DE8400516U1

DE8400516U1 - Getriebe

Info

Publication number: DE8400516U1
Application number: DE8400516U
Authority: DE
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1983-01-25
Publication date: 1984-08-09

Description

SKFKUGELLAGERFABRIKENGMBH Schweinfurt, 15. 12. 1983

SE 8 3 00 3 DE TPA-vh.ne

Getriebe

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Getriebe der genannten Gattung ist bekannt, bei dem ein drehbares Zahnradsegment, welches mit einem Ventil verbunden ist, drehend bewegt und eingestellt wird. Dieses Zahnradsegment wird durch eine Zahnstange bewegt, welche in einem Gehäuse eingebaut und als Stellglied in diesem Gehäuse linear antreibbar angeordnet ist. Die Zahnstange ist an einer mit einer Gewindespindel zusammenwirkenden Mutter befestigt. Der Antrieb der Zahn" stange erfolgt durch einen Motor, welcher die Gewindespindel drehend bewegt und somit die Zahnstange im Gehäuse linear verlagert.

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Ein solches Getriebe arbeitet in bestimmten Zeitabständen, wobei häufig zwischen der zum Anfahren benötigten großen Stellkraft und der während der Bewegung des Ventils benötigten kleinen Stellkraft ein beträchtlicher Unterschied besteht. Dieser Unterschied beruht auf der Tatsache, daß der Reibungskoeffizient der statischen Reibung itn Getriebe und am Ventil wesentlich größer als der der gleitenden Reibung ist. Auch ist das Getriebe nach längerem Stillstand oft mit größeren Losbrechkräften aus seiner Ruhelage zu bewegen. Insbesondere kann es kraftaufwendig sein, das Ventil von seiner vollständig geschlossenen Stellung oder von seiner vollständig geöffneten Stellung weg zu bewegen· Der Motor des bekannten Getriebes muß deshalb für relativ große Antriebskräfte ausgelegt werden, obwohl die maximale Stellkraft nur für eine kurze Zeit, nämlich zu Beginn der Bewegung des Ventils bzw. der Zahnstange aus seiner Endstellung aufgebracht werden muß.

Der in Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem das linear antreibbare Stellglied mit einer verhältnismäßig kleinen Antriebskraft aus seiner Endstellung bewegt werden kann.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem Kennzeichen des An-Spruches 1 gelöst.

Die Kosten des erfindungsgemäßen Getriebes sind niedrig, weil ein Motor mit einer kleinen maximalen Triebkraft bzw. einem kleinen Triebmoment verwendet werden kann. Eventuelle Stöße der linearen Bewegung des Stellgliedes werden durch die Feder des Getriebes aufgefangen und

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gedämpft. Überdies besitzt das Getriebe ein Stellglied, welches in seiner Endstellung durch die Druckkraft der Feder vorbelastet ist, so daß zwischen den Kraftübertragungselementen kein Spiel vorhanden ist und dementspre·* chend ein lästiges Schwingen oder Klappern der Kraftübertragungse lernen te im Getriebe verhindert ist.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be-Schreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.

In der Zeichnung ist das Getriebe in einer Schnittdarstellung gezeigt. Dieses Getriebe besitzt als Abtriebsglied eine schwenkbare Abtriebswelle 1, welche mit dem zu betätigenden Ventil (nicht gezeigt) fest verbunden ist. Ein Zahnradsegment 2 ist auf der Abtriebswelle 1 befestigt, welches mit einem Stellglied, nämlich der Zahnstange 3, kraftschlüssig zusammenwirkt. Die Zahnstange 3 kann durch Drehen der Gewindespindel 4, die durch die Gewindebohrung einer in der Zahnstange 3 befestigten Mutter 5 hindurchgeführt ist, linear bewegt und eingestellt werden. Die Mutter 5 ist in einer durchgehenden Bohrung der Zahnstange 3 festgesetzt.

Die Gewindespindel 4 ist an ihrem Antriebsende mit der Triebwelle eines drehend antreibenden elektrischen Motors 6 verbunden. Am gegenüberliegenden Ende ist die Gewindespindel 4 über ein zweireihiges Schrägkugellager 8 im Gehäuse 7 des Getriebes radial und axial gelagert. Die Zahnstange 3 ist durch Drehen der Gewindespindel 4

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z\x einer Endstellung, die sich in der Nähe des Schrägkugellagers 8 befindet, und von dieser wieder zurück linear antreibbar. Wenn die Zahnstange 3 ihre Endstellung erreicht hat, ist das in die Verzahnung der Zahnstange 3 eingreifende Zahnradsegment 2 so weit gedreht, daß das Ventil entweder vollständig geschlossen (Schließstellung) oder vollständig geöffnet (Offnungsstellung) ist.

Eine axial zusammendrückbare Feder 9> welche im vorliegenden Fall die Form eines ringförmigen Tellerfederpaketes besitzt, ist auf der Gewindespindel 4 aufgefädelt. Diese Feder 9 sitzt zwischen der Mutter 5 und einem lediglich rum Schrägkugellager 8 hin axial festgehaltenen Axialkugellager 11 in der Bohrung der Zahnstange 3. Das zum Schrägkugellager 8 weisende Ende der Feder 9 greift mit axialer Vorspannung am Axialkugellager 11 an. Wenn die Zahnstange 3 in die Nähe der Endstellung durch den Motor 6 bewegt worden ist, kommt das Axialkugellager außenseitig mit einer festen Anlagef lächr* 10 auf der Gewindespindel 4 in Berührung. Beim Erreichen der Endstellung der Zahnstange 3 ist die Feder 9 zusammengedrückt und übt eine bestimmte Druckkraft auf die AnI agef lacht; 10 aus» die über das Schrägkugellager 8 zum Gehäuse 7 weitergeleitet wird. Die Feder 9 versucht dabei die Mutter 5 und mit ihr die Zahnstange 3 von der Anlagefläche 10 wegzudrücken.

Im vorliegenden Fall ist die Anlagefläche 10 durch eine zur Zahnstange 3 hin weisende Stirnfläche einer auf der Gewindespindel 4 befestigten Hülse gebildet. Diese Hülse greift bei Endstellung der Zahnstange 3 zumindest zum Teil in die Bohrung der Sahnstange 3 ein. Auf der Mantelfläche der Hülse ist das im Gehäuse 7 eingebaute Schrägkugellager 8 befestigt.

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Das vom Schrägkugellager 8 wegweisende Ende der Feder ist an einer gegenüberliegenden Stirnfläche der Mutter kraftschlüssig anliegend angeordnet. Zum Anstellen der Zahnstange 3 gegen die Anlagefläche 10 wird die Gewindespindel 4 mit zugehöriger Anlagefläche 10 durch den Motor 6 gedreht, während die in der Bohrung der Zahnstange 3 zentrisch gehaltene Feder 9 verdrehungsmäßig stillsteht. Um im Betrieb eine zu große Reibung mit entsprechend großem Gleitverschleiß der Feder 9 auf der mit der Gewindespindel 4 drehenden Anlagefläche 10 zu vermeiden, ist im vorliegenden Fall das Axialkugellager 11 zwischen der Feder 9 und der Anlagefläche 10 angeordnet. Das Axialkugellager 11 kommt in der Nähe der Endstellung der Zahnstange 3 mit der Anlagefläche 10 in Berührung und wird beim Bewegen der Zahnstange 3 in Endstellung in der Bohrung der Zahnstange 3 zur Mutter 5 hin axial verschoben. Dabei speichert die Feder 9 einen Teil der Antriebskräfte.

Wenn die Zahnstange 3 in Endstellung gebracht worden ist, befindet sich das Ventil entweder in Schließ- oder in Offnungsstellung. Das Zahnradsegment 2 berührt dann mit seiner Seitenfläche 12 das innere Ende der Adjustierungsschraube 13, die in ein Gewindeloch eines Deckels des Gehäuses 7 eingeschraubt ist. Durch mehr oder weniger weites Einschrauben der Adjustierungsschraube 13 in das Gewindeloch können die Endstellung des Ventils und die zugehörige Endstellung der Zahnstange 3 eingestellt werden. Mit einer Kontermutter ist die Adjustierungsschraube 13 verdrehungsmäßig gesichert. Bei Endstellung des Ventils wird wegen der zusammengedrückten Feder 9 jedes Spiel zwischen der Gewindebohrung der Mutter 5 und der zugehörigen Gewindespindel 4 ausgeschaltet, so daß das Getriebe Vibrationen ertragen kann, ohne daß die Gewindebohrung der Mutter 5 beschädigt wird.

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Wenn die Zahnstange 3 von ihrer Endstellung wegbewegt wird, unterstützt zunächst die Kraft der Feder 9 das Betat igungsmoment des Motors 6. Die beim Anfahren an den Zähnen des abtreibenden Zahnradsegmentes 2 wirkenden Zahnkräfte der Zahnstange 3 resultieren dann aus dem Betat igungsdrehmoment des Motors 6 in der Mutter 5 und aus der an der Zahnstange 3 angreifenden Druckkra/c der Feder 9. Die Druckkraft der Feder 9 ruft also am Zahnradsegment 2 ein Drehmoment hervor, welches zusätzlieh zum durch den Motor 6 hervorgerufenen Drehmoment wirksam ist. Auf diese Weise werden die zum Bewegen des Ventils aus einer Endstellung benötigten hohen Anfahrstellkräfte erreicht, obwohl das Betätigungsmoment des Motors 6 gerade ausreicht, um die Bewegung am Zahnradsegment 2 im mittleren Bereich zwischen den beiden Endstellungen (Schließ- und Öffnungsstellung) aufrecht zu erhalten. In diesem mittleren Bereich wirken die Hilfskräfte der Feder 9 nicht oder nur in geringem Maße.

Das vorhergehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann im Rahmen des Erfindungsgedankens konstruktiv abgewandelt werden. So kann z. B. bei einem abgeänderten Getriebe auf beiden Seiten der Mutter eine axial zusammendrückbare Feder in der Bohrung der Zahnstange angeordnet sein, so daß für beide Endstellungen (Schließ- und öffnungsstellung) Hilfskräfte der entsprechenden Feder zur Verfügung stehen, wenn das Ventil aus seiner Endstellung hcrausbewegt werden soll.

Als Alternative kann die Mutter 5 ganz weg gelassen werden, nämlich dann, wenn das mit der Gewindespindel 4 zusafimenarbei tende Innengewinde direkt in der Bohrung der Zahnstange 3 eingearbeitet ist.

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Das Stellglied braucht übrigens nicht als Zahnstange 3 ausgebildet zu sein. Vielmehr kann dieses auch mit dem linear stellbaren Schaft eines Ventils oder dgl. direkt verbunden sein. In diesem Fall ist also keine Verzahnung mehr am linear antreibbaren Stellglied vorhanden.

Schließlich kann das Stellglied außer durch einen elektrischen Motor, der mit einer Mutter-Gewindespindel-Vorrichtung zusammenarbeitet, auch durch andere lineare Antriebsmittel, ζ. Β. durch hydraulische, pneumatische oder elektromagnetisch gesteuerte Mittel, hin und her bewegt werden.

Il II·

Claims

SKF KUGELLAGERFABRIKEN GMBH Schweinfurt, 15. 12. 1983 SE 83 003 DE TPA-vh.ne Getriebe Ρ—a—fc—e Einsprüche

1. Getriebe mit einem Gehäuse und einem in diesem angeordneten, bis zu einer Endstellung gegen eine mit dem Gehäuse verbundenen, festen Anlagefläche und von dieser Anlagefläche weg linear antreibbaren Stellglied eines Ventils oder dgl., dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stellglied (3) und der festen Anlagefläche (10) eine beim Antreiben des Stellgliedes (3) zur Anlagefläche (IQ) hin lediglich in der Nähe der Endstellung angreifende, das Stellglied (3) in seiner Endstellung mit einer bestimmten Druckkraft von der Anlagefläche (10) wegdrückende Feder (9) eingebaut ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Antrieb des Stellgliedes (3) durch eine in einer Bohrung des Stellgliedes (3) befestigte, mit einer durch einen Motor (6) drehend antreibbar im Gehäuse (7) gelagerten Gewindespindel (4) zusammenwirkende Mutter (5) gebildet ist.

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3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (9) in der Bohrung des Stellgliedes i (3) eingebaut und an einer zur Anlagefläche (10)

jf hin weisenden Stirnfläche der Mutter (5) kraft-

I 5 schlüssig anliegend angeordnet ist.

* 4. Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn-

I. zeichnet, daß die Anlagefläche durch eine zum Stell-

I glied (3) hin weisende Stirnfläche (10) eiv.er auf

f. der Gewindespindel (4) befestigten Hülse gebildet

I 10 ist.

,J 5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

I daß die Hülse bei Endstellung des Stellgliedes (3)

\i zumindest zum Teil in die Bohrung des Stellgliedes

" (3) eingreifend angeordnet ist.

15 6. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied als eine mit einem Zahnradsegment (2) des Ventils oder dgl. zusamnenwirkende Zahnstange (3) ausgebildet ist.