DE579581C - Mit schnellaufender Anlasskupplung versehene mechanische Drehzahlminderungseinrichtung fuer Elektromotoren - Google Patents

Description

Es ist bekannt, mittels besonderer selbsttätiger Anlaßkupplungen diejenigen Schwierigkeiten beheben zu können, die sich Elektromotoren, insbesondere Käfigankermotoren, beim Anlauf entgegenstellen, und darüber hinaus die Anlaßkupplung als sehr vorteilhaft wirkende selbsttätige Lastanwerfbremse verwenden zu können.

Da nun die Abmessungen solcher Anlaß-

to kupplungen im wesentlichen von dem Drehmoment bestimmt werden, das sie zu übertragen haben, und da weiterhin beispielsweise bei Anwendung der Fliehkraftwirkung als wesentlichem Drehmomenterzeuger die Kraftäußerung mit der Drehzahl im quadratischen Verhältnis zurückgeht, so lassen sich solche Apparate vorteilhaft nur für höhere Drehzahlen bauen. Diese Apparate, die in der äußeren Gestalt einer Riemenscheibe oder eines Kupplungsflansches für direkte Antriebszwecke gebaut werden, haben daher bisher praktisch nur in solchen Fällen Anwendung finden können, in denen es möglich gewesen ist, sie an Stelle der Riemenscheibe auf das zugängliche freie Wellenende des schnellaufenden Elektromotors aufzusetzen. Wollte man dann besonders langsam laufende Arbeitsmaschinen antreiben, so blieb immer nur das bekannte umständliche Mittel der Verbindung über ein' Riemen- oder Rädervorgelege. So sind u. a. Vorrichtungen bekannt, bei denen die angetriebene Kupplungshälfte der Fliehkraftkupplung mit dem Zahn rad einer außerhalb des Motors auf besonderen Lagern aufgebauten Vorgelegewelle kämmt, die ihrerseits für den Lastantrieb dient. Dieser Weg ist auch bei solchen bekannten Anordnungen eingeschlagen worden, bei denen man dazu übergegangen war, eine möglichst enge Verknüpfung zwischen Kupplung und Antriebsmotor eintreten zu lassen.

Es ist nun Gegenstand der Erfindung, Kupplung, Übersetzungsgetriebe und Motor so zusammenzubauen, daß der Getriebekupplungssatz ausschließlich von den ohnehin für die Lagerung der Motorwelle vorhandenen Lagern bzw. Lagerschildern getragen wird. Auf diese Weise wird es möglich, den Anlaßvorgang des Motors mittels einer selbsttätigen Anlaßkupplung zu beherrschen und gleichzeitig der Forderung Rechnung zu tragen, möglichst schon am Motor selbst die für den Antrieb der Last benötigte geringe Drehzahl zur Verfügung zu haben.

Die Abb. 1 bis 3 zeigen in halbschematischer Darstellung in je einem Schnitte durch die Rotationsachse einige Ausführungsbeispiele, wie sich der Erfindungsgegenstand körperlich verwirklichen läßt, ohne daß dieser auf diese Beispiele beschränkt bliebe.

Die Abb. 1 zeigt die Anordnung der Anlaßkupplung im Inneren eines schnellaufenden Elektromotors E. Sie besteht aus einer mit der Motorwelle W₁ etwa durch Keilverbindung fest verbundenen Hülse H₁, die in die kuppelnden Glieder K₁ eingreift, die bei-

spielsweise unter der Fliehkraft, nachdem sie im Einrückvorgang der Kupplung freigegeben sind, an der zylindrischen Innenfläche des Kranzes R₁ als Reibungsfläche wirken mögen. Die anzutreibende Kupplungshälfte /^₁ greift vermittels der über die Welle W₁ geschobenen Hülsennabe N^₁ durch das Lager L₁ des Motors E hindurch nach der Außenseite, wo sie starr mit einer Scheibe P₁ verbunden ist, ίο die zu einem Zahnradgetriebe gehört. Das Getriebe ist dabei beispielsweise als Planetenradgetriebe gedacht, wobei die beiden auf einer Welle sitzenden und z. B. starr miteinander verbundenen Zahnräder Z₁, Z₂ in der Scheibe P₁ gelagert sind. Die Zahnradpaare Z₁, Z₂, die, gleichmäßig am Umfang verteilt, wiederholt angewendet werden können, kämmen nun auf der einen Seite mit dem Zahnkranz Q₁, der starr mit der Nabe einer nach Art einer Losscheibe über die Welle W₁ geschobenen Riemenscheibe A₁ verbunden ist. Auf der anderen Seite kämmen sie mit dem Zahnkranz Y₁, der etwa nach Art eines Flansches F₁ außerhalb des Lagers L₁ über das letztere geschoben ist.

Der Zahnkranz Y₁ am Flansch P₁ ist derjenige Teil des Getriebes, der betriebsmäßig still steht und an dem die Reaktionskräfte bei der Umsetzung der Kräfte auftreten. Wird der Flansch F₁ nicht starr am Motor B befestigt, sondern so, daß er um die Rotationsachse unter Spannung etwa vorgesehener Federkräfte eine gewisse Drehbewegung auszuüben vermag, dann werden durch eine derartige Maßnahme im Betriebe auftretende Stöße federnd aufgenommen.

Die Getriebeanordnung hat nun die Wirkung, daß bei einer Rotationsbewegung des Kranzes R₁ der Kupplung sich die Zahnräder Z₂ an dem stehenbleibenden Zahnkranz Y₁ abrollen und auf der anderen Seite die so in Umdrehung gesetzten Zahnräder Z₁ am Zahnkranz Q₁ die Riemenscheibe A₁ in eine solche verringerte Umdrehungsgescliwindigkeit bringen, wie sie dem gerade gewählten Übersetzungsverhältnisse entspricht. Wenn also z. B. der Elektromotor E als Kurzschlußläufer sich mit dem Einschalten seiner Ständerwicklung, etwa unter verminderter Spannung, in Bewegung setzt, so dreht sich die Welle W₁ des Läufers zunächst vollkommen frei. Erst wenn nun vermöge einer geeigneten steuernden Einwirkung beliebiger Art die gleichzeitig mit der HuISeH₁ umlaufenden kuppelnden Glieder K₁ zum kuppelnden Eingriff freigegeben werden, wird der Läufer xriit dem Bremsmoment belastet, das von den kuppelnden Gliedern K₁ am Innenumfang des Kranzes R₁ ausgeübt wird. Vermöge dieses Drehmomentes, das von einer solchen Größe gedacht ist, daß es das unter dem auf der Riemenscheibe A₁ aufliegenden Riemen ausgeübte Lastmoment überwindet, setzt sich der Kranz R₁ in Bewegung und treibt über die Hülse N₁ das drehzahlvermindernde Getriebe Z₁, Z₂, O₁ und Y_x an und setzt so die Riemenscheibe A₁ mit der Last in Bewegung.

Um die im Innern des Motors vorgesehene selbsttätige Kupplung möglichst weitgehend für die Betriebserfordernisse des Motors heranzuziehen, ist durch besondere an ihrem Umfange angeordnete Kühlrippen B₁ der Kupplung die Rolle eines Ventilators zugewiesen worden.

Mit der Abb. 2 wird eine Anordnung veranschaulicht, die die schnellaufende, selbsttätige Kupplungseinrichtung auf der Motorwelle außerhalb des Motors zeigt. Sie besteht wieder aus einer auf die Motorwelle W₂ aufgekeilten Hülse H₂I ^an der die kuppelnden Glieder /C₂ angeordnet sind. Die kuppelnden Glieder K₂ greifen in diesem Falle am zylindrischen Innenumfang eines lose und frei drehbar über die Hülse H₂ aufgeschobenen Kranzes R₂ an, dessen ebenfalls lose auf der Hülse H₂ gelagerter Deckel D₂ den Hohlraum abschließt, in dem sich der eigentliche Kupplungsmechanismus mit den Gliedern K₂ befindet. Der so nach Art einer Leerscheibe frei um die Welle W₂ drehbar gelagerte Kranz R₂ trägt nun einen Zahnkranz Q₂, in den das Zahnrad Z₁ greift und mit dem der Zahnkranz Q₂ die Riemenscheibe A₂ über das Getriebe hinweg antreibt. Die Riemenscheibe A₂ ist dabei mif ihrer Hülsennabe N₂ frei drehbar über die Welle W₂ geschoben ttnd dreht sich über W₂ im Motorlager L₂. Das hier wiederum beispielsweise als Planetengetriebe ausgebildete Übersetzungsgetriebe besteht too aus den Zahnradpaaren Z₁, Z₂/ die an der Riemenscheibe A₂ gelagert sind und mit dieser umlaufen und deren mehrere am Umfange verteilt zur Anwendung gelangen können. Die Zahnräder Z₂ kämmen mit dem feststehenden Zahnkranz F₂.

Wenn sich beim Anlaßvorgang des Elektromotors wiederum die Welle W₂ in Bewegung setzt, so dreht sie sich zunächst mit der Kupplungshülse H₂ so lange frei, bis die kuppelnden Gliedert in einem selbsttätigen Einrückvorgang beliebiger Art freigegeben werden und bis an der alsdann eingerückten Kupplungshälfte R₂ das Bremsmoment ausgeübt wird, das zum Anwerfen und zur späteren vollen Mitnahme der Last über das Getriebe hinweg die Riemenscheibe A₂ unter nach Maßgabe des Übersetzungsverhältnisses verringerter Drehzahl in Bewegung setzt.

Bei der gewählten Anordnung steht es frei, neben der langsam rotierenden Riemencheibe A₂ auch den Außenumfang der Kupp-

lungshälfte R₂, die nach vollzogenem Lastanlauf die volle Geschwindigkeit der Motorwelle W₂ besitzt, als Riemenauflagefläche zu benutzen.

Während die Abb. ι und 2 Beispiele zeigen, die mehr oder weniger eine anormale Gestaltung des Elektromotors verlangen, zeigen nun die folgenden Abb. 3 und 4 Anordnungen, die beispielsweise einen normalen raschlaufenden Elektromotor anzuwenden gestatten, ohne ihn abändern zu müssen.

Auf die Motorwelle W₃ ist im Beispiel der Abb. 3 eine Hülse H₃ aufgekeilt, die wiederum die kuppelnden Glieder K₃ und den zugehörigen Steuerungsmechanismus trägt. Der Kranz R₃ ist zusammen mit dem Deckel D₃ ebenfalls wieder nach Art einer Leerscheibe um die Hülse H₃ frei drehbar gelagert. Er trägt seitlich Getrieberäder Z₃, Z₁, die unter Benutzung einer besonderen Lagerplatte Q₃ gelagert sind. Die Zahnräder Z₃, Z₄ greifen in die Zahnkränze F₁ und Y₂ ein, und zwar kämmt das Zahnrad Z₃ mit dem Kranz Y₁, der an der Nabe einer gleichfalls lose auf die Hülse H₃ aufgesetzten Riemenscheibe A₃ gezahnt ist. Das mit dem Zahnrad Z₃ sich starr drehende Zahnrad Z₁ kämmt mit dem Zahnradkranz Y₂, der lose über die Nabe der Riemenscheibe ^i₃ aufgeschoben ist.

Dieser Zahnkranz Y₂ muß bei dem hier beispielsweise zur Anwendung gebrachten PIanetenradgetriebe der feststehende Teil sein, an dem sich das Zahnrad Z₄ beim Umlauf abrollt und an dem die freien Reaktionskräfte bei der Kraftumsetzung auftreten. Er wird nun dadurch gegenüber einer Rotationsbewegung festgehalten, daß er vermöge eines besonderen scheibenartigen Bügels J₃, der beispielsweise als Riemenspannrolle U_s weiter ausgebildet ist, außerhalb der gesamten Anordnung sein Widerlager findet. Dabei ist zur ausreichend stabilen Anordnung der Riemenspannrolle U₃ vermöge der Scheibe J₄ auf der anderen Seite des Riemenscheibenkranzes neben der Hülse Y₂ eine zweite Lagerstelle geschaffen, in der die Spannrolle t/₃ gelagert ist und so als Hebel schwingen kann.

In der Abb. 3 ist gleichzeitig veranschaulicht, daß die Spannrolle U₃ auch doppelt ausgebildet sein kann. Damit wird erreicht, daß beim Umsteuern des Motors sich die andere Spannrolle, ohne daß größere Wege zurückgelegt werden müssen, im richtigen Sinne an den Riemen legt, da ja mit der Reversierung auch die am Spannrollenhebel auftretenden Reaktionskräfte ihre Richtung ändern.

Es bleibt natürlich bei der Abb. 3 grundsätzlich unbenommen, an Stelle der (nachgiebigen) Aufnahme der Reaktionskräfte am Hebelarm der Spannrolle auch' besondere Widerlager mit oder ohne Federung außerhalb zu schaffen.

Selbstverständlich ist man bei der Anwendung des Erfindungsgegenstandes nicht auf die Verwendung von Getrieben beschränkt, die als Planetenradgetriebe ausgebildet sind, es ist vielmehr jede beliebige andere und auch umschaltbare Getriebeanordnung, gegebenenfalls auch ohne Zahnradanwendung möglich. An Stelle der Riemenscheibenausbildung kann auch eine Ausbildung für direkte Kupplungszwecke treten.

Ferner ist es unwesentlich, auf welche Weise die selbsttätige Anlaßkupplung zum Eingriff gesteuert wird und mit welchem Arbeitsspiel sie ausgestattet ist, um die Anlaßbremsmomentausübung sowie die Drehmomentübertragung im eigentlichen Betriebe durchzuführen.

Gelangen Motoren zur Anwendung, deren Drehzahl von Hause aus so niedrig ist, daß es wünschenswert erscheint, die Kupplung bei noch höheren Drehzahlen arbeiten zu lassen, als sie die vorliegende Rotordrehzahl ergibt, so bleibt es unbenommen, zwischen der Läuferwelle und der Kupplung eine zusätzliche Getriebeeinrichtung zu verwenden, die die Teile der selbsttätigen Kupplung in ihrer UmI auf bewegung ins Schnelle übersetzt.

Hauptsache ist und bleibt, daß es vermöge des Erfindungsgegenstandes gelingt, unter Anwendung vorteilhafter Drehzahlen für die Kupplung und unter weitgehender Heranziehung der Betriebserfordernisse des Motors, zum Anwerfen der Last jede gewünschte geringe Drehzahl zur Verfügung zu haben und damit das Anfahrproblem ohne besondere Anlaßwiderstände anlaufender Elektromotoren, insbesondere von Käfigankermotoren, auch für derartige Anwendungszweige voll lösen zu können.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Mit schnellaufender Anlaßkupplung versehene mechanische Drehzahlminderungseinrichtung für Elektromotoren, dadurch gekennzeichnet, daß Kupplung, Übersetzungsgetriebe und Motor so zusammengebaut sind, daß der Getriebekupplungssatz ausschließlich von den ohnehin für die Lagerung der Motorwelle vorhandenen Lagern oder Lagerschildern getragen wird.

2. Drehzahlminderungseinrichtung nach Anspruch 1 mit innerhalb des Elektromotors angeordneter Anlaßkupplung, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaßkupplung mit einem Reduktionsgetriebe derart vereint ist, daß außerhalb des eigentlichen Motors eine für den Last-

antrieb dienende Antriebswelle mit verminderter Drehzahl zur Verfügung steht.

3. Drehzahlminderungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaßkupplung außerhalb des Motorgehäuses angeordnet ist.

4. Drehzahlminderungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaßkupplung mit dem Übersetzungsgetriebe als geschlossenes Ganzes zum Aufsetzen auf die raschlaufende Motorwelle vereint ist.

5. Anordnung von Kupplung und Getriebe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastantrieb sowohl von den Getriebeteilen mit höherer als auch von denen mit niedriger Drehzahl abgeleitet werden kann.

6. Drehzahlminderungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebekupplungssatz in die äußere Form einer Riemenscheibe, eines Zahnrades oder ähnlicher Kraftübertragungselemente gebracht ist.

7. Drehzahlminderungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 5 für Riemenübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß die am Übersetzungsgetriebe auftretenden freien Reaktionskräfte durch Riemenspannvorrichtungen aufgenommen werden. ■

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen