DE1924675A1

DE1924675A1 - Antriebsnabe fuer sich drehende Wellen

Info

Publication number: DE1924675A1
Application number: DE19691924675
Authority: DE
Inventors: Schapira William W
Original assignee: US Philips Corp
Current assignee: US Philips Corp
Priority date: 1968-05-17
Filing date: 1969-05-14
Publication date: 1969-12-04
Also published as: US3497847A; GB1276009A; BE733028A; JPS516328B1; NL6907463A

Description

"Antriebsnabe für sich drehende Wellen."

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen mit sich drehenden Wellen, wie Z.B. Regeltransformatoren, und genauer gesagt auf eine neuartige und verbesserte Antriebsnabenanordnung, bei der die Welle von dem übrigen Teil der Anordnung entfernt werden kann, ohne die Wirkung der Vorrichtung zu beeinträchtigen, und die den vollständigen Austausch oder eine axiale Bewegung gestattet, wenn an dem entgegengesetzten Ende eine hervorstehende Welle benötigt wird, und die einen toten Gang der Drehung verhindert,

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In der Vergangenheit umfassten Antriebsnaben für Vorrichtungen mit sich drehenden Wellen, wie z.B. Regeltransformatoren, die folgenden sieben Bestandteile, wie es aus der USA-Patentschrift 3 316 517 hervorgeht:

Eine zweiteilige Antriebsnabe, bei der die beiden Teile der Nabe durch einen Haltering zusammengehalten wurden, der in einer Nut an den Nabenhälften angeordnet ist, und die das Ende der Buchse für die Antriebswelle hält, die in dieser durch eine Unterlegscheibe gehalten wurde. Zusätzlich erfor-

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

Oppenauer BOroi PATENTANWALT DR. REINHOtD SCHMIDT

derte diese Ausbildung eine Verschleiß-Unterlegscheibe und Klemmfeststellung für die Welle, wie es aus der USA-Patentschrift 3 316 517 ersichtlich ist.

Bei dieser bekannten Vorrichtung war die Konstruktion, die zur Ausbildung der Einzelteile und zum Zusammenbau der Buchse, der Verschleißunterlegseheibe, der Haltescheibe, derbeiden Hälften der Antriebsnabe, der Klemmfeststellung für die Welle und des Halteringes sowohl teuer als auch zeitraubend, was dazu führte, daß diese Anordnung teuer war und bestimmte Nachteile enthielt. Da ferner praktische Herstellungstolerank zen für den Sitz zwischen der Klemmfeststellung der Welle und der Antriebsnabe und auch für den Sitz zwischen, der Nabe und dem Kontaktarm gestattet werden müssen, war das Ergebnis, daß ein unerwünscht großer toter Gang zwischen der Welle und dem Arm für die Kontaktbürste in der zusammengesetzten Anordnung hervorgerufen wird. Hinzu kommt noch, daß die Stellschraube in der Klemmfeststellung für die Welle, die an einer der beiden flachen Flächen der Welle angezogen wird, die Neigung hat, sich zu einem gewissen Grad durch Schwingbewegung selbst zu lockern, wenn sie nicht bei dem ersten Anziehen genau z&ntriert worden ist.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Hauptaux- ) gäbe besteht in der Schaffung einer neuen und verbesserten Antriebsnabenanordnung für Vorrichtungen mit sich drehender Welle, wie z.B. Regeltransformatoren, die die Nachteile der in der Technik bekannten Anordnungen überwindet, sowie die Schaffung einer derartigen Vorrichtung, die verhältnismäßig einfach und billig herzustellen und zusammenzubauen ist und die aus einer Mindestanzahl von Einzelteilen besteht.

Ferner soll erfindungsgemäß eine neue und verbesserte Vorrichtung der beschriebenen Art geschaffen werden, die es der ,i Antriebsnabe gestattet, sich gegenüber der Buchse zu drehen,, ; aber gleichzeitig jede wesentliche axiale Bewegung dieser beiden Teile zueinander verhindert, und da der Kontaktarm von der

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Antriebsnabe angetrieben wird, kann der Transformator selbst bei Abwesenheit der Welle elektrisch und mechanisch weiter arbeiten.

Ferner soll erfindungsgeinäß eine derartige Vorrichtung geschaffen werden, bei der die Drehung der Nabe gegenüber der Buchse gestattet ist, jedoch keine wesentliche axiale Bewegung der beiden Teile voneinander hinweg, und bei der nach Lockerung einer Stellschraube eine axiale Bewegung oder sogar die vollständige Entfernung der Welle möglich ist.

Ferner soll erfindungsgemäß eine Vorrichtung geschaffen werden, bei der der tote Gang zwischen der Welle und dem Kontaktarm vollständig ausgeschieden wird.

Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabel werden durch eine Antriebsnabe für Vorrichtungen mit sich drehender Welle, wie z.B. Regeltransformatoren, gelöst, bei der die Welle von dem übrigen Teil der Anordnung entfernt werden kann, ohne die Wirkung der Vorrichtung zu beeinträchtigen, und die ihren vollständigen Austausch oder ihre axiale Bewegung ohne nennenswerte axiale Bewegung der Nabe und der Welle im Verhältnis zueinander, gestattet, wenn ein Vorsprung der Welle benötigt wird, und die den toten Gang ausscheidet und in einfacher und wirtschaftlicher Weise herstellbar und zusammenbaubar ist und nur zwei Teile verwendet, nämlich ein einziges Antriebsnabenteil, das mit Keilsitz auf dem Kontaktarm oder angetriebenen Arm und mit engem Sitz auf' der Welle sitzt. Das Nabenteil ist aus Plastikmaterial, das während des Zusammenbaus mit anderen Einzelteilen leicht verformbar ist, aber dabei solche Eigenschaften hat, daß es wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehrt. Beispielsweise kann die Nabe aus einem thermoplastischen Polyamid, wie z.B. Nylon, bestehen, und eine innere Ausnehmung aufweisen, in die ein mit einerAnlageschulter ausgebildetes Ende der Buchse für die Welle durch Verformung

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des Nabenteiles gedrückt wird. Die Enden der Welle greifen an dem Nabenteil nur in voneinander beanstandeten Bereichen an, wodurch die Reibung verringert wird, die bei relativer axialer Bewegung auftritt, während das Drehantriebsverhältnis zwischen der Nabe und der Welle aufrechterhalten wird. Die Erfindung geht zusammen mit weiteren Aufgabenstellungen und Vorteilen aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen hervor. Die Erfindung wird in ihrer Anwendung auf einen Regeltransformator dargestellt und beschrieben. Dies dient jedoch nur dem Zwecke der Veranschaulichung der Erfindung, die auch auf andere Teile und Vorrichtungen mit sich drehender Welle anwendbar ist.

In den Zeichnungen sind

Figur i eine Vorderaufrissansicht eines die Erfindung enthaltenden Regeltrafoaggregats,

Figur 2 eine Rückaufrissansicht des in Figur 1 gezeigten Regeltrafoaggregats,

Figur 3 eine perspektivische Explosivansicht des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Regeltrafoaggregats,

Figur k eine perspektivische Explosivansicht der Antriebswellenanordnung des die Erfindung enthaltenden Regeltrafoaggregats,

Figur 5 eine vergrösserte Mittelsehnittansicht entlang der Linie 5-5 in Figur 1,

Figur 6 eine Teilmittelschnittansicht entlang der Linie 6-6 in Figur 5,

Figur 7 eine Längsschnittansicht der Antriebsnabe gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figur 8 eine Endansicht der in Figur 7 gezeigten Antriebsnabe,

Figur 9 eine Längsschnittansicht der Antriebsnabe, gesehen in einem Winkel von 90° gegenüber der Schnittansicht in Figur 7,

Figur iO eine Endansicht der Antriebsnabe von dem Ende, das dem in Figur 8 gezeigten entgegengesetzt ist, und Figur 11 eine Schnittansicht entlang der Linie 11-11 ³· 909849/127?

In den Zeichnungen, in denen entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszahlen versehen sind, ist der Regeltransformator, in dem die verbesserte Antriebsnabenanordnung zum Zwecke der Veranschäulichung der Erfindung enthalten ist, im wesentlichen gleich dem in der USA-Patentschrift 3 3l6 517 offenbarten Regeltransfcrmator, und umfasst eine Wählscheiben- und Befestigungsplattenanordnung, die eine Wählscheibe 11 aufweist, die mit einer Mittelöffnung versehen ist, durch die das mit Außengewinde versehene Ende 12 einer Buchse 13 hindurchverläuft, und durch die eine Antriebswelle 15 verläuft, die einander gegenüberliegende abgeflachte Flächen aufweist und auf der ein Drehgriff 14 mittels einer Stellschraube l6 befestigt ist.

Der Regeltransformator umfasst eine Kern- und Wicklungsanordnung 17 und eine Antriebswellen- und Kontaktarmanordnung 18. Die Antriebswellen- und Kontaktarmanordnung 18 ist so ausgebildet, daß die Antriebswelle leicht und entweder von der Vorderseite oder der Rückseite des Transformatoraggregats in ihrer Stellung verstellt werden kann.

Wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist, umfasst die Antriebswellenanordnung eine obere Nabenhalterung 19, ein isoliertes Antriebsteil 20, einen Kontaktarm 21, die Antriebswelle 15 und die Buchse 13·

Die Buchse I3 ist mit einem äußeren sechseckigen oder in anderer Weise ausgebildeten Teil 22 ausgebildet, da die Buchse 13 drehfest gegenüber der oberen Nabenhalterung 19 angebracht werden soll. Die Buchse 13 ist ferner an dem Ende, das in die Bohrung des Nabenteiles 20 einzuführen ist, mit einer Schulter 23 ausgebildet, und diese Schulter 23 ist vorzugsweise konisch verjüngt, wie es in den Figuren 5 und 6 gezeigt ist, um ihren Eintritt in die Bohrung oder Ausnehmung des Nabenteiles 20 zu erleichtern^,

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Die Antriebsnabe 20 besteht vorzugsweise aus einem Plastik-' material, das die Eigenschaften von außerordentlicher Zähigkeit, Festigkeit und Elastizität vereinigt, das ferner nach der elastischen Verformung in seine genaue Form zurückkehrt und in einem verhältnismässig wirtschaftlichen Verfahren herstellbar ist. Ein derartiges Material kann vorzugsweise eine starke mechanische Belastung aushalten, ohne zu reissen, zu brechen oder seine Form für dauernd zu verlieren, und ist ferner ein ausgezeichneter Lagerstoff, so daß die Verwendung einer Verschleißunterlegscheibe zwischen dem Buchsenring und dem Nabenteil nicht erforderlich ist. Stoffe mit derartigen Eigenschaften sind thermoplastische Polyamide, wie z.B. Nylon.

Die Wahl von Nylon oder einem ähnlichen Stoff für das Nabenteil 20 ermöglicht nicht nur den erforderlichen engen Sitz auf der Welle 15 sowie an dem Kontaktarm 21, sondern auch die Einführung der Buchse 13 in eine Bohrung 20b in dem Nabenteil 20, während der eine erhebliche vorübergehende Verzerrung der Form des Nabenteiles stattfindet.

Das Nabenteil 20 weist eine innere Ausnehmung oder Bohrung 20 b auf, in die das Ende der Buchse 13 mit der konisch verjüngten Schulter 23 durch Druck eingeführt wird, während die Teile in axialer Richtung aufeinander ausgerichtet sind. Zwei U-förmige Schlitze 2k in dem Ende des Nabenteiles gestatten während der Einführung des konisch verjüngten Buchsenendes 25₅ daß sich dieses Ende vorübergehend öffnet bzw. verformen lässt. Die Art der Verformung der Nabe ist derart, daß die Nabe nach der vollzogenen Einführung des konisch verjüngten Endes 23 der Buchse 13 wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehrt.

Das Ende der Nabe 20 ist mit nach innen verlaufenden Flanschen 25 zwischen den Schlitzen 24 ausgebildet, wie es in Figur 9 gezeigt ist, um an der Schulter 23 der Buchse 13 anzugreifen und dadurch das Ende der Buchse 13 in der Nabe zu halten. Wenn dies stattfindet, wird die Buchse 13 von der

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Nabe 20 festgehalten, d.h., die Nabe kann sich gegenüber der Buchse drehen, aber es kann keine nennenswerte axiale Bewegung der beiden Teile auseinander stattfinden. Die Kontaktfeder oder der angetriebene Arm 2i umfasst einen gefalteten elektrisch leitenden Metallarm, der eine kreisförmige Öffnung 26 in einem seiner gefalteten Teile aufweist, in der der Kopfteil 20h des Nabenteiles 20 Aufnahme findet, und der benachbarte gefaltete Teil weist eine Öffnung 27 mit einer flachen Seite 28 auf, die der Aufnahme der flachen Seite 2Of an der Außenseite der Antriebsnabe 20 dient und einen engen Keilsitz zwischen der Antriebsnabe und der entsprechenden Abflachung in dem Kontaktfederarm 21 gestattet.

Die Bohrung oder innere Öffnung der Antriebsnabe 20 für die Verbindung mit den in der Nähe der Nabe gelegenen Ende der Antriebswelle 15 mit der Nabe ist besonders im Hinblick darauf ausgebildet, eine axiale Bewegung der Antriebswelle 15 gegenüber der Nabe so leicht wie möglich zu machen, während gleichzeitig ein Zustand aufrechterhalten wird, bei dem kein toter Gang bei der Drehung auftritt. Der Berührungsbereich zwischen diesen beiden Teilen in dieser Verbindung, und daher die Reibung, die bei der axialen Bewegung zwischen diesen beiden Teilen auftritt, sind so weit wie möglich verringert worden. Dies ist dadurch erzielt worden, daß eine rechteckige Öffnung 29 an der Nabe mittels oberer und unterer runder Ausnehmungen 31 erweitert worden ist, so daß der Kontaktbereich zwischen der Welle 15» die obere und untere abgeflachte Flächen 32 aufweist, und der Nabe auf sechs schmale Stellen oder Bereiche 33 verringert worden ist, die in Figur 11 angedeutet sind. Wie es aus Figur 11 ersichtlich ist, befinden sich zwei dieser Stellen oder Bereiche an jeder flachen Fläche in Nähe der oberen und Unteren Ecken der Welle und jeweils eine derartige Stelle au jedem abgerundeten Ende der Welle an deren Mitte .

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Das Nabenteil ist mit einander gegenüberliegenden bogenförmigen Schlitzen 3h ausgebildet, die dazu dienen, die Verbindung mit dem Ende der Welle 15 in der Öffnung 26 zu erleichtern. Diese Anordnung ergibt einen engen Sitz zwischen der Welle 15 und der Nabe 20 im Hinblick auf die Drehbewegung, aber ermöglicht gleichzeitig einen leichten Gleitsitz in axialer Richtung. Eine Stellschraube 36 ist vorgesehen, um die Welle 17 in axialer Richtung an dem Nabenteil 20 anzuordnen und festzustellen.

Es ist ersichtlich, daß bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ein toter Gang zwischen der Welle und dem Kontaktarm infolge der einheitlichen Antriebsnabe vollständig ausgeschieden ist, die eng auf der Welle 15 sitzt, so daß kein Spiel zwischen der Nabe und der Welle möglich ist, und die ferner mit Keilsitz auf dem Kontaktarm oder angetriebenen Arm sitzt, wodurch kein Spiel zwischen dem Kontaktarm oder angetriebenen Arm und dem Nabenteil 20 ermöglicht wird, und da die Stellschraube 36 nur dazu dient, die Welle 15 gegenüber axialer Bewegung, jedoch nicht gegen Drehbewegung in der Nabe 20 zu befestigen, sind alle Quellen für einen toten Gang, wie sie in bekannten-Konstruktionen vorhanden waren, vollständig ausgeschieden worden.

Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes geht wohl eindeutig aus der vorstehenden Beschreibung hervor.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß erfindungsgemäß eine neuartige und verbesserte Einrichtung zur Erzielung der oben genannten Aufgaben und'Vorteile der Erfindung geschaffen worden ist.

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Claims

Batentanmeldung: "Antriebsnabe für sich drehende Wellen.¹¹

PATENTANSPRÜCHE

f 1J Antriebsnabe für einen Regeltransformator o.dgl., gekennzeichnet durch ein einteiliges Nabenteil (20) mit einer Bohrung, ein angetriebenes Teil ("2l), wobei das Nabenteil durch eine Keilverbindung mit dem Nabenteil verbunden ist, ,eine Buchse (l3), die mit einem Endteil (23) in der Bohrung des Nabenteiles sitzt, und eine Antriebswelle (15), die durch die Buchse verläuft und mit dem Nabenteil verbunden ist.
2. Antriebsnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Welle gegenüber dem Nabenteil in axialer Richtung verschiebbar ist und in Drehantriebsverbindung mit dem Nabenteil steht. - -
3. Antriebsnafte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse ein Endteil mit einer nach außen weisenden Schulter aufweist und daß der Schulterteil der Buchse unter Kraftanwendung in der Bohrung des Nabenteiles unter Verformung des Nabenteiles angebracht wird.

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Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmgnn, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

Öppenauer BOrOi PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT
4. Antriebsnabe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeiebnet, daß das Nabenteil aus Plastikmaterial ist, das geringfügig* yerformt werden kann und in seine ursprüngliche Form zurückkehrt.
5· Antriebsnabe nach Anspruch 4*, dadurch gekennzeichnet, daß das Nabenteil aus thermoplastischem Material besteht.
6. Antriebsnabe nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet» daß die Buchse aus Metall,besteht.
7. Antriebsnabe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Nabenteil aus Nylon besteht.
8. Antriebsnabe nach Anspruch. 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schulterteil der Buchse konisch verjüngt; ausgebildet ist, um die Einführung des Schulterteiles in die innere Ausnehmung des Nabenteiles zu erleichtern.
9. Antriebsnabe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Nabenteil aus thermoplastischem Polyamidstoff ausgebildet ist und die Buchse in Betriebsstellung hält, und daß die Öffnung für die Bohrung in dem Nabenteil, in die der Schulterteil der Buchse eingeführt wird, so bemessen ist, äa,& für die Einführung eine Verformung des Nabenteiles erforderlich ist.
10. Antriebsnabe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Nabenteiles,durch das der Schulterteil der Buchse eingeführt wird, mit Schlitzen versehen ist, um die Verformung des Nabenteiles während der Einführung des Schul— terteiles der Buchse zu erleichtern.
11. Antriebsnabe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle nur an in Abstand voneinander befindlichen Stellen an dem Sfabenteil angreift, wodurch die bei der

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relativen axialen Bewegung der !felle und des Nabenteiles auftretende Reibung verringert und gleichzeitig das Drehantriebsverhältnis zwischen der Welle und der Nabe aufrechterhalten wird.
12. Antriebsnabe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Nabenteil aus einem thermoplastischen Polyamidstoff besteht und die Buchse in Betriebsstellung Jk :·, und daß der Eingriff zwischen der Welle und dem Nabenteil, der nur an in Abstand voneinander befindlichen Stellen stattfindet, dadurch erzielt wird, daß in dem Nabenteil eine rechteckige Ausnehmung ausgebildet ist, die zwischen den in Abstand voneinander befindlichen Berührungsbereichen erweitert ist.

13· Antriebsnabe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Nabenteil mit inneren bogenförmigen Schlitzen in Nähe der Verbindung der Welle mit dem Nabenteil ausgebildet ist, um die Verbindung der Welle mit dem Nabenteil zu erleichtern.

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