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Vorrichtung zur Kraftübersetzung vermittels der Reibwirkung einer
Spiralfeder Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftübersetzung vermittels
der Reibwirkung einer Spiralfeder, die bei ihrem vorderen Ende mit Hochfrequenz
stetig hin und her geschwungen wird. Sie soll in Umwandlung der Schwingbewegung
in eine umlaufende die Aufgabe eines stufenlosen Getriebes unter Bekämpfung jener
Verluste lösen, weiche bei der Überbrückung des Wechselspiels der Schwingung und
der Gleichmäßigkeit des Umlaufs in Abhängigkeit von der Frequenz auftreten.
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Die Zeichnungen zeigen schematisch einige Ausführungsbeispiele des
Erfindungsgegenstandes. Abb. i ist die schaubildliche Ansicht einer einfachen Vorrichtung
und Abb. 2 die Stirnansicht des -rückwärtigen Federendes derselben. Die übrigen
Abbildungen stellen doppelt wirkende Vorrichtungen in verschiedenen Ausführungsformen,
und zwar in Abb. q. und 6 im Längsschnitt, in Abb.3 in Seitenansicht, in Abb.7 aber
in Vorderansicht, dar, wogegen Abb. 5 ein nach Linie V-V der Abb. ¢ genommener Querschnitt
ist.
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Nach Abb. i und 2 schwingt die Welle i am Wege des nachstellbaren
Exzenters 2 und Pleuelstange 3 die Kurbel q.. Die Welle i läuft in Pfeilrichtung
mit gleichmäßiger Tourenzahl um, und die Schwingungsweite der Kurbel ¢ läßt sich
mit Änderung der Exzentrizität des Exzenters 2 regeln.
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Die Kurbel q. sitzt lose am Zapfen 5 der Reibungstrommel 6 und wird
an das vordere Ende 7 des Spiralfederbandes 8 angelenkt, welches somit an der von
ihm umschlungenen Trommel 6 durch die Welle i bei seinem Ende 7 mit wechselbarer
Schwingungsweite stetig hin und her geschwungen wird.
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Das hintere Ende 9 der Feder 8 steckt in der an der Wellenfortsetzung
io der Trommel 6 lose sitzenden Scheibe i i, die also von der Feder 8 mitgeschleppt
wird. Die Scheibe i i trägt den an ihr bei 12 abgefederten und bei 13 angelenkten
Nocken 1q., dessen Fühlflanke 15 nach einer Drehrichtung, und zwar im Sinne des
Fanghubs der Feder 8, sperrend wirkt, nach der anderen Richtung aber an der Welle
io lose gleitet.
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Die Feder 8 ist derart bemessen und angebracht, daß sie sich im losen
Zustande wie eine Hülse benimmt, wobei die beiden Federenden 7, 9 sich gleichzeitig
und in gleichem Sinne bewegen. Beim Leerhub wird die Feder 8 von der Trommel 6 losgewunden,
und die lose Feder 8 verdreht die lose Scheibe i i im Verhältnis zu der Welle i
o allzusammen leer zurück. Dagegen beim Fanghub stemmt sich der Nocken 14 gegen
die Welle io, fängt das Federende 9 ab und leitet somit das Anliegen der Feder 8
an der Trommel 6 ein. Das bei seinem hinteren Ende 9 einmal abgefangene und bei
seinem vorderen Ende 7 eingewundene Federband 8 ruft sodann an der Trommel 6 eine
der jeweiligen Beanspruchung entsprechende Reibung hervor, mit welcher die Trommel
6 mitverdreht wird.
Der Bogenwinkel der Trommelverdrehung, d. h.
die Übersetzung, richtet sich nach Maßgabe der Veränderung der Exzenterverstellung.
Während des Fanghubs verdrehen sich die Teile i i bis 15 mitsamt der Feder
8, Trommel 6 und Welle io nach vorwärts.
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Die Teile i i bis 15 bilden einen lose angebrachten, hubweise spielenden
Friktionsfreilauf, der jedoch an der eigentlichen Kraftvermittlung keinen Teil nimmt
und auch seitens der Feder 8, ungeachtet von der Größe ihrer jeweiligen Reibungskraft,
bloß bis zum Einsetzen einer Reibung beansprucht wird. Der Leerhub wird gegenüber
der vorangehenden Reibungskraft eingeleitet. Während des Leerhubs wird die Feder
8, abgesehen von der praktisch vernachlässigbaren Gleitreibung der Fühlflanke 15
an der Welle i o, völlig gelüftet.
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Der Leerhub der beiden Federenden 7, 9 ist gleich, wogegen der Fanghub
des tätigen Federendes 7 von einem passiven Hub - man könnte sagen, von einem Blindhub
- des Federendes 9 begleitet wird, welcher in einer selbsttätigen Verzögerung
des hinteren Federendes 9 besteht. Dieses Wechselspiel erfolgt jedoch nur bei verhältnismäßig
geringen-Schwingungszahlen genau auf der beschriebenen Weise, d. h. Hand in Hand
mit der absatzweisen Winkelverdrehung der Trommel 6. Bei wachsender Frequenz ist
die Trommel 6 infolge ihrer Masse mehr und mehr bestrebt, nach der Art eines Schwungrades
in Pfeilrichtung mit gleichmäßiger Geschwindigkeit umzulaufen, hinter welcher die
Winkelgeschwindigkeit der Feder 8 sowohl am Anfang wie auch am Ende des Fanghubs
mehr und mehr zurückbleibt. Unter solchen Umständen müssen schädliche Kräfte entstehen,
die Bremsarbeit, Erwärmung usw. verursachen, wenn die Feder 8 die Trommel 6 während
des vollen Fanghubs ergreift, wo doch die Geschwindigkeit der ersteren auf einer
immer größer werdenden Hubstrecke hinter der der letzteren zurückbleibt. Der Erfindungsgegenstand
ist von diesem Übel frei, da die Feder 8 die Trommel 6 nur bei gesperrtem Nocken
14 ergreift und letzterer mit seiner Flanke 15 gegen die Welle io nur anlaufen
kann, wenn die Geschwindigkeit des Freilaufs i i bis 15 bzw. der Feder 8 im Fangsinne
größer ist als die der Welle i o. Die von diesem Geschwindigkeitsunterschied ohne
jede Sondersteuerung abgeleitete Selbsttätigkeit des hinteren Federendes 9 soll
die richtige Fang- und Loslassungsstelle der Feder 8 innerhalb eines jeden Fanghubs
bei jeder Frequenz sicher und genau, und zwar im An -schluß an den Ausgleich der
beiden Ge schwindigkeiten ergeben.
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In den folgenden Abbildungen handelt es sich um doppelt wirkende Spiralfedern.
Nach Abb.3 ist an einer durchgehenden Welle 61
eine rechts- und eine linksgängige
Feder 8 bzw. 81 zur Vermeidung der Fluktuation derart angebracht, daß eine
jede Schwingung den Fanghub der einen und zugleich den Leerhub der anderen Feder
bedeutet. Die unmittelbar betätigten beiden Federenden sind miteinander kraftschlüssig
- verbunden, wodurch die Masse der bewegten Teile verringert wird.
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Abb. ¢ und 5 zeigen eine Ausführungsform, wo die Feder 8 zwischen
einer Hülse 16 und der damit gleichachsigen Trommel 6 steckt und einen zweifachen
Freilauf schleppt, dessen Nocken 14 nur mit der Welle io, Nocken 141 aber nur mit
der Hülse 16 zusammenwirken. An der Welle i o ist ein Kegelrad 1 7 gekeilt, welches
mit dem Ritzel 18 und letzteres mit dem die Fortsetzung der Hülse 16 bildenden Kegelrad
i 9 kämmt. Die Vorrichtung wird bei 2o, 21 und 22 gelagert. Die Schwingkurbel q.
ist wieder gleichachsig mit der Trommel 6 angeordnet. Diese Ausführungsform ergibt
einen gedrängten Zusammenbau mit nur einer Hauptachse.
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Abb. 6 zeigt eine Ausführungsform, wo sowohl die Trommel 6 wie auch
die Hülse 16 in Stirnräder 23, 24. auslaufen. Diese sind untereinander mit Hilfe
von zwei Trieben zu verbinden, damit sie gleichgerichtet werden und zusammenarbeiten.
Die Nocken 1q., 1¢i greifen hier in die konischen Nuten 25, 26.
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Abb.7 zeigt eine Zwillingsvorrichtung mit Stirnrädern 23, welche einerseits
nach-rechts und andererseits nach links laufen. Die getriebene Welle 27 befindet
sich unten, und der im Hebelarm 28 lose gelagerte Trieb 29 läßt sich um den mit
der Welle 27 gekeilten Trieb 3o von links nach rechts verschwenken, wodurch die
Drehrichtung der Welle 27 unbeschadet'der jeweiligen übersetzungsverhältnisse beliebig
gewechselt werden kann.
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Bei der beschriebenen Vorrichtung wird die möglichst geringste Masse,
und zwar lediglich nichts weiter als die bloße Feder geschwungen, welche auch bei
geringen Ausmaßen an verhältnismäßig großen schmierbaren Flächen ohne schädliche
Erwärmung wirkt und selbstsperrend ist. Eine haarfeine Spalte genügt, um die Feder
vollständig zu lüften, wodurch ein totes , Spiel vermieden wird. Die Beseitigung
der schädlichen Reibwirkungen und Massen steigert den Wirkungsgrad der Vorrichtung.