DE8901360U1 - Device for converting a rotary movement into a longitudinal movement and vice versa - Google Patents
Device for converting a rotary movement into a longitudinal movement and vice versaInfo
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Description
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Herr Franz Georg Miller, August-Lämmle-Wea 10Mr Franz Georg Miller, August-Lämmle-Wea 10 7250 Leonberg7250 Leonberg
Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung In eineDevice for converting a rotary motion into a Längsbewegung und umgekehrtLongitudinal movement and vice versa
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a device according to the preamble of claim 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,Devices, actuators and systems in which a linear (stroke) movement can be converted into a rotary movement and vice versa are known in a large number of designs, for example steam engines, internal combustion engines and the like as active systems in which the linear movement of a pressurized piston is transmitted via a piston rod or connecting rod to a rotating body, for example a wheel or the crankshaft of a machine. The disadvantage of these drives is that
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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.that a highly uneven power transmission, for example from the piston to a crankshaft, is only possible within a limited angle.
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.These systems belong to the group of crank drives; a uniform power transmission is achieved, for example, in the basic form of the rack and pinion pairing and the many other associated designs.
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 derFinally, devices for converting rotary movements into longitudinal movements and vice versa have become known under the term so-called ball screws, in which rolling elements of any shape, usually balls, run between a helical outer raceway in a housing and an inner raceway that also runs in a helical shape on a shaft. The following publications, for example, can be assigned to these ball-recirculating systems: DE-OS 2 241 206; DE-PS 27 50 054; DE-PS 28 23 729; European patent publication 0 102 855 are European patent publication 0 177 702. In all of these movements based on the principle of the ball screw, an inner spindle, possibly provided with helical grooves, is mounted in a sleeve or nut, whereby during the kinematic movement, balls running in the grooves are transported along the nut, so that at least one ball return channel must be provided within the nut. The balls therefore run within the
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Muttor um.Muttor around.
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.Finally, special solutions are known (DE-OS 30 48 917; DH-OS 24 16 946; European patent application 0 136 492 and European patent CC 60 320) which are suitable for locally converting a linear movement into a rotary movement, but which do not need to be discussed in more detail since they are not related to the subject matter of the present invention.
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.Overall, it can be stated that the known devices are complicated and expensive to construct, usually require a lot of space and in the majority of cases are particularly susceptible to wear, especially in the case of the ball screw principle that works with spring preload of the balls.
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.The invention therefore has the task of creating a device as an actuator for converting rotary movements into longitudinal movements and vice versa, which can be manufactured inexpensively and easily and operates with particularly low friction when converting the movement.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß bei sehr einfachem Aufbau mit nur wenigen erfor-The invention solves this problem with the characterizing features of the main claim and has the advantage that with a very simple structure and only a few required
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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.of the high structural components, a very precise implementation of the respective movements is possible, so that the device according to the invention can be used in particular for very sensitive control processes, for example valve flap drives, in assembly robots, where gripping accuracy is important, for carrying out swivel movements of all kinds, for example in machine tools and the like, but also for pumps of any type, in particular so-called thick matter pumps / also with forced return.
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.In principle, the possibility of using the device according to the invention for converting movements is unlimited, in particular because of the low friction, which is associated with correspondingly low wear. It is therefore also particularly advantageous in the present invention that, in one embodiment, the two outer and inner driving elements, which are usually balls, arranged directly parallel to one another, are accommodated in the same recess in the lifting part, i.e. they are directly adjacent to one another in this part.
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-In contrast to the usual accommodation of such a ball, which, following the shape of the ball, forms, for example, a hemispherical recess or a dome shape in which one half of the ball is mounted, while the other then slides along an outer guide groove or runs in it, in a preferred embodiment of the present invention the mounting in the lifting part for the two adjacent balls is of a simple, through-
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gehenden und daher offenen Bohrung gebildet.and therefore open hole is formed.
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.Therefore, in the known embodiments, the ball must run under friction on at least one side, namely usually slide along the back wall of its bearing recess when, for example, it performs a lifting movement along the guide groove, the present invention has the considerable advantage that the two balls located in the common bearing recess necessarily perform an opposite rotational movement during the movement taking place, i.e. can also roll against each other, so that only ball movements that roll against each other and no grinding movements can occur.
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.Apart from this particularly significant reduction in friction, one ball always forms part of the bearing recess for the other, which can therefore also be designed completely differently and the balls are only guided laterally in their bearing recess in a point-like manner, so they are practically not subject to any friction due to this point-like contact on both sides and due to the rolling working movements in the associated running channel or groove or on each other.
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 nachThe considerable simplification of the bearing recesses for the balls is that these can be normal holes here in the lifting part, whereby the two twin balls are inserted into each hole in such a way that they sit with a little more than half of their volume in the bearing recess, i.e. inside, or with correspondingly less than half of their volume towards
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außen aus der Lagerausnehmung heraustreten und dort in entsprechende FUhrungsnuten oder Laufrillen eingreifen.emerge from the outside of the bearing recess and engage in corresponding guide grooves or raceways.
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.It is also advantageous that the entire actuator according to the present invention consists essentially of structurally simple, rctaticnsssstricsK (rotating) parts, whereby by appropriate dimensioning with little structural effort and manufacturing effort, considerable forces, due to the available piston area, can be optimally transferred with little loss from the linear movement of the piston into the rotational movement of a rotary output, if one focuses on this special embodiment.
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.It is understood that in order to further reduce the influence of friction, the running grooves or guide grooves, whether they are arranged in a helical or axially straight line in the lifting part and/or in an outer housing groove, are designed to be partially circular in their first radial section, corresponding to the radius of the balls involved, so that here too a safe and low-friction, flush guide is achieved.
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;The basic concept according to the invention can be used as an actuator for generating a linear output movement or an output rotary movement in a wide variety of control, regulation or positioning processes, whereby, depending on the design, rotary movements can be generated over specified angular degrees and stroke movements over certain paths, also reciprocally and continuously rotating in the case of rotary movements;
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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.Furthermore, the present invention can be used as a pump, compressor, but also as a motor, whereby valve controls can also be easily implemented and derived from the rotary movements that occur anyway.
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. A further advantageous embodiment of the present invention consists in arranging the lifting part in the form of a piston within a working chamber and driving it in one direction or the other by a gaseous or liquid medium, with the output being a rotary movement by any angular degrees, even by more than one revolution if desired. In an advantageous embodiment, a larger number of ball pairs distributed over the circumference are then supported against the housing of the actuator thus formed and on the rotating output shaft, with these ball pairs simultaneously experiencing an axial displacement due to the moving piston. One ball of each ball pair arranged as a lifting part in a continuous bore in an apron-like extension of the piston runs in an outer, axially or helically arranged groove (in the housing) and the other, inner ball in a likewise helically or axially running groove or guide groove with the corresponding desired pitch, which results in a forced guide and both balls roll with little friction in their respective grooves and against each other.
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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.Advantageous further developments and improvements of the device according to the invention are possible. Particularly advantageous here is the possibility of installing an energy storage device in the form of a pre-tension spring in the rotating part and allowing it to act on the lifting part in such a way that it is automatically returned to a starting position, so that pressure only needs to be exerted on it from one direction for the piston to move.
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.Another particularly advantageous design in the area of the twin balls as driving elements is based on the consideration that, although for slow-running units based on the present invention, the internal guidance of the two twin balls in the lifting part or in its extension (piston skirt), where the twin balls are held in radial bores, offers sufficient accuracy and resistance to wear and tear etc., for fast-running units it is advantageous to use the option of replacing the point-like support of each ball in its radial bore with an indirect, even more friction-free bearing.
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,This indirect bearing consists in the fact that balls are arranged in the radial bore of the lifting part or its extension, against which the driving balls are supported in the simplest case, so that they do not roll directly on the inner surface of the radial bore/ but on a ball crane-like power transmission or intermediate part, which absorbs the forces resulting from the driving balls.
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verteilt und schließlich durch mindestens teilweises Abrollen an der Innenwandung der Radialbohrungen im Hubteil oder dessen Verlängerung auf dieses überträgt.distributed and finally transferred to the lifting part or its extension by at least partially rolling along the inner wall of the radial bores.
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.This results in a particularly advantageous spread out and distribution of the acting forces, a better conversion of the resulting friction at least partially into rolling friction, so that it is generally avoided that the take-up balls become embedded in their radial bores during fast and long-term operation.
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.By interposing additional ball bearing rings, which support each other, on the inner wall of the respective radial bores that receive them and on the facing cam surfaces of the receiving balls, improved running conditions are achieved, particularly in units with fast movement sequences, whereby the possible designs of the ball rings used are accessible to a large number of variants.
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-Advantageously, the additional balls, ball bearing rings, support or bearing balls located in the radial bores are held by running cages or bushings that act as guides for them, which are made of hardened material and can be pressed into the radial bores of the lifting parts. To distinguish them from these inner balls, which run in the bushings or directly in the radial bore, the driving balls in the form of outer balls are supported on these inner balls and also hold them in position. The bushing that forms the cage for the inner balls can also be used in a bearing of the radial bores.
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dialbohrung(en) sitzen und gegen ein Herausfallen durch einen Federring gesichert sein.dial bore(s) and secured against falling out by a spring ring.
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. If one compares the essential advantages of the present invention with a reciprocating piston engine, the following results. In a reciprocating piston engine, which converts its linear crank movement into a rotary movement via a crank drive, the torque applied per revolution is necessarily very uneven, so there are considerable maxima and minima in the torque curve, which are not only due to the pressure increase during the explosion of an ignitable mixture, but also mainly due to the fact that the angle at which the crankshaft journal supporting the connecting rod is located at the respective moment of the working cycle is included in the torque development .
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.In addition, in a reciprocating piston engine there is a direct relationship between the maximum torque that can be generated and the stroke of the piston, since the crankshaft determines the possible torque through the distance of the connecting rod's articulation point on the one hand, but on the other hand this dimension also determines the piston travel, i.e. the stroke.
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. The invention succeeds in breaking free from this geometric constraint - possible torque and stroke are independent of each other, since the diameter of the rotating part and the corresponding stroke part surrounding it can be designed as desired, which means that the paths and the steepness of the inner groove course can be changed.
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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.It is also possible, with great advantages, not only to set the gradient of the inner guide grooves as desired, for example, to make it flatter for a downward working stroke than for the upward return stroke, if you compare this with a reciprocating piston engine, which means different speeds of the piston depending on the direction, but you can also make the number of full strokes running up and down per circumference of the rotating part uneven. The latter means that, again in relation to the way a reciprocating piston engine works, the working stroke due to the explosion hits a different inner guide groove alternately, so that any wear can be distributed completely evenly.
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.In principle, the present development replaces the crankshaft principle, whereby a multitude of possible applications exist. For example, two of the movement systems according to the invention can work opposite each other with their rotating parts on a common gear, whereby it is then possible to arrange any number of such double units in a circle around another gear that is then jointly driven by the respective individual gears. In this way, a multitude of piston-cylinder units can be arranged in a small space, starting with the two-cylinder unit comprising only two units up to a twelve-cylinder unit or even beyond, in which six double units are then arranged in a plane shape around a common driven gear.
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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.Such a drive unit can be designed as a pneumatic motor, explosive engine (piston engine) or hydraulic motor, whereby any working process (two-stroke, four-stroke) can be used. Due to the small size, even with multi-cylinder units, these could be used directly as axle motors, also in a star-shaped arrangement.
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.The present invention is also particularly suitable for the implementation of stepper motors that can generate considerable torques per stroke or step sequence, as swivel drives of &khgr; ... over 360°, for example with spring return; as metering pumps with pistons or diaphragms for thick materials, as compressors, for example for low-pressure systems, as vacuum pumps, as stroke-rotary switches for precise positioning, as pure motion converters (stroke into torque or vice versa), also for hand or foot operation, as measured value sensors for rotary or stroke movements in the precision mechanical field.
Zeichnungdrawing
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 vergleichbareEmbodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. They show: Fig. 1 a first embodiment of the present invention, which can be used in particular as an actuator, specifically for converting a linear (reciprocal) lifting movement into an output rotary movement; Fig. 2 a representation comparable to that of Fig. 1
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Ausflihrungsform, ebenfalls im Längsschnitt, wobei die Ansteuerung des Hubkolbens lediglich einseitig erfolgt, bei dessen selbständiger Rückführung in die Ausgangsposition;Embodiment, also in longitudinal section, where the control of the piston only takes place on one side, with it automatically returning to the starting position;
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;comparable embodiment of an actuator, also in longitudinal section, additionally completed by locking and release systems acting on the rotary drive in such a way that the (reciprocal) lifting movement results in an output rotary step movement running continuously in one direction of rotation;
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. 4 an embodiment in which a continuous rotary movement can be converted into an oscillating stroke movement, preferably with additional control times for valve control options (flat disc valve);
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;the working area of the driving twin balls in a first advantageous embodiment, in which intermediate additional bearing balls, preferably in the form of ball rings, are arranged in the radial bores of the lifting part or its extension;
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. 6 is a plan view of one side of the bearing ball ring arranged in the radial bore, against which an outer driving ball rests, initially axially and then with axial-radial force distribution during operation, corresponding to the section along the line VI-VI in Fig. 5;
von Zwischenlagerkugeln innerhalb der Radial-of intermediate bearing balls within the 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; bore of the lifting part or its extension, wherein a plurality of adjacent ball rings with balls of smaller diameter are arranged in the radial bore;
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. 8 shows a further embodiment, also in partial representation, in which the two bearing ball rings directed at the inner and outer driving balls are supported inwards against each other and/or on an inner, additional ball ring lying in a gap;
Fig. 9 die Möglichkeit, die Kugelkränze beidseitig aus einer Vielzahl aneinandergrenzender kleinerer Kugeln anzuordnen, die in einer erweiterten Abschulterung der Radialbohrung angeordnet sind;Fig. 9 the possibility of arranging the ball rings on both sides from a large number of adjacent smaller balls, which are arranged in an extended shoulder of the radial bore;
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.10 is a schematic representation of an embodiment corresponding to the representation in Fig. 9, with the difference that the bearing ball rings made up of smaller balls are arranged in inner king recesses in the radial bore and are held there by the ball segments of the driving balls that are located on the outside;
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.11 shows a further embodiment in which only a common bearing ball ring is then preferably arranged in a central ring recess of the radial bore, against which the corresponding ball shells of the outer driving balls press from both sides;
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 wobeiFig.12 also shows a detail and partly in perspective the arrangement of the ball rings for the bearing balls in a common outer race, which is inserted into the radial bore in the manner of a half ball bearing and where
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die in den Laufring eingesetzten Kugeln ebenfalls durch die äußeren Mitnahmekugeln gehalten sind;the balls inserted into the race are also held by the outer driving balls ;
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.13 finally shows another possible embodiment in which the bearing ball rings on both sides are inserted in an axially outwardly open ring recess of hemispherical shape and are held in this by the respective facing ball , while
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. 14 shows a further simplified embodiment in which the Luager ball rings on both sides are inserted into an inner ring cavity of the lifting part or its extension and are held on its walls, on each other and in their position by the two outer driving balls;
bei dem beidseitig (vier) Innenkugeln in einem eingesetzten Laufkäfig an diesem und aneinander anliegen und entsprechende (vier) Stützpunkte für die Außenkugeln vorgeben, wobeiin which (four) inner balls in an inserted raceway cage rest on both sides against the cage and against each other and provide corresponding (four) support points for the outer balls, whereby
Fig.16 schematisch und sum besseren Verständnis die Anordnung der Innenkugeln in der Büchse in einer Draufsicht zeigt; Fig.16 shows schematically and for better understanding the arrangement of the inner balls in the bushing in a plan view;
die Außenkugeln ohne weitere Hilfe- oder Stützkugeln unmittelbar in einem in die Radialbohrung eingesetzten Laufkäfig gehalten sind, wobei, wiethe outer balls are held directly in a raceway cage inserted into the radial bore without any additional auxiliary or support balls, whereby, as
Fig.18 zeigt, der Laufkäfig auch zweigeteilt sein kann;Fig.18 shows that the running cage can also be divided into two parts ;
die Figuren 19 und 20 zeigen den zweigeteilten Lauf* Figures 19 and 20 show the two-part barrel*
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käfig mit Möglichkeiten zur Lagerspieleinstellung und diecage with options for bearing clearance adjustment and the
Figuren 21 und 22 zeigen den Zusammenbau von zunächst zwei Aggregaten ineinanderliegend und inFigures 21 and 22 show the assembly of two units lying one inside the other and 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.22 then a larger number of double units, arranged in a star shape and in this sense forming a twelve-cylinder engine, which work on a common internal gear.
Fig.23 zeigt schließlich als Teilschnitt eine verbesserte Kolbenführung.Finally, Fig.23 shows a partial section of an improved piston guide.
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 dieThe basic idea of the present invention is to transfer linear or rotary movements into one another without any problems and with little wear and friction by providing three structural parts, a rotary part, a lifting part and an outer casing or housing part, whereby twin balls or pairs of balls are arranged as drivers in the lifting part, lying directly parallel next to one another and adjacent to one another, which are guided outwards in appropriately designed and shaped grooves or guide slots on the one hand in the rotary parts and on the other hand in the surrounding housing shape. Based on this basic concept, a large number of possible applications and designs open up, of which only a few are explained below for better understanding; it is first of all clear that with the devices now specifically explained, the opposite direction of movement is always possible, i.e. the force generated can either be the lifting movement (linear movement) or the
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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.Rotational movement can be a rotary movement, whereby the other movement is always the starting value, and furthermore the invention is not limited to the embodiments presented.
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.In Fig. 1, the actuator is designated with 10; it comprises a lifting part 12 arranged to slide within a housing 11 and a rotating part 13 mounted to rotate within the same housing 11. The housing 11 can consist of two parts, a lower housing part 11a and an upper housing part 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)In the embodiment shown, the lifting part 12, which is referred to below as the piston, is mounted in a bore 13 of the upper housing part 11b in a sliding (or possibly rotatable) manner, while the lower housing part 11a (these expressions are related to the representations in the drawing and do not restrict a spatial orientation)
. 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.. a stepped bore 15 accommodates the rotating part L3 , which in the illustrated embodiment is mounted via a special bearing 16 (ball bearing, deep groove bearing, axial thrust bearing &ogr;. etc.).
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·In this arrangement, the rotating part 13 and the piston 12 also engage with one another, advantageously in such a way that a downwardly drawn piston ring skirt or an annular wall 12a receives and surrounds the rotating part 13 above the bearing 16. In this embodiment, the piston 12 forms a first working chamber 17 with the inner wall of the bore 14, while a second working chamber is formed when the piston is raised, which is formed by the stepped bore 15 of the lower housing part.
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11a, dem nach innen ragenden Drehteil 13 und der Kolbenunterseite gebildet ist.11a, the inwardly projecting rotary part 13 and the piston underside.
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.An essential feature of the present invention is that there are kinematic connections between the cylindrical recess 18 of the piston 12, formed by the piston skirt 12a and the extension of the rotary part projecting into it, as well as between the bore 15 receiving this piston extension, i.e. the piston skirt 12a, and the piston skirt, which form positive guide means for the relative movement sequence.
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.Thus, in the embodiment shown, ball pairs 19a, 19b, 19c... are accommodated in bores on the lower edge of the piston skirt 12a in transverse or radial bores 20 of the piston skirt 12a, the arrangement being such that the respective twin balls sit practically flush in their bearing recesses formed by the bores 20, but protrude outwards by about half on both sides when they are essentially flush with one another in their respective bearing recesses.
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 With these "ball halves" projecting beyond their bearing bores 20, the twin balls engage in raceways or guide grooves of the adjacent components, ie the smaller balls are also seated in guide grooves 21 of the inner housing bore, while the inner balls engage in guide grooves '22 of the rotary table 13. It goes without saying that the guide grooves 21 and 22 are also designed in such a way that
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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. these correspond flush in their recess shape in the width of the spherical half - shape, whereby the thickness of the piston recess 12a forming the bearing bores 20 corresponds approximately to a sphere diameter.
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.In the embodiment shown, the preferred method for generating an output rotary movement is to drive the piston movement; therefore, in addition and only very schematically, a pressure supply 23 is shown, consisting of a drive motor 24 with a downstream pump 25, an electrical or electronic circuit part 26 and a changeover valve 27, which is designed here as a 6/2-way valve.
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°.Furthermore, in this case, the outer (housing) guide grooves 21 are preferably designed as completely axially extending grooves, while the inner rotary part X grooves 22 run helically with any desired pitch, preferably a pitch of 45°.
Ferner können, um eine sichere Führung des Kolbens 12 | über seine Kolbenschürze 12a, die auch als Kolben- '; Furthermore, in order to ensure safe guidance of the piston 12 | via its piston skirt 12a, which is also referred to as piston ';
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-shaft, with the housing lower part 11a and the rotating part, which in this case is designed as an output shaft, depending on the length of the rotating part i» given axial distance from each other and preferably symmetrical to the housing axis, further ball pairings can be provided, as it is also understood that these ball pairings 19a, 19b... can not only be provided as a pair of two directly opposite each other as shown in Fig. 1.
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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.non, but evenly distributed over the circumference, a large number of twin balls can be provided in correspondingly distributed bearing bores 20 in the piston skirt 12a, for example as many as the adjacent groove arrangement in the rotating part allows. This naturally also depends on the diameter of the balls. This distributes the load over a large number of driver pairs, so that on the one hand there is improved smooth running, combined with the possibility of moving strong forces.
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 FührungsnutenIt is also apparent that if an additional rotary movement of the piston 12 is permitted, the outer guide grooves 21 can also run in a helical incline, so that depending on the direction of the inclination, transmissions or reductions of the rotary movement with a reference to the linear movement for a given stroke are obtained, in the manner of a differential gear, as can be readily seen. A possible basic function of the present invention therefore consists in the electronic control circuit 26 switching the solenoid valve from the position shown in the drawing to the other position, i.e. the pressure (hydraulic or pneumatic) generated by the feed pump 25, which causes the downward movement of the piston, is reversed; the working chamber 17 is relieved and the pressure medium now acts on the underside of the piston. This causes the piston to move upwards, with the outer balls of each double ball pair in the outer guide grooves, which for the sake of simplicity are initially shown as axially running.
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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.21 of the lower housing part 11a, whereby on the one hand a rotary movement of the piston 12 is arrested, but on the other hand at the same time the inner balls are given the opportunity to run off the outer "rear balls" so to speak and of course at the same time to take them along by engaging in the helical guide grooves 22 on the rotary part in order to carry out a rotary movement.
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 The advantage of low friction can be seen here if one imagines that the outer ball of the ball pair on the left in the drawing plane of Fig. 1 performs a rotational movement in an anti-clockwise direction when the piston moves upwards. In the same way, the inner ball belonging to this pair performs a rotational movement essentially in a clockwise direction, so that it can be seen that at their respective (point-like) contact area the balls do not rub against each other, but effectively contact each other auj.aUi.Sn f WxS aUCn ui3 i*j.Sxii3Ii ricxxG xititSlTiia j.*/ \aSjT
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.It is understood that the angle of the rotary movement results from the pitch of the inner guide grooves, from the length of the rotating part and the possible stroke of the piston, and also from whether the outer guide grooves 21 in the lower housing part 11a run axially or are also helically inclined in one or the other direction and possibly even alternating pitches occur within a groove.
Durch die entsprechende Umsteuerung des dem Kolben 12 auf der einen bzw. auf der anderen Seite mit Druckmit-By reversing the piston 12 on one or the other side with pressure medium,
?19C/ot/wi?19C/ot/wi
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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 KolbenThe stroke and the working speed can be determined by means of the valve 27 which is actuated by the actuator, whereby an indicator device 28 can also be provided for the rotational position assumed by the rotating part, in this case the output shaft. This can be embedded in the upper part of the output shaft in the form of a rod and can be operated by means of pistons.
f,e, und oberen Gehausesbschlußbcdsn ilbsr sbdichtsRdc Lsgsrand upper housing closure bcdsn ilbsr sbdichtsRdc Lsgsr
'('( 29 geführt sein; sie kann aber auch in geeigneter Weise29, but it can also be carried out in a suitable manner
unmittelbar an der Abtriebswelle, nach unten weisend, angeordnet sein. Aus der jeweiligen Drehposition können über Endschalter (wobei auch eine Abtastung derbe arranged directly on the output shaft, pointing downwards. From the respective rotation position, limit switches (which also include scanning of the
■■■■ Kolbenhubbswegung möglich ist) Signale für die Steuer-piston stroke movement is possible) signals for the control
.■ schaltung 26 gewonnen werden, die dann hauptsächlich.■ circuit 26, which is then mainly
der Umsteuerung dienen können, oder es erfolgt eine Fernmeldung-Signalauswertung.can be used for redirection, or a remote signal evaluation is carried out.
Die Verbindung des mit seiner abgetreppten Innenbohrung 15 die Fortsetzung des Kolbens 12, also die KoI-h The connection of the with its stepped inner bore 15 the continuation of the piston 12, i.e. the KoI- h benschürze 12a aufnehmenden Gehäuseunterteils ila mitbenschürze 12a receiving housing base ila with
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-the upper housing part 11b can be done by screwing 30. Just as the piston skirt 12s extends into the bore of the lower housing part 11a, the piston skirt 12a also receives the « rotating part 13 in its own bore 18, so that these three parts of the housing
§§ teil 11a, Kolbenschürze 12a und der obere Antriebs-part 11a, piston skirt 12a and the upper drive
fe drehteilbereich sozusagen ineinander telsskopiert sind.The rotating parts are, so to speak, telescoped into each other.
Der Kolben 12 ist in der zylindrischen Ausnehmung 14 des Gehäuseoberteils 11a abgedichtet geführt; die mindestens eine Dichtung ist mit 31 bezeichnet.The piston 12 is guided in a sealed manner in the cylindrical recess 14 of the upper housing part 11a; the at least one seal is designated 31.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht in wesentlichen Teilen und in seinem Grundaufbau der Darstellung der Fig. 1, so daß gleiche TeileThe embodiment shown in Fig. 2 corresponds in essential parts and in its basic structure to the representation in Fig. 1, so that the same parts
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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.are provided with the same reference numerals; an exception is the principle of piston return, for which purpose a force accumulator 32 is provided in the actuator of Fig. 2, which is designed as a return spring 33. The return spring 33 sits in a recess in the form of a cylindrical receiving bore 34 in the rotary part 13 and is supported upwards, i.e. against the piston bottom 35, via an axial bearing 36, which absorbs the relative rotation between the piston 12 and the rotary part 13 .
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. The compression spring 33 is dimensioned in such a way that after the downward stroke of the piston 12 has been carried out, the spring preload is overcome and the piston is moved upwards into its starting position while maintaining the rotational energy emitted by the rotating part 13 or even when idling. In this case, only a 3/2-way valve 27' is required to control the working space 17* formed between the piston 12 and the upper housing part 11b, while the lower inlet or outlet opening only serves for venting purposes, i.e. is a vent opening 37. Attention is drawn to the fact that in the longitudinal sections of Figures 2 and 3, the inner and outer guide grooves for the twin balls are shown running axially for the sake of simplicity, in order to indicate the optional options for their helical design.
Auch 4a· in Fig. 3 dargestellte AusfUhrungsbeispiel entspricht in seiner Grundkonzeption den Ausfüh-The basic concept of the embodiment shown in Fig. 3 also corresponds to that of the embodiments 4a and 4b.
• · III··· .1 Il• · III··· .1 Il
• · if &igr;· ♦ · · it Ii la• · if &igr;· ♦ · · it Ii la
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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 Gehäuseteile1 and 2, i.e. actuator for generating a rotary movement on the output side when pressure is applied to a lifting part on one or both sides, with the difference that in this embodiment of Fig. 3 the rotary movement generated on the output side is discontinuous, but in a given direction, with constant reciprocal movement of the lifting part. Here too, the same parts are provided with the same reference numerals, possibly with a different structure but similar function with a comma at the top, with a separate output shaft 38 being provided in addition, which is driven by the rotating part 13' which is now located inside. Here too, the principle of piston return by means of a compression spring 33' takes place, with the pot-shaped structure of the output shaft 38, which is stepped several times, temporarily supporting the rotating part 13' within a first diameter 38a via a first gear element 39, which itself sits in a second bore diameter 38b. Another gear element 40 supports the output shaft 38 in a mounting hole 41 of the lower housing part
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 ftUck11a. If necessary, a sawtooth-like, closed, circumferential groove shape could also be considered, possibly without the gear elements 39, 40. The two gear elements 39 and 40 are designed as ftUck drehsperren/Freiläufe ausgebildet und verhindern eine Rückdrehung der Ausgangswelle 38 bei der reziproken Antriebsbewegung des Kolbens 12.anti-rotation/freewheels are designed and prevent backward rotation of the output shaft 38 during the reciprocal drive movement of the piston 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-The function of the actuator of Fig. 3 is then such that during a first stroke movement of the piston 12, preferably during the «bwttrts directed movement, whereby ssur control the 3/2-way valve shown in Fig. 2
titi
»· «tat"· "did
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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.device can be used, the output shaft 38 is driven by the rotating part 13', which here carries out a rotary movement in the usual way, via the freewheel 39, while then, with the opposite stroke, the freewheel 39 enables the rotating part 13* to rotate back, but at the same time the reverse rotation lock 40 (additionally) prevents or ensures that the output shaft 38 is held in the rotary position it has reached and does not undergo an uncontrolled reverse rotation. The reverse rotation lock can therefore be a ratchet lock or something similar; the cycle then repeats itself, so that with each downward stroke the output shaft 38 performs a rotary movement in a predetermined direction and comes to a standstill with the upward stroke (or vice versa).
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.It is understood that the actuators shown in Figures 1 to 3 are amenable to a large number of modifications; for example, instead of the piston seal 31, a suitably modified piston can be sealed using a so-called rolling membrane, which is clamped with its outer edge between the upper housing part 11b and the lower housing part 11a and is slipped over the piston or is attached to the piston with its inner edge in such a way that the rolling membrane rolls in a free space between the piston circumferential surface and the inner cylinder wall.
Um die Vielseitigkeit der Anwendungsmöglichkeiten und Ausbildungsformen zu verdeutlichen, ist in Fig. 4 als weiteres Aueführungebeispiel eine insofern "umgekehrt" angetriebene Vorrichtung dargestellt, die dannIn order to illustrate the versatility of the possible applications and designs, Fig. 4 shows a further example of a device driven "in reverse" which then
•ttt » « it < · •ttt » « it < ·
• II I · I · * ·• II I · I · * ·
17.11.1988 "26-17.11.1988 "26-
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.can work as a pump or compressor. The basic principle of the invention is also implemented in this embodiment of Fig. 4 and parts with the same functions are provided with the same reference numerals and an additional comma at the top.
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.The main difference to the design of Figures 1 to .? is that the "inner" guide groove 22' in the rotary part 13' is designed in a closed circuit, so that when the rotary part 13' is acted upon by an external rotary drive, the piston 12* can perform a reciprocating movement through the engagement of the inner ball of the two twin balls mounted in it in the circumferential guide groove 22' on the rotary part. Such a unit can therefore be used as a pump or compressor, preferably as a so-called thick matter pump.
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.Since in the illustrated embodiment the circumferential guide groove 22' in the rotating part 13' runs up and down twice, two pairs of balls can also be used to transmit force and movement, since when the rotating part 13' rotates, these are in a different place than the other ball, but are always at the same height in the guide groove 22'. When the rotating part 13' rotates, the piston 12' therefore performs a two-fold cube movement.
Falls gewünscht und falls hinreichend Raum vorhanden, können bei auereichender Länge des die Führungsnut(en) enthaltenden Bereiche dee Drehteile 13* auch noch wei-If desired and if there is sufficient space, the turned parts 13* can also be extended if the area containing the guide groove(s) is long enough.
n t» «· <»· ta .. &igr; nt» «· <»· ta .. &igr;
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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.Additional guide grooves, which are axially superimposed, can be provided on the rotating part, into which diametrically opposed ball pairs then engage, so that the forces acting on a ball pair can be kept within limits by the distribution achieved in this way. The additional ball slots can also be arranged at an angle. 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.An advantageous embodiment of the embodiment of Fig. 4 is that control movements for inlet and outlet openings of the pump or compressor working chamber formed by the piston 12' and the surrounding wall of the upper housing part 11b* can be derived simultaneously from the rotary movement of the rotary part 13'.
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 .Thus, a rotatable disk 42 can be arranged in the head of the upper housing part 11b, which has passage openings 42a, 42b which correspond to duct openings 43a, 43b in the housing at certain angular positions; in other angular positions they cover them.
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.The valve disk 42, which in this respect forms a valve control, is advantageously driven by the sealed piston bottom from the rotating part 13', for which purpose the valve disk 42 has a rotation axis 44.
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-In order to adjust the opening and closing times of the passage openings 42a, 42b with respect to the passage openings 43a, 43b in the housing, with a fixed drive connection of the valve disc 42 with the rotary
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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.part 13' whose guide groove 22' βγ should be designed such that compensation times result which are represented by the horizontal partial corners 22a 1 , 22b' in the guide track. During these horizontal courses the rotating part 13' and thus also the adjusting disk 42 rotates; there is no "over-movement" so that these times can be used for closing and opening times in the valve area.
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.The basic function of such a device is such that when the piston moves (suction) through the kinematic engagement between the piston 12' and the rotating part 13' via the ball pairs, the corresponding inlet valve openings are released; these are closed when the stroke stops due to the horizontal guide grooves; the upward stroke then takes place with the working space completely closed, at the end of which the outlet valve area is opened. The working sequence of such a pump therefore consists of the strokes of suction, compression and discharge - working processes that can also be used with kinematic reversal, so that the possible basic principle of an active internal combustion engine, such as a gasoline or diesel engine, can be implemented in principle, either with the valve control shown or with a valve control system. Such an internal combustion engine with rotary valve control has advantages over the known crank drive systems, since the power transmission occurs evenly over the stroke and is not a function of the respective angular position in the crank drive.
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*7. 11.1988 - 29 -*7. 11.1988 - 29 -
Auf eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung vorliegender Erfindung wird im folgenden noch eingegangen; diese Ausgestaltung betrifft die Möglichkeit, den wirkungseingriff zwischen den beiden Zwillingskugeln undA particularly advantageous embodiment of the present invention will be discussed below; this embodiment concerns the possibility of controlling the interaction between the two twin balls and
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.each radial bore of the lifting part or its extension, i.e. the piston ring 12s, should be designed indirectly. This can be recommended if the unit is a high-speed unit, for example a hydraulic motor, since in this way the force transfer between the outer and inner driving ball and the radial bore - the contact is basically point-like - can be evened out, distributed and reduced in the pressure peaks.
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.In Figures 5 to 14, only partial sections of the lifting part or its extension, usually the piston skirt, are shown; in Fig. 5, the radial bore 20 of the piston 12, as the lifting part will be referred to in the following - but this can also be the piston skirt 12a - receives ball rings 45a, 45b, preferably on both sides, since the outer driving balls 19 protrude into the radial bore 20 on both sides.
Die Kugelkränze setzen sich aus im Vergleich zu den Mitnahmekugeln im Durchmesser kleineren Lagerkugeln 46 zusammen, die im Grunde so wie bei einem Kugellager inThe ball cages are made up of bearing balls 46 that are smaller in diameter than the driving balls and are basically arranged in the same way as a ball bearing in
einandergrenzender Abfolge in der Radialbohrung 20 in der in Fig. 6 erkennbaren, sehr schematisiert angedeuteten Ringform angeordnet sind.are arranged in a mutually adjacent sequence in the radial bore 20 in the ring shape shown very schematically in Fig. 6.
2196/ot/wi2196/ot/wi
17.11.1988 - 30 -17.11.1988 - 30 -
45b innere Ringflächen gewünschten Durchmessers, gegen welche die äußeren Mitnahmekugeln 19 gedrückt werden bzw. anliegen, wodurch sich eine der Anzahl der Lagerkugeln45b inner ring surfaces of the desired diameter, against which the outer driving balls 19 are pressed or rest, whereby one of the number of bearing balls
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 Lagerkugeln46 in the ball crane? corresponding number of point-shaped supports on the spherical shell shape of the driving balls 19; It is understood that the diameter, which is ultimately formed from the sequence of point-shaped contacts, depends on the diameter of the large driving balls 19, the diameter of the small bearing balls 46, the number of bearing balls und entsprechend auch dem Durchmesser der Radialbohrung 20. In Fig. 6 ist ein angenommener Durchmesserand accordingly also the diameter of the radial bore 20. In Fig. 6 an assumed diameter
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.47 is shown in dashed lines, along which the half-shell of the driving ball rests on the formed ball ring 45a, 45b at each bearing ball in point-like contact, whereby each driving ball naturally with its tapered ball shell part also penetrates between the bearing balls 46, as indicated in FIG. 5 in dashed lines at 48, so that the bearing balls 46 are also held on their outer ring ring by the driving ball and its pressing or holding effect.
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-If the bearing balls 46 are supported radially outward on the cylinder wall of the radial bore 20 in the piston skirt 12a that receives them, they can be supported inward in a variety of ways, which are discussed below with reference to the illustration in Figures 7-14, whereby the basic procedure is always such that a ball ring made of bearing balls that is axially open to the outside creates the contact circular ring shape against which the outer driving
2196/ot/wi2196/ot/wi
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kugeln 19 (beidseitig) punktförmig, nämlich entsprechend der Anzahl der Lagerkugeln 46 im Kranz, anliegen.balls 19 (on both sides) in a point-like manner, namely according to the number of bearing balls 46 in the ring.
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 In Fig. 5 it is shown that the bearing balls 46 in the two outer ball rings 45a, 45b can either be supported on an additional inner ball ring 49 , which is then arranged with a gap but also completely in the shape of a ring in the radial bore 20. In order to prevent the balls of the inner ball ring from falling inwards, a cylindrical intermediate piece with an outer diameter that corresponds to the inner diameter of the ball ring can be provided or inner ring flanges that project inwards, shown in dashed lines in Fig. 5, can be provided.
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).50 should be provided, against which the bearing balls 46 rest inwards, the inner ring flanges being advantageously completed by smaller ring flanges 51, so that the ball rings are guided on both sides and it is also ensured that they do not rotate sideways (to a larger diameter of an oval shape).
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 RingvorSprüngeHowever, it is also possible, as shown in Fig. 14, which will be discussed immediately, to arrange the two ball rings 45a 1 , 45b* and with correspondingly different dimensions of the components involved directly adjacent to one another in the modified radial bore 20* of the piston skirt 12a, so that the individual bearing balls 46 of the ball rings support one another. The smaller, retained ring projections
51 sorgen auch hier dafür, daß die Kugelkränse sich51 ensure that the ball cranes
;··;'··&igr;&igr; &pgr;.·;hi &igr;;··;'··&igr;&igr;&pgr;.·;hi&igr;
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17.11.1988 - 32 -17.11.1988 - 32 -
nicht in der Radialbohrung seitlich bzw. quer verstellen können.cannot be adjusted laterally or transversely in the radial bore.
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.In the embodiment of Fig. 7, a large number of comparatively small bearing balls 46* are provided in a large number of consecutive ball rings 52 to 56, which are then also supported on the inside. In order to prevent middle bearing balls 46' from falling inwards, additional support ball rings 57 can be provided; this depends on the geometric dimensions and must be decided on a case-by-case basis.
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.In the embodiment of Fig. 8, which again shows the inner rotating part 13 with its oblique grooves, only a few bearing balls are provided to form the two outer ball rings 58 and 59, for example four bearing balls 46, so that a single inner support ball 57* can be sufficient to give the structure stability.
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 kannAlternative designs according to Figures 9 and 10 are constructed in such a way that the ball rings 60, 61 and 60', 61' on both sides are inserted into external or internal annular grooves made as recesses in the radial bore 20, in which they are supported on all sides and inward falling is prevented by the ball shells of the two driving balls 19 which are in contact with all balls at points, as explained in detail above. The number of balls in the running grooves 62 and their size can be
• ••••I•••••I
erhe
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17.11.1988 - 33 -17.11.1988 - 33 -
beliebig und den jeweiligen Anforderungen entsprechend sein.be arbitrary and in accordance with the respective requirements.
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.An interesting example is shown in Fig. 11; here the two ball rings that come into contact with the ball shells of the drive balls have shrunk into a single, internal ball ring 63 or have been combined in a crane, which is arranged in an inner ring groove 64 as a ball track in the radial bore 20 of the piston skirt 12a. It goes without saying that the dimensions of the balls must be such that the drive balls 19 that are in contact with the common ball ring from the outside do not interfere with one another - the drive balls 19 may only touch one another very slightly in the middle.
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.Fig. 12 shows a practical embodiment in which ball rings 65, 66, which directly adjoin one another with their inner surfaces, are accommodated in an annular raceway 67, which can also be made of hardened material, for example, and is inserted into the radial bore 20 of the piston skirt 12a, for example in a press fit. The inner raceway is in any case concavely curved in a trough-like manner, so that the two ball rings 65, 66 are stabilized in their position and cannot move sideways.
Bei dem Ausführungsbeiapiel der Fig. 13 ist die Anordnung des jeweiligen Kugelkranzes schließlich so getroffen, daß der Kugelkranz 68 in einer atirnseitigenIn the embodiment of Fig. 13, the arrangement of the respective ball ring is finally such that the ball ring 68 in a front-side
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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.Ring groove 69, which runs on the outside around a possibly still present, but not necessarily required radial bore 20*. In cross section, the ring groove 69 is hemispherical with, if desired, a more protruding ring wall 70 on the outside, so that the bearing balls 46 cannot fall out under any circumstances when the outer bearing balls 19 are in contact.
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.It goes without saying that the embodiments of intermediate ball bearing options shown do not limit the invention. All of these embodiments enable an equalization of the pressures occurring during operation, thus reducing pressure peaks and in particular ensuring a long service life for the units created by the invention, even when they are extremely fast-running.
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.As already mentioned in Fig. 12, Fig. 15 shows an enlarged partial section of a cage 67' which forms the guide for inner balls 71 and is inserted into the radial bearing recess 20 of the lifting part 12. The cage 67', which, due to its trough-shaped groove with raised edge areas 67a, 67b on both sides, provides preferably hardened raceways for these inner balls and, depending on their number, supports them in such a way that the inner balls run against each other, the raceways and the two outer balls 19 with the least possible wear. The guide bush 67* sits in a shoulder 72 of the bearing recess 20 and is secured against falling out, for example by a spring ring or snap ring 73.
5> > t
ti ; 5>> t
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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. 01« Distribution of the inner balls, which have a mutual contact angle of preferably between 45 and 50°, is as clearly shown in Fig. 16; there are preferably four balls arranged on one side and designated 71a and correspondingly and offset from the first balls 71a on the other side inner balls designated 71b are provided, so that for the respective outer ball 19 there are then a total of four support points formed by the inner or support balls on the side facing them.
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 an alternative embodiment, it is also possible to let the outer driving balls run directly in appropriately designed sections of guide bushings 67", as shown in Figures 17 - 20, without using any inner support or auxiliary balls at all. The guide bushing for the outer and inner driving balls has an inner projection 74 against which the two driving balls 19 rest. The balls can thus run on this inner, spherically shaped projection and, if desired, also on each other.
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-In one embodiment of the bushing that directly accommodates the driving balls 19, this can also be split in two, as shown in Fig. 18, so that it consists of the two partial bushings 67a", 67b". In Fig. 18, these two partial bushings lie directly against one another and hold the two driving balls 19 firmly on the outside by means of a half-sided trough-shaped groove, i.e. inwardly projecting ring projections (following the spherical shape), so that they are against one another.
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der und an den von den beiden Teilbüohsen 67a"/ 67b" gebildeten Laufflächen Abrollen können.and on the running surfaces formed by the two partial supports 67a"/ 67b".
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.Depending on whether the split bushing shape for directly receiving the driving balls has a common internal projection similar to that shown at 74 in Fig. 17 or ring projections on both sides, holding the balls inwards, as shown in Figures 19 and 20, the two partial bushings can be pushed apart from one another by a central, wedge-shaped intermediate element 75 when it penetrates more or less deeply (Fig. 19) to adjust their position, or the two partial bushings can be pressed towards one another by external, for example distributed screws 76, as shown in Fig. 20.
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.Fig. 21 shows, in a highly schematic manner, two opposing actuators or units 10', 10", whereby each of these units can be designed as shown in the basic embodiment of Fig. 1. The output shafts of the two units 10', 10" work on a common central gear 77, so that a double unit is created, whereby the rotary movement generated can then be taken from this gear in any desired manner.
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-Such a basic principle also enables the construction of larger engines with a corresponding number of cylinder units, as shown in Fig. 22 using a selected twelve-cylinder engine. In this embodiment, which is also highly schematic, a total of six double units are shown as follows:
·« · M MM ft· *··« · M MM ft· *·
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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.The arrangement of the wings 21 is plate-shaped and distributed at the same angular distance from one another around a common central gear 78, on which the individual inner gears 77 of each double unit then work. It goes without saying that any number of cylinder units can be connected to one another as required.
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.One more thing should be noted. The radial holes in the lifting part, which in certain embodiments form the receptacle for bushes to be inserted into it, which then in turn receive the inner support or guide balls, naturally also follow a partial circle shape where they penetrate outwards due to the general circular shape of the lifting part, and if you do not want to make the bushes to be inserted into these receiving holes to also form such a circular shape - so that bush parts do not protrude inwards and a secant shape is formed on the outside, then you can either provide flats in the receiving parts wherever such bushes occur, or you can insert the bushes so that they protrude or run inwards and then make corresponding flats in the opposite directions. However, you can also make the length of the bush shorter than the receiving holes, as shown in Fig. 15, so that there is nothing further to worry about here.
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, denWhen converting a reciprocating movement, as occurs, for example, when a device according to the invention is used in the manner of a reciprocating piston engine, it may be useful to
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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,The working stroke can be made to run with a different gradient compared to the return stroke, so that the piston moves at different piston speeds depending on whether it is currently performing a working stroke or a return stroke. It is also possible to let the half-oscillation of the inner groove, which characterizes an upward and downward stroke, as shown in Fig. 4, run repeatedly over 4' the circumference of the rotating part in a 4-wheel count, so that then,
' wenn sich Arbeitshtibe in gleichmäßigem Ablauf mit' when working strokes are in a uniform sequence with
RUckhol- oder KompressionshUben abwechseln, der jeweilige Arbeitshub fortlaufend auf unterschiedliche Innennuten im Drehteil trifft, zur Vermeidung einer ungleichmäßigen Abnutzung.Alternate return or compression strokes, with the respective working stroke continuously hitting different internal grooves in the rotating part to avoid uneven wear.
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-If you want to improve the (cylindrical) guidance of the piston 12 in the housing according to Fig. 1, then you can, as shown in Fig. 23,
&iacgr; teil 12a außen zusätzliche Axialnuten 80 geradlinig ver&iacgr; part 12a outside additional axial grooves 80 straight
laufend anordnen, denen zusätzliche axiale Gehäusenutencontinuously arranged, which have additional axial housing grooves
F 21' entsprechen. Eingepaßt in diese beiden FührungsnutenF 21'. Fitted into these two guide grooves
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).80, 21* additional guide balls 81 are arranged, which securely support the piston body against the surrounding housing, center it and protect it against tilting or scraping (see also the small sectional drawing below the housing 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.What all embodiments have in common is that additional compression or suction chambers are formed during the piston movement, which can be used for other purposes, e.g. for flushing and/or compression.
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17.11.1988 - 39 -17.11.1988 - 39 -
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All features presented in the description, the following claims and the drawing can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.
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Claims (1)
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i I I I I * I *Jt I Tf ff *
i IIII * I *
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---|---|---|---|
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DE (1) | DE8901360U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114890109A (en) * | 2022-05-20 | 2022-08-12 | 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 | Large transformer steering device and method |
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DE2807364A1 (en) * | 1977-02-24 | 1978-08-31 | Timothy James Herbert | BONE SCREW |
EP0172130A2 (en) * | 1984-06-15 | 1986-02-19 | Mecron Medizinische Produkte Gmbh | Screw for orthopaedic fixation |
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1989
- 1989-02-07 DE DE8901360U patent/DE8901360U1/en not_active Expired
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