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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen abgedichteten Bewegungsübertrager
und insbesondere auf einen solchen, der sich für eine Verwendung in Verbidung mit
Fluidantriebsvorrichtungen und dergleichen eignet, um eine Bewegung von außen auf
einen geschlcssenen, unter Fluiddruck stehenden Teil der Vorrichtung mit kleinem
Reibungs-iderstand und kleinem bzw. vernachlässigbarem beckverhalten zu übertragen.
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Die Gestaltung von Fluidleistungs- bzw. -antriebsvorrichtungen erfordert
häufig eine Bewegungsübertragung auf einen geschlossenen, unter Fluiddruck stehenden
Teil der Vorrichtung, und zwar von außen oder von einem anderen getrennten Teil
der Vorrichtung.
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Es ist erwünscht, daß der einer solchen Bewegung entgegenwirkende
Reibungswiderstand auf einem Minimum gehalten wird, um die für die Bewegungsübertragung
notwendige Betätigungskraft zu reduzieren. Gleichzeitig ist es erwünscht, den Leckverlust
von dem unter Fluiddruck stehenden Teil nach außen oder zu einem anderen getrennten
Teil der Vorrichtung zu verringern.
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Das bisher fur diesen Zweck am häufigsten benutzte Betätigungsorgan
ist eine Schub-Zug-Stange, die durch eine mit einem O-Ring ode dergleichen abgedichtete
öffnung in den geschlossenen, unter Fluiddruck stehenden Teil der Vorrichtung eintritt.
Um die Bewegung auf den geschlossenen Teil der Vorrichtung zu übertragen, wird die
Stange einfach rückwärts und vorwärts bewegt, wobei die zusammengedrückte Dichtung
bei dem Hindurchbewegen der Stange über diese streicht. Hierdurch wird es erforderlich,
daß unerwünscht große Kräfte aufgebracht werden, um den relativ großen Reibungswiderstand
zwischen der Dichtung und der Stange zu überwinden. Es wurden andere Arten von Dichtungen
benutzt, um den Reibungswiderstand dieser Vorrichtungen zu reduzieren, wobei dieses
gewöhnlich jedoch zu einem vergrößerten Leckverlust und/oder zu beträchtlich größeren
Kosten und komplizierteren Dichtungen führte. Ein Beispiel für eine viel kompliziertere
Dichtung, die sich zwischen zwei Fluidstoffen befindet und die eine Schwenkbewegung
eines
Hebels zuläßt, ist in dem US-Patent 3 721 453 aufgezeigt.
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Hiervon ausgehend besteht die A rufgabe der vorliegenden Erfindung
in der Schaffung eines verbesserten abgedichteten Bewegungsübertragers zum Übertragen
einer Bewegung auf einen geschlossenen, unter Druck stehenden Teil einer Vorrichtung
von außen oder einem anderen Teil der Vorrichtung, wobei gleichzeitig ein geringer
Leckverlust vorliegt und eine kleine Betätigungskraft erforderlich ist. Der Bewegungsübertrager
soll höchst zuverlässig und relativ preiswert herzustellen sein.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein abgedichteter
Bewegungsübertrager der im Oberbegriff genannten Art er f Lndungsgemäß durch die
im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale aus. Weitere Merkmale ergeben
sich aus den UnteransprücIien.
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Der abgedichtete Bewegungsübertrager enthält einen Kugeischaft, der
im mittleren Bereich in einem Gehäuse von einem Paar von unter gegenseitigem Abstand
angeordneten Kugellagergliedern abcJestützt ist, zwischen denen eine Fluiddichtung
eingesetzt ist.
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Durch den übertrager erfolgt eine Bewegungsübertragung im wesentlichen
rechtwinkLig zu dem Schaft vom Äußeren des übertragers auf einen unter Fluiddruck
stehenden Teil im rnrieren des Gehäuses mit einem kleinen Reibungswiderstand unct
einem kleinen bzw. vernachlässigbaren Fluidleck.
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Der abgedichtete Bewegungsüber tragc-r ist insbesondere für e itie
Verwendung in Verbindung mit FLuidlelstrnlgs- bzw. -antriebsvorrichtungen geeignet.
Sein KugelsclIaft ist im mittleren Bereich durch die unter gegenseitigem Abstand
befindlichen KugeLla(Jerglieder schwenkbar abgestützt. Zwischen den Kugellagergliedern
befindet sich die Fluiddichtung. Dadurch ergeben sich ein geringer Leckverlust und
eine kleine Betätigungskraft. Dieses ermöglicht eine Schwenkbewegung eines Schaftendes
innerhalb eines Gehäuseteils, das sich in Strömungsverbindung mit dem unter Druck
stehenden Teil der Fluidantriebsvorrichtung befindet, während das andere Schaftende
außerhalb des Teils bewegbar und fluidmäßig durch die Dichtung abgetrennt ist.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines zeichnerisch daryestellten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen: Figur 1 - einen fragmentarischen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäß aufgebauten, ahgedichteten Bewegungsübertragers, der gemäß
der Darstellung betriebsmäßig mit einer herkömmlichen Fluidleistungs- bzw. -antriebs-
oder -steuervorrichtung oder dergleichen verbunden ist, Figur 2 - den abgedichteten
Bewegungsübertrager aus Figur 1 in einem vergrößerten Maßstab und Figur 3 - den
Bewegunsübertrager in einer Stirnansicht at1s der Blickrichtung gemäß der Linie
3-3 aus Figur 2.
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In Figur 1 ist ein erfindungsgemäß aufgebauter abgedichteter B wegungsübertrager
to dargestellt, der mit einer Fluidantriebs-oder -steueivorrichtung 11 oder dergleichen
verbunden ist, von cler nur ein Teil dargestellt ist. Der dichte Bewegungsübertrager
besitzt ein Gehause 12, das gemäß der Darstellung cin zusammenhängender Teil des
Gehäuses für die Fluidantriebsvorrichtung 11 oder eine hieran in geeigneter Weise
angebrachte separate Einheit sein kiiiii. I)as Gehäuse 12 enthält eine innere Kammer
14, iii der ein kugelschaft oder bewegliches Glied 15 für eine Schwenkbewegung von
einem zwischenliegend angebrachten Schwenkdichtungaqebilde 16 gehalten wird. Ein
Ende des Schafts 15 bildet einen inneren Arm 1 7, der sieh irl einem inneren Teil
1 der ititieren lialllner 14 frei bewegen kann. Dieser innere Teil 18, der direkt
mit dem unter F Liiidclruck stehenden Teil 19 der Fluidantriebsvorrichtung 11 ill
Strömungsverbindung steheii kann, ist zweckmäßigerweise allgemein zylindrisch, oder
aber, wenn eine größere Bewegung erwünscht ist, katiii ctcr innere Teil 18 abgescilrägt
sein, wie es mit den gestrichelten Linien 20 in Figur 2 dargesteLLt ist, so daß
der Durchmesser des inneren Teils 18 der inneren Kammer 14 1 in einer von dem Schwenkdichtungsgebilde
16 abweisenden Richtung zunimmt. Das indere Ende des Sciiafts 1 5 bildet einen äußeren
Arm 2 1 an der zu dem inneren Teil entgegengesetzten Seite des Schwenkdichtungsgebildes.
Der äußere Arm 21 ragt entweder aus dem Gehäuse
nach außen vor
oder erstreckt sich in einen anderen Teil der Fluidsteuerungsvorrichtung. Wie es
in Figur 1 dargestellt ist, kann das freie Ende 22 des inneren Arms 17 abgerundet
oder kugelförmig ausgebildet und in einer Bohrung 23 in einem Betätigungsarm, einer
Kolbenstange oder einem anderen beweglichen Glied 24 der Fluidantriebsvorrichtung
angeordnet sein Der Betätigungsarm 24 kann bewegungsmäßig auf eine lineare Bewegung
in einer allgemein rechtwinklig zur Längsachse des Schafts 15 verlaufenden Ebene
beschränkt sein. Der äußere Arm 21 kann in geeigneter Weise mit nicht dargestellten
Verbindungsgliedern oder einem anderen Betätigungsorgan verbunden sein.
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Wie es am besten aus Figur 2 ersichtlich ist, besitzt das Schwenkdichtungsgebilde
16 unter Abstand angeordnete innere und äußere Kugellagerglieder 25 und 26, deren
Kugellageroberflächen 28 und 29 den zwischenliegenden Kugelabschnitt 27 des Schafts
15 abstützen. Um eine größere Schwenkbewegung des Schafts zuzulassen, können die
an die Lageroberflächen angrenzenden Ränder 30 und 31 der inneren und äußeren Lagerglieder
gemäß der Darstellung abgeschrägt sein. Die Lagerglieder werden vorzugsweise aus
einem geeigneten Kunststoff hergestellt, beispielsweise aus Torlon 4 4301 Polyamid-Imid,
hergestellt von der Amoco Chemical Corporation. Es ist jedoch festzustellen, daß
auch zahlreiche andere Kunststoffe und beschichtete Metalle ebenfalls benutzt werden
können.
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Um Fluidleckvorgänge von dem unter Druck stehenden Teil der Vorrichtung
zu vermeiden, ist eine Dichtung 32 in den Zwischenraum 33 zwischen den Kugellagergliedern
25, 26 eingesetzt. Die Dichtung 32 weist einen Ring auf, der an den angrenzenden
Kugelabschnitt 27 des Schafts angepaßt ist und für ein fluidmäßiges Abtrennen der
entsprechenden Schaftenden sorgt. Vorzugsweise ist die ringförmige Dichtung 32 aus
einem gummiartigen Material hergestellt. Die Dichtung hat entweder die Form eines
herkömmlichen o-Rings oder vorzugsweise einer 'Vierer' (quad) Ringdichtung, die
für eine geringe Reibung in Verbindung mit einem vernachlässigbaren Leckvorgang
führt. Es können jedoch auch verschiedene andere Arten von Dichtungen oder Dichtpackungen
benutzt werden.
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Die liagerglieder und die Dichtung befinden sich in einem an den inneren
Teil 18 der inneren Kammer 14 angrenzenden, erweiterten, zylindrischen Teil 34 der
inneren Kammer 14. Am Schnittpunkt bzw.
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an der Stoßstelle der zwei Teile 18 und 34 wird eine Schulter 35 gebildet.
Von dieser ausgehend öffnet sich der erweiterte Teil 34 zwm fiußeren des Gehäuses
12, so daß die Lagerglieder 25, 26 und die Dichtung 32 leicht darin eingesetzt bzw.
eingebaut werden können. Ein am Äußeren des Gehäuses mittels Schrauben 37 oder dergleichen
befestigtes Abdeckungs-bzw. Deckelglied 36 hält die Lagerglieder und die Dichtung
in der en7ünschten Montagebeziehung innerhalb des erweiterten Teils 34. In dem Deckelglied
ist eine öffnung 38 vorgesehen, durch die sich der äußere Arm 21 des Schafts erstreckt.
Die Größe der öffnung ist ausreichend, um eine entsprechende Bewegung des äußeren
Arms zuzulassen. Um ein axiales Spiel des Kugelschafts auszuschalten, sind die Lagerglieder
25, 26 zweckmäßigerweise mittels einer Wellenfederscheibe (wave spring wasser; 39
oder dergleichen vorgespannt, die zwischen den inneren Lagergliedern 25 und der
Schulter 35 angeordnet ist.
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Es ist oCfensichtlichr daß der abgedichtete Bewegungsübertrager eine
Bewegung, die weitgehend rechtwinklig zur Mittellinie des Schaz½s ausgeübt wird,
auf einen geschlossenen, unter Fluiddruck stehenden Teil der Vorrichtung von deren
Außenseite oder umge-:kehrt mit kleinem Reibungswiderstand und niedrigem bzw. vernachlässigbarem
Leckvorgang überträgt. So führt beispielsweise eine Bewegung des äußeren Arms zu
einer Elnlichenr jedoch spiegelbildlichen Bewegung des inneren Arms, der seinerseits
eine lineare Bewegung des Betätigungsarms 24 bewirkt. In einer ähnlichen Weise führt
eine Bewegung des Arms 2» zu einer Bewegung des äußeren Arms und der hiermit verbundenen
Gestänge bzw. Verbindungsglieder.
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Es ist festzustellen, daß der Bewegungsübertrager auch auf vielfältige
andere Weise benutzt werden kann, um kompliziertere Bewegungsvorgänge zu bewirken,
wenn der Schaft nicht auf eine Schwenkbewegung in nur einer Ebene beschränkt ist.
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Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer bevorzugten
Ausführungsform dargestellt und beschrieben wurde, ist darauf
hinzuweisen,
daß zahlreiche äquivalente Änderungen und Abwandlungen möglich sind, die sämtlich
von der vorliegenden Erfindung umfaßt sein sollen.
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L e e r s e i