DE3705370A1 - Drehantrieb fuer schwenktueren, insbesondere an fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehantrieb für Schwenktüren, insbesondere an Fahrzeugen, mit den Merk­ malen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Drehantrieb ist an sich bekannt und beispielsweise in DE-OS 29 19 435 beschrieben.

Mit dem bekannten Drehantrieb sollte erreicht werden, daß die Bauhöhe erheblich erniedrigt werden kann. Um dies zu erreichen, ist bei dem bekannten Drehantrieb die Kolbenstange als Hohlkörper ausgebildet, wobei an der Innenseite des Hohlkörpers direkt das Schraubgetriebe angeordnet ist.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Drehantrieb mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß gegenüber dem bekannten Antrieb eine weitere Erspar­ nis im Hinblick auf die Bauhöhe erreicht wird, wobei ausreichend Führungslänge für das Schraubgetriebe erhalten bleiben soll und eine gute Trennung zwischen dem pneumatischen oder hydraulischen Antrieb und dem Schraubgewinde vorhanden sein soll, damit keine Dich­ tungsprobleme auftreten. Weiterhin sollte es möglich sein, ohne Änderungen an Stator, Rotor, Koppelglied und Antriebszylinder das volle Antriebsmoment an einem oder an beiden Enden der Abtriebswelle abzunehmen. Schließ­ lich sollte möglichst eine Variation der Übersetzung des Schraubgetriebes in einfacher Weise durchführbar sein.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Drehantriebs sind in den Unteransprüchen beschrieben. Unter einem "Ringzylinder" im Sinne der Erfindung wird ein Antriebszylinder verstanden, dessen Arbeitsraum kreisförmigen Querschnitt aufweist, indem er an der Außenseite durch einen äußeren Zylindermantel und an der Innenseite durch einen inneren Zylindermantel begrenzt ist und der Kolben ein Ringkolben ist, der zwischen dem äußeren und dem inneren Zylindermantel dichtend geführt ist. Innerhalb des inneren Zylindermantels können dann sowohl verschiebbare als auch verdrehbare Bauteile, nämlich sowohl Teile des axial verschiebbaren Koppel­ gliedes als auch Teile des verdrehbaren Rotors oder der Abtriebswelle angeordnet sein. Da sich auf diese Weise nicht nur der Rotor, sondern auch das Koppelglied bis weit in den Antriebszylinder hinein erstrecken können, wird eine erhebliche Ersparnis an Bauhöhe erreicht. Die außerhalb des Antriebszylinders angeordneten Axialfüh­ rungen, die vorzugsweise als Rollenführungen ausgebildet sind, können mit variabler Steigung ausgerüstet sein, wodurch eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses im Zuge der Axialbewegung möglich wird.

Durch die besondere Ausbildung des Antriebszylinders ist es auch möglich, die Abtriebswelle durch das gesamte Gehäuse des Drehantriebs hindurchzuführen und an den beiden Enden herauszuführen, so daß das Abtriebsmoment an beiden Enden der Abtriebswelle abgenommen werden kann. Weiterhin ist es möglich, die Verbindung zwischen Kolbenstange und Koppelglied so auszuführen, daß die zwangsschlüssige Koppelung zwischen Koppelglied und Kolbenstange nur in axialer Richtung stattfindet, wäh­ rend in radialer Richtung eine Bewegung dieser beiden Bauteile gegeneinander möglich ist. Hierdurch können insbesondere bei Ausführungsformen mit zweiseitiger Abnahme des Abtriebsmomentes Bautoleranzen ausgeglichen werden.

Im folgenden werden anhand der Zeichnungen drei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Drehan­ triebs näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine teilweise in axialer Richtung geschnittene Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Drehantriebs;

Fig. 1a die Form der Nutenführung des Drehantriebs nach Fig. 1;

Fig. 2 eine Variante der Ausführungsform nach Fig. 1 in analoger Darstellung mit zwei Abtriebswellen;

Fig. 2a in einer Darstellung analog Fig. 1a die Ge­ stalt der Nutenführung bei der Ausführungs­ form nach Fig. 2;

Fig. 3 in einer Darstellung analog Fig. 1 und 2 eine weitere Ausführungsform eines Drehantriebs;

Fig. 3a in einer Darstellung analog Fig. 1a die Ausge­ staltung der Nutenführung bei der Ausführungs­ form nach Fig. 3.

Der Drehantrieb nach Fig. 1, der für Schwenktüren, insbesondere an Fahrzeugen, beispielsweise öffentlichen Verkehrsmitteln gedacht ist, besitzt ein Drehantriebsge­ häuse, das insgesamt mit 1 bezeichnet ist. Das zylin­ drisch aufgebaute Gehäuse besitzt zwei Stirndeckel 1.1 und 1.3 und einen ringförmigen Zwischenflansch 1.2 sowie einen zylindrischen Mantel mit Nuten 5.2 den Stator bildend und eine Abdeckhülse 1.4. Die Außen­ wand 4.1 im unteren Teil des Gehäuses ist gleichzeitig der äußere Zylindermantel eines Antriebszylinders 4, der weiter unten näher beschrieben wird. Das gesamte Antriebsgehäuse wird zusammengehalten durch axial hin­ durchgeführte Schraubverbindungen 1.5.

Der Antriebszylinder 4 besteht aus zwei koaxial ineinan­ der angeordneten Zylindermänteln 4.1 und 4.2., dem Zylin­ derboden 1.1 und dem Zylinderdeckel 1.2. Der Kolben 4.3 des Zylinders ist ein Ringkolben, der im Zwischenraum zwischen dem äußeren Zylindermantel 4.1 und dem inneren Zylindermantel 4.2 gleitend und dichtend geführt ist und der mit einer rohrförmigen Kolbenstange 4.4 verbunden ist, die axial unmittelbar entlang dem inneren Zylinder­ mantel 4.2 geführt ist. Die Kolbenstange 4.4 ist zwi­ schen dem Zylinderdeckel 1.2 und dem inneren Zylinder­ mantel aus dem Antriebszylinder 4 dichtend herausgeführt und mit einem Koppelglied 3 verbunden, das bei einem Ausführungsbeispiel als lange sich nach unten in das Innere des inneren Zylindermantels 4.2 hinein er­ streckende Schraubenmutter ausgebildet ist, die eine den Rotor eines Schraubgetriebses bildende Schraubenspindel 2 umfaßt, deren oberes Ende über ein Kugellager 2.3 am Drehantriebsgehäuse 1 gelagert ist und einstückig mit einem nach außen geführten Abtriebswellenstummel 2.1 verbunden ist.

Weiterhin ist das Koppelglied 3 mit einer Führungsvor­ richtung 5 drehfest verbunden, die die Verdrehung des Koppelgliedes bei einer Bewegung des Kolbens 4.3 in axialer Richtung bestimmt. Die Führungsvorrichtung 5 weist drehbar gelagerte Rollen 5.1 auf, die in den mit dem Drehantriebsgehäuse 1 fest verbundenen Nuten 5.2 laufen. Die Führungsvorrichtung 5 ist, in aus Fig. 1 nicht ersichtlicher Weise, jeweils an mindestens zwei Seiten des Koppelgliedes 3 angeordnet.

Wie aus Fig. 1a ersichtlich, kann die Nutenführung aus zwei Abschnitten bestehen, nämlich einem unteren Ab­ schnitt 5.21 und einem kurzen oberen Abschnitt 5.22, die schraubenförmig mit unterschiedlichen Steigungswin­ keln verlaufen.

Die Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Drehan­ triebs ist folgende:

Wird der Antriebszylinder 4 über die Einlaßöffnung 4.5 mit Druckmittel beaufschlagt, so bewegt sich der Kolben 4.1 in axialer Richtung und führt über die Kolbenstange 4.4 das Koppelglied 3 in axialer Richtung mit. Da dieses in die Schraubenspindel 2 eingreift und durch die Füh­ rungsvorrichtungen 5 geführt ist, hat dies zur Folge, daß die Schraubenspindel 2 und damit der Abtriebswellen­ stummel 2.1 in Drehung versetzt werden. Im letzten Abschnitt der Bewegung, wenn die Rolle 5.1 in den Teil 5.22 der Nutenführung 5.2 gerät, ändert sich das Ver­ hältnis der Steigungswinkel, was zu einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Schraubgetriebes im letzten Abschnitt der Bewegung führt.

Bei der Gegenbewegung wird dem Antriebszylinder 4 über den Einlaß 4.6 Druckmittel zugeführt.

In den Fig. 2 und 2a ist eine Variante der Ausführungs­ form nach Fig. 1 dargestellt, die sich von der oben beschriebenen Ausführungsform nur darin unterscheidet, daß zwei Abtriebswellenstummel 2.1 und 2.2 vorhanden sind, wobei der untere Abtriebswellenstummel 2.2 über ein Lager 2.4 im Drehantriebsgehäuse 1 gelagert ist, während der obere Abtriebswellenstummel 2.1 über ein Kugellager 2.5 gelagert ist. Weiterhin erfolgt bei dieser Ausführungsform die zwangsschlüssige Koppelung zwischen der Kolbenstange 4.4 und dem Koppelglied 3 nur in axialer Richtung. Hierzu weist die Kolbenstange 4.4 an ihrem Ende einen nach innen gerichteten Kragen 4.41 auf, welcher in eine Ringnut 3.1 an der Außenseite des Koppelgliedes 3 eingreift, wobei der Innendurchmesser des Kragens 4.41 größer ist als der Durchmesser der Ringnut 3.1, so daß hier eine gegenseitige Verschiebung in radialer Richtung möglich ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß Bautoleranzen in radialer Richtung nicht zu einer Behinderung der Bewegung des Kolbens 4.3 führen können.

Ansonsten sind Ausbildung und Funktionsweise genau die gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und es sind auch für gleiche Bauteile gleiche Bezugsziffern angegeben.

In den Fig. 3 und 3a ist eine etwas andere Ausführungs­ form eines Drehantriebs dargestellt.

Das Drehantriebsgehäuse 6 besitzt an den beiden Stirn­ seiten zwei Stirndeckel 6.1 und 6.3 und in der Mitte einen ringförmigen Zwischenflansch 6.2 sowie einen zylindrischen Mantel mit Nuten 8.4 den Stator bildend, der mit dem Zwischenflansch 6.2 abschließt. Der Mantel ist mit einer Hülse 6.4 abgedeckt. Der untere Teil zwischen dem Stirndeckel 6.1 und dem Zwischenflansch 6.2 bildet einen Hohlzylinder 9.1, der zu dem weiter unten beschriebenen Antriebszylinder 9 gehört. Das Gehäuse ist wiederum durch Schraubverbindungen 6.5 zusammengehalten.

Der Antriebszylinder 9 besteht aus dem äußeren Zylinder­ mantel 9.1 und einem inneren Zylindermantel 9.2, dem Zylinderboden 6.1 und dem Zylinderdeckel 6.6. Im Raum zwischen den beide Zylindermänteln 9.1 und 9.2 ist der Ringkolben 9.3 dichtend geführt, dessen rohrförmige Kolbenstange 9.4 den inneren Zylindermantel 9.2 umfaßt und aus dem Antriebszylinder 9 am Zylinderdeckel dich­ tend herausgeführt ist. An dem herausgeführten Ende der Kolbenstange 9.4 ist ein Koppelglied 8 befestigt, das an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Rollenpaar 8.1-8.2 trägt. Die koaxial zueinander angeordneten Rollen 8.1 und 8.2 laufen jeweils in Nutenführungen 8.3 und 8.4. Die Nutenführung 8.3 befindet sich in einem Rotor 7.4, der drehfest mit einer Welle 7.3 verbunden ist, welche koaxial durch das Drehantriebsgehäuse 6 und durch den Innenraum des inneren Zylindermantels 9.2 geführt ist. Die Enden der Wellen 7.3 sind einstückig mit aus dem Gehäuse herausgeführten Abtriebswellenstummeln 7.1 und 7.2 verbunden. Die Rolle 8.2 des Koppelgliedes 8 ist in einer zweiten Nutenführung 8.4 des Stators ge­ führt, die fest mit dem Stirndeckel 6.3 und damit dem Drehantriebsgehäuse 6 verbunden ist. Die Nutenführungen 8.3 und 8.4 sind schraubenförmig mit entgegengesetztem Steigungswinkel ausgebildet. Dies ist in Fig. 3a ange­ deutet.

Der Rotor 7.4 ist über ein Kugellager 7.5 am Zwischen­ flansch 6.2 drehbar gelagert.

Im letzten Teil 8.42 weist die Nutenführung 8.4 eine geringfügig veränderte Steigung gegenüber dem Teil 8.41 auf, die zu einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses führt.

Die Funktionsweise des Drehantriebs nach Fig. 3 ist folgende:

Bei einer Zuführung von Druckmittel über den Einlaß 9.5 zum Antriebszyliner 9 bewegt sich der Kolben 9.3 im Raum zwischen den beiden Zylindermänteln 9.1 und 9.2 abwärts und dadurch werden über das Koppelglied 8 die beiden Rollen 8.1 und 8.2 in axialer Richtung mitge­ führt. Die Bewegung der Rollen 8.1 und 8.2 in den Nuten­ führungen 8.3 und 8.4 ergibt infolge der gegensinnigen Steigung dieser Nuten eine Verdrehung des Rotors 7.4 gegenüber dem Stator bzw. dem Drehantriebsgehäuse 6. Die Welle 7.3 und mit ihm die Abtriebswellenstummel 7.1 und 7.2 werden verdreht. Das Übersetzungsverhältnis ist durch die Steigung der Nutenführungen 8.3 und 8.4 fest­ gelegt, wobei im letzten Teil der Bewegungsbahn eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses auftritt.

Eine Umkehrung der Bewegungsrichtung wird durch Zufüh­ rung von Druckmittel zum Einlaß 9.6 erreicht.

Claims (8)

1. Drehantrieb für Schwenktüren, insbesondere an Fahrzeu­ gen, mit einem Schraubgetriebe, bestehend aus einem mit dem Drehantriebsgehäuse starr verbundenen Stator, einem axial unverschiebbar, drehbar gelagerten, mit der Ab­ triebswelle fest verbundenen Rotor, einem Koppelglied, welches durch axiale Verschiebung die Verdrehung des Rotors gegenüber dem Stator bewirkt und einem koaxial zum Rotor angeordneten pneumatischen oder hydraulischen Antriebszylinder, dessen Kolbenstange mit dem Koppel­ glied verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebszylinder ein doppeltwirkender, Teile des Rotors (2) oder der Abtriebswelle (7.3) umfassender Ringzylin­ der dient, mit einem inneren und einem äußeren Zylinder­ mantel (4.1, 4.2 bzw. 9.1, 9.2), einem Zylinderboden (1.1 bzw. 6.1) und einem Zylinderdeckel (1.2 bzw. 6.2) und einem am äußeren und inneren Zylindermantel dichtend geführten Ringkolben (4.3 bzw. 9.3), dessen rohrförmig ausgebildete Kolbenstange (4.4 bzw. 9.4) zwischen dem inneren Zylindermantel (4.2 bzw. 9.2) und dem Zylin­ derdeckel (1.2 bzw. 6.2) hindurchgeführt und außerhalb des Ringzylinders mit dem Koppelglied (3 bzw. 8) verbunden ist.

2. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Zylindermantel (4.1 bzw. 9.1) einen Teil des Drehantriebsgehäuses bildet.

3. Drehantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Rotor (2 bzw. 7.3-7.4) verbundene Ab­ triebswelle (2.1-2.2 bzw. 7.1-7.2) an beiden Stirn­ deckeln des Drehantriebsgehäuses austritt.

4. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (4.4) mit dem Koppelglied (5) lediglich in axialer Richtung zwangs­ schlüssig gekoppelt ist.

5. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eine mit der Abtriebswelle (2.1, 2.2) einstückig verbundene Schraubenspindel (2) ist und das Koppelglied als zugehörige Schraubenmutter (3) ausgebildet ist, wobei Schraubenspindel und Schrauben­ mutter mindestens teilweise vom inneren Zylidermantel (4.2) umfaßt sind und die Schraubenmutter (3) in einer außerhalb des Ringzylinders (4.1; 4.2) angeordneten Führungsvorrichtung (5) axial geführt ist.

6. Drehantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsvorrichtung (5) drehbar gelagerte Rollen (5.1) aufweist, die in mit dem Drehantriebsgehäuse (1.2-1.3) fest verbundenen Nuten (5.2) laufen.

7. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (7.3) durch den inneren Zylindermantel (9.2) geführt ist, der Rotor (7.4) fest mit der Abtriebswelle (7.1-7.3-7.2) verbunden ist und eine erste Nutenführung (8.3) aufweist und am Koppelglied (8) in axialer Richtung bewegbare Rollenpaare (8.1, 8.2) drehbar gelagert sind, wobei jeweils eine Rolle (8.1) in der ersten Nutenführung (8.3) läuft, während die zweite Rolle (8.2) in einer zweiten, mit dem Drehantriebsgehäuse (6.2, 6.3) fest verbundenen Nutenführung (8.4) läuft und die beiden Nutenführungen (8.3, 8.4) jeweils unterschiedliche Steigungswinkel aufweisen.

8. Drehantrieb nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungswinkel der Nutenführun­ gen variabel ausgeführt sind, um die Übersetzung des Schraubgetriebes während der Axialbewegung des Koppel­ gliedes zu verändern.