Raumkurbelgetriebe Die Erfindung betrifft ein Raumkurbelgetriebe mit zwei durch Dreh- und/oder Drehschubgelenke verbunde nen, im rechten Winkel zueinander angeordneten Wellen.
Bei einem bekannten derartigen Getriebe mit sich rechtwinklig schneidenden bzw. kreuzenden Wellenach sen ist eine gekröpfte durchgehende Welle mit einer drehschubbeweglichen Welle über ein Drehschubgelenk mit drei Freiheitsgraden gekoppelt. Ein an der dreh schubbeweglichen Welle starr befestigter, im rechten Winkel von ihr wegweisender Kurbelarm trägt an sei nem Ende eine Gelenkkugel, die in einer zylinderförmi- gen Aussparung eines weiteren, an der drehenden Welle befestigten Kurbelarmes gleiten kann.
Beim Drehen der drehenden Welle wird dadurch der kreuzenden Welle eine oszillierende Drehschubbewegung aufgezwungen bzw. es wird beim Einleiten einer entsprechenden os zillierenden Drehschubbewegung in die zugehörige Wel le in der kreuzenden Welle eine Drehbewegung bewirkt.
Bei einem weiteren bekannten derartigen Getriebe kreuzen sich die Achsen der beiden Wellen nicht. Bei diesem Getriebe ist an einer drehschubbeweglichen Welle ebenfalls ein Kurbelarm starr befestigt, jedoch trägt dieser Kurbelarm ein parallel zu dieser drehschub- beweglichen Welle liegendes Drehgelenk, das als Lager für ein weiteres Gelenkstück dient, das mit einem Kugel gelenk in einen wiederum an einer drehenden Welle befestigten Kurbelarm eingreift. Auch bei diesem Ge triebe ergeben sich die gleichen Bewegungsformen der beiden im rechten Winkel zueinanderstehenden Wellen; auch ist wiederum An- und Abtrieb austauschbar. Aller dings ist die Herstellung dieses Getriebes wesentlich schwieriger.
Nachteilig ist bei beiden Getrieben, dass der Angriff der die Bewegung erzwingenden Kräfte fast immer nicht senkrecht - wie es optimal wäre - er folgt.
Bei einer Abwandlung dieser Getriebe ist das Kugel gelenk durch ein Kreuzgelenk ersetzt. Abgesehen davon, dass das weitere Gelenk eine nochmalige Fertigungs schwierigkeit mit sich bringt, werden dadurch auch keine besseren Lagerbedingungen erreicht, da auch bei diesem Getriebe nur in einigen Kurbellagen die Kräfte senkrecht zu den Lagern angreifen.
Bekannt sind ferner noch Taumelscheibengetriebe, die sich aus sogenannten sphärischen -Getrieben ab leiten. Bei diesen sphärischen Getrieben treffen sämt liche Achsen in einem Punkt zusammen, wodurch sich aus einer Dreh- eine reine Schubbewegung oder umge kehrt ergibt. Dieser Effekt wird z. B. in Vorsatzgetrie ben zum Sägen, Feilen, Schleifen usw. ausgenutzt, bei denen eine drehende Bewegung in eine stossende um zuformen ist. Bekannt ist auch eine Umkehrung der Kraftrichtung, bei der durch eine hin- und hergehende Schubbewegung, beispielsweise von Kolben, die in einem Zylinder hin- und herbewegt werden, durch ein Taumel scheibengetriebe eine Drehbewegung erzeugt wird.
Allen diesen bekannten Getrieben haftet der Nach teil an, dass sich die zu übertragenden Kräfte im allge meinen nicht senkrecht auf der Lagerfläche ihrer Ge lenke abstützen, sondern in irgend einem Winkel hierzu angreifen. Dadurch wird nicht nur der Verschleiss äus- serst hoch, sondern es sind Betriebsstörungen durch keine besseren Lagerbedingungen erreicht, da auch bei Verklemmen der Gelenke kaum zu vermeiden. Auch können derartige Gelenke, schon aus wirtschaftlichen Erwägungen, nur geringe Drehmomente übertragen. Ausserdem führt eine der Wellen immer einen Dreh richtungswechsel aus mit einem Schwingwinkel von ma ximal 90 .
In vielen Fällen ist es jedoch erwünscht, eine Dre hung in eine ggf. hin- und hergehende Drehschub bewegung, mit schwingender oder kontinuierlich ver laufender Drehung oder umgekehrt umzuformen und gleichzeitig beträchtliche Drehmomente zu übertragen. Eine hin- und hergehende Schubbewegung, gekoppelt mit einer kontinuierlich verlaufenden Drehung wird z. B. von Vorsatzgetrieben, die zum Antrieb von Bohrmeis- seln dienen, gefordert. Sonderausführungen dieser Boh rer verlangen allerdings auch, gleichzeitig mit einer hin- und hergehenden Schubbewegung die Drehung schwin gend, also ebenfalls um eine bestimmte Winkellage herum oszillierend, auszuführen.
Ein derartiges Vor satzgetriebe muss nicht nur hohe Drehmomente über tragen, sondern auch die beim Betrieb auftretenden Schläge und Laststösse ohne Beeinträchtigung aufneh men können. Dies ist mit Sicherheit nur dann mög lich, wenn die kinematischen Verhältnisse eines solchen Getriebes nicht zum Verklemmen von Getriebeteilen führen können, wodurch also Raumkurbelgetriebe der bekannten Art ausscheiden. Weiter sind solche Getriebe zur Drehschiebersteuerung von, eine hin- und herge hende Schub- und eine schwingende Drehbewegung aus führenden Kolben einzusetzen. Auch bei diesem An wendungsfall sind u.
U. sehr hohe Drehmomente, ggf. sogar auf sehr beengtem Raum, zu übertragen. Eine gleichfalls hin- und hergehende Schub- und Drehbewe gung wird auch von einem Ellipsen- und Sinusfunk- tionszzichner gefordert, bei dem zwar die zu übertra genden Drehmomente verhältnismässig klein sind, bei dem aber diese kleinen Drehmomente durch relativ klei ne Gelenke ohne Spiel übertragen werden müssen und wobei sich ausserdem auch nach langer Benutzungszeit kein Spiel einstellen darf.
Ein weiteres Beispiel ist durch ein Differentialge triebe gegeben, bei dem im allgemeinen zwar Drehbewe gungen auszugleichen sind, wobei jedoch dieser Aus gleich durch eine schwingende, leicht sperrbare Dreh schubbewegung mittels eines Raumkurbelgetriebes durchgeführt werden könnte. Auch von einem derarti- g:Yn Differentialgetriebe, bei dem sich die Kraftrichtung schlagartig umkehren kann, müssen nicht nur hohe Kräfte, sondern auch stossartige Laständerungen über nommen werden.
Als weiteres Beispiel sei noch die Übertragung von Drehbewegungen durch eine eine schwingende Dreh schubbewegung ausführende Übertragungswelle genannt. Eine solche Übertragungsform muss dann gewählt wer den, wenn aus irgend welchen Gründen eine kontinuier lich verlaufende Drehbewegung der Übertragungswelle nicht zugelassen werden kann, oder auch dann, wenn die Drehbewegung um u. U. mehrmals 90 möglichst spielfrei und verlustfrei zu übertragen ist.
Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Getriebe der eingangs geschilderten Art anzugeben, das in der Lage ist, sowohl eine Drehung in eine ggf. hin- und her gehende Drehschubbewegung umzuformen, als auch aus einer hin- und hergehenden Drehschubbewegung eine Drehung zu bewirken, oder auch Drehbewegungen ggf. um mehrmals 90 versetzt weiterzuleiten, bei dem zum Erzielen grosser Übertragungsleistungen, zur vereinfach ten Herstellung sowie zum sicheren Betrieb, die auf die Lager einwirkenden Kräfte immer senkrecht auf den Lagerflächen stehen.
Das erfindungsgemässe Raumkurbelgetriebe mit zwei durch Dreh- und/oder Drehschubgelenke verbundene, im rechten Winkel zueinander angeordneten Wellen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkachsen parallel zu den Wellenachsen verlaufen.
Ein nach der Erfindung aufgebautes Getriebe schliesst somit die Verwendung von Gelenken mit drei Freiheitsgraden aus. Folgende Gelenkkombinationen zur Verbindung der beiden Wellen sind möglich: a) zwei Drehschubg-lenke, b) ein Drehgelenk, ein Drehschubgelenk, c) zwei Drehgelenke.
a) Werden zwei Drehschubgelenke eingesetzt, so kann beispielsweise eine in Längsrichtung unbewegliche, drehende Welle in der zu ihr im rechten Winkel ange ordneten Welle ebenfalls eine Drehbewegung erzeugen. Hierbei ergeben sich jedoch zwei Totlagen, also Stellun gen, bei denen die Richtung der an einem Hebelarm wir kenden Antriebskraft auf die Achse der angetriebenen Welle weist.
Soll also eine Drehbewegung von einer in Längsrichtung starren Welle auf eine weitere recht winkl-g zu ihr angeordnete, ebenfalls in Längsrichtung starre Welle durch ein Raumkurbelgetriebe mit zwei Drehschubgelenken übertragen werden, so sind Mass nahmen vorzusehen, um diese beiden Totpunktlagen zu überwinden. Statt der kontinuierlich verlaufenden Dreh bewegung am Abtrieb kann auch eine Schwingbewegung in der in Längsrichtung starren Abtriebswelle erzeugt werden, wobei, falls die Schwingbewegung unter einem Winkel von G 180 erfolgt,
die Bewegung zwangsweise durchgeführt wird, da sich die gegenüberliegenden Tot lagen erst bei einem Schwingwinkel von 180 bemerkbar machen.
b) Bei der Verwendung eines Drehschubgelenkes und eines Drehgelenkes muss die das Drehgelenk tra gende Welle eine hin- und hergehende Schub- und eine kontinuierliche oder schwingende Drehbewegung aus führen, wenn wiederum eine in Längsrichtung starre, eine kontinuierliche Drehbewegung ausführende An triebswelle vorausgesetzt wird. An- und Abtrieb sind bei einem derartigen erfindungsgemässen Raumkurbel getriebe ohne weiteres austauschbar, da die um 90 versetzten Kräfte der Schub- bzw. Drehbewegung Tot lagen ausschliessen.
c) Dienen zwei Drehgelenke zur Verbindung der beiden Wellen, so müssen beide Wellen eine oszillie rende Schubbewegung und eine kontinuierlich oder os zillierend verlaufende Drehbewegung ausführen. Die Kupplung der beiden Wellen ist ebenfalls, wie bei der Verwendung eines Dreh- und eines Drehschubgelenkes zwangsweise, d. h. An- und Abtrieb können ohne wei teres wechseln.
In all den genannten Fällen stehen die übertra- gungskräfte senkrecht auf den Gelenklagerrilächen, ver meiden also die Nachteile der bekannten Raumkurbel getriebe.
In einer bewährten Ausführungsform des Erfin- dungsgegenstandes können an beiden Wellen je eine Kurbel angeordnet sein und die Kurbelzapfen der Kur beln können jeweils parallel zu ihrer Welle verlaufen und Teile der verbindenden Gelenke sein.
Bildet beispielsweise ein Kurbelzapfen den Dreh zapfen eines Drehschubgelenkes und der zweite Kurbel zapfen die Drehachse eines Drehgelenkes, so ist eine sehr einfache Herstellung des Getriebes nach Beispiel b) möglich. Der Drehzapfen greift hierbei in ein Dreh schublager, also in einen Zylinder ein, in dem sich der Drehzapfen sowohl verdrehen als auch in seiner Längs richtung verschieben kann. Dieses zylindrische Lager ist wiederum, und zwar parallel zu der drehschubbeweg- lichen Welle, also senkrecht zur Achse des Drehzapfens als Drehgelenk ausgebildet, wobei sich die Achsen des Drehschubgelenkes und des Drehgelenkes kreuzen.
Die Drehachse des Drehgelenkes wird hierbei durch den zweiten Kurbelzapfen gebildet.
Die rechtwinklige Anordnung gewährleistet, dass die Kräfte immer senkrecht an den Gelenken angreifen, dass also ein die Betriebssicherheit und Lebensdauer eines derartigen Getriebes beeinträchtigendes Verklemmen der Gelenkteile nicht stattfinden kann. Sämtliche einzelnen Gelenkteile sind, da sie stets im rechten Winkel zuein ander stehen, einfach, grösstenteils durch Drehbearbei tung, herzustellen. Damit sind die Nachteile der bekann- ten Getriebe behoben, insbesondere ist es möglich, gros- se Drehmomente zu übertragen.
In bestimmten Fällen werden sowohl die Länge der Kurbelarme als auch deren Winkellage relativ zu ihrer Welle veränderbar ausgeführt. Durch diese Massnah- men können die oszillierenden Bewegungen, also sowohl die Schub- als auch die Drehbewegung in ihrer Ampli tude verändert werden. Wird beispielsweise das Getriebe in einem Ellipsenzirkel verwendet, so ist es durch diese Veränderbarkeit möglich, den gesamten Bereich vom Punkt über die verschiedensten Ellipsen bis zum Kreis zu überstreichen.
Ausserdem kann durch die Verände rung der Winkellage die Achse einer in Längsrichtung starren Welle um die einer drehschubbeweglichen Welle herumgeführt werden, was beispielsweise zum Antrieb von schwenkbaren Fräsern oder dgl. auszunutzen ist.
Weiterhin können mit einer der Wellen mehrere, je senkrecht zu ihr stehende Wellen verbunden sein. Diese weiteren Wellen können auf einer einzigen Ebene liegen oder auch in Längsrichtung der einen Welle im Abstand voneinander angeordnet sein. Im letzteren Falle ergibt sich die Möglichkeit zur Übertragung auch bedeutender Drehmomente mittels einer drehschubbeweglichen Wel le, wobei die Übertragungswelle eine oszillierende Dreh schubbewegung ausführt und die hiervon abzweigenden beispielsweise drehenden Wellen in einer beliebigen Winkellage zueinander, jedoch immer senkrecht zu der Übertragungswelle stehen.
Bei einer bevorzugten Aus führungsform dieses Raumkurbelgetriebes fluchtet min destens ein drehendes Wellenpaar, wodurch sich unab hängig von der oszillierenden Drehschubbewegung ein gegenläufiges Verdrehen der beiden drehenden Wellen ergibt.
Weitere Möglichkeiten des Getriebes, insbesondere in der Ausführung mit einem Drehschub- und einem Drehgelenk, sind dadurch gegeben, dass die Lager der drehenden Welle(n) und der drehschubbeweglichen Wel le in einem gegenüber einem Chassis verdrehbaren Gehäuse angeordnet sind.
Damit ist das Getriebe auch in einer speziellen Ausführung, und zwar mit mindestens einem fluchtenden drehenden Wellenpaar und einer Ver- drehmöglichkeit des Gehäuses um die Drehachse dieses Wellenpaares als Differentialgetriebe einzusetzen, wo bei beispielsweise das Gehäuse angetrieben wird und sich der Differentialausgleich zwischen den Wellen des Wellenpaares durch eine Drehschubbewegung der dreh schubbeweglichen Welle ergibt. Ein derart aufgebautes Differentialgetriebe ist formschlüssig, vermeidet also die Nachteile einer kraftschlüssigen Kraftübertragung und ist ausserdem einfach, grösstenteils aus Drehteilen her zustellen.
Auch können mit einem derartigen Getriebe verhältnismässig grosse Leistungen auf gedrängtem Raum übertragen werden und es ist auch durch Fest legen der drehschubbeweglichen Welle leicht zu sper- ren. In diesem speziellen Falle ist das Gehäuse um eine der Wellenachsen bzw. um ein fluchtendes Wellen achsenpaar verdrehbar. Ausserdem kann das Gehäuse jedoch auch um eine der Gelenkachsen verdrehbar sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, die beiden durch Drehgelenke verbundenen Wellen in einem Gehäuse an zuordnen und das Gehäuse beispielsweise in der Ebene der Drehgelenke zu verdrehen.
Durchaus möglich ist es auch, die Wellen auf ver schiedenen, im Abstand ggf. veränderbaren Ebenen an zuordnen, wodurch auch eine Veränderung der oszillie renden Bewegung, ggf. Drehschubbewegung, zu er zielen ist.
Auf den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand anhand von Funktionsschemen und einem Ausführungs beispiel dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 zwei Drehschublager, zwei Drehwellen; Fig. 2 zwei Drehschublager, eine Drehwelle, eine oszillierende Drehwelle;
Fig.3 ein Drehschublager, ein Drehlager, eine Drehwelle, eine Drehschubwelle; Fig.4 ein Drehschublager, ein Drehlager, eine Drehwelle, ein;, oszillierende Drehschubwelle; Fig.5 eine Koppelung zweier Raumkurbelgetriebe nach Fig. 4; Fig. 6 zwei Drehlager, zwei Drehschubwellen; Fig. 7 das gleiche Raumkurbelgetriebe wie Fig. 6, jedoch mit geändertem Antrieb;
Fig. 8 zwei senkrecht zu ihren Achsen drehbar ver bundene Drehgelenke, zwei Drehschubwellen; Fig. 9 ein Differentialgetriebe und Fig. 10 das Differentialgetriebe der Fig. 9 nach ei ner Drehung um 90 .
Prinzipiell sind drei Gelenkkombinationen möglich: a) Zwei Drehschubgelenke (Fig. 1 und 2), b) ein Drehschubgelenk, ein Drehgelenk (Fig. 3, 4 und<B>5)</B> und c) zwei Drehgelenke (Fig. 6 und 7). Selbstverständlich sind auch weiterführende Kopp lungen oder andere Kombinationen, wie sie beispiels weise in den Fig. 8 bis 10 gezeigt sind, möglich.
Eine Drehwelle 36 ist mit einer weiteren Drehwelle 37 über je ein Drehschublager 38, 39 verbunden. Die beiden Drehschublager 38, 39 sind senkrecht aufeinan- derstehend fest verbunden. Die Drehwellen 36, 37 sind in Lagern 40, 41, 42, 43 geführt, wobei die Lager 41, 43 ein axiales Verschieben der Wellen 36, 37 verhindern. Endständig sind an den Wellen Kurbelarme 44, 45 je im rechten Winkel zu den Wellenachsen angebracht, die wiederum, parallel zu den Wellenachsen stehend, Kurbel zapfen 46, 47 tragen.
Bei einer Drehung der Welle 36 in der Drehrichtung 48 wird der Kurbelzapfen 47 angehoben, verdreht sich in dem Drehschublager 38 und führt das mit ihm ver bundene Drehschublager 39 entlang des Kurbelzapfens 46. Gleichzeitig wird auch der Kurbelzapfen 46 ange hoben, so dass sich das Drehschublager 38 auch auf seinem Kurbelzapfen 47 verschiebt und auch die Dreh welle 37 eine Drehbewegung in Richtung 49 durch führt. Nach einer Drehung um 90 stehen beide Kurbel zapfen 46, 47 in ihrer obersten Lage, die Kurbelarme 44, 45 stehen senkrecht. In dieser Stellung ist die Dreh richtung der Abtriebswelle nicht mehr definiert bzw.
das Raumkurbelgetriebe ist in einer Totlage. Diese Tot- lage muss du-r ch Schwungmassen oder ähnliche Mittel überwunden werden, um eine eindeutige Drehrichtung zu erzielen. Die gleiche Totlage tritt selbstverständlich bei der gegenüberliegenden Extremlage, nach einer wei teren Drehung um 180 , also jeweils bei einer Stellung senkrecht zur Zeichenebene, auf. Verändern sich An- und Abtrieb, so ändert sich am funktionellen Verhal ten dieses Getriebes nichts.
Eine Möglichkeit des An triebes beider Wellen besteht auch darin, dass die fest verbundenen Drehschublager 38, 39 auf einer ellipti schen Bahn, die in der Mittelebene zwischen den bei den Drehwellen 36, 37 liegt, geführt wird. Hierbei wer den beide Wellen gleichmässig verdreht.
Bei einer weiteren Ausführung des Raumkurbel getriebes mit zwei Drehschublagern 38, 39 ist eine oszil lierende Drehwelle 50 mit einem gegenüber dem Kurbel arm 44 der Welle 36 längeren Kurbelarm 51 ausge stattet. Wird nun die Welle 36 wiederum in der Rich tung 48 verdreht, so ergibt sich bei der oszillierenden Drehwelle eine Drehbewegung, deren Richtung sich in den Extrempunkten der Welle 36, also wiederum senk recht zur Zeichenebene, umkehrt.
Die Winkelgeschwin digkeit dieser Drehbewegung verläuft, da sie durch die kreisförmige Bewegung des Kurbelzapfens 52, der kür zer sein kann als der Kurbelzapfen 46, hervorgerufen wird, sinusförmig. Bei dieser Antriebsart entstehen kei ne Totlagen, da der Drehwinkel der Welle 50 unter 180 bleibt. Wird allerdings An- und Abtrieb vertauscht, wird also eine oszillierende Drehbewegung 53 der Welle 50 vermittelt, so treten wieder Totlagen bei den Extrem lagen der Welle 36, wiederum senkrecht zur Zeichen ebene, auf.
In Fig. 3 ist ein Raumkurbelgetriebe dargestellt, bei dem die Welle 36 über ein Drehschub- und ein Drehlager mit einer Drehschubwelle 54 verbunden ist. Das Drehschublager 38 sitzt hierbei wiederum auf dem Kurbelzapfen 47 und ist fest mit dem Drehlager 55 des Kurbelzapfens 56 verbunden. Der Kurbelzapfen 56 ist senkrecht auf dem Kurbelarm 45 angebracht, parallel zur Achse der Welle 54. Bei einer Drehung der Welle 36 in Richtung 48 wird wiederum die abtreibende Walle 54 in Richtung 49 verdreht, jedoch wird gleich zeitig die Welle 54 axial verschoben.
Nach einer Dre hung der Welle 36 um 90' erreicht das Gelenk 38/55 wieder eine Totlage, da die Drehrichtung der Welle 54 an dieser Stelle nicht definiert ist. Soll die Drehrichtung also eindeutig sein, muss an der Welle 54 eine Schwung- masse oder ähnliches angebracht werden. Nach einer vollständigen Umdrehung der Welle 36 hat die Welle 54 auf alle Fälle eine Schubbewegung 56 durchgeführt, deren Länge von dem Durchmesser der Kreisbahn ab hängt, die der Kurbelzapfen 47 beschreibt. Der Weg ist somit abhängig von der Länge des Kurbelarmes 44 und kann durch Veränderung des Kurbelarmes unmit telbar verändert werden.
Die gleich;. Schubbewegung 56 führt eine oszillie rende Drehschubwelle 57 aus. Die oszillierende Dreh bewegung wird wie bei dem Raumkurbelgetriebe nach Fig. 2 dadurch gebildet, dass der Kurbelarm 51 länger als der Kurbelarm 44 ist. Im Gegensatz zu dem Raum kurbelgetriebe nach Fig. 3 mit einer Drehwelle und einer Drehschubwelle, ist bei diesem Raumkurbelge- triebe An- und Abtrieb vertauschbar.
Auch bei dem Raumkurbelgetriebe nach Fig. 3 treten beim Antrieb der Welle 54 durch eine Drehschubbewegung keine Tot lagen auf, da die Totlagen der Drehbewegung und der Schubbewegung in einem Winkel von 90 zueinander liegen. Bei dem Raumkurbelgetriebe nach Fig. 4 werden jedoch die Totlagen der Drehbewegung der Welle 57 gar nicht erreicht, da auch diese Welle die bei dem Raumkurbelgetriebe nach Fig. 2 den Drehwinkel von 180 nicht erreicht.
Die Möglichkeit des vertauschbaren An- und Abtriebes kann bei einem derartigen Raum kurbelgetriebe, wie Fig. 5 zeigt, dazu ausgenutzt wer den, dass eine in die Welle 36 eingeleitete Drehbewe gung aus einer als Transmissionswelle dienenden dreh schubbeweglichen Welle 57 wieder über ein gleiches Raumkurbelgetriebe auf eine Drehwelle 58 abgegeben wird. Diese Abtriebswelle 58 liegt auf einer zur Trans missionswelle 57 senkrechten Ebene, muss also nicht parallel zur Antriebswelle 36 angeordnet sein.
Dadurch bietet sich diese Anordnung zur Kupplung sich drehen der Wellen, deren gegenseitige Winkellage veränderbar sein kann, an, wobei das Zwischenglied lediglich eine oszillierende Drehschubbewegung ausführt.
Fig. 6 zeigt die Möglichkeit der Anordnung von zwei fest miteinander verbundenen Drehgelenken 55, 59. Hierbei führt eine Welle 60 eine Dreh- (48) und gleichzeitig eine Schubbewegung (61) aus. Diese Dreh schubbewegung 48, 61 wird über die senkrecht zu einander stehenden Drehgelenke 59, 55 auf die Welle 54 übertragen, die ihrerseits die Drehbewegung 49 und die zugehörige Schubbewegung 56 zwangsweise ausführt. An- und Abtrieb sind bei diesem Raumkurbelgetriebe ohne weiteres austauschbar. Auch kann das Getriebe beispielsweise durch eine Pleuelstange 62 angetrieben werden, indem die miteinander verbundenen Drehgelen ke 55/59 auf einer elliptischen Bahn auf der Mittel ebene zwischen den beiden Achsen 54, 60 geführt werden.
Die Pleuelstange führt hierbei eine Schubbewe- gung63 aus; die an den Umkehrpunkten der Pleuelstange 62 entstehenden Totlagen müssen durch Schwungmas- sen oder ähnliche Mittel ausgeglichen werden.
Eine Erweiterung kann dieses Raumkurbel getriebe auch dadurch erfahren, dass die beiden Drehgelenke 55, 59 durch einen senkrecht auf ihnen stehenden Drehzapfen 64 verbunden sind. Bei dieser Anordnung kann die Welle 54 so weit verschwenkt wer den, bis sie mit der Welle 60 fluchtet, womit beide Wellen nur noch eine gleichlaufende Drehbewegung aus führen (Fig. 8).
Eine weitere spezielle Anordnung zeigen die Fig. 9 und 10. Hierbei sind zwei Achsen 65, 66 axial unver- schiebbar in den Lagern 67, 68, 69, 70 geführt. Auf den gleichen Achsen 65, 66 ist mittels der Lager 71, 72 das Gehäuse 73 drehbar angeordnet. An dem Gehäuse 73 befindet sich ein Kegelradantrieb 74, 75, der durch Drehung in Richtung 76 das Gehäuse in der Richtung 77 verdreht. Senkrecht zu den Wellen 65, 66 sind end- ständig an ihnen Kurbelarme 78, 79 angebracht und an denen wiederum Kurbelzapfen 80, 81 parallel zu den Wellen 65, 66.
Auf den Kurbelzapfen 80, 81 gleiten Drehschublager 82, 83, die wiederum an senkrecht zu ihnen stehenden Drehlagern 84, 85 befestigt sind. Die Drehlager 84, 85 sind fest mit einem Pleuel 86 verbun den, der wiederum an einer Drehschubwelle 87 starr befestigt ist.
Die Drehschubwelle 87 macht bei einer Drehung des Gehäuses 73 in Drehrichtung 77 diese Bewegung mit, und vermittelt die Drehung über den Pleuel 86, die Drehlager 84, 85, die Drehschublager 82, 83, die Kur belzapfen 80, 81, die Kurbelarme 78, 79 auf die Wellen 65, 66. Die Wellen 65, 66 führen also die gleiche Drehung 88, 89 wie das Gehäuse 73 aus. Wird jedoch eine der Wellen 65 oder 66 gehemmt, so erfolgt in dem Raumkurbelgetriebe 78 bis 87 eine Ausgleichsbewegung derart, dass die Summe der Drehbewegungen dieser Achsen gleich bleibt.
Wird beispielsweise die Achse 65 vollkommen blockiert, so führt die Drehschubwelle 87 eine Drehschubbewegung aus, wobei der Kurbelzapfen 80 als feste Lagerstelle dient. In Fig. 10 ist dargestellt, wie sich das Pleuel 86 bei einer Drehung des Gehäuses 73 um 90 , bei festgehaltener Welle 65 verschwenkt hat. Nach einer weiteren Drehung um 90 sind wieder die Verhältnisse wie unter Fig. 9 dargestellt erreicht, jedoch hat sich bereits bei dieser Drehung des Gehäuses um 180 die Welle 66 bereits um 360 , wie durch den Drehrichtungspfeil 90 angedeutet, verdreht.
Selbstver ständlich kann auf diese Art, wie bei jedem Differen tialgetriebe, auch die übersetzung einer Drehung im Verhältnis 1:2 vorgenommen werden. Ein Sperren dieses Differential ist auf einfachste Weise dadurch möglich, dass man die Drehschubbewegung der Drehschubwelle 87 durch eine entsprechende Klinke verhindert.
An einem Gerät, das unter Verwendung des Raum kurbelgetriebes nach Fig. 4, also eines Getriebes, das eine Drehwelle über ein Drehschublager und ein Dreh lager mit einer oszillierenden Drehschubwelle verbindet, aufgebaut ist, soll eine praktische Anwendungsform er läutert werden.
An den Enden eines hufeisenförmigen Untergestells 1 ist in zwei Augen 2, 3 drehschubbeweglich je eine miteinander fluchtende Wellenhälfte 4, 5 gelagert. An die im Innern des Untergestells 1 befindlichen Wellen enden sind im rechten Winkel von ihnen wegweisend Kurbelarme 6, 7 angebracht, die ihrerseits starr durch eine Brücke 8 miteinander verbunden sind. Zwischen den Enden der Kurbelarme 6, 7 ist eine Rolle 9, mit ihrer Achse parallel zu den Achsen der Wellenhälften 4, 5 verlaufend, drehbar eingefügt. Die Rolle 9 wird von einem Kurbelzapfen 10, der in einer Ebene senkrecht zu- den Wellenhälften 4, 5 liegt, drehschubbeweglich durch quert.
Befestigt ist der Kurbelzapfen 10 an einem Kurbelschieber 11, der schwalbenschwanzförmig aus gebildet und verschiebbar in einer Führung 12 gehalten ist. Die Führung 12 bildet den Abschluss einer in einer mittig auf dem Untergestell 1 angebrachten Konsole 15 gelagerten Achse 13, die in einem Drehknopf 14 endet. Die Achse 13 bildet mit der Waagrechten den Winkel a und steht senkrecht auf der Achse der Wellenhälften 4, 5 bzw. parallel zum Kurbelzapfen 10. Der Kurbel schieber 11 steht jeweils senkrecht auf der Achse 13 bzw. dem Kurbelzapfen 10.
An dem Kurbelarm 6 bzw. der Wellenhälfte 4 ist ein schwalbenschwanzförmig ausgebildeter Schwingarm 16, mit dem Kurbelarm 6 den Winkel ss, den Komple- mentärwinkel zu a für 90 einschliessend, angebracht, auf dem ein Verstellstück 17 verschoben werden kann. Drehbar mittels eines Zapfens 18 ist an diesem Ver- stellstück 17 ein Gleitstück 19 befestigt, in dem ein Rohr 20 drehschubbeweglich geführt wird. An seinem unteren Ende wird das Rohr 20 umfasst von einer Pa rallelführung 21/22, deren fester vertikaler Drehpunkt sich auf dem Untergestell 1 in der Nähe der Konsole 15 befindet.
Der bewegliche Drehpunkt 24 der Parallel führung 21/22 ragt in der eingezeichneten Stellung des Ellipsenzeichners über das Untergestell 1 hinaus. End- ständig ist in das Rohr 20 eine Tuschefeder 25 einge schraubt.
Zum Einstellen des Ellipsenzeichners dient ein unter das Untergestell 1 einklappbares Messlineal 26, das durch eine Einkerbung 27 den Schnittpunkt der Ellip- senachsen erkennen lässt, sowie Skalen 28 auf dem Schwingarm 16 bzw. der Stirnseite des Kurbelarmes 6 und (29) auf dem Kurbelschieber 11.
Bei dem dargestellten Ellipsenzeichner sind die im rechten Winkel zueinander angeordneten Wellen, die Achsen 13 und die Wellenhälften 4, 5. Das Drehschub gelenk wird gebildet durch den Kurbelzapfen 10, der drehschubbeweglich in der Rolle 9 gelagert ist, die wiederum als Drehgelenk sich in den Kurbelarmen 6, 7 drehen kann (selbstverständlich ist es auch möglich, auf den zweiten Kurbelarm 7 und die dazugehörige Wellenhälfte 5 zu verzichten, wodurch sich an der Funk tion des Ellipsenzeichners nichts ändert).
Nach der De finition muss also eine Welle drehschubbeweglich, die zweite drehbeweglich gelagert sein. Die drehbewegliche Welle ist die Achse 13; die drehschubbewegliche Welle wird durch die Wellenhälften 4, 5 dargestellt.
Beim Drehen am Drehknopf 14 wird der Kurbel schieber 11 mitgenommen und bewegt den Kurbelzap fen 10 in einer Kreisbahn, deren Radius 35 durch den Abstand der Mittellinie der Achse 13 von der Achse des Kurbelzapfens 10 gebildet ist. Da der Kurbelschieber 11 auch soweit verschoben werden kann, dass dieser Ab stand zu Null wird, also der Kurbelzapfen 10 und die Achse 13 eine gemeinsame Mittellinie aufweisen, ist eine Grenzsstellung dadurch gegeben, dass bei einer Drehung der Achse 13 auch der Kurbelzapfen 10 um seine Längsachse verdreht wird. Bei jeder anderen Stellung beschreibt jedoch der Kurbelzapfen 10 einen Kreis von dem angegebenen Radius 35.
Auf seiner Kreisbahn nimmt der Kurbelzapfen 10 die Rolle 9 mit, wobei sich die Mitnahme-Kraft an jedem Punkt der Kreisbahn senkrecht auf die Wandung des Lagers in der Rolle 9 abstützt. Da die Rolle 9 ihrerseits drehbar in den Kur belarmen 6, 7 gelagert ist, die wiederum mit den Wellen hälften 4, 5 verbunden sind, beschreibt die Rolle 9 einen Kreisbogen 30, wird also auf dem Kurbelzapfen 10 in dessen Längsrichtung verschoben. Diese Ver schiebung erfolgt in der Ebene der Wandung des Lagers in der Rolle 9, beansprucht also .das Lager nicht; Ver- kantungen sind ausgeschlossen, da die Rolle 9 dreh beweglich zwischen den Kurbelarmen 6, 7 gelagert ist.
Bei der Kreisbewegung des Kurbelzapfens 10 werden damit aber auch die Kurbelarme 6, 7 und damit wie derum die Wellenhälften 4, 5 mitgenommen.
Die Wellenhälften 4, 5 führen dadurch eine hin- und hergehende Schubbewegung 31 und gleichzeitig eine os zillierende Drehbewegung 32 aus. Sowohl die Schub bewegung 31 als auch die Drehbewegung 32 folgen, da sie durch eine Kreisbewegung erzwungen werden, einer Sinusfunktion. Der Weg der Schubbewegung 31 ent spricht jeweils dem Durchmesser der Kreisbewegung des Kurbelzapfens 10; auch die Grösse 32 der oszillie renden Drehbewegung ist unmittelbar von der Grösse dieser Kreisbahn abhängig und könnte nur durch eine Veränderung des Abstandes des drehbeweglichen Lagers (9) von der drehschubbeweglichen Welle (4, 5) ver ändert werden.
Da jedoch dieser Abstand in dem dar gestellten Beispiel unveränderbar ist, wird sich immer ein gewisses Verhältnis von Schubbewegung 31 zu oszil lierender Drehbewegung 32 einstellen. Ist beispielsweise der Kurbelschieber 11 soweit verschoben, dass der Kur belzapfen 10 trat der Achse 13 fluchtet, so findet weder eine Schub- noch eine Drehbewegung statt, da sich der Kurbelzapfen 10 in seinem Lager in der Rolle 9 dreht, ohne die Kurb--larme 6, 7 zu bewegen.
Wird der Kurbel zapfen 10 aus dieser Stellung durch Verschieben des Kurbelschiebers 11 verschoben, so bewegt er die Rolle 9 in einer Kreisbahn und zwingt dadurch den Wellen hälften 4, 5 ein;. in ihrem Verhältnis stets gleich bleibende Drehschubbewegung auf.
Diese Drehschubbewegung 31, 32 wird nun über den Schwingarm 16, das Verstellstück 17 und den dreh beweglichen Zapfen 18 auf das Gleitstück 19 übertra gen, das also eine Kreisbewegung um die Achse der drehschubbeweglichen Welle (4, 5) und gleichzeitig eine Bewegung parallel zu ihr ausführt.
Die Kreisbewegung 33 des Gleitstückes 19 ist abhängig von der Stellung des Verstellstückes 17 auf dm Schwingarm 16; ist das Ver- stellstück 17 so weit verschoben, dass die Achse des Zapfens 18 mit der Achse der Wellenhälften 4, 5 fluch tet, so führt das Gleitstück 19 überhaupt keine Kreisbe wegung 33 mehr aus, da die oszillierende Drehbewe gung 32 der drehschubbeweglichen Welle von dem La ger des Zapfens 18 aufgenommen wird. Das Gleitstück 19 wird also in einem solchen Falle, vorausgesetzt, dass der Kurbelzapfen 10 ausserhalb der Achse 13 steht, lediglich eine in der Achse der drehschubbeweglichen Welle (4, 5) liegende Längsbewegung ausführen.
Wird hingegen das Verstellstück 17 auf dem Schwingarm 16 aus dieser Extremlage geführt, so führt das Gleitstück 19 gleichzeitig zu dieser parallel zur drehschubbeweg- lichen Welle (4, 5) liegenden Längsbewegung eine hierzu senkrecht liegende Kreisbewegung 33 aus.
Da in dem Gleitstück 19 drehschubbeweglich das Rohr 20 gelagert und du ch die Parallelführung 21, 22 immer im glei- ch=zn senkrechten Abstand von der drehschubbewegli- chen Welle (4, 5) gehalten wird, wird also auch die Tuschefeder 25 als Verlängerung des Rohres 20 eine dem Gleitstück 19 entsprechende Bewegung ausführen.
Ist das Verstellstück 17 so weit verschoben, dass die Achsen von Zapfen 18 und Wellenhälften 4 fluchten, so wird, vorausgesetzt, dass der Kurbelzapfen 10 ausser- halb der Mitte der Achse 13 liegt, die Tuschefeder 25 einen sich mit der Achse der drehschubbeweglichen Welle (4, 5) deckenden Strich schreiben mit einer Länge entsprechend dem Durchmesser des durch den Kurbel zapfen 10 beschriebenen Kreises.
Wird das Verstell stück 17 hingegen so weit auf dem Schwingarm 16 ver schoben, dass die Sehne 34 der Kreisbewegung 33 gleich dem Durchmesser des durch den Kurbelzapfen 10 be schriebenen Kreises ist, so schreibt die Tuschefeder 25 einen Kreis um einen Mittelpunkt, der dadurch gegeben ist, dass der Kurbelschieber 11 in seine Ruhestellung, bei der der Kurbelzapfen 10 mit der Achse 13 fluchtet, gebracht wird, wobei die Achse des Rohres 20 bzw. die Tuschefeder 25 auf den Mittelpunkt zeigt.
Wird die Sehne 34 bzw. die Kreisbewegung 33 durch Verschieben des Verstellstückes 17 auf dem Schwingarm 16 in Rich tung der drehschubbeweglichen Welle (4, 5) verkleinert, bei gleichbleibendem Abstand 35 der Achse des Kurbel zapfens 10 von der Mittellinie der Achse 13, so schreibt die Tuschefeder Ellipsen mit immer kleiner werdender kleiner Achse, bis schliesslich beim Fluchten der Ach sen von Zapfen 18 und Wellenhälfte 4 ein doppelt über fahrener Strich gezeichnet wird.
Da das Verhältnis von Schubbewegung 31 zu oszillierender Drehbewegung 32 der drehschubbeweglichen Welle (4, 5) stets gleich bleibt und abhängt von dein Abstand 35 der Achse des Kurbelzapfens 10 von der Mittellinie der Achse 13, können auch durch Verändern dieses Abstandes 35 in ihrem Verhältnis grosse Achse klein; Achse gleichblei bende, jedoch unt-rschiedlich grosse Ellipsen gezeich net werden. Dies ist besonders für die perspektivische Darstellung von Kreisen oder Kreisabschnitten, die ge gebenenfalls auf unterschiedlichen, zueinander paralle len Ebenen liegen, sehr zweckmässig.
Angesetzt wird der Ellipsenzeichner hierbei an dem ausgeschwenkten Messlineal 26, dessen Einkerbung 27 den Schnittpunkt der Ellipsenachsen bzw. den Mittelpunkt des zu zeich nenden Kreises anzeigt, während seine Messkante in Richtung der grossen Ellipsenachse liegt.
Die Tuschefeder 25 kann entweder nach Lösen der Rändelschraube 35 nach unten aus dem Rohr 20 heraus gezogen bzw. ausgetauscht werden; es ist auch möglich, den Teil 22 der Parallelführung 2l/22 mit den Lager büchsen des festen und des beweglichen Drehpunktes 23, 24 abzuheben und das gesamte Rohr mit anhän gendem Teil 21 der Parallelführung 21/22 nach vorne zu kippen. Auch ist es auf diese Weise möglich, die Feder 25 schreibbereit zu machen bzw. sie von anhängenden Tuscheresten usw. zu säubern. Gegebenenfalls genügt allerdings hierzu auch schon ein Aufklopfen der Tu schefeder 25 durch kurzes Anheben des Rohres 20, das durch die Längsbeweglichkeit der festen Drehpunkte 23, 24 ermöglicht wird.
Selbstverständlich ist es auch möglich, beispielsweise in Verlängerung der Parallelführung 21/22 einen Panto- graphen (Storchschnabel) mit dem Ellipsenzeichner zu ve-binden, wodurch sich auch grössere Ellipsen zeichnen lassen.
Auch können Sinus-Funktionen dadurch mit dem Gerät gezeichnet werden, indem bei mit der Wellenhälfte 4 fluchtendem Zapfen 18 die Schreibfläche bzw. das Gerät bei gleichzeitigem Drehen am Drehknopf 14 senk recht zur Achse der drehschubbeweglichen Welle (4, 5) verschoben wird. Beispielsweise können am Unterge stell 1 Rollen angebracht und über verstellbare Antriebs glieder mit der Achse 13 verbunden sein. Beim Verfah ren des Gerätes über die Schreibfläche wird dann eine Sinus-Funktion mit einer der Einstellung des Kurbel schiebers 1 entsprechenden Amplitude und einer Perio denlänge, die der Übersetzung des Antriebes entspricht, gezeichnet.