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Elektrisches Wendegetriebe mit zwei durch Gleichstromerregerwicklungen
steuerbaren gegenläufigen Kupplungen Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches
Wendegetriebe mit zwei durch Gleichstromerregerwicklungen steuerbaren gegenläufigen
Kupplungen, die einerseits von einem dauernd laufenden Antrieb angetrieben werden
und abtriebsseitig, vorzugsweise über Vorgelege mit Übersetzung ins Langsame, mit
dem einzustellenden Gegenstand so verbunden sind, daß letzterer, je nachdem, welche
der beiden Kupplungen erregt wird, von dem dauernd laufenden Motor im einen oder
im anderen Drehsinn verstellt wird. Diese Verstellung kann, obwohl der Antriebsmotor
eine gleichbleibende Drehzahl hat, mit beliebig wählbarer Geschwindigkeit erfolgen,
wenn die Einschaltung der Kupplungen durch ein von dem Gegenstand nachdrehbares
Kontaktwerk erfolgt. Bisher sind für solche Wendegetriebe Elektromagnetkupplungen
bekannt, bei denen die beiden (mit dem Antrieb bzw. mit dem einzustellenden Gegenstand
verbundenen) Kupplungshälften unter der Wirkung des magnetischen Kraftflusses mechanisch
in Eingriff gebracht werden. Abgesehen davon, daß diese Kupplungen bei einer mit
veränderlicher Geschwindigkeit erfolgenden Einstellung des Gegenstandes, z. B. des
Ruders eines Flugzeuges, dauernd ein- und ausgerückt werden müssen und dabei eine
sehr schnelle Abnutzung mit damit verbundener Verminderung der Steuergenauigkeit
eintritt, erfolgt hierbei notwendig auch ein ruckartiges Verstellen des Gegenstandes,
was in vielen Fällen unerwünscht oder gar unzulässig ist. Bei einer solchen Verstellung
eines Gegenstandes über von einem
Nachdrehkontaktwerk steuerbare
gegenläufige Kupplungen entspricht nämlich die Verstellgeschwindigkeit dem Verhältnis
der Einschaltzeiten der beiden Kupplungen, wenn man berücksichtigt, daß der Motor
natürlich so schnell laufen muß, daß er die größte im Betrieb vor:' kommende Verstellgeschwindigkeit
des Gegen-` standes erzeugen kann und deswegen bei kleinen Verstellgeschwindigkeiten
immer nur eine absatzweise Verstellung des Gegenstandes in der einen Richtung und
darauf, weil diese Verstellung zu schnell erfolgte, eine Rückstellung in der anderen
Richtung vornehmen muß. Praktisch wird sich dabei infolge der Trägheit der einzustellenden
Masse eine bestimmte, dem genannten Verhältnis der Einschaltzeiten beider Kupplungen
entsprechende mittlere Verstellgeschwindigkeit des Gegenstandes ergeben. Der Wirkungsgrad
einer solchen Verstellanlage ist natürlich, energiemäßig gesehen, außerordentlich
gering.
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Wesentlich bessere Verhältnisse lassen sich in dieser Hinsicht und
auch bezüglich der Lebensdauer und Steuergenauigkeit erzielen, wenn gemäß der Erfindung
als steuerbare gegenläufige Kupplungen Wirbelstromkupplungen Anwendung finden. Solche
Kupplungen vermeiden infolge ihres weichen Anlaufes harte und deshalb gerade für
empfindliche Steuerungen, wie es beispielsweise selbsttätige Rudersteuerungen sind,
schädliche Stöße. Hit dem weichen Anlauf verbindet die Wirbelstromkupplung eine
große Überlastbarkeit. Ein Wendegetriebe mit solchen Wirbelstromkupplungen zeigt
bei Verstellung des Gegenstandes mit veränderlicher Geschwindigkeit, insbesondere
bei Verstellung des Ruders um seine Nullage herum; nicht das oben im Hinblick auf
die elektromagnetischen Kupplungen erwähnte absatzweise Arbeiten in den beiden zueinander
senkrechten Richtungen, da infolge des verzögerten Feldaufbaus in solchen Wirbelstromkupplungen
und infolge der damit geringeren weicheren Mitnahmekraft Übersteuerungen kaum auftreten.
Falls bei dem Wendegetriebe gemäß der Erfindung die Wirbelstromkupplungen nicht
nur durch der gewünschten Verstellrichtung, sondern auch noch der gewünschten Verstellgeschwindigkeit
entsprechende Ströme gesteuert werden, läßt sich praktisch eine außerordentlich
weiche und energiesparende Verstelleinrichtung schaffen.
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In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt, daß es bekannt ist, für den
Antrieb eines dauernd im gleichen Sinn, jedoch mit .zwischen bestimmten Grenzen
einstellbarer Geschwinbestimmten Grenzen einstellbarer Geschwindigkeit einzustellenden
Gegenstandes eine Wir belstromkupplung zu benutzen, die durch einen dauernd laufenden
':Motor angetrieben wird. Hierbei dient also die Wirbelstromkupplung aus- j schließlich
zur Drehzahlregelung. Bei dem Wendegetriebe gemäß der Erfindung sollen jedoch die
beiden Wirbelstromkupplungen durch absatzweise nacheinander erfolgendes Einschale
ten hauptsächlich die Richtung der Verstellung des Gegenstandes steuern und hierbei
die 'Mängel beleben, welche den bisher üblichen elektromagnetischen Kupplungen anhaften.
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)s empfiehlt sich, die Erregerwicklungen der beiden Wirbelstromkupplungen
induktiv über einen Kopplungstransformator oder durch eine kapazitive Kreuzschaltung
miteinander zu koppeln. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die bei der Erregung
der einen Wirbelstromkupplung im Magnetfeld vorhandene Energie auf die Erregerwicklung
der anderen Wirbelstromkupplung übertragen wird. Da die Einsteuerung eines Luftfahrzeuges
in eine bestimmte Sollage einen Einschwingvorgang darstellt, der weitgehend gedämpft
sein soll, müssen Verzögerungen in der Steuerbetätigung möglichst vermieden werden.
Es muß also die durch die zweite Wirbelstromkupplung vermittelte Steuerbewegung
die durch die erste Kupplung vermittelte Steuerbewegung unmittelbar ablösen, was
bedeutet, daß die zweite Kupplung unmittelbar nach der ersten ansprechen muß. Durch
den, z. B. von dem Kopplungstransformator, abgegebenen Stromstoß ist der für die
zweite Kupplung zu erwartende Einstellbefehl bereits vorbereitet, so daß das Ansprechen
der Wirbelstromkupplung wesentlich rascher und verzögerungsfreier erfolgt. Durch
die gekennzeichnete Kopplung der Erregerwicklung ist gleichzeitig erreicht, daß
besondere Vorrichtungen, die andernfalls erforderlich wären, um die Energie des
Magnetfeldes aufzuzehren, in Wegfall kommen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abb. i bis 5 dargestellt.
Zum Antrieb der Ruderwelle z dient ein dauernd durchlaufender Elektromotor 2, der
über das zweistufige Getriebe 3, 4. mit der Welle i gekuppelt ist. Zwischen den
durchlaufenden Elektromotor 2 und das Getriebe sind die Wirbelstromkupplungen 5
und 6 für Rechts- und Linkslauf zwischengeschaltet. Durch eine elektrische Steuerung
wird je nach der Drehrichtung die Kupplung 5 oder 6 eingeschaltet und damit die
Welle i im einen oder anderen Sinne gedreht. Die Wirbelstromkupplungen bestehen
aus einem äußeren, dauernd umlaufenden Teil j bzw. S von verhältnismäßig großer
Masse und einem inneren Kupplungsteil g bz«-. io von verhältnismäßig geringer :lasse.
Der Erregerstrom der Kupplungen wird über die Schleifringpaare ii bzw. 12 zugeführt.
i Eine Schwierigkeit bei diesen Kupplungen besteht darin, daß das Magnetfeld beim
Ausschalten nur langsam erlischt. Hierdurch wird das Drehmoment länger als erforderlich
übertragen, und außerdem tritt an dem die Er- i regung schaltenden Kontakt ein starkes
Schaltfeuer ein. Diese Nachteile können gemäß der
Erfindung durch
einen Kopplungstransformator vermieden werden, der parallel zu den Erregerwicklungen
der Wirbelstromkupplungen geschaltet ist. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in
Abb. 2 und 3 dargestellt. Dabei zeigt Abb. 3 die Schaltung des Kopplungstransformators
z3. Die eine Wicklung Iq. ist parallel zur Erregerwicklung 15 und die andere Wicklung
16 parallel zur Erregerwicklung 17 geschaltet, jedoch, Wie Abb. 3 erkennen läßt,
in Kreuzschaltung zu der einen Wicklung des Kopplungstransformators. Hierdurch wird
folgende Wirkung erreicht. Beim Öffnen des Kontaktes 18 schließt sich der Magnetisierungsstrom
der bisher erregten Kupplung über die eine Wicklung des Kopplungstransformators
und erzeugt dadurch einen Induktionsstromstoß in der zweiten Transformatorwicklung,
der sich über die Erregerwicklung der zweiten Kupplung derart schließt, daß diese
bereits im richtigen Sinn vorerregt ist, wenn der Kontakt 18 von der einen auf die
andere Kupplung überschaltet.
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Die Übertragung der magnetischen Energie von der einen Kupplung auf
die andere und die Funkenlöschung kann entsprechend Abb. q. auch auf kapazitivem
Wege geschehen. Es sind hierfür die beiden Kondensatoren I9 und 2o vorgesehen. Allerdings
müssen die Magnetkupplungen bei dieser Schaltung zweipolig abgeschaltet werden.
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Abb. 5 zeigt, daß man die gleiche Wirkung auch mit einem einzigen
Kondensator 21 erreichen kann. Die dargestellten Wechselschalter arbeiten in der
Weise, daß während des Schaltens alle drei Kontakte sich kurzzeitig berühren. Diese
Schaltung ergibt beim Einschalten einer Kupplung von der Ruhelage aus keinen Stromstoß
auf die zweite.