DE3621441C2 - - Google Patents
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- DE3621441C2 DE3621441C2 DE19863621441 DE3621441A DE3621441C2 DE 3621441 C2 DE3621441 C2 DE 3621441C2 DE 19863621441 DE19863621441 DE 19863621441 DE 3621441 A DE3621441 A DE 3621441A DE 3621441 C2 DE3621441 C2 DE 3621441C2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
- F16H21/10—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
- F16H21/16—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for interconverting rotary motion and reciprocating motion
- F16H21/18—Crank gearings; Eccentric gearings
- F16H21/36—Crank gearings; Eccentric gearings without swinging connecting-rod, e.g. with epicyclic parallel motion, slot-and-crank motion
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16H21/14—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for conveying rotary motion by means of cranks, eccentrics, or like members fixed to one rotary member and guided along tracks on the other
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863621441 DE3621441A1 (de) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | Excentertrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863621441 DE3621441A1 (de) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | Excentertrieb |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3621441A1 DE3621441A1 (de) | 1988-01-14 |
DE3621441C2 true DE3621441C2 (de) | 1990-03-15 |
Family
ID=6303773
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863621441 Granted DE3621441A1 (de) | 1986-06-26 | 1986-06-26 | Excentertrieb |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3621441A1 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4343633A1 (de) * | 1993-12-21 | 1995-06-22 | Franz Otto Dr Ing Kopp | Umlaufend antreibbares Getriebe zur exakten Führung eines Punktes auf einer Geraden oder einer Ellipse |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1029210B (de) * | 1954-01-11 | 1958-04-30 | Gutehoffnungshuette Sterkrade | Hebelsystem mit selbsttaetiger Totpunktueberwindung |
-
1986
- 1986-06-26 DE DE19863621441 patent/DE3621441A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3621441A1 (de) | 1988-01-14 |
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