DE8901360U1

DE8901360U1 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Längsbewegung und umgekehrt

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Publication number: DE8901360U1
Application number: DE8901360U
Authority: DE
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Priority date: 1988-04-13
Filing date: 1989-02-07
Publication date: 1989-06-08

Description

JDIPL-ING. PETER OTTE PATENTAfWAbX-. .;;.;··. Vertreter beim Europäischen Patentamt / European ffehlnt AttemdyV^ ' &iacgr;_§<: ;;: Tiroler Straße

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Herr Franz Georg Miller, August-Lämmle-Wea 10 7250 Leonberg

Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung In eine Längsbewegung und umgekehrt

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vorrichtungen, Stellantriebe und Systeme, bei denen eine lineare (Hub)Bewegung in eine Rotationsbewegung und umgekehrt umgewandelt werden kann, sind in einer Vielzahl von AusfUhrungsformen bekannt, beispielsweise Dampfmaschinen, Verbrennungsmotoren u. dgl. als aktive Systeme, bei denen die Linearbewegung eines druck· beaufschlagten Kolbens Über eine Kolbenstange oder Pleuelstange auf einen rotierenden Körper, beispielsweise ein Rad oder die Kurbelwelle einer Maschine, übertragen wird. Nachteilig ist bei diesen Antrieben,

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daß nur während eines eingeschränkten Winkels eine darüber hinaus noch stark ungleichmäßige Kraftübertragung, beispielsweise vom Kolben auf eine Kurbelwelle, möglich ist.

Diese Systeme gehören zur Gruppe der Kurbeltriebe; eine gleichmäßige Kraftübertragung ergibt sich beispielsweise in der Grundform der Paarung Zahnstange -Ritzel und den vielen, hierzu gehörenden sonstigen Ausführungsformen.

Schließlieh sind Vorrichtungen zur Umwandlung von Drehbewegungen in Längsbewegungen und umgekehrt unter dem Begriff sogenannter Kugelumlaufspindeln bekannt geworden, bei denen Wälzkörper beliebiger Form, üblicherweise Kugeln, zwischen einer schraubenförmig geführten Außenlaufbahn in einem Gehäuse und einer ebenfalls schraubenförmig verlaufenden Innenlaufbahn auf einer Welle laufen. Diesen Kugelumlauf-Systemen können beispielsweise die folgenden Veröffentlichungen zugeordnet werden: DE-OS 2 241 206; DE-PS 27 50 054; DE-PS 28 23 729; europäische Patentveröffentlichung 0 102 855 sind europäische Patentveröffentlichung 0 177 702. Bei allen diesen auf dem Prinzip der Kugelumlaufspindel beruhenden Bewegungenabläufen ist «ine Innere, gegebenenfalls mit schraubenförmig verlaufenden Muten versehene Spindel in einer Hülse oder Mutter gelagert, wobei während des kinematischen Bewegungsablaufs in den Muten laufende Kugeln läng* der Mutter transportiert werden, so da0 innerhalb der Mutter mindestens ein Kugelrucklaufkanal vorgesehen sein muß. Die Kugeln laufen insofern innerhalb der

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Muttor um.

Schließlich sind noch Speziallösungen bekannt (DE-OS 30 48 917; DH-OS 24 16 946; europäische Patentanmeldung 0 136 492 und europäisches Patent CC 60 320}, die örtlich su.*n Un*.sstssn einer linearer. Bewegung in eine Drehbewegung geeignet sind, auf die aber nicht genauer eingegangen zu werden braucht, da diese zum Gegenstand vorliegender Erfindung fern liegen.

Insgesamt läßt sich feststellen, daß die bekannten Vorrichtungen kompliziert und bauaufwendig sind, räumlich meistens viel Platz benötigen und in den überwiegenden Fällen hier speziell beim mit Federvorspannung der Kugeln arbeitendem Kugelumlaufspindelprinzip besonders verschleißanfällig sein dürften.

Dsr Erfindung liegt daher die Aufgabe *us?unde. eine Vorrichtung als Stellantrieb zur Umwandlung von Drehbewegungen in Längsbewegungen und umgekehrt zu schaffen, die sich kostengünstig und einfach herstellen läßt und in der Bewegungsumsetzung besonders reibungsarm arbeitet.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß bei sehr einfachem Aufbau mit nur wenigen erfor-

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derHohen Baukomponenten eine sehr genaue Umsetzung der jeweiligen Bewegungen möglich ist, so daß sich die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere auch fUr sehr empfindliche Steuervorgänge, beispielsweise Ventilklappenantriebe, bei Montagerobotern, wo es auf Griffgenauigkeit ankommt, zur Durchführung von Schwenkbewegungen aller Art, beispielsweise bei Werkzeugmaschinen u. dgl., andererseits aber auch für Pumpen beliebiger Art, insbesondere sogenannte Dickstoffpumpen/ auch mit Zwangerückführung, einsetzen läßt.

Grundsätzlich ist die Möglichkeit des Einsatzes der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umwandlung von Bewegungen unbegrenzt, insbesondere auch wegen der Reibungsarmut, die mit einem entrsprechend geringen Verschleiß einhergeht. Besonders vorteilhaft ist daher auch bei vorliegender Erfindung, daß in einer Ausgestaltung unmittelbar parallel nebeneinander angeordneten beiden äußeren und inneren Mitnahmeelemente, die üblicherweise Kugeln sind, in der gleichen Ausnehmung des Hubteils aufgenommen sind, also in diesem direkt aneinander grenzen.

Im Gegensatz zu der üblichen Aufnahme einer solchen Kugel, die der Form der Kugel folgend beispielsweise eine halbkugelförmige Ausnehmung oder eine Kalottenform bildet, in welcher dl« eine Kugelhälfte gelagert ist, während die andere längs einer äußeren Führungsrille dann gleitet oder in dieser abläuft, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung die Lagerung im Hubteil für die beiden aneinandergrenzenden Kugeln von einer einfachen, durch-

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gehenden und daher offenen Bohrung gebildet.

Muß daher bei den bekannten AusfUhrungsformen die Kugel mindestens auf einer Seite unter Reibung ablaufen, nämlich Üblicherweise an der RUckwandung ihrer Lagerausnehmung entlangrutschen, wenn sie beispielsweise längs der Führungsrille eine Diehbeweyung durchführt, so ergibt sich bei vorliegender Erfindung der erhebliche Vorteil, daß die beiden in der gemeinsamen Lagerausnehmung befindlichen Kugeln notwendigerweise bei der stattfindenden Bewegung eine gegenläufige Drehbewegung durchführen, also auch aneinander abrollen können, so daß überhaupt nur aneinander abrollende Kugelbewegungen und keine Schleifbewegungen auftreten können.

Abgesehen von dieser besonders erheblichen Reibungsreduzierung bildet daher die eine Kugel immer für die andere einen Teil der Lagerausnehmung mit, die daher auch völlig anders gestaltet werden kann und wobei die Kugeln in ihrer Lagerausnehmung lediglich seitlich punktförmig in dieser geführt werden, also einmal wegen dieser punktförmigen Berührung an den beiden Seiten und wegen der abrollenden Arbeitsbewegungen in der zugeordneten Laufrinne oder Nut bzw. aneinander praktisch keiner Reibung unterworfen sind.

Die erhebliche Vereinfachung der Lagerausnehmungen für die Kugeln besteht darin, daß diese normale Bohrungen hier im Hubteil sein können, wobei in jede Bohrung die beiden Zwillingskugeln so eingesetzt werden, daß sie mit etwas mehr als der Hälfte ihres Volumens in der Lagerausnehmung, also innen, sitzen bzw. mit entsprechend weniger als ds!s Hälfte nach

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außen aus der Lagerausnehmung heraustreten und dort in entsprechende FUhrungsnuten oder Laufrillen eingreifen.

Vorteilhaft ist ferner, daß der gesamte Stellantrieb nach vorliegender Erfindung im wesentlichen aus baulich einfschsn, rctaticnssynssstrischsK (Dreh»Teilen besteht, wobei durch entsprechende Bemessung mit geringem baulichem Aufwand und Herstellungsaufwand erhebliche Kräfte, aufgrund der verfügbaren Kolbenfläche, aus der linearen Bewegung des Kolbens in die Rotationsbewegung eines Drehabtriebs optimal verlustarm übertragen &ngr; erden können, wenn man auf dieses spezielle AusfUhrungsbeispiel abstellt.

Es versteht sich, daß zur weiteren Verminderung von ReibungseinfIUssen die Laufrillen oder FUhrungsnuten, seien diese nun schraubenlinienförmig oder axial geradlinig verlaufend im Hubteil und/oder in einer äußeren Gehäussfcrsn angeordnet, in ihren¹. Radialschnitt gesehen teilkreisförmig, entsprechend dem Radius der beteiligten Kugeln, ausgebildet sind, so daß sich auch hier eine sichere und reibungsarme, bündige Führung ergibt.

Die erfindungsgemäße Grundkonzeption lä£t sich als Stellantrieb zur Erzeugung einer linearen Ausgangsbewegung oder einer Ausgangsdrehbewegung bei den verschiedensten Steuer-, Regel- oder Stellvorgängen einsetzen, wobei je nach Auslegung Drehbewegungen über Vorgegebene Winkelgrade und Hubbewegungen über bestimmte Wege, auch reziprok und bei den Drehbewegungen kontinuierlich umlaufend, erzeugt werden können;

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ferner ist die vorliegende Erfindung als Pumpe, Kompressor, aber auch als Motor einsetzbar, wobei auch problemlos Ventilsteuerungen realisiert und aus den ohnehin auftretenden Drehbewegungen abgeleitet werden können.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung vorliegender Erfindung besteht darin, das Hubteil in Form eines Kolbens innerhalb einer Arbeitskammer anzuordnen und durch ein gasförmiges oder flüssiges Medium in der einen bzw. anderen Richtung anzutreiben, wobei sich als Ausgang eine Drehbewegung um beliebige Winkelgrade, auch um mehr als eine Umdrehung, falls gewünscht, ergibt. Es stützen sich dann jeweils in vorteilhafter Ausgestaltung eine größere Anzahl von über den Umfang verteilten Kugelpaaren gegenüber dem Gehäuse des so gebildeten Stellantriebs und an der sich drehenden Abtriebswelle ab, wobei diese Kugelpaare gleichzeitig durch den bewegenden Kolben eine Axialverschiebung erfahren. Je eine Kugel des in einer durchgehenden Bohrung in einer schürzenartigen Erstreckung des Kolbens als Hubteil angeordneten Kugelpaares läuft dabei in einer äußeren, axial oder schraubenlinienförmig (im Gehäuse) angeordneten Nut und die andere, innere Kugel in einer ebenfalls schraubenlinienförmig oder axial verlaufenden Nut bzw. jeweils Führungsrille mit entsprechend gewünschten Steigungen, wodurch sieh eine Zwangeführung ergibt und beide Kugeln reibungsarm in ihren jeweiligen Nuten und aneinander abrollen.

Durch die in den Unteransprüahen aufgeführten Maßnah-

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men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgeroäßen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist hier noch die Möglichkeit, im Drehteil einen Energiespeicher in Form einer Vorspannungsfeder anzubringen und so auf den Hubteil ein -wirken zu lassen, daß dieser selbsttätig in eine Ausgangsposition jeweils zurückgeführt wird, so daß für die Kolbenbewegung jeweils nur Druck auf diesen aus einer Richtung ausgeübt zu werden braucht.

Eine weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung im Bereich der Zwillingskugeln als Mitnahmeelemente beruht auf der Überlegung, daß zwar für langsam laufende Aggregate auf der Basis vorliegender Erfindung die insofern innere Führung der beiden Zwillingskugeln im Hubteil bzw. in dessen Verlängerung (Kolbenschürze), wo die Zwillingskugeln in Radialbohrungen gehalten sind, eine hinreichende Genauigkeit und auch Resistenz gegen Abnutzung u. dgl. bietet, bei schnell laufenden Aggregaten aber mit Vorteil von der Möglichkeit Gebrauch gemacht werden kann, die insofern nur punktförmige Abstützung jeder Kugel in ihrer Radialbohrung durch eine indirekte , noch reibungsfreiere Lagerung zu ersetzen.

Diese indirekte Lagerung besteht darin, daß in der Radialbohrung des Hubteile bzw. dessen Verlängerung wiederum Kugeln angeordnet sind, gegen die eich die Mitnahmekugeln im einfachsten Fall abstützen, so daß sie nicht direkt an der inneren Fläche der Radialbohrung abrollen/ sondern an einem kugelkranaähnlichen Kraftübertragung·- oder -Zwischenteil, welches die von den Mitnahmekugeln herrührenden Kräfte auffängt,

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verteilt und schließlich durch mindestens teilweises Abrollen an der Innenwandung der Radialbohrungen im Hubteil oder dessen Verlängerung auf dieses überträgt.

Hierdurch ergibt sich mit besonderem Vorteil eine Auffächerung und Verteilung der einwirkenden Kräfte, eine bessere Umsetzung der entstehenden Reibung mindestens teilweise in Rollreibung, so daß es insgesamt vermieden wird, daß es bei schnellem und langandauerndem Betrieb zu möglichen Einarbeitungen der Hitnahmekugeln in ihren R&dialbohrungen kommt.

Durch die Zwischenschaltung weiterer Kugellagerkränze, cL'.e sich untereinander, an der Innenwandung der jeweiligen, sie aufnehmenden Radialbohrungen und an den zugewandten Kvjelflachen der Hitnahmekugeln abstützen, ergeben sich verbesserte Laufbedingungen insbesondere bei Aggregaten mit schnellen Bewegungsabläufen, wobei die möglichen AusfUhrungsformen der verwendeten Kugelkränze einer Vielzahl von Varianten zugänglich sind.

In vorteilhafter Weise werden die in den Radialbohrungen sitzenden weiteren Kugeln, Kugellagerkränze, Stütz- oder Lagerkugeln von als Führungen für diese wirkenden Laufkäfigen oder Büchsen aufgenommen, die aus gehärtetem Material bestehen und die in die Radialbohrungen des Hubteile eingepreßt sein können. Zur Unterscheidung zu diesen Innenkugeln, die also in den Büchsen oder direkt in der Radialbohrung laufen, stützen sich die Mitnahmekugeln in Form von Außenkugeln an diesen Innenkugeln ab und halten sie auch in Position« Jabei kann die den Käfig für die Innenkugeln bildende Büchse auch in einer Abeohulterung der Ra-

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dialbohrung(en) sitzen und gegen ein Herausfallen durch einen Federring gesichert sein.

Vergleicht man zusammenfassend die wesentlichen Vorteile vorliegender Erfindung etwa mit einem Hubkolbenmotor , dann ergibt sich folgendes. Bei einem Hubkolbenmotor, der Über einen Kurbeltrieb seine Kurbenlinearbewegung in eine Drehbewegung umsetzt, ivt das pro Umdrehung aufgebrachte Drehmoment notwendigerweise stark ungleichförmig, es ergeben sich also im Drehmcmentverlauf erhebliche Maxima und Minima, die nicht nur auf die Drucküberhöhung bei der Explosion eines zündfähigen Gemisches zurückzuführen sind,sanctern hauptsächlich auch darauf, daß in die Drehmomententwicklung der Winkel eingeht, zu dem sich der die Pleuelstange lagernde Kurbelwellenzapfen zum jeweiligen Moment des Arbeitstaktes befindet.

Darüber hinaus besteht beim Hubkolbenmotor eine direkte Beziehung zwischen dem maximal erzeubaren Drehmoment und dem Hub des Kolbens, da die Kurbelwelle durch den Abstand des Anlenkungspunktes des Pleuels einerseits das mögliche Drehmoment bestimmt, andererseits aber durch dieses Maß gleichzeitig auch der Kolbenweg, also der Hub bestimmt wird.

Der Erfindung gelingt es, sich aua dieser geometrischen Fesselung zu lösen - mögliches Drehmoment und Hub sind unabhängig voneinander, da man den Durchmesser des Drehteils und entsprechend des dieses umfassenden Hubteils beliebig auelegen kann, wodurch eich die Wege und die Steilheit des inneren Nutverlaufis ändern können.

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Dabei ist es ferner mit großen Vorteilen noch möglich, nicht nur die Steigung beispielsweise der inneren Führungsnuten beliebig zu legen, beispielsweise also für einen nach unten gehenden Arbeitshub flacher zu gestalten als etwas für den nach oben verlaufenden Rückholhub, wenn man hier mit einem Hubkolbenmotor vergleicht, was richtungsabhängig unterschiedliche Geschwindigkeiten des Kolbens bedeutet, sondern man kann auch die Anzahl der pro Umfang des Drehteils nach oben und unten verlaufenden VollhUbe ungerade machen. Letzteres bedeutet nämlich, daß, wieder bezogen auf die Arbeitsweise eines .Aibkolbennotors, der auf die Explosion zurückzuführende Arbeitshub jeweils wechselnd auf eine andere innere Führungsnut trifft, so daß ein möglicher Verschleiß vollkommen gleichmäßig verteilt werden kann.

Im Grundprinzip ersetzt die vorliegende Entwicklung das Kurbelwellenprinzip, wobei eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten bestehen. Beispielsweise können je zwei der erfindungsgemäßen Bewegungssysteme einander gegenüberliegend mit ihren Drehteilen auf ein gemeinsames Zahnrad arbeiten, wobei es dann möglich ist, eine beliebige Anzahl solcher Doppelaggregate in Kreisform um ein weiteres, von den jeweiligen Einzelzahnrädern dann gemeinsam angetriebenes Zahnrad anzuordnen. Auf diese Weise können auf kleinem Raum eine Vielzahl von Kolbenzylinderaggregaten angeordnet werden, beginnend mit dem lediglich zwei Aggregate umfassenden Zwei-Zylinder- bis zu einem Zwölf-Zylinderaggregat oder noch darüber hinaus, bei welchem dann sechs Doppelaggregate £Lanetenförraig um ein gemeinsames anzutreibendes Zahnrad angeordnet sind.

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Ein solches Antriebsaggregat kann als Pneumatikmotor, Explosionsmotor (Kolbenmaschine) oder Hydromotor ausgelegt sein, wobei beliebige Arbeitsverfahren (Zweitakter, Viertakter) Anwendung finden können. Wegen der geringen Baugröße auch bei Mehrzylinderaggregaten könnten diese unmittelbar als Achsmotoren eingesetzt werden, auch in sternförmiger Anordnung.

Besonders geeignet ist die vorliegende Erfindung ferner zur Realisierung von Schrittmotoren, die erhebliche Drehmomente pro Hub oder Schrittabfolge erzeugen können, als Schwenkantriebe von &khgr; ... über 360°, beispielsweise mit Feder rückstellung; als Dosierpumpen mit Kolben oder Membran für Dickstoffe, als Kompressoren, beispielsweise für Niederdrucksysteme, als Vakuumpumpen, als Hub-Dreh-Schalter zur präzisen Positionierung, als reine Bewegungswandler (Hub in Drehmoment oder umgekehrt), auch zur Hand- oder Fußbetätigung, als Meßwertaufnehmer bei Dreh- oder Hubbewegungen im feinmechanischen Bereich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erste, insbesondere als Stellantrieb verwendbare Ausführungsform vorliegender Erfindung, speziell zur Umsetzung einer linearen (reziproken) Hubbewegung in eine Ausgangsdrehbewegung ; Fig. 2 eine der Darstellung der Fig. 1 vergleichbare

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Ausflihrungsform, ebenfalls im Längsschnitt, wobei die Ansteuerung des Hubkolbens lediglich einseitig erfolgt, bei dessen selbständiger Rückführung in die Ausgangsposition;

Fig. 3 eine den Darstellungen der Figuren 1 und 2

vergleichbare Ausfuhrungsform eines Stellantriebs, ebenfalls im Längsschnitt, ergänzend vervollständigt durch auf den Drehantrieb einwirkende Arretier- und Freigabesysteme derart, daß sich aus der (reziproken) Hubbewegung eine kontinuierlich in einer Drehrichtung verlaufende Ausgangsdrehschrittbewegung ergibt;

Fig. 4 eine AusfUhrungsform, bei der sich eine kontinuierliche Drehbewegung in eine oszillierende Hubbewegung umsetzen läßt, vorzugsweise mit zusätzlich gebildeten Steuerzeiten für Ventilsteuerungsmöglichkeiten (Flachscheibenventil);

Fig. 5 zeigt schematisiert im Ausschnitt lediglich

den Arbeitsbereich der Mitnahme-Zwillingskugeln in einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung, in welcher zwischengeschaltete, bevorzugt die Form von Kugelkränzen aufweisende zusätzliche Lagerkugeln in den Radialbohrungen von Hubteil oder dessen Verlängerung angeordnet sind;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die eine Seite des in der Radialbohrung angeordneten Lagerkugelkranzes, gegen welchen, zunächst axial und dann mit axial-radialer Kräftverteilung beim Betrieb eine äußere Mitnahmekugel anliegt, entsprechend dem Schnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 5;

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Anordnung

von Zwischenlagerkugeln innerhalb der Radial-

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bohrung von Hubteil oder dessen Verlängerung, wobei eine Vielzahl aneinandergrenzender Kugelkränze mit Kugeln kleineren Durchmessers in der Radialbohrun£ angeordnet sind;

Fig. 8 eine weitere AusfUhrungsform, ebenfalls in Teildarstellung, bei der die beiden auf die innere und die äußere nitnahmekugei gerichteten Lagerkugelkränze sich nach innen gegeneinander und/oder auf einen inneren, auf Lücke liegenden zusätzlichen Kugelkranz abstützen;

Fig. 9 die Möglichkeit, die Kugelkränze beidseitig aus einer Vielzahl aneinandergrenzender kleinerer Kugeln anzuordnen, die in einer erweiterten Abschulterung der Radialbohrung angeordnet sind;

Fig.10 eine der Darstellung der Fig. 9 schematisiert entsprechende Ausführungsform mit dem Unterschied, daß die aus kleineren Kugeln gebildeten Lagerkugelkränze in inneren Kingausnehmungen der Radialbohrung angeordnet. Und dort von den von außen anliegenden Kugelsegmenten der Mitnahmekugeln gehalten sind;

Fig.11 eine weitere Ausführungsform, in welcher lediglich ein gemeinsamer Lagerkugelkranz dann vorzugsweise in einer mittigen Ring&usnehmung der Radialbohrung angeordnet ist, gegen den von beiden Seiten die entsprechenden Kugelschalen der äußeren Mitnahmekugeln drücken;

Fig.12 zeigt ebenfalls im Ausschnitt und zum Teil perspektivisch die Anordnung der Kugelkränze für die Lagerkugeln in einem gemeinsamen äußeren Laufring, der nach Art eines halben Kugellagers in die Radialbohrung eingesetzt ist und wobei

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die in den Laufring eingesetzten Kugeln ebenfalls durch die äußeren Mitnahmekugeln gehalten sind;

Fig.13 zeigt schließlich ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel, bei dem die dann wieder beidseitigen Lagerkugelkränze in einer axial nach außen geöffneten Ringausnehmung von halbkugelförmiger Form eingesetzt und in dieser durch die jeweilige zugewandte Hitnahmekugel gehalten sind, während

Fig.14 ein weiteres vereinfachtes Ausführungsbeispiel ⁿ zeigt, in welchem die beidseitigen Luagerkugel- " kränze in einen inneren Ringhohlraum von Hubteil bzw. dessen Verlängerung eingesetzt sind und an dessen Wandungen, aneinander und in ihrer Position ferner von den beiden äußeren Mitnahmekugeln gehalten sind;

Fig.15 zeigt ein bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel,

bei dem beidseitig (vier) Innenkugeln in einem eingesetzten Laufkäfig an diesem und aneinander anliegen und entsprechende (vier) Stützpunkte für die Außenkugeln vorgeben, wobei

Fig.16 schematisch und sum besseren Verständnis die Anordnung der Innenkugeln in der Büchse in einer Draufsicht zeigt;

Fig.17 zeigt eine weitere AuefUhrungsform, bei der

die Außenkugeln ohne weitere Hilfe- oder Stützkugeln unmittelbar in einem in die Radialbohrung eingesetzten Laufkäfig gehalten sind, wobei, wie

Fig.18 zeigt, der Laufkäfig auch zweigeteilt sein kann;

die Figuren 19 und 20 zeigen den zweigeteilten Lauf*

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käfig mit Möglichkeiten zur Lagerspieleinstellung und die

Figuren 21 und 22 zeigen den Zusammenbau von zunächst zwei Aggregaten ineinanderliegend und in

Fig.22 dann eine größere Anzahl von Doppelaggregaten, in Sternform angeordnet und in diesem Sinne einen Zwölfzylindermotor bildend, die auf ein gemeinsames innenliegendes Zahnrad arbeiten.

Fig.23 zeigt schließlich als Teilschnitt eine verbesserte Kolbenführung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, lineare bzw. rotatorische Bewegungen problemlos verschleiß- und reibungsarm dadurch ineinander zu überführen, daß drei Strukturteile, ein Drehteil, ein Hubteil und ein äußeres Mantel- oder Gehäuseteil vorgesehen sind, wobei im Hubteil Zwillingskugeln oder Kugelpaare als Mitnehmer unmittelbar parallel nebeneinander liegend und aneinander grenzend angeordnet sind, die nach außen in entsprechend ausgebildeten und geformten Laufrillen bzw. Führungenuten einmal dea Drehteile und zum anderen der umgebenden Gehäuseform geführt sind. Basierend auf dieser Grundkonzeption eröffnen sich eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten und Ausbildungeformen, von denen im folgenden lediglich einige zum besseren Verständnis erläutert werden; es versteht sich zunächst, daß bei den jetzt speziell erläuterten Vorrichtungen immer auch die entgegengesetzte Bewegungsrichtung möglich ist, d.h. die erzeugende Kraft kann entweder die Hubbewegung (lineare Bewegung) oder die

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Drehbewegung als Rotationsbewegung sein, wobei dann immer die andere Bewegung die Ausgangsgröße ist, und ferner isb die Erfindung nicht auf die vorgestellten Ausführungsformen beschränkt.

In Fig. 1 ist der Stellantrieb mit 10 bezeichnet; er umfaßt ein innerhalb eines Gehäuses 11 gleitverschieblich angeordnetes Hubteil 12 und ein innerhalb des gleichen Gehäuses 11 drehbar gelagertes Drehteil 13. «Dabei kann das Gehäuse 11 aus zwei Teilen bestehen, einem Gehäuseunterteil 11a und einem Gehäuseoberteil 11b.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist in einer Bohrung 13 des Gehäuseoberteils 11b das Hubteil 12, welches im folgenden als Kolben bezeichnet wird, gleitverschisbli^h (gegebenenfalls auch drehbar) gelagert, während iwi Gfhäuseunterteil 11a (diese Ausdrücke sind bezogen auf die Darstellungen in der Zeichnung und schränken nicht auf eine räumliche Orientierung ein)

. eine abgetreppte Bohrung 15 das Drehteil L3 aufnimmt, welches bei dem dargestellten Ausführun^sbeispiel über ein spezielles Lager 16 (Kugellager, Rillenlager, axiales Drucklager &ogr;. dgl.) gelagert ist.

Bei dieser Anordnung greifen ferner Drehteil 13 und Kolben 12 ineinander, mit Vorteil so, daß eine herabgezogene Kolbenringschürze oder eine Ringwandung 12a das Drehteil 13 oberhalb des Lagers 16 aufnimmt und umgibt. Bei dieser AusfUhrungsform bildet daher der Kolben 12 mit der Innenwandung der Bohrung 14 einen ersten Arbeitsraum 17, während ein zweiter Arbeitsraum bei hochgefahrenem Kolben gebildet ist, der von der abgetreppten Bohrung 15 des unteren Gehäuseteil·

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11a, dem nach innen ragenden Drehteil 13 und der Kolbenunterseite gebildet ist.

Ein wesentliches Merkmal vorliegender Erfindung besteht darin, daß es sowohl zwischen der von der zylindrischen Ausnehmung 18 des Kolbens 12, gebildet von der Kolbenschürze 12a und der in diese hineinragenden Verlängerung des Drehteils als auch zwischen der diese Kolbenverlängerung, also die Kolbenschür^e 12a aufnehmenden Bohrung 15 und der Kolbenschürze jeweils kinematische Verbindungen gibt, die ZwangsfUhrungsmittel für den relativen Bewegungsablauf bilden.

So sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Bohrungen am unteren Rand der Kolbenschürze 12a jeweils Kugelpaare 19a, IDb, 19c... in Quer- oder Radialbohrungen 20 der Kolbenschürze 12a aufgenommen, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die jeweiligen Zwillingskugeln in ihren von den Bohrungen 20 gebildeten Lagerausnehmungen praktisch bündig sitzen, jedoch jeweils etwa zur Hälfte auf beiden Seiten nach außen ragen, wenn sie in ihrer jeweiligen Lagerausnehmung im wesentlichen bündig aneinander grenzen.

Mit diesen ihre Lagerbohrungen 20 Überragenden "Kugelhälften" greifen die Zwillingskugeln jeweils in Laufrillen oder Führungsnuten der angrenzenden Bauteile ein, d.h. die jeweils Süßeren Kugeln sitzen ferner in FUhrungsnuten 21 der inneren Gehäusebohrung, während die inneren Kugeln in FUhrungsnuten '22 des Drehtetla 13 eingreifen« Bs versteht sich, dad hier auch die FUhrungsnuten 21 bzw» 22 so ausgebildet sind, daß

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diese in ihrer Au·nehmung&bgr;form im weeentllehen der Kugelhalbform bündig entsprechen, wobei die Dicke der die Lagerbohrungen 20 bildenden KolbenechUrze 12a annähernd einem Kugeldurchmesser entspricht.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird bevor- j zugt zur Generierung einer Ausgangsdrehbewegung so ver- | fahren, daß die Kolbenbewegung angetrieben ist; daher ist ergänzend und lediglich stark schematisiert noch eine Druckversorgung 23 dargestellt, bestehend aus Antriebsmotor 24 mit nachgeschalteter Pumpe 25, einem elektrischen oder elektronischen Schaltungsteil 26 und einem Umschaltventil 27, welches hier als 6/2-Wegeventil ausgebildet ist.

Ferner sind in diesem Falle die äußeren (Gehäuse)Führungsnuten 21 bevorzugt als vollkommen axial verlaufende Hüten ausgebildet, während die inneren Drehteil- X Nuten 22 schraubenlinienförmig verlaufen mit beliebiger Steigung, vorzugsweise einer Steigung von 45°.

Ferner können, um eine sichere Führung des Kolbens 12 | über seine Kolbenschürze 12a, die auch als Kolben- '^;

schaft bezeichnet werden kann, mit dem Gehäuseunterteil 11a und dem in diesem Fall als Abtriebswelle ausgebildeten Drehteil zu erreichen, je nach Länge des Drehteils i» gegebenen Axialabstand zueinander und vorzugsweise symmetrisch zur Gehäuseachse noch weitere Kugelpaarungen vorgesehen sein, wie es sich ferner versteht, daß diese F.ugelpaarungen 19a, 19b... nicht nur so wie in der Fig. 1 dargestellt einander unmittelbar gegenüberliegend als Zweierpaarung vorgesehen sein kön-

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non, sondern gleichmäßig Über den Umfang verteilt eine Vielzahl von Zwillingskugeln in entsprechend verteilten Lagerbohrungen 20 in der Kolbenschurze 12a vorgesehen sein können, beispielsweise so viele, wie die aneinander grenzende Nutenanordnung in dem Drehteil Überhaupt ermöglicht. Dies hängt natürlich auch von dem Durchmesser der Kugeln ab. Hierdurch verteilt sich die Belastung auf eine Vielzahl von Mitnehmerpaarungen, so daß sich einerseits eine verbesserte Leichtgängigkeit, verbunden mit der Möglichkeit, auch starke Kräfte zu bewegen, ergibt.

Es ist ferner erkennbar, daß dann, wenn man eine zusätzliche Drehbewegung des Kolbens 12 zuläßt, auch die äußeren Führungsnuten 21 schraubenlinienförmig geneigt verlaufen können, so daß sich je nach Richtung der Neigung Übersetzungen bzw. Untersetzungen der Drehbewegung mit Be&ug auf die Linearbewegung bei vorgegebenem Hub, nach Art eines Differentialgetriebes, wie ohne weiteres einzusehen, ergeben. Eine mögliche Grundfunktion vorliegender Erfindung besteht daher darin, daß von der elektronischen Steuerschaltung 26 das Magnetventil aus der in der Zeichnung dargestellten Position in die andere Position umgeschaltet wird, d.h. der die Abwärtsbewegung des Kolbens bewirkende , von der Förderpumpe 25 erzeugte Druck (hydraulisch oder pneumatisch) wird umgesteuert; der Arbeitsraum 17 wird entlastet, und das Druckmittel beaufschlagt nunmehr die Kolbenunterseite. Hierdurch verlagert sich der Kolben nach oben, wobei die äußeren Kugeln jeder Kugeldoppelpaarung in den zur Vereinfachung zunächst als axial verlaufenden äußeren Führungsnuten

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21 des unteren Gehäuseteile 11a laufen, wodurch einerseits eine Drehbewegung des Kolbens 12 arretiert ist, andererseits aber gleichzeitig den inneren Kugeln die Möglichkeit geboten wird, an den äußeren "Rückkugeln" sozusagen abzulaufen und natürlich gleichzeitig durch ihren Eingriff in die schraubenlinigen Führungsnutsn 22 anr. Drshteil diesss zur Durchführung einer Drehbewegung mitzunehmen.

Hier wird der Vorteil der Reibungsarmut erkennbar, wenn man sich vorstellt, daß die jeweils äußere Kugel etwa der in der Zeichenebene der Fig. 1 linken Kugelpaarung bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens eine Drehbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn durchführt. In gleicher Weise führt die zu dieser Paarung gehörende innere Kugel eine Drehbewegung im wesentlichen im Uhrzeigersinn durch, so daß erkennbar wird, daß an ihrem jeweiligen (punktförmigen) Berührungsbereich die Kugeln nicht aneinander reiben, sondern effektiv aneinander auj.aUi.Sn f WxS aUCn u.i.3 i*j.Sxii3Ii ricxxG xititSlTiia j.*/ \aSjT

Kugeln erkennbar machen.

Es versteht sich, daß sich der Winkel der Drehbewegung aus der Steigung der inneren Führungsnuten, aus der Länge des Drehteils und entsprechend dem möglichen Hub des Kolbens ergibt, ferner daraus, ob die äußeren FUhrungsnuten 21 im unteren Gehäuseteil 11a axial verlaufen oder ebenfalls schraubenförmig in der einen oder anderen Richtung geneigt sind und eventuell sogar wechselnde Steigungen innerhalb einer Nut auftreten.

Durch die entsprechende Umsteuerung des dem Kolben 12 auf der einen bzw. auf der anderen Seite mit Druckmit-

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tel beaufschlagenden Ventils 27 läßt sich Hub und die Arbeitsgeschwindigkeit bestimmen, wobei noch eine Anzeigevorrichtung 28 für die jeweils von dem Drehteil, hier also der Abtriebswelle eingenommenen Drehposition vorgesehen sein kann. Diese kann stabförmig im oberen Teil der Abtriebswelle eingelassen und durch Kolben

f, und oberen Gehausesbschlußbcdsn ilbsr sbdichtsRdc Lsgsr

'( 29 geführt sein; sie kann aber auch in geeigneter Weise

unmittelbar an der Abtriebswelle, nach unten weisend, angeordnet sein. Aus der jeweiligen Drehposition können über Endschalter (wobei auch eine Abtastung der

■■ Kolbenhubbswegung möglich ist) Signale für die Steuer-

.■ schaltung 26 gewonnen werden, die dann hauptsächlich

der Umsteuerung dienen können, oder es erfolgt eine Fernmeldung-Signalauswertung.

Die Verbindung des mit seiner abgetreppten Innenbohrung 15 die Fortsetzung des Kolbens 12, also die KoI-h benschürze 12a aufnehmenden Gehäuseunterteils ila mit

dem Gehäuseoberteil 11b kann durch eine Verschraubung 30 erfolgen. So, wie sich die Kclbsrischürzs 12s in die Bohrung des Gehäuseunterteils 11a erstreckt, nimmt die Kolbenschürze 12a auch in ihrer eigenen Bohrung 18 das « Drehteil 13 auf, so daß diese drei Teile Gehäuseunter-

§ teil 11a, Kolbenschürze 12a und der obere Antriebs-

f drehteilbereich sozusagen ineinander telsskopiert sind.

Der Kolben 12 ist in der zylindrischen Ausnehmung 14 des Gehäuseoberteils 11a abgedichtet geführt; die mindestens eine Dichtung ist mit 31 bezeichnet.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht in wesentlichen Teilen und in seinem Grundaufbau der Darstellung der Fig. 1, so daß gleiche Teile

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mit gleichen Bezugszeichen versehen sind; eine Ausnahme bildet das Prinzip der Kolbenrückführung, zu welchem Zweck bei dem Stellantrieb der Fig. 2 ein Kraftspeicher 32 vorgesehen ist, der als Rückholfeder 33 ausgebildet ist. Die Rückholfeder 33 sitzt in einer Ausnehmung in Form einer zylindrischen Aufnahmebohrung 34 im Drehteil 13 und stützt sich nach oben, also gegen den Kolbenboden 35 über ein Axiallager 36 ab, welches die Relatiwerdrehung zwischen Kolben 12 und Drehteil 13 aufnimmt.

Die Druckfeder 33 ist so dimensioniert, daß nach Durchführung des abwärts gerichteten Hubs des Kolbens 12 unter Überwindung der Federvorspannung der Kolben unter Aufrechterhaltung von vom Drehteil 13 abgegebener rotatorischer Energie oder auch im Leerlauf wieder nach oben in seine Ausgangsstellung überführt wird. In diesem Fall ist lediglich ein 3/2-Wegeventil 27' zur Ansteuerung des zwischen dem Kolben 12 und dem oberen Gehäuseteil lib gebildeten Arbeitsraums 17* erforderlich, während die untere Einlaß- bzw. Auslaß-Öffnung lediglich noch EntlUftungszwecken dient, also eine Entlüftungsöffnung 37 ist. Es wird darauf aufmerksam gemacht, daß bei den Längsschnittdarstellungen der Figuren 2 und 3 die inneren und äußeren Führungenuten fUr die Zwillingekugeln der Einfachheit halber axial verlaufend dargestellt sind, um so die beliebigen Wahlmöglichkeiten für deren echraubenlinienförmige Auslegung anzudeuten.

Auch 4a· in Fig. 3 dargestellte AusfUhrungsbeispiel entspricht in seiner Grundkonzeption den Ausfüh-

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rungsformen der Figuren 1 und 2, also Stellantrieb zur Erzeugung einer ausgangsseitigen Drehbewegung bei ein- oder doppelseitiger Druckbeaufschlagung eines Hubteils, mit dem Unterschied, daß bei dieser Ausführungsform der Fig. 3 die ausgangsseitig erzeugte Drehbewegung unstetig, jedoch in einer gegebenen Richtung verläuft, bei ständiger reziproker Bewegung des Hubteils. Auch hier sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, gegebenenfalls bei unterschiedlicher Struktur, aber ähnlicher Funktion mit einem Beistrich oben, wobei eine separate Ausgangswelle 38 ergänzend vorgesehen ist, die von dem nunmehr innen liegenden Drehteil 13' angetrieben ist. Auch hier findet wieder das Prinzip der Kolbenrückführung mittels einer Druckfeder 33'statt, wobei die insgesamt mehrfach abgetreppte topfförmige struktur der Ausgangswelle 38 innerhalb eines ersten Durchmessers 38a das Drehteil 13' über ein erstes Getriebeelement 39 zwischenlagert, welches selbst in einem zweiten Bohrungsdurchmesser 38b sitzt. Ein weiteres Getriebeelement 40 lagert die Ausgangswelle 38 in einer Aufnahmebohrung 41 des unteren Gehäuseteile

11a. Gagebenenfalls konnte auch, eventuell unter \ferzicht auf die Getriebeelemente 39, 40 eine eägezahnartige, geschlossen umlaufende Nutform in Betracht kamen. Die beiden Getriebeelemente 39 und 40 sind als ftUck drehsperren/Freiläufe ausgebildet und verhindern eine Rückdrehung der Ausgangswelle 38 bei der reziproken Antriebsbewegung des Kolbens 12.

Die Funktion des Stellantriebe der Fig. 3 ist dann so, da0 bei einer ersten Hubteilbewegung des Kolbens 12, vorzugsweise bei der «bwttrts gerichteten Bewegung, wobei ssur Ansteuerung die in Fig. 2 gezeigte 3/2-Wegeventil-

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einrichtung Verwendung finden kann, von dem hierbei in der Üblichen Weise eine Drehbewegung ausführenden Drehteil 13' über den Freilauf 39 die Ausgangswelle 38 mitgenommen wird, während dann bei entgegengesetztem Hub der Freilauf 39 die Rückdrehung des Drehteils 13* ermöglicht, gleichzeitig aber die Rückdrehsperre 40 (zusätzlich) verhindert bzw. sicherstellt, daß die Ausgangswelle 38 in ihrer erreichten Drehposition festgehalten wird und keine unkontrollierte Rückdrehung mitmacht. Die Rückdrehsperre kann daher ein Klinkengesperre oder etwas Ähnliches sein; ßer Zyklus wiederholt sich dann, so daß bei jedem Abwärtshub die Aus· gangswelle 38 eine Drehbewegung idn ainer vorgegebenen Richtung durchführt und bei dem Aufwärtshub (oder umgekehrt) zum Stillstand kommt.

Es versteht sich, daß die in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Stellantriebe einer Vielzahl von Modifikationen zugänglich sind; so kann anstelle der Kolbendichtung 31 ein entsprechend modifizierter Kolben über eine sogenannte Rollmembran abgedichtet werden, die mit ihrem Außenrand zwischen Gehäuseoberteil 11b und Gehäuseunterteil 11a eingespannt und so Über den Kolben gestülpt ist oder mit ihrem Innenrand am Kolben befestigt ist, daß die Rollmembran in einem Freiraum zwischen der Kolbenumfangsxläche und der inneren Zylinderwandung abrollt.

Um die Vielseitigkeit der Anwendungsmöglichkeiten und Ausbildungsformen zu verdeutlichen, ist in Fig. 4 als weiteres Aueführungebeispiel eine insofern "umgekehrt" angetriebene Vorrichtung dargestellt, die dann

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als Pumpe oder Kompressor arbeiten kann. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist das erfindungsgemäße Grundprinzip verwirklicht und Teile mit gleichen Funktionen sind mit gleichen Bezugszeichen und einem zusätzlichen Beistrich oben versehen.

Der wesentliche Unterschied zu der Ausführuir^sform der Figuren 1 bis .? be&teht darin, daß die "innere" Führungsnut 22' im Drehteil 13' im geschlossenen Umlauf ausgebildet ist, so daS bei auf das Drehteil 13* einwirkendem äußeren Drehantrieb der Kolben 12* durch den Eingriff der in ihm gelagerten jeweils inneren Kugel der beiden Zwillingskugeln in die umlaufende Führungsnut 22' am Drehteil eine reziprok verlaufende Bewegung durchführen kann. Ein solches Aggregat läßt sich daher als Pumpe oder Kompressor, bevorzugt als sogenannte Dickstoffpumpe einsetzen.

Da bei dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel die umlaufende Führungsnut 22' im Drehteil 13' zweimal nach oben und wieder nach unten läuft, können zur Kraft- und Bewegungsübertragung auch zwei Kugelpaare eingesetzt werden, da diese eich bei einer Drehbewegung des Drehteils 13' zwar an anderer Stelle als die jeweils andere Kugel, aber stets in gleicher Höhe in der Führungsnut 22' befindet. Bei einer Umdrehung des Drehteils 13' führt daher der Kolben 12' eine zweimalige Kubbewegung aus.

Falls gewünscht und falls hinreichend Raum vorhanden, können bei auereichender Länge des die Führungsnut(en) enthaltenden Bereiche dee Drehteile 13* auch noch wei-

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tere, insofern axial Ubereinanderliegende FUhrungsnuten am Drehteil vorgesehen sein, in die dann wieder diametral gegenüberliegende Kugelpaare eingreifen, so daß sich die an einem Kugelpaar angreifenden Kräfte durch die hierdurch erzielte Verteilung in Grenzen halten lassen. Dieöe züöätziiüuen Xügelpäöfe können auch im winkel jeweils versetzt angeordnet sein. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der AusfUhrungsform der Fig. 4 besteht darin, daß aus der Drehbewegung des Drehteils 13' gleichzeitig Steuerbewegungen für Einlaß- und Auslaßöffnungen des vom Kolben 12' und der umgebenden Wandung des oberen Oehäuseteils lib* gebildeten Pumpen- oder Kompressorarbeitsraums abgeleitet werden können.

So kann im Kopf des oberen Gehäuseteils 11b eine drehbare Scheibe 42 angeordnet sein, die purchtrittsöffnungen 42a, 42b aufweist, die in bestimmten Winkelsteiiungen mit Düfchiäouffüün^cn 43ä, 43b im Gehäuse korrespondieren; in anderen Winkelstellungen diese abdecken .

Der Antrieb der insofern eine Ventilsteuerung bildenden Ventilscheibe 42 erfolgt in vorteilhafter Weise durch den abgedichteten Kolbenboden vom Drehteil 13' aus, wozu die Ventilscheibe 42 über eine Drehachse 44 verfügt.

Um die öffnungs- und Verschlußzeiten der Durchtrittsöffnungen 42a, 42b mit Bezug auf die Durchlaßöffnungen 43a, 43b im Gehäuse abzustimmen, kann bei fester Antriebsverbindung der Ventilscheibe 42 mit dem Dreh-

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teil 13' deren Führungsnut 22' &bgr;&ogr; beschaffen sein, daß sich Ausgleichszeiten ergeben, die durch die horizontalen Teilstilcke 22a¹, 22b' in der FUhrungslaufbahn dargestellt sind. Während diesen horizontalen Verläufen dreht sich zwar das Drehteil 13' und damit auch die Vsnti!scheibe 42 reiter; es srfcl~t sbsr kcins "ub~ bewegung, so daß diese Zeiten fUr Schließ- und Öffnungszeiten im Ventilbereich ausgenutzt werden können.

Die grundsätzliche Funktion einer solchen Vorrichtung ist dann so, daß bei einer durch den kinematischen Eingriff zwischen dem Kolben 12' und dem Drehteil 13' Über die Kugelpaarungen bewirkten Kolbenbewegung (Ansaugen) entsprechende Einlaßventilöffnungen freigegeben sind; diese werden bei durch die horizontalen Führungsnutverläufe bewirktem Hubstillstand geschlossen; es erfolgt dann bei insgesamt geschlossenem Arbeitsraum die nach oben gerichtete Hubbewegung, an deren Ende der AuslaSvsntilbereich geöffnet wird. Dis Arbeitsfolge einer solchen Pumpe besteht daher aus den Takten Ansaugen, Verdichten und Ausstoßen - Arbeitsvorgänge, die auch bei kinematischer Umkehr eingesetzt werden können, so daß hierdurch das mögliche Grundprinzip auch einer aktiven Brennkraftmaschine, etwa Otto- oder Dieselmotor im Grundsatz realisiert werden kann, entweder mit der gezeigten Ventilsteuerung oder durch eine VentlIfrundsteuerung. Eine solche Brennkraftmaschine mit Drehschiebersteuerung hat Vorteile gegenüber den bekannten Kurbeltriebsystemen, da die Kraftübertragung gleichmäßig über den Hub erfolgt und nicht eine Funktion der jeweiligen Winkelstellung im Kurbeltrieb ist.

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Auf eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung vorliegender Erfindung wird im folgenden noch eingegangen; diese Ausgestaltung betrifft die Möglichkeit, den wirkungseingriff zwischen den beiden Zwillingskugeln und

jeder Radialbohrung des Hubteils oder dessen Verlängerung, also dsr Kolbsnschürse 12s indirekt zu gestalten. Dies kann dann empfehlenswert sein, wenn es sich bei dem Aggregat um einen Schnelläufer handelt, beispielsweise um einen Hydraulikmotor, da auf diese Weise der Kraftübergang zwischen äußerer und innerer Mitnahmekugel und der Radialbohrung - die Berührung ist im Grunde punktförmig - vergleichmäßigt, verteilt und in den Druckspitzen abgebaut werden kann.

In den Figuren 5 bis 14 sind lediglich Teilausschnitte des Hubteils oder dessen Verlängerung, also üblicherweise der Kolbenschürze dargestellt; in Fig. 5 nimmt die Radialbohrung 20 des Kolbens 12, wie das Hubteil iin folgender. Isdiglich noch bezeichnet wird - hierbei kannes sich aber auch um die Kolbenschürze 12a handeln -, Kugelkränze 45a, 45b vorzugsweise beidseitig auf, da beidseitig in die Radialbohrung 20 die äußeren Mitnähmekugeln 19 hineinragen.

Die Kugelkränze setzen sich aus im Vergleich zu den Mitnahmekugeln im Durchmesser kleineren Lagerkugeln 46 zusammen, die im Grunde so wie bei einem Kugellager in

einandergrenzender Abfolge in der Radialbohrung 20 in der in Fig. 6 erkennbaren, sehr schematisiert angedeuteten Ringform angeordnet sind.

Auf diese Weise bildet jeder Lagerkugelkranz 45a,

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45b innere Ringflächen gewünschten Durchmessers, gegen welche die äußeren Mitnahmekugeln 19 gedrückt werden bzw. anliegen, wodurch sich eine der Anzahl der Lagerkugeln

46 im Kugelkran? entsprechende Anzahl von punktförmigen Auflagen auf der Kugelschalenform der Mitnahme-Kugeln 19 ergibt; Es versteht sich, daß der Durchmesser, der im Endeffekt aus der Abfolge der punktförmigen Berührungen gebildet ist, abhängt von dem Durchmesser der großen Mitnahmekugeln 19, dem Durchmesser der kleinen Lagerkugeln 46, der Anzahl der Lagerkugeln und entsprechend auch dem Durchmesser der Radialbohrung 20. In Fig. 6 ist ein angenommener Durchmesser

47 gestrichelt eingezeichnet, längs welchem die HaIbschale der Mitnahmekugel am gebildeten Kugelkranz 45a, 45b bei jeder Lagerkugel jeweils in punktförmiger Berührung anliegt, wobei jede Mitnahmekugel natürlich mit ihrem sich darüber hinaus verjüngendem Kügfelschalenteil auch zwischen die Lagerkugeün 46 eindringt, wie in FIg= 5 gestrichelt bei 48 angedeutet, so daß durch die Mitnahmekugel und ihre Preß- oder Haltewirkung die Lagerkugeln 46 auf ihrem äußeren Ringkranz auch gehalten werden.

Stützen sich die Lagerkugeln 46 daher radial nach außen an der Zylinderwandung der sie aufnehmenden Radialbohrung 20 in der Kolbenschürze 12a ab, so können sie sich nach innen in einer Vielzahl von Möglichkeiten abstützen, auf die im folgenden anhand der Darstellung der Figuren 7-14 eingegangen wird, wobei im Grundsatz immer so verfahren wird, daß ein nach außen axial offener Kugelkranz aus Lagerkugeln die Anlage-Kreisringform erzeugt, gegen welche die äußeren Mitnahme-

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kugeln 19 (beidseitig) punktförmig, nämlich entsprechend der Anzahl der Lagerkugeln 46 im Kranz, anliegen.

In Fig. 5 ist dargestellt, daß die Lagerkugeln 46 in den beiden äußeren Kugelkränzen 45a, 45b sich entweder an einem zusätzlichen inneren Kugelkranz 49 abstützen können, der dann auf Lücke, aber ebenfalls vollständig kranzförmig in der Radialbohrung 20 angeordnet ist. Damit hier die Kugeln des inneren Kugelkranzes nicht nach innen fallen, kann ein zylindrisches Zwischenstück mit einem äußeren Durchmesser vorgesehen sein, der dem inneren Durchmesser des Kugelkranzes entspricht oder es können nach innen vorspringende, in Fig. 5 gestrichelt dargestellte innere Ringflansche

50 vorgesehen sein, an denen die Lagerkugeln 46 nach innen anliegen, wobei die inneren Ringflansche durch Süßere Ringflansche 51 in vorteilhafter Weise vervollständigt werden« so daß die Kugelkränze beidseitig geführt sind und auch sichergestellt ist, daß diese sich nicht seitlich wegdrehen (auf einen größeren Durchmesser einer Ovalform).

Es ist aber auch möglich, entsprechend der Darstellung der Fig. 14, auf die daher sofort eingegangen wird, die beiden Kugelkränze 45a¹, 4Sb* und mit entsprechend anderen Abmessungen der beteiligten Komponenten unmittelbar aneinandergrenzend in der geänderten Radialbohrung 20* der Kolbenschurze 12a anzuordnen, so daß die einzelnen Lagerkugeln 46 der Kugelkränze sieh jeweils gegenseitig aneinander ab stützen. Die Mußeren, beibehaltenen RingvorSprünge

51 sorgen auch hier dafür, daß die Kugelkränse sich

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nicht in der Radialbohrung seitlich bzw. quer verstellen können.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 sind eine Vielzahl vergleichsweise kleiner Lagerkugeln 46* in einer größeren Anzahl aufeinanderfolgender Kugelkränze 52 bis 56 vorgesehen, die sich insofern dann auch noch innen abstützen. Um ein Nach-Innen-Fallen mittlerer Lagerkugeln 46' zu vermeiden, können zusätzliche Stützkugelringe 57 vorgesehen sein; dies hängt von den geometrischen Abmessungen ab und ist von Fall zu Fall zu entscheiden.

Bei dem AusfUhrungsbeispiel der Fig. 8, welches auf das innere Drehteil 13 nochmals mit seinen Schrägnuten zeigt, sind nur wenige Lagerkugeln zur Bildung der beiden äuBeren Kugelkränze 58 und 59 vorgesehen, beispielsweise vier Lagerkugeln 46, so daß eine einzige innere Stützkugel 57* ausreichen kann, um dem Gefüge Stabilität zu verleihen.

Alternative Aueführungeformen entsprechend den Figuren 9 und 10 sind so aufgebaut, daß die beidseitigen Kugel· kränze 60, 61 bzw. 60', 61' in als Ausnehmungen dcx Radialbohrung 20 gearbeitete, außen oder innen liegende Ringnuten eingelegt sind, in welchen sie nach allen Seiten eine stütze finden und wobei ein Nach-Innen-Fallen durch die von außen anliegenden Kugelschalen der beiden Mitnahmekugeln 19 verhindert ist, die punktförmig mit allen Kugeln, wie weiter vorn eohon ausführlich erläutert, Kontakt haben, file Anzahl dor Kugeln in den Laufnuten 62 und deren Größe kann

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beliebig und den jeweiligen Anforderungen entsprechend sein.

Ein interessantes AusfUhrun^sbeispiel ist in Fig. 11 dargestellt; hier sind die beiden, mit den Kugelschalen der Hitnahmekugeln in Kontakt kommenden Kugelkränze ze einem einzigen, innenliegenden Kugelkranz 63 geschrumpft bzw. haben sich in einem Krane vereinigt; der in einer inneren Ringnut 64 als Kugellaufbahn in der Radialbohrung 20 der Kolbenschürze 12a angeordnet ist. ^V2s versteht sich natürlich, daß die Abmessungen der Kugeln so zu treffen ist, daß sich die von außen an dem gemeinsamen Kugelkranz anliegenden Mitnahmekugeln 19 hierbei nicht gegenseitig stören - die Mitnahmekugeln 19 dürfen sich in der Mitte maximal schwach berühren.

Die Fig. 12 zeigt eine praxisgerechte Ausführungsform, bei welcher mit ihren inneren Flächen unmittelbar aneinandergrenzende Kugelkränze 65, 66 von einer ringförmigen Laufschale 67 aufgenommen sind, die beispielsweise auch aus gehärtetem Material bestehen kann und in die Radialbohrung 20 der KolbenschUrze 12a eingesetzt ist, beispielsweise im Preßsitz. Die innere Laufbahn ist auf jeden Fall wannenförmig konkav gewölbt, so daß die beiden Kugelkränze 65, 66 in ihrer Position stabilisiert sind und nicht seitlich aueweichen können.

Bei dem Ausführungsbeiapiel der Fig. 13 ist die Anordnung des jeweiligen Kugelkranzes schließlich so getroffen, daß der Kugelkranz 68 in einer atirnseitigen

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Ringnut 69, die außen angrenzend um eine gegebenenfalls noch vorhandene, aber nicht notwendigerweise erforderliche Radialbohrung 20* verläuft, angeordnet ist. Im Querschnitt ist die Ringnut 69 halbkugelförmig ausgebildet mit falls gewünscht außen stärker vorspringenden Ringwandung 70, so daß die Lagerkugeln 46 bei Anliegen der äußeren Hitnahmekugeln 19 keinesfalls herausfallen können.

Es versteht sich, daß die dargestellten Ausführungsformen von Zwischenkugel-Lagermöglichkeiten die Erfindung nicht beschränken. Alle diese Ausführungsformen ermöglichen eine Vergleichmäßigung der beim Betrieb auftretenden Drücke, bauen also Druckspitzen ab und sorgen insbesondere auch für eine lange Lebensdauer der durch die Erfindung geschaffenen Aggregate auch dann, wenn es sich um ausgesprochene Schnelläufer handelt.

Wie in Fig. 12 schon angesprochen, ist in Fig. 15 in vergrößertem Teilausschnitt ein die Führung für Innenkugeln 71 bildender und in die radiale Lagerausnehmung 20 des Hubteils 12 eingesetzter Käfig 67' gezeigt, der durch seine wannenförmige Auskehlung mit beidseitig hochgezogenen Randbereichen 67a, 67b vorzugsweise gehärtete Laufbahnen für diese Innenkugeln zur Verfügung stellt und diese, je nach deren Anzahl, so lagert, daß die Xnnenkugeln aneinander, an den Laufbahnen und an den beiden Außenkugeln 19 mit geringstem Verschleiß ablaufen. Die Führungebüchse 67* sitzt in einer Abschulteruno 72 der Lagerausnehmung 20 und ist gegen ein Herauefallen beispielsweise durch einen Federring oder Sprengring 73 chert.

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01« Verteilung der Innenkugeln, die einen gegenseiti gen Berührungewinkel von vorzugsweise «wischen 45 und 50° aufweisen, ist so getroffen, wie in Fig. 16 anschaulich dargestellt; es sind vorzugsweise vier auf der einen Seite angeordnete und mit 71a bezeichnete Kugeln und dementsprechend und zu den ersten Kugeln 71a versetzt auf der anderen Seite mit 71b bezeichne= te Innenkugeln vorgesehen, so daß sich für die jeweilige Außenkugel 19 dann insgesamt auch auf der ihnen zugewandten Seite vier von den Innen- oder StUtzkugeln gebildete Stutzpunkte ergeben.

In einer alternativen Ausgestaltung ist es ferner möglich, unter völligem Verzicht auf irgendwelche inneren Stütz- oder Hilfskugeln die äußeren Mitnahmekugeln in entsprechend ausgebildeten Teilbereichen von FUhrungsbUchsen 67" direkt laufen zu lassen, wie die Figuren 17 - 20 zeigen. Die Führungsbüchse für die äußere und innere Mitnahmekugel verfügt über einen Innenvorsprung 74, gegen den die beiden MitnshntsRugeln 19 anliegen. Die Kugeln können so an diesen inneren, kugelförmig ausgeformten Vorsprung und, falls gewünscht, auch aneinander ablaufen.

In einer Ausgestaltung der die Mitnahmekugeln 19 direkt aufnehmenden Büchse kann diese auch, wie in Fig. 18 gezeigt ist, zweigeteilt sein, so daß sie aus den beiden Teilbüchsen 67a", 67b" besteht. In Fig. 18 liegen diese beiden Teilbüchsen unmittelbar aneinander an und halten nach außen durch eine jeweils halbseitige wannenförmige Auskehlung, d.h. nach innen ragende Ringvorsprünge (der Kugelform folgend) die beiden Mitnahmekugeln 19 fest, so daß diese aneinan-

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der und an den von den beiden Teilbüohsen 67a"/ 67b" gebildeten Laufflächen Abrollen können.

Je nachdem, ob die geteilte Büchsenform zur unmittelbaren Aufnahme der Mitnahmekugeln einen gemeinsamen inneren Vorsprung ähnlich wie bei 74 in Fig. 17 gezeigt cdsr beidseitig HuSsrs, die Kugeln nach innen haltend·? Ringvorsprünge aufweisen, wie dies in den Figuren 19 und 20 gezeigt ist, können zur Lageeinstellung die beiden TeilbUchsen durch ein mittleres, keilförmiges Zwischenelement 75 bei dessen mehr oder weniger tiefem Eindringen entweder voneinander abgedrückt werden (Fig. 19), oder die beiden Teilbüchsen können, wie in Fig. 20 gezeigt, durch äußere, beispielsweise verteilt angeordnete Schrauben 76 aufeinander zugedrückt werden.

Die Fig. 21 zeigt stark schematisiert zwei einander gegenüberliegende Stellantriebe oder Aggregate 10', 10", wobei jedes disser Aggregate «o ausgebildet sein kann, wie in der prinzipiellen Ausführungsform der Fig. 1 dargestellt. Die Ausgangswellen der beiden Aggregate 10', 10" arbeiten auf ein gemeinsames mittleres Zahnrad 77, so daß ein Doppelaggregat entsteht, wobei von diesem Zahnrad dann die erzeugte Drehbewegung in beliebiger Weise abgenommen werden kann.

Ein solches Grundprinzip ermöglicht auch den Aufbau größerer Motoren mit einer entsprechenden Anzahl von Zylindereinheiten, wie in Fig. 22 anhand eines ausgewählten Zwölfzylindermotors gezeigt. Bei dieser ebenfalls stark schematisierten Ausführungsform sind insgesamt sechs Doppelaggregate entsprechend der Darstel-

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lung der Flg. 21 plattenförmig und Im gleichen Winkelabetand zueinander verteilt um ein gemeinsames zentrales Zahnrad 78 angeordnet, auf welches dann die einzelnen inneren Zahnräder 77 jedes Doppelaggregats arbeiten. Es versteht sich, daß hier je nach Wunsch eine beliebige Anzahl von Zylindereinheiten miteinander verbunden werden können.

Auf einen Umstand sei noch aufmerksam gemacht. Die radialen Bohrungen im Hubteil, die die Aufnahme für in dieses einzusetzende Büchsen bei bestimmten Ausführungsbeispielen bildet, die dann wiederum die inneren Stütz- oder Führungskugeln aufnehmen, verlaufen wegen der allgemeinen Kreisfoxm des Hubteils natürlich dort, wo sie nach außen durchdringen, ebenfalls einer Teilkreisform folgend, und wenn man die in diese Aufnahmebohrungen eindzusetzenden Büchsen nicht ebenfalls eine solchen Kreisform bildend ausführen möchte -damit nach innen Büchsenteile nicht überstehen und außen eine Sekantenform gebildet wird, dann kann man entweder überall dort, wo solche Büchsen auftreten, in den aufnehmenden Teilen Abflachungen vorsehen, oder man kann die Büchsen vorstehen bzw. nach innen verlaufend einsetzen und dann in den Gegenteilen entsprechende Abflachungen vornehmen. Man kann aber auch die Länge der Büchse kürzer als die Aufnahmebohrungen machen, wie die sin Fig. 15 gezeigt ist, so daß hier nichts weiter zu besorgen ist.

Bei der Umwandlung einer reziprok verlaufenden Bewegung, wie sie beispielsweise dann auftritt, wenn eine erfindungsgemaße Vorrichtung nach Art eines Hubkolbenmotors ausgenutzt wird, kann es sinnvoll sein, den

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Arbeiehub mit einer untereohiedliahen Steigung, verglichen mit dem Rüekholhub ablaufen au lassen, so daß der Kolben eich je nachdem, ob er gerade einen Arbeitshub oder einen Rückholhub ausfuhrt, mit unterschiedlichen KolbengeschwindigkeJkten bewegt. Auch ist es möglich, die einen Aufwärts- und Abwärtshub charakterisierende Halbschwingung der Innennut, wie in Fig. 4 gezeigt, sich in einer ungsradsn Zshl wiederholend über 4«n Umfang des Drehteils laufen zu lassen, so daß dann,

' wenn sich Arbeitshtibe in gleichmäßigem Ablauf mit

RUckhol- oder KompressionshUben abwechseln, der jeweilige Arbeitshub fortlaufend auf unterschiedliche Innennuten im Drehteil trifft, zur Vermeidung einer ungleichmäßigen Abnutzung.

Will man schließlich die (zylindrische) FUhrung des Kolbens 12 im Gehäuse entsprechend Fig. 1 noch verbessern, dann kann man, wie in Fig. 23 gezeigt, im Kolbenunter-

&iacgr; teil 12a außen zusätzliche Axialnuten 80 geradlinig ver

laufend anordnen, denen zusätzliche axiale Gehäusenuten

F 21' entsprechen. Eingepaßt in diese beiden Führungsnuten

80, 21* sind dann zusätzliche FUhrungskugeIn 81 angeordnet, die den Kolbenkörper gegen das umgebende Gehäuse sicher lagern, zentrieren und gegen ein Verkanten oder Schaben schützen (siehe auch die kleine Schnittzeichnung unterhalb des Gehäuses in Fig. 23).

Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß bei der Kolbenbewegung jeweils zusätzliche Kompressions- oder Saugräume gebildet werden, die zu weiteren Zwecken eingesetzt werden können, z.B. zur Spülung und/oder zur Kompression.

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Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

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Herr Franz Georg Miller, August-Lämmle-Weg 10 Leonberg

Schutzansprüche

1. Vorrichtung (Stellantrieb) zur Umwandlung einer (kontinuierlichen) Drehbewegung in eine (reziprok verlaufende) Längsbewegung und umgekehrt, mit einem zur Durchführung der Drehbewegung gelagerten Drehteil und einem mit diesem in kinematischer Wirkverbindung stehenden Hubteil, dadurch gekennzeichnet, daß im Hubteil (Kolben 12) mindestens ein erstes inneres Mitnahmeelement und mindestens ein zweites äußeres Mitnahmeelement so aufgenommen sind, daß Teile des inneren Mitnahmeelements ferner in mit Bezug auf das Hubteil (Kolben 12) angrenzenden inneren FUhrungsnuten (22, 22') des Drehteile (13) und Teile des äußeren Mitnahmeelements in äußeren FUhrungsnuten (21) eines weiteren, auf der anderen Seite am Hubteil (Kolben 12) angrenzenden Bauteile geführt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeelemente jeweils zu Paaren unmittelbar nebeneinander und aneinander grenzend in einer gemeinsamen Lagerauenehmung (20) im Hub-

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teil (Kolben 12) gelagert sind (Zwillingskugelanordnung) .

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß inneres und äußeres Mitnahraeelement aneinandergrenzende Paarungen (19a, 19b) von Kugeln

. sind, die in entsprechend halbkreisförmig ausgekehlten inneren und äußeren Führungsnuten (22, 22'; 21) laufen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verlängerung am Kolben in Form einer Kolbenschurze (12a) in einer zentralen Ausnehmung den die inneren Führungsnuten (22, 22') aufweisenden Bereich des Drehteils (13| aufnimmt und daß die jeweiligen, das innere und äußere Hitnahmeelement bildenden Kugelpaarungen (19a, 19b) in Radialbohrungen (20) der KolbenschUrzenwandung aufgenommen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Drehteil (13) mindestens teilweise aufnehmende Kolbenschürze (12a) in einer Bohrung (15) des weiteren, stationär gehaltenen Bauteile angeordnet ist, In deren Innenwandung die äußeren Führungenuten (21) eingearbeitet sind«

6. Vorrichtung mach einem der Ansprüche 1. bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der das Hubteil bildende Kolben (12) in einer mit ihm den Zylinderarbeitsraum (17) bildenden Bohrung (14) eines stationären

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Gehäuses verschieblich und abgedichtet gelagert 1st, welches zusammen mit dem weiteren Bauteil ein oberes und ein unteres Gehäuseteil (lib, lla) bildet, die im Obergangsbereich miteinander verbunden (verschraubt) sind und in einer mehrfach abgetreppten Innenbohrung das Drehteil (13), die Kolbenschürze (12a) und den Kolben (12) aufnehmen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die jeweils inneren Kugeln der Kugelpaare jeweils etwas mehr als zur Hälfte aufnehmenden inneren Führungsnuten (22, 22') des Drehteils (13) schraubenlinienförmig, vorzugsweise mit einer Steigung von 45° ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren in der Bohrungsinnenwandung des uehäuseunterteils (lla) angeordneten und die jeweils äußeren Kugeln der Kugelpaarungen in etwa zur Hälfte aufnehmenden Führungsnut en (21) axial gradlinig oder in beliebigem Winkel in der einen oder anderen Richtung schraubenlinienförmig verlaufend ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Aneprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehteil (13) über ein (auch druckbelastetes) Wälzlager (16) im Gehäueeunterteil (lla) gelagert ie*.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ?,ur Erzeugung der reziproken Hubbewegung des Kolbens (12) eine Druck·

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steuereinrichtung (23) vorgesehen ist, die über ein Mehrwege-Ventil (27) abwechselnd die Kolbenoberseite bzw. Kolbenunterseite mit einem hydraulischen oder pneumatischen Druckmittel versorgt, bei gleichzeitiger Entlüftung des jeweils anderen

Dr Uökfäünie.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur beidseitigen abwechselnden Druckbeaufschlagung des Kolbens (12) ein von einer vcn einem Antriebsmotor (24) angetriebenen Pumpr (25) beaufschlagtes 6/2-Wegeventil (27) vorgesehen ist, welches von einer (elektrischen oder elektronischen) Steuereinrichtung (26) angesteuert ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in gleicher Höhe und in gleichmäßigen Winkelabständen über den Umfang der Kolbenschürze \12&aacgr;; Vefteilt radiale mifnähmebohrungen für eine Anzahl von Kugelpaarungen angeordnet sind, mit entsprechenden zugeordneten äußeren und inneren Führungsnuten, zur Verbesserung der Leichtgängigkeit und zur Kraftverteilung.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß axial versetzt zu einer ersten Lagerreihe von Kugelpaarungen aufnehmenden Radialbohrungen weitere Radialbohrungen, vorzugsweise ebenfalls in gleichmäßiger Winkelteilung und in die gleichen äußeren und inneren Führungsnuten eingreifend, vorgesehen sind.

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14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei lediglich einseitiger Beaufschlagung des Hubkolbens (12) und Ausbildung des anderen Druckanschlusses als Entlüftungsanschluß ein den Kolben in seiner Ausgangsposition rUckfUhrander Kraftspeicher (32) vorgesehen ist.

der die RUckfUhrenergie beim druckbeaufschlagten Hub des Kolbens (12) aufnimmt und speichert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher eine Vorspannungsfeder (33) ist, die in einer Bohrung (34) des Drehteils (13) aufgenommen ist und sich gegen den zugewandten Kolbenboden Über ein axiales Drucklager (36) abstutzt (Fig. 2).

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung des Kolbenhubs in lediglich einer Richtung ein von einem Druckmittel beaufschlagtes 3/2-Wegeventil (27¹) vorgesehen ist.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorzugsweise mit dem Drehteil (13) fest verbundene Drehpositionsanzeigeeinrichfeung (28*) vorgesehen ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehpositionsanzeigevorrichtung (28, 28') die elektrische oder elektronische Steuerschaltung

(26) beaufschlagt zur Umsteuerung der das Druckmittel zuführenden Ventile (27, 27') bei Erreichen

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einer jeweiligen Endlage«

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer In lediglich einer Richtung verlaufenden Drehbewegung des Drehteils (13*) bei wiederholt reziprok verlaufender Hubbewegung des Kolbens (12) mindestens ein zusätzliches Getriebeelement In Form eines Freilaufs (39) vorgesehen 1st, welches eine Drehmitnahme nur In einer Richtung bewirkt und In der anderen Richtung freigibt (Flg. 3).

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß vom Drehteil (13*) eine separat Im Gehäuse (11) gelagerte Ausgangswelle (38) angetrieben 1st, an der eine Rückdrehsperre (40) angreift.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß das abwechselnd In der einen und In der anderen Drehrichtung Über die Kugelpaarungs-Mltnahme vom Kolben (12) angetriebene Drehteil (13*) die Ausgangswelle (38) Über eine Freilaufkupplung (39) lediglich In der einen Drehrichtung mitnimmt, wobei an der Ausgangswelle ergänzend die Rückdrehsperre angreift.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle (38) das Drehteil (13') in einer Bohrung über den zwischengeschalteten Freilauf (39) teilweise aufnimmt und selbst in einer abgetreppten Bohrung (41) des

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unteren GehMueetelle dia), vorzugsweise über die Rückdrehsperre (40) gelagert ist.

23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet,, daß mindestens eine der FUhrungsnuten (22, 22', 21) am Drehteil (13^f) bzw. an der Innenwandung des weiteren Bauteils (unteres Gehäuseteil lla) ischraubenlinien- oder sägezahnförmig verlaufend als in sich qeschlossene Bahn ausgebildet ist (Fig. 4).

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer wiederholt reziprok verlaufenden Pumpen- oder Kompressorhubbewegung des Kolbens (12) das Drehteil (13') mindestens eine in sich geschlossene, mindestens einmal nach oben und nach unten verlaufende Führungsnut (22') aufweist, in welche mindestens eine in einer Radialbohrung der Kolbenschürze (12a") gelagerte Kugelpaarung eingreift.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Führungsnuten im unteren Gehäuseteil (Ha') axial gradlinig verlaufend ausgebildet sind.

2S. Vorrichtung nach Anspruch 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Steuerung von Einlaß- und Auslaßöffnungen (42a, 43a; 42b, 43b) für den Kompressor- oder Pumpenarbeitsraum vorgesehen sind(Fig. 4)

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich-

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net, daß eine sich drehende Ventilscheibe (42) mit bei bestinunten Winkelpositionen auf Durchlaßöffnungen (43a, 43b) des Gehäuses ausgerichtete Durchtrittsöffnungen (42a, 42b) vorgesehen ist, die ihren Drehantrieb aus der Verdrehung des Drehteils (13·) ableitet.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die im geschlossenen Umlauf ausgebidete(n) Führungsnut(en) (22') im

Drehteil (13¹) zur Bildung von Hubtotzeiten, die gleichzeitig Ventilöffnungs- und Schließsteuerzeiten sind, in bestimmten Bereichen (Kurvenumkehrpunkten) (22a¹) horizontal verlaufend ausgebildet ist/sind. l

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilscheibe (42) zur Abdichtung aus einem keramischen Material besteht und mit einer weiteren, stationär im Gehäuse gelagerten Keramikdichtscheibe (42·) mit entsprechenden Durchtritteöffnungen , zusammenwirkt.

30. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Mitnahmekugeln (19) in der Radialbohrung (20) dei Hubteils bzw. dessen Verlängerung (KoI-benschürze 12a) lediglich indirekt aufgenommen ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, da0 in der Radialbohrung (20) des Hubteil·

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(Kolben 12 bzw. Kolbenschürze 12a) ein Ring von Lagerkugeln (46) in Form eines Kugelkranzes (45a, 45b) angeordnet ist, gegen den von außen die jeweils zugewandte Mitnahmekugel (19) anliegt (Fig. 5-16).

32. Vorrichtung nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kugelkranz (45a, 45b) aus einer ringförmigen, aneinanderliegenden Abfolge von Lagerkugeln (46) gebildet ist, die in mindestens einer Radialbohrung (20) des Hubteils so angeordnet sind, daß sich zusätzlich zu der von der Kugelschale der Mitnahmekugel (19) gebildeten Anlage und der radialen Zylinderfläche der Aufnahmebohrung eine axiale Ringführung ergibt (Fig. 5).

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Ringführung von äußeren und/oder inneren Ringvorsprüngen (50, 51) gebildet sind, die die Lagerkugeln (46) an einem Ausweichen in schräg-axialer Richtung hindern.

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung der die Kugelkranze (45a, 45b; 52, 53, 54, 55, 56; 58, 59; 60, 61; 60', 61*; 65, 66; 45a', 45b¹) bildenden Lagerkugeln nach innen durch dort angeordnete weitere Kugelkranze (49), ein axial/radiales Zwischen·tück, Stutzkugeln, durch unmittelbares Aneinanderliegen der Kugelkränze innen oder durch Aufnahme in Laufrinnen bildenden Ringnuten (62) getroffen 1st (Fig. 5-10).

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35. Vorrichtung nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich ein zentraler Kugelkranz (63) in der Radialbohrung (20) des Hubteils angeordnet ist, gegen welche von beiden Seiten die äußeren Mitnahmekugeln (1..9) anliegen. (Fig. 11)

36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der eine für beide Hitnahmekugeln (19) gemeinsame Kugelkranz (63) in einer zentralen Ringausnehmung der Radialbohrung (20) angeordnet ist.

37. Vorrichtung nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hitnahmekugel an einem in eine stirnseitige Ringnut eingelegten Kugelkran« (68) anliegt. (Fig. 13)

38. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut im Querschnitt halbkugelförmig ist in Anpassung an die von ihr aufgenommenen Lagerkugeln (46).

39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-38, dadurch gekennzeichnet, daß in die radiale Aufnahmebohrung (20) des Hubteile (12) eine innere Stütz- oder Führungskugeln (71; 71a, 71b) aufnehmende, einen Laufkäfig bildende Führungsbuchse (67, 67') eingesetzt ist.

40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (67*) beidseitig nach innen gerichtete Ringvorsprünge, der Teilkugelform

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der aufgenommenen Innenkugeln (71) folgend, aufweist derart, daß die Innenkugeln (71; 71a, 71b) an den ausgekehlten Laufflächen der Führungsbuchse, aneinander und an den äußeren Mitnahmekugeln (19) ablaufen.

41. Vorrichtung nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß vier oder eine andere Anzahl Ihnenkugaln auf jeder Seite bei gegenseitiger Versetzung der beiden Kugelkränze angeordnet sind.

42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-29, dadurch gekennzeichnet, daß die hitnähmekugeln (19) in einer von der radialen Aufnahmebohrung (20) im Hubteil (12) aufgenommenen Führungsbuchse (67') unmittelbar angeordnet sind.

43. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchse (67") zur Aufnahme der Mitnahmekugeln (19) diese mit einem zentralen inneren Ringvorsprung (74) und/oder mit äußeren beidseitigen, nach inn&n gerichteten Ringvorsprüngen, die jeweils der Teilkugelform folgen, umfaßt.

44. Vorrichtung nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, daß die die Mitnahmekugeln (19) unmittelbar aufnehmende Führungsbüchse (67") aus zwei FührungsteilbUcheer (67a", 67b") besteht.

45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Lagerepiels Verstellmittel (Keilform 75; Schrauben 76) vorgesehen

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sind, die die beiden Fuhrungsteilbuaheen (67a", 6-7b") auseinanderdrüoken-bsw, mntenpgea—&eegr;&tgr;&tgr;-

46. Vorrichtung nach einem oder mehreren der AneprUohe 1-45, dadurch gekennzeichnet, daß die Dfefiteile von zwei Vorrichtungen aufeinander zu gerichtet sind und auf ein gemeinsames Antriebselement (Zahnrad 77) arbeiten zur Bildung eines Doppelaggre-

47. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß eine beliebige Anzahl von Doppelaggregaten (sternförmig) nebeneinander angeordnet ist, wobei alle Zahnräder (77) der DoppeiVaggregate (10¹, 10") auf ein gemeinsames zentrales Zahnrad (78) arbeiten.

48. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-47, dadurch gekennzeichnet, daß im Kolbenunterteil (12a) und im dieses umgebenden Gehäuseunterteil (11a) jeweils zusätzliche Längsnuten (80, 21') zur ergänzenden Führung und zentrierung des Kolbens zum Gehäuse angeordnet sind, in denen eine oder mehrere Führungskugeln (81) laufen.

49. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-48, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Kolbenbewegung jeweils entstehenden zusätzlichen Kompressions- oder Saugräume ebenfalls als Arbeitsräume genutzt sind für Spülung und/oder (Vor)kompression.