DE4215257A1 - Druckmittelbetätigter Drehantrieb, insbesondere für Schwenktüren in Fahrzeugen - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem druckmittelbetätigten Drehantrieb nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei einem auf dem Markt befindlichen Drehantrieb dieser Art sind die zwischen dem Zylinder und dem Kolbenrohr sowie dem Kolbenrohr und der Antriebswelle eingefügten Hülsen mit drei in gleichmäßiger Tei­ lung über dem Umfang angeordneten Schlitzen für die Aufnahme von Gruppen von in Reihe angeordneten Kugeln versehen. Die Schlitze sind in ihrer Breite sowie ihrer Länge passend auf die Kugeln abgestimmt, d. h. sowohl quer zum Schlitz als auch in dessen Längserstreckung ist geringes Spiel zwischen den Kugeln und der den Schlitz begrenzenden Wand der Hülsen gegeben. Durch auf die Hülsen wirkende Umfangskräfte und Teilungsfehler zwischen den Schlitzen einerseits und den Füh­ rungsbahnen für die Kugeln im Zylinder, im Kolbenrohr und in der Ab­ triebswelle andererseits sowie sonstige Toleranzen können zwischen den Kugeln und den Hülsen in unerwünschte r Weise erhöhte Reibungs­ kräfte auftreten. Diese Nachteil besteht gleichfalls, wenn statt der Kugelhülsen sogenannte Kugelumlaufsysteme verwendet werden, wie dies z. B. aus der DE 27 48 955 A1 bekannt ist.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Drehantrieb mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß Reibungskräfte zwischen den Hülsen und den Kugeln erheblich reduziert sind, weil eine Minderzahl von Kugeln an der Wand der Hülsen angreift, um deren Mitbewegen mit den Kugeln beim Betätigen des Drehantriebs sicherzu­ stellen, die übrigen Kugeln jedoch keinen Kontakt zur Hülsenwand ha­ ben. Damit werden Reibungsverluste im Antriebsstrang zwischen dem Kolben und der Abtriebswelle verringert. Der Drehantrieb hat daher einen günstigen Wirkungsgrad.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Drehantriebs möglich.

Besonders vorteilhafte Verhältnisse bezüglich der Vermeidung von Reibungsverlusten werden durch die im Anspruch 2 gekennzeichnete Maßnahme erzielt.

Die im Anspruch 3 angegebene Ausgestaltung ist insofern vorteilhaft, als hierdurch Kippmomente auf die Hülse weitgehend vermieden werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein­ facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt eines pneumatischen Dreh­ antriebs mit Kugeln für die Führung eines Kolbenrohres und einer Ab­ triebswelle aufnehmenden Hülsen, Fig. 2 und 3 Ansichten der Hül­ sen in von Fig. 1 abweichendem Maßstab mit verschieden verlaufenden Schlitzen für die Aufnahme der Kugeln.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein in Fig. 1 der Zeichnung dargestellter pneumatischer Drehantrieb 10 ist beispielsweise zur Betätigung von Schwenktüren in Fahrzeugen (Omnibussen) vorgesehen. Der Drehantrieb 10 besitzt einen Zylinder 11, welcher aus einem Zylinderrückteil 12 und einem Zylindervorder­ teil 13 besteht. Beide Zylinderteile 12 und 13 sind miteinander ver­ schraubt. Jeder Zylinderteil 12 bzw. 13 ist mit einem Anschluß 14 bzw. 15 für Druckluft versehen.

Im Zylinder 11, und zwar im Zylinderrückteil 12, ist ein axial be­ wegbarer Kolben 18 aufgenommen. Dieser ist mit einem sich gegen das Zylindervorderteil 13 erstreckenden Kolbenrohr 19 verschraubt. Das Kolbenrohr 19 greift kolbenabgewandt in eine Führungsbuchse 20 ein, welche in das Zylindervorderteil 13 eingepreßt ist. In das Kolben­ rohr 19 wiederum greift eine Abtriebswelle 21 des Drehantriebs 10 ein. Diese ist kolbenabgewandt mit einem Wälzlager 22 im halsförmig verlängerten Zylindervorderteil 13 gelagert. Der Zylinder 11 mit seinen beiden Teilen 12 und 13, der Kolben 18, das Kolbenrohr 19, die Führungsbuchse 20 und die Abtriebswelle 21 besitzen eine gemein­ same Längsachse 23. Der Zylinder 11 und der Kolben 18 bestehen aus Aluminium, das Kolbenrohr 19, die Führungsbuchse 20 und die Ab­ triebswelle 21 dagegen aus Stahl.

Der Zylinder 11 ist ein sogenannter doppelt wirkender, d. h. sein Kolben 18 ist auf beiden Seiten mit Druckluft beaufschlagbar. Der Kolben 18 vermag daher in beiden Bewegungsrichtungen Kräfte zu über­ tragen. Er führt, eine geradlinige Bewegung aus, welche, wie nach­ stehend erläutert ist, in eine Drehbewegung der relativ zum Zylinder 11 drehbaren Abtriebswelle 21 gewandelt wird. Diese Drehbewegung ist mittels eines nicht dargestellten Gestänges von der Abtriebswelle 21 beispielsweise auf eine Schwenktür übertragbar.

Das Kolbenrohr 19 und die Führungsbuchse 20 sind mit drei axial ver­ laufenden, in gleichmäßiger Teilung entlang dem Umfang, d. h. in 120°-Teilung, angeordneten Führungsbahnen 26 bzw. 27 versehen, und zwar am Kolbenrohr 19 außenumfangsseitig, an der Führungsbuchse 20 dagegen innenumfangsseitig. In jeweils zwei einander zugewandten Führungsbahnen 26 bzw. 27 von Kolbenrohr 19 und Führungsbuchse 20 ist eine Gruppe von fünf in Reihe angeordneten Kugeln 28 aufgenom­ men. Es sind somit drei Gruppen von Kugeln 28 vorgesehen (von denen in Fig. 1 lediglich eine Gruppe sichtbar ist), welche eine gerad­ linige Bewegung des Kolbens 18 mit seinem Kolbenrohr 19 zulassen.

Es sind außerdem am Innenumfang des Kolbenrohres 19 sowie am Außen­ umfang der Abtriebswelle 21 drei wendelförmig verlaufende Führungs­ bahnen 31 bzw. 32 vorgesehen. Diese Führungsbahnen 31 bzw. 32 sind ebenfalls in gleichmäßiger Teilung (120°-Teilung) entlang dem Umfang von Kolbenrohr 19 bzw. Abtriebswelle 21 angeordnet. Auch hier grei­ fen Gruppen von fünf in Reihe angeordneten Kugeln 33 in jeweils zwei einander zugeordnete Führungsbahnen 31 bzw. 32 von Kolbenrohr 19 und Abtriebswelle 21 ein. Der Verlauf der Führungsbahnen 31 und 32 läßt nur eine Schraubbewegung zwischen dem Kolbenrohr 19 und der Ab­ triebswelle 21 zu. Da das Kolbenrohr 19, wie erwähnt, bei einem Hub des Kolbens 18 nur eine geradlinige Bewegung ausführen kann, wird somit der Abtriebswelle 21 eine Drehbewegung relativ zum Zylinder 11 aufgezwungen. Diese ist je nach Bewegungsrichtung des Kolbens 18 gegenläufig, d. h. beim Bewegen des Kolbens 18 aus seiner gezeichne­ ten Stellung heraus führt die Abtriebswelle 21, vom Kolben her ge­ sehen, eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn aus.

Bei abtriebsseitig hohen Drehmomenten an der Abtriebswelle 21 treten auch hohe Momente zwischen der Abtriebswelle 21 und dem Kolbenrohr 19 einerseits sowie dem Kolbenrohr 19 und der Führungsbuchse 20 an­ dererseits auf, welche von den Kugeln 28 und 33 übertragen werden müssen. Um eine gleichmäßige Belastung der Kugeln 28, 33 zu erzielen, sind diese in gleichachsig zur Längsachse 23 angeordneten Hülsen 36 bzw. 37 aufgenommen, und zwar in einer zwischen der Führungsbuchse 20 und dem Kolbenrohr 19 angeordneten, äußeren Hülse 36 und einer zwischen dem Kolbenrohr 19 und der Abtriebswelle 21 eingefügten, in­ neren Hülse 37. Die Hülsen 36 und 37 haben eine axiale Länge ent­ sprechend dem in der gezeichneten Ausgangsstellung des Kolbens 18 gegebenen Eingriff des Kolbenrohrs 19 in die Führungsbuchse 20 bzw. von der Abtriebswelle 21 in das Kolbenrohr 19. Damit die äußere Hülse 36 und die innere Hülse 37 im Verlauf von mehreren Betätigun­ gen des Drehantriebs 10 nicht aus dieser Überdeckung herauswandern, sind an der kolbenseitigen Stirnseite der Führungsbuchse 20 ein er­ ster Anlaufring 38, an der kolbenabgewandten Stirnseite des Kolben­ rohres 19 ein zweiter Anlaufring 39 und an der kolbenseitigen Stirn­ seite der Abtriebswelle 21 eine Anlaufscheibe 40 befestigt.

Die als gerade Hohlzylinder ausgebildeten, dünnwandigen Hülsen 36 und 37 bestehen aus Kunststoff oder aus Metall. Beide Hülsen 36, 37 besitzen für die Aufnahme der Kugeln 28 bzw. 33 drei Schlitze 43 bzw. 44, welche in gleichmäßiger Teilung entlang dem Hülsenumfang angeordnet sind (Fig. 2 und 3). Die Schlitze 43 bzw. 44, welche in gleichem Abstand von der jeweiligen Stirnseite der Hülsen 36 bzw. 37 ausgerundet enden, dienen der Aufnahme der Gruppen von Kugeln 28 bzw. 33. Bei der äußeren Hülse 36 verlaufen die Schlitze 43 in der Hülsenwand 45 axial entsprechend dem Verlauf der Führungsbahnen 26 und 27 im Kolbenrohr 19 bzw. in der Führungsbuchse 20. Bei der inne­ ren Hülse 37 sind dagegen die drei Schlitze 44 in der Hülsenwand 46 (von denen in Fig. 3 lediglich ein Schlitz bei der gewählten Dar­ stellung gezeichnet ist) entsprechend der Steigung der Führungsbah­ nen 31 und 32 im Kolbenrohr 19 bzw. in der Abtriebswelle 21 wendel­ förmig verlaufend angeordnet.

Die Schlitze 43 und 44 besitzen bei einem Durchmesser der Kugeln 28 bzw. 33 von 6 mm eine Längserstreckung von 30,2 mm, d. h. fünf im je­ weiligen Schlitz 43 bzw. 44 aufgenommene Kugeln 28 bzw. 33 besitzen in Längserstreckung des Schlitzes gegeneinander sowie gegen die Hül­ senwand 45 bzw. 46 geringes Spiel. Die Breite der Schlitze 43 und 44 beträgt dagegen 7,2 mm, so daß zwischen den Kugeln 28 bzw. 33 und der jeweiligen Hülsenwand 45 bzw. 46 ein demgegenüber größeres Brei­ tenspiel gegeben ist.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen lediglich die in den Fig. 2 und 3 sichtbaren Schlitze 43 und 44 der Hülsen 36 und 37 im Verlauf ihrer Längserstreckung einen Abschnitt, und zwar einen Mittelabschnitt 49 bzw. 50, der eine zum Kugeldurchmesser passende Breite hat. Diese Breite beträgt 6,2 mm, so daß die im jeweiligen Mittelabschnitt 49 bzw. 50 aufgenommene mittlere Kugel 28 bzw. 33 der jeweiligen Gruppe ein in Umfangsrichtung der Hülse 36 bzw. an­ nähernd in Umfangsrichtung der Hülse 37 gegebene s geringes Breiten­ spiel hat. Im beiderseits des Mittelabschnitts 49 bzw. 50 gelegenen übrigen Bereich des Schlitzes 43 bzw. 44 ist dagegen, wie voraus­ gehend erläutert, ein größeres Breitenspiel gegeben. Durch diese auf nur einen Schlitz 43 bzw. 44 der Hülsen 36 und 37 beschränkte Ausge­ staltung übernimmt lediglich die eine im Mittelabschnitt 49 bzw. 50 des entsprechenden Schlitzes befindliche Kugel 28 bzw. 33 die Füh­ rung der Hülse 36 bzw. 37. Die übrigen Kugeln haben, bezogen auf die Breite des Schlitzes 43 bzw. 44 keinen Kontakt zur Hülsenwand 45 bzw. 46. Lediglich die endseitigen Kugeln 28 bzw. 33 stehen je nach Bewegungsrichtung des Kolbens 18 mit der Hülsenwand 45 bzw. 46 in Kontakt, da sie ihre Axialbewegung bei Betätigung des Drehantriebs 10 auf die jeweiligen Hülse 36 bzw. 37 übertragen.

Abweichend vom Ausführungsbeispiel kann auch mehr als ein Schlitz 43 bzw. 44 je Hülse 36 bzw. 37 einen auf den Kugeldurchmesser passend abgestimmten Abschnitt 49 bzw. 50 aufweisen. Auch kann dieser Ab­ schnitt 49 bzw. 50 mehr als einer Kugel 28 bzw. 33 zugeordnet sein. Hierdurch wird jedoch die Reibungsarmut zwischen den Kugeln 28, 33 und den Hülsen 36, 37 gemindert. Auch kann dieser Abschnitt außer­ mittig im jeweiligen Schlitz 43 bzw. 44 liegen. Auf die jeweilige Hülse 36 bzw. 37 wirkende Kippmomente sind ggf. unvermeidbar.

Claims (3)

1. Druckmittelbetätigter Drehantrieb (10), insbesondere für Schwenk­ türen in Fahrzeugen, mit einem Zylinder (11), mit einem in diesem axial bewegbaren Kolben (18) mit einem Kolbenrohr (19), mit einer gleichachsig in das Kolbenrohr (19) eingreifenden, relativ zum Zylinder (11) drehbaren Abtriebswelle (21) und mit in Führungsbahnen (26, 27, 31, 32) von Zylinder (11) und Kolbenrohr (19) sowie Kolben­ rohr (19) und Abtriebswelle (21) laufenden Gruppen von Kugeln (28, 33), welche jeweils in Schlitzen (43, 44) von Hülsen (36, 37) auf­ genommen sind, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich ein Teil der Schlitze (43, 44) einer Hülse (36, 37) in einem Abschnitt (49, 50) ihrer Längserstreckung eine zum Kugeldurchmesser passende Breite aufweisen, im übrigen Bereich aber ein demgegenüber größeres Brei­ tenspiel besitzen.

2. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ledig­ lich eine Kugel (28, 33) im Abschnitt (49, 50) des Schlitzes (43, 44) aufgenommen ist.

3. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schlitz (43, 44) der Hülse (36, 37) in seinen Mittelabschnitt (49, 50) auf den Kugeldurchmesser abgestimmt ist.