DE102005006475B3

DE102005006475B3 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Hubbewegung

Info

Publication number: DE102005006475B3
Application number: DE200510006475
Authority: DE
Inventors: Gerd-Richard Sacht
Original assignee: LUTZ JESCO GmbH; LUTZ-JESCO GmbH
Current assignee: LUTZ JESCO GmbH; LUTZ-JESCO GmbH
Priority date: 2005-02-12
Filing date: 2005-02-12
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2025-02-13

Abstract

Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Hubbewegung, mit einem um eine Achse drehbar gelagerten Antriebsteil (2), das eine koaxiale zylindrische Innenfläche (4) aufweist, in der sich wendelförmig eine Nut (6) befindet. Ein die Hubbewegung ausführendes Abtriebsteil (16) ist drehfest und in Richtung der Achse verschieblich gelagert. Ein Übertragungsteil ist axial unbeweglich mit dem Abtriebsteil (16) verbunden und greift mit einer rotationssymmetrischen Außenfläche (10) in die wendelförmige Nut (6) in der zylindrischen Innenfläche (4) des Antriebsteils (2) ein. Das Übertragungsteil ist ein scheibenförmiges Rad, das auf einem Stift (14) gelagert ist, der in einem Winkel in oder an dem Abtriebsteil (16) gehalten ist. Die Umfangsfläche des Rades rollt so an einer Seitenflanke der Nut in Nutrichtung ab, ohne daß Relativbewegungen zwischen der ringförmigen Lauffläche des scheibenförmigen Rades und der gegenüberliegenden Flanke der Nut auftreten. Damit sind Reibbewegungen zwischen der Umfangsfläche des Rades und der Seitenflanke der Nut und daraus folgender Verschleiß und/oder Schwergängigkeit vermieden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Hubbewegung.

Durch DE 43 34 477 A1 ist eine Vorrichtung der betreffenden Art bekannt, bei der die wendelförmige Nut in dem Antriebsteil einen ungefähr halbrunden Querschnitt hat, in den als Übertragungsteile wirkende Kugeln eingreifen, die in radialen Bohrungen des Abtriebsteils axial unbeweglich mit diesem verbunden, jedoch in den Bohrungen radial beweglich und von einem die äußeren Kugeln umgebenden Laufring abgestützt sind, so daß sie wirksam in die wendelförmige Nut eingreifen. Zwischen diesen Kugeln und dem Laufring ist jeweils eine weitere Kugel angeordnet. Bei Drehung des Antriebsteils rollen die inneren Kugeln in der wendelförmigen Nut und bewegen sich dabei axial. Diese Bewegung wird aufgrund der Führung der Kugeln in den radialen Bohrungen in dem Abtriebsteil auf dieses übertragen. Somit wird eine Rotation des Antriebsteils in eine Linearbewegung in Richtung der Achse des Antriebsteils umgewandelt. Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß die Kugeln bei der Bewegung in der Nut nicht nur eine Rollbewegung, sondern teilweise auch eine gleitende Bewegung ausführen, die zu einer Reibung und damit zum Verschleiß führt. Dies gilt auch insbesondere für die Kugelpaare in den radialen Bohrungen in dem Abtriebsteil, wo die Hubkraft allein durch Reibung der Kugeln an den Seitenwandungen der radialen Bohrungen in dem Antriebsteil übertragen wird. Alle diese Reibungen führen nicht nur zu einem Verschleiß, sondern insbesondere auch zu einer Schwergängigkeit der Vorrichtung und damit verbundenen Leistungsverlusten.

Gleiche oder ähnliche Nachteile ergeben sich bei den Vorrichtungen nach FR 1 487 424 , FR 526 586 und US 5,191,805 , bei denen ein Übertragungsteil in Form eines scheibenförmigen Rades verwendet ist, das auf einem Stift gelagert ist, der in einem Winkel in oder an dem Ab- bzw. Antriebsteil gehalten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der betreffenden Art zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Hubbewegung zu schaffen, die leichtgängig ist und bei der Reibverluste gering sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre gelöst.

Der Grundgedanke dieser Lehre besteht darin, als Übertragungsteil keine Kugeln, sondern ein Rad zu verwenden, das auf einem Stift gelagert ist, der in einem Winkel in oder an dem Antriebsteil gehalten ist. Die Umfangsfläche des Rades rollt an einer Seitenflanke der Nut in Nutrichtung ab, ohne daß Relativbewegungen zwischen der ringförmigen Lauffläche des scheibenförmigen Rades und der gegenüberliegenden Flanke der Nut auftreten. Stift und Rad können auch ein Teil bilden.

Dabei ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig, wenn der Querschnitt der Nut zickzackförmig und die Außenfläche des Rades zylindrisch ist und an einer komplementär geneigten Flanke der zickzackförmigen Nut anliegt.

Besonders zweckmäßig ist es gemäß einer anderen Weiterbildung, wenn die Außenfläche des Rades kegelförmig und komplementär zur Neigung der geneigten Flanke der zickzackförmigen Nut geformt ist. Dadurch ergeben sich nur Rollbewegungen zwischen der Lauffläche des des Rades und der komplementär geneigten Flanke der Nut, so daß Relativbewegungen vermieden sind, die zu einem Verschleiß und zu einer Schwergängigkeit führen.

Eine Weiterbildung dieser Ausführungsform besteht darin, daß das Rad teilweise in einer Ausnehmung in dem Abtriebsteil angeordnet ist, wobei es vorzugsweise nur mit seiner zylindrischen Außenfläche aus der Ausnehmung in dem Abtriebsteil herausragt. Dadurch sind besonders geringe Abmessungen möglich.

Gemäß einer Ausbildungsform der Erfindung ist das Rad durch ein Wälzlager gebildet, vorzugsweise ein Kugellager. Rad und dessen Lagerung sind somit durch ein verhältnismäßig billiges, in Massen gefertigtes Teil gebildet. Der Außenring des Kugellagers kann unmittelbar die zylindrische Außenfläche des Rades bilden, und der Innenring des Kugellagers kann von dem Stift gehalten werden, der fest in einer Bohrung in dem Abtriebsteil steckt.

Zweckmäßigerweise ist das Abtriebsteil durch eine Feder entgegen der Abtriebseinrichtung belastet. Dadurch ist immer eine spielfreie Anlage zwischen der Lauffläche des Rades und der komplementären Flanke der Nut gewährleistet, so daß die Rückbewegung der Hubvorrichtung sehr schnell erfolgen kann, was insbesondere bei Dosierpumpen von Vorteil ist.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung in Verbindung mit einer Dosierpumpe.

2 zeigt einen Ausschnitt aus 1, jedoch mit einem Rad, dessen Außenfläche kegelig ist.

In 1 weist ein topfförmiges Antriebsteil 2 eine zylindrische Innenfläche 4 auf, in der sich eine im Querschnitt zickzackförmige Nut mit einer Flanke 8 befindet, die komplementär, also parallel zu einer zylindrischen Außenfläche 10 eines Kugellagers 12 verläuft, das von einem Stift 14 gehalten ist, der fest in einer Bohrung in einem Abtriebsteil 16 steckt. Das Kugellager 12 liegt frei in einer Ausnehmung 18 des Abtriebteils 16, und zwar derart, daß das Kugellager 12 mit seiner zylindrischen Außenfläche 10 gerade über eine zylindrische Außenfläche 20 des Abtriebsteils 16 herausragt.

Das Antriebsteil 2 weist einen Achszapfen 22 auf, der durch Kugellager 24, 26, 28, 30 gelagert ist und auf dem ein Schneckenrad 32 befestigt ist, das mit einer Schnecke 33 in Eingriff steht. Durch deren Drehung wird also der Achszapfen 22 und damit das Antriebsteil 2 gedreht. An dem Abtriebsteil 16 befindet sich ein Achszapfen 34, mit dem das Abtriebsteil axial verschieblich drehbar in einer Bohrung 36 gelagert ist.

Das Antriebsteil 16 ist über einen Zapfen 38 mit einer Membran 40 einer Dosierpumpe 42 verbunden, mit deren Hilfe das Volumen in einer Pumpkammer 44 änderbar ist, so daß bei einer Bewegung der Membran 40 in der Zeichnung nach unten Dosierflüssigkeit aus einem Einlaß 46 über Ventile 48 in die Pumpkammer 44 gesaugt wird, während bei einem Hub in der Zeichnung nach oben das Volumen der Pumpkammer 44 verkleinert und die darin befindliche Dosierflüssigkeit über Ventile 50 zu einem Auslaß 52 transportiert wird. Das Abtriebsteil 16 ist durch eine Wendelfeder 54 in der Zeichnung nach unten vorgespannt, so daß die zylindrische Außenfläche 10 des Kugellagers 12 ständig mit der gegenüberliegenden Flanke 8 der Nut 6 in Kontakt bleibt.

Bei Betrieb der Pumpe wird durch die Schnecke 33 und das Schneckenrad 32 der Achszapfen 22 und damit das Antriebsteil 2 gedreht. Dadurch drückt die Flanke 8 aufgrund einer entsprechenden Steigung der Nut 6 gegen die zylindrische Außenfläche 10 des Kugellagers 12, so daß dieses in der Zeichnung nach oben gedrückt und somit die Membran 40 im Sinne einer Verringerung des Volumens der Pumpkammer 44 bewegt wird. Durch Umkehr der Drehrichtung der Schnecke 33 wird das Abtriebsteil 16 in Richtung der Zeichnung nach unten zurückgeholt und bei dieser Bewegung durch die Wendelfeder 54 unterstützt. Danach folgen neue Pumpenhübe bei jeweils erneuter Umkehrung der Drehrichtung der Schnecke 33 in der beschriebenen Weise.

2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 1, jedoch abgewandelt, indem ein Rad 56 eine kegelige Außenfläche 58 aufweist, deren Kegelwinkel 60 komplementär zur Neigung einer geneigten Flanke 62 der zickzackförmigen Nut 6 geformt ist.

Claims

Vorrichtung zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine Hubbewegung, – mit einem um eine Achse drehbar gelagerten Antriebsteil (2), das eine koaxiale zylindrische Innenfläche (4) aufweist, in der sich wendelförmig eine Nut (6) befindet, – mit einem drehfest und in Richtung der Achse verschieblich gelagerten Abtriebsteil (16), – und mit wenigstens einem Übertragungsteil, das axial unbeweglich mit dem Abtriebsteil (16) verbunden ist und mit einer rotationssymmetrischen Außenfläche (10) rollend in die wendelförmige Nut (6) in der zylindrischen Innenfläche des Antriebsteils (2) eingreift, dadurch gekennzeichnet, – daß das Übertragungsteil ein scheibenförmiges Rad ist, das auf einem Stift (14) gelagert ist, der in einem Winkel in oder an dem Abtriebsteil (16) gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – daß der Querschnitt der Nut (6) zickzackförmig ist und – daß die Außenfläche (10) des Rades zylindrisch ist und an einer komplementär geneigten Flanke (8) der zickzackförmigen Nut (6) anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche (58) des Rades (56) kegelförmig und komplementär zur Neigung der geneigten Flanke (62) einer zickzackförmigen Nut (6) geformt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad teilweise in einer Ausnehmung (18) in dem Abtriebsteil (16) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad nur mit seiner zylindrischen bzw. kegeligen Außenfläche (1) aus der Ausnehmung (18) in dem Abtriebsteil (16) herausragt.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad durch ein Kugellager (24) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring des Kugellagers (24) die zylindrische oder kegelige Außenfläche (10) des Rades bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring des Kugellagers (24) von dem Stift (14) gehalten ist, der fest in einer Bohrung in dem Abtriebsteil (16) steckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsteil (16) durch eine Wendelfeder (54) entgegen der Abtriebsrichtung belastet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsteil (16) mit einem Volumenänderungsteil einer Hubpumpe, insbesondere einer Dosierpumpe (42), verbunden ist.