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Übertragungsgetriebe zur selbsttätigen Regelung des Drehmomentes.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Übertragungsgetriebe zur selbsttätigen Regelung
des Drehmomentes nach Maßgabe der gegen die Antriebswellengeschwindigkeit zurückbleibenden
Drehgeschwindigkeit einer getriebenen Welle. Gemäß der vorliegenden Weiterbildung
ist die in an sicli bekannter Weise schräg zur Achse der antreibenden und angetriebenen
Welle angeordnete und umlaufende Schwungmasse, welche einerseits von einem Kurbelarme
angetrieben wird und anderseits antreibend auf die anzutreibende oder sekundäre
Welle wirkt, derart unabhängig drehbar angeordnet, daß die kontinuierlichen, der
Mässe mitgeteilten Antriebsinomente oder Impulse kontinuierlich auf die anzutreibende
Welle übertragen werden, wobei durch , ein Zwischengetriebe zwischen der Schwungmasse
und der genannten anzutreibenden Welle ein mittlerer Parallelismus zwischen diesen
Teilen aufrecht erhalten wird. Hierdurch wird ein vollständig sanfter Getriebsumlauf
erzielt und zwar sowohl mit Bezug auf die Zuleitung der Kraft als auch hinsichtlich
auf deren Abgabe. Außerdem wird das Übertragungsgetriebe hierdurch wesentlich vereinfacht,
da nur ein einzelner Getriebesatz anstatt mehrerer versetzt angeordneter und gekuppelter
Einheiten zur Anwendung zu kommen braucht.
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Die - Vorrichtung kann kurz als eine koachsiale Kupplung von der Kegelkurbelgetriebsart
bezeichnet werden, bei der das vermittelnde Glied eine auf der geschränkten Kegelkurbelachse
umlaufende Schwungmasse ist.
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Bei der Ausführung der Erfindung wird die Achse der Trägheitsmasse
einer solchen Getriebeeinheit unter einem Winkel und -mit Dürchschneidüng der Hauptdrehungsachse
«ngeordnet. Es wird Blas auf der Keg21kurbelachse aufgesetzte Massenglied, die Schwenkachse,
Schwenkplatte o. dgl., in Zwischenverbindung mit dem anzutreibenden Gliede angeordnet,
die gleichmäßig alle Impulse oder Antriebsmomente von allen Teilen der schwingenden
Masse überträgt. Da nun immer ein Teil dieser Masse in einer besonderen Phase herangezogen
wird - während die Phasen sozusagen herumwandzrn -, so ergibt sich eine konstante
Kraftaufzehrung und konstante Kraffabgabe an das anzu-: treibende Glied mit Sicherung
eines -durchweg sanften Betriebslaufes. Vorzugsweise besteht das vermittelnde Zwischengetriebe
aus einem Zahngetriebe. Abgesehen von der Rücksicht auf den zu erreichenden konstanten
Übertragungseffekt ist die Einrichtung im Anschluß an das genannte. Zwischengetriebe
so zu treffen; daß letzteres und das.. angetriebene Glied gleichgerichtet sind und
mit gleicher Geschwindigkeit umlaufen, d: h.,
daß ein gleichsinriiger
Getriebeeingriff zwischen ihnen besteht.
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Es soll, mit anderen Worten ausgedrückt, die Ausschwingung der Masse
durch die relative Geschwindigkeit des antreibenden Gliedes bestimmt sein, d. h.
nach dem Unterschiede zwischen Primär- und Sekundärgeschwindigkeit, die Drehung
aber soll mit der Geschwindigkeit des Sekundär- oder anzutreibenden Gliedes stattfinden.
Zur weiteren Erklärung dieses Punktes sei angeführt, daß die Verbindung zwischen
- der Schwungmasse und dem Sekundärgliede so sein soll, daß, wenn man einen Punkt
an dem Umfang der Masse markiert, dieser Punkt einen mittleren Parallelismus mit
einem gleichen Punkt bewahrt, der an dem Umfang des Sekundärgliedes markiert ist.
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Die Schwungmasse kann kugelförmig oder scheibenförmig sein, in welcliern
Fälle ein vollständig statisches und umlaufendes Gleichgereicht erzielt wird. -
Oder die Masse kann auch eine Schwungradform haben, die sich mehr der Scheibengestalt
als der Kugelgestalt nähert; in dieseln Falle ist eine eigenartige Erscheinung zu
beobachten. Wenn nämlich die scheibenförmige Masse für die Drehung durch Gewichte
ausbalanziert ist, die an diametral gegenüberliegenden Punkten mit Bezug zu den
wegen der Schrägrotation vom Ausgleich ausgenommenen Punkten angebracht sind, so
bleibt die Ausgleichbeziehung des Mechanismus erhalten, solange er gewissermaßen
in fester Kupplung (ohne Zurückbleiben des angetriebenen Gliedes gegen das treibende)
umläuft;- dagegen beginnt er außer Gleichgewicht zu geraten, sobald auf der angetriebenen
Seite die Geschwindigkeit nachläßt, worauf der Ungleichheitsgrad bis .zu einem Maximum
fortschreitet, das erreicht wird, wenn die Sekundärgeschwindigkeit Null ist. ` Wenn
andernfalls keine Gewichte zur Korrektion der aus der Schräglage entstehenden Gleichgewichtsunstimmigkeit
angewendet werden, so tritt der Mangel an Ausgleichwirkung auffällig in die Erscheinung,
sofern die Sekundärgeschwindigkeit sich der primären nähert, während der Effekt
ganz verschwindet, wenn die Sekundärgeschwindigkeit auf Null zurückgeht. Daher kann
eine einfache scheibenförmige Masse, nicht für j'ede Geschwindigkeitsveränderung
ausgeglichen werden. Wenn zwei Massen in gegenüberstehender Schwenkachsenlage angewendet
werden,. ist solcher Ausgleich erzielbar.
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Während Zentrifugalkräfte das Moment eines kugelförmigen oder sphäroidischen
Massenkörpers nicht beeinflussen, ist der Einfluß vorhanden bei der scheibenförmigen
Masse; es entstellt dadurch ein zusätzliches i Moment, welches in dem Maße verschwindet,
wie das Übersetzungsverhältnis sich vergrößert.
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Das neue Getriebe erfüllt alle Erfordernisse, sowohl die unwandelbare
Zwischenverbindung der drei Glieder, die Gleichstimmigkeit aller -Perioden des Phasenwechsels,
die Vermeidung der Koinzidenz der Achsen bei der Umlaufdrehung und Schwingung. Überdies
bedarf es der Vermehr facheng der Getriebeeinheiten nicht.
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In den Zeichnungen sind in den Fig. r bis 3 drei beispielsweise Ausführungsformen
des neuen Getriebes veranschaulicht.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i trägt _ die treibende
-(primäre) Welle i ein damit fest verbundenes Kapselgehäuse 2, welchem als
ein starrer Bestandteil ein Zapfen 3 in diagonaler oder Schrankstellung zugehört.
Indem die Achse des Zapfens 3 sich mit der Wellenachse unter 45' in dem Mittelpunkt
des Systems oder Kegelkurbelgetriebes schneidet, - beschreibt beim Umlauf des Gehäuses
die Achse des Zapfens 3 einen Kegel mit rechtwinkliger Kegelspitze. Auf dem Zapfen
3 sitzt lose drehbar eine zweckmäßig sphäroidisch gestaltete Schwungmasse q. und
mit dieser ist ein Kegelradkranz 5 verbunden, der in Eingriff mit einem entsprechenden
Kegelrad 6 steht, das an der angetriebe- -nen (sekundären) Welle 7 festsitzt.
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Die Welle 7 wird von einer Muffe 8 umfaßt, die als ein Teil des Gehäuses
:2 ausgebildet ist. Entsprechende Druck- und Spurlagerringe 9 sind . an den Lagerstellen
vorgesehen und die Schwungmasse d. wird in ihrer Lage durch einen Bolzen io gehalten,
der achsial durch den Zapfen 3 hindurchgeht. Das Gehäuse :2 besitzt- des Gewichtsausgleichs
wegen verstärkte Wandungen bei i i- und 12 und außerdem ist es in besonderen festliegenden
Muffen- oder Halslagern von geeigneter Bauart, die nicht mitgezeichnet sind, entsprechend
gelagert.
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Bei dieser zugrunde gelegten einfachsten Ausführungsart wird die -mit
der -Erfindung angestrebte Wirkung - erreicht, wonach bei Einleitung einer Triebdrehung
an der Welle i die gleichmäßige Übertragung auf die Welle i durch Vermittlung des
an der Kegelkurbel 3 herumgeführten Schwunggliedes d. mit Vergrößerung des Triebmomentes
entsprechend der Zunahme des Geschwindigkeitsunterschiedes an den Welleni und 7
bewerkstelligt -wird. Immerhin weist diese Ausführungsform gewisse praktische Mängel
auf.
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Soll nämlich eine genaue Ausbalanzierung im Drehungssinne für alle
Geschwindigkeiten und Geschwindigkeitsunterschiede erreicht werden, so ist es nötig,
daß
der Sch@verptlcilzt der Masse zusammenfallen muß mit dem Punkt,
wo sich die Achse *des Zapfens 3 mit der :die Richtung der Wellen i und 7 bezeichnenden
Hauptdrehachse des Systems -schneidet, wie es ferner nötig ist, daß die Momente
der Gvraldrehung um alle Achsen, die durch diesen Schnittpunkt gehen, gleich sein
müssen. Mit einer Masse, die nicht eine Kugel ist, läßt sich eine solche Gleichheit
unmöglich erreichen, und die bestmögliche Ausgleichung gewinnt man allenfalls unter
den Bedingungen eines Kompromisses, wonach der Schwerpunkt nicht weiter von jenem
Schnittpunkt entfernt liegt; als wie es dem als »mittleres<,= Zentrum der Gvralmomente
zu bezeichnenden 11aße entspricht. Außerdem macht die Konstruktion eine gewisses
Überhängen der Last urivermeidlich, was ihre Anpassung an die Betriebserfordernisse
ohnedies. erschwert.
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Man ersieht aus Eig. i, daß die Kegelräder 5 und 6 von gleicher Größe
sind, und daß daher die Schwungmasse und die angetriebene Welle einen mittleren
Parallelismus zueinander beibehalten: Bei der abgeänderten Ausführungsform nach
Fig. 2 besitzt die Schwungachse 4 genaue - Kugelform. Sie besteht aus zwei an einer
Muffe 13 aufgepaßten bzw. aufgeschraubten Kapselhälften und wird - daran zwischen
einer Gegenhaltmutter 14 und einem Kegelrad 16 festgehalten. Das Ganze ist drehbar
um die Spindel 3 gelagert, die unter 45' zur Hauptachse angeordnet und durch Muttern
15 am Gehäuse 2 -festgelegt ist. Letzteres besteht ebenfalls aus zwei Halbteilen,
die miteinander durch Schräubbolzen vereinigt und auf der Welle i festgelegt sind.
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Das Kegelrad 5, das an der kugelförmigen Schwungmasse 4 festsitzt,
kämmt mit einem andern größeren, um die Welle 7 als Achse lose drehbaren Zahnrad
6. Die angetriebene bzw. sek undäxe Welle 7 wird an ihrem Innenende von einem Lager
getragen, das in einem Hilfsgehäuse 16 eingebaut ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich.
Das andere auswärts führende Wellenende lagert in einer Muffe 17,: die einen Nabenfortsatz
der Deckelplatte i8 bildet, welche am Gehäuse :2 befestigt ist und auch das Hilfsgehäuse
16 in Stellung hält.
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Aus einem Stück mit dem Kegelrad 6 besteht ein Innenkranz ig, mit
dem die Planetenräder 20 in Eingriff stehen, die von einem gemeinsamen Trägergliede
bzw. Speichenkranze 21 getragen werden, der seinerseits an der Deckelplatte 18 sitzt.
Die Planetenräder 2o stehen in Eingriff mit einem inneren. oder Sonnenrade 22 an
der (sekundären) Welle 7. Die Muffe 17 mit der Welle 7 wird von einem feststehenden
Lager 23 getragen, von dem in Fig. 2 nur ein Teil gezeichnet ist. In ähnlicher-Art-
ist die treibende {primäre) Welle i in einem nicht dargestellten Lager gelagert.
Widerlagerringe 9 sind als Zwischenlagen zur Aufnahme der Enddrucke vorgesehen,
und außerdem liegen Belastungsstücke i i, -12 zum Gewichtsausgleich, um die Spindel
3 mit den Zubehörteilen auszubalanzieren.
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Der Übertragungseffekt wird durch die an diesem Beispiel (Fig.2) gezeigte
Ausführungsart wie in dem Falle des erstbeschriebenen Beispiels erreicht. Dabei
ist das Verhältnis des Zahngetriebes so gewählt, daß die Cbersetzung der Räder 5,
6 wie 3:1 beträgt, während das .Verhältnis 1 : 3 zwischen- dem Innenkranz ig, der.
die Wirkung der Planetentriebe 21 umkehrt, und . dein Sonnenrad 22 an der Welle
7 aufrechterhalten ist.
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In dem Maße,. wie 'die Welle 7 in der Drehung gegenüber der antreibenden
Welle i zurückbleibt, vermehrt sich das Drehungsmoment vermöge der in der Masse
4 aufgespeicherten Antriebsenergie.- Im Betriebsumlauf bewahren die Masse 4 und
die angetriebene Welle 7 vermöge der Räderübersetzung wiederum einen mittleren Parallelis-Mus.
Die Masse ist gemäß den beiden bisher erläuterten Beispielen kugelförmig gestaltet;
sikann auch scheibenförmig sein. Eine solche Anordnung zeigt mit zwei Schwungscheiben
die dritte beispielsweise Ausführungsform gemäß Fig.3.
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Die Schwungscheiben 4, 24 -sitzen an muffenförmigen Naben 25, 26 und
laufen mit diesen lose auf den Wellen 3, 33, die in unter 45'* geschränkter Achsrichtung
an einem Gehäuse 2 befestigt sind. Letzteres ist zweiteilig und um die- Hauptwellenachse
drehbar, wobei es an der Welle i festsitzt. Die Wellen 3, 33 stehen zueinander um
go° geneigt und die Schwungmassen sind vermöge der besonderen Anordnung unter allen
Umständen ausbalanziert. In gegenseitigem Eingriff stehen die Schwungscheiben 4,
24 durch Kegelräder 27, 28, die an den Nabenteilen 25, 26 sitzen. Die Scheibe 24
trägt außerdem am Gegenende ein Kegelrad 5 in Eingriff mit einem Kegelrad 6, das
auf einer Querwelle 29 sitzt, die ihrerseits mittels eines Kegelradpaares 30; 31
den Antrieb auf die (sekundäre) Kraftableitungswelle 7 überträgt.
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Die Querwelle 29 ruht in Lagern des Gebäuses 2 und ist mit einem nach
unten ragenden V erlängerungsansatz so ausgesattet, daß der Schwerpunkt der mit
den Kegelrädern 'ausgestatteten Welle ungefähr mit d--r Hauptachse der Umlaufdrehung
.zusammenfällt. Widerlags- oder Spurringe g 'sind
vorgesehen, *
und das Ganze befindet sich in 'einem (nicht gezeichneten) GesteJl.
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Die Drehungsübertragung vollzieht sich bei dieser Ausführungsform
wiederum in der vorher beschriebenen Weise, indem je- nach der Größe der
Geschwindigkeitsunterschiede zwischen treibender i und getriebener Welle 7 das Drehungsmoment
zu- oder- abnimmt. Verglichen mit Fig. 2 stellt sich das mit der Scheibe-24 hinzugefügte
Getriebe tatsächlich nur als eine Abänderungsform des Vorlegers nach Fig. 2 dar.