CH641882A5 - Einteiliger kolben mit gefangenem kolbenring. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung 65 in Form von Wellen, Zähnen oder Keilnuten profiliert sein, an einem Zahnräderwechselgetriebe einer Werkzeugmaschine so dass sich die Haftung zwischen dem Gummimaterial und mit mehreren Schieberadblöcken und Schaltstangen, die mit- den angrenzenden Metallkörpern aufgrund des Formschlus-

tels zugeordneter Antriebsaggregate zum Durchschalten ein- ses erhöht.

Die gesonderte Einstellung der einzelnen Nockenscheiben wird gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung durch Abstandshalter erleichtert, die drehfest und axial verschiebbar auf der Welle zwischen jeweils zwei benachbarten Nockenscheiben angeordnet sind. Eine axial wirkende Spannvorrichtung, die z.B. ein Kugel-Keilflächen-Spanner sein kann, ermöglicht im gelösten Zustand ein freies Verdrehen der einzelnen, in diesem Zustand frei drehbar auf der Welle gelagerten Nockenscheiben, ohne dass dabei auch die benachbarten Nockenscheiben sich mit verdrehen. Durch Spannen des Kugel-Keilflächengesperres mittels eines Schraubbolzens werden die Nockenscheiben und die scheibenförmigen Abstandshalter mit hoher Kraft axial gegen-einandergepresst und damit gegenüber der Welle drehfest gesichert.

Die erfindungsgemässe Anordnung einer Zwischenwelle parallel zur Abtriebswelle des Stellmotors ermöglicht nicht nur die axiale Anordnung einer Vielzahl von Nockenscheiben ohne ein überweites Auskragen der Schalteinrichtung in den freien Raum, sondern es kann am freien Ende der Zwischenwelle eine Anzeigenscheibe drehfest aufgezogen werden, deren äussere Stirnfläche Drehzahl- oder Gangstufen-Markierungen trägt, welche durch ein Fenster in dem die gesamte Schalteinrichtung umgebenden Kunststoffgehäuse beobachtet werden können. Unabhängig davon, ob die Werkzeugmaschine über eine Programmsteuerung verfügt oder ob die einzelnen Durchschaltvorgänge durch manuelle Betätigung von Schaltern erfolgt, Iässt sich durch diese zweckmässige Massnahme jeder Schaltvorgang ebenso wie jede eingerückte Schaltstufe auf äusserst einfache Weise überwachen.

Ein praktisch wesentlicher Vorzug der Schalteinrichtung kann noch dadurch erreicht werden, dass die Grundplatte des Stellmotors mit einer formsteifen Gleitlagerbuchse für die Zwischenwelle zu einer Baugruppe verbunden sind, die einfach an dem Getriebedeckel angeschraubt werden kann und damit ein nachträgliches Austauschen manuell betätigter Schalteinrichtungen gegen die vorliegende Schalteinrichtung auf äusserst einfache Weise ermöglicht. Die allfällige Verwendung einer formsteifen Gleitlagerbuchse, die über einen Radialflansch einerseits mit der Motorplatte und zum anderen am Getriebedeckel durch mehrere Schrauben befestigt werden kann, hat weiterhin den Vorzug einer äusserst genauen und schwingungsfreien Lagerung der Zwischenwelle und der weiteren Getriebeanordnung, die ohne weiteres in der Lage ist, auch hohe schlagartig wirkende Belastungen aufzunehmen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schalteinrichtung für eine der Schaltstangen;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Schalteinrichtung nach Fig. 1 mit einer Nockenscheibe und einem Mikro-schalter;

Fig. 3 eine schematische Stirnansicht eines elastischen Zahnrades aus einem Verbund-Werkstoff.

Die erfindungsgemässe Schalteinrichtung umfasst mehrere der in Fig. 1 dargestellten Anordnungen, und zwar ist für jede Schaltstange des Zahnräderwechselgetriebes jeweils eines dieser Antriebsaggregate vorgesehen, die untereinander in ihrem konstruktiven Aufbau im wesentlichen gleich sind.

An der Stirnwand 1 eines nicht dargestellten Zahnräderwechselgetriebes ist ein Zwischenstück 2 befestigt, an dem ein formsteifer Lagerkörper, bestehend aus einer Gleitlagerbuchse 3 und einer Platte 4, und gleichzeitig die Tragplatte 5 eines elektrischen Stellmotors 6 mittels Schraubbolzen 7 angeschraubt sind. Der Radialflansch 4 der Gleitlagerbuchse 3 dient einmal zur Versteifung der Buchse selbst und darüber hinaus auch zur gleichzeitigen Halterung des Stellmotors 6.

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Auf der Abtriebswelle 8 des elektrischen Stellmotors 6 ist ein -in Fig. 3 in Draufsicht dargestelltes - Stirnrad 9 befestigt, das zusammen mit einem weiteren Stirnrad 10 eine Untersetzung bildet. Mittels Spannstiften 11 ist dieses Stirnrad 10 auf 5 einer abgesetzten Zwischenwelle 12 festgelegt, die in der Gleitlagerbuchse 3 gelagert ist und eine Ausnehmung 13 im Zwischenstück 2 frei durchragt. In einer zentralen Blindbohrung 14 an ihrem in Fig. 1 rechten Ende greift ein Wellenzapfen 15 mittels einer Keilverzahnung 16 ein, der in einer Bohrung 17 10 des Getriebedeckels 1 drehbar gelagert und gegen Axialverschiebungen durch einen Federring 18 gesichert ist. Am freien Ende dieses Lagerzapfens 15 sitzt drehfest ein Ritzel 19, das mit einem an der Schaltstange 20 befestigten Zahnstangensegment 21 ständig in Eingriff steht.

i5 Gegenüber der Gleitlagerbuchse 3 ist die Zwischenwelle 12 und die radial innere Zone des Stirnrades 10 durch ein Axialdrucklager 22 abgestützt und durch einen Federring 23 gegen Axialverschiebungen gesichert.

Das in Fig. 1 rechte Ende der Zwischenwelle 12 hat einen 20 geringeren Durchmesser und trägt fünf Nockenscheiben 25 mit einer entsprechenden Anzahl an Abstandshaltern 26, die als Ringscheiben ausgebildet sind und deren Durchmesser dem dickeren Teil der Zwischenwelle 12 entspricht. Die mittleren Abstandshalter 26 sind auf der Welle 12 axial verschieb-25 bar und gegen Verdrehung gesichert festgelegt, deren Spitzen in eine Längsnut in diesem Wellenteil eingreifen. Demgegenüber sind die einzelnen Nockenscheiben drehbar auf diesem Wellenteil I2a gelagert. Eine gegenseitige feste Positionierung der Nockenscheiben 25 wird durch eine Spanneinrichtung er-30 reicht, die aus mehreren Kugeln 30 und einem zentral in das freie Ende des Wellenteiles 12a einschraubbaren Gewindebolzen 31 sowie aus einer Druckplatte 32 besteht, deren konische Zentralbohrung mit dicht nebeneinander ringförmig angeordneten Kugeln 30 zusammenwirkt. Durch Einschrauben 35 des Gewindezapfens 31 in eine entsprechende Gewindebohrung im Wellenteil 12a wird eine grössere Zentralkugel 33 ein Druck ausgeübt, welcher sich gleichmässig über die ringförmig angeordneten Kugeln 30 auf die Druckplatte 32 überträgt und die Nockenscheiben 25 gegeneinander und gegen-40 über dem Wellenteil 12a axial verspannt. Durch Lösen des Gewindezapfens 31 kann jede der fünf Nockenscheiben einzeln verdreht werden, um ihren Nocken in Bezug auf den zugeordneten Mikroschalter (vgl. Fig. 2) einzustellen.

Von den in Fig. 1 dargestellten fünf Nockenscheiben sind 45 drei für die jeweilige Schaltstellung - links, rechts, Mitte -eine weitere zur Richtungsvorgabe beim Anfahren aus der Mittelstellung und die fünfte zur Geschwindigkeitsreduzierung beim Einfahren in die Mittelstellung vorgesehen.

Die Anzeige der jeweils eingelegten Gangstufe bzw. des so Drehzahlbereiches erfolgt durch eine am freien Ende des Wellenteils 12a durch eine Feststellschraube 35 gesicherte Anzeigenscheibe 36, an deren nach aussen weisender Ringfläche 37 Drehzahlmarkierungen 38 angeordnet sind. Zur Beobachtung dieser Drehzahlmarkierungen ist in einer die gesamte ss Schalteinrichtung umgebenden Abdeckhaube 39 ein Sichtfenster 40 vorgesehen. Unmittelbar neben diesem Fenster 40 befindet sich eine weitere Ausnehmung 41 in der Haubenstirnwand, durch die mittels eines Steckschlüssels das Vierkant-Ende 42 des Wellenteils 12a ergriffen und von Hand verdreht co werden kann, falls Störungen in der Elektrik auftreten und das Schalten von Hand erforderlich machen.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die formsteife Platte 4 eine viereckige Platte ist und sie kann aus Feinguss hergestellt werden. Ferner lässt sich dieser schematischen Darstellung die es Ausbildung der Nockenscheiben 25 entnehmen, die an ihrem Aussenumfang eine Radialnocke 50 mit schrägen Auflaufflächen tragen. Diese Nocke 50 betätigt bei der Verdrehung der Nockenscheibe 25 den Schaltstift 51 eines Schalters 52. Jeder

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Nockenscheibe 25 ist ein gesonderter Schalter 52 zugeordnet, die zur vereinfachten Montage in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und über dieses an der Tragplatte 4 befestigt sind. Elektrische Leiteranschlüsse 53 führen von den Schaltern 52 entweder zur Programm-Steuereinheit der Werkzeugmaschine oder zu einem nicht dargestellten Schalterkasten, in dem die einzelnen Gangstufen bzw. Geschwindigkeitsbereiche durch Betätigen von z.B. jeweils einem Druckknopf vorgewählt und die dazu notwendigen Schaltoperationen eingeleitet werden können.

Das in Fig. 3 in vergrösserter Vorderansicht dargestellte Zahnrad 9 unterscheidet sich von herkömmlichen Stirnrädern durch einen Gummi-Metall-Verbund und besteht aus einer Innennabe 55, mit der das Zahnrad auf der Abtriebswelle 8 des Stellmotors 6 mittels einer Mutter 56, einer Keilverzah-nung od. dgl. befestigt ist. Bei der dargestellten Ausführung besitzt diese Nabe eine genutete Umfangsfläche 57, an der ein Ringkörper 58 aus einem zähelastischen Werkstoff, z.B. Gummi, Kautschuk oder ein anderer geeigneter Kunststoff beispielsweise durch Vulkanisation oder Klebung befestigt ist. Dieser Ringkörper 58 stellt ein Dämpfungselement der Getriebeanordnung dar, welches die beim Einschalten der Gangstufen mitunter auftretenden hohen mechanischen Schlagbeanspruchungen dämpft und damit die gesamte Getriebeanordnung ebenso wie die Bauteile des Stellmotors vor mechanischen Überbeanspruchungen und frühzeitiger Zerstörung schützt.

An der ebenfalls genuteten Umfangsfläche 59 dieses elastischen Ringkörpers 58 ist ein Ring 60 aus einem ausreichend festen Werkstoff, z.B. Stahl, durch Vulkanisation oder Klebung befestigt, der an seinem Aussenumfang die übliche Verzahnung 61 trägt. Die Form der Verbindungsflächen 57,59 zwischen dem mittleren Ringkörper 59 und den beiden radial angrenzenden Teilen 55 und 60 kann glatt, gezahnt oder wellenförmig sein, wobei jeweils nur eine ausreichende auf die Härte des Materials abgestimmte radiale Stärke des Ringkörpers 58 vorhanden sein muss, um die angestrebten Dämpfungswirkungen zu erzielen.

s Anstatt oder zusätzlich zu der durch das elastische Zahnrad 9 erzielten Dämpfungswirkung kann noch eine geeignete elastische Kupplung 62 (Fig. 1) zwischen zwei drehmomentübertragenen Teilen, z.B. zwischen der Abtriebswelle 8 des Stellmotors und einem Wellenzapfen 63 vorgesehen sein. Die io dargestellte elastische Kupplung besteht aus einer torusförmi-gen Gummimanschette, die mit ihren beiden ringförmigen Innenflächen an Metallhülsen anvulkanisiert ist, die drehfest mit der Welle 8 bzw. dem Wellenzapfen 63 verbunden sind. Die elastische Kupplung kann auch eine andere konstruktive 15 Ausgestaltung aufweisen, z.B. elastisch verformbare Scheiben, elastisch gelagerte Axialzapfen oder andere entsprechende Bauteile, die eine ausreichende Dämpfungswirkung gewährleisten. Statt der elastischen Kupplung können auch Rutschkupplungen eingesetzt werden.

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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführung beschränkt. So kann beispielsweise die Halterung der Nokkenscheiben 25 auf dem Wellenteil 12a mit den zwischenliegenden Abstandshaltern 26 durch eine einfache Schraubklem-2s mung gesichert werden. Um die erfindungsgemässe Schalteinrichtung bei Betrieben einsetzen zu können, deren Getriebegehäuse unterschiedliche Abmessungen aufweisen, kann das Zwischenstück 2 entweder durch ein weiteres Zwischenstück verlängert oder aber gegen ein stärkeres ausgetauscht werden, so In diesem Falle wird zwischen dem im Getriebedeckel 1 gelagerten Wellenzapfen 15 und dem in Fig. 1 linken Teil der Welle 12 ein Verlängerungsstück eingesetzt, das an beiden Enden entsprechende Keilnuten zur drehfesten Verbindung aufweist.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

641881 2 PATENTANSPRÜCHE zelner Gangstufen betätigbar sind, wobei jedes Antriebsag-

1. Schalteinrichtung an einem Zahnräderwechselgetriebe gregat einen Stellmotor aufweist.

einer Werkzeugmaschine mit mehreren Schieberadblöcken Eine derartige Schalteinrichtung ist von der Anmelderin und Schaltstangen, die mittels zugeordneter Antriebsaggre- bereits entwickelt worden (DE-Dbm 77 29 161), bei welcher gate zum Durchschalten einzelner Gangstufen betätigbar 5 für z.B. ein Schaltgetriebe mit achtzehn Gangstufen den drei sind, wobei jedes Antriebsaggregat einen Stellmotor aufweist, hierzu notwendigen Schaltanlagen je ein gesonderter elektri-dadurch gekennzeichnet, dass im jeweiligen Antriebsaggregat scher Stellmotor zugeordnet ist, auf dessen jeweiliger Ab-zwischen der Motorabtriebswelle (8) und der Schaltstange triebswelle eine Nockenscheibe mit mehreren abgekröpft aus-(20) eine Getriebeanordnung zwischengeschaltet ist, dass in gebildeten Schaltnocken angeordnet ist. Auf einer festen der Getriebeordnung mindestens ein Stossdämpferelement (9; io Grundplatte sind mehrere Mikroschalter des elektrischen 62) vorgesehen ist und dass mehrere, einzeln verstellbare Steuerkreises in unterschiedlichen radialen Abständen zur

Nockenscheiben (25) axial hintereinander auf einer getriebe- Drehachse der Motor welle angeordnet, die von den entspre-nen Welle (12,12a) drehfest angeordnet sind, denen je ein chenden Schaltnocken der Scheibe betätigt werden und entSchalter (52) zugeordnet ist. sprechende elektrische Impulse zum Ein- und Ausschalten des

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 jeweiligen Elektromotors an die Steuereinrichtung senden, zeichnet, dass die Getriebeanordnung eine Zahnradunterset- Durch Einschalten des am Getriebedeckel angeschraubten zung (9,10) umfasst, deren angetriebenes Zahnrad (10) auf Elektromotors wird die Drehbewegung seiner Abtriebswelle der die Nockenscheiben (25) tragenden Welle (12) drehfest über ein aufgekeiltes Zwischenstück auf ein Ritzel übertra-aufgezogen ist. gen, das ständig mit einem an einer Schaltstange befestigten

3. Schalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- 20 Zahnstangensegment in Eingriff steht und die Drehbewegung kennzeichnet, dass das Stossdämpfungselement eine Kupp- der Motorwelle durch den Zahneingriff in eine Verschiebebe-lung (62) ist. wegung der Schaltstange umsetzt. Im praktischen Einsatz ha-

4. Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- ben sich jedoch bei dieser bekannten Schalteinrichtung einige zeichnet, dass das Dämpfungselement eines der Zahnräder (9; Probleme herausgestellt, die einerseits in hohen Stossbela-10) der Getriebeanordnung ist, welches ein elastisches 25 stungen der mechanischen Bauteile und zum anderen in der Dampfungselement aufweist. ungünstigen Anordnung der Schaltnocken und Mikroschal-

5. Schalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- ter ihre Ursache hatten._

zeichnet, dass das Zahnrad (9) in seinem radial mittleren Ab- Aufgabe der Erfindung ist es, die Lebensdauer und die Beschnitt einen Ringkörper (58) aus einem elastischen Dämp- triebssicherheit einer Schalteinrichtung der eingangs genann-fungsmaterial aufweist, der mit den beiden angrenzenden 30 ten Art zu verbessern.

formsteifen Ringkörpern (55; 60) fest verbunden ist. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe derart gelöst, wie

6. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- dies im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definiert ist. zeichnet, dass zwischen den Nockenscheiben (25) Abstands- , • Durch die Stossdämpfungselemente in den einzelnen Anhalter (26) auf der Welle (12,12a) drehfest und axial ver- triebsaggregaten zwischen den Schaltstangen und ihren zuge-schiebbar befestigt sind und dass eine Spanneinrichtung (30 35 ordneten Elektromotoren werden harte Anfahrstösse, die bis 33) vorgesehen ist, die in gelöstem Zustand eine Verdre- beim Anlaufen des Motors und/oder beim Eingriff der Schie-hung der einzelnen Nockenscheiben (25) auf der Welle (12, beradblöcke auftreten können, soweit gedämpft, dass die ein-12a) erlaubt und im angespannten Zustand die Nockenschei- zelnen Bauteile der Getriebeanordnung und des Elektromo-ben (25) und die Abstandshalter (26) durch axialen Andruck tors nicht mehr beschädigt werden können. Dies gilt insbe-gegen Verdrehung auf der Welle (12,12a) sichert. 40 sondere für die besonders hohen Stossbelastungen, wenn

7. Schalteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn- beim Einschalten einer neuen Gangstufe im Getriebe Zahn zeichnet, dass die Spanneinrichtung (30 bis 33) eine durch ei- auf Zahn steht. Für diese Fälle, in denen das Einlegen des nen Schraubbolzen (31) betätigbare Kugel-Keilflächen-Über- neuen Ganges nicht ohne weiteres erfolgen kann, kann die setzung (30,32,33) aufweist. Steuerung des Motors der Werkzeugmaschine so ausgelegt

45 sein, dass die in Frage kommenden Getrieberäder mit äusserst

8. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden An- langsamer Drehgeschwindigkeit und wechselnder Drehrich-sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem freien Ende tung weiterdrehen, so dass bei einem erneuten Tätigwerden der Welle (12,12a) eine Scheibe (36) mit Markierungen (38) der Schalteinrichtung eine hohe Wahrscheinlichkeit eines befestigt ist, welche die eingelegte Gangstufe durch ein Fen- stossfreien Eingriffes besteht.

ster (40) in einer gemeinsamen Abdeckhaube (39) anzeigt. 50 Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung

9. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden An- kann das Stossdämpfungselement als sog. elastische Kuppsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (5) hing oder als in sich elastisches Stirnrad einer Zahnrad-Un-des Stellmotors (6) zusammen mit einem Lagerkörper (3) für tersetzung zwischen der Motorabtriebswelle und der Zwi-die parallel zur Abtriebswelle (8) des Stellmotors (6) verlau- schenwelle ausgebildet sein.

fende Welle (12,12a) am Getriebegehäuse (1) angebracht 55 Vorteilhaft weist das Stirnrad mit integriertem Stoss-

sind. dämpfungselement zwischen einem äusseren, die Verzahnung

10. Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden An- tragenden Stahlringkörper und einer Innennabe einen gum-sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende der unelastischen Ring auf, der mit beiden radial angrenzenden Welle (12a) zum Ansetzen eines Werkzeuges als Mehrkant Teilen z.B. durch Vulkanisation befestigt ist. Diese Ausfüh-(42) ausgebildet und in einer Ausnehmung (41) der Abdeck- 60 rung hat den Vorteil eines äusserst geringen Raumbedarfes haube (39) von aussen zugänglich angeordnet ist. und lässt sich auf einfache Weise kostengünstig herstellen.

Zur Erzielung einer gewissen Verzahnungswirkung zwischen der Innennabe, dem gummielastischen Ringkörper und dem gezahnten Aussenring können die jeweiligen Verbundflächen