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Schrittschaltgetriebe Mitunter wird die Forderung gestellt, daß bei
Getrieben, deren Abtriebsglied eine intermittierende, schrittweise fortschaltende
Bewegung ausführt, die Schaltschrittweite des intermittierend bewegten Abtriebsgliedes
verschieden groß sein soll. Diese Forderung gilt beispielsweise bei Versteileinrichtungen
für Stufenwähler von Transformatoren, wenn am Stufenwähler verschieden große Schaltschritte
auszuführen sind, was insbesondere dann der Fall ist, wenn eine stufenweise verstellbare
Wicklung durch einen Wender zu- oder gegengeschaltet werden soll.
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Bekannt sind Schrittschaltgetriebe für Stufenwähler, insbesondere
von Stufentransformatoren, mit gleichachsigem An- und Abtrieb; bei denen ein mit
geringer gleichförmiger Geschwindigkeit sich drehendes Antriebsglied über ein als
gesteuerte Kupplung wirkendes Rollensperrgetriebe ein Abtriebsglied entsprechend
den Kupplungs- bzw. Leerlaufphasen des Rollensperrgetriebes schrittweise dreht.
Solche Rollensperrgetriebe besitzen wenigstens eine Kupplungsrolle zur formschlüssigen
Mitnahme des Abtriebsgliedes bei Drehung des Antriebsgliedes. Zum Zwecke des Ein-
und Auskuppelns kann sich die Rolle in bezog auf die Drehachse der Kupplung radial
bewegen und wechselweise in einer Freilaufbahn oder in einer über zwei Weichen mit
der Freilaufbahn verbundenen Kupplungsbahn laufen. Die eine Weiche lenkt die Kupplungsrolle
aus der Freilaufbahn, innerhalb der sie sich gegenüber dem Abtriebsglied frei bewegen
kann, in die Kupplungsbahn um, so daß sie das Abtriebsglied mitnimmt und um einen
Schaltschritt fortschaltet; nach Zurücklegen des Schaltschritts führt die andere
Weiche die Kupplungsrolle wieder in die Freilaufbahn zurück.
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Die obenerwähnte" Aufgabe, die Schaltschrittweite zu variieren, läßt
sich mit zwei Rollensperrgetrieben in einfacher Weise lösen. Gemäß der Erfindung
ist der Sekundärteil eines ersten Rollensperrgetriebes mit dem Primärteil eines
zweiten Rollensperrgetriebes treibend verbunden, und die schrittweisen Drehbewegungen
der Sekundärteile der beiden Rollensperrgetriebewerden in einemAdditionsgetriebe
mit ungleich übersetzten Antriebszweigen, beispielsweise einem Stirnräderumiaufgetriebe,
einander überlagert, wobei der Ausgang des Additionsgetriebes als Abtriebsglil.
des ganzen Schrittschaltgetriebes dient. Zwei solche Schrittschaltwerke lassen sich
ohne weiteres bei spiegelbildlicher Anordnung zu einem Zwillingsschaltwerk zusammenfassen.
Man erhält dabei eine besonders raumsparende Anordnung, bei der die das Abtriebsglied
des einen Schaltwerkes bildende Welle konzentrisch durch das andere Schaltwerk hindurchgeführt
werden kann.
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Das erfindungsgemäße Schrittschaltgetriebe hat den Vorteil, daß unter
Verwendung bewährter Rollensperrgetriebe, die bekanntlich sehr flach bauen, eine
robusteAntriebsvorrichtung mit geringemPlatzbedarf geschaffen wird. Der Raumgewinn
ist besonders groß, wenn man die beiden Rollensperrgetriebe konzentrisch ineinanderliegend
anordnet.
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Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Getriebe
nach der Erfindung und in Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-A der Fig. 1.
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Mit 1 ist ein Antriebsmotor bezeichnet, der z. B. über ein Schneckengetriebe
ein auf einer Welle 2 in einem feststehenden Gehäuse oder Gestell 3 drehbar gelagertes
Zahnrad 4 antreibt. Dieses Zahnrad 4 hat einen axial vorspringenden Ringkragen 5
mit einem Querschlitz 6 (s. Fig.2), in dem eine Kupplungsrolle Ml radial verschieblich
ist. Mit 7 ist ein auf der Welle 2 drehbar gelagerter Körper bezeichnet, der an
seinem Umfang axiale Nuten 8 besitzt, in die die Rolle Ml eintreten kann. Ein mit
dem Gestell 3 verbundener Ringkragen 9 übergreift konzentrisch den Ringkragen 5;
zwischen beiden liegt ein Ringspalt 10 als Freilaufbahn der Rolle Ml, in den ein
Steuernocken 11 am Ringkragen 9 ragt.
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Der Ringkragen 5 steht mit einem weiteren Ringkragen 12 in Verbindung,
der eine der Quernut 6 etwa diametral gegenüberliegende Steuernut 13 aufweist. In
diese Steuernut 13 kann eine Sperrolle S2 zurücktreten; die in einer Sperrnut 14
eines Ringkragens 15 radial verschieblich ist. Ein Ansatz 16 am
Teil
7 ragt in den den Ringkragen 9 umgebenden Ringspalt 17 und wird von einem am Bestellfesten
Teil 9 angebrachten Kragen 18 konzentrisch umschlossen. Dieser Kragen 18 weist eine
radiale Sperrnut 19 auf, in der eine Sperrolle S4 radial verschieblieh ist. Der
Teil 9 wird 'auch noch von einem Kragen 21 umschlossen, in dessen radialer Nut22
eine Kupplungsrolle Ma radial verschieblich ist. In den Ringspalt 23, der die Freilaufbahn
der Kupplungsrolle M3 darstellt, ragt ein Füllstück 24, das mit dem Bestellfesten
Teil 9 verbunden ist. Dieses Füllstück 24 ist auf seinem der Nut 19 gegenüberliegenden
Teil ausgespart, wie in der rechten Hälfte der Fig. 2 zu sehen ist. Die Flanken
des- Füllstückes 24 bewirken das Einrücken der Kupplungsrolle M3 in eine der Mitnehmernuten
27, 28. Der feststehende Ring 18 bzw. der bewegliche Teil 21 werden von einem Ring
25 umschlossen, der auf -der einen Seite eine Sperrnut 26 und auf der anderen Seite
die beiden Kupplungsnuten 27 und 28 aufweist. In einem Auge 29 des Ringes 25 ist
eine Aehse 30 undrehbar befestigt. Auf dieser sitzen drehbar zwei durch Stifte 31
verbundene Ritzel32 und 33. Das kleinere Ritzel32 kämmt mit einem Zahnrad 34, das
mit dem Teil 7 verbunden ist. Das größere Ritzel 33 kämmt mit einem Zahnrad 35,
das auf der Welle 2 drehbar gelagert und mit einem topfförmigen Teil 36 in Verbindung
steht. Das oberhalb des Antriebsrades 4 dargestellte Getriebe 50 ist
in gleicher Weise wie das beschriebene Getriebe 5 bis 35, jedoch spiegelbildlich
aufgebaut. Dieses Getriebe 50 bewegt die das Getriebe 5 bis 35 mittig durchsetzende
Welle 2, auf der ein ebenfalls topfförmiger Tei140 befestigt ist. Dieser Tei140
führt wie der Teil 36 eine intennittierende Bewegung mit verschieden großen Schaltschritten
aus.
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Kurz zusammengefaßt ist der Gesamtaufbau des Getriebes so zu beschreiben:
EinZwillingsschaltwerk, angetrieben vom Motor 1 über das Rad 4, ist gebildet aus
zwei spiegelbildlich gleichen Schrittschaltwerken 5 bis 35 und 50. Jedes der beiden
Schrittschaltwerke besteht aus zwei Rollensperrgetrieben, die als gesteuerte Kupplungen
dienen, und einem Umlaufräder-Betriebe. Das erste Rollensperrgetriebe ist aufgebaut
aus den Teilen 5-M,-7 und 7-S.-15, das zweite Rollensperrgetriebe
aus den Teilen 21-M3 25 und 25-S4-18. Das Umlaufrädergetriebe besteht aus
den Sonnenrädern 34. 35, beide lose drehbar auf der Wellet, und den Planetenritzeln31,32
auf der Achse 30 im zeitweise umlaufenden Steg 25.
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Der Primärtei15 des ersten Rollensperrgetriebes ist mit dem Antriebsrad
4 verbunden. Über dieKupplungsrolle Ml kann der Sekundärteil 7 mitgenommen
werden, der seinerseits mit dem Sonnenrad 34 des Umlaufrädergetriebes in Verbindung
steht. Der Sekundärteil 7 wird mittels der Sperrolle S2 gegenüber dem Bestellfesten
Teil15 zeitweise verriegelt, also undrehbar gemacht.
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In dem zweiten Rollensperrgetriebe ist Teil 21 der Primärteil, der
vom Sekundärteil 7 des ersten Rollensperrgetriebes angetrieben wird und mittels
der Kupplungsrolle M3 mit seinem eigenen Sekundärteil 25 gekuppelt werden kann.
Teil 25 ist zugleich der Steg des Umlaufrädergetriebes und kann zeitweise
undrehbar gemacht weiden durch Verriegelung gegenüber dem Bestellfesten Teil
18 mittels der Sperrrolle S4.
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Das Ein- und Ausrücken der Kupplungsrollen Ml bzw. M3 und der Sperrollen
S2 und S4 geschieht entsprechend der üblichen Funktion eines Rollensperrgetriebes
jeweils wechselweise und selbsttätig, wobei das Verhältnis der Kupplungsdauer zur
Sperrdauer die Schaltschrittweite bestimmt.
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Das zeitgerechte Steuern der Kupplungsrollen und der Sperrollen geschieht
durch Steuermittel, die eingangs bei der Beschreibung der Wirkungsweise eines Rollensperrgetriebes
»Weichen« genannt worden sind. Bei dem Getriebe nach der Zeichnung sind die Steuermittel
oder Weichen unterschiedlich ausgebildet: Die Kupplungsrolle Ml wird durch den Nocken
11 am Bestellfesten Ring 9 gesteuert, die Sperrolle S2 durch die Steuernut 13 am
Ring 12 des Primärteils 5; die andere Kupplungsrolle M3 wird gesteuert von den Flanken
des Füllstückes 24 am Bestellfesten Ring 9 und die Sperrolle S4 von dem sektorförmigen
Ansatz 16 an dem Ring 7, der seinerseits mit dem Sekundärteil ? des ersten Rollensperrgetriebes
in Verbindung steht.
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Das beschriebene Getriebe in Zwillingsanordnung ist mit Vorteil anzuwenden
beispielsweise bei Stufenwählern von Transformatoren, wobei die beiden getriebenen
Teile 36 und 40 sich abwechselnd schrittweise drehen.
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Im einzelnen ist die Wirkungsweise folgendermaßen: Wird vom Motor
1 das Rad 4 in Drehung versetzt, dann dreht sich der damit verbundene Ringkragen
5 als Primärteil des ersten Rollensperrgetriebes 5-M1 7. Geht man dabei von der
in Fig. 2 dargestellten Stellung aus und nimmt man eine Drehung des Primärteils
5 nach Pfeil P in Fig. 2 an, dann ist die Kupplungsrolle Ml noch im Eingriff mit
dem Sekundärteil 7. Bei der vorhergehenden Drehbewegung, in der die Rolle Ml durch
den Steuernocken 11 im Eingriff mit Teil 7 gehalten wurde, ist Teil 7 bis zu der
dargestellten Stellung mitgenommen worden. Gleichzeitig ist dabei die Sperrolle
S2 außer Eingriff mit Teil 7 gewesen, und zwar solange die Steuernut 13 des Teils
12 an ihr vorbeiwanderte. In der gezeichneten Stellung ist durch die Flanke der
Steuernut 13 die Sperrolle S2 wieder in eine der Nuten des Teils 7 gedrückt. Bei
der nun anschließenden weiteren Drehbewegung im angenommenen Drehsinn wird die Kupplungsrolle
M1 aus dem Teil 7 herausgedrückt, und die Sperrolle S2 sperrt den Teil 7 gegen eine
weitere Verdrehung. Wenn Teil s sich weiterdreht, nähert sich die Kupplungsrolle
Ml wieder dem Nocken 11 und wird durch die Flanke des Nockens 11 in eine der Rolle
Ml gegenüberliegende Nut 8 des Teils 7 gedrückt. Dadurch wird der Teil 5 während
des Vorbeiwanderns der Rolle Ml an den Nocken 11 mit dem Teil 7 gekuppelt, und dieser
wird mitgenommen. Gleichzeitig ist dabei dieSteuernut13 derSperrrolle S2 gegenüberliegend
angekommen, und dabei ist unter Aufhebung der Sperrung des Teils 7 die Sperrrolle
S2 in die Steuernut 13 ausgewichen, so daß also der Teil 7 sich mit dem Teil 5 um
einen Schaltschritt weiterdrehen kann, bis die Rolle Ml am Nocken 11 wieder abläuft
und den Teil 7 dadurch wieder abkuppelt-Während der beschriebenen Drehbewegung des
Rollensperrgetriebes, das als Getriebe 1 bezeichnet sein mag, hat auch das Getriebe
II, das konzentrisch um das Getriebe I herum angeordnet ist, eine Bewegung ausgeführt,
und zwar ist, ausgehend von der in Fig. 2 dargestellten Stellung, der Steueransatz
16 gerade vor die Sperrolle S4 getreten,
so daß diese mit der Sperrnut
26 des Ringkragens 25
im Eingriff steht und diesen Ring 25 an den feststehenden
Ring 18 kuppelt, ihn also gegen Drehung sperrt. Gleichzeitig ist die der Sperrolle
S4 gegenüberliegende Kupplungsrolle Ms in den als Freilaufbahn dienenden Ringraum
23 eingelaufen. Trifft die Rolle M3 nach Durchlaufen des freien Ringspalts 23 auf
die Flanke des Füllstückes 24, dann tritt die Rolle M3 nach außen in die Kupplungsnut
28 des Ringes 25, und da zu diesem Zeitpunkt der Steueransatz 16 die Sperrolle S4
freigibt, weicht diese aus der Sperrnut 26 radial nach innen aus. Damit hat die
Rolle M3 den Ring 21 mit dem Ring 25 gekuppelt, so daß die Teile 21-M3-25 sich nunmehr
gleichzeitig mit dem Teil ? bewegen. Da Teil 25 der Steg des Umlaufrädergetriebes
ist, führt die Achse 30 samt den darauf drehbar gelagerten Ritzeln 32 und
33 eine Planetenbewegung um die Welle 2 aus. Da diese Bewegung konform mit der Drehung
des Teils 7 erfolgt, werden die Ritzel 32 und 33 dabei nicht um ihre Achse 30 gedreht,
sondern sie stellen eine starre Verbindung vom Zahnrad 34 zum Zahnrad 35 und damit
zum getriebenen Teil 36 her. Das Abtriebsglied 36 des Schaltwerks 5-35 macht also
den durch den Sekundärteil 7 des ersten Rollensperrgetriebes 5-M1-7 bedingten kleinen
Schaltschritt.
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Solange dagegen die Sperrolle S4 sich im Eingriff mit Teil
25 befindet, also während der Zeit, in der der Steueransatz 16 der Rolle
S4 gegenübersteht und diese in die Sperrnut 26 drückt, wie in der Fig. 2 dargestellt,
wird bei der Drehbewegung des Teils 7 der Ring 25 am Bestellfesten Ring 18 festgehalten,
also nicht mitbewegt. Dies hat zur Folge, daß der Sekundärteil 7 des ersten Rollensperrgetriebes
5-M1-7 das Abtriebsglied 36 zwar um den gleichen Betrag wie vorher weiterschaltet,
daß aber diesmal das mit ihm verbundene Zahnrad 34 die auf der nun feststehenden
Achse 30 sitzenden und miteinander verbundenen Ritzel32 und 33 in Drehung
versetzt. Da das Ritzel 33 im Durchmesser größer als das Ritzel 32 ist, wird das
mit dem Ritzel 33 kämmende Zahnrad 35, das mit dem Abtriebsglied 36 fest verbunden
ist, während des Bewegungszeitraumes des Teils 7 schneller als der Teil 7 gedreht.
Das Abtriebsglied 36 führt also in diesem Fall einen größeren Schaltschritt aus.
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Da das obere Getriebe 50 die Welle 2 in gleicher Weise dreht wie das
Getriebe 5-35 den Teil 36, so braucht dieses Getriebe nicht weiter erläutert zu
werden.