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Die Erfindung betrifft eine Axialverstellvorrichtung
umfassend zwei relativ zueinander verdrehbare koaxial zueinander
gelagerte Scheiben, zwischen denen in über dem Umfang tiefenveränderlichen
Paaren von Kugelrillen in den Scheiben Kugeln geführt sind;
von den Scheiben ist eine axial abgestützt und eine gegen elastische
Rückstellkräfte von Federmitteln
axial verschiebbar; zumindest eine der Scheiben ist von einem Antriebsmotor
drehend antreibbar.
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Hierbei kann eine drehend angetriebene Scheibe
zugleich die sich axial verschiebende sein, was jedoch die Ausnahme
darstellt. Üblicherweise wird
die abgestützte
Scheibe drehend angetrieben und die sich ihrerseits über die
Kugeln an dieser abstützende
axial verschiebbare Scheibe verdrehfest gehalten.
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Zum Betätigen der Axialverstellvorrichtung wird
der Antriebsmotor in einer ersten Drehrichtung angetrieben, wobei
die mit ihm z. B. über
Untersetzungsstufen gekoppelte zumindest eine der Scheiben verdreht
wird und die sich an der axial abgestützten Scheibe ihrerseits abstützende axial
verschiebbare Scheibe gegen elastische Rückstellkräfte der Federmittel axial verschoben
wird.
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Die in den Paaren von Kugelrillen
an Endanschlägen
anliegenden Kugeln, die dort zugleich in den tiefsten Rillenabschnitten
liegen, laufen durch das relative Verdrehen der Scheiben gegeneinander zu
flacheren Rillenabschnitten, wodurch sich die Scheiben voneinander
wegdrücken.
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Wird der Antriebsmotor in Gegenrichtung
angetrieben oder stromlos gesetzt, so wird durch die elastische
Rückstellkraft
der Federmittel auf die axial verschiebbare Scheibe diese zurückgeschoben
und die zumindest eine drehend antreibbare Scheibe aktiv vom Antriebsmotor
oder über
die Wirkung der Kugeln in den Kugelrillen zurückgedreht, bis die Kugeln in
ihren Paaren von Kugelrillen an den Endanschlägen anschlagen.
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Die Kugeln in den Kugelrillen sind
hohen Druckkräften
ausgesetzt, so daß Schäden an den Kugeln
(Pittings) nicht auszuschließen
sind. Hierdurch kann es zu einem Blockieren der Kugeln und zu Beschädigungen
auch an den Kugelrillen kommen.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion bereitzustellen, die zu
einer reduzierten Bauteilbelastung der Kugeln und Kugelrillen führt.
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Die Lösung besteht darin, daß in jedem
Paar von Kugelrillen zumindest zwei Kugeln geführt sind. Eine größere Anzahl
von Kugeln je Rillenpaar ist möglich;
hierbei soll jedoch der Verdrehbereich der Scheiben relativ zueinander
nicht zu sehr eingeschränkt
werden. Die einzelnen Kugelrillen können daher eine Verschwenkung
in Richtung des Achsabstandes erhalten und sich in Umfangsrichtung überdecken
und teilweise parallel zueinander verlaufen. Hierdurch kann der
Verdrehbereich trotz Verwen dung einer größeren Anzahl von Kugeln ausreichend groß gehalten
werden.
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Durch die höhere Kugelzahl sinkt die spezifische
Belastung, so daß gegebenenfalls
kleinere Kugeln und damit flachere Kugelrillen verwendet werden
können.
Hierdurch kann die axiale Baulänge
der Vorrichtung reduziert werden.
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In bevorzugter Ausführung ist
vorgesehen, daß drei
Paare von Kugelrillen vorgesehen sind. Weiterhin wird vorgeschlagen,
daß ein
Käfig für die Kugeln
vorgesehen ist, der die zumindest zwei Kugeln in jedem Paar von
Kugelrillen in Umfangsabstand voneinander zwischen den Scheiben
hält. Als
günstig wird
weiterhin angegeben, daß die
Kugelrillen einen von der Kreisbogenform abweichenden Querschnitt haben,
wobei die Kugeln jeweils Zweipunktkontakt mit den einzelnen Kugelrillen
haben.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
- a) in einem Axialschnitt,
- b) in axialer Ansicht;
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2 zeigt
eine der Scheiben nach 1 als
Einzelheit
- a) in axialer Ansicht in einer Ausführung mit
fünf Kugelrillen,
- b) mit einer Kugelrillenform als Einzelheit im Längsschnitt;
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3 zeigt
die zweite der Scheiben nach 1 als
Einzelheit in einer Einzelheit mit drei Kugelrillen
- a) im Axialschnitt,
- b) mit einer Kugelrillenform im Querschnitt.
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In 1a ist
eine Axialverstellvorrichtung gemäß der Erfindung in einer Einbausituation
gezeigt. An einem Antriebsmotor 11 ragt aus einem Gehäuseansatz 13 das
Ende einer Motorwelle 12 hervor. Der Gehäuseansatz 13 ist
in eine Zentrierbohrung 101 in einer Gehäusewand 102 eingesetzt.
Auf dem Wellenende 12 ist ein Wellenzapfen 14 mit
einem Antriebsritzel 15 aufgesetzt. In die Gehäusewand 102 ist
in eine Bohrung 103 ein Lagerzapfen 18 eingesetzt,
auf dem ein Hülsenritzel 19 über zwei
Nadellager 41, 42 unmittelbar gelagert ist. Auf
das Hülsenritzel 19 wiederum
ist ein Zahnrad 20 aufgepreßt, das mit dem Ritzel 15 im
Verzahnungseingriff ist. Das Hülsenritzel 19 steht
mit seiner Verzahnung mit einem Zahnsegment 22 im Verzahnungseingriff,
das mit einer ersten Scheibe 24 der Verstellvorrichtung fest
verbunden ist. Diese Scheibe 24 ist über ein Nadellager 23 drehbar
auf einem Ansatz 21 eines Kupplungsdeckels 25 gelagert,
auf dem sie sich über
ein Axiallager 26, eine Scheibe 27 und einen Sicherungsring 28 axial
abstützt.
Die drehend antreibbare Scheibe 24 wirkt mit einer weiteren
Scheibe 29 zusammen, die gleitend auf einem Ansatz 16 an
der Scheibe 24 gelagert ist und die sich über ein
Axiallager 30 und eine Scheibe 31 an Druckfedern 33 im Kupplungsdeckel 25 abstützt. In
den Druckfedern 33 liegen Druckstifte 32 ein,
die die Stellglieder bilden. In den einander zugewandten Flächen der
Scheiben 24, 29 befinden sich Paare von über dem
Umfang tiefenveränderlichen
Rillen 34, 39, in denen Kugeln 35 laufen,
die in einem Kugelkäfig 36 gehalten
sind. Jede der Rillen verläuft
von einem ersten Anschlag mit größter Rillentiefe
zu einem zweiten Anschlag mit geringster Rillentiefe. Die Scheibe 29 hat
einen Radialansatz 37 mit einer Führungsklaue 38. Die
Führungsklaue 38 gleitet
längsverschieblich
auf einem Haltestift 40, der in eine Bohrung 105 in
einer Gehäusewand 106 fest
eingesetzt ist und der auf diese Weise die axialverschiebliche Scheibe 29 verdrehgesichert
festhält.
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In 1b sind
die gleichen Einzelheiten wie in 1a mit
gleichen Ziffern bezeichnet. Auf die dortige Beschreibung wird insoweit
Bezug genommen. Weitere Einzelheiten sind wie folgt zu erwähnen.
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In der Ansicht nach 1b ist
erkennbar, daß am
Ansatz 37 der Scheibe 29 eine Blattfeder 81 angeschraubt
ist, deren freies Ende mit einer Anlaufkurve 82 am Zahnsegment 22 der
ersten Scheibe 24 zusammenwirkt. Hierbei gleitet das Ende
der Blattfeder 81 zunächst
an der Anlaufkurve 82 unter Erzeugung von Reibungskräften entlang,
bis es an einem Anschlag 83 am Zahnsegment 22 anschlägt und die Blattfeder 81 beim
weiteren Verdrehen verkürzt
wird. Der wirksame Eingriff der Blattfeder am Anschlag 83 erfolgt
hierbei bereits bevor die Kugeln die Endanschläge in den Kugelrillen erreicht
haben.
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In 2 ist
die Scheibe 29 in der Darstellung a in Axialansicht gezeigt,
wobei der Ansatz 37 und die Führungsklaue 38 als
Einzelheiten erkennbar sind. In dieser Darstellung ist die Form
der Kugelrillen 39 im einzelnen erkennbar. Es sind fünf gleichmäßig umfangsverteilte
gleich lange Kugelrillen 39 ausgeführt, die von einem ersten Endanschlag 71 größter Tiefe
am Ende A zu einem zweiten Endanschlag 72 geringster Tiefe
am Ende B verlaufen. Die Kugelrillen in einer hierzu passenden Scheibe 24 bilden
in Ansicht das vollständig
gleiche Bild, so daß bei
bestimmungsgemäßer Montage
jeweils Rillenpaare mit ihren ersten Enden A in Deckung gebracht
werden können,
wobei eine Kugel an den ersten Endanschlägen 71 anliegt und
die Scheiben ihre am weitesten angenäherte Position haben. Eine
relative Verdrehung der Scheiben gegeneinander läßt die Kugeln in beiden Rillen
eines Rillenpaares zu den Enden B verlaufen, wodurch sich die axialbewegliche
der Scheiben von der axial abgestützten entfernt, bis eine andere
Kugel an den zweiten Endanschlägen 72 anliegt.
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In der Darstellung b ist die Bahnform
im Längsschnitt
gezeigt, bei der die Kugelanschläge 71, 72 an
der tiefsten Stelle A bzw. der flachsten Stelle B der Kugelrille 39 ausgebildet
sind und kugelschalenförmig
sind.
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In 3 ist
die Scheibe 24 in der Darstellung a in Axialansicht mit
Kugelbestückung
gezeigt, wobei das Zahnsegment 22 als Einzelheit erkennbar
ist. Es sind drei gleich lange gleichmäßig umfangsverteilte Kugelrillen 34 ausgeführt, die
von einem ersten axialen Endanschlag 71 größter Tiefe
am Ende A zu einem zweiten Endanschlag 72 geringster Tiefe
am Ende B verlaufen. Die Kugelrillen in einer hierzu passenden Scheibe 29 bilden
in Ansicht das vollständig gleiche
Bild, so daß bei
bestimmungsgemäßer Montage
jeweils Rillenpaare mit ihren ersten Enden A in Deckung gebracht
werden können.
Die Kugelrillen sind jeweils mit zwei Kugeln 35 bestückt, die
von einem nicht dargestellten Käfig
in dem dargestellten Umfangsabstand voneinander gehalten werden.
Jeweils eine der Kugeln 35 liegt nahe den zweiten Endanschlägen B, wobei
die Scheiben ihre am weitesten voneinander entfernte Position haben.
Eine relative Verdrehung der Scheiben gegeneinander läßt die Kugeln 35 in
beiden Rillen eines Rillenpaares in Richtung zu den Endanschlägen A verlaufen,
wodurch sich die axialbewegliche der Scheiben der axial abgestützten annähert, bis
die jeweils andere der Kugeln an den ersten Endanschlägen A anschlägt.
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In der Darstellung b ist die Bahnform
im Querschnitt gezeigt. Die Kugelrille 34 hat über einem Grund 43 mit
kleinerem Durch messer als dem der Kugel 35 zwei gerade
sich V-förmig öffnende
Flanken 44, 45, die zwei Kontaktpunkte 46, 47 mit
der Kugel bilden.
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- 11
- Antriebsmotor
- 12
- Motorwelle
- 13
- Motorgehäuse
- 14
- Wellenzapfen
- 15
- Antriebsritzel
- 16
- Ansatz
- 17
- –
- 18
- Lagerzapfen
- 19
- Hülsenritzel
- 20
- Zahnrad
- 21
- Ansatz
- 22
- Zahnsegment
- 23
- Nadellager
- 24
- Scheibe
- 25
- Deckel
- 26
- Axiallager
- 27
- Scheibe
- 28
- Sicherungsring
- 29
- Scheibe
- 30
- Axiallager
- 31
- Scheibe
- 32
- Druckstift
- 33
- Druckfeder
- 34
- Rille
- 35
- Kugel
- 36
- Käfig
- 37
- Radialansatz
- 38
- Führungsklaue,
-nut
- 39
- Rille
- 40
- Haltestift
- 41
- Nadellager
- 42
- Nadellager
- 43
- Grund
- 44
- Flanke
- 45
- Flanke
- 46
- Kontaktpunkt
- 47
- Kontaktpunkt
- 101
- Zentrierbohrung
- 102
- Gehäusewand
- 103
- –
- 104
- –
- 105
- Bohrung
- 106
- Gehäusewand