DE1947915A1

DE1947915A1 - Vorrichtung zur Erzielung einer rotierenden Bewegung mit periodisch abwechselnd zu- und abnehmender Winkelgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE1947915A1
Application number: DE19691947915
Authority: DE
Inventors: Bachofen Willy A
Original assignee: Willy A Bachofen AG
Current assignee: Willy A Bachofen AG
Priority date: 1968-09-23
Filing date: 1969-09-22
Publication date: 1970-05-21
Also published as: US3605506A; NL6914438A; FR2019484A1; DE1947915B2; NL146583B; GB1277133A; CH496912A

Description

Dipl.-Ing. W. PAAP 8 MÖNCHEN

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH st_ei„sdorf,,r₀e. io

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN

Dr. rer. not. W. KÖRBER
PATENTANWÄLTE

Patentanmeldung P 19 4-7 915.3
Willy A. Bachofen, Basel

3.3.1970 /Ne

Vorrichtung zur Erzielung einer rotierenden Bewegung mit •periodisch abwechselnd zu- und abnehmender Winkelgeschwindigkeit

Antriebe mit periodisch an- und abschwellender Winkelgeschwindigkeit werden für die verschiedensten Zwecke benötigt. So gibt es beispielsweise in der chemischen Industrie Rührverfahren, deren Wirkungsgrad bei Verwendung eines derart angetriebenen ßührers beträchtlich grosser ist als mit einem konventionellen, mit konstanter Winkelgeschwindigkeit umlaufenden Rührer.

Einen weiteren Anwendungsbereich derartiger Antriebe mit periodisch wechselnder Winkelgeschwindigkeit bilden die Mechanismen zur Erzielung einer taumelnden Und rotierenden Körperbewegung (vergleiche z. B. die schweizerischen Patente Nr. 216 760, 361 701 und 366 710). Die Eigentümlichkeit solcher Mechanismen besteht darin, dass die beiden anzutreibenden Hilfswellen ungleichförmig rotieren müssen, wenn eine gleichmässige Verteilung der beiden wechselweise verlangten Beschleunigungen bzw. Verzögerungen im Bewegungsablauf erzielt werden soll. Die bisher für diesen Zweck bestehenden Einrichtungen haben jedoch einen relativ grossen Platzbedarf} bei Verwendung von Kreuzgelenken wird das gesamte Drehmoment über diese im

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Winkel angeordneten Kreuzgelenke übertragen, die daher bald ausgeschlagen sind und die Genauigkeit sowie die Lebensdauer des Antriebs beeinträchtigen.

Die erfindungsgemässe Einrichtung behebt diese Nachteile dadurch, dass auf der Abtriebswelle dieser Einrichtung ein schwenkbar mit derselben verbundenes Pendel angeordnet ist, auf welchem sich ein mit der Abtriebswelle zwangsläufig gekoppeltes Steuerorgan befindet, das in Wirkungsverbindung mit mindestens einem Festpunkt der Einrichtung eine periodische, in Abhängigkeit von der Drehzahl der Abtriebswelle erfolgende Schwenkbewegung des Pendels hervorruft.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das genannte Steuerorgan eine am Pendel drehbar gelagerte Kurbel. Dabei ist der freie Zapfen der Kurbel zweekmässigerweise in einem frontal vor der Symmetrieachse der Pendelbewegung angeordneten, ortsfesten Führungsorgan geradlinig geführt, dessen Längsachse durch die Pendeldrehachse verläuft.

Der Kurbelzapfen kann aber auch über eine Pleuelstange mit einem festen Drehpunkt verbunden sein. Auch kann das Steuerorgan in Form einer Kurvenscheibe ausgeführt sein, welche durch ein elastisches Organ in ständigem Kontakt mit einer Führungsbahn gehalten wird.

Ferner könnte der Kurbelzapfen in einem Führungsorgan geführt sein, das seinerseits durch einen in Form eines gleicharmigen Hebels ausgeführten, um einen Festpunkt drehbaren Gelenkmechanismus geführt ist, derart, dass die Längsachse des Führungsorganes stets parallel zur Pendellängsachse verläuft.

Auf der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine Antriebsvorrichtung, die sich zum Antrieb

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eines Mechanismus zur Erzeugung einer taumelnden und rotierenden Körperbewegung verwenden lässt, in vereinfachter perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 zeigt die gleiche Vorrichtung in vier verschiedenen Arbeitsphasen mit der dazugehörigen charakteristischem Bewegungskurve und

Fig. 3 bis 5 zeigen weitere Konstruktionsvarianten der Vorrichtung.

In Fig. 1 ist mit 1 die eine der beiden Antriebswellen eines Mechanismus bezeichnet, wie er beispielsweise im schweizerischen Patent Nr. 216, 760 beschrieben ist. Die Welle 1 ist somit die Abtriebswelle der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung. Diese Abtriebswelle ist in einem ortsfesten Lagerbock 2 drehbar gelagert und trägt auf ihrem hinteren, ausladenden Abschnitt eine Stufenscheibe 3₅ die über einen Treibriemen 4 mit der Abtriebsscheibe 5 bzw. der Abtriebswelle 5a eines Motors 6 verbunden ist.

Auf der Abtriebswelle 1 ist eine Pendelplatte 7 schwenkbar befestigt. Im unteren, freien Abschnitt der Pendelplatte 7 ist eine Kurbel 8 drehbar gelagert. Der Antrieb dieser Kurbel erfolgt zwangsläufig über einen Treibriemen 9* welcher eine auf der Abtriebswelle 1 sitzende Scheibe 10 mit der Antriebsscheibe 11 der Kurbel 8 verbindet. Die Durchmesser der Scheiben 10 und 11 sind im vorliegenden Falle so aufeinander abgestimmt, dass die Kurbel 8 mit der halben Drehzahl der Abtriebswelle 1 angetrieben wird.

Der Kurbelzapfen 12 ragt in den geradlinigen, vertikalen Schlitz eines Führungsprofils 13 > das frontal vor der Pendelplatte 7 angeordnet ist und dessen Längsachse durch die Achse der Abtriebswelle 1 verläuft. Der Zapfen 12 trägt im Bereich des Führungsprofiles 13 ein Kugellager 14.

Wird nun die Abtriebswelle 1 von der Welle 5a des Motors mit konstanter Winkelgeschwindigkeit angetrieben, so dreht sich

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mit dieser - über den Riemen 9 - auch die Kurbel 8 und zwar im Drehzahlverhältnis 2 : 1. Bei jeder Umdrehung der Abtriebswelle 1 wird daher das Pendel zwei volle Hin- und Hergänge ausführen. Bewegt sidh das Pendel dabei im Sinne der Drehrichtung der Abtriebswelle 1, so ergibt sich durch Überlagerung (Addition) der beiden Drehbewegungen eine Beschleunigung; wird das Pendel dagegen in der entgegengesetzten Eichtung verschwenkt, so wird die Winkelgeschwindigkeit der Abtriebswelle entsprechend verzögert.

Die Fig. 2 zeigt das Pendel 7 in vier jeweils um 90 gegeneinander verdrehten Lagen I bis IV, wobei unterhalb davon die Pendelauslenkungen in Winkelgraden über dem Drehwinkel der Abtriebswelle 1 aufgetragen sind. Die sich ergebende Kurve ist in Bezug auf die ideale Sinuskurve 16 etwas verzerrt, da die Führung 13 ihre Winkellage in Bezug auf die Pendelachse ständig ändert.

Zur Erzielung einer genauen Sinuskurve müsste die Führungsbahn in jedem Augenblick parallel zur Pendellängsachse liegen. Eine solche Ausführungsform ist grundsätzlich möglich und wird nachstehend anhand einer weiteren AusführungsVariante veranschaulicht.

Die Fig. 3 zeigt wiederum in schematischer Form, in vier'aufeinanderfolgenden Lagen, eine Antriebsvorrichtung mit den Riemenscheiben 10/11, dem Riemen 9 und einem geradlinigen Führungsprofil 17· Im Gegensatz zur Ausführung nach den Fig. und 2 ist das Führungsprofil hier Jedoch nicht starr befestigt, sondern über gelenkige Führungsorgane mit einem ortsfesten Drehpunkt 18 verbunden. Die Führungsorgane umfassen eine am Führungsprofil 17 angreifende Gabel 19a, eine am Drehpunkt 18 schwenkbar gelagerte Verbindungsstange 20 sowie eine zweite Gabel 19b, welche um einen in der Symmetrieachse der Pendelbewegung angeordneten Punkt 21 schwenkbar gelagert ist. Der aus den Teilen 18, 19 und 20 besthenede Gelenkmechanismus bildet einen gleicharmigen Hebel mit dem Drehpunkt bei 18. Dank

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dieser Anordnung bleibt die Längsachse des Führungsprofiles stets parallel zur Pendellangsach.se, wodurch die Erzielung der im unteren Teil von Fig. 3 dargestellten Sinuskurve ermöglicht wird.

Das Steuerorgan, durch welches die von der Abtriebswelle 1 selbst abgeleitete Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung des Pendels 7 umgewandelt wird, braucht selbstverständlich nicht unbedingt in Form einer Kurbel ausgeführt zu werden. Fig. 4- zeigt beispielsweise, wie am unteren Abschnitt des Pendels 7 ohne weiteres eine Kurvenscheibe 22 angeordnet werden kann, die über den Riemen 9 und. die Riemenscheibe 11 von der Abtriebswelle 1 aus in Drehung versetzt wird. Durch eine Zugfeder 23 wird die Kurbenscheibe 22 in ständigem Kontakt mit einer ortsfesten Führungsbahn 2M- gehalten, so dass das Pendel 7 bei der Drehung der Kurvenscheibe 22 eine zwangsläufige hin- und hergehende Bewegung ausführt. Eine Korrektur der charakteristischen Bewegungskurve im Sinne der Angleichung an die ideale Sinuskurve kann in diesem Falle durch die Wahl der Kurvenscheibenform erzieltewerden.

Eine weitere KonstruktionsVariante ist in Flg. 5 dargestellt, wobei für die den vorangehenden Beispielen entsprechenden Teile auch wieder die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden. In diesem Falle wird, wie gemäss Fig. 1 und 2, eine am Unterteil des Pendels gelagerte Kurbel 8 verwendet. Der Kurbelzapfen 12 ist hier jedoch über eine Pleuelstange 25 mit einem festen Drehpunkt 26 verbunden. Bei der Drehung der Kurbel 8 ergibt sich somit ebenfalls eine hin- und hergehende Bewegung des Pendels.

Wie die im unteren Teil von Fig. 4- dargestellte charakteristische Bewegungskurve 27 zeigt, weicht diese von der idealen Sinusform 28 ebenfalls etwas ab, was aber für viele praktische Anwendungsbereiche ohne weiteres in Kauf genommen werden kann.

Patentansprüche; 009821/0328

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Erzielung einer rotierenden Bewegung mit periodisch abwechselnd zu- und abnehmender Winkelgeschwindigkeit , dadurch gekennzeichnet, dass auf der Abtriebswelle (1) dieser Einrichtung ein schwenkbar mit derselben verbundenes Pendel (7) angeordnet ist, auf welchem sich ein mit der Abtriebswelle (i) zwangsläufig gekoppeltes Steuerorgan (8, 22) befindet, das in Wirkungsverbindung mit mindestens einem Festpunkt der Einrichtung eine periodische, in Abhängigkeit von der Drehzahl der Abtriebswelle (1) erfolgende Schwenkbewegung des Pendels (7) hervorruft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Steuerorgan eine am Pendel drehbar gelagerte Kurbel (8) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Zapfen (12) der Kurbel (8) in einem frontal vor der Symmetrieachse der Pendelbewegung angeordneten, ortsfesten Führungsorgan (13) geradlinig geführt ist, dessen Längsachse durch die Pendelschwingachse verläuft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelzapfen (12) über eine Pleuelstange (25) mit einem festen Drehpunkt (26) verbunden ist.

5· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerorgan eine Kurvenscheibe (22) ist, welche durch ein elastisches Organ (23) in ständigem Kontakt mit einer Führungsbahn (24) gehalten ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelzapfen 12 in einem Führungsorgan (17) geführt ist, das seinerseits durch einen in Form eines gleicharmigen Hebels ausgeführten, um einen Festpunkt (21) drehbaren

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Gelenkmechanismus (18, 19, 20) geführt ist, derart, dass die Längsachse des Führungsorganes stets parallel zur Pendellängsachse verläuft.

7· Anwendung der Vorrichtung gemäss einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, auf einen Mechanismus zur Erzeugung einer taumelnden und rotierenden Körperbewegung gemäss schweizerischem Patent No. 216 760.

Der Patentanwalt

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