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Exzenterwelle Die Erfindung bezieht sich auf eine Exzenterwelle,
vorzugsweise für Radial- und Rotationskolbenmaschinen, bestehend aus einer im wesentlichen
zylindrischen Welle mit einem mit dem Kolben zusammenwirkenden Exzenter.
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Es ist allgemein üblich, die Exzenterwellen von Rotationskolbenmaschinen
oder von Radialkolbenmaschinen aus einem Stück herzustellen. Dabei geht man bei
niedrigen Stückzahlen von einem Rundmaterial aus, dessen Außendurchmesser dem Außendurchmesser
des Exzenters entspricht, und bearbeitet spanabhebend die mit kleinerem Durchmesser
ausgeführten Wellenstümpfe zu beiden Seiten des Exzenters. Bei größeren Stückzahlen
ist es üblich, die Exzenterwelle durch Schmieden herzustellen, um so die grobe Form
für die spanabhebende Bearbeitung zu erhalten.
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Beide Herstellungsmethoden sind recht aufwendig, im ersten Fall durch
sehr viel spanabhebende Bearbeitung und sehr viel Materialabfall und im zweiten
Fall durch den Schmiedevorgang und die anschließende Oberflächenbearbeitung. Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellung von Exzenterwellen
zu vereinfachen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelost, daß die Exzenterwelle
aus einem äußeren Ringkörper, einer den Ringkörper durchdringenden Welle und einem
beide Teile miteinander verbindenden Verbindungselement besteht. Durch das Zusammensetzen
der Exzenterwelle aus mehreren Teilen, von welchen zumindest die Welle und der Exzenter
zylindrische Ausgangsform aufweisen, wird in erheblichem Maße Bearbeitungsaufwand
und Material gespart. Sowohl der Ringkörper als auch die Welle können auf ihrer
gesamten
axialen Erstreckung den gleichen Durchmesser aufweisen
und brauchen deshalb im Gegensatz zu dem einen Verfahren entsprechend dem Stand
der Technik vor einem eventuell notwendigen Härtevorgang kaum bearbeitet werden.
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Gemäß der Erfindung wird weiterhin vorgeschlagen, daß der Ringkörper
als Rohrabschnitt ausgeführt ist. Damit kann für den Exzenter eine Rohmaterialform
verwendet werden, welche als Rohr serienmäßig zur Verfügung steht und lediglich
auf die exakte Länge gebracht werden muß. Dies ist sowohl bei kleinen als auch bei
großen Stückzahlen materialsparend durchzuführen.
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Es wird vorgeschlagen, daß das Verbindungselement formschlüssig mit
der Welle verbunden ist. Ein Formschluß zwischen diesen beiden Teilen ist für die
Funktionssicherheit einer Exzenterwelle besonders vorteilhaft.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß das Verbindungselement als
radial in einer entsprechenden Bohrung in der Welle angeordneter Stift von der Länge
des Innendurchmessers des Ringkörpers ausgeführt ist. Damit ist eine besonders einfache
Verbindung zwischen der Welle und dem als Exzenter fungierenden Ringkörper hergestellt.
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Ein weiteres Erfindungsmerkmal sieht vor, daß das Verbindungselement
als Spritzgußteil ausgebildet ist, das durch Einspritzen zwischen Ringkörper und
Welle hergestellt ist. Eine solche Ausbildung des Verbindungselementes ist einmal
ganz besonders materialsparend, da eine nachträgliche Bearbeitung in den meisten
Fällen entfallen kann. Zudem bedarf eine solche Verbindung keiner nachträglichen
Sicherung zur exakten Funktion der Exzenterwelle.
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Es ist allenfalls denkbar, daß - wie beim Stand der Technik üblich
- das als Spritzgußteil ausgeführte Verbindungselement zur besseren Auswuchtung
der Exzenterwelle mit Bohrungen versehen wird.
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In weiterer Abwandlung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen,
das Spritzgußteil aus Kunststoff herzustellen. Damit wird einmal ein leicht zu verarbeitender
Werkstoff für die Herstellung
einer Exzenterwelle gewählt, zum anderen
ergibt sich eine gewisse Elastizität in der Übertragung zwischen der Exzenterwelle
und dem oder den Kolben, so daß sehr steil ansteigende Druckspitzen ihre unerwünschten
Auswirkungen auf das Triebwerk verlieren.
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Zur exakten Verbindung zwischen der Welle und dem Verbindungselement
wird erfindungsgemäß die Welle etwa im Bereich der axialen Erstreckung des Ringkörpers
mit Flächen versehen, die parallel zur Wellenachse verlaufen und in das Material
der Welle eingearbeitet sind.
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Bei einer Exzenterwelle, bei welcher die axiale Erstreckung der Flächen
der Länge des Ringkörpers entspricht, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die
die Flächen mit dem kreisförmigen Umfang der Welle verbindenden Seitenflächen der
axialen Führung des Füllkörpers dienen. Damit erfüllen diese Seitenflächen eine
doppelte Funktion, sie verbinden einmal die Flächen mit dem kreisförmigen Umfang
der Welle und zum anderen ermöglichen sie eine sehr einfache axiale Fixierung des
Ringkörpers, zumindest während des Einspritzvorganges.
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Die Erfindung wird an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen im einzelnen: Fig. 1 die Ansicht einer Exzenterwelle
entsprechend dem Stand der Technik; Fig. 2 und 3 eine gebaute Exzenterwelle mit
einem Stift als drehmomentübertragendes Bauteil; Fig. 4 bis 7 verschiedene Formen
der Welle zur drehfesten Verbindung des eingespritzten Verbindungselementes; Fig.
8 und 9 eine Abwandlung von Fig. 7, bei welcher eine axiale Führung des Ringes vorgesehen
ist.
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Fig. 1 zeigt die Ansicht einer Exzenterwelle 1, welche einteilig mit
dem Exzenter 2 ausgeführt ist. Die Herstellung einer solchen Exzenterwelle erfolgt
entweder durch spanabhebende Bearbeitung aus einem Vollmaterial, welches den Durchmesser
des Exzenters 2
aufweist, wozu eine Vorrichtung zur Berücksichtigung
der Exzentrizität angefertigt werden muß, bzw. durch Schmieden eines Rohlings von
der Außenkontur der Exzenterwelle und anschließender spanabhebender Bearbeitung
sowie anderer Oberflächenverbesserungen.
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Fig. 2 zeigt die Ansicht einer aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzten
Exzenterwelle und Fig. 3 den Schnitt III-III gem.
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Fig. 2. Die hier vorliegende Exzenterwelle besteht aus einer Welle
3, einem Ringkörper 4 sowie einem Stift 5. Der Stift 5 ist in einer entsprechenden
Bohrung in der Welle 3 angeordnet und weist eine Länge auf, die dem Innendurchmesser
des Ringkörpers 4 entspricht. Die Welle 3 ist durchgehend zylindrisch und kann somit
aus einem Vollmaterial des entsprechenden Durchmessers ohne wesentliche Nacharbeit
hergestellt werden. Der Ringkörper 4 besteht aus einem Rohrabschnitt und weist einen
zylindrischen Außendurchmesser und einen dazu konzentrischen, ebenfalls zylindrischen
Innendurchmesser auf. Die drehfeste Verbindung wird durch den Stift 5 hergestellt,
welcher in einer entsprechenden Bohrung in der Welle 3, und zwar senkrecht zur Längsachse,
angeordnet ist. Die Herstellung einer solchen Exzenterwelle erfordert keinen aufwendigen
Schmiedevorgang und es müssen lediglich rein zylindrische Teile spanabhebend bearbeitet
werden.
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Fig. 4 zeigt den Querschnitt durch eine Exzenterwelle, bei welcher
der Raum zwischen dem Ringkörper 4 und der Welle 3 durch ein Spritzgußteil 6 ausgefüllt
ist. Zur einwandfreien Drehmomentübertragung von der Welle 3 -auf das Spritzgußteil
6 ist die Welle 3 mit einer Fläche 8 versehen, welche parallel zur Wellenlängsachse
verläuft und etwa die Längenausdehnung des Ringkörpers 4 aufweist.
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Das Herstellen des Spritzgußteiles 6 erfordert sehr wenig Aufwand,
da durch die Welle 3 und den Ringkörper 4 bereits ein Teil der Begrenzungswände
für das Spritzgußteil 6 vorhanden ist. Es müssen lediglich noch die beiden Seitenflächen
abgedichtet werden welche an die entsprechenden Spritzgußformen jedoch nur geringe
Anforderungen stellen, da lediglich eine Bohrung vom Durchmesser der Welle 3 anzubringen
ist. Es ist als sehr vorteilhaft anzusehen, daß diejenigen Begrenzungsteile des
Spritzgußteiles 6, welche eine kompliziertere Form aufweisen (Ringkörper 4 und Welle
3), nach dem Herstellen des Spritzgußteiles 6 als wesentliche Teile der Exzenterwelle
weiter verwendet werden können.
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Die beiden Figuren 5 und 6 zeigen Abwandlungen von Fig. 4. In beiden
Fällen sind mehrere Flächen 8 auf der Welle 3 angeordnet, wodurch die Drehmomentübertragungsfähigkeit
erhöht wird. nrinz piell ist zu diesen beiden Ausführungen jedoch nichts mehr hinzuzufügen.
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Bei Fig. 7 ist als Spritzgußteil 7 Kunststoff verwendet, wodurch diese
Ausführung besonders preiswert ist und zum anderen eine gewisse Elastizität in die
Übertragung der Exzenterwelle eingebracht wird. Auf der Welle 3 sind insgesamt drei
Flachen Q angeordnet, zur Drehmomentübertragung, wobei der restliche verbleibende
Querschnitt der Welle 3 einem Dreieck ähnelt.
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In den beiden Figuren 8 undz9 ist die Ausführung einer Exzenterwelle
gezeigt bei welcher die Flächen 8 in der Welle 3 die gleiche axiale Längenerstreckung
aufweisen wie der Ringkörper 4. Die dadurch entstehenden Seitenflächen 9, welche
die Flächen 8 mit dem runden Querschnitt der Welle 3 verbinden, dienen hierbei der
axialen Führung des Ringkörpers 4 zumindest während des nin-ritzvorganges des nicht
dargestellten Spritzgußteiles. Je nach Ausführung der Tiefe der Einschnitte in die
Welle 3 ist es hierbei mOglich, den Ringkörper 4 im Bereich seiner axialen Führung
an den Seitenflächen 9 ganz oder teilweise in das Material der Welle 3 eintauchen
zu lassen.