DD202597A5 - Mechanismus zur umwandlung einer drehbewegung in eine geradlinige hin- und herbewegung - Google Patents

Mechanismus zur umwandlung einer drehbewegung in eine geradlinige hin- und herbewegung Download PDF

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Abstract

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Mechanismus einerseits gegen Biegeschwingungen resistenter zu machen und andererseits die Montage der Gelenkverbindung beträchtlich zu vereinfachen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gelenkverbindung der schwingenden Scheibe auf dem Gehäuse in geeigneter Form auszugestalten. Der Mechanismus umfasst eine um einen Mittelpunkt (0) schwingende Scheibe (1), die in einem Sitz (31) eines Riegels durch einen vorgespannten Schaft (4) und konische Lager (5) gelenkig angebracht ist. Man verwendet eine gerade Zahl von Lagern (5), die symmetrisch beiderseits des Mittelpunktes (0) aufgeschichtet sind. Die inneren Gehäuse (53) sind auf einem Zwischenrohr (6) mit Zwischenschaltung von Verbindungsringen (54) angeschäftet. Die Dicken der Ringe (54) sind so festgelegt worden, dass die Beanspruchung mechanischer Vorspannung sich auch zwischen die Lager (5) verteilt und die vollständige Beseitigung der Spiele bewirkt. Die Erfindung ist besonders auf Pumpenmechanismen mit vielen Zylindern und Axialkolben, die gleichmäßig um eine Achse verteilt sind, anwendbar. Figur

Description

24 2 068-0 -A' Berlln> 13'1*1983
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Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Hin- und Herbewegung
Anwendungsgebiet der Erfindung
Der Gegenstand der Erfindung ist ein Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Hin- und Herbewegung, der zum Beispiel eine Vielzahl von beweglichen Elementen steuern kann, die symmetrisch um eine Längsachse angeordnet sind* Die Erfindung ist speziell auf Axialkolbenpumpen anwendbar, die eine Mehrzahl von Zylindern haben, die symmetrisch um eine Achse angeordnet sind und in denen sich abwechselnd Kolben bewegen, die durch Zwischenglieder mit einer schwingenden Scheibe verbunden sind, die durch eine Hutationsbewegung um einen Schwingungsmittelpunkt auf der Längsachse bewegt wird*
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Hach dem Stand der Technik ist diese Scheibe um den Schwingungsmittelpunkt gelenkig angebracht, und sie ist mit einem Kurbelzapfen versehen, der nach einer Richtung bewegt wird, die durch den Schwingungsmittelpunkt geht und in bezug auf die Längsachse geneigt ist, und sie wird um diese Achse in eine Drehbewegung versetzt* Die Drehbewegung des Kurbelzapfens, dessen Achse einen Kegel beschreibt, dessen Spitze der Schwingungsmittelpunkt ist, bestimmt eine Hutationsbewegung der Scheibe, auf die sich gelenkig die Steuerzwischenglieder der Kolben auflegen, die so durch eine Hin- und Herbewegung bewegt werden* Der Mechanismus ist reversibel, wobei die Bewegung der Kolben eine Drehbewegung des Kurbelzapfens und somit der Seheibe, auf der er gelenkig angebracht ist, bestimmen kann*
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Natürlich ist es notwendig, daß der Schwingungsmittelpunkt fest ist, wobei die Scheibe auf einem Gehäuse gelenkig angebracht ist, auf das auf der einen Seite die Zylinder montiert sind und auf der anderen der Mechanismus, der die Kurbelwelle in Drehbewegung versetzt·
Die Gelenkverbindung der schwingenden Scheibe auf dem Gehäuse kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen, zum ' Beispiel durch ein Kugelgelenk, das auf dem Schwingungsmittelpunkt zentrisch angebracht ist« Dennoch ist die Ausführung einer Gelenkverbindung mit sphärischen Kugelgelenken, die den höheren Beanspruchungen Widerstand leisten können, vor allem bei sehr großen und leistungsstarken Pumpen, schwierig und kostspielig*
Deshalb hat man, um die Vorrichtung zu vereinfachen, bereits vorgeschlagen, das Kugelgelenk durch ein Kardangelenk zu ersetzen* Im französischen Patent Nr* 73-39888, hinterlegt am 9· November 1973» ist eine Einrichtung dieses Typs beschrieben, in der die Kardangelenkverbindung aus einem Hiegel besteht, der um eine Achse drehbar ist, die durch den Schwingungsmittelpunkt geht und auf der die Scheibe um eine Schwenkachse gelenkig angebracht ist, die ebenfalls durch den Schwingungsmittelpunkt geht und die Drehachse des Siegels im rechten Winkel schneidet. Zu diesem Zweck ist die Scheibe mit zwei auseinanderliegenden Teilen ausgerüstet, die eine Abdeckung bilden, die den Riegel bedeckt und auf die sich die Enden eines Verbindungsschaftes auflegen, der sich an der Schwenkachse befindet.
Im allgemeinen ist bei dieser Art von Einrichtung die Scheibe auf dem Riegel um zwei Drehzapfen beweglich angebracht, die getrennt und zentriert auf der Schwenkachse
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liegen und vorzugsweise aus Kugellagern bestehen, die leicht zu montieren und zu warten sind* Dennoch können solche Kugellager manchmal eine solche Verwendung schlecht ertragen, denn sie sind bei der Schwingung der Scheibe den Beanspruchungen durch Biegeschwingungen unterworfen·
In dem französischen Patent Ir. 79-08735, das am 6· April 1979 hinterlegt wurde, ist eine Anordnung beschrieben, die es ermöglicht, die Gelenkverbindung einer Beanspruchung mechanischer Vorspannung zu unterziehen, die an der Schwenkachse entlanggeht und auf den Verbindungsschaft, ausgeübt wird, zum Beispiel mittels eines kleinen Zylinders, der an einem Ende dieses Schaftes angebracht ist und auf der Scheibe aufliegt· Man verwendet vorzugsweise konische Lager, deren äußere Gehäuse in einem zylindrischen Mittelsitz untergebracht sind, der auf dem Riegel in der Schwenkachse ausgespart ist und dessen innere Gehäuse die Beanspruchung mechanischer Verspannung wiederaufnehmen, indem sie sich nach außen auf die beiden Teile der Abdeckung auflegen und nach innen mittels eines zwischen ihnen angebrachten Verbindungsringes aufeinander abstützen.
Bis heute, und vor allem im Patent 79-08735, hatte man versucht, die beiden Kugellager soweit wie möglich vom Verbindungsring zu entfernen, der deshalb eine ziemlich starke Breite hatte und abknicken konnte.
Ziel der Erfindung;
Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Einrichtung einerseits gegenüber den Beanspruchungen der Biegeschwingungen resistenter zu machen und andererseits die Montage der Gelenkverbindung beträchtlich zu vereinfachen·
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- 4 Darlegung des Wesens der Erfindung;
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gelenkverbindung der schwingenden Scheibe auf dem Gehäuse in geeigneter Form auszugestalten·
Erfindungsgemäß schichtet man auf der gesamten Höhe des Sitzes des Riegels eine gerade Anzahl von konischen Lagern auf, deren Belastungsmittelpunkte symmetrisch entfernt auf beiden Seiten des Schwingungsmittelpunktes liegen und deren innere Gehäuse auf einem zylindrischen Rohr angeschäftet sind, das selbst ohne Spiel auf dem Verbindungsschaft angebracht ist und sich über den gesamten Raum zwischen den beiden Teilen der Abdeckung erstreckt, wobei besagte innere Gehäuse sich auf der gesamten länge des Rohres verteilen, indem sie zwischen sich Abstände lassen, in denen Verbindungsringe eingelagert sind, deren Dicke so ausgerichtet ist, daß die Beanspruchung der mechanischen Vorspannung, die durch den Schaft ausgeübt wird, sich ebenfalls zwischen den Lagern verteilt und mindestens eine vollständige Beseitigung der Spiele durch elastische radiale Verformung der Gehäuse bewirkt, wobei sich die inneren Gehäuse auf das Rohr und die äußeren Gehäuse auf die zylindrische Wand des Sitzes des Riegels auflegen*
Gemäß einem wichtigen Merkmal sind die Länge des zylindrischen Rohres und die Dicken der Verbindungsringe so festgelegt, daß das Rohr mit seinen Enden auf den beiden Teilen der Abdeckung aufliegt, um die Beanspruchung mechanischer Vorspannung wiederaufzunehmen, die über die für die Beseitigung der Spiele notwendige Beanspruchung hinausgeht.
Vorteilhaft sind mindestens vier aufeinandergeschichtete Lager vorgesehen und die Verbindungsringe, die zwischen
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den inneren Gehäusen angebracht sind, sind ohne Spiel auf dem zylindrischen Rohr angeSchaftet«
Die Verbindungsringe sind zwischen den äußeren Gehäusen der Lager angebracht, um mit diesen eine Aufschichtung zu bilden, die auf dem Siegel an der zylindrischen Wand des Mittelsitzes verkeilt ist·
Ausführungsbeispiel
Man wird die Erfindung besser verstehen, wenn man sich auf eine besondere Ausführungsart bezieht, die als Beispiel auf der angefügten Zeichnung dargestellt ist·
Die einzige Figur ist eine Ansicht im Axialschnitt der Gelenkverbindung, gemäß der Erfindung, einer schwingenden Scheibe·
Die schwingende Scheibe 1 ist im Innern eines Gehäuses 2 untergebracht, das mittig auf einer Längsachse 20 angebracht ist, die durch den Schwingungsmittelpunkt 0 geht· Auf der einen Seite des Schwingungsmittelpunktes 0 sind die Zylinder 21 angebracht, die gleichmäßig um die Längs-. achse 20 aufgeteilt sind, wobei einer von ihnen im Schnitt in der Ebene der Figur so dargestellt ist, daß er den Kolben 22, der mit der Scheibe 1 durch ein Zwischenglied 23 verbunden ist, das an seinen Enden gelenkig angebracht ist, zeigt.
Auf der anderen Seite des Schwingungsmittelpunktes 0 ist auf dem Gehäuse 2 ein Antriebsmechanismus angebracht, der ein Zahnrad 24 umfaßt, das in ein Rad 35 greift, das mittig zu der Längsachse 20 in Lagern 26, die auf das Gehäuse montiert sind, angebracht ist· In dem Sad 25 ist ein Kurbel-
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zapfen 11 gelenkig angebracht, der zu einer Achse 10 mittig ist, die' durch den Schwingungsmittelpunkt 0 geht und in bezug zur Längsachse 20 um einen Winkel A geneigt ist, der eventuell durch radiale Verschiebung des Kurbelzapfens 11 eingestellt werden kann, um den Lauf der Kolben 22 und folglich den Durchfluß zu verändern, wenn diese eine Pumpe darstellen*
Es ist leicht zu verstehen, daß dann, wenn das Zahnrad 24 das Rad 25 und folglich den Kurbelzapfen 11 in Drehbewegung versetzt, die Achse 10 einen Kegel beschreibt, dessen Spitze der Schwingungsmittelpunkt 0 ist, um den die Scheibe 1 durch eine Uutationsbewegung bewegt wird·
Die Kardangelenkverbindung der Scheibe 1 besteht aus einem Riegel 3> der drehbar auf dem Gehäuse 2 um eine zur Ebene der Figur senkrecht verlaufende Achse, die durch den Schwingungsini ttelpunkt 0 geht, angebracht ist. Der Zapfen ist in das Innere eines Mittelsitzes 31 des Hiegels 3 eingebracht, der durch eine zylindrische Wand, deren Achse 30 durch den ' Schwingungsmittelpunkt 0 geht, begrenzt ist und senkrecht einerseits zur Drehachse des Riegels und andererseits zur . Achse 10 des Kurbelzapfens 11 verläuft·
Der Zapfen besteht im wesentlichen aus einem Schaft 4, dessen Enden 41 und 42 sich jeweils auf zwei Teile 12 und 13 der Scheibe auflegen, die eine Abdeckung bilden, die den Mittelsitz 31 des Riegels 3 bedeckt·
Das Schwenken wird durch konische Lager gewährleistet, die im Mittelsitz 31 angeordnet und zu dem Schaft 4 mittig sind·
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Ähnlich wie im Patent 79-08735 beschrieben, trägt der Schaft 4 ein Ende 42, das mit dem Teil 13 der Scheibe fest verbunden ist und das Gelenklager des Zwischengliedes 23 unterstützt« Das andere Ende 41 des Schaftes 4 geht durch eine Bohrung 120, die in dem anderen Teil 12 der Scheibe ausgespart und mit einem Gewinde versehen ist, in das eine Druckmutter greift· Auf eine bereits im vorangegangenen Patent beschriebene Art und Weise kann die Druckmutter eine kleine Winde darstellen, die eine mechanische Vorspannung des Schaftes bestimmt, die auf die Lager ausgeübt wird· Das wesentliche Merkmal der Erfindung besteht im Aufbau der Lager und in der Art, wie die Beanspruchung mechanischer Torspannung auf sie ausgeübt wird·
Tatsächlich schichtet man statt, wie üblich, nur zweier konischer Lager, die so weit wie möglich voneinander entfernt sind, eine Mehrzahl von gleichen Lagern praktisch auf der gesamten Höhe des Mittelsitzes 31 des Riegels 3 auf· So hat man im dargestellten Beispiel vier Lager 5 aufgeschichtet, deren äußere Gehäuse 51 einen Außendurchmesser haben, der gleich dem Innendurchmesser der zylindrischen Wand des Mittelsitzes 31 ist, so, daß sie sich gleitend an diese anschäften· Verbindungsringe 52 sind zwischen die äußeren Gehäuse 51 eingebracht und haben eine solche Höhe, daß sich alle Lager über eine Höhe erstrecken, die gleich der Höhe des Mittelsitzes 31 ist, an dessen Enden Zwingen 33 zur Befestigung der Einheit angebracht sind· Im übrigen verwendet man konische Lager, deren effektive Belastungsmittelpunkte G symmetrisch nach außen beiderseits des Schwingungsmittelpunktes 0 liegen. Das Anbringen der Lager kann vor dem Anbringen der Scheibe beiderseits des Riegels 3 erfolgen, und deshalb kann der Verbindungsring, der im Mittelpunkt der Gelenkverbindung angebracht.wird, .
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aus einer ringförmigen Stütze 32 bestehen, die fest mit dem Riegel 3 verbunden ist«
Die inneren Gehäuse 53 der Lager sind gleitend auf einem zylindrischen Rohr 6 angeschäftet, das selbst ohne Spiel auf dem Gelenkschaft 4 angeschäftet ist und sich auf den gesamten Saum zwischen den beiden Teilen 12 und 13 der Abdeckung der Scheibe erstreckt·
Die Anzahl und die Abmessungen der Lager sind so gewählt, daß diese gleichmäßig an dem Rohr 6 verteilt sind und daß alle inneren Gehäuse 53 praktisch die gesamte Länge des Rohres 6 bedecken· In die Zwischenräume zwischen den inneren Gehäusen 53 sind Verbindungsringe 54 eingebracht, die vorzugsweise ebenfalls gleitend auf dem Rohr 6 so angeschäftet sind, daß alle inneren Gehäuse 53 und Verbindungsringe 54 die gesamte Länge des Rohres bedecken*
Man sieht, daß dank dieser Anordnung die Beanspruchung mechanischer Vorspannung, die auf den Schaft 4 ausgeübt wird, einerseits vom.Rohr 6 und andererseits von der gesamten Aufschichtung der inneren Gehäuse 53 und der Verbindungsringe 54 wiederaufgenommen werden kann· Deshalb ist diese Aufschichtung etwas höher als das Rohr 6 lang ist, so, daß die Beanspruchung mechanischer Vorspannung in erster Linie von den Lagern wiederaufgenommen wird·
Da konische Lager verwendet werden, bestimmt diese Spannkraft der inneren Gehäuse 53 eine elastische radiale Verformung der Lager, wobei sich die inneren Gehäuse 53 nach innen an die Wand des Rohres 6 und die äußeren Gehäuse 51 nach außen an die zylindrische Wand 31 des Mittelsitzes des Riegels 3 anlegen·
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Ausgehend von den geometrischen Maßen der Lager, des Mittelsitzes 31 und des Rohres 6 ist es möglich, die radialen Verformungen der Lager und des Riegels zu berechnen, die auf die axiale Beanspruchung zurückzuführen sind, und die Dicken der Verbindungsringe 54 so auszurichten, daß die Belastung sich auch zwischen die Lager verteilt, deren Gehäuse alle nach außen auf den Riegel 3 und nach innen auf das Rohr 6 aufgelegt sind«
So kann man alle Radialspiele zwischen den Gehäusen, dem Rohr 6 und dem Mittelsitz 31 beseitigen, was besonders wichtig ist, um die auf die Gelenkverbindung ausgeübten Biegespannungen einzudämmen·
Andererseits kann man, wenn man die radialen Verformungen und das axiale Zusammendrücken der Lageraufschichtung so berechnet hat, dem Rohr .6 eine Länge geben, die gleich der Gesamthöhe der Aufschichtung der inneren Gehäuse 53 und der Verbindungsringe 54 ist, vermindert um das Zusammendrücken, wodurch die Spiele beseitigt werden· So kann man auf den Schaft 4 eine mechanische Vorspannung ausüben, die höher als diejenige ist, die für die Beseitigung der Spiele notwendig ist, da die zusätzliche axiale Beanspruchung in diesem Moment vom Rohr 6 wiederaufgenommen wird· Der so vorgespannte Schaft 4 kann den Biegespannungen besser Widerstand leisten.
Im übrigen ist, gemäß einem anderen wichtigen Merkmal, der Teil des Schaftes 4 zwischen den beiden Teilen 12 und 13 der Scheibe vollständig ohne Spiel von dem Rohr 6 bedeckt, dessen Außenwand selbst vollständig von der Aufschichtung der Lager und der Verbindungsringe 54 bedeckt ist, die radiale Anlegebeanspruchungen auf sie ausüben· Man eliminiert so jede Gefahr des Knickens des Schaftes und des Rohres·
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Aber die erfindungsgemäße Verwendung eines Zwischenrohres mit einer Länge, die gleich dem Raum zwischen den beiden Armen der Abdeckung ist, hat auch den Vorteil, den Aufbau der Gelenkverbindung beträchtlich zu vereinfachen* Es ist tatsächlich möglich, wobei der Riegel 3 auf seiner Drehachse auf dem Gehäuse montiert ist, ganz zuerst die Lager eines nach dem anderen im Sitz 31 auf jeder Seite der ringförmigen Stütze 32 anzubringen, indem die Yerbindungsringe 52 und 54 zwischengelegt werden und dann das Ganze mit den Zwingen 33 zusammengehalten wird· Man bringt dann das Rohr 6 ein, und man bedeckt das Ganze mit der aus den beiden Teilen 12 und 13 der Scheibe gebildeten Abdeckung· Es braucht nun nur noch auf die. Scheibe und das Rohr der Schaft 4 gebracht zu werden, dessen Stützstück 42 gleitend in eine Bohrung montiert wird, die auf dem Teil 13 eier Scheibe ausgespart wurde, zu dem es durch einen Keil 14 blockiert wird· Das Ganze wird durch die Mutter am Ende. 41 des Schaftes 4 zusammengehalten, wodurch die Scheibe auf ihre Gelenkverbindung montiert ist und die Köpfe der Zwischenglieder 23 aufnehmen kann·
Dank einer solchen Einrichtung kann man in der Werkstatt
die Ausrichtung der Verbindungsringe 54 so ausführen, daß
man das axiale Zusammendrücken erhält, das die gewünschte radiale Verformung bestimmt·
Dieser sehr einfache Aufbau ermöglicht nicht nur die Sen- kung der Kosten für die Gelenkverbindung, sondern erleichtert auch den Austausch der Teile, die dem Verschleiß am meisten ausgesetzt sind.
Natürlich beschränkt sich die Erfindung nicht nur auf die gerade beschriebene Ausführungsart, von der man sich noch andere Varianten vorstellen könnte, indem man äquivalente Mittel verwendet·

Claims (2)

  1. Erfindungsanspruch
    1· Mechanismus zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Hin- und Herbewegung, der eine schwingende Scheibe (1) umfaßt, die um eine Schwenkachse (30) auf einem Brustriegel (3) gelenkig angebracht ist, der auf ein festes Gehäuse (2) um eine Achse drehbar montiert ist, die die Schwenkachse der Scheibe (1) im rechten Winkel in einem Schwingungsmittelpunkt (0) schneidet, wobei die Scheibe (1) zwei auseinanderliegende Teile (12? 13) umfaßt, die eine Abdeckung bilden, die den Riegel (3) bedeckt' und auf denen die beiden Enden eines Verbindungsschaftes (4) aufliegen, der auf die Schwenkachse (30) ausgerichtet ist und in.einen Mittelsitz (31) des Hiegels (3) reicht, der durch eine zylindrische Innenwand, die sich um die Schwenkachse (30) dreht, begrenzt ist, auf der die äußeren Gehäuse konischer Lager (5) festgekeilt sind, die auf der Schwenkachse an- · geordnet sind, wobei der Verbindungsschaft (4) einer axialen Beanspruchung mechanischer Vorspannung unterworfen ist, die von den inneren Gehäusen der Lager (5) wiederaufgenommen wird, die sich, in axialer Richtung, nach außen auf die beiden Teile (.12; 13) der Abdeckung und nach innen auf einen zwischen ihnen angebrachten Verbindungsring auflegen, gekennzeichnet dadurch, daß auf der gesamten Höhe des Mittelsitzes (31) des Riegels (3) eine gerade Zahl gleicher konischer Lager (5) aufgeschichtet ist, deren Belastungsmittelpunkte symmetrisch entfernt auf jeder Seite des Schwingungsmittelpunktes (0) liegen und deren innere Gehäuse (53) auf einem zylindrischen Rohr (6) angeschäftet sind, das selbst ohne Spiel an dem Verbindungsschaft (4) angeschäftet ist und·sich auf den gesamten Raum zwischen den beiden Teilen (12; 13) der Abdeckung erstreckt,. wobei sich die inneren Gehäuse (53) auf die gesamte Länge
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    des Rohres (6) verteilen, indem sie zwischen sich Abstände lassen, in die Yerbindungsringe (54) eingebracht sind, deren Dicke so ausgerichtet ist, daJ3 die Beanspru-chung der mechanischen Vorspannung, die durch den Verbindung sschaft (4) ausgeübt wird, sich auch zwischen den Lagern (5) verteilt und mindestens eine vollständige Beseitigung der Spiele durch elastische radiale Verformung der Gehäuse bewirkt, wobei sich die inneren Gehäuse (53) auf das Rohr und die äußeren Gehäuse.(51) auf die zylindrische Wand des Mittelsitzes (31) und des Riegels (3) auflegen.
    2· Mechanismus nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Länge des zylindrischen Rohres (6) und die Dicken der Verbindungsringe (54) so festgelegt sind, daß das Rohr (6) mit seinen Enden auf den beiden Teilen (12; 13) der Abdeckung aufliegt, um die Beanspruchung mechanischer Vorspannung wiederaufzunehmen, die über die für die Beseitigung der Spiele notwendige Beanspruchung hinausgeht·
    3. Mechanismus nach Funkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß er mindestens 3 aufeinandergeschichtete Lager (5) umfaßt·
    4« Mechanismus nach einem der Punkte 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindungsringe (54)> die zwischen den inneren Gehäusen angebracht sind, ohne Spiel auf dem zylindrischen Rohr (6) angeschäftet sind·
  2. 5. Mechanismus nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Verbindungsringe (52) zwischen den äußeren Gehäusen (51)
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    der Lager (5) angebracht sind, um mit diesen eine Aufschichtung zn bilden, die auf dem Riegel (3) an der zylindrischen Wand des Mittelsitzes (31) verkeilt ist.
    Hierzu 1 Seite Zeichnungen
DD82242068A 1981-07-30 1982-07-29 Mechanismus zur umwandlung einer drehbewegung in eine geradlinige hin- und herbewegung DD202597A5 (de)

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