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Getriebe, insbesondere Einstell- bzw. Betätigungsantrieb mit mehreren
übersetzungsstufen Die Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe mit einem einzigen
Antriebs- bzw. Betätigungsorgan und mit zwei Untersetzungsstufen, das es erlaubt,
einem getriebenen Organ willkürlich eine schnelle oder eine langsame Drehbewegung
zu erteilen, besonders zwecks Durchführung einer Grob- oder Schnellregelung mit
anschließender Feinregelung, beispielsweise für das Verstellen von Drehkondensatoren
in Rundfunkempfängern.
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Es sind bereits Regelgetriebe mit zwei übersetzungssturen bekanntgeworden,
bei welchen das führende oder treibende Organ ein Schraubenrad bzw. eine Schnecke
umfaßt, welche mit der Antriebswelle mittels eines Innengewindes verbunden ist.
Ferner steht das führende Organ über Anschläge mit der Antriebswelle in Verbindung,
derart, daß innerhalb des Bereiches der Anschläge die Antriebswelle gegenüber dem
führenden Organ eine begrenzte Drehbcwegung ausführen kann. Durch diese begrenzte
Drehbewegung wird der Schnecke eine axiale Verschiebung erteilt, ohne daß die Schnecke
eine Drehbewegung ausführt. Die axiale Verschiebung kann mit einer sehr kleinen
Geschwindigkeit vor sich gehen, welche von der entsprechenden Wahl der Steigerung
der Antriebswelle und Schnecke miteinander verbindenden Innengewindes abhängt und
welche es gestattet, daß die Drehbewegung des getriebenen Organs eine sehr große
Untersetzung bzw. übersetzung ins Langsame erfährt. Wenn nunmehr bei einer bekanntgewordenen
Ausführung die auf der Antriebswelle angeordneten Anschläge in Kontakt mit den auf
der Schnecke angeordneten Anschlägen kommen, wird die Schnecke bei der Drehbewegung
kraftschlüssig mit der Antriebswelle verbunden und erteilt dem getriebenen Organ
eine verlangsamte Drehbewegung, die ausschließlich von dem übersetzungsverhältnis
zwischen der Verzahnung der Schnecke und dem Zahnrad, welches das getriebene Organ
darstellt, abhängt. Bei dieser bekanntgewordenen Ausführung sind die Anschläge jedoch
so angeordnet, daß die Antriebswelle eine große Anzahl von Umdrehungen ausführen
kann, ehe die Anschläge in Berührung kommen, d. h. ohne daß die Schnecke mittels
der Anschläge, welche auf beiden Bauteilen angeordnet sind, mitgenommen wird. Während
der Umdrehung der Antriebswelle verschiebt sich die Schnecke axial mit sehr geringer
Geschwindigkeit, welche der Gewindesteigung der Antriebswelle entspricht. Dabei
erteilt die Schnecke dem angetriebenen Zahnrad, also dem getriebenen Organ, ebenfalls
eine sehr langsame Drehbewegung. Wenn die gewünschte Regelstellung durch diese Bewegungen
nicht erreicht worden ist, trotz des Umlaufens der Antriebswelle von dem Augenblick
an, wo diese über die Anschläge in kraftschlüssige Verbindung mit der Schnecke trat,
so wird die Umdrehung der Schnecke fortgesetzt, bis annähernd die gewünschte Regelstellung
erreicht ist. Der Antriebswelle wird darauf eine Bewegung im umgekehrten Drehsinn
erteilt und die endgültige Einregelung durch einen neuen langsam verlaufenden Bewegungsvorgang
vollzogen, welcher resultiert aus der Drehbewegung der Antriebswelle gegenüber der
Schnecke, welche sich ihrerseits während dieser Zeit mit sehr kleiner Geschwindigkeit
axial im entgegengesetzten Sinn wie bei der Schnellbewegung verschiebt. Es bleibt
dabei nicht aus, daß jede Einregelung zwangläufig einen sehr langen Totgang erfordert,
um die Antriebswelle in kraftschlüssige Verbindung mit der Schnecke mittels der
bereits erwähnten Anschläge zu bringen.
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Die gestellte Aufgabe wird darin erblickt, das Auftreten eines größeren
Totgangs im Getriebe zu vermeiden und ein schnelleres Einregeln zu ermöglichen.
Sie wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Anschläge auf dem treibenden Organ
und auf der Antriebswelle derart angeordnet sind, daß sie nur eine Bewegung der
Antriebswelle gegenüber dem Antriebsorgan von höchstens 360° nach beiden Sei-7,
-, gestatten.
Um daher das Antriebsorgan, beispielsweise eine Schnecke,
und das getriebene Rad des treibenden Gliedes schnell mitnehmen zu können, genügt
es, die Antriebswelle vorerst höchstens eine Umdrehung ausführen zu lassen. Dadurch
wird durch schnelles Drehen der Schnecke und des getriebenen Rades eine Grobregelung
vorgenommen, worauf die Feinregelung durch langsames Rückwärtsdrehen der Antriebswelle
um weniger als eine Umdrehung erfolgt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist dieses Getriebe
dadurch gekennzeichnet, daß es mehrere Stufen aufweist, von denen jede gebildet
ist durch ein treibendes und ein getriebenes Organ, wobei das Antriebsorgan das
getriebene Organ in Drehbewegung versetzt bzw. antreibt, und zwar entweder durch
Drehung oder durch axiale Verschiebung beispielsweise durch eine Schnecke und ein
Schneckenrad oder durch ein Paar Schraubenzahnräder, und daß das antreibende Organ
an die Antriebswelle oder auf einer Zwischenwelle angekuppelt ist, und zwar durch
solche Mittel, welche es dieser Welle gestatten, eine axiale Verschiebung der Schnecke
ohne Verdrehung zu bewirken, und zwar für eine vorbesümmte Drehung dieser Welle,
d. h. in einem vorbestimmten, gegebenenfalls einstellbaren Drehwinkelbereich der
Welle, und die Schnecke anschließend in Rotation zu versetzen.
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Das erfinderische Prinzip ist somit: Eine Antriebswelle wird gedreht;
zuerst versetzt sie dann ein mit ihr verbundenes verzahntes Element in axiale Verschiebung
und alsdann in Drehung (oder umgekehrt); bei der Verschiebung erfährt das Element
keine (oder keine wesentliche) Drehung, und beim Drehen erfährt es keine (oder keine
wesentliche) Verschiebung. Das genannte verzahnte Element wirkt auf die anzutreibende
Welle.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und es zeigt im einzelnen F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform,
F i g. 2 die Perspektive einer Teilansicht mit teilweise geschnittener Darstellung,
und zwar für eine zweite Ausführungsform, F i g. 3 eine perspektivische Ansicht
eines Zweistufenantriebs mit Rädern mit schraubenförmiger Verzahnung, F i g. 4 in
vergrößertem Maßstab eine perspektivische Teilansicht einer Antriebseinrichtung,
die sehr gedrängt gebaut ist, wobei ein Beispiel dieser Ausführungsform in F i g.
4 a in etwa wahrer Größe von der Seite dargestellt ist, F i g. 5 in perspektivischer
Ansicht ein Getriebe mit vier übersetzungsstufen, wobei die Übersetzung progressiv
abnimmt.
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Das Getriebe nach F i g. 1 besteht aus einer Antriebswelle
1, die in den Wänden 2, 3 eines Gehäuses drehbar gelagert ist; diese
Antriebswelle 1 kann mit einem Drehknopf oder einem anderen Betätigungsorgan, beispielsweise
für Handbetätigung, verbunden sein. Die Antriebswelle 1 ist mit Außengewinde versehen,
und zwar auf einem Teil ihrer Länge zwischen den Wänden 2 und 3; das Innengewinde
der Schnecke 4 wirkt mit dem Außengewinde der Welle 1
zusammen, wobei
die Schnecke in das Schneckenrad 5, welches auf der getriebenen Welle befestigt
ist, eingreift.
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Die Welle 1 und die Schnecke 4 sind durch eine Kupplung miteinander
verbunden, welche es der Welle 1 gestattet, begrenzte Drehbewegungen auszuführen,
ohne Antrieb der Schnecke 4, beispielsweise mit Hilfe von Begrenzungsmitteln 6,
7, die an den Teilen 1 bzw. 4 sitzen. Eine Hülse 8, die frei
drehbar auf der Welle 1 sitzt, ist bezüglich Drehbewegung nur mit der Schnecke 4
verbunden, und zwar mittels eines achsparallelen Stiftes 9 (8 und 4 sind miteinander
so gekuppelt, daß sie gegenseitig unverdrehbar, aber axial gegeneinander verschieblich
sind), der in einer entsprechenden Bohrung 10 der Schnecke 4
geführt
ist, wobei die Hülse 8 sich an die Wand 2 mit Hilfe einer Bremsanordnung anlegt,
beispielsweise gebildet durch eine Federscheibe 11 mit Radialschlitzen
12. Eine Schraubenfeder 13, die zwischen der Hülse 8 und der Schnecke
4 sitzt, sichert ein genügendes Zusammendrücken der Bremsanordnung. Diese Schraubenfeder
13 ist so vorgespannt, daß das Spiel zwischen dem Innengewinde der Schnecke 4 und
dem Außengewinde der Welle 1 ausgeschaltet wird.
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Die Arbeitsweise des beschriebenen Getriebes ist folgende: Sobald
man die Welle 1 im einen oder anderen Sinn in Drehung versetzt, kommen die Begrenzungsmittel
6, 7 zu gegenseitiger Berührung, und die Welle 1 treibt die Schnecke 4 direkt an,
wobei die Schnecke 4 ihrerseits das Schneckenrad 5 mit einer entsprechenden Untersetzung
antreibt. Wenn man dann die Welle 1 im gegenläufigen Sinn dreht, trennen sich die
Begrenzungsmittel 6, 7 voneinander. Da die Schnecke 4 durch die Bremsanordnung
8, 11, 13
abgebremst ist, wird die Schnecke 4 jetzt durch die Welle
1 nicht gedreht, sondern die Welle 1 schraubt sich in die Schnecke
4 ein oder aus und verschiebt sie axial im einen oder anderen Sinn (nach
links oder rechts), wodurch ein Antrieb des Schneckenrades 5 mit großer Übersetzung
entsprechend der Steigung des Außengewindes der Welle 1 erzielt wird.
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Die beschriebene Getriebeeinrichtung ist in beiden Richtungen wirksam.
Mit Hilfe der Begrenzungsmittel 6, 7 kann die Welle 1 die Schnecke 4 in beiden Drehrichtungen
antreiben (Grobeinstellung), wobei dieser Antriebsbewegung eine Drehung der Welle
1
in umgekehrtem Drehsinn von 360° maximal folgt, um die genaue Lage des anzutreibenden
Organs herzustellen (Feineinstellung).
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Wenn das Außengewinde der Welle l eine Steigung p aufweist und wenn
die Schnecke 4 n Gänge und das Schneckenrad 5 N Zähne aufweist, wobei der Modul
der Verzahnung m ist, dann sind die beiden Übersetzungsverhältnisse
Wenn beispielsweise das Schneckenrad 5 fünfundzwanzig Zähne mit dem Modul 0,75 und
die Schnecke 4 eine Steigung von 2,4 aufweisen, dann ist die Übersetzung
der Welle 1 auf die Schnecke 4
gleich fünfundzwanzig (Übersetzungsverhältnis
= 25).
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Wenn die Steigung des Gewindes der Welle 1 gleich 0,6 ist, dann bewirkt
eine Drehung dieser Welle 1 um 360", wobei die Schnecke 4 nicht in Umdrehung versetzt
wird, eine axiale Verschiebung der Schnecke 4 auf eine Länge, die viermal kleiner
ist als die Länge der Steigung der Schnecke, welche
2,4 ist; die
Übersetzung im Falle, wo die Welle 1 sich in der Schnecke 4 dreht (also bei reiner
Verschiebebewegung der Schnecke), wird dann gleich 25 - 4 = 100 sein.
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Bei der zweiten Ausführungsform gemäß F i g. 2 weist die Bremseinrichtung
der Schnecke 4 wie schon im ersten Aus''ührun?sbe:sp:el eine Hülse 8 auf, auf welcher
sich das Ende einer Feder 14 (Spiralfeder) aus Stahldrrht ojer Stahlband abstützt.
deren anderels Ende auf der Wand 2 etwa bei 15 beiest;et ist.
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In diesem Fall dient die Schraubenfeder 13y ausschließlich zum Kompensieren
des Spiels zwischen dem Innengewinde 16 der Schnecke 4 und dem Außengewinde 17 der
Welle 1. Die Drehung der Welle 1 in bzw. gegenüber dieser Wand 3 kann, wie in F
i g. 2 gezeigt, mit Hilfe einer Kugel 18 und einer Einstellschraube 19 verwirklicht
werden, wobei die Welle 1 und die Schraube 19 an ihren Enden konische Eindrehungen
als Lagerpfannen oder Abstützungen für die Kugel 18 aufweisen.
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Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform ist die Schnecke 4 ersetzt
durch ein (ebenfalls als Laufmutter auf der Welle 1 ausgebildetes) schrägverzahntes
Kitzel 4', und das Schneckenrad 5 ist ersetzt durch ein Zahnrad 5', ebenfalls mit
entsprechender Schrägverzahnung.
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Wenn N1 und N., die Anzahl der Zähne des Zahnrades 5' und des Kitzels
4' sind, dann ist die kleine Übersetzung gleich
Wenn m der Modul der Verzahnung, a deren Steigung und p die Ganghöhe, des Außengewindes
der Welle 1 sind, dann ist die große Übersetzung durch folgende Formel definiert:
Die Ausführungsform gemäß F i g. 4 zeigt die Einzelheiten eines Kleingetriebes,
das in der F i g. 4 a in wahrer Größe gezeigt ist, wobei noch eine Verringerung
des Raumbedarfs möglich ist; das Getriebe ist auf einem Support 20, der hier in
Form eines Bügels ausgebildet ist, montiert. Dieses Gerät weist eine Antriebswelle
21 in Form einer sich im Gehäuse 20 drehenden Hülse mit Innengewinde auf; diese
enthält eine Bohrung mit entsprechendem Innengewinde 22. In dieses Innengewinde
22 greift eine Gewindespindel 23 ein, auf der wiederum die Schnecke 24 befestigt
ist; die Gewindespindel 23 ist an die Antriebswelle 21 mittels Begrenzungsmittel
25, 26 angekuppelt, die Anschläge bilden. Die Schnecke 24 kämmt mit einem Schneckenrad
27, das auf der getriebenen Welle 28 sitzt, wobei diese Welle 28 senkrecht zur Antriebswelle
21 angeordnet ist. Die Schnecke 24 ist hohl in ihrem der Antriebswelle 21 abgewandten
Teil, und in ihrer Bohrung 29 ist eine Schraubenfeder 30 angeordnet, welche zur
Verhütung des Spieles zwischen den im Eingriff befindlichen Gewinden dient; diese
Feder 30 stützt sich einerseits auf den Boden der Bohrung 29 und andererseits mittels
eines Anschlags mit Kugeln 31 auf den festen Zapfen 32 ab, der am Support 20 mittels
des Trägers 33 befestigt ist. Eine Draht- oder Blattfeder 34, die auf dem Gehäuse
20 befestigt ist, stützt sich auf die Welle oder Spindel 23 ab, welche die
Schnecke 24 trägt, und bildet eine Bremse, die die Schnecke 24 daran hindert, sich
zu drehen, wenn die Begrenzungsmittel 25, 26 nicht in Berührung miteinander stehen,
derart, daß eine axiale Verschiebung der Schnecke 24 hervorgerufen wird, welche
der großen übersetzung entspricht.
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Die in F i g. 5 als Beispiel dargestellte Vorrichtung ist ein Getriebe
mit mehreren Übersetzungsstufen. die progressiv abnehmen; diese Vorrichtung kann
nicht nur für kleine Regel- oder Einstellmechanismen verwendet werden, sondern auch
für den Antrieb von Einrichtungen mit großen zu bewegenden Massen oder auch für
Apparate, die eine beträchtliche Anlauf- oder Anlaßleistung aufweisen bzw. fordern,
beispielsweise Winden, Seil-, Spillwinden, Lastenaufzüge.
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Dieses Getriebe gemäß F i g. 5 weist eine Antriebswelle 35 mit Außengewinde
auf, die durch einen Betätigungsknopf in Drehung versetzt wird. Der Antrieb kann
auch durch eine Riemenscheibe, ein Antriebsritzel oder irgendeine Kupplung erfolgen.
Auf der Welle 35 ist eine Laufmutter 37 im Eingriff, die außerdem mit der Welle
35 durch die Begrenzungsmittel 38, 39 gekuppelt ist. Die Laufmutter 37 weist auch
ein Außengewinde auf mit einer etwas größeren Steigung als das Gewinde der Welle
35; auf der hülsen- oder ringartigen Laufmutter 37 sitzt eine zweite Laufmutter
40, die mit der Laufmutter 37 durch die Begrenzungsmittel 39, 41 gekuppelt
ist. Auch diese Laufmutter 40 hat ein Außengewinde, das eine größere Steigung als
dasjenige der Laufmutter 37 aufweist; auf dieser ringartigen Laufmutter 40 ist eine
dritte hülsenartige Laufmutter 42 über die Begrenzungsmittel 41, 43 angekuppelt.
Die Laufmutter 42 trägt außen eine schneckenartige Verzahnung 44 oder auch eine
Schrägverzahnung, die mit dem getriebenen Schneckenrad 45 kämmt. Die Naben der Laufmuttern
37, 40, 42 sind durch Blattfedern 46, 47, 48 (vornehmlich mit verschieden starken
Bremswirkungen) abgebremst, die sie an einer Drehung hindern, wenn ihr Begrenzungsmittel
39, 41,
43 nicht in Kontakt steht mit dem korrespondierenden Begrenzungsmittel
41, 39, 38 der vorangehenden Laufmutter bzw. der Welle 35.
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Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung gemäß F i g. 5 ist wie folgt:
Sobald die Welle 35 in Drehung versetzt wird, beschreibt sie eine Umdrehung, ohne
die Laufmutter 37 zu drehen; diese kann sich aber axial verschieben. Diese axiale
Bewegung bewirkt eine Mitnahme der Laufmuttern 40 und 42 und somit
über die Teile 40
und 42 eine langsame Drehung des Zahnrades
45.
Am Ende einer Umdrehung der Welle 35 legt sich das Begrenzungsmittel
38 an das Begrenzungsmittel 39 und versetzt somit jetzt die Laufmutter 37
in Drehung (wobei die axiale Verschiebung der Laufmutter 37 aufhört), welche ihrerseits
eine axiale Verschiebung der Laufmuttern 40 und 42 (ohne Drehen dieser Laufmuttern)
bewirkt und somit einen um ein weniges schnelleren Antrieb (Drehen) des Schneckenrades
45 verursacht. Am Ende einer Drehung von 360° (also der zweiten Umdrehung der Welle
35) kommt das Begrenzungsmittel 39 zur Anlage an das Begrenzungsmittel 41
und versetzt jetzt die Laufmutter 40 in Drehung, (wobei die Verschiebung
von 40 aufhört), die nun ihrerseits die Laufmutter 42
(ohne Drehen
von 42) axial verschiebt, was wiederum dem Schneckenrad 45 eine Drehung mit
wiederum etwas erhöhter Winkelgeschwindigkeit verleiht; dies alles wegen des Anwachsens
der Gewindesteigungen der Muttern. Schließlich kommt das Begrenzungsmittel 41 zur
Anlage an das Begrenzungsmittel 43, somit wird das ganze (in sich jetzt feste) Aggregat
37, 42, 44 mit gleicher Winkelgeschwindigkeit wie 35
in Drehung versetzt
und treibt nunmehr das getriebene Schneckenrad 45 mit der kleinsten Obersetzung
an.
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Es ist natürlich möglich, Begrenzungsmittel 38, 39, 41, 43 in gezeigter
oder anderer Art auszuführen oder auch eine andere Art einer Kupplung mit Spiel
vorzusehen, derart, daß in jede Phase die Drehung (Drehung bis zum Anschlag) einer
Mutter, welche die axiale Verschiebung der nächstfolgenden Mutter verursacht, größer
ist als 360° und sich also z. B. über mehrere volle Umdrehungen erstreckt. Natürlich
kann auch die Aufeinanderfolge der übersetzungsverhältnisse umgekehrt sein z. B.
durch Abänderung der Federkennlinien.