Das Übertragungsprinzip und die Gebrauchshinweise für ein planetarisches Kegelscheiben- stufenloses Getriebe (Variatorgetriebe).

Der mechanische planetarische kegelscheiben-Varistor ist ein hochentwickeltes stufenlos variables Getriebe. Er ermöglicht kontinuierliche und gleitende Änderungen der Ausgangsdrehzahl innerhalb eines vorgegebenen Bereichs durch mechanische Einstellung bei konstanter Eingangsdrehzahl. Sein Kernprinzip beruht nicht auf herkömmlichen Übersetzungsverhältnisänderungen, sondern vielmehr auf der kontinuierlichen Veränderung des Kontakt-Radius bei der Reibungsübertragung.

Die Hauptstruktur dieses Getriebes umfasst eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle und einen planetarischen Kegelscheibenmechanismus. Die Eingangswelle ist mit einer antreibenden Sonnenkegelscheibe verbunden. Die Sonnenkegelscheibe weist typischerweise eine konkave kegelförmige Reibfläche auf. Um die Sonnenkegelscheibe herum sind mehrere planetarische kegelförmige Zahnräder gleichmäßig verteilt. Diese planetarischen Kegelscheiben haben eine doppelkegelige Form, wobei ihre beiden kegelförmigen Flächen jeweils mit der inneren kegelförmigen Fläche der Sonnenkegelscheibe und der inneren kegelförmigen Fläche eines axial beweglichen Druckrings (bzw. Ausgaberinges) in Kontakt stehen. Gestützt durch einen Käfig oder einen Planetenträger können sich die planetarischen kegelförmigen Zahnräder sowohl um ihre eigene Achse drehen als auch innerhalb des von der Sonnenkegelscheibe und dem Druckring gebildeten Hohlraums umlaufen.

Der Geschwindigkeitsänderungsprozess ist eine präzise mechanische Koordinationsaktion. Wenn wir die Ausgangsdrehzahl ändern müssen, betätigen wir über ein externes Handrad oder einen Drehzahlregelmechanismus die Drehzahlregelschraube, sodass diese sich dreht. Diese Schraube drückt die Drehzahlregelmutter, wodurch eine axiale Verschiebung erfolgt. Die Bewegung der Mutter wird über einen Satz Axiallagern oder Gelenkmechanismen schließlich auf die Drehwinkelstellung der Drehzahlregel-Nockenscheibe oder der Schrägscheibe übertragen und verändert. Diese Änderung des Nockenwinkels zwingt alle planetarischen Kegelräder synchron zu kippen, d. h., den Winkel zwischen ihren Achsen und der Achse der Sonnenkeibscheibe zu verändern.

Die Änderung des Neigungswinkels der planetarischen kegelförmigen Zahnräder ist der physikalische Schlüssel für die Drehzahländerung. Wenn die planetarische Kegelscheibe einen bestimmten Neigungswinkel einnimmt, ist der effektive Radius ihres Berührungspunkts mit der Sonnen-Kegelscheibe festgelegt. Dieser Radius des Berührungspunkts vom Drehzentrum der Sonnen-Kegelscheibe aus stellt den Eingangsradius des Getriebes dar. Gleichzeitig stellt der Radius des Berührungspunkts zwischen der planetarischen Kegelscheibe und dem äußeren Druckring den Ausgangsradius des Getriebes dar. Dies entspricht einer kontinuierlichen Änderung des Verhältnisses der Getrieberadien der antreibenden Seite (Sonnen-Kegelscheibe) zur angetriebenen Seite (Druckring), also dem Übersetzungsverhältnis.

Insbesondere bewirkt die Neigung des planetarischen Kegelrads durch den Verstellmechanismus in einer bestimmten Richtung, dass sich dessen Berührpunkt mit der Sonnen-Kegelscheibe zum größeren Ende der Sonnen-Kegelscheibe hin verschiebt (Erhöhung des Eingangs-Radius), während sich dessen Berührpunkt mit dem Druckring zum kleineren Ende des Druckrings hin verschiebt (Verringerung des Ausgangs-Radius). Gemäß der Übersetzungsverhältnisformel (Ausgangsdrehzahl / Eingangsdrehzahl ≈ Eingangs-Radius / Ausgangs-Radius) steigt das Übersetzungsverhältnis an und die Ausgangsdrehzahl sinkt. Umgekehrt verringert sich bei entgegengesetzter Neigung des planetarischen Kegelrads der Eingangs-Radius, während der Ausgangs-Radius zunimmt; dadurch sinkt das Übersetzungsverhältnis und die Ausgangsdrehzahl steigt. Während des gesamten Verstellvorgangs bleibt der Kraftübertragungsweg kontinuierlich: Die Eingangswelle treibt die Sonnen-Kegelscheibe zur Drehung an, die wiederum über Reibung das planetarische Kegelrad in Rotation versetzt. Dieses treibt anschließend über Reibung den Druckring zur Drehung an, und der Druckring überträgt schließlich die Leistung auf die Ausgangswelle.

Bei Verwendung dieses Typs von Drehzahlregler müssen die Betriebsanweisungen strikt eingehalten werden, um die Lebensdauer zu gewährleisten. Erstens ist eine Überlastung absolut untersagt. Eine Überlastung führt unmittelbar zu starkem Schlupf, und die kurzfristig hohe Temperatur kann die Reibflächen der kegelförmigen Scheibe und des kegelförmigen Rades beschädigen oder sogar verbrennen, was zu einer dauerhaften Beschädigung führt. Die Belastung darf stets den zulässigen Drehmomentwert nicht überschreiten. Zweitens muss die Drehzahlanpassung während des Betriebs erfolgen. Die Drehzahlanpassung ist ausschließlich bei rotierender Antriebswelle durchzuführen. Ein zwangsweises Drehen des Drehzahlverstellknopfs im Stillstand des Geräts führt zu starker Abnutzung oder sogar zum Blockieren des planetarischen kegelförmigen Rads-Verstellmechanismus und damit zu einem Ausfall der Anlage. Die Einstellung ist langsam und gleichmäßig durch Drehen des Handrads vorzunehmen. Drittens ist für ausreichende und sachgemäße Schmierung zu sorgen. Es ist ausschließlich das vom Hersteller spezifizierte Spezial-Schmieröl zu verwenden. Dieses Schmieröl schmiert nicht nur Lager und Getriebe, sondern sein spezifischer Reibungskoeffizient ist auch entscheidend für die Stabilität des von den Reibpaaren übertragenen Drehmoments. Der Ölstand ist regelmäßig zu überprüfen und das Öl gemäß dem vorgeschriebenen Wechselintervall zu erneuern, um die Schmier- und Kühlleistung aufrechtzuerhalten. Viertens ist auf die Betriebsüberwachung und die tägliche Wartung zu achten. Während des Betriebs sind ungewöhnliche Geräusche zu beachten sowie zu prüfen, ob die Getriebetemperatur innerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Regelmäßig ist zu überprüfen, ob alle Befestigungselemente locker sind. Bei langzeitbetriebenen Anlagen sind gemäß der Wartungsanleitung regelmäßig der Verschleiß der planetarischen kegelförmigen Zahnräder und der Reibscheiben zu prüfen und abgenutzte Teile rechtzeitig auszutauschen.

Zusammenfassend erreicht der mechanische planetarische kegelförmige Scheibenvariator eine stufenlose Drehzahländerung, indem der Neigungswinkel der planetarischen Kegelräder präzise verändert wird, wodurch sich der wirksame Kontakt-Radius des Reibungsantriebs kontinuierlich ändert. Es handelt sich um einen klassischen Mechanismus, der sich für Anwendungen mit mittlerer bis niedriger Leistung eignet, bei denen eine hohe Glätte der Drehzahlregelung erforderlich ist. Nur durch ein tiefes Verständnis der Prinzipien seines Reibungsantriebs und der geometrischen Drehzahländerung sowie durch strikte Einhaltung der Anforderungen hinsichtlich Last, Drehzahlregelung und Schmierung können Anwender einen zuverlässigen Betrieb sicherstellen und optimale Leistung erzielen.

I wenn Sie weitere Informationen über Getriebe oder Reduziergetriebe wünschen, wenden Sie sich bitte jederzeit an einen WUMA-Ingenieur. Wenn Sie weitere Informationen über Getriebe oder Reduziergetriebe wünschen, wenden Sie sich bitte jederzeit an einen WUMA-Ingenieur.