DE8536809U1 - Vorrichtung zur formschluessigen umwandlung einer drehbewegung in eine hin- und hergehende bewegung - Google Patents
Vorrichtung zur formschluessigen umwandlung einer drehbewegung in eine hin- und hergehende bewegungInfo
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Description
VORRICHTUNG ZUR FORMSCHLÜSSIGEN UMWANDLUNG EINER DREHBEWEGUNG IN EINE HIN- UND HERGEHENDE BEWEGUNG
Die .Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Zur Umwandlung einer reinen Drehbewegung, die beispielsweise von einem Elektromotor abgegeben wird, sind verschiedene
Vorrichtungen bekannt, die mit Hilfe bestimmter Wirkflächen und geeigneter Kinematiken, z.B. Schubkurbel,
Kurbelschleife, Kurvenscheiben, Kurventrommein und dgl.,
arbeiten. Nachteilig ist bei den bekannten Lösungen, daß. sie teilweise komplizierte Wirkflächen erfordern und daß
insbesondere Gleitreibungsvorgänge an den Wirkflächen auf-
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treten/ was zu schlechter Energieumsetzung bei der Bewegungsumwandlung
führt.
Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art treten diese Nachteile nicht auf, vor allem sind die
Gleitreibungsvorgänge von untergeordneter Bedeutung, da im wesentlichen rollende bzw. abwälzende Reibung auftritt.
Nachteilig ist hierbei jedoch, daß die hin- und hergehende Bewegung nur durch Drehrichtungsänderung des Zahnrads und
somit auch eines dasselbe gegebenenfalls antreibenden Antriebsmotors erreicht werden kann.
Durch die Erfindung soll diese bekannte Vorrichtung so verbessert werden, daß das Zahnrad sich gleichbleibend
in einer Richtung drehen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die in sich geschlossene Gegenverzahnung kann dabei im einfachsten Fall längs einer ebenen Kurve-verlaufen. Dabei
muß man jedoch in Kauf nehmen, daß an den axialen Umkehrpunkten der Gegenverzahnung ungleichmäßige Drehbewegungen
des hin- und herbewegten Körpers um die Achse der Hin- und Herbewegung in unterschiedlichen Richtungen
auftreten. Sowohl die hin- und hergehende Bewegung als auch die Drehbewegung des Körpers können durch den zylindrischen
Verlauf der Verzahnung gemäß Anspruch 2 vergleichraäßigt
werden. Es entsteht dabei eine Drehbewegung ' des bewegten Körpers in einer Richtung. Geschwindigkeit
und Hub der axialen Hin- und Herbewegung und die Drehfrequenz der überlagerten Drehbewegung hängen dabei vom
Übersetzungsverhältnis zwischen Zahnrad und Gegenverzahnung ab.
Bei der zylindrischen Fläche muß es sich dabei nicht unbedingt um einen Kreiszylinder handeln, sondern zur Ver-
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größerung der Eingriffslinien können Nut bzw. Abstützung und Gegenverzahnung auch parabolisch oder eliptisch
gekrümmte Abschnitte umfassen.
Grundsätzlich kann die Geschwindigkeits-Wag-Charakteris=
tik der hin- und hergehenden Axialbewegung mit überlager ter Drehbewegung durch entsprechende geometrische Gestaltung
der Nut bzw. Abstützung und der Gegenverzahnung frei gewählt werden. Dabei sind sogar vorübergehende Umkehrungen
der Drehbewegungsrichtung möglich.
Gemäß Anspruch 3 läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr einfach auf eine Kolbenpumpe oder eine Kolbenarbeitsmaschine
anwenden, wobei im ersten Fall das Zahnrad motorisch angetrieben werden muß, während im zweiten
Fall in einem bestimmten Gegentakt die beiden Zylinder
mit einem brennbaren Gas oder mit Druckflüssigkeit beaufschlagt werden. In letzterem Fall erfolgt der Abtrieb
über das Zahnrad. So ausgebildete Kolbenpumpen oder Ar-
mit einem brennbaren Gas oder mit Druckflüssigkeit beaufschlagt werden. In letzterem Fall erfolgt der Abtrieb
über das Zahnrad. So ausgebildete Kolbenpumpen oder Ar-
beitsmaschinen haben den großen Vorteil, daß infolge des
Fehlens von Kurbelwelle und Pleuel keinerlei Querkräfte
auf die Zylinderwände ausgeübt werden und keinerlei Kippmomente an den Kolben auftreten können.
auf die Zylinderwände ausgeübt werden und keinerlei Kippmomente an den Kolben auftreten können.
Anhand der Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer bekannten Vorrichtung
mit Zahnrad und hin-und herbewegtem Körper,
mit Zahnrad und hin-und herbewegtem Körper,
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Fig. 2 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 3 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 4-7 schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen
der am hin- und hergehenden Körper vorgesehenen Gegenverzahnung und 10
Fig. 8 eine schematische Seitenansicht einer als Kolbenpumpe ausgebildeten dritten Ausfuhrungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Bei der in Fig. 1 zum Vergleich dargestellten bekannten Vorrichtung ist ein längs dem Doppelpfeil 12 hin- und herbewegter
Körper 10 vorgesehen, der eine geradlinig verlaufende Zahnstange 14 aufweist. Mit der Zahnstange kämmt
ein Zahnrad 16, das gemäß dem Doppelpfeil 18 mit ständiger
Drehrichtungsumkehr gedreht wird. Das Zahnrad 16 sitzt auf einer An- bzw. Abtriebswelle 20, die in einer äquidistarvt
zu der die Gegenverzahnung bildenden Zahnstange 14 am Körper 10 verlaufenden Nut 22 gleitend geführt ist. Bei
abwechselnder Drehung des Zahnrads 16 gemäß dem Doppelpfeil 18 erfolgt eine Hin- und Herbewegung des Körpers 10 gemäß
dem Doppelpfeil 12.
In den folgenden, die erfindungsgemäße Vorrichtung dar-*
stellenden Figuren sind für gleiche oder entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet wie bei Fig. 1,
jedoch jeweils mit Strichen versehen, soweit sie unterschiedlich ausgebildet sind.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform verlaufen
die Gegenverzahnung 14' und die dazu äquidistante Nut 22'
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längs einer ebenen Oberfläche 24 des hin- und herbewegten Körpers 1O1 in Form einer langgestreckten Schleife, die
parallele gerade Abschnitte 26 und an den axialen Enden gekrümmte Umkehrabschnitte 28 aufweist- Dadurch überlagert
sich bei Drehung des Zahnrads 16 in Richtung des Pfeils 18' der hin- und hergehenden Axialbewegung des
Körpers 10' gemäß dem Doppelpfeil 12 jeweils eine kurze
Drehbewegung des Körpers 10 gemäß den Pfeilen 30 beim Durchgang der Welle 20 durch die Umkehrabschnitte 28.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform verlaufen Gegenverzahnung 14" und Nut 22" längs .einer zylindrischen
Oberfläche 32 des gemäß Doppelpfeil 12 hin- und hergehenden Körpers 10". Der Hin- und Herbewegung des Körpers TO"""
überlagert sich daher eine mehr oder weniger gleichmäßige Drehbewegung gemäß dem Pfeil 34.
Durch eine Formgebung der Gegenverzahnung 14a gemäß Fig.4
im wesentlichen in kreisbogenförmigen Abschnitten läßt sich eine etwa gleichförmige Kin- und Herbewegung des
Körpers 10" erzielen. Eine im wesentlichen abwechselnde Axialbewegung und Drehbewegung des Körpers 10" läßt sich
durch eine Formgebung der Gegenverzahnung 14b gemäß Fig.5 mit im wesentlichen geraden axialen Abschnitten 36 und
etwa dazu senkrecht verlaufenden Abschnitten 38 in Umfangsrichtung des Körpers 10" erreichen.
Eine gemischte Axial- und Drehbewegung während der Hin- und Herbewegung des Körpers 10" und eine im wesentlichen
reine Drehbewegung an den Umkehrstellen läßt sich durch eine Formgebung der Gegenverzahming 14c gemäß Fig.6
erreichen, wobei der in Aufsicht etwa gerade Mittelabschnitt 40 an den Umkehrstellen in etwa längs einer Umfanglinie
verlaufende Abschnitte 42 mündet. Schließlich
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läßt sich durch eine Formgebung der Gegenverzahnung 14d gemäii Fig. 7 in einem rückwärts gekrümmten Mittelabschnitt
44 sogar eine vorübergehende Rückwärts drehung des hin- und herbewegten Körpers 10" erzielen, falls dies gewünscht
wird.
Aus diesen Beispielen ist ersichtlich, daß grundsätzlich jede gewünschte überlagerung von Axial- und Drehbewegung
durch die Formgebung der Gegenverzahnung und der dazu äquidistanten Nut erzielt werden kann.
In Fig. 8 ist schematisch die Ausbildung der erfrndungsgemäßen
Vorrichtung als Kolbenpumpe dargestellt, wobei die axialen Enden des hin- und herbewegten Körpers' 10" "
als Kolben 46 ausgebildet sind, die jeweils in einem sie umgebenden Zylinder 48 axial gleitend geführt sind. Einzelheiten
von Kolben und Zylinder, insbesondere Ventile und dgl. , sind in Fig. 8 nicht dargestellt, da sie
nicht zur Erfindung gehören. Es ist dem Fachmann ohne weiteres klar, daß bei entsprechender Zufuhr von brennbaren
Gasen oder Druckmedium in die Zylinder 48 die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsform als Antriebsmotor
mit Abtrieb über die Welle 20 verwendbar ist, während bei Antrieb der Welle 20 die Kolben-Zylinderanordnung 46,
48 als Kolbenpumpe verwendet werden kann.
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Claims (3)
- Dipl. Ing. Klaus Westphal ,, 4t tm ,,Waldslrasse33 fDr. rer. nat. Bernd Mussgnug ,' IJ", , ', ', , D-773<) VS-\adLINGENt , &ogr; 1 11) ■ . ·Dr. rer. nat. Otto Buchner . Flossmannstrasse 30aPATENTANWÄLTE 0-8000 MÜNCHEN 60 European Patent AttorneysTelelon 07721-56007Telegr. Weslbuch VillingenTelex 177721217 wemudTeletcx 7721217 wismu dTelefon 089-832446 Telegr. Weslbuch München Telex 5213177 webu d Telecop. 089-8344618 (CCITT3) attention webuSCHÜTZANSPRÜCHEÜ.Z.:1665.11. Vorrichtung zur formschiüssigen Umwandlung einer- Drehbewegung in eine hin- und hergehende Bewegung oder umgekehrt mit Hilfe eines Zahnrades, dessen Welle in einer Nut oder eir~r dem Bewegungsablauf entsprechenden Abstützung geführt ist/ und· einer äquidistant zur Nut bzw. Abstützung verlaufenden Gegenverzahnung, in die das Zahnrad eingreift, wobei Nut bzw. Abstützung und Gegenverzahnung an einem hin- und- herbewegten Körper ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (22', 22") bzw. Abstützung und die Gegenverzahnunc (14',14", 14a, 14b, 14c, 14d) bei beliebigem räumlichem Verlauf einen geschlossenen Kreislauf bilden.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Nut (22") bzw. Abstützung und Gegenverzahnung (14", 14a, 14b, 14c, 14d) auf einer zylindrischen Fläche verlaufen.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden axialen Enden des bewegten Körpers (10") als Kolben (46) ausgebildet sind und in je einem Zylinder (48) gleitend geführt sind.Postgiroamt. Karlsruhe 7Ü 79*-754 Bankkonto: deutsche Bank AG Viliingen (BLZ 694 700 39) 146 332
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