DE19517677A1

DE19517677A1 - Crank for converting a linear movement into a rotary movement, or vice versa

Info

Publication number: DE19517677A1
Application number: DE1995117677
Authority: DE
Inventors: Christian Seibert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-13
Filing date: 1995-05-13
Publication date: 1996-11-21
Anticipated expiration: 2015-05-14
Also published as: WO1996035606A1; DE19517677C2

Abstract

Described is a crankshaft (10) for transforming a linear motion into a rotational one (26) or vice versa, one end (12) of the crankshaft (10) being fixed to a rotating shaft (14) and the other end (16) of the crankshaft (10) being remote from the shaft (14). The crankshaft (10) has a first section (18) and a second section (20) which are rigidly joined to each other at a joint (22). The first and second sections (18, 20) of the crankshaft are dimensioned and joined to each other in such a way that the first section (18), which stands out rigidly from the shaft (14), makes an angle ( alpha ), at the shaft (14), with the imaginary radial line (24) between the shaft (14) and the far end (16) of the second section (20) of the crankshaft, the angle satisfying the condition 90 DEG </= alpha </= 270 DEG .

Description

Die Erfindung betrifft eine zur Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung, oder umgekehrt, vorgesehene Kurbel, die mit ihrem einen Ende drehmomentfest an einer Drehachse befestigt ist, und die ein zweites, von der Drehachse beabstandetes Gelenkende aufweist.The invention relates to a for converting a linear Movement into a rotational movement, or vice versa Crank with one end torque-proof on one Axis of rotation is attached, and the second, from the axis of rotation spaced joint end.

Derartige Kurbeln sind üblicherweise zwischen der Drehachse und dem Gelenkende einfach geradlinig ausgebildet. Desgleichen sind zwischen der Drehachse und dem Gelenkende abgewinkelt ausgebildete Kurbeln beispielsweise aus der FR 2 660 615 A1 oder aus dem DE-GM 78 07 914 bekannt. Die FR-C 2 185 997 und die FR-C 8 87 784 offenbaren Kurbeln, die zwischen der Drehachse und dem davon radial beabstandeten Gelenkende bogenförmig gekrümmt ausgebildet sind.Such cranks are usually between the axis of rotation and simply designed in a straight line at the end of the joint. The same is true angled between the axis of rotation and the hinge end trained cranks, for example from FR 2 660 615 A1 or known from DE-GM 78 07 914. FR-C 2 185 997 and the FR-C 8 87 784 disclose cranks between the Axis of rotation and the radially spaced joint end are arcuately curved.

Aus der DE 34 25 342 A1 ist eine Kurbel bekannt, die zwei Kurbelteile aufweist, die in Bezug zueinander begrenzt verschwenkbar sind, wobei zwischen den beiden Kurbelteilen eine Federeinrichtung vorgesehen ist. From DE 34 25 342 A1 a crank is known, the two Has crank parts that are limited in relation to each other are pivotable, one between the two crank parts Spring device is provided.

Alle diese bekannten, oben genannten Kurbeln sind derartig ausgebildet, daß sie sich zwischen der Drehachse und dem Gelenkende in einer einzigen radialen Richtung - entsprechend abgewinkelt - erstrecken, so daß ein am Gelenkende in die Kurbel eingeleiteter Impuls direkt auf die Drehachse wirkt.All of these known cranks mentioned above are of this type trained that they are between the axis of rotation and the Joint end in a single radial direction - accordingly angled - extend so that at the end of the joint in the Crank initiated impulse acts directly on the axis of rotation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kurbel der eingangs genannten Art zu schaffen, deren auf die Drehachse wirkendes Impulsverhalten und deren Wirkungsgrad zwischen der Drehachse und dem Gelenkende verbessert ist.The invention has for its object a crank to create the type mentioned, its on the axis of rotation acting impulse behavior and their efficiency between the Axis of rotation and the joint end is improved.

Diese Aufgabe wird bei einer Kurbel der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das erste Ende an einem ersten Kurbelteil und das Gelenkende an einem zweiten Kurbelteil der Kurbel vorgesehen ist, die miteinander an einer gemeinsamen Verbindungsstelle starr verbunden sind, wobei das erste und zweite Kurbelteil derartig dimensioniert und miteinander verbunden sind, daß das erste Kurbelteil an der Drehachse mit der gedachten radialen Verbindungslinie zwischen der Drehachse und Gelenkende einen bestimmten Kurbelwinkel α einschließt, für den gilt: 90° α 270°.This task is performed with a crank of the type mentioned solved according to the invention in that the first end at a first crank part and the hinge end on a second Crank part of the crank is provided, which together with one another common connection point are rigidly connected, the first and second crank part dimensioned and are interconnected that the first crank part on the Axis of rotation with the imaginary radial connecting line between a certain crank angle α of the axis of rotation and joint end for which the following applies: 90 ° α 270 °.

Bei der erfindungsgemäßen Kurbel erstreckt sich also das erste Kurbelteil von der Drehachse nicht zum Gelenkende hin, sondern es schließt mit der gedachten Verbindungsstelle zwischen der Drehachse und dem Gelenkende einen Kurbelwinkel α von mindestens 90° bzw. maximal einen Kurbelwinkel von 270° ein. An den jeweiligen Kurbelwinkel angepaßt ist das zweite Kurbelteil dimensioniert, das einerseits mit dem Gelenkende und andererseits mit dem von der Drehachse entfernten zweiten Ende des ersten Kurbelteiles starr verbunden ist. In the crank according to the invention, the first extends Crank part from the axis of rotation not to the end of the joint, but it closes with the imaginary junction between the Axis of rotation and the joint end a crank angle α of at least 90 ° or at most a crank angle of 270 °. At the second crank part is adapted to the respective crank angle dimensioned, the one with the hinge end and on the other hand, with the second end remote from the axis of rotation of the first crank part is rigidly connected.

Es hat sich gezeigt, daß beispielsweise ein mit einer solchen Kurbel ausgerüsteter Verbrennungsmotor auf einem Leistungsprüfstand bei sonst gleichen Bedingungen wesentlich drehfreudiger ist, d. h. seine Grenzdrehzahl ist wesentlich größer als die des gleichen Verbrennungsmotors mit herkömmlicher Kurbelstange. Kommen zwei solche erfindungsgemäße Kurbeln bei einem Fahrrad als Pedalkurbeln zur Anwendung, so zeigt sich, daß der Energieaufwand beispielsweise während einer Bergauffahrt erheblich reduziert ist. Ist es mit einem bekanntermaßen ausgebildeten Fahrrad, d. h. mit einem Fahrrad mit zwei herkömmlichen geraden Tretkurbeln während einer Bergfahrt erforderlich, vom Fahrradsattel hochzusteigen, um die entsprechende Kraft und Energie in die Pedalkurbeln einzuleiten, so kann derselbe Berg mit dem gleichen Fahrrad, wenn es mit erfindungsgemäßen Kurbeln ausgerüstet ist, im Sitzen bezwungen werden. Das alles hängt mit der erfindungsgemäßen Gestaltung der Kurbel zusammen.It has been shown that, for example, one with such a Crank-equipped internal combustion engine on one Dynamometer essential under otherwise identical conditions is more easy to turn, d. H. its limit speed is essential larger than that of the same internal combustion engine conventional crank rod. Come two such according to the invention Cranks in a bicycle as pedal cranks to use, so shows that the energy expenditure, for example, during a Uphill is significantly reduced. Is it with one known to be trained bicycle, d. H. with a bike with two conventional straight cranks during one Uphill ride required to climb from the bike saddle to the appropriate power and energy in the pedal cranks the same mountain with the same bike, if it is equipped with cranks according to the invention, in Sitting will be conquered. It all depends on the inventive design of the crank together.

Bei der erfindungsgemäßen Kurbel kann der radiale Abstand der Verbindungsstelle von der Drehachse und der radiale Abstand des Gelenkendes von der Drehachse mindestens annäherend gleich groß sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, den radialen Abstand zwischen der Drehachse und der gemeinsamen Verbindungsstelle der beiden Kurbelteile kleiner oder größer zu dimensionieren als den radialen Abstand zwischen der Drehachse und dem Gelenkende des zweiten Kurbelteiles. Auf diese Weise ist das entsprechende Übersetzungsverhältnis wunschgemäß einstellbar. Sind die zuletzt genannten radialen Abstände bei der erfindungsgemäßen Kurbel veränderbar, so ist auf diese Weise eine einstellbare Übersetzung realisierbar.In the crank according to the invention, the radial distance of the Junction of the axis of rotation and the radial distance of the Joint end of the axis of rotation at least approximately the same size his. Of course, it is also possible to use the radial one Distance between the axis of rotation and the common Connection point of the two crank parts smaller or larger dimension as the radial distance between the axis of rotation and the hinge end of the second crank part. In this way the corresponding gear ratio is as desired adjustable. The last mentioned radial distances are at the crank according to the invention is changeable, so on this Way an adjustable translation can be realized.

Das erste Kurbelteil der erfindungsgemäßen Kurbel kann geradlinig ausgebildet sein. Selbstverständlich wäre es auch möglich, das erste Kurbelteil mit einer von der geraden Form abweichenden Gestalt auszubilden. Das zweite Kurbelteil kann bei der erfindungsgemäßen Kurbel geradlinig oder bogenförmig gekrümmt ausgebildet sein, wobei die Krümmung dann zweckmäßigerweise in die Drehrichtung der Kurbel orientiert ist. Selbstverständlich kann die Krümmung auch zur Drehrichtung entgegengesetzt orientiert sein.The first crank part of the crank according to the invention can be straightforward. Of course it would be too possible the first crank part with a straight shape to develop a different shape. The second crank part can in the crank according to the invention straight or curved be curved, the curvature then expediently oriented in the direction of rotation of the crank is. Of course, the curvature can also refer to the direction of rotation be oppositely oriented.

Das erste und zweite Kurbelteil können bspw. aus Stangenmaterial o. dgl. sein. Desgleichen ist es möglich, das erste und zweite Kurbelteil durch eine geeignete Schlitzung einer Scheibe zu realisieren. Hierbei befindet sich die Drehachse vorzugsweise im Zentrum der Scheibe.The first and second crank parts can, for example Rod material or the like. Likewise, it is possible that first and second crank part through a suitable slot to realize a disc. Here is the Axis of rotation preferably in the center of the disc.

Das erste und/oder zweite Kurbelteil können starr oder abschnittweise federnd ausgebildet sein.The first and / or second crank part can be rigid or be resilient in sections.

Bei der erfindungsgemäßen Kurbel kann der Kurbelwinkel α - wie ausgeführt worden ist - zwischen 90 und 270° betragen. Zweckmäßig kann es sein, wenn die Verbindungsstelle der beiden Kurbelteile dem Gelenkende in Bezug zur Drehachse in radialer Richtung mindestens annäherend gegenüberliegt, so daß der Kurbelwinkel α mindestens annähernd 180° beträgt. Der Kurbelwinkel kann auch größer als 180° sein.In the crank according to the invention, the crank angle can be α-like has been carried out - be between 90 and 270 °. It may be useful if the junction of the two Crank parts of the joint end in radial relation to the axis of rotation Direction is at least approximately opposite, so that the Crank angle α is at least approximately 180 °. Of the Crank angle can also be greater than 180 °.

Erfindungsgemäß kann die erfindungsgemäße Kurbel - wie bereits erwähnt worden ist - als Tretkurbel bei einem Fahrrad, bei einem Verbrennungsmotor oder bei einem Kompressor Anwendung finden. Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Kurbel nicht auf diese zuletzt genannten Verwendungen beschränkt, sondern sie kann in vorteilhafter Weise überall dort zur Anwendung gelangen, wo eine lineare Bewegung in eine Drehbewegung, oder umgekehrt, umgewandelt wird.According to the invention, the crank according to the invention can - as already has been mentioned - as a crank on a bicycle, at an internal combustion engine or in a compressor application Find. Of course, the crank according to the invention not limited to the latter uses, but it can advantageously be used anywhere Get application where a linear movement into a Rotational movement, or vice versa, is converted.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungen der erfindungsgemäßen Kurbel. Es zeigen:Further details, features and advantages result from the following description of schematically in the drawing illustrated versions of the crank according to the invention. It demonstrate:

Fig. 1 eine erste Ausbildung der Kurbel, Fig. 1 a first embodiment of the crank,

Fig. 2 eine zweite Ausbildungsform der Kurbel, Fig. 2 shows a second embodiment of the crank,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Kurbel, und Fig. 3 shows a third embodiment of the crank, and

Fig. 4 eine vierte Ausbildung der Kurbel. Fig. 4 shows a fourth embodiment of the crank.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kurbel 10, die zur Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung, oder umgekehrt, vorgesehen ist, und die mit ihrem ersten Ende 12 mit einer Drehachse 14 drehmomentfest verbunden ist, und die ein zweites, von der Drehachse 14 radial beabstandetes Gelenkende 16 aufweist. Das mit der Drehachse 14 starr verbundene erste Ende 12 ist an einem ersten Kurbelteil 18 vorgesehen. Das Gelenkende 16 ist an einem zweiten Kurbelteil 20 vorgesehen. Die beiden Kurbelteile 18 und 20 sind miteinander an einer gemeinsamen Verbindungsstelle 22 starr verbunden. Die Verbindungsstelle 22 ist an dem vom ersten Ende 12 des ersten Kurbelteiles 18 und vom Gelenkende 16 des zweiten Kurbelteiles 12 entfernten Ende des ersten und zweiten Kurbelteiles 18 und 20 vorgesehen. Fig. 1 shows a side view of a first embodiment of the crank 10 according to the invention, which is provided for converting a linear movement into a rotary movement, or vice versa, and which is connected with its first end 12 to an axis of rotation 14 in a torque-proof manner, and the second , Hinge end 16 radially spaced from the axis of rotation 14 . The first end 12 rigidly connected to the axis of rotation 14 is provided on a first crank part 18 . The hinge end 16 is provided on a second crank part 20 . The two crank parts 18 and 20 are rigidly connected to one another at a common connection point 22 . The connection point 22 is provided at the end of the first and second crank parts 18 and 20 remote from the first end 12 of the first crank part 18 and from the articulated end 16 of the second crank part 12 .

Das erste und das zweite Kurbelteil 18 und 20 sind derartig dimensioniert und miteinander starr verbunden, daß das erste Kurbelteil 18 an seinem ersten Ende 12 bzw. an der Drehachse 14 mit der gedachten radialen Verbindungslinie 24 zwischen der Drehachse 14 und dem Gelenkende 16 einen bestimmten Kurbelwinkel α einschließt. Dieser Kurbelwinkel α liegt im Winkelbereich zwischen 90 und 270°. In Fig. 1 ist eine Kurbel 10 dargestellt, bei welcher der Kurbelwinkel α mindestens annähernd 180° beträgt, so daß die Verbindungsstelle 22 dem Gelenkende 16 diametral gegenüberliegt. Demgegenüber zeigt die Fig. 2 eine Ausbildung der Kurbel 10, bei welcher der Kurbelwinkel α kleiner 180° und die Fig. 3 eine Ausführungsform der Kurbel 10, bei welcher der Kurbelwinkel α größer 180° ist.The first and second crank parts 18 and 20 are dimensioned and rigidly connected to one another in such a way that the first crank part 18 has a certain crank angle at its first end 12 or at the axis of rotation 14 with the imaginary radial connecting line 24 between the axis of rotation 14 and the hinge end 16 α includes. This crank angle α is in the angular range between 90 and 270 °. In Fig. 1, a crank 10 is shown, in which the crank angle α is at least approximately 180 °, so that the connection point 22 is diametrically opposite the hinge end 16 . In contrast, 2 3, FIG. Formation of the crank 10, in which the crank angle α smaller than 180 °, and Figs., An embodiment of the crank 10, in which the crank angle α greater than 180 °.

Gleiche Einzelheiten sind in den Fig. 2 und 3 mit denselben Bezugsziffern bezeichnet wie in Fig. 1, so daß es sich erübrigt, in Verbindung mit den Fig. 2 und 3 alle diese Einzelheiten noch einmal detailliert zu beschreiben.The same details are designated in FIGS . 2 and 3 with the same reference numerals as in FIG. 1, so that it is not necessary to describe all these details in detail in connection with FIGS. 2 and 3.

Das erste Kurbelteil 18 ist bei den Ausbildungen der Kurbel 10 gemäß den Fig. 1, 2 und 3 jeweils geradlinig gestaltet. Bei der Ausbildung gemäß Fig. 2 ist außerdem auch das zweite Kurbelteil 20 geradlinig ausgebildet. Demgegenüber zeigen die Fig. 1 und 3 Ausbildungen der Kurbel 10, bei welchen das zweite Kurbelteil 20 jeweils bogenförmig gekrümmt ausgebildet ist, wobei die Krümmung in die Drehrichtung der Kurbel orientiert ist. Diese Drehrichtung der Kurbel 10 ist in den Fig. 1 bis 3 durch den Pfeil 26 angedeutet.The first crank part 18 is designed in a straight line in the configurations of the crank 10 according to FIGS. 1, 2 and 3. In the embodiment according to FIG. 2, moreover, the second crank portion 20 is formed straight. In contrast, FIGS. 1 and 3 show configurations of the crank 10 in which the second crank part 20 is in each case curved in an arcuate manner, the curvature being oriented in the direction of rotation of the crank. This direction of rotation of the crank 10 is indicated in FIGS. 1 to 3 by the arrow 26 .

Während die Fig. 1 bis 3 Ausbildungen der Kurbel 10 verdeutlichen, bei welchen der radiale Abstand zwischen der Drehachse 14 und dem Gelenkende 16 gleich groß ist wie der radiale Abstand zwischen der Drehachse und der gemeinsamen Verbindungsstelle 22 der beiden Kurbelteile 18 und 20, zeigt die Fig. 4 eine Ausbildung der Kurbel 10, bei welcher der radiale Abstand R zwischen der Drehachse 14 und dem Gelenkende 16 größer ist als der radiale Abstand r zwischen der Drehachse 14 und der gemeinsamen Verbindungsstelle 22 der beiden Kurbelteile 18 und 20. Selbstverständlich ist es auch möglich, daß der Radius r größer ist als der Radius R.While the Fig. 1 illustrate to 3 embodiments of the crank 10, in which the radial distance between the axis of rotation 14 and the joint end 16 is equal to the radial distance between the axis of rotation and the common junction 22 of the two crank portions 18 and 20, shows the Fig. 4 shows a configuration of the crank 10, wherein the radial distance R between the rotation axis 14 and the joint end 16 is greater than the radial distance r between the axis of rotation 14 and the common junction 22 of the two crank portions 18 and 20. Of course, it is also possible that the radius r is larger than the radius R.

In den Fig. 1 bis 4 sind Kurbeln 10 verdeutlicht, deren Kurbelteile 18 und 20 aus einem Stangenmaterial bestehen. Die Kurbelteile 18 und 20 können jedoch auch durch geeignete Schlitzung einer Scheibe realisiert sein.In Figs. 1 to 4 cranks 10 are illustrated, the crank parts 18 and 20 consist of a rod material. However, the crank parts 18 and 20 can also be realized by suitable slitting of a disk.

Claims

1. To convert a linear movement into a rotary movement, or vice versa, provided crank ( 10 ), which is attached with its one end ( 12 ) torque-proof to an axis of rotation ( 14 ), and which is a second, spaced from the axis of rotation ( 14 ) Hinge end ( 16 ), characterized in that the first end ( 12 ) is provided on a first crank part ( 18 ) and the hinge end ( 16 ) on a second crank part ( 20 ) of the crank ( 10 ), which are connected to one another at a common connection point ( 22 ) are rigidly connected, the first and second crank parts ( 18 , 20 ) being dimensioned and connected to one another such that the first crank part ( 18 ) on the axis of rotation ( 14 ) with the imaginary radial connecting line ( 24 ) between the axis of rotation ( 14 ) and the joint end ( 16 ) includes a certain crank angle (α), for which the following applies:
90 ° α 270 °.

2. Crank according to claim 1, characterized in that the radial distance (r) of the connection point ( 22 ) from the axis of rotation ( 14 ) and the radial distance (R) of the hinge end ( 16 ) from the axis of rotation ( 14 ) at least approximately the same size are.

3. Crank according to claim 1, characterized in that the first crank part ( 18 ) is rectilinear.

4. Crank according to claim 1, characterized in that the second crank part ( 20 ) is arcuate, the curvature being oriented in the direction of rotation ( 26 ) of the crank ( 10 ).

5. Crank according to one of claims 1 to 4, characterized in that the connection point ( 22 ) of the two crank parts ( 18 , 20 ) at least approximately opposite the hinge end ( 16 ) with respect to the axis of rotation ( 14 ) in the radial direction, so that the Crank angle (α) is at least approximately 180 °.

6. Crank according to claim 5, characterized , that the crank angle (α) is greater than 180 °.

7. Crank according to one of claims 1 to 6, characterized in that the two crank parts ( 18 , 20 ) consist of rod material.

8. Crank according to one of claims 1 to 6, characterized in that the two crank parts ( 18 , 20 ) are formed by slitting a disc.

9. Use of a crank according to one of claims 1 to 8 as a crank on a bicycle.

10. Use of a crank according to one of claims 1 to 8 in an internal combustion engine.

11. Use of a crank according to one of claims 1 to 8 with a compressor.