DE2551739A1

DE2551739A1 - Druckmittelbetaetigte vorrichtung

Info

Publication number: DE2551739A1
Application number: DE19752551739
Authority: DE
Inventors: Sohan Uppal
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1974-11-19
Filing date: 1975-11-18
Publication date: 1976-05-20
Also published as: CA1038695A; GB1527757A; IT1049097B; US3953158A; FR2292127B1; FR2292127A1; BR7507687A

Description

74-CLP-97

18. November 1975

EATON CORPORATION 1OO Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114, . V.St.A.

Druckmittelbetätigte Vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Vorrichtung und befaßt sich insbesondere mit einer Einrichtung zum Begrenzen der Axialbewegung der Antriebs- oder Gelenkwelle einer solchen Vorrichtung gegenüber dem eine Umlaufbewegung ausführenden Zahnradpaar.

Druckmittelbetätigte Vorrichtungen der vorliegend betrachteten Art weisen im allgemeinen ein innen verzahntes Außenzahnrad, ein innerhalb des Außenzahnrades angeordnetes außenverzahntes Innenzahnrad, das eine Umlauf- und Drehbewegung ausführen kann, sowie eine Antriebs- oder Gelenkwelle auf, die über eine Keilverzahnung .mit dem Innenzahnrad sowie entweder mit einer Ausgangswelle (z.B· im Falle eines hydraulischen Motors) oder einer Eingangszeile (z.B. im Falle einer hydraulischen

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Lenkeinheit) in Eingriff steht. Die erfindungsgemäße Ausbildung eignet sich für jede beliebige Art von Vorrichtung, die mit einerti eine Umlaufbewegung ausführenden Zahnradpaar und einer mit dem außenverzahnten Innenzahnrad über eine Keilverzahnung in Verbindung stehenden Antriebswelle versehen ist. Sie läßt sich mit Vorteil bei hydraulischen Lenkeinrichtungen anwenden und ist im folgenden in Verbindung mit einer solchen Einrichtung näher erläutert.

Bei herkömmlichen hydraulischen Lenkeinheiten dient das eine Umlaufbewegung ausführende innenachsige Zahnradpaar als Druckmittelmeß- oder Dosiervorrichtung; es ist dabei über die Antriebswelle derart mit einer Ventilanordnung verbunden, daß sich die Antriebswelle in axialer Richtung gegenüber dem außenverzahnten Innenzahnrad bewegen kann.

Es wurde seit langem erkannt, daß es zweckmäßig ist, die Axialbewegung der Antriebswelle gegenüber dem Innenzahnrad zu begrenzen₀ um sicherzustellen,, daß das Abriebmuster zwischen der Außenkeilverzahnung der Antriebswelle und der Innenkeilverzähnung des Innenzahnrades stabilisiert wird und daß das von der Antriebswelle auf das Innenzahnrad übertragene Drehmoment über die volle Länge der miteinander in Eingriff stehenden Außen- und Innenkeile verteilt wird· Eine solche Begrenzung ist ferner erforderlich, um die

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Antriebswelle daran zu hindern_r sich in Axialdichtung so weit za bewegen, daß sie außer Eingriff mit dem Mitnehmerstift kommt, der die Welle mit dem Hauptventilelement der Anordnung verbi ndet.

Es ist bekannt, zur Begrenzung aer Axialbewegung der Antriebswelle einen Abstandhalter in die von dem außenverzahnten Innenzahnrad gebildete Mittelbohrung einzusetzen. Ein solcher Abstandhalter legt sich gegen das Ende der Antriebswelle an und reicht bis zum Ende der Bobrung_c wo er mit der Innenfläche eines Deckels oder einer Abschlußkappe in Berührung kommt, der bzw. die auf das hintere Ende der Zahnradverdrängervorrichtung aufgeschraubt ist.

Die Verwendung derartiger Abstandshalter erhöht nicht nur die Kosten und die Kompliziertheit der Fertigungs- und Montagevorgänge;; jede Dreh- und Axialbewegung des Abstandhalters kann vielmehr auch zu einer Steigerung des Arbeitsgeräuschspiegels der druckmittelbetätigten Vorrichtung führen. Ein weiterer Nachteil solcher Abstandshalter besteht darin, daß sie die Masse des Innenzahnrades vergrößern, wodurch die kinetische Energie des Innenzahnrads bei dessen Umlauf gesteigert wird_s was zu verstärktem Abrieb- und erhöhten Schwingungen führt.

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Mit de<- Erfindung soll demgegenüber eine druckmittelbetätigte Vorrichtung mit Mitteln zum Begrenzen der Axialbewegung der Antriebswelle geschaffen werden» die keine zusätzlichen Bauteile ohne weitere Funktion, und keine Bauteile erfordert, die sich relativ frei bewegen können und infolge dessen Geräusche verursachen.

Es ist ferner bekannt (US-PSen 3 549 283 und 3 657 903)_p die Antriebswelle mit einer Schulter zu versehen, die mit einer Wand innerhalb einer in einer Ventilplatte ausgebildeten Ringnut zusammenwirkt. Dadurch soll die Reibungswirkung zwischen der Schulter und der Anschlagfläche bei der Dreh- und Umlaufbewegung kleinstmöglich gehalten werden. Tatsächlich kann es jedoch zwischen dem rotierenden und kreisenden Schulterabschnitt der Antriebswelle und der gehäusefesten Anschlagfläche innerhalb der Ringnut zu einer erheblichen Reibungswirkung kommen. Außerdem könnte die dort vorgesehene Ventilplatte in vielen Fällen weggelassen werden, wäre sie nicht zur Bildung der Anschlagfläche erforderlich.

Mit der Erfindung soll demgegenüber eine Anordnung zum Begrenzen der Axialbewegung der Antriebswelle geschaffen werden, die eine Reibwirkung zwischen den miteinander zusammenwirkenden Flächen bei der Drehbewegung und der Umlaufbewegung im wesentlichen vermeidet und damit den auf eine solche Reibungswirkung

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zurückzuführenden Abrieb der aneinander reibenden Oberflächen verhindert.

Insbesondere soll eine Anoranung geschaffen n/e'-aen, die einen gegenseitigen Eingriff von Oberflächen ausnutzt, die mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit rotieren und umlaufen .

Die druckmittelbetätigte Vorrichtung nach, der Erfindung weist ein Geheuset ein gehäusefestes innenverzahntes Außenzahnrad und ein exzentrisch innerhalb des Außenzahnrades angeordnetes außen verzahntes Innenzahnrad auf - das gegenübe·" dem Außenzahnrad eine Umlauf- und eine Drehbewegung ausführen kann und mit einer Mittelbohrung sowie mit zwei einander gegenüberliegenden Stirnflächen versehen ist. Die Antriebswelle sitzt im wesentlichen benachbart der einen Stirnfläche des Innenzahnrades und weist einen Abschnitt auf_t der in die Mittelbohrung hineinreicht und eine Außenkeilverzahnung trägt, die mit einer Innenkeilverzahnung in der Mittelbohrung in Eingriff steht· Das Innenzahnrad bildet eine der einen Stirnfläche benachbarte Anschlagfläche, die im wesentlichen senkrecht zu der Achse der druckmittelbetätigten Vorrichtung steht und radial außerhalb aer Mittelbohrung liegt. Die Antriebswelle weist eine von der Welle radial nach außen gerichtete und axial

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einwärts der Außenkeilverzahnung befindliche Schulter auf. Die Anschlagfläche und die Schulter legen sich gegeneinander an, während sowohl die Antriebswelle als auch das Innenzahnrad eine arehende und kreisende Bewegung ausführen. Dadurch wird die Axialbewegung der Antriebswelle begrenzt, während es zwischen den miteinander zusammenwirkenden Flächen zu praktisch keiner Reibwirkung kommt,

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen axialen Querschnitt einer hydraulischen Servolenkeinheit der aus der US-Reissue -PS 25 bekannten Art.

Die insgesamt mit 11 bezeichnete Servolenkeinheit weist ein Gehäuse 13 und eine Dosiervorrichtung (innenachsiges Zahnradpaar mit Kämmeingriff) 15 und einen Deckel 17 auf. Das Gehäuse 13, die Dosiervorrichtung 15 und der Deckel 17 sind mittels Schrauben 19 dicht zusammengehalten.

Die Dosiervorrichtung 15 ist mit einem innenverzahnten Außenzahnrad 21 versehen, das mittels der Schrauben 19 gegenüber dem Gehäuse 13 und dem Deckel 17 festgehalten ist. Exzentrisch innerhalb des Außenzahnrades 21 sitzt ein außenverzahntes Innenzahnrad 23 mit einer eine Keilverzahnung

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tragenden Mittelbffnung 25. Das Gehäuse 13 bildet eine im wesentlichen zylindrische, in Axialrichtung verlaufende Bohrung 2~? _s innerhalb deren ein Drehschieber 29 arehbar· angeordnet ist. Am vorderen Ende des Gehäuses 13 befindet sich eine Ausnehmung, in der ein vorderer Deckel sitzt, der von einem Sicherungsring 33 gehalten ist.

Der Drehschieber 29 weist ein drehbares Hauptventilelement und ein relativ drehbares,, hülsenfdrmiges Folgeventilelement auf. Das Hauptventilelement 35 läuft an seinem vorderen Ende in ein mit einer Innenkeilverzahnung versehenen Abschnitt aus. über das es mit einer nicht veranschaulichten Welle verbunden werden kann, die mit einer entsprechenden Außenkeilverzahnung versehen ist und an einem Lenkrad angebracht sein kann. Das Folgeventilelement 37 steht mit dem Hauptventilelement 35 über eine Antriebswelle 41 in Verbindung, die an ihrem hinteren Ende eine ballige Außenkeilverzahnung trägt, die mit einer Innenkeilverzahnung 45 in der Öffnung des Innenzahnrades 23 kämmt. Am anderen. Ende der Antriebswelle 41 befindet sich ein gabelförmiger Endabschnitt 47, durch den ein querverlaufender Mitnehmerstift 49 hindurchreicht. Der Mitnehmerstift 49 greift durch eine Öffnung im Hauptventilelement 35 und steht mit dem Folgeventilelement in bekannter Weise in Verbindung. Im wesentlichen rechtwinklig zum Mitnehmerstift 49 verlaufen mehrere Blattfedern 51_P

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die das Hauptventilelement 35 und das Folgeventilelement in Richtung auf die gegenseitige Neutralstellung zu drücken suchen.

In Richtung auf die Vorderseite der Dosiervorrichtung 15, d.h. das Ende_r von dem die Antriebswelle 41 aus wegführt, begrenzt das Innenzahnrad 23 eine vorzugsweise ringförmige Ausnehmung 53. Am hinteren Ende der Ausnehmung 53 befindet sich eine im wesentlichen ringförmige Fläche 55, die bei der veranschaulichten Ausführungsform senkrecht zu der Längsachse der Servolenkeinheit 11 verläuft, obwohl die Fläche 55 auch in einem kleinen Winkel von beispielsweise 2 oder 3° mit Bezug auf diese Achse ausgerichtet sein kann.

Axial einwärts von der Außenkeilverzahnung 43 trägt die Antriebswelle 41 eine größeren Durchmesser aufweisende Schulter 57, die sich gegen die Fläche 55 anlegt_t wodurch die Axialbewegung der Antriebswelle 41 nach hinten, d.h. in Richtung auf den Deckel 17, begrenzt wird. Um dies sicherzustellen, ist die Schulter 57 mit einer querverlauf enden,, im wesentlichen kreisförmigen Fläche 59 versehen, die sich gegen die Fläche 55 anlegt. Die Flächen 55 und 59 führen eine Dreh- und Kreisbewegung mit Bezug auf die Achse der Vorrichtung aus, während die Fläche 59 gegenüber der Fläche 55 taumelt. D.h., der Kontaktpunkt oder die

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Kontaktlinie zwischen den Flächen 55 und 59 bewegt sich mit. der Umlaufgeschwindigkeit des Innenzahnrades 23 in Umfangsrichtung um aie Flächen herum. Bei aer bevorzugten Ausführungsform ist der Durchmesser der Fläche 59 mindestens gleich dem Teilkreisdurchmesser der Innenkeilverzahnung 45; er kann geringfügig größer als der Grundkreisdurchmesser der Innenkeilverzahnung 45 sein, um einen ständigen Eingriff der Flächen 55 und 59 zu gewährleisten. Die Fläche 59 kann mit der Achse der Antriebswelle 41 einen kleinen Winkel_p beispielsweise einen Winkel von 2 oder 3 ₅ bilden,

Die Öffnung in dem gegabelten Endabschnitt 47 der Antriebswelle wirkt mit dem querverlaufenden Mitnehmerstift 49 zusammen, um die Axialbewegung der Antriebswelle in Richtung auf die Vorderseite der Vorrichtung zu begrenzen. Daher bedarf es nur noch. der Begrenzung der Axialbewegung der Antriebswelle 41 nach hinten. Es versteht sich jedoch, daß bei anderen druckmittelbetätigten Vorrichtungen, beispielsweise einem druckmittelbetätigten Motor, bei dem die Antriebswelle 41 an ihrem vorderen Ende eine Außenkeilverzahnung trägt, die mit einer Inner\keilverzahnung der Ausgangswelle kämmt, eine Axialbewegung in beiden Richtungen möglich sein kann. Die Schulter kann daher eine weitere, zur Fläche 59 im wesentlichen parallele Anschlagfläche aufweisen! an Stelle der Ausnehmung 53 kann eine

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Ringnut vorgesehen sein, die eine zur Fläche 55 parallele weitere Anschlagfläche bildet; auf diese Weise kann die Axialbewegung der Antriebswelle nach vorne und/oder nach hinten begrenzt werden.

Anspruches

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Claims

- 11 Patentansprüche

. Druckmittelbetätigte Vorrichtung mit einem Gehäuse, einer innerhalb des Gehäuses untergebrachten Ventilanordnung, einem gehäusefesten innenverzahnten Außenzahnrad, einem exzentrisch innerhalb des .Außenzahnrades angeordneten außenverzahnten Innenzahnrad, das gegenüber dem Außenzahnrad eine Umlauf- und eine Drehoewegung ausführen kann und eine Mittelbohrung aufweist, sowie einer Antriebswelle, die mit einem in die Mittelbohrung hineinreichenden Abschnitt versehen ist, der mit dem Innenzahnrad drehfest verbunden ist und dessen Umlaufbewegung mitmacht, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenzahnrad 23 eine erste Anschlagfläche 55 bildet, die benachbart der einen Stirnfläche des Innenzahnrades liegt, im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse der Vorrichtung steht und von der Mittelbohrung des Innenzahnrades aus radial nach außen verläuft, und daß der in die Mittelbohrung hineinreichende Abschnitt der Antriebswelle 41 eine radial nach außen gerichtete Schulter 57 aufweist, die zusammen mit der ersten Anschlagfläche 55 die Axialbewegung der Antriebswelle in die Mittelbohrung hinein begrenzt.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1„ dadurch gekennzeichnet,, daß die Schulter 57 im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und einen Durchmesser hat, der mindestens gleich demjenigen der Mittelbohrung ist.
3t Vorrichtung nacn Anspruch 1 oder 2_r dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelbohrung und der in diese Bohrung hineinreichende Abschnitt der Antrieoswelle 41 zwecks drehfester Verbindung von Antriebswelle und Innenzahnrad 23 mit in Kämmeingriff stehenden Innen- bzw. Außenkeilverzahnungen versehen sind und die Schulter 57 eine im wesentlichen kreisförmige zweite Anschlagfläche 59 aufweist, die von dem in die Bohrung hineinreichenden Abschnitt der Antriebswelle radial nach außen verläuft,
4. Vorrichtung nach Anspruch 3_D dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zweiten Anschlagfläche 59 mindestens gleich dem Teilkreisdurchmesser der Innenkeilverzahnung 45 ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4₉ dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlagflächen 55, 59 mit Bezug auf die Längsachse der Vorrichtung eine Umlauf- und Drehbewegung ausführen, während die zweite Anschlagfläche 59 eine Taumelbewegung gegenüber der ersten Anschlagfläche ausführt.

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6. DruckmittelbetQtigte vorrichtung φ; τ. einem Gehäuse, eine" innerhalb des Gehäuses drehbar untergebrachten Ventilanordnung." einem gehäusefesten j.nnenverzah«ten Außenzahnrad, einem exzentrisch inne^noib des Außenzahnrades angeordneten außenverzahnten Innenzähneaa, das gegenüber dem Außenzahnrad eine Umlauf- und eine Drehbewegung ausführen kann und eine Mittelbohrung mit Innenkeilverzahnung aufweist, sowie einer im (wesentlichen vor aem Innenzahnrad angeordneten Antriebswelle, die mit einem in die Mittelbohrung hineinreichenden Abschnitt versehen ist, der eine mit der Innenkeilverzahnung in Eingriff stehende Außenkeilverzahnung tragt„ dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelbohrung und die vordere Stirnflache des Innenzahnrades 23 zusammen eine im wesentlichen ringförmige Ausnehmung 53 begrenzen, die eine im wesentlichen senkrecht zu de<~ Längsachse de¹" Vorrichtung verlaufende Anschlagfläche 55 aufweist, und daß aie Antriebswelle 41 mit einer raaial nach außen vorstehenden Schulter 57 versehen ist, die in Achsrichtung einwärts mit Bezug auf den in die M-ittelbohrung hineinreichenden Abschnitt der Antriebswelle liegt und die sich, während Antriebswelle und Innenzahnrad mit praktisch gleicher Drehzahl rotieren, unter Begrenzung der Axialbewegung der Antriebswelle in die Mittelbohrung hinein gegen die Anschlagfläche -55 anlegt.

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