältnis I:2, oder umgekehrt; Abb. 14 zeigt einen Querschnitt
durch eine Bandkupplung nach einem Schnitt d-d durch das Rollengetriebe zwecks Kupplung
der Lagerwelle der Getriebesätze mit der treibenden Welle behufs Erlangung des direkten
Ganges auf eine Art, wogegen derselbe Zweck auch durch die gleiche Ableitungsart
wie bei dem Vorgang der Ableitung bei den einzelnen Getriebestufen vorgenommen sein
kann, wobei Hülsen als Verbindung der Kupplung mit der Abtriebsseite angewendet
sind; Abb. 15 zeigt ein Schema zu der in den Abb. 16 und 17 veranschaulichten Einrichtung
einer Kupplung, wobei Abb. 16 eine Ansicht dieser Kupplung von der Triebseite und
Abb. 17 einen Längsschnitt durch die Kupplungsteile der einen Seite zeigt.
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Die in dem mehrstufigen Rollengetriebe (Abb.I bis 5) dargestellten
Rollengetriebesätze können von einer der Arten sein, wie diese in Abb. 6 bis 8 schematisch
veranschaulicht sind, welche die Übersetzung 1 :2 ergeben. In der Abb. I stellt
I die treibende Welle dar, die im Lager 2 drehbar gelagert ist. Diese Welle I trägt
einen Triebling 3 mit z. B. drei Rollen 4. Derselbe greift in den Nutenring 6 (in
dessen Nuten 5) ein, der bei 7 exzentrisch zu dem ersten Teil der treibenden Welle
I-81, 82-83 auf einer Art Kurbelwelle drehbar gelagert ist. Diese Kurbelwelle steht
bei den einzelnen Stufen, die das Getriebe gibt, bis eventuell dem direkten Gang
still, wobei dieser auf eine andere Art, als für die andern Stufen vorgesehen ist,
erzielt werden kann, und zwar durch direkte Kupplung der treibenden Welle I mit
dieser Kurbelwelle.
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Der erste Teil 81 dieser Kurbelwelle I-81, 82-83 tritt bei der Lücke
9 zwischen dem Triebling 3 und dem Kranz des Nutenringes 6 aus letzterem heraus
und ist mit einem Ring IO verbunden, der konzentrisch zu der Triebwelle I ist und
mittels einer Nabe II auf demselben lose gelagert ist, und zwar bei dieser Anordnung
innerhalb einer Bremsscheibe 12 (s. auch Abb. I4), die mit der Triebwelle I verbunden
ist. Diese Bremsscheibe ist ein Teil einer Bandkupplung, deren drei Bänder die Scheibe
12 umfassen und deren jedes an zwei Stellen 15 und 15 a in dem Ring IO gehalten
ist. Eine dieser Stellen verbindet das Band fest oder justierbar mit dem Ring IO,
wogegen das andere Ende an einer Mutter 16 angeschlossen ist, die in dem Ring parallel
zu der Triebwelle I verdrehbar, aber unverschiebbar gelagert ist und die ein steilgängiges
Gewinde besitzt, in welches eine Schraube 17 eingreift, die einen Kopf 17a trägt.
Diese greift in eine Muffe M ein, die parallel zur Triebwelle I verstellt werden
kann, durch welche Bewegung das Bremsband 13 gelockert oder gespannt werden kann.
Im letzteren Fall verbindet es die Kurbelwelle I-81, 82-83, mittels des Ringes IO
mit der Triebwelle I.
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Auf der um das Maß (Radius des Teilkreises der Rollen auf dem Triebling)
abgestuften Kurbelwelle kann man mehrere Rollengetriebesätze derart anordnen, daß
die exzentrisch gelagerten Nutenringe 6, 23 die Zwischenstufen ergeben, welche ihre
Drehbewegung auf die Nutenringe 2 1 und 25 übertragen, die zentrisch auf die Kurbelwelle
gelagert sind; die Drehung derselben wird dann durch Zylindermantel und Hülsen auf
die anzutreibende Welle i9 mittels einer Kupplung an sich bekannter Art übertragen,
die nicht Gegenstand d:ür Erfindung sind. Es wurde hier z. B. eine der neuerdings
angewendeten elektromagnetischen Kupplungen 22 a und 25 a schematisch angedeutet,
die heute bereits auch eventuell stufenlos regelbar sind.
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Die Kurbelwelle setzt sich zu diesem Behufe in der Weise fort, daß
ein Drehzapfen 81 derselben von einer Hülse umfaßt wird, auf welcher ein Nutenring
6 mit seinem Triebling 61 gelagert ist, und dieser greift mit seinen Rollen 62 in
einen Nutenring 21 ein, der auf einem Zapfen 82 der Kurbelwelle drehbar ist, so
daß die Drehung dieses Nutenringes 2,1 mittels des Ringes 21 a mit einer Hülse 22
verbunden ist, die zur Triebseite
und zu einem Kupplungsteil der
getriebenen Welle 19, z. B. 22 a, führt.
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In dem Getriebe ist ein weiterer Zwischensatz 23, 23 a eingeschaltet,
wobei der Kurbelwellenzapfen 83 wieder exzentrisch zur Triebwelle I und im gleichen
Abstand von derselben wie der Kurbelzapfen 81 angeordnet ist, um beim direkten Gang
die rotierenden Massen auszugleichen.
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Von diesem Zwischengetriebesatz kann die Drehbewegung wieder auf einen
zentrisch gelagerten Triebsatz 25 übertragen werden, der sich in gleicher Drehrichtung
dreht wie die treibende Welle I, und dessen Drehung wird wieder als weitere Stufe
der getriebenen Welle i9 erteilt.
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Falls eine Umkehrbewegung innerhalb des Getriebes erwünscht ist, kann
die entsprechende Einrichtung zwischen die Nutenringe 23 und 25 eingebaut werden,
wie dies die Abb. 2 im Längsschnitt zeigt. Diese Umkehrbewegung wird ebenfalls mittels
eines Rollengetriebes erreicht und kann erfindungsgemäß auf die anzutreibende Welle
I9 mittels des Nutenringes 251 erzielt werden.
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Es arbeiten dann die beiden Wellen 83 und I9 gegenläufig, und dadurch
wird die Drehung der treibenden Welle I über eine Koppelscheibe 26 auf die Rollen
3o des Trieblings 31, der umgekehrt laufen soll, übertragen, indem die Koppelscheibe
26 parallel zur treibenden Welle I gelagert ist (bei 84) und Steine 28 trägt die
mittels im Trieb fing 23 a drehbarer Bolzen 24 stets in der Richtung parallel zu
der Verbindungslinie der Mittel des Trieblings der Koppelscheibe 26 (Abb. 4) und
des anzutreibenden Teiles 31 des Abtriebszwischenteiles liegt, so daß derart gehaltene
Nuten 27 (Abb. 5) der Steine 28 abwechselnd die Rollen 30 der Abtriebsätze umfassen
und diese entgegengesetzt (gemäß Pfeil q) zu ihrer eigenen Drehung p zwingen.
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In näherer Erläuterung der Abb. 4 und 5 bezeichnet 83 den Schnitt
durch die Kurbelwelle, 24 sind die Schnitte durch die vier Rollen auf dem Abtriebstriebling
3 I, und 34 ist die Lagerung dieses Trieblings auf dem Kurbelteil 84' Mit 32 ist
der mit dem Triebling 31 verbundene Triebling mit drei Rollen 33 für den Nutenring
251 bezeichnet. Dieser Nutenring dreht sich auf dem Endzapfen 85 der Kurbelwelle,
die lose in der Abtriebswelle I9 gelagert ist. Der Nutenring 251 trägt den Kupplungsteil
25 a für die als Beispiel angeführte Elektromagnetkupplung, während der Zapfen 85
den Kurbelwellenabschlußteil 86 trägt.
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Es wurde schon erwähnt, daß weitere Getriebegänge angeordnet werden
können. Es läßt sich z. B. auf der Büchse des Kurbelwellenteiles 83 durch eine Verlängerung
des Trieblings 21 eine Abtriebshülse zentrisch lagern, in welcher ein Nutenring
25 untergebracht ist, dessen Abtrieb von dem Nutenring 23 erfolgen kann, so daß
diese Stufe auch als weiterer Vorwärtsgang neben dem Rückwärtsgang ausgenützt werden
kann.
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Auf diese Weise besitzt dann das Getriebe neben dem direkten Gang
durch die Ableitung des Nutenringes 21 (Hülse 22) einen Gang mit der Übersetzung
1:4 und als zweite Stufe eine Stufe mit dem Vorwärtsgang I : 16 und einem Rückwärtsgang
I : 16.
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Es ergibt sich bei der Anwendung eines Rollengetriebesatzes als Element
ein weites Feld zur Konstruktion von Wechsel-, Umkehr- und sonst bekannten Getrieben,
welche die eingangs erwähnten Vorteile gegenüber von Zahnradgetrieben aufweisen.
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In den Abb. 9 bis 17 sind einige Konstruktionselemente veranschaulicht,
die sich auf die Anwendung von Rollengetriebesätzen beziehen. In den Abb.9 und IO
ist ein Rollengetriebesatz dargestellt, der mit dem Bügel 2o um das Mittel der treibenden
Welle I mit einer Geschwindigkeit größer oder kleiner als jene der Triebwelle rotieren
oder auch nur verschwenkt werden kann und so die Grundlage für Umlauf- und derartige
Getriebe bildet.
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Es stellt I die treibende Welle dar, die in dem Lager 2 drehbar gelagert
ist. Der Triebling 3 greift mit seinen Rollen 4 in die Nuten 5 eines Nutenringes
6 ein, der auf einem Zapfen 8 bei 7 drehbar gelagert ist. Die Nabe dieses Nutenringes
ist mit einem Keil versehen, so daß der Nutenring 6 a, der als Muffe ausgebildet
ist und eine Nut für diesen Keil trägt, auf der Nabe 21' verschiebbar aber unverdrehbar
ist. Der Nutenring 6 a ist nach der entgegengesetzten Seite offen wie der Nutenring
6 und arbeitet mit den Trieblingen von zwei Wellen I a und 2I" zusammen, von welchen
das Mittel der einen mit dem Mittel der Welle I übereinstimmt, wogegen die zweite
Welle 2I" gegenüber der Welle I exzentrisch gelagert ist. Die Wellen I a und 2I"
besitzen gleich große Trieblinge 22' und 23, die in die Nuten 5 a des Nutenringes
6 a eingreifen. Die Trieblinge sind in demselben hintereinander angeordnet, und
dementsprechend sind die Nuten in diesem Nutenring tief und arbeiten mit den beiden
Trieblingen zusammen. Doch kann der im Bügel 2o exzentrisch gelagerte Triebling
23 in der Weise entkuppelt werden, daß der zugehörige Nutenring 6 a gegen den Nutenring
6 durch seine Muffe verschoben werden kann. Die beiden Trieblinge 22' und 23 sind
eventuell in dem Bügel 2o bei 2q.' drehbar gelagert. Derselbe kann fest sein oder
drehbar oder schwenkbar.
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Die Nutenringe können für besondere Zwecke, die nur eine Drehrichtung
erfordern, statt der Nuten nur eine der Nutenwände besitzen, die den Druck in der
Bewegungsrichtung des Trieblings aufnimmt; bei einer Verlangsamung oder für eine
eventuell beabsichtigte Bremsung des Antriebes ist diese einseitige Ausbildung der
Nutenbegrenzung nicht ausreichend, so daß beiderseits dann eine Flanke für den Eingriff
der arbeitenden Rolle vorgesehen ist. Auch ist für den ununterbrochenen Kraftfluß
eine Ausbildung der Nuten nötig, bei welcher diese Nuten in bezug auf den Teilkreis
scharfe Ecken aufweisen und ebenso in bezug auf die Mantelfläche des Nutenringes.
Es kann sich jedoch in gewissen Fällen als nötig erweisen, beide Nutenbegrenzungsteile
nicht durch eine Verschiebung
derselben gegen den Triebling außer
Eingriff mit demselben zu bringen oder eventuell einen Teil dieser Begrenzung.
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Die Abb. I I zeigt im Längsschnitt eine Verstelleinrichtung der Nutenteile
25' durch Verschwenkung derselben um einen Bolzen 26', der senkrecht zu der Welle
I in dem Nutenring 27' angeordnet ist, wobei diese Nutenteile als Winkelhebel ausgebildet
sind, deren einer Teil eine Rolle 28' trägt, die durch eine Muffe 29 verstellt wird.
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Die Abb. 12 zeigt in einer Ansicht einen Nutenring mit sechs Nuten,
wobei die Trennung der Nuten von der Rolle durch eine radiale Bewegung von je einem
Drittel des Nutenringes (bei sechs Nuten am Umfang) erfolgt.
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Die Abb. 16 und 17 zeigen eine Anordnung zur Kupplung eines Nutenringes
35, bei der für jeden Nutenteil ein Hebel angeordnet ist, wobei die Hebel der Druckseite
mit 38 und jene der Bremsseite mit 37 bezeichnet sind. Diese Hebel sind an dem Nutenring
35 mittels Bolzen 39 angeschlossen, die parallel zu der Nutenringwelle 40 liegen.
Ihre Verstellung erfolgt durch eine Scheibe 41, die auf der Welle 40 verdrehbar,
aber unverschiebbar gelagert ist, welche Welle ein steilgängiges Schraubengewinde
41 a auf ihrer Lagerhülse trägt. Zur Verdrehung dieser Scheibe 41 dient eine Muffe
50, die auf der Welle 4o verschiebbar, aber unverdrehbar ist. Durch eine Verschiebung
dieser Muffe wird die Scheibe 41 verdreht. Dadurch drücken die an ihrem Umfang angeordneten
Mitnehmer 41 b auf Federn, die in den Mitnehmern gelagert sind, und drücken die
Nutenteile gegen die Rollen des zugehörigen Trieblings.
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Die Mitnehmer sind derart ausgebildet, daß dieselben bei der Umkehr
der Bewegung der Scheibe die Hebel 37 und 38 wieder außer Eingriff mit den Rollen
des Trieblings bringen.
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Abb. 13 stellt den normalen Eingriff der Rollen 4 bei ihrer Drehung
um I dar. Bei der Drehung im Sinne des Pfeiles s tritt eine Rolle bei I in den Nutenkranz
ein und legt hierbei bis II einen Winkel von 30° zurück (wenn drei Rollen vorgesehen
sind).
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Durch die Rolle angetrieben legt der Nutenkranz einen Winkel von genau
15° zurück. Bei III sind diese Wege verdoppelt usw. Die Rechnung belegt diesen korrekten
Verlauf der Übersetzung und beweist, daß einer gleichförmigen Drehung der einen
Seite des Getriebesatzes ein gleichförmiger Gang der anderen Seite dieses Getriebesatzes
entspricht.
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In Abb. 15 ist der um I drehbare Triebling z. B. in der ungünstigen
Stellung in bezug auf die Nuten im Nutenkranz dargestellt; es wird, da der Nutenkranzteil
37 schwenkbar ist, derselbe angehoben, und auch die vorangehende Rolle wird den
den Eingriff hindernden Nutentei1 37 anheben, so daß die, erstere Rolle zum Eingriff
auf den Nutenteil 38 bei m gelangt. Durch die vorangehende Rolle wird schon der
Nutenteil 38 a beim Austritt der Rolle aus dem Teilkreis etwas vörbewegt. Das Entkuppeln
bei dieser Art Anordnung ist einfach, da sämtliche Nutenteile auf einmal aus dem
Bereich des Teilkreises der Rollen treten.