[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lineargetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung und umgekehrt mit mindestens einer die Drehbewegung ausführenden Welle und mit mindestens einer die Linearbewegung ausführenden Schubstange.
[0002] Aus der DE-A1-4 419 560 ist ein Lineargetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung bekannt. Bei dieser Anordnung sind zwei parallel gegenüberliegende, gleichachsig gelagerte Kegelräder durch ein gemeinsames Antriebsritzel angetrieben. Die angetriebenen Kegelräder führen in entgegengesetzte Richtung Drehbewegungen aus. An den beiden gegenüberliegenden Kegelrädern sind auf der gleichen Höhenlinie mit Nadellagern versehene Mitnehmerbolzen angeordnet, die in eine mit der die Linearbewegung ausführenden Schubstange verbundene Schwinge eingreifen.
Die Mitnehmerbolzen und somit auch die Schwinge bewegen sich bei der Drehung der Kegelräder ständig auf einer gemeinsamen Höhenlinie, wodurch die an der Schwinge angeschlossene Schubstange linear angetrieben wird. Bei diesem Getriebe muss die Schubstange durch besondere, mit Kosten verbundenen Massnahmen unter Reibungsverlust gegen Verdrehung geführt werden, weil die in die Schwinge eingreifenden Mitnehmerbolzen auf die Schwinge ein Drehmoment ausüben. Ausserdem verursachen die in die Schwinge sich ständig quer zur Längsrichtung der Schwinge verschiebenden Mitnehmerbolzen eine beträchtliche Reibung, wodurch der Wirkungsgrad des Getriebes auch negativ beeinflusst wird.
Dieses Getriebe ist besonders nachteilig bei der Umwandlung einer Linearbewegung der Schubstange in eine Drehbewegung der Antriebswelle, weil dabei die an den Kegelrädern vorhandenen Mitnehmerbolzen in der Schwinge quer zur Schubrichtung der Schubstange unter einem beträchtlichen Reibungsverlust quer verschoben werden müssen.
[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lineargetriebe der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, das sowohl bei der Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung als auch umgekehrt verhältnismässig kleine Verluste und somit einen hohen Wirkungsgrad aufweist, raumsparend gebaut und wirtschaflich vorteilhaft ist.
[0004] Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, dass ein ortsfester, innenverzahnter Zahnkranz mit einem Teilkreisdurchmesser von D vorhanden ist,
dass die im ortsfesten Zahnkranz konzentrisch geführte Welle mit einer Planetenradwelle starr verbunden ist, wobei zwischen den parallel ausgerichteten Achsen der im ortsfesten Zahnkranz konzentrisch geführten Welle und der Planetenradwelle eine Distanz von D/4 liegt, dass auf der Planetenradwelle ein mit der Innenverzahnung des ortsfesten Zahnkranzes kämmendes Planetenzahnrad mit einem Teilkreisdurchmesser von D/2 drehbar gelagert ist, dass in einem Abstand von D/4 von der Achse des Planetenzahnrades ein mit dem Planetenzahnrad kraftschlüssig verbundener, für die Schubstange bestimmter Mitnehmerbolzen vorgesehen ist. Bei diesem Lineargetriebe sind sowohl die eine Drehbewegung ausführende Welle als auch das Planetenzahnrad in reibungsarmen Lagern gelagert und die Schubstange über ein reibungsarmes Lager auf dem Mitnehmerbolzen gefasst.
Durch diese Massnahmen erreicht man einen hohen Wirkungsgrad Das ganze Lineargetriebe ist im Zahnkranz raumsparend untergebracht. Alle sich drehenden Teile sind ausgewuchtet und es gibt keine Teile ausser der Schubstange, die eine seitliche Bewegung ausführen würde, so dass ein ruhiger Lauf des Lineargetriebes gesichert ist. Die wirtschaftlichen Vorteile sind durch die wenigen und einfachen Bestandteile des Lineargetriebes gegeben.
[0005] An der Welle ist mit Vorteil eine die Planetenradwelle tragende Scheibe befestigt. Die Befestigung der Planetenradwelle auf einer radialen Distanz von D/4 von der Achse der Welle auf der Scheibe ist einfach und führt zu einer vorteilhaften Gesamtanordnung.
[0006] Am Planetenzahnrad ist vorteilhafterweise mindestens eine Parallelscheibe befestigt, die den Mitnehmerbolzen für die Schubstange trägt.
Aus Platzgründen kann der Mitnehmerbolzen am Planetenzahnrad nicht direkt, sondern auf der Parallelscheibe befestigt werden.
[0007] Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>ein Lineargetriebe im Schnitt,
<tb>Fig. 2<sep>den Seitenriss dieses Getriebes im Schnitt und
<tb>Fig. 3<sep>dieses Lineargetriebe in einer Zwischenstellung.
[0008] Das in Fig.1 im Schnitt dargestellte Lineargetriebe weist eine für die Durchführung einer Drehbewegung vorgesehene Welle 1 auf, wobei die Drehbewegung auch an der Gegenseite, an der Welle 2 (Fig. 2) angeschlossen werden kann. Die Drehbewegung der Welle 1 und/oder 2 führt zur Linearbewegung der Schubstange 3. Um die Linearbewegung der Schubstange 3 zu erreichen, ist ein innenverzahnter Zahnkranz 4 mit einem Teilkreisdurchmesser von D vorgesehen. Die Welle 1 und/oder 2 ist im Zahnkranz 4 konzentrisch geführt. An der Welle 1 und 2 ist auf einer Distanz von D/4 je eine Planetenradwelle 5, 6 indirekt befestigt. Die Planetenradwellen 5 und 6 sind an je einer an der Welle 1 und 2 befestigten Scheibe 7, 8 angebracht.
[0009] Auf den Planetenradwellen 5, 6 sind Planetenzahnräder 9, 10 drehbar gelagert.
Die Planetenzahnräder 9, 10 weisen einen Teilkreisdurchmesser von D/2 auf und kämmen mit der Innenverzahnung des ortsfesten Zahnkranzes 4. In einem Abstand von D/4 von der Achse des Planetenzahnrades 9, 10 ist ein mit dem Planetenzahnrad 9, 10 kraftschlüssig verbundener Mitnehmerbolzen 11 angeordnet. An diesem Mitnehmerbolzen 11 ist die Schubstange 3 angelenkt. Aus Platzgründen ist der Mitnehmerbolzen 11 am Planetenzahnrad 9, 10 nicht direkt, sondern an einer mit dem Planetenzahnrad 9, 10 starr verbundenen Parallelscheibe 12, 13 befestigt.
[0010] Die Funktionsweise dieses Lineargetriebes kann wie folgt beschrieben werden:
[0011] Bei der Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung wird die Welle 1 und/oder die Welle 2 in Pfeilrichtung 14 in Drehbewegung versetzt. Die an den Wellen 1, 2 befestigten Scheiben 7, 8 werden dabei auch in Pfeilrichtung 14 mitgedreht.
Die an den Scheiben 7, 8 befestigten Planetenradwellen 5, 6 nehmen die Planetenzahnräder 9, 10 mit, die an der Innenverzahnung des Zahnkranzes 4 abrollen, weil sie mit dieser kämmen. Die Drehrichtung der Planetenradwellen 5, 6 ist mit dem Pfeil 14 gezeigt. Die Drehrichtung der Planetenzahnräder 9, 10 ist mit dem Pfeil 15 angedeutet.
[0012] Fig. 3 zeigt eine Zwischenstellung bei der Drehbewegung der Welle 1. Man erkennt in dieser Figur, dass der Mitnehmerbolzen 11 immer noch an der gleichen Höhenlinie liegt wie in Fig. 1.
Diese für die Schubstange 3 vorgesehene lineare Schubbewegung des Mitnehmerbolzens 11 ist durch das Verhältnis der Teilkreisdurchmesser von Zahnkranz 4 D zu Planetenzahnrad 9, 10 von D/2 sowie durch die Lagerung des Planetenzahnrades 9, 10 in einem Abstand von D/4 von der Achse der Welle 1, 2 bedingt.
[0013] Eine besonders vorteilhafte Verwendung dieses Lineargetriebes liegt bei der Umwandlung einer Linearbewegung in eine Drehbewegung vor. Beispielsweise kann bei der Umwandlung einer hin und her gehenden, linearen Kolbenbewegung in eine Drehbewegung der Kolbenhub bis zum Anschluss des Kolbenhubes an das Gehäuse des Lineargetriebes genutzt werden. Durch diese Massnahme ist eine gedrängte Bauweise der gesamten Getriebeanordnung möglich.
Die beidseitige, nicht dargestellte Ausführung der Schubstange 3 aus dem Gehäuse des Lineargetriebes ist besonders vorteilhaft, insbesondere für Boxermotoren. Die beidseitig angeordneten Wellen 1, 2 ermöglichen eine Parallelanordnung von zwei Antriebsrädern.
[0014] Ein weiterer Vorteil dieses Lineargetriebes ist darin zu sehen, dass allfällige Seitenbewegungen beispielsweise eines Kolbenpleuels ausbleiben, wodurch ein ruhiger Lauf dieses Lineargetriebes begünstigt wird.
Im Weiteren sind alle in Betrieb des Lineargetriebes sich drehenden Teile, wie die Wellen 1, 2, die Planetenzahnräder 9, 10, die Scheiben 7, 8, die Parallelscheiben 12, 13 und der Mitnehmerbolzen 11 in der Schubstange 3 in reibungsarmen Lagern gelagert, wodurch nicht nur ein ruhiger Lauf des Lineargetriebes, sondern auch ein verhältnismässig hoher Wirkungsgrad erreicht wird.
[0015] Im Bedarfsfall können auf den Scheiben 7, 8 noch weitere, nicht dargestellte Zahnradwellen angebracht werden, wobei die daran gelagerten Stützzahnräder mit der Innenverzahnung des Zahnkranzes 4 kämmen und sich daran stützen, wodurch die Biegebeanspruchung der Wellen 1, 2 herabgesetzt wird. Der Durchmesser dieser nicht dargestellten Stützzahnräder würde unter dem Durchmesser der Planetenzahnräder 9, 10 liegen.
The present invention relates to a linear gear for converting a rotational movement into a linear movement and vice versa with at least one shaft performing the rotational movement and with at least one linear movement exporting push rod.
From DE-A1-4 419 560 a linear transmission for converting a rotary motion into a linear motion is known. In this arrangement, two parallel opposite, coaxially mounted bevel gears are driven by a common drive pinion. The driven bevel gears perform in opposite directions rotational movements. At the two opposite bevel gears provided with needle bearings driving pins are arranged on the same contour line, which engage in a connected to the linear movement exporting push rod connected rocker.
The driving pins and thus also the rocker move with the rotation of the bevel gears constantly on a common contour line, whereby the connecting rod connected to the rocker rod is linearly driven. In this transmission, the push rod must be performed by special, associated with cost measures under friction against twisting, because the engaging in the rocker carrier pins exert on the rocker torque. In addition, cause in the rocker constantly transversely to the longitudinal direction of the rocker shifting Mitnehmerbolzen considerable friction, whereby the efficiency of the transmission is also adversely affected.
This transmission is particularly disadvantageous in the conversion of a linear movement of the push rod in a rotary motion of the drive shaft, because it must be moved transversely to the thrust direction of the push rod under a considerable friction loss transversely existing in the rocker drive pin in the rocker.
Object of the present invention is to propose a linear gear of the type mentioned, which has relatively small losses and thus high efficiency both in the conversion of a rotary motion into a linear motion and vice versa, built to save space and economically advantageous.
The stated object is achieved in that a stationary, internally toothed ring gear is provided with a pitch circle diameter of D,
in that the concentric guided in the fixed ring gear shaft is rigidly connected to a Planetenradwelle, wherein between the parallel aligned axes of the stationary gear ring concentrically guided shaft and the Planetenradwelle a distance of D / 4 that on the Planetenradwelle with the internal teeth of the stationary ring gear meshing planetary gear is rotatably mounted with a pitch diameter of D / 2, that at a distance of D / 4 from the axis of the planetary gear with a non-positively connected to the planetary gear, provided for the push rod driving pin is provided. In this linear gear both the rotational movement exporting shaft and the planetary gear are mounted in low-friction bearings and taken the push rod via a low-friction bearing on the driving pin.
Through these measures, one achieves a high degree of efficiency. The entire linear transmission is accommodated in a space-saving manner in the sprocket. All rotating parts are balanced and there are no parts except the push rod that would make a lateral movement, so that a smooth running of the linear gear is secured. The economic benefits are given by the few and simple components of the linear transmission.
On the shaft, a planetary gear carrying the disc is attached with advantage. The attachment of the Planetenradwelle at a radial distance of D / 4 from the axis of the shaft on the disc is simple and leads to an advantageous overall arrangement.
At the planetary gear at least one parallel disc is advantageously attached, which carries the drive pin for the push rod.
For reasons of space, the driving pin on the planetary gear can not be fixed directly, but on the parallel disc.
In the following the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
<Tb> FIG. 1 <sep> a linear gear in section,
<Tb> FIG. 2 <sep> the side elevation of this gear in section and
<Tb> FIG. 3 <sep> this linear gear in an intermediate position.
The linear transmission shown in section in Figure 1 has a shaft 1 provided for carrying out a rotational movement, wherein the rotational movement can also be connected to the opposite side, on the shaft 2 (Figure 2). The rotational movement of the shaft 1 and / or 2 leads to the linear movement of the push rod 3. In order to achieve the linear movement of the push rod 3, an internally toothed ring gear 4 is provided with a pitch circle diameter of D. The shaft 1 and / or 2 is guided concentrically in the ring gear 4. On the shaft 1 and 2 at a distance of D / 4 depending on a Planetenradwelle 5, 6 indirectly attached. The planetary gear shafts 5 and 6 are attached to a respective shaft 7 and 8 attached to the shaft 1 and 2.
On the Planetenradwellen 5, 6 planetary gears 9, 10 are rotatably mounted.
The planetary gears 9, 10 have a pitch circle diameter of D / 2 and mesh with the internal teeth of the stationary ring gear 4. At a distance of D / 4 from the axis of the planetary gear 9, 10 is a non-positively connected to the planetary gear 9, 10 driving pin 11th arranged. At this drive pin 11, the push rod 3 is articulated. For reasons of space, the driving pin 11 on the planetary gear 9, 10 is not directly, but attached to a rigidly connected to the planetary gear 9, 10 parallel plate 12, 13.
The operation of this linear transmission can be described as follows:
In the conversion of a rotary motion into a linear movement, the shaft 1 and / or the shaft 2 is rotated in the direction of arrow 14 in rotation. The attached to the shafts 1, 2 discs 7, 8 are also rotated in the direction of arrow 14.
The attached to the discs 7, 8 planetary gear shafts 5, 6 take the planetary gears 9, 10, which roll on the internal teeth of the ring gear 4, because they mesh with this. The direction of rotation of the planetary gear shafts 5, 6 is shown by the arrow 14. The direction of rotation of the planet gears 9, 10 is indicated by the arrow 15.
It can be seen in this figure that the driving pin 11 is still at the same contour line as in Fig. 1st
This provided for the push rod 3 linear thrust movement of the drive pin 11 is by the ratio of the pitch diameter of ring gear 4 D to planetary gear 9, 10 of D / 2 and by the bearing of the planetary gear 9, 10 at a distance of D / 4 from the axis of Wave 1, 2 conditionally.
A particularly advantageous use of this linear transmission is in the conversion of a linear motion in a rotational movement. For example, in the conversion of a reciprocating, linear piston movement into a rotary movement, the piston stroke can be used until the piston stroke is connected to the housing of the linear transmission. By this measure, a compact construction of the entire transmission arrangement is possible.
The two-sided, not shown embodiment of the push rod 3 from the housing of the linear gear is particularly advantageous, especially for boxer engines. The bilaterally arranged shafts 1, 2 allow a parallel arrangement of two drive wheels.
Another advantage of this linear transmission is the fact that any side movements fail, for example, a Kolbenpleuels, whereby a smooth running of this linear transmission is favored.
In addition, all in operation of the linear gear rotating parts, such as the shafts 1, 2, the planetary gears 9, 10, the discs 7, 8, the parallel discs 12, 13 and the driving pin 11 are mounted in the push rod 3 in low-friction bearings, thereby not only a smooth running of the linear gear, but also a relatively high efficiency is achieved.
If necessary, can be mounted on the discs 7, 8 even more, not shown gear shafts, wherein the support wheels mounted thereon mesh with the internal toothing of the ring gear 4 and be based on it, whereby the bending stress of the waves 1, 2 is reduced. The diameter of these supporting gears, not shown, would be below the diameter of the planet gears 9, 10.