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Die Erfindung betrifft einen Drehantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Ein solcher Drehantrieb ist bekannt aus GB-A-2 239 053. Dieser bekannte Drehantrieb weist
ein Gehäuse mit einer Arbeitskammer auf, die senkrecht zur Drehachse unterteilt ist und in
der ein Drehkolben angeordnet ist. Die Lageranordnung des Drehkolbens ist die
Lageranordnung der drehbaren Ausgangswelle und ist axial ganz außen auf jeder Seite des Gehäuses
angeordnet. Diese Konstruktion setzt eine genaue Herstellung an mehreren Flächen voraus, wie
an den zusammenwirkenden Flächen, die zwischen dem Drehkolben und der Welle sowie den
Flächen zwischen der Welle und dem Gehäuse zusammen wirken. Außerdem setzt die
Lösung einen komplizierten Zusammenbau voraus, wobei die betreffenden Teile präzise
zueinander passen müssen. Wenn Drehantriebe mit verschiedener Leistung erforderlich sind, muß
der beschriebene Drehantrieb dementsprechend dimensioniert werden.
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SE-C-224 276 beschreibt einen Ringkolbenmotor worin die Kolbeneinheit eine
Lagerverbindung mit dem Gehäuse aufweist. Dieses Dokument behandelt jedoch nicht Probleme, welche
mit der Anpassung des Drehantriebs für verschieden geforderte Leistungen zusammenhängen
und es gibt keine praktischen Möglichkeiten, ein Drehantriebsgehäuse mit einem anderen zu
verbinden.
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US-A-3446120 betrifft einen Schwingantrieb ohne besondere Mittel zur Verbindung eines
Antriebsgehäuses mit einem anderen ähnlichen Gehäuse.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Schwierigkeiten des Standes der Technik
zu beheben und einen Drehantrieb bereit zu stellen, der zu geringen Kosten und mit hoher
Präzision hergestellt werden kann. Diese und andere Aufgaben werden gelöst durch einen
Drehantrieb wie eingangs erwähnt, welcher die Merkmale des kennzeichnenden Teils des
Anspruches 1 aufweist.
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Dadurch daß der Drehkolben selbst von Lagern im Gehäuse getragen wird, wird die Zugabe
von Toleranzen auf ein Mindestmaß begrenzt, so daß die notwendige Genauigkeit leicht
erhalten werden kann. Ferner wird eine Vereinfachung des Zusammenbauverfahrens erreicht,
und das erhaltene Produkt kann dadurch zu einem sehr wettbewerbsfähigen Preis hergestellt
werden. Indem der Drehkolben Mittel aufweist, die mit einer äußeren drehbaren Welle
zusammenwirken, ist weiterhin ein einfacher Austausch möglich, beispielsweise zu einer
längeren oder kürzeren Welle, da die Welle nur eine drehfeste Verbindung mit dem Drehkolben
und keine Lagerverbindung hat, wie im Fall der oben erwähnten Drehantriebe. Die Merkmale
welche die Anpassung der Endwände des Gehäuses betreffen führen dazu, daß zwei oder
mehr Drehantriebsgehäuse zum Anteiben einer gemeinsamen Ausgangswelle im Hinblick auf
Leistung in Reihe gekoppelt werden könne. Auf diese Weise wird eine Art Modul-Bauweise
erhalten, welche es ermöglicht, daß erfindungsgemäße Drehantriebe so kombiniert werden
können, daß eine Reihe von Drehantrieben mit verschiedener Leistung erhalten wird, indem
man einfach eine begrenzte Zahl von Basiseinheiten verbindet und kombiniert. Die hier in
Frage kommende Anpassung ist eine angepaßte Form der aufeinander treffenden Flächen und
Mittel zur Befestigung der Verbindung.
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Das Merkmal, welches die Unterteilung des Gehäuses und den Zusammenbau durch
Rohrnieten betrifft führt zu einem zuverlässigen und Arbeit sparenden Zusammenbau.
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Durch das Merkmal, welches die Anordnung zum Zusammenkuppeln von
Drehantriebsgehäusen unter Verwendung der Bohrungen in den Rohrnieten betrifft, brauchen keine
besonderen Ausnehmungen, Löcher oder der gleichen vorgesehen werden. Diese Kupplung wird
erhalten, ohne daß die jeweiligen Drehantriebe in irgend einer Weise geöffnet werden müssen-
oder ihre Arbeitskammerdichtung betroffen ist.
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Durch das Merkmal von Anspruch 2 wird eine brauchbare Vorrichtung zum
Zusammenwirken mit der drehbaren Welle erhalten, welche durch das Merkmal von Anspruch 3 noch
verbessert wird.
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Das Merkmal von Anspruch 4 definiert eine brauchbare sowie kostensparende Art der
Herstellung wichtiger Teile des Drehantriebes, da die Erfindung solche rationelle
Herstellungsmethoden ermöglicht.
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Das Merkmal von Anspruch 5 bekräftigt weiter die günstige Herstellbarkeit des
erfindungsgemäßen Drehantriebs, da das Unterteilungselement nicht eine getrennte Einheit sondern eine
integrierte Einheit ist, die außer der Funktion als Dichtungsaufnahme auch eine Stoppfunktion
hat.
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Die Erfindung wird mit weiteren Einzelheiten erläutert anhand eines Beispieles und der
beigefügten Zeichnungen, worin
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Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Drehantrieb in einem Schnitt senkrecht zu seiner
Achse;
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Fig. 2 zeigt einen Drehantrieb gemäß Fig. 1 in einem axialen Schnitt und
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Fig. 3 zeigt eine Reihenkupplung von zwei Drehantrieben in einem axialen Schnitt.
Der Drehantrieb gemäß Fig. 1 weist auf ein Gehäuse 2, das eine Arbeitskammer 3 begrenzt,
deren Innenfläche 4 einen kreisförmigen Querschnitt hat und mit einem Drehkolben 5
zusammenwirkt. Der Drehkolben 5 weist wie üblich einen Flügel 6 auf, der über
Kolbendichtungen 7 gegen die Innenfläche 4 der Arbeitskammer abgedichtet ist. In der Mitte ist der
Drehkolben 5 mit einem zylindrischem Abschnitt 8 und mittig in diesem mit einer Bohrung 9
ausgebildet, die mit einer (nicht gezeigten) drehbaren Welle mit einer Achse 6
zusammenwirkt, wobei die Bohrung 9 innen mit Drehübertragungsmitteln versehen ist, in diesem Fall
sogenannten Keilen.
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Zuunterst in der Arbeitskammer 3 zeigt Fig. 1 ein Unterteilungselement 10, daß aus
plattenförmigen Teilen besteht, die sich von der Fläche 4 der Arbeitskammer gegen seinen
Mittelbereich hin erstrecken, wobei die plattenförmigen Teile einerseits eine Anschlag (Stopp) für den
Flügel 6 in den Endstellungen des Kolbens 5 bilden und andererseits ein Dichtungselement 11
aufnehmen, das mit dem zylindrischem Mittelabschnitt 8 des Drehkolbens 5 zusammenwirkt
und so angeordnet ist, daß die Arbeitskammer 3 in eine positive und negative Kammer
unterteilt wird. Koaxial mit der Drehwelle des Drehkolbens 5 ist das Gehäuse 2 in der
Unterteilungsebene mit einer kreisförmigen Führungsnut (Rücksprung) 12 in einem geringen Abstand
außerhalb der Fläche 4 zur Aufnahme eines Führungsringes (15 in Fig. 2) versehen.
Rohrförmige Nieten 13 dienen zur Befestigung der Teile des Gehäuses 3 in der axialen Richtung.
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In Fig. 2 ist dieser Drehantrieb in einem axialen Schnitt gezeigt, wodurch die Teilungsebene
A-A sichtbar ist, welche die in Fig. 1 gezeigte Ebene enthält.
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Fig. 2 zeigt die Führungsnut 12, welche den Führungsring 15 aufnimmt, wodurch das
Zusammenwirken der Vorrichtungen, wenn das Drehantriebsgehäuse zusammengebaut ist, die
Gehäuseteile in einer zuverlässigen Weise führt und ausrichtet. Weiterhin ist ein T-förmiges
Dichtungselement 11 gezeigt, das mit einem axialen länglichen Dichtungsabschnitt 11
versehen ist, der mit dem zylindrischen Mittelteil des Drehkolbens zusammenwirkt und
außerdem einen vertikalen Teil 11 hat. Diese Anordnungen sind jedoch nicht Gegenstand dieser
Patentanmeldung.
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Im gezeigten Beispiel ist der Drehkolben mit einer Lageranordnung versehen, die axial
außerhalb der Arbeitskammer liegt, wodurch Drehkolbenlager 16 mit Rollenelementen so
angeordnet sind, daß sie einerseits in dafür vorgesehene Sitze im jeweiligen Teil des Gehäuses 2
aufgenommen sind und andererseits den Drehkolben drehbar stützen. Der Drehkolben weist wie
oben erwähnt eine Kolbendichtung 7 auf, welche gegen die Arbeitskammerfläche abdichtet
und außerdem eine kreisförmige Dichtung 7 auf, welche gegen die Arbeitskammer radial
außerhalb und die Lager 16 umgebend abdichtet. Fig. 2 zeigt ferner eine Rohrniete 13 zum
axialen Zusammenhalt des Gehäuses und eines Deckels 14 auf jeder Endseite des Gehäuses.
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Im Gebrauch eines Drehantriebs nach Fig. 1 und 2 wird eine Arbeitswelle eingesetzt, die
Drehübertragungsmittel aufweist, welche komplementär zur Bohrung 9 sind, im Fall des
Beispiels sogenannte Keile, was in axialer Richtung verlaufende zahnförmige Vorsprünge
bedeutet, die sich in die Bohrung 9 erstrecken. Diese Arbeitswelle (die nicht gezeigt ist) ist
durch diese Erfindung einfach einstellbar auf die jeweilige Anwendung hinsichtlich ihrer
Länge, ihrer Form bezüglich der Situation außerhalb des Drehantriebs usw. Das kann dadurch
erreicht werden, daß der Drehkolben selbst die Vorrichtung zum lagermäßigen
Zusammenwirken mit dem Gehäuse 2 aufweist, wobei die Vorrichtung in Fig. 2 integrierte, sich seitlich
axial erstreckende Nabenteile 8' sind. Im gezeigten Beispiel haben die Nabenteile 8
kreisförmige zylindrische Gestalt, was normalerweise bevorzugt ist, um den inneren Ring jedes
Lagers 16 aufzunehmen.
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Eine einfache Anpassung des Drehantriebs für verschiedene Anwendungen bedeutet, daß nur
die Arbeitswelle für verschiedene Arbeitsbedingungen möglicherweise modifiziert werden
muß. Dadurch kann die Anpassung des Drehantriebs beschränkt werden auf die
Modifizierung der Länge der Arbeitswelle und/oder die äußere Konfiguration außerhalb des
Drehantriebs.
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Zweck dieser Erfindung ist es, einen Drehantrieb bereitzustellen, der, wenn eine größere
Leistung an der Arbeitswelle gefordert wird, an wenigstens einer seiner Endseiten mit einem oder
mehreren anderen Drehantrieben gekuppelt werden kann, so daß die Achse X der jeweiligen
Drehantriebe zusammenfällt. Das ist in Fig. 3 gezeigt, wonach zwei Drehantriebe in Reihe auf
einer gemeinsamen Welle 9 arbeiten. Im gezeigten Beispiel wird die Verbindung durch
Zugbolzen B oder ähnliche Mittel geliefert, welche sich durch die in den Rohrnieten 13
ausgebildeten Bohrungen erstrecken. Außerdem sind Ausrichthülsen 20 in die Ausnehmungen
eingesetzt, die axial außerhalb der Rohrnieten 13 vorgesehen sind, um die (hier) zwei Drehantriebe
auszurichten. Auf diese Weise werden weitere Mittel innerhalb oder außerhalb der
Drehantriebsgehäuse zur Herstellung der Verbindung der Drehantriebe vermieden, welche
möglicherweise das Gehäuse schwächen könnten oder zusätzliche Schmutz fangende
Unregelmäßigkeiten bilden könnten. Durch die Verbindung kann auch der Winkelhub der erhaltenen
verbundenen Drehantriebseinheit begrenzt werden, indem die Drehkolben 5 und/oder die
Unterteilungselemente 10 der verschiedenen verbundenen Einheiten anfangs verschiedene
Winkelstellungen zueinander haben. Der sich ergebende Drehwinkel wird dadurch der
kleinste gemeinsame freie Drehwinkel aller verbundenen Drehantriebe.
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Durch die Möglichkeit, in der beschriebenen Weise zwei oder mehr Drehantriebe zu einer
Einheit zu verbinden, braucht man nur eine verringerte Zahl von Grundgrößen von
Drehantrieben herzustellen, welche durch Zusammenkuppeln eine große Zahl von
Drehantriebseinheiten mit verschiedenen Leistungen liefern.
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Die Verwendung von Rohrnieten 13 erlaubt eine einfache und saubere Art der Verbindung
von erfindungsgemäßen Drehantrieben mit einem Halter oder einer anderen Basis.
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Die erfindungsgemäßen Drehantriebe können anders als in den Figuren gezeigt hergestellt
werden. Es können daher das Gehäuse sowie der Drehkolben anders geformt sein hinsichtlich
beispielsweise radialer zu axialer Abmessung des Drehantriebs. Der Drehantrieb kann
dadurch
flacher (Fig. 3) oder mehr länglich hergestellt werden, wenn das aus Raumgründen
gefordert wird.
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Auch kann die Lageranordnung zwischen dem Drehkolben und dem Gehäuse anders
angeordnet werden, beispielsweise mit einer anderen Art von Lagern, einer anderen Anordnung
der Nabe 8 usw. Als ein Beispiel sei erwähnt, daß der Drehkolben einen inneren
Buchsenabschnitt aufweisen kann, der seinen Mittelabschnitt 8 umfaßt oder darin angeordnet ist, wobei
der Buchsenteil die Bohrung 9, die Drehübertragungsmittel und möglicherweise die
Nabenabschnitte 8' aufweist und der Buchsenteil möglicherweise in einem anderen, beispielsweise
einem widerstandsfähigerem Material als der Rest des Drehkolbens ausgeführt ist und
möglicherweise besonders präzisionsgefertigte Oberflächen in der Bohrung 9 und/oder an den
Nabenabschnitten 8' aufweist.
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Es ist bevorzugt, daß das erfindungsgemäße Drehantriebsgehäuse durch Spritzguß aus einem
formstabilen Kunststoffmaterial hergestellt ist, das mit einem geeigneten
Verstärkungsmaterial. beispielsweise Glas verstärkt ist. Als ein Beispiel kann auch Kevlar als
Verstärkungsmaterial verwendet werden. Auch Herstellung aus einem geeigneten Metall kann für manche
Ausführungen in Frage kommen.
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Der Drehkolben 5 wird vorzugsweise auch in einem Spritzgußverfahren aus dem gleichen
oder einem ähnlichen Material und möglicherweise mit einem besonderen Buchsenabschnitt
gemäß dem obigen in seinem Mittelabschnitt 8 hergestellt.