DE1942364C3 - Exzentergetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Wechselbewegung mit regelbarem Hub - Google Patents

Description

η denen Gleitschuhe 10, 11 gleiten, welche von den Pnden eines Querzapfens 12 getragen werden. Die N1 ten 8 9 liegen in einer Mittelebene des Dn.-hteils 5, so Haß der Querzapfen 12 in Richtung eines Durchmessers °" rjrehteils 5 verläuft. Dieser Querzapfen 12 wird also S heim Umlauf des Drehteils 5 um die Achse 13 des , ,'_teren umlaufend angetrieben und kann axial in feinem Inneren gleiten. Ein von einer zylindrischen ς." gebildeter Drehzapfen 14 trägt an seinem einen Side einen halbmondförmigen Kreuzkopf 15, der mit ■ em Stift 16 bleibend daran befestigt ist und von dem nnerzaofen 12 durchdrungen wird, um den er Schwenkbar ist. Das andere Ende des Drehzapfens 14 !ragt einen exzentrischen Stift 17, auf dem eine mit ihm

nen Kugelzapfen bildende Kugel 18 befestigt ist. Die ■$ κ eel 18 wird von einer Vertiefung 19 aufgenommen, Hie in einem Gleitstück 20 angebracht i&·; in dieser Vertiefung wird sie durch eine Platte 21 gehalten, die an Hern Gleitstück 20 durch Schrauben 22 befestigt ist. Die Vertiefung 19 bildet also eine Kugelpfanne für den » Kiurelzapfen des Drehzapfens 14, die exzentrisch zu der Arhse 13 angeordnet ist. Der Abstand zwischen der Arhse 25 des Drehzapfens 14 und dem Querzapfen 12 Einerseits und die Exzentrizität der Vertiefung 19 in dem Gleitstück 20 andererseits sind so gewählt, daß unter ij Berücksichtigung der Exzentrizität des Stifts 17 eine winkelstellung des Drehteils 5, genannt »obere Sung«! existiert, in der die Achse des Drehzapfen; narallel zur Drehachse 13 verläuft. Ferner ist die befestigung des Drehzapfens gegen Verdrehung .η *> Sm Kreuzkopf 15 so ausgebildet, daß, wenn er sich η die-r »oberen Stellung« befindet, der Stift 17 und d.e Arhse 25 in derselben Mittelebene des Drehte.ls Hegen, die in Fig. 1 mit der Zeichenebene zusammen^fä Wie ersichtlich, geht der Drehzapfen 14 beim Umlauf des Drehteils 5 durch eine »untere Stellung« 14 (F ig. 2). Je gestrichelt dargestellt ist, und d.e Achse 25 des Drehzapfen beschreibt bei einem vollstand.gen Umlauf etoen Kegel, die sogenannte Exzentrizität, dessen Umrißbild von der »oberen« 25 und »unteren Stellung« 25? dieser Achse begrenzt wird und dereine parallele Sr Drehachse 13 verlaufende Mantellinie 25 aufweist. Dieser Exzentrhitätskegel hat einen Spitzenwinkel A (F ig 3), und seine Achse 26 (F i g. 2) verläuft geneigt zur Drehachse 13; sie trifft die letzere an der Stelle, an der HerOuerzapfen 12 sie schneidet.

DaGleitstock 20 ist so ausgebildet, daß es sich >n dem ihm als Gleitbahn dienenden Gehäuse 1 axial ScnSen kann, und ein radial gerichteter Anschlag S der einen in dem Gehäuse 1 angebrachten Länesschlitz 24 durchdringt, verhindert eine Drehung um die D ehachse 13; der Mittelpunkt der Kugelpfanne verschiebt sich also längs einer zur Drehachse 13 ^

CSen 14 ist ein Läufer aufgesteckt, der von einem Teil 27 gebildet wird, welches mit e.ner öfLng versehen ist. Diese wird von zwe. zueinander entgegengesetzt gerichteten kegeligen Flachen 28 beSenzt (F i g. 3), die beide einen dem Spitzenwinkel Λ to ^bd fExzeitrizitä/skegels 25, 25' gleichen Sp₌nke aufweisen. Diese Formgebung erlaubt dem Drehzapfen 5 sich in dem Läufer zu drehen und zu verschoben, indem er ihn ohne Spiel bei seiner kegeligen ocwegung antrSbt Das Teil 27 ist zwischen zwe. Stangen 30; 31 (Fig 5 eingeschlossen, die eine erste Gleitbahn bilden, leiche ihm erlaubt, in einer Richtung zu gleiten, die !enkrecnt zu der durch die Drehachse 13 und die Mantellinie der »hohen Stellung« 25 des Exzentrizitätskegels gehenden Ebene verläuft. Die beiden Stangen 30, 31 durchqueren das Gehäuse 1 durch zwei Schlitze 33, 34 hindurch und sind durch zwei Querarme 35, 36 zusammengebaut. Diese Querarme stellen Gleitschuhe dar, die ihrerseits in zwei Nuten 37, 38 gleiten, welche eine zweite Gleitbahn darstellen. Diese erlaubt der ersten Gleitbahn, sich in einer senkrecht zur Achse 26 des Exzentrizitätskegels verlaufenden Richtung zu bewegen. Die Stange 31 ist über die Gleitschuhe 35,36 hinaus verlängert, und ihre Enden 40, 41 dienen als Gelenkzapfen, an denen eine Gabel 42 angelenkt ist. Die letztere ist ihrerseits an einer Stange 43 angelenkt, die in einem in dem Gestell 2 angeordneten Gleitlager 44

geführt ist.

Das Gleitstück 20 ist fest mit einer Stange 45 verbunden, die das Ende einer Schraube 46 darstellt, welche mit einer von einer Buchse 48 getragenen Mutter 47 zusammenwirkt. Die letztere dreht sich in einem von drei elastischen, in einer senkrecht auf der Drehachse 13 stehenden Ebene in Form eines der Buchse umschriebenen Dreiecks angeordneten Stäben 51,52,53 (F i g. 6) gebildeten Lager: die Enden 54 bis 59 dieser Stäbe sind von einer Fassung 60 umschlossen, während ihre Mittelpunkte 51, 52, 53 um eine Umfangsnut 64 zusammenarbeiten, die auf der Buchse 48 angebracht ist. Dieses Dreieck bildet also ein elastisches Lager, was vorteilhaft sein kann, wenn Ausrichtefehler zu befürchten sind und es sich empfiehlt, die sich daraus ergebenden Zwänge zu beseitigen.

Die Buchse 48 schließlich trägt einen Drehknopf 65, der an ihr mittels eines Stifts 66 befestigt ist. Die Stange 45, die Schraube 46, die Mutter 47, die Buchse 48 und der Drehknopf 65 bilden eine Steuerung, mit der sich die Axialstellung des Gleitstücks 20 und infolgedessen des Drehzapfens 14 und seines Kreuzkopfes 15 verändern läßt.

Die Wirkungsweise des Getriebes ist leicht verständlich. Es war ersichtlich, daß sich der Drehzapfen 14 wegen seiner drehfesten Verbindung mit dem Drehteil 5 über die Schlitze 8, 9, den Querzapfen 12 und den Kreuzkopf 15 um die Kugelpfanne 19 dreht, so daß seine A„Ue_O ->ς Ηρπ Hiirph die Linien 25, 25' schematisch

Kreuzkopt 15 um cue is.ugeipicuwi.. .^ ^. ,

Achse 25 den durch die Linien 25, 25' schematisch veranschaulichten Exzentrizitätskegel beschreibt, von dem diese Linien zwei besondere Mantellinien, nämlich die Mantellinie der »oberen Stellung« 25 und die der »unteren Stellung« 25', darstellen. Es ergibt sich daraus, daß der Mittelpunkt des Läufers 27, der, von den Gleitbahnen 30,31 und 37,38 geführt, eine zur Achse 26 des Kegels senkrechte Ebene nicht verlassen kann, einen Kreis zu beschreiben gezwungen ist, der den Schnitt des Kegels mit dieser Ebene darstellt. Das Abtriebsteil wird also in der Richtung 39 (Fig. 1) mit einer geradlinigen Wechselbewegung angetrieben, deren Hub gleich dem Radius dieses Kreises ist, wobei der Gesamthub gleich dem Durchmesser ist. Wenn man durch Betätigen des Drehknopfs 65 die Mutter 47 bewegt, verändert man die Axiallage des Gleitstücks 20, die die Kegelpfanne 19 trägt, also auch des Drehzapfens 14 und seines Kreuzkopfs 15, man ändert den Abstand zwischen der Spitze des Exzentrizitätskegels 25,25' und der Ebene, in der sich der Läufer bewegt und die durch die Richtungen 32 und 39 bestimmt ist. Man ändert also den Durchmesser des Kreises längs dem sich der Kegel und diese Ebene schneiden und infolgedessen den Hub der dem Abtriebsteil übermittelten Wechselbewegung. Da die Abmessungen der Teile so gewählt waren, daß die Mantellinie »obere Stellung« 25 des Exzentrizitäts-

kegels parallel zur Drehachse 13 verläuft, ist der obere Totpunkt dieser Wechselbewegung unabhängig von der Axialstellung des Drehzapfens: man hat also eine asymmetrische Veränderung des Hubes, und die Mittelstellung, beiderseits von der der Hub des Abtriebsteils erfolgt, verändert sich in gleicher Weise wieder Hub.

Die Veränderung des Hubes kann ebensogut während des Umlaufs des Drehteils erfolgen wie während seines Stillstands. Im letzteren Fall kann es vorteilhaft sein, den Drehzapfen stets in seiner »oberen Stellung« anzuhalten, wo seine Achse 25 mit der Mantellinie der »oberen Stellung« des Exzentrizitätskegels zusammenfällt. Die Veränderung der Axiallage des Gleitstücks 20, die für die Hubänderung erforderlich ist, hat dann keinen Einfluß auf das Abtriebsteil, das völlig unbeweglich bleibt. Um dieses Ergebnis mit Sicherheit zu erhalten, ist es vorgesehen, das Getriebe mit einem elastischen Rastanschlag zu versehen, der von einer Kugel 70 gebildet werden kann, welche in einem Sitz 71 auf dem Gehäuse 1 eingeschlossen ist. Diese Kugel wird durch eine Feder 72 in der Weise beaufschlagt, daß sie mit einer auf der seitlichen Außenfläche des Drehteils 5 an entsprechender Umfangsstelle angebrachten Längsmil 73 zusammenarbeitet. Diese Anordnung ist dann von Bedeutung, wenn das Getriebe zum Antrieb einer ein Fluid fördernden Kolbenpumpe benutzt wird: man ist so sicher, daß man beim Verändern der Hubregelung beim Stillstand des Getriebes nicht eine unzeiitige Verschiebung des Fluids veranlaßt. Dies ist ein Vorteil, der das Getriebe speziell für den Antrieb von Dosierpumpen von Mikroanalysengeräten, namentlich für die biochemische Mikroanalyse, konstruiert erschei-

S nenläßt.

Die Anbringung des Kugelzapfens, den die Kugel 18 auf dem gegenüber der Achse 25 exzentrisch angeordneten Stift 17 darstellt, ist nicht unerläßlich. Diese Anordnung ist vorgesehen, um dem Läufer 27 zu

ίο erlauben, bis zu dem Augenblick zu gleiten, in dem die Ebene, in der er sich bewegt, durch den Mittelpunkt 50 des Exzentrizitätskegels geht, d. h. um eine Ausdehnung des Hubregelbereichs bis auf den Wert Null zu ermöglichen. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt zu

■ Ι werden braucht, kann man die Kugel durchaus in einer zur Achse 25 koaxialen Stellung befestigen, d. h. einen zentrierten Stift 17 verwenden.

Man kann, wie ersichtlich, eine Einrichtung vorsehen, die ein Messen der Axiallage des Gleitstücks 20 erlaubt,

ao und sie mit einer direkt den Wert des Hubes anzeigenden Gradeinteilung versehen.

Schließlich kann man den Axialhub des Gleitstücks 20 begrenzen, um zu vermeiden, daß der Läufer in Berührung mit der Kugel 18 oder mit dem Kreuzkopf 15

»j kommt; dies läßt sich z. B. durch entsprechende Bemessung der Länge des Schlitzes 24 und durch entsprechende Positionierung desselben in der Längsrichtung erreichen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Exzentergetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Wechselbewegung mit regelbarem Hub mit einem Drehteil, einem kinematisch mit diesem Drehteil formschlüssig verbundenen Drehzapfen, der die Mantellinie eines durch die Drehung dieses Drehteils erzeugten Kegels bildet, einem entlang diesem Drehzapfen angebrachten Läufer, einer Steuerung zur Verstellung des durch den Drehzapfen beschriebenen Kegels in Längsrichtung in bezug auf die Drehachse des Drehteils, einem entlang einer quer zu der Achse des Drehteils verlaufenden Achse angebrachten Abtriebstiiis und Verbindungsmitteln zwischen dem Läufer und diesem Abtriebsteil, um die Kreisbewegung des Läufers in eine geradlinige Bewegung umzuwandeln, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der Enden des Drehzapfens (14) mittels eines zur Achse (25) des Drehzapfens exzentrisch angeordneten Kugelzapfens (17) formschlüssig mit einer Gelenkkugel (18) verbunden ist, die in einer in bezug auf die Drehachse (13) des Drehteils (3, 5) versetzt angeordneten und in ein Gleitstück (20) eingepaßten Kugelpfanne (19) drehbar gelagert ist, wobei das Gleitstück entlang der Drehachse des Drehteils gleitend angebracht ist, und daß das andere Ende des Drehzapfens (14) formschlüssig mit einem quer zur Achse des Drehteils angeordneten Querzapfen (12) verbunden ist, der mittels eines Kreuzkopfes (15) in einer diametral zum Drehteil verlaufenden Ebene gleitet, wobei der Kreuzkopf um die Achse des Querzapfens gelenkig und in bezug auf den Drehzapfen feststehend angebracht ist, so daß dieser die Mantellinie des durch die Drehung des Drehteils gebildeten Kegels erzeugt, sich in ekier winkligen Stellung zu seiner Bahn befindet, parallel zur Drehachse des Drehteils und in gleicher Ebene zu der des Abtriebsteils (43), wobei die Verbindungsmittel zwei senkrechte und zwei parallel zu der Basis des Kegels verlaufende Gleitbahnen (35,36; 30,31) darstellen, von denen die eine sich in einer Richtung parallel zur Ebene der Achse des Abtriebsteils derart erstreckt, daß die eine der begrenzten Stellungen des Abtriebsteils feststehend ist, wie auch immer die Stellung des Läufers (27) in bezug auf den von dem Drehzapfen beschriebenen Kegel sein mag.

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   Die Erfindung betrifft ein Exzentergetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Wechselbewegung mit regelbarem Hub mit einem Drehteil, einem kinematisch mit diesem Drehteil formschlüssig verbundenen Drehzapfen, der die Mantellinie eines durch die Drehung dieses Drehteils erzeugten Kegels bildet, einem entlang diesem Drehzapfen angebrachten Läufer, einer Steuerung zur Verstellung des durch den Drehzapfen beschriebenen Kegels in Längsrichtung in bezug auf die Drehachse des Drehteils, einem entlang einer quer zu der Achse des Drehteils verlaufenden Achse angebrachten Abtriebsteils und Verbindungsmitteln zwischen dem Läufer und diesem Abtriebsteil, um die Kreisbewegung des Läufers in eine geradlinige Bewegung umzuwandeln.

   Es ist ein Exzentergetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Wechselbewegung mit regelbarem Hub bekannt, bei dem die Veränderung des Hubs der geradlinigen Wechselbewegung des Abtriebsteils mittels einer variierbaren Verstellung der Exzentrizität eines im Drehteil angeordneten Drehzapfens derart ist, daß der Hub des Abtriebsteils stets beiderseits einer unveränderbaren Mittelstellung erfolgt, so daß der obere oder der untere Totpunkt bei einer gegebenen Hubeinstellung immer symmetrisch zu dieser Mittelstellung liegt (US-PS 26 32 339). In bestimmten Fällen ist es jedoch erforderlich, daß die oberen oder die unteren Totpunkte immer an die gleiche, unveränderliche Stelle fallen, und zwar gleichgültig, wie groß jeweils der Hub ist.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Exzentergetriebe der in Frage stehenden Art zu schaffen, mit dem der Hub des Antriebsteils in asymmetrischer Weise geregelt werden kann.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das eine der Enden des Drehzapfens mittels eines zur Achse des Drehzapfens exzentrisch angeordneten Kugelzapfens formschlüssig mit einer Gelenkkuge! verbunden ist, die in einer in bezug auf die Drehachse des Drehteils versetzt angeordneten und in ein Gleitstück eingepaßten Kugelpfanne drehbar gelagert ist, wobei das Gleitstück entlang der Drehachse des Drehteils gleitend angebracht ist, und daß das andere Ende des Drehzapfens formschlüssig mit einem quer zur Achse des Drehteils angeordneten Querzapfen verbunden ist, der mittels eines Kreuzkopfes in einer diametral zum Drehteil verlaufenden Ebene gleitet, wobei der Kreuzkopf um die Achse des Querzapfens gelenkig und in bezug auf den Drehzapfen feststehend angebracht ist, so daß dieser die Mantellinie des durch die Drehung des Drehteils gebildeten Kegels erzeugt, sich in einer winkligen Stellung zu seiner Bahn befindet, parallel zur Drehechse des Drehteils und in gleicher Ebene zu der des Abtriebsteils, wobei die Verbindungsmittel zwei senkrechte und zwei parallel zu der Basis des Kegels verlaufende Gleitbahnen darsteilen, von denen die eine sich in einer Richtung parallel zur Ebene der Achse des Abtriebsteils derart erstreckt, daß die eine der begrenzten Stellungen des Abtriebsteils feststehend ist, wie auch immer die Stellung des Läufers in bezug auf den von dem Drehzapfen beschriebenen Kegel sein mag.

   Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der obere Totpunkt der Wechselbewegung von der Axialstellung des Drehzapfens unabhängig ist, so daß eine asymmetrische Veränderung des Hubes gewährleistet ist.

   Ein besonderes Ausführungsbeispiel des Getriebes nach der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt

   F i g. 1 einen Längsschnitt dieses Ausführungsbeispiels,

   F i g. 2 ein zwei besondere Stellungen eines Teils nach F i g. 1 veranschaulichendes Schema,

   F i g. 3 einen vergrößert dargestellten Schnitt eines anderen Teils,

   F i g. 4, 5 und 6 Querschnitte längs der Linien IV-IV, V-V,und VI-VI in Fig. 1.

   Das in F i g. 1 dargestellte Getriebe ist in einem zylindrischen Gehäuse 1 untergebracht, das selbst auf einem Gestell 2 ruht. Das Getriebe umfaßt eine Antriebswelle 3, die in Richtung des Pfeils 4 umläufi. Diese Antriebswelle ist fest mit einem Drehteil 5 verbunden, das in Lagern 6,7 umläuft. Das Drehteil 5 ist glockenförmig ausgebildet und mit Nuten 8,9 versehen,