DE3621441C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur zwangsläufigen Führung eines Parallelkurbelgetriebes in der Verzweigungslage, bestehend aus einer Antriebskurbel und einer Abtriebskurbel, die beide je mit einem Drehgelenk mit der Koppel verbunden sind.

Derartige Parallelkurbelgetriebe werden in der Technik verwendet um beispielsweise miteinander kämmende oder anderweitig in Ein­ griff stehende Teile gleichmäßig anzutreiben, sie werden auch verwendet um Teile, die eine kreisende Exzenterbewegung mit Pa­ rallelverschiebung zu beschreiben haben, anzutreiben. Dabei ist es immer wesentlich, daß beide Kurbel- bzw. Exzenterwellen in gleicher Rich­ tung drehen sowie die Verzweigungspunkte unter Beibehaltung der Dreh­ richtung überwinden. Um diese Bedingungen zu erfüllen, ist es erforderlich, die angetriebene Exzenterwelle mit der freidrehen­ den Exzenterwelle nicht nur mittels einer Koppel zu verbinden, sondern auch einen formschlüssigen Antrieb von der angetriebenen Welle zur freidrehenden Welle vorzusehen, damit die Drehrichtung der beiden Wellen in der gewünschten Weise bestimmt und einge­ halten werden. Derartige formschlüssige Getriebe-Übersetzungen können beispielsweise aus einem Zahnradgetriebe bestehen, sie können auch in Form eines Zahnriemens o. dgl. ausgeführt sein. Derartige formschlüssige Getriebeverbindungen zwischen zwei Wellen sind nicht nur kostenaufwendig, sondern auch raumbean­ spruchend und sie erfordern einen gewissen Leistungsverlust. Ein derartiger Leistungsverlust ist um so höher, je größer die Drehzahl des Parallelkurbelgetriebes ist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei derartigen Parallelkurbelgetrieben, die höhere Drehzahlen ausführen, im Betrieb eine Überwindung der Verzweigungspunkte also eine Verzweigung oder gar eine Umkehr der Bewegungsrich­ tung der freidrehenden Exzenterwelle beim Passieren eines Tot­ punktes nicht eintreten können, aufgrund der Trägheit der drehen­ den Massen, die in jedem Fall ausreicht bei höheren Drehgeschwin­ digkeiten die vorgenannten Gefahren auszuschließen. Aufgrund die­ ser Erkenntnis ist es daher lediglich erforderlich, bei derar­ tigen Parallelkurbelgetrieben, die im Betriebszustand mit höheren Dreh­ zahlen gefahren werden, dafür zu sorgen, daß beim Anfahren und beim Auslaufen, also in den Betriebszuständen, die zwar unver­ meidlich sind, jedoch nur kurzzeitig durchfahren werden, die Überwindung der Verzweigungslagen der zwei­ ten angetriebenen Welle sichergestellt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Parallelkurbelgetriebe mit einer Anordnung zum Verhindern des Durchschlagens in einer Verzweigungslage auszurüsten, die bei geringem Platzaufwand im Schnellauf nur geringe Reibungsverluste zur Folge hat.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Parallelkurbelgetriebe dadurch gekennzeichnet, daß die An- und Abtriebskurbel als Exzenter ausgebildet sind und die Verzweigungslagen zwangsläufig mit Hilfe zweier Federn durchlaufen werden, von denen jeweils das eine Ende an der Koppel und das andere am Gestell befestigt ist und die Gleichgewichtslagen der beiden Federn außerhalb der Totlagen der Koppel in Drehrichtung bis zur Mitte zweier Gleichgewichtslagen hinter ihnen liegen. Vorteilhaft sind die Schraubenfedern als Zug­ federn ausgebildet.

Eine zweckmäßige Gestaltung sieht vor, daß die Gerade, die durch die Wirkrichtung der Federn in der Mittellage zwischen den beiden Gleichgewichtsstellungen festgelegt ist, die Gestellgerade unter einem Winkel von 45° schneidet.

Durch die kraftschlüssige Verbindung zwischen Gehäuse einerseits und Koppel andererseits mittels Schraubenfedern in der vorge­ schriebenen Art ist sichergestellt, daß aufgrund der Dehnung und damit Kraftaufnahme der einen jeden Totpunkt des Parallelkurbelgetriebes zugeordneten Schraubenfeder die Überwindung des Verzweigungspunk­ tes in der erwünschten Drehrichtung erfolgt und insbesondere bei langsamen Umdrehungszahlen die freidrehende Kurbel nicht in eine entgegengesetzte Drehrichtung kommen kann. Durch die Verwendung von Schraubenfedern, die gegeneinander wirken, wird dabei weiterhin erreicht, daß nur ein außerordentlich geringer Verlust eintritt, denn letztlich tauschen während einer Umdrehung die beiden gegeneinander wirkenden Schraubenfedern die von ihnen aufgenommene Kraft lediglich gegeneinander aus - es finden also hier keinerlei Leistungsverluste statt, wie beispielsweise bei einer formschlüssigen Getriebeverbindung zwischen den beiden Wellen des Parallelkurbelgetriebes mittels Zahnrädern. Das ist ganz besonders wesentlich, wenn der Exzentertrieb mit höheren Drehzahlen läuft.

In diesem Zusammenhang ist auch darauf hinzuweisen, daß die An­ ordnung einer gesonderten Koppel als Verbindung zwischen der angetriebenen Welle und der zweiten freidrehenden Welle in der Praxis verhältnismäßig selten ist, weil bei der hier zugrunde liegenden Erzeugung einer parallel verschiebenden Drehbewegung oder Drehschwingung, das diese Drehbewegung bzw. -schwingung ausführende Maschinenelement selbst die Koppel darstellt.

Nach der Erfindung sind die Federn derart angeordnet, daß sie im Wechselspiel Energie aufnehmen und wieder abgeben, wobei bei der Aufnahme von Energie der einen Feder die gegenüberliegende Feder Energie abgibt. Die durch eine Feder aufgenommene Energie bewirkt dabei auch, daß die jeweilig zugeordnete Verzweigungslage der Drehbewegung des Excentertriebs sicher in der erwünschten Dreh­ richtung überwunden wird. Es spielt dabei keine wesentliche Rolle, ob die Verbindungslinie zwischen den festen Aufhängungs­ punkten der Federn im Gehäuse den Drehkreis in Richtung vor oder hinter den Verzweigungslagen kreuzt. Wesentlich ist lediglich, daß diese Kreuzungspunkte in einem Winkel von etwa 45° der je­ weiligen Verzweigungslage zugeordnet sind oder mit anderen Worten, daß die Wirkrichtung um etwa 45° zu der Verbindungslinie zwischen den beiden Drehachsen geneigt ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen die Fig. 1 bis 5 die einfache schematische Anordnung eines Exzentertriebes mit Koppel auf einem Gehäuse.

Eine Definition der benutzten Begriffe erscheint zweckmäßig:

Die Verzweigungslagen der Glieder des Parallelkurbelgetriebes sind durch die Schnittpunkte der Gestellgeraden (4, 7) mit dem Krümmungskreis definiert, der den Radius (6, 7) und die Drehachse (7) als Mittelpunkt hat, oder auch anders gesagt, diejenigen Kurbel-Lagen, in denen die Verbindungslinie der Gestellgeraden (4, 7), nämlich der Verbindungslinie zwischen den beiden gestellfest gelagerten Wellen (4, 7) von der Verbindungslinie (3, 6) der beiden Drehzapfen der Koppel 2 überdeckt ist.

In den Gleichgewichtslagen der Koppel sind die gegeneinanderwirkenden Kräfte der Federn gleich - sie heben sich gegenseitig auf.

Mit dem Rechteck 1 ist das Gehäuse bzw. der feststehende Teil bezeichnet. In diesem Gehäuse 1 sind die beiden Wellen 4 und 7 gelagert. Bei der Welle 4 handelt es sich um die angetriebene Welle auf der ein Exzenter oder eine Kurbel sitzt, deren Dreh­ punkt 3 oder Drehzapfen über die Lagerung 5, hier ein angedeu­ tes Kugellager mit der beweglichen Koppel 2 verbunden ist. Der zweite freidrehende Exzenter ist mit der Welle 7 im Gehäuse 1 gelagert und mit der Kurbel bzw. den Exzenterzapfen 6 in der Lagerung 8 mit der Koppel 2 verbunden.

Es ist ersichtlich, daß die Exzenter 3, 4 bzw. 6, 7 gleiche Ab­ stände voneinander aufweisen und eine gleiche Kreisbewegung ausführen, die aufgrund der verbindenden Koppel 2 in einer kreisförmigen Parallelverschiebung oder Kreisschwingung führen. Auf der angetriebenen Welle 4 ist ein Zeiger 9 gezeichnet, um die jeweilige Stellung des Exzenters bzw. der Kurbel anzudeuten.

An dem Gehäuse 1 sind Zapfen 10 und 11 angeordnet, deren Verbin­ dungslinie, die im Gehäuse 1 gelagerte zweite freidrehende Welle 7 schneidet bzw. kreuzt. Diese Verbindungslinie liegt in einem Winkel von 45° zu der Verbindungslinie zwischen den beiden im Gehäuse 1 gelagerten Wellen 7 und 4.

Auf dem die Welle 7 darstellenden Kreis und damit dem Krümmungskreis, der dem Radius (6, 7) und die Drehachse 7 als Mittelpunkt hat, sind die obere Verzweigungslage mit OT und die untere Verzweigungslage UT des Getriebes durch ent­ sprechende Hinweise angezeigt. Die Verbindungslinie zwischen den beiden Festzapfen 10 und 11 am Gehäuse schneidet den die Welle 7 darstellenden Kreis auf der linken Seite von OT und auf der rechten Seite von UT jeweils in einem Winkel von 45° gegenüber der Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten der beiden Wellen 4 und 7. Demnach ist die Drehrichtung des Getriebes in Richtung des angedeuteten Pfeiles A anzugeben.

An der Koppel 2 sind weitere Zapfen 12 und 13 angeordnet und den Festzapfen 10 und 11 zugeordnet. Diese Zapfen 12 und 13 an der Koppel kreuzen mit ihrer Verbindungslinie den Drehzapfen 6 des Exzenters bzw. den Kurbelzapfen 6 bzw. berühren seine Achse.

Jeweils zwischen den Zapfen 10 und 12 einerseits und den Zapfen 11 und 13 andererseits sind Schraubenfedern 14 und 15 mittels Haken angehängt, wobei beide Schraubenfedern vorteilhaft als Zugfedern ausgebildet sind und untereinander völlig gleich dimensioniert sind.

Diejenigen Winkelstellungen, in denen die gegeneinander wirken­ den Schraubenfedern 14 und 15 gleichmäßige Spannung haben, werden als obere Federgleichgewichtslage und als untere Federgleichgewichtslage be­ zeichnet. Eine Verbindungslinie zwischen der oberen Federgleichgewichtslage OFT und der unteren Federgleichgewichtslage UFT steht senkrecht auf den Verbindungslinien zwischen den Aufhängezapfen 12, 13 bzw. 10, 11 der Federn 14 und 15. Bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel kreuzt diese Verbindungslinie danach einen um den Zapfen 6 geschlagenen Kreis an einem Punkt der in Drehrich­ tung A um 45° gegen die obere Verzweigungslage bzw. untere Verzweigungslage geschwenkt ist und danach in Drehrichtung hinter diesen Verzweigungslagen liegt.

In Fig. 1 ist eine Stellung des Getriebes dargestellt, in der die beiden Federn 14 und 15 gleichmäßig gespannt sind und die Verbindungslinie zwischen ihren Zapfen 12 und 13 ober­ halb der freidrehenden Welle 7 liegt. Demnach befinden sich die Koppel 2 bzw. die Exzenterzapfen 3 und 6 in der oberen Federgleichgewichtslage, die um 45° in Drehrichtung gegenüber der oberen Verzweigungslage des Exzentergetriebes versetzt ist.

Nach Fig. 2 befindet sich die Koppel bzw. befinden sich die beiden Exzenter- oder Kurbelzapfen 3 und 6 in einer gegenüber der Fig. 1 in Drehrichtung um 90° geschwenkten Stellung. Die obere Feder 14 ist damit in ihrer am weitesten gespannten Stel­ lung und die untere Feder 15 befindet sich in ihrer am weitesten entspannten Stellung.

Nach Fig. 3 hat gegenüber der Fig. 2 eine weitere Schwenkung um 90° stattgefunden. Die Koppel bzw. die beiden Exzenter- oder Kurbelzapfen 3 und 6 haben die untere Verzweigungslage überwunden und befinden sich in der unteren Federgleichgewichtslage. Das heißt, daß beide Federn 14 und 15 gleich stark gespannt sind. Es ist zu erkennen, daß von der Stellung der Fig. 2 im Übergang zu der Stellung nach Fig. 3 die obere Feder sich entspannt hat und mit der durch die Entspannung freigegebenen Energie hat die Feder 14 das Getriebe sicher in Drehrichtung über die untere Verzweigungslage hinweggezogen. Eine Rückkehr bzw. Umkehr der Drehrichtung in der unteren Verzweigungslage bei sehr langsamen Lauf bzw. bei sehr nied­ riger Drehzahl ist nicht möglich, da eine solche Umkehr der Dreh­ richtung in der unteren Verzweigungslage gegen die Spannung der Feder 14 erfolgen müßte, die in Drehrichtung auf dem Weg ihrer Entspannung ist.

Bei weiterer Drehung um 90° in die Stellung nach Fig. 4 hat sich die Feder 14 weitgehend entspannt und die Feder 15 gegen­ überliegend hat ihre stärkste Spannung erreicht. Bei weiterer Drehung in Drehrichtung aus der in Fig. 4 dargestellten Stellung entspannt sich die Feder 15 wieder um die Koppel bzw. die Ex­ zenter- oder Kurbelzapfen 3 und 6 über die obere Verzweigungslage OT hinwegzuziehen in die Stellung, die in Fig. 1 dargestellt ist und in der die beiden Federn 14 und 15 gleichstark gespannt sind, also die obere Federgleichgewichtspunkt OFT durchlaufen wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß es für die Zwecke der Erfindung nicht wesentlich ist, daß jeweils die Federgleichgewichtspunkte um 45° in Drehrichtung gegenüber der Ver­ bindungslinie der Achsen der Wellen 4, 7 oder 3, 6 verdreht sind. Die Federn 14 und 15 können auch derart aufgehängt sein, daß ihre Wirkungslinie einen anderen Winkel zu den genannten Ver­ bindungslinien zwischen den Drehachsen ergibt. Wesentlich ist lediglich, daß die Federgleichgewichtspunkte jeweils in Drehrichtung hin­ ter den Verzweigungspunkten des Getriebes liegen. Ebenso ist es nicht erforderlich, daß die Federn 14 und 15 unmittelbar an dem zwei­ ten freidrehenden Exzenter angreifen, sie können vielmehr der­ art angeordnet sein, daß sie auch an anderen Punkten der Koppel 2 angreifen, wenn diese Punkte nur zwischen der Antriebswelle 4 und der zweiten freidrehenden Welle 7 liegen. Das heißt mit an­ deren Worten, wenn es sich bei der Koppel wie üblich um ein Ma­ schinenteil handelt, werden dort die Federn 14 und 15 an räumlich oder anderweitig bevorzugter Stelle angeordnet sein.

Nach der Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem Exzentertrieb und Federn in gleicher Weise angeordnet sind. Lediglich der Aufhängepunkt der Federn am angetriebenen Exzenter bzw. an der Koppel ist geändert. Dieser Aufhängepunkt befindet sich nach diesem Ausführungsbeispiel in der verlängerten Achse des Exzenter-Zapfens 6. Die beiden Aufhängepunkte 12 und 13 der Federn 14 und 15 sind gleichsam zusammengezogen zu dem einen Aufhängepunkt 16 und die Federn dementsprechend verlängert. In Fig. 5 ist eine Stellung entsprechend der Fig. 1 dargestellt - die weiteren Stellungen sind entsprechend den folgenden Fig. 2-4 und hinsichtlich der Anordnung nach Fig. 5 hier nicht wiederholt.

Es ist jedoch erkennbar, daß der Aufhängepunkt 16 auch bei­ spielsweise höher an der Koppel 2 angeordnet sein kann, z.B. unmittelbar oberhalb der Exzenterlagerung, deren Kugellager durch die verschiedenen weiten Kreise angedeutet ist. Die ge­ stellfesten Lager der Federn 14 und 15, also die Zapfen 10 und 11 am Gehäuse 1 sind dann ebenfalls um den gleichen Betrag wie der Zapfen 16 nach oben verschoben angebracht.

Claims (6)

1. Anordnung zur zwangsläufigen Führung eines Parallelkurbelgetriebes in der Verzweigungslage, bestehend aus einer Antriebskurbel und einer Abtriebskurbel, die bei je mit einem Drehgelenk mit der Koppel verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die An- und Abtriebskurbel als Exzenter (3 und 6) ausgebildet sind und die Verzweigungslagen zwangsläufig mit Hilfe zweier Federn (14 und 15) durchlaufen werden, von denen jeweils das eine Ende an der Koppel (2) und das andere am Gestell (1) befestigt ist und die Gleichgewichtslagen der beiden Federn (14 und 15) außerhalb der Totlagen der Koppel (2) in Drehrichtung bis zur Mitte zweier Gleichgewichtslagen hinter ihnen liegen.

2. Anordnung an einem Parallelkurbelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerade, die durch die Wirkrichtung der Federn (14 und 15) in der Mittellage zwischen den beiden Gleichgewichtsstellungen festgelegt ist, die Gestellgerade unter einem Winkel von 45° schneidet.

3. Anordnung an einem Parallelkurbelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden gestellfesten Federpunkte (10 und 11) auf einer Geraden befinden, die durch die gestellfeste Drehachse (6) der Antriebskurbel verläuft.

4. Anordnung an einem Parallelkurbelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden koppelfesten Federpunkte (12 und 13) auf einer Geraden befinden, die durch die koppelfeste Drehachse (7) der Antriebskurbel verläuft.

5. Anordnung an einem Parallelkurbelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfedern (14 und 15) als Zugfedern ausgebildet sind.

6. Anordnung an einem Parallelkurbelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die koppelfesten Federpunkte (12 und 13) in einem Aufhängepunkt zusammenfallen.