DE811534C

DE811534C - Elastisch arbeitender motorischer Antrieb fuer Maschinen aller Art

Info

Publication number: DE811534C
Application number: DE1948811534D
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr-Ing Schmidt
Original assignee: Dr-Ing Wolfgang Schmidt Rheydt/rhein
Current assignee: Dr-Ing Wolfgang Schmidt Rheydt/rhein
Priority date: 1948-05-27
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-08-20
Also published as: FR1009221A

Description

Elastisch arbeitender motorischer Antrieb für Maschinen aller Art Zum motorischell Antrieb von NIaschinen dienen im allgemeinen, abgesellen von der direkten Kupplung, Seil-, Riemen-und Zahnrädertriebe. Die ersteren erfordern meist großen Konstruktionsraum, die Zahnräder erheblichen Kostenaufwand, besollders bei größeren Leistungen. Alle genannten Antriebsarten sind aber nicht schwingungsfrei, besonders bei Riemen sind erhebliche Schwingungen bei größeren Längen zu beobachten. Ueberdies erfordern alle Seil-und Riementriebe, gleichviel aus welchem Material sie bestehen, eine die Lager belastende Vorspannung. Trotzdem ist der Riemenschlupf, der Energieverlust und Verschleiß bedeutet, nicht vermeidbar. Die Zahnrädertriebe führen häufig zu Geräuschen, die so stark werden können, daß die Triebe außer Betrieb gesetzt werden miissen. Für manche Antriebe, z. B. von Präzisionswerkzeugmaschinen, sind sie ungeeignet, weil sie infolge der von ihnen erzeugten Vibrationen die Präzision der Schnittarbeit beeinträchtigen.
Neben diesen am meisten verbreiteten Antriebsarten finden sich auch Reibradantriebe, die aber, von nur welligen Ausnahmen abgesehen, praktisch keine Anwendung gefunden haben.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines Maschinenantriebs, der die Mängel der bisher bekannten Antriebe vermeidet und die Ubertragung der Leistung eines Antriebsmotors auf eine anzutreibende Maschine in der Weise erlaubt, daß eine stoß-und schwingungsfreie Leistung der angetriebenen Maschine unter allen Betriebsbedingungen bei höchstem Wirkungsgrad gewährleistet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung davon aus, daß die Leistungsübertragung durch reine, also schlupflose Rollbewegung erfolgen soll, und zwar mit Hilfe zweier Rollen, von denen die eine eine festgelagerte Rolle ist, während die andere eine gemeinsam mit einem Motor um einen Festpunkt schwingbar gelagerte Rolle ist. Beide Rollen liegen unter Haftreibungsschluß aneinander an.
Gemäß der Erfindung ist die kinematische Verbindung der Berührungsstelle der beiden Rollen mit dem Lager der schwingenden Rolle und ihres Motors als Mehrgelenk-, insbesondere Dreigelenksystem ausgebildet.
Gemäß der Erfindung ist dieses Mehrgelenksystem mit Bezug auf die schwingende Rolle und ihr Lager so angeordnet, daß die unter Belastung in den Rollen auftretenden Kräfte auf Spannung des Mehrgelenksystems wirken.
Ausführungsbeispiele, in denen das Erfindungsprinzip und seine praktische Anwendung ersichtlich ist, sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. I die diagrammatische Darstellung eines Rolltriebs mit Außenberührung der festgelagerten Rolle, bei welchem das Lager des schwingenden Rollsystems innerhalb des Umfangs der festgelagerten Rolle liegt ; Fig. 2 eine ähnliche Darstellung des Falls, bei welchem das Lager des schwingenden Rollsystems außerhalb des Umfangs der festgelagerten Rolle angeordnet ist ; Fig. 3 und 4 dwie diagrammatische Darstellung von Rolltrieben, bei denen die schwingende Rolle die festgelagerte Rolle am inneren Umfange berührt ; Fig. 5 und 6 eine Darstellung der praktischen Ausführung des in Fig. I gezeigten Falls ; Fig. 7 und 8 die Darstellung eines reversierbaren Antriebs für zwei Drehrichtungen ; Fig. g und IO die Anwendung eines Antriebs gemäß Fig. r zum Antriebe einer Karusselldrehbank ; Fig. 11 und I2 eine Abänderung des in Fig. 5 und 6 gezeigten Antriebs ; Fig. I3 eine weitere Ausführungsform nach dem Prinzip der Fig. I ; Fig. I4 bis I6 einen zweistufigen Antrieb.
In dem Diagramm der Fig. I bedeutet das feste Lager einer angetriebenen Rolle 2, die z. B. die Antriebsscheibe für eine Werkzeugmaschine oder Arbeitsmaschine sei. Auf dem äußeren Umfang der Rolle 2 liegt eine Rolle 3, die auf der Welle I2 eines Elektromotors befestigt zu denken ist und als treibende Rolle bezeichnet wird. Diese Rolle 3 ist drehbar gelagert am Ende eines Hebelarms 4, dessen anderes Ende im Gelenk 5 an einen weiteren Hebel 6 angeschlossen ist, der in dem Festlager 7 schwingend gelagert ist. Die Rolle 3 berührt die Rolle 2 im Punkt 8.
Die Stellung, in welcher die treibende Rolle 3 in Fig. I am weitesten links gezeigt ist, sei die Ruhelage. Beginnt jetzt die treibende Rolle 3 sich im Uhrzeigersinne zu drehen, so muß sie auf dem Umfang der getriebenen Rolle 2 nach rechts abwärts rollen. Dabei werden die Hebel 4 und 6 in ihrer Lage verändert, bis dle getriebene Rolle die äußerste rechte Stellung 3'erreicht hat. Das ist der Fall, wenn die Hebel 4 und 6 des Gelenksystems in eine gerade Linie gestreckt sind, welche die Verbindungsgerade zwischen dem Festpunktlager 7 und dem Drehpunkt I2 der treibenden Rolle 3 darstellt.
Kinematisch ist der Vorgang einfach und das System dahin zu definieren, daß die kinematische Verbindung zwischen dem Berührungspunkt 8 und dem Festpunktlager 7 ein Mehrgelenksystem ist, in welchem die wie ein Wälzhebel wirkende Stützrolle 3 das erste Glied, der Zwischenhebel 4 eine Koppel und der um den Festpunkt 7 schwingende Hebel 6 eine Kurbel ist.
Die vorstehende Betrachtung erfolgte unter der Annahme, daß die Kurbel 6 und die Koppel 4 gewichtslos seien, und nur unter dieser Annahme ist die rechte Grenzstellung 3'und die absolut gestreckte Lage von Kurbel und Koppel richtig. In Wirklichkeit sind aber Kurbel und Koppel mit Masse und je nach der konstruktiven Ausführung mit erheblichem Gewicht ausgestattet. Für solche Fälle aber, und dieses sind die allein praktisch denkbaren, ist eine völlige Streckung des Gelenksystems ausgeschlossen. Vielmehr kann, und das hängt von den auf Kurbel und Koppel einwirkenden Kräften ab, die äußere Endlage 3"der treibenden Rolle immer nur eine solche sein, wie sie in Fig. I dargestellt ist, in welcher die Kurbel die Lage 6", die Koppel die Lage 4"und die Stützrolle die Lage 3"einnimmt, wobei sich die Rollen im Punkt 8"berühren. Das heißt, daß in dieser Lage die kinematische Kette 6", 4" auch bei der größten praktisch denkbaren Spannung immer durchhängen muß. Das steht im Einklang mit der bewiesenen Tatsache, daß ein waagerechter materieller Faden durch an seinen beiden Enden angreifende Kräfte gespannt nur dann eine mathematischen Gerade bilden kaml, wenn die Spannkräfte unendlich groß sind. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß kein materieller Faden oder keine materielle Kette durch daran angreifende Endkräfte in die absolute Gerade gespannt werden kann. Auf den Fall der Fig. I angewendet, ergibt sich also, daß bei waagerechter Anordnung der Drehachse I die auf die kinematische Kette 3, 4, 6 einwirkenden Kräfte eine Durchhängung dieser Kette bedingen müssen, die zwischen der nur theoretisch denkbaren Lage 3', 4', 6' und der Ruhelage 3, 4, 6 liegen muß.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. I tritt die dargestellte Durchhängung bzw. Einknickung des Gelenksystems immer ein, wenn die Drehachsen waagerecht verläuft und Koppel 4 und Kurbel 6 durch ihr Gewicht wirken können.
Dasselbe tritt aber auch dann ein, wenn die Achse 1 senkrecht steht. In dieser Lage können zwar die Gelenkteile 4 und 6 nicht auf Durchhängung der Kette einwirken, wohl aber kann man am System z. B. im Gelenkpunkt 5 eine Kraft, z. B. eine Feder g anbringen, die an einem Fest- punht lo befestigt ist ulld als Zugfeder wirkend eine ständige auf Durchkllickung des Dreigelenksystems wirkende Belastung darstellt, und offensichtlich ähnliche Wirkungen auslösen muß, wie die Gewichte der Koppel 4 und der Kurbel 6, die man nacil bekannten Regeln auch als eine im Gelenkpunkt 5 angreifende Resultierende konstruieren l ; ann.
Von diesen Verhiltnissen ausgehend ist nun gemäß der Erfindung der NIotor, dessen Leistung mittels der treibenden Rolle 3 auf die getriebene Rolle 2 einer. \lasclline übertragen werden soll, mit der Koppel 4 starr verbunden.
Ein praktisches Ausführungsbeispiel ist in den I ; ig. 5 und 6 gezeigt. Hier ist I eine feste Achse, 2 clie um clie achse I drehende getriebene Scheibe, 7 ist das Festpunlitlager des Dreigelenksystems, 6 die in diesem Festpullktlager schwingbar gelagerte Kurbel, 5 das Gelenk, in welchem die Koppel 4 an die Kurbel 6 anschließt. Die Koppel bestellt in diesem Falle aus einem soliden Konsolhegel, auf Dessen Kopf ein Elektromotor 11 starr befestigt ist. Auf der Motorwelle I2 ist die treibende Scheibe 3 befestigt, die im Punkt 8 auf der getriebenen Scheibe 2 anliegt. Die Zahlen 3, 4, 6 zeigen die Ruhelage und 3', 4', 6' die, die äußerste, theoretisch denkbare Endlage.
Die Maßnahme, die Koppel mit dem Stator des Elektromotors starr zu verbinden oder, anders ausgedrückt, den Stator des Antriebsmotors in die Koppel zu verlegen oder als Koppel auszubilden, bedingt für den Rolltrieb besondere Wirkungen.
Denkt man sich clie in Fig. 6 dargestellte Einrichtung mit einer xvaagerechten Achse I, so svird das System bei gewisser NTerteilung der Massen in der Ruhelage in der Stellung verbleil) en, die durch die Zahlen 3,, 6 gekennzeichnet ist. Läuft nun der Llektromotor an, und zwar so, daß er die auf seiner Welle aufgekeilte Rolle 3 im Uhrzeigersinne drellt. so tritt im Stator des Motors ein gleich großes Gegendrehmoment auf, das entgegengesetzt dem Uhrzeigersinne clie Koppel 4 um den Drehpunkt 12 ZU drehen bestrebt ist, d. h. das Statorgegendrehmoment Md' wirkt einer Streckung des Gelenkes ebenso entgegen wie die Gewichte von Kurbel und Koppel und eine etwa im Gelenkpunkt 5 angebrachte Zugfederbelastung 9. Da aber andererseits im Berührungspunkt 8 die rollen 3 und 2 ullter Haftherührung stehen, so muß die Rolle 3 auf clem Umfang der Rolle 2 abrollen und eine dem Gegendrehmoment bzw. den Gegenkräften entgegenwirkende allmähliche Spannung u"(l Streckung des Gelenksystems herbeifüllren, \vol) ei die in der Berührungsstelle üSertragene Umfangskraft ansteigt und die getriebene Rolle 2 aus cler Ruhe bis zu der Umdrehungszahl beschleunigt, die cler zu übertragenden Leistung entspricht.
Aus diesen Verhältnissen ergibt sich, daß bei jeder Leistung das aus Stützrolle 3, Koppel 4 und Kurbel6 bestehende Drieigelenksystem eine ganz bestimmte Lage einnehmen muß, in der sich die aus dem Drehmoment lid der treibenden Rolle 3 einerseits und aus den entgegengesetzten 13elastungen von Kurbel und Koppel sowie dem Gegendrehmoment. Md' des Alotors andererseits herrührenden Kräfte das Gleichgewicht halten. Anders ausgedrückt hesagt dieses, daß die inneren Kräfte des Systems bei jeder Belastung sich im Gleichgewicht befinden und für jede Belastung eine ihr entsprechende Lage des Systems selbsttätig einstellen.
Damit ist aber die Grundbedingung dafür erfüllt, daß in dem Berührungspunkt 8, in dem sich treibende und getriebene Rolle berühren, immer nur ein reines Rollen stattfinden kann und somit ein Schlupf, durch den die reine Haftreibung zwischen den beiden genannten Rollen gestört werden könnte, vermieden wird.
Der grundlegende Fehler, der allen bisher bekannten Reibradkraftübertragungen anhaftete und damit ihre praktische Anwendbarkeit verhinderte, ist somit endgültig beseitigt.
Es ist leicht einzusehen, daß das neue System allen Änderungen der Belastung ohne Verzögerung und ohne Schlupf elastisch folgt. Tritt z. B. ein Belastungsstoß in der getriebenen Maschine auf, so nimmt sofort der Motor eine entsprechende Afehrleistung auf, die Umfangskraft steigt, das Gelenksystem wird straffer gestreckt. Dabei wirkt aber das vermehrete Gegendrehmoment des Motors der Streckung der Gelenkverbindung dämpfend entgegen, d. h. die Einwanderung der treibenden Rolle in die der neu aufgetretenen Belastung entsprechende Stellung vollzieht sich elastisch und stoßfrei. Tritt umgekehrt in der getriebenen Rolle eine plötzliche Entlastung ein, so vermindert sich die Stromaufnahme und damit das Motordrehmoment. Die auf Einknickung des Systems wirkenden Kräfte, nämlich das ebenfalls verminderte Motorgegendrellmoment und die Gewichtskräfte der Kurbel und Koppel überwiegen und drehen das System in eine tiefer geknickte Stellung ein, so daß der Drehpunkt 12 der treibenden Rolle entgegen der Umfangsrichtung der getriebenen Rolle zurückwandert. Auch diese Lagenv eränderung vollzieht sich stoßfrei und vollkommen elastisch, so daß auch in diesem Falle das reine Rollen der beiden Rollen 3 und 2 aufeinander nicht gestört werden kann.
Es ergibt sich aus dieser Wirkung des neuen Systems w eiterhin, daß Unrundheiten, Schwingungen und irgendwelche Unregelmäßigkeiten, die in den Laufflächen der getriebenen Rolle auftreten könnten, den Berührungsschluß zwischen treibender und getriei) ener Rolle nicht beeinträchtigen können, weil das System dauernd unter elastischer Innenspannung steht, die eine Anderung der Relativlage der einzelnen Systemteile gegeneinander nur in elastischer Erscheinungsform erlaubt. Somit braucht also die getriebene Rolle nicht zylindrisch zu sein, sondern sie kann auch elliptisch oder polygonal sein oder irgendeine Kurve haben, woraus sich die Möglichkeit ergibt, mit Hilfe des neuen Antriebs unmittelbar eine gleichförmig drehende bewegung in eine periodisch sich wiederholende ungleichförmige Bewegung umzusetzen.
Aus der Fig. 6 und ihrer vorstehenden Beschrei- bung, welche die überaus hohe Empfindlichkeit und Selbsteinstellung des Schwingrollensystems erkennen läßt, ergibt sich aber, daB dieses System unmittelbar auch als ein Dynamometer ohne weiteres verwendbar ist. Zu diesem Zweck braucht man z. B. am Gelenkpunkt 5 nur eine Schnur I4 anzuhängen, die über eine Rolle I5 gewunden mit dem anderen Ende an einer Zugfeder I6 befestigt ist. Auf der Rolle I5 sitzt ein Zeiger I7, der über einer Skala 18 spielt und auf dieser unmittelbar die übertragene Leistung bzw das jeweils herrschende Drehmoment anzeigt. Selbstverständ-I ich kann man diese Dynamometeranzeigevorrichtung in jeder beliebigen bekannten Weise ausbilden, z. B. mit kontinuierlich graphisch auftragenden Indikatoren usw. Auch kann man die Anzeigevorrichtung statt am Gelenkpunkt 5 an anderer Stelle, z. B. an der Kurbel 6 oder an der Koppel 4, ansetzen.
Aus der Fig. 5 ergibt sich der außerordentlich einfache Aufbau des Antriebs. Auf einer Bodenplatte I7 sind zwei Wangen I8, die aus Blech geschnitten sein mögen, aufgeschweißt. Zwei Kurbeln 6 sind ebenfalls aus Blech geschnitten und oben zwei Lappen 20 angeschweißt. Der Motor I I ist auf einer Blechplatte 2I befestigt, auf deren Unterseite zwei ebenfalls aus Blech geschnittene Koppeln 4 stumpf angeschweißt sind. Die durchgesteckten Bolzen 5 und 7 bilden die Gelenkdrehpunkte. Es ist bemerkenswert, daß diese Konstruktion keine sehr hohe Genauigkeit verlangt, insbesondere spielen geringe Differenzen bei den Achsenabständen keine Rolle, da sich ja der Antrieb automatisch in die richtige Belastungsstellung einstellt. Obgleich, wie oben bemerkt, der Antrieb nicht schwingungsanfällig ist, ist es natürlich nicht unvorteilhaft, die getriebene Scheibe möglichst schwingungsfrei zu bauen. Dieser Forderung kommt die weitere Eigenart des Erfindungsgegenstands entgegen, daB nämlich die Berührungsfläche in den kraftübertragenden Rollen äußerst gering ist. Zum Beispiel hat zur Übertragung von 20 PS die treibende Rolle 3 nur eine Breite von 20 mm. Infolgedessen benötigt die getriebene Scheibe am AuBenkranz auch nur sehr geringe Breite. Man kann daher die getriebene Scheibe 2 selbst, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, äußerst schmal halten. In dem in Fig. 5 gezeichneten Ausführungsbeispiel besteht die Scheibe 2 aus einem Eisenblech von etwa 30 mm Stärke. In dieses ist in der Mitte eine Nabe 22 eingesetzt und wie angedeutet, durch Schweißung fest verbunden.
Die Nabe ist ein einfacher Abschnitt von einem entsprechend starken Stahlrohr. Die Scheibe sitzt auf dem Zapfen 23,. der in einem festen Lager 24 gelagerten Mittelwelle I. Man kann die flache Blechscheibe durch radiale Blechrippen 25 verstärken, die aus Eisenblech geschnitten und mit der Scheibe und der Nabe verschweißt sind. Es empfiehlt sich jedoch, solche radialen Versteifungsrippen in ungerader Anzahl anzuordnen, da bekanntlich in gerader Anzahl angeordnete Rippen das Auftreten von Resonanzschwingungen begünstigen. Will man die Scheibe besonders leicht machen, dann können auch Durchbrechungen 26 ebenfalls in ungerader Anzahl angeordnet werden.
Um die Grenzlagen des Antriebs festzulegen, haben die Koppeln4 zwei Anschlagflächen27 und 28, die sich in den Grenzstellungen gegen eine gerade Anschlagfläche 29 der Kurbeln anlegen, so daB das Gelenksystem die in Fig. 6 eingezeichneten beiden Grenzstellungen nach außen nicht überschreiten kann. Dieses ist wichtig, weil dadurch der Antrieb in seiner Betriebsstellung nach dem Einbau gesichert ist.
Grundsätzlich die gleiche Anordnung ist in den Fig. I I und I2 gezeigt. Der Unterschied liegt nur darin, daß hier der Kurbelarm durch einen Kurbelexzenter 6 ersetzt ist, das mit den Zapfen 7 in einem Lager 30 gelagert ist. Arbeit und Wirkungsweise ist die gleiche, wie mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben wurde.
Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. g und I0 ist das gleiche Schwingsystem mit senkrechten Achsen angeordnet und dient zum Antrieb einer Karusselldrehbank, deren Tisch mit 3r gezeichnet ist, der auf der Unterseite die Rollkränze 2 und 2' trägt. In einem festen Bock 32 liegt das Festpunktlager 7, in dem das die Kurbel 6, die Koppel 4, den Motor I I und die treibende Scheibe 3 enthaltende Gelenksystem schwingbar gelagert ist.
Die Wirkung ist offenbar dieselbe, wie mit Bezug auf die Fig. I und 6 beschrieben ist.
Man kann auch an demselben Rollkranz oder an einem zweiten äußeren Rollkranz 2'ein weiteres in gleicher Weise ausgebildetes Antriebsaggregat anordnen, wie dies in Fig. zo in der unteren Hälfte schematisch angedeutet ist. Hierdurch erhält man beispielsweise zwei verschiedene Betriebsdrehzahlen für die getriebene Scheibe, je nachdem, welcher Motor Strom erhält. Es ist unbedenklich, zwei oder mehr Antriebsmotoren gleichzeitig laufen zu lassen, denn sie spielen sich, wie früher beschrieben, automatisch auf die in ihren Treibrollen jeweils auftretenden Belastungen ein und bedürfen somit keiner Synchronisierung. Derartige Mehrfachantriebe können von Vorteil insbesondere für sehr schwere Werkzeugmaschinen sein, bei denen die Zuführung der Leistung mittels eines einzigen Motors zu schweren und umfangreichen Getrieben führen müßte.
Der Antrieb gemäß der Erfindung kann aber auch für zwei entgegengesetzte Drehrichtungen ausgeführt werden. Ein Beispiel hierfür zeigen die Fig. 7 und 8. Auf einer Grundplatte 33, die mittels Fundamentschrauben 34 und Einstellmuttern 35 in der Höhe adjustierbar ist, sind zwei Lagerböcke 7 angeordnet. In jedem Lagerbock schwingbar ist eine Kurbel 6 angeordnet, an die im Gelenk 5 je eine Koppel 4 anschließt. Das Koppelpaar 4 ist gelenkig verbunden mit einer Schließe 36, die als Konsole für den darauf befestigten Motor II dient, auf dessen Welle die treibende Scheibe 3 sitzt, die auf dem Scheitel der festgelagerten getriebenen Scheibe 2 aufliegt. Gegenüber dem in den Fig. I, 6, I0 und I2 gezeigten Dreigelenksystemen liegt hier ein doppeltes Viergelenksystem vor, insofern zu den Gelenkpunkten 7, 5 und 8 noch die Gelenkpunkte 37 hinzugekommen sind. Sonst sind aber die Wirkungen und Erfolge bei diesem doppelwirkenden Antrieb die gleichen, wie sie bisher beschrieben wurden.
In Fig.8 ist der Zustand gezeichnet, wo der Motor im Uhrzeigersinne umläuft und damit auf dem Scheitel der getriebenen Scheibe 2 nach rechts herül) er gelaufen ist. Demzufolge sind die linkes liegenden Teiles und 6 des Gelenksystems gestreckt, die rechts liegenden Teile dagegen lose eingeknickt. Wird der Motor ausgeschaltet, so rollt die gesamte Konstruktion auf der Rolle 3 in die Mitte ein oder bleibt etwas rechts davon liegen, wobei alle Gelenke praktisch entspannt sind. Wird der Motor im umgekehrtenDrehsinne eingeschaltet, claml läuft die Rolle 3 nacll links und spannt jetzt die rechts liegenden Teile des Gelenksystems. Die Umkehrung der Stromrichtung bewirkt also ein selbsttätiges Einwandern voneinerBetriebsstellung in die andere. Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, kann das treibende Rad 3 auf dem Innenkranz eines getriebenell Rades rollen oder schließlich auch, wenn der Radius der getriebenen Rolle = oo wird, auf einer geracien Fläche. Der letztere Fall ergibt einen sehr einfachen und zuverlässigen Antrieb für Maschinen mit hill uncl her gehender Bewegung, z. B. eine Hobelmaschine.
In allen drei Fällen vollziehen sich aber die Kraftübertragungsvorgänge und die selbsttätige Einstellung des Antriebs auf die jeweils gegebene Belastung genau in der gleichen Weise, wie dies in bezug auf Fig. 6 dargelegt wurde.
In den Fig. 2, 3 und 4 sind diagrammatisch weitere Me6glichkeiten der räumlichen Anordnung eines. \ntriel) s gemäß3 der Erfindung mit Dreigelenksystem gezeigt. Die Bezugszeichen dieser Figuren entsprechen denen der Fig. r, so daß eine besondere Beschreibung der Wirkung der in den Fig. 2, 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele sich erübrigt.
Das Mellrgelenksystem kann jedoch noch in einer besonderen Weise ausgebildet werden, die in dem Ausführungsbeispiel der Fig. I3 gezeigt ist. Hier ist der Motor 11 an einem nach einer Kettenlinie gekrümmten Trägerelement 38 befestigt, das um den Festpunkt 7 schwingt. Läuft der Motor entgegen dem Uhrzeigersinne an, so bewegt sich der Motor infolge Abrollens der Rolle 3 auf der getriebenen Scheibe 2 nach links, wobei der Träger 38 federnd gestreckt wird. Auch in diesem Falle wirkt das Gegendrehmoment des Motors der Streckung entgegen, und damit ist der innere Spannungsausgleich des Systems wieder gegeben. Der Träger 38 besteht zweckmäßig aus einem entsprechend breiten Band aus Federstahl von solcher Stärke, daß dieses Band den auf den getriebenen Rollenkranz2 sich abstützenden Motor in der richtigen Betriebslage hält.
In Fig. I3 ist die getriebene Rolle 2 ein Schwungrad. Um dieses gegen das Auftreten von Schwingungen zu sichern, ist der Schwungkranz 40 schmal, aber sehr hoch, d. h. mit hohem radialen Widerstandsmoment ausgerüstet. Auch in diesem Falle ist die Anzahl der Durchbrechungen 4I bzw. Speichen 42 eine ungerade.
Alle in den Figuren gezeigten Antriebe sind sowohl für um waagerechte als auch um senkrechte Achsen drehende Rollen verwendbar, sofern nur zu Beginn der Rollbewegung die Rollen in Berührung stehen. Diese Bedingung kann in einfacher Weise durch entsprechende Andruckmittel, z. B. bei senkrechter Anordnung der Drehachsen des Ausführungsbeispiels nach Fig. I durch eine Zugfeder 9, die aber nur so stark zu sein braucht, daß eine Berührung der Rollen 3 und 2 beim Anlaufen sichergestellt ist, erfüllt werden.
Hier wird der Unterschied gegenüber dem Riementrieb, der immer eine bestimmte Mindestspannung des Riemens und somit Mindestbelastung der durch den Riementrieb verbundenen Achsen erfordert, ohne weiteres ersichtlich, noch deutlicher aber der Unterschied gegenüber den bisher bekannten Reibradantrieben, bei denen in der Regel die Zusammenpressung der Rollen zwecks Vorspannung so hoch getrieben wurde, daß darunter die Lebensdauer sowohl der Reibrollenlaufflächen als auch der Lagerungen gefährlich beeinträchtigt wurde. @ Bei waagerechter Achsanordnung gemäß den Fig. I, 6, 8 und 12 wirkt das Gewicht des Motors und des Gelenksystems je nach Anordnung und Dimensionierung auf Berührungsschluß in den Laufflächen. Dieser Effekt ist aber im Gegensatz zu den bekannten Systemen keine unbedingte Notwendigkeit, so daß also die Gewichtswirkung bei dem neuen System für den Berührungsschluß bei allen Belastungen und auch in der Ruhe unerheblich ist. Dennoch können die Gewichte von Motor und Gelenken bei waagerechter Achsanordnung für die elastische Wirkung des Antriebs insbesondere im Zusammenarbeiten mit dem Motorgegendrehmoment nutzbar gemacht werden.
Die schematischen Darstellungen zeigen, daß für die Anwendung des neuen Rolltriebs die weitesten Gebiete offenstchen. Es leuchtet ein, daß Maschinen mit Riemenscheiben und Schwungscheiben, die bisher mit Hilfe von Seilen, Riemen oder Keilriemen angetrieben wurden, leicht auf den neuen Antrieb umgebaut werden können, indem an den anzutreibenden Scheiben oder Schwungrädern schwingende Rolltriebe in einer der gezeigten Ausführungsarten angelegt werden.
Das System eröffnet aber daneben neue Bahnen für die Konstruktion von Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen, Pumpen, Kompressoren u. dgl., wie z. B. in den Fig. g und I0 gezeigt wurde.
Der Antrieb ist aber auch umkehrbar in der Weise, daß die Scheibe2 eine treibende Scheibe ist, auf welcher die Rolle 3 als getriebene Scheibe rollt.
Der mit der Scheibe verbundene Motor wird dann entsprechend zum Generator. Es handelt sich also in diesem Falle vorzugsweise um die tSbersetzung einer langsam drehenden Bewegung in eine schnell drehende Bewegung. Praktische Anwendung können solche Antriebe z. B. finden bei langsam umlaufenden Wasser-oder Windkraftwerken. Man kann aber das System auch in der Weise abwandeln, daß man die festgelagerte Scheibe 2 festhält, so daß sie zu einem undrehbaren Rollkranz wird.
Bei dieser Ausführungsform wird der Schwingsystemlagerpunkt 7 (Fig. I) zwangsläufig auf einer Kreisbahn geführt, sei es indem man den Kurbellagerzapfen in einer Kreisbahn 7' zwangsläufig führt oder aber auf dem freien Ende eines um den Mittelpunkt I drehbaren Kurbelarmes 7"befestigt.
Ein solches System, das mit senkrechten Achsen arbeitet, kann in einfacher Weise mittels einer Feder g in Haftberührung gehalten werden, die wie in Fig. I gezeichnet ist, zwischen Mittelpunkt I und Gelenk 5 eingeschaltet ist. In diesem Falle kreist der Motor I auf dem Umfang des feststehenden Rollkranzes 2 als Planet. Man kann aber auch bei drehbarer Anordnung des Rollenkranzes 2 den Kurbelarm 7"bzw. das in der Kulisse 7'beweglich gelagerte Kurbellager 7 belasten und dem drehenden Rollkranz 2 ebenfalls eine Belastung zuweisen, dann entstehen zwei gegenläufige Kreisbewegungen, wobei die gegenläufigen Umlaufgeschwindigkeiten den verschiedenen Belastungen entsprechen.
Aus den dargestellten Ausführungsbeispielen und der Beschreibung ergibt sich, daß die Erfindung ein sehr weites Anwendungsgebiet in der Technik umfaßt, jedenfalls universeller verwendbar ist, als die üblichen Riemen-und Zahnrädertriebe, diesen gegenüber aber den Vorteil größter Einfachheit, geringer Baukosten, sehr hoher Elastizität, praktischer Schlupffreiheit und somit höchsten Wirkungsgrads der Kraftübertragung aufweist.
Der neue Antrieb eröffnet aber auch für die getriebenen Scheiben und Schwungräder der verschiedensten A {aschinen neue Möglichkeiten. In Fig. 13 ist gezeigt, wie man die Schwungräder für den neuen Antrieb besonders schmal ausbilden kann, in Fig. 5, wie man sie aus einfachem Blech fertigen kann. In geeigneten Fallen kann man auch Scheibenprofile wählen, wie sie im Turbinenbau meistens angewendet werden. In Fig. II ist z. B. eine Scheibe 2 gezeigt, wie sie bei Turbinen als Scheiben gleicher Festigkeit bezeichnet werden.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die aufeinander rollenden Rollen bzw. Scheiben zvlindrisch dargestellt. Selbstverständlich kann man sie auch je nach dem vorliegenden Sonderzweck am Umfang ballig oder konisch ausbilden, der letztere Fall wird z. B. praktisch, wenn man ein stufenloses Regelgetriebe mit einem Antrieb gemäß vorliegender Erfindung ausstatten will. Bei solchen Anordnungen ist die getriebene Rolle ein Konus von entsprechendem Winkel und Mantellänge, auf welchem die treibende Rolle mit einer zylindrischen oder auch konischen Treibscheibe rollt.
Man kann den Antrieb der vorliegenden Erfindung auch mehrachsig ausbilden, indem man die Achse I der in der Anmeldung beschriebenen Ausführungsheispiele zum schwingenden Mittelpunkt eines weiteren Schwinggelenksystems macht. Der Antrieb kann ferner als mehrstufiger Antrieb, etwa in der Weise ausgebildet werden, daß die getriebene Scheibe eine Vielstufenscheibe ist, der gegenüber das schwingende System durch Axialverschiebung und entsprechende Adjustierung des festen Kurbellagers eingerichtet wird.
Bei diesen mehrstufigen Ausführungen kann der Motor, wie bisher dargestellt, mit nur einem Rollkranz und die getriebene Rolle mit einer beliebigen Anzahl gegeneinander abgestufter Rollkränze ausgestattet sein.
Man kann aber auch, und das hat besondere Vorteile, beide Rollen mit einer gleichen Anzahl von Rollkränzen ausstatten. Diese letztere Ausführung ist schematisch in den Fig. I4 bis I6 dargestellt.
Hier zeigt Fig. I4 einen zweistufigen Rolltrieh in Seitenansicht, Fig. I5 denselben frontal gesehen, Fig. I6 einen Querschnitt durch die benachbarten Rollkrãnze in vergrößertem Maßstabe.
Auf einer Grundplatte 4I sind zwei Lagerböcke 42 aufgesetzt, z. B. stumpf aufgeschweißt.
In ihnen ist ein Kurbelexzenter 45 mit den exzentrischen Lagerzapfen 43 drehbar gelagert. Außerhalb der Lagerböcke sind auf den Lagerzapfen Distanzbüchsen 44 aufgesetzt, die in ihrer Lage durch Endscheiben 46 gehalten werden mittels auf den Lagerzapfenenden aufgeschraubter IDoppelmuttersicherungen 47. Auf dem Exzenterzylinder4s ist ebenfalls drehbar ein den Elektromotor 50 tragender Motorsockel 49 gelagert und in axialer Richtung gegen Verschiebung durch geeignete Mittel, z. B. Querbolzen 56, gesichert. Diese Anordnung ist grundsätzlich die gleiche, wie sie in Fig. 11 und Fig. I2 dargestellt ist. Auf der Motorwelle ist ein Ritzel aus geeignetem Werkstoff aufgekeilt, das zwei Rollkrãnze SI, 52 aufweist. Auf einer Achse 53 ist drehbar eine ebenfalls mit zwei Rollkrãnzen 54, 55 ausgestattete getriebene Rolle gelagert. Wie die Fig. I4 und I6 zeigen, liegen in der gezeichneten Darstellung der kleinere Rollkranz SI des Treibritzels und der größere Rollkranz der getriebenen Rolle im Eingriff.
Soll das Ubersetzungsverhältnis geändert werden, so werden die Muttern 47 rechts gelöst und rechts angezogen, wobei der Motor mit dem Kurbelexzenter 45 um den Betrag A nach links verschoben und der Rollkranz 52 des Ritzels mit dem Rollkranz 55 in Eingriff gebracht wird. Danach werden die Muttern 47 rechts festgeschraubt, womit die Axiallage des schwingenden Motoraggregats wieder gesichert ist.
Fig. I6 zeigt, daß die Summe der Radien der im Eingriff befindlichen Rollkränze 52 und 54 im zweiten Falle nur um einen sehr kleinen Betrag B größer zu sein braucht als die Summe der in der gezeichneten Stellung im Eingriff befindlichen Rollkränze 51 und 55, um eine gegenseitige Berührung dieser letzteren in der zweiten Betriebs- stellung zu verhindern. Dasselbe bzw. die vollständige Gleichheit der Radiensummen könnte man natürlich auch erreichen, wenn man den seitlichen Abstand C der Rollkranzpaare größer machen würde. Das müßte aher zu einer Verbreiterung des Ritzels führen, die bei dessen fliegender Anordnung auf der Motorwelle ungünstig wäre.
Im übrigen folgt auch dieser Rolltrieb den Gesetzen, wie sie an Hand der diagrammatischen Darstellungen der Erfindung bisher erläutert wurden.
Selbstverställdlich ist der Mehrstufentriel) gemäß der Erfindung nicht auf zwei Stufen beschränkt, ebenso zeigen die Fig. 14 bis I6 nur eine von V ielen möglichen Konstruktionen eines Mehrstufentriebs. Man kann ihn z. B. mit allen vorher schon beschriebenen ilfseinrichtungen ergänzen, z. T3. einen mit dem Exzenter 45 fest verbundenen Hebel 48 ausstatten, an dem eine feder 48' zur Regulierung des Anpressungsdrucks angreift, deren Spannung durch geeignete Mittel verändert werden kann.
Alle gezeichneten und erläuterten Ausführungsbeisl) iele zeigen, daß cler neue Rolltrieb gemäß der Erfindung eine systembedingte sehr hohe Elastizität in sich enthält, und das unterscheidet ihn grUlldlegend von der Mehrzahl der bisher bekannten Reibtriebe. Bei diesen ist gewöhnlich das Ritzel aus relativ weichen und nachgiebigen Stoffen, z. B.
Gummi, Leder, Holz, Pappe, Zellstoffmasse u. dgl. gefertigt und infolgedessell starkem Verschleiß unterxvorten. Die Erfindung schließt die Anwendung solcher Ritzell) austoffe nicht aus. Rolltriebe gemäß der Erfindung mit Ritzeln aus sehr festen Kunstharzpreßmassen, z. 13. Gewehekarta, haben sich einwandfrei bewährt. Die Systemelastizitãt erlaubt aber die Ver\vendung praktisch starrer Rollell, z. 13. eines auf Gußeisen laufenden Stahlritzels. Alan kann aber auch, da, wie oben dargelegt, in der Berührungsfläche reines Rollen gewährleistet ist, nacll dem Vorbilde des AATãlzlagers Stahl auf Stahl laufen lassen, ohne die extremen Anpressungsdrücke aufwen (len zu müssen, die bei reinen Stahlreibtrieben bisher üblicher Bauart unvermeidlich sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. elastisch arbeitender motorischer antrieb mit zwei einander berührenden Rollen, von dellen die eine zusammen mit einem sie in Umdrehung versetzenden Motor relativ zu der anderen festgelagerten Rolle um ein Kurbellager schwingl) ar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die kinematische Verbindung zwischen der 13ertihrungsstelle (8) der beiden Rollen (2, 3) und dem Kurbellager (7) der schwingend gelagerten Rolle (3) als Mehrgelenksystem, vorzugsweise als Dreigelenksystem, ausgebildet ist.
2. Antrieb nach Anspruch I, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung des Mehrgelenksystems (3,4,5,6,7), daß die im Betriebe auftretenden Belastungskräfte auf Spannung des Gelenksystems wirken.
3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Mehrgelenksystem Kräfte angreifen, die der Spannvwirkung der Belastungskräfte entgegenwirken.
4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkräfte sich selbsttätig mit den Belastungskräften ändern.
5. Antrieb nach Anspruch 3 und 4 mit einem schwingend angeordneten Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment und das Gegendrehmoment des Elektromotors (II) auf das Mehrgelenksystem in einander ent gegengesetztem Drehsinne einwirken.
6. Antrieb nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkräfte als Federn (9) ausgebildet sind.
7. Antrieb nach einem der Ansprüche I bis 6, gekennzeichnet durch ein Dreigelenksystem, das aus einer in einem Kurbellager (7) gelagerten Kurbel (6), einer daran angelenkten, den Motor (11) enthaltenden Koppel (4) und einer vom Motor (II) getriebenen, als Wälzhebel wirkenden Treibrolle (3) besteht.
8. In der Drehrichtung umkehrbarer Antrieb nach Anspruch I bis 6, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung des Schwingenden Systems relativ zur getriebenen Rolle (2), daß jede Umkehrung des Motordrehsinns das Überwandern der treibenden Rolle (3) in eine ihrer bisherigen Arbeitslage entgegengesetzte Arbeitslage selbsttätig bewirkt (Fig. 7 und 8).
9. In der Drehrichtung umkehrbarer Antrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingende Mehrgelenksystem aus einem Paar je in einem Kurbellager (7) drehbar gelagerter Kurbeln (6) und einem Paar an diesen Kurbeln angelenkter Koppeln (4) besteht, die ihrerseits an eine gemeinsame, den Motor (11) nebst Treibrolle (3) enthaltende Schließe (36) angelenkt sind (Fig. 7 und 8).
10. Antrieb nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingende Rolle (3) des Mehrgelenksystems im oberen oder unteren Scheitel der festgelagerten getriebenen Rolle (2) aufliegt.
11. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zu unmittelbarer Erzeugung linearer Bewegungen, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingende Rolle (3) auf einer Geraden rollt.
12. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurbellager, um welches das Mehrgelenksystem schwingt, adjustierbar eingerichtet ist.
I3. Umkehrung der Antriebe nach einem der Ansprüche 1 bis I2, dadurch gekennzeichnet, daß die festgelagerte Rolle (2) als treibende und die schwingend daran anliegende Rolle (3) als getriebene Rolle ausgebildet ist.
14. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis I2, dadurch gekennzeichnet, daß die festgelagerte ltolle (2) als undrehbare Rollbahn ausgebildet ist, um welche das schwingbar aus-I gebildete Mehrgelenksystem (3, 4, 5, 6) mit seinem Kurbellager (7) planetenähnlich kreist.
I5. Antrieb nach Anspruch I4, dadurch gekennzeichnet, dab das Kurbellager (7) des schwingenden Gelenksystems (3, 4, 5, 6) an einem um den Mittelpunkt (I) der festgelagerten Rolle (2) drehbaren Kurbelarm (7") befestigt ist.
I6. Antrieb nach Anspruch I4 bzw. 15 mit zwei entgegengesetzt gerichteten Drehbewegungen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die festgelagerte Rolle (2) als auch das Festpunktlager (7) des schwingenden Gelenksystems (3, 4, 5, 6) um den Mittelpunkt (I) der festgelagerten Rolle (2) drehbar angeordnet sind.
I7. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis I6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kur-t beln des Mehrgelenksystems als Kurbelexzenter (6) ausgebildet sind (Fig. 11 und I2).
I8. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis I7, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrgelenksystem aus einer schwingenden Rolle (3) und einer um einen Drehpunkt (7) schwingenden, mit dem Motor (II) starr verbundenen, gekrümmten Feder (38) besteht (Fig. I3).
Ig. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis I8, gekennzeichnet durch die unmittelbare Anwendung des Antriebs als Dynamometer.
20. Antrieb nach einem der Ansprüche bis 19, gekennzeichnet durch im Mehrgelenksystem angeordnete Anschläge (27, 28, 29) zur Begrenzung des Systems in bestimmten Stellungen, z. B. der Stillstandlage oder Betriebsendstellung.
2I. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die festgelagerte Rolle als eine Scheibe (2) ausgebildet ist, deren Massen so angeordnet sind, daß das Widerstandsmoment der Scheibe in radialer Richtung möglichst groß wird.
22. Antrieb nach Anspruch 2 r, dadtlrch gekennzeichnet, daß die Scheibe als Vollwandscheibe ausgebildet ist.
23. Antrieb nach Anspruch2I, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe als Scheibe gleicher Festigkeit ausgebildet ist.
24. Antrieb nach Anspruch2I, bei welchem die festgelagerte Rolle als Schwungrad wirken muß, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwungkranz (4o) mit großem radialen Widerstandsmoment ausgebildet und mit der Nabe durch eine ungerade Anzahl von Speichen (42) verbunden ist (Fig. I3).
25. Antrieb nach einem der Ansprüche 2I bis 23 mit einer ungeraden Anzahl von Durchbrechungen der Scheibenwandung.
26. Ausbildung des Antriebs nach einem der Ansprüche I bis 25 als Mehrstufenantrieb.
27. Antrieb nach Anspruch26, dadurch gekennzeichnet, daß die feste getriebene Rolle eine der gewünschten Stufenzahl entsprechende Anzahl von gegeneinander abgestuften Rollkränzen, das schwingende Ritzel dagegen nur einen Rollkranz aufweisen, der durch Querverschiebung des schwingenden Motoraggregats mit den Rollkränzen der festgelagerten wahlweise in Eingriff gebracht werden kann.
28 Antrieb nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die festgelagerte und die schwingende Rolle die gleiche Anzahl von Rollkränzen (5I, 52 bzw. 54, 5j) aufweisen, die durch Querverschiebung des schwingenden Motoraggregats (49, 50) nach Wahl paarweise miteinander in Eingriff gebracht werden sonnen.