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Kugelreibungsgetriebe zur Messung von Geschwindigkeiten Es sind Kugelreibungsgetriebe
bekannt mit einer im Raum fest zentrierten Kugel, auf der sich zwei Umdrehungskörper
(vorzugsweise Reibrollen) um senkrecht zueinander angeordnete Achsen abrollen. Werden
beide Umdrehungskörper angetrieben, so führt die Kugel eine resultierende Drehbewegung
aus, die sich aus den beiden Antriebsbewegungen vektoriell zusammensetzt. Das Geschwindigkeitsverhältnis
der beiden Antriebsbewegungen ist dabei durch den Schwenkwinkel einer um die Berührungsnormale
mit der Kugel schwenkbaren dritten Reibrolle bestimmt, da sich deren Drehachse stets
in die Richtung der jeweiligen Kugeldrehachse einstellt. Ein solches Kugelreibungsgetriebe
kann, wie bekannt, zum Messen von Geschwindigkeiten benutzt werden. indem die eine
festgelagerte Reibrolle mit konstanter und bekannter Drehgeschwindigkeit angetrieben
wird und die zweite Reibrolle an die zu messende Drehgeschwindigkeit angeschlossen
ist. Der sich
dabei einstellende Schwenkwinkel der schwenkbaren
Reibrolle wird mittels eines an der letzteren angebrachten Zeigers abgelesen oder
durch einen mit einem Schreibstift versehenen Registrierhebel aufgezeichnet.
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Diese bekannte Anordnung wird gemäß vorliegender Erfindung dadurch
verbessert, daß die zu messende Drehbewegung mit dem zugehörigen Umdrehungskörper
über ein Steuerglied gekuppelt ist, das in Abhängigkeit von dem Unterschied der
beiden zu kuppelnden Drehbewegungen den Schwenkkörper um seine Schwenkachse steuert,
so daß der Umdrehungskörper die zu messende Drehgeschwindigkeit annimmt. Der wesentliche
Unterschied der neuen Einrichtung gegenüber der bekannten ist demnach die Steuerverbindung
zwischen Schwenkscheibe und der an die zu messende Drehbewegung angeschlossenen
Drehachse des Kugelreibungsgetriebes. Dieser Unterschied kommt auch wirkungsgemäß
dadurch zum Ausdruck, daß die zweite feste Drehachse nunmehr als getriebene Achse
wirkt, während sie bei der hekannten Einrichtung genau so wie die erste feste Drehachse
angetrieben wird.
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Die bekannte Einrichtung hat den Nachteil, daß das Schwenkmoment,
also das Einstell- oder Anzeigemoment mit dem Winkel. den die Schwenkscheibe mit
der resultierenden Kugelgeschwindigkeit bildet, abnimmt, d. h. um so mehr verkleinert
wird, je mehr sich die Schwenkscheibe der anzuzeigenden Richtung nähert. Bei der
erfindungsgemäßen Einrichtung ist dagegen das Einstellmoment nicht mit der Annäherung
an den einzustellenden Winkel veränderlich, sondern nur von der Umfangskraft der
Schwenkscheibe abhängig. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung liegt
darin, daß das Geschwindigkeitsverhältnis mit großer Genauigkeit und Zwangläufigkeit
eingehalten wird und daß zugleich erhebliche Anzeigewiderstände ohne Beeinträchtigung
der Anzeigegenauigkeit überwunden werden können.
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Das Steuerglied des neuen Geschwindigkeitsmessers kann vorteilhaft
in an sich hekannter Weise als Bolzen ausgebildet sein. der mit dem einen Kupplungsteil
durch Nut und Feder, mit dem anderen Kupplungsteil durch Gewinde verbunden ist.
so daß bei einem Bewegungsunterschied der beiden Kupplungsteile eine axiale Verschiebung
auftritt, die zur Steuerung der Schwenkachse benutzt wird. Die axiale Verschiehung
des Gewindel)olzens oder der entsprechenden Stellmutter wird durch eine passende
Lenkverbindung auf die Schwenkachse so übertragen. daß die dadurch bewirkte Verstellung
der Schwenkrolle eine Änderung der Drehgescllwindiglieit der getriebenen Reibrolle
so lange herbeiführt, bis diese Drehgeschrvindigkeit mit der unbekannten Drehgeschwindigkeit
der angeschlossenen Welle ülereinstimmt; dann ist gleichzeitig die ihr entsprechende
Einstellung der Schwenkrolle hergestellt.
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Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schaubildlicher
Darstellung, Fig. 2 eine Einzelheit im größeren Nfaßstahe.
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In dem Traggehäuse I sind dieheiden festen Drehachsen 2 und 3 derart
gelagert, daß sie rechtwinklig zueinander in derselben Ehene liegen. Auf der Achse
2, die in nicht näher dargestellter Weise mit bekannte Drehgeschwindigkeit angetrieben
wird, sitzt die treibende Reibscheibe4, während auf der an die zu messende Drehgeschwindigkeit
anzuschließende Achse 3 die getriehene Reibscheibe 5 sitzt. Mit 6 ist die Schwenkscheil>e
bezeichnet die in dem Gabelgestänge 7 gelagert ist und deren Schwenkachse sowohl
senkrecht zur festen Achsen wie auch zur festen Achse 3 verläuft und durch den Kugelmittelpunkt
geht. Damit die Kugel 8 ihre räumliche Lage beibehält, empfiehlt es sich selbstverständlich,
jeder Reibscheibe diametral gegenüber eine weitere Reibscheibe oder Kugel anzuordnen,
die dann lediglich zur Lagerung dienen und nicht angetrieben oder gesteuert zu werden
braucht. Der Antriebsscheibe 4 gegenüber sitzt z. B. die Scheibe 9, während die
diametral zu den Scheiben 5 und 6 angeordneten Lagerungsscheiben oder Kugeln durch
die Kugel 8 verdeckt werden. Man kann selbstverständlich auch je zwei diametral
gegenüberliegende Scheiben durch einen Spannring umschließen und das betreffende
Scheibenpaar gemeinsam steuern oder antreiben. Die Welle 10 der unbekannten Drehgeschwindigkeit
ist mit der festen Drehachse 3 des Kugelreibungsgetriebes durch ein axiales Verbindungsglied
1 1 gekuppelt, das hier als Gewindebolzen ausgebildet ist. Dieser Bolzen II ist
mit seinem einen Ende mit dem Wellenstumpf der Welle 10 durch Nut und Feder verbunden,
während das mit Gewinde versehene andere Ende in ein entsprechendes Muttergewinde
in der Welle 3 eingreift, wie aus Fig. 2 deutlicher ersichtlich ist. Der Bolzen
1 1 ist also starr mit der Welle 10 gekuppelt und macht deren Drehungen mit. Bewegt
sich die Welle 3 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Welle I0, so behält der
Bolzen II seine axiale Lage unverändert bei. Weichen jedoch die Drehzahlen der Wellen
3 und 10 voneinander ah. so verschiebt sich der Bolzen 1 1 in dem Muttergewinde
der Achse. Diese axiale Verschiebuiig wird als Steuerausschlag zum Schwenken der
Schwenkscheibe 6 henutzt, indem sie durch eine Lenkerverbindung in eine Drehbewegung
der
Schwenkachse umgewandelt wird. Zu diesem Zwecke ist ein Doppelhebel 12 vorgesehen,
der mit seinem Drehpunkt I3 im- Traggehäuse I gelagert ist. Das rechte Ende des
Doppelhebels 12 ist gabelförmig ausgebildet und greift in eine Ringnut Iß des Gewindebolzens
ein, so daß der Hebel 12 bei den Axialbewegungen des Gewindebolzens ausschwingt.
Diese Schwingbewegungen werden durch das Gestänge I5, I6 auf die Gabellagerung 7
der Schwenkscheibe 6 übertragen, wodurch deren Schwenkachse verstellt wird.
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Die Lenkverbindung ist so getroffen, daß beim Voreilen der Welle 10
der Schwenkwinkel der Schwenkscheibe 6 und damit die Drehgeschwindigkeit der getriebenen
Reibscheibe 5 vergrößert wird, während beim Nacheilen der Welle 10 der umgekehrte
Fall eintritt, so daß die Steuerbewegung zu Null wird, wenn die Welle 3 und 10 die
gleiche Drehgeschwindigkeit haben. Der Ausschlag a der Schwenkachse ist ein Maß
für -die Drehgeschwindigkeit der getriebenen Scheibe 5 im Verhältnis zur treibenden
Scheibe 4, deren Drehgeschwindigkeit als bekannt vorausgesetzt war. Durch die beschriebene
Anordnung wird die Drehgeschwindigkeit der Scheibe 5 immer selbsttätig auf die Drehgeschwindigkeit
der Welle 10 eingeregelt, so daß der jeweilige Ausschlag a der Schwenkscheibe ein
Maß für die gesuchte Drehgeschwindigkeit der Welle bildet.
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Die Erfindung läßt sich vorteilhaft auch als Schlupfmesser anwenden.
Soll z. B. der Schlupf eines Riementriebes gemessen werden, so wird die treibende
Welle mit der Drehachse 2, die getriebene Welle mit der Welle in verbunden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch dazu dienen, die resultierende
Geschwindigkeit aus zwei rechtwinklig aufeinanderstehenden Drehgeschwindigkeitskomponenten
zu bilden, wobei die eine Geschwindigkeitskomponente von der Drehgeschwindigkeit
der treibenden Reibscheibe 4 und die andere Geschwindigkeitskomponente von der Drehgeschwindigkeit
der Welle 10 gebildet wird.
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Die resultierende Geschwindigkeit dieser beiden Komponenten wird durch
die Drehgeschwindigkeit der Scheibe 6 dargestellt; sie kann durch ein passendes
Paar von Kegelrädern abgenommen werden, von denen das eine auf der Drehachse der
Schwenkscheibe und das andere auf einer zur Schwenkachse der Scheibe koaxialen Welle
sitzt.
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PATENTANS PRSCIIE: I. Kugelreibungsgetriebe zur Nilessung von Geschwindigkeiten,
enthaltend eine im Raum fest zentrierte Kugel, auf der zwei Umdrehungskörper um
senkrecht zueinander angeordnete Achsen abrollen, von denen die eine mit konstanter
Drehgeschwindigkeit angetrieben wird und die andere an eine zu messende Drehgeschwindigkeit
angeschlossen ist, und deren Drehgeschwindigkeitsverhältnis durch den Schwenkwinkel
eines um die Berührung normale mit der Kugel schwenkbaren dritten Umdrehungskörpers
bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zu messende Drehbewegung mit dem zugehörigen
Umdrehungskörper (5) über ein Steuerglied (11) gekuppelt ist, das in Abhängigkeit
von dem Unterschied der beiden zu kuppelnden Drehbewegungen den Schwenkkörper (6)
um seine Schwenkachse steuert, so daß der Umdrehungskörper (5) die zu messende Drehgeschwindigkeit
annimmt.
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2. Kugelreibungsgetriebe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuerglied in an sich bekannter Weise als Bolzen (ii) ausgebildet ist,
der mit dem einen Kupplungsteil (io) durch Nut und Feder, mit dem anderen Kupplungsteil
(3) durch Gewinde verbunden ist, so daß bei einem Bewegungsunterschied der heiden
Kupplungsteile eine axiale Verschiebung auftritt, die zur Steuerung der Schwenkachse
benutzt wird.