DE608303C - Nachholgetriebe - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN Al
22. JANUAR 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

608303 KLASSE 47h GRUPPE

Hans von Karabetz in Jena

Nachholgetriebe

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. Juli 1931 ab

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die ermöglicht, daß ein in wechselbarer Richtung bewegbarer Maschinenteil den Einstellungen eines Stellgliedes selbsttätig folgt, mit einer gleichförmig laufenden Antriebsmaschine, einem System von Differentialgetrieben und einem durch das Stellglied zu betätigenden, auf das Differential-

■ getriebe wirkenden Steuergetriebe.

Nach der Erfindung wird eine solche Vorrichtung mit drei Differentialrädergetrieben versehen, von denen das eine mit dem Maschinenteil gekuppelt ist, während von jedem der beiden anderen Differentialrädergetriebe die eine treibende Welle mit der Antriebsmaschine, die andere treibende Welle mit dem Steuergetriebe und die getriebene Welle in Ausführung der Summenbewegung über ein selbstsperrendes Schneckengetriebe mit dem ersten Differentialrädergetriebe gekuppelt ist, wobei die beiden getriebenen Wellen bei stillstehendem Maschinenteil mit gleicher Winkelgeschwindigkeit umlaufen und von dem Steuergetriebe jeweils nur die Drehgeschwindigkeit der einen oder der anderen der beiden getriebenen Wellen beeinflußt werden kann. Zweckmäßig wird das Steuergetriebe so ausgebildet, daß die beiden mit ihm gekuppelten treibenden Wellen bei stillstehendem Maschinenteil sich nicht drehen und erst zum Anlaufen des Maschinenteils in der jeweiligen Richtung die eine oder die andere der beiden Wellen in solcher Richtung gedreht wird, daß die Winkelgeschwindigkeit der entsprechenden getriebenen Welle vermindert wird.

Es sind Nachholgetriebe der oben bezeich- _t neten Art bekannt, bei denen die gleichförmig laufende Antriebsmaschine zwar ebenfalls auf zwei Wellen arbeitet, die zur Erzielung einer Differenzbewegung ein Differentialgetriebe antreiben und in der Ruhelage des Nachholgliedes gleich schnell, umlaufen, bei denen aber die Geschwindigkeit dieser Wellen durch ein Geschwindigkeitswechselgetriebe geregelt wird. Bei diesen Nachholgetrieben kommt das Nachholglied beim Erreichen einer vorgeschriebenen Stellung nicht sofort zum Stillstand, sondern erst dann, wenn das Wechselgetriebe durch pendelnde Überregelung in seine neutrale Stellung gebracht worden ist. Bei den Nachholgetrieben nach der Erfindung werden solche für die Nachholwirkung nachteiligen Wechselgetriebe vermieden. Die Geschwindigkeit jener beiden'Wellen wird durch Beeinflussung des dritten Gliedes von Differentialrädergetrieben geändert, die den beiden Wellen vorgeschaltet sind. Dadurch wird ermöglicht, daß das Nachholglied nach Erreichen einer vorgeschriebenen Stellung sofort zum Stillstand kommt. Jene Beeinflussung kann entweder durch schwache Hilfs-

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motoren erfolgen, die infolge ihrer geringen Masse schnell zum Anlauf und zum Stillstand gebracht werden können, oder durch mechanisch gesteuerte Bremsen.
Die Aufgabe, bei Nachholgetrieben das Nachholglied nach Belieben sofort stillzusetzen, ist bei solchen Getrieben, bei denen das Nachholen und das Steuern der Nachholbewegung durch ein und denselben Motor erfolgt, bereits gelöst worden. Dabei handelte es sich aber um schwache Motoren, die wohl leicht regulierbar sind, die aber nicht imstande sind, wie die dauernd laufende Antriebsmaschine bei einem Getriebe nach der Erfindung, schwere Maschinenteile nachzustellen.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch drei Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar zeigt Abb. 1 ein elektrisch gesteuertes Getriebe mit zwei Steuermotoren, Abb. 2 ein solches mit einem Steuermotor und Abb. 3 bis 5 ein mechanisch gesteuertes Nachholgetriebe. Dabei ist Abb. 4 eine Teilansicht, gesehen in Richtung der Pfeile IV-IV und Abb·. S ein Schnitt nach V-V von Abb. 3.

Beim Ausführungsbeispiel -nach Abb. 1 sitzt auf einer Welle 1 ein Hebel 2, der das Stellglied bildet und von Hand bewegt wird. Auf der gleichen Welle sitzt das Nachholglied, das mit dem betreffenden umzustellenden schweren Maschinenteil gekuppelt zu denken ist und in der Zeichnung lediglich durch ein Kegelrad 3 dargestellt wird. Auf der Stirnfläche des Kegelrades 3 befinden sich zwei halbkreisförmige Kontaktschienen 4 und S, von denen die Schiene 4 durch eine Leitung 6 an einen kleineren Steuermotor 7 und die Schiene 5 durch eine entsprechende Leitung 8 an einen Steuermotor 9 angeschlossen ist. Das Stellglied 2 trägt einen Schleifkontakt 10, der auf den Schienen 4, 5 zu schleifen vermag und durch eine Leitung 11 an den einen Pol einer Stromquelle 12 angeschlossen ist. Vom anderen Pol der Stromquelle 12 führen Leitungen 13, 14 zu den freien Klemmen der Elektromotoren 9, 7.

Die Motoren 7, 9 dienen lediglich zur Steuerung des Getriebes, sind also von kleiner Leistung etwa unterhalb 0,2 PS. Zur Erzeugung der Antriebsenergie dient ein schwerer Elektromotor 15, der von einer Stromquelle 16 gespeist wird und ständig umläuft. Seine Welle 17 treibt über zwei Schneckentriebe 18, 19 zwei Weifen 20 und 21 an, die mit gleicher Drehzahl umlaufen. Die Wellen 20 und 21 treiben je ein Hauptrad 22 und 23 von Differentialgetrieben 24 und 25. Die gegenüberliegenden Haupträder 26 und 27 der Differentialgetriebe sitzen auf Hohlwellen 28 und 29, die über selbstsperrende Schneckentriebe 30 und 31 von den Steuermotoren 7, 9 angetrieben werden können. Die die Planetenräder 32 und 33 der Differentialgetriebe tragenden Gehäuse sind mit Wellen 34 und 35 gekuppelt, die über Schneckentriebe 36 und 37 die beiden einander gegenüberstehenden Haupträder 38 und 39 eines dritten Differentialgetriebes 40 antreiben.

Das die Planetenräder 41 dieses Getriebes tragende Gehäuse ist mit einem Kegelrad 42 fest verbunden, das über ein Kegelrad 43 das Nachholglied 3 antreibt.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt: In der gezeichneten Ruhelage berührt das Stellglied 2 mit seinem Kontakt 10 keine der Kontaktschienen 4, 5, und die Steuermotoren 7, 9 und damit die Haupträder 26, 27 der Differentialgetriebe 24, 25 sind· in Ruhe. Der Antriebsmotor 15 läuft ständig" um und treibt die Wellen 20, 21 und, da die Haupträder 26, 27 in Ruhe sind, auch die Wellen 34, 35 mit halber Drehzahl an. Die Bewegung wird somit durch die Haupträder 38, 39 des Getriebes 40 aufgehoben, und das Kegelrad 42 und damit das Nachholglied befinden sich in Ruhe. Wird das Stellglied aus der gezeichneten Stellung, beispielsweise nach links verdreht, so wird der Stromkreis für den Elektromotor 7 über den Kontakt 10 und die Schiene 4 geschlossen. Infolgedessen setzt sich das Hauptrad 26 des Getriebes 24 in Umlauf, und die Drehzahl der Welle 34 wird gegenüber der der Welle 20, also auch gegenüber der der Welle 35 verändert. Infolgedessen ist die Differenz zwischen den Drehzahlen der Haupträder 38 und 39 nicht mehr Null, und das Kegelrad 42 dreht sich nach Maßgabe der Differenz. Dadurch wird das Nachholglied 3 in Umdrehung versetzt und bewegt sich so lange, bis die Kontaktschiene 4 vom Schleifkontakt 10 abgleitet. Damit hat das Nachholglied eine der Umstellung des Stellgliedes entsprechende Bewegung ausgeführt.

Bei richtiger Wahl des Drehsinns ist zum Verdrehen der Haupträder 26 und 27 der Differentialgetriebe 24 und 25 außer zur Überwindung der Reibung keine Energie erforderlich. Der Drehsinn muß dabei so gewählt sein, daß die Räder 26 und 27 während des Stellvorganges im entgegengesetzten Sinne wie die Wellen 34, 35 umlaufen. Die Motoren 7, 9 können mithin äußerst klein gewählt werden, erreichen mithin in kürzester Zeit ihre volle Drehzahl und lassen sich unmittelbar schalten, ohne daß an den Kontakten 4, 5 und 10 Schaltfeuer eintritt. Die gesamte zum Umstellen des Nachholgliedes 3 erforderliche Energie wird vom Hauptmotor geliefert, der, da er ständig umläuft, beliebig groß gemacht werden kann. Die Steuermotoren 7, 9 nach Abb. 1 können,

wie Abb. 2 zeigt, durch einen Wendemotor 7' ersetzt werden, der je nach der Einstellung des Stellgliedes auf die Schiene 4 oder 5 rechts- oder linksherum läuft. Der Motor sitzt dann auf einer gemeinsamen Schneckenwelle der Schneckenräder 30, 31. Zweckmäßig wird zwischen die Schneckentriebe 30, 31 und den Motor 7' je eine nur in einem Sinne wirkende Kupplung, beispielsweise Gesperre 60, 61, eingeschaltet. Je nach dem Drehsinn des Motors 7' gleitet dann das eine Gesperre, während das andere das Drehmoment auf das zugehörige Schneckenrad 30 oder 31 überträgt. In diesem Fall benötigt der Wendemotor stets die gleiche geringe Energie, gleichgültig, ob die Umstellung in dem einen oder anderen Sinne erfolgt. Statt der Gesperre können auch Freilaufkupplungen bekannter Art verwendet werden. Die einseitig wirkenden ^% Kupplungen können auch fortfallen, so daß der Motor 7' beide Differentialgetriebe gleichzeitig beeinflußt. Bei jedem Stellvorgang werden dann beide Zwischenwellen in entgegengesetztem Sinne beeinflußt, derart, daß die Drehzahl der einen Welle um den gleichen Betrag steigt, um den die der anderen fällt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 bis 5 wird die Bewegung des Motors 15 auf das Nachholglied 3 wiederum über zwei Wellen 20, 21, zwei Differentialgetriebe 24, 25 und zwei weitere Wellen 34, 35 übertragen. Die Einrichtung unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 durch die Steuerung der Differentialgetriebe. Die Haupträder 22, 23 der Differentialgetriebe 24, 25 sind über Hohlwellen 28,29 an Bremsscheiben 44, 45 angeschlossen, gegenüber denen Bremsklötze 46, 47 (Abb. 5) angeordnet sind. Diese sind mittels Schraubenfedern 48, 49 an einem Hebel 50 befestigt, der um den Zapfen 51 drehbar ist und an seinem oberen Ende bei 52 die Form einer Gabel aufweist, die eine mit dem Stellglied 2 verbundene, auf der Welle 1 verschiebbare Büchse 53 umgreift. Das Nachholglied 3 trägt wiederum ein Kegelrad, das über ein zweites Kegelrad 43 mit dem Gehäuse des Differentialgetriebes 40 verbunden ist. Auf einer Scheibe 54 des Nachholgliedes 3 sitzt eine kreisförmig gebogene Schiene 55 (Abb. 4 und 5), auf der das als Hebel ausgebildete Stellglied 2 schleift. Es wird durch eine Feder 56, die gegen den Hebel 50 drückt, in jeder Stellung zur Anlage an die Schiene 55 gebracht. Die Führungsschiene 55 ist aus zwei Teilen 55' und 55" zusammengesetzt, die je fast zwei rechte Winkel des gesamten Umfanges umfassen und verschiedene Höhe, gerechnet in Richtung der Achse, aufweisen. Beide Teile sind durch abgeschrägte Abschnitte 57 überbrückt. Zwei Schleppfedern 58, 59 schleifen auf den Gehäusen der Differentialgetriebe 24, 25 und sind so bemessen, daß sie die Gehäuse zu bremsen vermögen, wenn die Bremsen 46 oder 47 gelöst sind.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt:

In der Ruhestellung liegt das Stellglied 2 etwa auf der Mitte einer Überbrückungsschiene57 auf, so daß der Hebel 50 sich in der in Abb. 5 gezeichneten Lage befindet. In dieser Stellung sind beide Bremsen 46, 47 angezogen, und die Haupträder 22, 23 befinden sich in Ruhe. Infolgedessen sind die Drehzahlen der Wellen 34 und 35 einander gleich, und die vom Motor 15 erzeugte Drehbewegung wird in dem Differentialgetriebe 40 aufgehoben. Das Nachholglied befindet sich in Ruhe. Wird das Stellglied aus der dargestellten Lage, beispielsweise nach links, bewegt, so gerät es auf die erhöhte Schiene 55' und hebt den Hebel 50 so weit ab, daß die Bremse 47 von der Scheibe 45 gelöst wird. Da somit die Sperrung des Hauptrades 23 am Differentialgetriebe 25 aufgehoben ist, so vermag die Feder 59 das Gehäuse zu bremsen, so daß die Drehzahl der Welle 35 absinkt und die Differenz der beiden Drehbewegungen im Differentialgetriebe 40 nicht mehr aufgehoben wird. Die Folge ist, daß das Nachholglied 3 so lange in Umlauf versetzt wird, bis das Stellglied 2 wieder seine Mittellage auf der Überbrückungsschiene 57 einnimmt.

Statt der Schiene 55 kann auch eine Führungsnut verwendet werden, die an verschiedenen Stellen der Scheibe 54 verschieden tief eingeschnitten ist und das Stellglied zwangsläufig führt. Die Feder 56 kann dann fortfallen. Statt der dargestellten Reibungsbremsen 44, 45 und 46 können auch gezahnte Sperräder mit Klinken Verwendung finden. Die Bremsen können statt unmittelbar mechanisch auch mittelbar elektrisch durch Magnete o. dgl. vom Stellglied beeinflußt werden. Das Stellglied wird dann zweckmäßig in der in Abb. ι veranschaulichten Weise ausgebildet.

Bei dem neuen Nachholgetriebe kann zur Lieferung der Antriebsenergie eine beliebige Kraftmaschine benutzt werden, beispielsweise eine Brennkraftmaschine oder eine Dampfmaschine. Die Verwendung der beiden letzten Maschinenarten ist bei den bekannten Nachholgetrieben schwierig, weil sie sich nur mit umständlichen Mitteln ein- und ausschalten lassen. Diese Schwierigkeit fällt bei der Erfindung fort, weil die Antriebsmaschine ständig umläuft.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung, die ermöglicht, daß ein in wechselbarer Richtung bewegbarer Maschinenteil den Einstellungen eines Stell-

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   gliedes selbsttätig folgt, mit einer gleichförmig laufenden Antriebsmaschine, einem System von Differentialgetrieben und einem durch das Stellglied zu betätigenden, auf dieDifferentialgetriebe wirkenden Steuergetriebe, gekennzeichnet durch drei Differentialrädergetriebe, von denen das eine mit dem Maschinenteil gekuppelt ist, während von jedem der beiden anderen

   ίο Differentialrädergetriebe die eine treibende Welle mit der Antriebsmaschine, die andere treibende Welle mit dem Steuergetriebe und die getriebene Welle in Ausführung der Summenbewegung über ein selbstsperrendes Schneckengetriebe mit dem ersten Differentialrädergetriebe gekuppelt ist, wobei die beiden getriebenen Wellen bei stillstehendem Maschinenteil mit gleicher Winkelgeschwindig-

   ao keit umlaufen und von dem Steuergetriebe jeweils nur die Drehgeschwindigkeit der einen oder der anderen der beiden getriebenen Wellen beeinflußt werden kann. - 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung des Steuergetriebes, daß die beiden mit ihm gekuppelten treibenden Wellen bei stillstehendem Maschinenteil sich nicht drehen und erst zum Anlaufen des Maschinenteiles in der jeweiligen Richtung die eine oder andere der beiden Wellen in solcher Richtung gedreht wird, daß die Winkelgeschwindigkeit der entsprechenden getriebenen Welle vermindert wird.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Differentialgetriebe durch zwei Motoren erfolgt, die vom Stellglied geschaltet werden.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung derart erfolgt, daß nur in einem Drehsinn umlaufende Motoren je nach dem Stellsinn abwechselnd eingeschaltet werden.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Motoren (7, 9) und die Differentialgetriebe (24, 25) selbstsperrende Getriebe (3°) 31) eingeschaltet sind.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Differentialgetriebe (24, 25) von einem gemeinsamen Wendemotor (7') aus erfolgt, der durch das Stellglied geschaltet wird.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wendemotor (7') und die Differentialgetriebe (24, 25) je eine nur in einem Sinne wirkende Kupplung (60, 61) eingeschaltet ist, derart, daß der Wendemotor je nach dem Drehsinn abwechselnd eines der Getriebe beeinflußt, während das andere unbeeinflußt bleibt. 6g

   8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieDifferentialgetriebe durch vom Stellglied aus betätigte Bremsen gesteuert werden.

   9. Vorrichtung, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsvorgang so gestaltet wird, daß die für den Ruhezustand feststehenden Teile der Differentialgetriebe unter der Wirkung abwechselnd lösbarer, durch das Stellglied gesteuerter Bremsen und die mit den Zwischenwellen verbundenen Teile der Differentialgetriebe unter der Wirkung von Schleppfedern stehen, durch die sie beim Lösen der Bremsen festgehalten werden.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsen durch das Stellglied mittelbar, z. B. durch vom Stellglied geschalteteElektromagnete, gesteuert werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen