DE10248339A1 - Kurbeltrieb - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kurbeltrieb insbesondere für die Pumpe einer Munddusche. Der Kurbeltrieb 1 umfaßt ein von einer Antriebseinrichtung um eine Drehachse drehbar antreibbares Antriebselement 2 und einen um ein Exzentergesamtmaß e3, e4 parallel zur Drehachse an dem Antriebselement 2 angeordneten, als Abtrieb dienenden Kurbelzapfen 10. Dieser ist in seinem Exzentergesamtmaß e3, e4 verstellbar an dem Antriebselement 2 angeordnet. Die Verstellung erfolgt durch Drehrichtungsumkehr.
Description
- Gegenstand der Erfindung ist ein Kurbeltrieb, insbesondere für die Pumpe einer Munddusche, eines Rasierers zum Fördern eines Gels, eines Pflegefluids oder dergleichen, mit einem von einer Antriebseinrichtung um eine Drehachse drehbar antreibbaren Antriebselement und einer um ein Exzentergesamtmaß parallel zur Drehachse an dem Antriebselement angeordneten, als Abtrieb dienenden Exzenterwelle bzw. Exzenterzapfen bzw. Kurbelzapfen. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung werden die Begriffe Kurbeltrieb bzw. Exzenterantrieb synonym verwendet bzw. sind die Begriffe gegeneinander austauschbar. Gleiches gilt auch für Exzenterzapfen sowie Kurbelzapfen.
- Bei derartigen Kurbeltrieben sind Pumpen vielfach als Kolbenpumpen ausgebildet, deren Kolben eine translatorische Bewegung ausführt. Angetrieben werden diese Pumpen meistens von Elektromotoren. Mittels eines Kurbeltriebs wird die Drehbewegung des Elektromotors in die translatorische Bewegung des Pumpenkolbens umgewandelt. Aufgrund der vorgegebenen elektrischen Leistungsdaten, der Drehzahl und der feststehenden geometrischen Abmessungen des Kurbeltriebs fördert die Pumpe ein definiertes Volumen an Flüssigkeit mit einem bestimmten Druck. Nachteilig hierbei ist, daß der Volumenstrom bzw. der durch eine in der Druckleitung angeordnete Drossel bestimmte Druck der Pumpe bei gegebener, im wesentlichen konstanter oder nur leicht verminderter Drehzahl nicht veränderbar sind. Sofern die geförderte Flüssigkeit mit unterschiedlichen Volumenströmen bzw. Drücken benötigt wird, ist bisher der Einsatz mehrerer Pumpen oder eine Drehzahl- und Drehmomentveränderung erforderlich.
- Aus der
EP 0 941 832 A1 ist ein Exzenterantrieb für Pressen bekannt, der einen Servoantrieb aufweist. Der Servoantrieb verstellt einen zweiten Exzenter, um so der Exzenterbewegung zusätzlich eine zweite Bewegung zu überlagern. Nachteilig an dieser Lösung ist der hohe Aufwand mit einem zusätzlichen Servoantrieb zum Verstellen des zweiten Exzenters. Zudem erfordert ein Exzenterantrieb mit einem zweiten Antrieb einen wesentlich größeren Bauraum. Der Servoantrieb ist zudem eine zusätzliche Fehlerquelle, die dem Verschleiß unterliegt und somit Pflege und Wartung erfordert. - Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Exzenterantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der mindestens zwei unterschiedliche Bewegungen am Abtrieb aufweist. Die unterschiedlichen Bewegungen am Abtrieb sollen mit möglichst wenig Aufwand einstellbar sein. Das Verstellen soll darüber hinaus ohne einen äußeren Eingriff in den Antrieb ermöglicht werden. Der Bauraum des Exzenterantriebs soll dabei nicht wesentlich erhöht werden.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Exzenterwelle bzw. der Kurbelzapfen in ihrem Exzentergesamtmaß verstellbar an dem Antriebselement angeordnet ist.
- Infolge des einstellbaren Exzentergesamtmaßes weist der Abtrieb am Kurbelzapfen mindestens zwei Bewegungen auf. Diese Bewegungen ermöglichen, den Tauchkolben einer Pumpe mit mindestens zwei unterschiedlichen Hüben zu betreiben. Auf diese Weise liefert die Pumpe bei einem kleinen Hub einen geringen Volumenstrom, während bei einem großen Hub die Pumpe einen großen Volumenstrom fördert. Die Verstellung erfolgt durch Drehrichtungsumkehr des Antriebs.
- Ist das Antriebselement reversierbar drehbar antreibbar und die Exzenterwelle an einem Abtriebselement angeordnet, das um eine zur Drehachse um eine erste Exzentrizität parallele Schwenkachse zwischen einer ersten und einer zweiten Endstellung frei schwenkbar an dem Antriebselement angeordnet ist, so zeichnet sich die Verstellung der Exzentrizität in Folge einer Drehrichtungsumkehr an der Antriebswelle durch einen besonders geringen mechanischen Aufwand aus, wodurch der Bauraum des Exzenterantriebs nicht wesentlich erhöht wird. Es ist keine zusätzliche Arretierung des eingestellten Exzentergesamtmaßes notwendig, da die Exzentrizität einzig und allein von der Drehrichtung abhängt. Diese Art der Verstellung hat den weiteren Vorteil, daß die Verstellung unter Last, z.B. der Pumpe, erfolgen kann. Eine zusätzliche Verstelleinheit oder ein äußerer Eingriff zum Ändern der Exzentrizität ist nicht erforderlich. Der Exzenterantrieb zeichnet sich zudem durch einen geringen Verschleiß aus, da die Bauteile nur beim Umschalten zwischen den Exzentrizitäten zueinander bewegt werden, wobei das Umschalten in der Regel im entlasteten Zustand erfolgt.
- Die Einstellung der Exzentrizität in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Antriebswelle gestaltet sich besonders einfach, wenn das Abtriebselement eine Scheibe aufweist, die an dem Antriebselement um die Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wenn die Scheibe einen Kurbelzapfen trägt, der sich mit einer zweiten Exzentrizität parallel zur Schwenkachse erstreckt und wenn das Antriebselement einen axial hervorstehenden Mitnehmer besitzt, der mit dem Antriebselement schwenkbar ist und zwischen zwei die beiden Endstellungen definierenden Anschläge ragt, wobei die Anschläge an der Scheibe angeordnet sind. Der Mitnehmer liegt in Abhängigkeit von der Drehrichtung an dem jeweiligen Anschlag an. Das drehrichtungsabhängige Verdrehen der Scheibe gegenüber dem Antriebselement bewirkt die Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Exzentergesamtmaßes des Kurbelzapfens gegenüber dem Antriebselement. Durch gezielte Auswahl der Winkellage der beiden Anschläge zueinander ist nahezu jedes Verhältnis von kleinem zu großem Exzentergesamtmaß realisierbar.
- Die Exzentrizitäten der Scheibe und des Kurbelzapfens sind ebenso in weiten Grenzen variierbar, wobei die Exzentrizität der Scheibe kleiner als die des Kurbelzapfens sein sollte. Dadurch ist gewährleistet, daß die Scheibe stets am Mitnehmer anliegt.
- Ein größtes und ein kleinstes Exzentergesamtmaß des Kurbelzapfens relativ zur Drehachse des Antriebselements sind mit einem Kurbeltrieb realisierbar, wenn die Anschläge derart angeordnet sind, daß sich die Exzentrizitäten der Scheibe und des Kurbelzapfens addieren oder subtrahieren. Der Winkelabstand der Anschläge an der Scheibe beträgt in diesem Fall 180°. Die Veränderung der Winkellage eines oder beider Abstände führt in Abhängigkeit vom veränderten Anschlag zu einer Verringerung oder Erhöhung eines oder beider Exzentergesamtmaße.
- Die Anschläge können in der Scheibe in Form von mindestens einer kreisbogenförmigen, konzentrischen Nut ausgebildet sein, in der der Mitnehmer bewegbar ist. Die Enden der Nut bilden dann die Anschläge für den Mitnehmer in de jeweiligen Drehrichtung. Die Nut erstreckt sich vorzugsweise über einen Winkelbereich von bis zu 180° und kann die Scheibe komplett durchdringen oder nur bis in eine bestimmte Tiefe der Scheibe ausgebildet sein.
- Es können in der Scheibe auch zwei oder mehrere derartige symmetrisch angeordnete Nuten ausgebildet sein, in denen jeweils ein Mitnehme bewegbar angeordnet ist und so eine symmetrische Abstützbelastung erfolgt.
- Eine vereinfachte und kostengünstigere Herstellung der Anschläge wird erreicht, wenn diese als Bereiche der Scheibe mit einem größeren Radius angeordnet sind.
- Eine besonders gute Führung der Scheibe wird durch die Anordnung von zwei symmetrisch angeordneten Mitnehmern erreicht, die mit ebenfalls symmetrisch an der Scheibe angeordneten Anschlägen zusammenwirken. Mit dem symmetrischen Angriff wird ein Verkanten der Scheibe infolge eines Kippmomentes wirksam vermieden. Die Biege- und Drehmomente sowie die Querkräfte aus der abtriebsseitigen Belastung des Kurbelzapfens werden von den Anschlägen und/oder der Scheibe abgestützt.
- Die Mitnehmer lassen sich besonders einfach und damit kostengünstig herstellen, wenn sie als Zapfen an dem Antriebselement angeformt sind.
- Die Mitnehmer können aber auch als separate Bauteile, in Form von Bolzen, an dem Antriebselement angeordnet sein. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß die Mitnehmer auswechselbar sind.
- In einer weiteren Ausgestaltung sind entweder die Anschläge oder die Mitnehmer einstellbar ausgebildet. Die Einstellbarkeit kann beispielsweise drehmomentabhängig sein. Dazu sind die Anschläge mit einer Feder versehen, gegen die die Mitnehmer anliegen. Entsprechend der Größe des von der Antriebseinrichtung erzeugten Drehmoments werden die Anschläge durch die Mitnehmer entlang des Federwegs verschoben, was eine Veränderung der Exzentrizität zur Folge hat. Auf diese Weise ist es möglich, den in Abhängigkeit von der Drehrichtung erzeugten Hub des Pumpenkolbens und damit die Volumenströme und Drücke in Verbindung mit angepaßten Drosseln der geförderten Flüssigkeit besonders fein abzustimmen, bzw. individuell anzupassen. Infolge der Drehmomentabhängigkeit wird die Einstellung des Hubs durch eine Regelung der Antriebseinrichtung möglich.
- Es ist aber auch denkbar, die Mitnehmer mittels einer Feder einstellbar zu gestalten und diese gegen feste Anschläge zu bewegen.
- Die Feder ist im einfachsten Fall eine Feder, die am jeweiligen Ende der Nut oder am Mitnehmer angeordnet ist. Entsprechend der Federkennlinie der eingesetzten Feder läßt sich die Einstellbarkeit variieren.
- Für die Einstellbarkeit in relativ weiten Grenzen haben sich Schraubenfedern, die einen großen Federweg ermöglichen, als günstig erwiesen. Bei großen Drehmomenten oder kleinen Federwegen sind Teller-, Schenkel- oder Blattfedern vorteilhaft.
- Für die drehbare Aufnahme der Scheibe ist diese an dem Antriebselement mit einem als separaten Bauteil ausgebildeten Bolzen gelagert. Die Montage des Bolzens kann jedoch entfallen, wenn er entweder an der Scheibe oder an dem Antriebselement angeformt ist.
- Für die Aufnahme der Scheibe ist das Antriebselement an einem Ende scheibenförmig ausgebildet. In diesem scheibenförmigen Bereich ist die Scheibe gelagert. Diese Ausgestaltung ist besonders günstig, wenn das Antriebselement aus Kunststoff spritzgegossen ist.
- Die Ausbildung des scheibenförmigen Bereichs als separates Bauteil ermöglicht die Schaffung von umschaltbaren Exzenterantrieben, die an verschiedene Anforderungen hinsichtlich Volumenstrom und gegebenenfalls Druck der zu fördernden Flüssigkeit anpaßbar sind. Je nach Anforderung ist der entsprechende scheibenförmige Bereich zu montieren, wobei sich die scheibenförmigen Bereiche lediglich in der Exzentrizität der Lagerung der Scheibe und dementsprechend angeordnete Mitnehmer unterscheiden.
- Der scheibenförmige Bereich kann mit mehreren Aufnahmen für die Scheibe und dementsprechend angeordneten Aufnahmen für die Mitnehmer versehen sein, wobei die Aufnahmen der Scheibe unterschiedliche Exzentrizitäten zum Antriebselement aufweisen. Dadurch kann mit einem scheibenförmigen Bereich und der entsprechend ausgewählten Lagerstelle für die Scheibe der Exzenterantrieb bzw. Kurbeltrieb an die jeweiligen Anforderungen angepaßt werden, wodurch eine Reduzierung der Teilevielfalt erreicht wird.
- Das Antriebselement kann von einer Antriebseinrichtung über ein Zahnradgetriebe angetrieben werden. Dazu ist ein Zahnrad auf dem Antriebselement befestigt. Die Anordnung des Zahnrades auf dem Antriebselement gestaltet sich konstruktiv einfach, wenn das Zahnrad einteilig mit dem Antriebselement verbunden ist, vorzugsweise mittels Spritzgießen von Kunststoff, oder das Antriebselement bildet. Darüber hinaus führt die Verwendung von Kunststoff zu einer Reduzierung des Gewichts des Exzenterantriebs.
- Zur weiteren Vereinfachung des Antriebselements trägt es bei, wenn der scheibenförmige Bereich mit der Lagerung der Scheibe und den Mitnehmern in ein Antriebsrad, insbesondere ein Stirnzahnrad des Antriebselements, integriert ist.
- Der Kurbeltrieb besitzt eine kompakte Bauweise, die je nach Anforderung variierbar ist. Für eine axial kurze Bauform ist der Kurbeltrieb scheibenförmig ausgeführt, während er in Zylinderbauform radial klein baut. Mit der Verwendung von scheiben- oder zylinderförmigen Bauteilen werden einfache und damit kostengünstig herzustellende Elemente eingesetzt.
- Die Einstellung des Exzentergesamtmaßes zwischen Kurbelzapfen und Antriebselement in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Antriebselements wird gemäß einer zweiten Ausfüh rungsform mit einem Kurbelzapfen, der ein Teil einer exzentrisch und drehbar zu dem Antriebselement gelagerten Kurbelwelle ist und von einem an dem Antriebselement angeordneten Mitnehmer, der die Verdrehung der Kurbelwelle zum Antriebselement begrenzt, erreicht. Dadurch wird die Exzentrizität des Kurbelzapfens an der Kurbelwelle der Exzentrizität, die aus der Anordnung der Kurbelwelle zum Antriebselement herrührt, überlagert. Durch Verdrehen der Kurbelwelle zur Antriebswelle läßt sich die Exzentrizität des Kurbelzapfens zur Antriebswelle verändern. Das Verdrehen der Kurbelwelle zum Antriebselement erfolgt bei jedem Ändern der Drehrichtung an dem Antriebselement, wobei sich die Kurbelwelle nur in den Grenzen des Mitnehmers gegenüber dem Antriebselement verdrehen kann.
- Die Exzentrizitäten infolge der Anordnung der Kurbelwelle zum Antriebselement und der Ausbildung des Kurbelzapfens an der Kurbelwelle sind in weiten Grenzen variierbar, wobei die Exzentrizität der Kurbelwelle zum Antriebselement bevorzugt kleiner als die des Kurbelzapfens ist. Dadurch ist gewährleistet, daß die Kurbelwange stets am Mitnehmer anliegt.
- Bestimmt werden die sich infolge der Drehrichtung einstellenden Exzentrizitäten durch die Anordnung des Mitnehmers an dem Antriebselement. In einer besonders einfachen Gestaltung ist der Mitnehmer ein radial verlaufender Steg, der an der Kurbelwange der Kurbelwelle angreift.
- Die Anordnung des Mitnehmers gestaltet sich besonders einfach, wenn er an dem Antriebselement angeformt ist.
- Ein größtes und kleinstes Exzentergesamtmaß des Kurbelzapfens zum Antriebselement werden erreicht, wenn die Kurbelwange vom Mitnehmer in einer nach radial außen weisenden Stellung und einer nach radial innen weisenden Stellung mitgenommen wird. In dieser Anordnung liegen die beiden Stellungen und die Lagerstelle der Kurbelwelle auf einer Linie. Der Mitnehmer ist ebenfalls nahezu radial ausgerichtet angeordnet.
- Ist die Exzentrizität der Kurbelwelle größer als der durch die angreifenden Kräfte und Momente bedingte Radius des Antriebselements, liegen die Lagerstellen der Kurbelwelle neben dem Antriebselement. Antriebselement und Kurbelwelle müssen daher in geeigneter Weise miteinander verbunden werden. Die dadurch erzeugte Unwucht des Antriebselements wird vermieden, wenn der Radius des Antriebselements so groß gewählt wird, daß die Lagerung der Kurbelwelle innerhalb dieses Radius liegt.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
-
1 : einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform des Exzenterantriebs bzw. Kurbeltriebs in der Ebene I-I der2 , -
2 : einen Schnitt des Exzenterantriebs nach1 in der Ebene II-II, -
3 : den Exzenterantrieb nach1 in geänderter Drehrichtung, IN DER Ebene IV-IV der4 , -
4 : einen Schnitt des Exzenterantriebs nach3 in der Ebene III-III, -
5 : eine perspektivische Darstellung des Exzenterantriebs ähnlich zu1 mit zwei Mitnehmern, -
6 : ein Stirnzahnrad und eine Scheibe des Exzenterantriebs, -
7 : einen Kurbeltrieb mit variablen Anschlägen, -
8 : einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Kurbeltriebs bzw. Exzenterantriebs in der Ebene VIII-VIII der9 -
9 : einen Schnitt des Exzenterantriebs nach8 in der Ebene IX-IX, -
10 : einen Schnitt durch den Exzenterantrieb nach8 in geänderter Drehrichtung in der Ebene X-X der11 und -
11 : einen Schnitt des Exzenterantriebs nach10 in der Ebene XI-XI. - Der Exzenterantrieb
1 in1 besitzt ein Antriebselement2 , das als eine Antriebswelle ausgebildet und in zwei Lagerstellen3 ,4 gelagert ist. An einem Ende der Antriebswelle ist ein Stirnzahnrad5 befestigt. Das Stirnzahnrad5 ist mit einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung verbunden und dient zum Antrieb der Antriebswelle. Ein scheibenförmiger Bereich16 zur Aufnahme einer Scheibe6 ist in das Stirnzahnrad5 integriert. Dazu weist das Stirnzahnrad5 eine mit einer Exzentrizität e1 angeordnete Bohrung7 auf. Mit einem Stift8 ist die Scheibe6 in der Bohrung7 drehbar gelagert. Die Scheibe6 besitzt eine mit einer Exzentrizität e2 angeordnete Bohrung9 , in der ein als Abtrieb dienender Kurbelzapfen10 eingesetzt ist. An dem Kurbelzapfen10 greift ein Pleuel11 an, welches den nicht dargestellten Kolben einer Pumpe antreibt. Die Scheibe6 besitzt eine Nut12 , in die ein als Bolzen ausgebildeter Mitnehmer13 eingreift, welcher im Stirnzahnrad5 befestigt ist. - In der in
1 gezeigten Darstellung sind die Scheibe6 und der Kurbelzapfen10 derart angeordnet, daß die Exzentrizitäten der Scheibe e1 und des Kurbelzapfens e2 in einer Linie ausgerichtet sind. In dieser Lage addieren sich die Exzentrizitäten e1 und e2 zum größten Exzentergesamtmaß e3. Der Kurbelzapfen10 überträgt auf das Pleuel11 einen Hub, der dem doppelten Exzentergesamtmaß e3 entspricht. -
2 zeigt das Stirnzahnrad5 mit der exzentrisch daran angeordneten Scheibe6 und dem exzentrisch zur Scheibe6 angeordneten Kurbelzapfen10 . In die kreisbogenförmige Nut12 der Scheibe6 greift der am Stirnzahnrad5 befestigte Mitnehmer13 ein. Die Nut12 erstreckt sich über 180°. Die Enden14 ,15 bilden die Anschläge für den Mitnehmer13 . Das größte Exzentergesamtmaß e3 stellt sich ein, wenn das Stirnzahnrad5 in der gezeigten Drehrichtung angetrieben wird. Der Mitnehmer13 läuft in der Nut12 der Scheibe6 bis zum Anschlag14 . Liegt der Mitnehmer13 am Anschlag14 an, rotiert die Scheibe6 und damit der Kurbelzapfen10 mit dem Stirnzahnrad5 in der gezeigten Drehrichtung. - Die
3 und4 zeigen eine geänderte Stellung des Kurbeltriebs1 nach1 und2 , wobei das Stirnzahnrad5 in entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben wird. Die Antriebswelle besitzt an ihrem der Scheibe6 zugewandten Ende einen scheibenförmigen Bereich16 , der zur Aufnahme der Scheibe6 ausgebildet ist. Am Umfang des scheibenförmigen Bereichs16 ist das Stirnzahnrad5 angeordnet. - Beim Umschalten in die dargestellte Drehrichtung setzt das Pleuel
11 ein Bremsmoment entgegen, so daß der Kurbelzapfen10 und damit die Scheibe6 in ihrer Lage verharren. Der im Stirnzahnrad5 angeordnete Mitnehmer13 läuft nun vom Anschlag14 in der Nut12 zum Anschlag15 , so daß sich das Stirnzahnrad5 gegenüber der Scheibe6 um 180° verdreht. Sobald der Mitnehmer13 den Anschlag15 erreicht, wird die Scheibe6 vom Mitnehmer13 mitgenommen. Das Stirnzahnrad5 und die Scheibe6 rotieren wieder mit gleicher Drehzahl. - Infolge des Verdrehens des Stirnzahnrades
5 zur Scheibe6 um 180° wirkt die Exzentrizität e2 des Kurbelzapfens10 der Exzentrizität e1 der Scheibe6 entgegen. Es stellt sich das kleinste Exzentergesamtmaß e4 ein. Der Kurbelzapfen10 überträgt auf das Pleuel11 nunmehr nur noch einen Hub, der dem Doppelten des kleinsten Exzentergesamtmaßes e4 entspricht. - Der Kurbeltrieb
1 in5 zeigt einen gegenüber1 leicht abgewandelten Exzenterantrieb1 , wobei der Zahnkranz des Stirnzahnrads5 als Strichpunktlinie dargestellt ist. Das Stirnzahnrad5 besitzt zwei symmetrisch angeordnete Mitnehmer13 , die in zwei konzentrisch angeordneten kreisbogenförmigen Nuten12 der Scheibe6 laufen. Die Enden der Nuten14 ,15 bilden die Anschläge für die Mitnehmer13 . - Der in
6 gezeigte Exzenterantrieb1 besitzt ein Stirnzahnrad5 , dessen Zahnkranz als Strichpunktlinie dargestellt ist. Das Stirnzahnrad5 besitzt mehrere Bohrungen17 ,17' ,17'' . Diese Bohrungen17 ,17' ,17'' dienen der Aufnahme der Scheibe6 , wobei die Bohrungen17 ,17' ,17'' unterschiedliche Exzentrizitäten e1, e1', e1'' besitzen. Das Stirnzahnrad5 kann somit für verschiedene Anforderungen verwendet werden, indem die Scheibe6 in der entsprechenden Bohrung17 ,17' ,17'' montiert wird. Den Bohrungen17 ,17' ,17'' sind entsprechende Bohrungen18 ,18' ,18'' zugeordnet, in denen der Mitnehmer13 angeordnet ist. - Die Scheibe
6 besitzt wiederum Anschläge14' ,15' , die jedoch nicht in der Scheibe6 als Nuten12 , sondern als Bereiche19 mit einem größeren Radius am Umfang der Scheibe6 angeordnet sind. - Die Scheibe
6 gemäß7 besitzt zwei konzentrisch angeordnete Nuten12 , in denen zwei Mitnehmer13 laufen. An den Enden der Nuten12 ist jeweils eine Schraubenfeder20 so angeordnet, daß in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Antriebswelle jeder Mitnehmer13 an einer Schraubenfeder20 anliegt und die Scheibe6 mit der Drehzahl der Antriebswelle rotiert. Die Schraubenfedern20 bewirken, daß die Mitnehmer13 nicht ganz am Ende der jeweiligen Nut12 anliegen. Dadurch liegt der Kurbelzapfen10 nicht mehr auf einer Linie mit dem Zentrum der Scheibe6 und der Antriebswelle, und die Exzentrizität e1 addiert sich nur noch zum Teil zur Exzentrizität e1 der Scheibe6 . Das sich daraus ergebende größte Exzentergesamtmaß e3 ist somit kleiner. Zusätzlich werden Stöße beim Umschalten der Drehrichtung gedämpft. - Die Schraubenfedern
20 sind bezüglich ihrer Federkennlinie so gestaltet, daß bereits geringe Änderungen des von der Antriebseinrichtung erzeugten Drehmomentes ausreichen, um über die das Drehmoment übertragenden Mitnehmer13 den Federweg zu ändern. Mit Ände rungen des Federwegs verdreht sich die Scheibe6 zur Antriebswelle, was zu geringfügigen Änderungen der Lage des Kurbelzapfens10 und damit des Exzentergesamtmaßes e3, e4 führt. Auf diese Weise kann durch eine Drehmomentenregelung an der Antriebseinrichtung oder der Antriebswelle eine Feineinstellung des Exzentergesamtmaßes e3, e4 und damit des Hubs des Pleuels erfolgen. - In einer zweiten Ausführungsform des Exzenterantriebs
1 in8 ist das Stirnzahnrad5 und die Antriebswelle einteilig als Antriebselement2 ausgebildet. Die Antriebswelle ist in den Lagerstellen3 ,4 drehbar gelagert. Die Antriebswelle weist eine Bohrung21 auf, in der eine Kurbelwelle22 gelagert ist. Die Kurbelwelle22 ist mit einer Exzentrizität e1 in der Antriebswelle angeordnet. Der Kurbelzapfen10 , der über eine Kurbelwange23 mit der Kurbelwelle22 verbunden ist, weist gegenüber der Kurbelwelle22 eine Exzentrizität e2 auf. An dem Kurbelzapfen10 ist das Pleuel11 befestigt. - In der gezeigten Darstellung ist die Kurbelwelle
22 derart angeordnet, daß der Kurbelzapfen10 in Bezug auf die Lagerstelle der Kurbelwelle22 radial nach außen weisend ausgerichtet ist. In dieser Pasition addieren sich die Exzentrizitäten e1, e2 der Kurbelwelle22 und des Kurbelzapfens10 zum größten Exzentergesamtmaß e3. Der Kurbelzapfen10 überträgt auf das Pleuel11 einen Hub, der dem doppelten Exzentergesamtmaß e3 entspricht. - In dem in
9 gezeigten Schnitt des Exzenterantriebs1 wird das Antriebselement2 über das Stirnzahnrad5 in der gezeigten Drehrichtung von der nicht dargestellten Antriebseinrichtung angetrieben. Ein an dem Antriebselement2 angeformter Mitnehmer13 ist so angeordnet, daß er die Kurbelwelle22 in der in8 gezeigten Position mitnimmt. - Die
10 und11 zeigen die Anordnung des Exzenterantriebs1 nach8 und9 , wobei das Stirnzahnrad5 in entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben wird. Beim Wechsel der Drehrichtung verdreht sich die drehbar in der Antriebswelle angeordnete Kurbelwelle22 um 180°. Der Kurbelzapfen10 ist in Bezug auf die Lagerung der Kurbelwelle22 radial nach innen weisend angeordnet, so daß seine Exzentrizität e2 nunmehr entgegen der Exzentrizität e1 der Kurbelwelle22 ausgerichtet ist. Damit stellt sich zwischen dem Kurbelzapfen10 und Antriebselement2 das kleinste Exzentergesamtmaß e4 ein. Der Kurbelzapfen10 überträgt auf das Pleuel11 einen Hub, der dem Doppelten des kleinsten Exzentergesamtmaßes e4 entspricht. - Es soll an dieser Stelle, insbesondere unter Bezugnahme auf
3 ,4 ,10 ,11 darauf hingewiesen werden, daß die Teilexzentrizitäten in Betrag und Richtung nicht maßstablich dargestellt sind. Vielmehr ist bevorzugt vorgesehen, daß die Exzentrizität e2 größer als die Exzentrizität e1 gewählt werden kann. Dies hat zur Folge, daß bei Einstellung des kleinen Exzentermaßes e4 der antriebsseitige Mitnehmer13 in jeder Drehstellung an dem Anschlag15 anliegt. -
- 1
- Exzenterantrieb, Kurbeltrieb
- 2
- Antriebselement
- 3, 4
- Lagerstelle
- 5
- Stirnzahnrad
- 6
- Scheibe
- 7
- Bohrung
- 8
- Stift
- 9
- Bohrung
- 10
- Kurbelzapfen
- 11
- Pleuel
- 12
- Nut
- 13
- Mitnehmer
- 14, 15
- Anschläge
- 16
- scheibenförmiger Bereich
- 17-17''
- Bohrung
- 18-18''
- Bohrung
- 19
- Bereich
- 20
- Schraubenfeder
- 21
- Bohrung
- 22
- Kurbelwelle
- 23
- Kurbelwange
Claims (22)
- Kurbeltrieb insbesondere für die Pumpe einer Munddusche, mit einem von einer Antriebseinrichtung um eine Drehachse drehbar antreibbaren Antriebselement und einer um ein Exzentergesamtmaß parallel zur Drehachse an dem Antriebselement angeordneten, als Abtrieb dienenden Exzenterwelle bzw. Kurbelzapfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterwelle bzw. der Kurbelzapfen (
10 ) in ihrem Exzentergesamtmaß (e3, e4) verstellbar an dem Antriebselement (2 ) angeordnet ist. - Kurbeltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (
2 ) reversierbar drehbar antreibbar und die Exzenterwelle an einem Abtriebselement angeordnet ist, das um eine zur Drehachse um eine erste Exzentrizität (e1) parallele Schwenkachse zwischen einer ersten und einer zweiten Endstellung frei schwenkbar an dem Antriebselement (2 ) angeordnet ist. - Kurbeltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebselement eine Scheibe (
6 ) aufweist, die an dem Antriebselement (2 ) um die Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, daß die Scheibe (6 ) einen Kurbelzapfen (10 ) trägt, der sich mit einer zweiten Exzentrizität (e2) parallel zur Drehachse erstreckt, daß das Antriebselement (2 ) einen axial hervorstehenden Mitnehmer (13 ) besitzt, der mit dem Antriebselement (2 ) schwenkbar ist und zwischen zwei die beiden Endstellungen definierenden Anschläge (14 ,15 ) ragt, wobei die Anschläge (14 ,15 ) an der Scheibe (6 ) angeordnet sind. - Kurbeltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (
2 ) einen scheibenförmigen Bereich (16 ) besitzt, der zur Aufnahme der Scheibe (6 ) ausgebildet ist. - Kurbeltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Bereich (
16 ) mehrere axiale Bohrungen (17-17'' ) unterschiedlicher Exzentrizität (e1-e1'') zur Aufnahme der Scheibe (6 ) besitzt, denen entsprechend angeordnete Bohrungen (18 -18'' ) zur Aufnahme des Mitnehmers (13 ) zugeordnet sind. - Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Exzentrizität (e2) des Kurbelzapfens (
10 ) größer als die erste Exzentrizität (e1) der Scheibe (6 ) ist. - Kurbeltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (
14 ,15 ) jeweils die Enden einer in der Scheibe (6 ) kreisbogenförmigen, konzentrisch angeordneten Nut (12 ) sind, in der der Mitnehmer (13 ) bewegbar ist. - Kurbeltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (
12 ) sich über einen Winkelbereich von bis zu 180° erstreckt. - Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Scheibe (
6 ) zwei oder mehrere symmetrisch angeordnete Nuten (12 ) ausgebildet sind, in denen jeweils ein Mitnehmer (13 ) bewegbar ist. - Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (
12 ) die Scheibe (6 ) vollständig durchdringen. - Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (
12 ) eine geringere Tiefe als die Scheibe (6 ) aufweisen. - Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (
14 ,15 ) als Bereiche (19 ) mit größerem Radius der Scheibe (6 ) angeordnet sind. - Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (
14 ,15 ) und/oder die Mitnehmer (13 ) einstellbar ausgebildet sind. - Kurbeltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (
14 ,15 ) und/oder die Mitnehmer (13 ) durch eine Feder (20 ) gebildet sind. - Kurbeltrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (
20 ) Schrauben-, Teller-, Schenkel- oder Blattfedern sind. - Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Bereich (
16 ) insbesondere einteilig mit einer Antriebswelle verbunden ist und das Antriebselement (2 ) bildet. - Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Bereich (
16 ) in ein Antriebsrad, vorzugsweise ein Stirnzahnrad (5 ), des Antriebselements (2 ) integriert ist. - Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (
13 ) einteilig mit dem scheibenförmigen Bereich (16 ) ausgebildet sind. - Kurbeltrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelzapfen (
10 ) Teil einer exzentrisch und drehbar zu dem Antriebselement (2 ) gelagerten Kurbelwelle (22 ) ist, und daß an dem Antriebselement (2 ) ein Mitnehmer (13 ) für den Kurbelzapfen (10 ) angeordnet ist. - Kurbeltrieb nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Exzentrizität (e1) der Kurbelwelle (
22 ) kleiner als die zweite Exzentrizität (e2) des Kurbelzapfens (10 ) ist. - Kurbeltrieb nach Anspruch 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (
13 ) ein radial verlaufender Steg ist, der an einer Kurbelwange (23 ) der Kurbelwelle (22 ) angreift. - Kurbeltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (
2 ), insbesondere die Antriebswelle mit einem Antriebsrad, vorzugsweise einem Stirnzahnrad (5 ), verbunden ist.
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