-
Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Pressgerät mit einem Elektromotor, einer Abtriebswelle des Elektromotors und einem die Pumpbewegung erzeugenden Getriebe.
-
Pressgeräte der in Rede stehenden Art sind bekannt. Diese sind in der Regel als Handgeräte konzipiert und weisen zum Betrieb des Elektromotors einen, in einem Handgriff einsetzbaren Akkumulator auf. Die Pumpbewegung eines Hydraulikkolbens wird mittels des Elektromotors unter Zwischenschaltung eines Getriebes erreicht.
-
Die
DE 92 10 406 U1 zeigt ein hydraulisches Pressgerät bei welchem über einen Exzenterantrieb die Pumpbewegung erzeugt wird.
-
Die
DE 198 25 160 A1 zeigt ein hydraulisches Pressgerät bei dem gleichfalls über einen Exzenterantrieb die Pumpbewegung erzeugt wird.
-
Aus der
DE 199 49 797 A1 ist gleichfalls ein hydraulisches Pressgerät bekannt, bei dem über ein als Planetengetriebe ausgebildetes Untersetzungsgetriebe für die Pumpbewegung gleichfalls letztlich ein Exzenterantrieb angetrieben ist.
-
Die
DE 692 21 221 T2 weist eine gleiche Ausgestaltung zu der vorstehend angeführten Druckschrift auf.
-
Die
US 3,686,915 A betrifft ein Blindniet-Setzgerät, das pneumatisch betrieben ist. Es wird unmittelbar der Druck aus einem Pneumatikanschluss genutzt.
-
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik beschäftigt sich die Erfindung mit der Aufgabe, das Pressgerät der in Rede stehenden Art im Hinblick auf ein die Pumpbewegung erzeugendes Getriebe vorteilhaft auszubilden.
-
Diese Aufgabe ist beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass die Abtriebswelle mit Abtriebs-Rotationskörpern in Eingriff steht und dass die Abtriebs-Rotationskörper in Axialrichtung der Abtriebswelle mit einem in der Axialrichtung beweglichen und auf die Abtriebs-Rotationskörper hin vorgespannten oberen Laufbahnkörper zusammenwirken, wobei eine Laufbahn des Laufbahnkörpers über ihren Umfang höhenmäßig strukturiert ist. Zufolge dieser Ausgestaltung ist ein Getriebe für ein hydraulisches Pressgerät geschaffen, mittels welchem die Rotationsbewegung der Abtriebswelle in eine Axialbewegung des Laufbahnkörpers koaxial zur Abtriebswelle übersetzt wird. Das Getriebe ist in einem engeren Sinne auch als Reibrad-Getriebe einzuordnen, das insbesondere auch eine Wandlung der Rotationsbewegung der Abtriebswelle in eine hin- und hergehende Bewegung eines Laufbahnkörpers. Konkret handelt es sich um eine hin- und hergehende Bewegung in Richtung der Abtriebswelle. Durch die Belastung, beispielsweise Vorspannung des Laufbahnkörpers ist eine stete Anlage der Abtriebs-Rotationskörper gegen die Laufbahn gegeben. Da letztere höhenmäßig strukturiert ist, ergeben sich je nach Umlaufposition der Abtriebs-Rotationskörper verschiedene axiale Positionen des Laufbahnkörpers. Entsprechend wird die Drehbewegung der Abtriebswelle in eine Pumpbewegung des Laufbahnkörpers gewandelt. Hierbei ist das Getriebe einfach aufgebaut, wobei der bevorzugt die Abtriebswelle antreibende Elektromotor und die durch die Laufbahnkörper gebildete Kolbenfläche in axialer Anordnung in einem Gehäuse vorgesehen werden können. Zufolge dessen ist ein stabartiges Gerätegehäuse realisierbar.
-
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Laufbahn des oberen Laufbahnkörpers, d. h. des auf der dem Elektromotor abgewandten Seite der Abtriebs-Rotationskörper angeordneten Laufbahnkörpers, zur Abtriebswelle hin geneigt verläuft, wobei sie im Querschnitt mit der Längsachse der Abtriebswelle zum freien Ende der Abtriebswelle hin betrachtet einen spitzen Winkel einschließt. Zufolge dessen bildet die Laufbahn eine Konusfläche aus, die zu einer punkt- bzw. in Strenge ellipsenartigen Berührung zwischen den Abtriebs-Rotationskörpern und der Laufbahn führt. Diesbezüglich ist bevorzugt vorgesehen, dass die höhenmäßige Strukturierung bezüglich eines zur Abtriebswelle konzentrischen Kreises gegeben ist. So ist bspw. die Laufbahn des Laufbahnkörpers mittels eines Fräsers, der jedoch abweichend von einer Kreisform geführt wird, hergestellt. Das die Konusfläche, d. h. die Laufbahn, aufweisende Element – der Laufbahnkörper – wird bedingt durch die rückwärtige Belastung in Richtung auf die Abtriebs-Rotationskörper ausgelenkt. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Abtriebs-Rotationskörper ist bevorzugt vorgesehen, dass diese scheibenförmig gestaltet sind. Es sind auch bspw. kugelförmige Abtriebs-Rotationskörper denkbar. Insbesondere bei einer scheibenförmigen Gestaltung erweist es sich weiter als vorteilhaft, dass die Abtriebs-Rotationskörper in einem Käfig bezüglich der Abtriebswelle sich diametral gegenüberliegend gehalten sind. Zufolge dieser Ausgestaltung ist die radial fluchtende Beaufschlagung der Getriebewelle bzw. der Abtriebswelle sichergestellt. Besonders vorteilhaft erweist sich weiter, dass die Abtriebs-Rotationskörper, gegenüberliegend, also gegebenenfalls antriebs- oder motorseitig, mit einem unteren Laufbahnkörper zusammenwirken. Demzufolge sind die Abtriebs-Rotationskörper in Axialrichtung betrachtet zwischen zwei Laufbahnkörpern gefangen, unter beidseitiger Beaufschlagung der zugeordneten Laufbahn. Auch hierbei wird bevorzugt, dass die Laufbahn des unteren Laufbahnkörpers zur Abtriebswelle hin geneigt verläuft, wobei sie im Querschnitt mit der Längsachse der Getriebewelle bzw. der Abtriebswelle zum motorseitigen Ende der Getriebewelle bzw. der Abtriebswelle hin betrachtet einen spitzen Winkel einschließt. Die Neigungswinkel der Laufbahnen des oberen und des unteren Laufbahnkörpers können hierbei unterschiedliche Winkel zur Abtriebswellen-Längsachse einschließen, wobei der Winkel der Laufbahn des unteren Laufbahnkörpers zur Abtriebswellen-Längsachse bis zu 90° betragen kann. Diesbezüglich ist weiter denkbar, dass die Laufbahn des unteren Laufbahnkörpers höhenmäßig gleichmäßig ausgeformt ist, so dass diese Laufbahn die Funktion einer unteren, in Umlaufrichtung der Abtriebs-Rotationskörper gleichmäßigen Abstützfläche ausübt. Alternativ kann jedoch vorgesehen sein, dass die Laufbahn des unteren Laufbahnkörpers über ihren Umfang höhenmäßig strukturiert ist. Entsprechend der Ausgestaltung der Laufbahn des oberen Laufbahnkörpers ist auch beim unteren Laufbahnkörper bevorzugt eine Konusfläche ausgeformt, die zu einer punkt- bzw. in Strenge ellipsenartigen Berührung zwischen dem Abtriebs-Rotationskörperrand und der Laufbahn führt. Demzufolge wird nicht nur der obere Laufbahnkörper durch die Abtriebs-Rotationskörper in Axialrichtung ausgelenkt, sondern darüber hinaus auch durch die höhenmäßige Strukturierung der unteren Laufbahn die Abtriebs-Rotationskörper selbst und mit diesen der obere Laufbahnkörper oszillatorartig entgegen der Belastung bzw. Vorspannung bewegt. Der untere Laufbahnkörper ist unabhängig davon, ob er auch in seiner Laufbahn höhenmäßig strukturiert ist, wesentlich im Hinblick auf die Abwälzbewegung eines Abtriebs-Rotationskörpers; denn ein Abtriebs-Rotationskörper stützt sich an dem unteren Laufbahnkörper im Zuge einer Abwälzung und Anhebung des oberen Laufbahnkörpers ab. Die Beanspruchung des Laufbahnkörpers wird auf beide gegenüberliegende Rotationskörper verteilt.
-
Die beiden Laufbahnkörper sind gemäß einer Ausgestaltung gegenüber der Abtriebswelle und den Abtriebs-Rotationskörpern drehfest angeordnet. Um jedoch eine Hubverstellung anzubieten, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass jedenfalls bei höhenmäßiger Strukturierung des unteren und oberen Laufbahnkörpers diese Laufbahnkörper in Umfangsrichtung zueinander einstellbar sind. Eine höhenmäßige Strukturierung der Laufbahn des unteren Laufbahnkörpers führt auch aufgrund der hiermit einhergehenden betriebsmäßigen Axialbewegung der Laufbahnkörper zu einer Belastung der Getriebewelle in Axialrichtung. Um hier Abhilfe zu schaffen, kann auch eine axial bewegliche Welle, gegebenenfalls aufgrund entsprechender Wellenkupplung, vorgesehen sein.
-
Bezüglich der Zusammenwirkung von Abtriebs-Rotationskörpern und Getriebewelle bzw. Abtriebswelle wird vorgeschlagen, dass ein Abtriebs-Rotationskörper eine Wellen-Eingriffsfläche aufweist, die sich parallel zur Achse der Getriebewelle bzw. Abtriebswelle erstreckt. So kann diesbezüglich eine reibschlüssige Mitnahme der Abtriebs-Rotationskörper über die Getriebewelle bzw. die Abtriebswelle erfolgen. Desweiteren ist vorgesehen, dass ein Abtriebs-Rotationskörper eine Laufbahn-Eingriffsfläche aufweist, die sich in einem gleichen Winkel zur Abtriebswelle wie die Laufbahn des zugeordneten Laufbahnkörpers zur Abtriebswelle erstreckt. Demzufolge sind bevorzugt bei einer scheibenförmigen Ausgestaltung der Abtriebs-Rotationskörper diese im Bereich der umlaufenden Randkanten gefast. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein Abtriebs-Rotationskörper mittels einer Randkante als Laufbahn-Eingriffsfläche mit der Laufbahn des zugeordneten Laufbahnkörpers zusammenwirkt. Weiter kann auch vorgesehen sein, dass die Randkante im Querschnitt eine gekrümmte, etwa kreisabschnittförmig gekrümmte Randkante aufweist. Hierbei ergibt sich in Zusammenwirkung mit der in Umfangsrichtung konkav verlaufenden Laufbahn des Laufbahnkörpers eine besonders vorteilhafte Wälzpaarung.
-
Eine weitere alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Getriebewelle bzw. die Abtriebswelle eine Umfangsverzahnung aufweist, die mit einer Umfangsverzahnung der Abtriebs-Rotationskörper kämmt. Auch derartig ausgeformte Abtriebs-Rotationskörper können in einem Käfig bezüglich der Getriebewelle bzw. der Abtriebswelle sich diametral gegenüberliegend gehalten sein. Möglich ist hingegen auch, dass die Abtriebs-Rotationskörper mit einer Innenverzahnung eines die Abtriebs-Rotationskörper und die Abtriebswelle aufnehmenden Ringkörpers kämmen. Auch hierdurch ist die radial fluchtende Beaufschlagung der Getriebewelle bzw. der Abtriebswelle gewährleistet. Um im Verhältnis zu einer vorbestimmten Drehzahl der Getriebewelle bzw. der Abtriebswelle eine Frequenzerhöhung der oszillierenden Bewegung zu erreichen, können drei oder mehr Abtriebs-Rotationskörper vorgesehen sein. Entsprechend der Anzahl der Abtriebs-Rotationskörper ist auch die Laufbahn des oberen Laufbahnkörpers und gegebenenfalls die Laufbahn des unteren Laufbahnkörpers höhenmäßig strukturiert. Eine weitere Verlängerung des Hubes kann dadurch erreicht sein, dass zwei oder mehr Einheiten von Abtriebs-Rotationskörper und einem oberen Laufbahnkörper axial hintereinander vorgesehen sind.
-
Das erfindungsgemäße Getriebe ist ausgesprochen einfach aufgebaut. Sowohl die Abtriebs-Rotationskörper als auch die bevorzugt konisch ausgeformte Laufbahnen aufweisenden Laufbahnkörper sind einfach herstellbar. Es ergibt sich auch eine größere Laufruhe gegenüber bekannten Getrieben. Vorteilhaft ist auch, dass eine rein sinusförmige Bewegung möglich ist. Auch weist das Getriebe ein vergleichsweise geringes Gewicht und einen günstigen Raumbedarf auf. Um bei der oszillierenden Bewegung des oberen Laufbahnkörpers und gegebenenfalls der Abtriebs-Rotationskörper einer ungewollten Verlustleistung durch einen Aufpumpeffekt entgegenzuwirken, kann der obere, axial bewegliche Laufbahnkörper mit in Längserstreckung der Abtriebswelle ausgerichteten Durchbrechungen versehen sein. Der Hub des oberen Laufbahnkörpers entspricht bevorzugt etwa einem Zehntel bis einem Dreißigstel des Kolbendurchmessers, d. h. des Durchmessers des Laufbahnkörpers. Wenn der obere Laufbahnkörper zugleich als Kolben dienen soll, der geschlossen ausgebildet ist, wird zweckmäßigerweise eine entsprechende Lüftung radial vorgesehen. Bspw. kann in einer das Getriebe radial umgebenden Wandung eine Lüftungsöffnung ausgebildet sein.
-
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche lediglich mehrere Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine perspektivische, partiell geschnittene Darstellung eines erfindungsgemäßen Getriebes in einer ersten Ausführungsform, bei Anordnung desselben in einem hydraulischen Pressgerät;
-
2 den Längsschnitt durch das Pressgerät mit Getriebe gemäß 1;
-
3 den Schnitt gemäß der Linie III-III in 2;
-
4 das Getriebe der ersten Ausführungsform in einer perspektivischen Explosionsdarstellung;
-
5 eine vergrößerte Längsschnittdarstellung durch das Getriebe, die unterste Stellung eines oberen, einen Kolben ausbildenden Laufbahnkörpers betreffend;
-
6 den Schnitt gemäß der Linie VI-VI in 5;
-
7 den Schnitt gemäß der Linie VII-VII in 5;
-
8 eine der 5 entsprechende Darstellung, jedoch die obere Totpunktstellung des oberen Laufbahnkörpers betreffend;
-
9 den Schnitt gemäß der Linie IX-IX in 8;
-
10 den Schnitt gemäß der Linie X-X in 8;
-
11 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Getriebes in einer zweiten Ausführungsform;
-
12 eine der 5 entsprechende Darstellung, jedoch die zweite Ausführungsform betreffend, bei einem eingestellten Null-Hub;
-
13 den Schnitt gemäß der Linie XIII-XIII in 12;
-
14 den Schnitt gemäß der Linie XIV-XIV in 12;
-
15 eine der 12 entsprechende Schnittdarstellung, jedoch nach einer um 90° um eine Abtriebsachse verlagerten Stellung von Abtriebs-Rotationskörpern;
-
16 den Schnitt gemäß der Linie XVI-XVI in 15;
-
17 den Schnitt gemäß der Linie XVII-XVII in 15;
-
18 bis 23 Darstellungen gemäß den 12 bis 17, jedoch bei einem eingestellten halben Maximalhub;
-
24 bis 29 weitere Darstellungen gemäß den 12 bis 17, jedoch bei Einstellung eines maximalen Hubes;
-
30 eine weitere perspektivische Explosionsdarstellung einer alternativen Ausführungsform des Getriebes;
-
31 einen Längsschnitt durch das Getriebe gemäß
-
30, mit einem oberen Laufbahnkörper in einer oberen Totpunktstellung;
-
32 den Schnitt gemäß der Linie XXXII-XXXII in 31;
-
33 den Schnitt gemäß der Linie XXXIII-XXXIII in 31;
-
34 bis 36 Darstellungen gemäß den 31 bis 33, jedoch die untere Totpunktstellung des oberen Laufbahnkörpers betreffend;
-
37 eine weitere alternative Ausgestaltung des Getriebes in einer Explosionsdarstellung;
-
38 einen Längsschnitt durch das Getriebe der Ausführungsform gemäß 37;
-
39 den Schnitt gemäß der Linie XXXIX-XXXIX in 38;
-
40 den Schnitt gemäß der Linie XL-XL in 38;
-
41 einen gegenüber der Darstellung in 38 um 90° versetzten Längsschnitt durch das Getriebe;
-
42 eine weitere Ausführungsform des Getriebes in Explosionsdarstellung;
-
43 einen Längsschnitt durch das Getriebe gemäß 42;
-
44 den Schnitt gemäß der Linie XLIV-XLIV in 43;
-
45 den Schnitt gemäß der Linie XLV-XLV in 43;
-
46 bis 48 Darstellungen gemäß den 43 bis 45, jedoch nach einer Verlagerung von Abtriebs-Rotationskörpern um eine Abtriebswelle;
-
49 bis 51 weitere Darstellungen gemäß, den 43 bis 45, jedoch nach einer weiteren Verlagerung der Abtriebs-Rotationskörper;
-
52 eine schematische Darstellung der Herstellung eines Laufbahnkörpers mit höhenmäßiger Strukturierung und
-
53 eine der 5 entsprechende Darstellung, mit einer wellenmäßigen Nutzung der Drehzahluntersetzung.
-
Dargestellt und beschrieben ist zunächst mit Bezug zu den 1 bis 3 ein erfindungsgemäßes Getriebe 1 in einer beispielhaften Anordnung in einem hydraulischen Pressgerät 2.
-
Letzteres weist einen, mit einer Abtriebswelle 3 versehenen und in der dargestellten Ausführungsform mittels eines Akumulators 4 gespeisten Elektromotor 5 auf. Die Zuordnung des Akumulators 4 zu dem Pressgerät 2 ist in 1 lediglich schematisch dargestellt.
-
Mittels des Elektromotors 5 wird in dem Pressgerät 2 über eine Öldruckerhöhung ein Kolben 6 entgegen der Kraft einer Druckfeder 7 bewegt. Mit dem Kolben 6 ist über einen Kolbenschaft 8 eine verlagerbare Pressbacke 9 verbunden, welche im Zuge des Pressvorganges in Richtung auf eine feststehende Pressbacke 10 verlagert wird.
-
Durch die erfindungsgemäße, noch nachstehend näher beschriebene Ausgestaltung des Getriebes 1 ist eine Umsetzung der Rotationsbewegung der durch den Elektromotor 5 angetriebenen Abtriebswelle 3 in eine oszillierende Pumpbewegung eines Pump-Kolbens 34 erreicht. Diese hin- und hergehende Pumpbewegung erfolgt in Axialrichtung der Abtriebswelle 3, womit eine stabförmige Ausgestaltung des angetriebenen Gerätes – hier des Pressgerätes 2 – ermöglicht ist.
-
Das erfindungsgemäße Getriebe kann darüber hinaus auch in anderen Geräten eingesetzt werden, bei welchen eine Pumpbewegung erreicht werden soll, so bspw. bei Einspritzpumpen oder elektromotorisch angetriebenen Luftpumpen. Darüber hinaus kann die oszillierende Bewegung des Getriebekörpers auch zur Vibrationserzeugung, bspw. bei Putz- oder Poliermaschinen, genutzt werden.
-
Die 4 bis 10 zeigen eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes. Dieses setzt sich im Wesentlichen aus einem in einem kreiszylindrischen Mantelgehäuse 11 angeordneten unteren Laufbahnkörper 12, einem oberen Laufbahnkörper 13 und zwei zwischen den Laufbahnkörpern 12 und 13 angeordneten, in einem Käfig 14 gehaltenen Abtriebs-Rotationskörpern 15 zusammen.
-
Die Laufbahnkörper 12 und 13 sind, koaxial ausgerichtet zur Abtriebswelle 3 des Elektromotors 5, drehfest in dem Gehäuse 11 gehalten, wozu bei dem Ausführungsbeispiel ein Blockierungsstift 16 halbumfangsseitig in parallel zur Drehachse ausgerichtete Kerben 17 der Laufbahnkörper 12, 13 und halbumfangsseitig gegenüberliegend in einer entsprechend ausgerichtete, innenwandigen Nut 18 des Gehäuses 11 sperrend einliegt.
-
Jeder Laufbahnkörper 12, 13 weist Laufbahnen 19, 20 auf, die einander zugewandt sind.
-
Zwischen dem unteren, dem Elektromotor 5 zugewandten Laufbahnkörper 12 und dem oberen, dem Elektromotor 5 abgewandten Laufbahnkörper 13 sind die Abtriebs-Rotationskörper 15 angeordnet, welche scheibenförmig ausgebildet sind, wobei die Rotationsachsen dieser Abtriebs-Rotationskörper 15 parallel ausgerichtet sind zur Längsachse x der Abtriebswelle 3.
-
Die Abtriebs-Rotationskörper 15 wirken beidseitig mit ihren umlaufenen Randkanten mit den jeweils zugeordneten Laufbahnen 19, 20 der Laufbahnkörper 12, 13 zusammen.
-
Wie erwähnt, sind die Abtriebs-Rotationskörper 15 in einem Käfig 14 gehalten derart, dass diese sich bezüglich der Abtriebswelle 3 diametral gegenüber liegen. Der Käfig 14 läuft entsprechend mit den Laufbahnkörpern zusammen um die Abtriebswelle um. Die Umdrehungszahl des Käfigs ist entsprechend untersetzt zu der Umdrehungszahl der Rotationskörper. Dieses kann auch konstruktiv genutzt werden, wie sich etwa aus dem Ausführungsbeispiel der 53 ergibt.
-
53 stellt eine Darstellung entsprechend 5 dar, wobei jedoch der Laufbahnkörper 13 lediglich als Umfangsring ausgebildet ist und eine Hohlwelle 35, angebunden an bzw. fest verbunden mit dem Käfig 14 den Laufbahnkörper 13 nach außen durchsetzt. Die Hohlwelle 35 kann genutzt werden, wenn die gegenüber der Welle 3 geringere Umlaufgeschwindigkeit des Käfigs 14 für weitere Zwecke genutzt werden soll und auch die Welle 3 zugleich benutzt werden soll (hindurchgeführt durch die Hohlwelle). Will man nicht die Welle 3 zugleich auch nutzen, muss die Hohlwelle 35 nicht als Hohlwelle gestaltet sein. Sie kann auch dann als Massivwelle gestaltet sein.
-
Die Abtriebswelle 3 durchsetzt den Boden 21 des unteren Laufbahnkörpers 12 sowie mittig den Käfig 14, wobei ein Abtriebswellen-Ende 23 rückwärtig des Käfigs 14 über diesen hinausragt.
-
Der Boden 22 des oberen Laufbahnkörpers 13 weist mittig, d. h. in axialer Verlängerung der Abtriebswelle 3 eine an den Wellendurchmesser angepasste Bohrung 24 auf.
-
Die Abtriebs-Rotationskörper 15 weisen jeweils eine durch die umlaufende Mantelfläche gebildete Wellen-Eingriffsfläche 25 auf, welche sich parallel zur Längsachse x der Abtriebswelle 3 erstreckt. Diese Eingriffsflächen 25 sind, wie auch die Oberfläche der Abtriebswelle 3, glattflächig ausgebildet, wonach die Zusammenwirkung von Abtriebswelle 3 und Abtriebs-Rotationskörpern 15 reibschlüssig erfolgt.
-
Die Laufbahnen 19, 20 der beiden Laufbahnkörper 12, 13 verlaufen zur Abtriebswelle 3 hin geneigt, wobei die Laufbahn 19 des unteren Laufbahnkörpers 12 im Querschnitt mit der Längsachse x der Abtriebswelle 3 zum motorseitigen Ende der Abtriebswelle 3 hin betrachtet einen spitzen Winkel Alpha und die Laufbahn 20 des oberen Laufbahnkörpers 13 gleichfalls im Querschnitt mit der Längsachse x der Abtriebswelle 3 zum freien Ende 23 der Abtriebswelle 3 hin betrachtet einen spitzen Winkel Beta einschließt. In dem Ausführungsbeispiel sind Winkel Alpha und Beta von jeweils ca. 45° gewählt.
-
Zufolge dieser Ausgestaltung der Laufbahnen 19, 20 sind Konusflächen geformt, mit welchen die umlaufenden Randkanten der Abtriebs-Rotationskörper 15 zusammenwirken. Diese, Laufbahn-Eingriffsflächen 26 ausbildenden Randkanten sind – wie dargestellt – bevorzugt gefast, so dass die Eingriffsflächen 26 sich in einem gleichen Winkel zur Abtriebswelle 3 wie die zugeordneten Laufbahnen 19 bzw. 20 zur Abtriebswelle 3 erstrecken.
-
Der obere Laufbahnkörper 13 ist desweiteren in dem Mantelgehäuse 11 in Axialrichtung verschiebbar gehalten, wobei dieser in Richtung auf die Abtriebs-Rotationskörper 15 hin vorgespannt ist. Bei Einsatz des Getriebes 1 in einem wie eingangs beschriebenen Pressgerät 2 ist diese Vorspannung erreicht durch die auf dem Pump-Kolben 34 wirkende Druckfeder 35. Grundsätzlich kann auch die Gewichtskraft eines auf den oberen Laufbahnkörper wirkenden Teiles ausweichend sein.
-
Bedingt durch diese Vorspannung des oberen Laufbahnkörpers 13 werden die Abtriebs-Rotationskörper 15 stets nach axial innen hin beaufschlagt, so dass der Reibschluss zwischen diesen und der Abtriebswelle 3 gewährleistet ist.
-
Die Laufbahn 19 des unteren Laufbahnkörpers 12 ist, bezogen auf einen Grundriss, entsprechend einer Kreisform aus dem Laufbahnkörper 12 gefräst. Zufolge dessen wirken die Laufbahn-Eingriffsflächen 26 der Abtriebs-Rotationskörper 15 mit einer kreisförmigen Umlaufbahn der unteren Laufbahn 19 zusammen.
-
Ist die Laufbahn 20 des oberen Laufbahnkörpers 13 gleich der unteren Laufbahn 19, d. h. im Grundriss kreisförmig hergestellt, so ist durch diese Anordnung eine einfach herzustellende, montagefreundliche und toleranzunabhängige (Abtriebs-)Wellen-Lagerung realisiert. Um darüber hinaus mittels dieser Anordnung auch eine Kolbenpumpe oder einen Vibrationserzeuger zu erstellen, ist die Laufbahn 20 des oberen Laufbahnkörpers 13 bspw. mittels eines Fräsers abweichend von einer Kreisform hergestellt, so dass sich bei einer wie dargestellten Anordnung ein ellipsenartiger Grundriss der oberen Laufbahn 20 ergibt, dies bei stets gleichbleibendem Konuswinkel Beta zur Abtriebswelle 3. Zufolge dessen ist die Laufbahn 20 des oberen Laufbahnkörpers 13 in Bezug auf die mit dieser, auf einer Kreisbahn umlaufenden, zusammenwirkenden Abtriebs-Rotationskörper 15, aus Sicht der Abtriebs-Rotationskörper, über den Umfang höhenmäßig strukturiert.
-
Die Vorgehensweise zur – beispielhaften – Herstellung eines derart – bezogen auf eine Kreisbahn – höhenmäßig strukturierten Laufbahnkörpers ist in Einzelheit auch in 52 dargestellt. Ein Fräser 37 läuft auf einer ellipsenförmigen Bahn 38 um und erzeugt so, bei konstantem Flankenwinkel Beta, bezogen auf eine Kreisbahn 39, die strichliniert gleichfalls dargestellt ist, eine höhenmäßig strukturierte Laufbahn 20.
-
Zufolge dieser Laufbahnausgestaltung ergibt sich durch die Vorspannung eine höhenmäßige Anpassung des oberen Laufbahnkörpers 13 durch Axialverlagerung desselben im Zuge des Umlaufs der, durch die Abtriebswelle 3 angetriebenen, Abtriebs-Rotationskörper 15.
-
Die Darstellungen in den 5 bis 10 zeigen Stellungen der Abtriebs-Rotationskörper 15, in welchen letztere die Laufbahnzonen des oberen Laufbahnkörpers 13 mit auf die Längsachse x bezogenem geringstem Radius des ellipsenartigen Grundrisses durchlaufen. Zufolge dessen ist der obere Laufbahnkörper 13 in Art eines Kolbens in die axial oberste Stellung verbracht (vergl. 5 bis 7).
-
Im Zuge der weiteren Rotation der Abtriebs-Rotationskörper 15 durchlaufen diese die Laufbahnzonen mit vergrößertem Radius des ellipsenartigen Grundrisses, was aufgrund der konisch gleichmäßigen Ausgestaltung der Laufbahn 20 eine Verlagerung des oberen Laufbahnkörpers 13 aufgrund der gegebenen Vorspannung in eine unterste Stellung, d. h. in Richtung auf die Abtriebs-Rotationskörper 15 hin, zur Folge hat (vergl. 8 bis 10). Das stetige Umlaufen der Abtriebs-Rotationskörper 15 bewirkt entsprechend eine oszillierende Bewegung des oberen Laufbahnkörpers 13.
-
Die Darstellungen der 5 (bzw. 6, 7) und 8 (bzw. 9, 10) stellen also Schnittebenen durch axial unterschiedlich liegende Berührungspunkte der Abtriebs-Rotationskörper 15 mit dem Laufbahnkörper 13 dar.
-
Hierbei ist ein Maß a des Hubs abhängig vom Verhältnis der unterschiedlichen Radien der Laufbahnzonen.
-
In 52 ist schematisch eine mögliche Art der Herstellung eines Laufbahnkörpers mit einem im Sinne vorliegender Anmeldung höhenmäßig strukturierten Laufbahn 20 schematisch dargestellt. Ein Frässer 37 wird im Hinblick auf seine Drehachse 40 entlang einer Ellipsenbahn 39 geführt. Der Fräserwinkel Beta ergibt die konische Gestaltung der Laufbahn 20. Die Abweichung der Ellipse 39 gegenüber einer theoretischen Kreisbahn 38 ergibt, bezogen auf die theoretische Kreisbahn 38, die höhenmäßige Strukturierung der Laufbahn 20.
-
Entgegen dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel mit asymmetrischen Laufbahnen 19 und 20 zeigen die 11 bis 29 eine Ausführungsform, bei welcher die Laufbahnen 19 und 20 symmetrisch, d. h. mit über den jeweiligen Umfang höhenmäßig gleich (bezogen auf eine Kreisbahn bedeutet dies: gleich unterschiedlich) strukturiert sind. Dies bietet die Möglichkeit einer automatischen (etwa automatische Anpassung an den Betriebsdruck bzw. Gegendruck auf den oberen Laufbahnkörper), manuellen oder motorischen Hubverstellung, wozu der untere Laufbahnkörper 12 über einen Drehwinkel von bevorzugt 90° in dem Mantelgehäuse 11 drehverlagerbar ist. Eine jeweilige umfangsmäßige Stellung der Laufbahnkörper zueinander ist dann auch geeignet sperrbar, etwa durch eine lösbare Raste, um die während des Betriebs auftretenden Umfangskräfte ohne Verstellung der gewählten Stellung beizubehalten. Die Halte- und Verstellkräfte sind jedoch überraschend gering. Zur Handhabung ist eine, an den unteren Laufbahnkörper 12 befestigte und das Mantelgehäuse 11 im Bereich eines Längsschlitzes 27 durchsetzende Handhabungslasche 28 vorgesehen.
-
Mit Hilfe dieser Handhabungslasche 28 ist eine manuelle Drehverlagerung des oberen Laufbahnkörpers 13 erreichbar, dies bei drehfester Anordnung des oberen Laufbahnkörpers 13. Demzufolge sind die Laufbahnkörper 12, 13 umfangsmäßig zueinander einstellbar.
-
Die 12 bis 17 zeigen die Funktion des Getriebes 1 bei einer Stellung A0 des unteren Laufbahnkörpers 12, in welcher Stellung A0 das Maß a des Hubs gleich Null ist. Die Laufbahnen 19, 20 der Laufbahnkörper 12 und 13 sind zueinander um 90° versetzt angeordnet, so dass einem Tal der höhenmäßigen Strukturierung einer Laufbahn ein Berg der anderen Laufbahn gegenübersteht. Die über die Abtriebswelle 3 umlaufenden Abtriebs-Rotationskörper 15 bewirken demnach keine höhenmäßige, d. h. axiale Verlagerung des oberen Laufbahnkörpers 13. Vielmehr wälzen die Abtriebs-Rotationskörper 15 entsprechend der höhenmäßigen Strukturierung der Laufbahnen 19, 20 parallel zur Längsachse x über die Abtriebswelle 3 mitsamt dem die Abtriebs-Rotationskörper haltenden Käfig 14.
-
In den 18 bis 23 ist der untere Laufbahnkörper 12 in eine Stellung A1 drehverlagert, welche Stellung dem halben maximalen Hub entspricht. Hier sind die Laufbahnen 19 und 20 der Laufbahnkörper 12 und 13 umfangsmäßig um 45° zueinander versetzt. In dieser halben Maximalstellung ist die aus der Null-Stellung bekannte, oszillierende Bewegung der Abtriebs-Rotationskörper 15 auf der Abtriebswelle 3 überlagert von einer Hin- und Herbewegung des oberen Laufbahnkörpers 13 entlang der Längsachse x.
-
Die maximale Hubverstellung A2 ist in den 24 bis 29 gezeigt. Hierbei sind die Laufbahnen 19, 20 durch Verschwenkung des unteren Laufbahnkörpers 12 um 90° zur Null-Stellung umfangsmäßig hinsichtlich der ellipsenförmigen Herstellungs-Grundkontur gleich ausgerichtet, so dass einem Berg der höhenmäßigen Strukturierung der einen Laufbahn gleichfalls ein Berg der anderen Laufbahn gegenüberliegt. Entsprechend sind auch die Täler der höhenmäßigen Strukturen gegenüberliegend ausgerichtet. Zufolge dessen ist ein maximales Maß a des Hubes erreicht.
-
Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes 1 ist in den 30 bis 36 dargestellt. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um ein bezüglich der Huberzeugung (bezüglich bspw. Drehzahl einstufig) zweistufiges Getriebe gemäß der ersten Ausführungsform mit jeweils zwei Abtriebs-Rotationskörpern 15 je Stufe. Auch hier ist ein unterer, dem Elektromotor 5 zugewandter Laufbahnkörper 12 mit einer höhenmäßig gleichmäßig strukturierten Laufbahn 19 vorgesehen.
-
Der für die erste, d. h. dem Elektromotor 5 zugewandte Stufe zuständige obere Laufbahnkörper 13 ist in Axialrichtung betrachtet beidseitig mit einer Laufbahn 20 versehen. Demnach sind diese Laufbahnen 20 des mittleren Laufbahnkörpers höhenmäßig strukturiert, wobei eine Laufbahn 20 der ersten Stufe und die andere Laufbahn 20 der zweiten Stufe zugewandt zugeordnet ist.
-
Der die zweite Stufe abschließende, entfernt zu dem Elektromotor 5 angeordnete obere Laufbahnkörper 13 weist eine Laufbahn 20 auf, die höhenmäßig wie die Laufbahn 19 des unteren Laufbahnkörpers 12 gleichmäßig ausgeformt ist.
-
Die jeder Stufe zugeordneten Paare von Abtriebs-Rotationskörpern 15 sind jeweils in einem Käfig 14 bezüglich der Abtriebswelle 3 diametral gegenüberliegend gehalten, wobei diese Paare von Abtriebs-Rotationskörpern 15 unabhängig voneinander auf der Abtriebswelle 3 im Zuge der Rotationsbewegung verlagerbar sind.
-
Durch die gewählte Zweistufigkeit des Getriebes 1 ist ein erhöhtes Hubmaß a erreicht.
-
Wie aus den Darstellungen zu erkennen, sind hier wie auch in dem ersten Ausführungsbeispiel alle Laufbahnkörper mittels Blockierungsstiften 16 drehgesichert.
-
Alternativ kann hier jedoch auch vorgesehen sein, sowohl die unterste Laufbahn der ersten Stufe als auch die oberste Laufbahn der zweiten Stufe höhenmäßig zu strukturieren und den mittleren Laufbahnkörper zur Huberstellung drehverlagerbar in dem Gehäuse 11 zu haltern, so dass ein zweistufiges Getriebe mit einer Hubverstellung – wie sie anhand des zweiten Ausführungsbeispieles beschrieben wurde – erreicht werden kann.
-
Desweiteren kann auch eine Ausführung des Getriebes gemäß den 37 bis 41 gewählt sein. Hierbei handelt es sich zunächst im Wesentlichen um ein Getriebe gemäß der ersten Ausführungsform, wobei hier jedoch die Abtriebswelle 3 eine Umfangsverzahnung 29 aufweist, die mit einer Umfangsverzahnung 30 der Abtriebs-Rotationkörper kämmt. Zudem ist in dem Gehäuse 11 ein, die Abtriebs-Rotationskörper 15 und die Abtriebswelle 3 aufnehmender Ringkörper 31 vorgesehen. Dieser besitzt eine Innenverzahnung 32, die mit der Umfangsverzahnung 30 der Abtriebs-Rotationskörper 15 kämmt.
-
Wie aus den Darstellungen zu erkennen, sind asymmetrische Laufbahnen 19, 20 vorgesehen. Dem entsprechend behalten die Abtriebs-Rotationskörper 15 ihre axiale Position auf der Abtriebswelle 3. Sind hingegen symmetrische Laufbahnen 19, 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen, so sind, bedingt durch die axiale Verlagerbarkeit der Abtriebs-Rotationskörper 15, die Umfangsverzahnung 29 der Abtriebswelle 3 sowie die Innenverzahnung 32 des Ringkörpers 31 in ihrer in Achsrichtung gemessenen Länge entsprechend anzupassen.
-
Schließlich zeigen die 42 bis 51 eine weitere alternative Ausgestaltung des Getriebes 1 mit asymmetrisch ausgebildeten Laufbahnen 19, 20, d. h. einer unteren, höhenmäßig gleichmäßig ausgebildeten Laufbahn und einer oberen höhenmäßig strukturierten Laufbahn 20.
-
Entgegen den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen sind hier drei Abtriebs-Rotationskörper 15 um die Abtriebswelle 3 positioniert. Durch entsprechende Grundrissausbildung der oberen, höhenmäßig strukturierten Laufbahn 20 ist durch diese Maßnahme eine höhere Frequenz erreichbar. Hierzu weist die obere Laufbahn 20 einen dreieckförmigen Grundriss mit an die Radien der Abtriebs-Rotationskörper 15 angepasst ausgerundeten Eckbereichen.
-
Durch die Anordnung von drei Abtriebs-Rotationskörpern 15 wird bei jeweils 120° der Umlaufbewegung der Maximalhub des einen Kolben- oder Vibrationskörper bildenden oberen Laufbahnkörper 13 erreicht.
-
Um bei der Hubbewegung des oberen Laufbahnkörpers 13 einem, die Funktion negativ beeinflussenden Unterdruckaufbaues in dem Getriebe 1 zu verhindern, sind bevorzugt im Boden 22 des oberen Laufbahnkörpers 13 Durchbrüche 33 vorgesehen.
