DE19538510A1

DE19538510A1 - Taumelantrieb Verstellgetriebe zur Übertragung einer Drehbewegung in eine translatorische Bewegung mit hohem Übersetzungsverhältnis

Info

Publication number: DE19538510A1
Application number: DE1995138510
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Wingensiefen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-10-04
Filing date: 1995-10-04
Publication date: 1997-04-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verstellgetriebe zur Übertragung einer Drehbewegung in eine translatorische Bewegung mit großem Übersetzungsverhältnis gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei bekannten Verstellgetrieben wird eine Zahnstange von einem Zahnrad bewegt. Zur Realisierung einer großen Übersetzung ist ein zusätzliches Rädergetriebe erforderlich. Um eine selbsthemmende Anordnung zu erreichen, ist eine der Getriebestufen selbsthemmend auszuführen, oder es ist eine Sperreinrichtung anzubringen. Weiterhin sind Spindelantriebe bekannt, bei denen entweder die Spindel oder die Spindelmutter drehbar gelagert ist. Spindel, Spindelmutter und die entsprechende Lagerung sind relativ aufwendig in ihrer Herstellung.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Verstellgetriebeanordnung der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die sich durch eine große Übersetzung und einfach herzustellende Einzelteile auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.

Die vorgeschlagene Anordnung ermöglicht den Aufbau eines Verstellgetriebes, das sich durch hohe Übersetzung, einfache, überwiegend durch Stanzen herstellbare Einzelteile, einen kompakten Aufbau und Selbsthemmung auszeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung für eine geradlinige Bewegung,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Getriebeanordnung,

Fig. 3 bis 6 schematisch den Bewegungsablauf der Getriebeanordnung,

Fig. 7 und 8 verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten der Zahnstangen,

Fig. 9 eine erfindungsgemäße Anordnung für eine Schwenkbewegung.

Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelheiten.

Die vorgeschlagene Getriebeanordnung 1 besteht im wesentlichen aus zwei zueinander fixierten Zahnstangen 2 und 2′, einer Antriebseinheit 3 und einer Geradführung 4, die die Zahnstangen 2 und 2′ und die Antriebseinheit 3 zueinander führt.

Die Antriebseinheit 3 ist wie folgt aufgebaut. Eine Taumelscheibe 5 ist auf den Exzentern 6 und 6′ einer Antriebswelle 7 und einer Abtriebswelle 8 gelagert. Die Wellen 7 und 8 sind in einem Gehäuse 9 gelagert. Die Taumelscheibe 5 bildet mit den Exzentern 6 und 6′ und dem Gehäuse 9 als Gelenkgetriebe eine gegenläufige Antiparallelkurbel. Um beide Exzenter 6 und 6′ anzutreiben und ein Durchschlagen in den Totlagen zu verhindern, ist auf der Antriebswelle 7 und der Abtriebswelle 8 das Ersatzgetriebe einer gegenläufigen Antiparallelkurbel angeordnet. Es besteht aus zwei elliptischen Zahnrädern 10 und 10′, die miteinander im Eingriff 11 stehen und jeweils in einem ihrer Brennpunkte 12 und 12′ drehfest mit der Antriebswelle 7 oder Abtriebswelle 8 verbunden sind. Dreht man die Antriebswelle 7, so führt die Taumelscheibe 5 eine hin- und hergehende Bewegung aus, der eine oszillierende Schwenkbewegung überlagert ist.

Die Antriebseinheit 3 ist mit einem Element 13 der Geradführung 4 verbunden und die aus den beiden Zahnstangen 2 und 2′ bestehende Anordnung 14 mit dem anderen Element 13′ der Geradführung 4.

Die Taumelscheibe 5 besitzt seitlich Zahnsegmente 15 und 15′, die abwechselnd auf den Zahnstangen 2 und 2′ abwälzen, wie in Fig. 3 bis 6 gezeigt.

Die Taumelscheibe 5 wälzt sich zuerst auf der einen Zahnstange 2 ab, bis durch die zunehmende Schräglage auch die diagonal gegenüberliegende Verzahnung zum Eingriff 16′ kommt. Danach löst sich durch die wieder abnehmende Schräglage der Zahneingriff 16 auf der ersten Zahnstange 2. Gleichzeitig beginnt die Taumelscheibe 5, sich auf der zweiten Zahnstange 2′ abzuwälzen. Die Taumelscheibe 5 wälzt sich nun weiter ab, bis schließlich durch die zunehmende Schräglage in Gegenrichtung wieder die erste Zahnstange 2 in Eingriff 16 kommt und der Bewegungsablauf wieder von vorne beginnt.

Bei geeigneter Wahl der Bauteilabmessungen und Anpassung der Krümmung der Zahnsegmente 15 und 15′ an der Taumelscheibe 5 bewegt sich die Antriebseinheit 3 pro Umdrehung der Antriebswelle 7 um einen Zahn weiter, oder bei anderer Abstimmung um mehrere Zähne. Eine Umkehrung der Drehrichtung der Antriebswelle 7 hat eine Umkehr der Bewegungsrichtung der Antriebseinheit zur Folge.

Durch die spezielle Schwenk- und Hin- und Herbewegung der Taumelscheibe 5 ist ein stetiger Zahneingriff 16 und 16′ gewährleistet und durch den Antrieb der Taumelscheibe mit Exzentern 6 und 6′ eine Selbsthemmung.

In Fig. 7 ist gezeigt, wie eine Anordnung 14 aus den beiden Zahnstangen 2 und 2′ aus einem Stück bestehen kann. Eine weitere solche Möglichkeit zeigt Fig. 8. Hier ist die Verzahnung als Lochung ausgebildet, in die die entsprechende Gegenverzahnung der Taumelscheibe 5 eingreift.

Einen Schwenkantrieb aus der vorgeschlagenen Getriebeanordnung zeigt Fig. 9. Hier werden statt der Zahnstangen 2 und 2′ kreisbogenformige Zahnsegmente 17 und 17′ eingesetzt, die einen gemeinsamen Mittelpunkt 18 haben. Die Antriebseinheit 3 wird über eine gelenkige Verbindung 19 geführt, die ihren Drehpunkt 20 im Mittelpunkt 18 hat und aus der Anordnung 21 der beiden Zahnsegmente 17 und 17′ und einem an der Antriebseinheit 3 fixierten bis zum Drehpunkt 20 reichendem Hebelarm 22 besteht.

Bezugszeichenliste

1 Getriebeanordnung
2 Zahnstange
2′ Zahnstange
3 Antriebseinheit
4 Geradführung
5 Taumelscheibe
6 Exzenter
6′ Exzenter
7 Antriebswelle
3 Abtriebswelle
g Gehäuse
10 Elliptisches Zahnrad
10′ Elliptisches Zahnrad
11 Zahneingriff von 10 und 10′ 12 Brennpunkt von 10
12′ Brennpunkt von 10′
13 Element von 4
13′ Element von 4
14 Anordnung aus 2 und 2′
15 Zahnsegment
15′ Zahnsegment
16 Zahneingriff von 2 und 15
16′ Zahneingriff von 2′ und 15′
17 Kreisbogenförmiges Zahnsegment
17′ Kreisbogenförmiges Zahnsegment
18 Mittelpunkt von 17 und 17′
19 Gelenkige Verbindung
20 Drehpunkt
21 Anordnung aus 17 und 17′
22 Hebelarm

Claims

1. Getriebeanordnung zur Übertragung einer Drehbewegung in eine translatorische Bewegung, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Taumelscheibe einer Antriebseinheit sich mit ihren seitlich angeordneten Zahnsegmenten zwischen zwei feststehenden parallelen Zahnstangen bewegt und sich dabei abwechselnd auf den beiden Zahnstangen abwälzt und sich so auf den Zahnstangen weiterbewegt und daß die Antriebseinheit über eine Geradführung mit den Zahnstangen verbunden ist, wobei sich die Antriebseinheit zusammensetzt aus einem Gehäuse, zwei darin gelagerten Wellen, auf deren Exzentern die Taumelscheibe gelagert ist und zwei miteinander im Eingriff stehenden elliptischen Zahnrädern, die jeweils in einem ihrer Brennpunkte drehfest mit den Wellen verbunden sind, so daß die Bauteile der Antriebseinheit miteinander als Gelenkgetriebe eine durchschlagsichere gegenläufige Antiparallelkurbel bilden, wobei durch das Drehen einer der beiden Wellen die Antriebseinheit in Bewegung gesetzt wird.

2. Zahnstangenanordnung für eine Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zahnstangen über ein oder mehrere Verbindungselemente miteinander verbunden sind.

3. Zahnstangenanordnung für eine Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zahnstangen und die Verbindung zwischen ihnen aus einem Bauteil bestehen und entsprechend ausgeformt sind.

4. Geradführung für eine Zahnstangenanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Führungselement der Geradführung Bestandteil der Zahnstangenanordnung ist.

5. Geradführung für eine Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Führungselement der Geradführung Bestandteil des Gehäuses der Antriebseinheit ist.

6. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Geradführung gekrümmte Führungselemente verwendet werden und daß die Zahnstangen der gekrümmten Führung angepaßt werden.

7. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeanordnung als Schwenkantrieb ausgelegt wird, wobei statt der Zahnstangen kreisbogenformige Zahnsegmente mit einem gemeinsamen Mittelpunkt eingesetzt werden und die Antriebseinheit über eine gelenkige Verbindung geführt wird, die den Drehpunkt im Mittelpunkt der beiden Kreisbogen hat.

8. Schwenkantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß statt der kreisbogenförmigen Zahnsegmente außen- und innenverzahnte Zahnräder verwendet werden und daß dadurch beliebig große Schwenkwinkel möglich werden.