DE102005025619A1

DE102005025619A1 - Wandler oder Getriebe zur Umwandlung einer Axialbewegung in eine Rotationsbewegung

Info

Publication number: DE102005025619A1
Application number: DE102005025619A
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Gorski
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2006-12-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wandler oder ein Getriebe zur Umwandlung einer Axialbewegung in eine Rotationsbewegung oder umgekehrt, mit zwei stirnseitigen Anschlusselementen, von denen eines um eine Rotationsachse verdrehbar, in Richtung derselben jedoch nicht oder nur abhängig von einer Verdrehbewegung verlagerbar ist, während das andere Anschlusselement in Richtung der Rotationsachse axial verlagerbar, jedoch nicht oder nur abhängig von einer Längsverlagerung um die Rotationsachse verdrehbar ist. Zwischen diesen Anschlusselementen sind strebenartige Übertragungselement gelenkartig abgestützt, die abseits der Rotationsachse gegenüber dieser geneigt verlaufen. Mit axialer Verlagerung in Richtung der Rotationsachse des zweiten nicht oder nur eingeschränkt verdrehbaren Anschlusselements wird diese Bewegung durch die Übertragungselemente auf das erste nicht oder nur eingeschränkt axial verlagerbare Anschlusselement übertragen, das hierdurch vorrangig um die Rotationsachse verdreht wird. Alternativ wird mit Einleiten einer Rotationsbewegung des ersten axial nicht oder nur eingeschränkt verlagerbaren Anschlusselementes diese Bewegung durch die Übertragungselemente auf das zweite nicht oder nur eingeschränkt verdrehbare Anschlusselement übertragen, das hierdurch vorrangig in Richtung der Rotationsachse verlagert wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wandler oder ein Getriebe zur Umwandlung einer Axialbewegung in eine Rotationsbewegung oder umgekehrt, mit zwei stirnseitigen Anschlusselementen, von denen eines um eine Rotationsachse verdrehbar, in Richtung derselben jedoch nicht oder nur abhängig von einer Verdrehbewegung verlagerbar ist, während das andere Anschlusselement in Richtung der Rotationsachse axial verlagerbar, jedoch nicht oder nur abhängig von einer Längsverlagerung um die Rotationsachse verdrehbar ist.
Grundsätzlich sind eine Vielzahl von Getriebebauarten bekannt; als Getriebe zur Umwandlung im wesentlichen einer Axialbewegung in im wesentlichen eine Rotationsbewegung oder umgekehrt kommen insbesondere Getriebebauarten mit in geeignet geformten Nuten in einer Rohrwand geführten Gleitsteinen zum Einsatz. Solche Getriebe klappern jedoch häufig bei Wechsellast und haben relativ hohe Reibungsverluste.

Daher soll hiermit ein demgegenüber günstigeres Getriebe (bzw. Wandler) aufgezeigt werden, das (bzw. der) eine Axialbewegung in eine Rotationsbewegung umwandelt oder umgekehrt, mit zwei stirnseitigen Anschlusselementen, von denen eines um eine Rotationsachse verdrehbar, in Richtung derselben jedoch nicht oder nur eingeschränkt – nämlich nur abhängig von einer Verdrehbewegung – verlagerbar ist, während das andere Anschlusselement in Richtung der Rotationsachse axial verlagerbar, jedoch nicht oder nur eingeschränkt – nämlich nur abhängig von einer Längsverlagerung – um diese Rotationsachse verdrehbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden zwischen diesen Anschlusselementen gelenkartig abgestützte strebenartige Übertragungselemente vorgeschlagen, die abseits der Rotationsachse gegenüber dieser geneigt verlaufen, so dass mit axialer Verlagerung im wesentlichen in Richtung der Rotationsachse des zweiten, nicht oder nur eingeschränkt verdrehbaren Anschlusselements diese Bewegung durch die Übertragungselemente auf das erste, nicht oder nur eingeschränkt axial verlagerbare Anschlusselement übertragen wird, das hierdurch vorrangig um die Rotationsachse verdreht wird, oder dass mit Einleiten einer Rotationsbewegung des ersten axial nicht oder nur eingeschränkt verlagerbaren Anschlusselementes diese Bewegung durch die Übertragungselemente auf das zweite, nicht oder nur eingeschränkt verdrehbare Anschlusselement übertragen wird, das hierdurch vorrangig in Richtung der Rotationsachse verlagert wird.

Dabei können die Übertragungselemente als Streben ausgebildet und für die gelenkartigen Verbindungen Gelenke vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, den Wandler oder das Getriebe im wesentlichen durch ein Rohr mit schräg geschlitzter Rohr-Wand auszubilden, so dass die Stege zwischen den Schlitzen als Übertragungselemente fungieren. Vorzugsweise können dabei die Schlitze in ihren Enden verbreitert ausgeführt sein, so dass die in diesen Abschnitten schmäleren Stege als Gelenke fungieren. Es können aber die Übertragungselemente auch im wesentlichen nur auf Zug belastbar sein, wobei bevorzugt ein geeignetes Rückstellelement für zumindest eines der Anschlusselemente vorgesehen ist.

Die beigefügten Prinzipskizzen zeigen stark abstrahierte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, wobei für gleiche Elemente in sämtlichen Figuren gleiche Bezugsziffern verwendet sind.
So ist mit der Bezugsziffer 1 ein erstes Anschlusselement des Getriebes (oder Wandlers) gekennzeichnet, das bspw. als Eingangselement fungiert, alternativ aber auch der Getriebeausgang sein kann. Mit der Bezugsziffer 2 ist ein zweites (anderes) Anschlusselement des Getriebes (oder Wandlers) gekennzeichnet, das bspw. als Ausgangselement fungiert, alternativ aber auch der Getriebeeingang sein kann. Zwischen den beiden Anschlusselementen 1, 2 sind allgemein sog. Übertragungselemente 3 vorgesehen.
Beim Ausführungsbeispiel nach 1 ist das Getriebe im wesentlichen durch ein kreiszylindrisches Rohr-Stück gebildet, dessen Stirnseiten oder Stirnflächen das erste bzw. zweite Anschlusselement 1, 2 bilden. Die Längsachse 4 dieses Rohres bildet gleichzeitig des Rotationsachse des Getriebes, für die im weiteren auch die Bezugsziffer 4 verwendet wird. In der Wand des Rohres (und somit abseits der Rotationsachse 4) sind über dem Umfang verteilt mehrere Schlitze 5 eingebracht, die gegenüber der Rotationsachse 4 unter einem spitzen Winkel geneigt verlaufen. Die zwischen diesen Schlitzen 5 verbleibenden Stege (der Rohrwand) fungieren als Übertragungselemente 3 zwischen den beiden Anschlusselementen 1, 2. An die nicht geschlitzten Endabschnitte der Rohrwand, die die Anschlusselemente 1, 2 darstellen, sind die Stege bzw. Übertragungselemente 3 quasi gelenkartig angebunden.
Im Folgenden wird nun kurz die Funktionsweise beschrieben, und zwar für eine spezielle Ausgestaltung, nach welcher eines der Anschlusselemente nur um die Rotationsachse 4 verdrehbar und dabei nicht längs dieser verlagerbar ist, während das andere Anschlusselement nur längs der Rotationsachse 4 verschiebbar oder verlagerbar und dabei nicht um diese Achse verdrehbar ist. Einer im weiteren geschilderten Bewegungs-Wandlung von einer Rotation zu einer Translation bzw. umgekehrt kann aber auch eine gleichartige Bewegungsübertragung überlagert sein, d.h. bei entsprechender Einschränkung eines Bewegungs-Freiheitsgrades sowie einer teilweisen Freigabe eines weiteren Bewegungs-Freiheitsgrades kann bspw. eine Rotationsbewegung des einen Anschlusselements in eine Translationsbewegung und Rotationsbewegung des anderen Anschlusselements umgewandelt werden, worauf an späterer Stelle noch näher eingegangen wird.
Wird beim Ausführungsspiel nach 1 das obere Anschlusselement 1, das um die Längsachse oder Rotationsachse 4 verdrehbar, jedoch nicht in Richtung dieser Rotationsachse 4 verlagerbar ist, um diese Rotationsachse 4 verdreht, so wird hiermit abhängig von der Verdreh-Richtung des Anschlusselements 1 das andere, untere Anschlusselement 2, das (bei diesem Ausführungsbeispiel, d.h. zunächst) nicht um die Rotationsachse 4 verdrehbar ist, in Richtung dieser Rotationsachse 4 verschoben, und zwar entweder vom oberen Anschlusselement 1 weg nach unten, wenn letzteres bei Betrachtung von oben auf die Rohrstirnseite im Uhrzeigersinn verdreht wird, oder zum oberen Anschlusselement 1 hin nach oben, wenn letzteres bei Betrachtung von oben auf die Rohrstirnseite gegen den Uhrzeigersinn verdreht wird. Dabei wird klar ersichtlich, dass anstelle einer Verdrehbewegung des oberen Anschlusselementes 1 auch eine Verschiebebewegung des unteren Anschlusselementes 2 initiiert werden kann, woraus sich dann eine Verdrehbewegung des oberen Anschlusselementes 1 ergibt.
Das Ausführungsbeispiel nach 2 ist dem nach 1 ähnlich, mit dem Unterschied, dass die Schlitze 5 in ihren Enden verbreitert ausgeführt sind, so dass die in den entsprechenden End-Abschnitten 6 deutlich schmäleren Stege bzw. Übertragungselemente 3 verbessert als Gelenke (hierfür wird ebenfalls die Bezugsziffer 6 verwendet) zwischen den (eigentlichen) Übertragungselementen 3 und dem jeweiligen Anschlusselement 1 bzw. 2 fungieren können. Hier liegen somit elastische Gelenke (6) vor; dabei (bei 2 und 1) zeichnen sich die durch die Stege aus der Rohrwand gebildeten Übertragungselemente 3 durch gezielt einstellbare Dämpfung bzw. Elastizität aus.
Bei den Ausführungsbeispielen nach den 3 und 6 sind die Übertragungselemente 3 als Streben ausgebildet und es sind für die gelenkartigen Verbindungen zwischen den Übertragungselementen 3 und den Anschlusselementen 1 bzw. 2 explizit Gelenke 6 vorgesehen. Dabei ist in 3 lediglich ein einziges Übertragungselement 3 dargestellt; wie mehrere Übertragungselemente 3 angeordnet sein können, zeigt 6.
Bei der Ausführungsformform nach 6 ist darüber hinaus das obere Anschlusselement 1 um die Rotationsachse 4 verdrehbar und abhängig davon in Richtung der Rotationsachse 4 translatorisch verlagerbar, da – wie ersichtlich – dieses Anschlusselement 1 auf einer Gewindespindel 7 mit Rechtsgewinde, deren Achse mit der Rotationsachse 4 zusammenfällt, geführt ist. Hingegen ist das untere Anschlusselement 2 auf nicht näher dargestellte Weise nur längs der Rotationsachse 4 verlagerbar, jedoch nicht um diese verdrehbar. Dann ruft eine Verdrehung des oberen Anschlusselements 1 im Uhrzeigersinn (von oben betrachtet) ein „quasi zweifache" translatorische Verlagerung des unteren Anschlusselementes 2 nach unten hervor, nämlich durch steileres Anstellen der Übertragungselemente 3 (ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach den 1, 2) und durch direkte Übertragung der Translationsbewegung des oberen Anschlusselements 1. Dabei sind selbstverständlich abweichend von dieser beschriebenen Kombination von überlagerten Bewegungen auch andere Kombinationen möglich.
Das Ausführungsbeispiel nach 5 ist wiederum ähnlich demjenigen nach 1, mit dem Unterschied, dass die Schlitze 5 kürzer ausgebildet sind und somit mehrere Reihen von Schlitzen 5 in Richtung der Rohr-Achse 4 (= Rotationsachse 4) betrachtet quasi übereinander vorgesehen sind.
Beim Ausführungsbeispiel nach 4 sind die Übertragungselemente 3 in Form von Fäden ausgebildet, die schräg zwischen den Außenseiten der beiden Anschlusselemente 1, 2 verlaufen. Dieser Wandler bzw. dieses Getriebe arbeitet jedoch nur in Richtung Zug-Schwell-Last, so dass bevorzugt an zumindest einem der Anschlusselemente 1, 2 ein geeignetes, figürlich nicht dargestelltes Rückstellelement angreifen kann. In vorteilhafter Weise lässt sich jedoch ein solcher Wandler besonders einfach als Faserverbundbauteil oder als Schlauch oder auch ohne Matrix herstellen.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen; so können bspw. zur Erzeugung relativ großer Drehwinkel mehrere der vorgeschlagenen Getriebe in Reihe geschaltet werden. Stets ergibt sich jedoch hiermit ein reibungsfreies und spielfreies Getriebe.

Claims

Wandler oder Getriebe zur Umwandlung einer Axialbewegung in eine Rotationsbewegung oder umgekehrt, mit zwei stirnseitigen Anschlusselementen (1, 2), von denen eines um eine Rotationsachse (4) verdrehbar, in Richtung derselben jedoch nicht oder nur abhängig von einer Verdrehbewegung verlagerbar ist, während das andere Anschlusselement (2) in Richtung der Rotationsachse (4) axial verlagerbar, jedoch nicht oder nur abhängig von einer Längsverlagerung um die Rotationsachse (4) verdrehbar ist, und wobei zwischen diesen Anschlusselementen (1, 2) strebenartige Übertragungselemente (3) gelenkartig abgestützt sind, die abseits der Rotationsachse (4) gegenüber dieser geneigt verlaufen, so dass mit axialer Verlagerung in Richtung der Rotationsachse (4) des zweiten, nicht oder nur eingeschränkt verdrehbaren Anschlusselements (2) diese Bewegung durch die Übertragungselemente (3) auf das erste, nicht oder nur eingeschränkt axial verlagerbare Anschlusselement (1) übertragen wird, das hierdurch vorrangig um die Rotationsachse (4) verdreht wird, oder dass mit Einleiten einer Rotationsbewegung des ersten axial nicht oder nur eingeschränkt verlagerbaren Anschlusselementes (1) diese Bewegung durch die Übertragungselemente (3) auf das zweite, nicht oder nur eingeschränkt verdrehbare Anschlusselement (2) übertragen wird, das hierdurch vorrangig in Richtung der Rotationsachse (4) verlagert wird.
Wandler oder Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungselemente (3) als Streben ausgebildet sind und für die gelenkartigen Verbindungen Gelenke (6) vorgesehen sind.
Wandler oder Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler oder das Getriebe im wesentlichen durch ein Rohr mit schräg geschlitzter Rohr-Wand ausgebildet ist, so dass die Stege zwischen den Schlitzen (5) als Übertragungselemente (3) fungieren.
Wandler oder Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (5) in ihren Enden verbreitert ausgeführt sind, so dass die in diesen Abschnitten schmäleren Stege (3) als Gelenke (6) fungieren.
Wandler oder Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungselemente (3) im wesentlichen nur auf Zug belastbar sind und dass ein geeignetes Rückstellelement für zumindest eines der Anschlusselemente (1, 2) vorgesehen ist.