DE674025C

DE674025C - Umkehrgetriebe mit einem staendig laufenden, treibenden Glied zum Drehen eines getriebenen Gliedes in beiden Drehrichtungen

Info

Publication number: DE674025C
Application number: DES127007D
Authority: DE
Inventors: Harold Sinclair
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1936-05-08
Filing date: 1937-04-28
Publication date: 1939-04-03

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Umkehrgetriebe, das sich besonders, jedoch ohne Beschränkung hierauf, für Schiffsrudergetriebe, Unterseebootsteuerungen und ähnliche An-5 Ordnungen eignet, bei denen Ruder- oder Hubflossen nach Willkür in dem einen oder anderen Sinne zu bewegen sind.

Ein bekanntes Schiffsrudergetriebe umfaßt einen Motor, der durch Kegelräder an zwei gleichmütige Wellen angeschlossen ist; die Zahnräder sind derart angeordnet, daß die Wellen entgegengesetzt umlaufen. Jede Welle ist durch eine Reibkupplung mit einem Zahnrad gekuppelt, und jedes dieser Zahnräder kämmt mit einem auf eine gemeinsame Schneckenwelle gekeilten weiteren Zahnrad. Das zu der Schnecke gehörige Schneckenrad sitzt auf der Welle eines Ritzels, das mit einem an dem Ruderschaft befestigten Zahnbogen kämmt.

Für gewöhnlich sind beide Kupplungen ausgerückt, und der Motor läuft ständig. Um nun das Ruder zu drehen, rückt man die eine oder die andere der beiden Kupplungen ein, und dadurch wird der Zahnbogen in Drehung gesetzt, wenn die eingerückte Kupplung unter der Wirkung eines Differentialgetriebes, das zwischen den Zahnbogen, den Kupplungsantrieb und das Steuerrad geschaltet ist, wieder ausgerückt wird.

Bei einer solchen Anordnung müssen zum Bewegen des Ruders die Kupplungen die stillstehenden Getriebeteile beschleunigen, indem sie sie an die umlaufenden treibenden Teile

anschließen. Im Falle großer Ruder arbeiten die Kupplungen also unter sehr starker Beanspruchung.

Die Erfindung bezweckt, einen verbesserten umkehrbaren Antrieb zu schaffen sowie, ein auf Servosteuerungen anwendbares Umkehrgetriebe, das empfindlich ist und rasch anspricht und das nichtsdestoweniger fähig ist lange Zeit ohne Wartung zu kufen, ίο Das Umkehrgetriebe gemäß der Erfindung umfaßt ein in gleichbleibender Richtung ständig umlaufendes Treibglied, ein. getriebenes , Glied sowie zwei parallel liegende Reibkupplungen, deren treibende Teile an das treibende Glied und deren getriebene Teile an das ge· triebene Glied angeschlossen sind. Die Anordnung ist so getroffen, daß das getriebene Glied bei Kraftübertragung durch die eine oder die andere der Kupplungen in dem einen oder anderen Sinne umläuft. Kennzeichnend für die Erfindung ist, daß wenigstens eine Flüssigkeitskupplung nach Art der Föttingergetriebe zwischen dem treibenden und dem getriebenen Glied, und zwar in Reihe mit den Reibkupplungen, vorgesehen ist und ferner eine -Steuerung, die dazu dient, beide Kupplungen für gewöhnlich eingerückt zu erhalten, jedoch wahlweise eine der Kupplungen auszurücken zwecks Ingangsetzens des getriebenen Gliedes.

Das Getriebe braucht nur eine Flüssigkeitskupplung zu umfassen, deren treibender Teil an das treibende Glied angeschlossen ist, währerid ihr getriebener Teil mit den treibenden Teilen der beiden Reibkupplungen verbunden ist.

Zweckmäßig besteht der Getriebezug für vorwärts und der Getriebezug für rückwärts, die in Parallelanordnung zwischen dem trei benden und dem getriebenen Glied liegen, je aus einer Flüssigkeitskupplung in Reihe mit einer der Reibkupplungen.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es sind Fig. ι schematische Aufsicht des Getriebes in Anwendung auf ein Schiffsruder,

Fig. 2, 3 und 4 Teile abweichender Ausführungsformen; die hier nicht dargestellten Bestandteile gleichen denen der Fig. 1. Gemäß Fig. 1 ist ein Gleichstrom-Nebenschlußmotor ι als treibendes Glied der Anlage unmittelbar mit dem treibenden Teil 2 einer Flüssigkeitskupplung nach Bauart Föttinger verbunden. Die Kupplung umfaßt einen auf Welle 4 sitzenden getriebenen Teil 3 und einen zwischen der Rückseite des getriebenen Teils und einem daran befestigten schalenförmigen Gehäuse 6 bestehenden umlaufenden Teil 5; der Teil ist durch Kanäle 7, die in ein Kernleitstück 8 münden, mit dem Arbeitskreislauf verbunden.

Die getriebene Welle 4 treibt ihrerseits ein zum Verteilen dienendes Räderwerk, das aus einem auf der Welle 4 sitzenden Kegelrad 9 sowie damit kämmenden gleichmittig angei' ordneten Kegelrädern 10 und io' besteht; diese sitzen auf Wellen 11 und ii', die somit gezwungen sind, entgegengesetzt umzulaufen, wenn sich die Welle 4 dreht. Zwei Reibkupplungen mit treibenden Teilen 12, 12', die undrehbar auf den Wellen 11, 11' verschieblich sind, besitzen getriebene Teile 13, 13', die zusammen mit daran befestigten Ritzeln 14, 14' auf den Wellen 11, ii' gelagert sind. Die Ritzel kämmen mit Zahnrädern 15 und 15' auf einem gemeinsamen getriebenen Glied, bestehend aus einer Welle 16 mit Schneckengewinde 17. Mit der Schnecke kämmt ein Schneckenrad 18, auf dessen Welle ein mit dem Zahnbogen 20 des Ruderschafts 21 kammendes Ritzel ig sitzt.

Aus der Schilderung ergibt sich, daß die Teile 10 bis 15 parallel zu den Teilen io' bis 15' zur Wirkung gelangen.

Die Reibkupplungen werden durch Gabeln 22, 22' bedient, die in Nuten 23, 23' in den treibenden Teilen 12, 12' eingreifen. Die Gabeln sitzen gleitend auf einer gleichfalls gleitend gelagerten Stange 24, und zwar zwischen zwei auf der Stange befestigten Bunden 25, 25'. Federn 26 und 26' halten für gewöhnlich beide Reibkupplungen in Eingriff.

Ein Handrad 27 ist auf einer mit Innengewinde versehenen Hohlwelle 28 befestigt; diese greift in eine Spindel 29 ein, die bei 30 an einen schwebenden Hebel 31 angelenkt ist. Das eine Ende dieses Hebels ist bei 32 gelenkig mit einer Gleitstange 33 verbunden, und an dieser sitzt eine Platte 34; die Platte 34 weist eine Hubkurve 35 auf, in die ein Zapfen 36 der zum Bedienen der Kupplungen angeordneten Stange 24 eingreift. Die Hubkurve ist so geformt, daß ein anfängliches Verschieben der Stange 33 nach der einen oder der anderen Seite ihrer Nullage die Stange 24 nach der einen oder der anderen Seite von deren Nullage auslenkt, daß dagegen, wenn man das Verschieben der Stange 33 in der gleichen Richtung fortsetzt, ein weiteres Bewegen der Stange 24 nicht stattfindet. Das andere Ende des schwebenden Hebels 31 greift bei 37 an einen Lenker an, der über einen Winkelhebel 39 und einen weiteren Lenker 40 mit dem Zahnbogen 20 gekuppelt ist.

Die Gleitstange 33 greift mit einem Zapfen in eine Gabel 42 ein, die am Regelhebel 43 des Nebenschlußreglers 44 von Motor 1 ausgebildet ist. Der Regler ist derart angeordnet, daß der Motor 1 mit seiner geringsten Geschwindigkeit läuft, wenn der Hebel 43 die Mittelstellung einnimmt. Schwenken des

Hebels nach der einen oder anderen Seite von der Mittelstellung hat elektrisch dieselbe Wirkung, daß nämlich der Anfang dieses Bewegens die Motorgeschwindigkeit ungeändert läßt; über einen weiteren Bereich der Hebelbewegung findet Beschleunigen des Motors statt, und in den Endbereichen der Hebelbewegung läuft der Motor mit seiner Höchstgeschwindigkeit.
ίο Die Anordnung wirkt folgendermaßen:

Steht das Ruder still, so hält der Nebenschlußregler 44 den Motor ι im Leerlauf, z. B. bei 300 oder 400 Umläufen je Minute, und zwar, in der Zeichnung von unten gesehen, im Uhrzeigersinne, Beide Reibkupplungen sind eingerückt. Der Schlupf in der Flüssigkeitskupplung beträgt somit 100 °/₀, und auf die Welle 16 werden über die beiden Reibkupplungen entgegengesetzt gleiche Drehmomente ausgeübt; die Welle steht daher still. Wird jetzt das Handrad 27 gedreht, z. B. im Uhrzeigersinne, Fig. 1 von unten gesehen, so schwingt zunächst der Hebel 31 um den Zapfen 37 entgegen dem Uhrzeiger und senkt somit die Stange 33 oben und unten im Sinne der Fig. 1. Die Hubkurve 35 zieht die Stange 24 nach rechts, .mit dem Ergebnis, daß der linke Bund 25 die Gabel 22 erfaßi und die Kupplung 12,13 ausrückt, während dieKupplung 12', 13' eingerückt bleibt. Ein kleines weiteres Bewegen des Handrades verschiebt den Arm 43 des Nebenschlußreglers weit genug für ein Beschleunigen des Motors 1.

Sobald die Kupplung 12, 13 ausgerückt ist, setzt sich die Kupplung 12', 13' infolge des auf sie wirkenden Drehmoments in Umlauf und bringt das Ruder zum Schwenken im Uhrzeigersinne. Die Lenkerverbindung 40, 39, 38 ruft ein Schwenken des schwebenden Hebels 31 um Zapfen 30 im Uhrzeigersinne hervor, bis die Hubkurve 35 die Stange 24 in die Nullage zurückgebracht hat mit dem Ergebnis, daß zunächst der Motor verzögert und danach die Kupplung 12, 13 wieder eingerückt wird, so daß der Zahnbogen 20 in der gewünschten neuen Lage festgelegt und gegen Überdrehen gesichert ist.

Diese Anordnung besitzt folgende Vorteile: Die Schneckenwelle 16 wird dauernd auf Verdrehen beansprucht, so daß das Ruder mit allergeringster Verzögerung anspricht. Die zum Ruderbewegen angewendete Kraft wird durch eine Reibkupplung übertragen, die bereits eingerückt ist, so daß Abnutzung der Reibflächen beim Beschleunigen des Ruders ausgeschlossen ist. Wird die eine ausgerückte Kupplung wieder eingerückt, um das Ruder zum Stillstand zu bringen, so wird ihre Bremswirkung von dem Motor unterstützt, der zuvor schon bei voller Feldstärke ein Verlangsamen erfahren hat, ferner auch durch die Reibung in dem Räderwerk und die vom Ruder selbst ausgehende Belastung. Im Gegensatz dazu haben bei der bekannten Anordnung die Reibkupplungen sowohl den auf Reibung als 'auch den auf Belasten beruhenden Widerstand zu überwinden. Ferner ergibt die neue Anordnung deshalb ein genaueres Steuern, weil das bei der älteren Einrichtung wegen der Trägheit der Teile stattfindende Zuweitlaufen beseitigt ist.

Bei der abgeänderten Ausführungsform nach Fig. 2 trägt die getriebene Welle 4" der Flüssigkeitskupplung die beiden Reibkupplungen. Deren treibende Teile I2^a und 12^s', bedient durch Gabeln 22 und 22', sind auf der Welle 4^a undrehbar längs verschieblich, und ihre getriebenen Teile 13⁰ und 13^s' sind auf der Welle \^a gelagert und mit Kegelrädern 1 o" und io^a' verbunden, die mit einem gemeinsamen getriebenen Rad 9" auf einer getriebenen Welle n^a kämmen. Ein Ritzel 14° auf Wellen" greift in ein Zahnrad 15" auf der Schneckenwelle i6^a ein. Die Gabeln sind auf einer verschieblichen ,Stange 24 gelagert, deren Zapfen S3 in den einen Arm eines bei 52 ortsfest angelenkten Winkelhebels 51 eingreift. Der andere Hebelarm ist an einem Lenker 50 angebracht, der einen Zapfen 36 für die Hubkurve trägt. Diese Anordnung arbeitet in der gleichen Weise wie diejenige nach Fig. 1.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 treibt der Motor ι die treibenden Teile 2 und 2' von zwei Flüssigkeitskupplungen, deren getriebene Teile auf getriebenen Wellen 4⁶ und 4⁶' sitzen. Treibende Reibkupplungsteile i2^& und und 12*', die auf den Wellen 4^δ und ψ undrehbar verschieblich sind, wirken mit getriebenen Teilen 13* und 13*' zusammen, die auf diesen Wellen gelagert sind. Der Teil 13* ist an einem Ritzel 14^s befestigt, das mit einem Zwischenrad 54 auf einem festen Zapfen 55 kämmt, und das Rad 54 seinerseits greift in ein auf der Schneckenwelle i6⁶ befestigtes Zahnrad 15⁶ ein. Der getriebene Teil i3⁶' der anderen Reibkupplung ist mit einem Ritzel 14*' verbunden, das mit einem weiteren Zahnrad I5⁶' auf der Schneckenwelle i6^b kämmt. Die Übersetzungsverhältnisse sind so gewählt, daß bei Umlauf der Welle i6⁶ die Teile 14* und 13*' gezwungen sind, gleich schnell entgegengesetzt umzulaufen.

Sind beide Reibkupplungen eingerückt, so beträgt der Schlupf in den beiden Flüssigkeitskupplungen iooO/₀, und in dem stillstehenden mechanischen Räderwerk herrscht ein ausgeglichenes Drehmoment. Wird eine der Reibkupplungen, z. B. 12*, 13⁶, ausgerückt, so sinkt das Drehmoment in den Teilen 4*, 14*, 54, 15* auf Null, wobei der Schlupf in der Flüssigkeitskupplung fällt

und die Teile 4*', 14*', 15*' in Bewegung kommen und ihrerseits die Schneckenwelle i6^ft in Umdrehung versetzen. Sobald die Geschwindigkeit des Motors 1 herabgesetzt und die Kupplung 12⁶, 13* wieder eingerückt wird, wirkt das dadurch in den Teilen 4⁶, 14*, 54, 15* wiederhergestellte Drehmoment, unterstützt durch Reibung, dem Drehmoment, das von den Teilen 4⁶', 14*', 15⁶' ausgeht, entgegen und führt so zum Stillstand der Schnekken welle 16*.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung nicht unähnlich derjenigen nach Fig. 3. Die treibende Welle 4^C des Motors 1 ist an einem Kegelrad g^c befestigt, das gleichachsige Kegelräder io^c und io^c' ständig mit übereinstimmenden Geschwindigkeiten entgegengesetzt antreiSt. Die Räder io^c und io^c' sitzen auf Wellen n^c und ii^c', auf denen treibende Reibkupplungsteile 12^C, i2^c' undrehbar verschieblich sind. Die getriebenen Reibkupplungsteile i3^c und i3^c' sitzen auf Hohlwellen 56 und 56', die die Wellen n^c und ii^c' umgeben und auf denen die treibenden Teile 2^C und 2^C' von zwei Flüssigkeitskupplungen befestigt sind; ihre getriebenen Teile sind mit Ritzeln I4^e und 14^C' verbunden, unter Lagerung auf den Wellen 56 und 56'. Die Ritzel kämmen mit Rädern i5^c und ΐζ°', die auf der Schneckenwelle i6^c befestigt sind.

Die Anordnungen nach Fig. 3 und 4 rufen

keine andere Sperrwirkung auf das getriebene Glied hervor als diejenige, die dem Schnekkentrieb selbst innewohnt, da die Flüssigkeitskupplungen zwischen die beiden parallel liegenden Getriebezüge geschaltet sind. Aus diesem Grunde wird die Bremswirkung beim Wiedereinrücken einer der Reibkupplungen durch die mit ihnen in Reihe liegende Flüssigkeitskupplung abgepuffert.

Bei den Anordnungen nach Fig. 1 und! 2 andererseits fehlt eine Flüssigkeitskupplung in den parallelen Getriebezügen, und daher ist das getriebene Glied mechanisch durch die Reibkupplungen gesperrt, sobald diese eingerückt sind.

Gezeichnet sind nur einfache Kegelkupplungen, doch können selbstverständlich beliebige gleichartige Einrichtungen Verwendung finden, z. B. elektromagnetische Reibkupplungen oder eine Reibbremse, die auf einen Bestandteil· eines Planetenrädergetriebes wirkt und sich ausrücken läßt, um den Antrieb durch das Getriebe zu unterbrechen. Der Elektromotor mit seinem Nebenschluß-

regler kann durch eine beliebige andere Kraftquelle ersetzt werden, z.B. durch eine Brennkraftmaschine oder eine Dampfturbine mit entsprechender Geschwindigkeitsreglung.

Claims

Patentansprüche:

i. Umkehrgetriebe mit einem ständig laufenden treibenden Gliede zum Drehen eines getriebenen Gliedes in beiden Drehrichtungen, unter Verwendung von zwei parallel angeordneten Reibkupplungen, deren treibende Teile mit dem treibenden Glied und deren getriebene Teile mit dem getriebenen Glied verbunden sind, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß bei Kraftübertragung durch die eine oder die andere der beiden Reibkupplungen das getriebene Glied in der einen oder in der anderen Richtung umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeitskupplung zwischen dem treibenden und dem getriebenen Gliede, und zwar in Reihe mit den Reibkupplungen, vorgesehen ist, mit einer Steuerung, die dazu dient, beide Kupplungen für gewöhnlich eingerückt zu erhalten, jedoch wahlweise eine davon zwecks Ingangsetzens des getriebenen Gliedes auszurücken.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der getriebene Teil der Flüssigkeitskupplung über ein Verteilergetriebe (9,-i o, 10') mit zwei gleichmittigen Wellen (11, 11') verbunden ist, die durch das Verteilergetriebe gezwungen sind, entgegengesetzt umzulaufen, wobei _go die gleichmittigen Wellen mit den treibenden Teilen (12, 12') der Reibkupplungen gekuppelt sind.
3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der getriebene Teil der Flüssigkeitskupplung mit den gleichachsigen treibenden Teilen (12°, I2⁸') von zwei Reibkupplungen verbunden ist, deren getriebene Teile (13°, 13°') derart an das getriebene Glied angeschlossen sind, daß es gezwungen .ist, in entgegengesetzten Richtungen umzulaufen.
4. Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebezug für vorwärts und der Getriebezug für rückwärts, die in Parallelanordnung zwischen dem treibenden und dem getriebenen Glied liegen, je aus einer Flüssigkeitskupplung in Reihe- mit einer der Reibkupplungen besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen