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Es sind außerdem Vorrichtungen bekanntgeworden, bei denen die Drehbewegung
einer Kurbelwelle unter Zwischenschaltung einer Innenverzahnung und eines darin
kämmenden Ritzels in eine Hubbewegung eines Hubteils umgesetzt wird. Die Innenverzahnung
hat
dabei die doppelte Zähnezahl wie das Ritzel und der Teilkreisdurchmesser
der Innenverzahnung ist doppelt so groß wie der des Ritzels.
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Eine dieser bekannten Vorrichtungen ist in der DE-PS 8 42 292 beschrieben.
Die Kurbelwelle ist hier unterbrochen, und das zentrale Teil derselben, durch welches
das Hubteil bewegt wird, ist abgekröpft und beidseitig über Kugellager in anderen,
ebenfalls abgekröpften Teilen der Kurbelwelle gelagert. An dem zentralen Teil ist
in unmittelbarer Nähe der Kugellager je ein Ritzel angebracht, und die entsprechenden
Innenverzahnungen befinden sich in dem festen Gehäuse der Vorrichtung. Diese bekannte
Anordnung ist mit den vielen benötigten Einzelteilen aufwendig aufgebaut. Durch
die Unterbrechung der Kurbelwelle und die beiden Lagerstellen derselben ist diese
Konstruktion außerdem störanfällig.
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Die GB-PS 14 60 890 zeigt eine andere dieser bekannten Vorrichtungen.
Das hier drehbar auf der Kurbelwelle gelagerte Ritzel ist einteilig mit einem Drehkörper
verbunden, der exzentrisch auf der Kurbelwelle gelagert ist und in eine Bohrung
des Hubteils eingreift. Das Ritzel kämmt mit einer im festen Gehäuse der Vorrichtung
angeordneten Innenverzahnung. Auch diese Anordnung ist wegen der drehbaren Lagerung
des Ritzels aufwendig. Sie ist außerdem mechanisch wenig stabil, da der Durchmesser
der Kröpfung der Kurbelwelle klein gehalten werden muß.
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Dieser Durchmesser ist nämlich durch den Grundkreis des Ritzels begrenzt,
und es müssen in diesem begrenzten Durchmesser die mechanische Verbindung zum Drehkörper
und die Lagerstelle des Ritzels untergebracht werden.
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Eine Vorrichtung, wie sie eingangs beschrieben ist, geht aus der
DE-OS 22 41 973 hervor. Der in seinen axialen Abmessungen gegenüber dem Hubteil
breitere Drehkörper ist hier auf beiden Seiten mit exzentrisch angeordneten Exzenterzapfen
versehen, die in Bohrungen der geteilten Kurbelwelle frei drehbar gelagert sind.
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Auf den Exzenterzapfen ist je ein Ritzel frei drehbar gelagert, das
jeweils mit einer fest mit dem Hubteil verbundenen Innenverzahnung kämmt. Auch diese
Konstruktion ist aufwendig mit einem unnötig großen Platzbedarf, da Ritzel und Innenverzahnungen
außerhalb der Abmessungen des Hubteils liegen. Außerdem sind die Exzenterzapfen
Schwachstellen im Verlauf der Kurbelwelle, da ihr Durchmesser wegen des begrenzenden
Durchmessers des Grundkreises der Ritzel klein gehalten werden muß. Die in diesen
Abmessungen unterzubringenden Lagerstellen der frei drehbaren Ritzel sind weitere
mögliche Störstellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
geschilderten Art anzugeben, die bei einfachstem Aufbau einerseits einen verminderten
Platzbedarf hat und andererseits bei ausreichender Bemessung des Durchmessers der
Kröpfung eine stabile Bewegung des Hubteils gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen
Hubteil und Kröpfung eine der wechselseitigen Kraftübertragung dienende Kopplung
vorgesehen ist, die aus zwei an der Umfangsfläche einer Ausnehmung des Hubteils
einander diametral gegenüberliegenden und in einer rechtwinklig zur Bewegungsrichtung
des Hubteils verlaufenden Ebene angeordneten Koppelstellen und aus mindestens einer
dazu korrespondierenden, an der Kröpfung angebrachten Koppelstelle besteht, welche
von der Drehachse der Kurbelwelle um eine dem doppelten Abstand zwischen
den Drehachsen
von Kröpfung wdi Kurbelwelle entsprechende Strecke entfernt ist und in der Verlangerung
der Verbindungsgeraden zwischen diesen beiden Drehachsen liegt Sowohl der exzentrische
Drehkörper als auch die Kopplung sind innerhalb der Abmessungen des Hubteils untergebracht,
so daß Sr diese Vorrichtung kein über den Platzbedarf des Hubteils hinausgehender
Platzbedarf besteht Da die für die Kopplung benötigte Koppelstelle der Kurbelwelle
direkt und fest an der Kröpfung angebracht isl, kann der Durchmesser derselben wesentlich
vergrößert werden, so daß sie stabile Bewegung des Hubteils garantiert werden kann.
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Da außerdem wenig Einzelteile benötigt werden, es handelt sich nur
um Hubteil, Kurbelwelle mit Koppelstelle und Drehkörper, ist die Vorrichtung sehr
einfach aufgebaut Eine weitere Vereinfachung gegenüber bekannten Anordnungen besteht
darin, daß für die Kraftübertragung prinzipiell keine komplette Innenverzahnung
und kein darin kämmendes Ritzel benötigt werden.
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Durch diese Vorrichtung ergibt sich außerdem für das Hubteil eine
harmonische Bewegung mit Massekräften erster Ordnung, die leicht auszugleichen sind.
Die Koppelstellen zur Kraftübertragung unterstützen diese harmonische Bewegung,
da das Hubteil durch diese Koppelstellen problemlos auch über mögliche Totpunktlagen
hinweggeführt wird. Die Bewegung des Hubteils von einem Ende seines Verstellweges
zum anderen entspricht dem Vierfachen des Abstandes zwischen den Drehachsen der
Kurbelwelle und der Kröpfung. Durch die Anordnung der Ausnehmung im Hubteil erhält
dasselbe eine sehr geringe Bauhöhe. Bei vorgegebenem Hub kann also mit kleineren
Bauelementen gearbeitet werden, so daß sich eine kompaktere Bauweise und geringeres
Gewicht ergeben.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 und 3
sowie eine bauliche Variante im Nebenanspruch 4 angegeben.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung
in prinzipieller Darstellung, Fig. 2 eine Seitenansicht dieser Vorrichtung, F i
g. 3 eine Seitenansicht einer gegenüber F i g. 2 abgewandelten Vorrichtung, Fig.
4 und 5 Schnitt und Seitenansicht einer anderen abgewandelten Vorrichtung.
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Aus der Prinzipdarstellung in Fig. 1 sind nur die Teile zu entnehmen,
die für das grundsätzliche Verständnis der Vorrichtung von Bedeutung sind. Mit 1
ist dabei die Kurbelwelle eines Antriebs bezeichnet, der beispielsweise für Verbrennungsmotoren,
Pumpen oder Verdichter eingesetzt werden kann. Diese Kurbelwelle ist in einem nur
schematisch angedeuteten Gehäuse 2 drehbar gelagert. Die Drehachse der Kurbelwelle
ist mit 3 bezeichnet. Die Kurbelwelle weist eine Kröpfung 4 auf, deren Drehachse
mit 5 bezeichnet ist. Auf der Kröpfung 4 ist ein Drehkörper 6 drehbar gelagert,
wobei die Lagerstelle aus üblichen Lagern, wie beispielsweise Gleitlager, Kugellager
oder Nadellager, bestehen kann.
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Der Drehkörper 6 weist zur Aufnahme der Kröpfung 4 eine Bohrung 7
auf, die exzentrisch zu seiner Drehachse 8 angebracht ist. Im dargeslellten Ausführungsbeispiel
ist der Drehkörper als Kreisscheibe ausgebildet, die in einer entsprechenden, kreisförmigen
Ausnehmung 10 in einem Hubteil 9 drehbar gelagert ist.
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Auch zwischen Hubteil 9 und Drehkörper 6 können wieder handelsübliche
Lager vorhanden sein. Die geometrische Gestalt des Drehkörpers 6 ist nicht auf die
Form der Kreisscheibe begrenzt, sondern es ist prinzipiell auch eine gewölbte (kugelförmige)
Umfangsfläche möglich. Die Ausnehmung 10 im Hubteil 9 muß an ihrer inneren Umfangsfläche
dann entsprechend geformt sein Die Abmessungen des Drehkörpers 6 und die Lage seiner
Bohrung 7 sind so festgelegt, daß der Abstand A zwischen den Drehachsen 8 und 5
des Drehkörpers 6 und der Bohrung 7 gleich dem Abstand B zwischen den Drehachsen
5 und 3 der Kröpfung 4 und der Kurbelwelle 1 ist Die Drehachsen von Bohrung 7 und
Kröpfung 4 stimmen miteinander überein.
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Wenn auf die Kurbelwelle 1 eine Kraft übertragen wird, durch welche
dieselbe um ihre Drehachse 3 gedreht wird, dann wird durch diese Drehung auch die
Kröpfung 4 mitgenommen. Hierdurch wird auch der Drehkörper 6 in der Ausnehmung 10
des Hubteils 9 gedreht, so daß das in einer in F i g. 1 nicht dargestellten Führung
geführte Hubteil 9 in Richtung des Doppelpfeiles 11 hin- und herbewegt wird.
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Bei der Drehbewegung der Kröpfung 4 treten zwei Lagen auf, in denen
keine Kraftübertragung zwischen Kröpfung 4 und Hubteil 9 stattfindet Diese beiden
Stellen liegen in einer rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des Hubteils 9 liegenden
Ebene. Um sicherzustellen, daß auch an diesen Stellen eine Kraftübertragung erfolgt,
ist zwischen Kröpfung 4 und Hubteil 9 eine der Kraftübertragung dienende Kopplung
vorhanden.
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Diese Kopplung besteht entsprechend der Darstellung in F i g. 2 aus
zwei Koppelstellen 12 und 13, die in einer rechtwinklig zur Bewegungsrichtung des
Hubteils 9 verlaufenden Ebene am Umfang der Ausnehmung 10 angeordnet sind. Diese
beiden Koppelstellen korrespondieren mit mindestens einer Koppelstelle 14, die an
der Kröpfung 4 angebracht ist. Die Koppelstelle 14 muß dabei an einer Stelle angeordnet
sein, deren Abstand von der Drehachse 3 der Kurbelwelle 1 dem doppelten Abstand
B (Fig. 1) entspricht. Weiterhin muß diese Koppelstelle 14 in der Verlängerung einer
Verbindungsgeraden zwischen den Drehachsen 3 und 5 der Kurbelwelle 1 und der Kröpfung
4 liegen. Die Koppelstelle 14 kann dabei an einer aus F i g. 1 ersichtlichen Erweiterung
der Kröpfung 4 angebracht sein.
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Bei den Koppelstellen 12, 13 und 14 kann es sich beispielsweise um
Reibflächen handeln. Es ist jedoch auch möglich, hier Zähne eines Zahntriebs vorzusehen,
wobei an der Kröpfung 4 mindestens ein Zahn vorzusehen ist, während die Koppelstellen
12 und 13 dann entsprechende Vertiefungen aufweisen müßten.
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Die Koppelstellen können prinzipiell aber auch aus magnetischem Material
bestehen. Ganz allgemein
müssen die Koppelstellen geeignet sein, in den beiden geschilderten
Totpunktlagen eine Kraftübertragung zwischen Kröpfung 4 und Hubteil 9 zu ermöglichen.
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Eine mögliche Ausführungsform der Koppelstellen 12, 13 und 14, die
in F i g. 2 nur schematisch angedeutet sind, geht aus F i g. 3 hervor. Die Koppelstellen
12 und 13 bestehen dabei aus Zähnen eines Zahntriebs und auch an der Kröpfung 4
ist als Koppelstelle 14 ein Teil eines Zahntriebs vorgesehen. Die Zähne der Koppelstellen
12 und 13 liegen dabei auf dem gleichen Teilkreisdurchmesser 15. Der Teilkreisdurchmesser
der Zähne an der Koppelstelle 14 ist mit 16 bezeichnet. Der Teilkreisdurchmesser
15 ist doppelt so groß auszuführen, wie der Teilkreisdurchmesser 16.
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Die Koppelstellen 12 und 13 sind in einer Ausnehmung 36 im Hubteil
9 angebracht, die entsprechend der Darstellung in F i g. 3 keine kreisförmige Gestalt
zu haben braucht. Hierdurch kann die Kröpfung 4 einen aus Festigkeitsgründen vorteilhaften,
vergrößerten Querschnitt erhalten. Lediglich im Bereich der Koppelstellen 12, 13
und 14 ist ein Eingriff bzw. eine Berührung zwischen der Kröpfung 4 und dem Hubteil
9 erforderlich. Die Ausnehmung 36 kann im Hubteil 9 hinter der aus F i g. 1 zu ersehenden
Ausnehmung 10 für den Drehkörper 6 angebracht sein. Obwohl die Ausnehmung 36 aus
einer Seitenansicht nicht direkt zu erkennen wäre, ist sie ebenso wie die Kröpfung
4 in F i g. 3 mit ausgezogenen Linien dargestellt.
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Entsprechend den F i g. 4 und 5 kann in einer weiteren Ausgestaltung
der Vorrichtung auf der Kröpfung 4 ein Ritzel 17 angebracht sein, das mit einer
durchgehenden Innenverzahnung 18 kämmt, die in einer Bohrung 19, welche an Stelle
der Ausnehmung 36 tritt, des Hubteils 9 angebracht ist. Hierdurch ergibt sich neben
der eigentlichen Kraftübertragung zwischen Kröpfung 4, Drehkörper 6 und Hubteil
9 eine zusätzliche, dauernde Kraftübertragung von der Kurbelwelle 1 zum Hubteil
9, welche die harmonische Bewegung des Hubteils 9 noch unterstützt. Der Teilkreisdurchmesser
20 der Innenverzahnung 18 ist dabei doppelt so groß wie der Teilkreisdurchmesser
21 des Ritzels 17.
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In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind jeweils nur eine
Kröpfung 4 und nur ein Hubteil 9 gezeigt Die Vorrichtung ist jedoch in gleicher
Weise anwendbar, wenn an der Kurbelwelle 1 zwei oder mehr Kröpfungen angebracht
sind, die mit zwei oder mehr Hubteilen zusammenwirken.
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Die Kraftübertragung zwischen Kurbelwelle 1 und Hubteil 9 erfolgt
in der geschilderten Weise in beiden Richtungen. Der Weg führt also einmal von der
angetriebenen Kurbelwelle 1 über die Kröpfung 4 und den Dehnkörper 6 zum Hubteil
9. In der anderen Richtung ist der Übertragungsweg vom angetriebenen Hubteil 9 über
den Drehkörper 6 und die Kröpfung 4 zur Kurbelwelle 1 festgelegt.
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