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Einrichtung zur geradlinigen radialen Verstellung der Mittelachse
einer Bohrung, eines Zapfens od. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung
zur geradlinigen radialen Verstellung der Mittelachse einer Bohrung, eines Zapfens
od. dgl. mittels, zweier auf- oder ineinandergelagerter Exzenter mit jeweils gleicher
Exzentrizität.
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. Es ist bereits bekannt, zur Änderung der Exzentrizität auf
oder in einem feststehenden Exzenter einen weiteren Exzenter zu verdrehen. Der Mittelpunkt
des zweiten Exzenters wird dabei aber nicht auf einer Radialen, sondern auf einem
Kreisbogen bewegt. Der erste Exzenter behält bei der Verstellbewegung seine Lage
bei, während der zweite Exzenter mit einem Halbkreis um den Mittelpunkt des ersten
Exzenters gedreht wird. Obwohl bei einer derartigen Ausführung vorgeschlagen wurde,
die Exzentrizitäten der Exzenter gleich groß zu machen, ist eine geradlinige Verstellung
nicht möglich.
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Des weiteren ist es bekannt, zur geradlinigen Verstellung der Mittelachse
eines Zapfens zwei ineinander in einem Gehäuse gelagerte Exzenterscheiben zu verwenden.
Die Verstellung wird dabei in der Weise vorgenommen, daß zunächst durch Lösen von
Halteschrauben die äußere der exzentrisch gelagerten Scheiben bis zu einer bestimmten
Markierung verdreht wird und sodann der Mittelpunkt der zweiten Scheibe, der dem
zu verstellenden Zapfenmittelpunkt zugeordnet ist, durch Verdrehen dieser Scheibe
in entgegengesetzter Richtung wiederum bis zu einer bestimmten Markierung in eine
dieser zugeordneten Stellung gebracht wird. Die Zuordnung der Markierungen ist dabei
derart gewählt, daß die jeweiligen Endstellungen auf einer geraden Linie liegen.
Der zu verstellende Zapfen führt hierbei somit, bis er die Endlage einnehmen kann,
zwei Kurvenbewegungen aus, die je nach den gewählten Exzentrizitäten der
ineinandergelagerten Scheiben mitunter sehr groß sein können.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zur Verstellung
der Mittelachse einer Bohrung, eines Zapfens od. dgl. mittels zweier auf- oder ineinandergelagerter
Exzenter mit jeweils gleicher Exzentrizität zu schaffen, mit der auf einfache Weise
eine geradlinige radiale Verstellung ermöglicht wird.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die beiden Exzenter
der Verstelleinrichtung durch eine die Verstellbewegung des einen Exzenters um den
doppelten Winkelbetrag in entgegengesetzter Drehrichtung vergrößernde Vorrichtung
zwangläufig miteinander verbunden sind.
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Zur zwangläufigen Verbindung der Exzenterscheiben kann ein um den
Drehpunkt des einen Exzenters gemeinsam schwenkbares und drehfest miteinander verbundenes
Räderpaar vorgesehen sein, dessen kleineres Rad in einen konzentrisch zur Verdrehachse
dieses Exzenters angeordneten ortsfesten Zahnkranz od. dgl. eingreift, während das
größere Rad des Räderpaares mit dem anderen Exzenter in Triebverbindung steht, wobei
die Gesamtübersetzung sich wie 2: 1 verhält, oder es kann dazu ein Kardankreispaar
verwendet werden, dessen kleineres Rad sich in einem konzentrisch zum Drehpunkt
des einen Exzenters angeordneten feststehenden Hohlrad od. dgl. abwälzt, wobei der
Radius des kleineren Rades gleich ist der Exzentrizität eines Exzenters. Des weiteren
ist es hierbei möglich, das Kardankreispaar über einen Parallel-Kurbeltrieb mit
den Exzentem zu verbinden.
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Die Erfindung ist an Hand einiger Ausführungsbeispiele in der Zeichnung
dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Hierbei zeigt F i g. la eine
gemäß der Erfindung ausgebildete Verstelleinrichtung in Ansicht, F i g. 1 b
die um den <#a verdrehte Verstelleinrichtung nach F i g. la, F i
g. 2 ein mit einer Verstelleinrichtung nach F i g. 1 versehenes Flügelzellen-Kapselwerk,
F i g. 3 einen Schnitt gemäß der Linie I-1 der F i g. 2, F i
g. 4 a bis 5 c zwei Ausführungsbeispiele einer jeweils mit einem Kardankreispaar
versehenen Verstelleinrichtung mit in- und aufeinandergelagerten Exzentem und
F
i g. 6 eine Verstelleinrichtung nach F i g. 4 a, wobei ein Kardankreispaar
mit einem Parallel-Kurbeltrieb verwendet wird.
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Nach F i g. 1 a ist in dem um seinen Mittelpunkt:Mi drehbaren
Exzenter 1 ein Exzenter 9 um die Exzentrizitäte:, exzentrisch gelagert.
Der Exzenter9, dessen Mittelpunkt M2 ist, enthält eine exzentrische Bohrung
8 mit dem Mittelpunkt M.. Die Exzentrizität
ist gleich der Exzentrizität,
so daß in der in F i g. 1 dargestellten Lage M, mit M3 zusammenfällt.
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Zur Betätigung der Verstelleinrichtung ist der Exzenter
1 mit einem Zahnkranz 2 versehen, in den ein Verstelhitzel 3 eingreift.
Auf dem Exzenter 1 ist außerdem ein Räderpaar drehbar gelagert, das aus einem
Zahnrad 5 und einem drehfest mit diesem verbundenen größeren Zahnrad
6 besteht. Des weiteren ist konzentrisch zu dem Mittelpunkt M, des Exzenters
1 ein ortsfester Zahnkranz 4 angeordnet, in den das Zahnrad 5 des
Räderpaares eingreift. Das Zahnrad 6 greift in eine Verzahnung
7 ein, die mit dem in M, gelagerten Exzenter 9 konzentrisch fest verbunden
ist.
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Wird durch das Ritzel 3, wie es in F i g. 1 b dargestellt
ist, der Exzenter 1 und die mit ihm fest verbundenen Teile der Verstelleinrichtung
in Richtung des Pfeiles 11 um den Winkel oc gedreht, so wälzt sich das Zahnrad
5 an dem ortsfesten Zahnkranz 4 ab. Dabei bewegt sich der Mittelpunkt M2
des Exzenters 9 auf einem Kreisbogen mit dem Radius ei um
den
Punkt Mi des Exzenters 1 bis in die dem Verdrehwinkela zugeordnete Lage M2'.
Zusammen mit der Verdrehung des Zahnrades 5 wird auch das Zahnrad
6 in Pfeilrichtung verdreht und dreht nun seinerseits durch den Zahnkranz
7 den mit diesem fest verbundenen Exzenter 9 in der dem Pfeil
11 entgegengesetzten Drehrichtung, und zwar um den doppelten Winkelbetrag
(2 a), so daß sich der Mittelpunkt des zweiten Exzenters A#" auf einer radialen
Geraden 10 bewegt, die senkrecht zu der Ausgangsstellung der Exzentrizitäten
ei und e2 verläuft. Der Endpunkt M 3 '*' der Geraden 10 ist durch
die Summe
der beiden gleich großen Exzentrizitäten ei und e2 bestimmt.
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Durch Änderung des übersetzungsverhältnisses zwischen den Rädern
5 und 6 sowie durch unterschiedliche Exzentrizitäten ei und e2 lassen
sich für den Verstellweg des Punktes M, verschiedenartige Kurven festlegen, die
jedoch in der Praxis ohne Bedeutung sind.
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In den F i g. 2 und 3 ist als Anwendungsbeispieil ein
Kapselwerk mit Flügelzellen dargestellt, das mit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten
Einrichtung zur Verstellung des Hubvolumens versehen ist. In einem Gehäuse 21 ist
hierbei in je zwei Exzenterscheiben die Antriebswelle 22 gelagert, die die radial
beweglichen Flügel des Kapselwerkes trägt.
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Um die Lage der Ein- und Auslaßöffnungen der Pumpe bei einer Verstellung
des Hubvolumens möglichst nicht zu verändern, ist eine Verstelleinrichtung vorgesehen,
durch die die Achse der Welle 22 auf einer radialen Geraden verstellt werden kann.
Zu diesem Zweck ist den beiderseits der Flügel 23 ' hegenden Wänden 34 des
Gehäuses 21 jeweils em* mit einem Zahnkranz versehener Exzenter 26 zentrisch
gelagert. Der zentrischen Lagerung ist die Achse 31
zugeordnet. Durch die
auf der Verstellwelle 24 befestigten Ritzel 25 sind die beiden Exzenter
26 verdrehbar.
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Außerdem trägt jeder der Exzenter 26 einen Bolzen
27, auf dem ein miteinander verbundenes Räderpaar 28, 29 drehbar gelagert
ist. Das Rad 28 kann sich an dem ortsfesten Zahnkranz 30 des Gehäuses
21 abwälzen, und das Zahnrad 29 steht mit dem zweiten Exzenter
35 im Eingriff. Die übersetzung der Zahnräder 29, 35 zu der übersetzung
der Zahnräder 28, 30 verhält sich dabei wie 1: 2. Der zweite Exzenter
35, dessen Drehachse mit 32 bezeichnet ist, ist in einer exzentrischen
Bohrung mit der Exzentrizität ei des Exzenters 26 gelagert und ist außerdem
mit einer um die Exzentrizität e2 außermittig angeordneten Bohrung36 versehen, in
der die Welle22 gelagert ist. Die Exzentrizitäten ei und e. sind gleich groß. Durch
die Achse33 ist somit die Lage der Welle22 und der Bohrung36 des Exzenters35 gekennzeichnet.
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Um das Hubvolumen und damit die Förderleistung des Kapselwerkes zu
ändern, ist die Welle 22 radial nach außen zu bewegen. Zu diesem Zweck sind lediglich
über die Verstellwelle 24 und die Ritzel 25
die Exzenter 26 zu verdrehen.
Durch die Verdrehung des Exzenters 26 werden nämlich über die Zahnräder
28 und 29 in der in F i g. 1 a und 1 b dargestellten
Weise auch die Exzenter 35 in entgegengesetzter Drehrichtung und um den doppelten
Betrag verdreht, so daß die Achse der Welle 22 auf einer radialen Geraden nach außen
wandert bis in die in den F i g. 2 und 3 dargestellte Endlage. Der
Verstellweg ist in diesem Fall gleich der Summe der beiden eich großen Exzentrizitäten
ei und e..
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In den F i g. 4 a bis 4 c ist eine erfindungsgemäße Verstelleinrichtung
dargestellt, bei der eine geradlinige Verstellung eines VersteRgliedes durch ein
Kardankreispaar erzielt wird, und zwar zeigt F i g. 4 a die Ausgangsstellung,
F i g. 4 b eine Verdrehung um den Winkel oc und F i g. 4 c
die Endstellung.
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Der Exzenter 41 ist hierbei beispielsweise mit einem Zahnsegment 42
versehen, in das eine Zahnstange 43 eingreift. In dem Exzenter 41, der um den M
telpunkt Mi drehbar ist, ist ein weiterer Exzenter 46 mit der Exzentrizität ei exzentrisch
gelagert. Konzentrisch zu diesem Exzenter 46 mit dem Mittelpunkt M2 ist ein Zahnrad
44 auf diesem befestigt, dessen Radius gleich ist der Exzentrizität ei und das in
einen zu dem Mittelpunkt M, des Exzenters 41 konzentrischen ortsfesten Zahnkranz
45 eingreift. Der auf dem Zahnrad44 liegende ExzenterpunktM", der in F i
g. 1 mit Mi zusammen äll , ist Mittelpunkt der zu verstellenden
exzentrischen Bohrung 47 im Exzenter 46.
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Wird durch die Zahnstange 43 und das Zahnsegment 42 der Exzenter 41
um den Winkel a, wie es in F i g. 4 b gezeigt ist, verdreht, so wälzt
sich das auf dem Exzenter 46 befestigte Zahnrad 44 in dem Zahnkranz 45 ab. Dabei
wird der Punkt M, auf einem Kreisbogen um M, in die gezeichnete Stellung gedreht,
während M, mit der Exzentrizität e. um den Betrag von 2 a, jedoch in entgegengesetzter
Drehrichtung, in die dargestellte Stellung um M2 bewegt wird. Da sich die Radien
der Zahnräder 44 und 45
nach dem Prinzip des Kardankreispaares wie
1: 2 verhalten, verschiebt sich der Mittelpunkt M, der Bohrung 47 des Exzenters
46 geradlinig radial nach außen. In der Endlage, die in F i g. 4 c dargestellt
ist, ist die Exzentrizität des Punktes M, in bezug auf den Drehpunkt M, gleich der
Summe der beiden gleich großen Exzentrizitäten el und e..
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In den F i g. 5 a bis 5 c ist ebenfalls eine Verstelleinrichtung
mit einem Kardankreispaar dargestellt, wobei im Gegensatz zu der in den F i
g. 4 a bis 4 c gezeigten Ausführung die Exzenter nicht in-, sondern aufeinandergelagert
sind. Die Exzenterscheibe 56 ist hierbei über ein Zahnsegment 52 und
eine Zahnstange 53 um ihren Drehpunkt M, drehbar. Das auf dem Exzenter
57 befestigte Zahnrad 54 wälzt sich in dem zu M, konzentrischen Zahnkranz
55 ab, so daß der Mittelpunkt M" des zu verstellenden Exzenters
57, da sich die Radien der Zahnräder 54 und 55
wiederum wie
1. 2 verhalten, auf einer radialen Geraden nach außen bewegt wird.
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In F i g. 6 ist eine Verstelleinrichtung dargestellt, bei der
auch eine geradlinige Verstellung durch ein ähnlich der F i g. 4 a bis 4
c ausgebildetes Kardankreispaar erzielt wird. In dem Exzenter 61, der über
das Zahnsegment 62 und das Ritzel 63 um M, um den Winkel oc gedreht
wurde, ist wiederum ein Exzenter 68 drehbar gelagert, der die zu verstellende
exzentrisch angeordnete Bohrung 67 hat.
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Da in der Praxis die gewünschte Exzentrizität vielfach sehr klein
ist, würden die davon abhängigen Radien des Kardankreispaares ebenfalls sehr klein
werden, so daß dieses Prinzip oftmals nicht anwendbar wäre. Um dies jedoch zu vermeiden,
können die beiden Exzenter 61 und 68 mit einem größeren Kardankreispaar
durch einen Parallel-Kurbeltrieb, wie es in F i g. 6 gezeigt ist, verbunden
werden.
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Der Parallel-Kurbeltrieb besteht hierbei aus einer Koppel
69, die das sich in dem feststehenden Hohlrad 65 abwälzende, auf dem
Exzenter 61 drehbar gelagerte Zahnrad 64 mit dem UM M2 drehbaren Exzenter
68 verbindet. Durch die Drehung des Exzenters 61 um M, wird somit
M, auf einem Kreisbogen in gleicher Drehrichtung bewegt, während durch die Abwälzung
des Zahnrades 64 in dem feststehenden, doppelt so großen Hohlrad 65 der mit
dem Zahnrad 64 durch die Koppel 69 gelenkig verbundene Exzenter
68 um M, in der entgegengesetzten Richtung verdreht wird, so daß M, geradlinig
nach außen wandert.