DE3320565C2

DE3320565C2 -

Info

Publication number: DE3320565C2
Application number: DE3320565A
Authority: DE
Inventors: John Henry Birmingham Mich. Us Brems
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-07-19
Filing date: 1983-06-07
Publication date: 1989-11-02
Also published as: GB2124320B; FR2532388B1; CA1211639A; JPS5919760A; FR2532388A1; GB8319220D0; DE3320565A1; US4545266A; GB2124320A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein ebenes Kurbelgetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Getriebe ist aus Bild 2.25 a der Veröffentlichung "Getriebetechnik, Koppelgetriebe" von J. Volmer, VEB Verlag Technik, Berlin (1979), S. 62 bekannt. Das bekannte Getriebe weist eine Kurbel, eine Koppel und einen im Gestell auf einer Geraden geführten Gleitstein auf. Hierbei bewegen sich sämtliche Punkte der Koppel, die sich auf einem Kreis um das zweite Drehgelenk befinden, auf einer Geraden, die durch das erste Gelenk verläuft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kurbelgetriebe der angegebenen Art zu schaffen, das eine besonders kompakte Ausführung bei zumindest angenäherter Geradführung des Koppelpunktes aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kurbelgetriebe der angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird durch die Verschiebung des ersten Gelenkes von F nach F′ eine Verkürzung des ersten Lenkers erreicht, die zu einer besonders kompakten Ausführungsform des Kurbelgetriebes führt. Trotzdem wird hierbei der Koppelpunkt noch auf einer angenäherten Geraden ge führt.

Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Kurbelgetriebes;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine praktische Ausführungsform mit zwei benachbart zueinander angeordneten Kurbelgetrieben, wobei hier eine Verschiebung des ersten Gelenkes nicht dargestellt ist;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 2; und

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Kurbelgetriebes, wobei hier ebenfalls aus Einfachheitsgründen das erste Gelenk nicht verschoben dargestellt ist.

Während bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel des Standes der Technik die Abstände zwischen dem Koppelpunkt J und dem 2. Drehgelenk G sowie zwischen dem 2. Drehgelenk G und dem 3. Drehgelenk H an der Koppel identisch mit dem Abstand zwischen dem 1. Gelenk F und dem 2. Drehgelenk G am 1. Lenker 16 sind, sind diese Abstände beim folgenden Ausführungsbeispiel verändert, wobei die Abweichung der Bahn des Koppelpunktes von einer Geraden etwas größer wird. Ein solches Kurbelgetriebe ist schematisch in Fig. 1 durch die vollausgezogenen Linien dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das 1. Gelenk zwischen einem 1. Lenker 16′ und einem Gestell 18 mit F′ bezeichnet und liegt unter der annähernd geraden Bahn eines Koppelpunktes J auf einer Koppel 20′. Als Bezugsgröße ist die ideale Lage des 1. Gelenks F gestrichelt eingezeichnet, und die ideale Lage eines 2. Drehgelenks zwischen dem 1. Lenker und der Koppel ist als Punkt G gezeigt. Die Abstände JG, GH und FG sind gleich. Durch Herabverlegen des Punktes F und F′ muß auch G nach G′ verschoben werden. Eine sehr gute Annäherung an eine Gerade für den Weg des Punktes J wird erreicht, wenn man im wesentlichen die folgenden Längenverhältnisse einführt:

Da die Länge G′F sich auf einen nicht vorhandenen Punkt bei der praktischen Ausführung des Kurbelgetriebes bezieht, ist es zweckmäßig, diese Länge gemessen am praktischen Ausführungsbeispiel zu bestimmen. Aus dem Ausführungsbeispiel des Standes der Technik geht hervor, daß

FH = 2GJ ist. (8)

Da eine Verschiebung des Punktes G nach G′ in Fig. 1 eine vernachlässigbare Änderung der Länge von GJ bewirkt, ist

GJ ≅ G′J (9)

Substituiert man für (8) (9), so ist

FH = 2G′J. (10)

Aus Fig. 1 ergibt sich

FH = G′F + G′H. (11)

Kombiniert man (10) und (11), so ist

G′F + G′H = 2G′J (12)

oder

G′F = 2G′J-G′H. (13)

Substituiert man (7) für (13), so ist

Die Längen in Gleichung (14) beziehen sich alle auf die Ist-Längen beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1.

Dies ist eine gute angenäherte Beziehung, jedoch hängt das genaue Verhältnis von der Art der Abweichung von der wahren Geraden ab, die noch am besten für die entsprechenden Anforderungen akzeptabel ist; d. h., daß die Abweichung hauptsächlich über oder unter der Sollgeraden liegen oder sich gleichmäßig um diese bewegen soll. Dies kann in Abhängigkeit von der erforderlichen Genauigkeit entweder durch geometrische oder analytische Verfahren bestimmt werden.

Beim Ausführungsbeispiel des Standes der Technik, bei dem das Ergebnis eine mathematisch vollkommene wahre Gerade ist, kann diese Vollkommenheit nur dann erreicht werden, wenn die "geometrischen Bedingungen" vollkommen erfüllt sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1, bei dem einige der "geometrischen Bedingungen" leicht verändert sind, können jedoch auch die anderen "geometrischen Bedingungen" verändert werden, um den dadurch hervorgebrachten Fehler- oder Abweichungstyp zu verändern. Beispielsweise kann die Bahn des Punktes J bereits eine unvollkommene Gerade wegen der leicht gekrümmten Bahn des dritten Gelenks sein. Daher kann es vorteilhaft sein, die Gleichheit der Längen FG, GJ und GH leicht zu verändern, um den am Punkt J entstehenden Fehler zu steuern.

Die Fig. 2, 3, 4 und 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel des in Fig. 1 schematisch dargestellten Kurbelgetriebes, wobei aus Einfachheitsgründen der 1. Lenker nicht verkürzt dargestellt ist. In diesen Figuren trägt ein Sockel 30 eine Säule 32, auf der zwei Paare von Verlängerungen 34 und 36 montiert sind. Eine Welle 38 ist drehbar in den Verlängerungen 34 gelagert und entspricht dem ersten Gelenk F der Fig. 1.

Ein erster Lenker 40 ist am einen Ende der Welle 38 montiert; an seinem anderen Ende ist der Lenker 40 über eine Welle 44 mit einem Winkelhebel 42 verbunden, die im Winkelhebel 42 drehbar gelagert ist. Die Welle 44 entspricht dem Punkt G, und der Winkelhebel 42 entspricht der Koppel 20 in Fig. 1. Ein Ende des Winkelhebels 42 trägt eine Welle 46, die drehbar mit zwei Gleitschuhen 48 verbunden ist, welche in Führungen 50 und 52 laufen, die auf der Sockelverlängerung 54 montiert sind; die Welle 46 entspricht dem 3. Gelenk H der Fig. 1. Eine im anderen Ende des Winkelhebels 42 montierte Welle 56 ist drehbar in den Verlängerungen 58 eines Schlittens 60 gelagert, und die Welle 56 entspricht dem Koppelpunkt J der Fig. 1.

Die aus dem Lenker 40 und dem Winkelhebel 42 bestehende Einrichtung ist in ihrer Mittelstellung oder mittleren Hubstellung im Gegensatz zu ihrer Bezugsstellung gezeigt. Wenn diese Elemente in ihrer Bezugsstellung sind, wobei die Wellen 38, 44 und 46 auf einer Linie liegen, liegen sie auch auf einer Linie mit der Achse, die durch die Führungen 50 und 52 gebildet wird. In dieser gleichen Bezugsstellung ist die Linie der Mittelpunkte von der Welle 38 zur Welle 56 senkrecht zur Linie der Mittelpunkte von der Welle 56 zur Welle 46. Die Welle 56 bewegt sich somit auf einer geraden Bahn längs der Verbindungslinie der Wellen 38 und 56, die jedoch bei einer Verschiebung des ersten Gelenks F gemäß Fig. 1 zu einer angenähert geraden Bahn wird.

Auf der anderen Seite der Säule oder des Ständers 32 ist ein zweites Kurbelgetriebe montiert, das sich zwischen den Verlängerungen 36, dem Sockel 30 und dem Schlitten 60 erstreckt. Dieses Kurbelgetriebe ist spiegelsymmetrisch zu dem anderen montiert, und jedes entsprechende Bauelement ist mit der Anhangzahl "5" versehen. Daraus ergibt sich, daß sich die Welle 565, die den Schlitten 60 vom Winkelhebel 425 aus trägt, ebenfalls auf einer Geraden bewegt, die mit der Bahn der Welle 56 in einer Linie liegt (bei Verschiebung des 1. Gelenks - angenäherte Gerade). Da der Schlitten 60 durch zwei Wellen 56 und 565 getragen wird, von denen sich jede auf einer gleichlaufenden Geraden bewegt, läuft er auch auf einer Geraden längs seiner eigenen Achse.

Wie erwähnt, sind die Kurbelgetriebe in Mittelstellung durch die voll ausgezogenen Linien dargestellt. Der Fig. 2 in gestrichelten Linien überlagert ist eine Stellungszeichnung mit Darstellung der Kurbelgetriebe und des Schlittens in ihrer äußersten rechten Stellung. Aus Gründen der Klarheit ist die Lage der Getriebe in ihrer äußersten linken Stellung nicht gezeigt, es ist jedoch naheliegend, daß diese Stellung die Getriebe symmetrisch gegenüber ihrer äußersten rechten Stellung zeigen würde.

Die in Fig. 2 gezeigte Gesamteinrichtung zeigt einen Träger für einen Schlitten 60 von einem Sockel 30 aus, der für Linearbewegungen sich nicht kreuzende Kurbelgetriebe verwendet. Einrichtungen, welche diese Bewegung auslösen oder durchführen, sind nicht gezeigt, da diese von der Einzelanwendung abhängig sind. Zu den vielen möglichen Einrichtungen für den Antrieb einer solchen Bewegung gehört ein auf dem Sockel montierter Zylinder, dessen Abtriebsstange mit dem Schlitten verbunden ist; ein Leitspindelantrieb kann auf dem Sockel montiert sein, wobei die Spannmutter am Schlitten angebracht ist. Andererseits kann auch ein drehmomenterzeugendes Bauelement mit der Welle 38 oder 385 verbunden werden, wodurch der Schlitten durch die kraftschlüssige Drehung des Lenkers 40 oder 405 angetrieben wird.

Das sich der Lenker 40 und der Winkelhebel 42 nicht zu überkreuzen brauchen, können sie im Verhältnis zu ihrer Länge sehr breit ausgestaltet sein, wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht. Außerdem können zwischen den Drehlagern große Spannweiten bei jeder gegebenen Welle verwendet werden. Dadurch ergibt sich eine physische Anlage, die in Querrichtung zur Bewegungsrichtung sehr stabil ist und Seitenbelastungen von erheblicher Größe in dieser Querrichtung aufnehmen kann; diese Belastungen können nicht von Kurbelgetrieben aufgenommen werden, in denen sich die Lenker als Teil ihres Bewegungsbildes überkreuzen.

Wäre der Schlitten 60 länger als in Fig. 2 gezeigt, so ist es klar, daß weitere Träger- und Führungsgestänge eingesetzt werden könnten. Diese könnten identisch mit dem Kurbelgetriebe 40 und 42 oder auch mit dessen Spiegelbild 405 und 425 sein.

Es versteht sich, daß das in den Fig. 2-5 dargestellte Ausführungsbeispiel bei Verschiebung des ersten Gelenks F nach F′ keine wahre Gerade mehr erzeugt. Die entsprechende Einrichtung kann unter Fortfall der Gleitschuhführungen ferner so abgeändert werden, daß noch immer eine sehr starke Annäherung an eine Gerade erzeugt wird. Eine solche Abänderung ist in Fig. 6 gezeigt, wobei hier ebenfalls aus Einfachheitsgründen auf eine verschobene Darstellung des 1. Gelenks F verzichtet wurde.

Auch gemäß Fig. 6 ist der 1. Lenker 16 drehbar am Gestell 18 über das 1. Gelenk F gelagert. An seinem anderen Ende ist er über das 2. Drehgelenk G mit der Koppel 20 verbunden, wie bei den vorstehenden Beispielen. Das 3. Gelenk H an der Koppel ist drehbar mit dem Mittelpunkt eines dritten Lenkers 70 verbunden. An einem Ende ist der Lenker 70 drehbar am Punkt N mit einem weiteren Lenker 72 verbunden, dessen anderes Ende drehbar am Punkt R am Gestell 18 angebracht ist. Am anderen Ende ist der Lenker 70 am Punkt P drehbar mit einem weiteren Lenker 74 verbunden, dessen andere Seite drehbar am Punkt Q am Gestell 18 gelagert ist. Das aus den Lenkern 70, 72 und 74 bestehende Getriebe ist ein herkömmliches und bekanntes Watt-Getriebe, bei dem sich das dritte Gelenk H in sehr starker Annäherung an eine Gerade über den Mittelabschnitt seines Weges bewegt.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 dient dieses aus den Lenkern 70, 72 und 74 bestehende Watt-Getriebe als Ersatz für den Lenker 76. Wenn daher die angenäherte Gerade, auf der sich der Punkt H bewegt, durch eine wahre Gerade ersetzt wird, dann muß diese Gerade den Punkt F schneiden; diese Gerade ist die oben definierte "Bezugsachse". Wenn dann der Punkt G auf dieser Bezugsachse liegt (Bezugsstellung), dann steht die Line FJ senkrecht zur Linie JH. Wie oben sind die Abstände GJ und GH an der Koppel 20 gleich dem Abstand FG am Lenker 16. Die Bahn des Punktes J ist dann eine äußerst starke Annäherung an eine Gerade, wobei diese Gegebenheiten durch eine entsprechende Verschiebung von F nach F′ verändert werden.

Claims

1. Ebenes Kurbelgetriebe mit einem ersten Gelenk (F′) an einem Gestell (18) drehbar gelagerten 1. Lenker (16′), der über ein zweites Drehgelenk (G′) mit einer Koppel (20′) drehbar verbunden ist, welche mit der Drehachse eines dritten Gelenkes (H) auf einer durch das erste Gelenk (F′) verlaufenden Geraden geführt ist und einen Koppelpunkt (J) aufweist, der sich auf einer Geraden bewegt, die durch ein in der Verlängerung der Totlage des ersten Lenkers (16′) befindliches erstes Gelenk (F) eines fiktiven Kurbelgetriebes verläuft, bei dem der erste Lenker (16′) und der Koppelabschnitt zwischen dem zweiten und dritten Drehgelenk (G, H) gleiche Längen aufweisen und sich der Koppelpunkt (J) auf einem Kreisbogen um das zweite Drehgelenk (G) mit einem die Länge des Koppelabschnitts zwischen dem zweiten und dritten Drehgelenk (G, H) aufweisenden Radius befindet, dadurch gekennzeichnet, daß wobei bedeuten:
F′G′ der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Drehgelenk (F′, G′)
G′H der Abstand zwischen dem zweiten und dritten Drehgelenk (G′, H) und
G′J der Abstand vom zweiten Drehgelenk (G′) zum Koppelpunkt (J).

2. Kurbelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des dritten Gelenkes (H) von der Koppel und einem Gleitschuh gebildet wird, der verschiebbar im Gestell (18) gelagert ist.

3. Kurbelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des dritten Gelenkes (H) von der Koppel und einem zweiten Lenker (76) gebildet wird, der im Gestell (18) drehbar gelagert ist.

4. Kurbelgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des dritten Gelenkes (H) von der Koppel und einem dritten Lenker (70) gebildet wird, dessen Endpunkte jeweils über einen weiteren binären im Gestell (18) angeordneten Lenker (72, 74) gelagert sind.

5. Kurbelgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kurbelgetriebe spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind, deren Koppelpunkte (J) an einem Schlitten (60) drehbar gelagert sind.