DE1076785B - Variables Winkelgetriebe fuer den Antrieb von Hochspannungs-Schaltgeraeten - Google Patents

Description

Erfindungsgegenstand, ist ein neuartiges, variables Winkelgetriebe für den Antrieb von Hochspannungs-Schaltgeräten, das mittels Spezialzahnrädern und mindestens einer verstellbaren Achse Drehmomentübertragungen vom Schalterantrieb über eine Welle zum Schaltgerät selbst über einstellbare Winkel von 0 bis 90° überträgt.

Bekanntlich werden Drehmomente über Achswinkel übertragen, erstens mittels Kardan-, Kugel- oder Kreuzgelenken, die eine Veränderung des Übertragungswinkeis während des Betriebes ermöglichen; zweitens mittels Kegelrädern, die jeweils nur einen konstanten Übertragungswinkel zulassen, und drittens mittels einer Kombination von zwei Kegelritzeln und einem doppelseitigen Kegelrad in einem schwenkbaren Gehäuseteil (deutsche Patentschrift 837 629j.

Es ist die Forderung erhoben worden, ein Drehmoment, beispielsweise mittels einer Handkurbel erzeugt, die in der Vorderwand einer Hochspannungs-Schaltzelle ortsunveränderlich waagerecht gelagert ist, über eine starre Welle auf den Schaltmechanismus eines Schaltgerätes zu übertragen, das innerhalb der Schaltzelle in beliebiger Stellung angebracht ist, wobei aus wirtschaftlichen Gründen einheitliche Übertragungsorgane verwendet werden müssen.

Kardan-, Kugel- oder Kreuzgelenke können infolge des zu geringen Schwenkwinkels diese Forderungen nicht erfüllen. Desgleichen sind Kegelradübertragungen ungeeignet, da sie jeweils nur einen konstanten Schwenkwinkel zulassen und somit die Forderung auf Einheitsbauteile nicht erfüllen. Das oben angeführte variable Winkelgetriebe entspricht zwar den technischen Forderungen, es ist aber räumlich und wirtschaftlich zu aufwendig.

Das neue Winkelgetriebe gemäß der Erfindung vereinigt die Vorteile einer winkelkonstanten Kegelradübersetzung, d. h. Achswinkel von 0 bis 90°, mit denen eines winkelveränderlichen, aber an kleine Achswinkel gebundenen Kugel-, Kardan- oder Kreuzgelenkes, besteht aber nur aus zwei gezahnten Rädern, die allerdings einen für das verhältnismäßig geringe zu übertragende Drehmoment zulässigen kleinen Kraftschluß aufweisen.

Die Erfindung besteht darin, daß die Zähne dieser Zahnräder so ausgebildet sind, daß jeweils eine auf einer Achsebene liegende, den Teilkreis schneidende Zahnmittellinie derart gekrümmt ist, daß eine entsprechende Linie des eingreifenden Zahnrades bei einer Verstellung des Achswinkels auf der ersteren in Projektion senkrecht zur Ebene der beiden Radachsen abrollt.

An Hand der Zeichnungen wird der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Fig. 1 zeigt das Winkelgetriebe in Untersicht, Variables Winkelgetriebe für den Antrieb von HoctLspannungs-Sdialtgeräten

Anmelder:

Dipl.-Ing. Franz Karl Grossmann,

Duisburg - Wanheimerort,

Wanheimer Str. 413

Dipl.-Ing. Franz Karl Grossmann,

Duisburg-Wanheimerort, ist als Erfinder genannt worden

Fig. 2 im Längsschnitt.

Das Getriebe besteht aus der Antriebswelle 1, die im Lagerstück 2 drehbar gelagert ist, das am Gehäuse 3 befestigt ist. Auf der Antriebswelle 1 ist mittels Bolzen 4 das Spezialzahnrad 5 befestigt, das im Eingriff zu einem weiteren Spezialzahnrad 6 steht, welches wiederum mittels Bolzen 7 auf der Abtriebswelle 8 befestigt ist. Letztere ist in dem Lagerstück 9 drehbar gelagert, das seitlich zwei Führungsstücke 10 aufweist, in deren Stirnflächen Gewinde für die Befestigungsschrauben 11 angebracht sind. Bei gelockerten Befestigungsschrauben 11 können die Führungsstücke in den kurvenförmigen Aussparungen 12 und 13 unter Mitnahme des Lagerstückes 9 bewegt werden. Die Zähne der Spezialzahnräder 5 und 6 sind in Verbindung mit den Aussparungen 12 und 13 so ausgebildet, daß bei einer Einstellung des Achswinkels α von 90 bis 180° in jedem Falle eine kraftschlüssige Drehmomentübertragung erfolgt.

In Fig. 1 und 2 beträgt der Winkel α 90°, in Fig. 3 beträgt er 180° und in Fig. 4 135°.

Ist für einen bestimmten Betriebsfall der Winkel α eingestellt, dann werden die Befestigungsschrauben 11 fest angezogen und gesichert.

Die Zahnausbildung der Spezialräder 5 und 6 ist ähnlich der eines geradverzahnten Kegelrades mit dem Unterschied, daß die dort den Teilkreis schneidenden geraden Zahnmittellinien, die in einem Punkt auf der Kegelradachse zusammenlaufen, nunmehr jeweils auf einer Achsebene derart gekrümmt sind, daß die Linien des einen Rades die des anderen Rades nur in einem Punkt berühren und aufeinander abrollen, wenn eine Achsschwenkung erfolgt.

909 758/379

Die Bedingungen, unter denen dieser Zustand zwangläufig' eintritt, werden an Hand von Fig. 5 dargestellt. Eine Zahnmittellinie des ortsfest, aber drehbar gelagerten Zahnrades ist dargestellt durch den Kreisbogen mit dem Radius ED um den Punkt E, eine weitere des schwenkbaren Zahnrades als Kreisbogen mit dem Radius DF um den Punkt F, dabei ist ED gleich DF. Wenn sich beide Kreisbogen in jeder Schwenkstellung berühren sollen, dann muß sich der Punkt F auf einem Kreisbogen mit dem Radius EF um den Punkt E bewegen.

Die Achse des ortsfesten Zahnrades wird dargestellt von der durch die Punkte A und B gehenden Geraden, die Achse des schwenkbaren Zahnrades von der durch die Punkte B und C bestimmten Geraden, wobei B der Achsenschnittpunkt ist. Soll ein gleitfreies Abrollen entsprechender Zahnmittellinien des schwenkbaren Rades auf den entsprechenden des ortsfesten Rades erfolgen, dann muß die Winkelhalbierende des Winkels ABC mit der Mittelsenkrechten der Strecke EF zusammenfallen. Sämtliche auf dem schwenkbaren System befindlichen Punkte beschreiben dann Zykloiden, so auch die Punkte G und H, die die Achsen der Befestigungsschrauben darstellen, sie beschreiben verlängerte Epizykloiden.

In Fig. 6 sind mehrere Einstellmöglichkeiten konstruiert und die Kurven G₁-G₄ und H₁-H_i herausgezeichnet. Diese Kurven entsprechen den Aussparungen 12 und 13 in Fig. 2.

Bei dieser Einrichtung erfolgt die Kraftübertragung von Zahnrad zu Zahnrad jeweils nur über einen kleinen Bereich, was zu einer druckmäßigen, spezifischen Überbeanspruchung des Materials führt und Formänderungen der Zahnflanken hervorruft, so· daß für jeweils einen eingestellten Achswinkel an den Zahnflanken Berührungs- bzw. Abwälzflächen entstehen, die aber bis auf eine unwesentliche Vergrößerung des Flankenspieles keine weiteren nachteiligen Wirkungen haben.

Da ohnehin zunächst nur mit Berührungspunkten gerechnet werden muß, ist es gleichgültig, ob die Zahnflanken spanabhebend bearbeitet sind oder nicht. Für diese Anwendungsform sind geputzte Gußräder als ausreichend anzusehen.

Anwendungsmöglichkeiten des Winkelgetriebes werden in den Fig. 7 bis 9 dargestellt. In Fig. 7 ist das Getriebe als einfacher Handkurbelantrieb in Verbindung mit einem Spindelantrieb ausgebildet. Diese Kombination besteht aus dem Winkelgetriebe 14, der Handkurbel 15, dem Ringgelenk 16, der Spannhülse 17, der Spindel 18, dem Gestänge 19, dem Lager 20, dem Hebel 21, der Schalterwelle 22 und der Antriebswelle 23, deren Richtung fest eingestellt ist. Die durch die Bewegung des Hebels 21 bedingte geringfügige Winkeländerung des Gestänges wird durch das Ringgelenk 16 ermöglicht.

In Fig. 8 ist der Spindelantrieb nach Fig. 7 durch einen Kegelradantrieb ersetzt. Er besteht aus der Abtriebswelle 24, dem Kegelritzel 25, dem Kegelrad 26, der Schalterwelle 27 und dem Schwenklager 28. Diese Einrichtung ist insbesondere für leicht zu schaltende Geräte gedacht, beispielsweise für Trenner, Lasttrenner u. dgl, wobei die Handkurbel zweckmäßig mit einem Arbeitswinkel von 180° arbeitet und zugleich als Schaltstellungsanzeiger verwendet werden kann.

In Fig. 9 wird der Spindelantrieb von Fig. 7 durch einen Schneckenantrieb ersetzt. Er besteht aus der Abtriebswelle 29, der Schnecke 30, dem Schneckenrad 31, der Schalterwelle 32 und dem Schwenklager 33. Diese Kombination erscheint zweckmäßig für Systeme, bei denen eine Rücklaufhemmung erforderlich ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Variables Winkelgetriebe für den Antrieb von Hochspannungs-Schaltgeräten zur Übertragung eines Drehmomentes über einen beliebig verstellbaren Achswinkel mittels zweier Zahnräder, gekennzeichnet dadurch, daß die Zähne dieser Zahnräder so ausgebildet sind, daß jeweils eine auf einer Achsebene liegende, den Teilkreis schneidende Zahnmittellinie derart gekrümmt ist, daß eine entsprechende Linie des eingreifenden Zahnrades bei einer Verstellung des Achswinkels auf der ersteren in Projektion senkrecht zur Ebene der beiden Radachsen abrollt.

2. Variables Winkelgetriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Einstellung der Achsen mit Hilfe von Führungskurven erfolgt, die beispielsweise den Charakter von verlängerten Epizykloiden aufweisen.

3. Variables Winkelgetriebe nach Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß Winkelkorrekturen mittels eines Ringgelenkes ausgeführt werden, das aus zwei ineinandergreifenden und an den Wellenenden befestigten Ringen gebildet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 696 125, 1 647 157, 602 514.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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