WO1992007195A1 - Im gehäuse eines druckraumes drehbar gelagerte welle - Google Patents

Im gehäuse eines druckraumes drehbar gelagerte welle Download PDF

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WO1992007195A1 PCT/EP1991/001975 EP9101975W WO9207195A1 WO 1992007195 A1 WO1992007195 A1 WO 1992007195A1 EP 9101975 W EP9101975 W EP 9101975W WO 9207195 A1 WO9207195 A1 WO 9207195A1
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Walter Josef Hertlein
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H & K Antriebstechnik Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/02—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member
    • F15B15/06—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement
    • F15B15/065—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement the motor being of the rack-and-pinion type

Definitions

  • the invention relates to a shaft which is rotatably mounted in through bores of the housing of a pressure chamber in bushes and is secured with securing rings against axial displacement, and to sealing rings each between the bearing side of the shaft and the bush on the one hand and the bush and the housing on the other hand.
  • bushes For rotatably supporting a shaft in a housing, bushes can be provided which are guided through the wall of the housing and are supported on the wall.
  • the sleeve is embedded in the wall of the housing and can also be screwed, keyed or pinned to the wall.
  • Each sleeve has an outer ring flange, by means of which the sleeve is supported on the wall in the axial direction of the shaft from the outside, ie from the side of the wall of the housing facing away from the pressure chamber.
  • the end is formed in each case by a locking ring which is placed on the outside of each of the ends of the shaft protruding from the sleeves and is supported on outside end faces of the sleeves.
  • the task for the present invention is to improve the known mounting of the rotatable shaft in the housing of the pressure chamber so that a low-wear and secure arrangement of the shaft and the bearing bushes is achieved.
  • each through bore of the housing has a radially inwardly projecting collar, which forms a system for a radially outward projection, with which each sleeve is provided, the end face facing the pressure chamber at the same time system for a on the shaft arranged locking ring forms, both bearing sides of the shaft have the same diameter.
  • the shaft is relieved of tension and the bearing bushes cannot be driven out by the internal pressure of the housing.
  • the locking rings are also relieved, so that there is no more frictional wear.
  • the equal diameter of the bearing sides ensures that no axial force is applied via the shaft itself.
  • FIG. 1 shows a cross section through an impression cylinder.
  • Such cylinders have two pistons which can be moved in opposite directions, each with a toothed rack, which mesh with the pinion of the rotatable shaft and thus rotate the shaft when moving.
  • the housing 1 of the printing cylinder encloses the cylindrical pressure chamber 2, which extends in a finite length perpendicular to the image plane of the figure.
  • the pressure chamber 2 is filled with a pressure medium, for example compressed air or hydraulic fluid, via a connection 3.
  • Via a connection 4 which opens into an axial bore 5, the pressure chamber 2 is emptied of the pressure medium again.
  • the control of the inflow and outflow of the pressure medium takes place, for example, via valves and / or slides (not shown) which are arranged outside the housing 1 and are connected to the connections 3 and 4 in the usual manner via line connections (not shown).
  • a piston (not shown) is movable longitudinally perpendicular to the image plane of the figure.
  • the movement of the piston is promoted by the pressure medium, which can both flow in and out via the connections 3 and 4.
  • the pistons move in one or the other axial direction, i.e. perpendicular to the image plane of the figure.
  • the pistons are each provided in a manner known per se with a toothed rack (not shown) which engages in the gear pinion 6 of the shaft 7 rotatably mounted in the housing 1.
  • the pistons thus transmit their respective longitudinal movement within the pressure chamber 2 to the rotatable shaft 7 and cause the shaft 7 to perform a corresponding rotary movement in the direction of the curved double arrow 8.
  • the size of this rotary movement 8 can extend from a few degrees of angle to several full rotations.
  • the piston and the rack can therefore be moved in opposite directions.
  • the rotatable shaft 7 is rotatably supported in mutually opposite through bores 9 and 10 of the housing 1 in bushes 11 and 12 and has the same diameter on both bearing sides.
  • Each of the through bores 9 and 10 has, on the side 13 and 14 of the housing 1 facing away from the pressure chamber 2, a radially inwardly projecting collar 15 and 16 which each form a system for an annular flange 17 or 18, with which each of the bushings 11 and 12 is provided.
  • the compressive force of the pressure medium in the pressure chamber 2 acts on the sleeves 11 and 12 with their ring flanges 17 and 18, respectively against the collars 15 and 16 of the two through holes 9 and 10 pressed and held securely by the bundles 15 and 16.
  • the end faces 19 and 20 also serve as a system for retaining rings 21 and 22, which limit the bearing seats 23 and 24 to the shaft 25 of the rotatable shaft 7 and are embedded in the rotatable shaft 7.
  • the two retaining rings 21 and 22 prevent the rotatable shaft 7 from moving out of the housing 1 in the axial direction 33, but are not axially loaded, so that there is only slight friction there when the shaft rotates.
  • the bushing is first inserted into the through hole 10.
  • the shaft 7 is then inserted through the free through bore 9 into the pressure chamber 2 and, with the securing ring 22 loosely displaced on the shaft 25 up to the pinion 6, pushed through the sleeve 12 over the free length of the shaft 25.
  • the second bushing 11 is inserted into the through hole 9.
  • the lower end 27 of the shaft 7 is then threaded into the inner bore 26 thereof until the securing ring 21 previously inserted stops on the end face 20.
  • the other securing ring 22 is then slid back over the shaft 25 and in front of the end face 19
  • the bushing 12 snaps into the groove (not shown) of the shaft 25 prepared therefor.
  • round sealing rings 28 are provided between the bushings 11 and 12 for sealing the through bores 9 and 10.
  • round cord rings 29 are arranged between the shaft 7 and the bushes 11 and 12 for sealing the bearing seats 23 and 24.
  • the upper end 30 of the shaft 7 ends in a protruding pin 31, whereas in the lower end 27 a recess 32 is embedded, which can be provided with key surfaces.

Abstract

Eine in Durchgangsbohrungen des Gehäuses (1) eines Druckraums in mit Dichtungsringen versehenen Büchsen (11, 12) drehbar gelagerte und mit Sicherungsringen (21, 22) gegen axiale Verschiebung gesicherte Welle (7) soll in ihrer Lagerung so verbessert werden, dass eine verschleissarme und sichere Anordnung der Welle (7) und der Lagerbuchsen (11, 12) erreicht wird. Dazu wird vorgeschlagen, dass jede Durchgangsbohrung (9, 10) des Gehäuses (1) einen radial nach innen vorspringenden Bund (15, 16) aufweist, welcher eine Anlage für einen radial nach aussen gerichteten Vorsprung bildet, mit dem jede Büchse (11, 12) versehen ist, deren dem Druckraum zugewandte Stirnseite (19, 20) zugleich Anlage für einen auf der Welle (7) angeordneten Sicherungsring (21, 22) bildet, wobei beide Lagerseiten der Welle (7) gleichen Durchmesser aufweisen.

Description

Im Gehäuse eines Druckraumes drehbar gelagerte Welle
Die Erfindung betrifft eine in Durchgangsbohrungen des Gehäuses eines Druckraumes in Büchsen drehbar gelagerte und mit Siche¬ rungsringen gegen axiale Verschiebung gesicherte Welle sowie Dichtungsringen je zwischen der Lagerseite der Welle und der Büchse einerseits und der Büchse und dem Gehäuse andererseits.
Zur drehbaren Lagerung einer Welle in einem Gehäuse können je¬ weils Büchsen vorgesehen sein, die durch die Wandung des Gehäuses hindurchgeführt sind und sich auf der Wandung abstützen. Die Büchse ist in die Wandung des Gehäuses eingelassen und kann mit der Wandung auch noch zusätzlich verschraubt, verkeilt oder verstiftet sein. Jede Büchse hat einen äußeren Ringflansch, über den die Büchse von außen her, also von der dem Druckraum abge¬ wandten Seite der Wandung des Gehäuses her, auf der Wandung in axialer Richtung der Welle abgestützt ist. Den Abschluß bildet jeweils ein Sicherungsring, der von außen auf jedes der aus den Büchsen herausragenden Enden der Welle aufgesetzt ist und sich auf außenseitigen Stirnflächen der Büchsen abstützt. Mit dieser Anordnung wird die axiale Lage der drehbaren Welle innerhalb des Gehäuses fixiert. Die Sicherungsringe legen somit die Welle in ihrer Lage in bezug auf das Gehäuse fest, so daß die Welle nicht in der einen oder anderen axialen Richtung aus dem Gehäuse her¬ auswandern, herausgezogen oder -gestoßen werden kann (DE-OS 34 43 302).
Obgleich die bekannte Anordnung den Vorteil einer einfachen Montierbarkeit aufweist, besitzt sie dennoch mehrere Nachteile, nämlich: die Sicherungsringe können leicht verschleißen, weil die dem
Druckraum zugewandte Stirnfläche der Büchsen ständig vom
Druck beaufschlagt werden; durch die Druckbeaufschlagung der Büchsen wird die Welle ihrerseits über die Sicherungsringe ständig auf Zug bean¬ sprucht; beim Bruch eines Sicherungsringes verliert auch die zugehö¬ rige Lagerbüchse ihren sicheren Halt. Übersteigt die auf die Stirnringfläche der Büchse wirkende Druckkraft jene Kraft, mit der die Büchse im Gehäuse gehalten wird, so kann sich diese plötzlich lösen und geschoßartig herausgeschleudert werden; die Sicherungsringe stehen ständig unter Last und erzeugen daher hohe Reibung.
Aus diesen Nachteilen ergibt sich die Aufgabe für die vorliegende Erfindung, die bekannte Lagerung der drehbaren Welle in dem Gehäuse des Druckraumes so zu verbessern, daß eine verschleißarme und sichere Anordnung der Welle und der Lagerbüchsen erreicht wird.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß jede Durchgangsbohrung des Gehäuses einen radial nach innen vorspringenden Bund aufweist, welcher eine Anlage für einen radial nach außen gerichteten Vorsprung bildet, mit dem jede Büchse versehen ist, deren dem Druckraum zugewandte Stirnseite zugleich Anlage für einen auf der Welle angeordneten Sicherungsring bildet, wobei beide Lagerseiten der Welle gleichen Durchmesser aufweisen. Hierdurch ist die Welle zugentlastet und die Lagerbüchsen können vom Innendruck des Gehäuses nicht ausgetrieben werden. Die Sicherungsringe sind ebenfalls entlastet, so daß kein Reibverschleiß mehr entsteht. Die Durchmessergleichheit der Lagerseiten sorgt dafür, daß auch über die Welle selbst keine Axialkraft eingebracht wird.
Nachfolgend wird die Erfindung an einemAusführungsbeispiel näher beschrieben.
Die Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Druckzylinder. Solche Zylinder weisen zwei gegenläufig bewegbare Kolben mit je einer Zahnstange auf, die mit dem Ritzel der drehbaren Welle kämmen und damit bei Bewegung die Welle drehen. Das Gehäuse 1 des Druckzylinders umschließt den zylinderförmigen Druckraum 2, der sich in endlicher Länge senkrecht zur Bildebene der Figur erstreckt. Über einen Anschluß 3 wird der Druckraum 2 mit einem Druckmittel, bspw. Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Über einen Anschluß 4, der in einer Axialbohrung 5 mündet, wird der Druckraum 2 von dem Druckmittel wieder entleert. Die Steuerung des Zu- und Ablaufs des Druckmittels erfolgt z.B. über außerhalb des Gehäuses 1 angeordnete Ventile und/oder Schie¬ ber (nicht gezeigt), die über Leitungsanschlüsse (nicht gezeigt) in der üblichen Weise mit den Anschlüssen 3 und 4 in Verbindung stehen.
In dem zylindrischen Druckraum 2 ist bspw. ein Kolben (nicht gezeigt) senkrecht zur Bildebene der Figur längsbeweglich r¬ führt. Die Bewegung des Kolbens wird von dem Druckmittel bewirbt , welches jeweils über die Anschlüsse 3 und 4 sowohl zu- als auch abströmen kann. Je nachdem über welchen der Anschlüsse 3 oder 4 das Druckmittel jeweils zu- oder abströmt, bewegen sich die Kolben in der einen oder anderen axialen Richtung d.h. senkrecht zur Bildebene der Figur.
Die Kolben sind in an sich bekannter Weise je mit einer Zahn¬ stange (nicht gezeigt) versehen, welche in das Zahnradritzel 6 der in dem Gehäuse 1 drehbar gelagerten Welle 7 eingreift. Die Kolben übertragen somit ihre jeweilige Längsbewegung innerhalb des Druckraumes 2 auf die drehbare Welle 7 und veranlassen, daß die Welle 7 eine entsprechende Drehbewegung in Richtung des gekrümmten Doppelpfeils 8 ausführt. Die Größe dieser Drehbewegung 8 kann sich von wenigen Winkelgraden bis hin zu mehreren vollen Umdrehungen erstrecken. Kolben und Zahnstange sind also gegen¬ läufig bewegbar.
Die drehbare Welle 7 ist in einander gegenüberliegenden Durch¬ gangsbohrungen 9 und 10 des Gehäuses 1 in Büchsen 11 und 12 drehbar gelagert und weist auf beiden Lagerseiten gleichen Durch¬ messer auf. Jede der Durchgangsbohrungen 9 und 10 weist auf der jeweils den Druckraum 2 abgewandten Seite 13 und 14 des Gehäuses 1 einen radial nach innen vorspringenden Bund 15 und 16 auf, der jeweils eine Anlage für einen Ringflansch 17 bzw. 18, mit dem jede der Büchsen 11 und 12 versehen ist, bildet. Unter der auf dem Druckraum 2 zugewandten innenseitigen Stirnfläche 19 bzw. 20 der Büchsen 11 und 12 wirkenden Druckkraft des im Druckraum 2 befindlichen Druckmittels werden die Büchsen 11 und 12 mit ihren Ringflanschen 17 und 18 jeweils gegen die Bunde 15 und 16 der beiden Durchgangsbohrungen 9 und 10 gepreßt und von den Bunden 15 und 16 sicher gehalten.
Die Stirnflächen 19 und 20 dienen zugleich auch noch als Anlage für Sicherungsringe 21 und 22, welche die Lagersitze 23 und 24 zum Schaft 25 der drehbaren Welle 7 hin begrenzen und in die drehbare Welle 7 eingelassen sind. Wie aus der Figur weiter erkennbar, verhindern die beiden Sicherungsringe 21 und 22 ein Auswandern der drehbaren Welle 7 aus dem Gehäuse 1 in axialer Richtung 33, sind axial jedoch nicht belastet, so daß dort bei einer Drehbewegung der Welle nur geringe Reibung auftritt.
Unter der Annahme, daß der Druckraum 2 in einer nicht in der Bildebene der Figur befindlichen und dazu parallelen Ebene bspw. durch einen Deckel (nicht gezeigt) geöffnet ist, wird bei der Montage der drehbaren Welle in dem Gehäuse 1 etwa wie folgt verfahren:
Die Büchse wird zuerst in die Durchgangsbohrung 10 einge¬ setzt. Durch die freie Durchgangsbohrung 9 wird sodann die Welle 7 hindurch in den Druckraum 2 eingeführt und, bei lose auf dem Schaft 25 bis an das Ritzel 6 verschobenem Siche¬ rungsring 22, über die freie Länge des Schaftes 25 durch die Büchse 12 hindurchgeschoben. Danach wird die zweite Büchse 11 in die Durchgangsbohrung 9 eingesetzt. In deren Innenboh¬ rung 26 wird sodann das untere Ende 27 der Welle 7 eingefä¬ delt bis zum Anschlag des vorher eingesetzten Sicherungs¬ ringes 21 an der Stirnfläche 20. Anschließend wird der andere Sicherungsring 22 über den Schaft 25 zurückgestreift und vor der Stirnseite 19 der Büchse 12 in der dafür vor¬ bereiteten Nut (nicht gezeigt) des Schaftes 25 eingerastet. Der Vollständigkeit halber wird noch ausgeführt, daß zur Abdich¬ tung der Durchgangsbohrungen 9 und 10 zwischen den Büchsen 11 und 12 Rundschnurringe 28 vorgesehen sind. Desgleichen sind zur Abdichtung der Lagersitze 23 und 24 Rundschnurringe 29 zwischen der Welle 7 und den Büchsen 11 und 12 angeordnet. Das obere Ende 30 der Welle 7 endet in einem vorstehenden Zapfen 31, wohingegen in das untere ende 27 eine Vertiefung 32 eingelassen ist, die mit Schlüsselflächen versehen sein kann.
Liste der Bezugszeichen
1 Gehäuse
2 zylindrischer Druckraum
3 Anschluß
4 Anschluß
5 Axialbohrung
6 Zahnradritzel
7 drehbare Welle
8 Drehbewegung
9 Durchgangsbohrung
10 Durchgangsbohrung
11 Büchse
12 Büchse
13 dem Druckraum abgewandte Seite
14 dem Druckraum abgewandte Seite
15 radial nach innen vorspringender Bund
16 radial nach innen vorspringender Bund
17 Ringflansch
18 Ringflansch
19 innenseitige Stirnfläche
20 innenseitige Stirnfläche
21 Sicherungsring
22 Sicherungsrand 3 Lagersitz 4 Lagersitz
25 Schaft 6 Innenbohrung 7 unteres Ende 8 Rundschnurring 9 Rundschnurring 0 oberes Ende 1 vorstehender Zapfen 2 Vertiefung 3 axiale Richtung

Claims

Patentansprüche
1. In Durchgangsbohrungen des Gehäuses eines Druckraumes in Büchsen drehbar gelagerte und mit Sicherungsringen gegen axiale Verschiebung gesicherte Welle sowie Dichtungsringen je zwischen der Lagerseite der Welle und der Büchse einer¬ seits und der Büchse und dem Gehäuse andererseits, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jede Durchgangsbohrung (9, 10) des Gehäuses (1) einen radial nach innen vorspringenden Bund (15, 16) aufweist, welcher eine Anlage für einen radial nach außen gerichteten Vorsprung bildet, mit dem jede Büchse (11, 12) versehen ist, deren dem Druckraum (2) zugewandte Stirnseite (19, 20) zugleich Anlage für einen auf der Welle (7) angeordneten Sicherungsring (21, 22) bildet, wobei beide Lagerseiten der Welle gleichen Durchmesser aufweisen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Vorsprung der Büchse (11, 12) ein Ringflansch (17, 18) ist.
3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens eine der Büchsen (11, 12) aus Metall mit ausreichenden Gleiteigenschaften besteht.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens eine der Büchsen (11, 12) aus einem Kunst¬ stoff, vorzugsweise Polyamid, besteht.
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