DE2646462C2 - Vorrichtung zum Umsetzen einer Bewegung - Google Patents
Vorrichtung zum Umsetzen einer BewegungInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
- F16H37/12—Gearings comprising primarily toothed or friction gearing, links or levers, and cams, or members of at least two of these types
- F16H37/124—Gearings comprising primarily toothed or friction gearing, links or levers, and cams, or members of at least two of these types for interconverting rotary motion and reciprocating motion
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Description
Φ = arc cos (R/R\),
worin R der Radius des ersten Antriebsteiles (26), R\
der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Achse (A], A2) und Φ der besagte Winkel ist. F i g. 3
sowie die übrigen Figuren).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Antriebsteil (26) mit dem
Drehantrieb (14) verbunden ist F i g. 3 sowie F i g. 12,
25,33,40,44,48).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die zweite Achse mit dem Drehantrieb verbunden ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite Achse (A2) sich auf der im wesentlichen quer zur Antriebsfläche (62)
verlaufenden Bahn bewegt (Fig. 15 sowie Fig. 19,
32,35,41,59).
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite
Achse (A2) in einer Gleitführung (32, 34,36) geführt
wird(Fig. 3sowie Fig. 19,35,40,49).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Achse (A2)
durch einen am Rahmen angelenkten Lenker (40) oder ein am Rahmen angelenktes Lenkergestänge
(360, 362, 364, 370) geführt wird (Fig. 12 bzw. 41 sowie Fig. 14,25,32,33,44,48).
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Abtriebsteil eine Drehbewegung
ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsteil (166; 256) gegenüber der Abtriebsachse
(As) exzentrisch versetzt ist (F i g. 48; 49).
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste
Antriebsteil (26) als Zahnsektor ausgebildet ist (F i g 3 sowie alle Figuren außer F i g. 33,34).
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umsetzen einer- Bewegung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Vorrichtungen dieser Art sind aus der DE-PS 25 07 350, insbesondere Fi g. 30 und 33, 35 sowie 39,40
bekannt Bei diesen Vorrichtungen wird als Antrieb ein kontinuierlich umlaufender Drehantrieb verwendet,
dessen Antriebsbewegung in eine - lineare oder kreisförmige — hin- und hergehende Abtriebsbewegung
urngesetzt wird, deren Geschwindigkeit jeweils bei Beginn und bei Beendigung des Arbeitshubes Null ist.
Als Abtriebsbewegung ergibt sich eine zykloidische Bewegung im Gegensatz zu einer harmonischen
Bewegung, wie sie von dem in der Technik am häufigsten eingesetzten Kurbeltrieb erzeugt wird.
In der Technik sind Antriebe in Form eines richtungsumkehrbaren Drehantriebes mit einer Abtriebswellenbewegung
zwischen 180° und 360° bekannt, vergi. z. B. US-PSsen 27 93 623 und 32 15 046. Da diese
Drehantriebe sowohl in mechanischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht Vorzüge besitzen, wäre es
wünschenswert, Vorrichtungen zum Umsetzen von Bewegungen zu schaffen, bei denen solche Drehantriebe
verwendet werden können.
Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Umsetzen
einer Bewegung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß eine
Abtriebsbewegung deren Geschwindigkeit am Ende eines jeden Hubes unabhängig von der Eingangsgeschwindigkeit
Null erreicht, unter Ausnützung einer Eingangsdrehbewegung von mehr als 180° und weniger
als 260° erzeugt wird. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.
Aus der US-PS 38 13 953 ist bereits eine Vorrichtung zum Umsetzen einer Bewegung bekannt, bei der ein um
eine Achse drehbares Antriebsteil in einer Gleitführung geführt wird. Bei dieser Vorrichtung wird jedoch eine
lineare Bewegung in eine lineare Bewegung umgesetzt, d. h. es läßt sich kein Drehantrieb verwenden.
Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung zum Umsetzen einer Bewegung dagegen wird die hin-
und hergehende — kreisförmige Antriebsbewegung von mehr als 180° und weniger als 360° in eine —
lineare oder kreisförmige — hin- und hergehende Abtriebsbewegung umgesetzt. Zu diesem Zweck sind
das erste Antriebsteil und das Abtriebsteil so miteinander verbunden, daß eine die beiden Achsen schneidende
Gerade bei Beginn und bei Beendigung des Arbeitshubes zu einer die erste Achse schneidenden, auf der
Antriebsfläche senkrechtstehenden Geraden unter dem gleichen spitzen Winkel geneigt ist. Hierbei ergibt sich
eine Bewegungsform, die je nach den gewählten Parametern zwischen der harmonischen Bewegung und
der zykloidischen Bewegung liegt.
Das erfindungsgemäße Prinzip läßt sich in zahlreichen Ausführungsformen verwirklichen, so kann der
Antrieb über die erste Achse oder über die zweite Achse erfolgen. Die Treibverbindung zwischen dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil kann als Zahnradgetriebe.
Ketten- bzw. Riemengetriebe sowie in anderer Form erfolgen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in. den Unteransprüchen angegeben.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß in den Patentansprüchen der Übersichtlichkeit halber die
Bezugszeichen nur eines einzigen Ausführungsbeispiels eingefügt sind, obwohl die Ansprüche im allgemeinen
mehrere in verschiedenen Figuren dargestellte Aüsführungsbeispiele
umfassen.
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Diagramm für die Geschwindigkeit und Beschleunigung einer harmischen Bewegung;
Fig.2 ein Diagramm für die Geschwindigkeit und
Beschleunigung einer hykloidischen Bewegung;
F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Umsetzen einer Bewegung;
F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 3;
F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in F i g. 3; F i g. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in F i g. 3;
F i g. 7 eine schematische Darstellung der Vorrichtung nach F i g. 3 in ihrer Anfangsstellung;
F i g. 8 eine der F i g. 7 entsprechende Darstellung der Vorrichtung in ihrer Endstellung;
Fig.9 eine den Fig.7 und 8 entsprechende
Darstellung der Vorrichtung in einer Zwischenstellung;
F i g. 10,11 Diagramm für die Beschleunigung und die
Geschwindigkeit für eine Vorrichtung nach den F ig. 3-9;
Fig. 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel;
Fig. 13, 14 schematische Darstellungen der Vorrichtung
nach F i g. 12 in ihrer Anfangs- und Endstellung;
F i g. 15 ein weiteres Ausführungsbeispiel;
F i g. 16 einen Schnitt längs der Linie 16-16 in F i g. 15; Fig. 17 einen Schnitt längs der Linie 17-17 in Fig. 15;
Fig. 18 einen Schnitt längs der Linie 18-18 in Fig. 15;
Fig. 19, 20 einen Seiten- und Grundriß einer Abänderung
des in F i g. 15 gezeigten Ausführungsbeispiels;
F i g. 21 ein weiteres Ausführungsbeispiel; F i g. 22 einen Schnitt längs der Linie 22-22 in F i g. 21;
F i g. 23 ein weiteres Ausführungsbeispiel;
F i g. 24 einen Schnitt längs der Linie 24-24 in F i g. 25;
Fig.25 einen Grundriß des in Fig.23 gezeigten
Ausführungsbeispiels;
Fig.26 bis 30 schematische Darstellungen der Vorrichtung nach F i g. 25 in fünf aufeinanderfolgenden
Betriebsstellungen;
Fig.31 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel
längs der Linie 31-31 in Fig. 32;
F i g. 32 einen Grundriß des Ausführungsbeispiels der Fig. 31;
Fig.33 einen Grundriß eines weiteren Ausführungsbeispiels;
F i g. 34 einen Seitenriß der Vorrichtung nach F i g. 33;
F i g. 35 einen Grundriß eines weiteren Ausführungsbeispiels;
F i g. 36, 37 Seitenrisse der Vorrichtung nach F i g. 35;
F i g. 38 einen Schnitt längs der Linie 38-38 in F i g. 35; F i g. 39 einen Schnitt längs der Linie 39-39 in F i g. 40;
Fig.40 einen Grundriß des in Fig.39 gezeigten
Ausführungsbeispiels;
F i g. 41 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein Vierlenkergestänge verwendet wird;
Fig.42 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels
der F ig. 41;
F i g. 43 einen Schnitt längs der Linie 43-43 in F i g. 41;
F i g. 44 ein weiteres Ausführungsbeispiel, das weitgehend dem Ausführungsbeispiel der Fig.23-25 entspricht,
bei dem jedoch ein Vierlenkergestänge verwendet wird;
F i g. 45 einen Aufriß der Vorrichtung nach F i g. 44; F i g. 46 einen Schnitt längs der Linie 46-46 in F i g. 44;
Fig.47 einen Schnitt längs der Linie 47-47 der
F i g. 48 zur Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels;
F i g. 48 einen Seitenriß des Ausführungsbeispiels der F ig. 47;
F i g. 49 eine der F i g. 35 entsprechende Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels;
Fig.50 eine Seitenansicht des in Fig.49 gezeigten
Ausführungsbeispiels.
F i g. 1 zeigt das Diagramm einer harmonischen (sinusförmigen) Bewegung, wie sie vom klassischen
Kurbeltrieb erzeugt wird. Bei der harmonischen Bewegung erreicht die bei Null beginnende Abtriebsgeschwindigkeit
nach einer Drehbewegung des Drehantriebs (einer Kurbel) von 180° wiederum Null.
F i g. 2 zeigt das Diagramm einer zykloidischen Bewegung, der eine bei Null beginnende Abtriebsbewegung
nach einer Drehbewegung des Drehantriebes von 360° wiederum Null erreicht.
Bei den im folgenden beschriebenen Vorrichtungen zum Umsetzen einer Bewegung wird ein richtungsumkehrbarer
Drehantrieb verwendet, dessen Abtriebswellenbewegung größer als 180° und kleiner 360° ist.
Die F i g. 3,4 und 5 und 6 zeigen eine Vorrichtung zum
Umsetzen einer Antriebsdrehbewegung von ungefähr 250° in eine lineare Abtriebsbewegung, die an beiden
Enden des Arbeitshubes Null beträgt.
In den Darstellungen dieser Figuren trägt eine Grundplatte 2 zwei Bügel 4, welche ihrerseits ein in
Rollen 8 und Seitenführungen 10 gelagertes Abtriebsteil in Form einer Abtriebsstange 6 auf einem linearen Weg
führen. An der Abtriebsstange 6 ist eine Abtriebsfläche in Form einer Zahnstange 12 befestigt, deren Teilung
parallel zum linearen Ausgangsweg verläuft. Ein Drehantrieb 14 mit einer Abtriebswellenbewegung von
etwa 250° ist über ein Zwischenstück 16 an einer Schlittenführung, bestehend aus einer Gleitplatte 18,
Seitenführungen 20 sowie Gegenhalterungen 22, befestigt. Diese gleiten frei auf einer auf der Grundplatte 2
montierten Gleitschiene 24. Daher kann sich die Achse A] des Drehantriebes 14 frei längs eines Weges
bewegen, der Parallel zur Teilung der Zahnstange 12 verläuft.
Ein erstes Antriebsteil 26 in Form eines Zahnrades ist an der Abtriebswelle 28 (Fig.5) des Drehantriebes 14
konzentrisch um die Achse A] montiert. Das Antriebsteil 26 steht mit der Zahnstange 12 in Eingriff. Ferner ist
auch ein zweites Antriebsteil 30 in Form eines Armes an der Welle 28 nicht drehbar gegenüber dem Antriebsteil
26 befestigt. Das Außenende des Antriebsteils 30 trägt eine Rolle 32, welche in einem in einem auf der
Grundplatte 2 montierten Führungsbügel 36 ausgeformten Schlitz 34 gelagert ist. Die Achse der Rolle A2 bleibt
stets in gleichem Abstand von A\ und wird längs der Mittellinie des Schlitzes 34 geführt. Die Mittellinie des
Schlitzes 34 verläuft lotrecht zum Weg des Abtriebsteiles, sie kann jedoch auch in einem Winkel dazu geneigt
seifi. Obgleich der Schlitz in der Zeichnung gerade dargestellt ist, kann er auch gekurvt sein, wie
nachstehend näher erläutert wird.
Wenn das Antriebsteil 30 und das Antriebsteil 26 von der in F i g. 3 gezeigten Ausgangsstellung im Uhrzeigersinn
gedreht werden, setzt sich die Abtriebsbewegung
der Zahnstange 12 aus zwei Komponenten zusammen: Eine erste, durch die Abwärtsbewegung der Rolle 32 im
Schlitz 34 erzeugte Komponente, welche bewirkt, daß sich der Drehantrieb 14, das Antriebsteil 26 sowie die
Achse Ax zunächst nach links bewegen; und eine zweite
durch die Rechtsdrehung des Antriebsteils 26 um die bewegte Achse Ax erzeugte Komponente, welche
bewirkt, daß sich die Zahnstange 12 nach rechts bewegt.
Bezeichnet man den Radius des Antriebteiles 26 als R und den Abstand von der Achse Ax zur Achse A2 als Rx,
den Winkel zwischen Rx und einer Senkrechten zur
Teilungslinie der Zahnstange als Φν ι sowie die
Winkelgeschwindigkeit des Antriebteiles 26 als ω, dann läßt sich das kinematische Kurvenbild der F i g. 7
zeichnen. Daraus ergibt sich, daß die Geschwindigkeit der Zahnstange 12 (positiv ist rechts) VR=Ra>-R\a>
cos Φ\Χ.
Zu Beginn des Hubes muß die Geschwindigkeit der Zahnstange 0 sein; daher:
R - Ri cos ΦΝ = 0
= COS
(D
Fig. 8 zeigt das kinematische Kurvenbild am Ende des Hubes, nachdem das Antriebsteil 26 im Uhrzeigersinn einen Winkel durchlaufen hat, der größer als 180°,
jedoch kleiner als 360° ist. In einem analogen Vorgang wird der Punkt der Nullgeschwindigkeit für die Zahnstange am anderen Ende des Hubes bei einem Winkel
erreicht:
ΦΝ2 = cos
Daher ist 4
= 2 η - 2 Φ Nl
Gesamthub
= 2 η - 2 Φ Nl
Gesamthub
(2)
/γ. = Φλ·2, und der Antriebswinkel
Radiant. Daher ergibt sich für den
Hub = R(In-IΦχ) + 2Rx sin ΦΥ|
(3)
Die Gleichungen (1) und (3) können vereinigt werden und ergeben
(4)
Für einen gegebenen Eingangswinkel kann der Wert von Φ v, = Φ v2 bestimmt werden, woraus/? aus der Gleichung (4) und anschließend der Wert von A1 aus der
Gleichung (!) ermittelt werden können.
F i g. 9 zeigt ein Kurvenbild der Vorrichtung in einer
Mittelstellung zwischen den beiden Hubenden. Die Gesamtgeschwindigkeit der Zahnstange beträgt dann:
V = Rm - R1 ω cos Φ .
(5)
Da ω gleich ist —, ergibt sich ein neuer Ansatz:
dl
, d0 D άΦ = R —— - R, —— cos Φ.
df dt
(6)
Dies kann wieder nach
t
differenziert werden, um die
Beschleunigung A zu erhalten, welche für — als Konstante ergibt:
di
(7)
Um das Verhalten der verschiedenen Vorrichtungen zu vergleichen, legt man am besten einen Standardantriebswinkel sowie einen Standardabtriebshub fest. Es
wird ein willkürlicher Standardantriebswinkel mit einem Bereich von 2 π gewählt, um eine konstante Eingangsbasis zu erhalten. Diese wird als Eingangstaktwinkel θ definiert und bewegt sich über den Bereich von
2 π, wahrend der wahre geometrische Winkel Φ von
ΦΝ bis 2 π - Φ/ν durchläuft. Daher:
Φ =
Ebenso wird ein konstanter Abtriebshub als 2 η Einheiten als willkürliche, jedoch konstante Abtriebsbasis
für Vergleichzwecke festgelegt. Dann folgt aus Gleichung (4)
2 π = IR (π - ΦΝι + tan ΦΝ)
worauf:
worauf:
R =
π - ΦΝι +
tan
ΦΝ]
(10)
Nun sollen die Kennlinien der Vorrichtungen ausgewertet werden, in welchen der Wert von Φν\ 0,30,
60 und 90° sein soll. Unter Verwendung der Gleichungen (10) und (1) läßt sich die folgende Tabelle
aufstellen:
Grad
Rad.
n/6
n/3
n/4
n/3
n/4
0.98318
0.82102
0
0.82102
0
1.1352 1.6420 3.1416
Unter Verwendung dieser Werte können die Beschleunigungs- und Geschwindigkeitskennlinien der
verschiedenen Vorrichtungen berechnet werden, welehe
in den Fig. 10 und 11 dargestellt sind. Jede Vorrichtung ist für einen Abtriebshub von 2 π Einheiten
bei einem Eingangstaktwinkel von 2 π Radiant berechnet,
doch aus Gründen der Einfachheit ist die Taktwinkelskala in Bogengraden angegeben. Man
sn erkennt, daß die Beschleunigungskennlinien der F i g. 10
symmetrisch um die Punkte 0,180° verlaufen, während die Geschwindigkeitskennlinien der Fig. 11 symmetrisch
um die 180° Linie sind.
Wie erwartet, sind die Kennlinien für Φν=0° die
einer Zykloidbewegung, und die Kennlinien für Φ/ν= 90° die einer Sinusbewegung. Zwischen diesen
beiden Extremwerten liegt eine unendlich große Anzahl von Bewegungsverläufen die durch Θν=30° ind
0/v=60° angegeben sind, deren Kennlinien einen Kompromiß zwischen der Zykloid- und der Sinusbewegung
darstellen. Besonders zu beachten ist hierbei, daß bei 0N= 60° der Spitzenbeschleunigungswert kleiner ist
als sowohl bei der Sinus- und der Zykloidbewegung.
F i g. 12 zeigt eine Abänderung der linear arbeitenden Vorrichtung der Fig. 3 bis 6. Die in den F i g. 3 und 6 gezeigte Wirkverbindung von Rolle und Schlitz wird hier durch ein Zwischengestänge ersetzt. Der als zweites Antriebsteil dienende Arm 30 der Fig. 12 ist
F i g. 12 zeigt eine Abänderung der linear arbeitenden Vorrichtung der Fig. 3 bis 6. Die in den F i g. 3 und 6 gezeigte Wirkverbindung von Rolle und Schlitz wird hier durch ein Zwischengestänge ersetzt. Der als zweites Antriebsteil dienende Arm 30 der Fig. 12 ist
drehbar durch einen Stift 42 mit einem Lenker 40 verbunden. Der Lenker 40 ist an seinem anderen Ende
durch einen Stift 44 auf einer feststehenden Achse A3 am
Bügel 4 befestigt. Die übrigen Teile sind wie in den F i g. 3, 4, 5 und 6 gezeigt. Daraus ergibt sich, daß das
allgemeine kinematische Verhalten des Ausführungsbeispiels der Fig. 12 dem des Ausführungsbeispiels der
Fig.3 bis 6 vergleichbar ist, ausgenommen, daß hier eine kleine Veränderung infolge der Schwingung des
Lenkers 40 während eines Schaltvorganges eingeführt wird. Außerdem wird die Auslegung der Endstellung
abgeändert, wie aus den F i g. 13 und 14 hervorgeht.
Die Fig. 13 ist eine kinematische Schemazeichnung des Ausführungsbeispiels der Fig. 12 in einer Endstellung,
in welcher die Geschwindigkeit der Zahnstange 12 den Sollwert 0 besitzt; hierin wird der Tangentialpunkt
zwischen Zahnstange 12 und Zahnrad 26 als Po
bezeichnet. Der Arm 30 und das Zahnrad 26 drehen sich im Gleichklang um die bewegte Achse A\ und können
als ein einziger freier Körper betrachtet werden. Zu jedem Zeitpunkt existiert eine wirkliche Verbindung
zwischen den Punkt Po und der Achse A2. Wenn daher
der Punkt Po, die Achse A2 und die Achse A3 auf einer
Linie liegen, tritt eine relative Nullgeschwindigkeit zwischen dem Punkt Pq und der Achse A3 unabhängig
von der Winkelgeschwindigkeit des Lenkers 40 und der der tatsächlichen Verbindung P0A2 auf. Die Stellung
Nullgeschwindigkeit der Zahnstange tritt auf, wenn die Achse A2A3 und der Tangentialpunkt Po zwischen der
Zahnstange 12 und dem Zahnrad 26 auf einer Linie liegen.
In gleicher Weise ergibt sich die Stellung für die Nullgeschwindigkeit der Zahnstange am anderen Ende
des Hubes, wie in Fig. 14 gezeigt, wenn die gleiche Kolinearbedingung vorhanden ist; eine Ausnahme
besteht insofern, als der Tangentialpunkt Po zwischen
den Achsen A2 und A3 liegt.
Der Lenker 40 kann als Kurvenschlitz mit einem Krümmungsmittelpunkt auf der Achse A3 betrachtet
werden.
Die Fig. 15, 16, 17 und 18 zeigen ein weiteres
Ausführungsbeispiel einer mit linearem Abtrieb arbeitenden Vorrichtung. In diesem Falle ist der Drehantrieb
auf einem drehbar gelagerten Lenker befestigt, wodurch der Trägerschlitten entfallen kann. In den
Fig. 15, 16, 17 und 18 trägt eine Grundplatte 50 zwei
Bügel 52, die ihrerseits ein Abtriebsteil 54 auf einem linearen Weg über Rollen 56 und Seitenführungen 58
(Fig. 17) stützen und führen. Eine Hilfsführungsstange
60 sowie eine Zahnstange 62 sind über ein Abstandsstück 64 an dem Abtriebsteil 54 befestigt, wobei die
Teilung der Zahnstange parallel zur Stange 60 verläuft.
An einem Lenker 68 ist ein Drehantrieb 66 befestigt,
wobei der Lenker drehbar über eine Welle 72 und den Lagern 74 auf einer Achse A3 von einem Gabelkopf 70
aus gelagert ist. Der Drehantrieb 66 liefert eine Drehbewegung seiner Abtriebswelle 76 von ca. 270°.
Ein Triebarm 78 ist mit der Welle 76 verbunden, die um die bewegte Achse A2 gedreht wird. Dieser Triebarm 78
trägt seinerseits ein konzentrisch um die Achse A\ angeordnetes Zahnrad 80, welches in die Zahnstange 62
eingreift. Eine auf der Stange 60 geführte, aus Rollen 82 bestehende Führungsanordnung hält das Zahnrad 80
und die Zahnstange 62 im Eingriff, wobei die auf der Stange 60 geführten Rollen in einer Platte 84 gelagert
sind, welche auch eine in Lagern 88 laufenden und im Gehäuse 90 eingebauten Welle 86 auf der Achse Ai
trägt, wobei das Gehäuse 90 am Zahnrad 80 befestigt ist Daraus geht hervor, daß die Welle 76 im Uhrzeigersinn
um die Achse A2 dreht, daß diese um die Achse A3
schwingt, während das Zahnrad auch im Uhrzeigersinn um die Achse A\ dreht, welche auf einer zur
Teilungslinie der Zahnstange 62 parallelen Linie schwingt. Die Endpunkte des Hubes, d. h. die Punkte der
Nullgeschwindigkeit der Zahnstange 62, werden genau in der gleichen Weise wie im Falle des anhand der
Fig. 12 beschriebenen Ausführungsbeispiels bestimmt.
Die kinematischen Kennlinien während eines Schalthubes sind für das Ausführungsbeispiel der Fig. 15 bis 18
gegenüber dem der Fig. 12 verschieden, da im ersten Falle der Eingangswinkel auf den Lenker 68 und im
zweiten Falle auf den Schlitten bezogen ist, der keine Winkelbewegung vollzieht.
Die F i g. 19 und 20 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel
für eine Vorrichtung mit linearem Abtrieb. Kinematisch ist diese Ausführung mit den Ausführungsbeispielen der F i g. 3 bis 6 identisch einschließlich der
Festlegung des Endwinkels, wobei der Unterschied lediglich in der mechanischen Anordnung zu sehen ist.
Wie im Falle der Fig. 15, 16 und 17 trägt auch im
Falle der Fig. 19 und 20 eine Grundplatte 50 ein Abtriebsaggregat bestehend aus einer Abtriebsstange
54, einer Hilfsführungsstange 60, einer Zahnstange 62 sowie einem Abstandsstück 64 mit Bügeln, Rollen und
Seitenführungen, die nicht gezeigt, jedoch mit denen der F i g. 15,16 und 17 identisch sind.
Der Drehantrieb 66 wird von der Grundplatte 50 auf einem Senkrechtschlitten gehaltert, welcher einen
Schlittenbügel 100 umfaßt, auf welchem ein Schlitten bestehend aus Platte 102, Keilleisten 104, Gegenhaltern
106 und Abstandsstück 108 gleitbar montiert ist.
Wie in den F i g. 15 bis 17 trägt auch hier der Triebarm
78 ein konzentrisch zur Achse A\ angeordnetes Zahnrad 80, das durch eine Führung mit der Zahnstange 62 in
Eingriff gehalten wird.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 19 und 20 wirkt das
Drehmoment auf die Achse A2, während es im
Ausführungsbeispiel der Fig.3 bis 6 auf die Achse A\ einwirkt. Doch gelten die gleichen kinematischen
Kurvenbilder für beide, und die Bewegung der Achsen A\ und A2 ist identisch.
Wiederum braucht die Gleitachse nicht lotrecht zur Teilungslinie der Zahnstange 62 zu sein. Durch eine
mäßige Neigung des Schlittenbügels 100 läßt sich eine gewisse kinematische Vielseitigkeit erreichen.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel mit linearem Abtrieb ist in den F i g. 21 und 22 gezeigt. Eine Grundplatte 120
trägt einen Bügel 122, auf welchem ein Drehantrieb 124 montiert ist. Dieser Drehantrieb liefert wieder eine
Drehbewegung von etwa 270° seiner Abtriebswelle 126. Ein Triebarm 128 ist auf der Welle 126 der Achse A2
gelagert. An seinem äußeren Ende trägt der Arm 128 ein um die Achse A1 konzentrisch angeordnetes Zahnrad
130. Eine drehbar gelagerte Zahnstange 132 greift in das Zahnrad 130 ein und wird von diesem mitgenommen.
Am Ende der Zahnstange 132 ist über einen Stift 136 ein Lenker 134 angelenkt Der Lenker 134 ist drehbar mit
der Grundplatte 120 durch einen Stift 136 verbunden. Am anderen Ende des Lenkers 134 ist ein Abtriebsteil
140 mit Hilfe eines Stiftes 142 drehbar gelagert
Die Zahnstange 132 und das Zahnrad 130 werden durch eine Führung in Eingriff gehalten, wobei diese
Führung aus auf Wellen 146 drehenden Rollen 144 besteht, die in einer Platte 148 gelagert sind, welche
auch eine in den Lagern 152 drehende Welle 150 hält, die im Zahnrad 130 auf der Achse A\ angeordnet ist.
Aus F i g. 21 geht hervor, daß bei einer Linksdrehung der Abtriebswelle 126 des Drehantriebs 124 von der
dargestellten Lage die sich um den Stift 136 drehende Zahnstange 132 aufwärtsbewegt und nach links
beschleunigt, wodurch auch der Lenker 134 nach links beschleunigt. Der Nullgeschwindigkeitspunkt des Lenkers
134 tritt unabhängig von der Winkelgeschwindigv keit des Armes 128 auf, wenn die Teilungslinie der
Zahnstange die Achse A% des Hauptantriebes schneidet.
Ebenso schneidet die Teilungslinie der Zahnstange wieder die Achse A2, nachdem der Drehantrieb etwa
270° einer Linksdrehung durchlaufen hat, wobei dieser Schnittpunkt den Punkt der Nullgeschwindigkeit der
;■ Zahnstange am anderen Ende des Hubes darstellt.
Wegen der Winkelbewegung der Zahnstange 132 sind die kinematischen Kennlinien dieses Ausführungsbeispiels
ähnlich, jedoch nicht identisch mit denen des
' Ausführungsbeispiels der Fig.3 bis 6. Wenn der
Abstand vom Stift 136 zum Tangentialpunkt zwischen Zahnstange 132 und Zahnrad 130 verlängert wird, wird
die Differenz der kinematischen Kennlinien kleiner, und ! wenn der Abstand gegen unendlich strebt, nähert sich
1/ die Differenz 0.
fi Die gleichen Grundsätze der Umwandlung einer
ti Eingangsdrehbewegung von mehr als 180°, jedoch
γ weniger als 360° in einen linearen Abtriebshub mit der
Geschwindigkeit 0 an jedem Ende des Linearhubes
p gelten auch für Vorrichtungen mit Drehabtrieb. Die
Fig. 23,24 und 25 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel
: einer Vorrichtung mit Drehabtrieb. In diesen Figuren
trägt ein Rahmen 150 über Lager 154 auf einer Achse At,
eine Abtriebswelle 152. Ein Stützarm 156 (F i g. 24) ist in Lagern 158 auf der Weile 152 drehbar gelagert. Der
Arm 156 trägt seinerseits einen Drehantrieb 160, welcher wiederum eine Drehbewegung von etwa 270°
einer Abtriebswelle 182 auf einer Achse A\ liefert.
Die Welle 162 treibt ein auf ihr befestigtes Zahnrad ί 164, das mit einem Zahnrad 166 auf der Abtriebswelle
152 in Eingriff steht. Die Welle 162 trägt auch einen Arm
168, der mit dem Zahnrad 164 dreht Das Außenende des Arms 168 ist durch einen Stift 170 drehbar auf der Achse
Λ2 mit einem Lenker 172 verbunden. Dieser ist an
seinem anderen Ende durch einen Stift 174 auf der Achse A3 drehbar in einem auf dem Rahmen 150
befestigten Bügel 176 gelagert. <r>
ι F i g. 25 zeigt die Stellung, in der das Abtriebszahnrad
166 an einem Ende seines Hubes angelangt ist, zu ' welchem Zeitpunkt es die Geschwindigkeit 0 unabhängig
von der Winkelgeschwindigkeit der Welle 162 um ihre Achse A\ besitzt. Dies tritt auf, wenn die
,' Verlängerung der Mittellinie von der Achse A3 durch die
Achse A2 den Tangentialpunkt zwischen dem Zahnrad
164 und dem Zahnrad 166 schneidet.
Die schematischen Darstellungen der F i g. 26, 27, 28, 29 und 30 zeigen das qualitative Verhalten der Vorrichtung während eines Schaltzyklus. In Fig.26 ist die Vorrichtung wieder an einem Ende des Ausgangsdrehhubes des Zahnrades 166 gezeigt, zu welchem Zeitpunkt die Winkelgeschwindigkeit 0 ist, da die Mittellinie A2, A3 den Tangentialpunkt des Zahnrades schneidet
Die schematischen Darstellungen der F i g. 26, 27, 28, 29 und 30 zeigen das qualitative Verhalten der Vorrichtung während eines Schaltzyklus. In Fig.26 ist die Vorrichtung wieder an einem Ende des Ausgangsdrehhubes des Zahnrades 166 gezeigt, zu welchem Zeitpunkt die Winkelgeschwindigkeit 0 ist, da die Mittellinie A2, A3 den Tangentialpunkt des Zahnrades schneidet
F i g. 27 zeigt die Vorrichtung, nachdem das Zahnrad 169 um etwa 70° im Uhrzeigersinn um die Achse A\
gedreht hat. Das Zahnrad 166 drehte sich dann etwas entgegen dem Uhrzeigersinn und bewegt sich mit fa5
wachsender Winkelgeschwindigkeit um die feststehende Achse A*.
In F i g. 28 ist die Vorrichtung gezeigt, nachdem sich
das Zahnrad 164 etwa um 140° im Uhrzeigersinn um die Achse A\ gedreht hat. Das Zahnrad 166 drehte sich um
etwa die Hälfte seines Gesamtabtriebwinkels und bewegt sich entgegen dem Uhrzeigersinn nahe seiner
maximalen Winkelgeschwindigkeit um die feststehende Achse A4.
F i g. 29 zeigt die Vorrichtung, nachdem das Zahnrad 164 etwa 200° im Uhrzeigersinn um die Achse A\
durchlaufen hat. Das Zahnrad 166 durchlief den größten Teil seines Linkshubes um die feststehende Achse Ai1
und bewegt sich nun mit einer abnehmenden Winkelgeschwindigkeit.
F i g. 30 zeigt die Vorrichtung, nachdem das Zahnrad 164 etwa 270° im Uhrzeigersinn um die Achse A\
zurückgelegt hat und dabei nahe dem Ende eines Drehhubes angelangt ist. Das Zahnrad 166 hat seinen
Linkshub um die feststehende Achse Aa, beendet und
befindet nun wieder auf Nullgeschwindigkeit, da die Mittellinie zwischen der Achse A2 und der Achse A3
wieder den Tangentialpunkt zwischen den Zahnrädern 164 und 166 schneidet. Man erkennt, daß der gesamte
Schaltwinkel des Zahnrades 166 von einem Punkt der Nullgeschwindigkeit zu einem zweiten Punkt der
Nullgeschwindigkeit die Summe eines ersten Winkels darstellt, der durch Teilung des Drehwinkels des
Zahnrades 164 durch das Verhältnis zwischen den Zahnrädern 166 und 164 sowie einem zweiten Winkel
gewonnen wird, welcher die Winkelverschiebung des Tangentialpunktes zwischen den Zahnrädern 164 und
166 darstellt, d. h. den Winkelvorschub der Mittellinie /4i At, wie aus den F i g. 26 und 30 zu ersehen ist.
Die Fig. 31 und 32 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Drehabtrieb. Es unterscheidet sich
vom Ausführungsbeispiel der F i g. 23 — 25 darin, daß es interne statt externe Zahnräder verwendet, wobei der
Drehantrieb ein Drehmoment auf einer anderen Achse aufbringt und der Eingriff zwischen Antriebs- und
Abtriebszahnrad durch einen kreisförmigen Schlitz im Abtriebszahnrad aufrechterhalten wird anstatt durch
einen an die Abtriebsweile geführten Lenker.
In den F i g. 31 und 32 trägt ein Rahmen 180 eine in Lagern 184 um die Achse At drehende Abtriebswelle
182. Die Welle 182 trägt ein Innenzahnrad 186, welches sie auch antreibt. Ferner trägt der Rahmen 180 eine
stationäre Welle 188, auf welcher über Lager 190 ein Bügel 190 drehbar auf einer festen Achse A3 gelagert ist.
Der Bügel 190 trägt einen Drehantrieb 194, der wieder eine Drehbewegung von etwa 270° seiner Abtriebswelle
196 auf der Achse A2 liefert. Die Welle 196 trägt und
treibt einen Arm 198 an, der seinerseits ein konzentrisch um eine Achse A] angeordnetes Zahnrad 200 trägt. Das
Zahnrad 200 steht mit dem Innenzahnrad 186 in Eingriff. Auf der Achse A\ ist eine Rolle 202 konzentrisch zum
Zahnrad 200 angeordnet. Die Rolle 202 ist in einem Schlitz 204 des Zahnrades 186 geführt, wobei die
Mittellinie des Schlitzes 204 im gleichen Abstand von der Teilungslinie des Zahnrades 186 verläuft Es sei
bemerkt, daß das Zahnrad 186 und der Schlitz 204 zur Abtriebsachse Aa nicht konzentrisch zu sein brauchen.
Änderungen der kinematischen Kennlinien können durch eine Exzentrizität zwischen dem Zahnrad 186 und
der Abtriebswelle 182 auf der Achse A4 erreicht werden.
Die Endpunkte der Bewegung der Vorrichtung sind wieder die Punkte der Nullgeschwindigkeit des
Zahnrades 186, wobei zu diesem Zeitpunkt die Mittellinie A2A3 den Tangentialpunkt zwischen den
Zahnrädern 200 und 186 schneidet. F i g. 32 zeigt einen solchen Endzustand des Hubes.
Ein drittes Ausführungsbeispiel für Drehwinkelabtrieb ist in den Fig. 33 und 34 gezeigt: Dieses
Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem der F i g. 23, 24 und 25 dadurch, daß anstelle der Zahnräder
ein Ketten- und Kettenradantrieb verwendet wird und daß der Drehantrieb eine zweiseitige Abtriebswelle
verwendet.
In den F i g. 33 und 34 trägt ein Rahmen 210 eine in Lagern 214 um eine Achse A4 drehende Antriebswelle
212. ein Kettenrad 216 ist auf der Welle 212 angeordnet "nd dreht sich konzentrisch mit dieser. Die Welle 212
trägt über Lager 220 einen Arm 218, der seinerseits einen Drehantrieb 222 führt, dessen Drehwinkelabtrieb
etwa 270° beträgt. In diesem Falle besitzt der Drehantrieb 222 eine Abtriebswelle 224 auf der einen
sowie eine Abtriebsweiie 226 auf der anderen Seite, die beide im Gleichklang mit der Achse A\ drehen. Auf der
Welle 224 ist ein Kettenrad 228 befestigt. Dieses treibt das Kettenrad 216 über eine Kette 230, welche in beide
Kettenräder eingreift. Ein Ende eines Armes 232 ist an der Welle 226 befestigt, mit seinem anderen Ende ist der
Arm 232 über einen Stift 236 auf der Achse A2 drehbar
mit einem Lenker 234 verbunden. Das andere Ende des Lenkers 234 ist über einen Stift 238 auf der Achse A3
drehbar mit dem Rahmen 210 verbunden.
Die Vorrichtung der F i g. 33 ist nach dem einen Ende des Drehwinkelabtriebes von Kettenrad 216 und Welle
212 ausgerichtet. Es kann bewiesen werden, daß zwei durch eine Kette verbundene Kettenräder das kinematische
Äquivalent eines Innen- und Außenzahnrades vom gleichen Mittelabstand darstellen, welche das gleiche
Übersetzungsverhältnis wie das Kettenradpaar besitzen. Bei dem in Fig.33 gezeigten Ausführungsbeispiel
treten die Stellungen der Nullgeschwindigkeit der Ausgangswelle 212 auf, wenn die Mittellinie A2A3 den
theoretischen Tangentialpunkt des entsprechenden Innen- und Außenzahnrades schneidet.
In den F i g. 35, 36, 37, 38 ist ein viertes Ausführungsbeispiel mit Drehabtrieb gezeigt. In diesem Fall ist
wieder eine Vorrichtung mit Innenverzahnung dargestellt, jedoch ist der Drehantrieb an einem Schlitten des
Rahmens angeordnet, während ein Lenker an der Abtriebswelle das Antriebszahnrad mit dem Innenzahnrad
in Eingriff hält.
In den F i g. 35,36,37,38 trägt ein Rahmen 250 eine in
den Lagern 254 auf einer Achse A4 drehende
Abtriebswelle 252. Die Welle ihrerseits trägt ein Innenzahnrad 256, welches sie auch treibt. Am Rahmen
250 ist eine Grundplatte 258 befestigt, auf welcher eine aus einer Schlittenplatte 260, Keilleisten 262 und
Gegenhalter 264 bestehende Gleitanordnung (F i g. 37) gieitbar befestigt ist. Die Platte 260 trägt einen
Drehantrieb 266, der eine Drehbewegung von ca. 270° an seiner Antriebswelle 268 erzeugen kann, die sich auf
der Achse A2 dreht Die Welle 268 trägt einen Arm 270,
der seinerseits eine konzentrisch zur Achse Ai angeordnete Welle 272 trägt. Ein Lenker 274 hält einen
konstanten Abstand zwischen der Achse A\ und der Achse A4. An einem Ende ist der Lenker 274 mit der
Welle 272 über ein Lager 276 (Fig.38) verbunden,
während es am anderen Ende über in Lager 278 mit der Welle 252 verbunden ist Ein Antriebsrad 280 ist
konzentrisch auf der Welle 272 befestigt und steht mit dem Innenzahnrad 256 in Eingriff.
Die Stellungen der Nullgeschwindigkeit des Zahnrades 256 treten auf, wenn eine durch die Achse A2
laufende Senkrechte zur Schlittenwirkungslinie 258 — 264 den Tangentialpunkt zwischen den Zahnrädern
256 und 280 schneidet. Das kinematische Verhalten der Vorrichtung ist ähnlich dem der anderen Ausführungsbeispiele.
Die Verwendung eines Schlittens bedeutet praktisch dasselbe wie die eines Lenkers (z. B. 192 in
Fig. 3), der unendlich lang ist.
Die durch die Achse A2 und parallel zur Wirklinie des
Schlittens 258-264 laufende Mittellinie durchquert auch die Abtriebsachse A». Dies braucht jedoch nicht
der Fall zu sein.
Die F i g. 39,40 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel
mit Drehabtrieb. In diesem Fall wird der Lenker 172 der F i g. 25 durch eine Schlitten- und Rollenführung ersetzt,
wobei ein Drehantrieb mit einer zweiseitigen Abtriebswelle Verwendung findet. In den F i g. 39, 40 trägt ein
Rahmen 300 eine in Lagern 304, 306 um eine Achse At, drehende Abtriebswelle 302. Die Welle 302 trägt ein
konzentrisch um die Achse A4 angeordnetes Rad mit Außenverzahnung 308, welches auch die Welle antreibt.
Auf der Achse A4 führt die Welle 302 über Lager 312
und 314 einen Lenker 310. Der Lenker 310 wiederum trägt einen Drehantrieb 316, mit einer Abtriebsbewegung
von ca. 270°.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Abtriebswellen 318 und 320 vorgesehen, welche sich zu beiden
Seiten des Drehantriebs 316 erstrecken. Die Welle 318 und die Welle 320 drehen sich im Gleichklang auf der
Achse A1. Ein Zahnrad 322 ist an der Welle 318 befestigt
und wird von dieser getrieben. Das Zahnrad 322 geht mit dem Zahnrad 308 in Eingriff und treibt dieses an.
Die Welle 320 trägt und treibt einen Arm 324 an, der
seinerseits eine Rolle 326 auf der Achse A2 trägt, wobei
diese Achse gegenüber der Achse A\ versetzt ist und parallel verläuft. Die Rolle 326 ist eng, jedoch beweglich
im Schlitz 328 geführt, der aus zwei Schienen 330, 332 gebildet wird, die am Rahmen 300 befestigt sind.
Die Nullgeschwindigkeitspunkte treten auf, wenn eine zur Achse des Schlitzes 328 und durch die Achse A2
laufende Lotrechte den Tangentialpunkt zwischen den Zahnrädern 322 und 308 schneidet.
InFi g. 40 läuft die Achse des Schlitzes 328 durch die
Achse A4. Dies ist jedoch nicht erforderlich. Innerhalb
eines technisch vernünftigen Bereiches von Werten kann die Achse des Schlitzes 328 versetzt werden, um
die kinematischen Kennlinien der Vorrichtung zu verändern.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Drehantrieb ist in den Fig.41, 42, 43 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel
ist der in den Fig.35-38 gezeigten Vorrichtung äußerst ähnlich, und der Unterschied liegt in den
Einrichtungen, über welche der Drehantrieb abgestützt und auf einem Weg geführt wird, der quer zur
Antriebsfläche des Abtriebszahnrades verläuft. Während es beim Ausführungsbeispiel der Fig.35 —38
durch einen Schlitten erreicht wurde, erfolgt dies hier durch ein vierarmiges Lenkergestänge.
In den Fig.41, 42, 43 trägt ein Rahmen 350 eine in
Lagern 354 und 356 zur Drehung um die Achse A4 gelagerte Abtriebswelle 352. Ein Innenzahnrad 358 ist
konzentrisch auf der Welle 352 angeordnet, welche es
auch antreibt
Am Rahmen 350 ist auch ein Bügel 360 befestigt in den über die Wellen 366, 368 zwei Lenker 362 und 364
drehbar gelagert sind. Ein Lenker 370 ist wiederum drehbar in den Außenenden der Lenker 362, 364 durch
Wellen 372,374 gelagert. Somit bilden der Bügel 360, die
Lenker 362,364,340 eine vierarmige, drehbar gelagerte
Verbindung, welche gestattet, daß sich der Lenker 370 auf einem im wesentlichen auer zur Teilnnuslinip Hpc
Zahnrades 358 verlaufenden Weg bewegen kann.
Der Lenker 370 trägt einen Drehantrieb 376, der eine
Abtriebswinkfclbeweguiig von weniger als 360°, jedoch
mehr als 180 erzeugen kann. An der Antriebswelle 380
des Drehantriebes 376 ist eine exzentrische Platte 378 befestigt, welche um eine Achse A2 dreht. Die Platte 378
trägt eine um die Achse At drehende Exzenterwelle 383, welche gegenüber der Achse A2 versetzt ist Ein mit dem
Zahnrad 358 in Eingriff stehendes Zahnrad 384 ist auf der Welle 382 befestigt und dreht sich auch auf der
Achse A\. Die Welle 382 wird durch einen Lenker 386 in einem konstanten Radialabstand von der Welle 352
gehalten, wobei der Lenker 386 mit einem Ende drehbar
an der Welle 352 und mit dem dem anderen Ende drehbar an der Welle 382 befestigt ist.
Die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels ist im wesentlichen gleich der der anderen Ausführungsbeispiele,
ausgenommen, daß die Achse A2 durch ein vierarmiges Lenkergestänge anstelle eines Schlitzes
eines Schlittens oder einer einfachen Lenkerverbindung wie in den anderen Ausführungsbeispielen auf einen
Weg beschränkt ist, der im wesentlichen quer zur Teilungslinie des Zahnrades 358 verläuft
Für jede Stellung des vierarmigen Lenkergestänges 360, 362, 364, 370 gibt es in ein augenblickliches
Rotationszentrum des Lenkers 370. Die Punkte der Nullgeschwindigkeit des Abtriebszahnrades 358 treten
auf, wenn eine Gerade durch das Augenblicksrotationszentrum des Lenkers 370 zur Achse A2 verläuft und auch
den Tangentialpunkt zwischen den Zahnrädern 384 und 358 schneidet
Ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem vierarmigen Lenkergestänge anstelle eines einfachen Lenkers
oder einss Schlitzes ist in den F i g. 44,45,46 dargestellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel dient das vierarmige Gestänge zur Führung der Achse A\ anstatt durch einen
einfachen Lenker auf einem zur Achse At, gleichabstandigem
Weg. Außer diesem Unterschied ist das vorliegende Ausführungsbeispiel im wesentlichen dem
Ausführungsbeispiel der F i g. 23,24,25 identisch.
In den F i g. 44, 45, 46 trägt ein Rahmen 400 eine in Lagern 404,406 laufende Abtriebswelle 402, die um die
Achse A4 dreht Ein Abtriebszahnrad 408 ist konzentrisch
auf der Welle 402 angebracht und treibt diese an. Auf der Welle 402 ist in Lagern 412,414 ein Lenker 410
drehbar gelagert. In seinem Gegenende ist wiederum der Drehantrieb 416 drehbar gelagert, dessen Abtriebswelle 418 in Lagern 420 und 422 läuft. Auch in diesem
Fall erzeugt der Drehantrieb 416 eine Drehbewegung von größer als 180, jedoch kleiner als 360°.
Ein Lenker 424 ist mit dem Gehäuse des Drehantriebs 416 verbunden. Dieser Lenker und der Lenker 424 sind
wiederum drehbar mit einem Lenker 426 über eine Welle 428 verbunden. Das andere Ende des Lenkers 426
ist drehbar am Rahmen 400 über eine Welle 430 und einen Bügel 432 befestigt Somit bilden die Grundplatte
400 sowie die Lenker 410, 424 und 426 ein vierarmiges Lenkergestänge, welches den Drehantrieb 416 trägt und
konstante Abstände zwischen den Achsen A1-A*
aufrechterhält.
Ein mit dem Zahnrad 408 in Eingriff stehendes Zahnrad 434 ist an der Abtriebswelle 418 des
Drehantriebs 416 montiert. Ein Arm 436 ist ebenfalls an der Welle 418 befestigt. An seinem anderen Ende ist der
Arm 436 über eine auf der Achse A2 drehende Welle 440
drehbar mit einem Lenker 438 verbunden. Der Lenker 438 ist wieder über eine Welle 442 auf der Achse A3 und
einem Bügel 444 mit dem Rahmen 400 drehbar verbunden.
Die Nullgeschwindigkeitepunkte bei diesem Ausführungsbeispiel sowie die allgemeine Arbeitsfolge sind
ähnlich denen, die anhand des Ausführungsbeispteles der F i g. 23, 24, 25 beschrieben wurden. Das kinematische
Verhalten hat sich jedoch geändert, da der Drehantrieb gegenüber dem Lenker 410 eine veränderliche
Winkelstellung einnimmt und nicht wie im Ausführungsbeispiel der Fig.25 direkt an dieser
montiert ist Diese Veränderung der Winkelstellung wird durch die Auslegung der Lenker 424 und 426
gesteuert und gestattet einen weiten Bereich der Kontrolle der kinematischen Kennlinien.
Die Verwendung der vierarmigen Lenkergestänge anstelle von Schlitten oder einfachen Lenkern ist
ebenfalls für Ausführungsbeispiele mit Linearabtrieb möglich gleich, ob der Drehantrieb auf der Achse Ai
oder A2 montiert ist Man erkennt ferner, daß vierarmige
Lenkergestänge auf alle Drehabtriebe anwendbar sind.
Der Einsatz eines vitrarmigen Lenkergestänges nach
den Ausführungsbeispielen der F i g. 41 — 43 und 44—46 ist eine Sache der zweckmäßigen mechanischen
Auslegung und der kinematischen Vielseitigkeit
Eine noch grcfiere kinematische Vielseitigkeit kann
bei allen Ausführungen mit Drehabtrieb durch wahlweise Versetzung der Abtriebsachse gegenüber der Achse
des Ausgangsgetriebes erreicht werden, d. h. daß das Ausgangszahnrad exzentrisch auf der Abtriebswelle
montiert ist. Dann muß der radiale Lenker, welcher den Eingriff zwischen dem Abtriebs- und dem Antriebsrad
aufrechterhält, drehbar um den Mittelpunkt des Abtriebrades anstelle der Abtriebsachse gelagert sein.
Diese Abänderung wird durch die Fig.47 —50 dargestellt.
Die Abänderung in den F i g. 47 und 48 gilt für das Ausführungsbeispiel der Fig.23, 24 und 25. Es sei
bemerkt, daß der Aufbau der gleiche ist, ausgenommen, daß die Abtriebswelle 152A jetzt eine Exzenterwelle ist
und sich gegenüber dem Rahmen 150A auf einer Achse As dreht. Das Zahnrad 166 ist konzentrisch auf der
Achse A4 befestigt, und der Lenker 156 ist drehbar auf
dieser Achse gelagert. Die Achsen A4 und A5 sind gegeneinander versetzt, und daher liegt die Achse A4
zur As exzentrisch, die gegenüber dem Rahmen 150A
feststeht und die wirkliche Abtriebsachse darstellt.
Die in den F i g. 49, 50 dargestellte Änderung zeigt denselben Grundsatz, jedoch in Anwendung auf das
Ausführungsbeispiel der F i g. 35 — 38. Die A btriebswelle 252A ist wieder gegenüber dem Rahmen 250A eine
Exzenterwelle, wobei der Rahmen 250A auf der Abtriebsachse As befestigt ist. Das Zahnrad 256 ist auf
der Welle 250A konzentrisch um die versetzte Exzenterachse A4 montiert. Ebenso ist der Lenker 274
drehbar um die Achse A4 gelagert, welche gegenüber der Achse As versetzt ist.
Die Umkehr des Abtriebhubes wird bei allen Ausführungsbeispielen durch eine Bewegungsumkehr
des Drehantriebs erreicht. Wegen dieser Eigenschaft braucht das Abtriebszahnrad, gleich ob es mit Innenoder
Außenverzahnung versehen ist, nur so groß zu sein, wie es für den Abtriebswinkel erforderlich ist, für
welchen eine gegebene Vorrichtung ausgelegt ist. Anders ausgedrückt, braucht das Abtriebsrad nur ein
Zahnsektor und kein Vollrad zu sein. Es ist von besonderem Vorteil, wo Abtriebswinkel von 180° oder
weniger gebraucht werden.
Eine Übersicht über Ausführungsbeispiele mit kreisförmiger Abtriebsbewegung zeigt, daß sie in zwei
Gruppen eingeteilt werden können. Die Antriebsverbindung kann Ketten und Kettenräder oder zwei
ineinandergreifende Zahnräder verwenden, wobei das Abtriebszahnrad mit Innen- oder Außenverzahnung
versehen sein kann. Der Drehantrieb kann ein Drehmoment an der Achse A\ abgeben, die sich längs
eines Weges hin- und herbewegt, der gegenüber der Antriebsfläche des Abtriebszahnrades oder Kettenrades
stets den gleichen Abstand hat. Der Drehantrieb kann aber auch ein Drehmoment an der Achse Λ2
abgeben, welches sich längs eines Weges bewegt, der im wesentlichen quer zur Antriebsfläche des Abtriebszahnrades
oder Kettenrades verläuft Die Achse A\ kann auf ihrem Weg in gleichem Abstand von der Antriebsfläche
des Abtriebszahn- oder Kettenrades durch einen Lenker zwischen der Achse A\ und der Achse An geführt
werden, welche der Mittelpunkt des Abtriebszahn- oder
Kettenrades ist, durch eine vierarmige Lenkerverbindung
oder durch einen Schlitz am Umfang durch einen einfachen Lenker zwischen ihr und einer feststehenden
Achse A3, durch eine vierarmige Lenkerverbindung oder durch einen Schlitz bzw. einen Schlitten auf ihrem
Weg im wesentlichen quer zur Antriebsfläche des Abtriebszahn- oder Kettenrades geführt werden.
Außerdem kann der Mittelpunkt des Abtriebszahnoder Kettenrades, d. h. die Achse A4, konzentrisch oder
exzentrisch zur Achse der Abtriebswelle angeordnet sein, die als Achse As eingeordnet wird, wenn sie sich
von der Achse Ai, unterscheidet. Es ist offensichtlich, daß
die Gesamtzahl der Kombinationen, die sich aus diesen Möglichkeiten ergibt, äußerst groß ist Jede besondere
Möglichkeit ist in einem oder mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt, es sind jedoch nicht alle
Möglichkeiten für Kombinationen gezeigt.
Hierzu 8 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Vorrichtung zum Umsetzen einer Bewegung mit einem in einem Rahmen gelagerten Abtriebsteil
mit einer linear oder kreisförmig bewegbaren Antriebsfläche, einem ersten Antriebsteil, das um
eine zur Antriebsfläche des Abtriebsteiles beabstandete erste Achse drehbar ist, wobei das Abtriebsteil
über die Antriebsfläche antriebsmäßig miteinander verbunden sind und das erste Antriebsteil so geführt
ist, daß sich die erste Achse auf einer mit konstantem Abstand zur Antriebsfläche verlaufenden Bahn
bewegt, einem um eine zweite Achse drehbaren zweiten Antriebsteil, das mit dem ersten Antriebsteil
starr verbunden und exzentrisch zu diesem angeordnet isi, wobei das zweite Antriebsteil mit dem
Rahmen verbunden und so geführt ist, daß sich die zweite Achse und die Antriebsfläche relativ
zueinander auf einer im wesentlichen quer zur Antriebsfläche verlaufenden Bahn bewegen, und
einem Drehantrieb, dessen Abtriebswelle mit einem der Antriebsteile antriebsmäßig verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines richtungsumkehrbaren Drehantriebes
(14) mit einer Abtriebswellenbewegung von mehr als 180° und weniger als 360° die Antriebsverbindung
zwischen dem ersten Antriebsteil (26) und dem Abtriebsteil (6) so ausgebildet ist, daß eine beide
Achsen (Au A2) schneidende Gerade bei Beginn und
bei Beendigung des Arbeitshubes des Abtriebsteils (6) zu einer die erste Achse (-4,} schneidenden, auf
der Antriebsfläche (12) senkrecht stehenden Geraden symmetrisch liegt und unter dem gleichen
spitzen Winkel (Φ) geneigt ist, wobei die Antriebstei-Ie
(26, 30) und das Abtriebsteil (6) in folgender Beziehung zueinander stehen:
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