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Riemenscheibe mit eingebautem Zahnradgetriebe Die Erfindung bezieht
sich auf eine Riemenscheibe mit eingebautem Zahnradgetriebe, welche an einem Schwenkarm
derart um das Antriebsritzel verschwenkbar angeordnet ist, daß der die Leistung
übertragende Riemen selbsttätig der Leistung entsprechend gespannt wird.
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Von bekannten Riemenscheiben dieser Art unterscheidet sich die erfindungsgemäße
Riemenscheibe dadurch, daß ihr eine Bremse zugeordnet ist, die mit dem Schwenkarm
derart in Wirkungsverbindung steht, daß sie die im Sinne einer Entspannung des Riemens
wirkende Verschwenkungsbewegung der Riemenscheibe abbremst, ferner dadurch, daß
der die Riemenscheibe tragende Schwenkarm auf einem Wälzlager abgestützt ist, wobei
die Rollbahnen dieses Wälzlagers unmittelbar am Lagergehäuse einerseits und an der
Nabe des Schwenkarms andererseits angeordnet sind.
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Durch die Anordnung der nur in der einen Drehrichtung wirkenden Bremse
wird einerseits verhindert, daß die Riemenscheibe bei rasch aufeinanderfolgenden
mehrfachen Belastungen ins Schwingen gerät, während sie andererseits bei plötzlicher
Belastungszunahme ein ungehindertes freies Spielen des Schwenkarmes im Sinne einer
Riemenspannung ermöglicht. Dieses freie Spiel des Schwenkarmes wird zusätzlich wesentlich
unterstützt durch die Anordnung eines Wälzlagers an Stelle eines Gleitlagers, welch
letzteres infolge der viel größeren Reibung, namentlich beim Übergang von ruhender
in gleitende Reibung, das freie Spiel der Scheibe erheblich beeinträchtigen und
das
Reaktionsvermögen des Schwenkarmes bei plötzlichen Belastungszunahmen
wesentlich herabsetzen würde.
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Von großer praktischer Wichtigkeit ist sodann auch die Idee, die Rollbahnen
des Wälzlagers direkt an Teilen des Lagergehäuses einerseits und der Nabe des Schwenkarmes
andererseits anzuordnen. Dies ermöglicht nämlich, die Lagerung des Schwenkarmes
ganz besonders gedrungen zu gestalten und dadurch das ganze Aggregat in seinen Abmessungen
klein zu halten. Ein noch größerer Vorteil dieser Ausbildung ist jedoch in dem Umstand
zu erblicken, daß damit auf die Verwendung von im Handel erhältlichen Wälzlagern
verzichtet werden kann, denn diese einbaufertigen Wälzlager sind bekanntlich sehr
kostspielig, da sie für Hochleistung bestimmt und konstruiert sind, während für
den vorgesehenen Zweck einfache und billige Wälzlager, die auch von Maschinenfabriken
und mechanischen Werkstätten, welche nicht über den für die Fabrikation von Hochleistungskugellagern
erforderlichen Spezialmaschinenpark verfügen, mit einfachen Mitteln im Selbstbau
hergestellt werden können, da die Ansprüche an Leistungsfähigkeit und Arbeitsvermögen
derartiger dem Erfindungszweck dienender Wälzlager zufolge der nur sehr kleinen
Bewegungen, welche sie auszuführen haben, nur sehr gering sind.
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In der Zeichnung sind drei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands
dargestellt, und zwar zeigt Fig. I einen Axialschnitt durch die Riemenscheibe und
das Zahnradgetriebe des ersten Ausführungsbeispieles, Fig. 2 eine Stirnansicht zu
Fig. I, in Richtung des in Fig. I eingezeichneten Pfeiles II gesehen, Fig. 3 einen
Axialschnitt durch die Riemenscheibe und das Zahnradgetriebe des zweiten Ausführüngsbeispieles,
Fig. 4 einen Axialschnitt durch die Riemenscheibe des dritten Ausführungsbeispieles,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4, Fig.6 einen Längsschnitt durch
einen Teil der Vorrichtung mit einer für einen Keilriemen ausgebildeten Riemenscheibe
und Fig. 7 einen weiteren Längsschnitt durch einen Teil der Vorrichtung, bei welcher
die Riemenscheibe als Stufenscheibe ausgebildet ist.
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In dem Beispiel nach Fig. I und 2 bezeichnet I8 den Stator und I9
die Rotorwelle eines Elektromotors. Die Motorwelle I9 ist einerseits mittels eines
Kugellagers 2o im Stator 18 gelagert und trägt an ihrem einen, den Lagerschild des
Stators I8 durchsetzenden Ende ein Zahnritzel II. Das Zahnritzel II steht in dauerndem
Eingriff mit einem Zahnkranz 8, der mittels eines Wälzlagers 7 auf dem hohlen Achszapfen
3 eines scheibenförmigen Schwenkarmes 2 abgestützt ist. In dem dargestellten Beispiel
ist die äußere Rollbahn 8a des Wälzlagers 7 direkt am Zahnkranz 8 angebracht, während
die innere Rollbahn 3a des Wälzlagers am Achszapfen 3 angeordnet ist. Mit Io ist
ein im Achszapfen 3 angeordneter Schraubenzapfen bezeichnet, nach dessen Wegnahme
die Wälzkörper 7 in die Rollbahnen 3a, 8a eingefüllt bzw. aus diesen herausgenommen
werden können.
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Mit I ist die zum Achszapfen 3 koaxiale Riemenscheibe bezeichnet,
deren stirnseitiges Scheibenstück Ia mittels Schrauben 2I mit dem Zahnkranz 8 verbunden
ist.
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Der die Riemenscheibe tragende Schwenkarm 2, 3 ist mit dem inneren
Laufring 4 eines Wälzlagers starr verbunden, so daß er dem Schwenkarm 2 zugleich
als Nabe dient. Mit 5 sind die Wälzkörper dieses Wälzlagers bezeichnet, und 6 ist
dessen zugleich als Lagergehäuse dienender äußerer Stützring, welcher mittels Schrauben
22 mit dem Lagerschild des Stators 18 starr verbunden ist. Die inneren Rollbahnen
4a, 4b des den Schwenkarm 2, 3 tragenden Wälzlagers sind am Laufring 4 direkt angeordnet,
während die äußeren Rollbahnen 6a, 6b des nämlichen Wälzlagers am Stützring 6 angeordnet
sind.
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Mit 9 ist ein im Stützring 6 angeordneter Schraubenzapfen bezeichnet,
nach dessen Entfernen die Rollbahnen des Wälzlagers zum Einfüllen der Wälzkörper
5 bzw. zu deren Herausnähme zugänglich sind.
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Der vorstehend beschriebenen Riemenscheibe ist eine Bremse zugeordnet,
welche mit dem Schwenkarm 2, 3 derart in Wirkungsverbindung steht, daß sie die im
Sinne einer Entspannung des Riemens wirkende Verschwenkungsbewegung der Riemenscheibe
abbremst. Diese Bremse weist zwei Bremskörper auf, von denen der eine durch den
feststehenden Stützring 6 und der andere durch einen äußeren Ringkörper 12 gebildet
ist. Die beiden Ringkörper 6 und 12 sind im Bereiche zweier glatter, zylindrischer
Flächen I3, 14 aufeinander gleitbar gelagert, wobei der innere Ringkörper 6 ortsfest
angeordnet ist und der äußere Ringkörper I2 über ein Reibungsgesperre 15, 16 und
17 mit dem Schwenkarm 2, 3 der Riemenscheibe I in Wirkungsverbindung steht. Zwischen
die Gleitflächen I3, 14 der Ringkörper 6, 12 ist ein dünner Film eines zähflüssigen
Mediums; beispielsweise eines zähen Öles, z. B. eines hochviskosen Zylinderöles,
eingebracht. Kohäsion und Adhäsion dieses Ölfilms wirken einer Relativbewegung der
beiden Ringkörper 6, 12, entgegen und treten so als Bremskraft in Wirkung.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel wird bei in Richtung des
Pfeiles A (Fig. 2) umlaufendem Zahnritzel und entsprechender Drehrichtung B des
Zahnkranzes 8 die Riemenscheibe I durch den Zahndruck des Ritzels II im Uhrzeigersinne
um die Achse O verschwenkt und dabei gleichzeitig der Riemen 23 gespannt. Jede stärkere
Belastung des Antriebsmotors hat infolge des erhöhten Zahndrucken des Ritzels II
ein entsprechend höheres Verschwenkungsdrehmoment des Schwenkarmes 2, 3 bzw. der
Riemenscheibe i zur Folge, so daß sich die Riemenscheibe i im Uhrzeigersinne um
die Achse O verschwenkt und dadurch den Riemen 23 entsprechend dem zu übertragenden
höheren Drehmoment zusätzlich spannt. Bei jeder Verschwenkungsbewegung der Riemenscheibe
bzw, des
Schwenkarmes 2, 3 im Uhrzeigersinne gleitet die Reibungsklinke
16 in der Keilnut 15 des Ringkörpers 12. Die Reibungsklinke 16 wird durch eine (nicht
gezeichnete) Feder in dauerndem Kontakt mit der Keilnut 15 des Ringkörpers 12 gehalten.
Vielfach kommt es vor, daß der Leistungsbedarf bzw. das Drehmoment der vom Riemen
23 angetriebenen Maschine plötzlich absinkt. In einem solchen Falle wird auch der
mit dem Ritzel II in Verbindung stehende Antriebsmotor entsprechend entlastet, was
unter der Einwirkung der im Riemen vorhandenen Spannung zu einer Verschwenkung des
SchwenkarmeS 2, 3 bzw. der Riemenscheibe I in zum Uhrzeigersinne entgegengesetzter
Richtung führt. Bei jeder derartigen Verschwenkungsbewegung der Riemenscheibe wird
der äußere Ringkörper 12 der Bremse von der Reibungsklinke 16 mitgenommen, wobei
der zwischen den Gleitflächen 13 und 14 befindliche Ölfilm der Verschwenkungsbewegung
der Riemenscheibe einen entsprechenden Widerstand entgegensetzt und so die Bewegung
dämpft, wodurch in einfacher Weise verhindert wird, daß Schwenkarm 2, 3 und Riemenscheibe
I bei in rascherer Folge auftretendem Belastungswechsel ins Schwingen geraten.
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Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 bezeichnet wieder
I die Riemenscheibe, 2 den Schwenkarm derselben mit dem die Riemenscheibe tragenden
Achszapfen 3, 4, den dem Schwenkarm 2 gleichzeitig als Nabe dienenden Laufring des
Wälzlagers mit den Wälzkörpern 5 und dem äußeren, feststehenden Stützring 6, welcher,
wie beim vorigen Beispiel, zwecks Einbringens der Wälzkörper 5 in die Rollbahnen
4a, 4b, 6a und 6b mit einem Schraubenzapfen 9 versehen ist. 12 bezeichnet auch hier
den äußeren, auf dem Stützring 6 drehbaren Bremsring und 13, 14 die unter Zwischenlage
eines zähen Ölfilms aufeinander gleitenden Flächen der beiden Bremskörper 6, 12.
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist auch hier der äußere Bremsring 12 peripherisch
mit einer keilförmigen Ringnut 15 versehen, in welche eine Reibungssperrklinke 16
eingreift, die auf einem im Schwenkarm 2 verankerten Zapfen 17 verschwenkbar gelagert
ist.
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Im Gegensatz zu dem vorbesprochenen Beispiel steht bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 3 das auf der Rotorwelle I9 sitzende Ritzel II in ständigem Eingriff mit
einem Zahnkranz 8 mit Innenverzahnung, welcher mittels Schrauben 2I mit der Riemenscheibe
I starr verbunden ist.
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Bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 bezeichnet wieder
I die Riemenscheibe, 2 den Schwenkarm derselben mit dem die Riemenscheibe tragenden
Achszapfen 3, 4, den mit dem Schwenkarm 2 zusammengeschraubten Laufring des Wälzlagers
mit den Wälzkörpern 5 und dem inneren, feststehenden Stützring 6, welcher bei diesem
Beispiel mit dem Lagerschild I8a des Elektromotorengehäuses 18 aus einem einzigen
Stück besteht. 12 bezeichnet den zwischen dem äußeren Laufring 4 und dem Schwenkarm
2 eingelegten Bremsring und 13, 14 die unter Zwischenlage eines zähen Ölfilms aufeinander
gleitbaren Flächen zwischen dem Bremsring I2 einerseits und dem Laufring 4 bzw.
dem Schwenkarm 2 andererseits.
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Im Gegensatz zu den beiden vorbesprochenen Beispielen ist bei dem
Beispiel nach Fig.4 und 5 der Schwenkarm von außen her auf dem als Nabe ausgebildeten
und mit dem Lagerschild I8a zusammengegossenen Stützring 6 gelagert. Als Reibungssperre
zwischen der Nabe bzw. dem Stützring 6 und dem Bremsring I2 dienen drei Sperrwalzen
I6', welche zwischen Anflachungen 6' der Nabe 6 und der Bohrung des Bremsringes
12 eingelegt sind und in üblicher Weise durch an der Nabe 6 befestigte Federn 16''
in der Sperrlage gehalten sind.
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Es empfiehlt sich, zwecks Einhaltung eines gewissen Abstandes zwischen
den einzelnen Wälzkörpern Distanzierungsstücke zwischen diese einzulegen. Hierfür
eignen sich unter anderem beispielsweise mit Öl getränkte Holz- oder Filzstücke.
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Auch ist es möglich, wie in Fig.4 dargestellt, die Welle I9 und das
Zahnritzel II als ein einziges Stück auszubilden bzw. die Verzahnung für das Ritzel
an der Welle selbst bzw. an einem Bund derselben anzufräsen. Weiter ist es zweckmäßig,
das Zahnrad 8 (Fig. 4) aus selbstschmierendem Material, z. B. aus Rohhaut, herzustellen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist die Riemenscheibe I mit
einer Keilnut Ia versehen, wobei der die Keilnut auf der einen Seite begrenzende
Flansch Ib zwecks Veränderbarkeit des Übersetzungsverhältnisses gegenüber dem Gegenflansch
Ic axial verschiebbar ist. Zu diesem Zweck ist der Flansch Ib auf eine mit Gewinde
Id versehene zylindrische Sitzfläche des den Gegenflansch Ic tragenden Scheibenkörpers
I aufgeschraubt und durch Drehung gegenüber dem Scheibenkörper I axial verstellbar,
derart, daß der Keilriemen auf einem größeren oder kleineren Scheibendurchmesser
läuft, je nachdem der Flansch Ib gegen den Flansch Ic hin geschraubt oder von dem
letzteren wegbewegt wird.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist die Riemenscheibe als
Stufenscheibe ausgebildet und zu diesem Zweck beispielsweise mit drei Stufen ic,
if und ig versehen.