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Reibrollengetriebe Die Erfindung betrifft ein Reibrollengetriebe mit
zwei gleichachsig angeordneten Reibrädem mit hohlkugelförmiger Reibfläche, zwischen
denen eine Reibrolle im Eingriff steht, die in einem Reibrollenträger gelagert ist,
welcher zum Zwecke der Änderung des übersetzungsverhältnisses um eine zur Achse
der Reibräder senkrechte Achse schwenkbar ist, Ein derartiges Reibrollengetriebe
ist bekannt. Die bekannten Reibrollengetriebe haben jedoch eine Reihe von Nachteilen,
insbesondere hinsichtlich des Wirkungsgrades und der Lebensdauer.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Reibrollengetriebe
zu verbessern, insbesondere ein Reibrollengetriebe zu schaffen, welches unter allen
Arbeitsbedingungen die gewünschte Anpressung der Reibrollen an die Reibräder und
damit übertragung der tangentialen Kräfte gewährleistet, einen guten Wirkungsgrad
hat, über einen weiten Bereich von übersetzungsverhältnissen stabil arbeitet und
einen geringen Verschleiß hat, d. h. ein Minimum von Bohrreibung aufweist.
Darüber hinaus soll das Getriebe geringe äußere Abmessungen haben, eine Mindestzahl
von Teilen enthalten und leicht und billig herzustellen sein.
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Das Wesen der Erfindung besteht in der Kombination der folgenden Merkmale:
a) daß die Schwenkzapfen des Reibrollenträgers in exzentrischen, gegenüber der Mittellinie
geneigten Bohrungen von drehbar gelagerten Buchsen eines Schwenkbügels gelagert
sind, b) daß die Rotationsachse der Reibrollen gegenüber der Schwenkachse
des Reibrollenträgers um einen gewissen Betrag versetzt ist, e) daß die Reibrolle
aus zwei Reibrollenhälften besteht, die bei gegenseitiger Verdrehung mit Hilfe von
Schrägflächen auseinandergedrückt werden, und daß zwischen den Schrägflächen Rollen
angeordnet sind.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
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F i g. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform
eines Reibrollengetriebes nach der Erfindung; F i g. 2 ist ein Schnitt nach
2-2 der F i g. 1;
F i g. 3 ist ein Schnitt nach 3-3 der F i
g. 1;
F i g. 4 ist eine Seitenansicht einer Reibrollenhälfte; F i
g. 5 zeigt zwei Reibrollenhälften in etwas abgeänderter Ausführungsform;
F i g. 6 ist ein Schnitt entsprechend F i g. 2 einer zweiten Ausführungsforin
der Erfindung; F i g. 7 ist eine Aufsicht auf das linke Ende der Vorrichtung
nach F i g. 6; in F i g. 8, 9 und 10 sind drei weitere abgeänderte
Ausführungsformen eines Reibrollengetriebes schematisch dargestellt.
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Das in F i g. 1 dargestellte Reihrollengetriebe, auch Schwenkrollengetriebe
genannt, hat ein Gehäuse 1
mit zwei Endstücken oder Deckeln 2 und
3. Mit dem Bezugszeichen 4 ist die Eingangswelle oder treibende Welle und
mit dem Bezugszeichen 5 die Ausgangswelle oder getriebene Welle bezeichnet.
Mit der Eingangswelle 4 ist, wie am besten aus F i g. 3 zu ersehen, eine
Reibscheibe 6 mit konkaver Reibfläche und mit der Ausgangswelle
5 eine ähnliche Reibscheibe 7 verbunden. Die Wellen 4 und
5 mit den Reibrädem 6 bzw. 7 sind auf der gleichen Mittellinie
oder Achse angeordnet. Die konkaven Reibflächen haben die Form von Teilen einer
Hohlkugel. Sowohl auf der Eingangsseite als auch auf der Ausgangsseite können, falls
gewünscht, noch Zahnradübersetzungen vorgesehen sein.
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Zur übertragung des Antriebes von dem Reibrad 6 auf das Reibrad
7 sind schwenkbare Reibrollen 22, 23 vorgesehen, die in einem Reibrollenträger
8 angeordnet sind. Der Reibrollenträger 8 ist, wie am besten aus F
i g. 2 zu ersehen, uni die mit ihm verbundenen Schwenkzapfen 9 und
10 schwenkbar.
Die Schwenkzapfen 9 und 10 sind
in Lagerbuchsen 11 bzw. 12 gelagert, die in Ansätzen 13
und 14 (s.
auch F i g. 1) des Gehäuses 1 angeordnet sind.
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Die Schwenkachse 15 (F i g. 2) des Reibrollenträgers
8 schneidet die Achse 16 (vgl. auch F i g. 3)
der Reibscheiben;
die Rotationsachse der Reibrollen 22, 23 ist jedoch gegenüber den Achsen
15 und 16
um einen kleinen Betrag a versetzt, der in F i
g. 2 und 3 eingetragen ist.
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Der Reibrollenträger 8 hat eine exzentrische Bohrung
17 (F i g. 2), in welcher eine exzentrische Buchse 18 angeordnet
ist. Die Buchse 18 enthält einen Rollenkäfig 19 mit Aussparungen 20,
in denen der Kraftübertragung dienende Glieder, beispielsweise faßförmige Rollen
21, gemäß F i g. 2 vier derartige Rollen, angeordnet sind. Ferner sind im
Rollenträger 8 zwei Rollenhälften 22 und 23 angeordnet, die in einer
Mittelbohrung eine Welle oder einen Zapfen 24 enthalten. Jede der Rollenhälften
hat einen Flansch 25 bzw. 26; daran schließt sich ein Buchsenteil
25a bzw. 26a von kleinerem Durchmesser als die Flansche 25 und
26 an. Die Rollenhälften sind in Nadellagern 24' drehbar gelagert. Eine der
Rollenhälften kann durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Madenschraube
mit der Welle 24 verbunden sein, während die andere sich gegenüber der Welle 24
frei drehen kann.
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Die inneren Enden der Buchsenteile 25a und 26a haben Schrägflächen,
die mit dem Bezugszeichen 25 b
(F i g. 4) bezeichnet sind. Diese
Schrägflächen arbeiten derart mit den Rollen 21 zusammen, daß die Flansche
25 und 26 in Eingriff mit den Reibscheiben 6 und
7 gedrückt werden, wenn die Rollenhälfte 22 sich gegenüber der Rollenhälfte
23 verdreht, so daß die Rohen 21 mit den Schrägflächen der Rollenhälften
in Eingriff kommen und die letzteren auseinanderdrücken. Hierdurch wird eine die
Rollenhälften 22 und 23 auseinanderdrückende Axialkraft erzeugt, welche der
Tangentialkraft proportional ist, die durch die Reibscheiben 6 und
7 auf die Rollenhälften 22 bzw. 23 ausgeübt wird. Da die die Rollenhälften
auseinanderdrückende Kraft stets auf dem gleichen Radius angreift, ist die Axialkraft
stets der Tangentialkraft proportional.
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Zum Zwecke der Änderung des übersetzungsverhältnisses sind Mittel
vorgesehen, um den Rollenträger 8 mit den Rollenhälften 22 und
23 um die Achse 15 zu kippen. Diese Mittel enthalten, wie in F i
g. 1 und 2 dargestellt ist, ein mit der Achse 10
verbundenes Schneckenrad
28 und eine Schnecke 29,
die durch eine Kurbel 30 (F i
g. 1) gedreht werden kann.
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Infolge der beschriebenen Versetzung der beiden Achsen um den Abstand
a und der Dimensionierung der einzelnen Teile liegen die beiden Eingriffspunkte
der Rollenhälften mit den Reibscheiben 6 und 7 stets auf der gleichen
Seite der Achse 16 (F i g. 3) der Reibscheiben.
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Um auch in unbelastetem Zustand eine Axialkraft zu haben, sind federnde
Scheiben 18 a (F i g. 3) vorgesehen.
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In unbelastetem Zustand zentriert der Rollenträger 8 sich ohne
weiteres. Die geringste Erschütterung bewirkt diese Zentrierung. Bei Belastung erzeugen
sowohl die Axialkräfte als auch die Tangentialkräfte senkrecht zur Zeichenebene
der F i g. 3
eine Präzessionskraft, die selbst bei geringster Bewegung den
Rollenträger aus seiner Mittelstellung herausbringt.
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Es können Mittel vorgesehen sein, um eine solche Präzession des Rollenträgers
zu verhindern und ihn in seiner Mittelstellung zu halten. Wie aus F i
g. 2 zu ersehen, können zu diesem Zweck zwei Drucklager 31 und
32 vorgesehen sein, die an dem Gewindeteil 34 angeordnet sind. Diese Drucklager
werden durch Muttern 35 und 36 in der gewünschten Stellung gehalten.
Um die Mutter 36 verstellen zu können, ist eine öffnung 33 a (F i
g. 1) im Gehäusefortsatz 33
vorgesehen. Diese öffnung wird durch eine
Deckplatte 37 verschlossen.
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Mit der beschriebenen Anordnung kann eine weitgehende Änderung des
übersetzungsverhältnisses erzielt werden. Bei der Stellung der F i g. 3 ergibt
sich eine maximale Übersetzung ins Langsame. Der Eingriff zwischen der Eingangsscheibe
6 und dem Flansch 25 der Rollenhälfte 22 kann sehr nahe an die Achse
der Scheibe 6 herangebracht werden; im Grenzfalle würde überhaupt kein Antrieb
erzielt werden, da die Rollenhälfte 22 nicht in Umdrehung versetzt würde,
d. h., das Übersetzungsverhältnis würde sich dem Wert Unendlich nähern. In
ähnlicher Weise kann der Eingriffspunkt in die Nähe der Außenkante der Scheibe
6 verlegt werden, wobei der Eingriffspunkt der Rollenhälfte 23 sich
der Achse 16
nähern würde, so daß das Maximum der Übersetzung ins Schnelle
erreicht werden würde. Des leichteren Verständnisses halber wurde angenommen, daß
die Eingangs- und die Ausgangswelle auf der gleichen Achse angeordnet sind; es liegt
auf der Hand, daß die Achsen der Eingangs- und der Ausgangswelle um den Mittelpunkt
der konkaven Flächen der Reibscheiben gekippt werden können, ohne die Wirkung des
Getriebes zu beeinträchtigen.
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Bei der Anordnung nach F i g. 1 bis 4 wurde eine proportionale
Anpressung durch Schrägflächen verwendet. Die Wirkung dieser Schrägflächen und der
Rollen 21 erhöht die Anpressung an den Eingriffsstellen. Um die Gefahr des Festfressens
bei besonders großen oder kleinen übersetzungsverhältnissen zu verringern, kann
die Anpressung der Reibrollen auch durch zusätzliche federnde Mittel erfolgen, beispielsweise
durch Tellerfedem 39 und 40, wie in F i g. 5 dargestellt. Es sind
hierbei in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel, z. B. Nut und Feder, vorgesehen,
um eine gegenseitige Drehung der Rollenhälften 25 und 2,6 (F i
g. 5) zu verhindern. Die Tellerfedern sind derart ausgebildet, daß die Anpressung
einen bestimmten Höchstwert nicht überschreitet. Diese Anordnung ermöglicht es,
das übersetzungsverhältnis bis auf Null zu verringern, d. h# die größte Bohrreibung
hervorzurufen, da hierbei die Gefahr einer unzulässig hohen Anpressung bei diesen
übersetzungsverhältnissen ausgeschaltet wird.
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In F i g. 6 und 7 ist eine abgeänderte Ausführungsform
des Schwenkrollengetriebes dargestellt, die von der Ausführungsform nach F i
g. 2 nur wenig abweicht. Der Schwenkzapfen 9' ist in einem Lager angeordnet,
welches ein äußeres Rollenlager 41, eine exzentrische Buchse 42 und ein inneres
Rollenlager 43 enthält. Der Schwenkzapfen 10' ist in ähnlicher Weise in einem
äußeren Rollenlager 44, einer exzentrischen Buchse 45 und einem inneren Rollenlager
46 angeordnet.
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, Die Bohrungen der exzentrischen Buchsen 42 und 45 sind derart
angeordnet, daß die Teile 9' und 10'
auf der gleichen Achse
angeordnet und um die Achse 15' des Rollenträgers schwenkbar sind, die gegenüber
der Mittellinie 47 des Getriebes gekippt, d. h. in Winkelrichtung verschwenkt
werden kann. Der Winkel zwischen der Achse 15' und der Mittellinie 47 soll
einen beachtlichen Wert in der Größenordnung von etwa 3' haben. Die exzentrischen
Buchsen 42 und 45 sind beispielsweise mit Hilfe von Madenschrauben 49' mit einem
schwenkbaren Joch 48 verbunden.
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Diese Anordnung ermöglicht es, mit geringeren Toleranzen zu arbeiten
als beispielsweise bei der Anordnung nach F i g. 1 bis 4; sie verringert
die Tendenz des Rollenträgers, aus seiner Stellung auszuwandern.
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Auch bei der Ausführungsform nach F i g. 6 und 7
sind
Mittel zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses vorgesehen. Mit dem Ende des Schwenkzapfens
10' ist ein Arm 49 (F i g. 6 und 7) verbunden, der sich zwischen
den Anschlägen 50 (F i g. 7) bewegen kann.
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Ferner ist ein Steuerhebel 51 (F i g. 6) vorgesehen,
der zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses dient. Dieser Steuerhebel hat
eine Welle 52,
die in dem Gehäuse 1 gelagert ist, einen Arm
53 und einen Zapfen 54, der in eine Öffnung 55 des Joches 48 eingreift.
Durch eine Bewegung des Armes 51
wird eine Verschwenkung des Joches 48 senkrecht
zur Zeichenebene der F i g. 6 um seine Enden 48 a
und 48
b bewirkt, die mit den exzentrischen Hülsen 42 und 45 verbunden sind. Die
hierdurch bewirkte Verschwenkung des Rollenträgers bewirkt eine Präze,ssion der
Reibrollen und damit eine Verschwenkung des Rollenträgers 8 um die Schwenkzapfen
9'
und lO', bis im Grenzfalle der Arm 49 (F i g. 7) einen der Anschläge
50 berührt.
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F i g. 8 zeigt schematisch eine abgeänderte Ausführungsforin
eines Schwenkrollengetriebes mit einer Eingangswelle 61 und einer Ausgangswelle
62. Diese Wellen tragen die Reibscheiben 63 bzw. 64. Bei der dargestellten
Ausführungsform liegen die Reibscheiben auf der gleichen Achse, die mit dem Bezugszeichen
65 bezeichnet ist. Die Reibscheiben müssen nicht auf der gleichen Achse angeordnet
sein, ihre Achsen müssen jedoch, wie weiter unten beschrieben, den Mittelpunkt der
konkaven Flächen der Reibscheiben schneiden.
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Zur Übertragung des Drehmoments zwischen den Scheiben 63 und
64 ist eine Reibrolle 66 vorgesehen. Die Reibrolle 66 hat ein Mittelteil
67 und zwei den Eingriff vermittelnde vorspringende Flansche 68 und
69, die an den Punkten T mit den Scheiben 63 und 64 in Eingriff kommen.
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Um das Übersetzungsverhältnis zu ändern, kann die Reibrolle
66 um die Achse 70 verschwenkt werden, die senkrecht zur Zeichenebene
angeordnet ist. Die Reibrolle 66 ist um ihre Achse 71
drehbar, die,
wie in F i g. 8 dargestellt, die Achse 70
schneidet.
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Die einander zugekehrten konkaven Flächen der Reibscheiben
63 und 64 enthalten Teile von Hohlkugeln72 und 73 und ein im wesentlichen
zylindrisches, gedachtes Zwischenstück74. Bei der Ausführungsforin nach Fig.
8 und 9 haben die Teile 72 und 73 im wesentlichen die
Form von Halbkugeln. In F i g. 8 sind die Grenzen des mittleren Teiles 74'
durch die punktierten Linien 75 angedeutet.
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Der Krümmungspunkt des oberen, hohlkugelförmigen Teiles
72 ist der Punkt 70. Der Krümmungsmittelpunkt des unteren Teiles
73 ist der Punkt 76.
Die Punkte 70 und 76 haben den gleichen
Abstand von der Achse 65.
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Die Ausführungsforrn nach F i g. 9 unterscheidet sich von der
Ausführungsform nach F i g. 8 nur dadurch, daß der mittlere Teil 74' zwischen
den hohlkugelförmigen Teilen 63' und 64' eine größere axiale Ausdehnung hat
als bei F i g. 8. Der Abstand der Punkte 70 und 76 von der
Achse 65 ist daher entsprechend größer.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 sind die konkaven Flächen
der Reibscheiben erheblich anders ausgebildet, obwohl sie auch hier die Form von
Teilen von Hohlkugeln haben. Bei der Ausführungsform nach F i g. 8 und
9 liegen die Eingriffsstellen T-T auf der gleichen Seite der Rotationsachse
der Reibrolle 66, während sie bei F i g. 10 derart angeordnet sind,
daß sie auf verschiedenen Seiten der Achse 71
liegen. Ferner sind bei F i
g. 8 und 9 die einander gegenüberliegenden Flächen der Reibscheiben
spiegelbildlich gleich, während sie bei der Anordnung nach F i g. 10 voneinander
verschieden sind. Darüber hinaus ist der mittlere Teil 74" der F i g. 10
nicht zylindrisch, sondern kegelstumpfförmig ausgebildet, wie durch die punktierten
Linien 75" angedeutet. Die Krümmungsmittelpunkte der Reibscheiben sind mit
den Bezugszeichen 70 und 76' bezeichnet. Bei der Ausführungsform nach
F i g. 10 liegen die Eingriffspunkte auf gegenüberliegenden Seiten der Linie
a-b.