Das 'inoffizielle' LEGO®-Technic-Buch: Kreative Bautechniken für realistische Modelle (German Edition)

Kardangelenke (Mitte) gesteckt werden.
Exzentermechanismen
    Ein Exzentermechanismus oder Kurbeltrieb dient dazu, eine Drehbewegung in eine Hin-und Herbewegung umzuwandeln und umgekehrt. Dies ist ein entscheidendes Bauteil fast aller Automotoren, das die lineare Bewegung der Kolben in die Drehung der Antriebwelle umwandelt.
    Ein Exzentermechanismus besteht allgemein gesagt aus einer Scheibe und einem kurzen Balken, der die Scheibe mit einer Stößelstange verbindet. Wenn sich die Scheibe dreht, bewegt der Balken die Stößelstange in gerader Linie vor und zurück, wie Abbildung 8-11 zeigt. Wird die grüne Stößelstange geführt, kann sie sich ausschließlich geradlinig bewegen. In diesem Fall bilden die gelben Technic-Steine eine Führung.
    Die Weglänge der Stößelstange hängt vom Durchmesser der Scheibe ab. Je größer der Durchmesser, umso weiter bewegt sich die Stange. Die Rotation können wir auch mithilfe eines kürzeren Balkens statt einer Scheibe hervorrufen, wie du in Abbildung 8-12 siehst. Dabei hängt die Weglänge der Stößelstange von der Länge des kürzeren Balkens ab.
    Mit einem Exzentermechanismus kann eine Drehbewegung auch in eine Schwenkbewegung (also eine teilweise Drehbewegung) umgewandelt werden. Diese Art von Mechanismus siehst du in Abbildung 8-13 . Anstelle einer Stößelstange wird dabei eine zweite Scheibe verwendet, die sich hin-und herdreht. Wie weit diese Teildrehungen reichen, hängt vom Verhältnis der Kreisumfänge ab. Den Grad der Bewegung können wir also durch die Verwendung unterschiedlich großer Scheiben festlegen. Damit ein solcher Mechanismus funktionieren kann, muss die zweite Scheibe einen größeren Durchmesser haben als die erste. Außerdem muss der Balken länger sein als der Durchmesser der ersten Scheibe.

    Abbildung 8-11: Ein Exzentermechanismus mit Scheibe (hellgrau), Balken (rot) und Stößelstange (grün). Die Weglänge der Stößelstange beträgt 2 Noppen, was sich aus dem Durchmesser der Scheibe minus 1 Noppe ergibt.

    Abbildung 8-12: Ein Exzentermechanismus mit einem kürzeren Balken statt einer Scheibe

    Abbildung 8-13: Ein Exzentermechanismus mit zwei Scheiben, die über einen Balken verbunden sind. Die kleinere Scheibe rotiert vollständig, die größere dreht sich nur teilweise hin und her.
    Wie du in Abbildung 8-14 siehst, können wir in dieser Art von Exzentermechanismus die Scheiben auch durch Balken ersetzen. Da der zweite Balken keine volle Umdrehung durchführt, nimmt der gesamte Mechanismus weniger Platz ein. Beachte, dass diese Art von Mechanismus nur in eine Richtung funktioniert. Es ist nicht möglich, den grauen Balken durch den grünen anzutreiben.

    Abbildung 8-14: Ein Exzentermechanismus mit Balken statt Scheiben. Da der zweite Balken (grün) keine volle umdrehung durchführt, nimmt der gesamte Mechanismus weniger Platz ein.
    Exzentermechanismen können auf verschiedene Weise eingesetzt werden. Beispielsweise sind sie in Scheibenwischern und Drehventilatoren enthalten.
Scotch-Yoke-Kurbeltrieb
    Ein Scotch-Yoke-Kurbeltrieb (auch Kurbelschleife oder Kreuzschleifenkurbel genannt) ist eine einfache Alternative zu einem Exzentermechanismus. Er erledigt dieselbe Aufgabe, nämlich eine Drehbewegung in eine Hin-und Herbewegung umzuwandeln oder umgekehrt –, enthält aber weniger bewegliche Teile. Allerdings sind die Teile weniger gebräuchlich als diejenigen, die in einem Exzentermechanismus eingesetzt werden.
    Ein Scotch-Yoke-Kurbeltrieb nimmt mehr Platz ein als ein Exzentermechanismus, bricht dafür aber unter Einwirkungen hoher Drehmomente nicht so leicht zusammen. Er besteht aus einem rechteckigen Rahmen, der in eine Achse eingeschaltet ist. Auf einer neben dem Rahmen montierten Scheibe befindet sich ein einzelner Stift, der in den schmalen Innenraum dieses Rahmens hineinragt (siehe Abbildung 8-15 ). Wenn sich die Scheibe dreht, kann sich dieser Stift innerhalb des Rahmens zwar frei nach oben und unten bewegen, seine Seitwärtsbewegung aber wird direkt auf den Rahmen und damit auf die Achse übertragen.

    Abbildung 8-15: Arbeitszyklus desscotch-Yoke-Kurbeltriebs mit einem Rahmen (grün) und einerscheibe mit stift (gelb)
    Bei jeder Umdrehung der Scheibe wird der Rahmen vorund zurückbewegt. Die Weglänge entspricht dabei dem vollen Scheibendurchmesser. Die Bewegung wird also mit einem höheren Wirkungsgrad umgewandelt als bei einem Exzentermechanismus. Um den Bewegungsbereich zu erweitern, müssen wir eine größere Scheibe verwenden und auch den