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Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung
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in eine geradlinige Schwingbewegung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Schwingbewegung, insbesondere
eine Vorrichtung mit je zwei Antriebs- und Abtriebskettenrädern, die jeweils durch
parallele, biegsame Ketten gekoppelt sind, einer von den Ketten getragenen und sich
zwischen gegenüberliegenden Gliedern derselben erstreckenden Stange und einem T-förmigen
Abtriebs- oder Ausgangselement, das von zwei parallelen, geradlinigen Leitstangen
zwischen den Ketten getragen wird. Die Stange erstreckt sich dabei durch ein Langloch
im Kreuzkopf des Ausgangselements, um dieses geradlinig hin-und hergehend anzutreiben.
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Es sind zahlreiche Mechanismen zur Umwandlung einer Drehbewegung in
eine geradlinige Schwingbewegung ohne ständige Änderung der Drehrichtung des Antriebs
bekannt, beispielsweise Kurbelarmsysteme o. dgl. Bei einem Kurbelsystem wird jedoch
die Hublänge
durch den Durchmesser der Antriebsscheibe oder die
Länge des Kurbelarms bestimmt, woraus sich erhebliche Einschränkungen für den Fall
ergeben, daß ein bestimmter Hub erforderlich ist und der filr den Mechanismus zur
Verfügung stehende Raum für die Unterbringung einer ausreichend großen Kurbelscheibe
oder eines entsprechend großen Kurbelarms nicht ausreicht.
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Zur Vermeidung dieses Nachteils ist bereits eine Wandlervorrichtung
der Art gemäß Fig. 8 entwickelt worden, bei welcher eine sich drehende Antriebsriemenscheibe
51 für einen Riemen 52 vorgesehen ist, der zwischen der Antriebsscheibe und einer
von dieser auf Abstand angeordneten, nicht dargestellten Abtriebsscheibe gespannt
ist. Zwischen den Riementrums sind eine lineare Leitplatte 53 und ein auf dieser
angeordnetes Gleitstück 54 vorgesehen. Ein Läufer 55 und eine Klemm- bzw. Schaltstange
(pinch rod) 56 sind schwenkbar am Haupt-Gleitstück 54 montiert. Die Schaltstange
56 weist Arme 561, 562 und 563 auf. Bei 57 und 58 sind feststehende Anschläge vorgesehen.
Wenn sich bei dieser Vorrichtung die Antriebsscheibe 51 in der durch den Pfeil angedeuteten
Richtung dreht, läuft der Riemen 52 in derselben Richtung. Die Schaltstange 56 ist
dabei durch einen Anschlagstift 60 und eine am Gleitstück 54 angebrachte Feder59
in eine von zwei Drehstellungen vorbelastet. Wenn sich das Gleitstück 54 nach links
verlagert und der Arm 563 mit dem Anschlag 57 am linken Ende in Berührung kommt,
drückt die Schaltstange 56 den Anschlagstift 60 nach innen, um sich dann im Uhrzeigersinn
zu verdrehen. Hierdurch wird das obere Riementrum vom Läufer 55 und vom Arm 562
freigegeben, und der Schaltstangenangriff wird auf das untere Trum zwischen dem
Läufer 55 und dem Arm 561 verlagert. Infolgedessen bewegt sich das Haupt-Gleitstück
54 in Gegenrichtung oder nach rechts. Am Ende dieses Hubs stößt der Arm 563 am anderen
Anschlag 58 an, während der Arm 562 wieder am oberen Riementrum angreift und sich
das Gleitstück 54 nach links zurückbewegt, so daß die Drehbewegung der Antriebsscheibe
51 in eine geradlinige Hin- und Herbewegung des Gleitstücks 54 umgewandelt wird.
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Da diese lineare Schwingbewegung jedoch durch das abwechselnde Umschalten
der Verbindung bzw. des Eingriffs zwischen Schaltstange und Riemen bewirkt wird,
ist der Mechanismus vergleichsweise kompliziert aufgebaut, und ein Betrieb mit hoher
Geschwindigkeit ist mit ziemlich rauher und ruckartiger Bewegung verbunden.
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Da zudem Schaltstange und Läufer zwischen Antriebs- und Abtriebsscheibe
angeordnet sind, läßt sich die gesamte Riemenerstreckung nicht wirksam nutzen, und
für einen vorgegebenen Linearhub vergrößert sich der Raumbedarf auf mehr als das
Doppelte des Durchmessers der Riemenscheiben. Außerdem wird durch den wiederholten
Klemmangriff am Riemen ein schneller Verschleiß desselben hervorgerufen, so daß
der Riemen häufig ausgewechselt werden muß.
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Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Vorrichtung zur
Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Schwingbewegung, bei welcher der
volle Hub bzw. die volle Länge einer zwischen Antriebs- und Abtriebskettenräder
eingeschalteten Antriebskette wirksam genutzt und umgewandelt werden kann und bei
welcher eine gleichmäßige bzw. ruckfreie Kraftübertragung durch Verwendung zweier
synchron getriebener und gleich stark belasteter Antriebsketten hervorgebracht wird.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung
in eine geradlinige Schwingbewegung, mit einem ersten Antriebskettenrad, einem davon
auf Abstand angeordneten ersten angetriebenen bzw. Abtriebskettenrad, einer um diese
beiden Kettenräder herumgelegten ersten endlosen Kette, einer mit dem Antriebskettenrad
gekoppelten Drehantriebskraftquelle, parallel zu den linearen Trums der Kette angeordneten
linearen bzw. geradlinigen Leitmitteln, einem durch letztere verschieblich geführten
Gleitstück und einem Mittel zur Verbindung der Kette mit einem Gleitstück, erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß ein zweites Antriebskettenrad, ein zweites Abtriebskettenrad
und eine zweite endlose Kette vorgesehen sind, welche jeweils dieselben Abmessungen
besitzen wie die betreffenden erstgenannten Elemente und von denen die zweite Kette
parallel zur
Ebene der ersten Kette, jedoch mit Abstand Von dieser
angeordnet ist, daß Mittel zur antriebsmäßigen Verbindung der Antriebskraftquelle
mit dem zweiten Antriebskettenrad vorgesehen sind, daß die Leitmittel zwei auf Abstand
stehende, parallele Leitstangen sind, die zwischen den Ebenen der beiden Ketten
angeordnet sind, daß das Gleitstück ein T-förmiges Joch mit einem Kreuzkopf ist,
dessen beide Enden verschiebbar an den Leitstangen geführt sind und welcher ein
Langloch aufweist, dessen Länge größer ist als der Durchmesser der Antriebskettenräder
oder der Abtriebskettenräder, und daß das Verbindungsmittel eine Stange ist, die
sich zwischen den beiden Ketten erstreckt, mit ihren beiden Enden an diesen Ketten
befestigt ist und das Langloch verschiebr durchsetzt.
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Bei dieser Vorrichtung wird die elliptische Bewegung eines Ubertragungsglieds,
etwa eines Riemens oder einer Kette, dadurch in die lineare Hub- oder Schwingbewegung
eines T-förmigen Joches umgewandelt, daß eine Stange an der Kette bzw. zwischen
gegenüberliegenden Gliedern paralleler, synchron angetriebener Ketten montiert und
in ein querverlaufendes Langloch im Kreuzkopf des linear geführten Joches eingesetzt
wird. Die Riemen oder Ketten erstrecken sich jeweils zwischen einem Antriebs- und
einem Abtriebsrad bzw. -scheibe, wobei deren Achsen so voneinander entfernt sind,
daß sie das Joch zwischen sich aufnehmen. Bei dieser Konstruktion kann der lineare
Ilub im Vergleich zur Breite der Wandlervorrichtun außerordentlich groß sein.
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Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im
Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine im Schnitt gehaltene Teilvorderansicht einer Vorrichtung
zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Hin- und Herbewegung mit Merkmalen
nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in
Figs 1, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Figq 1, Fig. 4 bis 7 vereinfachte
schematische Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsreihenfolge der Vorrichtung
und Fig. 8 einen Teilschnittansicht einer bisher verwendeten Wandlervorrichtung.
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Gemäß den Fig. 1 bis 3 weist die Vorrichtung einen Motor 1 für den
Antrieb einander entsprechender, auf einer gemeinsamen Welle 2 sitzender Zahnräder
21 und 22 über einen zwischen Riemenscheiben 11 und 12 gespannten Antriebsriemen
13 auf, Zwei biegsame Ketten 3, 3 sind zwischen Antriebskettenräder 31, 34 und Abtriebskettenräder
32, 35 eingeschaltete die einander gegenüberliegend, aber axial miteinander fluchtend
angeordnet sind.
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Auf den Wellen 33, 36 der Antriebsräder 31, 34 sitzen Stirn-(zahn)
räder 37 bzw. 38, die, wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, mit zugeordneten
Stirn(zahn)rädern 21 bzw. 22 auf der gemeinsamen Welle 2 kämmen. Bei 39, 39 sind
die Wellen oder Achsen der Abtriebskettenräder 32, 35 dargestellt. Die Wellen 2,
33, 36 und 39 werden von Lagerteilen 101 getragen, die an einem Gehäuse 100 befestigt
sind. Eine Stange 5 läuft um eine durch die Synchrondrehung der Ketten 3, 3 bestimmte,feste
Bahn um, wobei ihre beiden Enden drehbar oder fest an gegenüberliegenden Punkten
der Ketten gehaltert sind, indem die Stange beispielsweise an den betreffenden Kettengliedern
befestigt ist oder diese durchsetzt. Zwischen den beiden Kettentrums ist ein T-förmiges
Joch 4 angeordnet. Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, durchsetzt die Stange
5 verschiebbar ein Langloch 41 in einem Kreuzkopfteil des T-förmigen Joches 4. Ein
Kugellager 51 gewährleistet hierbei eine ruckfreie Bewegung der Stange in diesem
Langloch. Die Länge des Langlochs 41 ist etwas
größer als der Durchmesser
der Kettenräder. Beide Seitenabschnitte 42, 43 des Kreuzkopfes des Joches 4 sind
durch Führungsbüchsen auf parallelen, geradlinigen Leitstangen 6 bzw. 7 geführt,
während der Fußteil 45 des Joches in einem Gleitlager 46 geführt ist.
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Bei laufendem Motor 1 werden die Stirnräder 21 und 22 über die Riemenscheibe
11, den Antriebsriemen 12, die Riemenscheibe 12 und die Welle 2 in der angegebenen
Reihenfolge in Drehung versetzt, wobei das Drehmoment des Motors über die auf den
Kettenradwellen 33 und 36 sitzenden Stirnräder 37 und 38 auf die Antriebskettenräder
31 bzw. 34 übertragen wird. Durch die Drehung der Antriebskettenräder werden die
Ketten 3, 3 in einer vorgegebenen Richtung in Bewegung gesetzt, so daß die Stange
5 um die in den Fig. 4 bis 7 strichpunktiert eingezeichnete Kettenbewegungsbahn
umläuft. Bei der Bewegung der Stange 5 wird das Joch 4 längs der Leitstangen 6,
7 aufwärts und abwärts mitgenommen, weil die Stange 5 in das Langloch 41 im Kreuzkopf
des Joches eingreift.
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Bei der Drehung der Antriebskettenräder 34 (31) entgegen dem Uhrzeigersinn
befindet sich die Stange 5, genauer gesagt, bei ihrer Abwärtsbewegung gemäß Fig.
4 am linken Ende 42 des Langlochs 41. Wenn die Stange 5 den Umfang der Antriebskettenräder
erreicht, verschiebt sie sich gemäß Fig.5 zur Mitte des Langlochs, wobei sich das
Joch 4 in diesem Zustand in seiner tiefsten Stellung befindet. Bei der Weiterdrehung
der Antriebskettenräder verschiebt sich die Stange 5 von der Mitte des Langlochs
41 zu dessen rechtem Ende 43, worauf sich die Stange 5 mit den Ketten aufwärts bewegt
und dabei das Joch 4 gemäß Fig. 6 nach oben mitnimmt. Wenn die Stange den Umfang
der getriebenen Kettenräder 35 (32) erreicht, verschiebt sie sich gemäß Fig. 7 wieder
zur Mitte des Langlochs 41, wobei sich das Joch in seiner obersten Stellung befindet.
Bei der Weiterbewegung der Ketten verschiebt sich die Stange 5 sodann zum linken
Ende 42
des Langlochs 41, um gemäß Fig. 4 wieder auf die Abwärtsbewegung
überzugehen.
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Bei der beschriebenen Anordnung kann die größtmögliche geradlinige
Strecke der elliptischen Bewegung der Stange 5 in eine linear hin- und hergehende
Hub- oder Schwingbewegung des Joches 4 umgewandelt werden. Außerdem kann die Hublänge
Y (Fig. 3) im Vergleich zur Breite X der Wandlervorrichtung außerordentlich groß
sein. Da die beiden Ketten durch den Motor 1 gleichzeitig angetrieben werden, wirkt
das übertragene Drehmoment auf beide Enden der Stange 5 gleichzeitig ein, so daß
sich die beiden Ketten in die auf das Joch 4 übertragene Last teilen und keine übermäßigen
Kräfte auf eine der Ketten ausgeübt werden.
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Zusammenfassend wird mit der Erfindung also eine Vorrichtung zur Umwandlung
einer Drehbewegung in eine geradlinige Schwingbewegung geschaffen, bei welcher von
einander gegenüberliegenden Gliedern zweier paralleler Ketten 3, 3 zur Verbindung
von Antriebskettenrädern 31, 34 mit angetriebenen oder Abtriebskettenrädern 32,
35 eine sich zwischen diesen Kettengliedern erstreckende Stange 5 getragen wird.
Die Stange ist verschiebbar in ein querverlaufendes Langloch 41 im Kreuzkopf eines
T-förmigen Joches 4 eingesetzt, das zwischen den beiden Ketten von zwei parallelen
Leitstangen 6, 7 verschiebbar geführt wird, wobei die elliptische Bewegung der Stange
bei ihrer Bewegung längs der Kettentrums in eine geradlinige Schwingbewegung des
Joches umgewandelt wird.