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Umlaufrastgetriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufrastgetriebe.
Umlaufrastgetriebe sind Getriebe, die bei gleichförmigem Antrieb nach jeweils einer
vollen oder teilweisen Umdrehung im Abtrieb einen absoluten oder angenäherten Stillstand,
d. h. eine Rast, aufweisen.
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Als Umlaufrastgetriebe werden seit langem Klinken-und Malteserschaltwerke
verwendet. Getriebe mit Klinkenschaltwerken sind jedoch im allgemeinen nicht forinschlüssig,
was zur Folge hat, daß die eingeleitete Bewegung nicht zwangläufig zum Stillstand
gebracht wird. Ferner sind Getriebe mit Klinken- und Malteserschaltwerken von Natur
aus nicht in Raststellung arretiert, es bedarf daher bei ihnen einer zusätzlichen
Einrichtung zur Arretierung. Außerdem arbeiten derartige Getriebe nicht ruck- bzw.
stoßfrei.
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Weiterhin gelangen als Umlaufrastgetriebe bereits mehrgliedrige Koppelgetriebe
und kombinierte Koppelrädertriebe, bestehend aus Kurbelschwingen und- Doppelkurbeln,
zur Anwendung. Mit derartigen Getrieben lassen sich jedoch im allgemeinen nur kleine
Rastwinkel bzw.. Rastzeiten erzielen. Darüber hinaus ist ihr Aufbau recht kompliziert
und kostspielig.
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Zur Vervollständigung der Darlegungen über den Stand der Technik ist
noch darauf hinzuweisen, daß. bereits ein Zahnradkurbelgetriebe bekannt ist, welches
bei gleichförmiger Antriebsbewegung ungleichförmige AbtriebsbewegLingen erzeugt,
die denjenigen von Getrieben mit eRiptischen Zahnrädern entsprechen. Dieses Zahnradkurbelgetriebe
besitzt eine Kurbelschleife mit einer die Antriebsbewegung einleitenden, gleichförmig
umlaufenden Kurbel sowie einen durch die Schwingbewegung der Schleife gesteuerten
und unter Übersetzung derselben die Abtriebsbewegung liefernden Rädertrieb mit kreisförmigen
Zahnrädern oder Zahnsegmenten. Dabei entspricht das Verhältnis A der KurbeHänge
zur Steglänge der Kurbelschleife der numerischen Exzentrizität elliptischer Zahnräder
von mit solchen ausgerüsteten Getrieben, und die gewünschte ungleichförniige Abtriebsbewegung
des getriebenen Teiles der Getriebeanordnung wird durch Überlagerung der Winkel&eschwindigkeit
b
der Antriebsbewegung der Kurbel und der Winkelgeschwindigkeit # der Schwingbewegung
der Schleife der Formel b = b + 2 # entsprechend erhalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, iJii Umlaufrastgetriebe
zu schaffen, welches die Nachteile der bekannten Umlaufrastgetriebe vermeidet. Die
Lösung dieser Aufgabe bildet erfindungsgemäß ein Umlaufrastgetriebe mit einer die
Antriebsbewegung einleitenden umlaufenden Kurbelschleife, bestehend aus einer an
einem Punkt des Gestells gelagerten Antriebskurbel sowie einer mit dieser gelenkig
-verbundenen, über einen weiteren Punkt des Gestells gleitenden Schleife,
und einem die Abtriebsbewegung liefernden Räderpaaar, bestehend aus einem mit der
Schleife fest verbundenen, konzentrisch zum Kurbelzapfen sitzenden innenverzahnten
Rad oder Radsegment sowie einem damit kämmenden, konzentrisch zur Antriebskurbel
gelagerten außenverzahnten Abtriebs-, rad oder -radsegment, wobei die Länge a der
Kurbel und die Länge d des Steges sowie der Teilkreisradius ri des innenverzahnten
Rades oder Radseginentes und der Teilkreisradius r, des außenverzahnten Abtriebsrades
oder -radsegmentes der Formel
genügen, und zwar mit der Maßgabe, daß
bzw.
ist. Bei einem derart ausgebildeten Umlaufrastgetriebe entspricht der Teilkreisradius
r, des Abtriebsrades R, überraschenderweise der Länge d des Steges seiner Kurbelschleife.
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Die Wirkungsweise des Umlaufrastgetriebes gemäß der Erfindung beruht
darauf, daß der gleichförmigeir Antriebsbewegung der Antriebskurbel die zwischen
der Antriebskurbel und der Schleife stattfindende Relativbewegung überlagert wird
unä daß infolge der erfmdungsgemäßen Bemessung der verschiedenen Getriebeteile die
auf das Abtriebsrad übertragende resultierende Bewegung dadurch, daß sich die beiden
Bewegungen gegenseitig aufheben, Null oder nahezu Null wird, wenn sich die
Kurbel innerhalb eines von dem Steg abgekehrten und mit Bezug auf diesen symmetrisch
liegenden Winkelbereiches bewegt. Eine weitere, von einer anderen Betrachtungsweise
ausgehende Erklärung für die Wirkungsweise des neuen Umlaufrastgetriebes liegt darin,
daß die Gang- und Rastpolkurve der urnlaufenden Kurbelschleife bei Bewegung ihrer
Antriebskurbel innerhalb des von dem Stegabgekehrten und mit Bezug auf diesen symmetrisch
liegenden Winkelbereiches durch den Umfang
der Räder bzw. Radsegmente
des die Abtriebsbewegung liefernden Räderpaares angenähert wird.
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Durch geeignete Wahl des Verhältnisses A der Kurbellänge 6#
zu der Steglänge d und damit des Teilkreiszadius r, des innenverzahnten
Rades oder Radsegmentes sowiedes Teilkreisradius r, des außenverzahnten Abtriebsrades
oder -radsegmentes läßt sich die Dauer der Rast in weiten Grenzen verändern. So
bewirkt eine Verkleinerung des Verhältnisses A eine Verlängerung der Rast.
Auf diese Weise können angenäherte Rasten bis zu einem Winkelbetrag von
180' der Antriebskurbeldrehung erzielt werden. Dadurch, daß zur Erzielung
einer Rastwirkung das Verhältnis nur ungefähr gleich zu sein braucht, ergeben
sich bei einem Getriebe
bestimmter Abmessungen auch noch verschiedene Variationsmöglichkeiten hinsichtlich
der Länge und Genauigkeit der Rast. Zur Ausnutzung derselben sieht die Erfindung
vor, daß die Länge d des Steges der Kurbelschleife innerhalb kleiner Grenzen
veränderbar ist.
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Gegenüber den bekannten Umlaufrastgetrieben besitzt das Umlaufrastgetriebe
gemäß der Erfindung eine Reihe von Vorteilen. So ist es in allen Stellungen formschlüssig
und damit auch in Raststellung selbsthemmend. Ferner ist es stoß- und ruckfrei.
Weiterhin können mit ihm sehr lange Rasten erzielt werden, und schließlich gestaltet
es sich mit nur fünf Gliedern in seinem Aufbau sehr einfach.
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Für die konstruktive Ausbildung des erfindungsgemäßen Umlaufrastgetriebes
werden von der Erfindung noch verschiedene Ausführungsformen vorgesehen. So sind
gemäß einer ersten Ausführungsform die Antriebskurbel und das Abtriebsrad unter
Verwendung einer Hohlwelle an einer Seite des Gestells einseitig fliegend gelagert,
während der Gleitstein für die Schleife an der gegenüberliegenden Gestellseite lagert.
Bei einer zweiten Ausführungsform ist ein stark erweiterter feststehender Zapfen
für die Antriebskurbellagerung vorgesehen, und dieser Zapfen nimmt auch eine Lagerung
für den Gleitstein der Schleife auf. Nach einer dritten Ausführungsform wird schließlich
ein stark erweiterter feststehender Zapfen für die Gleitsteinlagerung verwendet,
und die Wälen für die Antriebskurbel sowie das Abtriebsrad sind durch diesen Zapfen
hindurchgeführt. Alle drei Ausführungsformen haben jedoch gemeinsam, daß ihre Elemente
in drei verschiedenen Ebenen gelagert sind. jede der Ausführungsformen des Umlaufrastgetriebes
besitzt im übrigen spezielle Vorteile, von welchen im Bedarfsfalle Gebrauch gemacht
werden kann.
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- Während das Umlaufrastgetriebe gemäß der Erlindung in seinem
grundsätzlichen Aufbau mit dem in Spalte 1 erwähnten bekannten Zahnradkurbelgetriebe
einige Ähnlichkeit aufweist, unterscheidet es sich von diesem jedoch grundlegend
in der Bemessung seiner Teile sowie in. den hierfür geltenden Gesetzmäßigkeiten.
Die erfindungsgemäße Bemessung der verschiedenen Teile des neuen Getriebes ist aber
entscheidend dafür, daß dieses überhaupt als Umlaufrastgetriebe arbeitet, ähnlich
wie bei dem bekannten Zahnradkurbelgetriebe auch nur durch eine bestimmten Gesetzmäßigkeiten
gehorchende Bemessung seiner Teile die gewünschten Abtriebsbewegungen, welche denjenigen
von Getrieben mit elliptischen Zahnrädern entsprechen, erzielt werden.
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In den Zeichnungen ist das Umlaufrastgetriebe gemäß der Erfindung
beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt in schematischer Form Abb.
1 eine Prinzipdarstellung des Umlaufrastgetriebes, Abb. 2 eine erste Ausführungsform
des Umlaufrastgetriebes in Seitenansicht, Abb. 3 die erste Ausführungsform
des Umlaufrastgetriebes in Draufsicht, Abb. 4 eine- zweite Ausführungsform des Umlaufrastgetriebes
in Seitenansicht, Abb. 5 die zweite Ausführungsfonn des Umlaufrastgetriebes
in Draufsicht, Abb. 6 eine dritte Ausführungsform des Umlaufrast-#etriebe-s
in Draufsicht und Abb. 7 die dritte Ausführungsform des Umlaufrastgetriebes
in Seitenansicht.
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Sämtliche Ausführungsformen des Urnlaufrastgetriebes bestehen aus
einer Kurbelschleife mit einer Kurbel K und einer Schleife S. Die Kurbel
ist dabei an einem Punkt A,
des Gestells G drehbar gelagert. Mit dem
äußeren ZapfenA der Kurbel K steht die Schleife S in gelenkiger Verbind.ung.
Außerdem ist die Schleife S über einen an dem Punkt B, des Gestells
G drehbar gelagerten Gleitstein St geführt.
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Von dem zwischen den Punkten A, und B,) befindlichen Teil des
Gestells G wird der Steg der Kurbelschleife gebildet. Wie in Abb.
1 angedeutet, weisen der Steg die Länge d und die Kurbel die Länge a auf.
Weiterhin schließen gemäß dieser Abbildung Kurbel und Steg den Winkel a und Schleife
und Kurbel den Winkel 99 ein.
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Bei sämtlichen Ausführungsfonnen des Umlaufrastgetriebes ist ferner
ein Räderpaar vorgesehen. Dieses besteht aus einem mit der Schleife S fest
verbundenen, konzentrisch zum Kurbelzapfen A gelagerten innen-m verzahnten
Radsegment R, sowie einem konzentrisch zum Kurbeldrehpunkt A, gelagerten
außenverzahnten Abtriebsrad R2.
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Wie aus Abb. 1 ersichtlich, hat der Teilkreisradius des Radsegmentes
Ri die Größe -r, und der Teilkreisradius des Abtriebsrades R2 die Größe -Y,. Zwischen
diesen Radien 7" r, und der Kurbellänge a gilt die Beziehung r, - r, # a,
wodurch zum Ausdruck gebracht wird, daß das Radseginent R, und das Abtriebsrad R?
ständig im Eingriff stehen.
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Bei der erstenAusführungsform des Umlaufrastgetriebes gemäß den Abb.
2 und 3 ist das Abtriebsrad Rp mittels einer Hohlwelle H an einer Seite des
Gestells G gelagert. Für den Antrieb der Kurbel K dient dort eine durch die
Hohlwelle H hindurchgeführte Welle W. Der Gleitstein St für die Schleife
S ist dabei an der gegenüberliegenden Seite des Gestells G mittels
eines Zapfens Z gelagert. Eine Abwandlung der ersten Ausführungsform des Unüaufrastgetriebes
unterscheidet sich von der beschriebenen Ausbildung lediglich dadurch, daß für den
Antrieb der Kurbel K eine Hohlwelle und für die Lagerung des Abtriebsrades R, eine
durch die Hohlwelle geführte Welle vorgesehen ist.
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- Die Besonderheit der zweiten Ausführungsform des Umlaufrastgetriebes,
welche in den Abb. 4 und 5 dargestellt ist, liegt darin, daß ein stark erweiterter
Zapfen Z, für die Kurbellagerung vorgesehen ist. Dieser ZapfenZ, ist fest angeordnet
und bildet damit einen Teil des Gestells G.
Infolge des größen Durchmessers
des Zapfens Z, nimmt die Kurbel K ringförmige Gestalt an und kann durch ein Zahnritzel
angetrieben werden. Der Zapfen Z, ist an einer Seite mit einem Zapfen Z2 normalen
Durchmessers versehen. Dieser Zapfen Z2 dient als Lagerung für den Gleitstein
St. Das Abtriebsräd R, ist hier mittels einer Welle W, an der anderen Seite
des Gestells G drehbar gelagert.
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Die dritte Ausführungsforin des Umlaufrastgetriebes gemäß den Abb.
6 und 7 kennzeichnet sich schließlich durch einen stark erweiterten
Zapfen Z3 fÜr die- Gleitsteinlagerung. Dieser Zapfen Z3 steht fest -und bildet ebenfalls
einen Teil des Gestells G. Infolge seiner starken Erweiterung weisen der
Gleitstein St und die Schleife S
verhältnismäßig große Abmessungen auf. Durch
den Zapfen Z, erstreckt sich eine Hohlwelle H2, mit welcher das
Abtriebsrad
R2 verbunden ist. Darüber hinaus ist durch diese Hohlwelle H2 eine Antriebswelle
W, für die KurbeIK geführt.