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Titel: "Strömungsmittelbetätigter
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Schwenkantrieb"
Strömungsmittelbetätigter Schwenkantrieb"
Die Erfindung betrifft einen strömungsmittelbetätigten Schwenkantrieb mit einem
Zylindergehäuse und mit einer Schaltwelle und einem darauf mindestens drehfest angeordneten
Zahnrad, mindestens einem Betätigungskolben mit einseitigem Kolbenhemd und einer
am Kolbenhemd befestigten Zahnstange, die mit dem Zahnrad kämmt, wobei Zahnstange
und Kolbenhemd aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
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Schwenkantriebe der oben beschriebenen Art sind weit verbreitet im
Einsatz - und haben sich durchaus bewährt.
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Einen Problembereich stellt jedoch die Kraftübertragung von der kolbengetriebenen
Zahnstange auf die Schaltwelle dar. Die bekannten Konstruktionen sehen eine Verschraubung
der Zahnstange am Kolbenhemd des treibenden Kolbens vor. Zur Kraftübertragung dient
dann häufig ein Absatz der Zahnstange, der in eine entsprechende Nut des Kolbenhemds
des treibenden Kolbens eingreift. Bei diesen Befestigungsarten lockert sich im Laufe
der Zeit die Zahnstange und es kommt hierdurch zu Störungen oder zu Ausfällen.
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Zur Vermeidung solcher Schwierigkeiten hat man bereits versucht Kolben,
Kolbenhemd und Zahnstange einstUckig und damit aus dem gleichen Werkstoff herzilstellen.
Diese Konstruktionsform weist jedoch" den Nachteil auf, daß entweder sowohl Zahnstange
als auch Kolbenhemd als auch Kolben aus hochfestem und damit teurem und schwerem
Werkstoff gefertigt werden mUssen, oder aber daß für die genannten Bauteile leichterer
Werkstoff gewählt wird, der damit aber verschieißanfälliger wird. Sollen alle günstigen
Eigenschaften vereinigt werden, müßte beispielsweise
der Werkstoff
Titan oder ein Werkstoff mit ähnlichen Eigenschaften gewählt werden, wodurch wieder
hohe Kosten und außerdem Bearbeitungsprobleme entstehen würden.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde bei Schwenkantrieben
der eingangs beschriebenen Art für eine sicherere Verbindung von Kolben und Zahnstange
zu sorgen.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Schwenkantrieb der eingangs
beschriebenen Art dadurch gelöst, daß das Kolbenhemd an die Zahnstange angegossen
ist. Auf diese Art und Weise kann für die Zahnstange ein Werkstoff der notwendigen
Festigkeit gewählt werden, um ein gewünschtes Verschleißverhalten zu erreichen und
es kann andererseits für Kolben und Kolbenhemd ein leichterer Werkstoff, der zudem
einfach gießfähig ist, gewählt werden. Es muß dann lediglich die festere und fertige
Zahnstange in die Form eingesetzt und mit dem Werkstoff für Kolben und Kolbenhemd
vergossen werden. Dazu muß lediglich die Zahnstange in die Gießform für Kolben und
Kolbenhemd an entsprechender Stelle eingesetzt werden.
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Der Werkstoff des Kolbens und Kolbenhemds umschließt dann die eingesetzten
Teile der Zahnstange und hält diese damit absolut sicher fest. Die Verbindung ist
unlösbar.
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Eine geeignete Formgebung des eingegossenen Bereiches der Zahnstange
fördert den sicheren Sitz der Zahnstange.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zahnfuß
der Zahnstange Öffnungen aufweist, die mit dem Kolbenhemd vergossen sind. Hierdurch
wird zusätzlich zwischen dem gegossenen Werkstoff für Kolbenhemd und Kolben und
der Zahnstange ein sicherer Formschluß hergestellt.
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Schließlich ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung noch vorgesehen,
daß die Öffnungen im Zahnfuß parallel zu den Zähnen der Zahnstange verlaufen und
durchgehend ausgebildet sind. Dies ist eine günstige Anordnung für die Übertragung
der auftretenden Kräfte und es wird möglich, die Bohrungen vollständig mit dem gegossenen
Material auszufüllen, so daß ein Kräftekurzschluß hergestellt werden kann innerhalb
des Kolbenhemdes, wobei gleichzeitig eine formschlüssige Sicherung der Zahnstange
erreicht wird.
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Die Erfindung soll nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Es zeigen: Figur 1 Schnitt in Richtung A-A nach Figur 2 Figur 2 Ansicht
in Richtung des Pfeils B nach Figur 1 bei abgenommenem Deckel, in Teilausbruch Ein
Zylindergehäuse 1 ist an seinen beiden stirnseitigen Enden verschlossen jeweils
von einem Deckel 3, der gegen die Stirnseiten des Zylindergehäuses jeweils mit einem
Dichtring 8 abgedichtet und über Schrauben 20 mit Unterlegscheiben 21 am Zylindergehäuse
1 befestigt ist.
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Innerhalb des Zylindergehäuses 1 befinden sich in üblicher Weise ein
oder zwei Kolben 2', im Ausführungsbeispiel sind zwei Kolben 2' dargestellt, wobei
jeder Kolben in bekannter Weise ein Kolbenhemd 2 aufweist in jeweils sich gegenüberliegender
Anordnung und wobei zwischen der dem Kolbenhemd 2 abgewandten Seite des Kolbens
und dem jeweils zugeordneten Deckel 3 Druckfedern 6 geeigneter Anzahl und Größe
vorgesehen sind, die den
jeweiligen Kolben immer unter Vorlast halten.
Jeder Kolben ist im Zylindergehäuse mit einem Dichtband 14 und einem O-Ring 9 abgedichtet.
Die Rückseite des jeweiligen Kolbenhemds 2 stützt sich ab an einem in den Zylinder
eingelassenen Stützband 13j so daß ein Verkanten des jeweiligen Kolbens verhindert
wird, Im Freiraum zwischen den sich gegenüberliegend angeordneten Kolbenhemden 2
ist in ebenfalls üblicher Weise eine Schaltwelle 4' drehbar im Zylindergehäuse 1
gelagert. Im Ausführungsbeispiel sind hierzu in sich gegenüberliegender Anordnung
im Zylindergehäuse Lagerbuchsen 5 vorgesehen, die die Schaltwelle 4' aufnehmen und
drehbar lagern. Die Lagerbuchsen 5 sind hierbei jeweils über einen O-Ring 10 gegen
die Schaltwelle 4' und über einen O-Ring 11 gegen die zugeordnete Gehäusebohrung
des Zylindergehäuses abgedichtet. Sprengringe 19 sorgen im Ausführungsbeispiel für
die axiale Fixierung der Schaltwelle 4'. Im Inneren des Zylindergehäuses 1 ist die
Schaltwelle 4' mit einem Zahnrad 4 ausgerüstet. Dieses Zahnrad 4 kann mit der Schaltwelle
4' einstückig ausgebildet sein oder aber auf dieser mindestens drehfest mit der
Schaltwelle 4' verbunden angeordnet sein.
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Das Zahnrad 4 kämmt mit einer auf dem jeweiligen Kolbenhemd 2 angeordneten
Zahnstange 7, wodurch die Kraftübertragung von den Kolben auf die Schaltwelle 4'
erreicht wird.
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Die Zahnstange 7 ist aus einem ausreichend festen und verschleißfesten
Werkstoff z.B. einer geeigneten Stahllegierung- um eine ausreichende Lebensdauer
solcher Geräte sicherzustellen. Kolben und Kolbenhemd hingegen sind vorzugsweise
aus einer Leichtmetallegierung, die
gießfähig und leicht zerspanbar
ist. Zur Herstellung einer absolut sicheren Verbindung zwischen Zahnstange 7 und
dem jeweils zugeordneten Kolbenhemd 2 ist die Zahnstange 7 mit dem Kolbenhemd 2
vergossen. Hierzu ist die Zahnstange 7 in die Gießform für den jeweiligen Kolben
mit Kolbenhemd eingesetzt. Die Zahnstange 7 ist hierbei in ihrem Zahnfuß 15 mit
parallel zu den Zähnen 17 verlaufenden durchgehenden Öffnungen 16 ausgestattet,
so daß der Werkstoff des jeweiligen Kolbens 2' mit Kolbenhemd 2 während des Gießens
nicht nur den Zahnfuß 15 der Zahnstange 7 umschließt, sondern gleichzeitig in die
Öffnungen 16 eindringt und diese vollständig ausfüllt.
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Hierdurch ist eine absolut sichere, formschlüssige Verbindung zwischen
dem Kolbenhemd 2 und der zugeordneten Zahnstange 7 geschaffen und infolge der Verbindung
des Materials des jeweiligen Kolbenhemdes 2 in den Öffnungen 16 gleichzeitig ein
Kräftekurzschluß geschaffen, der das Kolbenhemd 2 entlastet und den Formschluß zur
Zahnstange 7 sicherstellt. Es wird durch diese Art eine unlösbare Verbindung zwischen
Kolbenhemd 2 und Zahnstange 7 geschaffen, die außerdem eine günstige Übertragung
der auftretenden Kräfte gewährleistet. Die beschriebene und erfindungsgemäße Verbindung
zwischen Kolbenhemd 2 und Zahnstange 7 durch Gießen ist einfach in der Herstellung
und damit sicher beherrschbar und deswegen auch preiswürdig. Ein Lösen der Verbindung
zwischen Zahnstange 7 und Kolbenhemd 2 tritt nicht mehr auf. Die beschriebene erfindungsgemäße
Art der Verbindung ist selbst größten bei solchen Schwenkantrieben auftretenden
Kräften gewachsen.
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Liste der verwendeten Bezugszeichen 1 Zylindergehäuse 2 Kolbenhemd
2' Kolben 3 Deckel 4 Zahnrad 4' Schaltwelle 5 Lagerbuchse 6 Druckfeder 7 Zahnstange
8 Dichtring 9 O-Ring 10 O-Ring 11 O-Ring 12 unbenutzt 13 Stützband 14 Dichtband
15 Zahnfuß 16 Öffnungen 17 Zähne 18 unbenutzt 19 Sprengring 20 Schraube 21 Unterlegscheibe