DE237963C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVi 237963 KLASSE 47h. GRUPPE

EDWIN FREUND in LONDON.

Feder- bzw. Gewichts-Kraftsammler. Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. August 1908 ab.

Bei einer großen Anzahl von Maschinen wird an bestimmten Stellen des Arbeitsvorganges eine größere Energiemenge benötigt. Dies ist z. B. stets der Fall, wenn eine Maschine mit großem Trägheitsmomente oder ein Fahrzeug in Bewegung gesetzt oder gebremst werden soll. Hierzu wird zweckmäßigerweise Energie während des Arbeitsvorganges in einem Kraftsammler aufgespeichert und von diesem in

ίο dem Augenblick, in dem der eine erhöhte Arbeitsleistung' erfordernde Vorgang einsetzt, plötzlich oder allmählich wieder abgegeben. Als Kraftsammler kommen hauptsächlich Federn in Betracht, doch kann selbstverständlich statt dieser jeder gleichartige Maschinenteil, z.B. ein gehobenes Gewicht o. dgl., dienen.. Als Verwendungsbeispiele für derartige Vor-; richtungen sind zu nennen: Vorrichtungen zum Inbetriebsetzen und zum Anhalten von Fördermaschinen, von Hebezeugen, Mangeln, Druckwalzen, Arbeitstischen von Hobel- oder Fräsmaschinen, Ziehbankschlitten u. dgl., zürn Bremsen von Fahrzeugen, Maschinen oder Maschinenteilen mittels Rad- oder Schienenbremsen, zu Vorrichtungen an Pressen zur Ausübung des Druckes usw. In dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Erfindung in ihrer Anwendung . auf eine Bremse für Straßenbahnwagen dargestellt.

Die Erfindung unterscheidet sich von bereits bekannten, zum Bremsen und Wiederingang-■ setzen von Pferdebahnwagen vorgeschlagenen Einrichtungen dadurch, daß bei ihrer Verwendung als Bremse die Kraftsammlung nicht durch den Bremsvorgang erfolgt, sondern daß vielmehr die zum Bremsen erforderliche Energie vorher aufgespeichert wird.

Durch die Erfindung wird es ermöglicht, die zu einer sehr hohen plötzlichdn Kraftentfaltung erforderliche Energie einer verhältnismäßig kleinen, längere Zeit wirkenden Energiequelle zu entnehmen.

Für viele Zwecke ist es erwünscht, nicht nur die Ladung und Entladung der Sammelfedern ohne Rücksicht aufeinander, also etwa auch gleichzeitig, vornehmen zu können, sondern auch den Rückgang des durch die Entladung bewegten Teiles rasch gestatten zu können. Zu diesen ,Bedingungen gesellt sich zuweilen auch die, daß die Vorrichtung von einer Änderung der Drehrichtung der Antriebswelle nicht beeinflußt werden soll.

Der Erfindungsgegenstand genügt diesen Bedingungen in vollstem Maße und hat den weiteren Vorteil geringen Kraftbedarfs für die Steuerung.

Vorrichtungen dieser Art sind dort von besonderem Nutzen, wo rasche und im Vergleich mit der Kraftquelle unverhältnismäßig kräftige Bewegungen, sei es in regelmäßigen, sei es in beliebigen Zeitabständen, auszuführen sind.

Rasch wirkende Bremsen, von Fahrzeugen stellen einen solchen Fall dar, andere Beispiele sind Fernschalter von Pumpen oder Motoren, Schützenwurf bei Webstühlen, Nageln von Schuhsohlen.

Bei den nach dieser Erfindung gebauten Vorrichtungen werden die Kraftfedern zwischen zwei auf einer Welle gelagerten Scheiben oder Sternen eingebettet — unmittelbar oder mittelbar ■—; behufs Spannung der Federn wird einer dieser Sterne gedreht und der andere festgehalten. Die Entspannung erfolgt durch Freigabe des bis dahin festgehaltenen Sternes,

welcher sich dann in demselben Sinne dreht, in welchem der andere Stern während der Spannung gedreht wurde. Diese Drehung wird vorteilhafterweise durch einen von einem Exzenter bewegten Schalthebel bewirkt, dessen Kegel durch einen gefederten Schieber nach Erreichung eines gewissen Verdrehungswinkels des durch den Schalthebel gedrehten Federsternes gegen den festgehaltenen beim ersten ίο Rückhub dieses Hebels außer Eingriff mit seinem Schaltrade gebracht wird. Der Verdrehungswinkel entspricht der höchsten Spannung der Federn.
Zwischen dem während der Ladung festgehaltenen Federsterne und der durch die Sammelfedern zu drehenden Welle ist ein Planetengetriebe eingeschaltet, dessen Innenrad mit dem Federsterne fest verbunden werden mag, während der Planetenradträger auf der zu drehenden Welle aufgekeilt wird und das Außenrad als Bremsscheibe ausgebildet und durch eine mittels Feder angezogene Hilfsbremse festgehalten wird. Diese Bremse wird im weiteren Lüftungsbremse genannt werden, während eine zweite Hilfsbremse, welche den mit dem Planetgetriebe verbundenen Federstern festhält, Anlaßbremse genannt wird.

Bei Lüftung der Anlaßbremse drehen die Sammelfedern mittels des Planetgetriebes die Arbeitswelle in der gewünschten Richtung, während letztere bei Abzug der Lüftungsbremse durch Federn oder sonstwie in der entgegengesetzten Richtung gedreht werden kann.

Die Arbeitsdrehung der auf der Schaltwelle gelagerten Maschinenteile beeinflußt den vorher genannten gefederten Schieber i_e im Sinne der Abschaltung der Antriebskraft, während der Rückgang der getriebenen Λ-Velle b_t den . Schieber im entgegengesetzten Sinne beeinflußt. Dies hat zur Folge, daß der Kegel des Schalthebels wieder in das Sperrad einfällt und die Neuspannung der Federn besorgt, sobald der Verdrehungswinkel der beiden Federsterne durch Entladung der Sammelfedern auf ein gewisses Maß herabgesunken ist.

Auf den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, welche sich besonders für Bremsen an Fahrzeugen eignet.

Fig. ι und 2 sind Teile desselben Bildes, welches einen Horizontalschnitt durch die Bremswelle b_x eines Wagenuntergestells darstellt, dessen Seitenteile O₁, a_% die Lager der Bremswelle b_x und deren yorgelegwelle f_x tragen. Eine der Wagenachsen M₁ (Fig. 2) trägt das Exzenter m₂, dessen Exzenterring in₃ durch den Bolzen A₄ mit dem Schalthebel A₂, A₃ verbunden ist. In letzterem ist eine Welle A₅ gelagert, auf welcher Schaltkegel A₆ und ein kleiner Hebel A₇ aufgekeilt sind. Das Schaltrad A₈ ist auf der verlängerten Nabe des Triebes A₁ aufgekeilt, welcher auf der Vorgelegwelle f₁ drehbar ist und in das auf der Bremswelle b_x drehbare Zahnrad c₉ (Fig. 2) eingreift. Das Ende der Nabe von A₁ ist mit einem stei'en Gewinde versehen, auf welches der Stutzen f₅ geschraubt werden kann, der mit entsprechendem Muttergewinde versehen ist, andererseits aber durch Feder f₇, welche in die Nut /"₄ der Welle f_x eingreift, daran verhindert wird, sich gegen f₁ zu verdrehen.

Seitlich auf dem Hebel A₂ ist ein Zylinder i_x (Fig. 2, 4 und 5) angebracht, dessen Unterteil als Führung für den Schlitten A₁ ausgebildet ist (Fig. 3 bis 10), welch letzterer mit Querschlitz A₂ (Fig. 2, 5 und 6) versehen ist, in welchen der Flansch /_f) des Stutzens f ₅ eingreift.

Im Zylinder I₁ ist die Federkapsel i₂ verschiebbar, aber durch Schraube %, welche in eine Nut der Kapsel eingreift, am Verdrehen gehindert (Fig. 4 und 5). Die Unterseite von i₂ ist mit zwei Abschrägungen versehen, welche den auf der Oberseite und Nase von Schlitten A₁ vorgesehenen Gleitbahnen A₃, A₄ (Fig. 8) entsprechen. Der Bolzen i₆ ist in der Kapsel i₂ so geführt, daß er in achsialer Richtung dagegen verschoben, aber nicht dagegen verdreht werden kann. Der geflanschte Ring i_s (Fig. 4) dient der Feder i₉ als Gegenlager und kann sich auf i_e so weit verschieben, als es die auf i_e befestigte Kappe i₇ gestattet bzw. bis er gegen den Deckel i_s der Kapsel i₂ drückt (Fig. 4)·

Das untere Ende des Stiftes i₆ ist mit seitlichen Flügeln versehen, welche den Flügeln A₅ und A₆ des Schlittens A₁ entsprechen.

Das Zahnrad C₁ kann sich ebenso wie das Rad C₉ auf der Welle b₁ drehen (Fig. 1). Beide Räder sind als Federsterne der Feder ä_x ausgebildet. Gewöhnlich werden zwei oder drei solche Federn, welche wie mehrgängige Schrauben gewickelt sind, verwendet. Rad C₁ (Fig. 3 und 1) steht mit dem auf f_x festgekeilten Zahntrieb f₂ in Eingriff. Da die Bremsscheibe f₃ (Fig. 2) auf dieselbe Welle aufgekeilt ist, kann sich C₁ nicht drehen, wenn f₃ durch die Bandbremse g_v g₂, g₃, ^₄, g₅ festgehalten wird. Auf der verlängerten Nabe von C₁ ist das Zahnrad C₂ befestigt, in welches die auf dem Planetenradträger b₁₀ drehbar befestigten Rädchen δ₇, no b_s, b₉ eingreifen, welche wiederum in die Innenzähne des Bremsrades c₃ eingreifen, das sich auf der Nabe von C₂ drehen kann. Der Planetenradträger S₁₀ und die Bremshebel b₂, b₃ sind auf der Welle O₁ aufgekeilt. Bremsband C₅ (Fig. 1) wird durch Hebel C₆, C₇ (Fig. 1 und 3) und die an einem Wagenteile befestigte Feder c₈ gespannt erhalten.

Die Hebel g₄ und C₇ (Fig. 3) sind durch Zugglieder mit Steuerteilen auf der Wagenplattform verbunden; &₅ (Fig. 1 und 3) ist eine Rückzugfeder, welche bei a_t am Wagenrahmen

befestigt ist; n₂, n_s, n₄ und δ₄ sind Teile, welche dazu dienen, die Wirkung der Feder b₅ so einzuschränken, daß die Welle δ-, stets um einen bestimmten Winkel zurückgedreht wird, wodurch der Abstand der abgehobenen Bremsklötze von den Schienen geregelt wird. Diese Teile wirken wie folgt:

Wenn das Bremsband c_s durch Ziehen des Hebels c₇ in dem der Feder C₈ entgegengesetzten Sinne (also nach links, Fig. 3) gelüftet wird, so kann Rad C₃ unabhängig von C₁ gedreht werden. Da aber die Feder b₅ durch den mit dem Hebel δ₂ verbundenen Planetenradträger δ₁₀ einen Zug ausübt, welcher die Zapfen der Planeträder entgegengesetzt dem Uhrzeiger zu drehen sucht, wälzen sich letztere auf dem durch Bremsband g₂ festgehaltenen Rade C₂ (Fig. 1) ab und drehen Rad c₃ in derselben Richtung, in welcher sich der Planetenradträger unter dem Einfluß der Feder δ₅ dreht. Mt dem Planetenradträger δ-,₀ drehen sich auch die Welle B₁ und die Hebel b₂ und O₃ im entgegengesetzten Sinne von dem, in welchem die Kraftfeder d_r sie vorher drehte. Es kann demnach ohne Ausschaltung von Getrieben oder Kupplungen eine Bewegungsumkehrung der angetriebenen Welle stattfinden, ohne daß dabei die Spannung der Sammelfeder geändert wird. Ausschaltung von Getrieben oder Kupplungen ist besonders dort, wo es sich um Übertragung großer Kräfte handelt, sehr störend, weil sich die betreffenden Kanten, welche die Grenze zwischen Eingriff und Lösung der lösbaren Teile darstellen, sehr rasch abnutzen. Überdies ist es meist mit Mühe verbunden, den Eingriff der Teile ineinander zu erneuern. Wenn die Spannung der Sammelfeder erst geändert werden muß, bevor die Bewegungsumkehr des angetriebenen Teiles stattfinden kann, so ist hierzu ein bedeutender Kraftaufwand notwendig oder Zeitverlust damit verbunden. Der Arm des Hebels δ₂ (Fig. 1), an dem die Feder δ₅ (Fig. 3) befestigt ist, ist kastenartig ausgebildet, und ein nach rechts gebogener Daumen n₂ des Zahnbogens M₁ (Fig. 1) greift mit Spielraum in diesen Kasten. Der Zahnbogen ist um die Achse der Welle J₁ im Sinne des Uhrzeigers (Fig. 3) drehbar, wird aber von dem bei M₃ gelagerten Sperrkegel W₄ (oder von mehreren solchen Kegeln) verhindert, sich im entgegengesetzten Sinne zu drehen. Die Schraube δ₆ dient dazu, den Spielraum von M₂ im Kasten δ₄ zu regeln.

Beim Entladen der Sammelfeder bzw. beim Anziehen der Bremse wird b₂ von der Sammelfeder ^₁ im Sinne des Uhrzeigers gedreht. Hierbei kommt die Oberseite von W₂ zur Anlage an die Deckfläche des Kastens δ₄ bzw. gegen die Regelschraube δ₆. Wird δ₂ hierbei weiter gedreht als bei der vorherigen Bremsung, so kann der Zahnbogen M₁ so weit verdreht werden, daß ein neuer Zahn desselben unter den Sperrkegel M₄ gelangt (Fig. 3). Hierbei wird Feder b₅ gespannt. Wird nun dem Hebel δ₂ durch Lösen des Bremsbandes c₅, wie oben erklärt, gestattet, sich im Sinne des Uhrzeigers zu drehen, so kann das nur so weit erfolgen, als dem Spielraum zwischen n₂ und der Unterseite des Kastens δ₄ und etwaigem Spielraum zwischen Sperrkegel M₄ und Sektor M₁ entspricht. Die Bewegung der Welle O₁ kann demnach in diesem Sinne beliebig eingeschränkt werden, d. h. die beschriebene Vorrichtung hat zur Folge, daß, in welcher Stellung immer Hebel b₂ sich befindet, wenn die Bremse angezogen ist, er stets bloß um einen gewissen Winkel zurückgedreht werden kann, wodurch auch die Lüftung des Bremsblockes gleichmäßig gemacht wird.

Die Beschränkung dieser Rückdrehung ist nicht nur deshalb wichtig, weil der nutzbare Hub hierdurch verkürzt und Zeit erspart wird, sondern noch mehr deshalb, weil die Spannung der Sammelfedern am Ende eines kurzen Nutzhubes (bzw. einer Nutzdrehung der Welle δ_χ) größer ist als am Ende eines langen bzw. weil hierdurch eine geringere Höchstspannung der Sammelfeder und eine kleinere Sammelfeder erforderlich wird und der Wirkungsgrad des Sammlers erhöht wird.

Die Wirkung der die An- und Abschaltung der Triebkraft regelnden, oben bereits erwähnten Teile ist folgende:

Wenn sich der Wagen bewegt, während die beiden Hilfsbremsen durch ihre Federn angezogen werden, wird das Rad c₉ so lange im Sinne des Uhrzeigers (Fig. 3) gedreht, bis die linken Kanten der Flügel A₅ und A₆ (Fig. 7 bis 10) über die rechten Kanten der Flügel des Bolzens ^₆ zu liegen kommen. In den Fig. 9 und 10 ist eine dieser Stellung vorhergehende angedeutet, aus welcher zu ersehen ist, daß die Feder i_g während der Rechtsbewegung von A₁, also während der Ladung der Sammelfedern, zusammengedrückt wird, weil die Kapsel i₂ durch die Nasen A₃ und A₄ nach aufwärts geschoben wurde, während i₂ durch A₅ und A₆ verhindert wurde, an dieser Aufwärtsbewegung teilzunehmen. Dieses Hindernis verschwindet im angedeuteten Moment, und Bolzen i_e wird durch Feder i_g in die Stellung gehoben, in welcher ihn Fig. 4 zeigt, vorausgesetzt, daß der Schaltkegel A₆ in diesem Moment nicht gerade schaltet. Ist letzteres der Fall, so wird der Hub von i₆ durch die Reibung des Kegels A₆ im Schaltrade verhindert, bis der Rückhub von A₆ beginnt. f₅, A₁ und i_ß bleiben dann in den in Fig. 4 dargestellten Lagen, bis durch Lüftung der Anlaßbremse eine Entladung der Feder d_x bewirkt wird. Rad C₁ dreht sich hierbei im Sinne des Uhrzeigers, f_x

im entgegengesetzten Sinne, und f_s wird nach links geschraubt; Schieber A₁ nimmt an dieser Bewegung teil, wie in Fig. 7 angedeutet; Kapsel i.₂ gleitet während dieser Bewegung so lange auf A₃ und A₄ nach abwärts, bis der Flansch von i_& den Deckel von i., berührt; nachher wird sie aber vom Bolzen i₆ getragen, der sich, der Flügel A₅ und £_e wegen, nicht senken kann. Dieses Hindernis ist beseitigt, sobald A₁ sich so weit nach links bewegt hat, daß die rechten Kanten seiner Flügel unter den linken Kanten der Flügel des Bolzens i_e zu stehen kommen. In diesem Moment fällt i.₁ mit J₆ so weit, daß der Kegel A₆ zu schalten beginnt und die Flügel des Bolzens i₆ den Rückweg nach links unter den Flügeln A₅ und A_n antreten, womit sich der geschilderte Vorgang zu wiederholen beginnt.

Statt der Torsionsfedern können bei entsprechender Änderung der Einschaltung Federn irgendeiner Art verwendet werden.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Feder- bzw. Gewichts-Kraftsanirnler, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung von dem Sammelglied auf den angetriebenen Maschinenteil durch ein Planetengetriebe erfolgt, von dessen drei Hauptteilen zwei behufs Steuerung nach Belieben feststellbar oder freizugeben sind, und daß bei Freigabe eines derselben die Drehung der Abgabewelle durch das Sammelglied im Arbeitssinne erfolgt, während bei Freigabe des anderen Teiles der angetriebene Maschinenteil von dem Sammelglied unabhängig gemacht wird und in beliebigem Sinne gedreht werden kann.

2. Feder- bzw. Gewichts-Kraftsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einesteils die Anschaltung der Betriebskraft an das Sammelglied selbsttätig erfolgt, sobald die in diesem aufgespeicherte Energie bis zu einer bestimmten Grenze abgenommen hat, und daß andererseits bei Erreichung einer vorbestimmten Grenze die Ladung selbsttätig unterbrochen und die Betriebskraft von dem Sammelglied abgeschaltet wird.

3. Feder- bzw. Gewichts-Kraftsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sammelglied direkt oder indirekt zwischen zwei Scheiben eingebaut ist, von denen die eine selbsttätig mit der Betriebskraft verbunden wird, sobald die aufgespeicherte Energie auf ein bestimmtes Maß herabgesunken ist und selbsttätig gegen Rücklauf gesichert ist, wogegen die andere mit einem Antriebsteil eines Planetengetriebes verbunden ist und mittels einer Steuerungsvorrichtung festgehalten oder freigegeben werden kann, während ein zweiter Teil des Planetengetriebes mit dem anzutreibenden Maschinenteil verbunden ist und auf diesen die im Sammelglied aufgespeicherte Energie überträgt, solange der dritte Teil des Planetengetriebes festgestellt wird, während bei Freigabe dieses Teils der angetriebene Maschinenteil von dem Sammelglied nicht beeinflußt wird.

4. Feder- bzw. Gewichts-Kraftsammler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der zwei Scheiben, zwischen die das Sammelglied direkt oder indirekt eingebaut ist, mit einer Schraube und die andere Scheibe mit der Mutter dieser Schraube verbunden ist, von denen eine achsial nicht verschiebbar ist, während die andere durch ihre achsiale Verschiebung einen gefederten Steuerteil, der die An- und Abschaltung der Betriebskraft besorgt, erst dann freigibt, wenn durch Wirkung der Feder die An- bzw. Abschaltung plötzlich erfolgen kann.

5. Feder- bzw. Gewichts-Kraftsammler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schalthebelantrieb auf der einen Seite des Sammelgliedes, bei dem die Steuerung des Schaltkegels oder eines gleichwertigen Maschinenteils durch eine selbsttätige, mit Sammelfeder bzw. Gewicht versehene Vorrich- g₀ tung erfolgt, deren Stellung von dem jeweiligen Verdrehungswinkel der Lade- und Entladescheibe des Sammelgliedes zueinander abhängt, und durch welche die Abschaltung der Betriebskraft während des Leerhubes des Schaltkegels bewirkt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.