DEM0005654MA - Keilriemen-Antrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Keilriemen-Antrieb, der gegenüber den bisher bekannten eine bedeutende Leistungssteigerung hervorbringt und mit dem eine wesentlich bessere Ausnutzung des Keilriemens in den oberen und unteren Grenzen der Riemengeschwindigkeit erzielt wird.

Wie bekannt, liegt das Optimum der Keilriemenleistung zwischen 20 und 24 m/sek. Riemengeschwindigkeit. Wird diese Geschwindigkeit überschritten, verursachen die auftretenden Zentrifugalkräfte ein so starkes Abschleudern des Riemens von seiner Laufbahn in den Riemenscheiben, daß der Riemenschlupf schneller zunimmt als die PS-Leistung, d.h. die Leistung nimmt dann erheblich ab und der Wirkungsgrad sinkt entsprechend.

Erfindungsgemäss wird die Steigerung der Riemenleistung nach oben, d.h. in den oberen Grenzen der Riemengeschwindigkeit dadurch erzielt, daß die federnde Antriebsscheibe beim Abschleudern des Riemens von seiner Laufbahn durch Zentrifugalkräfte dem Riemen unter Federdruck folgt und ihn bis über den grössten Scheibendurchmesser hinaus in fester Fühlung mit den Scheiben hält, so daß der Riemenschlupf erst bei viel höheren Riemengeschwindigkeiten als bisher eintritt. Hierdurch wird die mit dem Riemen übertragbare Leistung ganz bedeutend gesteigert und der Riemenverschleiss durch Schlupf vermindert.

An den unteren Grenzen der praktisch vorkommenden Riemengeschwindigkeiten wird die Leistung des Riemens erhöht durch Blockieren der federnden Antriebsscheibe in ihrer axialen Steuerungsbewegung, während gleichzeitig bei Regelscheibenpaaren die getriebene Scheibe weiter zusammengedrückt oder bei Einscheibenregelung durch weiteres Entfernen von der Abtriebsscheibe eine zusätzliche Riemenspannung erzeugt wird. Diese Steigerung der Riemenleistung an den unteren Geschwindigkeitsgrenzen erstreckt sich zwar nicht über einen so gros- sen Bereich wie in den oberen Grenzen, sie ist aber deshalb auch sehr wertvoll, weil in diesen Grenzen von beispielsweise 3 bis 5 m/sek. Riemengeschwindigkeit, die grössten Drehmomente zu überwinden sind. Bei Antrieb von Bohrmaschinen fällt z.B. in diese untere Geschwindigkeitsgrenze der Arbeitsbereich der stärksten Bohrer und bei Eisenbiegemaschinen ist hier das stärkste Eisen zu biegen, d.h. die Höchstleistung der Biegemaschine in Bezug auf die Eisenstärke hervorzubringen und gerade an dieser Stelle versagen die Antriebe der Maschinen recht häufig, wenn ungünstige Betriebsverhältnisse vorliegen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und zwar zeigen:

Abb. 1 einen Riemenantrieb, bestehend aus einem Regelscheibenpaar im axialen Längsschnitt,

Abb. 2 eine einzelne Antriebsscheibe im axialen Längsschnitt,

Abb. 3 einen Riementrieb als Einscheiben-Tourenregler mit Antrieb durch Motor im Grundriss und zum Teil im Schnitt,

Abb. 4 ein Kurvenbild mit bekanntem Leistungsverlauf der Keilriementriebe und gemäss der Erfindung.

Erfindungsgemäss ist die Antriebsscheibe, die aus der mit der Achse a fest verbundenen Kegelscheibe b und der axial verschiebbaren Kegelscheibe c besteht, auf der Achse a angeordnet, wobei erfindungsgemäss die konische Scheibe c unter Federdruck der Feder d steht, die von einer Hülse e umgeben, axial beweglich angeordnet ist und sich einerseits an der Stirnseite der Nabe f der konischen Scheibe c abstützt und andererseits an dem anderen Ende g der Hülse e, die mittels Mutter h o.dgl. auf dem Ende der Achse a fest angebracht ist. Die Federhülse e ist in ihrer Länge so dimensioniert, daß sie sich an der Stirnseite der Nabe f anliegt, kurz bevor der Keilriemen i seinen kleinsten Laufdurchmesser erreicht hat, d.h. die Antriebsscheibe wird in dieser Stellung axial blockiert. Die getriebene Scheibe findet sich in dieser Regelstellung (Abb. 1) in nahezu geschlossenem Zustand, so daß hier der Keilriemen i nahe dem grössten Durchmesser läuft. Die gesteuerte Kegelscheibe j der getriebenen Scheibe wird durch die Schubstange k alsdann jedoch noch weiter geschoben, so daß der Riemen i vollends auf den grössten Durchmesser der getriebenen Scheibe gebracht, - also in eine zusätzliche Spannung versetzt - und damit die Leistungssteigerung an der unteren Geschwindigkeitsgrenze erzielt wird.

Läuft der Keilriemen in der Antriebsscheibe auf dem grössten Durchmesser, also mit der höchsten Riemengeschwindigkeit, dann kann die Kegelscheibe c unter dem Druck der Feder d dem sich von seinen Laufbahnen abschleudernden Riemen i noch weiter folgen, so daß derselbe noch über den Umfang der Antriebsscheibe nach aussen vorsteht. Durch die richtige Bemessung des Druckes der Feder d und der axialen Hubbegrenzung der Scheibe c wird auch in dieser Grenzstellung der Riemen in festem Kontakt mit der Scheibe gehalten und die Riemengeschwindigkeit kann nunmehr so weit gesteigert werden, wie es die Zugfestigkeit des Riemens zulässt. Bei den bisherigen praktischen Erprobungen wurden dadurch schon Riemengeschwindigkeiten bis 52 m/sek. erreicht und weitere Steigerungen sind zu erwarten, wenn die Riemenstruktur diesen neuen Bedingungen angepasst wird (Abb. 2).

Bei der Einscheibenregelung (Abb. 3 wird durch Verschieben des Motors M auf einem Support S der Wellenabstand zwischen Antriebsscheibe und Abtriebsscheibe verändert, dadurch verschiebt sich der Riemen i in der Regelscheibe nach innen oder aussen und bei einer Vergrösserung des Wellenabstandes würde z.B. der Riemen i auf den kleinere Durchmesser der Antriebsscheibe b, c gebracht werden, während der Riemenlauf-Durchmesser bei der festen Gegenscheibe G unverändert bleibt. Sobald die Endstellung der Scheibenhälfte c in axialer Richtung durch Anlegen an die Federhülse e erreicht ist und der Achsenabstand zur Gegenscheibe G durch weiteres Bewegung des Motors M noch mehr vergrössert wird, entsteht auch hier in dem Riemen die gewünschte zusätzliche Spannung und die Leistungssteigerung an der unteren Geschwindigkeitsgrenze. Die schräge Bewegung des Motors M auf dem Support S ist erforderlich, da nur die Kegelscheibe c axial ausweicht und der Riemen i auf dem Mantel der feststehenden Kegelscheibe b entlanggeführt wird. Die so entstehende Seitenverschiebung des Riemens wird durch die gegensätzliche Seitenbewegung des Motors ausgeglichen.

Die vorbeschriebenen Gestaltungen und Anordnungen können für beliebig geformte, insbesondere auch für glatte, kegelförmige Scheiben angewandt werden, wobei erfindungsgemäss das Andrücken der verschiebbaren Kegelscheibe c nicht nur durch Federn, sondern auch durch andere an sich bekannte Steuerungen und Gestänge erfolgen kann. Das Nachfolgen der verschiebbaren Kegelscheibe c in nahezu geschlossener Stellung der An- triebsscheibe bei sich abschleuderndem Riemen, lässt sich insbesondere auch durch Gewichtsdruck, elektromagnetisch, hydraulisch oder pneumatisch, zusammengefasst also durch elastischen Druck bewirken. Was in der Beschreibung und Zeichnung als Beispiel für das einseitige axiale Verschieben der Scheiben c und j gesagt ist, gilt sinngemäss auch für das Steuern beider Scheibenhälften b, c, h, m mit der Massgabe, daß alsdann eine Seitenverschiebung des Riemens in Fortfall kommt, dafür jedoch doppelseitige Steuerungsorgane erforderlich werden.

Eine charakteristische Darstellung der Keilriemenleistung nach dem bisher bekannten Verfahren zeigt in Abb. 4 die Kurve n und die Leistung eines Riemens nach dem vorliegenden Verfahren die Kurve o, wobei die schraffierten Flächenteile den verhältnismässigen Leistungsgewinn ergeben.

Claims (7)

1. Getriebe für Keilriemen, deren eine Riemenscheibe aus zwei kegelförmig ausgebildeten Scheiben besteht, die axial durch Federn oder durch andere an sich bekannte elastische Mittel gegen den Keilriemen gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß auch bei höchsten Riemengeschwindigkeiten die Scheiben dem durch Zentrifugalkräfte sich von seinen Laufbahnen abschleuderndem Riemen folgen und bis zur Erreichung der höchstzulässigen Zugbeanspruchung in festem Kontakt mit dem Riemen bleiben.

2. Getriebe für Keilriemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kurz vor Erreichung des kleinsten Laufdurchmessers des Riemens auf den federnden Scheiben, die Scheibenbewegung in axialer Richtung durch einen Anschlag blockiert und der Riemen durch weitere Steuerung der Gegenscheibe oder Vergrösserung des Achsenabstandes in eine zusätzliche Spannung gebracht wird.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ersatz des Federdruckes durch ein starres Gestänge, dessen Steuerung kurz vor Erreichung des kleinsten Laufdurchmessers des Riemens blockiert und der Riemen durch weitere Steuerung der Gegenscheibe oder Vergrößerung des Achsenabstandes in eine zusätzliche Spannung gebracht wird.

4. Keilriemenantrieb dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelscheibe (c) mittels eines anhaltenden Druckes, wie z.B. Federdruck der Feder (d), auf der Achse (a) verschiebbar gegen die feststehende Kegelscheibe (b) angebracht ist und in der äussersten Stellung sich die Stirnseite der Nabe (f) gegen die Stirnseite der mit der Achse (a) fest verbundenen Federhülse (e) abstützt.

5. Keilriemenantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im zusammengeführten Zustande der Kegelscheiben (b und c) die Druckfeder (d) die verschiebbare Kegelscheibe (c) nicht gegen die feststehende Kegelscheibe (b) sondern gegen den Riemen (i) andrückt.

6. Keilriemenantrieb nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Kegelscheiben (b, c) bestehende Antriebsscheibe auf der Achse eines Motors (M) angebracht wird, wobei der Motor (M) auf einem Support (S) in entsprechender Winkelstellung angeordnet ist.

7. Keilriemenantrieb nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß anstatt der Feder (d) gesteuerte Gestänge, Gewichts-, elektromagnetische, hydraulische oder pneumatische Kräfte zum Andrücken der Kegelscheibe (c) benutzt werden.