DE102013203697A1

DE102013203697A1 - Power transmission device

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Publication number: DE102013203697A1
Application number: DE102013203697.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2014-05-15
Also published as: DE202012010929U1

Abstract

Beschrieben wird eine Kraftübertragungseinrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden in eine Drehbewegung und umgekehrt, mit einer verschieblich gelagerten Doppelgabel mit einer Verzahnung an den zwei einander zugewandten Seiten der parallel verlaufenden Gabelschenkel, die jeweils Zahnstangen bilden und mit den Zähnen eines Ritzels kämmen, das zwischen den Gabelschenkeln auf einer Abtriebs- bzw. Antriebswelle angeordnet ist, welche die Gabelebene senkrecht durchsetzt. Die Zahnstangen sind dabei durch eine sich über die beiden Gabelbögen der Doppelgabel erstreckende fortlaufende Verzahnung miteinander verbunden. Der Abstand der sich gegenüberliegenden Zahnstangen ist so, dass das Ritzel mit nur jeweils den Zähnen einer der Zahnstangen in Eingriff ist und zwei Nockenbahnen an der Doppelgabel und eine Nockenscheibe am Ritzel so zusammenwirken, dass sich die Doppelgabel in der Gabelebene bei einer Drehung des Ritzels lateral so verschiebt, dass entweder die eine oder die andere Zahnstange mit dem Ritzel in Eingriff kommt und über die Länge einer Zahnstange in Eingriff bleibt, wobei die Umsteuerung immer dann erfolgt, wenn das Ritzel mit der Verzahnung in den Gabelbögen kämmt.A power transmission device is described for converting a reciprocating motion into a rotary motion and vice versa, with a displaceably mounted double fork with a toothing on the two mutually facing sides of the parallel fork legs, which each form toothed racks and mesh with the teeth of a pinion between the fork legs is arranged on an output or drive shaft which perpendicularly penetrates the fork plane. The racks are connected to one another by a continuous toothing that extends over the two fork arches of the double fork. The distance between the opposing racks is such that the pinion is in engagement with only the teeth of one of the racks and two cam tracks on the double fork and a cam disk on the pinion work together so that the double fork laterally in the fork plane when the pinion rotates shifts so that either one or the other rack comes into engagement with the pinion and remains in engagement over the length of a rack, the reversal always taking place when the pinion meshes with the toothing in the fork arches.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungseinrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden in eine Drehbewegung und umgekehrt, mit einer verschieblich gelagerten Doppelgabel mit einer Verzahnung an den zwei einander zugewandten Seiten der parallel verlaufenden Gabelschenkel, die jeweils Zahnstangen bilden und mit Zähnen eines Ritzels kämmen, der zwischen den Gabelschenkeln auf einer Abtriebs- bzw. Antriebswelle angeordnet ist, welche die Gabelebene senkrecht durchsetzt.The invention relates to a power transmission device for converting a reciprocating into a rotary motion and vice versa, with a slidably mounted double fork with a toothing on the two facing sides of the parallel fork legs, each forming racks and mesh with teeth of a pinion, the between the fork legs is arranged on a driven or drive shaft which passes through the fork plane perpendicular.

Derartige Kraftübertragungseinrichtungen sind bereits bekannt. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie die üblichen Nachteile eines Getriebes mit Pleuelstangen nicht aufweisen. Die Nachteile der bekannten Pleuelstangengetriebe liegen insbesondere in den ungünstigen Kraftübertragungsverhältnissen im unteren und oberen Totpunkt. In der Nähe dieser Umkehrpunkte ist die Beschleunigung der Kolben sehr niedrig, die Kolbengeschwindigkeit wird über die Hublänge von der Winkelposition der Kurbelwelle bestimmt. Schließlich führt die nichtaxiale Ausrichtung der Pleuelstange zu hohen Reibungsverlusten zwischen Kolben und Zylinderwand.Such power transmission devices are already known. They are characterized by the fact that they do not have the usual disadvantages of a transmission with connecting rods. The disadvantages of the known Pleuelstangengetriebe are in particular in the unfavorable power transmission ratios at the bottom and top dead center. In the vicinity of these reversal points, the acceleration of the pistons is very low, the piston speed is determined by the stroke length of the angular position of the crankshaft. Finally, the non-axial orientation of the connecting rod leads to high friction losses between the piston and the cylinder wall.

Um alle diese Nachteile zu vermeiden, wurden bereits gattungsgemäße Getriebe vorgeschlagen, die sich durch ein Abtriebs- bzw. Antriebsritzel auszeichnen, dessen Umfang nur zur knappen Hälfte mit Zähnen bestückt ist. Dieses Teilzahnrad muss daher in den Umkehrpunkten der Bewegung der Doppelgabel jeweils weitergeschaltet werden, d. h. die Teilverzahnung muss aus der Verzahnung der einen Zahnstange gelöst und mit der Verzahnung der anderen Zahnstange in Eingriff gebracht werden. Die Mechanismen zur Weiterschaltung des Teilzahnrads sind komplex und störanfällig. Eine weitere Problematik ist die Abfederung der Trägheitskräfte im Umkehrpunkt, der sich bei den bekannten Einrichtungen dadurch auszeichnet, dass in diesem Moment gerade kein Eingriff zwischen dem Ritzel und den Zahnstangen vorliegt.In order to avoid all these disadvantages, generic gear have already been proposed, which are characterized by a driven or drive pinion whose circumference is equipped with teeth only half of the extent. This partial gear must therefore be indexed in each case in the reversal points of the movement of the double fork, d. H. the sub-teeth must be released from the teeth of one rack and engaged with the teeth of the other rack. The mechanisms for indexing the partial gear are complex and prone to failure. Another problem is the cushioning of the inertial forces at the reversal point, which is characterized in the known devices characterized in that there is currently no engagement between the pinion and the racks.

Beim Getriebe, das in der FR-PS 2927138 beschrieben wird, erfolgt die Abfederung der Trägheitskräfte durch hydraulische oder pneumatische Stoßdämpfer. Nicht erklärt wird, wie das Teilzahnrad in den Umkehrpunkten der Bewegung weitergeschaltet wird.When the gear that in the FR-PS 2927138 is described, the suspension of inertial forces by hydraulic or pneumatic shock absorbers. It is not explained how the partial gear is indexed in the reversal points of the movement.

Bei dem Getriebe, dass in der WO89/10502 beschrieben wird, werden besondere Zahnformen vorgeschlagen, um die Bewegungsenergie in der Nähe der Totpunkte jeweils abzufangen. Auch ein Nockengetriebe wird vorgeschlagen, das jedoch nicht näher beschrieben wird. Auch bei diesem bekannten Getriebe fehlt es einem Mechanismus zur Umschaltung bzw. Weiterschaltung des Teilzahnrads in den Umkehrpunkten.In the transmission that in the WO89 / 10502 is described, special tooth shapes are proposed to intercept the kinetic energy in the vicinity of the dead points respectively. A cam gear is proposed, which will not be described in detail. Also in this known transmission, there is no mechanism for switching or indexing of the partial gear in the reversal points.

In der WO 96/16281 wird ein Getriebe vorgeschlagen, bei dem das Teilzahnrad durch jeweils einen Sonderzahn am Ende der Zahnstange weitergeschaltet wird. Dieser Mechanismus ist zwar vergleichsweise einfach. Es wird allerdings nicht beschrieben, wie bei diesem Getriebe die Trägheitskräfte abgefangen werden, die beim Umsteuern der Bewegungsrichtung auftreten. Erschwerend kommt hinzu, dass in diesem Moment Zahnstangen und Teilzahnrad außer Eingriff sind.In the WO 96/16281 a transmission is proposed in which the partial gear is indexed by a respective special tooth at the end of the rack. This mechanism is comparatively easy. However, it is not described how in this transmission, the inertia forces are absorbed, which occur when reversing the direction of movement. To make matters worse, that at this moment racks and part gear are disengaged.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftübertragungseinrichtung der bekannten Art weiterzuentwickeln und so auszugestalten, dass über den gesamten Hub einer hin- und hergehenden Kolben-/Zylindereinheit eine störungsfreie gleichmäßige Kraftübertragung ohne größere Unstetigkeiten erfolgt.The invention has for its object to further develop a power transmission device of the known type and in such a way that over the entire stroke of a reciprocating piston / cylinder unit trouble-free uniform force transmission without major discontinuities.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention this object is achieved by the characterizing features of claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine wesentliche Erkenntnis der Erfindung besteht darin, sicherzustellen, dass der Eingriff der Verzahnungen zwischen den Zahnstangen und dem Ritzel praktisch nie gelöst wird. Erreicht wird dies dadurch, dass in den einander gegenüberliegenden Gabelbögen eine Verzahnung ausgebildet ist, so dass sich das Ritzel auf der gesamten Innenbahn der Doppelgabel abwälzen kann, ohne jemals außer Eingriff zu geraten. Entscheidend dabei ist, dass die Zahnstangen einen solchen Abstand voneinander haben, dass das Ritzel jeweils nur mit der Verzahnung einer Zahnstange kämmt, wobei die andere Zahnstange außer Eingriff bleibt. In den Umkehrpunkten der Bewegung kämmt das Ritzel mit der Verzahnung jeweils eines Gabelbogens. Die Verzahnung in diesem Bereich ist so ausgebildet, dass sie eine Querverschiebung ermöglicht, ohne dass der Kraftschluss zwischen Ritzel und Doppelgabel verloren geht.An essential insight of the invention is to ensure that the engagement of the gears between the racks and the pinion is practically never solved. This is achieved in that a toothing is formed in the opposing fork arches, so that the pinion can roll on the entire inner race of the double fork, without ever getting out of engagement. The decisive factor is that the racks have such a distance from each other that the pinion meshes only with the teeth of a rack, the other rack remains out of engagement. In the reversal points of the movement, the pinion meshes with the teeth of a fork arch. The toothing in this area is designed so that it allows a transverse displacement, without the frictional connection between the pinion and double fork is lost.

Die Querverschiebung der Doppelgabel wird durch ein Nockengetriebe bewirkt, wobei am Ritzel eine Nockenscheibe und an der Doppelgabel zwei Nockenbahnen ausgebildet sind. Nockenscheibe und Nockenbahnen wirken derart zusammen, dass das Ritzel mit immer nur einer Zahnstange in Eingriff kommt und dieser Eingriff auch während des gesamten Durchlaufs der Zahnstange aufrechterhalten bleibt.The transverse displacement of the double fork is effected by a cam gear, wherein on the pinion a cam disc and on the double fork two cam tracks are formed. The cam and cam tracks cooperate in such a way that the pinion engages with only one rack at a time and this engagement is maintained throughout the passage of the rack.

Die Doppelgabel kann mit einer oder vorzugsweise zwei Antriebs- bzw. Abtriebsstangen einer Kolben-/Zylindereinheit verbunden seien. In Frage kommen Verbrennungsmotoren, aber auch Pumpen oder Kompressoren können hier zum Einsatz kommen.The double fork can be connected to one or preferably two drive or output rods of a piston / cylinder unit. In question come internal combustion engines, but also pumps or compressors can be used here.

Im Gegensatz zum Stand der Technik arbeitet die Erfindung nicht mit einem Teilzahnrad, sondern mit einem vollverzahnten Ritzel. Der alternierende Eingriff zwischen Ritzel und den Zahnstangen wird dadurch bewirkt, dass die Doppelgabel jeweils quer zur Längsrichtung verschoben wird. Die Verschiebung erfolgt dabei vorzugsweise nur soweit unbedingt nötig, d. h. sie entspricht ungefähr der Höhe eines Zahns der Zahnstangen.In contrast to the prior art, the invention does not work with a partial gear, but with a fully toothed pinion. The alternating engagement between pinion and the racks is effected by the double fork is displaced transversely to the longitudinal direction. The shift is preferably only necessary where necessary, d. H. it corresponds approximately to the height of a tooth of the racks.

Erfindungsgemäß ist die Doppelgabel für eine hin- und hergehende Bewegung gelagert. Diese Lagerung kann beispielsweise mittels einer Nocke erfolgen, die in einer ortsfesten Nockenbahn hin- und hergeführt wird. Die Nockenbahn kann dabei als eine in sich geschlossene Schlitzführung ausgebildet sein. Die Nocke, die an der Doppelgabel ausgebildet ist, kann in diesem Fall als Stift ausgebildet sein, der in der Schlitzführung gleitet.According to the double fork is stored for a reciprocating motion. This storage can be done for example by means of a cam, which is reciprocated in a stationary cam track. The cam track can be designed as a self-contained slot guide. The cam, which is formed on the double fork, may be formed in this case as a pin which slides in the slot guide.

Der permanente Eingriff des Ritzels mit jeweils einer der Zahnstangen wird dadurch sichergestellt, dass eine mit dem Ritzel drehfest verbundene Nockenscheibe mit zwei Nockenbahnen zusammenwirkt, die parallel zu den Zahnstangen gerichtet und an diesen befestigt sind. Die Nockenscheibe weist dabei zwei Bereiche auf, die sich jeweils über einen Bogen von etwa 180° erstrecken. Der Durchmesser dieser Bereiche differiert um etwa die Höhe eines Zahns der Zahnstangen, so dass sich das Ritzel entweder auf der einen oder aber der anderen Zahnstange abwälzt, ohne dabei mit der jeweils gegenüberliegenden Zahnstange in Berührung zu kommen. Eine Blockierung des Getriebes wird so zuverlässig verhindert.The permanent engagement of the pinion with one of the racks is ensured by a non-rotatably connected to the pinion cam with two cam tracks, which are aligned parallel to the racks and fixed thereto. The cam has two areas, each extending over an arc of about 180 °. The diameter of these areas differs by about the height of a tooth of the racks, so that the pinion rolls on either one or the other rack, without coming into contact with the respective opposite rack. Blocking of the gearbox is reliably prevented.

Die Verzahnung im Bereich der Gabelbögen ist so ausgebildet, dass einer Querverschiebung der Doppelgabel um etwa die Höhe bzw. Länge des Zahns möglich ist, ohne dass dabei der Kraftschluss zwischen Ritzel und Verzahnung verloren geht. Erreicht wird dies dadurch, dass die Zahnhöhe reduziert und die Zahnköpfe entsprechend verbreitert werden. Auch der jeweils erste Zahn der an dem Gabelbogen anschließenden Zahnstange muss in geeigneter Weise ausgeformt werden um ein glattes und ruckfreies Abwälzen des Ritzels mit der Verzahnung zu gewährleiten.The toothing in the region of the fork arches is designed so that a transverse displacement of the double fork by about the height or length of the tooth is possible, without losing the frictional connection between pinion and toothing. This is achieved by reducing the tooth height and widening the teeth heads accordingly. Also, the respective first tooth of the subsequent to the fork arch rack must be formed in a suitable manner to ensure a smooth and smooth rolling of the pinion with the toothing.

Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, dass ein Umsteuern eines Teilzahnrads nicht erforderlich ist, weil erfindungsgemäß ein Ritzel verwendet wird, das über den gesamten Umfang mit Zähnen versehen ist und dieses Ritzel ohne Unterbrechungen mit der Innenverzahnung der Doppelgabel kämmt. Irgendwelche Pausen und Unterbrechungen treten nicht auf. Die Trägheitskräfte im Umkehrpunkt werden von der Verzahnung zuverlässig aufgenommen. Die Kräfte werden durch die in Eingriff befindlichen Zähne entweder vom Ritzel auf die Doppelgabel oder aber von der Doppelgabel auf das Ritzel übertragen.The decisive advantage of the device according to the invention over the prior art is that a reversal of a partial gear is not required because according to the invention a pinion is used, which is provided over the entire circumference with teeth and this pinion meshes with the internal teeth of the double fork without interruptions , Any pauses and interruptions do not occur. The inertial forces at the reversal point are reliably absorbed by the gearing. The forces are transmitted by the meshing teeth either from the pinion to the double fork or from the double fork to the pinion.

Das erfindungsgemäße Getriebe zeichnet sich daher durch einen ruhigen ruckfreien Lauf und einen hohen Wirkungsgrad aus. Die Kraftübertragung zwischen Doppelgabel und Ritzel erfolgt über die gesamte Hublänge unter konstanten Bedingungen, d. h. mit gleicher Geschwindigkeit und einem Hebelarm konstanter Länge. Durch die zentral in Achsrichtung verlaufende Hin- und Herbewegung des Getriebes werden Reibungsverluste einer angeschlossenen Kolben-/Zylindereinheit minimiert. Energieverluste durch exzentrisch geführte Pleuelstangen und Kurbelwellen treten nicht auf.The transmission according to the invention is therefore characterized by a smooth, smooth running and high efficiency. The power transmission between double fork and pinion takes place over the entire stroke length under constant conditions, d. H. at the same speed and a lever arm of constant length. By the centrally running in the axial direction of reciprocation of the transmission friction losses of a connected piston / cylinder unit are minimized. Energy losses due to eccentrically guided connecting rods and crankshafts do not occur.

Die erfindungsgemäße Einrichtung, d. h. das erfindungsgemäße Getriebe kann mit beliebigen Kolben-/Zylindereinheiten, wie Verbrennungsmotoren, Pumpen, Kompressoren eingesetzt werden. Es ist beispielsweise auch möglich, den Pedalantrieb eines Fahrrads durch die erfindungsgemäße Einrichtung zu ersetzen. In diesem Fall müsste der Pedalantrieb so gestaltet werden, dass die Trittflächen für die Bedienperson jeweils nur auf- und abbewegt werden.The device according to the invention, d. H. the transmission of the invention can be used with any piston / cylinder units, such as internal combustion engines, pumps, compressors. It is also possible, for example, to replace the pedal drive of a bicycle by the device according to the invention. In this case, the pedal drive would have to be designed so that the treads for the operator are only moved up and down.

Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigen die 1 bis 8 verschiedene Stadien des Eingriffs zwischen Ritzel und Doppelgabel der erfindungsgemäßen Einrichtung in schematischer Form. Gezeigt und beschrieben wird ein Funktionsmodell. In Praxis wird die Einrichtung selbstverständlich anders aussehen, d. h. andere Abmessungen haben und räumlich anders ausgebildet sein.Hereinafter, an embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings, for example, described. Therein show the 1 to 8th various stages of engagement between the pinion and double fork of the device according to the invention in a schematic form. Shown and described is a functional model. In practice, the device will of course look different, ie have different dimensions and be spatially different.

Die Komponenten des erfindungsgemäßen Getriebes sollen anhand von 1 beschrieben werden. Die Doppelgabel weist zwei einander gegenüberliegende Gabelbögen 12, 14 auf, die jeweils durch Gabelschenkel 16, 18 miteinander verbunden sind. An den Innenseiten der Gabelschenkel 16, 18 ist jeweils eine Verzahnung ausgebildet, wodurch zwei einander gegenüberliegende Zahnstangen 20, 22 gebildet werden. Die Verzahnung besteht über die axiale Länge der Zahnstange aus gleich großen und gleich ausgebildeten Zähnen. Die Zahnform ist sekundär, vorzugsweise wird eine Evolventenverzahnung eingesetzt.The components of the transmission according to the invention are intended to be based on 1 to be discribed. The double fork has two opposite fork bows 12 . 14 on, each by fork legs 16 . 18 connected to each other. On the insides of the fork legs 16 . 18 in each case a toothing is formed, whereby two opposing racks 20 . 22 be formed. The toothing is about the axial length of the rack of the same size and the same teeth. The tooth form is secondary, preferably an involute toothing is used.

Die Doppelgabel 12 ist für eine hin- und hergehende Bewegung verschieblich gelagert. Beim Ausführungsbeispiel ist dies dadurch realisiert, dass in einer Trägerplatte eine in sich geschlossene Schlitzführung 24 vorgesehen ist. In diesen Schlitz greift eine Nocke 26 ein, die im vorliegenden Fall als Stift ausgebildet ist und am Fuß der Doppelgabel 10 befestigt ist. Nocke 26 gleitet in der Schlitzführung 24, so dass sich die Doppelgabel 10 soweit hin- und herbewegen kann, wie es die axiale Länge der Schlitzführung 24 erlaubt. Die Schlitzführung 24 weist zwei parallel versetzte Streckenabschnitte auf, wobei der Versatz dieser Streckenabschnitte etwa der Höhe eines Zahns der Verzahnung 20 bzw. 22 entspricht. Wenn nun die Doppelgabel 10 hin- und herbewegt wird, wird sie durch die Schlitzführung 24 und den Stift 26 zwischen Hin- und Herbewegung jeweils um eine Zahnhöhe quer versetzt.The double fork 12 is slidably mounted for a reciprocating motion. In the embodiment, this is realized in that in a carrier plate a self-contained slot guide 24 is provided. In this slot grab a cam 26 a, which is formed in the present case as a pin and at the foot of the double fork 10 is attached. cam 26 slides in the slot guide 24 so that the double fork 10 as far as can reciprocate, as is the axial length of the slot guide 24 allowed. The slot guide 24 has two parallel staggered track sections, wherein the offset of these sections about the height of a tooth of the toothing 20 respectively. 22 equivalent. If now the double fork 10 is moved back and forth, it is through the slot guide 24 and the pen 26 offset transversely by a tooth height between each reciprocating motion.

Zwischen den beiden Schenkeln 16, 18 der Doppelgabel befindet sich ein Ritzel 28. Ritzel 28 ist mit einer Vollverzahnung versehen, die so ausgebildet ist, dass sie mit der Verzahnung der Zahnstangen 20, 22 zusammenwirken kann. Das Ritzel 28 ist ortsfest im Rahmen der Einrichtung auf einer Welle gelagert. Die Welle 30 stellt die Antriebs- bzw. Abtriebswelle des Getriebes dar und durchsetzt die Gabelebene senkrecht.Between the two thighs 16 . 18 the double fork is a pinion 28 , pinion 28 is provided with a full toothing, which is designed so that they match the teeth of the racks 20 . 22 can interact. The pinion 28 is stored stationary in the framework of the device on a shaft. The wave 30 represents the drive or output shaft of the transmission and passes through the fork plane vertically.

Drehfest mit dem Ritzel 28 ist eine Nockenscheibe 31 verbunden, die zwei Bereiche 32, 34 aufweist. Beide Bereiche erstrecken sich etwa über einen Kreisbogen von 180°. Der Durchmesser der Bereiche 32 und 34 differiert um etwa die Höhe eines Zahns der Zahnstangen 20 bzw. 22.Rotationally with the pinion 28 is a cam disc 31 connected, the two areas 32 . 34 having. Both areas extend approximately over a circular arc of 180 °. The diameter of the areas 32 and 34 differs by about the height of a tooth of the racks 20 respectively. 22 ,

Die Zahnscheibe bzw. deren Bereiche 32, 34 wirken mit Nockenbahnen 36, 38 zusammen, die parallel zu den Zahnstangen 20, 22 an der Doppelgabel 10 angeordnet sind. Die Nockenscheibe 31 ist so mit dem Ritzel 28 verbunden, dass bei Abrollen des Ritzels auf den Zahnstangen die kreisförmigen Bereiche 32, 34 der Nockenscheibe auf den Nockenbahnen 36, 38 abrollen. Dieser Eingriff sorgt dafür, dass das Ritzel 28 beim Abrollen jeweils nur mit einer Zahnstange kämmt und die andere Zahnstange außer Eingriff bleibt.The toothed disc or its areas 32 . 34 act with cam tracks 36 . 38 together, parallel to the racks 20 . 22 on the double fork 10 are arranged. The cam disk 31 is like that with the pinion 28 connected, that when rolling the pinion on the racks the circular areas 32 . 34 the cam on the cam tracks 36 . 38 roll. This engagement ensures that the pinion 28 when rolling only with a rack meshes and the other rack remains out of engagement.

Die Länge der Doppelgabel 10 ist so bemessen, dass das Ritzel in den Umkehrpunkten satt in die Verzahnung der Gabelbögen 12,14 eingreift. Dieser Zustand ist in 2 und in 6 gezeigt. In diesem Moment, d. h. dem Umkehrpunkt der Bewegung, befinden sich die Bereiche 32 und 34 der Nockenscheibe 31 und die Nockenbahnen 36, 38 außer Eingriff. Die Doppelgabel 10 befindet sich etwa in einer Mittelstellung. Das Ritzel ist mit keiner der Zahnstangen 20, 22 in Eingriff, sondern kämmt mit der Verzahnung in einer der Gabelbögen 12 bzw. 14.The length of the double fork 10 is dimensioned so that the pinion in the turning points fed in the teeth of the fork bows 12 . 14 intervenes. This condition is in 2 and in 6 shown. At this moment, ie the reversal point of the movement, are the areas 32 and 34 the cam disk 31 and the cam tracks 36 . 38 out of engagement. The double fork 10 is about in a middle position. The pinion is not with any of the racks 20 . 22 in mesh, but meshes with the teeth in one of the fork arches 12 respectively. 14 ,

Die Verzahnung im Bereich der Gabelbögen 12, 14 ist so ausgebildet, dass sie eine geringfügige Verschiebung der Doppelgabel 10 in der Gabelebene ermöglichen kann. Erreicht wird das durch eine Verkürzung der Zahnhöhe und Verbreiterung der Zahnlücken. Die Ausbildung im Einzelnen muss so erfolgen, dass eine Querverschiebung um den Betrag der Höhe eines Zahns der Zahnstangen 20, 22 erfolgen kann, ohne dass der Kraftschluss zwischen Ritzel und der Verzahnung in den Gabelbögen 12, 14 verloren geht.The teeth in the area of the fork arches 12 . 14 is designed to cause a slight shift of the double fork 10 in the fork plane can enable. This is achieved by shortening the tooth height and broadening the tooth gaps. The training in detail must be such that a transverse displacement by the amount of height of a tooth of the racks 20 . 22 can be done without the adhesion between pinion and the teeth in the fork bows 12 . 14 get lost.

Die Doppelgabel 10 kann an beiden Enden 40, 42 mit der Antriebs- bzw. Abtriebsstange einer Kolben-/Zylindereinheit verbunden werden. Die Kopplung der Enden der Doppelgabel 10 mit den Kolben-/Zylindereinheiten bzw. der einen Kolben-/Zylindereinheit muss so ausgestaltet sein, dass die beim Hin- und Hergehen der Gabel 10 erfolgende Querversetzung ermöglicht wird. Im Vergleich zur Länge der Hin- und Herbewegung ist die Querversetzung minimal, so dass beispielsweise zur Ermittlung der Reibungsverluste der Kolben-/Zylindereinheit davon ausgegangen werden kann, dass die Kraftübertragung rein axial erfolgt und keinerlei Querkräfte auftreten.The double fork 10 can at both ends 40 . 42 be connected to the drive or output rod of a piston / cylinder unit. The coupling of the ends of the double fork 10 with the piston / cylinder units or a piston / cylinder unit must be designed so that the reciprocation of the fork 10 cross transfer is possible. In comparison to the length of the reciprocating movement, the transverse displacement is minimal, so that, for example, to determine the friction losses of the piston / cylinder unit, it can be assumed that the force transmission takes place purely axially and no transverse forces occur.

Der Ablauf eines Arbeitszyklus des Getriebes wird nun anhand der 1 mit 8 erläutert.The course of a duty cycle of the transmission will now be based on the 1 With 8th explained.

1 zeigt den Zustand der Einrichtung kurz vor Erreichen des Umkehrpunkts der Bewegung. Die Doppelgabel 10 befindet sich nahezu in seiner äußersten rechten Position. Diese Position zeigt 2. In 2 ist auch deutlich zu sehen, dass die Nocke 26 in der Schlitzführung 24 durch den Scheitel dieser Führung nach unten gedrückt wird, was in 3 noch deutlicher zu sehen ist. Wie 2 auch zeigt, sind im Umkehrpunkt die Nockenscheibe 31 und die Nockenbahnen 36, 38 quasi außer Eingriff. Auch die Verzahnung des Ritzels 28 kämmt weder mit der Zahnstange 20 noch mit Zahnstange 22. 1 shows the state of the device just before reaching the reversal point of the movement. The double fork 10 is almost in its extreme right position. This position shows 2 , In 2 is also clearly seen that the cam 26 in the slot guide 24 pushed down through the apex of this guide, which is in 3 can be seen more clearly. As 2 also shows are at the turning point the cam 31 and the cam tracks 36 . 38 almost out of engagement. Also the toothing of the pinion 28 does not mesh with the rack 20 still with rack 22 ,

In der Phase, die 3 zeigt, kommt die Verzahnung des Ritzels 28 in Eingriff mit der oberen Zahnstange 20 und die beim Kämmen der Verzahnungen des Ritzels mit der Zahnstangen auftretenden Querkräfte werden von der Nockenscheibe 31 und den Nockenbahnen 36, 38 aufgefangen. Den Zustand beim Abrollen des Ritzels auf der oberen Zahnstange zeigt 4.At the stage, the 3 shows, comes the teeth of the pinion 28 in engagement with the upper rack 20 and the lateral forces occurring when meshing the pinions of the pinion with the racks are produced by the cam disc 31 and the cam tracks 36 . 38 collected. The condition when rolling the pinion on the upper rack shows 4 ,

5 zeigt den Zustand kurz vor Erreichen des anderen Umkehrpunkts. Ritzel 28 beendet den Eingriff mit der oberen Zahnstange 20 und tritt in die Verzahnung des Gabelbogens 12 ein. Diesen Zustand bei Erreichen des anderen Umkehr- oder Totpunkts zeigt 6. Ritzel 28 und Gabel 10 liegen wieder symmetrisch zueinander, d. h. die Nockenscheibe 31 und die Nockenbahnen 38 sind außer Eingriff. Die Verzahnung des Ritzels 28 liegt satt in der Verzahnung des Gabelbogens 12. Stift 26 wechselt von der unteren Strecke der Schlitzführung 24 zur oberen, was einer Versetzung um etwa eine Zahnhöhe entspricht. 5 shows the state shortly before reaching the other reversal point. pinion 28 stops the engagement with the upper rack 20 and enters the teeth of the fork arch 12 one. This state when reaching the other reverse or dead point shows 6 , pinion 28 and fork 10 are again symmetrical to each other, ie the cam 31 and the cam tracks 38 are out of engagement. The toothing of the pinion 28 is full in the teeth of the fork 12 , pen 26 changes from the lower section of the slot guide 24 to the upper, which corresponds to a displacement of about one tooth height.

7 zeigt nun den Rücklauf des Ritzels 28 in der Doppelgabel 10. Statt mit der oberen Stange 20 kämmt das Ritzel 28 nun mit der unteren Zahnstange 22. Erreicht wird dies dadurch, dass die Nockenscheibe 31 bzw. der Bereich 32 der Nockenscheibe 31 die Doppelgabel 10 in einer solchen Position hält, dass das Ritzel mit der unteren Zahnstange 22 kämmt und die obere Zahnstange 20 außer Eingriff bleibt. Diesen Zustand zeigt 8, der in den in 1 gezeigten Anfangszustand übergeht. 7 now shows the return of the pinion 28 in the double fork 10 , Instead of the upper bar 20 combs the pinion 28 now with the lower rack 22 , This is achieved by the fact that the cam disc 31 or the area 32 the cam disk 31 the double fork 10 in such a position that holds the pinion with the lower rack 22 meshes and the upper rack 20 remains out of engagement. This state shows 8th who lives in the 1 shown initial state passes.

Das beschriebene Funktionsmodell ist für den Anschluss zweier einander gegenüberliegender Kolben-/Zylindereinheiten ausgebildet. Selbstverständlich kann auch nur eine Kolben-/Zylindereinheit angeschlossen sein. Der Kraftfluss kann im Übrigen sowohl von der Antriebswelle auf die Kolben-/Zylindereinheiten oder aber umgekehrt von diesen auf die Abtriebswelle gerichtet sein.The functional model described is designed for the connection of two opposing piston / cylinder units. Of course, only one piston / cylinder unit can be connected. Incidentally, the power flow can be directed both from the drive shaft to the piston / cylinder units or conversely from this to the output shaft.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

FR 2927138 [0004]
WO 89/10502 [0005]
WO 96/16281 [0006]

Claims

Power transmission device for converting a reciprocating into a rotary movement and vice versa with a displaceably mounted double fork with a toothing on the two mutually facing sides of the parallel fork legs, the respective racks ( 20 . 22 ) and with the teeth of a pinion ( 28 ) combing between the fork legs on an output or drive shaft ( 30 ) is arranged, which passes through the fork plane perpendicular, characterized in that the racks ( 20 . 22 ) by one over the two Gabelbögen ( 12 . 14 ) of the double fork ( 10 ) extending consecutive teeth are interconnected and the distance of the opposing racks ( 20 . 22 ) so that is the pinion ( 28 ) with only each of the teeth of one of the racks ( 20 ) respectively. ( 22 ) is engaged and two cam tracks ( 36 . 38 ) on the double fork ( 10 ) and a cam disc ( 31 ) on the pinion ( 28 ) work together so that the double fork 10 in the fork plane with a rotation of the pinion ( 28 ) laterally so that either one or the other rack ( 20 . 22 ) with the pinion ( 28 ) engages and remains engaged over the length of a rack, wherein the reversal takes place whenever the pinion ( 28 ) with the teeth in the fork bows ( 12 . 14 ) combs.

Power transmission device according to claim 1, characterized in that the double fork ( 10 ) at least at one end ( 40 . 42 ) is coupled to a drive or output rod so that they can move in the fork plane.

Power transmission device according to claim 2, characterized in that the displacement of at least the height of a tooth of the racks ( 20 . 22 ) corresponds.

Power transmission device according to claim 2 or 3, characterized in that the double fork ( 10 ) at both ends ( 40 . 42 ) one cam each ( 26 ) provided with a stationary cam track ( 24 ) cooperates so that the double fork ( 10 ) can perform an offset by a tooth height reciprocating motion.

Power transmission device according to one of claims 1 to 4, characterized in that both opposite ends ( 40 . 42 ) of the double fork ( 10 ) are each connected via a drive or driven rod, each with a piston / cylinder unit.

Power transmission device according to claim 4 or 5, characterized in that the cam track a self-contained slot guide ( 24 ) and the cam as a pen sliding in the lead ( 26 ) is trained.

Power transmission device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the cam disc ( 31 ) rotatably with the pinion ( 28 ) and two areas ( 32 . 34 ), each extending over a circular arc of about 180 ° and that the radius of the regions differs by about one tooth height and that with the cam ( 31 ) cooperating cam tracks ( 36 . 38 ) parallel to the racks ( 20 . 22 ) are formed on the fork legs, wherein the double fork ( 10 ) is forced by the cams in the outward movement into engagement with the one rack and during the movement into engagement with the other rack.

Power transmission device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the toothing in the region of the fork arches ( 12 . 14 ) is formed so that the double fork ( 10 ) while maintaining the engagement between the teeth of the pinion ( 28 ) and the toothing in the region of the fork arches can move transversely to the longitudinal axis.

Power transmission device according to claim 8, characterized in that the transverse displacement of the double fork ( 10 ) about the height of a tooth of the rack ( 20 . 22 ) corresponds.