DE3835811A1 - Als kurbelgetriebe ausgefuehrte getriebeanordnung zum umwandeln einer drehenden in eine hin- und hergehende bewegung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine als Kurbelgetriebe ausgeführte Ge­ triebeanordnung zum Umwandeln einer drehenden in eine hin- und herge­ hende Bewegung mit den weiteren Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine gattungsgemäße Getriebeanordnung ist durch die DE-OS 30 39 050 bekannt geworden und zwar am Beispiel einer Prüfstandvorrichtung zum Messen der Leckölmenge an Ventilschaftabdichtungen. Ein dabei vorgese­ hener Kurbeltrieb ist mit einer Kurbel ausgestattet, die ein Langloch aufweist, in dem eine Pleuelstange gelagert ist. Der Anlenkpunkt der Pleuelstange ist zwecks Änderung ihres Hubes in dem Langloch verstell­ bar.

Prinzipiell gleich oder ähnlich aufgebaute Kurbelgetriebe sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt und weisen ihrem speziellen Anwendungs­ fall entsprechende konstruktive Gestaltungen auf. Neben einer Reihe di­ verser Anmeldungsmöglichkeiten in Maschinen finden solche Kurbelgetrie­ be beispielsweise auch Anwendung für Prüfstände zur praxisnahen Schwin­ gungs-, Rüttel- und Festigkeitsuntersuchung von Maschinen oder Getrie­ bemechanismen. Gerade aber für diese Anwendungsfälle wäre es meist zweckmäßig, den Hub der Pleuelstange während des Betriebes variieren zu können. Dies ist aber mit der eingangs genannten gattungsgemäßen Prüf­ standvorrichtung nach der DE-OS 30 39 050 nicht möglich. Vielmehr ist dort zur Hubverstellung erforderlich, den Betrieb der Prüfstandsvor­ richtung, wenn auch nur kurzzeitig, zu unterbrechen.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine als Kurbelgetriebe ausgeführte Getriebeanordnung zum Umwandeln einer dre­ henden in eine hin- und hergehende Bewegung in der Weise zu gestalten, daß trotz konstruktiv relativ einfachem Aufbau jederzeit, d. h. auch während des Betriebes, eine Hubverstellung der Pleuelstange durch ver­ ändern der wirksamen Länge der Kurbel jederzeit möglich sein soll. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit einer Getriebeanordnung ge­ löst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 aufweist.

Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung sind in den Unteransprüchen dargelegt, die sich auf eine besonders vor­ teilhafte Ausführungsform beziehen.

Die bevorzugte Ausführungsform ist in der nachstehenden Beschreibung gezeigt, die durch die zugehörige Zeichnung ergänzt wird.

Mit dem nachstehend beschriebenen Kurbelgetriebe werden im Rahmen eines Prüfstandes zur praxisnahen Schwingungs- und Rütteluntersuchung die entsprechenden Eigenschaften von Fahrzeugen, insbesondere Personen­ kraftfahrzeugen und deren Teile, untersucht. Ein geeigneter Anwendungs­ fall wäre beispielsweise ein Kraftfahrzeug-Schiebedach mit seinen Stell- und Lagerelementen, mit denen es auf den Fahrzeugdach montiert ist. Die Schwingungs- bzw. Rüttelbewegung wird über eine Pleuelstange 1 auf einen hier nicht näher dargestellten Rütteltisch übertragen. Die Pleuelstange 1 schwingt dabei in einer Ebene 11, die die Zeichnungsebe­ ne der Figur rechtwinklig durchdringt. Über einen Gelenkkopf 2 ist die Pleuelstange 1 mit einem Lagerzapfen 3 verbunden, der Teil eines Exzen­ terschuhes 4 ist. Letzterer ist dabei in einer Nut 5 einer Drehscheibe 6 angeordnet, wobei die Längsachse 7 der Nut 5 die Rotationsachse 8 der Drehscheibe 6 schneidet. Die Nut 5 bildet somit eine Kulisse für den darin als Kulissenstein verschiebbaren Exzenterschuh 4. Auf der Dreh­ scheibe 6 ist mittels Schraubverbindung 9 eine Deckscheibe 10 befes­ tigt, die eine der Drehscheiben-Nut 5 entsprechende Ausnehmung 13 auf­ weist, mit einer gegenüber dieser Nut 5 geringeren Breite, so daß der in geeigneter Weise gestaltete Exzenterschuh 4 gegen Herausfallen ge­ sichert ist. Die Ausnehmung 13 weist untere und obere Begrenzungsflä­ chen 14, 15 als Anschläge für den Exzenterschuh 4 hinsichtlich seiner Bewegung in der Nut 5 auf (Pfeil 16) .

Die Drehscheibe 6 ist mittels Schraubverbindung 17 an eine Hohlwelle 18 angeschlossen, die über ein Tonnenlager 19 sowie zwei Schrägkugellager 20 auf Lagerböcken 23, 24 gelagert ist, die auf einer Grundplatte 25 mittels Schraubverbindungen 26 (Inbusschrauben) befestigt sind.

Eine Anlagefläche 28 der Hohlwelle 18, ein zwischen Tonnenlager 19 und einem der Schrägkugellager 20 vorgesehene Distanzhülse 29 sowie eine mittels Sicherungsscheibe 30 gegen unbeabsichtigtes Verdrehen gesicher­ te und auf einem Gewinde 33 der Hohlwelle 18 aufgeschraubte Nutmutter 34, die gegen das zweite Schrägkugellager 20 zur Anlage kommt, dienen dem Zweck, die Hohlwelle 18 und damit auch die daran befestigte Dreh­ scheibe 6 hinsichtlich ihrer axialen Lage in bezug auf die Lagerböcke 23, 24 und die Grundplatte 25 zu fixieren.

An den jeweils gegenüberliegenden Seitenflächen der Lagerböcke 23, 24 sind daran mittels Schraubverbindungen 35 befestigte Lagerdeckel 36- 39 vorgesehen, die der weiteren Fixierung der Lager (19, 20) dienen und jeweils einen Hohlraum 40, 41 einschließen, der mit Schmiermittel für die darin angeordneten Tonnenlager 19 und Schrägkugellager 20 gefüllt ist.

An die durch die Schrägkugellager 20 gebildete und insbesondere Axial­ kräfte aufnehmende Lagerstelle schließt sich ein ebenfalls auf der Hohlwelle 18 gelagertes und mittels Paßfeder 43 mit dieser drehfest verbundenes Zahnrad 44 an. Über dieses läßt sich über einen separaten, hier nicht dargestellten Antriebsmotor die Hohlwelle 18 und damit der stirnseitig daran angesetzte Kurbeltrieb antreiben. Die axiale Fixierung des Zahnrades 44 geschieht über eine entsprechende Anlage­ fläche 45 der Hohlwelle 18 sowie über eine wiederum mittels Sicherungs­ blech 46 gegen unbeabsichtigtes Verdrehen gesicherte Nutmutter 47, die auf einem auf der Hohlwelle 18 endseitig angebrachten Gewinde 48 aufge­ schraubt ist.

Im unteren Endbereich des Exzenterschuhes 4 ist an einer Anlenkstelle 49 ein Stellhebel 50 angelenkt, dessen anderes Ende über eine entspre­ chende weitere Anlenkstelle 51 mit einer innerhalb der Hohlwelle 18 gelagerten und darin axial verschiebbaren Schubstange 52 verbunden ist. Die Längsachsen bzw. Rotationsachsen 8 von Hohlwelle 18, Schubstange 52 und Drehscheibe 6 sind identisch. Die Anbindung des Stellhebels 50 ist dergestalt, daß eine Axialbewegung der Schubstange 52 auf den Exzenter­ schuh 4 so übertragen wird, daß dieser sich als Kulissenstein innerhalb der Nut 5 der Deckscheibe 6 in Pfeilrichtung (Pfeil 16) bewegen kann.

In der Zeichnung ist in soweit eine Endstellung gezeigt, als die Rota­ tionsachsen von Schubstange 52 und Hohlwelle 18 mit angeschlossener Deckscheibe 6 mit der Längsachse 53 des Lagerzapfens 3 übereinstimmen. Damit ist der Hebelarm der Kurbel gleich Null, so daß entsprechend auch eine Hubbewegung der Pleuelstange 1 ausbleibt. Durch entsprechendes nach-links-verschieben der Schubstange 52 verlagert sich der Exzenter­ schuh 4 und somit der Lagerzapfen 3 nach unten, so daß über die Exzen­ tizität eine stufenlose Veränderung des Kurbel-Hebelarmes und damit eine stufenlose Variabilität der Pleuelstangen-Hubbewegung erzielbar ist.

Wegen der Schräglage des Stellhebels 50 sind sowohl in der Drehscheibe 6 als auch in der flanschähnlichen Stirnfläche 54 der Hohlwelle 18 entsprechende Ausnehmungen 55, 56 vorgesehen.

Ein Blechschutz 57 sorgt für die Abschirmung der Hohlwelle-Lagerstellen und deren Antrieb und bildet insgesamt ein Gehäuse für die vorstehend geannten Bauteile. Der Blechschutz 57 ist mittels Befestigungsschrauben 58 am ersten Lagerbock 23 sowie an der Grundplatte 25 befestigt.

Die Axialverschiebung der Schubstange 52 wird wie nachstehend dargelegt eingeleitet:

Am rechtsseitigen Ende der Schubstange 52 weist diese eine einen An­ lageflansch 59 bildende Querschnittserweiterung auf. Jeweils links- und rechtsseitig ist ein Schrägkugellager 60 vorgesehen, welches geeignet ist, Axialkräfte zu übertragen.

Die Schrägkugellager 60 sind an ihrem Außenumfang in eine Lagerbuchse 61 eingefaßt, an die jeweils stirnseitig mittels Befestigungsschrauben 62 ein Lagerdeckel 63 sowie ein Endstück eines Gewindezapfens 74 ange­ schlossen sind. Damit sind auch hier wiederum die Schrägkugellager 60 in einen Hohlraum 65 eingeschlossen, der mit Schmiermittel füllbar ist. Ein Distanzring 66 hält die jeweiligen Außenringe der Schrägkugellager 60 in ihrer durch die jeweilige Anlage an dem Lagerdeckel 63 sowie dem Endstück des Gewindezapfens 74 vorgegebenen Postition, so daß letztend­ lich durch die vorstehend geschilderte Anordnung über den Gewindezapfen 74 eine Übertragung von Axialkräften auf die Schubstange 52 möglich ist.

Zur Einleitung einer Axialverschiebung (Pfeil 67) ist zunächst ein wei­ terer, mittels Schraubverbindung 26 auf der Grundplatte 25 befestigter Lagerbock 68 vorgesehen. Dieser weist in seinem oberen Bereich eine Ausnehmung 69 auf, so daß zwei Stege 70, 71 gebildet werden. Durch dort vorgesehene, zueinander fluchtende Bohrungen 72, 73 ragt der Gewinde­ zapfen 74 hindurch. Zwischen den Stegen 70, 71 ist, durch entsprechend angeordnete Druckscheiben 75 an einer Axialbewegung gehindert, eine auch als Kontermutter wirkende Stellmutter 76 vorgesehen, die mit ihrem Gewinde in ein entsprechendes Gewinde 64 auf dem Gewindezapfen 74 ein­ greift und unmittelbar über Stifte 77 mit einem Zahnrad 78 mit Innenge­ winde 85 gekoppelt ist. Besagtes lnnengewinde 85 greift ebenfalls in das Gewinde 64 des Gewindezapfens 74 ein. Dadurch wird das System ver­ spannt und ein ansonsten vorhandenes Gewindespiel, was in Axialrichtung evtl. zu Schlägen während des Betriebes führen würde, ausgeschaltet.

Wird nun über hier nicht näher dargestellte, separate Antriebsmittel das Zahnrad 78 angetrieben, so erfolgt eine Axialverschiebung des Ge­ windezapfens 74 und damit auch eine Axialverschiebung der Schubstange 52. Dies kann während des Betriebes des erfindungsgemäßen Kurbelge­ triebes erfolgen, wobei Stellweg und - Geschwindigkeit abhängig sind von der Antriebsdrehzahl des Zahnrades 78 und den Gewindesteigungen.

Damit die Drehbewegung des Zahnrades 78 nicht auch eine entsprechende Drehbewegung des Gewindezapfens 74 mit den daran angeschlossenen weite­ ren Bauteilen zur Folge hat, ist in seinem unteren Bereich eine mit einer Führungsnut 79 versehene Führungsschiene 80 vorgesehen, in der die entsprechend geformten Anschlußflächen von Gewindezapfen 74, Lager­ buchse 61 und Lagerdeckel 63 entlanggleiten können.

Über Schraube 81 und Stift 82 ist die Führungsschiene 80 mit dem Lager­ bock 68 verbunden.

An die Unterseite der Grundplatte 25 sind zwecks Stabilitätserhöhung U- Schienen 83 angeschweißt, die an entsprechenden Stellen mit Bohrungen 84 versehen sind, um Zugang zu den Schraubverbindungen 26 (Inbus­ schrauben) zu erhalten.

Claims (10)

1. Als Kurbelgetriebe ausgeführte Getriebeanordnung zum Umwandeln einer drehenden in eine hin- und hergehende Bewegung, wobei die wirksame Länge einer Kurbel über eine Verschiebung des Anlenk­ punktes einer Pleuelstange mittels Kulissenführung veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des Anlenkpunk­ tes (3) über eine axiale Stellbewegung eines Stellmittels (52) erfolgt, dessen Längsachse (8) eine durch die Schwingbewegung der Pleuelstange (1) gebildete Ebene (11) im wesentlichen rechtwinklig schneidet.

2. Getriebeanordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kulissenstein der Kulissenführung von einem einen Lager­ zapfen (3) für einen Gelenkkopf (2) der Pleuelstange (1) aufwei­ senden Exzenterschuh (4) gebildet wird, der in einer Nut (5) einer die Kurbel der Getriebeanordnung bildenden Drehscheibe (6) gleitet.

3. Getriebeanordnung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehscheibe (6) in einer zur Pleuelstangen-Schwingebene (11) parallelen Ebene rotierend ausgerichtet und an einer Hohl­ welle (18) angeschlossen ist, die über Lagerstellen (19, 20) auf Lagerböcken (23, 24) gelagert ist, die auf einer Grundplatte (25) befestigt sind.

4. Getriebeanordnung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (18) endseitig ein drehfest mit ihr verbundenes Zahnrad (44) aufweist, an welchem Antriebsmittel zur Einleitung einer Drehbewegung auf die Drehscheibe (6) angreifen.

5. Getriebeanordnung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellmittel als Schubstange (52) ausgeführt ist, welche innerhalb einer gestellfest gelagerten Hohlwelle (18) angeordnet und darin axial verschiebbar gelagert ist, während ein an einer endseitigen Anlenkstelle (51) der Schubstange (52) angreifender Stellhebel (50) über eine weitere Anlenkstelle (49) mit dem Exzenterschuh (4) verbunden ist.

6. Getriebeanordnung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Kurbelgetriebe gegenüberliegendes, aus der Hohlwelle (18) herausragendes Ende der Schubstange (52) mit einer Axial­ kräfte aufnehmenden Wälzlageranordnung (60-63) versehen ist, über die die Schubstange (52) in einer einer Axialbewegung übertragen­ den, eine Rotationsbewegung dagegen unterbindenden Mitnahmeverbin­ dung mit einem Gewindezapfen (74) bringbar ist.

7. Getriebeanordnung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindezapfen (74) mit einem Gewinde (64) versehen ist, in welches eine Stellmutter (76) eingreift, die zwischen Stegen (70, 71) eines auf einer Grundplatte (25) der Getriebeanordnung be­ festigten Lagerbockes (68) über Druckscheiben (75) stationär ge­ halten und mit einem Zahnrad (78) drehfest gekoppelt ist, das ebenfalls ein Innengewinde (85) aufweist, welches in das Gewinde (64) des Gewindezapfens (74) eingreift.

8. Getriebeanordnung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Zahnrad (78) angreifende, separate Antriebsmittel vorgese­ hen sind, über die eine Axialverschiebung des Gewindezapfens (74) und damit eine Axialverschiebung der Schubstange (52) einleitbar ist.

9. Getriebeanordnung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine stationär angeordnete Führungsschiene (80) vorgesehen ist, in deren Führungsnut (79) während der Axialbewegung die ent­ sprechend geformten Anschlußflächen von Gewindezapfen (74), Lager­ buchse (61) und Lagerdeckel (63) der Wälzlageranordnung entlang­ gleiten.

10. Verwendung der Getriebeanordnung nach den Patentansprüchen 1-9 für Prüfstände zur praxisnahen Schwingungs-, Rüttel- und Festig­ keitsuntersuchung von Bauteilen, Vorrichtungen usw., insbesondere bei Personenkraftfahrzeugen und deren Teilen.