DE4434380C2 - Vorrichtung zur Umwandlung einer Rotations- bzw. Schwenkbewegung in eine Translationsbewegung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung einer Rotations- bzw. Schwenkbewegung in eine Translationsbewegung, insbesondere für Ventilansteuerung gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.

Für eine Vielzahl von Anwendungsfällen, insbesondere bei Ventilansteuerungen ist es erforderlich, eine Rotations- bzw. Schwenkbewegung in eine Translationsbewegung, beispielsweise zum Bewegen der Steuerschieber umzuwandeln. Dazu wird in einem Element mit einer zylindrischen Bohrung ein anderes Element angeordnet, das aus einem Führungsteil und einem Teil mit einer sphärischen Mantelfläche besteht. Bisher war es üblich, beispielsweise aus einem Schmiedestück aus Stahl ein Kugelelement herauszuarbeiten bzw. ein Kugelelement mit einer zylindrischen Stange zu verbinden und die Oberfläche des Kugelelementes hart zu verchromen. Nach Feststellung des Ist-Maßes nach dem Hartverchromen wurde paarungsmäßig die mit dem Kugelelement zusammenwirkende Bohrung nach dem Härten feingeschliffen oder geläppt. Diese Art der Ausbildung der Vorrichtung hat mehrere Nachteile. Zum einen muß in einem aufwendigen Verfahren das Kugelelement hergestellt werden, wobei je nach dem Grad des Verchromens die Ist-Werte unterschiedlich sind, so daß die Bohrung passend dazu feinbearbeitet werden muß. Je nach Paarungstoleranz ergeben sich unterschiedliche Reibwerte und damit unterschiedliche aufzubringende Kräfte zur Umwandlung der Bewegung. Weiterhin muß nach Überschreiten einer nicht mehr zulässigen Verschleißrate das gesamte Element ausgebaut werden, das Kugelelement entchromt. neu verchromt, neu vermessen und die Bohrung wieder dazu angepaßt werden.

Aus der DE 31 41 655 A1 ist eine Kupplungsvorrichtung zum spielfreien Verbinden eines Präzisionspotentiometers mit einem beweglichen Maschinenteil bekannt. Die Verbindung zwischen Potentiometer und Maschinenteil ist gelenkartig ausgebildet, wobei an einem beweglichen Teil ein kugelförmiges Gleitstück und an dem anderen beweglichen Teil ein planes Gegenstück befestigt ist. Beide Stücke werden unter der Wirkung einer Vorspannungsfeder aufeinandergedrückt. Hierdurch ergibt sich eine spielfreie Verbindung in Verschieberichtung bei gleichzeitiger sonstiger Bewegungsfreiheit. Das kugelförmige Gleitstück ist vorzugsweise eine gehärtete Stahlkugel, während mindestens ein bewegliches Gegenstück ein mit seiner plangeschliffenen Fläche auf die Stahlkugel gerichteter Saphir ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsmäßige Vorrichtung anzugeben, die kostengünstiger herstellbar und mit geringerem Aufwand reparabel ist, sowie ein verbessertes Ansprechverhalten bei verringerten Reibwerten aufweist.

Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Statt einer verchromten Kugel wird eine den Kugelradius beinhaltende symmetrische Kugelschicht aus einem Edelstein verwendet. Vorzugsweise ist dieser Edelstein ein Rubin oder Saphir mit einer Sphärizität < 0,1 µm und einer Härte < 60 HRc. Da die Oberflächenrauheit nur bei 0,006 µm liegt, ist der Reibwert zwischen Edelstein und Bohrung aus Stahl entsprechend gering. Die Kugelschicht aus Edelstein kann mit einer Durchmessertoleranz von ± 0,25 µm hergestellt werden, so daß bei einer Serienfertigung alle Bohrungen auf den gleichen Innendurchmesser geschliffen werden können. Um bei Verschleiß den Reparaturaufwand zu verringern, wird weiterbildend vorgeschlagen, die Kugelschicht aus Edelstein auf einen Dorn aufzustecken. Um eine Relativbewegung zwischen Kugelschicht und Dorn zu vermeiden, werden diese miteinander verklebt. Die axiale Fixierung kann über einen Sprengring oder über eine Bördelung des Endbereiches des Dornes erfolgen.

In der Zeichnung wird anhand eines Ausführungsbeispieles die erfindungsgemäße Vorrichtung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht in Richtung B in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt in einem Querschnitt und Fig. 2 in einer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Für die Umwandlung einer Schwenkbewegung in eine Translationsbewegung wirken zwei Elemente 1, 2 zusammen. Das eine Element 1 weist eine zylindrische Bohrung 3 auf. In dieser ist das zweite Element 2 angeordnet. Das zweite Element 2 besteht aus einem Führungsteil, hier in Form eines Dornes 4 und einer symmetrischen, den Kugelradius R beinhaltenden Kugelschicht 5. Erfindungsgemäß ist diese Kugelschicht 5 ein Edelstein vorzugsweise ein Rubin oder ein Saphir mit einer Sphärizität < 0,1 um und einer Härte < 60 HRc. Der Durchmesser der Kugelschicht 5 kann auf ± 0,25 µm genau hergestellt werden, so daß bei einer Serienfertigung die Bohrung 3 des Elementes 1 immer auf das gleiche passende Maß feingeschliffen oder geläppt werden kann. Damit bei Verschleiß die Kugelschicht 5 leicht ausgewechselt werden kann, ist zum Aufstecken der eine zylindrische Bohrung 12 aufweisenden Kugelschicht 5 eine Aufsteckhülse 6 angeordnet, die den notwendigen Durchmessersprung bildet. Alternativ kann auch der Dorn 4 einen entsprechenden Absatz aufweisen. Die axiale Fixierung der Kugelschicht 5 erfolgt über eine Bördelung. Dazu ist der Endbereich des Dornes 4 entsprechend ausgebildet. Insgesamt werden vier Bördellaschen 7-10 gebildet, wobei zum Klemmen nur zwei benötigt werden. Die zwei anderen stehen als Reserve bereit. Da der Edelstein 5 sehr spröde ist, wird die Bördellasche 7-10 nicht direkt auf die Stirnfläche der Kugelschicht 5 gedrückt, sondern auf einen Abstandsring 11. Alternativ ist es auch möglich, im Endbereich des Dornes 4 einen Sprengring anzuordnen.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Umwandlung einer Rotations- bzw. Schwenkbewegung in eine Translationsbewegung, insbesondere für Ventilansteuerung, bestehend aus einem Element mit einer zylindrischen Bohrung und einem darin angeordneten Elemente bestehend aus einem Führungsteil und einem damit verbundenen Teil mit einer sphärischen Mantelfläche, die mit der zylindrischen Fläche der Bohrung in Kontakt steht, wobei im Idealfall die Berührung beider Elemente eine Linienberührung in Form eines Kreises ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil mit der sphärischen Mantelfläche eine den Kugelradius R beinhaltende symmetrische Kugelschicht (5) aus einem Rubin oder Saphir ist mit einer Sphärizität < 0,1 µm, einer Härte < 60 HRc und einer Durchmessertoleranz ± 0,25 µm.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelschicht (5) eine die Zentralachse einschließende durchgehende zylindrische Bohrung (12) aufweist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement ein Dorn (4) ist mit einem Durchmessersprung zum Aufsteckender Kugelschicht (5) und mit einem am Ende des Dornes (4) angeordneten die Kugelschicht (5) axial fixierendes Mittel (7-10).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Dornes (4) eine einen Sprengring aufnehmende Ringnut aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Dornes (4) umbördelbar (7-10) ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des Dornes (4) ein Abstandsring (11) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmessersprung durch eine auf den Dorn (4) aufsteckbare Hülse (6) gebildet wird.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelschicht (5) mit dem Dorn (4) verklebt ist.