DE8536809U1

DE8536809U1 - Vorrichtung zur formschluessigen umwandlung einer drehbewegung in eine hin- und hergehende bewegung

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Publication number: DE8536809U1
Application number: DE8536809U
Authority: DE
Original assignee: INTERSPARK SA
Current assignee: INTERSPARK SA
Priority date: 1985-08-02
Filing date: 1985-08-02
Publication date: 1987-03-12
Also published as: DE3527776C2; DE3527776A1

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-

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.

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,

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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

Dipl. Ing. Klaus Westphal ,, _{4t tm} ,,Waldslrasse33 _f

Dr. rer. nat. Bernd Mussgnug ,' IJ", , ', ', , D-773<) VS-\adLINGEN

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Dr. rer. nat. Otto Buchner . Flossmannstrasse 30a

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Telegr. Weslbuch Villingen

Telex 177721217 wemud

Teletcx 7721217 wismu d

Telefon 089-832446 Telegr. Weslbuch München Telex 5213177 webu d Telecop. 089-8344618 (CCITT3) attention webu

SCHÜTZANSPRÜCHE

Ü.Z.:1665.1

1. 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.

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