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Antriebs anordnung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung zur Erzeugung
einer langsamen eins innigen Drehung einer Welle, mit einem eine linear hin- und
hergehende Bewegung erzeugenden Bewegungserzeuger und einer Ubertragungseinrichtung,
die die Bewegungen des Bewegungserzeugers auf die Welle so überträgt, daß die Welle
nur bei einer dieser Bewegungen bei gleichbleibender Drehrichtung mitgenommen wird.
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Eine Antriebsanordnung dieser Art ist aus der US-PS 3 543 707 bekannt.
Es handelt sich um einen Antrieb für eine Nähmaschine, bei der der Bewegungserzeuger
durch eine pedalartig fortlaufend immer wieder niedertretbare Trittplatte gegeben
ist. Die Übertragungseinrichtung umfaßt eine mit dem äußeren Ende der Trittplatte
verbundene Schnur, die zu einer auf der Antriebswelle der Nähmaschine angeordneten
Seilscheibe geführt, zweimal um diese herumgeschlungen und mit dem freien Ende mit
dem Ende einer Zugfeder verbunden ist, die das an der Trittplatte befestigte Ende
der Schnur umgibt und ihrerseits
mit dem anderen Ende an der Trittplatte
festg<'1ccj ist. Beim Niedertreten der Trittplatte übt die Schnur wegen der Umschlingung
der Seilscheibe ein Moment auf die Antriebswelle aus und setzt diese in Bewegung.
Dabei dehnt sich die Feder, so daß das die Schnur und die Feder umfassende Zugglied
nachgibt und überhaupt ein Niedertreten der Trittplatte möglich wird. Beim Zurücknehmen
des Fußes zieht sich die Feder wieder zusammen, wodurch die Schnur die Trittplatte
wieder hochzieht.
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Durch wiederholte Betätigung der Trittplatte in dieser Weise wird
immer wieder Antriebsdrehmoment auf die Antriebswelle übertragen. Da diese das Schwungrad
trägt, ergibt sich ein recht gleichmäßiger Antrieb der Nähmaschine.
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Diese Ausführungsform hat bestimmte Nachteile, die bei dem speziellen
Anwendungsfall des Nähmaschinenantriebs nicht sonderlich ins Gewicht fallen, einer
Anwendung des Prinzips bei anderen Antriebsproblemen aber im Wege stehen.
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Zunächst einmal ist erforderlich, daß die Kraft des Bewegungserzeugers
in Richtung der Schnur wirkt.
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Bei praktisch in Betracht kommenden Ausführungsformen ist darüber
hinaus die Frequenzübersetzung und dementsprechend die Drehmomentänderung gering.
Die Frequenz der Betätigung der Trittplatte weicht nicht allzusehr von der Frequenz
der erzeugten Drehzahl der das Schwunyrad tragenden Antriebswelle ab. Besonders
ungünstig ist es aber, daß ein erheblicher Teil der auf die Trittplatte ausgeübten
Kraft für die Dehnung der Rückzugsfeder verloren geht.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Antriebsanordnunc der eingangs
genannten Art so auszugestalten, daß mit möglichst geringen Verlusten eine erhebliche
Frequenzuntersetzung mit entsprechender Drehmomenterhöhung erzielbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Obertragungseinrichtung
mindestens eine an der Welle angreifende Freilaufkupplung sowie mindestens eine
Hebelanordnung umfaßt, die mit einem Ende mit der Freilaufkupplung drehverbunden
ist und an deren anderem Ende ein eine quer zur Hebelanordnung verlaufende Bewegungsrichtung
aufweisender Bewegungserzeuger angreift.
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Freilaufkupplungen sind Kupplungen, die bei einer Drehrichtung die
Welle mitnehmen, bei der anderen Drehrichtung sich frei auf der Welle ohne Mitnahme
der Welle drehen. Solche Freilaufkupplungen sind bekannt und in verschiedenen Ausführungsformen
im Handel. Sie umfassen einen inneren Ring, der auf der Welle festsitzt und einen
darum angeordneten äußeren Ring, an dem das Drehmoment angreift. Zwischen innerem
und äußerem Ring können sich zum Beispiel Klemmsegmente befinden, die sich bei einer
bestimmten Drehrichtung verlagern und den inneren und den äußeren Ring unter Reibschluß
aneinander festlegen, während sie in der anderen Drehrichtung eine freie Bewegung
des inneren und äußeren Rings gegeneinander zulassen.
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Andere Ausführungsformen arbeiten so, daß der Innenring nach Art einer
Rundbürste mit Fasern besetzt ist, die gegenüber der Radialrichtung über den Umfang
eine gleichbleibende Neigung aufweisen. Der äußere Ring paßt gerade auf diese Rundbürste.
Bei einer Drehung des Innenrings, bei der sich die Fasern "mit dem Strich" an dem
Innenumfang des äußeren Rings vorbeibewegt, erfolgt keine Mitnahme, bei einer Drehung
gegen den Strich" verhaken sich die Fasern an der entsprechend geformten Innenumfangsfläche
des äußeren Rings und nehmen diesen mit.
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Solche Freiluftkupplungen sind natürlich nur für kleinere Leistungen
vorgesehen. Bei größeren Leistungen, die mit einem erfindungsgemäßen Antrieb übertragen
werden sollen, müssen natürlich andere bekannte Freilaufkupplungskonstruktionen
eingesetzt werden.
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Auf die Freilaufkupplung wird über die mit ihr verbundene Hebelanordnung
die Schwenkbewegung der Hebelanordnung übertragen, die durch den an ihr angreifenden
Bewegungserzeuger hervorgerufen wird. Wesentlich ist, daß durch die Ausbildung der
Hebelanordnung bzw. der Hebelarme eine erhebliche Drehmoment- oder Kraftübersetzung
stattfinden kann. Wenn der Bewegungserzeuger an einem Ende der Hebelanordnung mit
geringer Kraft und geringem Hub angreift, so kann an der Freilaufkupplung ein erhebliches
Drehmoment vorgelegt werden. Bisher stand eine einfache Möglichkeit nicht zur Verfügung
solche häufig vorliegenden hin- und hergehenden Bewegungen in eine Drehung umzuwandeln.
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Bei einer Einfachanordnung erfolgt eine Mitnahme der Welle jeweils
nur in einer Phase der hin- und hergehenden Bewegung des Bewegungserzeugers, so
daß die Welle nur schrittweise gedreht wird.
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Eine wesentliche Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß an
einer Welle mehrere Freilaufkupplungen mit zugehöriger Hebelanordnung angreifen,
deren Mitnahmebereiche um einen ihrer Zahl entsprechenden Bruchteil des Vollwinkels
gegeneinander versetzt sind.
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Wenn also zum Beispiel zwei Freilaufkupplungen vorhanden sind, so
nimmt die eine die Welle während des Frielaufs der anderen mit, so daß mit wenig
Aufwand ein ununterbrochener Antrieb der Welle erreicht ist.
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In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Hebelanordnung
durch einen bezüglich der Welle radialen einarmigen Hebel gegeben, der mit einem
Ende mit der Freilaufkupplung drehverbunden, vorzugsweise festverbunden ist und
an dessen freiem Arm der Beweungserzeuger angreift.
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Der Hebelarm wird also durch den Bewegungserzeuger um die Wellenachse
um je nach Auslegung sich ergebende, meist aber kleine Winkelbeträge hin- und hergeschwenkt
und
nimmt dabei die Welle schrittweise mit.
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Eine sehr wichtige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß
der Angriffspunkt des Bewegungserzeflgers in Längsrichtung des Hebels verlagerbar
ist.
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Auf diese Weise ist eine stufenlose exakte Drehzahlverstellung der
Welle möglich. Es ist zwar bekannt, eine stufenlose Veränderung der Drehzahl einer
Welle durch ein stufenloses Getriebe oder die Steuerung der Drehzahl eines Motors
zu erreichen. Die exakte Drehzahl einer Welle ist hierbei aber nicht oder nur mit
sehr großem Steuerungsaufwand einzuhalten. Bei der Erfindung hingegen kann der Bewegungserzeuger
seine normale Frequenz beibehalten, was meist noch relativ einfach durchführbar
ist. Durch die Verlagerung des Angriffspunktes des Bewegungserzeugers an dem Hebel
wird nun bei gleichbleibendem Hub des Bewegungserzeugers der bei einem Hub erzeugte
Drehwinkel des Hebels verändert.
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Je näher der Hebel an die Welle gerückt wird, desto größer wird der
bei einem Hub sich ergebende Mitnahmewinkel der Freilaufkupplung und damit der Welle.
Pro Hub der Bewegungserzeugers wird dann also die Welle mehr gedreht. Das Übersetzungsverhältnis
ist durch die geometrische Anordnung genau vorgegeben und kann somit exakt eingehalten
werden. Dies ist besonders für die Antriebe kleinerer Geräte von Bedeutung, für
die der sonst erforderliche Steuerungsaufwand normalerweise nicht vertretbar war.
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In einer anderen Ausführungsform umfaßt die Hebelanordnung mindestens
zwei aneinander angelenkte Hebel, von denen der erste an einem Festpunkt gelagert
und der andere ein mit der Freilaufkupplung drehverbundener, vorzugsweise festverbundener
Hebelarm ist.
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Dabei kann der erste Hebel ein zweiarmiger Hebel sein, der in einem
feststehenden Lagerpunkt gelagert ist,
an dessen einem Ende der
Bewegungserzeuger angreift und an dessen anderem Ende der Hebelarm angelenkt ist.
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Durch diese Anordnung kann der Verdrehungswinkel der Freilaufkupplung
bei gleichem Hub des Bewegungserzeugers größer gemacht werden als bei einem einarmigen,
von der Freilaufkupplung bis zu dem Bewegungserzeuger sich erstreckenden Hebel.
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Auch bei dieser Ausführungsform besteht eine sehr wichtige Ausgestaltung
darin, daß der Lagerpunkt längs der Achse des zweiarmigen Hebels verlagerbar ist,
wodurch eine stufenlose Drehzahleinstellung möglich ist.
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In bestimmten Fällen kann es zweckmäßig sein, daß die Hebelanordnung
mit der Freilaufkupplung über eine die Winkelbewegung der Hebelanordnung in eine
andere Winkelbewegung der Freilaufkupplung umsetzende Übertragungseinrichtung verbunden
ist.
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Bei der Ausführungsform mit dem unmittelbar an der Freilaufkupplung
angreifenden einarmigen Hebel oder dem entsprechenden Hebelarm war die Drehung der
Freilaufkupplung auf den durch die Winkelbewegung der Hebel gegebenen Betrag beschränkt.
Je nach dem im Einzelfall vorliegenden Antriebsproblem kann es notwendig sein, hier
eine Übersetzung oder Untersetzung der Winkelbewegung vorzunehmen, was mit der Obertragungseinrichtung
erreicht wird.
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In der bevorzugten Ausführungsform für die mindestens einen zweiarmigen
Hebel aufweisende Antriebsanordnung umfaßt die Übertragungseinrichtung ein am einen
Ende des zweiarmigen Hebels angebrachtes Zahnsegment, welches an einer mit der Freilaufkupplung
verbundenen Verzahnung angreift.
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Je nach Auslegung der Teilkreisdurchmesser des Zahnsegments bzw.
der Verzahnung an der Freilaufkupplung können auf diese Weise unterschiedliche Über-
oder Untersetzungsverhältnisse herbeigeführt werden.
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Der Bewegungserzeuger kann in einem ersten Beispiel einen von einem
umlaufenden Motor angetriebenen Exzenter umfassen, der auf die Hebelanordnung wirkt.
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Diese Ausbildung kommt insbesondere im Zusammenwirken mit der Verschiebbarkeit
des Angriffspunktes des Bewegungserzeugers an der Hebelanordnung in Betracht.
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Es ist natürlich möglich, mittels Zahnrädern von dem Motor jede beliebige
Drehung der Welle abzuleiten. Es fehlt jedoch in der Praxis insbesondere bei kleineren
Ausführungsformen, d. h. bei Leistungen bis zu etwa 0,5 kW, an einem verlustarmen
stufenlosen Ubersetzungsgetriebe, welches auf die vorstehend beschriebene Weise
geschaffen ist.
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Der Bewegungserzeuger kann aber auch einen einen Hub ausführenden
Hub ausführenden Antrieb umfassen, wobei zum Beispiel ein elektromagnetischer Schwingantrieb
oder ein Kolbenantrieb in Betracht kommt.
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Im letzteren Fall kann der Bewegungserzeuger beispielsweise eine
doppeltwirkende Kolbenzylindereinheit umfassen, deren Kolbenstange mit der Hebelanordnung
bewegungsverbunden ist.
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Der Kolben wird hierbei mit Hilfe einer entsprechenden Steuerung
durch Druckgas, Dampf oder einer Flüssigkeit hin- und herbewegt und erzeugt so unmittelbar
die auf die Hebelanordnung zu übertragende Bewegung.
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Die doppeltwirkende Kolbenzylindereinheit kann in einem speziellen
Beispiel als Verbrennungsmaschine mit Gegenkolben ausgebildet sein, wobei die Hebelanordnung
an der die Gegenkolben verbindenden Kolbenstange zwischen den Gegenkolben angreift.
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Auch ist es möglich, daß der Bewegungserzeuger eine als Verbrennungsmaschine
ausgebildete Kolbenzylindereinheit umfaßt, bei der der Kolben auf der dem Verbrennungsraum
abgewandten
Seite gegen eine Federanordnung abystützt und mit der Hebelanordnung wirkungsverbunden
ist.
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In vielen Fällen ist es von Vorteil, wenn der Bewegungserzeuger einen
beweglichen Übertrager umfaßt, mittels dessen die hin- und hergehende Bewegung auf
die Hebelanordnung übertragbar ist.
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Besonders wichtig ist dies im Zusammenhang mit der stufenlosen Drehzahlverstellung
durch Verlagerung des Angriffspunktes des Bewegungserzeugers. Durch den beweglichen
Übertrager können bei fest angeordnetem Bewegungserzeuger und fest angeordneter
Welle der Angriffspunkt der Hebelanordnung und damit die eingestellte Drehzahl leicht
verändert werden.
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In einer praktisch in Betracht kommenden Ausführungsform kann der
Übertrager einen biegsamen schlauchförmigen Mantel umfassen, in dem eine biegsame
zur Übertragung von Zug und Druck befähigte Sele in Längsrichtung verschiebbar ist.
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Derartige Ausführungsformen von Ubertragern sind der Technik als
sogenannte Bowden-Züge bekannt.
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Der Übertrager kann aber auch ein hydraulischer Übertrager sein,
der einen Kraftaufnehmer sowie einen Kraftabgeber, deren Volumina periodische veränderbar
sind, und eine im Volumen im wesentlichen konstante Verbindungsleitung aufweist,
die alle mit Drukflüssigkeit gefüllt sind.
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Die Kraftaufnehmer und Kraftabgeber können beispielsweise als Bälge
ausgebildet seih, wobei die Druckflüssigkeit bei einem Zusammendrücken des einen
Balges aus diesem verdrängt und über die Verbindungsleitung in den Kraftabgeber
eingespeist wird, der sich daraufhin ausdehnt.
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Die Erfindung verkörpert sich auch in einer Einrichtung zur Umwandlung
der Energie von Meereswellen in Antriebsenergie für eine auf dem Erdboden gelagerte
umlaufende Welle und ist dabei dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Antriebsanordnung
der vorgenannten Ausbildung umfaßt und der Bewegungserzeuger ein mit dem Ende der
Hebelanordnung verbundener, in die Meereswellen eintauchender Schwimmer ist.
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Der Schwimmer schwimmt in den sich periodisch hebenden Wellen und
bewegt somit die Hebelanordnung fortlaufend auf und ab. Diese Bewegung wird auf
die Welle übertragen und kann durch Vervielfachung der Anordnung zu einer im wesentlichen
gleichmäßigen Drehung der Welle umgesetzt werden.
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Im einzelnen kann die Hebelanordnung aus zwei zweiarmigen Hebeln
bestehen, die an zwei am Erdboden abgestützten Zwischenlagern gelagert und an einander
zugewandten Enden knickbar miteinander verbunden sind und kann an dem anderen Ende
des einen zweiarmigen Hebels der Schwimmer befestigt sein, während am anderen Ende
des anderen zweiarmigen Hebels ein Zahnsegment angeordnet ist, welches mit einem
mit der Freilaufkupplung verbundenen Zahnkranz kämmt.
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Bei dieser Ausbildung kann durch die Übersetzung mittels des Zahnsegments
die relativ langsame Auf- und Abbewegung des Schwimmers in eine schnellere Drehbewegung
der Welle umgesetzt werden.
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Ein anderer Anwendungsfall, in dem sich die Erfindung verkörpert,
ist ein Fahrradantrieb, bei dem die Drehung der Tretkurbel mittels einer Antriebsanordnung
auf das Hinterrad übertragen wird.
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Erfindungsgemäß kann eine Antriebsanordnung nach vorgenannten Ansprüchen
vorgesehen, der Bewegungserzeuger
durch die Tretkurbel angetrieben
und die Fre-ilaufkupplung mit der Nabe des Hinterrads verbunden sein.
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Bei der üblichen Ausführung mit einem mit der Tretkurbel verbundenen
Zahnkranz kann der Zahnkranz eine nahedem Tretlager an der hinteren Rahmengabel
gelagerten Exzenter antreiben, der auf das Ende eines sich im wesentlichen längs
eines der hinteren Pahmeigabelschenkel erstreckenden Hebels wirkt.
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Vorzugsweise sind an beiden hinteren Rahmengabelschenkeln Exzenter
und Antriebshebel vorgesehen, damit sich ein gleichmäßiger Antrieb ergibt. Durch
die Anordnung der Hebel längs der hinteren Rahmengabelschenkel fällt der Antrieb
kaum auf.
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Im einzelnen kann der Hebel als zweiarmiger Hebel ausgebildet sein,
der an einem an dem hinteren Rahmengabelschenkel abgestützten mittleren Lager gelagert
ist und mit seinem dem Exzenter abgewandten Ende an einem mit der Freilaufkupplung
verbundenen Arm angelegt ist.
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Insbesondere kann hierbei der zweiarmige Hebel in einem Langloch
an dem Lager gelagert und das Lager längs des hinteren Rahmengabelschenkels verschiebbar
sein.
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Dies ist ein sehr wichtiges Merkmal, weil es gestattet, mit einfachen
Mitteln eine stufenlose Obersetzungsänderung herbeizuführen. Die Verschiebung des
Lagers kann über einen Bowdenzug von einem Hebel oder Schieber bewerkstelligt werden,
der am vorderen Rahmenrohr oder an der Lenkstange angeordnet ist.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt.
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Fig. 1 ist eine Prinzipskizze der Erfindung;
Fig.
2 und B sind eine Ansicht von oben bzw. von der Seite einer praktischen Ausführungsform;
Fig. 3 und 4 sind entsprechende Ansichten einer weiteren Ausführungsform; Fig. 5
und 6 sind eine Vorder- bzw. Seitenansicht des Antriebs für die Ausführungsform
nach den Fig. 3 und 4; Fig. 7 ist eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform
mit einem elektromagnetischen Schwingantrieb; Fig. 8 zeigt einen als doppeltwirkenden
Kolben ausgebildeten Bewegungserzeuger; Fig. 9 zeigt die Antriebsanordnung mit einem
als Gegenkolben/Verbrennungsmaschine ausgebildeten Bewegungserzeuger; Fig. 10 zeigt
einen als Verbrennungsmaschine ausgebildeten Bewegungserzeuger, der gegen eine Feder
arbeitet; Fig. 11 und 12 zeigen eine Seitenansicht bzw.
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eine Ansicht von oben eine Antriebsanordnung mit Zahnsegment zur Übertragung
der Drehbewegung; Fig. 13 zeigt eine Anordnung zur Umsetzung der Energie der Meereswellen;
Fig. 14 zeigt einen Fahrradantrieb; Fig. 15 und 16 zeigen den Fig. 5 und 6 entsprechende
Ansichten einer weiteren Ausführungsform eines Bewegungserzeugers.
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In Fig. 1 ist das Prinzip der Erfindung schematisch dargestellt.
Sie umfaßt eine drehbare Welle 1, auf der eine Freilaufkupplung 2 angeordnet ist,
die bei einer Drehung im Sinne des Pfeiles 3 die Welle 1 mitnimmt, bei einer Drehung
in der dem Pfeil 3 entgegengesetzten Drehung aber nicht.
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Mit der Freilaufkupplung 3 ist ein einarmiger Hebel 4 drehverbunden.
In dem Ausführungsbeispiel greift der Hebel in eine Bohrung im Gehäuse der Freilaufkupplung
2
ein. Er erstreckt sich radial und senkrecht zur Welle 1.
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An den Hebel 4 greift ein Bewegungserzeuger 5 an, der dem Hebel eine
hin- und hergehende Bewegung im Sinne der Pfeile 6 und 7 erteilt. Bei der Bewegungsphase
6 wird die Welle 1 im Sinne des Pfeiles 3 mitgenommen, bei der Bewegungsphase 7
nicht.Die Bewegung 6,7 erfolgt in der Radialebene.
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Indem dargestellten Zustand greift der Bewegungserzeuger 5 in der
Nähe des Endes des Hebels 4 an. Er kann jedoch im Sinne des Pfeiles 8 verschoben
werden, wobei sich auch der Angriffspunkt 9 des Bewegungserzeugers 5 am Hebel 4
verlagert. Je näher der Bewegungserzeuger 5 an die Welle 1 herangerüct wird, desto
größer wird die bei einem Hub auf die Freilaufkupplung 2 übertragene Verschwenkung
und damit auch die bei einem Hub erfolgende Drehung der Welle 1.
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In den Fig. 2 und 2a ist eine praktische AusfUhrullgsform dargestellt.
Auf einer Grundplatte 10 ist die Welle 11 in Lagerböcken 21 drehbar gelagert, die
in Längsrichtung der Welle Abstand voneinander aufweisen.
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Zwischen den Lagerböcken 21 sind zwei Freilaufkupplungen 12 angeordnet,
an deren Gehäuse radiale und senkrecht zur Welle 11 verlaufende einarmige Hebel
15 fest angebracht sind, die am freien Ende mittels Federn 13 gegen die Grundplatte
10 gezogen werden. In der Nähe des dortigen Endes der Hebel 15 ist auf einem Schlitten
16 der Elektromotor 17 angeordnet, dessen Welle 18 parallel zur Welle 11 verläuft.
Die Welle 18 trägt zwei Exzenter 19 in einem dem Abstand der Hebel 15 entsprechenden
Abstand Die Exzenter 19 unterstützen die Hebel 15 gegen die Kraft der Federn 13.
Die Exzenter 19 sind um 180O gegeneinander versetzt angeordnet und weisen eine kreisförmige
Außenfläche auf. Bei der Drehung der Motorwelle 18 wird also
stets
der eine Hebel 15 gemäß Fig. 3 angehoben, der andere Hebel 15 abgesenkt. Dadurch
erfahren die beiden Freilaufkupplungen 12 hin- und hergehende, in einem geringen
Winkel erfolgende Schwenkbewegungen, die auf die Welle 11 übertragen werden. Diese
erfährt dabei einen praktisch fortlaufenden Antrieb, da, wenn der eine Hebel zurückgeht
rund wegen des Freilaufs die Welle 11 nicht mitnehmen kann, dies von dem anderen
Hebel 15 besorgt wird.
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Der Motor 17, der zusammen mit den Exzentern 19 den Bewegungserzeuger
5 gemäß Fig. 1 bildet, ist auf dem Schlitten 16 gegenüber der Grundplatte 10 geradlinig
etwa parallel zu den Hebeln 15 geführt. An dem Schlitten 16 greift eine Gewindespindel
20 an, die durch eine Kurbel 22 betätigt werden kann und dadurch den Schlitten 16
näher an die Welle 11 heranbringt bzw.
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ihn von der Welle 11 entfernt. Dadurch kann der Prohub der Exzenter
19 auf die Hebel 15 übertragene Verschwenkungswinkel und dementsprechend der Mitnahmewinkel
der Welle 11 verändert werden. Das Übersetzungsverhältnis ist durch die geometrischen
Verhältnisse eindeutig definiert, vorausgesetzt, daß die Freilaufkupplungen 12 ohne
Schlupf arbeiten.
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Das Untersetzungsverhältnis der Drehzahl der Welle 1 gegenüber der
der Welle 18 sowie die Drehmomentvergrößerun an der Welle 11 gegenüber der Welle
18 lassen sich aus dem Abstand der Wellen 11, 18 und aus den Abmessungen der Exzenter
19-berechnen.
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Die Hebel 15 können auch teleskopartig ausgerührt sein, so daß sie
sich bei der Veränderung des Abstandes der Wellen 11, 18 verlängern bzw. verkürzen.
Dies gilt auch für die im Folgenden noch dargestellten entsprechende Hebel.
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In den Fg. 2 und 2a sind die die Bewegung auf die Hebel 15 übertragenden
Elemente 19 unmittelbar am Antrieb 17 angeordnet. In den Fig. 3 bis 6 sind hingegen
bewegliche Übertrager 24 vorgesehen, die die hin- und hergehende Bewegung von einem
entfernten Antrieb auf die Hebel 25 übertragen.
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Die Welle 31 ist bei der Ausführungsform der Fig. 3 bis 6 in einem
kastenartigen Gehäuse 26 gelagert und trägt wiederum zwei Freilaufkupplungen 32,an
denen die Hebel 25 fest angeordnet sind. An den freien Enden der Hebel 25 sind Buchsen
27 vorgesehen, die auf den Hebeln 25 in deren Längsrichtung gleiten können und an
denen die Kraftübertragungsglieder 28 von beweglichen Übertragern 33 angreifen.
Die übertragen 33 umfassen einen beweglichen Mantel 29, in dem eine zur Übertragung
von Zug- und Druckkräften befähigte Sele 30 längsverschiebbar angeordnet ist. Es
handelt sich um sogenannte Bowden-Züge. Die Sele 30 ist mit den Kraftübertragungsgliedern
28 verbunden.
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Es sind zwei Übertrager 33 vorgesehen, die in geeigneten Lagertüllen
34 an einem in dem Gehäuse verschiebbaren Schlitten 35 abgestützt sind. Der Schlitten
ist in dem Gehäuse 26 mittels einer Gewindespindel 36 geradlinig verschiebbar. Dabei
werden die Buchsen 27 mitgenommen und verlagert sich der Angriffpunkt, der durch
den Übertrager 33 übertragenen Bewegung längs der Hebel 25.
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In den Fig. 5 und 6 ist die Erzeugung der hin-und hergehenden Bewegung
am anderen Ende der Übertrager 33 wiedergegeben. An dem Elektromotor 36 sind auf
dessen Welle 37 zwei einander um 1800 entgegengesetzt angeordnete Exzenter 38 vorgesehen,
auf denen über Rollen 39 Kraftübertragungsgleider 40 abgestützt sind, die mit der
Sele der Übertrager 30 verbunden und in Buchsen 41 an einem Gehäuse 42 in Achsrichtung
beweglich sind. Beim Umlauf der Welle 37 erfahren die Kraftübertragungsglieder 40
abwechselnde Hubbewegungen, die über die Übertrager 33 auf die Buchsen 27 bzw. die
Hebel 25 übertragen werden, wodurch die Welle 31 mit hohem Drehmoment und'nicdri<ler
Drehzahl
angetrieben wird. Zur Vcränderung der Drehzahl wird der Schlitten 55 verschoben,
was möglich istS da die t}bertrager 33 beweglich sind. Auch bei cìlcser Ausführungsform
sind an einer geeigneten Stelle den Federn 13 vergleichbare Federn vorgesehen, um
die Rollen 39 in Anlage an den Exzentern 58 zu halten. Es kann auch statt der in
den Fig. 5 und 6 angedeuteten Bauweise mit auf den Exzentern 58 aufsitzenden Rollen
39 eine desmodromische Führung vorgesehen sein, die die Kraftübertragungsglieder
4l in beiden Richtungen, also auf Zug und Druck mitnimmt.
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In Fig. 7 ist ein anderer Bewegungserzeuger wiedergegeben, bei dem
statt des Elektromotors 36 ein elektromagnetischer Schwingantrieb 47 vorgesehen
ist, dessen Anker 48 in Achsrichtung hin- und herschwingt.
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Auf den beiden Seiten ist der Anker 48 mit je einem Übertrager 33
verbunden, der die Bewegung des Ankers 48 auf die Buchsen 27 überträgt, die auf
den Hebeln 25 sitzen und diese in Richtung der Kraftübertragungsglieder 28 mitnehmen.
Der untere Teil der Fig. 7 entspricht einem Querschnitt durch die Fig. 3 und 4 in
Höhe des Schlittens 35.
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In Fig. 8 ist ein Bewegungserzeuger in Gestalt einer doppeltwirkenden
Kolben/Zylindereinheit 50 dargestellt, die einen Zylinder 51 mit Steuerdurchlässen
52 zu den beiden Kolbenkammern 53 zu beiden Seiten des Kolbens 54 aufweist. Über
die Steuerdurchlässe 52 wird ein fluides Medium, z. B. Dampf, Druckluft, Druckgas
oder eine Flüssigkeit in gesteuertem Ablauf ein- herausgelassen, so daß der Kolben
54 in dem Zylinder 51 eine hin- und hergehende Bewegung ausführt, die über die an
beiden Enden aus dem Zylinder 51 hervorstehende Kolbenstange 55 Übertragern 33 mitgeteilt
wird, die sie auf die Hebelanordnung übertragen.
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In Fig. 9 besteht der Bewegungserzeuger aus einer als Gegenkolbenmaschine
ausgebildeten Verbrennungsmaschine 60. Es sind zwei Zylinder 61 vorgesehen, in denen
je ein Kolben 64 angeordnet ist. Die Kolben sind durch eine Kolbenstange 65 verbunden.
Wenn der eine Kolben 64 das Verbrennungsgemisch in der zugehörigen Kolbenkammer
63 maximal komprimiert hat, ist der andere Kolben gerade am
unteren
Totpunkt angekommen und wird ach erfolgter Explosion des Gemischs wieder nach oben
getriebeBnX um seinerseits das Gemisch in seiner Kolbenkammer zu verdichten. An
der Kolbenstange 65 ist ein zwcXlarmigr Hebel 66 angelenkt, der in der Mitte an
einem feststehenden Lager 67 gelagert ist und mit seinem freici Hebelarm an einem
Arm 68 an der Freilaufkupplung (;2 angreift. Bei der Hin- und Herbewegung der Kolbenst,Ll
? 65 erfolgt die jiln- und IServerschwenkung der Freilautkupplung 62 in der üblichen
Weise unter schrittweise Mitnahme der Welle 69.
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Fig. lo zeigt einen Bewegungserzeuger 46 mit einem einfach wirkenden
Kolben 4D, der durch die in der Kolbenkammer 44 stattfindenden Explosion eines Verbrennungsgemischs
nach unten und durch die Kraft der Feder 4 Jeweils wieder nach oben bewegt wird.
Die Bewegung wird durch den Übertrager 3) weitergeleitet und entsprechend Fig. 1
bis 4 verwertet.
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In den Fig. 11 und 12 ist eine Ausgestaltung dargestellt, die von
der einfachsten Ausführungsform der Erfindung entsprechend Fig. 1 mit zwei einarmigen
Hebeln 74 ausgeht, die von Exzentern 71 bewegt werden, die auf einer Welle 72 umlaufen.
Die Hebel 74 greifen jedoch nicht unmittelbar an den Freilaufkupplungen 72 an, sondern
sind an ihren den Exzentern 71 abgelegenen Enden in einem Lagerbock 73 auf einer
Welle 75 gelagert.
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Auf der über die Welle 75 gemäß Fig. 11 nach rechts hinausgehenden
Seite ist mit den Hebeln 74 je ein Zahnsegment 76 verbunden, welches mit einer Verzahnung
77 am Umfang jeder Freilaufkupplung 72 kämmt. Bei dem dargestellten Teilkreisverhältnis
des Zahnsegmentes 76 und der Verzahnungen 77 ergibt sich eine Übersetzung der Drehbewegung
der Hebel 74 in eine schnellere Drehbewegung der Freilaufkupplungen 72.
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In Fig. 13 ist eine Anlage zur Gewinnung von Meeresenergie bzw. zur
Umsetzung der Energie der Meereswellen in nutzbare Drehenergie einer Welle 101 wiedergegeben.
Die Anlage umfaßt in dem Ausführungsbeispiel zwei zweiarmige Hebel 105 und 115,
die im wesentlichen in einer Linie verlaufen und mit ihren einander zugewandten
Enden
bei 106 miteinander gelenkig verbunden sind. Die zweiarmigen Hebel 105, 115 sind
an einem in der Nähe ihrer Mitte gelegenen Lager 104 bzw. 114 schwenkbar gelagert.
An dem freien Ende des Hebels 105 ist ein Schwimmer 103 angeordnet, der auf der
Wellenoberfläche 112 schwimmt. Am freien Ende des Hebels 115 ist ein Zahnsegment
113 vorgesehen, welches in eine Verzahnung am Umfang der Freilaufkupplungen 102
eingreift.
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Durch die Wellenbewegung wird der Schwimmer 103 periodisch gehoben
und gesenkt, welche Bewegung in eine Schwenkbewegung des Hebels 115 umgesetzt wird,
der dabei über das Zahnsegment 113 die Freilaufkupplung 102 und damit die Welle
101 antreibt.
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Wenn mehrere derartige Anordnungen gleichzeitig auf die Welle 102
wirken, wird deren Drehung vergleichmäßigt.
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In Fig. 14-ein Fahrradantrieb erkennbar. Mittels der Tretkurbel 201
wird der Zahnraddrehkranz 202 gedreht, der auf zwei zu beiden Seiten der hinteren
Rahmengabel 203 angeordnete Exzenter 204 wirkt, die nahe dem Tretlager 205 drehbar
gelagert sind. Auf den Außenseiten der hinteren Rahmengabelschenkel 203 sind zweiarmige
Hebel 206 angeordnet, die sich im wesentlichen in der Richtung der hinteren Rahmengabelschenkel
203 erstrecken, in der Mitte ein Langloch 208 aufweisen, in dem sie an einem Lagerstück
207 gelagert sind und mit dem einen Ende auf den Exzentern 204 aufliegen, während
sie mit dem anderen Ende bei 209 mit einem Hebel 210 gelenkig verbunden sind, der
seinerseits fest mit der Freilaufkupplung 212 verbunden ist, die auf die Nabe 211
des Hinterrades wirkt.
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Die Exzenter 204 auf den beiden Seiten der hinteren Rahmengabel sind
wieder um 180° gegeneinander versetzt, so daß die auf den beiden Seiten angeordneten
Hebel 206
im Gegentakt arbeiten und eine im wesentlichen gleichmäßige
Drehmomentübertragung auf die hintere Nabe 211 gegeben ist.
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Das Lagerstück 207 auf den beiden Seiten ist längs der Rahmengabelschenkel
verschiebbar, wodurch sich der Angriffspunkt der Lagerung des zweiarmigen Hebels
verschiebt und sich die Hebelarme ändern. Dadurch ist eine stufenlose Änderung des
Übersetzungsverhältnisses möglich.
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Die Lagerstücke 207 der beiden Seiten können über beidseitige Bowden-Züge
213 verschoben werden, die beispielsweise über einen gemeinsamen Schieber 214 am
vorderen Rahmenrohr betätigbar sind.
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In den Fig. 15 und 16 ist eine weitere Ausführungs form des Bewegungserzeugers
dargestellt. Auf der Welle 137 des Elektromotors 136 ist ein Exzenterkonus 138 in
Längsrichtung der Welle 137 verschiebbar angeordnet.
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Die Achse 13O des Exzenterkonus 138 liegt parallel außerhalb der Drehachse
der Welle 157. Der Exzenterkonus 138 weist auf der dem Motor 136 abgelegenen Seite
einen Ansatz mit einer Ringnut 131 auf, in die eine FUhrungsgabel 132 eingreift,
mit deren Hilfe der Exzenterkonus 138 längs verschoben werden kann.
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Auf dem Exzenterkonus 138 sind über Rollen 15<) Kraft übertragungsglieder
14O abgestützt, die mit der Seele 130 der Übertrager 133 verbunden und in Buchsen
141 in ihrer Achsrichtung, d.h. quer zur Achse des Exzenterkonlls 138 an dem Gehäuse
142 beweglich sind. Beim Umlauf der Welle 137 erfahren die Kraftübertragungsglieder
1 4o abwechselnde Hubbewegungen, die über die Ubertrager 133 auf eine Anordnung
nach den Fig. 3 und 4 weitergeleitet werden. Auf diese Weise addiert sich die durch
Verschieben des Exzenter konus 158 gewonnenen Hubänderung zu der durch Verschieben
des Schlittens 25 gewonnenen Hubänderung, so daß sich (str Verstellbereich der Drehzahl
der Welle 31 vergrößert. Es ist aber auch möglich, nur mit der durch den Exzenterkonus
158
erreichbaren Hubänderung zu arbeiten und die Anordnung nach den Fig. 5 und II zu
vereinfachen, Inden auf die Bewegbarkeit des Schlittens 55 verzichtet wird.
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L e e r s e i t e