DE61527C - Federndes Schraubengetriebe als Kraftübertragungsmittel für allmählich wirkenden Antrieb - Google Patents

Description

KAISERLICHES-;

PATENTAMT

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Üebertragen von Kraft von einem sich drehenden Körper auf einen Körper, welcher dadurch in Umdrehung versetzt werden soll, oder gewöhnlich von einer Treibwelle auf eine zu treibende Welle.

Die Erfindung ist insbesondere bestimmt zur Uebertragung der Kraft von einem Elektromotor auf die Achse eines Eisenbahnwagens, der durch diesen Motor fortbewegt werden soll; sie ist jedoch auch geeignet zur Anwendung bei einem Apparat, bei welchem Kraft von einer Welle auf eine andere zu übertragen ist.

Das Wesentliche der Erfindung ist eine einfache und wirksame Vorrichtung, bei welcher der Werth der zu übertragenden Kraft der Verbindung zwischen den beiden Theilen zu der erforderlichen Kraft fortwährend proportional sein soll, welche Vorrichtung die Kraft befähigen soll, beim Anlassen der Maschine allmählich zu wirken.

Ein anderer Vortheil der Erfindung, besonders für die Fortbewegung von elektrischen Eisenbahnwagen, besteht darin, die Treibwelle schnell aufser Eingriff mit der Achse zu bringen, wenn der Wagen sich auf geneigter Bahn befindet.

Fig. ι ist eine Oberansicht eines Theiles eines Strafsenwagenuntergestelles mit einem elektrischen Motor. Fig. 2 ist ein Querschnitt des die bewegliche Mutter enthaltenden Cylinders der Fig. 1. Fig. 2 a ist ein Aufrifs einer etwas abgeänderten Einrichtung. Fig. 3 ist ein Grundrifs des Wagenuntergestelles und Motors zur Veranschaulichung einer anderen Form der Erfindung, wobei die Mutter der Regel nach von der Treibwelle losgekuppelt ist. Fig. 4 ist ein senkrechter Längsschnitt des Cylinders und Zahnräderwerkes bei dieser Form. Fig. 5 ist ein Querschnitt des Cylinders. Fig. 6 ist ein senkrechter Längsschnitt des Zahnräderwerkes und der Radnabe mit abgeänderter Einrichtung, bei welcher die vorübergehende Verbindung zwischen der Mutter und der Treibwelle durch Friction hervorgebracht wird. Fig. 7 ist ein Querschnitt nach der Linie j-j in Fig. 6 und Fig. 8 eine Ansicht, welche die abgeänderte Construction darstellt, bei welcher beide Wellen mit biegsamen Kraftübertragungsvorrichtungeri versehen sind.

In den Fig. 1 und 2 sind AA Wagenräder; B ist die Achse, welche dieselben verbindet, und C eine Welle, die mittelst der Zahnräder DZ)¹ mit der Achse B in Verbindung steht. E ist die Welle eines Elektromotors F. Auf der Welle E sitzt das Trieb G, welches in ein Zahnrad H eingreift. Die Nabe, auf welcher das Zahnrad H befestigt ist, ist ein hohler Cylinder· J, welcher auf die Welle C aufgeschoben ist, welche innerhalb des Cylinders J mit Schraubengewinde K versehen ist. Die Ganghöhe der Schraube soll in allen Fällen eine solche sein, dafs die elastische Hemmung den Apparat rasch umsteuern und die Mutter auf dem Gewinde zurücktreiben kann. Die hierfür nöthige genaue Schraubenganghöhe hängt von der Stellung ab, in welcher die Vorrichtung angebracht ist, von der Schnelligkeit der Bewegung, welche die Mutter haben soll, der Kraft der Feder u. s. w. L ist die Mutter, welche die Zwischenverbindungsvorrichtung bildet; sie ist auf die Welle C auf-

geschraubt und mit Ansätzen α versehen, welche in innere Nuthen des Cylinders J eindringen.

Wenn sich der Wagen im Ruhezustande befindet und dem Motor Strom zugeführt wird, so dreht das Trieb G das Rad H und den Cylinder /. Die Mutter L, welche sich in Eingriff mit dem Cylinder befindet, dreht sich mit ihm und wird daher in der einen oder anderen Richtung gemäfs der Umdrehungsrichtung der Welle voran und gegen die Feder M oder M¹ geschraubt, bis sie einen Punkt erreicht, wo die Feder derart zusammengedrückt ist, dafs sie hinten gegen das Schraubengewinde mit solcher Reibung gehalten wird, dafs ihre Umdrehungsbewegung sich der Welle C mittheilt. Diese dreht sich dann und setzt den Wagen zuerst langsam und mit im Verhältnifs zur Compression der Feder wachsender Geschwindigkeit in Bewegung, bis die Mutter einen solchen Punkt erreicht, dafs sie sich nicht mehr mitbewegen kann, welcher Punkt von der Last öder Gröfse des zu überwindenden Widerstandes gegen die Fortbewegung abhängig ist.

Die bei dem Betriebe elektrischer Eisenbahnwagen vorhandene Schwierigkeit, dafs die zur Ingangsetzung des Wagens verlangte Kraft gröfser sein mufs als diejenige, welche nöthig ist, wenn derselbe sich in Bewegung befindet, ist hier nicht mehr vorhanden.

In der durch Fig. 2 a veranschaulichten Einrichtung ist die cylindrische Nabe nicht vorhanden; das Zahnrad H ist direct auf die Welle geschraubt und zwischen den Federn M M¹ angeordnet, welche zwischen feststehenden Ringen um die Welle herumgewunden sind.

Wenn das Rad H sich zu drehen beginnt, so bewegt es sich auf dem Gewinde gegen die Feder, bis es einen Punkt erreicht, wo es die Welle zu drehen vermag. Das Trieb G hat genügende Länge, um diese Bewegung des Rades zu gestatten.

Bei den bisher beschriebenen Formen ist die Mutter immer in Eingriff mit dem Cylinder, und derselbe stets in Verbindung mit der Achse. Um die Armatur selbstthätig von der Achse loszukuppeln, so dafs die Achse sich allein dreht, sind der durch Fig. 1 dargestellten Construction noch gewisse andere Vorrichtungen hinzugefügt.

Die Fig. 3, 4 und 5 stellen eine Vorrichtung dar, bei welcher die Mutter der Regel nach aufser Eingriff mit dem Cylinder ist und durch elektromagnetische Anziehung mit demselben in Eingriff gebracht wird. Die Räder A, Achse B, Welle C, Motor F, Welle E, Trieb G und Zahnrad H sind fast ebenso angeordnet, wie bereits beschrieben, jedoch ist in diesem Falle die Kraftübertragungsvorrichtung auf der Triebachse B anstatt auf der Welle C angebracht.

Die Achse B ist innerhalb des Cylinders J mit einem Schraubengewinde versehen, der Cylinder selbst sitzt lose auf der Achse; innerhalb desselben befinden sich die Druckfedern MM¹.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist eine Mutter O auf die Welle der Achse aufgeschraubt, sie liegt der Regel nach in der Mitte des Cylinders / und ist mit daumenartigen Flächen versehen, welche in entsprechende Flächen auf den inneren Seiten der Scheiben PP¹ eingreifen. An jeder Seite der Mutter liegt eine dieser Scheiben, welche mittelst schwacher Federn von derselben entfernt gehalten werden. Die Scheiben besitzen Ansätze d, die in innere Nuthen d¹ des Cylinders eintreten.

Die daumenförmigen Flächen der Scheibe P sind in Fig. 5 mit b bezeichnet und jene der Mutter O sind ähnlich, um mit ersteren in Eingriff zu kommen. Die Mutter O besitzt einen geringeren Durchmesser als der Cylinder, so dafs sie mit demselben nicht in Berührung kommen kann. Die Scheiben PP¹ sitzen lose auf der schraubenförmigen Achse. Der Cylinder bildet die Nabe des Zahnrades D, welches in das Trieb D¹ eingreift. Auf der Nabe J ist auf jeder Seite des Zahnrades D je eine Spule Q und Q¹ aus einem spiralförmig gewundenen Draht angebracht. Diese Spulen können durch einen Träger R von den Lagern des Motors aus (s. Fig. 3) oder in passender anderer Weise gehalten werden. Die Drahtspulen Q und Q¹ sind mit einer geeigneten Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischem Strom verbunden. Diese Stromquelle ist dargestellt durch die Conductoren 1 und 2, mit denen die Spulen Q Q¹ mittelst der durch den Commutator hindurchgeführten Drähte 3, 4 und 5 verbunden sind. Der dargestellte Commutator ist für die Zwecke dieser Erfindung mit Zusatzverbindungen mit den Spulen Q Q¹ versehen, so dafs, wenn der Handgriff nach der einen oder anderen Seite gezogen wird, um den Motor in der einen oder anderen Richtung in Gang zu bringen, er gleichzeitig den Stromkreis' entweder nach der Spule Q oder Q¹ schliefst.

Wenn, die aus magnetischem Material bestehende Mutter O durch die eine oder andere der Spulen erregt wird, so wird sie nach der betreffenden Spule hin gezogen und daher je nachdem mit der Scheibe P oder P¹ in Eingriff gebracht.

Der Cylinder J beginnt zu dieser Zeit sich zu bewegen wegen der gleichzeitigen Anwendung von Strom auf Motor und Spule; sobald die daumenförmigen Flächen von O und P in Eingriff gelangen, beginnt die Mutter sich mit dem Cylinder zu drehen, sie wird daher auf der Welle vorangeschraubt, wobei sie die Scheibe P voranschiebt und die vor ihr liegende Feder zusammenprefst, bis die Feder M

genügend stark zusammengedrückt ist, um die Mutter mit hinreichender Reibung gegen das Gewinde zu pressen und die Welle zu drehen.

Wenn der Strom unterbrochen wird, geht die Mutter auf der Welle zurück, indem ihr die Scheibe P folgt, bis diese die Enden der Nuthen d^l erreicht; wenn nun die Federn c die Mutter 0 von der Scheibe P entfernen und die Welle E vollständig aufser Verbindung mit der Achse bringen, so bleiben die Theile in dieser Stellung, bis der Strom wieder geschlossen wird.

Bei der durch die Fig. 6 und 7 veranschaulichten Einrichtung ist die Art und Weise, der Mutter ihre Anfangsbewegung zur Ingangsetzung derselben auf dem Gewinde zu ertheilen, von der eben beschriebenen verschieden. Anstatt die Mutter selbst in Eingriff mit dem Cylinder zu bringen, ist dieselbe dazu eingerichtet, sich infolge zeitweiliger Friction mit dem Cylinder zu drehen. Eine derartige Vorrichtung kann mit der Hand oder auf andere passende Weise in Thätigkeit versetzt werden. Hier gelangt sie auf elektrischem Wege durch Anziehung des Feldmagneten des Motors, mit welchem die Vorrichtung verbunden ist, zur Wirkung.

In den Fig. 6 und 7 ist die Vorrichtung in ihrer Anwendung auf einen feststehenden Motor T dargestellt, welcher Kraft auf die Welle B, die diejenige einer zu treibenden Maschine sein kann, überträgt.

■ Der Cylinder ist über dem mit Gewinde versehenen Theil der Welle B angebracht und bildet die Nabe des Zahnrades D, welches in das Trieb D¹ auf der Armaturwelle E eingreift.

In der Nähe jeden Endes der Schraube befindet sich eine Schraubenmutter f bezw. f¹; zwei lose Scheiben g g^l sind in der Nähe dieser Mutter angebracht. In der Mitte zwischen den Scheiben g g¹ ist die Druckfeder h angeordnet. Zwischen ■ den Schraubenmuttern und den losen Scheiben ist, wie früher, ebenfalls eine schwache Feder c eingeschaltet. Zwischen jeder Mutter und dem Ende des Cylinders ist auf der Welle ein im Innern abgeschrägter Ring i z¹ lose angebracht. Der Ring i¹ besitzt Stifte k, welche durch Nuthen in dem Cylinder gehen und an dem Ring Z auf der Aufsenseite des Cylinders befestigt sind. Der Ring Z ist der Regel nach in Berührung mit einem ähnlichen Ring Z¹;.beide werden durch Federn m zusammengehalten. Der Ring Z¹ hat auch Stifte, welche durch Nuthen im .Cylinder in das Innere desselben eindringen. Diese Stifte sind an Streifen h¹ befestigt, welche innerhalb des Cylinders vorstehen und an den im Innern abgeschrägten Ring i am anderen Ende des Cylinders befestigt sind. Auf dem Motor T befindet sich in der Nähe der Pole desselben eine magnetische Stange n, von welcher ein Winkelhebel ο ausgeht, der durch ein Gelenk ρ mit einem gegabelten Arm q verbunden ist. Dieser Arm trägt keilförmige Rollen r, die zwischen die Ringe Z Z¹ eintreten und dieselben aus einander treiben. Die Keilrollen werden der Regel nach durch eine Feder s zwischen den erwähnten Ringen gehalten, jedoch daraus weggezogen durch Anziehung des Magneten des Motors T gegen die magnetische Stange n.

Wenn die Theile in Ruhe sind und die Keilrolle r sich zwischen den Ringen / Z¹ befindet, so ist der innere Ring Z¹ aufser Berührung mit der Mutterf, die von ihm durch den Streifen Z?¹ weggestofsen wurde. Wenn dem Motor Strom zugeführt wird, fängt der Cylinder an sich zu drehen, und gleichzeitig wird die Keilrolle mitgezogen, so dafs die Ringe Z Z¹ durch die Federn m zusammengebracht werden, und es kommen dann die Doppelringe i 2¹ dementsprechend in Frictionseingriff mit den schrägen Rändern der Muttern II¹, worauf beide Muttern anfangen, sich mit dem Cylinder zu drehen, und wenn die eine oder die andere derselben je nach der Umdrehungsrichtung der Welle auf dieser vorangeschraubt wird, so gelangt sie mit der Schraube^ oder g¹ in Eingriff, setzt ihren Weg auf der Welle fort und preist die Feder zusammen, bis sie mit der Welle in Eingriff kommt und dieselbe dreht, wie früher beschrieben.

Dreht sich die Welle in der Richtung des Pfeiles (Fig. 6), so schraubt sich die Mutter f nach der Mitte des Cylinders hin und führt die Mutter f¹ an das Ende desselben. Wenn der Motor in der anderen Richtung in Gang gesetzt war, vollzieht sich diese Operation im umgekehrten Sinne. Wenn der Strom von der Maschine ausgeschaltet ist, wird die Mutter^¹ zurückgehen, jedoch nicht mit dem Ring i¹ in Berührung kommen, weil die Keilrollen r dazwischen gebracht sind und diese Ringe so nahe zum Ende des Cylinders führen, dafs die Nabe der Mutter gegen das Cylinderende stöfst, ehe die Mutter den Ring erreicht.

In Fig. 8 ist die einfache Form der in Fig. 2 a gezeichneten Erfindung veranschaulicht, um die Anwendung auf beide Wellen zu zeigen. Das Zahnrad H ist . auf die zu treibende Welle zwischen den Federn MM¹ aufgeschraubt; das Trieb G ist auf.die Triebwelle zwischen den Federn M² M³ aufgeschraubt. Wenn die zu treibende Welle in Gang kommt, wird das Trieb G durch seinen Eingriff mit der bewegungslosen, zu treibenden Welle zuvörderst verhindert, sich zu drehen, und gegen eine der Federn geschraubt, bis es in die Welle mit einer derartigen Kraft eingreift, um das Rad H in Gang zu bringen, welches dann auf seiner Welle vorangeschraubt wird, bis es dieselbe ebenfalls dreht. Die Längenbewegung ist auf diese Weise zwischen den beiden Wellen vertheilt, so dafs die Bewegung auf irgend einer

derselben geringer ist als jene, welche sonst verlangt würde.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Eine Vorrichtung zum Uebertragen von Kraft und Bewegung von einer treibenden auf eine getriebene Welle, und besonders von der Welle eines Elektromotors auf die Achse eines mit Rädern versehenen Fahrzeuges, gekennzeichnet durch eine von der Treibwelle aus bewegte Schraubenmutter, welche beim Ingangsetzen der Treibwelle zunächst auf dem zugehörigen Gewinde der getriebenen Welle gegen wachsenden elastischen Druck so weit verschraubt wird, bis die Reibung zwischen Mutter- und Spindelgewinde zum Mitnehmen des zu treibenden Theiles hinreicht, das Ganze zum Zweck, die Ingangsetzung zu erleichtern.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.