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Vorrichtung zum Hrsetzen einer Axialbewegung in eine Drehbewegung.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umsetzen einer Axialbewegung
in eine Drehbewegung mit einer axial verschieblichen Kolbenstange und einem an der
Kolbenstange befestigten hülsenförmigen Gelenkkopf, der den Lagerzapfen für eine
mit einer Drehachse gekoppelten Lenkeranordnung trägt, insbesodere zum Frensteuern
einer Drehbewegung mittels einer Kolben-Zylinder-Anordnung.
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Zur Befestigung des Gelenkkopfes an der Kolbenstange hat man bisher
die Kolbenstange meist auf ungleiche Durchmesser bearbeitet, um einen Ringbund zu
schaffen,
an dem man den Gelenkkopf mit einer Schraubverbindung
festsetzen kann. Ferner hat man mitunter auch die Kolbenstange mit einer Querbohrung
vesehen, um an dieser Stelle Bolzen, Keile oder dergl. ungreifen zu lassen.
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In vielen Fällen ist aber eine Querschnittsschwächung äußerst unerwünscht,
da sich hier funktionelle und auch festigkeitstechnische Nachteile einstellen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Befestigung
des Gelenkkopfes an der Kolbenstange ohne eine Schwächung der Kolbenstange in uf
nehmen zu müssen, und ohne daß bei einer Kolbenstange von durohgehend gleichem llurchmesser
ein unerwünschtes Spiel auftritt, selbst wenn die Anordnung Uber längere Zeit in
Betrieb genommen wird.
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Um diesen Forderungen zu entsprechen und die Verbindung robust und
einfach in der Herstellung und der Montage zu machen, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkkopf an der Kolbenstange mit zwei miteinander
axial verspannbaren hülsenförmigen Kupplungshälften befestigt ist, die die Mantel
ehe der Kolbenstange umschließen und zwischen sich einen geschlitzten Ring aufnehmen,
der in eine in der
Mantelfläche der Kolbenstange gebildete Ringnut
eingreift und mit an benachbarten Enden der Kupplungshälften vorgesehenen symmetrischen
Klemmflächen beim Anziehen der Kupplungshälften eine radiale Klemmung bewirkt.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veransebaulicht ist.
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In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Vorrichtung zum Umsetzen einer Axialbewegung in eine Drehbewegung und ?ig. 2 einen
Axialschnitt, welcher einen Teil der Fig. 1 in vergrößertem Maßstabe zeigt.
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In dem Beispiel der Fig. 1 soll ein Maschinenteil 1 aus der kerne
gesteuert werden. Hier handelt es sich beispielsweise um einen Absperrschieber 2,
der mit der Achse 1 sc verschwenkt werden soll, daß er entweder
den
Durchfluß freigibt oder seinen Ventilsitz 3 in dem Ventilgehäuse 4 absperrt. In
ausgezogenen Linien ist die Schließstellung und mit- strichpunktierten Linien die
Offenstellung dargestellt. Am Ventilgehäuse ist ein zusätzliches Gehäuse 5 angeschraubt,
daß die zugehörige Steuervorrichtung für die Achse 1 enthält.
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Im Gehäuse 5 befinden sich zwei Lager 6 fUr eine das Gehäuse durchquerende
Kolbenstange 7, die an ihren Außenenden Je einen Kolben 8 trägt. Die Kolben 8 arbeiten
in Zylindern 9, die an dem Gehäuse 5 konzentrisch zu den Lagern 6 angebracht sind.
Anstelle der Kolben-Zylinder-Anordnungen könnte auch eine elektromotorisch angetriebene
Schraubspindel vorgesehen sein. Das Druckmittel für die beiden Zylinder 9, beispielsweise
Druclröl, kann an den Anschlüssen iO zu- und abgeführt werden. Gemäß einer Alternativausffihrung
kann anstelle der Doppelkolbensanordnung eine Einfachkolbenanordnung treten, die
zweiseitig wirkend ausgebildet ist. Auch kann die Kolbenanordnung einfach ausgebildet
sein und entgegen einer Rückstellfeder arbeiten. In den Zylinderköpfen vorgesehene
Stelisohrauben 11 bilden Anschläge, die die Kolbenbewegung begrenzen.
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Die Kolbenstange 7 trägt in der Mitte einen Gelenkkopf 12, der über
eine Lenkeranordnung 15 mit der gesteuerten Achse verbunden ist. Die Achse 1 ist
über Wellenkeile mit dem Schwenkarm 14 verbundene Zur Lenkeranordnung gehören ferner
zwei parallel serlaufende Lenkerarme 15, die einerseits am Schwenkarm 14 und andererseits
beidseitig der Kolbenstange an Lager zapfen 16 des Gelenkkopfes 12 angreifen. Bei
der Aufwärtsbewegung der Kolbenstange 7 aus der in Sigo 1 gezeigten Lage wird die
Achse 1 in Gegenuberzeigerrichtung um einen Winkel von ett;a 900 gedreht, wobei
dann die Kolbenstange 7 in die in strichpunktierten Linien angedeutete entgegengesetzte
Endlage kommt Aufgrund der Anlenkungsgeometrie ist das Drehmoment an der Achse 1
am größten bei Beginn der Drehung, daß heißt also im Angenblick der Ventilöffnung.
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Zur Anzeige der Steuerbewegung ist am Gelenkkopf 12 oder einem mit
ihm verbundenen Bauelement ein Ansatz 17 angebracht, der aus zwei Prismen besteht,
die gegenüber der Längsachse der Kolbenstange in Umfangsrichtung versetzt sind und
Anschlagflächen 18 bilden. Die Anschlagflächen 18 sind auf in die Gehäusewand eingesetzte
Lagetaster 21 ausgerichtet, um Taststifte 22'
bsw. 22" zu beaufschlagen.
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Wie deutlicher aus Fig. 2 zu ersehen, besteht der GElenkkopf 12 aus
zwei hülsenförmigen Kupplungshälften 33 und 34, von denen die erstere einteilig
mit dem Ansatz 17 ausgebildet ist. Beide Kupplungshälften umfassen eng die Mantelfläche
35 des Kolbens 7 beidseitig einer in der Mantelfläche 35 vorgesehenen Ringnut 36,
die sich senkrecht zur Längsachse der Kolbenstange 7 erstreckt. Die Nut 36 wird
von zwei gegenüberliegenden Seitenwänden 36 begrenzt, die parallel zueinander oder
etwas konvergierend verlaufen. In die Iiit 36 ist ein Stahlring 38 so eingepaßt,
daß er die Nut in axialer Richtung ausfüllt, aul den Seitenwänden 37 Sur Anlage
kommt, ncht aber den Boden 39 berührt. Eine solche Passungsrelation läßt sich auf
einfache Weise dadurch erhalten, daß man in einem halbkreisförmigen Futquerschnitt
einen Ring einsetzt, der a W einen Draht besteht, dessen Durchmesser etwas größer
als die Futbreite ist. Dieser Ring 38 ist bei 40 geschlitzt, so daß er über die
Kolbenstange aufgesehoben werden kann und sich in die Ringnut 36 einlagt. Eine Ringnut
36 mit trapeztförmigen Querschnitt ist ebenfalls denkbar, um den gewünschten Eingriff
zwischen dem Ring und der
Kolenstange zu ergeben.
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Der außerhalb der Mantelfläche 35 vorspringende Teil des Stahlringes
38 wirkt auf die auf den beiden Kupplungshälften 33 und 34 ausgebildeten Klemmflächen
21, die aufeinander zu gerichtet sind und einen Winkel von beispielsweise 450 gegen
die Mantelfläche 35 bilden0 Auf diese Weise definieren die Klemmflächen einen Doppelkonus-Ringraum
um die Kolbenstange, wenn die beiden Kupplungsteile von beiden Seiten um den Ring
38 zusammengeschoben werden. Bei der Anpressung der beiden Kupplungshälften in Axialrichtung
entsteht durch die Klemmung eine Druckkraft, die symmetrisch gegen -die Mitte der
Kolbenstange gerichtet ist und sich im wesentlichen parallel zu den Nutwänden 37
erstreckt.
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Wenn man die beiden Kupplungshälften, beispielsweise wie dargestellt,
mit Schraubbolzen zusammenspannt, wird ar Ring 38 tiefer in die Ringnut 37 hineinge
drückt, so daß sich der Ring 38 wegen seiner größeren axialen Abmessung gegen die
Nutwände verspannt. Die Verspannung gegen die Nutwände ist abhängig von der Vorspannung,
die man mit den Schraubbolzen 42 aufbringt
und vom Steigungswinkel
der Klemmflächen 410 Um zu verhindern, daß die beiden Kupplungshälften 33 und 34
sich berühren, so daß es nicht zu einer Klemmwirkung kommen kann, muß zwischen den
beiden Kupplungshälften ein radial gerichteter ringsum laufender Spalt 43 mit ausreichender
Breite vorgesehen sein. Durch diesen Spalt 43 ist auch die Möglichkeit gegeben,
nach der Montage zu UberprUfen, ob eine ordnungsgemäße klemmung erfolgt und der
Ring 38 nicht bis auf den Nutenboden 39 heruntergedrückt ist.
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Es ist zu belschten, daß das Anziehen des Ringes 38 mit einer gewissen
Elastizität geschieht wegen der Dehnung der Schraubbolzen 42 und bis zu einem gewissen
Grad auch wegen der Dehnung an den Kupplungshälften 33 und 34. Diese Elastizität
ist von großer Bedeutung £tr die sichere und spielfreie Bewegungsübertragung. Sollte
infolge einer widerholten stoßibrmigen Axialbelastung an der Kolbenstange eine solche
Deformation der Nutwände 37 auftreten, die in einem starr eingepaßten Verband ein
Spiel des Joches an der olbenstange zur Folge haben könnte, so findet hier nur eine
gewisse Einwärtsbewegung des Ringes S8 statt. Aus diesem Grunde hat der 3oden der
Nut einen gewissen Abstand zur Innenseite
des Ringes. Wenn man
den Schraubbolzen 42 oder sonstigen Verspannungsmitteln für die beiden Kupplunshälften
33, 34 ein bestimmten Federungsvermögen, beispielsweise durch Einschaltung von Teilerfedern
oder dergl. verleiht, bleibt die Verspannung der beiden Kupplungshälften 33, 34
im wesentlichen unverändert, selbst wc-nn wie vorerwähnt, der Ring etwas tiefer
in die Ringnut hineingepreßt wird.
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Wenn auch die in den Zeichnungen dargestellte und vorstehend beschriebene
Anordnung sich als besonders vorteilhaft eliesen hat, so besteht doch auch die Möglichkeit,
die Klemmflächen und auch des Profil des Ringes anders auszubilden. So kann der
Ring beispielsweise außen einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen, der dem Winkel
der Klemmflächen gegensinnig gleich ist.
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Es ist auch möglich, den Klemmring oval auszubilden mit entsprechend
konkaven Anlageflächen in den Kupplungshälften 33, 34. Wichtig ist allein, daß der
Eingriff zwischen den Kupplungshälften und dem Ring in Bezug auf die Lage, und auch
auf die, Richtung genau definiert ist.