[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lineargetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung und umgekehrt mit mindestens einer die Drehbewegung ausführenden Welle und mit mindestens einer die Linearbewegung ausführenden Schubstange.
[0002] Aus der DE-A1-4 419 560 ist ein Lineargetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung bekannt. Bei dieser Anordnung sind zwei parallel gegenüberliegende, gleichachsig gelagerte Kegelräder durch ein gemeinsames Antriebsritzel angetrieben. Die angetriebenen Kegelräder führen in entgegengesetzte Richtung Drehbewegungen aus. An den beiden gegenüberliegenden Kegelrädern sind auf der gleichen Höhenlinie mit Nadellagern versehene Mitnehmerbolzen angeordnet, die in eine mit der die Linearbewegung ausführenden Schubstange verbundene Schwinge eingreifen.
Die Mitnehmerbolzen und somit auch die Schwinge bewegen sich bei der Drehung der Kegelräder ständig auf einer gemeinsamen Höhenlinie, wodurch die an der Schwinge angeschlossene Schubstange linear angetrieben wird. Bei diesem Getriebe muss die Schubstange durch besondere, mit Kosten verbundenen Massnahmen unter Reibungsverlust gegen Verdrehung geführt werden, weil die in die Schwinge eingreifenden Mitnehmerbolzen auf die Schwinge ein Drehmoment ausüben. Ausserdem verursachen die in die Schwinge sich ständig quer zur Längsrichtung der Schwinge verschiebenden Mitnehmerbolzen eine beträchtliche Reibung, wodurch der Wirkungsgrad des Getriebes auch negativ beeinflusst wird.
Dieses Getriebe ist besonders nachteilig bei der Umwandlung einer Linearbewegung der Schubstange in eine Drehbewegung der Antriebswelle, weil dabei die an den Kegelrädern vorhandenen Mitnehmerbolzen in der Schwinge quer zur Schubrichtung der Schubstange unter einem beträchtlichen Reibungsverlust quer verschoben werden müssen.
[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lineargetriebe der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, das sowohl bei der Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung als auch umgekehrt verhältnismässig kleine Verluste und somit einen hohen Wirkungsgrad aufweist, raumsparend gebaut und wirtschaflich vorteilhaft ist.
[0004] Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, dass ein ortsfester, innenverzahnter Zahnkranz mit einem Teilkreisdurchmesser von D vorhanden ist,
dass die im ortsfesten Zahnkranz konzentrisch geführte Welle mit einer Planetenradwelle starr verbunden ist, wobei zwischen den parallel ausgerichteten Achsen der im ortsfesten Zahnkranz konzentrisch geführten Welle und der Planetenradwelle eine Distanz von D/4 liegt, dass auf der Planetenradwelle ein mit der Innenverzahnung des ortsfesten Zahnkranzes kämmendes Planetenzahnrad mit einem Teilkreisdurchmesser von D/2 drehbar gelagert ist, dass in einem Abstand von D/4 von der Achse des Planetenzahnrades ein mit dem Planetenzahnrad kraftschlüssig verbundener, für die Schubstange bestimmter Mitnehmerbolzen vorgesehen ist. Bei diesem Lineargetriebe sind sowohl die eine Drehbewegung ausführende Welle als auch das Planetenzahnrad in reibungsarmen Lagern gelagert und die Schubstange über ein reibungsarmes Lager auf dem Mitnehmerbolzen gefasst.
Durch diese Massnahmen erreicht man einen hohen Wirkungsgrad Das ganze Lineargetriebe ist im Zahnkranz raumsparend untergebracht. Alle sich drehenden Teile sind ausgewuchtet und es gibt keine Teile ausser der Schubstange, die eine seitliche Bewegung ausführen würde, so dass ein ruhiger Lauf des Lineargetriebes gesichert ist. Die wirtschaftlichen Vorteile sind durch die wenigen und einfachen Bestandteile des Lineargetriebes gegeben.
[0005] An der Welle ist mit Vorteil eine die Planetenradwelle tragende Scheibe befestigt. Die Befestigung der Planetenradwelle auf einer radialen Distanz von D/4 von der Achse der Welle auf der Scheibe ist einfach und führt zu einer vorteilhaften Gesamtanordnung.
[0006] Am Planetenzahnrad ist vorteilhafterweise mindestens eine Parallelscheibe befestigt, die den Mitnehmerbolzen für die Schubstange trägt.
Aus Platzgründen kann der Mitnehmerbolzen am Planetenzahnrad nicht direkt, sondern auf der Parallelscheibe befestigt werden.
[0007] Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>ein Lineargetriebe im Schnitt,
<tb>Fig. 2<sep>den Seitenriss dieses Getriebes im Schnitt und
<tb>Fig. 3<sep>dieses Lineargetriebe in einer Zwischenstellung.
[0008] Das in Fig.1 im Schnitt dargestellte Lineargetriebe weist eine für die Durchführung einer Drehbewegung vorgesehene Welle 1 auf, wobei die Drehbewegung auch an der Gegenseite, an der Welle 2 (Fig. 2) angeschlossen werden kann. Die Drehbewegung der Welle 1 und/oder 2 führt zur Linearbewegung der Schubstange 3. Um die Linearbewegung der Schubstange 3 zu erreichen, ist ein innenverzahnter Zahnkranz 4 mit einem Teilkreisdurchmesser von D vorgesehen. Die Welle 1 und/oder 2 ist im Zahnkranz 4 konzentrisch geführt. An der Welle 1 und 2 ist auf einer Distanz von D/4 je eine Planetenradwelle 5, 6 indirekt befestigt. Die Planetenradwellen 5 und 6 sind an je einer an der Welle 1 und 2 befestigten Scheibe 7, 8 angebracht.
[0009] Auf den Planetenradwellen 5, 6 sind Planetenzahnräder 9, 10 drehbar gelagert.
Die Planetenzahnräder 9, 10 weisen einen Teilkreisdurchmesser von D/2 auf und kämmen mit der Innenverzahnung des ortsfesten Zahnkranzes 4. In einem Abstand von D/4 von der Achse des Planetenzahnrades 9, 10 ist ein mit dem Planetenzahnrad 9, 10 kraftschlüssig verbundener Mitnehmerbolzen 11 angeordnet. An diesem Mitnehmerbolzen 11 ist die Schubstange 3 angelenkt. Aus Platzgründen ist der Mitnehmerbolzen 11 am Planetenzahnrad 9, 10 nicht direkt, sondern an einer mit dem Planetenzahnrad 9, 10 starr verbundenen Parallelscheibe 12, 13 befestigt.
[0010] Die Funktionsweise dieses Lineargetriebes kann wie folgt beschrieben werden:
[0011] Bei der Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung wird die Welle 1 und/oder die Welle 2 in Pfeilrichtung 14 in Drehbewegung versetzt. Die an den Wellen 1, 2 befestigten Scheiben 7, 8 werden dabei auch in Pfeilrichtung 14 mitgedreht.
Die an den Scheiben 7, 8 befestigten Planetenradwellen 5, 6 nehmen die Planetenzahnräder 9, 10 mit, die an der Innenverzahnung des Zahnkranzes 4 abrollen, weil sie mit dieser kämmen. Die Drehrichtung der Planetenradwellen 5, 6 ist mit dem Pfeil 14 gezeigt. Die Drehrichtung der Planetenzahnräder 9, 10 ist mit dem Pfeil 15 angedeutet.
[0012] Fig. 3 zeigt eine Zwischenstellung bei der Drehbewegung der Welle 1. Man erkennt in dieser Figur, dass der Mitnehmerbolzen 11 immer noch an der gleichen Höhenlinie liegt wie in Fig. 1.
Diese für die Schubstange 3 vorgesehene lineare Schubbewegung des Mitnehmerbolzens 11 ist durch das Verhältnis der Teilkreisdurchmesser von Zahnkranz 4 D zu Planetenzahnrad 9, 10 von D/2 sowie durch die Lagerung des Planetenzahnrades 9, 10 in einem Abstand von D/4 von der Achse der Welle 1, 2 bedingt.
[0013] Eine besonders vorteilhafte Verwendung dieses Lineargetriebes liegt bei der Umwandlung einer Linearbewegung in eine Drehbewegung vor. Beispielsweise kann bei der Umwandlung einer hin und her gehenden, linearen Kolbenbewegung in eine Drehbewegung der Kolbenhub bis zum Anschluss des Kolbenhubes an das Gehäuse des Lineargetriebes genutzt werden. Durch diese Massnahme ist eine gedrängte Bauweise der gesamten Getriebeanordnung möglich.
Die beidseitige, nicht dargestellte Ausführung der Schubstange 3 aus dem Gehäuse des Lineargetriebes ist besonders vorteilhaft, insbesondere für Boxermotoren. Die beidseitig angeordneten Wellen 1, 2 ermöglichen eine Parallelanordnung von zwei Antriebsrädern.
[0014] Ein weiterer Vorteil dieses Lineargetriebes ist darin zu sehen, dass allfällige Seitenbewegungen beispielsweise eines Kolbenpleuels ausbleiben, wodurch ein ruhiger Lauf dieses Lineargetriebes begünstigt wird.
Im Weiteren sind alle in Betrieb des Lineargetriebes sich drehenden Teile, wie die Wellen 1, 2, die Planetenzahnräder 9, 10, die Scheiben 7, 8, die Parallelscheiben 12, 13 und der Mitnehmerbolzen 11 in der Schubstange 3 in reibungsarmen Lagern gelagert, wodurch nicht nur ein ruhiger Lauf des Lineargetriebes, sondern auch ein verhältnismässig hoher Wirkungsgrad erreicht wird.
[0015] Im Bedarfsfall können auf den Scheiben 7, 8 noch weitere, nicht dargestellte Zahnradwellen angebracht werden, wobei die daran gelagerten Stützzahnräder mit der Innenverzahnung des Zahnkranzes 4 kämmen und sich daran stützen, wodurch die Biegebeanspruchung der Wellen 1, 2 herabgesetzt wird. Der Durchmesser dieser nicht dargestellten Stützzahnräder würde unter dem Durchmesser der Planetenzahnräder 9, 10 liegen.