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Stufenlos regelbares Keilriemengetriebe Die bekannten, stufenlos regelbaren
Keilriemengetriebe bestehen meist aus zwei oder mehr geteilten, axial verstellbaren
Keilriemenscheiben mit kegelförmigen oder kurvenförmig gewölbten Flanken und einem
oder mehreren parallel zueinander angeordneten endlosen Keilriemen. Die Änderung,des
übersetzungsverhältnisses zwischen der treibenden und der angetriebenen Welle erfolgt
dadurch, daß gleichzeitig auf beiden Wellen die beweglichen Scheibenhälften der
treibenden und der angetriebenen Scheibe gegenüber den zugehörigen festen Scheibenhälften
so verschoben werden, daß sich die Laufkreisdurchmeser des Keilriemens in der gewünschten
Weise ändern. Die bekannten derartigen Keilriemengetriebe arbeiten aber mit einem
verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad und haben einen nicht unerheblichen Riemenverschleiß,
da-- bei größeren Änderungen des Übersetzungsverhältnisses der Keilriemen leicht
klemmt und infolge der sich ändernden Riemenspannung rutscht. Sie sind daher meist
nur für einen verhältnismäßig kleinen Einstellungsbereich verwendbar.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung der bekannten Keilriemengetriebe
mit .dem Ziel, diese Nachteile zu beseitigen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis,
daß sich der Keilwinkel des Keilriemens bei einer Änderung seiner Krümmung in ganz
bestimmter, gesetzmäßiger Weise ändert, so zwar, daß dieser Keilwinkel mit kleiner
werdendem Krümmungsradius gleichfalls kleiner wird und umgekehrt, so daß man also
für verschiedene Krümmungsradien die Größe der jeweiligen Keilwinkel genau feststellen
kann. Soll nun der Keilriemen bei allen einstellbaren Übersetzungsverhältnissen
des Keilr iemengetriebes einwandfrei, also ohne den
Verschleiß begünstigendes
Klemmen und Rutschen, arbeiten, dann ist es erforderlich, die Wölbungen der Flanken
sowohl der treibenden als auch der angetriebenen Keilriemenscheibe so auszubilden,
daß deren Tangentenwinkel stets mit den jeweiligen, diesen Krümmungsradien zugeordneten
Keilwinkeln des Keilriemens übereinstimmen. Man hat diesen Umstand auch bereits
erkannt und die Änderung des Keilriemenwinkels dadurch zu berücksichtigen versucht,
daß man statt kegeliger Flanken der Riemenscheiben solche mit einer gewissen Wölbung
gewählt hat. Da man aber die Form dieser Wölbung der gesetzmäßigen Änderung des
Keilriemenwinkels nichtgenügend angepaßt hat, ergaben sich auch hierbei gewisse
- wenn auch geringere -Klemmungen des Keilriemens mit ihren nachteiligen Folgen.
Um diese zu vermeiden, hat man vielfach statt der Keilriemen Keilgliederketten angewendet,
bei welchen sich der Keilwinkel bei verschiedenen Krümmungen nicht ändert und somit
statt gewölbter Flanken der Riemenscheiben solche von kegeliger Form verwendet werden
konnten. Diese Keilgliederketten sind aber teuer in der Herstellung und haben den
Nachteil, daß. sie für größere Umdrehungszahlen ungeeignet sind, weil hierbei die
einzelnen Kettenglieder beim Auflaufen auf die Riemenscheiben leicht klemmen und
sich daher gleichfalls verhältnismäßig rasch abnutzen.
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Man weiß ferner, daß infolge der gleichbleibenden Länge des Keilriemens
bei einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses .die Durchmesserader einander zugeordneten
Laufkreise des Keilriemens sich nicht proportional ändern, denn der Umfang der Laufkreise
entspricht dem 3, z 4fachen des betreffenden Durchmessers, wächst oder verringert
sich also rascher als dieser. Werden also die Flanken der treibenden und der angetriebenen
Scheibe gleich ausgebildet, dann ergeben sich für beide Scheiben verschieden axiale
Einstellwege. Da es nun unbequem und verhältnismäßig schwierig ist, bei den Änderungen
des Übersetzungsverhältnisses die treibende und die angetriebene Scheibe in axialer
Richtung verschieden zu verstellen, hat man bereits zwischen die treibende und die
angetriebene Welle eine Zwischenwelle mit ähnlichen Keilriemenscheiben eingeschaltet,
die zum Ausgleich .der Riemenlänge dienen sollten. Das verteuert aber das Getriebe
und ist gleichfalls unzulänglich. Das gleiche gilt auch für eine andere bekannte
Lösung dieser Aufgabe, die darin besteht, daß die Scheibenhälften der angetriebenen
Scheibe nicht besonders eingestellt, sondern lediglich durch eine Feder zusammengepreßt
werden, so daß sie sich entsprechend dem Laufkreisdurchmesser des Keilriemens von
selbst einstellen können. Wenn der Keilriemen bei dieser Anordnung durch-'ziehen
soll, muß aber :die Federspannung entsprechend :kräftig sein. Dabei wird jedoch
der Keilriemen seitlich übermäßig geklemmt und sein Verschleiß erhöht.
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Von den bekannten Ausführungen derartiger, stufenlos regelbarer Keilriemengetriebe
mit einem oder mehreren parallel zueinander angeordneten endlosen Keilriemen unterscheidet
sich das Keilriemengetriebe .der Erfindung ,dadurch, daß die Wölbung :der Flanken
der Keilriemenscheiben so gewählt wird, daß bei allen Laufkreisdurchmessern die
Tangentenwinkel derselben gleich den entsprechenden Keilwinkeln des Keilriemens
sind und bei gleichbleibender Keilriemenlänge und gleichbleibender Keilriemenspannung
für alle Übersetzungsänderungen der Verstellweg der axial verschiebbaren Scheibenflanken
an beiden Wellen gleich groß ist.
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Die entsprechende Wölbungskurve der Flanke der treibenden Scheibe
wird dabei zeichnerisch in der Weise ermittelt, daß in einem Ordinatensystem auf
der Ordinatenächse einige Laufkreisdurchmesser ,aufgetragen und von dem Pol des
Systems aus ein zusammenhängender Linienzug eingezeichnet wird, der diese Durchmesserlinien
unter den jeweiligen bekannten Keilwinkeln des Keilriemens schneidet. Dieser Linienzug
bildet dann die Umhüllende für die Flankenkurve der treibenden Scheibe. Die sich
ergebenden Abszissen entsprechen dann der axialen Verschiebung der Flankenhälften
für den betreffenden Laufkreisdurchmesser des Keilriemens. Die zugehörige Flankenkurve
der angetriebenen Scheibe wird in ähnlicher `'eise ermittelt, indem nunmehr auf
der Ordinatenachse diejenigen Durchmesser aufgetragen «-erden, die nach rechnerischer
Ermittlung den Laufkreisdurchmesser der ersten Flankenkurve entsprechen. Die Umhüllende
wird dann so eingezeichnet, daß die axialen Verstellwege für jedes Übersetzungsverhältnis
gleich groll) sind, also unter Benutzung der entsprechenden Abszissen der ersten
Kurve. Die an deren Schnittpunkten mit den Durchmessern eingetragenen zugehörigen
Keilwinkel ergeben dann die Umhüllende für die gesuchte Flankenkurve der angetriebenen
Scheibe.
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Abgesehen davon, daß nunmehr erfindungsgemäß bei jedem Laufkreisdurchmesser
stet die Keilwinkel des Riemens mit den Tangentenwinkeln beider Riemenscheiben übereinstimmen
und somit jedes Klemmen des Riemens vermieden wird, ergibt sich der Vorteil, daß
bei einer Änderung der Übersetzung beide Riemenscheiben stets den gleichen axialen
Verstellweg haben. Die Getriebewellen besitzen lediglich zwei Lager,
von
denen je eines beweglich ist und gleichzeitig auch zur axialen Führung der beweglichen
Scheibenhälften dient. Dabei ist je ein axial bewegliches Lager der einen Welle
samt den von ihm geführten Scheibenhälften mit dem entsprechenden axial geführten
Lager der anderen Welle samt den von dieser geführten Scheibenhälften mechanisch,
beispielsweise durch eine gemeinsame Schiebestange, verbunden. Zur Steuerung dieses
Getriebes ist es also nur notwendig, diese Schiebestange entsprechend einzustellen.
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Als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung
ein stufenlos regelbares Doppelkeilriemengetriebe veranschaulicht, und zwar zeigen
Abb. i einen senkrechten Querschnitt durch die Achsenebene des Keilriemengetriebes,
Abb. z eine Seitenansicht desselben.
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Wie ersichtlich, .ist die treibende Welle mit ihrer Antriebsscheibe
i durch ein Doppelkeilriemengetriebe mit der angetriebenen Welle 4.- und ihrer Riemenscheibe
3 verbunden. Auf der Welle z sind die Riemenscheibenhälften 5 befestigt, während
die zugehörigen Scheibenhälften 7 miteinander durch die Stangen i2 verbunden und
auf der Welle 2 axial verschiebbar sind. Entsprechend sind auf der angetriebenen
Welle die Scheibenhälften 6 befestigt, während die durch die Stangen 12 verbundenen
zugehörigen Scheibenhälften 8 auf dieser Welle verschiebbar sind. Die Wellen 2 bzw.
4. sind jeweils nur mit einem Ende in seinem ortsfesten Lager i5 bzw. 16 gelagert,
während sie mit ihrem anderen Ende in axial verschiebbaren Lagern Io bzw. i i gelagert
sind, die mit den axial verschiebbaren Scheibenhälften 7 bzw. 8 verbunden und an
einer gemeinsamen Schiebestange 14 befestigt sind.
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Der Rillenbreite A der treibenden Welle 2 entspricht dabei eine Rillenbreite
B der angetriebenen Welle .4 entsprechend einem Übersetzungsverhältnis der Laufkreisradien
C : D, wie aus den Abbildungen ersichtlich. Durch die axiale Verschiebung
der Schiebestange 14 gegenüber dem Getriebekasten 13 wird diese Rillenbreite und
damit zugleich das Übersetzungsverhältnis in gewünschter Weise geändert. Die Wölbung
der Scheibenflanken ist in der beschriebenen Weise durchgebildet, so daß bei jedem
Übersetzungsverhältnis die Tangentenwinkel dieser Flanken stets den betreffenden
Keilriemenwinkeln entsprechen. Außerdem sind die Flanken der treibenden und der
angetriebenen Scheiben derart einander angepaßt, daß die Riemenspannung bei jedem
Übersetzungsverhältnis stets unverändert bleibt.