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Lagerung für die Reibrollen 'bei Reibräderweohselgetrieben. Die Erfindung
betrifft eine Verbesserung solcher Reibräderwechselgetriebe, welche zur Mertragung
der Kraft von der -.treibenden auf die getriebene Welle eine oder mehrere verschwenkbare
Reibrollen verwenden. Sie bezieht sich insbesondere auf die Lagerung der hierbei
verwendeten Reibrollen.
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Bei solchen Getrieben treten außerordentliche Schwierigkeiten in rder
Lagerung und Führung der Rollen auf. Insbesondere bei Verwendung harter Materialien,
wie Stahl für die Laufringe und die Reibrollen, müssen die geometrischen Rotationsachsen
zweier aufeinander abrollender Körper sehr genau in einer Ebene liegen, um ein seitliches
Verlaufen der Rollen zu vermeiden. Ist die genannte Bedingung nicht erfüllt, so
daß sich die beiden Achsen im Raum kreuzen, so steuern die Rollen mit erheblicher
Kraft nach rechts oder links und verlassen den vorgeschriebenen Laufkreis. Die dabei
auftretenden Kräfte sind unter Umständen so groß, daß in kurzer Zeit eine Zerstörung
des Getriebes eintritt. Auf jeden Fall wird der Wirkungsgrad bedeutend verschlechtert-
Bei Reibräderwechselgetrieben müssen diese Kräfte überdies von der Verstelleinrichtung
aufgenommen und beim Verstellen überwunden werden.
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Eine der genannten theoretischen Forderung entsprechende Lagerung
der Rollen ist zwar durch eine äußerst präzise Ausführung erreichbar, doch ist auch
diese Art der Lösung für Reibräderwechselgetriebe unbrauchbar; denn während der
die Änderung des Übersetzungsverhältnisses bewirkenden Verstellung sollen sich -
im Gegensatz zu der früheren Bedingung - die geometrischen Achsen zweier aufeinander
rollender Körper (Reibrolle und Laufring) nicht schneiden, sondern im Raum kreuzen.
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Es ist versucht worden, bei Schwenkrollengetrieben durch erzwungenes
Kreuzen der Achsen eine mittelbare Regelung zu erreichen. Es ist jedoch schwierig,
mehrere Rollen in der gleichen Weise zu steuern, so daß alle auf denselben Laufkreis
gelangen. Andernfalls ergibt aber jede Rolle ein anderes 'Übersetzungsverhältnis,
und die Geschwindigkeitsunterschiede der Rollen untereinander ergeben unmittelbare
Verluste.
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Erfindungsgemäß werden nun alle genannten Mängel dadurch behoben,
daß man, den Rollen eine vollkommene freie Einstellbarkeit ihrer Rotationsachse
gibt, so daß sie dieselben Freiheitsgrade aufweisen wie eine Kugel. Die Rollen haben
danach in bezug auf ihre Rotationsachsen drei Freiheitsgrade (davon meistens einer
unbeschränkt und zwei beschränkt), d. h. sie können sich um drei aufeinander senkrechte
Achsen drehen, während alle bisher bekannten Anordnungen bestenfalls zwei Freiheitsgrade
(einer davon beschränkt) aufweisen. Die oben angegebenen Mängel entstanden nicht,
wie meist irrig vermutet wurde, durch fehlerhaftes Profil der Rollen un,d Laufringe,
sondern durch das Aufzwingen einer falschen Lage der Achse im dritten Freiheitsgrad.
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Abb. i stellt eine Ausführungsform der neuen Anordnung im Schnitt
dar. Zwischen den beiden Laufflächen i und 2 befindet sich eine Rolle 3, welche
auf ihnen abrollt und die Kraft von einer Lauffläche zur anderen überträgt. Zwecks
freier Einstellbarkeit der Rotationsachse ist die Rolle 3 mit einer kugeligen Auflagerfläche
4. versehen, welche zusammen mit dem gleichfalls kugeligen Teil j der Achse 6 ein
Gleitlager bildet. Die geometrische Rotationsachse der Rolle 3 ist im allgemeinen
7, entsprechend einer Lage der Rotationsebene nach Linie 8-8, doch kann die Rotationsebene
in dem durch die Geraden 9-9 und 9'-9' als Erzeugende und 7 als Achse gebildeten
Doppelkegelraum jede beliebige Lage einnehmen. Die Rolle 3 kann also
außer
der Rotation um die Achse 7 auch in beschränktem Maße Rotationen um zwei dazu senkrechte
Achsen ausführen, besitzt also drei Freiheitsgrade in bezug auf Rotationsbewegung.
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Abb.2 zeigt eine wesensgleiche Anordnung, bei der die Kugel 5 mit
der Rolle 3 fest verbunden ist oder aus einem Stück besteht und die kugelförmigen
Lagerkissen i 1 und 12 stillstehen.
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Man könnte gegen die beschriebene Art der Lagerung einwenden, daß
die Rolle 3 innerhalb der gegebenen Freiheitsgrenzen hin und her schwanken wird,
weil keine bestimmte Lage der Achse vorgegeben ist. Dies trifft jedoch nur bei sehr
kleinen Umlaufzahlen der Rollen zu. Schon bei relativ mäßigen Geschwindigkeiten
werden die Rollen durch die Kreiselwirkung vollkommen stabilisiert. Um jedoch auch
bei sehr kleinen Drehzahlen und bei Leerlauf des Getriebes die Rollen in ihrer Mittellage
zu erhalten, kann eine mittels Feder wirkende Rückstellvorrichtung vorgesehen sein,
wie dies auf der rechten Seite der Abb.2 dargestellt ist. In einer '\,;crtiefung
13 der Kugel 5 liegt unter dem Druck der Feder 15 eine Kugel 14. Selbstverständlich
könnte auch irgendeine andere Art der Rückführung verwendet werden.
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Für die praktische Verwendung kommt hauptsächlich eine Anordnung in
Betracht, die in Abb. 3 dargestellt ist, bei welcher die Rolle 3 auf einem Kugellager
16, 17 läuft. Diese Ausführungsform ist besonders für Schwenkrollenget.riebe bestimmt,
wobei die Achse 6 auf beiden Seiten mittels der Gleitstücke 18, 18' in radialen
Käfigschlitzen gelagert ist. Obwohl als Lagerung jede einstellbare Kugellagerung
verwendet werden kann, ist die Verwendung eines Lagers mit sphärischer Laufbahn
in. der in den Abb.3 und 5 dargestellten Weise mit einer besonderen Wirkung verbunden.
Dieser bisher unbekannte Effekt (soll in Abb. 4 beschrieben werden) tritt an allen
Kugellagern, die einerseits eine sphärische Laufbahn, anderseits eine-- Laufrille
aufweisen, immer dann auf, wenn die Laufrille steht und die sphärische Laufbahn
rotiert. Denkt man sich in Abb. , den Innenring 17 eines normalen Lagers festgehalten
und den Außenring 16 im Sinne des Pfeils 2o bewegt, und wird auf den Innenring von
rechts ein Druck ausgeübt, wie Pfeil 21 anzeigt, so weicht der Ring 16 nicht bei
21 nach links aus, sondern erst um 9o° im Sinne der Rotation später in Richtung
des Pfeiles 22, also ebenso wie ein Kreisel. Der Ring 16 nimmt dann die strichpunktierte
Lage ein. Diese Erscheinung tritt auch dann ein, wenn die Umfangsgeschwindigkeit
des Ringes 16 so klein ist, daß die Kreiselwirkung allein vollständig verschwindend
ist. Diese Wirkung ist außerdem um so stärker, je größer die Lagerbelastung (also
die Pressung der Kugeln zwischen dem Innenring 17 und dem Außenring 16) ist.
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Die durch diese Wirkung erzeugte Stabilisierung der Rollen ermöglicht
zusammen mit der Kreiselwirkung bei Schwenkrollengetrieben auch eine leichte Regelbarkeit.
Ein Verschwenken der Achsen 6 wirkt wie eine Gleichgewichtsstörung der Rotationsachse,
die Rollen 3 stabilisieren sich rasch um die neue Lage der Achse, da Querschwingungen
infolge der dämpfenden Wirkung des Reibungswiderstandes gegen seitliches Gleiten
der Rollen kaum auftreten können.
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Die Abb.5 stellt eine gleichartige Lagerung wie Abb. 4. dar, jedoch
ist die innere Laufbahn 16' des Kugellagers sphärisch, die äußere Laufbahn als Rille
17' ausgebildet.