DE102008054335B4

DE102008054335B4 - Dreh-Linear-Module Jura-DLM-EZ-A1

Info

Publication number: DE102008054335B4
Application number: DE200810054335
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-03
Filing date: 2008-11-03
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2028-11-04
Also published as: DE102008054335A1

Abstract

Dreh-Linear-Module, kurz DLM genannt, bei denen mit technisch einfachen Mitteln eine Drehbewegung in eine Linearbewegung oder umgekehrt, eine Linearbewegung in eine Drehbewegung umgewandelt werden kann, mit einer Dreh-Linear-Kurve DLK, die von einer einbogigen gestreckten Epizykloide EZ1a abgeleitet ist und die durch Verändern der Parameter a = Zykloidenstrahllänge, e = Exzentrizität der Epizykloide und D = Durchmesser des Schleifstiftes auf einer X-Y gesteuerten Schleifmaschine praktisch in unzähligen Varianten genauestens hergestellt werden kann, die durch Drehung um den festen Exzenterpunkt EPF der DLK, zwei gegenüber liegende Kurvenrollen mit dem gleichen Durchmesser D, die auf Rollenbolzen gelagert sind und durch zwei seitlich angeordnete Verbindungs-Platten mit einem konstanten Abstandsmaß A = 2a gehalten werden, sich ständig berühren, wobei der hier von den Kurvenrollen erzeugte radiale Hub von h = 4e direkt über je zwei Laschen, die an den Enden von zwei gegenüberliegenden Pumpenkolben angearbeitet und auch auf den Rollenbolzen seitlich gelagert sind, auf diese...

Description

1.0 Allgemeines, Ziel der Erfindung und Stand der Technik.
Ziel der Erfindung ist es, Dreh-Linear-Module (kurz DLM genannt) zu schaffen, bei denen mit technisch einfachen Mitteln eine Drehbewegung in eine Linearbewegung oder umgekehrt umgewandelt wird. Außerdem sollen die bei den bisher bekannten Dreh-Linear-Modulen auftretenden hohen Radialkräfte verringert und somit ein besserer Wirkungsgrad erzielt werden. In den folgenden Abschnitten werden die bekanntesten Dreh-Linear-Module kurz beschrieben und dessen Nachteile aufgezeichnet. Zum Stand der Technik kann hier auch die Österreichische AT PATENTSCHRIFT mit der Nr. 366 781 aufgeführt werden, in der eine KRAFT- ODER ARBEITSMASCHINE dargestellt ist, die zwar prinzipiell als ein Dreh-Linear-Mechanismus angesehen werden kann, aber mit diesem neuartigen DREH-LINEAR-MODUL mit zwei gegenüberliegenden mittig gelagerten Kurvenrollen, die sich spielfrei an einer Dreh Linear-Kurve DLK abrollen, keine vergleichbare Merkmale aufweist.
1.1 Der Kurbeltrieb.
Das bekannteste und auch am meisten verwendete DLM ist der Kurbeltrieb, wie auf Zeichng. Bl.1 in der dargestellt. Die wesentlichen Elemente des Kurbeltriebs sind der Zylinderkolben ZK, die Pleuelstange PS und die Exzenterscheibe (Kurbel) ES, die eine drehende (rotierende) Bewegung ausführt Die Pleuelstange, die mittels eines Bolzens KB im Zylinderkopf mittig und durch einen zweiten Bolzen EB auf den Exzenterkreis EK der Exzenterscheibe (Kurbelwelle) gelagert ist, kann auftretende Kräfte nur in Längsrichtung übertragen, die sich dann im Mittelpunkt des Zylinderbolzens ZB in eine Axial- und eine Radialkraft aufteilen. Diese Radialkraft, die sehr groß werden kann, siehe hierzu die einschlägige Fachliteratur, wird auf die Gehäusebohrung übertragen und verursacht hier enorme Reibverluste. Dadurch hat der Kurbeltrieb nur einen verhältnismäßigen geringen Wirkungsgrad und sollte Zukunft wegen den hohen Energiekosten nur noch in Einzelfällen verwendet werden.
1.2 Hochdruck-Pumpe mit Rollenschuh und Druckfeder.
In ist eine weitere bekannte Konstruktion für den linearen Antrieb einer Hochdruckpumpe aufgezeichnet, wobei eine Kurvenscheibe KS, die hier die Form einer Ellipse hat, von einer Antriebswelle AW angetrieben wird. Eine Kurvenrolle KR, die in einem Rollenschuh RS drehbar gelagert ist, rollt sich bei Drehung auf der Mantelfläche der Kurvenscheibe ab. Der Rollenschuh, der mittels einer Führungshülse FH, die rechtwinklig und mittig zur Antriebswelle im Pumpengehäuse PG geführt wird, überträgt dabei den Hub h der Kurvenrolle auf den Pumpenkolben PK, der in der Kolbenführung KF gelagert ist Eine Druckfeder DF, die beim Anstieg der Kurve zusammen gedrückt wird, sorgt dafür, dass beim Abstieg die Kurvenrolle immer in Berührung mit der Kurvenscheibe bleibt.
Die beim Auf- und Abstieg der Kurve auf die Rolle wirkenden Kräfte werden ähnlich wie beim Kurbeltrieb in eine Axial- und Radialkraft aufgeteilt. Diese Radialkräfte, die durch die Führungshülse FH auf die Gehäusebohrung übertragen werden, können sehr hoch ausfallen und verursachen enorme Reibverluste. Auch die Druckfeder bewirkt durch ihre Arbeit noch zusätzlich erhebliche Energieverluste. Für eine energiesparende Umwandlung einer Dreh- in eine Linearbewegung ist somit auch dieses System nur bedingt geeignet.
1.3 Zweispitzige hypozykloidische Dreh-Linear-Einheit.
In ist eine weitere Möglichkeit schematisch für eine Dreh-Linear-Einheit aufgezeichnet.
Wird nach dem ersten Bildungsgesetz für Hypozykloiden, siehe hierzu den Dubbel oder andere Fachliteratur, ein Rollkreis RK mit einem Radius r innen auf einen feststehenden Kreis FK mit einem Radius 2r schlupffrei abgerollt, so bewegt sich nach einem beliebigen Abrollwinkel α der Mittelpunkt des Roll-Kreises RK₀ von seiner Ausgangslage (Nulllage) MRK_o nach MRK₁ und die Gerade P₀-MRK₀ nach P₁-M_RK1, wobei der Abrollwinkel dieser Geraden β = –α beträgt. Der Berührungspunkt zwischen Festkreis und Rollkreis hat sich dabei von B₀ nach B₁ und der Exzenterpunkt auf dem Exzenterkreis EK von E₀ nach E₁ verlagert.
Der Punkt P₁ liegt somit auf einer Geraden die durch den Mittelpunkt MEK geht. Nach einem Abrollwinkel des Rollkreises RK auf dem Exzenterkreis EK von 180° ist der Berührungspunkt B auf dem Festkreis FK von B₀ nach B₂ gewandert und hat die Gerade P₀-P₂ gebildet, deren Länge g = 4r beträgt. Diese Gerade ist nach dem Bildungsgesetz eine zweispitzige Hypozykloide HZ2.
Dieses Gebilde kann technisch als ein Planetengetriebe verwendet werden, wobei der Festkreis FK als Wälzkreis W1 eines innen verzahnten Zahnkranzes ZAK mit dem Radius 2r und der Rollkreis RK als Wälzkreis W2 eines Sonnenrades SOR mit dem Radius r ausgebildet ist, dessen Mittelpunkt MRK auf den Exzenterkreis EK mit dem Radius r = e durch die Exzenterwelle EW geführt wird.
In ist so ein Dreh-Linear-Getriebe im Schnitt schematisch dargestellt, wobei der Führungszapfen FZ mit dem Sonnenrad SOR fest verbunden ist. Dieser Führungszapfen FZ beschreibt bei einer vollen Umdrehung des Sonnenrades SOR einmal die Gerade P₀-P₂ und bei einer zweiten Umdrehung des Sonnenrades diese Gerade in umgekehrter Richtung von P₂ nach P₀. Diese geradlinige Hin- und Herbewegung kann gut zum Antrieb von zwei gegenüberliegenden Zylinderkolben ZK1 u. ZK2 als Pumpe oder umgekehrt bei Verwendung als Motor zum Antrieb einer Drehwelle genutzt werden. Hierbei werden durch eine Verbindungsstange VS, die mittig auf den Führungszapfen FZ gelagert ist, die beiden Zylinderkolben durch die beiden Zylinderbolzen ZB1 und ZB2 fest verbunden.
Grundsätzlich muss jedoch gesagt werden, dass für so eine Konstruktion mit einem Planetengetriebe ein sehr großer technischer Aufwand erforderlich ist und sich somit bisher, obwohl schon lange bekannt, nicht durchgesetzt hat.
1.4 Gleichdickkurven
Auf Zeichng. Bl.2 ist in noch ein weiteres bekanntes System dargestellt, die sogenannte Gleichdickkurve GDK, siehe hierzu die Ausführungen im Internet ”aus Wikipedia- der freien Enzyklopädie” oder ”Gleichdick-Kantonschule Trogen”
Neben anderen bekannten Gleichdickkurven soll hier ein gleichseitiges Dreieck betrachtet werden mit den drei Spitzen S1; S2 u. S3 und den drei gleichlangen Schenkeln a. Schlägt man nun um die drei Spitzen Kreissegmente mit dem Radius R = a, so erhält man eine spitze Gleichdickkurve GDK, das sogenannte Reuleaux-Dreieck. Beim Drehen dieser Gleichdickkurve zwischen zwei parallelen Geraden G1 und G2 mit dem Abstandsmaß R = a werden diese ständig berührt.
Diese Gleichdickkurve ist jedoch für technische Maschinen nicht geeignet, da sich die Spitzen schnell abnutzen. Besser eignen sich hierfür vergrößerte Gleichdickkurven GDKA (siehe ), bei denen die drei Kreissegmente mit dem Radius R = a um ein beliebiges Maß r auf R + r vergrößert werden. Außerdem müssen um die drei Spitzen S1; S2 u. S3 auch noch drei Kreissegmente mit einem Winkel von 60° und mit einem Radius r gezogen werden, bis sie sich tangential mit den großen Segmente schneiden. Auch diese Gleichdickkurve berührt beim Drehen zwischen zwei parallelen Geraden G3 und G4 mit dem Abstandsmaß A = R + 2r diese ständig.
Wird diese vergrößerte Gleichdickkurve GDKA mit ihrem Mittelpunkt M auf eine fest gelagerte Antriebswelle AW gespannt, so berührt sie bei Drehung die beiden parallelen Geraden G3 und G4 eines Führungsrahmens FR ständig. Außensem wandern dabei die beiden Berührungspunkte B1 und B2 einmal auf der ganzen Mantelfläche der Gleichdickkurve und zweitens auf ein Stück der Geraden G3 und G4 des Führungsrahmens. In den bis sind diese Berührungspunkte bei verschiedenen Drehwinkeln dargestellt. Nach einem Drehwinkel von 30° (siehe ) ist der Berührungspunk B1 von seiner Ausgangslage B1₀ nach B1₂ und der zweite Berührungspunkt B2 von B2₀ nach B2₃ um das Maß X max gewandert. Nach einem Drehwinkel von 60° (siehe ) hat der Führungsrahmen FR seinen größten axialen Hub h = 2e ausgeführt. Bei einer vollen Umdrehung der Gleichdickkurve GDKA wird dieser Hub h also sechsmal ausgeführt. Diese axiale Bewegungen lassen sich gut für den Antrieb von Pumpen ausnutzen.
In ist so eine Pumpe schematisch aufgezeichnet. Die beiden Führungszapfen FZ1 u. FZ2 des Führungsrahmens FR gleiten dabei in zwei Führungsbuchsen FB1 und FB2, die mittig und rechtwinklig zur Antriebswelle AW im Pumpengehäuse PG angeordnet sind. Der gesamte Hub h = 2e wird vom Führ ungsrahmen FR, der durch einen Führungsstiftes FS gegen Verdrehung gesichert ist, auf die beiden Pumpenkolben PK1 u. PK2 übertragen.
Zusammenfassend muss gesagt werden, dass durch das Gleiten der Berührungspunkte B1 und B2, wie vorher beschrieben, die Mantelfläche der gesamten Gleichdickkurve GDKA und die beiden Berührungsflächen mit einer Länge +/–X auf dem Führungsrahmen FH einer großen Materialabnutzung unterworfen sind. Außerdem entstehen durch den Übergang der zwei verschiedenen Radien am GDKA enorme Beschleunigungsspitzen. Ferner ist der Gesamthub von der Seitenlänge a des Ausgangsdreieckes abhängig und beträgt nur h = 2e = 0.1547 a.
In den folgenden Abschnitten wird ein neuartiges Dreh-Linear-Modul DLM aufgezeichnet und beschrieben, bei dem die in den Abschnitten 1.1 bis 1.4 aufgeführten Nachteile beseitigt werden. Außerdem darf bei der Verwendung einer Kurve für die Antriebsscheibe diese niemals aus zusammengesetzten Segmenten, wie z. B. bei der Gleichdickkurve aus verschiedenen Radien bestehen, die enorme Beschleunigungsspitzen verursachen. Diese Kurve muss aus einer einzigen mathematischen Formel gebildet werden. Hierfür kommt nur die einbogige Epizykloide EZ1b in Frage, wie sie bereits unter allen in der Offenlegungsschrift 198 12 853.3-15 für Drehkolben-Maschinen JURA-DKM-EZ/HZ beschriebenen Epi- und Hypozykloiden, aufgeführt ist Diese einbogige Epizykloide EZ1b ist jedoch als Drehkolben-Maschine (Motor) nur bedingt geeignet, da sich durch den langen Bögen schlechte Verbrennungsräume bilden.
2.0 Die Epizykloide.
Um das Ziel zu erreichen, mit einfachen Mitteln und mit geringen Reibverlusten eine Drehbewegung in eine Linearbewegung oder umgekehrt eine Linearbewegung in eine Drehbewegung umzuwandeln, muss eine Kurveform gefunden werden, auf der sich zwei gegenüber liegende Kurvenrollen, die mittig zu einer Antriebswelle, mit einem bestimmten Abstand gelagert sind, spielfrei abrollen können. Die einzigste Kurve, die diese Bedingungen erfüllt, ist die einbogige Epizykloide, kurz EZ1a genannt. In den folgenden Abschnitten soll die Entstehung und technische Verwendbarkeit dieser Kurve genau aufgezeichnet und beschrieben werden.
2.1 Die einspitzige Epizykloide.
Auf Zeichng. Bl.3 ist in der eine einspitzige Epizykloide EZ1 dargestellt, die nach dem 1. Bildungsgesetz (1. BG), siehe Dubbel oder andere Fachliteratur, dadurch entsteht, wenn man einen beliebigen Punkt P auf dem Rollkreis RK mit dem Radius r betrachtet, der sich auf dem Festkreis FK mit dem gleichen Radius r abrollt. Nach einem beliebigen Abrollwinkel α hat sich der Mittelpunkt des Rollkreises von MRK₀ nach MRK₁ und die Gerade P₀-MRK₀ nach P₁-MRK₁ bewegt, wobei der Drehwinkel dieser Geraden β = 2α beträgt. P₁ ist somit ein Punkt der EZ1.
Nach einem Abrollwinkel von α = 180° hat sich der Mittelpunkt des Rollkreises von MRK₀ nach MRK₂ und der Punkt P von P₀ nach P₂ verlagert. Der Rollkreis hat dabei einen Winkel von β = 2α = 360° ausgeführt und der Punkt P₂ ist gleichzeitig die Wendespitze W der EZ1. Nach einer weiteren Umdrehung des Rollkreises erreicht der Punkt P seine Ausgangslage P₀ und hat dabei eine vollständige Epizykloide EZ1 gebildet.
Neben dem 1. und dem 2. Bildungsgesetz, siehe hierzu die einschlägige Fachliteratur, gibt es auch noch ein drittes, kurz BG3 genannt, mit dem sich viel einfacher alle Epi- u. Hypozykloiden aufzeichnen lassen, siehe hierzu auch die Ausführungen in der Offenlegungsschrift 198 12 853.3-15.
Verlängert man in die Gerade P₁-E₁ mit der Länge l = 2r des schraffierten Parallelogramms um das Doppelte auf die Gesamtlänge g = 4r, so liegt sein Endpunkt P₃ auf dem Rollkreis RK₃ und ist somit auch ein Punkt der EZ1.
Wird also eine Gerade P₁-P₃ (Länge l = 4r) mit ihrem Halbierungspunkt E₁ auf einem Exzenterkreis EK mit dem Radius r = e um den Mittelpunkt MEK so geführt, dass ihre Drehgeschwindigkeit α genau die Hälfte der des Exzenterpunktes E₁ betragt (α = 1/2β bzw. β = 2α) und die Drehrichtungen gleich sind, z. B. rechts im Uhrzeigersinn, so berühren die beiden Endpunkte P₁ und P₃ immer die Mantellinie der einspitzige EZ1 und sie geht immer durch die Wendespitze W.
Diese einspitzige Epizykloide ist jedoch für technische Maschinen nicht brauchbar, da sich die Wendspitze W sehr schnell abnutzt. Besser ist hier die gestreckte Epizykloide, kurz EZ1a genannt.
2.2 Die gestreckte einbogige Epyzykloide EZ1a.
Auf Zeichng. Bl.3 ist in der neben der vorher beschriebenen einspitzigen Epizykloide EZ1 eine größere EZ1c teilweise dargestellt (gestrichelte Linie), die ja nach dem 1.BG dadurch entsteht, wenn man einen beliebigen Punkt Pc auf dem Rollkreis RKc mit dem Radius c, auch Speichenlänge c genannt, betrachtet, der sich auf dem Festkreis FKc mit dem gleichen Radius c abrollt. Eine gestreckte Epizykloide entsteht ja bekanntlich dadurch, dass ein Punkt Pa innerhalb des abrollenden Kreises RKc betrachtet wird. In ist so eine getreckte Epizykloide EZ1a mit der verkürzten Speichenlänge e, die dem Radius r der ursprünglichen spitzen Epizykloide entspricht, aufgezeichnet Die Speichenlänge e = r wurde mit Absicht gewählt, damit beide Epizykloiden EZ1 und EZ1a die gleiche Exzentrizität e haben.
Nach einem beliebigen Abrollwinkel α hat sich der Mittelpunkt des Rollkreises von MRKc₀ nach MRKc₁ und die Gerade Pa₀-MRKc₀ nach Pa₁-MRKc₁ bewegt, wobei der Drehwinkel dieser Geraden β = 2α beträgt Pa₁ ist somit ein Punkt der EZ1a. Nach einem Abrollwinkel von α = 180° hat sich der Mittelpunkt des Rollkreises von MRKc₀ nach MRKc₂ und der Punkt Pa von Pa₀ nach Pa₂ verlagert. Der Rollkreis hat dabei einen Winkel von β = 2α = 360° ausgeführt und der Punkt Pa₂ ist der Wendepunkt Wa der EZ1a. Nach einer weiteren Umdrehung des Rollkreises erreicht der Punkt Pa seine Ausgangslage Pa₀ und hat dabei eine vollständige gestreckte Epizykloide EZ1a gebildet Verlängert man die Gerade Pa₁-E₁ mit der Länge a um das Doppelte auf die Gesamtlänge l = 2a, so ist der Endpunkt Pa₃ auch ein Punkt der EZ1a. Wird nach dem 3.BG eine Gerade Pa₁-Pa₃ mit einer beliebigen Länge l = 2a, wobei a größer sein muss als 2e, mit dem Halbierungspunkt E₀ auf einen Exzenterkreis EK mit dem Radius r = e um den Mittelpunkt MEK so geführt, dass ihre Drehgeschwindigkeit α genau die Hälfte der des Exzenterpunktes E beträgt (α = 1/2β bzw. β = 2α) und die Drehrichtungen gleich sind, z. B. rechts im Uhrzeigersinn, so bilden die beiden Endpunkte Pa₁ und Pa₃ immer eine einbogige, gestreckte Epizykloide EZ1a mit der Zykloidensdtrahllänge a. Außerdem geht diese Gerade immer durch den Wendepunkt W der einspitzigen EZ1.
2.3 Die Dreh-Linear-Kurve DLK.
Auf Zeichng. Bl.4 ist in der nach dem 3.BG eine einbogige, gestreckte Epizykloide EZ1a, wie im vorhergehenden Abschnitt beschrieben, in mehreren Phasen aufgezeichnet, wobei eine Gerade Pa₀-Pa₃ mit der Länge A = 2a mit ihrem Mittelpunkt E₀ so auf einem Exzenterkreis EK mit dem Radius r = e geführt wird, dass die Drehgeschwindigkeit α dieser Geraden genau die Hälfte der des Exzenterpunktes E beträgt (α = 1/2β bzw. β = 2α) und die Drehrichtungen gleich sind, z. B. rechts im Uhrzeigersinn, so geht diese Gerade immer durch den festen Exzenterpunkt EPF, der dem Wendepunkt W der ursprünglichen einspitzigen EZ1 entspricht.
Wird nun um die beiden Endpunkte dieser Geraden immer ein Kreis KR mit dem Radius d gezogen, so erhält man eine Hüllkurve, hier als Dreh-Linear-Kurve DLK bezeichnet Der Berührungspunkt B zwischen dieser Kurve und den Kreisen KR wandert bei Drehung z. B. um den Winkel α von seiner Nulllage B₀, wo er auf der Geraden Pa₀-E₀ liegt, nach B₁ um den Winkel γ1 neben der Geraden Pa₁-E₁, bis er nach einem Drehwinkel von α = 90° seinen größten Wert γ2 beim Berührungspunkt B₂ und bei einem Drehwinkel von α = 180° wieder auf der Geraden Pa₀-Pa₃ liegt Wegen dieser ständigen Verschiebung des Berührungspunktes B um den Winkel γ gibt es für die Dreh-Linear-Kurve keine genaue mathematische Formel.
Diese Kurve kann jedoch auf einer modernen, X-Y gesteuerten Schleifmaschine durch Verändern der Parameter a, e und d praktisch in unzähligen Varianten mittels eines Schleifstiftes mit dem Durchmesser D = 2d genauestens hergestellt werden, wenn sein Mittelpunkt MP = Pa auf der einbogigen, gestreckten Epizykloide EZ1a geführt wird.
2.4 Das Dreh-Linear-Modul DLM.
Wird die vorher beschriebene Dreh-Linear-Kurve DLK mit dem festen Exzenterpunkt EPF = W zentrisch auf eine Antriebswelle AW gespannt, wie auf Zeichng. Bl.4 in den u. schematisch dargestellt und angetrieben, so berühren die zwei gegenüberliegende Kurvenrollen KR1 und KR2, die auf zwei Rollenbolzen RB1 und RB2 gelagert sind, diese DLK ständig. Diese beiden Rollenbolzen werden in zwei seitlich angeordneten Verbindungsplatten VP7 und VP2 mit dem Abstandsmaß A = 2a geführt.
Die mittige und parallele Führung dieses Dreh-Linear-Moduls DLM zur Antriebswelle AW wird hier von den beiden Führungswellen FW1 und FW2 übernommen, die rechtwinklig im Gehäuse G geführt sind. Diese Führungswellen sind durch zwei Bolzen VB gelenkig mit den Verbindungslaschen verbunden und außerdem mittels zwei Führungsbolzen FB gegen Verdrehung gesichert. Die von der Antriebswelle erzeugte Drehbewegung wird also durch dieses Dreh-Linear-Modul DLM in eine Linearbewegung umgewandelt und kann direkt über die beiden Antriebskupplungen AK1 und AK2 auf zwei Pumpenkolben übertragen werden. Im umgekehrten Fall kann die Linearbewegung von zwei Motorenkolben ohne die Verwendung von Pleuelstangen direkt in eine Hubbewegung umgesetzt werden, was enorme Energie-Einsparrungen bedeutet.
2.5 Die Dreh-Linear-Pumpe JURA-DLP-EZ-1A.
Auf Zeichng. Bl.5 ist in den bis so eine konstruktions-fertige Dreh-Linear-Pumpe, kurz JURA-DLP-EZ-A1 genannt, aufgezeichnet Die Dreh-Linear-Kurve DLK, siehe Beschreibung im Abs.2.3, wird durch eine Spannhülse SH fest mit der Antriebswelle AW verspannt. Die beiden Kurvenrollen KR1 u. KR2 sind auf den beiden Rollenbolzen RB1 u. RB2 gelagert, die durch die beiden seitlichen Verbindungsplatten VP1 und VP2 mit dem Abstandsmaß A = 2a = 4r verbunden sind. Außerdem sind auf den Rollenbolzen noch die beiden Pumpenkolben PK1 und PK2 mittels je zwei Laschen, die an den Enden der Pumpenkolben angearbeitet sind, drehbar gelagert. Damit sich die Kurvenrollen und die Laschen in axialer Richtung auf den Rollenbolzen mit geringem Spiel bewegen lassen, werden die Verbindungsplatten durch vier Distanzrohre DR mittels der vier Innen-Sechskantschrauben ISS mit Übermaß verspannt.
Die beiden Pumpenkolben PK1 u. PK2, die zur Verminderung der Massenkräfte hohl ausgebildet sind, werden in den beiden Kolbenführungen KF1 und KF2, die im Pumpen-Gehäuse PG rechtwinklig und mittig zur Antriebswelle AW montiert sind, geführt und können den von der Dreh-Linear-Kurve erzeugten radialen Hübe ohne Verklemmung übertragen.
Die Verdreh-Sicherung wird hier von zwei Bundbolzen VS1 und VS2 übernommen, die im Pumpen-Deckel eingepresst sind und mit geringem Spiel an der vorderen Verbindungsplatte VP1 gleiten.
Die Enden der Pumpenkolben sind durch je einen Kolbenkopf KK1 u. KK2 verschlossen und mit einem Kegel versehen. Auch die beiden Kolbenführungen KF1 u. KF2 sind innen mit dem gleichen Kegel ausgebildet und die Einlass-Ventile EV1-EV2 sowie die Auslass-Ventile AV4-AV2 rechtwinklig hierzu angeordnet, wodurch das Todvolumen sehr klein gehalten werden kann. Bei größeren Pumpenkolben können die Kolbenköpfe und die Kolbenführungen mit vier schrägen Rächen wie eine Pyramide ausgebildet und mit je zwei selbstöffnenden Ein- und selbstschließenden Auslass-Ventile an jeder Seite ausgerüstet werden. Hierdurch werden das Todvolumen sowie auch die Strömungsverluste noch weiter verringert.
Außerdem werden die radial auftretenden Querkräfte durch die Kardan-Verbindung der beiden Pumpen-Kolben auf die beiden Pumpen-Führungen verteilt, was eine Verringerung der Reibverluste bedeutet. Durch diese neuen Dreh-Linear-Pumpen für mittlere bis hohe Drücke entfallen die sonst notwendigen Druckfedern, die die Pumpenkolben in ihre Nullstellung zurück bringen. Hierdurch werden enorme Energie-Einsparrungen erzielt.
3.0 Zusammenfassung
Mit diesen neuen Dreh-Linear-Modulen DLM können mit technisch einfachen Mitteln durch sogenannte Dreh-Linear-Kurven DLK Drehbewegungen in Linearbewegungen oder umgekehrt Linearbewegungen in Drehbewegungen umgewandelt werden. Diese Dreh-Linear-Kurven können durch Verändern der Parameter a, e und d praktisch in unzähligen Varianten hergestellt werden. Durch die rollenden Bewegungs-Abläufe werden viel höhere (bessere) Wirkungsgrade erreicht, als bei den bisher bekannten Systemen. Wegen den erzielbaren hohen Energie-Einsparungen sollten diese Dreh-Linear-Module in Zukunft in allen technischen Maschinen, hauptsächlich jedoch bei Pumpen und Motoren eingesetzt werden.

Claims

Dreh-Linear-Module, kurz DLM genannt, bei denen mit technisch einfachen Mitteln eine Drehbewegung in eine Linearbewegung oder umgekehrt, eine Linearbewegung in eine Drehbewegung umgewandelt werden kann, mit einer Dreh-Linear-Kurve DLK, die von einer einbogigen gestreckten Epizykloide EZ1a abgeleitet ist und die durch Verändern der Parameter a = Zykloidenstrahllänge, e = Exzentrizität der Epizykloide und D = Durchmesser des Schleifstiftes auf einer X-Y gesteuerten Schleifmaschine praktisch in unzähligen Varianten genauestens hergestellt werden kann, die durch Drehung um den festen Exzenterpunkt EPF der DLK, zwei gegenüber liegende Kurvenrollen mit dem gleichen Durchmesser D, die auf Rollenbolzen gelagert sind und durch zwei seitlich angeordnete Verbindungs-Platten mit einem konstanten Abstandsmaß A = 2a gehalten werden, sich ständig berühren, wobei der hier von den Kurvenrollen erzeugte radiale Hub von h = 4e direkt über je zwei Laschen, die an den Enden von zwei gegenüberliegenden Pumpenkolben angearbeitet und auch auf den Rollenbolzen seitlich gelagert sind, auf diese übertragen wird, wobei die Pumpenkolben, die zur Verminderung der Massenkräfte hohl ausgebildet und an den Enden durch je einen Kolbenkopf verschlossen sind, in den Kolbenführungen in radialer Richtung geführt werden.
Dreh-Linear-Module nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenköpfe, sowie auch die Kolbenführungen mit einem Kegel versehen sind und selbstöffnende Einlass- und selbstschließende Auslass-Ventile rechtwinklig zur Mantelfläche angeordnet sind, wodurch das Todvolumen sehr klein gehalten werden kann, und bei größeren Pumpenkolben die Kolbenköpfe und auch die Kolbenführungen mit je vier Flächen wie eine Pyramide ausgebildet werden können, wodurch je zwei Ein- und Auslass-Ventile Platz finden um hierdurch das Todvolumen und auch die Strömungsverluste noch weiter zu verringern.
Dreh-Linear-Module nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an stelle von Pumpen auch Dampfkraftmaschinen oder Gas- bzw. Verbrennungsmotore verwendet werden, wodurch der Arbeitsablauf umgedreht und eine Linearbewegung in eine Drehbewegung umgewandelt wird.