DE632372C - Resonanzfederantrieb mit von der Resonanzfeder gesteuertem Triebrad - Google Patents

Description

Die beispielsweise für die Fernsteuerung von elektrischen Geräten, etwa Schaltern, Uhren, Tarifapparaten und Treppenautomaten, benutzten Resonanzfederantriebe enthalten ein auf die jeweilige Steuerfrequenz abgestimmtes Magnetsystem mit einer Resonanzfeder, die auf einen meist als Rand gestalteten Antrieb einwirkt und häufig mit einer Triebzunge ausgerüstet- ist.

Bei bisher bekanntgewordenen Resonanzfederantrieben dieser Art wird, abgesehen von anderen betriebstechnischen Nachteilen, die Betriebssicherheit insbesondere durch die schwierige Einstellung und die erhebliche Abnutzung der Getriebeorgane stark gefährdet. So ist es bei nicht ordnungsmäßigem Eingriff zwischen Triebzunge und Triebrad möglich, daß der Antrieb unter Umständen überhaupt nicht anspricht, oder man hat zum mindesten mit großen Energieverlusten zu rechnen. Von besonderer Bedeutung ist der Eingriff bei Antrieben mit als Zahnrad ausgebildetem Triebrad. Ein Versagen derartiger Zahnradantriebe tritt beispielsweise dann auf, wenn die Zahnteilung größer als die Schwingungsamplituden der Triebzunge ist oder wenn die Triebzunge zu straff· mit dem Triebrad in Eingriff steht. Die genaue Einstellung der Trieborgane bedingt wiederum eine geringstmögliche Abnutzung der Trieborgane, die jedoch bei bekannten Resonanzfederantrieben nicht zur Genüge gewährleistet ist, weil bei deren Aufbau zur Erzielung einer hohen Betriebssicherheit und eines guten Wirkungsgrads kein ausreichendes Augenmerk auf die Einstellung und Abnutzung der Getriebeorgane gerichtet worden ist.

Die Erfindung hat einen Resonanzfederantrieb der eingangs umrissenen Art zum Gegenstand und kennzeichnet sich dadurch, daß entweder durch ein zwischen der Triebzunge der Resonanzfeder und dem Triebrad befindliches, mit keinem der beiden Triebteile fest verbundenes, unter Feder- oder Gewichtsbelastung stehendes und mit großem Achsspiel gelagertes Zwischenorgan oder durch eine quer zur Achsrichtung verschiebbare Anordnung und Federbelastung des Triebrads bei in Schwingung versetzter Resonanzfeder »die Triebzunge bei der Aufwärtsbewegung vom Triebrad entkuppelt und bei der Abwärtsbewegung mit ihm gekuppelt wird, wobei im letztgenannten Fall das Triebrad durch die auftretende Reibung eine Verdrehung erfährt. Das mit großem Achsspiel gelagerte Zwischenorgan kann vorteilhafterweise ein Röllchen oder ein Keil sein.

Zum Umsetzen der Bewegungen von elektromagnetischen Membranen in sichtbare Be-

wegungen ist eine Vorrichtung bekanntgeworden,- bei der mittels'einer Schalt- und einer Zugklinke ein Schaltrad gedreht wird' und die annähernd tangential aufs Schalträd wirkenden Klinken an einem Ende eines am anderen Ende mit der Membran verbundenen. Hebels angelenkt sind, um eine Entlastung der Membran und eine Minderung ihrer Trägheit herbeizuführen. Die Wirkungsweise ίο dieser Vorrichtung, die kein Resonanzfederantrieb ist, unterscheidet sich grundsätzlich von der Wirkungsweise des Gegenstandes der Erfindung, ganz abgesehen von der Wesensverschiedenheit der in beiden Fällen jeweils benutzten Wirkungsmittel.

Ferner ist ein als Gesperre bezeichneter Antrieb bekanntgeworden, bei dem ein gezahntes Rad durch irgendwie in Schwingungen versetzte Organe gedreht wird, die eine große ZaM kleiner, leichter Sperrkegel aufweisen, die aus kurzen federnden Enden von Draht oder Band, aus Haaren, Borsten o. dgl. bestehen und Pinsel oder bürstenartige Gebilde darstellen. Hier tritt eine durch die Abnutzung der Trieborgane bedingte gewisse Nachstellung zwar selbsttätig ein, aber ohne eine Einstellung von Hand kommt man nicht aus, weil es für dieses Gesperre wichtig ist, daß die leichten Sperrkegel bzw. Bürsten- oder Pinselelemente mit geringstmöglichem Druck auf dem gezahnten Triebrad zum Aufliegen kommen. Dieses * Gesperre,' das kein Res'onanzfederantrieb ist, weist nicht die Wirkungsmittel der Erfindung auf, für die es wesentlich'ist, daß ein besonderer Kraftsp'eicher entweder auf das Triebrad oder auf ein zwischen Triebffeder und Triebrad befindliches Organ'einwirkt und sowohl die Grundeinstellung des Antriebs als auch eine durch die".Abnutzung des Antriebs bedingte Nachstellung selbsttätig bewirkt wird.

Die Zeichnung veranschaulicht in Abb. 1 im "Aufriß, in Abb. 2" im Grundriß und in Abb. 3 in einer Teilansicht sowie in Abb. 4 in' einer Teilansicht ein ' anderes Ausführungsbeispiel des Resonanzfederantriebs nach der Erfindung. Abb. 5 bis 7 sind Skizzen zur Erläuterung der Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes.

Das Magnetsystem"enthält einen Dauer-. magneten 1, ein Triebeisen 2, eine Resonanzfeder 3 und eine Erregerspule. 4. Der Dauermagnet ι ist einerseits mit Schrauben 6 an den Platinen 7, 8 und andererseits mit S chrauhen"9 an'einem mit. den Platinen'7, 8 durch Schrauben 10 verbundenen Querträgern befestigt. /Die Befestigung der zwischen den Polen des Triebeisens 2 schwingenden Resonanzfeder 3'ist mittels eines Klotzes 12 und einer Schraube 13 am Qüertäger 11 bewirkt. Das Triebeisen 2 seinerseits ist unter Verwendung einer besonderen Winkellasche 14 und der Schraubeis mit dem Dauermagneten 1 »fest verbunden,

';\i,.Der gesamte Resonanzfederantrieb setzt dich aus dem Ansprechsystem und dem Triebsystem zusammen.

Das Ansprechsystem, das in beiden veranschaulichten Ausführungsbeispielen die gleiche Form besitzt, besteht aus einem mit einem Sperrstift 16 versehenen und um eine Achse 17 schwenkbaren Schleuderhebel 18 sowie aus einem auf einer Achse 19 festen Sperrad 21 mit drei Nuten 20.

Das Triebsystem der Ausführungsform nach Abb. 1 bis 3 enthält ein auf der Achse 19 sitzendes glattes und scheibenförmiges Triebrad 22, eine an der Resonanzfeder 3 sitzende Triebzunge 23 und ein Röllchen 24, das an einem Drahtächschen 25 einer dünnen, mit einer Aussparung 34 versehenen und an einer gewichtsbelasteten Sektorscheibe 26 befestigten 'Blattfeder 27 lose drehbar gelagert ist. Die gewichtsbelastete Sektorscheibe 26, die lose drehbar an der Achse 19 sitzt, sorgt für einen genügenden Anpressungsdruck des Röllchens 24 an das Triebrad 22.

Die Lagerung des Röllchens 24 am Ächschen 25 ist besonders aus Abb. 3 zu erkennen, in der die Blattfeder 27 nicht gezeichnet ist. Man sieht, daß das Röllchen 24 mit sehr großem Spiel auf dem Ächschen 25 sitzt. Durch die hierbei erzielte Nachgiebigkeit des Röllchens 24 wird erreicht, daß dieses während des Antriebs von der Triebzunge 23 der Resonanzfeder 3 gegen das Triebrad 22 gedrückt wird. Vorzugsweise wird man die Entfernung zwischen dem Ächschen 25 und der Achse 19 derart wählen, daß das Ächschen 25 am linken inneren Umfang, des Roll- ioo chens 24 zum 'Anliegen kommt. Das Ächschen 25 hat dann das Bestreben, das Röllchen 24 ständig gegen das Triebrad 22 zu drücken. . Eine besondere' Grundeinstellung der Getriebeorgane 22, 23, 24 ist, da sich das Rollchen24 durch die gewichtsbelastete Sektorscheibe 26 und durch das große Achsspiel von selbst in die erforderliche Lage einstellt, nicht notwendig. Auch wenn sich das Röllchen 24 während des Betriebs'abnutzt, was jedoch infolge seiner walzenden Bewegungen am Triebrad 22 und an der Triebzunge 23 kaum in Frage, kommt, wird sich das Röllchen 24 immer wieder so einstellen, daß eine "Betriebsstörung nicht auftritt. Es werden also durch einen derartigen Resonanzfederantrieb Fehlerquellen,: die. sich durch ungenaue Lage und Abnutzung der Trieborgane ergeben, vollkommen ausgeschaltet. Ein großer Vorteil ist darüber hinaus die äußerst geringe Abnutzung der Trieborgane.

Das Röllchen 24. kann durch einen Keil er-

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setzt werden; auffalle Fälle wird jedoch mit dem Röllchen bequemer ein günstigerer Wirkungsgrad erzielt. Die Triebzunge 23 braucht nicht unbedingt die aus- Abb. 1 _ ersichtliche schräge Stellung zu haben, sondern kann auch eine senkrechte oder eine beliebig andere Lage zur Resonanzfeder 3 einnehmen.

Erregt man die Spule 4 des Magnetsystems beispielsweise mit einem dem Netzstrom über-

to lagerten Steuerstrom netzfremder Frequenz, dann wird die Resonanzfeder 3 starke Eigenschwingungen ausführen, die vorerst ein Hochwerfen des aufliegenden Schleuderhebels 18 bewirken. Der Stift 16 dieses Schleuderhebels 18 wird darin aus der Nut 20 des Sperrads 21 gehoben und hierdurch das Triebrad 22 freigegeben. Die Triebzunge 23 der Resonanzfeder 3 versetzt dann das Triebrad 22 über das Röllchen 24 in Umdrehung.

zn Der Vorgang während einer ganzen Schwingung der Resonanzfeder 3 ist hierbei der, daß bei der Aufwärtsbewegung der Triebzunge 23 sich diese vom Röllchen 24 entfernt, dagegen bei der Abwärtsbewegung

^Z5 mit dem Röllchen 24 in Eingriff gelangt und dadurch dieses in der in Abb. 1 und 3 durch einen Pfeil gekennzeichneten Richtung verdreht. Diese Verdrehung des Röllchens 24 bewirkt eine Verdrehung des Triebrads 22 in der gleichfalls eingezeichneten Pfeilrichtung. Durch die schnellen Schwingungen der Resonanzfeder 3 wird das Triebrad 22 in rasche Umdrehungen versetzt, die für die Steuerung irgendeines Vorgangs nutzbar gemacht werden.

Das Triebsystem beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 4 weist auch ein Triebrad 22 und eine mit der Resonanzfeder 3 verbundene Triebzunge 23 auf, aber an die Stelle des Röllchens ist eine Anordnung getreten, die sich aus einer Feder 28 und einem unter dem Zug dieser Feder 28 stehenden Hebel 29 zusammensetzt. Dieser Hebel 29 legt sich gegen die in einer Kulisse 30 verschiebbare Achse 19 des Triebrads 22, das also durch die Federanordnung gegen die Triebzunge 23 gedrückt wird, die hier in bekannter Weise mit ihrer Stirnfläche an den Umfang der Triebscheibe 22 zu liegen kommt.

So Durch die bei Erregung, der Spule 4 des Magnetsystems vom Steuerstrom in Schwingungen versetzte Resonanzfeder 3 wird der Schleuderhebel 18 um den Punkt 17 nach oben verschwenkt, so daß das hierdurch frei gewordene Triebrad 22 von der Triebzunge 23 der Resonanzfeder 3 in der eingezeichneten Pfeilrichtung gedreht wird.

Der sich hierbei abspielende Triebvorgang beruht auf einer dynamischen Wirkung. Bei einer Abwärtsbewegung der Triebzunge 23 wird die Triebscheibe 22 mit einer gewissen Beschleunigung entgegen dem Zug der Feder 28 nach links verschoben und durch die das Drehmoment erzeugende Reibung zwischen der Triebzunge 23 und dem Triebrad 22 dieses verdreht. Eine Aufwärtsbewegung der Resonanzfeder 3 bewirkt bei genügend raschen Schwingungen eine Loskupplung der Triebzunge 23 vom Triebrad 22, so daß in dieser Bewegungsrichtung ein Drehmoment auf das Triebrad 22 nicht ausgeübt wird,

Eine Inbetriebsetzung des Resonanzfederantriebs durch Netzfrequenzen und durch Erschütterungen ist, da diese den Schleuderhebel 18 nicht, so weit verschwenken können, daß der Stift i6~ aus der. Nut 20 des Sperrads 21 gelangt", nicht möglich. Ein Hochschleudern des Hebels 1.8 und damit ein Freigeben des Triebrads 22 ist nur durch Impulse möglich, die von Überspannungswellen, Einschalt- oder ähnlichen Vorgängen herrühren. In Wechselstromanlagen wird dann die von der Netzfrequenz in Schwingungen versetzte Resonanzzunge 3 bis zum Einfallen des Stifts 16 des Schleuderhebels 18 in eine Nut 20 des Sperrads 21 eine Verdrehung des Triebrads 22 bewirken. Um nun diese Verdrehung des Triebrads 22 klein zu halten, wird zweckmäßig das Sperrad 21 mit mehreren Nuten 20 versehen. In den beiden Ausführungsbeispielen ist das Sperrad 21 mit drei Nuten versehen, so daß beim Auftreten eines Störungsimpulses das Triebrad 22 nur eine Driitelumdrehung macht. Zwecks weiterer Verkleinerung der durch Störungsimpulse hervorgerufenen Umdrehung des Triebrads 22 können mehr Nuten vorgesehen werden.

Die durch Störungsimpulse hervorgerufenen Umdrehungen des Triebrads 22 sind, da die Getriebeübersetzung zwischen diesem Triebrad und der die Ausführung eines Schaltvorgangs bewirkenden Einrichtung derart gewählt ist, daß der Schaltvorgang erst nach mehreren Umdrehungen des Triebrads 22 eingeleitet wird, vollkommen wirkungslos. Wird beispielsweise die Getriebeübersetzung so bemessen, daß nach 20 Umdrehungen des Triebrads 22 der Schaltvorgang beendigt ist, so müßten Störungsimpulse das Triebrad 22 etwa achtzehnmal drehen, um einen falschen Schaltvorgang einzuleiten. Es kommt natürlich in der Praxis nicht vor, daß Störungsimpulse eine so lange dauernde Drehbewegung des Triebrads 22 hervorrufen.

Die Wirkungsweise des Gegenstandes der Erfindung sei; an Hand der durch Benutzung eines Röllchens 24 als Zwischenorgan, auf das der Kraftspeicher einwirkt, gekennzeichneten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Abb. 5 bis 7 und unter Voranstellung der statischen Wirkung erläutert.

Vernachlässigt man in Abb. 5 die verhält-

nismäßig kleine Federkraft, so sieht man, daß das Röllchen 24 einzig durch die Auflagerkräfte α und b in den Punkten A und· B im Gleichgewicht gehalten wird. Daraus folgt, daß die Kraft a, die vor der Triebzunge 23 auf das Röllchen 24 ausgeübt wird, durch den Punkt5 gehen muß. Ebenso geht die Kraft b, die vom Triebrad 22 auf das Röllchen 24 ausgeübt wird, durch den Punkt A und somit auch die Kraft V = a, mit der das Röllchen 24 auf das Triebrad 22 wirkt. Je nachdem nun der Winkel α größer oder kleiner gemacht wird, fällt auch die Exzentrizität h der Kraft ¥ größer oder kleiner aus. Das auf das Triebrad 22 ausgeübte Drehmoment ist M = h'b'. Voraussetzung ist natürlich, daß α und b innerhalb der Reibungswinkel in A und B verlaufen. Als Werkstoff für die Röllchen 24 eignet sich irgendein fester Stoff, jedoch vorzugsweise Galalith. Die Triebzunge 23 und das Triebrad 22 können aus irgendeinem Werkstoff, z.B. aus Messing, bestehen. Im Fall 6y und 62 haben die Berührungspunkte^ und B das Bestreben, sich bei der Abwärtsbewegung der Resonanzfeder 3 zu nähern. Der Impuls erfolgt somit hier beider Abwärtsbewegung, während die Loskupplung bei der Aufwärtsbewegung stattfindet. Die Richtung des Drehmoments ist in allen Fällen dieselbe.

Diese Art der Drehmomentbildung erfolgt sowohl bei langsamen als auch bei raschen Schwingungen der Resonanzfeder 3.

Bei raschenSchwingungen tritt eine weitere Drehmomentkomponente als Folge dynamischer Kräfte auf. Bewegt sich die Triebzunge 23 mit der Beschleunigung/), gegen das Röll-Ghen24, so wirkt im Berührungspunkt eine gewisse Kraft P proportional p. Da diese Kraft exzentrisch angreift, so erhält das Röllchen 24 ein Drehmoment M = P,- h_p. Es wird hierdurch ebenfalls in der durch den Pfeil bezeichneten Drehrichtung in Bewegung versetzt.

Eine weitere Drehwirkung wird aus Röllchen 24 ausgeübt im einen oder andern Sinn, je nachdem, wo das Ächschen 25 auf die Lochwandung des Röllchens 24 drückt. Nach Ablösen der Triebzunge 23 ist das Ächschen 25 im Quadranten U (Abb. 3); dann bewirkt die Kraft F₁ mit der das Ächschen 25 _ auf die Lochwandung drückt, ein Abwälzen des Röllchens 24 auf dem Triebrad 22 in dem durch den Pfeil angegebenen Sinn. Dadurch wird wiederum die Bewegung des Triebrads 22 im Pfeilsinn unterstützt. Befände sich das Ächschen 25 im Quadranten. V, so würde das Röllchen 24 beim Ablösen der Triebzunge 23 gegen diese gedrückt, wobei eine Drehung des Röllchens 24 im umgekehrten Sinn erfolgen würde. Damit man beim Zusammenbau leichter erreichen kann, daß die Berührungsstelle des Ächschens 25 in den Quadranten U fällt, wird dem Röllchen 24 vorzugsweise viel radiales Spiel gegeben.

Die dynamische Wirkung läßt sich auch für sich allein ausnutzen bei der in Abb. 4 dargestellten Ausführungsform. Wenn sich dort die Triebzunge 23 abwärts bewegt, wird das Triebrad 22 mit einer gewissen Beschleunigung b nach links verschoben. Die zusätzliche Kraft, die dabei von der Triebzunge 23 auf das Triebrad 22 ausgeübt wird, beträgt P = m· b, wenn m die Masse des Triebrads 22 bedeutet. Die gesamte Auflagerkraft zwisehen der Triebzunge 23 und dem Triebrad 22 beträgt dann P + F, worin F den Anpressungsdruck zufolge der Feder 28 (Abb. 4) darstellt. Die drehmomenterzeugende Reibung zwischen der Triebzunge 23 und dem Triebrad 22 beträgt dann μ ■ (F + P), worin μ den Reibungskoeffizienten bedeutet. Bei der Aufwärtsbewegüng der Triebzunge 23 wird b und damit P negativ und höchstens gleich F. Bei genügend raschen Schwingungen wird dann die Reibung μ- (F — P) = ο; d. h. bei der Aufwärtsbewegung der Triebzunge 23 erfolgt eine Loskupplung des Triebrads 22, während beim Abwärtsgang das Triebrad 22 von der Triebzunge 23 durch Reibung mit- 9» genommen wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch :

   Resonanzfederantrieb mit von der Resonanzfeder gesteuertem Triebrad, gekennzeichnet entweder durch ein zwischen der Triebzunge (23) der Resonanzfeder (3) und dem Triebrad (22) befindliches, mit keinem der beiden Triebteile (3 und 23) fest verbundenes, unter Feder- oder Gewichtsbelastung stehendes und mit großem Achsspiel gelagertes Zwischenorgan (Röllchen 24, Keil) oder durch eine quer zur Achsrichtung verschiebbare Anordnung und Federbelastung des Triebrads (22), wodurch bei in Schwingung versetzter Resonanzfeder (3) die Triebzunge (23) bei der Aufwärtsbewegung vom Triebrad (22) entkuppelt und bei der Abwärtsbewegung mit ihm gekuppelt wird, so daß im letztgenannten Fall das Triebrad durch die auftretende Reibung eine Verdrehung erfährt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen