DE3430562C1 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung - Google Patents

Description

• Die DE-PS 33 46 656 offenbart einen starr ausgebildeten doppelarmigen Schwinghebel und einen den Schwinghebel mit dem Exzenter verbindenden Schwingkörper bestehend aus drei Pleuelarmen, von denen zwei durch entsprechende Formgebung zu einem rahmenartigen Gebilde zusammengeführt sind, wobei in dem einen Zusammenführungspunkt der Exzenter und in dem anderen Zusammenführungspunkt der dritte Pleuelarm angreift, der mit seinem anderen Ende mit dem starren Hebelarm des Schwinghebels starr verbunden ist Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der die Umwandlung der Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung mit geringstmöglichen Verlusten an Antriebsenergie bewerkstelligt wird. Die Vorrichtung soll eine ungehinderte Bewegung in allen geforderten Freiheitsgraden reibungsarm gewährleisten und geräuscharm arbeiten.
• Nach der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß der einzige vorhandene Pleuelarm mit dem Exzenter unmittelbar gekoppelt ist und daß der dem Pleuelarm zugewandte Hebelarm des doppelarmigen Schwinghebels um seine Längsachse elastisch verwindbar ausgebildet ist, wobei der Pleuelarm mit einem Filmscharnier versehen ist, dessen Mitten-/Biegeachse die Längsachse des Hebelarmes kreuzt.
• Der besondere Vorteil nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß einem der ohnehin vorhandenen Hebelarme des doppelarmigen Schwinghebels, und zwar dem dem Pleuelarm zugewandten Hebelarm, eine zusätzliche, der Bewegungsumwandlung dienende Funktion zugeordnet wird. Die elastische Verwindbarkeit dieses Hebelarmes bewirkt die Einsparung eines reibungsbelasteten Drehgelenklagers zwischen dem Hebelarm und dem Pleuelarm. Der doppelarmige Schwinghebel und der mit ihm verbundene Pleuelarm bilden ein einziges Bauteil, das sämtliche Bewegungsumwandlungsfunktionen in sich vereinigt und das kostengünstig hergestellt werden kann.
• Zur Gewährleistung einer guten axialen Verwindbarkeit wird der auf Torsion beanspruchte Hebelarm des doppelarmigen Schwinghebels gebildet aus zwei relativ dünnen, beiderseits seiner Längsachse verlaufenden Stegen, die einerseits am Lagerauge des Schwinghebels und andererseits durch einen sie verbindenden Quersteg am Pleuelarm angeformt sind.
• Vorteilhaft ist hierbei im Hinblick auf die erwünschte gute axiale Verwindung der elastisch verwindbare Hebelarm derart ausgebildet und bemessen, daß die Schmalseiten der ihn bildenden, beiderseits seiner Längsachse verlaufenden Stege sich parallel zur Schwenkachse des doppelarmigen Schwinghebels erstrecken.
• Eine trotz seiner so die gewünschte Elastizität sichernden rahmenartigen Ausbildung ausreichende Stabilität des axial verwindbaren Hebelarmes wird erreicht durch Anordnung einer membranartigen Kunststoffhaut zwischen den den elastisch verwindbaren Hebelarm bildenden, beiderseits seiner Längsachse verlaufenden Stegen.
• Die Geometrie des erfindungsgemäßen Schwinghebelantriebs kann - beispielsweise in Anpassung an die jeweilige Anordnung des Antriebsmotors in dem zur Verfügung stehenden Kleingerät - variabel konzipiert sein.
• So ist es insbesondere bei im Kleingerät stehend angeordnetem Antriebsmotor von Vorteil, wenn beide Hebelarme des doppelarmigen Schwinghebels auf einer gemeinsamen Längsachse liegen, die die Achse des hebelseiligen Lagerauges kreuzt.
• Ist der Antriebsmotor des mit dem erfindungsgemä-Ben Schwinghebelantrieb ausgestatteten Kleingerätes liegend angeordnet, so empfiehlt sich eine Ausbildung des doppelarmigen Schwinghebels mit rechtwinklig zueinander am hebelseitigen Lagerauge angeordneten Hebelarmen, vorzugsweise derart, daß dessen Längsachsen sich innerhalb der Schwenkachse des Schwinghebels kreuzen.
• Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend an- hand der Zeichnung in einem durch eine Variante ergänzten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der einen doppelarmigen Schwinghebel und einen Pleuelarm umfassenden Vorrichtung gemäß der Erfindung und F i g. 2 eine Variante zu der aus F i g. 1 ersichtlichen Vorrichtung, ebenfalls in perspektivischer Darstellung.
• Wie die Figuren erkennen lassen, besteht die im vorliegenden Ausführungsbeispiel offenbarte, der Umwandlung der Drehbewegung eines Exzenters in die hin- und hergehende Bewegung eines Arbeitswerkzeuges dienendeVorrichtung aus einem gerätefest gelagerten doppelarmigen Schwinghebel 1, dessen Lagerauge 2 mit einer Lagerbohrung 3 versehen ist, deren Achse mit y bezeichnet ist. In die Lagerbohrung 3 greift ein hier nicht dargestellter, beispielsweise einer Gehäusewandung des Kleingerätes angeformter Achszapfen ein, um den der Schwinghebel 1 verschwenkbar ist.
• Der sich gemäß F i g. 1 nach oben erstreckende Hebelarm 4 schließt mit einem tellerartigen Kragen 5 und einem zentrisch zu diesem angeordneten Achsbolzen 6 ab, an den das jeweils anzutreibende Arbeitswerkzeug des Kleingerätes - z. B. der Klingenblock eines Trokkenrasierapparates - ankoppelbar ist, was beispielsweise durch Aufsetzen dieses Werkzeuges oder eines Trägers desselben auf den tellerartigen Kragen 5 erleichtert wird.
• Die durch den Hebelarm 4 verlaufende Längsachse x kreuzt im rechten Winkel die Schwenkachse y des Schwinghebels 1.
• Der zweite Hebelarm 7 des Schwinghebels 1, dessen Längsachse x 1 sich gemäß der Ausführung nach F i g. 1 winklig, insbesondere rechtwinklig, zur Längsachse x des Hebelarmes 4 erstreckt, wirkt mit einem von einem Exzenter 9 angetriebenen Pleuelarm 8 zusammen. Der Pleuelarm 8 ist am Hebelarm 7 des Schwinghebels 1 angeformt und bildet zusammen mit diesem ein aus einem Stück bestehendes Bauelement.
• Der Hebelarm 7 des Schwinghebels 1 wird von dem Pleuelarm 8, der vom Exzenter 9 in oszillierende Bewegung versetzt wird, auf Torsion um seine Längsachse x 1 beansprucht, womit die Kreisbewegung des beispielsweise von einem Gleichstrommotor angetriebenen und mittels seines Exzenterzapfens 10 in den Kopf 11 des Pleuelarmes 8 eingreifenden Exzenters 9 ausgeglichen wird. Der Exzenter selbst sitzt auf der rotierenden Antriebsachse 12 des dem Kleingerät zugehörigen Antriebsmotors 20, der beispielsweise von einer dem Kleingerät eigenen Primär- oder Sekundärstromquelle gespeist wird.
• Der als Flachkörper mit angeformtem Pleuelkopf 11 konzipierte Pleuelarm 8 besitzt ein ihm eingeformtes, parallel zur y Achse verlaufendes Filmscharnier 13, das sich im Bereich seines gabelförmigen Endstückes 14 -auf beide Gabelzinken 15 gleichmäßig verteilt - befindet. Dieses Filmscharnier dient dem Bewegungsausgleich zwischen dem um die Achse y schwenkenden und damit eine radiale Bewegung beschreibenden Hebelarm 7 und dem parallel beweglichen Pleuelarm 8. Die Mitten-/Biegeachse BM des Filmscharniers 13 kreuzt die Längsachse x 1 des Hebelarmes 7. Die Enden der beiden Gabelzinken 15 sind über einen Quersteg 21 miteinander verbunden an dem der Hebelarm 7 angeformt ist.
• Der Pleuelarm 8 ist demnach mit dem Hebelarm 7 des Schwinghebels 1 getrieblich derart verbunden, daß dessen mittels des Exzenters 9 erzeugte Schwenkbewegung um die Achse x 1 des Hebelarmes 7 auf den um die Achse y schwenkenden Schwenkhebel 1 reibungslos über den durch den durch die Biegeachse BM und die x 1 Achse gebildeten Gelenkpunkt übertragen wird, wobei die beiden Gabelzinken 15 des Pleuelarmes 8, die am »freien« Ende des Hebelarmes 7 angreifen, das Verwinden des Hebelarmes um seine Längsachse x 1 bewirken.
• Zur Erleichterung einer solchen Torsionsbeanspruchung wird der Hebelarm 7 gebildet aus zwei relativ dünnen bzw. schmalen, beiderseits seiner Längsachse x 1 verlaufenden Stegen 16 und 17, die an dem Lagerauge des Schwinghebels 1 angeformt sind.
• Im Bereich des »freien« Endes des Hebelarmes 7 sind die Stege 16 und 17 durch einen Quersteg 18 miteinander verbunden, an dem im Bereich des Steges 16 das gabelförmige Endstück 14 des Pleuelarmes 8 angeformt ist. Zwischen beiden Stegen 16 und 17 deren parallel zur Achse y verlaufende Schmalseiten die Armbreite des Hebelarmes 7 bestimmen, ist eine membranartige Kunststoffhaut 19 vorgesehen, die - bei äußerster Flexibilität - einen stabilen Aufbau des so ausgebildeten Hebelarmes 7 gewährleistet.
• Schwenkt der Pleuelarm 8 aus der in F i g. 1 veranschaulichten Null-Stellung infolge Drehung des Exzenters 9 um seine Festlegung am Hebelarm 7 des Schwinghebels, also der Anformungsstelle seines Endstückes 14 an dem parallel zur Längsachse x 1 verlaufenden Steg 16, so wird der durch die Stege 16 und 17 gebildete Hebelarm 7 durch den Pleuelarm 8 auf Torsion beansprucht.
• Sein spezieller Aufbau erleichtert dem Hebelarm 7, dieser Beanspruchung nachzugeben, d. h. sich um seine Längsachse x 1 aus seiner (gemäß F i g. 1) vertikalen Null-Stellung heraus zu verwinden.
• Das »freie« Endstück des Hebelarmes 7 - also sein Quersteg wird hierbei vom entgegen dem Uhrzeigersinn schwenkenden Pleuelarm 8 ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn und vom im Uhrzeigersinn schwenkenden Pleuelarm 8 ebenfalls im Uhrzeigersinn um die Achse x 1 gedreht. Diese Drehung des Quersteges 18 bewirkt ein Verwinden des Hebelarmes 7 nahezu über seine gesamte Länge um seine Längsachse x 1. Die sonach das Scharnier 13 und den axial verwindbaren Hebelarm 7 umfassende Gelenkverbindung zwischen dem antreibenden Exzenter 9 und dem Schwinghebel 1 erlaubt eine reibungslose Übertragung der Drehbewegung des Exzenters auf den hin- und herschwenkenden Schwinghebel über ihren durch die Mitten-/Biegeachse BMund die senkrecht dazu verlaufende Hebelachse x 1 gebildeten Gelenkpunkt. Das hieraus resultierende Verdrehen des Schwinghebels 1 um seine Schwenkachse y bewirkt ein Verschwenken seines Hebelarmes 4 aus seiner in F i g. 1 dargestellten Null-Stellung heraus um die gleiche Achse. Ein auf den Hebelkopf 5, 6 aufgesetztes bzw. mit ihm gekoppeltes Arbeitswerkzeug - bei als Trockenrasierapparat konzipiertem elektrisch angetriebenen Kleingerät also ein Klingenblock - wird sonach - wie beabsichtigt - in geradlinig hin- und herschwingende Bewegung versetzt.
• Wie aus F i g. 1 ersichtlich, erlaubt die vorstehend offenbarte Vorrichtung eine horizontale Anordnung des den Exzenter 9 antreibenden Motors 20, wodurch unterhalb dieser Vorrichtung ausreichend Raum zur Unterbringung der diesen Motor speisenden Stromquelle zur Verfügung steht.
• Ebenso ist es jedoch möglich, die Vorrichtung zur Umwandlung der Drehbewegung des antreibenden Exzenters in eine einem Arbeitswerkzeug zuzuführende hin- und hergehende Bewegung derart zu konzipieren und in dem sie aufnehmenden Kleingerät anzuordnen, daß der dem Kleingerät zugehörige Antriebsmotor eine vertikale Stellung im Gerätegehäuse einnimmt.
• Wie die F i g. 2 zeigt, umfaßt diese Variante der Vorrichtung einen innerhalb des Kleingerätes ebenfalls um eine horizontale Achse y' schwenkbar angeordneten doppelarmigen Schwinghebel 1', dessen beide Hebelarme 4' und 7' jedoch nicht rechtwinklig, sondern geradlinig zueinander, nämlich in oder entlang einer beiden gemeinsamen Achse x 1 angeordnet sind.
• Die Ausbildung des Schwinghebels 1' gleicht im übrigen weitgehend derjenigen des Schwinghebels 1. Auch der Schwinghebel 1' umfaßt ein Lagerauge 2' mit einer Lagerbohrung 3', in die ein gehäusefester Achszapfen des Kleingerätes als Lagerbolzen eingreift.
• Sein Hebelarm 4' ist mit einem Achsbolzen 6' zum Koppeln mit einem auf dessen tellerartigen Kragen 5' aufsetzbaren Arbeitswerkzeug versehen.
• Der mit dem Hebelarm 4' gleichachsige, am Lagerauge 2' angeformte Hebelarm 7' wird - wie der Hebelarm 7 - im wesentlichen aus zwei parallel zur Längsachse x' verlaufenden Stegen 16' und 17' gebildet, die über einen Quersteg 18' miteinander verbunden sind.
• Der Quersteg 18' verläuft zwischen den beiden mit einem Filmscharnier 13' versehenen Gabelzinken 15' und ist an dem die Gabelzinken 15' verbindenden Quersteg 21' angeformt Der sonach hier (gemäß F i g. 2) in horizontaler Ebene schwenkende Pleuelarm 8' wirkt mit einem mittels seines exzentrischen Zapfens 10' in den Pleuelkopf 11' eingreifenden Exzenter 9' zusammen, der auf der umlaufenden Antriebswelle 12' eines in dem diese Variante der Bewegungsumwandlungsvorrichtung aufnehmenden Kleingerät vertikal angeordneten Motors 20' sitzt.
• Auch gemäß dieser Ausführung der Vorrichtung umfaßt die Gelenkverbindung zwischen dem antreibenden Exzenter 9' und dem Schwinghebel 1' den um seine Längsachse x' axial verwindbaren Hebelarm 7' und das um seine Mitten-/Biegeachse BM' schwenkende Filmscharnier 13' des Pleuelarmes 8', woraus auch hier eine reibungslose Übertragung der Drehbewegung des Exzenters 9' auf den hin- und herschwenkenden Schwinghebel 1' über den durch die Mitten-/Biegeachse BM' und die senkrecht dazu verlaufende Hebelachse x'gebildeten Gelenkpunkt der Gelenkverbindung resultiert.
• Die vertikale Anordnung des derart konzipierten Antriebsaggregats erlaubt beispielsweise die Unterbringung der aus Primär- oder Sekundärzellen bestehenden Stromquelle unmittelbar neben dem Antriebsmotor 20', was zu einer schlanken und griffgerechten Formgebung des Kleingeräts führt.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Umwandlung der Drehbewegung eines von einer Motorwelle angetriebenen Exzenters in eine hin- und hergehende Bewegung eines mit einem Achsbolzen gekoppelten Arbeitswerkzeuges von elektrisch angetriebenen Kleingeräten, in deren Gehäuse ein mit dem Achsbolzen versehener, doppelarmiger Schwinghebel schwenkbar gelagert und ein den doppelarmigen Schwinghebel mit dem Exzenter verbindender Pleuelarm vorgesehen ist, der mit dem Schwinghebel fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der einzige vorhandene Pleuelarm (8) mit dem Exzenter (9, 10) unmittelbar gekoppelt ist und daß der dem Pleuelarm zugewandte Hebelarm (7) des doppelarmigen Schwinghebels (1) um seine Längsachse (x 1, x) elastisch verwindbar ausgebildet ist, wobei der Pleuelarm mit einem Filmscharnier (13) versehen ist, dessen Mitten-/Biegeachse (BM) die Längsachse des Hebelarmes kreuzt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelarmige Schwinghebel (1) und der mit ihm verbundene Pleuelarm (8) ein einziges Bauteil bilden.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der axial elastisch verwindbare Hebelarm (7) des doppelarmigen Schwinghebels (1) aus zwei relativ dünnen, beiderseits seiner Längsachse (x 1, x) verlaufenden Stegen (16, 17) besteht, die einerseits am Lagerauge (2) des Schwinghebels und andererseits durch einen sie verbindenden Quersteg (18) am Pleuelarm (8) angeformt sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung und Bemessung des elastisch verwindbaren Hebelarmes (7), daß die Schmalseiten der ihn bildenden, beiderseits seiner Längsachse (x 1, x9 verlaufenden Stege (16, 17) sich parallel zur Schwenkachse (y) des doppelarmigen Schwinghebels (1) erstrecken.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch Anordnung einer membranartigen Kunststoffhaut (19) zwischen den den elastisch verwindbaren Hebelarm (7) bildenden, beiderseits seiner Längsachse (x 1, x9verlaufenden Stegen (16,17).
6. 6. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Hebelarme (4', 7') des doppelarmigen Schwinghebels (1') auf einer gemeinsamen Längsachse (x9 liegen, die die Achse (y) des hebelseitigen Lagerauges (2') kreuzt.
7. 7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Ausbildung des doppelarmigen Schwinghebels (1) mit rechtwinklig zueinander am hebelseitigen Lagerauge (2) angeordneten Hebelarmen (4 und 7), vorzugsweise derart, daß deren Längsachsen (x, x 1), sich innerhalb der Schwenkachse (y) des Schwinghebels kreuzen.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umwandlung der Drehbewegung eines von einer Motorwelle angetriebenen Exzenters in eine hin- und hergehende Bewegung eines mit einem Achsbolzen gekoppelten Arbeitswerkzeuges von elektrisch angetriebenen Kleingeräten, in deren Gehäuse ein mit dem Achsbolzen versehener, doppelarmiger Schwinghebel schwenkbar gelagert und ein den doppelarmigen Schwinghebel mit dem Exzenter verbindender Pleuelarm vorgesehen ist, der mit dem Schwinghebel fest verbunden ist.

   Die DE-PS 24 09 592 zeigt einen Trockenrasierer mit Rotationsmotor, einem oszillierenden Untermesser und mit einem Kurbelschwingengetriebe zur Umsetzung der Drehbewegung des Motors in die oszillierendc Bcwegung des Untermessers, wobei die Motorwelle parallel zur Längsachse des in das Untermessel- eingreifenden Schwinghebels ausgerichtet und um die Länge del Kurbelstange seitlich versetzt angeordnet ist. Die Kurbelstange ist einerseits über eine elastische kardinische Aufhängung mit dem Exzenter auf der Motorwelle untl andererseits über ein Kugelgelenk mit dem Schwinghebel verbunden. Diese Art der 13ewegungsfibertlagllllg mittels zweier unterschiedlich ausgebildeter und örtlich getrennt voneinander vorgesehener Gelenke, ist sehr aufwendig und fertigungstechnisch aufgrund der einzuhaltenden Toleranzen der Lager und Gelenkteile äußerst problematisch. Die nutzbare Leistung, die durch die Bewegungsübertragungsvorrichtung vernichtet wird, ist sehr hoch. Das Schwingungsverhalten des Schwinghebels, bei dem in einem vorgegebenen Drehzahlbereich des Rotationsmotors eine Amplitudenkonstanz als Optimum angestrebt wird, ist sehr negativ.

   Aus der JP-Y 257-57650 ist ein Trockenrasierapparat mit Rotationsmotor, einem oszillierenden Untermesser und einem Kurbelschwingengetriebe zur Umsetzung der Drehbewegung des Motors in eine oszillierende Bewegung des Untermessers bekannt. Die Motorwelle ist parallel zur Längsachse des in das Untermesser eingreifenden Schwinghebels ausgerichtet und um die Länge der Kurbelstange seitlich versetzt angeordnet. Die Kurbelstange ist im Bereich des Schwinghebels gabelförmig ausgebildet, wobei der Schwinghebel in diese Gabel eingreift und mittels eines Gelenkbolzens in der Gabel schwenkbar gehalten wird. Die Kurbelstange ist weiterhin über ein im Pleuelkopf vorgesehenes Exzentergetriebe mit der Motorwelle des Rotationsmotors verbunden. Ein wesentlicher Nachteil dieser Bewegungsübertragungseinrichtung besteht darin, daß die Schwinghöhe des Schwinghebels über die Kurbelstange nur unter Inkaufnahme- von erheblichen Druckbeanspruchungen und hohen Reibungskräften in den beiden Lagerstellen, Gelenkbolzen und Exzentergetriebe, der Kurbelstange ausgeglichen wird, wodurch ein hoher Anteil der zu übertragenden Leistung vernichtet wird, die zwangsläufigerweise durch eine erhöhte Energiezufuhr erbracht werden muß. Ein erhöhter Energieverbrauch macht sich für den Benutzer eines solchen Gerätes spürbar nachteilig bemerkbar dadurch, daß er nach kurzem Gebrauch z. B. nach einer geringen Anzahl von Rasuren, den Akkumulator wieder aufladen oder die Batterien austauschen muß.