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(11) | EP 0 506 910 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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| (54) |
IM GEHÄUSE EINES DRUCKRAUMES DREHBAR GELAGERTE WELLE SHAFT FITTED ROTATABLY IN THE CASING OF A PRESSURE CHAMBER ARBRE MONTE ROTATIF DANS LE LOGEMENT D'UNE CHAMBRE DE PRESSION |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0002] Zur drehbaren Lagerung einer Welle in einem Gehäuse können jeweils Büchsen vorgesehen sein, die durch die Wandung des Gehäuses hindurchgeführt sind und sich auf der Wandung abstützen. Die Büchse ist in die Wandung des Gehäuses eingelassen und kann mit der Wandung auch noch zusätzlich verschraubt, verkeilt oder verstiftet sein. Jede Büchse hat einen äußeren Ringflansch, über den die Büchse von außen her, also von der dem Druckraum abgewandten Seite der Wandung des Gehäuses her, auf der Wandung in axialer Richtung der Welle abgestützt ist. Den Abschluß bildet jeweils ein Sicherungsring, der von außen auf jedes der aus den Büchsen herausragenden Enden der Welle aufgesetzt ist und sich auf außenseitigen Stirnflächen der Büchsen abstützt. Mit dieser Anordnung wird die axiale Lage der drehbaren Welle innerhalb des Gehäuses fixiert. Die Sicherungsringe legen somit die Welle in ihrer Lage in Bezug auf das Gehäuse fest, so daß die Welle nicht in der einen oder anderen axialen Richtung aus dem Gehäuse herauswandern, herausgezogen- oder -gestoßen werden kann (DE-A-34 43 302).
[0003] Obgleich die bekannte Einrichtung den Vorteil einer einfachen Montierbarkeit aufweist, besitzt sie dennoch mehre Nachteile, nämlich:
- die Sicherungsringe können leicht verschleißen, weil die dem Druckraum zugewandte Stirnfläche der Büchsen ständig vom Druck beaufschlagt werden;
- durch die Druckbeaufschlagung der Büchsen wird die Welle ihrerseits über die Sicherungsringe ständig auf Zug beansprucht;
- beim Bruch eines Sicherungsringes verliert auch die zugehörige Lagebüchse ihren sicheren Halt. Übersteigt die auf die Stirnringfläche der Büchse wirkende Druckkraft jene Kraft, mit der die Büchse im Gehäuse gehalten wird, so kann sich diese plötzlich lösen und geschoßartig herausgeschleudert werden;
- die Sicherungsringe stehen ständig unter Last und erzeugen daher hohe Reibung.
[0004] Die EP-A-0 047 613 betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung einer reziproken Bewegung. Figur 4 dieser Druckschrift zeigt einen Schnitt durch diese Einrichtung, bei der die Welle auf beiden Seiten des Ritzels durch spezielle Mittel gehalten wird.
[0005] Aufgabe der EP-A 0 047 613 ist es, eine derartige Vorrichtung bereit zu stellen, die preiswerter hergestellt werden kann, indem für die Produktion weniger Teile eingesetzt werden müssen. Dieser Einrichtung liegt allerdings der Gegenstand der vorliegenden Erfindung, wie beansprucht, nicht nahe.
[0006] Die US-A-3 246 581 betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Gemäß den Figuren 2 und 3 der Druckschrift muß die mit 39 beschriebene Büchse in dem Druckraum so angeordnet werden, daß sie einen radial nach innen gerichteten Vorsprung aufweist. Diese Anordnung der Einrichtung ist gegenüber der in der vorliegenden Erfindung vorgestellten Einrichtung insofern nachteilig, daß die Welle durch die geringeren Abstände zwischen der rechten Büchse 39 und der linken Büchse 39 unruhiger in der Fassung bewegt wird und insofern ein höherer Verschleiß der Sicherungsringe 22 bzw. der Büchsen 39 befürchtet werden muß. Aus diesem Grund liegt dem US-Patent auch die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zu schaffen, die leicht zu reparieren, einfach und preiswert ist.
[0007] Aus den Zeichnungen 1 bis 3 in Verbindung mit der Figurenbeschreibung ergibt sich weiterhin, daß ausgenommen die Dichtungsringe sämtliche Materialien, die eingesetzt werden, im wesentlichen aus speziellem, metallischen Materialien, wie beispielsweise Messing oder Stahl bestehen sollen. Allerdings wird durch dieses Patent nicht nahegelegt, eine der Büchsen aus Metall mit ausreichenden Gleiteigenschaften oder aus einem Kunststoff vorzusehen, da nach der Lehre des US-Patentes das Nadellager 38 zwischen den Büchsen 39 und der Welle 36 zwischengeschaltet ist und somit die Büchsen keine speziellen Gleiteigenschaften besitzen.
[0008] Für die vorliegende Erfindung ergibt sich die Aufgabe, die bekannte Lagerung der drehbaren Welle in dem Gehäuse des Druckraumes so zu verbessern, daß eine verschleißarme und sichere Anordnung der Welle und der Lagerbüchsen erreicht wird.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Büchsen 11, 12 mit einem radial nach außen gerichteten Vorsprung 17, 18 versehen sind, wenigstens eine der Büchsen 11, 12 aus Metall mit ausreichenden Gleiteigenschaften oder aus einem Kunststoff, vorzugsweise Polyamid, besteht und daß Dichtungsringe 28, 29 je zwischen der Lagerseite der Welle 7 und der jeweiligen Büchse 11, 12 einerseits und zwischen der jeweiligen Büchse 11, 12 und dem Gehäuse 1 andererseits vorgesehen sind.
[0010] Hierdurch ist die Welle zugentlastet und die Lagerbüchsen können vom Innendruck des Gehäuses nicht ausgetrieben werden. Die Sicherungsringe sind ebenfalls entlastet, so daß kein Reibverschleiß mehr entsteht. Die Durchmessergleichheit der Lagerseiten sorgt dafür, daß auch über die Welle selbst keine Axialkraft eingebracht wird.
[0012] Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung (Druckzylinder). Solche Zylinder weisen zwei gegenläufig bewegbare Kolben mit je einer Zahnstange auf, die mit dem Ritzel der drehbaren Welle kämmen und damit bei Bewegung der Welle drehen.
[0013] Das Gehäuse 1 des Druckzylinders umschließt den zylinderförmigen Druckraum 2, der sich in endlicher Länge senkrecht zur Bildebene der Figur erstreckt. Über einen Anschluß 3 wird der Druckraum 2 mit einem Druckmittel, bspw. Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Über einen Anschluß 4, der in einer Axialbohrung 5 mündet, wird der Druckraum 2 von dem Druckmittel wieder entleert. Die Steuerung des Zu- und Ablaufs des Druckmittels erfolgt z.B. über außerhalb des Gehäuses 1 angeordnete Ventile und/oder Schieber (nicht gezeigt), die über Leitungsanschlüsse (nicht gezeigt) in der üblichen Weise mit den Anschlüssen 3 und 4 in Verbindung stehen.
[0014] In dem zylindrischen Druckraum 2 ist bspw. ein Kolben (nicht gezeigt) senkrecht zur Bildebene der Figur längsbeweglich geführt. Die Bewegung des Kolbens wird von dem Druckmittel bewirkt, welches jeweils über die Anschlüsse 3 und 4 sowohl zu- als auch abströmen kann. Je nachdem über welchen der Anschlüsse 3 oder 4 das Druckmittel jeweils zu- oder abströmt, bewegen sich die Kolben in der einen oder anderen axialen Richtung d.h. senkrecht zur Bildebene der Figur.
[0015] Die Kolben sind in an sich bekannter Weise je mit einer Zahnstange (nicht gezeigt) versehen, welche in das Zahnradritzel 6 der in dem Gehäuse 1 drehbar gelagerten Welle 7 eingreift. Die Kolben übertragen somit ihre jeweilige Längsbewegung innerhalb des Druckraumes 2 auf die drehbare Welle 7 und veranlassen, daß die Welle 7 eine entsprechende Drehbewegung in Richtung des gekrümmten Doppelpfeils 8 ausführt. Die Größe dieser Drehbewegung 8 kann sich von wenigen Winkelgraden bis hin zu mehreren vollen Umdrehungen erstrecken. Kolben und Zahnstange sind also gegenläufig bewegbar.
[0016] Die drehbare Welle 7 ist in einander gegenüberliegenden Durchgangsbohrungen 9 und 10 des Gehäuses 1 in Büchsen 11 und 12 drehbar gelagert und weist auf beiden Lagerseiten gleichen Durchmesser auf. Jede der Durchgangsbohrungen 9 und 10 weist auf der jeweils dem Druckraum 2 abgewandten Seite 13 und 14 des Gehäuses 1 einen radial nach innen vorspringenden Bund 15 und 16 auf, der jeweils eine Anlage für einen Ringflansch 17 bzw. 18, mit dem jede der Büchsen 11 und 12 versehen ist, bildet. Unter der auf dem Druckraum 2 zugewandten innenseitigen Stirnfläche 19 bzw. 20 der Büchsen 11 und 12 wirkenden Druckkraft des im Druckraum 2 befindlichen Druckmittels werden die Büchsen 11 und 12 mit ihren Ringflanschen 17 und 18 jeweils gegen die Bunde 15 und 16 der beiden Durchgangsbohrungen 9 und 10 gepreßt und von den Bunden 15 und 16 sicher gehalten.
[0017] Die Stirnflächen 19 und 20 dienen zugleich auch noch als Anlage für Sicherungsringe 21 und 22, welche die Lagersitze 23 und 24 zum Schaft 25 der drehbaren Welle 7 hin begrenzen und in die drehbare Welle 7 eingelassen sind. Wie aus der Figur weiter erkennbar, verhindern die beiden Sicherungsringe 21 und 22 ein Auswandern der drehbaren Welle 7 aus dem Gehäuse 1 in axialer Richtung 33, sind axial jedoch nicht belastet, so daß dort bei einer Drehbewegung der Welle nur geringe Reibung auftritt.
[0018] Unter der Annahme, daß der Druckraum 2 in einer nicht in der Bildebene der Figur befindlichen und dazu parallelen Ebene bspw. durch einen Deckel (nicht gezeigt) geöffnet ist, wird bei der Montage der drehbaren Welle in dem Gehäuse 1 etwa wie folgt verfahren:
Die Büchse wird zuerst in die Durchgangsbohrung 10 eingesetzt. Durch die freie Durchgangsbohrung 9 wird sodann die Welle 7 hindurch in den Druckraum 2 eingeführt und, bei lose auf dem Schaft 25 bis an das Ritzel 6 verschobenem Sicherungsring 22, über die freie Länge des Schaftes 25 durch die Büchse 12 hindurchgeschoben. Danach wird die zweite Büchse 11 in die Durchgangsbohrung 9 eingesetzt. In deren Innenbohrung 26 wird sodann das untere Ende 27 der Welle 7 eingefädelt bis zum Anschlag des vorher eingesetzten Sicherungsringes 21 an der Stirnfläche 20. Anschließend wird der andere Sicherungsring 22 über den Schaft 25 zurückgestreift und vor der Stirnseite 19 der Büchse 12 in der dafür vorbereiteten Nut (nicht gezeigt) des Schaftes 25 eingerastet.
[0019] Der Vollständigkeit halber wird noch ausgeführt, daß zur Abdichtung der Durchgangsbohrungen 9 und 10 zwischen den Büchsen 11 und 12 Rundschnurringe 28 vorgesehen sind. Desgleichen sind zur Abdichtung der Lagersitze 23 und 24 Rundschnurringe 29 zwischen der Welle 7 und den Büchsen 11 und 12 angeordnet. Das obere Ende 30 der Welle 7 endet in einem vorstehenden Zapfen 31, wohingegen in das untere Ende 27 eine Vertiefung 32 eingelassen ist, die mit Schlüsselflächen versehen sein kann.
Liste der Bezugszeichen
[0020]
1 Gehäuse
2 zylindrischer Druckraum
3 Anschluß
4 Anschluß
5 Axialbohrung
6 Zahnradritzel
7 drehbare Welle
8 Drehbewegung
9 Durchgangsbohrung
10 Durchgangsbohrung
11 Büchse
12 Büchse
13 dem Druckraum abgewandte Seite
14 dem Druckraum abgewandte Seite
15 radial nach innen vorspringender Bund
16 radial nach innen vorspringender Bund
17 Ringflansch
18 Ringflansch
19 innenseitige Stirnfläche
20 innenseitige Stirnfläche
21 Sicherungsring
22 Sicherungsring
23 Lagersitz
24 Lagersitz
25 Schaft
26 Innenbohrung
27 unteres Ende
28 Rundschnurring
29 Rundschnurring
30 oberes Ende
31 vorstehender Zapfen
32 Vertiefung
33 axiale Richtung
- die Welle (7) in, in Durchgangsbohrungen (9, 10) des Gehäuses (1) angeordneten Büchsen (11, 12) drehbar gelagert ist;
- die Sicherungsringe (21, 22) die Welle (7) gegen axiale Verschiebung sichern;
- jede Durchgangsbohrung (9, 10) des Gehäuses (1) einen radial nach innen vorspringenden Bund (15, 16) aufweist, der als Anlage für die jeweilige Büchse (11, 12) dient;
- die dem Druckraum (2) zugewandte Stirnseite der jeweiligen Büchse (11, 12) zugleich eine Anlage für den jeweiligen auf der Welle (7) angeordneten Sicherungsring (21, 22) bildet; und
- beide Lagerseiten der Welle (7) gleichen Durchmesser aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß
- die Büchsen (11, 12) mit einem radial nach außen gerichteten Vorsprung (17, 18) versehen sind;
- wenigstens eine der Büchsen (11, 12) aus Metall mit ausreichenden Gleiteigenschaften oder aus einem Kunststoff, vorzugsweise Polyamid, besteht; und daß
- Dichtungsringe (28, 29) je zwischen der Lagerseite der Welle (7) und der jeweiligen Büchse (11, 12) einerseits und zwischen der jeweiligen Büchse (11, 12) und dem Gehäuse (1) andererseits vorgesehen sind.
- the shaft (7) is rotatably supported in bushes (9, 10) arranged in through-bores (9, 10) in said housing;
- the retaining rings (21, 22) secure the shaft (7) against axial displacement;
- each through-bore (9, 10) provided in the housing (1) exhibits a collar (15, 16) projecting inwardly in a radial direction, said collar serving as a thrust stop for the respective bush (11, 12);
- the front face of each bush (11, 12) facing the pressure chamber (2) simultaneously defines a thrust stop for the respective retaining ring (21, 22) provided on the shaft (7); and
- both bearing sides of the shaft (7) have the same diameter;
characterized in that
- the bushes (11, 12) each exhibit a projecting portion (17, 18) extending radially outwards;
- at least one of said bushes (11, 12) is made of a metal with adequate friction properties, or of a plastic material, preferably polyamide;
- there are provided sealing rings (28,29) between the bearing side of the shaft (7) and the respective bush (11,12) on the one hand, and between the respective bush (11,12) and the housing (1) on the other;
- l'arbre (7) étant monté rotatif dans les douilles (11, 12) disposées dans des alésages traversants (9, 10) du carter (1) ;
- les circlips (21, 22) arrêtant l'arbre (7) contre un coulissement axial ;
- chaque alésage traversant (9, 10) du carter (1) présentant une collerette radiale (15, 16) en saillie vers l'intérieur, qui sert d'appui à la douille (11, 12) respective ;
- la face frontale de la douille (11, 12) respective tournée vers la chambre de pression (2) formant simultanément un appui pour le circlip (21, 22) respectif disposé sur l'arbre (7) ; et
- les deux côtés de palier de l'arbre (7) présentant le même diamètre ;
caractérisé en ce que
- les douilles (11, 12) sont munies d'une saillie radiale (17, 18) dirigée vers l'extérieur ;
- au moins une des douilles (11, 12) est constituée d'un métal à caractéristiques de glissement suffisantes ou d'une matière synthétique, de préférence un polyamide ; et que
- des bagues d'étanchéité (28, 29) sont disposées chacune entre le côté de palier de l'arbre (7) et la douille (11, 12) respective d'une part et entre la douille (11, 12) respective et le carter (1) d'autre part.
caractérisé en ce que la saillie de la douille (11, 12) est une collerette annulaire (17, 18).