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Getriebe. Gegenstand der Erfindung ist ein Getriebe, das beispielsweise
an Entfernungsmessern und Neigungsmessern angewendet werden kann, und mit dem man
die Umsetzung der Länge des Weges N eines bewegten Teiles in einen Weg von umgekehrt
proportionaler Länge
eines anderen bewegten Teiles erzielen kann, wobei der Wert von N beliebig ist,
so daß das Ergebnis mit in weiten Grenzen wechselnden Werten von N erzielt werden
kann.. Das Getriebe gründet sich auf eine besondere Eigenschaft der Hyperbel. Bei
demselben wird die Bewegung eines nach einer hyperbolischen Leitkurve sich. bewegenden
Teiles auf zwei andere bewegliche Teile üb-ertragen, derart, daß dereine einen Weg
durchläuft, der gleich ist der Summe zweier durch die Koordinaten des nach der Leitkurve
sich bewegenden Teiles bestimmter Längen, während der andere gleichzeitig einen
der Differenz dieser Längen entsprechenden = Weg
durchläuft, wobei
die durchlaufenen Strecken konstant ihrer gegenseitigen Umkehrungen sind.
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Einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der
Zeichnung dargestellt; es zeigen Abb. i die eine Ausführungsform von oben, Abb.
2 einen Schnitt nach 2-a der Abb. i. Hier wird die hyperbolische Leitkurve des mit
den beiden umgekehrt proportional bewegten Organen verbundenen Organs gebildet von
einer Hyperbel mit rechtwinkligen Koordinaten, deren Asymptoten aber miteinander
einen beliebigen Winkel bilden. In Abb. ; ist eine solche Hyperbel mit rechtwinkligen
Koordinaten o-x und o-y gezeigt.
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Bekanntlich ist die Gleichung dieser Hyperbel folgende:
wobei a und b zwei beliebige Konstanten sind.
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Diese Gleichung kann auch wie felgt ausgedrückt werden: ( 11 11 11
die-Strecke Leitkurve C ,
Langseiten D1 E Schlitten E Zahnstange F Leitkurve
C olle G Antriebsschraube H
Es ergibt sich ohne weiteres, daß die Werte und
konstant ihre gegenseitigen Umkehrungen sind.
Y +x'
Zahn-Bei dem Getriebe gemäß Abb. i und a verschiebt sich ein Organ in
Berührung mit eine Länge stange I' einer Kurvenführung, die bestimmt ist durch die
Gleichung
und ergibt dabei zusammen in jedem Augenblick eine Verschiebung, deren Koordinaten
x und
sind; es ihre ist also demgemäß leicht durch dieses Organ zwei andere Organe zusteuern,
von denen das eine sich um
,das andere Verschiebung y Verschiebung x um die Strecke
verschiebt.
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Zahnstangen KI Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine hyperbolische
nach der oben 12
aufgestellten Formel
in einem kastenförmigen Rahmen D befestigt, indessen parallel der :ochse o-x der
Leitkurve C ein Schlitten verschoben werden kann. Auf dem ist parallel der Achse
o-y der hyperbolischen Leitkurve eine geführt, die die Achse einer mit der im Eingriff
gehaltenen h trägt. Eine ist in den Querseiten D° des Gehäuses gelagert und durchdringt
eine unter dem ausgebildete Mutter derart, daß man durch Drehen des auf der aufgekeilten
Handrades lt den Schlitten E auf x verschiebt und mit ihm die Rolle G, deren
Berührungspunkt mit der Leitkurve C gleichzeitig gemäß y verschoben wird.
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Die Zahnstange F steht im Eingriff mit zwei Zahnrädern I1, I=, die
mit zwei Zahnrädern J1, J° verbunden sind, deren Achsen getragen werj° von
dem Schlitten den. Die Zähnezahl der Zahnräder h, J1 und die der Zahnräder I= und
J stehen im Verhältnis Die Zahnräder J1, J
sind im Eingriff mit den in dem Schlitten E geführten Zahnstangen K1, K . Zähnezahl
und Durchmesser der Räder h, I=, J1, J
, L1, L
sind je
unter sich gleich.
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Uni den dauernden Eingriff zwischen der und der zu sichern, kann man
auf eine der i, eine Feder hl einwirken lassen, deren eines Ende an die Zahnstange
und dem anderen Ende an einen Festpunkt des Schlitso tens E artgelenkt ist. Da die
angeordnet ist, daß die Drehachse der Rolle G eine Hyperbel C von der Gleichung
beschreibt, schreitet ein beliebiger Punkt der Zahnstangelii um eine Länge
fort, während ein beliebiger Punkt der um K
fortschreitet. Wenn man die Rolle G am Ausgangspunkt der Koordinaten der Leitkurve
C betrachtet, und wenn man sie infolge der Bewegung des Schlittens E eine Verschiebung
machen läßt, die sie in eine neue Stellung führt, wo Koordinaten x und y werden,
so ist es klar, daß die Zahnstange F selbst eine Verschiebung x parallel der Schraubenachse
und eine parallel ihrer eigenen Achse gemacht hat. Die wird unv erändert auf die
und übertragen. Die Verschiebung y von F hat andererseits die Räder 1i und um einen
Bogen gedreht, dessen Abwicklung gleich y ist; infolgedessen haben sich die Zahnräder
1i und I= um einen Bogen gedreht, dessen Abwicklung
ist. Diese Werte werden algebraisch zu x zugezählt. Schließlich hat sich die eine
der Zahnstangen um
und die andere , um
verschoben.
Man kann also an Zahnrädern Lr, L°, die von den
Zahnstangen I(1 und I(1'# gedreht werden, drehende Bewegungen ableiten, die :einander
umgekehrt proportional sind. Wenn also das Zahnrad L' N-Uml:äufe in der Zeiteinheit
ausführt, macht das Zahnrad L° @gleichzeitig
Umdrehungen.
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In Abb.4 und 5 ist von oben und im Schnitt nach 5-5 der Abb. 4. eine
abgeänderte Ausführungsform gezeigt, bei welcher der Mittelpunkt einer Rolle, die
von einem Schlitten getragen wird, wie beim vorigen Ausführungsbeispiel, eine gleichschenklige
Hyperbel beschreibt, indem sich die Rolle zu diesem Zweck gegen eine entsprechend
konstruierte Kurvenführung stützt, die, wie beim vorigen Ausführungsbeispiel--an
dem Gehäuse befestigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel verläuft die von der Mittelachse
der Rolle G beschriebene Hyperbel nach der Gleichung y2 - x= = i.
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Die Einrichtung umfaßt wie beim vorigen Ausführungsbeispiel einen
Schlitten E, der zwischen den Langseiten D,1 des Gehäuses D verschoben werden kann
und zu diesem Zweck von der Schraubenspindel H durchdrungen wird die mittels des
Handrades lt gedreht werden kann. Der Schlitten E trägt die Achsen von. vier Rollen
lull, M", M3, M4, die nach einem Rechteck angeordnet sind, dessen Seiten parallel
bzw. lotrecht zu der Hauptachse der Vorrichtung verlaufen. Um diese Rollen ist ein
Draht m gelegt, an dem der Träger ä der Achse der Rolle G befestigt ist; eine mit
dem einen Ende an dem Draht, mit dem anderen Ende an einem Festpunkt des Schlittens
befestigte Feder ntl strebt dauernd die Rolle G in Eingriff mit der Leitkurve C
zu haltern. Die Schenkel des Drahtes m, die parallel der x-Achse der von der Rollenachse
G beschriebenen Hyperbel sind, tragen Zahnstangen I(1, I('=, die iuit Zahnrädern
L1, L2 in Eingriff stehen, deren Zähnezahl und Durchmesser gleich sind. Wenn man
durch Drehen der Kurbel k den Schlitten E verschiebt, verschiebt sich ein beliebiger
Punkt des die Zahnstange I(1 tragenden Drahtschenkels um den Betrag y +
x, während ein beliebiger Punkt der Zahnstange I(° sich um
y - x verschiebt. Hieraus ergibt sich, daß, während das Zahnrad L1 zu einer
gegebenen Zeit N-Umläufe macht, das Zahnrad L-' gleichzeitig Umläufe macht.
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Es versteht
sich von selbst, daß bei den gezeigten Ausführungsbeispielen die Verschiebungen
der Leitrollenachse in jeder anderen Weise in Verschiebungen nach einer Summe und
einer Differenz von Längen umgewandelt werden können; so kann man heim Ausführungsbeispiel
gemäß Abb. 4 und 5 die Very - x und y + x, statt sie an den Zahnstangen abzunehmen,
an beliebigen anderen Übertragungsorganen abnehmen.
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Schließlich bann man zum Abnehmen der Verschiebungen @ -x und
beliebige bekannte Einrichtungen, wie Ausgleichsgetriebe o. dgl., benutzen.
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Wie in dem Schaubild nach Abb. 6 gezeigt, kann man einen beweglichen
Teil, beispielsweise die Rolle G gemäß dem früheren Ausführungsbeispiel in Abb.
statt einer stetigen Hyperbel einen Hyperbelbogen beschreiben lassen; während der
bewegliche Teil diesen Hyperbelbogen beschreibt, wirkt das Getriebe als Umkehrgetriebe;
die Leitkurve kann dann jenseits dieser Punkte eine beliebige kurve darstellen,
beispielsweise Bl-und B='-B3, die die Asymptoten der Hyperbel überqueren. Während
die Achse der Rolle G diese Kurvenstücke zurücklegt, geht die Zahl N der Umdrehungen
die dem mit der Rolle kinematisch verbundenen Organ übermittelt wird, in dem Augenblick
durch den wenn die Mittelachse der Rolle sich auf einer der Asymtot:en befindet,
da für diesen Punkt y = x und infolgedessen y - x
= o. Auf diese Weise
kann die Vorrichtung eine praktische Anwendung auf Entfernungsmesser oder auf eigungsme
ser finden, wo die einzustellenden Organe zur Bestimmung der Abstände proportional
dem Abstand N und seiner Umkehrung
sind, wobei die Regelung für einen Abstand N= @@ bewirkt werden kann.
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Eine Leitkurve von der Art der in Abb. 6 dargestellten kann statt
für rechtwinklige Koordinaten für polare Koordinaten gemäß Abb. ; entworfen werden.
_ Bei dieser Ausführungsform die Kurve Cl auf einen Pol o bezogen. Sie ist von einer
gleichschenkligen Hyperbel y -x = t abgeleitet. Indem man vom Scheitelpunkt O aus
auf den Radienvektoren Längen r, gleich den Koordinaten y der Hyperbel, vermehrt
um eine L aufträgt und als entsprechenden Winkel cu die Abzissen x der Hyperbel,
dividiert durch eine Konstante a, wählt, erhält man die Kurve Cl. Man erhält also
für jeden Punkt A1 der eine O Al = y -j- L und einen Winkel
man mit dem als Mittelpunkt einen Irreis vom sieht man, daß in jedem Augenblick
der Kreisabschnitt A3 - A ist, derart, daß = a die Größen
- (Y - L a ,.) einerseits und r - L - a m anderseits
dauernd proportional sind. 1 Die von oben und im Schnitt von der Seite in Abb. 8
und 9 gezeigte Anordnung umfaßt
eine feste Leitkurve C, die so entworfen
ist, daß der Mittelpunkt der Rolle G, sich dauernd auf sie stützend, eine der Kurve
Cl der Abb. ; entsprechende Kurve beschreibt. P ist ein Abschnitt einer zylindrischen
Trommel vom Halbmesser a mit dem Mittelpunkt O. Ein Stahlband Q ist um diese Trommel
gelegt und daran in einem Punkt g befestigt, um ein Gleiten zu verhindern. Das Band
geht über zwei Rollen R1 und R2, deren Achsen von einem Zahnrad R getragen werden.
Die Rolle G ist auf eine Achse aufgesetzt, die von dem Schlitten G1 getragen wird,
der, in Gleitbahnen r des Rades R beweglich, unter der Wirkung einer daran befestigten
Feder g steht, deren anderes Ende an einer Stelle dieses Rades befestigt ist.
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Wenn man beispielsweise mittels des auf der Achse s des Drehgriffs
s1 befestigten Zahnrades S das Rad R um co dreht, erhält man eine Verschiebung der
Rolle G gegenüber dem Mittelpunkt O, um ein Stück r - L. Die Verschiebung
der Rolle G stellt das Band Q ein, das an dem Schlitten G1 bei g1 befestigt ist.
Hierdurch wird die Trommel P in jedem Augenblick um den Betrag r - L vermehrt, um
den Wert a c) gedreht.
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Das Rad R trägt anderseits die Achsen von zwei Zahnrädchen T1, T2,
die miteinander in Eingriff stehen. Das Zahnrad TI kämmt mit einer Zähnung P1 an
der Trommel P, das Zahnrad T2 mit einer Zahnung V1 an dem Zahnrad V, das lose auf
die Nabe der Trommel P aufgesetzt ist. Ein Zahnrad W ist starr verbunden mit der
Trommel P und überträgt seine Bewegung unter geeigneter Übersetzung auf die Welle
W1 durch das Zahnrad W2; die Bewegung von V wird von dem Zahnrad Y2 auf eine Welle
Y1, ebenfalls übersetzt, übertragen. Es werden also schließlich die Bewegungen der
Wellen W1 und Y1 proportional, die eine der Größe r - Z -f - a c), die andere dem
Wert r -L -a w; sie sind also umge. kehrt proportional, da diese Größen b
(,) y -f- x und y - x darstellen.