DE273781C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 273781 -KLASSE 47Λ. GRUPPE

■'.·■■...· PAUL SCHÄFER in HANNOVER.

des Widerstandes.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe, durch das es ermöglicht werden soll, die von einer Maschine¹ an einer Welle ο. dgl. geäußerte Kraft an eine andere Maschine weiterzugeben, 5 ohne ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis innezuhalten, so daß sich also ein dem wachsenden oder abnehmenden Widerstände entsprechendes Übersetzungsverhältnis selbst bildet. Zu, dem Zweck werden die beteiligten Wellen

ίο mit einer nach Art des cardanischen Gelenkes aufgehängten Schwungmasse verbunden, und zwar derart, daß die Schwungmasse unter dem Einflüsse der treibenden und der getriebenen

' Welle zu einer gleichzeitigen Drehung um zwei etwa aufeinander senkrecht stehende Achsen gezwungen wird, sobald Kräfte zu übertragen sind. .'■■■;"■"; ^

Einrichtungen, zur Erzielung- solcher Doppeldrehungen bestehen allgemein darin, daß der

ao Schwungkörper auf einer Achse einer cardanischen Aufhängung: angeordnet ist, deren andere Achse die treibende Welle bildet/ und durch ein Kegelrädergetriebe mit der getriebenen..Welle verbunden ist. Der Schwungkörper kann aber auch mit beiden in der anderen Achse der Aufhängung angeordneten- Triebwellen'mittels "Kegelradtriebes verbunden sein.. Die Fig. 1 und 2 der Zeichnung stellen diese Einrichtungen dar. ^;

Nun ist bekannt, daß eine Schwungmasse (Kugel 0. dgl.) sich nicht -ohne Hinzufügung besonderer Kräfte zugleich in zwei geneigt zueinander stehenden Ebenen drehen läßt.,. Die Schwungmasse wird also in dem Getriebe der Doppeldrehung Widerstand leisten, wenn die daraus entstehenden beiden Widerstandskräfte, die naturgemäß in den beiden- Drehebenen^ auftreten, richtig aufgenommen werden. Es hat sich aber, ergeben, daß bei diesen gewöhnlichen Räderwerken eine anders geartete-Einwirkung vorliegen muß, da eine Übertragung nicht zustande / kommt. Die Schwungmasse scheint' bei diesem Antrieb vielmehr infolge eines Ausgleichs der Kräfte der Doppeldrehung von selbst so viel zu folgen, daß das Planetenrad ari dem zu treibenden Rade widerstandslos abrollt. Man erkennt auch bald, daß ein solches Räderwerk nur in den zur jeweiligen Rollebene parallelen Ebenen Widerstände zu überwinden vermag. Insbesondere bei der Ausführungsart nach Fig. 2 ist leicht zu verfolgen, daß der in die Schwingungsebene der Rollachse fallende zweite Drehwiderstand ausgleichend wirkt, weil er am Planetenrad mit rückrollender Wirkung angreift. Die Ausführung nach; Fig. 1 täuscht in ;dieser Beziehung, da man geneigt ist, die Aufhängungsachse als Rollachse anzusehen. In Wirklichkeit liegt eine Verschiebung" des Achsenkreuzes . vor, weil die Antriebsart zu einem Planetenkegel führt, der gegenüber dem scheinbaren um die Hälfte verkleinert ist. Die Rollachse liegt also auch hier genau zwischen den beiden Einwirkungsstellen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht denn auch vornehmlich darin, diese bekannten Kegelräderwerke dem Grundgedanken entsprechend so umzugestalten, daß sie bei Verwendung einer Schwungmasse zur Erzeugung der Doppeldrehung auch eine entsprechende Doppelwirkung besitzen.¹

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(2. Auflage, ausgegeben am 22. Mai igig.)

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nun eine Eigenschaft der Verzahnung in Anspruch .genommen, die zustande kommt, wenn eine oder auch beide Drehachsen des Triebwerks so gelagert werden, daß sie sich an dem'gemeinsamen Schnittpunkt voneinander zu entfernen vermögen. Durch solche Aufhängung bzw. Lagerung tritt dann die Doppeldrehung des Schwuhggewichts erst ein, wenn sich die Zähne der Räder

ίο im Eingriff verklemmt, haben, da erst ,durch diese Verklemmung das vorhergehende Abzeichen der Drehachsen vom gemeinsamen Schnittpunkt begrenzt wird, dessen Ursache wieder mit dem Bestreben, der Doppeldrehung auszuweichen, zusammenhängt.

Durch diese Umgestaltung erhält das Räderwerk folgerichtig zwei Wirkungsebenen, die auch mit denjenigen, in denen die Widerstandskräfte bei der Doppeldrehung auftreten, zusammenfallen.'' Die Kräfte der einen Ebene werden dann durch Verklemmen, die der anderen beim Abwälzen aufgenommen.

Die Fig. 1 und 2. stellen die schon eingangs näher-erklärten Kegelräderwerke dar, in denen das Planetenrad beim Antriebe eine mit ihm fest verbundene Schwungmasse zur Doppeldrehung zwingt, natürlich auch selbst eine solche erfährt, also an der Wirkung teilnimmt. Die gemeinsame Welle e ist bei beiden Ausführungsärten aber nur an dem einen Ende aufgehängt bzw. in einer Pfanne gelagert, während ihr anderes Ende ungestützt ist. Die Anschläge Λ und b sind vorgesehen, um Nebenabweichungen der Welle e zu verhindern.

In Fig. ι befindet sich die treibende Welle rechts, während in Fig. 2 der Antrieb beliebig von rechts oder links erfolgen kann. Schwunggewichtswelle und damit auch Planetenrad und Schwungscheibe in Fig. 1 folgen nun bei der

.40 neuen Aufhängungsweise der Drehbewegung der cardanischen Aufhängung genau erst dann, wenn die Welle e, die infolge des Widerstrebens ihrer Schwungmassen gegen Doppeldrehung zunächst eine Abweichung aus der cardanischen Mitte vollführt, durch' Verklemmen der Räder an dem weiteren Abweichen verhindert wird. Bei gut bearbeiteten Kegelrädern fällt dieser Augenblick fast mit dem Beginn des Antriebes zusammen. Im weiteren Verlaufe" bleibt natür-Hch die Verklemmung .auch bei dem gleichzeitigen Abwälzen der Räder bestehen. Die Widerstandsarbeiten verteilen sich in der Folge stets gleichmäßig auf die treibende und die getriebene Welle, im ersteren Falle Arbeit vernichtend, im zweiten Falle Arbeit spendend.

Bei der Aufhängungsart nach Fig. 2 bleibt

die cardanische Aufhängung zunächst stehen, wobei man sich die getriebene Welle bereits belastet vorzustellen hat. Auch hier tritt dann nach dem geringen Ausweichen der Welle e die Verklemmung in der Verzahnung und damit erst die folgerichtige Kräfteverteilung bzw. Kraftübertragung ein.

, Man erkennt, daß die geschilderte Doppelwirkung der Verzahnung eine Folge der Freigäbe der Spitze des vervollkommnet gedachten Planetenkegels ist. Ferner ergibt sich, daß hier die resultierende Wirkurigsebene der Eingriffsstelle mit der anliegenden Mantellinie des Planetenkegels zusammenfällt. Unter dem gleichen Begriff der resultierenden Wirkung läßt sich ermitteln, daß an der Eingriffsstelle weder eine reine Abwälzung noch ein reines' Verklemmen auftreten wird. Bei den sehr breit gehaltenen Zahnflanken kann sehr wohl unter den vom -Rollwiderstände herrührenden Flankendrücken -noch eine stabilisierende Wirkung hinzutreten, derart, daß nur noch eine Neigung zum Verklemmen übrigbleibt. Die Verzahnung würde also nur den Mangel aufweisen, daß sich die Flankendrücke an ihr ungleichmäßig ver- _v teilen. Damit würde eine Verzahnung vorliegen, bei der ein Teil des Schwingungswiderstandes in Rollwiderstand umgeformt wird; was an der Gesamtwirkung nichts ändert, wohl aber der Verzahnung praktisch zum Vorteil gereicht.

Für die Erklärung der näheren Arbeitsweise des Getriebes ergeben sich nach dem bisher Gesagten zwei Widerstandsarbeiten, die sich gleichmäßig verteilen, weil die Doppeldrehung mit dem Verhalten der zu treibenden Seite zusammenhängt. Entsprechend dem Gesetz von der Erhaltung der Energie wirkt dann der als primär bezeichenbare Teil der Widerstandsarbeit verzehrend auf die zugeführte Arbeit ein, während der sekundäre Teil dann folgerichtig die Entgegenstellung einer Arbeit verbrauchenden Maschine verlangt. Da Arbeit gleich Kraft mal Geschwindigkeit ist, befinden* sich in dem Getriebe nun nicht nur Kräfte, sondern auch Geschwindig- - keiten im Gleichgewicht. Der Gleichgewichtszustand ist begreiflicherweise aber völlig labil, und somit das Auftreten pendelnder Schwingungen die Folge. Die beiden Widerständsarbeiten äußern sich also in Wirklichkeit nie zugleich, sondern wechselweise in entsprechender Phasenverschiebung." Diesem wechselnden Auftreten paßt sich naturgemäß die Kraftmaschine ■- an, wobei sie infolge der verkürzten . Einwirkungsdauer mit entsprechend verstärkten Momenten arbeitet. In gleicher Weise erfolgt dann die Anpassung auf der Arbeitsseite, d.h. auch hier "wird sich die Entnahme von selbst periodisch vollziehen. Stellt man sich also den Übergang der Arbeit gewissermaßen im Differentialbegriff auf solch pendelnde Weise vor, so erkennt man, daß die an der treibenden Seite gleichsinnig eingeleitete Pendelung von der zu treibenden Seite stets gegensinnig und um so schneller

abgefangen wird, je größer die Relativbewegungen, also die Widerstände an dieser Seite sind. Es findet in der Folge eine ganz selbsttätige und dem dargebotenen Widerstände jeweilig entsprechende Umformung der Pendelenergie statt, womit der eigentliche _r Zweck des vorliegenden Getriebes, nämlich die selbsttätige Änderung der Übersetzung entsprechend 'der Änderung des Widerstandes, auch theoretisch eine Erklärung "findet, die gegenüber den bisherigen Vorstellungen von der Differentialwirkung solcher Planetenwerke wohl den Vorzug hai^ völlige Einsicht zu gewähren. Im. übrigen sind ähnliche Pendelungen auch bei der Kreiselwirkung zu finden, wo man sie • als Nutationen der Kreiselachse bezeichnet.

Claims (2)

1. Patent-An Sprüche:

   i. Getriebe mit selbsttätiger Änderung der Übersetzung entsprechend der Ände- ! rung des Widerstandes, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kraft übertragenden Wellen mit einer cardanisch aufgehängten, um zwei geneigt zueinander stehende Achsen drehbaren Schwungmasse durch Kegelräder so verbunden werden, daß die sich beim Antriebe infolge der Doppeldrehung der Schwungmasse in ihren beiden Drehebenen bildenden Widerstandskräfte einerseits durch Verklemmen, anderseits durch Abwälzen 'der Kegelräder auf die beiden Wellen über-^ tragen. . . ·
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1,· dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermöglichung des Verklemmens der Verzahnung eine oder, auch beide Drehachsen des Schwunggewichts so gelagert werden, daß sie sich an dem gemeinsamen Schnittpunkt, d. h. am; Cardanmittelpunkt voneinander zu entfernen vermögen. -

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.