DE90490C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47: Maschinenelemente.

SIEMENS & HALSKE in BERLIN. Kippgesperre.

Fatentirt im Deutschen Reiche vom la. Oktober 1895 ab.

Man kann die allgemein als Kipp- oder Sprunggesperre bezeichneten Mechanismen in zwei bezw. drei wesentlich von einander verschiedene Hauptklassen eintheilen, die in Folgendem zunächst kurz gekennzeichnet werden sollen.

Bei der ersten handelt es sich darum, ein zwangläufig bewegtes Organ in bestimmten Stellungen so festzuhalten, dafs es auch nach Aufhebung seines zwangläufigen Antriebes, etwa nach .Ausrückung einer Kupplung, die ihm einmal ertheilte und bestimmt vorgeschriebene Lage selbst Kräften von gewisser, beliebig einstellbarer Gröfse gegenüber behauptet und, etwa durch stärkere Kräfte um ein Weniges aus dieser Stellung verdrängt, sogleich nach deren Verschwinden selbstthä'tig wieder in dieselbe zurückkehrt, wie es auch, in einer von der vorgeschriebenen um Weniges abweichenden Stellung losgelassen, vermöge der Richtkraft des in dem Gesperre enthaltenen mechanischen Federwerkes in die richtige Lage bewegt wird. Es findet also nicht ein plötzliches Umkippen oder Springen aus einer in eine andere Ruhelage statt, sondern nur ein gewissen Kräften widerstehendes, federnd oder »stauend« wirkendes Festhalten oder auch Feststellen eines Sperrstückes, weshalb diese erste Klasse insbesondere als »Staugesperre« bezeichnet werden kann.

Den ausgesprochensten Gegensatz hierzu bilden, um eine allerdings nicht unwichtige Zwischenklasse zunächst zu übergehen, die eigentlichen Kipp- oder Sprunggesperre, deren wesentlicheEigenthümlichkeit darin besteht, dafs unabhängig von der Geschwindigkeit der Antriebsbewegung ein plötzliches Hinüberschnellen, Springen oder Kippen des Sperrstückes aus einer Ruhelage in eine andere stattfindet, wobei — indefs nur nebensächlich — die vorher erwähnte Stausperrung allerdings auch wieder zur Geltung kommt.

Um das Wesen dieser beiden am stärksten von einander verschiedenen Hauptklassen an einem praktischen Beispiel recht deutlich zu machen, sind in Fig. 1 und 3 der Zeichnungen zwei möglichst einfache Mechanismen der einen und anderen Art dargestellt.

Die als zwangläufig gedreht zu denkende Kurbel α treibt die mit einem Zahn ^ versehene Schubstange b und wird zugleich mit dieser durch den entsprechend gezahnten Sperrschieber s in ihren Todtpunktstellungen stauend gesperrt. Während diese Stausperrung in beiden Fällen stattfindet, geschieht ein plötzliches Hinüberspringen nur bei dem Mechanismus nach Fig. 3, indem hier die bei Fig. 1 am Gestell c fest angebrachte Führung des Sperrschiebers s jetzt in einer gegen dieses verschieblichen Kreuzschleife d angeordnet ist. Sobald die Schubstange b mit ihrem Zahn \ die Spitze des Sperrschiebers s kreuzt, schnellt dieser gemeinsam mit seinem Führungsstück d aus seiner bisherigen Ruhelage plötzlich hinüber in seine entgegengesetzte Endstellung, und zwar mit gröfster Geschwindigkeit und in umgekehrtem Richtungssinne als die sich beliebig langsam bewegende Schubstange b. Während der ersten

Hälfte des Weges der Stange b wird nämlich das in der zwischen s und d angeordneten Feder enthaltene Spannwerk in der einen Richtung gespannt, um alsbald, — durch gegenseitige Ueberschreitung der Zahnspitzen — in der anderen Richtung ausgelöst, die von der (primären) Antriebsbewegung unabhängig gewordene secundäre Wirkung zu vollziehen.

Um schliefslich die vorher übergangene Zwischenklasse von Kippgesperren noch kurz zu kennzeichnen, ist es bei Mechanismen der ersten Hauptklasse (Fig. i), wenn sie an irgend einer Stelle der Antriebsorgane einem mangelhaften ßewegungszwange folgen, möglich, dafs das Sperrstück nach allmählicher Zurücklegung der ersten Hälfte seines Weges die zweite plötzlich springend durcheilt, und zwar entweder nur zu Anfang oder vollständig bis zu Ende.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Mechanismus ist diese Bedingung verwirklicht gedacht durch Auflösung der Schubstange b aus Fig. 1 in zwei mit gewissem Spielraum einander mitnehmende Stangen b' und b". Die letztere, mit dem Zahn ^ versehen, wird nun während der ersten Hälfte ihres Weges von der durch die Kurbel α bethätigten Stange b' einseitig langsam mitgenommen und alsdann, sobald der Zahn % die Spitze des Sperrschiebers s überschreitet, vermöge des in ihm enthaltenen, vorher gespannten, jetzt aber zur Auslösung gebrachten Spannwerkes plötzlich weiter vorwärts geschnellt, bis sie durch den Anschlag an der Stange b' aufgefangen und nun, von dieser gehemmt, den Rest der zweiten Weghälfte wieder langsam zurückzulegen gezwungen wird, wenn nämlich der Spielraum kleiner ist als jene zweite Weghälfte; im anderen Falle wird diese vollständig bis zu Ende springend zurückgelegt.

In der Praxis kommen Beispiele dieser in zwei Abarten genannten Zwischenklasse in Mechanismen vor, welche der ersten Hauptklasse anzugehören scheinen und bei denen die zwangläufig unvollkommene Stützung der Antriebsorgane beispielsweise zwischen der bethätigenden Hand und dem Griffe oder zwischen zwei nicht spielfrei in einander , greifenden Kupplungshälften zu suchen ist. Es< finden sich jedoch auch vielfache Ausführungen, bei denen die Gliederung zwischen b' und b" (Fig. 2) oder anderen Antriebsorganen sorgfältig ausgebildet worden ist, insbesondere durch Federanordnungen, welche die Wirkung des Staugesperres von b" auf b' übertragen, um auch b' und α bezw. den Antriebsgriff elastisch festzustellen. . . .

Das Charakteristische der im Vorstehenden unterschiedenen und durch die Fig. 1, 2 und 3 schematisch dargestellten drei Hauptklassen von Kippgesperren läfst sich kurz in Folgendem zusammenfassen:

Bei Mechanismen der ersten Klasse kommen Kipp- oder Sprungbewegüngen überhaupt nicht vor; bei Mechanismen der zweiten Klasse legt das Sperrstück nur die zweite Hälfte seines Weges (theilweise oder ganz) springend zurück, die erste Hälfte dagegen allmählich; bei solchen der dritten Klasse wird der ganze Weg des Sperrstückes auf einmal plötzlich springend zurückgelegt, und zwar umgekehrt zur Antriebsrichtung.

Diese hauptsächlichsten Bewegungseigenthümlichkeiten werden durch die rechts neben den Fig. ι bis 3 verzeichneten Linienzüge klar zur Anschauung gebracht; als Sperrstücke, woraut sich jene beziehen, sind anzusehen bei Fig. 1: b, bei Fig. 2: b", bei Fig. 3: rf; die senkrechten punktirten Linien geben die Hauptbewegungsphasen an, die mit Kreuzen bezeichneten die Kippstellungen, die dazwischen liegenden die Rückkehrpunkte bezw. Todtpunktstellungen; die springend zurückgelegten Wege sind durch stärker ausgezogene senkrechte Striche bezeichnet.

Es geht aus den angestellten Betrachtungen deutlich hervor, dafs der Fall 3 die vollkommenste Sprungbewegung ergiebt, dafs der Fall 2 beispielsweise für die Zwecke elektrischer Momentausschalter nur dann geeignet erscheinen kann,¹ wenn die Bewegung der Stange b" während der ersten Hälfte ihres Weges nur erst ein Schleifen der Contacte auf einander, aber noch keine Unterbrechung des Stromes bewirkt, dafs aber der Fall 1 nur zur bedingungsweisen Feststellung eines Stückes b zu benutzen ist.

Es sei nicht unerwähnt gelassen, dafs Mechanismen der ersten beiden Klassen ohne Weiteres in mannigfachen anderen Gestalten, mit beliebiger Anordnung des Sperrstückes als einer vielzähnigen Sperrstange oder eines gezackten Stirn- oder Kronenrades u. s. w- gedacht werden können, wobei auch das Sperrstück beliebig fortschreitende oder rückkehrende Bewegungen ausführen kann, während bei Mechanismen der dritten Klasse das den Sperrschieber s führende und im Gestell c verschiebliche Stück d einer anderen als der einfachen hin- und herspringenden Bewegung zunächst kaum fähig erscheint.

Es sollen nun in Folgendem dennoch Kippgesperre dieser dritten, vollkommensten Klasse, welche neue technische Eigenthümlichkeiten besitzen, abgeleitet bezw. nachgewiesen werden, wobei nämlich der Sperrschieber s und somit das Sperrstück d anstatt, wie bisher, von einem Zahn % gleichzeitig von zwei Zähnen ^₁ und ^₂ und anderen geeigneten Hülfsorganen beeinflufst wird, wie zunächst in den folgenden Fig. 4 bis 9 allgemein und schematisch dargestellt wird.

Denken wir uns statt der einen Schubstange b aus Fig. 3 zwei solcher Stangen b_l und b.₂,

welche, wie in den Fig. 4 und 5 je einmal in Seiten- und Oberansicht dargestellt ist, durch zwei um 18o° versetzte Kurbeln oder Excenter a_x und α,, angetrieben werden und mit zwei Zähnen ^₁ und ^₂ gegen die Spitze des genau wie bei Fig. 3 in einer Kreuzschleife d angeordneten Sperrschiebers s wirken.

Stehen die Schubkurbelgetriebe a_x b_x und a.₂ &₂ in ihren Todtpunktlagen, wie Fig. 4 zeigt, so steht der Sperrschieber s mit seiner Spitze mitten zwischen den sich in ihren Endstellungen befindenden Zähnen ^₁ und ^₂. Werden nun die Excenter a_x a₂ bezw. ihre Achse oder der Griff α um 90" gedreht, wie Fig. 5 kurz vor Vollendung dieser Vierteldrehung, darstellt, so wird der Sperrschieber s nur in seiner eigenen Richtung senkrecht emporgehoben, um im Augenblick der vollendeten Drehung, mit seiner Spitze genau auf den gleich hohen Spitzen der Zähne ^₁ ^₂ angelangt, seinen seitlichen Halt zu verlieren und in der einen oder anderen Richtung abzuspringen. Es ergeben sich hier also statt zweier Ruhelagen jetzt drei, aufser den beiden Endstellungen noch eine Mittelstellung.

Während der Üebergang aus jenen in diese eindeutig bestimmt ist, findet der umgekehrte Uebergang aus der Mittelstellung in die rechte oder linke Endstellung ohne jede Gesetzmä'fsigkeit bald im einen, bald im anderen Sinne statt.

Diese Unbestimmtheit der Bewegung läfst sich zunächst durch ungleich hohe Zahnspitzen, wie in Fig. 6 angedeutet, insofern beseitigen, als nun einer bestimmten Endstellung des höheren Zahnes ^₁ einte bestimmte, nämlich die entgegengesetzte Endstellung des Schiebers folgen mufs. Wenn dagegen durch geeignete Hülfsorgane der Sperrschieber s bezw. sein Führungsstück d in der unentschiedenen Kippstellung verhindert wird, in der einen Richtung zu entweichen, und vielmehr durch einen besonderen Bewegungsanstofs gezwungen wird, die andere Richtung einzuschlagen, so kann nicht nur eine bestimmte, sondern auch eine gewollte Bewegung erzielt werden.

Zu diesem Zwecke ist. in den Fig. 7 und 8 auf der Antriebsachse α ein drittes Excenter a₃ senkrecht zur Richtung der Excenter α_λ und a.₂ angeordnet, welches'durch einen dasselbe mit gewissem Spielraum umgebenden Bügel e auf den Schieber d einwirken kann.

Fig. 8 zeigt, wie in dem oben erwähnten Augenblicke, wo bei dem Mechanismus nach Fig. 5 gerade die unbestimmte Kippstellung eintreten mufs, diese durch Einwirkung des Excenters a₃ bereits deutlich für die bestimmte Richtung nach rechts vorbereitet ist. Nur noch um ein Weniges mufs die Drehung der Achse in der Pfeilrichtung (rechts herum) fortgesetzt werden, um ein Ueberspringen von s und d in die rechte . Endstellung zu bewirken. Würde die Drehung der Achse α bezw. des Excenters a_s aus der in den Fig. 4 und 7 gezeichneten Mittelstellung in der entgegengesetzten Richtung erfolgen, so würden, wie leicht einzusehen, die Sperrstücke s und d aus ihrer Mittelstellung in die linke Endstellung zu kippen veranlafst werden. Nebenbei bemerkt, haben wir es, streng genommen, in dem neuen Hülfsmechanismus mit einem Getriebe zu thun, welches unter die zweite der oben genannten drei Hauptklassen von Kippgesperren zu rechnen ist.

Aendern wir den besprochenen, in den Fig. 7 und 8 dargestellten Hülfsmechanismus nach Fig. 9 dahin ab, dafs an Stelle des einen Excenters a₃ ein Doppelexcenter oder zwei Excenter α'₃ und α"₃ treten, welche um i8o° gegen einander und um 90° gegen die Excenter U₁ und a.₂ versetzt stehen, und dafs umgekehrt statt des Bügels e nur eine einseitige Flanke e' an d vorhanden ist, so wird nicht nur bei der in den Fig. 8 und 9 gezeichneten Stellung die Wirkung einer etwas fortgesetzten Rechtsdrehung .dieselbe sein, sondern es wird auch bei der um i8o° gedrehten Stellung der Achse α mit dem Doppelexcenter a'₃ a"_s eine Ablenkung der Sperrstücke d und s aus der mittleren Kippstellung wiederum in demselben Sinne nach rechts erfolgen und eine Ablenkung nach links überhaupt nicht mehr vorkommen.

Der Hauptvorzug dieser Anordnung gegenüber derjenigen nach Fig. 3 besteht darin, dafs anstatt einer Drehung der Antriebsachse um i8o° nur eine solche um 90⁰ erforderlich ist, um die Sperrstücke s und d aus der einen in eine andere Endstellung zu bringen. Eine einfachere Vorkehrung zur Erreichung desselben Zweckes könnte. freilich durch einen festen Anschlag zwischen der Sperrstange d und dem Gestell c gebildet werden, vermöge dessen der Sperrschieber verhindert würde, vollständig bis in die genaue Mittelstellung zwischen den Zähnen ^₁ und ^, zu gelangen, doch hätte dieses Hilfsmittel der beschriebenen und durch Fig. 9 wesentlich gekennzeichneten Anordnung gegenüber den Nachtheil, dafs die Antriebsorgane in ihren Endstellungen durch den'Sperrschieber s nur einseitig stauend gesperrt werden, während sonst, wie dies aus den Fig. 4 und 7 deutlich hervorgeht, eine zweiseitige Stützung erfolgt, was für praktische Anwendungen, wie z. B. für den in Fig. 14 bis 16 dargestellten Fall, von besonderer Wichtigkeit sein kann.

In ähnlicher Weise wie in Fig. 14 bis i6 ist zunächst in Fig. 10 bis 13 der in den Fig. 7 und 8 dargestellte und aus den unteren Theilen der Fig. 4 und 5 ergänzt zu denkende Mechanismus in einer zweckmäfsigen Umgestaltung bezw. Vereinfachung dargestellt, und zwar in Fig. 10 von der Seite gesehen, entsprechend der Fig. 5, und in Fig. 11 von vorn gesehen, entsprechend der Ansicht Fig. 5a. Fig. 12 giebt einen Schnitt nach m-m von unten ge-

sehen, während der obere Theil von Fig. ι ο nach n-n (Fig. 12) geschnitten zu denken ist. Fig. ι 3 schliefslich giebt eine theilweise Ansicht des Mechanismus in der den Fig. 4 und 7 entsprechenden Stellung.

Die beiden Schubstangen b₁ und b₀ sind in Fortfall gekommen und die Zähne ^₁ und ^₂ (mit den Excentern a_x und a.₂ vereinigt) ebenso wie das Excenter a_z unmittelbar an der Antriebsachse α auf dem Mantel eines Curvencylinders angeordnet. Der Sperrschieber s ist nicht mehr in einer Kreuzschleife d geführt, sondern in einem mit zwei Zapfen im Gestell <: drehbar gelagerten Hohlprisma d'; anstatt seiner dachförmigen Spitze hat der nun kurz als Sperrstück zu bezeichnende Schieber s zwei Rollen T₁ und r₂ erhalten, am Ende trägt er den vorher an d befestigt gewesenen Bügel e, gegen welchen das Excenter a₃ wirkt. Anstatt der Zugfeder aus den früheren Figuren ist hier eine Druckfeder angewendet.

In Fig. 14 bis 16 schliefslich ist nach Art der in Fig. 10 bis 13 dargestellten Ableitung des Mechanismus aus den Fig. 7 und 8 ein der Fig. 9 entsprechender Mechanismus dargestellt, und zwar in seiner praktischen Anwendung als elektrischer Ausschalter. Fig. 16 zeigt eine kinematische Umkehrung zu Fig. 14, welch' letztere unmittelbar mit den Fig. 10 bis 13 zu vergleichen ist.

Für elektrische Aus- und Umschalter ist die Drehung des Griffes um 90° einer solchen um i8o° im Allgemeinen vorzuziehen, weil dieselbe nicht nur für die Hand bequemer auszuführen ist, sondern auch eine leichte Kenntlichmachung der Stellung des Schalters ermöglicht, wenn derselbe durch ein Gehäuse abgeschlossen ist, wie es namentlich auch bei Glühlampenfassungen der Fall ist.

Das Gestell c wird hier gebildet durch einen aus Blech gestanzt zu denkenden Bügel c' und ein mit ihm verschraubtes Porcellanstück c", welches bei χ die isolirt neben bezw. hinter einander angeordnet zu denkenden Contacte des Ausschalters trägt, welche durch den auf dem Sperrstück s isolirt befestigten Metallbügelj/-verbunden oder getrennt werden können, so dafs der elektrische Stromkreis einmal geschlossen, das andere Mal unterbrochen wird.

Die Zahnspitzen ^₁ und ^₂, ähnlich wie an dem Curvencylinder in Fig. 10 bis 13 angeordnet, werden hier durch kreuzweise einerseits dach-, andererseits rinnenförmige Endbegrenzungen eines cylindrischen Körpers α gebildet, während die Excenter α'_s und a"_a durch seitliche Abflachungen desselben entstehen, wie in den beiden Endansichten (Fig 1 5) noch einmal besonders gezeigt ist.

Wie in Fig. ι ο bis 12 der zweiseitige Bügel e am Sperrstück s angebracht ist, so ist es auch in Fig. 14 mit dem einseitigen Bügel e' der Fall; auch sind hier, ebenso wie dort, in dem Sperrstück s zwei mit den Zähnen ^₁ ^₂ zusammenarbeitende Rollen r₁ r₂ angeordnet.

Das Führungsstück d' aus den Fig. 10 und 1 1 ist bei dem Mechanismus nach Fig. 14 fortgefallen, so dafs hier das Sperrstück s nebst der zügehörigen Feder unmittelbar mit dem Gestell c' gepaart erscheint. Der nöthige seitliche Halt wird dem Sperrstück s durch die das cylindrische Schaltstück a umschliefsenden Wangen gewährt.

Bei Drehung des Griffes α um je 90° kippt das Sperrstück s mit dem Contactbügelj^ jedesmal auf und nieder, plötzlich den Stromkreis öffnend und wieder 'schliefsend, wobei es noch von besonders günstigem Einflufs ist, dafs das Sperrstück s aufser seiner hin- und herschwingenden Bewegung noch eine schiebende Bewegung ausführt, vermöge deren die metallischen Contacte χ und y sich stets von neuem bei jedesmaliger Bethätigung des Ausschalters auf einander blank reiben und so dem Ansetzen einer Schmutz- oder Oxydschicht vorbeugen, welche den Uebergangswiderstand an den Berührungsflächen erhöhen und möglicherweise schädliche Erwärmungen verursachen würde.

In Fig. 14 ist der Ausschalter in stromschliefsender Stellung, in Fig. 16 unterbrechend dargestellt.

Die letztere Anordnung zeigt ferner, wie der bisher abgeleitete Mechanismus auch in kinematischer Umkehrung für denselben Zweck benutzt werden kann. Sperrstück s und Gestell c vertauschen hier theilweise ihre Rollen.

Der Stege' und die Rollen T₁T₂, welche vorher am Sperrstück s angebracht waren, sind jetzt fest am Gestell c bezw. am Bügel c' angeordnet, wogegen das Schaltstück α jetzt aufser seiner — wie bisher -— drehenden zugleich eine schiebende und schwingende Bewegung ausführt, wie vorher das Sperrstück s. Das Contactstücky könnte hierbei, wenn anders es nicht besonders gegen Drehung gestützt werden soll, als rundliche Scheibe ausgeführt sein.

Jedenfalls aber müfste, um andere als rein drehende Antriebsbewegungen und damit Störungen auszuschliefsen, ein besonderer Griff α' im Gestell bezw. im Bügel c' cylindrisch gelagert angeordnet und durch eine Kupplung k mit der Achse des Schalt- und Sperrstückes a gelenkig verbunden werden.

Wie vorerwähnte Umkehrung lassen sich selbstverständlich noch mancherlei andere Ableitungen und Ausführungsformen denken.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Kippgesperre, wobei das Sperrstück durch zwei mit ihm je ein Kippgesperre bildende und unter sich zwangläufig verbundene Organe angelrieben wird, so dafs es aus einer Mittel-

   Stellung in zwei Endstellungen oder umgekehrt aus diesen in jene hinüberspringen kann, wobei im ersteren Falle bei Gleichheit der beiden Antriebsimpulse die Unbestimmtheit der Bewegung dadurch beseitigt wird, dafs das Sperrstück noch durch ein drittes mit den beiden anderen zwangläufig verbundenes Antriebsorgan oder einen einseitigen Anschlag beeinflufst, die eine oder andere oder stets dieselbe Endstellung einzunehmen gezwungen wird, und wobei die Antriebsdrehung um jedesmal 90° und in beliebiger Richtung erfolgt.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.