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DE4018354A1 - Rotary to linear motion converter - operates using set of rings and curved track - Google Patents

Rotary to linear motion converter - operates using set of rings and curved track

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Publication number
DE4018354A1
DE4018354A1 DE19904018354 DE4018354A DE4018354A1 DE 4018354 A1 DE4018354 A1 DE 4018354A1 DE 19904018354 DE19904018354 DE 19904018354 DE 4018354 A DE4018354 A DE 4018354A DE 4018354 A1 DE4018354 A1 DE 4018354A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
drive shaft
outer ring
raceway
arrangement according
arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19904018354
Other languages
German (de)
Inventor
Ernst Reimers
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Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE19904018354 priority Critical patent/DE4018354A1/en
Publication of DE4018354A1 publication Critical patent/DE4018354A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/08—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for interconverting rotary motion and reciprocating motion
    • F16H25/12—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for interconverting rotary motion and reciprocating motion with reciprocation along the axis of rotation, e.g. gearings with helical grooves and automatic reversal

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  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

The drive mechanism for converting the rotary movement of a drive shaft (5) into a straight movement of an outer ring, consists of the outer ring's (1-4) centre line running in the same direction as the axis of the drive shaft. The outer ring (1-4) cooperates with an enclosed curved track. The curved track is in the form of a track (5.1) on the periphery of the one-piece drive shaft (5). Linear guides (7.1; 7.4) are for the outer ring (1). Each track (1,1; 5.1) has at least three rollers (6) mounted in it. USE/ADVANTAGE - The drive mechanism absorbs high axial stresses in both directions.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Umwandlung der rotierenden Bewegung einer Antriebswelle in die lineare Translationsbewegung eines Außenringes, wobei die Außenring-Mittellinie in gleicher Richtung verläuft wie die Achse der Antriebswelle, und wobei der Außenring mit einer der Antriebswelle zugeordneten in sich geschlossenen Kurvenbahn zusammenwirkt.The invention relates to an arrangement for conversion the rotating motion of a drive shaft in the linear Translational movement of an outer ring, the outer ring centerline runs in the same direction as the axis the drive shaft, and wherein the outer ring with one of the Drive shaft assigned to self-contained cam track cooperates.

Solche Anordnungen sind als Alternative zum Kurbeltrieb und zur Taumelscheibe bekannt.Such arrangements are an alternative to the crank mechanism and known to the swashplate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die im Aufbau einfacher als andere bekannte Antriebsanordnungen ist, die sich durch eine hohe Laufruhe sowie geringe Verluste im Weg der übertragenden Kräfte auszeichnet, und die in beiden Richtungen hohe axiale Belastungen aufnimmt.The invention has for its object an arrangement of the type mentioned in the introduction to create the simpler than other known drive arrangements, which are characterized by high smoothness and low losses in the way of the transmitting Forces and high in both directions absorbs axial loads.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kurvenbahn als Wälzlager-Laufbahn auf dem Umfang der einteilig ausgebildeten Antriebswelle angeordnet und so ausgebildet ist, daß sie in der Abwicklung mehrere vollständige Sinusschwingungen bildet, daß für den Außenring Linearführungen vorgesehen sind, die eine Außenring-Bewegung in Richtung der Antriebswellenachse bewirken und daß in jeder Laufbahn wenigstens drei Wälzkörper gelagert sind, und deren Größe so bemessen ist, daß sie an den Innenflächen der Außenring-Laufbahn und den Außenflächen der Antriebswellenlaufbahn anliegen, und daß deren gleichmäßiger Abstand voneinander von der Anzahl der periodischen Sinusschwingungen der Antriebswellen-Laufbahn bestimmt wird.The object is achieved according to the invention solved that the cam track as a roller bearing track on the Scope of the one-piece drive shaft arranged and is designed to process several complete sine waves that forms for the outer ring Linear guides are provided that move in an outer ring Cause direction of the drive shaft axis and that in each Career at least three rolling elements are stored, and their Size is such that it is on the inner surfaces of the outer raceway and the outer surfaces of the drive shaft raceway and that their uniform spacing from each other the number of periodic sine waves of the drive shaft raceway is determined.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß die Kurvenbahn als Nut am Umfang der Antriebswelle angeordnet ist, dadurch ist außerhalb des Umfangs der Antriebswelle keine Masse vorhanden, die eine Unwucht verursachen könnte. Another advantage of the arrangement according to the invention is that the cam track as a groove on the circumference of the drive shaft is arranged, this is outside the circumference the drive shaft has no mass that is unbalanced could cause.  

Die Begrenzungsflächen der Wälzlagerlaufbahn sind vorzugsweise so ausgebildet, daß die Wälzkörper während der Drehung der Antriebswelle ohne Änderung ihres Abstandes, entlang von zur Achse der Antriebswelle senkrecht verlaufenden Linien an den Begrenzungsflächen anliegen.The boundary surfaces of the roller bearing raceway are preferably designed so that the rolling elements during the Rotation of the drive shaft without changing its distance along from perpendicular to the axis of the drive shaft Lines line up with the boundary surfaces.

Ein vollkommener Massenausgleich läßt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, daß auf einer Antriebswelle zwei Außenringe angeordnet sind, die durch eine halbperiodische Phasenverschiebung der Sinusschwingungen am Umfang der Antriebswelle durch deren rotierende Bewegung eine gegensinnige lineare Translationsbewegung der beiden Außenringe bewirkt. Dadurch, daß sich die Beschleunigungsdrücke der hin- und hergehenden Massen der beiden Außenringe gegenseitig aufheben, sind Gegengewichte zum Massenausgleich nicht erforderlich.A perfect mass balance can be done easily How to achieve that two on a drive shaft Outer rings are arranged by a semi-periodic Phase shift of the sine waves on the circumference of the drive shaft through their rotating movement an opposite linear translational movement of the two outer rings causes. Because the acceleration pressures of the reciprocating Cancel each other's masses, counterweights for mass balancing are not required.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist als Schrägkugellager, bzw. als Kegelrollenlager ausgeführt. Beide Ausführungsformen sind spielfrei einstellbar und nehmen in beiden Richtungen periodisch wechselnde hohe axiale Belastungen auf. Die dynamische Tragzahl der Anordnung kann durch zusätzliche Kurvenbahnen am Umfang der Antriebswelle erhöht werden, in dem die Anzahl der Wälzkörper vergrößert wird.The arrangement according to the invention is an angular contact ball bearing, or designed as a tapered roller bearing. Both embodiments are adjustable without play and take in both directions periodically changing high axial loads. The dynamic load rating of the arrangement can be increased Cam tracks on the circumference of the drive shaft can be increased in which the number of rolling elements is increased.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen bedeuten:The invention is described below with reference to the drawings illustrated embodiments explained in more detail. In the drawings:

Fig. 1 Teilquerschnitts-Darstellung einer Schrägkugellager-Ausführungsform der Antriebsanordnung, Fig. 1 part cross-sectional view of an angular contact ball bearing embodiment of the drive assembly,

Fig. 2 Teilquerschnitts-Darstellung einer Kegelrollenlager-Ausführungsform der Antriebsanordnung, Fig. 2 partial cross-sectional view of a tapered roller bearing embodiment of the drive assembly,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der halbperiodischen Phasenverschiebung der Sinusschwingungen am Umfang der Antriebswelle, Fig. 3 is a schematic representation of the half-period phase shift of the sine waves at the periphery of the drive shaft,

Fig. 4 eine Vorderansicht der doppelten Anordnung mit Linearführungselementen und Fig. 4 is a front view of the double arrangement with linear guide elements and

Fig. 5 eine Draufsicht der doppelten Anordnung mit Linearführungselementen. Fig. 5 is a plan view of the double arrangement with linear guide elements.

Fig. 1 zeigt eine Teilquerschnitts-Darstellung eines Schrägkugellagers einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit jeweils geschnittenem Innenring (5) und Außenring (1-4). Diese Schrägkugellager-Ausführungsform ist eine Anordnung zur Umwandlung der rotierenden Bewegung einer Antriebswelle (5) in die lineare Translationsbewegung eines Außenringes (1-4), wobei die Außenring-Mittellinie in gleicher Richtung verläuft wie die Achse der Antriebswelle (5), und wobei der Außenring (1-4) mit mehreren der Antriebswelle zugeordneten in sich geschlossenen Kurvenbahnen (5.1) zusammenwirkt. Fig. 1 shows a partial cross-sectional view of an angular contact ball bearing of an embodiment of a drive arrangement according to the invention, each with a cut inner ring ( 5 ) and outer ring ( 1-4 ). This angular contact ball bearing embodiment is an arrangement for converting the rotating movement of a drive shaft ( 5 ) into the linear translation movement of an outer ring ( 1-4 ), the outer ring center line running in the same direction as the axis of the drive shaft ( 5 ), and wherein the Outer ring ( 1-4 ) interacts with several self-contained cam tracks ( 5.1 ) assigned to the drive shaft.

Die Kurvenbahnen sind als Wälzkörperlaufbahnen (5.1) auf dem Umfang der einteilig ausgebildeten Antriebswelle (5) angeordnet und so ausgebildet, daß sie in der Abwicklung mehrere vollständige Sinusschwingungen bilden, und daß mehrere gleich ausgebildete Wälzkörperlaufbahnen parallel zueinander auf dem Umfang der Antriebswelle vorgesehen sind, und daß in jeder Wälzkörperlaufbahn wenigstens drei Wälzkörper (6) gelagert sind, und deren Größe so bemessen ist, daß sie an den Innenflächen der Außenring-Laufbahn (1.1) und den Außenflächen der Antriebswellenlaufbahn (5.1) anliegen, und daß deren gleichmäßiger Abstand voneinander von der Anzahl der periodischen Sinusschwingungen der Antriebswellen-Laufbahn (5.1) bestimmt wird.The cam tracks are arranged as rolling element raceways ( 5.1 ) on the circumference of the one-piece drive shaft ( 5 ) and designed so that they form several complete sinusoidal oscillations in the development, and that several identically designed rolling element raceways are provided parallel to each other on the circumference of the drive shaft, and that in each rolling element raceway at least three rolling elements ( 6 ) are mounted, and their size is such that they rest on the inner surfaces of the outer ring raceway ( 1.1 ) and the outer surfaces of the drive shaft raceway ( 5.1 ), and that their uniform spacing from one another Number of periodic sine waves of the drive shaft raceway ( 5.1 ) is determined.

Die Begrenzungsflächen der Wälzkörperlaufbahnen (1.1, 5.1) sind so ausgebildet, daß die Wälzkörper (6) während der Drehung der Antriebswelle (5) ohne Änderung ihres Abstandes entlang von zur Achse der Antriebswelle senkrecht verlaufenden Linien an den Begrenzungsflächen anliegen. The boundary surfaces of the rolling element raceways ( 1.1 , 5.1 ) are designed such that the rolling elements ( 6 ) rest against the boundary surfaces during the rotation of the drive shaft ( 5 ) without changing their distance along lines running perpendicular to the axis of the drive shaft.

Die Lageraußenringe (1) haben einen Präzisions-Außenring (2), der mit stirnseitig angeordneten Ringen (3) eine spielfreie Einstellung des Schrägkugellagers garantiert. Die Lageraußenringe (1) sind so angeordnet, daß das Lager periodisch wechselnde axiale Belastungen in beiden Richtungen aufnehmen kann. Die dynamische Tragzahl des Lagers ist abhängig von der Anzahl der Wälzkörperlaufbahnen (1.1, 5.1) und der Anzahl der Wälzkörper.The bearing outer rings ( 1 ) have a precision outer ring ( 2 ) which, with rings ( 3 ) arranged on the front, guarantees a play-free adjustment of the angular contact ball bearing. The bearing outer rings ( 1 ) are arranged so that the bearing can absorb periodically changing axial loads in both directions. The dynamic load rating of the bearing depends on the number of rolling element raceways ( 1.1, 5.1 ) and the number of rolling elements.

Fig. 2 zeigt eine Teilquerschnitts-Darstellung eines Kegelrollenlagers einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit jeweils geschnittenem Innen- und Außenring. Diese Kegelrollenlager-Ausführungsform ist wie die in Fig. 1 beschriebene Schrägkugellager-Ausführungsform eine Anordnung zur Umwandlung der rotierenden Bewegung einer Antriebswelle (5) in die lineare Translationsbewegung eines Lageraußenringes (1-4), wobei die Außenring-Mittellinie in gleicher Richtung verläuft wie die Achse der Antriebswelle (5), und wobei der Außenring (1-4) mit mehreren der Antriebswelle zugeordneten in sich geschlossenen Kurvenbahnen (5.1) zusammenwirkt. Fig. 2 shows a partial cross-sectional view of a tapered roller bearing of an embodiment of a drive arrangement according to the invention, each with a cut inner and outer ring. This tapered roller bearing embodiment, like the angular contact ball bearing embodiment described in FIG. 1, is an arrangement for converting the rotating movement of a drive shaft ( 5 ) into the linear translational movement of an outer bearing ring ( 1-4 ), the outer ring center line running in the same direction as that Axis of the drive shaft ( 5 ), and wherein the outer ring ( 1-4 ) interacts with several self-contained cam tracks ( 5.1 ) assigned to the drive shaft.

Die Kurvenbahnen sind als Wälzkörperlaufbahnen (5.1) auf dem Umfang der einteilig ausgebildeten Antriebswelle (5) angeordnet und so ausgebildet, daß sie in der Abwicklung mehrere vollständige Sinusschwingungen bilden, und daß mehrere gleich ausgebildete Wälzkörperlaufbahnen parallel zueinander auf dem Umfang der Antriebswelle vorgesehen sind, und daß in jeder Wälzkörperlaufbahn wenigstens drei Wälzkörper (6) gelagert sind, und deren Größe so bemessen ist, daß sie an den Innenflächen der Außenring-Laufbahn (1.1) und den Außenflächen der Antriebswellen-Laufbahn (5.1) anliegen, und daß deren gleichmäßiger Abstand voneinander von der Anzahl der periodischen Sinusschwingungen der Antriebswellen-Laufbahn (5.1) bestimmt wird.The cam tracks are arranged as rolling element raceways ( 5.1 ) on the circumference of the one-piece drive shaft ( 5 ) and designed so that they form several complete sinusoidal oscillations in the development, and that several identically designed rolling element raceways are provided parallel to each other on the circumference of the drive shaft, and that in each rolling element raceway at least three rolling elements ( 6 ) are mounted, and their size is such that they rest on the inner surfaces of the outer ring raceway ( 1.1 ) and the outer surfaces of the drive shaft raceway ( 5.1 ), and that their uniform spacing from one another is determined by the number of periodic sine waves of the drive shaft raceway ( 5.1 ).

Die Begrenzungsflächen der Wälzkörperlaufbahnen (1.1, 5.1) sind so ausgebildet, daß die Wälzkörper (6) während der Drehung der Antriebswelle (5) ohne Änderung ihres Abstandes entlang von zur Achse der Antriebswelle senkrecht verlaufenden Linien an den Begrenzungsflächen anliegen. The boundary surfaces of the rolling element raceways ( 1.1, 5.1 ) are designed such that the rolling elements ( 6 ) rest against the boundary surfaces during the rotation of the drive shaft ( 5 ) without changing their distance along lines running perpendicular to the axis of the drive shaft.

Aus Montagegründen haben die Kegelrollenlageraußenringe (1) geteilte Präzisions-Außenringe (2.1), die im Außenring (2) so angeordnet sind, daß mit den stirnseitig angeordneten Ringen (3) eine spielfreie Einstellung des Kegelrollenlagers erreicht wird. Die Lageraußenringe (1) sind so angeordnet, daß das Lager periodisch axiale Belastungen in beiden Richtungen aufnehmen kann. Die dynamische Tragzahl des Lagers ist abhängig von der Anzahl der Wälzkörperlaufbahnen (1.1, 5.1) und der Anzahl der Wälzkörper.For reasons of assembly, the tapered roller bearing outer rings ( 1 ) have split precision outer rings ( 2.1 ), which are arranged in the outer ring ( 2 ) in such a way that the tapered roller bearing can be adjusted without play with the rings ( 3 ) arranged on the end face. The bearing outer rings ( 1 ) are arranged so that the bearing can periodically absorb axial loads in both directions. The dynamic load rating of the bearing depends on the number of rolling element raceways ( 1.1, 5.1 ) and the number of rolling elements.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer halbperiodischen Phasenverschiebung der Sinusschwingungen am Umfang einer Antriebswelle. Die erfindungsgemäße Anordnung zur Umwandlung der rotierenden Bewegung einer Antriebswelle in die lineare Translationsbewegung eines Lageraußenringes macht einen Ausgleich der hin- und hergehenden Massen erforderlich. Fig. 3 shows a schematic representation of a semi-periodic phase shift of the sine waves on the circumference of a drive shaft. The arrangement according to the invention for converting the rotating movement of a drive shaft into the linear translational movement of an outer bearing ring makes it necessary to balance the reciprocating masses.

Der Lageraußenring und die Linearkugellager machen eine Verschiebebewegung. Dadurch daß die Masse beschleunigt wird, tritt am Gestell eine Rückstoßkraft auf, die sich periodisch mit dem Drehwinkel der Antriebswelle ändert. Die Rückstoßkräfte wachsen stark mit der Drehzahl an, weil sie dem Gewicht der hin- und hergehenden Teile, dem Hub und dem Quadrat der Drehzahl verhältnisgleich sind. Die rotierende Antriebswelle bewirkt die lineare Translationsbewegung dieser Massen und deren periodisch wechselnden Beschleunigungsdruck.The bearing outer ring and the linear ball bearings make one Displacement movement. By accelerating the mass a recoil force occurs on the frame, which changes periodically changes with the angle of rotation of the drive shaft. The recoil forces grow strongly with the speed because they are the weight of the reciprocating parts, the stroke and the square of the speed are proportionate. The rotating drive shaft causes the linear translation movement of these masses and their periodically changing acceleration pressure.

Ein vollkommener Massenausgleich läßt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, daß auf einer Antriebswelle zwei Lageraußenringe angeordnet sind, die durch eine halbperiodische Phasenverschiebung der Sinusschwingungen am Umfang der Antriebswelle durch deren rotierende Bewegung eine gegensinnige Translationsbewegung der beiden Lageraußenringe bewirkt. Dadurch, daß sich die Beschleunigungsdrücke der hin- und hergehenden Massen der beiden Lageraußenringe gegenseitig aufheben, sind Gegengewichte zum Massenausgleich nicht erforderlich.A perfect mass balance can be done easily How to achieve that two on a drive shaft Bearing outer rings are arranged by a semi-periodic Phase shift of the sine waves on the circumference of the drive shaft through their rotating movement an opposite Translational movement of the two bearing outer rings causes. Because the acceleration pressures of the reciprocating Cancel each other's masses of the two outer rings, counterweights for mass balancing are not required.

Die Beschleunigungskräfte FK sind Axialkräfte und gelangen über die Wälzkörper in die in sich geschlossenen Kurvenbahnen der Antriebswelle. Diese Kurvenbahnen sind als Wälzkörperlaufbahnen auf dem Umfang der einteilig ausgebildeten Antriebswelle angeordnet und so ausgebildet, daß sie in der Abwicklung in Fig. 3 drei vollständige Sinusschwingungen bilden, und daß mehrere gleich ausgebildete Wälzkörperlaufbahnen parallel zueinander auf dem Umfang der Antriebswelle vorgesehen sind. Fig. 3 veranschaulicht an Hand der schiefen Ebenen die Umwandlung der Beschleunigungskräftge FK in die Tangentialdruckkomponenten FT und Normaldruckkomponenten FN. Die Richtung der Beschleunigungskraft FK ändert sich periodisch mit dem 60°-Drehwinkel der Antriebswelle, dabei ändert sich die Richtung der Tangentialdruckkomponente FT nicht. Die Drehkraft F wirkt als Gegenkraft zur Tangentialdruckkomponente FT drehmomentverstärkend auf die Antriebswelle, weil sie mit der Wirkungslinie der Drehkraft der Antriebsmaschine dieser Anordnung übereinstimmt. Auch in den halbperiodisch phasenverschobenen Sinusschwingungen der Antriebswelle vollzieht sich die Umwandlung der sich periodisch verändernden Beschleunigungskräfte in Drehkraft auf die gleiche Weise.The acceleration forces F K are axial forces and reach the self-contained cam tracks of the drive shaft via the rolling elements. These cam tracks are arranged as rolling element raceways on the circumference of the one-piece drive shaft and are designed such that they form three complete sinusoidal oscillations in the development in FIG. 3, and that several identical rolling element raceways are provided parallel to one another on the circumference of the drive shaft. Fig. 3 illustrates on the basis of the inclined planes the conversion of the acceleration forces F K into the tangential pressure components F T and normal pressure components F N. The direction of the acceleration force F K changes periodically with the 60 ° rotation angle of the drive shaft, the direction of the tangential pressure component F T does not change. The torque F acts as a counterforce to the tangential pressure component F T to increase the torque on the drive shaft because it corresponds to the line of action of the torque of the drive machine of this arrangement. Even in the semi-periodically phase-shifted sine vibrations of the drive shaft, the periodically changing acceleration forces are converted into torque in the same way.

Der Erfindung liegt nicht nur die Aufgabe zugrunde eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, sondern darüber hinaus die Umwandlung der kinetischen Energie der Rückstoßkräfte in nutzbare Drehkraft zu ermöglichen.The invention is based not only on the task To create arrangement of the type mentioned, but furthermore the conversion of the kinetic energy of the Allow recoil forces into usable torque.

Fig. 4 zeigt die Vorderansicht der in Fig. 3 beschriebenen Anordnung mit den Linearführungselementen. Fig. 4 shows the front view of the arrangement described in Fig. 3 with the linear guide elements.

Das Gehäuse (8) mit dem Gehäusedeckel (8.1) ist das tragende Gerüst der Antriebsanordnung. Es fügt die Antriebswelle (5), die Lageraußenringe (1-4) und die Linearführungen (7.1-7.4) zu einem einheitlichen Ganzen und ist zur Aufnahme der Antriebswellenlagerung so wie für die Antriebsaufhängung ausgelegt. Die Antriebswelle (5) und die beiden Ausführungsformen der dazugehörigen Lageraußenringe (1-4) sind in Fig. 1 und Fig. 2 bereits ausführlich beschrieben worden.The housing ( 8 ) with the housing cover ( 8.1 ) is the supporting structure of the drive arrangement. It combines the drive shaft ( 5 ), the bearing outer rings ( 1-4 ) and the linear guides ( 7.1-7.4 ) into a single whole and is designed to accommodate the drive shaft bearing and the drive suspension. The drive shaft (5) and the two embodiments of the associated external bearing rings (1-4) in Fig. 1 and Fig. 2 have already been described in detail.

Die Linearführungen (7.1-7.4) sind Wälzführungen und können aufgrund des verlustarmen Rollreibungsprinzips und und der für verschiedene Anwendungen verfügbaren unterschiedlichen Standardelemente nahezu alle Anforderungen an Geradführungen erfüllen. Geschmierte Gleitführungen weisen im allgemeinen geschwindigkeitsabhängige Reibungszahlen auf. Beim Wechsel zwischen Ruhe und Bewegung wird der Verschiebungsvorgang durch Ruck-Gleiten (stick-slip) diskontinuierlich. Wälzführungen dagegen weisen aus dem Rollvorgang lediglich Mikrogleit- und Hysteresisverluste auf, wodurch die Reibungszahlen erheblich geringer ausfallen und stick-slip-Effekte vermieden werden.The linear guides ( 7.1-7.4 ) are roller guides and, due to the low-loss rolling friction principle and the different standard elements available for different applications, can meet almost all requirements for straight guides. Lubricated sliding guides generally have speed-dependent coefficients of friction. When changing between rest and movement, the shifting process becomes discontinuous due to stick-slip. Rolling guides, on the other hand, only show micro-sliding and hysteresis losses from the rolling process, which means that the coefficients of friction are considerably lower and stick-slip effects are avoided.

Linearkugellager-Führungen haben höchste Präzision und arbeiten aufgrund der Rollfunktion praktisch verschleißfrei, so daß die hohe Führungsgenauigkeit über die gesamte Gebrauchsdauer erhalten bleibt.Linear ball bearing guides have the highest precision and work practically wear-free due to the roll function, so that the high guidance accuracy over the entire service life preserved.

Die in dieser Antriebsanordnung verwendete Linearführung ist im Baukastensystem zu vollständigen wälzgelagerten Wellenführungen zusammengefügt worden. Der Grundbaustein dieser Wellenführung ist das Linearkugellager (7.1), ein Präzisionswälzlager mit sehr geringem Verschiebewiderstand. In Verbindung mit den Präzisionswellen (7.3), den Lagergehäusen (7.2) und den Wellenböcken (7.4) ergeben sich bei hoher Betriebssicherheit im Vergleich zu anderen, auch technisch gleichwertigen Systemen, erhebliche wirtschaftliche Vorteile.The linear guide used in this drive arrangement has been put together in a modular system to form complete roller-bearing shaft guides. The basic component of this shaft guide is the linear ball bearing ( 7.1 ), a precision roller bearing with very little displacement resistance. In connection with the precision shafts ( 7.3 ), the bearing housings ( 7.2 ) and the shaft blocks ( 7.4 ), there are considerable economic advantages compared to other, also technically equivalent systems, with high operational reliability.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht der in Fig. 3 beschriebenen Anordnung. FIG. 5 shows a top view of the arrangement described in FIG. 3.

Die einteilig ausgebildete Antriebswelle (5) ist beidseitig in Kegelrollenlagern (5.2-5.4) im Gehäuse (8) gelagert. Die Lageraußenringe (1-4) entsprechen der Ausführungsform in Fig. 1 und sind mit den Lagergehäusen (7.2) und den Linearkugellagern (7.1) fest verbunden. Durch die Linearkugellager (7.1), die auf Präzisionswellen (7.3) eine Verschiebebewegung ausführen, wird die Antriebswelle (5) zusätzlich unterstützt. Die Linearführungen (7.1-7.4) haben damit eine Doppelfunktion zu übernehmen, die sich auf die Laufruhe der gesamten Antriebsanordnung sehr günstig auswirkt.The one-piece drive shaft ( 5 ) is mounted on both sides in tapered roller bearings ( 5.2-5.4 ) in the housing ( 8 ). The bearing outer rings ( 1-4 ) correspond to the embodiment in Fig. 1 and are firmly connected to the bearing housings ( 7.2 ) and the linear ball bearings ( 7.1 ). The drive shaft ( 5 ) is additionally supported by the linear ball bearings ( 7.1 ), which move on precision shafts ( 7.3 ). The linear guides ( 7.1-7.4 ) thus have a double function, which has a very favorable effect on the smooth running of the entire drive arrangement.

Claims (11)

1. Anordnung zur Umwandlung der rotierenden Bewegung einer Antriebswelle in die lineare Translationsbewegung eines Außenringes, wobei die Außenring-Mittellinie in gleicher Richtung verläuft wie die Achse der Antriebswelle, und wobei der Außenring mit einer der Antriebswelle zugeordneten in sich geschlossenen Kurvenbahn zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn als Laufbahn (5.1) auf dem Umfang der einteilig ausgebildeten Antriebswelle (5) angeordnet und so ausgebildet ist, daß sie in der Abwicklung mehrere vollständige Sinusschwingungen bildet, daß für den Außenring (1) Linearführungen (7.1-7.4) vorgesehen sind, die eine Außenring-Bewegung in Richtung der Antriebswellenachse bewirken, und daß in jeder Laufbahn (1.1, 5.1) wenigstens drei Wälzkörper (6) gelagert sind, und deren Größe so bemessen ist, daß sie an den Innenflächen der Außenring-Laufbahn (1.1) und den Außenflächen der Antriebswellen-Laufbahn (5.1) anliegen, und daß deren gleichmäßiger Abstand voneinander von der Anzahl der periodischen Sinusschwingungen der Antriebswellen-Laufbahn (5.1) bestimmt wird.1. Arrangement for converting the rotating movement of a drive shaft into the linear translation movement of an outer ring, the outer ring center line running in the same direction as the axis of the drive shaft, and wherein the outer ring interacts with a self-contained cam track assigned to the drive shaft, characterized in that that the cam track is arranged as a raceway ( 5.1 ) on the circumference of the one-piece drive shaft ( 5 ) and is designed so that it forms several complete sinusoidal oscillations in the development, that linear guides ( 7.1-7.4 ) are provided for the outer ring ( 1 ), which cause an outer ring movement in the direction of the drive shaft axis, and that in each raceway ( 1.1, 5.1 ) at least three rolling elements ( 6 ) are mounted, and their size is such that they are on the inner surfaces of the outer ring raceway ( 1.1 ) and rest on the outer surfaces of the drive shaft raceway ( 5.1 ), and that n uniform distance from each other is determined by the number of periodic sine waves of the drive shaft raceway ( 5.1 ). 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsflächen der Laufbahn (1.1, 5.1) so ausgebildet sind, daß die Wälzkörper (6) während der Drehung der Antriebswelle (5) ohne Änderung ihres Abstandes entlang von zur Achse der Antriebswelle senkrecht verlaufenden Linien an den Begrenzungsflächen anliegen.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the boundary surfaces of the raceway ( 1.1, 5.1 ) are designed so that the rolling elements ( 6 ) during the rotation of the drive shaft ( 5 ) without changing their distance along perpendicular to the axis of the drive shaft Lines line up with the boundary surfaces. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswellen - und Außenringlaufbahn (1.1, 5.1) als Schrägkugellager (Fig. 1) bzw. Kegelrollenlager (Fig. 2) ausgebildet ist.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the drive shaft and outer ring raceway ( 1.1, 5.1 ) is designed as an angular contact ball bearing ( Fig. 1) or tapered roller bearing ( Fig. 2). 4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn am Umfang der Antriebswelle in der Abwicklung mehrere vollständige Sinusschwingungen bildet, daß mehrere gleich ausgebildete Kurvenbahnen parallel zueinander auf dem Umfang der Antriebswelle vorgesehen sind, und daß den Kurvenbahnen jeweils an gleicher Umfangsstelle wenigstens drei Wälzkörper (6) zugeordnet sind.4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the cam track on the circumference of the drive shaft in the development forms a plurality of complete sine waves, that several identical cam tracks are provided parallel to each other on the circumference of the drive shaft, and that the cam tracks each at the same circumferential point at least three rolling elements ( 6 ) are assigned. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Linearführung für die Außenringe Linear-Kugellager (7.1) dienen, die sich auf Wellen (7.3) mit hoher Oberflächenhärte bewegen.5. Arrangement according to claim 4, characterized in that serve as a linear guide for the outer rings linear ball bearings ( 7.1 ) which move on shafts ( 7.3 ) with a high surface hardness. 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Antriebswelle (5) zwei Außenringe (1-4) angeordnet sind, die durch die rotierende Bewegung der Antriebswelle eine gegensinnige lineare Translationsbewegung ausführen.6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that on a drive shaft ( 5 ) two outer rings ( 1-4 ) are arranged, which perform an opposite linear translation movement by the rotating movement of the drive shaft. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gegensinnige lineare Translationsbewegung der beiden Außenringe (1-4) durch eine halbperiodische Phasenverschiebung der Sinusschwingungen am Umfang der Antriebswelle (5) bewirkt wird.7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the opposite linear translation movement of the two outer rings ( 1-4 ) is effected by a semi-periodic phase shift of the sine vibrations on the circumference of the drive shaft ( 5 ). 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die in Fig. 3 ausführlich beschriebene Antriebsanordnung bei gleichzeitigem totalem Massenausgleich die Umwandlung der Kinetischen Energie der periodisch wechselnden Rückstoßkräfte in nutzbare und gleichgerichtete Drehkraft bewirkt.8. Arrangement according to claim 7, characterized in that the drive arrangement described in detail in Fig. 3 with simultaneous total mass balance causes the conversion of the kinetic energy of the periodically changing recoil forces into usable and rectified torque. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsleistung der Arbeitskraftmaschine - gleich welcher Art - so bemessen ist, daß die rotierende Bewegung der Antriebswelle der Antriebsanordnung die zur Umwandlung in nutzbare Drehkraft erforderliche Rückstoßkraft in den Lageraußenringen bewirkt.9. Arrangement according to claim 8, characterized in that the drive power of the work machine - whichever Art - is such that the rotating movement of the Drive shaft of the drive arrangement for conversion into usable torque required recoil force in the bearing outer rings causes. 10. Anordnung nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsanordnung auch zur Umwandlung der linearen Kolbenbewegung eines Verbrennungsmotors in die rotierende Bewegung einer Antriebswelle dient, wobei die Kolben-Mittellinie und die Außenring-Mittellinie in gleicher Richtung verlaufen wie die Achse der Antriebswelle, und wobei der Kolbenabtrieb durch einen Außenring mit einer der Antriebswelle zugeordneten und diese in Drehung versetzenden in sich geschlossenen Kurvenbahn zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenbahn als Laufbahn (5.1) auf dem Umfang der einteilig ausgebildeten Antriebswelle (5) angeordnet und so ausgebildet ist, daß sie in der Abwicklung mehrere vollständige Sinusschwingungen bildet, daß für den Außenring (1) Linearführungen (7.1-7.4) vorgesehen sind, die eine Kolben- und Außenringbewegung in Richtung der Antriebswellenachse bewirken, und daß in jeder Laufbahn (1.1, 5.1) wenigstens drei Wälzkörper (6) gelagert sind, und deren Größe so bemessen ist, daß sie an den Innenflächen der Außenringlaufbahn (1.1) und den Außenflächen der Antriebswellen-Laufbahn (5.1) anliegen, und daß deren gleichmäßiger Abstand voneinander von der Anzahl der periodischen Sinusschwingungen der Antriebswellen-Laufbahn (5.1) bestimmt wird.10. The arrangement according to claim 2 to 7, characterized in that the drive arrangement also serves to convert the linear piston movement of an internal combustion engine into the rotating movement of a drive shaft, the piston center line and the outer ring center line extending in the same direction as the axis of the drive shaft , and wherein the piston output cooperates with an outer ring associated with the drive shaft and which sets it in rotation and in itself a closed cam track, characterized in that the cam track is arranged as a raceway ( 5.1 ) on the circumference of the one-piece drive shaft ( 5 ) and is thus designed that it forms several complete sinusoidal oscillations in the development, that linear guides ( 7.1-7.4 ) are provided for the outer ring ( 1 ), which cause a piston and outer ring movement in the direction of the drive shaft axis, and that at least in each raceway ( 1.1, 5.1 ) three rolling elements ( 6 ) are mounted si nd, and the size of which is such that they bear against the inner surfaces of the outer ring raceway ( 1.1 ) and the outer surfaces of the drive shaft raceway ( 5.1 ), and that their uniform spacing from one another depends on the number of periodic sine vibrations of the drive shaft raceway ( 5.1 ) is determined. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch nutzbare Leistung von Verbrennungskraftmaschinen durch diese Antriebsanordnung bedeutend größer ist, weil sie nicht nur die durch den Druck der Verbrennungsgase entstehende Hubarbeit in ein Drehmoment umformt, sondern darüber hinaus bei gleichzeitigem Massenausgleich die Umwandlung der Kinetischen Energie der periodisch wechselnden Rückstoßkräfte in gleichgerichtete Drehkraft bewirkt.11. The arrangement according to claim 10, characterized in that the mechanically usable performance of internal combustion engines significantly larger by this drive arrangement is because it is not just the pressure of the combustion gases resulting lifting work converted into a torque, but in addition, with simultaneous mass balancing, the conversion the kinetic energy of the periodically changing recoil forces in the same torque.
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