DE3636896A1

DE3636896A1 - WALKING MECHANICAL DEVICE WITH GREAT KINEMATIC VERSATILITY

Info

Publication number: DE3636896A1
Application number: DE19863636896
Authority: DE
Inventors: John Henry Brems
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-10-31
Filing date: 1986-10-30
Publication date: 1987-05-07
Also published as: FR2589544A1; GB2184196A; CA1266190A; JPS62110068A; GB8618144D0

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstumkehrende oder hin- und hergehende Getriebekombination, die bei einem Antrieb mit konstanter Drehzahl sehr lange Verweilphasen bzw. eine sehr große Vielfalt von vorgegebenen kinematischen Charakteristiken zwischen den Enden eines Hubes erzeugen kann, einschließlich verschiedener Charakteristiken beim Rücklaufhub im Vergleich zu denen des Vorlaufhubs.The invention relates to a self-reversing or and forth gear combination, which at a Constant speed drive for very long dwell phases or a very large variety of given kinematic characteristics between the ends a hub can produce, including various Characteristics of the return stroke compared to those of the advance stroke.

Auf dem Gebiet der mechanisch erzeugten Bewegungen gibt es viele Anwendungen, bei denen eine hin- und hergehende Bewegung aus einer Drehbewegung entwickelt werden soll. Diese Forderungen werden im allgemeinen mit der bekannten Einrichtung aus Kurbel und Gleitblock oder dem verwandten Gabelgelenk (Scotch type yoke mechanism) erfüllt. Jedoch weisen diese eine verhältnismäßig kurze Verweilphase auf, die für einige Anwendungen nicht ausreicht.In the field of mechanically generated movements there are many applications where one goes back and forth resulting movement developed from a rotary movement shall be. These demands are general with the known device from crank and slide block or the related fork joint (Scotch type yoke mechanism). However, these have one relatively short dwell time for some Applications are not enough.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, die eine hin- und hergehende Bewegung aus einer Drehbewegung entwickelt und, bei der der Ausgang oder Abtrieb im wesentlichen stationär bleibt, d. h. in einer Verweilphase während eines erheblichen Teils des gesamten Zyklus an jedem Ende des hin- und hergehenden Ausgangshubes.It is an object of the invention to provide a device create that a back and forth motion from developed a rotary motion and at which the exit or output remains essentially stationary, d. H. in a dwell phase for a substantial part of the entire cycle at each end of the back and forth Output strokes.

Bewegungen dieser Art können auch durch Kurbelrichtungen erzeugt werden, jedoch sind diese in der Praxis auf Hübe von wenigen Fuß (cm) begrenzt, wenn sie nicht sehr teuer werden sollen.Movements of this kind can also be done by crank directions generated, however, these are in the Practice limited to strokes of a few feet (cm) if they shouldn't be very expensive.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, welche auf Grund ihrer natürlichen Charakteristik billig konstruiert werden kann und Hübe von 6 Fuß (ca. 1,8288 m) oder mehr erreichen können.Another object of the invention is to provide a device to create which, due to their natural Characteristic can be constructed cheaply and strokes 6 feet (1.8288 m) or more.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Umkehrgebiet oder eine Einrichtung zur Bewegungsumkehr zu schaffen, die am Ende ihres Hubes eine Verweilphase aufweist und eine zusätzliche Verweilphase auf einem vorgegebenen Punkt auf ihren Hub in einer Bewegungsrichtung und eine weitere zusätzliche Verweilphase auf einem anderen vorgebenen Punkt in der umgekehrten Bewegungsrichtung, wobei diese Verweilphasen auch Phasen des sofortigen Stillstandes oder erheblicher Verringerung der Geschwindigkeit sein können.Another object of the invention is to provide a Reversal area or a device for reversing movement to create a dwell at the end of their stroke has and an additional dwell at a given point on their stroke in one Direction of movement and another additional dwell phase on another specified point in the reverse direction of movement, these dwell phases also phases of immediate standstill or significant reduction in speed can.

In der mitanhängigen Patentanmeldung Serial Nr. 7 81 882 vom 30. September 1985 wird eine Einrichtung bekanntgemacht, die ebenfalls die oben erwähnten Ziele erreichen kann, wobei jedoch ihre kinematische Vielfältigkeit, obzwar sehr groß, nicht so groß ist, wie die der nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der neuen Erfindung. Diese neue Erfindung kann noch längere Verweilzeiten bzw. eine größere kinematische Vielseitigkeit zwischen den Enden des Hubes erzeugen, als die der erwähnten mitanhängenden Anmeldung.In co-pending patent application Serial No. 7 81 882 on September 30, 1985 a facility is announced, who also achieve the goals mentioned above can, but its kinematic diversity, although very large, not as large as those of the exemplary embodiments described below of the new invention. This new invention can still longer dwell times or a larger kinematic Create versatility between the ends of the stroke, than that of the co-pending application mentioned.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen angegeben. Sie sind nachstehend näher erläutert. Alle Merkmale und Maßnahmen der Beschreibung können erfindungswesentlicher Bedeutung sein.The invention and advantageous embodiments of the Invention are specified in the claims. you are explained in more detail below. All features and measures the description can be more essential to the invention Be meaningful.

Die Zeichnungen zeigen: The drawings show:

Fig. 1 einen Grundriß eines Ausführungsbeispiels aus der US-Patentschrift 40 75 911; Figure 1 is a plan view of an embodiment from US Patent 40 75 911.

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht von Fig. 1; Fig. 2 is a schematic side view of Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht der bekannten Einrichtung mit Kurbel und Verbindungsgestänge; Fig. 3 is a side view of the known device with crank and connecting rod assembly;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 der Fig. 3; Fig. 4 is a section along the line 4-4 of Fig. 3;

Fig. 5 ein schematisches Diagramm der Einrichtung der Fig. 3 zum Bestimmen der Bewegungsgleichungen dieser Einrichtung; Fig. 5 is a schematic diagram of the device of Fig. 3 for determining the equations of motion of this device;

Fig. 6 ein Kurvenbild mit Darstellung der Definitionen von Verweilphasenlänge und Verweilphasenamplitude; Fig. 6 is a graph showing the definitions of Verweilphasenlänge and Verweilphasenamplitude;

Fig. 7 eine Seitenansicht von Fig. 8; Fig. 7 is a side view of Fig. 8;

Fig. 8 einen Grundriß der mechanischen Kombinationseinrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 8 is a plan view of the mechanical combining means according to an embodiment of the invention;

Fig. 9 eine erläuterte grafische Darstellung der Verweilphasencharakteristik der Einrichtung mit Kurbel und Verbindungsgestänge; die Einrichtungen der Fig. 1 und 2 arbeiten in der zweiten und dritten harmonischen Ordnung mit sehr langen Verweilphasen; sowie die Kombinationseinrichtung der Fig. 7 und 8; Figure 9 is a graphical representation of the Verweilphasencharakteristik explained the device with crank and connecting rod mechanism. the devices of Figures 1 and 2 operate in the second and third harmonic order with very long Verweilphasen. as well as the combination device of FIGS. 7 and 8;

Fig. 10 eine typische Kurve für eine Verweilphasencharakteristik mit Darstellung des Verhaltens der Einrichtung der Fig. 1 und 2, die in einer Auslegung mit Verweilphasen an fünf Punkten arbeitet; Fig. 10 is a typical dwell phase characteristic curve showing the behavior of the device of Figs. 1 and 2 operating in a dwell phase design at five points;

Fig. 11 eine typische Kurve für Verweilzeitcharakteristik mit Darstellung des Abtriebs nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wenn die Kurbel auf der Einrichtung der Fig. 1 und 2 angeordnet ist, so daß sie sich an einem Totpunkt befindet, wenn die Einrichtung der Fig. 1 und 2 im Mittelpunkt der Verweilphase ist, wobei sie so ausgelegt ist, daß sie an fünf Punkten eine Verweilphase entwickelt; 11 illustrates a typical curve for residence time, showing the power take-off according to one embodiment of the invention, when the crank on the device of FIGS. 1 and 2 is arranged so that it is. At a dead point when the device of Fig. 1 and 2 is at the center of the dwell phase, designed to develop a dwell phase at five points;

Fig. 12 spezielle Kurven für Verweilphasencharakteristiken nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, das so ausgelegt ist, um eine Verweilphasenamplitude von 0,001 unter Verwendung der zweiten und dritten Harmonischen zu erzeugen;12 to produce Fig special curves for Verweilphasencharakteristiken according to one embodiment of the invention, which is adapted to a Verweilphasenamplitude of 0.001 using the second and third harmonics.

Fig. 13 ein Kurvenbild mit Darstellung der Geschwindigkeitscharakteristiken nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung für Auslegungen, deren Verweilzeitcharakteristik in den Fig. 9 und 12 gezeigt wurde; FIG. 13 is a graph showing the speed characteristics according to one embodiment of the invention for designs whose residence time was shown in Figures 9 and 12.

Fig. 14 ein Kurvenbild mit Darstellung der Versetzungscharakteristik eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, wenn die Kurbel auf der Einrichtung der Fig. 1 und 2 angebracht ist, mit Phasenwinkeln von 90°C und 60°C; Fig. 14 is a graph showing the displacement characteristic of an embodiment of the invention when the crank is attached to the device of Figs. 1 and 2, with phase angles of 90 ° C and 60 ° C;

Fig. 15 ein Kurvenbild mit Darstellung der Versetzungscharakteristik nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wenn die Einrichtung der Fig. 1 und 2 so ausgelegt ist, daß bei einem Phasenwinkel von 0° ein Schaltwinkel von 90° entsteht; Fig. 15 is a graph showing the displacement characteristic according to an embodiment of the invention when the device of Figures 1 and 2 is designed so that a switching angle of 90 ° arises at a phase angle of 0 °.

Fig. 16 ein Kurvenbild mit der Versetzungscharakteristik nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wenn die Einrichtung der Fig. 1 und 2 so ausgelegt ist, daß beim Phasenwinkel 0 unter Verwendung der zweiten und dritten Harmonischen ein Schaltwinkel von 360°C erzeugt wird; FIG. 16 is a graph showing the displacement characteristic of an embodiment of the invention when the device of Figures 1 and 2 is designed so that a switching angle of 360 ° is generated in the phase angle 0 by using the second and third harmonic C.

Fig. 17 eine typische Kurve für die Verweilphasencharakteristik mit Darstellung des Verhaltens der Einrichtung der Fig. 1 und 2, wenn sie mit einer Auslegung von einer Verweilphase an drei Punkten arbeitet; FIG. 17 is a typical curve for the Verweilphasencharakteristik showing the behavior of the device of Figures 1 and 2, when working with a design of a dwell at three points.

Fig. 18 eine allgemeine Kurve der Verweilphasencharakteristik mit Darstellung des Ausgangs oder des Abtriebs eines Ausführungsbeispiels der Erfindung wenn die Kurbel auf der Einrichtung der Fig. 1 und 2 angebracht ist, so daß sie sich an einem Totpunkt befindet, wenn die Einrichtung der Fig. 1 und 2 im Mittelpunkt der Verweilphase ist und eine Verweilphase an drei Punkten erzeugen soll; Fig. 18 is a general graph of the Verweilphasencharakteristik showing the output or the power take-off when the crank on the device of FIGS. 1 and 2 is mounted, so that it is an embodiment of the invention, to a dead point when the device of Fig. 1 and 2 is at the center of the dwell phase and is intended to create a dwell phase at three points;

Fig. 19 eine grafische Darstellung der Verweilphasencharakteristik nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wenn die Einrichtung der Fig. 1 und 2 eine Verweilphase an drei Punkten erzeugt und der Phasenwinkel gleich 0 ist; gilt sowohl für Anordnungen in der zweiten als auch in der dritten Harmonischen; Fig. 19 is a graphical representation of Verweilphasencharakteristik according to one embodiment of the invention when the device of Figures 1 and 2, a dwell at three points generated and the phase angle is equal to 0. applies to arrangements in the second as well as in the third harmonic;

Fig. 20 ein Kurvenbild mit Darstellung der Geschwindigkeitscharakteristik nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung für Auslegungen, deren Verweilphasencharakteristik in Fig. 19 gezeigt wurde. FIG. 20 is a graph showing the speed characteristic according to an embodiment of the invention for designs whose dwell phase characteristics have been shown in FIG. 19.

In der Patentschrift 40 75 911 wird eine Familie von Einrichtungen gezeigt, die eine intermittierende Abtriebsbewegung, sei sie linear oder drehend, aus einer Eingangs- oder Antriebsbewegung erzeugen können, die sich mit einer gegebenen konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht. Im folgenden wird die Patentschrift 40 75 911 als "Grundpatent" bezeichnet und wird im folgenden hier angezogen. Eine Übersicht über dieses Grundpatent zeigt, daß verschiedene Ausführungsbeispiele z. B. der Fig. 51, 52, 53; 54, 55, 56; 57, 58, 59; 60, 61, 62; 63, 64 und 65 einen drehenden Abtrieb erzeugen. Insbesondere kann aus den Fig. 51, 52 und 53 des Grundpatentes ersehen werden, daß das Abtriebszahnrad 332 sich während eines gegebenen Schaltzyklus um einen Winkel von 90° dreht. Dies entsteht daraus, daß der Teilkreisdurchmesser des Zahnrades 330 ein Viertel des Teilkreisdurchmessers des Abtriebszahnrades 332 beträgt. Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendet der Abschnitt der Einrichtung, die vom Grundpatent herstammt, zunächst einen Schaltwinkel von ca. 180°. Solch eine Einrichtung ist in den Fig. 1 und 2 der vorliegenden Anmeldung beschrieben. Patent 40 75 911 shows a family of devices that can produce an intermittent output movement, be it linear or rotary, from an input or drive movement that rotates at a given constant angular velocity. In the following, the patent specification 40 75 911 is referred to as the "basic patent" and is referred to below. An overview of this basic patent shows that various embodiments, for. For example, the Fig 51, 52, 53. 54, 55, 56; 57, 58, 59; 60, 61, 62; 63, 64 and 65 produce a rotating output. In particular, it can be seen from FIGS. 51, 52 and 53 of the basic patent that the driven gear 332 rotates through an angle of 90 ° during a given switching cycle. This arises from the fact that the pitch circle diameter of the gear 330 is a quarter of the pitch circle diameter of the driven gear 332 . In the exemplary embodiments of the invention described below, the section of the device which originates from the basic patent initially uses a switching angle of approximately 180 °. Such a device is described in Figures 1 and 2 of the present application.

Die Fig. 1 und 2 sind vereinfachte schematische Zeichnungen dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung, das so ausgelegt ist, einen Abtrieb von 180° für einen Beschleunigungs-Verzögerungszyklus einer Abtriebswelle zu liefern. Die Einrichtung 30 der Fig. 1 und 2 weist eine Eingangswelle 32 auf, die sich auf einer Achse A ₀ in stationären Lagern dreht und in einem nicht gezeigten Gehäuse untergebracht ist. Ein exzentrisches Zahnsegment 34 auf der Welle 32 ist konzentrisch zu einer Achse A ₁ und eine geringe Entfernung von der Achse A ₀ angeordnet. Ein auf dem Zahnsegment 34 befestigtes Eingangszahnrad 36 liegt ebenfalls konzentrisch zur Achse A ₁. Tangentiallenker 38 sind drehbar auf dem Zahnsegment 34 gelagert. Ein Antriebszahnrad 40 ist auf einer Welle 42 montiert, die drehbar in den Tangentiallenkern 38 gelagert ist und sich auf einer bewegten Achse A ₂ dreht; es wird durch das Eingangszahnrad 36 über ein Zwischenzahnrad 44 angetrieben, das ebenfalls drehbar in den Tangentiallenkern 38 gelagert ist. Im Zustand der Zeichnung beträgt das Verhältnis zwischen dem Eingangszahnrad 36 und dem Antriebszahnrad 40 genau 2 : 1, d. h., daß sich das Eingangszahnrad 36 zweimal bei jeder Umdrehung des Antriebzahnrades 40 dreht. Figs. 1 and 2 are simplified schematic drawings of this embodiment of the invention which is adapted to an output of 180 ° for an acceleration-deceleration cycle to provide an output shaft. The device 30 of FIGS. 1 and 2 has an input shaft 32 which rotates on an axis A ₀ in stationary bearings and is accommodated in a housing (not shown). An eccentric toothed segment 34 on the shaft 32 is arranged concentrically to an axis A ₁ and a short distance from the axis A ₀ . An input gear 36 fastened on the toothed segment 34 is also concentric to the axis A ₁ . Tangential links 38 are rotatably supported on the toothed segment 34 . A drive gear 40 is mounted on a shaft 42 which is rotatably mounted in the tangential arm 38 and rotates on a moving axis A ₂ ; it is driven by the input gear 36 via an intermediate gear 44 , which is also rotatably mounted in the tangential arm 38 . In the state of the drawing, the ratio between the input gear 36 and the drive gear 40 is exactly 2: 1, that is, the input gear 36 rotates twice for each revolution of the drive gear 40th

Auf der Welle 42 ist eine Exzenterplatte 46 montiert, die ihrerseits ein exzentrisches Zahnrad 48 trägt, das konzentrisch um eine bewegte Achse A ₃ angeordnet ist. Dieses exzentrische Zahnrad 48 greift in ein Abtriebszahnrad 50 ein, das auf einer Abtriebswelle 52 montiert ist, die sich um eine stationäre Achse A ₄ in Lagern dreht, die nicht im gezeigten Gehäuse befestigt sind. Der Teilkreisdurchmesser des Exzenterrades 48 beträgt die Hälfte des Teilkreisdurchmessers des Abtriebrades 50, wodurch bei jeder Drehung von 180° des Abtriebzahnrades 50 ein Indexzyklus erzeugt wird, wie nachstehend näher erläutert wird. Das exzentrische Zahnrad 48 wird durch einen Radiallenker 54 mit dem Abtriebsrad 50 in Eingriff gehalten, wobei der Radiallenker 54 drehbar auf der Abtriebswelle 52 und auf einer Flanschwelle 56 gelagert ist, die auf dem Exzenterrad 48 konzentrisch zur Achse A ₃ montiert ist.An eccentric plate 46 is mounted on the shaft 42 , which in turn carries an eccentric gear 48 which is arranged concentrically about a moving axis A ₃ . This eccentric gear 48 meshes with an output gear 50 which is mounted on an output shaft 52 which rotates about a stationary axis A ₄ in bearings which are not fastened in the housing shown. The pitch circle diameter of the eccentric wheel 48 is half the pitch circle diameter of the driven wheel 50 , whereby an index cycle is generated with each rotation of 180 ° of the driven gear 50 , as will be explained in more detail below. The eccentric gear 48 is supported by a radial arm 54 to the output gear 50 in engagement, wherein the radial arm is rotatably supported on the output shaft 52 and a stub shaft 56 54, which is mounted concentrically on the eccentric wheel 48 to the axis A _third

Die Arbeitsweise der Einrichtung 30, die im angezogenen Patent analysiert wird, kann qualitativ in Kürze wie folgt beschrieben werden. Die Gesamtbewegung des Abtriebszahnrades ist eine Überlagerung einer Gruppe von einzelnen Bauteilen, von denen jeder einzeln untersucht wird als sei er der einzige Bauteil der eine Bewegung des Abtriebszahnrades 50 erzeuge.The operation of the device 30 analyzed in the cited patent can be qualitatively briefly described as follows. The total movement of the driven gear is a superimposition of a group of individual components, each of which is examined individually as if it were the only component that produces a movement of the driven gear 50 .

Nimmt man kurzfristig an, daß die Achsen A ₀ und A ₁ sowie die Achsen A ₂ und A ₃ jeweils paarweise zusammenfallen, so ergibt sich, daß die Einrichtung 30 praktisch ein einfaches Untersetzungsgetriebe wäre, dessen Abtriebszahnrad 50 sich mit einem Viertel der Winkelgeschwindigkeit des Eingangszahnrades 36 dreht. Das Verhältnis des Abtriebszahnrades 50 zu seinem treibenden "exzentrischen" Zahnrad 40 ist 2 : 1; dieses Zahnrad 40 ist mit dem Antriebszahnrad 48 gekuppelt und dreht sich mit diesem, dessen Verhältnis gegenüber dem Eingangszahnrad 36 ebenso 2 : 1 ist; daher kommt das Verhältnis von 4 : 1 zustande. Angenommen, die Antriebswelle 32 drehe sich mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit, so würde sich auch die Abtriebswelle 52 mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit drehen,, und zwar nur mit einem Winkel der der Antriebswelle.If one assumes briefly that the axes A ₀ and A ₁ and the axes A ₂ and A ₃ coincide in pairs, it follows that the device 30 would practically be a simple reduction gear, the driven gear 50 of which is at a quarter of the angular speed of the input gear 36 turns. The ratio of the output gear 50 to its driving "eccentric" gear 40 is 2: 1; this gear 40 is coupled to and rotates with the drive gear 48 , the ratio of which to the input gear 36 is also 2: 1; hence the 4: 1 ratio. Assuming that the drive shaft 32 rotates at a constant angular speed, the output shaft 52 would also rotate at a constant angular speed, and only at an angle to that of the drive shaft.

Wenn man jetzt annähme, daß die Achsen A ₂ und A ₃ um eine Abstand voneinander getrennt sind, so ersieht man, daß sich die Zahnräder 40 und 48 umeinander drehen, wobei die Mittellinie A ₃ des Zahnrades 48 um die Achse A ₄ schwingt, da der Abstand zwischen den Achsen A ₃ und A ₄ durch den Lenker 54 bestimmt wird; und mit der Achse A ₂ schwingen die zusammenfallenden Achsen A ₀, A ₁, da der Abstand zwischen den Achsen A ₂ und A ₁ durch die Lenker 38 bestimmt wird. Die Größe dieser Schwingungen wird durch die Größe des Abstandes zwischen den Achsen A ₂ und A ₃ bestimmt, und dies würde dem Abtriebszahnrad eine Schwingung mitteilen, die durch die Schwingung der Achse A ₃ und des Exzenterzahnrades 48 um die Achse A ₄ hervorgerufen werden würde.If one now assumes that the axes A ₂ and A ₃ are separated by a distance, it can be seen that the gears 40 and 48 rotate around one another, the center line A _{3 of} the gear 48 oscillating about the axis A ₄ because the distance between the axes A ₃ and A _{4 is} determined by the link 54 ; and with the axis A ₂ , the coinciding axes A ₀ , A ₁ oscillate, since the distance between the axes A ₂ and A _{1 is} determined by the link 38 . The size of these vibrations is determined by the size of the distance between the axes A ₂ and A ₃ , and this would tell the output gear a vibration that would be caused by the vibration of the axis A ₃ and the eccentric gear 48 about the axis A ₄ .

Auch wenn die Achse A ₁ gegenüber der Achse A ₀ versetzt wäre und noch unter der Annahme, daß sich die Antriebswelle 32 mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit drehe, ergibt sich, daß sich die achse A ₁ um die Achse A ₀ dreht und am rechten Ende des Lenkers 38 eine Kreisbewegung erzeugt. Dies wiederum überlagert eine andere Schwingung auf das Zahnrad 50, deren Amplitude durch den Abstand zwischen den Achsen A ₁ und A ₀ bestimmt wird. Außerdem weist diese letzte Schwingung eine Frequenz auf, die das Doppelte der Schwingungsfrequenz des Abtriebszahrades ist, und durch die Versetzung der Achse A ₃ gegen die Achse A ₂ erzeugt wird, da sich das Eingangszahnrad 36 mit der zweifachen Winkelgeschwindigkeit der Durchschnittswinkelgeschwindigkeit des Antriebszahnrades 40 auf Grund ihres Verhältnisses von 2 : 1 der Teilkreisdurchmesser dreht.Even if the axis A ₁ relative to the axis A would be added to ₀ and still under the assumption that the drive shaft 32 revolves at a constant angular velocity, it appears that the axis A ₁ about the axis A rotates ₀ and the right end of Handlebar 38 generates a circular movement. This in turn superimposes another vibration on the gear 50 , the amplitude of which is determined by the distance between the axes A ₁ and A ₀ . In addition, this last oscillation, a frequency which is twice the oscillation frequency of the Abtriebszahrades, and is generated by the displacement of the axis A ₃ relative to the axis A _2, as the input gear 36 at twice the angular velocity of the mean angular velocity of the drive gear 40 due to their ratio of 2: 1 the pitch circle diameter rotates.

Die letzte Bewegungskomponente des Antriebszahrades 50 wird durch die Winkelschwingung der Lenker 38 bewirkt. Wenn sich diese Lenker durch den Raum so bewegen, daß sich ihre rechten Enden auf einer Kreisbahn bewegen, die dadurch erzeugt wird, daß sich die Achse A ₁ um die Achse A ₀ dreht, schwingen ihre linken Enden um die Bewegungsachse A ₁ auf und nieder wie durch die sich um sich selbst drehenden Achsen A ₂ und A ₃ angetrieben. Diese komplizierte Bewegung erzeugt auch eine leichte Bewegungskomponente im Abtriebszahnrad das bei wachsender Länge der Tangentiallenker 38 zunehmend kleiner wird. Die Winkelschwingung dieser Lenker 38 erzeugt eine kleinere Änderung in der projizierten Länge dieser Lenker auf einer Grundlinie, welche durch die Achse A ₀ und tangential zum Abtriebszahnrad 50 läuft, und diese Änderung der projizierten Länge ist verantwortlich für die Bewegungkomponente am Zahnrad 50. Da eine Verlängerung der Lenker 38 ihre Winkelabweichungen bei gegebenen Bewegungen der Achsen A ₁ und A ₂ verringert, nehmen die Schwankungen der projizierten Länge schnell mit einer Verlängerung der Lenker ab.The last movement component of the drive wheel 50 is brought about by the angular vibration of the links 38 . When these links move through space so that their right ends move in a circular path created by axis A ₁ rotating about axis A ₀ , their left ends swing up and down about axis A ₁ as driven by the rotating axes A ₂ and A ₃ . This complicated movement also creates a slight movement component in the driven gear which becomes increasingly smaller as the tangential link 38 increases in length. The angular vibration of these links 38 produces a smaller change in the projected length of these links on a baseline that passes through the axis A ₀ and tangent to the output gear 50 , and this change in the projected length is responsible for the component of motion on the gear 50 . Since an extension of the links 38 reduces their angular deviations for given movements of the axes A ₁ and A ₂ , the fluctuations in the projected length decrease rapidly with an extension of the links.

Somit wird die Gesamtbewegung des Abtriebszahnrades 50 durch die Überlagerung von drei Hauptsollgrößen erzeugt, die wie folgt zusammengefaßt werden können:Thus, the total movement of the output gear 50 is generated by the superposition of three main setpoints, which can be summarized as follows:

1. Eine konstante Geschwindigkeit, die durch die vorstehend beschriebenen Zahnradverhältnisse gegeben ist.1. A constant speed through the gear ratios described above given is.

2. Eine erste Schwingungskomponente, die durch die Drehung der Achsen A ₂ und A ₃ um sich selbst erzeugt wird.2. A first vibration component generated by the rotation of the axes A ₂ and A ₃ around itself.

3. Eine zweite Schwingungskomponente, die durch die Drehung der Achse A ₁ um die Achse A ₀ erzeugt wird.3. A second vibration component generated by the rotation of the axis A ₁ about the axis A ₀ .

Außerdem wird unvermeidbar eine vierte Zufallskomponente durch die Winkelabweichung der Lenker 38 erzeugt, die sehr gering gehalten werden kann, wenn die Lenker 38 verlängert werden.In addition, a fourth random component is inevitably generated by the angular deviation of the links 38 , which can be kept very low if the links 38 are extended.

Die vier oben beschriebenen Komponenten erzeugen eine zyklische Schwankung der Bewegung des Abtriebszahnrades 50, wobei sich ein gegebener Zyklus einmal bei jeder Umdrehung des Exzenterzahnrades 40 wiederholt. Daher dreht sich das Abtriebszahnrad 50 bei einem gegebenen Zyklus um einen Winkel, der durch das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers des Exzenterzahnrades 48 zum Teilkreisdurchmesser des Abtriebszahnrades 50 dargestellt wird. Am Beispiel des Maßstabs der Fig. 1 und 2, bei dem das Zahnrad 48 eineinhalb mal so groß ist als das Zahnrad 50, vollendet der Abtrieb einen gegebenen Zyklus bei einer Bewegung von 180° des Abtriebszahnrades 50. Hätte das Zahnrad 48 dieselbe Größe wie das Zahnrad 50, dann würde natürlich der Zyklus während einer Drehung von 360° des Abtriebszahnrades 50 vollendet werden.The four components described above produce a cyclical fluctuation in the movement of the output gear 50 , with a given cycle repeating once every revolution of the eccentric gear 40 . Therefore, the output gear 50 rotates for an given cycle by an angle that is represented by the ratio of the pitch circle diameter of the eccentric gear 48 to the pitch circle diameter of the output gear 50 . Using the example of the scale of FIGS. 1 and 2, in which the gear 48 is one and a half times as large as the gear 50 , the output completes a given cycle with a movement of 180 ° of the output gear 50 . Of course, if the gear 48 were the same size as the gear 50 , then the cycle would be completed during a 360 ° rotation of the output gear 50 .

Der Abstand von der Achse A ₀ zur Achse A ₁ wird als Exzentrizität E ₂ bezeichnet, während die Exzentrizität zwischen den Achsen A ₂ und A ₃ als Exzentrizität E ₁ gilt. Der Zusatz dieser zweiten Exzentrizität E ₂, die sich mit einem ganzzahligen Vielfachen der Exzentrizität E ₁ dreht, ermöglicht es, eine große Vielfalt kinematischer Wirkungen auf die Drehung der Abtriebswelle 52 zu erzielen. Dies wird bis zum weitgehenden mathematischen Detail in der US-Patentschrift 40 75 911 erläutert.The distance from axis A ₀ to axis A ₁ is referred to as eccentricity E ₂ , while the eccentricity between axes A ₂ and A ₃ applies as eccentricity E ₁ . The addition of this second eccentricity E ₂ , which rotates with an integral multiple of the eccentricity E ₁ , makes it possible to achieve a large variety of kinematic effects on the rotation of the output shaft 52 . This is explained in great mathematical detail in US Pat. No. 4,075,911.

Die Einrichtung 30 der Fig. 1 und 2 dient zum Erzeugen einer verhältnismäßig langen Verweilphase ausgedrückt in Dehnungen des Eingangswinkels, wobei die Verweilphase ein wahrer stationärer Zustand der Abtriebswwelle ist, sondern eher eine Schwingung mit geringer Amplitude der Abtriebswelle um das Schwingungszentrum, das als Nullpunkt für die Messung des Ausgangswinkels gilt.The device 30 of FIGS. 1 and 2 is used to generate a relatively long dwell phase, expressed in stretches of the input angle, the dwell phase being a true steady state of the output shaft, but rather an oscillation with a low amplitude of the output shaft around the center of vibration, which acts as the zero point for the measurement of the starting angle applies.

Während das in den Fig. 51, 52, 53 des Grundpatentes gezeigte Ausführungsbeispiel für einen Drehabtrieb auf Grund der Proportionen der Zahnräder 330 und 332 eine Ausgangsschaltwinkel von 90° erzeugte, bewirkt das in den vorliegenden Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel einen Ausgangsschaltwinkel von 180° wie oben erwähnt. Außerdem zeigt die Einrichtung der Fig. 51, 52, 53 des Grundpatentes eine Kettenverbindung 332 vom Kettenrad 324 auf der Achse A ₁ zum Kettenrad 321 auf der Achse A ₂, während beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 diese gleichwertige Antriebsverbindung über die Zahnräder 36, 44 und 40 erfolgt. Diese geringfügige Konstruktionsänderung wurde vorgenommen, um eine größere Steifheit des Antriebes zu erreichen.While the exemplary embodiment shown in FIGS . 51, 52, 53 of the basic patent for a rotary drive generated an output switching angle of 90 ° due to the proportions of the gearwheels 330 and 332, the exemplary embodiment shown in the present FIGS. 1 and 2 produces an output switching angle of 180 ° as mentioned above. In addition, the device of FIGS. 51, 52, 53 of the basic patent shows a chain connection 332 from the chain wheel 324 on the axis A ₁ to the chain wheel 321 on the axis A ₂ , while in the present exemplary embodiment of FIGS. 1 and 2 this equivalent drive connection via the toothed wheels 36, 44 and 40 takes place. This minor design change was made in order to achieve greater stiffness of the drive.

Die zweite Grundeinrichtung, die in der Erfindung verwendet wird, besteht aus einer Kurbel mit Verbindungsgestänge die in vielen Büchern über die Grundlagen der Kinematik beschrieben ist. Sie ist hier schematisch in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellt.The second basic device used in the invention consists of a crank with connecting linkage which is described in many books on the basics of kinematics. It is shown here schematically in FIGS. 3, 4 and 5.

In den Fig. 3 und 4 dreht sich eine Welle 60 auf einer Achse A ₅ und ist drehbar in einem Rahmen 62 mit Hilfe einer Büchse 64 gelagert. Diese Welle 60 kann von jedem geeigneten Hauptantrieb angetrieben werden. An der Welle 60 ist eine Kurbel 66 befestigt, die an ihrem äußeren Ende einen Kurbelzapfen 68 trägt, der konzentrisch um eine Achse A ₆ angeordnet ist. Ein Verbindungsgestänge 70 ist drehbar mit einem Ende am Kurbelzapfen 68 gelagert; am anderen Ende ist das Gestänge drehbar an einem Gleitzapfen 72 durch einen Drehzapfen 74 auf einer Achse A ₇ verbunden. Der Gleitkopf 72 wird durch den Rahmen 62 getragen, dem er frei auf einer Achse A ₈ gleiten kann, die, wie Fig. 3 zeigt, sich mit der Achse A ₅ schneidet.In FIGS. 3 and 4, 60 is a shaft rotating on an axis A ₅ and is rotatably supported in a frame 62 by means of a bushing 64th This shaft 60 can be driven by any suitable main drive. A crank 66 is fastened to the shaft 60 and carries at its outer end a crank pin 68 which is arranged concentrically about an axis A ₆ . A linkage 70 is rotatably supported at one end on the crank pin 68 ; at the other end, the linkage is rotatably connected to a slide pin 72 by a pin 74 on an axis A ₇ . The sliding head 72 is carried by the frame 62 , which it can slide freely on an axis A ₈ which, as shown in FIG. 3, intersects with the axis A ₅ .

Fig. 5 zeigt ein schematisches Diagramm, das zur Analyse der kinematischen Charakteristiken der Einrichtung dient. Der Abstand auf der Kurbel 66 zwischen den Achsen A ₅ und A ₆ ist als R bezeichnet, und die Länge der Verbindungsstange den Stiften 68 und 74 gilt als L. Die Einrichtung ist in zwei Stellen gezeigt: Eine Grundstellung in ausgezogenen Linien (was dem oberen Totpunkt entspricht) und eine in gestrichelten Linien angegebene Stellung, nachdem die Kurbel R sich von ihrer Grundstellung um einen willkürlichen Winkel gedreht hat. Aus diesem Diagramm ist leicht zu ersehen, daß die größe, um welche sich der Gleitkopf 72 von seiner Grundstellung aus bewegt hat, nachdem die Kurbel R um den Winkel Φ von ihrer Grundstellung aus bewegt wurde, wird durch folgende Gleichung gegeben: Fig. 5 shows a schematic diagram used for Analysis of the kinematic characteristics of the facility serves. The distance on the crank66 between the axesA ₅ andA ₆ is asR referred to, and the Length of the connecting rod to the pins68 and74 is consideredL. The establishment is in two places shown: a basic position in extended Lines (which corresponds to top dead center) and one Position shown in dashed lines after the crankR from their basic position to one arbitrary angle turned. From this diagram it is easy to see the size by which the sliding head72 from its basic position has moved after the crankR around the angleΦ from has been moved from its basic position to the following Given equation:

D = R-L-R cosΦ + L cosα@,(1) D = R - L - R cos Φ + L cos α @, (1)

worin wherein

Nimmt man an, L sei groß im Vergleich zu R und daher sei der Winkel α klein, selbst wenn er an seinem Maximum steht, dann ist cos α sehr nahe an 1, worauf:Assuming L is large compared to R and therefore the angle α is small, even if it is at its maximum, cos α is very close to 1, whereupon:

D ≅ R-R cosΦ≅R (1-cosΦ)@,(3) D ≅ R - R cos Φ ≅ R (1-cos Φ ) @, (3)

Diese Näherungsgleichung gilt für die kinematischen Versetzungscharakteristiken der Bewegung von Kurbel und Gleitkopf.This approximation equation applies to the kinematic Displacement characteristics of the movement of crank and sliding head.

Der Begriff "Verweilphase" ("dwell") im allgemein anerkannten kinematischen Sinne und wie er auf eine beliebige mechanische Einrichtung angewandt wird soll hier bedeuten, daß der Ausgang oder Abtrieb der mechanischen Einrichtung stationär ist, während der Eingang oder Antrieb sich weiterbewegt. Theoretisch ist die Ausgangsleistung Null; wie allgemein bekannt ist, weisen trocken erzeugte Abtriebsbewegungen häufig solch eine Verweilphase auf. In der Praxis gibt es jedoch viele Anwendungen, bei denen eine Verweilphase mit wahrer Nullbewegung nicht erforderlich ist, aber eine sehr geringe Schwingbewegung der Abtriebsteile hingenommen werden kann. Dieser Zustand wird für die Zwecke dieser Anmeldung als "angenäherte Verweilphase" ("near dwell") bezeichnet; außerdem ist sie durch einen numerischen Wert gekennzeichnet, welcher die maximale Spitzen-Spitzen-Amplitude der Ausgangsschwingung darstellt und als Bruch des gesamten Abtriebhubes der Einrichtung ausgedrückt wird. Beispielsweise würde eine angenäherte Verweilphase (0,001) bedeuten, daß der Abtrieb während einer bestimmten angenäherten Verweilphase 0,001-mal während der gesamten Amplitude des Gesamthubes der Einrichtung schwingt. Schematisch ist dies in Fig. 6 dargestellt, die auch schematisch den Begriff "Verweilphasenlänge" ("dwell length") erläutert. Wenn angenommen wird, daß eine mechanische Einrichtung durch eine Antriebswelle angetrieben wird, die sich mit konstanter Winkelgeschwindigkeit dreht und, daß die für einen gegebenen Schaltzyklus erforderliche Zeit in 360 Einheiten unterteilt werde, dann wird jede dieser Einheiten als 1° des Schaltwinkels definiert. Beispielsweise würde eine Verweilphasenlänge mit einem Schaltwinkel von 90° einen Zyklus darstellen, bei dem die Abtriebsvorrichtung sich während 90/360 oder während eines Viertels des Zyklus in der angenäherten Verweilphase befinden würde. Wenn sich die Antriebswelle um eine Umdrehung während eines Schaltzyklus dreht, dann wäre natürlich ein Grad der Antriebswellendrehung gleich einem Grad des Schaltwinkels; oder wenn beispielsweise sich die Antriebswelle um drei Umdrehungen während eines Schaltzyklus dreht, dann sind jeweils drei Grad der Antriebswelle Drehung gleich einem Grad des Schaltwinkels. Anders ausgedrückt, die Zahl der Grade, die die Antriebswelle jeweils gleich einem Grad des Schaltwinkels durchläuft, kann bestimmt werden, indem die Gesamtzahl der Grade, um die sich die Antriebswelle während eines Schaltzyklus drehen muß, durch 360 geteilt wird.The term "dwell"("dwell") in the generally accepted kinematic sense and how it is applied to any mechanical device is meant here to mean that the output or output of the mechanical device is stationary while the input or drive continues to move. Theoretically, the output power is zero; As is well known, dry driven output movements often have such a dwell phase. In practice, however, there are many applications in which a dwell phase with true zero movement is not necessary, but a very slight oscillating movement of the driven parts can be tolerated. For the purposes of this application, this state is referred to as "near dwell"; it is also characterized by a numerical value which represents the maximum peak-to-peak amplitude of the output vibration and is expressed as a fraction of the total output stroke of the device. For example, an approximate dwell (0.001) would mean that the output vibrates 0.001 times during a certain approximate dwell throughout the entire amplitude of the device's total stroke. This is shown schematically in FIG. 6, which also schematically explains the term “dwell length”. If it is assumed that a mechanical device is driven by a drive shaft rotating at a constant angular velocity and that the time required for a given switching cycle is divided into 360 units, then each of these units is defined as 1 ° of the switching angle. For example, a dwell phase length with a switching angle of 90 ° would represent a cycle in which the output device would be in the approximate dwell phase during 90/360 or during a quarter of the cycle. Of course, if the drive shaft rotates one revolution during a shift cycle, then a degree of drive shaft rotation would be equal to a degree of the shift angle; or if, for example, the drive shaft rotates three revolutions during a switching cycle, then three degrees of the drive shaft rotation are equal to one degree of the switching angle. In other words, the number of degrees the drive shaft traverses equal to one degree of shift angle can be determined by dividing the total number of degrees that the drive shaft must rotate during a shift cycle by 360.

Die nachstehend beschriebene Erfindung ist eine Kombinations- oder Tandemeinrichtung mit zwei Antriebsstufen wobei die erste Stufe eine Schaltvorrichtung mit Drehantrieb von der Art darstellt, die im Grundpatent und in den Fig. 1 und 2 hier gezeigt ist und einen Abtriebsschaltwinkel von (anfänglich) 180° aufweist; die zweite Stufe weist die oben beschriebene Einrichtung von Kurbel mit Verbindungsgestänge auf. Diese Kombination von Einrichtungen ist sowohl einmalig als auch nutzbringend und ergibt Resultate, die nur durch eine genaue Analyse ermittelt werden können, die vorgenommenen werden muß, um die vielen zu erreichenden Charakteristiken der Einrichtungen festzustellen.The invention described below is a combination or tandem device with two drive stages, the first stage being a switching device with rotary drive of the type shown in the basic patent and in FIGS. 1 and 2 here and having an output switching angle of (initially) 180 ° ; the second stage has the above-described connection crank mechanism. This combination of facilities is both unique and useful and gives results that can only be determined by an accurate analysis that must be performed to determine the many characteristics of the facilities to be achieved.

In den Fig. 7 und 8 ist die oben anhand der Fig. 1 und 2 beschriebene Einrichtung 30 in das Gehäuse 80 eingeschlossen und auf einer Grundplatte 82 montiert. In Figs. 7 and 8, the device described above with reference to FIGS. 1 and 2 is 30 included in the housing 80 and mounted on a base plate 82.

Ihre Antriebswelle 32 wird über eine Kupplung 84 durch die Abtriebswelle 86 eines Untersetzungsgetriebes 88 angetrieben, das ebenfalls auf der Grundplatte 82 montiert ist. Die Antriebswelle 90 dieses Untersetzungsgetriebes wird ihrerseits durch einen Motor 92 über eine Kupplung 94 angetrieben. Je nach Art der Anwendung, kann der Motor dauernd laufen oder während der Verweilphase der Einrichtung mit herkömmlichen Begrenzungsschaltern und elektrischen Schaltungen gehalten werden. Die Kurbel 66 (Fig. 3, 4 und 5) ist direkt auf der Abtriebswelle 92 der Einrichtung 30 montiert, wodurch die Achsen A ₄ und A ₅ zusammenfallen. Natürlich können die Welle 60 und der Rahmen 62 (Fig. 3 und 4) beibehalten werden und eine Kupplung für die Verbindung der Welle 52 und 60 verwendet werden, wenn dies zweckmäßiger wäre. Der Kurbelzapfen 68 auf der Kurbel 66 dient zum Antrieb des Verbindungsgestänges 70 in einer hin- und hergehenden Bewegung. Das andere Ende des Verbindungsgestänges 70 ist mit einem hin- und hergehenden Abtriebselement verbunden, der ein Gleitkopf nach Fig. 3 sein kann, von dem aus die Last angetrieben wird, andererseits kann das Verbindunsggestänge 70 auch direkt mit dem Antriebsteil der anzutreibenden Last verbunden werden. Dieses Antriebsteil kann ein Lenker, ein Winkelhebel oder ein Gleitelement sein. In jedem Fall wird die Abtriebsbewegung als die oben entwickelte Näherungsgleichung (3) dargestellt, in der der Winkel Φ jetzt der Abtriebswinkel der Einrchtung 30 ist.Its drive shaft 32 is driven via a coupling 84 by the output shaft 86 of a reduction gear 88 , which is also mounted on the base plate 82 . The drive shaft 90 of this reduction gear is in turn driven by a motor 92 via a clutch 94 . Depending on the type of application, the motor can run continuously or be held with conventional limit switches and electrical circuits during the dwell phase of the device. The crank 66 ( Fig. 3, 4 and 5) is mounted directly on the output shaft 92 of the device 30 , whereby the axes A ₄ and A ₅ coincide. Of course, shaft 60 and frame 62 ( Figs. 3 and 4) can be maintained and a coupling used to connect shafts 52 and 60 if this would be more convenient. The crank pin 68 on the crank 66 serves to drive the connecting rod 70 in a reciprocating movement. The other end of the linkage 70 is connected to a reciprocating output element, which may be a sliding head according to Fig. 3, from which the load is driven, on the other hand, the linkage 70 can also be connected directly to the drive part of the load to be driven. This drive part can be a handlebar, an angle lever or a sliding element. In any case, the output movement is represented as the approximation equation ( 3 ) developed above, in which the angle Φ is now the output angle of the device 30 .

Für Vergleichszwecke beim Vergleichen der Verweilphasen und anderer Charakteristiken der Einrichtung der Fig. 1 und 2, der Kurbeleinrichtung der Fig. 3 bis 5 und der Kombinationseinrichtung der Fig. 7 und 8 ist es zweckmäßig, den Abtrieb jeder Einzeleinrichtung maßstabmäßig festzusetzten, so daß der Schalthub willkürlich gleich 1 gemacht wird. Ebenso wird der Eingangs- oder Antriebswinkel in Größenordnungen des Schaltwinkels definiert, der einen Bereich von 360° aufweist, um den Abtriebshub 1 zu erzeugen. Nach diesem willkürlichen Bemaßstabungsverfahren wird die Gleichung (3) zu worin
D _U = "vereinheitlichter" Abtrieb
Φ _C = "Schaltwinkel".For comparison purposes when comparing the dwell phases and other characteristics of the device of FIGS . 1 and 2, the crank device of FIGS . 3 to 5 and the combination device of FIGS . 7 and 8, it is expedient to scale the output of each individual device so that the switching stroke is arbitrarily made equal to 1. Likewise, the input or drive angle is defined in the order of magnitude of the switching angle, which has a range of 360 °, in order to generate the output stroke 1. According to this arbitrary scaling method, equation (3) becomes wherein
D _U = "unified" output
Φ _C = "switching angle".

Diese neue Bemaßstabung hängt von folgenden Erwägungen über die Gleichung (3) ab. Die Minimalstellung tritt ein, wenn Φ = 0, und D = 0 unabhängig vom Wert von R ist. Die Maximalstellung tritt ein, wenn Φ = 180°, und D = 2R ist. Setzt man daher so erreicht das Maximum 1, wenn Φ = 360°, wobei Gleichung (4) gewonnen wird, wenn diese Werte für R und Φ in die Gleichung (3) eingesetzt werden.This new dimensioning depends on the following considerations about equation (3). The minimum position occurs when Φ = 0 and D = 0 is independent of the value of R. The maximum position occurs when Φ = 180 ° and D = 2 R. So you bet the maximum thus reaches 1 if Φ = 360 °, equation (4) being obtained if these values for R and Φ are used in equation (3).

Die Abtriebsversetzung von Gleichung (4) im Bereich der angenäherten Verweilphase ist in Tabelle I aufgelistet und grafisch durch die Kurve Ref. A in Fig. 9 gezeigt. The output offset of equation (4) in the area of the approximate dwell phase is listed in Table I and shown graphically by curve Ref. A in FIG. 9.

Tabelle I Table I

Die Arbeitsweise der Einrichtung 30, die in der angezogenen Patentschrift untersucht wird, kann qualitativ in Kürze wie folgt beschrieben werden. Die Gesamtbewegung des Abtriebszahnrades ist eine Überlagerung einer Gruppe von Einzelkomponenten, von denen jede einzeln so untersucht wird, als wäre sie die einzige Komponente, die eine Bewegung des Abtriebszahnrades 50 bewirkt.The operation of the device 30 examined in the referenced patent can be qualitatively briefly described as follows. The overall movement of the driven gear is a superimposition of a group of individual components, each of which is examined individually as if it were the only component that causes the driven gear 50 to move.

Mit Bezug auf das Grundpatent lautet die allgemeine Näherungsgleichung für die Versetzung in dem Zustand, in dem sich die Achse A ₁ um die Achse A ₀ um zwei Umdrehungen bei je einer Umdrehung der Achsen A ₂ und A ₃ umeinander dreht:With regard to the basic patent, the general approximation equation for the displacement in the state in which the axis A ₁ rotates around the axis A ₀ by two revolutions with one revolution of the axes A ₂ and A ₃ :

U = Φ-E ₁ sinΦ + E ₂ sin2Φ (5) U = Φ - E ₁ sin Φ + E ₂ sin2 Φ (5)

worin
U = Winkelabtriebsversetzung der Abtriebswelle 52 mit einem Bereich von 2 π Einheiten, unabhängig vom Schaltwinkel Φ = Schaltwinkel in Radianten E ₁ = Abstand zwischen den Achsen A ₂ und A ₃ als Verhältnis zum Radius des exzentrischen Zahnrades 48 ausgedrückt E ₂ = Abstand zwischen den Achsen A ₁ und A ₀, ebenfalls als Verhältnis zum Radius des exzentrischen Zahnrades 48 ausgedrückt.wherein
U = angular output displacement of the output shaft 52 with a range of 2 π units, regardless of the switching angle Φ = switching angle in radians E ₁ = distance between the axes A ₂ and A _{3 expressed} as a ratio to the radius of the eccentric gear 48 E ₂ = distance between the axes A ₁ and A ₀ , also expressed as a ratio to the radius of the eccentric gear 48 .

Ebenso ist auch, wenn sich die Achsen A ₁ um drei Umdrehungen bei jeder Umdrehung der Achsen A ₂ und A ₃ umeinander um die Achse A ₀ dreht, die allgemeine Näherungsgleichung für die Versetzung vom Grundpatent:Likewise, if the axes A ₁ rotates around the axis A ₀ by three revolutions for each revolution of the axes A ₂ and A ₃ , the general approximation equation for the transfer from the basic patent is:

U = Φ - E ₁ sinΦ + E ₂ sin 3Φ (6)
U = Φ - E ₁ sin Φ + E ₂ sin 3 Φ (6)

Aus den Gleichungen (5) und (6) mit Bezug auf die Einrichtung 30 und das Grundpatent erhellt, daß, wenn sich die Achse A ₁ um die Achse A ₀ N-mal bei jeder Umdrehung der Achsen A ₂ und A ₃ umeinander dreht, wie es durch das Verhältnis zwischen dem Eingangszahnrad 36 und dem Antriebszahnrad 40 gesteuert wird, die allgemeine Näherungsgleichung für den Abtrieb der Einrichtung zu:From equations (5) and (6) with reference to the device 30 and the basic patent, it is evident that when the axis A ₁ rotates around the axis A ₀ N times with each revolution of the axes A ₂ and A ₃ , as controlled by the relationship between the input gear 36 and the drive gear 40 , the general approximation equation for the device output to:

U = Φ - E ₁ sinΦ + E ₂ sin N Φ (7) U = Φ - E ₁ sin Φ + E ₂ sin N Φ (7)

wird.becomes.

Wie erwähnt, wird der Maßstab für die abtriebsveränderliche U so bemessen, daß zwei π Einheiten während eines Schaltzyklus erreicht werden; außerdem wird der Eingangswinkel Φ in Radianten dimensioniert. Um den Abtrieb der unabhängigen Einrichtung 30 mit dem Abtrieb der Einrichtung mit Kurbel und Verbindungsgestänge zu vergleichen, der als Kurve Ref A in Fig. 9 dargestellt ist, muß die Gleichung (7) maßstabmäßig in Einheitskoordinaten umgesetzt werden, was durch Multiplizieren der gesamten Gleichung mit 1/2 π und mit Umsetzen von Φ in den Schaltwinkel Φ _C in Grade erfolgt: As mentioned, the benchmark for the variable output U dimensioned so that two π units during a switching cycle can be achieved; also the Entry angleΦ dimensioned in radians. To the Independent facility driven30th with the downforce the device with crank and linkage to compare that as the curve Ref A inFig. 9 shown equation (7) must be scaled in unit coordinates be implemented by multiplying of the entire equation with 1/2 π and with Implement fromΦ in the switching angleΦ _C. in degrees:

Φ = Φ _C Φ = Φ _C

Daher wird die Gleichung (7) in Einheitskoordinaten zu: die sich vereinfacht zu: Therefore, equation (7) in unit coordinates becomes: which simplifies to:

Im Grundpatent wurde gezeigt, daß die längste Verweilphase ohne Umkehrphase bei Verwendung von N = 3 mit F ₁ = 1,125 und F ₂ = 0,04167 (1/24). Substituiert man diese Werte in der Gleichung (9), so ergeben sich folgende vereinheitlichte Versetzungswerte bei verschiedenen Schaltwinkeln: In the basic patent it was shown that the longest dwell phase without reverse phase when using N = 3 with F ₁ = 1.125 and F ₂ = 0.04167 (1/24). If these values are substituted in equation (9), the following standardized displacement values result at different switching angles:

Tabelle II Table II

Diese Daten sind grafisch durch die Kurve Ref. B in Fig. 9 dargestellt.This data is shown graphically by curve Ref. B in FIG. 9.

Weiter wurde im Grundpatent gezeigt, daß die längste Verweilphase ohne Umkehrphase unter Verwendung von N = 2 mit F ₁ = 1,33 (1 1/3) und F ₂ = 0,167 (1/6) erreicht wird. Substituiert man diese Werte in der Gleichung (9), so ergibt sich folgende vereinheitlichte Versetzung bei verschiedenen Schaltwinkeln: It was further shown in the basic patent that the longest dwell phase without reverse phase is achieved using N = 2 with F ₁ = 1.33 (1 1/3) and F ₂ = 0.167 (1/6). Substituting these values in equation ( 9 ) results in the following standardized displacement at different switching angles:

Tabelle III Table III

Diese Daten sind auch grafisch durch die Kurve Ref. C in Fig. 9 dargestellt. Vergleicht man die Kurven Ref. A, Ref. B und Ref. C miteinander, so ergeben sich zwei Hauptpunkte. Erstens, beim Vergleichen der Eigenverweilphasen in den unabhängigen Einrichtungen ergibt sich, daß die Verweilphasen der Einrichtung 30 erheblich größer sind als die Verweilphase, die am oberen oder unteren Totpunkt der Kurbel mit Verbindungsgestänge auftritt.This data is also shown graphically by curve Ref. C in FIG. 9. If you compare the curves Ref. A, Ref. B and Ref. C with each other, there are two main points. First, when comparing the dwell phases in the independent devices, it is found that the dwell phases of the device 30 are significantly greater than the dwell phase that occurs at the top or bottom dead center of the connecting rod crank.

Die zweite Beobachtung betrifft das Richtungsverhalten der Versetzung in der Nachbarschaft der Verweilphase. Gegenüber der Kurbel mit Verbindungsgestänge ist zu ersehen, daß die Versetzung zu beiden Seiten des Mittelpunktes der Verweilphase, in dem der Schaltwinkel Null ist und der entweder der obere oder der untere Totpunkt ist, einseitig gerichtet ist, wie dies von einer Umkehr- oder Rücklaufeinrichtung wie einer Kurbel mit Verbindungsgestänge zu erwarten ist. The second observation concerns directional behavior the transfer in the neighborhood of the dwell phase. Opposite the crank with linkage is too see that the transfer to both sides of the Center of the dwell phase, in which the switching angle Is zero and is either the top or the bottom dead center is one-sided, like this from a reversing or return device like a crank with linkage is to be expected.

Andererseits ersieht man mit Bezug auf die Einrichtung 30, daß der Versetzung zu beiden Seiten des Mittelpunktes der Verweilphase in zwei Richtungen verläuft; auch dies ist von einer Schalteinrichtung dieser Art zu erwarten; d. h., bei einer einseitig gerichteten Drehung der Antriebswelle kommt der Abtrieb momentan nach einem gegebenen Schaltvorgang zum Stillstand, beschleunigt jedoch dann in der gleichen Richtung, in der er sich vor dem Stillstand bewegte.On the other hand, with reference to the device 30 , it can be seen that the displacement on both sides of the center of the dwell phase is in two directions; this is also to be expected from a switching device of this type; that is, with a unidirectional rotation of the drive shaft, the output momentarily comes to a standstill after a given switching operation, but then accelerates in the same direction in which it was moving before the standstill.

Die vorstehenden Daten über die Charakteristik der angenäherten Verweilphasen der einzelnen unabhängig voneinander arbeitenden Einrichtungen dienen als Bezugsdaten für die neuen vorgelegten Daten.The above data on the characteristics of the approximate dwell phases of the individual independently institutions working from each other serve as reference data for the new data submitted.

Bei der Kombinationseinrichtung der Fig. 7 und 8, welche die Erfindung bildet, muß die Gleichung (7) neu bemessen werden, so daß sie den wahren Abtriebswinkel der Welle 52 der Einrichtung 30 darstellt. Wird die Zahl der Schaltzyklen je Umdrehung der Abtriebswelle 52 als M bezeichnet, so kann die Momentanstellung γ der Welle 52 als Funktion des Schaltwinkels dargestellt werden, indem die Gleichung (9) für eine vereinheitlichte Versetzung um 360/M multipliziert wird, was die Grade der Drehung der Welle 52 je Schaltvorgang darstellt. Daher ist: In the combiner of Figs. 7 and 8, which forms the invention must, equation (7) to be re-dimensioned, so that it represents the true output angle of the shaft 52 of the device 30. If the number of switching cycles per revolution of the output shaft 52 is referred to as M , the instantaneous position γ of the shaft 52 can be represented as a function of the switching angle by multiplying equation (9) by 360 / M for a unified displacement, which means the degrees of Rotation of the shaft 52 represents each switching operation. Thats why:

Dies vereinfacht sich zu: This simplifies:

Bei der Kombinationseinrichtung der Fig. 7 und 8 ist der Abtriebswinkel der Welle 52, wie er durch γ der Gleichung (11) gegeben wird, gleich dem Abtriebswinkel Φ der Kurbel mit Verbindungsgestänge der Fig. 5, wie er durch die Gleichung (3) angenähert wurde. Es muß eine neue veränderliche C ₁ eingeführt werden, welche den Phasenwinkel bei der Herstellung der Verbindung zwischen beiden Einrichtungen darstellt. Die Welle 52 sei so angeordnet, daß sie sich zwischen den Schaltzyklen der Einrichtung 30 befinde, dann ist der Schaltwinkel Φ _C = 0, wobei dann der Winkel, um den die Kurbel über ihren Totpunkt hinausgefahren ist, als Phasenwinkel C ₁ bezeichnet wird.In the combiner of Figs. 7 and 8, the output angle of the shaft 52, as is given by γ of Equation (11) equal to the output angle Φ of the crank connecting rod of Fig. 5 as approximated by the equation (3) has been. A new variable C ₁ must be introduced, which represents the phase angle in the establishment of the connection between the two devices. The shaft 52 is arranged so that it is between the switching cycles of the device 30 , then the switching angle Φ _C = 0, in which case the angle by which the crank has moved past its dead center is referred to as the phase angle C ₁ .

DaherTherefore

Φ = γ + C ₁ (12)
Φ = γ + C ₁ (12)

Substituiert man Gleichung (12) in die Gleichung (3), so erhält man: Substituting equation (12) into equation (3), we get:

Bei einem Abtriebshub gleich 1, R = 1/2 With an output stroke equal to 1, R = 1/2

Wenn der Wert für γ aus Gleichung (11) in die Gleichung (14) substituiert wird, erhält man die Gleichung der vereinheitlichten Versetzung für die Einrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung: If the value for γ from equation (11) is substituted into equation (14), one obtains the unified displacement equation for the device according to one embodiment of the invention:

In dieser Gleichung gibt es fünf Parameter, M, N, C ₁, E ₁ und E ₂, von denen seinen eigenen Einfluß auf die Charakteristik des Abtriebes ausübt. Sicher ist die Anzahl der Kombinationen äußerst groß.In this equation there are five parameters, M, N, C ₁ , E ₁ and E ₂ , of which it exerts its own influence on the characteristics of the output. The number of combinations is certainly extremely large.

Es werden einige Kombinationen dargestellt, um den Einfluß dieser verschiedenen Veränderlichungen zu zeigen. Bei diesen Darstellungen wurden die verschiedenen Tabellen und Kurven unter Verwendung eines Rechners berechnet. Die Geschwindigkeit beispielsweise konnte unter Verwendung klassischer mathematischer Verfahren berechnet werden, doch der Einsatz eines Computers für die Berechnung der numerischen Ableitungen war die Arbeit deutlich leichter und zeitsparender.Some combinations are shown to the Influence of these various changes demonstrate. In these representations, the different Tables and curves using a Calculator calculated. The speed, for example could use classical math Procedures are calculated, but the use of a Computers for the calculation of numerical derivatives the work was much easier and time-saving.

Eine der wichtigen praktischen Anwendungen der Ausführungsbeispiele der Erfindung ist es, an beiden Enden des Hubes lange Verweilphasen zu erzeugen. Dies ermöglicht beispielsweise den Betrieb anderer Einrichtungen, während diese Einrichtung in der Verweilphase ist. Kombiniert man die einzelnen Einrichtungen, so daß ihre Verweilphasenpunkte zusammenfallen C ₁ = 0, und stellt man die Einrichtung 30 auf einen Schaltwinkel von 180° ein, M = 2, und benutzt man ferner aus dem Grundpatent die Faktoren F ₁ und F ₂, die ermittelt wurden, um die "glattesten" Verweilphasen zu ergeben, so wurden die folgenden Fälle berechnet:One of the important practical applications of the embodiments of the invention is to create long dwell periods at both ends of the stroke. This allows, for example, the operation of other facilities while this facility is in the dwell phase. Combine the individual devices so that their dwell phase points coincide C ₁ = 0, and set the device 30 to a switching angle of 180 °, M = 2, and further use the factors F ₁ and F ₂ from the basic patent were determined to give the "smoothest" dwell phases, the following cases were calculated:

Fall 1case 1

C ₁ = 0 M = 2 N = 3
E ₁ = 1,125 E ₂ = 1/24 C ₁ = 0 M = 2 N = 3
E ₁ = 1.125 E ₂ = 1/24

Die Ergebnisse sind in Tablelle IV aufgelistet. The results are listed in Table IV.

Die Ergebnisse sind auch durch die Kurve D der Fig. 9 dargestellt. Es sei daran erinnert, daß diese Verweilphasenkurve den Abtrieb der kombinierten aus den unabhängigen Einrichtungen aufgebauten Einrichtung darstellt, deren einzelne Verweilzeitcharakteristiken in den Kurven Ref. A und Ref. B gezeigt sind und daraus ergibt sich, daß die Verweilzeitcharakteristik der kombinierten Einrichtung viel besser ist als lediglich die Summe der Verweilzeiten der Einzelrichtungen. Außerdem ist es klar, daß der Abtrieb der kombinierten Einrichtung, wie zu erwarten ist, die Umkehr- oder Rücklaufcharakteristik der Kurbel mit Verbindungsgestänge beibehält, und daß die Versetzungskurve D, Fig. 9, wie die Kurve Ref. A symmetrisch um die O- Achse liegt.The results are also shown by curve D of FIG. 9. It should be remembered that this dwell phase curve represents the output of the combined device constructed from the independent devices, the individual dwell time characteristics of which are shown in curves Ref. A and Ref. B, and it follows that the dwell time characteristic of the combined device is much better than only the sum of the dwell times of the individual directions. In addition, it is clear that the output of the combined device, as would be expected, maintains the reverse or return characteristic of the linkage crank and that the displacement curve D , Fig. 9, like curve Ref. A, is symmetrical about the O axis lies.

Fall 2
Dieser Fall ist mit Fall 1 vergleichbar, ausgenommen, daß hier die Version mit der zweiten Harmonischen der Einrichtung 30 verwendet wird anstatt die der dritten Harmonischen, die durch die Kurve D gegeben ist. Daher:Case 2
This case is comparable to case 1, except that here the version with the second harmonic of the device 30 is used instead of that of the third harmonic, which is given by the curve D. Therefore:

C ₁ = 0 M = 2 N = 2
F ₁ = 1 1/3 F ₂ = 1/6 C ₁ = 0 M = 2 N = 2
F ₁ = 1 1/3 F ₂ = 1/6

Die Ergebnisse sind in Tabelle V aufgelistet.The results are listed in Table V.

Tabelle V Table V

Die Ergebnisse sind auch in Kurve E der Fig. 9 dargestellt, wobei dieselben Beobachtungen wie für die Kurve D gelten.The results are also shown in curve E of FIG. 9, with the same observations as for curve D.

Im Grundpatent wurden Verfahren entwickelt, um die Werte von E ₁ und E ₂ sowohl bei der zweiten als auch bei der dritte Harmonischen, N = 2 und N = 3, zu finden, so daß man die Versetzung bei vier verschiedenen Nullwinkeln durch 0 gehen lassen konnte, wobei diese Nullwinkel vorgegebene Werte des Schaltwinkels sind, bei welchen die Abtriebsversetzung gleich 0 ist. Die qualitative Allgemeincharakteristik eines solchen Zustandes ist in Fig. 10 dargestellt. Es sei bemerkt, daß die in Fig. 10 dargestellte Abtriebsversetzung der Einrichtung 30 an einem bestimmten Schaltwinkel -ϑ _N2 durch 0 geht, der als Nullwinkel definiert ist, dann etwas "überschwingt", weiter bei einem zweiten definierten Nullwinkel -ϑ _N1 wieder durch Null läuft. Dann "unterschwingt" sie und kehrt bei einem Schaltwinkel 0 wieder zur Abtriebsversetzung 0 zurück. Das Verhalten der Einrichtung 30 ist an den positiven Schaltwinkeln genau symmetrisch entgegengestzt, bildet jedoch kein Spiegelbild des Verhaltens an den negativen Schaltwinkeln. Praktisch kann daher der Abtrieb der Einrichtung 30 so eingestellt werden, daß erwährend einer Verweilphase fünfmal durch den Nullabtrieb läuft und wird daher als 5-Punkt-Verweilphase bezeichnet.In the basic patent, methods were developed to find the values of E ₁ and E _{2 at} both the second and third harmonics, N = 2 and N = 3, so that the offset can be passed through 0 at four different zero angles could, these zero angles are predetermined values of the switching angle at which the output offset is equal to 0. The general qualitative characteristic of such a state is shown in FIG. 10. It should be noted that the output displacement of the device 30 shown in FIG. 10 goes through 0 at a certain switching angle - ϑ _N2 , which is defined as the zero angle, then "overshoots" somewhat, further at zero at a second defined zero angle - ϑ _N1 running. Then it "undershoots" and returns to output offset 0 at a switching angle of 0. The behavior of the device 30 is opposed exactly symmetrically at the positive switching angles, but does not form a reflection of the behavior at the negative switching angles. In practice, the output of the device 30 can therefore be set so that it runs through the zero output five times during a dwell phase and is therefore referred to as a 5-point dwell phase.

Wie wieder im Grundpatent gezeigt wird, kann die Amplitude des Überschwingens und des Unterschwingens, die im folgenden als Schwingungen bezeichnet werden, durch kluge Auswahl der Nullwinkel gesteuert werden. Unter Verwendung eines Rechners kann man die Nullwinkel durch Versuch und Irrtum, aufeinanderfolgende Annäherung oder Iteration erstellen, um die vorgegebenen Schwingungsamplituden sowie die zugeordneten Faktoren E ₁ und E ₂ zu erzielen. Im allgemeinen werden die vier verschiedenen Schwingungsamplituden aneinander angeglichen, doch muß dies nicht so sein.As is shown again in the basic patent, the amplitude of the overshoot and undershoot, which will be referred to as vibrations in the following, can be controlled by wise selection of the zero angles. Using a computer, the zero angles can be created by trial and error, successive approximation or iteration in order to achieve the predetermined vibration amplitudes and the assigned factors E ₁ and E ₂ . In general, the four different vibration amplitudes are matched to one another, but this need not be the case.

Die Abtriebsversetzung der Einrichtung 30 ist der Kurvenwinkel der Kurbel mit Verbindungsgestänge und ist so in Fig. 10 bekannt. Wenn der Phasenwinkel C ₁ = 0, weist der resultierende Abtrieb der Kombinationseinrichtung die allgemeine Form der Fig. 11 als Ergebnis der in Fig. 10 gezeigten Kurbelschwingung auf. Es sei bemerkt, daß die Abtriebsschwingung der Kombinationseinrichtung wegen der Eigencharakteristik der Kurbel einseitig gerichtet ist, bei der der Abtrieb symmetrisch um einen Totpunkt schwingt, d. h. der Abtrieb bei einem gegebenen Winkel ist derselbe, gleich ob der Winkel "vor" oder "nach" dem Totpunkt auftritt. Dies wird mathematisch durch die Gleichung (3) bestätigt, da cos (ϑ) = cos (-ϑ).The output displacement of the device 30 is the curve angle of the crank with connecting linkage and is thus known in FIG. 10. If the phase angle C ₁ = 0, the resulting output of the combination device has the general shape of FIG. 11 as a result of the crank vibration shown in FIG. 10. It should be noted that the output vibration of the combination device is one-sided because of the characteristic of the crank, in which the output oscillates symmetrically around a dead center, ie the output at a given angle is the same, whether the angle "before" or "after" the Dead center occurs. This is confirmed mathematically by equation (3), since cos ( ϑ ) = cos (- ϑ ).

Wenn eine gegebene (vereinheitlichte) Verweilphasenamplitude für eine bestimmte Anwendung festgelegt wird, so ist das folgende Verfahren nützlich. Die Gleichung (3) wird umgekehrt und R wird gleich 1/2 eingestellt, wodurch:When determining a given (unified) dwell phase amplitude for a particular application, the following procedure is useful. Equation (3) is inverted and R is set equal to 1/2, which:

cosΦ = 1-2 D _U
Φ = arc cos (1-2 D _u) (16)cos Φ = 1-2 D _U
Φ = arc cos (1-2 D _u ) (16)

Aus der Anwendung auf die Kombinationseinrichtung sowie aus der Beziehung zwischen den Fig. 10 und 11, erhellt, daß die Gleichung (16) einen Winkel der zulässigen Kurbelschwingung beschreibt, um eine vorgegebene Verweilzeitamplitude zu ergeben. Tabelle VI zeigt eine Auflistung der zulässigen Kurbelschwingungswinkel als Funktion der Verweilphasenamplitude für eine Abtrieb von 180° der Einrichtung 30 (M = 2), wodurch sich an jedem Ende des Hubes eine lange Verweilphase ergibt. From the application to the combination device and from the relationship between FIGS. 10 and 11, it is evident that equation (16) describes an angle of the permissible crank vibration in order to give a predetermined residence time amplitude. Table VI shows a list of the permissible crank vibration angles as a function of the dwell phase amplitude for an output of 180 ° of the device 30 ( M = 2), which results in a long dwell phase at each end of the stroke.

Tabelle VI Table VI

Bei einer zulässigen Amplitude der Kurbelschwingung, die bei der Kombinationseinrichtung für eine vorgegebene Verweilphasenamplitude aus Gleichung (16) festgelegt und durch die Beispiele der Tabelle VI erläutert wird, können diese Amplituden der Kurbelschwingung verwendet werden, um die Nullwinkel und die Faktoren E ₁ und E ₂, die sie erzeugen, zu bestimmen. Wie erwähnt, erfolgt dies durch Verwendung von aufeinanderfolgenden Näherungverfahren mit einem Rechner.Given a permissible amplitude of the crank vibration, which is determined in the combination device for a predetermined dwell phase amplitude from equation (16) and is explained by the examples in Table VI, these amplitudes of the crank vibration can be used to calculate the zero angles and the factors E ₁ and E ₂ that they generate. As mentioned, this is done using successive approximation methods with a computer.

Die Werte für die Nullwinkel wurden nach diesem Verfahren errechnet und lassen die in Tabelle VI aufgelisteten zulässigen Amplituden die Kurbelschwingung entstehen. Diese sind in Tabelle VIIA für N = 3 und Tabelle VIIB für N = 2 bei einem Schaltschritt von 180° der Einrichtung 30 zusammengefaßt. The values for the zero angles were calculated using this method and the admissible amplitudes listed in Table VI give rise to the crank vibration. These are summarized in Table VIIA for N = 3 and Table VIIB for N = 2 with a switching step of 180 ° of the device 30 .

Tabelle VIIA N = 3 Table VIIA N = 3

Tabelle VVIB N = 2 Table VVIB N = 2

Aus diesen in den Tabellen VIIA und B aufgelisteten Nullwinkeln können die erforderlichen Faktoren E ₁ und E ₂ unter Verwendung des im Grundpatent angegebenen Verfahrens berechnet werden. Nachdem dies für die Sollamplituden der Verweilphasen unter Verwendung der speziellen Nullwinkelwerte aus den Tabellen VIIA und B erfolgt ist, sind die entsprechenden Faktoren E ₁ und E ₂ in den Tabellen VIIIA und B zusammengefaßt. From these zero angles listed in Tables VIIA and B, the required factors E ₁ and E ₂ can be calculated using the method specified in the basic patent. After this has been done for the target amplitudes of the dwell phases using the special zero angle values from Tables VIIA and B, the corresponding factors E ₁ and E _{2 are} summarized in Tables VIIIA and B.

Tabelle VIIIA N = 3 Table VIIIA N = 3

Tabelle VIIIB N = 2 Table VIIIB N = 2

Die oben aufgelisteten Faktoren E ₁ und E ₂ können jetzt in der Gleichung (15) verwendet werden, um den Abtrieb der vereinheitlichten Versetzung der Kombinationseinrichtung zu berechnen. Wie erwähnt, war das Verfahren zum Bestimmen von E ₁ und E ₂ in diesem Fall auf einem Abtriebsschaltwinkel von 180°, M = 2, der Einrichtung 30 gegründet sowie darauf, daß der Phasenwinkel C ₁ = 0 war, und so wird es möglich, die Parameter für zwei beispielhafte Fälle aufzustellen. The factors E ₁ and E ₂ listed above can now be used in equation (15) to calculate the output of the standardized offset of the combination device. As mentioned, the method for determining E ₁ and E ₂ in this case was based on an output switching angle of 180 °, M = 2, of the device 30 and on the fact that the phase angle C ₁ = 0, and so it becomes possible to to set up the parameters for two exemplary cases.

Fall 3Case 3

C ₁ = 0 M = 2 N = 3
E ₁ = 1,3008 E ₂ = 0,2483 C ₁ = 0 M = 2 N = 3
E ₁ = 1.3008 E ₂ = 0.2483

Die Faktoren E ₁ und E ₂ wurden willkürlich aus der Tabelle VIIIA gewählt, um einen Zustand einer Verweilphase an den Enden des Hubes darzustellen, die mit einer dritten Harmonischen N = 3 eine Amplitude von 0,001 des Gesamthubes aufweist. Die oben aufgeführten Faktoren wurden in die Gleichung (15) substituiert, wobei die Versetzung bei entsprechend voneinander abstehenden Schaltwinkeln berechnet wurde. Die Ergebnisse dieser Rechnungen sind als Kurve F in Fig. 12 dargestellt, die nur Charakteristik bei positiven Schaltwinkeln zeigt. Es sei bemerkt, daß das Verhalten bei negativen Schaltwinkeln ein Spiegelbild um die Linie des Schaltwinkels 0 ist, wie es die allgemeine Kurve, Fig. 11, zeigt. Von der Kurve F in Fig. 12 ergibt sich, daß die Versetzung innerhalb der vorgegebenen Verweilphasenamplitude von 0,001 für einen Gesamtwinkel von -95° oder eine Gesamtverweilphase von 190° zwingt, wobei dies 190/360 oder 52,7% der gesamten Zykluszeit darstellt. Ferner erkennt man, daß die Versetzungskurve F bei den Schaltwinkeln von 50° und 80° tangential zur Versetzungsachse 0 verläuft, wobei sie mit den Nullwinkeln der Verweilphasenamplitude von 0,001 in Tabelle VIIA übereinstimmt.The factors E ₁ and E ₂ were chosen arbitrarily from Table VIIIA in order to represent a state of a dwell phase at the ends of the stroke which, with a third harmonic N = 3, has an amplitude of 0.001 of the total stroke. The factors listed above were substituted into equation (15), the displacement being calculated at switching angles which differ accordingly. The results of these calculations are shown as curve F in FIG. 12, which only shows characteristics at positive switching angles. It should be noted that the behavior at negative switching angles is a mirror image around the line of the switching angle 0, as shown by the general curve, FIG. 11. From curve F in Fig. 12 it follows that the displacement within the given dwell phase amplitude of 0.001 forces for a total angle of -95 ° or a total dwell phase of 190 °, which represents 190/360 or 52.7% of the total cycle time. It can also be seen that the displacement curve F extends tangentially to the displacement axis 0 at the switching angles of 50 ° and 80 °, whereby it corresponds to the zero angles of the dwell phase amplitude of 0.001 in Table VIIA.

Dasselbe Ziel einer sehr langen Verweilphase an jedem Ende eines Hubes wird jetzt mit der Harmonischen N = 2 aufgezeigt, die allgemein in den Fig. 10 und 11 dargestellt ist. The same goal of a very long dwell phase at each end of a stroke is now shown with the harmonic N = 2, which is shown generally in FIGS. 10 and 11.

Fall 4Case 4

C ₁ = 0 M = 2 N = 2
E ₁ = 1,6969 E ₂ = 0,5197 C ₁ = 0 M = 2 N = 2
E ₁ = 1.6969 E ₂ = 0.5197

Die Faktoren E ₁ und E ₂ wurden der Tabelle VIIIB für die Amplitude einer Verweilphase von 0,0001 entnommen, um einen direkten einer Verweilphase von 0,001 entnommen, um einen direkten Vergleich der Verhaltens der Verweilphase für N = 3 mit der Kurve F zu ermöglichen, wobei N = 3 ist. Unter Verwendung dieser Werte wieder in Gleichung (15) sind die Ergebnisse als Kurve G in Fig. 12 aufgetragen. Man erkennt eine deutliche Verbesserung der Länge der Verweilphase auf ±118° oder eine gesamte Länge der Verweilphase von 236°, bezogen auf einen Schaltwinkel von 360° für den Gesamtzyklus. Der Abtrieb ist daher innerhalb einer Amplitude der Verweilphase von 0,001 für 236/360 oder 65,5% des Gesamtzyklus stationär.The factors E ₁ and E ₂ were taken from Table VIIIB for the amplitude of a dwell phase of 0.0001 in order to take a direct one from a dwell phase of 0.001 in order to enable a direct comparison of the behavior of the dwell phase for N = 3 with the curve F , where N = 3. Using these values again in equation (15), the results are plotted as curve G in FIG. 12. One can see a significant improvement in the length of the dwell phase to ± 118 ° or a total length of the dwell phase of 236 °, based on a switching angle of 360 ° for the entire cycle. The output is therefore stationary within an amplitude of the dwell phase of 0.001 for 236/360 or 65.5% of the total cycle.

Obwohl das Erreichen langer Verweilphasen von praktischer Bedeutung ist, muß auch das kinematische Verhalten der Einrichtung während der Bewegung zwischen diesen Verweilphasen untersucht werden. Wie bereits bemerkt, werden Geschwindigkeitsberechnungen in einem Rechner und numerische Ableitungen angestellt statt der klassischen Ableitung und der darauffolgenden Berechnung von viel komplizierten Gleichungen als die Gleichung (15). Unter Verwendung dieser Verfahren wurden die Geschwindigkeiten während des Hubes für die vier oben beschriebenen Fälle berechnet und grafisch in Fig. 13 dargestellt. Die Kurve D′ zeigt die Geschwindigkeitscharakteristik von Fall 1, dessen Verweilphasencharakteristik durch die Kurve D der Fig. 9 dargestellt ist. Diese Geschwindigkeitscharakteristiken liegen symmetrisch um den Schaltwinkel von 180°, und die Geschwindigkeiten bei Schaltwinkeln kleiner 60° sind zu klein, um zu interessieren. Die Geschwindigkeiten sind als Relativgeschwindigkeit aufgetragen, die als das Verhältnis der Momentangeschwindigkeit an einem gegebenen Schaltwinkel dividiert, welche der Gesamthub dividiert durch die erforderliche Zeit ist, den der Schaltwinkel braucht, um sich um 360° zu bewegen.Although reaching long dwell phases is of practical importance, the kinematic behavior of the device during the movement between these dwell phases must also be examined. As already noted, speed calculations in a computer and numerical derivatives are made instead of the classic derivative and the subsequent calculation of much more complicated equations than the equation (15). Using these methods, the speeds during the stroke for the four cases described above were calculated and graphically represented in FIG. 13. Curve D ' shows the speed characteristic of case 1, the dwell phase characteristic of which is represented by curve D of FIG. 9. These speed characteristics are symmetrical around the switching angle of 180 °, and the speeds at switching angles smaller than 60 ° are too small to be of interest. The velocities are plotted as a relative speed that divides as the ratio of the instantaneous velocity at a given switching angle, which is the total stroke divided by the time required for the switching angle to move through 360 °.

Ebenso zeigt die Geschwindigkeitskurve E′ die Bindungen des Falles 2 und ist das Gegenstück der Verweilphasenkurve E aus Fig. 9. Die Geschwindigkeitskurve F′ gilt für den Fall 3 und ist das Gegenstück der Verweilphasenkurve F in Fig. 12; die Geschwindigkeitskurve G′ stellt den Fall 4 dar und ist das Gegenstück der Verweilphasenkurve G der Fig. 12. Als eine starke Verallgemeinerung sind die Spitzengeschwindigkeiten für die Fälle, bei denen N = 2 und die durch die Kurven E′ und G′ dargestellt werden, höher als die Spitzengeschwindigkeiten für den Fall, bei dem N = 3, der die Kurven D′ und F′ dargestellt wird, wie dies zu erwarten war, da die Verweilphasen für die Fälle von N = 3. Interessanterweise weist die Kurve F′, die eine Auslegung mit einer längeren Verweilphase als die andere Kurve D der dritten Harmonischen darstellt, eine Geschwindigkeitsumkehr nahe der Hubmitte auf, die eine Eigencharakteristik bei einer starken Komponente der dritten Harmonischen ist.Likewise, the speed curve E 'shows the bindings of case 2 and is the counterpart of the dwell phase curve E from Fig. 9. The speed curve F' applies to case 3 and is the counterpart of the dwell phase curve F in Fig. 12; the speed curve G ' represents case 4 and is the counterpart of the dwelling phase curve G of Fig. 12. As a strong generalization are the top speeds for the cases where N = 2 and which are represented by the curves E' and G ' , higher than the peak speeds for the case where N = 3, which is the curves D ' and F' as expected, since the dwell phases for the cases of N = 3. Interestingly, the curve F ' , the a design with a longer dwell phase than the other curve D of the third harmonic, a speed reversal near the center of the stroke, which is a characteristic of a strong component of the third harmonic.

In den vorangegangenen vier Fällen wurde gezeigt, wie die Verweilphase an jedem Ende des Hubes sehr groß als Bruch der gesamten Takt- oder Zykluszeit je Hub ausgelegt werden konnte; und die Geschwindigkeitscharakteristiken zwischen den Enden des Hubes wurden in Abhängigkeit von den gewählten Bedingungen dargestellt. Es gibt jedoch Anwendungen, bei denen es wünschenswert ist, Verweilphasen während der Hübe zusätzlich zu den rückläufigen Verweilphasen am Ende des Hubes zu haben. Anhand von drei weiteren Fällen wird gezeigt, wie dies zu erreichen ist. Nach dem ersten Verfahren dient ein Phasenwinkel C ₁ dazu, die Verweilphase der Einrichtung 30 von der rückläufigen Verweilphase der Kurbel mit Verbindungsgestänge hinweg zu verlagern. Indem die Kurbel auuf der Abtriebswelle der Einrichtung 30 so positioniert wird, daß sie um 9=° von ihrem Totpunkt entfernt ist, wennn die Einrichtung 30 im Mittelpunkt der Verweilphase steht, ergibt sich ein Wert von C ₁ = 90°. Setzt man weiter den Wert M = 2 ein, wodurch der Abtriebsschaltwinkel der Einrichtung 30 180° wird, wird eine Verweilphase sowohl in der vorwärts- als auch in der rückwärtsgerichteten Hubmitte erzeugt. Die Amplitude der Verweilphase der Winkelschwingung der Kurbel während der Verweilphase wird willkürlich auf ±0,18° eingestellt, und die Werte für E ₁ und E ₂ werden durch rechneriteration gewonnen. N wurde auf 3 eingestellt, obwohl, wie erwähnt, N = 2 eine etwas längere Verweilphase auf Kosten von höheren Geschwindigkeiten ergibt. Somit waren die Bedingungen für den Fall 5 wie folgt gegeben.In the previous four cases it was shown how the dwell phase at each end of the stroke could be designed to be very large as a fraction of the total cycle or cycle time per stroke; and the speed characteristics between the ends of the stroke were plotted depending on the conditions chosen. However, there are applications where it is desirable to have dwell periods during the strokes in addition to the declining dwell periods at the end of the stroke. Three other cases show how this can be achieved. According to the first method, a phase angle C ₁ serves to shift the dwell phase of the device 30 away from the declining dwell phase of the crank with the connecting linkage. By positioning the crank on the output shaft of the device 30 so that it is 9 = ° from its dead center when the device 30 is at the center of the dwell phase, a value of C ₁ = 90 ° results. If the value M = 2 is further used, as a result of which the output switching angle of the device 30 becomes 180 °, a dwell phase is generated both in the forward and in the rearward center of the stroke. The amplitude of the dwell phase of the crank angular vibration during the dwell phase is arbitrarily set to ± 0.18 °, and the values for E ₁ and E ₂ are obtained by computer iteration. N was set to 3, although, as mentioned, N = 2 results in a somewhat longer dwell phase at the expense of higher speeds. Thus, the conditions for Case 5 were as follows.

Fall 5Case 5

C ₁ = 90° M = 2 N = 3
E ₁ = 1,196 E ₂ = 0,0761 C ₁ = 90 ° M = 2 N = 3
E ₁ = 1.196 E ₂ = 0.0761

Die Ergebnisse dieser Bedingungen oder Zustände wurden dann mit entsprechenden Schaltwinkelzwischenräumen berechnet, und die Resultate als Kurve H in Fig. 14 aufgetragen. Die vereinheitlichte Versetzung ist über einen Schaltwinkelzwischenraum von 720° dargestellt, wobei zwei Schaltwinkel von 180° der Einrichtung 30 gezeigt sind, wie dies für eine Kurbel erforderlich ist, damit sie sich um volle 360° drehe; sowohl der Vorwärts- als auch der Rücklaufhub sind gezeigt. Aus der Kurve H ergibt sich, daß in der Hubmitte eine erhebliche Verweilphase erzeugt wurde, wobei die vereinheitlichte Versetzung gleich 0,5 ist, während die Verweilphase an den Hubenden sehr kurz sind.The results of these conditions or states were then calculated with corresponding switching angle gaps, and the results plotted as curve H in FIG. 14. The unified displacement is shown over a switching angle gap of 720 °, two switching angles of 180 ° of the device 30 being shown, as is necessary for a crank in order to rotate through a full 360 °; both the forward and return strokes are shown. It can be seen from curve H that a considerable dwell phase was generated in the middle of the stroke, the standardized displacement being equal to 0.5, while the dwell phase at the ends of the stroke is very short.

Bei anderen Anwendungen wird eine lange Verweilphase während des Hubes an einer Stelle während der Vorwärtshubes gewünscht. Innerhalb gewisser Grenzen kann einen entsprechenden Winkel umgesetzt wird, der nicht 90° ist und dazu dient, Bedingungen für die Kurve H herzustellen. während die anderen Parameter willkürlich unverändert bleiben.In other applications, a long dwell during the stroke is desired at one point during the forward stroke. A certain angle can be implemented within certain limits, which is not 90 ° and serves to create conditions for the curve H. while the other parameters remain arbitrarily unchanged.

Fall 6Case 6

C ₁ = 60° M = 2 N = 3
E ₁ = 1,196 E ₂ = 0,0761 C ₁ = 60 ° M = 2 N = 3
E ₁ = 1.196 E ₂ = 0.0761

Die Ergebnisse sind durch die Kurve J der Fig. 14 gezeigt, in der, wie erwähnt, der Phasenwinkel C ₁ = 60° Die Zwischengeschaltete lange Verweilphase weist eine vereinheitlichte Abtriebsversetzung von 0,25 im Vorwärtshub und eine vereinheitlichte Abtriebsversetzung von 0,75 im Rücklaufhub auf, was anhand der Gleichung (14) zu erwarten ist, wobei γ = 0 für die erste Verweilphasenstellung und γ = 180° für die zweite Verweilphasenstellung substituiert wird. Bei M = 2 sind natürlich die beiden Verweilphasenstellungen stets im selben Abstand von der vorangehenden Umkehrverweilphase; anders ausgedrückt, heißt dies, daß die Summe der vereinheitlichten Versetzungen der beiden zwischengeschalteten Verweilphasenstellungen stets gleich ist 1. Durch einen Zwischenlenker kann dies bis zum Endantriebspunkt verändert werden.The results are shown by curve J of FIG. 14, in which, as mentioned, the phase angle C ₁ = 60 °. The intermediate long dwell phase has a unified output offset of 0.25 in the forward stroke and a unified output offset of 0.75 in the return stroke on what can be expected from equation (14), where γ = 0 is substituted for the first dwell phase position and γ = 180 ° for the second dwell phase position. With M = 2 the two dwell phases are of course always at the same distance from the previous reverse dwell phase; in other words, this means that the sum of the standardized displacements of the two intermediate dwell phase positions is always the same 1. This can be changed by an intermediate link up to the final drive point.

Verwendet man die Parameter der Fälle 5 und 6, so waren die Verweilphasen an den Hubenden sehr kurz, wie dies für eine Kurbel zu erwarten ist, die sich mit einiger Winkelgeschwindigkeit dreht. Es gibt jedoch Anwendungen, bei denen lange Verweilphasen sowohl an den Hubenden als auch an den Mittelpunkten des Hubes erforderlich sind. Dies kann dadurch erreicht werden, daß ein Abtriebsschaltwinkel von 90° für die Einrichtung 30 gewählt wird, was durch Einstellung von M = 4 erfolgt. Es wurde eine Fünfpunkt-Verweilphase nach Fig. 10 mit einer Amplitude von ±0,09° (0,001 vereinheitlicht) für die Kurbelschwingung gewählt, worauf sich folgende endgültige Parameter ergaben, die nach der vorstehend gegebenen Erklärung berechnet wurden.Using the parameters of cases 5 and 6, the dwell phases at the stroke ends were very short, as is to be expected for a crank that rotates at some angular velocity. However, there are applications in which long dwell periods are required both at the stroke ends and at the center points of the stroke. This can be achieved by choosing an output switching angle of 90 ° for the device 30 , which is done by setting M = 4. A five point dwell phase was chosen according to FIG. 10 with an amplitude of ± 0.09 ° (0.001 unified) for the crank vibration, which resulted in the following final parameters, which were calculated according to the explanation given above.

Fall 7Case 7

C ₁ = 0 M = 4 N = 3
E ₁ = 1,196 E ₂ = 0,0761 C ₁ = 0 M = 4 N = 3
E ₁ = 1.196 E ₂ = 0.0761

Die Rechnerergebnisse sind durch die Kurve K der Fig. 15 dargestellt. Die Kurve ist, wie erforderlich, für einen Gesamtbereich des Schaltwinkels von 1440° aufgetragen, da vier Schaltschritte der Einrichtung für jede Umdrehung der Kurbel erforderlich sind, und jeder Schaltschritt einen Schaltwinkel von 360° erfordert. Es sei bemerkt, daß die Kurve K außer langen Verweilphasen in der Hubmitte auch Verweilphasen an den Hubenden aufweist,, die erheblich länger sind als bei den Fällen 5 und 6, die durch die Kurven H und J der Fig. 14 dargestellt wurden.The computer results are shown by curve K in FIG. 15. The curve is plotted, as required, for a total range of the switching angle of 1440 °, since four switching steps of the device are required for each revolution of the crank, and each switching step requires a switching angle of 360 °. It should be noted that in addition to long dwell phases in the middle of the stroke, curve K also has dwell phases at the stroke ends, which are considerably longer than in cases 5 and 6, which were represented by curves H and J in FIG. 14.

Es gibt Anwendungen, bei denen es wünschenswert ist, eine Umkehr- oder Rücklaufeinrichtung mit einer sehr langen Verweilphase an einem Ende des Hubes und einer verhältnismäßig kurzen Verweilphase am anderen Ende des Hubes zu haben. Diese Forderung kann durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erfüllt werden, indem die Einrichtung 30 einen Abtriebsschaltwinkel von 360° verwendet, wodurch M = 1 und die Kurbel so angeordnet wird, daß der Phasenwinkel gleich 0 ist, d. h. C ₁ = 0. Natürlich befindet sich die Kurbel dann an einem Totpunkt, wenn sich die Einrichtung 30 in der Verweilphase befindet; am entgegengesetzten Totpunkt der Kurbel befindet sich die Einrichtung 30 in ihrer mittleren Schaltstellung und dreht sich mit einer verhältnismäßig hohen Winkelgeschwindigkeit. Dieser Zustand bewirkt Unterschiede der Verweilphasen der Einrichtung an entgegengesetzten Enden des Hubes. Es werden zwei spezielle Beispiele geboten, eines, bei dem N = 2 und andere, bei dem N = 3 ist. In jedem Beispiel wurde eine Fünfpunkt-Verweilphase mit einer Amplitude von 0,001 willkürlich gewählt. Dies bewirkte folgenden Parameterkombinationen.There are applications where it is desirable to have a reversing or rewinding device with a very long dwell at one end of the stroke and a relatively short dwell at the other end of the stroke. This requirement can be met by an embodiment of the invention in that the device 30 uses an output switching angle of 360 °, whereby M = 1 and the crank is arranged so that the phase angle is equal to 0, ie C ₁ = 0. Of course there is Crank at dead center when device 30 is in the dwell phase; At the opposite dead center of the crank, the device 30 is in its middle switching position and rotates at a relatively high angular velocity. This condition causes differences in the dwell phases of the device at opposite ends of the stroke. Two specific examples are provided, one where N = 2 and another where N = 3. In each example, a five-point dwell with an amplitude of 0.001 was chosen arbitrarily. This caused the following parameter combinations.

Fall 8Case 8

C ₁ = 0 M = 1 N = 3
E ₁ = 1,273 E ₂ = 0,1703 C ₁ = 0 M = 1 N = 3
E ₁ = 1.273 E ₂ = 0.1703

Die Recherergebnisse unter Verwendung dieser Parameter in der Gleichung (15) sind durch die Kurve L in Fig. 16 dargestellt.The search results using these parameters in equation (15) are represented by curve L in FIG. 16.

Fall 9Case 9

C ₁ = 0 M = 1 N = 2
E ₁ = 1,622 E ₂ = 0,4048 C ₁ = 0 M = 1 N = 2
E ₁ = 1.622 E ₂ = 0.4048

Die Rechenergebnisse unter Verwendung dieser Parameter sind durch die Kurve M in Fig. 16 dargestellt.The calculation results using these parameters are shown by curve M in FIG. 16.

Die Kurve L beruht auf der Verwendung von N = 2, und die Kurve M beruht auf der Verwendung von N = 3. In jedem Fall wurden die Parameter E ₁ und E ₂ durch eine aufeinanderfolgende Näherungsrechnung im Rechner gewonnen, so daß die Amplitude der Verweilphase der Gesamteinrichtung, wie erwähnt, 0,001 war. Die Kurven sind nur für einen Schaltwinkel von 180° aufgetragen, da sie symmetrisch um die Schaltwinkel von sowohl 0° als auch 180° verlaufen. Wie aus der Kenntnis der Fig. 9 und 12 zu erwarten ist, ist die Verweilphase am Ende des Hubes größer im Falle von N = 2 als bei N = 3. Daraus folgt, daß wegen der ausgleichenden höheren Winkelgeschwindigkeit in der Hubmitte bei N = 2, die Verweilphase am anderen Ende des Hubes bei N = 2 kürzer ist als bei N = 3 oder, anders ausgedrückt, der Rücklauf ist bei N = 2 schneller als bei N = 3.The curve L is based on the use of N = 2, and the curve M is based on the use of N = 3. In each case, the parameters E ₁ and E _{2 were} obtained by a successive approximation calculation in the computer, so that the amplitude of the dwell phase the total facility, as mentioned, was 0.001. The curves are only plotted for a switching angle of 180 ° because they run symmetrically around the switching angle of both 0 ° and 180 °. As can be expected from the knowledge of FIGS. 9 and 12, the dwell phase at the end of the stroke is greater in the case of N = 2 than in the case of N = 3. It follows that because of the compensating higher angular velocity in the center of the stroke at N = 2 , the dwell phase at the other end of the stroke is shorter at N = 2 than at N = 3 or, in other words, the return is faster at N = 2 than at N = 3.

In den vorstehend aufgeführten Fällen 3 bis 9 wurden die Parameter E ₁ und E ₂ unter Verwendung einer Fünfpunkt- Verweilphase bestimmt, wie es anhand der Fig. 10 und 11 beschrieben wurde. Im Grundpatent wurde dies noch ausführlicher beschrieben. Wie dort ebenfalls ausführlicher dargelegt wurde, kann die Einrichtung 30 auch so ausgelegt werden, daß ihre Versetzungskurve im Bereich der Verweilphase nur dreimal durch 0 geht, statt fünfmal. Dies gilt dann als Dreipunkt- Verweilphase. Das Hauptziel der Verringerung der Anzahl der Verweilphasenpunkte von 5 auf 3, besteht darin, daß es möglich wird, Kombinationen von E ₁ und E ₂ zu ermitteln, welche eine stärkere Steuerung unter Kontrolle der Bewegungskinematik zwischen den Verweilphasen gestatten. Soweit es die unabhängige Einrichtung 30 betrifft, werden im Grundpatent zahlreiche Ausführungsbeispiele einschließlich der kinematischen Kurven der Fig. 12, 13, 30 unnd 31 in diesem Patent geboten.In the cases 3 to 9 listed above, the parameters E ₁ and E ₂ were determined using a five-point dwell phase, as was described with reference to FIGS. 10 and 11. This was described in more detail in the basic patent. As was also explained in more detail there, the device 30 can also be designed such that its displacement curve in the area of the dwell phase passes through 0 only three times instead of five times. This then applies as a three-point dwell phase. The main goal of reducing the number of dwell phase points from 5 to 3 is that it becomes possible to determine combinations of E ₁ and E ₂ which allow more control under the control of the movement kinematics between the dwell phases. As far as the independent device 30 is concerned, numerous exemplary embodiments including the kinematic curves of FIGS. 12, 13, 30 and 31 are provided in the basic patent in this patent.

Die Allgemeincharakteristik der Abtriebsversetzung der Einrichtung 30 bei der Betriebsart mit Dreipunkt- Verweilphase ist in Fig. 17 dargestellt. Da diese Versetzung zum Kurbelwinkel der Kurbel mit Verbindungsgestänge wird, ist wieder so bezeichnet. Wie nachstehend näher erläutert wird, gibt es verschiedene Verfahren zur Erzeugung einer Dreipunkt-Verweilphase. Angenommen, die Parameter E ₁ und E ₂ seien bestimmt worden, um den Zustand einer Dreipunkt-Verweilphase in der Einrichtung 30 herzustellen, so wird die Winkelabtriebsversetzung der Einrichtung 30 oder der Kurbelwinkel allgemein durch die Kurve der Fig. 17 dargestellt. Daraus ersieht man, daß die Kurbel ihre Nullstellung nach Durchgang durch den Nullpunkt an einem negativen Schaltwinkel, der hier als Nullwinkel -Φ _N1 bezeichnet ist, "überschwingt". Dann wird die Versetzung des Kurbelwinkels gegenläufig und läuft wieder bei einem Schaltwinkel von 0 durch ihre Nullstellung, worauf sie "unterschwingt", ehe sie wieder umgekehrt, um vorwärts zu laufen, wobei dann wieder die Versetzungsstellung 0 bei einem positiven Schaltwinkel durchlaufen wird, der als Nullwinkel Φ _N1 bezeichnet ist. Wenn die Parameter E ₁ und E ₂ zum Erzeugen einer Dreipunkt-Verweilphase bestimmt werden, vollzieht die Winkelabtriebsversetzung der Einrichtung 30 praktisch eine Doppelumkehr, wobei die Nullinie dreimal durchlaufen wird, wogegen, wenn die Parameter E ₁ und E ₂ zum Erzeugen einer Fünfpunkt-Verweilphase, wie oben beschrieben, die Winkelabtriebsversetzung,, welche gleich dem Kurbelwinkel ist, vier Umkehrphasen erfährt und die Nullinie fünfmal kreuzt.The general characteristic of the output displacement of the device 30 in the operating mode with a three-point dwell phase is shown in FIG. 17. Since this offset to the crank angle of the crank with connecting linkage is again called. As will be explained in more detail below, there are various methods for producing a three-point dwell phase. Assuming that parameters E ₁ and E ₂ were determined to establish the state of a three-point dwell in device 30 , the angular output displacement of device 30 or the crank angle is generally represented by the curve of FIG. 17. From this it can be seen that the crank "overshoots" its zero position after passing through the zero point at a negative switching angle, which is referred to here as zero angle - Φ _N1 . Then the offset of the crank angle turns in the opposite direction and runs again at a switching angle of 0 through its zero position, whereupon it "undershoots" before reversing again to run forward, the displacement position 0 then being passed through again at a positive switching angle which is called Zero angle Φ _N1 is designated. If the parameters E ₁ and E _{2 are determined} to produce a three-point dwell, the angular output displacement of the device 30 practically performs a double reversal, with the zero line being passed three times, whereas if the parameters E ₁ and E _{2 are used} to generate a five-point dwell As described above, the angular output displacement, which is equal to the crank angle, undergoes four reversal phases and crosses the zero line five times.

Wenn die Kurbel auf der Abtriebswelle der Einrichtung 30 so angebracht wird, daß sie in ihrem Totpunkt ist, wenn die Einrichtung in der Mitte der verweilphase liegt, dann verhält sich die vereinheitlichte Abtriebszersetzung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wie sie durch die Allgemeinkurve der Fig. 18 gezeigt wird, die von der Fig. 17 mit demselben Verfahren abgeleitet wurde, das zur Beschreibung der aus der Kurve 10 abgeleiteten Kurve 11 diente. Praktisch ist die vereinheitlichte Abtriebsversetzung der Kurbel 0 bei -Φ _N1, O und Φ _N1, wo der Kurbelwinkel 0 ist, und nur sehr wenig positiv, wo immer der Kurbelwinkel etwas positiv oder negativ ist, was wieder anhand der Fig. 11 beschrieben wurde.If the crank is mounted on the output shaft of the device 30 so that it is at its dead center when the device is in the middle of the dwell phase, then the unified output decomposition behaves according to an embodiment of the invention as shown by the general curve of FIG. 18 17, which was derived from FIG. 17 with the same method that was used to describe curve 11 derived from curve 10. In practice, the unified output offset of crank 0 is at - Φ _N1 , O and Φ _N1 , where the crank angle is 0, and is only very slightly positive, wherever the crank angle is somewhat positive or negative, which was again described with reference to FIG. 11.

Das Verfahren zum Ermitteln der Faktoren E ₁ und E ₂ für die Dreipunkt-Verweilphase mit dem zum Auffinden der Fünfpunkt-Verweilphasen vergleichbar. Unter Verwendung der Verfahren, die zum Auffinden der Lösungsgruppen der im Grundpatent gezeigten Dreipunkt- Verweilphasen kann die Amplitude der gesamten Verweilphase berechnet werden und dann entweder E ₁ oder E ₂ angepaßt werden, um die Sollamplitude der Verweilphase zu erhalten. Die nicht benutzten Werte E ₁ oder E ₂ (zum Auffinden der Sollamplitude der Verweilphase) werden dann varriert, um sich dann dem kinematischen Sollziel zu nähern, doch für jede Veränderung der Variablen (E ₁ oder E ₂), die eingeführt wird, um das kinematische Ziel zu finden, muß die Veränderliche (E ₁ oder E ₂), welche die Amplitude der Verweilphase erzeugt, neu bewertet werden. Dies ist wiederum ein Verfahren der aufeinanderfolgenden Annäherung für das ein Rechner praktisch unentbehrlich ist.The procedure for determining the factors E ₁ and E ₂ for the three-point dwell phase is comparable to that for finding the five-point dwell phases. Using the methods to find the solution groups of the three-point dwell phases shown in the basic patent, the amplitude of the entire dwell phase can be calculated and then either E ₁ or E _{2 can be} adjusted to obtain the target amplitude of the dwell phase. The unused values E ₁ or E ₂ (to find the target amplitude of the dwell phase) are then varied in order to then approach the target kinematic target, but for each change in the variable ( E ₁ or E ₂ ) that is introduced to the To find a kinematic target, the variable ( E ₁ or E ₂ ) that generates the amplitude of the dwell phase must be re-evaluated. Again, this is a successive approximation method for which a computer is practically indispensable.

Selbst ohne die Erkenntnisse des Grundpatentes können E ₁ und E ₂ gefunden werden, solange sie mathematisch errechenbar sind. Ein Wert wird willkürlich entweder an E ₁ oder E ₂ vergeben, worauf die Veränderliche ohne Wert, entweder E ₁ oder E ₂, so variiert wird, daß die Sollamplitude für die Verweilphase wieder auf der Grundlage der Gleichung (15) erzeugt wird, die ihrerseits als Ausgangspunkt für die Berechnung der vereinheitlichten Versetzung dient. Die mit Wert versehene Variable E ₁ oder E ₂ kann dann durch aufeinanderfolgende Annäherung so abgeändert werden, daß sich die kinematischen Ziele für die Bewegung während des Hubes ergeben, wofür nachfolgend zwei Beispiele gezeigt werden.Even without the knowledge of the basic patent, E ₁ and E ₂ can be found as long as they can be mathematically calculated. A value is arbitrarily assigned to either E ₁ or E ₂ , whereupon the variable without value, either E ₁ or E ₂ , is varied so that the target amplitude for the dwell phase is again generated on the basis of equation (15), which in turn serves as the starting point for the calculation of the standardized transfer. The variable E ₁ or E ₂ can then be modified by successive approximation in such a way that the kinematic targets for the movement during the stroke result, two examples of which are shown below.

Es werden zwei Fälle mit den obigen Bedingungen untersucht, einer, in dem N willkürlich als 2 gewählt wird und der zweite, in dem N willkürlich als 3 gewählt wird. Unter Verwendung der Daten der vorangehenden Fälle wurde M = 2 gemacht, um an jedem Ende eines Hubes der Verweilphase wurde wieder willkürlich als 0,001 in Einheitskoordinaten für die Versetzung gewählt. Two cases are examined with the above conditions, one in which N is arbitrarily chosen as 2 and the second in which N is arbitrarily chosen as 3. Using the data from the previous cases, M = 2 was made to be arbitrary again at each end of a stroke of the dwell phase as 0.001 in unit coordinates for the displacement.

Unter diesen Bedingungen und den gegebenen Parametern, wobei N = 2 gemacht wurde, wurde mit Hilfe der vorangehenden Kurve B, Fig. 12 des Grundpatentes E ₂ von -0,1 bis -0,3 in Schritten von 0,01 gesetzt. Für jeden gewählten Wert von E ₂ wurde ein entsprechender Wert für E ₁ durch aufeinanderfolgende Annäherung gefunden, um eine Versetzung der Verweilphase von 0,001 zu erzeugen. Mit diesen gewonnenen Werten für E ₁ und E ₂ wurde die Geschwindigkeitscharakteristik über dem Hub bei entsprechenden Schaltwinkeln unter Ableitung berechnet. Aus diesen vielen Kombinationen von E ₁ und E ₂ wurde ein Ergebnis ausgewählt, das als bestes dafür gehalten wurde, die oben erwähnten Forderungen zu erfüllen.Under these conditions and the given parameters, where N = 2 was made, the previous curve B , Fig. 12 of the basic patent E _{2 was used to set} from -0.1 to -0.3 in steps of 0.01. For each selected value of E ₂ , a corresponding value for E _{1 was found} by successive approximation in order to produce an offset of the dwell phase of 0.001. With these values obtained for E ₁ and E ₂ , the speed characteristic over the stroke was calculated with corresponding switching angles under derivation. From these many combinations of E ₁ and E ₂ , a result was selected that was best considered to meet the above-mentioned requirements.

Fall 10Case 10

C ₁ = 0 M = 2 N = 2
E ₁ = 0,0190 E ₂ = -0,22 C ₁ = 0 M = 2 N = 2
E ₁ = 0.0190 E ₂ = -0.22

Die Kurve N in Fig. 19 zeigt die Verweilphasencharakteristik für diese Kombination von Parametern, wobei die Charakteristik symmetrisch um den Schaltwinkel 0 verläuft, wie es durch die allgemeine Verweilphase der Fig. 18 dargestellt ist. Die Geschwindigkeitscharakteristik dieser Kombination ist durch die Kurve N′ der Fig. 20 dargestellt, bei der die Geschwindigkeiten unterhalb eines Schaltwinkels von 50° zu klein sind, um zu interessieren; die Geschwindigkeiten verlaufen symmetrisch um einen Schaltwinkel von 180°. Es sei bemerkt, daß die Verweilphasen und Geschwindigkeiten für "benachbarte" Lösungen für E ₂ = -0,21 und -0,23 fast unmerklich verschieden sind.Curve N in FIG. 19 shows the dwell phase characteristic for this combination of parameters, the characteristic being symmetrical about the switching angle 0, as represented by the general dwell phase of FIG. 18. The speed characteristic of this combination is represented by the curve N ' of Figure 20, in which the speeds below a switching angle of 50 ° are too small to be of interest; the speeds run symmetrically around a switching angle of 180 °. It should be noted that the dwell phases and speeds for "neighboring" solutions for E ₂ = -0.21 and -0.23 are almost imperceptibly different.

Diese Kombinationen sind:These combinations are:

E ₂ = -0,21 E ₁ = 0,0361
E ₂ = -0,23 E ₁ = 0,9018 E ₂ = -0.21 E ₁ = 0.0361
E ₂ = -0.23 E ₁ = 0.9018

Mit denselben Verfahren, ausgenommen, daß N = 3 und nicht N = 2 wie im Falle 10 ist, wurden die folgenden Werte für E ₁ und E ₂ gewählt, da sie Bedingungen am besten erfüllen.Using the same procedures, except that N = 3 and not N = 2 as in case 10, the following values were chosen for E ₁ and E ₂ because they best meet conditions.

Fall 11Case 11

C ₁ = 0 M = 2 N = 3
E ₁ = 1,355 E ₂ = 0,11 C ₁ = 0 M = 2 N = 3
E ₁ = 1.355 E ₂ = 0.11

Die Verweilphasencharaketristik für diese Kombination von Parametern wird durch die Kurve P der Fig. 19, und die Geschwindigkeitscharakteristik durch die Kurve P′ der Fig. 20 dargestellt, wobei dieselben Symmetrien auftreten, die anhand der Kurven N und N′ beschrieben wurden.The dwell phase characteristic for this combination of parameters is represented by curve P of FIG. 19, and the speed characteristic by curve P ' of FIG. 20, the same symmetries occurring that were described with the aid of curves N and N' .

Sicher ist die Zahl der kinematischen Ziele, die durch die Ausführungsbeispiele der Erfindung erreicht werden können, äußerst groß. Die gezeigten Fälle dienen lediglich als Beispiel. Jeder Fall betraf eine Verweilphase der einen oder anderen Art; dies soll jedoch nicht bedeuten, daß die Erfindung und ihre Ausführungsbeispiele nur für Verweilphasen einzusetzten ist. Daraus kann nur verallgemeinert werden, daß sie dazu dient, jedes kinematische Ziel zu erreichen, das durch die Gleichung (15) angenähert werden kann, und dies wiederum hängt in hohem Grade vom Wissen, der Erfahrung und der Geschicklichkeit eines Entwerfers ab, der diese Gleichung anwendet und der Einrichtung die sie darstellt. What is certain is the number of kinematic goals that pass through the embodiments of the invention are achieved can, extremely large. The cases shown serve just as an example. Each case involved a dwell phase one way or another; however, this is supposed to does not mean that the invention and its embodiments to be used only for dwell phases is. From this it can only be generalized that they serves to achieve every kinematic goal, which can be approximated by equation (15), and this in turn depends largely on knowledge, the experience and skill of a designer who applies this equation and the facility which it represents.

Alle Leistungskurven wurden auf der Grundlage der Gleichung (15) abgeleitet, die, wie erwähnt, gewonnen wurde, nachdem einige Vereinfachungen der Näherungsrechnung eingeführt wurden. Doch bei der strengen Berechnung der Leistung dieser Einrichtungen ohne Näherungsrechnungen mit einem Computer (Nicht-Näherungsrechnungen der klassischen Mathematik werden hoffnungslos kompliziert), ergab es sich, daß ein sehr hoher Grad von Korrelation zwischen den oben beschriebenen Charakteristiken und den numerisch genau berechneten Chrarakteritiken gefunden werden kann. Dies bedarf die Einstellung durch aufeinanderfolgende Näherungen der Abstände zwischen den Achsen A ₀ und A ₄ und zwischen den Achsen A ₁ und A ₂ sowie dieser Abstände zwischen den Achsen A ₂ und A ₃ (E ₁) und zwischen den Achsen A ₀ und A ₁ (E ₂).All performance curves were derived based on equation (15), which, as mentioned, was obtained after some approximation simplifications were introduced. However, when strictly computing the performance of these facilities without approximation using a computer (non-approximation of classical mathematics is hopelessly complicated), it has been found that there is a very high degree of correlation between the characteristics described above and the numerically accurately calculated characteristics can. This requires adjustment by successive approximations of the distances between axes A ₀ and A ₄ and between axes A ₁ and A _2, as well as these distances between axes A ₂ and A ₃ ( E ₁ ) and between axes A ₀ and A ₁ ( E ₂ ).

Claims

1. A reciprocating mechanical transmission that can achieve many kinematic goals, including very long dwell phases at the ends of the stroke, unequal dwell phases at opposite ends of the stroke, intermediate dwell phases between the ends of a stroke and a non-symmetrical movement in one direction of movement compared to movement in the other direction, characterized by:
a. a unidirectional rotary drive ( 30 ) with a cyclically changing output as follows:

1. a frame ( 62 ),
2. an output shaft ( 52 ) rotatably mounted in the frame ( 62 ),
3. an output part ( 50 ) mounted on the output shaft ( 52 ) for tangential drive,
4. a first rotating pair ( 32, 34 ) carried by the frame ( 62 ) as follows:
(I) a first rotating part ( 32 ) rotatably mounted in the frame ( 62 ),
(II) a first eccentric part ( 34 ) which is eccentrically and non-rotatably mounted on the first rotating part ( 32 ),
5. a second rotating pair ( 42, 48 ), which is arranged at a fixed distance from the first rotating pair (pair ( 32, 34 ) as follows:
(I) a second rotating part ( 42 ),
(II) a second eccentric part ( 48 ) which is eccentrically non-rotatably mounted on the second rotating part ( 42, 46 ),
6. a device ( 38 ) which rotatably connects the first rotating pair ( 32, 34 ) and the second rotating pair ( 42, 48 ) to each other in a ratio which is essentially an integer angular velocity,
7. a device ( 54 ) drivingly connecting the aborting part ( 50 ) and the second eccentric part ( 48 ),
8. a drive device ( 92 ) which is connected to one of the rotating pairs ( 32, 34 ) and which notifies this rotating pair ( 32, 34 ) of a rotary movement,

b. a reciprocating output device ( 80 ) as follows:

1. a crank ( 66 ) mounted on one end of the output shaft ( 52 ),
2. a connecting rod ( 70 ) rotatably mounted on the other end of the crank ( 66 ),
3. a reciprocating output device ( 72 ) which is reciprocally fastened in the frame ( 62 ) and is rotatably connected to the other end of the connecting rod ( 70 ).

2. reciprocating mechanical transmission according to claim 1, characterized in that the drive device ( 92 ) is connected to the first rotating part ( 32 ).

3. back and forth mechanical transmission according to claim 1, characterized in that the pitch circle radius of the driven part ( 50 ) is twice the pitch circle radius of the second eccentric part ( 48 ).

4. reciprocating mechanical transmission according to claim 1, characterized in that the crank ( 66 ) on the output shaft ( 52 ) is arranged so that the crank ( 66 ) and the connecting linkage ( 70 ) are substantially in line, when the rotary drive device ( 30 ) is positioned between two adjacent switching cycles.

5. back and forth mechanical transmission according to claim 1, characterized in that the pitch radii of the driven part ( 50 ) and the second eccentric part.

6. back and forth mechanical transmission according to claim 1, characterized in that the pitch circle radius of the driven part ( 50 ) is four times the pitch circle radius of the second eccentric part ( 48 ).

7. reciprocating mechanical transmission according to claim 1, characterized in that the crank ( 66 ) on the output shaft ( 52 ) is fixed so that the crank ( 66 ) and the connecting linkage ( 70 ) substantially in line when the rotary drive device ( 30 ) is positioned immediately between two adjacent switching cycles, the crank ( 66 ) being arranged away from a reference position by a predetermined phase angle.

8. A reciprocating mechanical transmission that can achieve a great many kinematic goals, including very long dwell phases at the ends of the stroke, unequal dwell phases at opposite ends of the stroke, intermediate dwell phases between the ends of a stroke and a non-symmetrical movement in one direction of movement compared to movement in the other direction, characterized by:
a. a unidirectional rotary drive ( 30 ) with a cyclically changing output as follows:

1. a frame ( 62 ),
2. an output shaft ( 52 ) rotatably mounted in the frame ( 62 ),
3. an output state ( 50 ) fastened on the output shaft ( 52 ) and designed for tangential drive,
4. a first rotating pair ( 32, 34 ) carried a frame ( 62 ) as follows:
(I) a first rotating part ( 32 ) rotatably mounted in the frame ( 62 ),
(II) a first eccentric part ( 34 ) which is mounted eccentrically rotating part ( 32 ),
5. a second rotating pair ( 42, 48 ), which is arranged at a fixed distance from the first rotating pair ( 32, 34 ) as follows:
(I) a second rotating part ( 42 ),
(II) a second eccentric part ( 48 ) which is eccentrically non-rotatably mounted on the second rotating part ( 42, 46 ),
6. a device ( 38 ) which rotatably connects the first rotating pair ( 32, 34 ) and the second rotating pair ( 42, 48 ) to each other in a ratio which is essentially an integer angular velocity,
7. a device ( 54 ) which drivingly connects the driven gear ( 50 ) and the second eccentric gear ( 48 ) to one another,
8. a drive direction ( 92 ) connected to one of the rotating pairs ( 32, 34 ), which notifies this rotating pair ( 32, 34 ) of a rotational movement,

b. a reciprocating output device ( 80 ) as follows:

9. reciprocating mechanical transmission according to claim 8, characterized in that the power drive ( 92 ) is connected to the first rotating part ( 32 ).

10. back and forth mechanical transmission according to claim 8, characterized in that the pitch circle radius of the output gear ( 50 ) is twice the output radius of the second eccentric gear ( 48 ).

11. A reciprocating mechanical transmission according to claim 8, characterized in that the crank ( 66 ) is fastened on the output shaft ( 52 ) so that the crank ( 66 ) and the connecting linkage ( 70 ) lie essentially on one line, if the rotary drive device ( 30 ) is immediately between two adjacent switching steps.

12. reciprocating mechanical transmission according to claim 8, characterized in that the pitch radii of the driven gear ( 50 ) and the second eccentric gear ( 48 ) are the same.

13. A reciprocating mechanical transmission according to claim 1, characterized in that the pitch circle radius of the driven gear ( 50 ) is four times the second eccentric gear ( 48 ).

14. A reciprocating mechanical transmission according to claim 8, characterized in that the crank ( 66 ) is mounted on the output shaft ( 52 ) so that the crank ( 66 ) and the connecting linkage ( 70 ) lie essentially in one line, if the rotary drive device ( 30 ) is immediately positioned between two adjacent switching cycles, the crank ( 66 ) being arranged offset by a certain phase angle with respect to a reference position.