DE19628117C2 - Drehantrieb, insbesondere Schwenkmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehantrieb, insbesondere Schwenkmotor, mit einem im Zylindergehäuse axial und gege­ benenfalls rotativ geführten Druckkolben mit Kolbenboden und Kolbenmantel, mit einer ersten im Zylindergehäuse drehbar gelagerten Abtriebswelle, welche auf einer Seite des Zylindergehäuses angeordnet ist, mit einer Druckmediumzuführung und -abführung zur ein- oder beidseitigen Druckbeaufschlagung oder -entlastung der Kolben­ fläche des Druckkolbens unter Erzeugung einer Axialbewegung des Druckkolbens, und mit einer ersten Linear-/Dreh­ bewegungswandelvorrichtung, wie Bewegungsschraubverbin­ dung oder Kurvenrollen- oder Kugelumlaufdrehverbindung, mittels derer der Kolbenmantel des Druckkolbens an die erste Abtriebswelle angeschlossen ist und die Axialbewegung des Druckkolbens in eine Drehbewegung der ersten Abtriebswelle umgewandelt wird.

Ein Drehantrieb bzw. Schwenkmotor der eingangs beschrie­ benen Ausführungsform ist aus der deutschen Zeitschrift "Ölhydraulik und Pneumatik", 30 (1986), Nr. 10, S. 727-736 bekannt­ geworden. Schwenkmotoren gehören zu den sogenannten Hydro­ motoren bzw. luftunterstützten Motoren und arbeiten in der Regel mit begrenzten Drehwinkeln (maximal 720°). Dabei wird die Schwenkbewegung entweder direkt durch Schwenken eines Flügels in einem unterteilten Kreiszylinder oder aus einer geradlinigen Kolbenbewegung heraus mittels eines Getriebes erzeugt. Folglich läßt sich die Familie der Schwenkmotoren grundsätzlich in die sogenannten Drehflügelmotoren und Kolbenschwenkmotoren unterteilen. Bei den letztgenannte Kolbenschwenkmotoren kann die Kolbenbewegung quer zu Abtriebswellenachse erfolgen. Ein Beispiel hierfür sind die Zahnstangenschwenkmotoren. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich insbesondere mit solchen Schwenkmotoren bei denen die Kolbenbewegung in Abtriebswellenachsen­ richtung erfolgt. Folglich ist hier der Druckkolben regel­ mäßig achsensymmetrisch zur Abtriebswellenachse angeordnet.

Sämtlichen Kolbenschwenkmotoren ist gemeinsam, daß durch Beaufschlagung des Druckkolbens mit einem Druckmedium dieser Druckkolben axial bewegt wird und diese Axial­ bewegung in eine Drehbewegung der Abtriebswelle umgewandelt wird. Hierzu ist der Mantel des Druckkolbens an die Abtriebswelle über eine Linear-/Drehbewegungswandelvor­ richtung angeschlossen. Bei dieser Linear-/Drehbewegungs­ wandelvorrichtung kann es sich um eine sogenannte Bewegungsschraubverbindung handeln. Unter einer derartigen Bewegungsschraubverbindung versteht man regelmäßig eine Schraubverbindung, bei welcher Längsbewegungen in Drehbe­ wegungen oder umgekehrt umgesetzt werden. Dies ist z. B. bei Werkzeugmaschinenspindeln oder Schraubstöcken der Fall. Im Rahmen der Erfindung kann die Linear-/Drehbewegungs­ wandelvorrichtung die Wandlung der linearen Bewegung des druckbeaufschlagten Druckkolbens in Rotation auch durch wälzgelagerte Zylindergehäuse bzw. kolbenfeste Kuvenrollen vornehmen, welche in gegenläufig angeordneten Nuten bestimmter Steigung eingebracht sind. Es ist aber auch möglich, die lineare Bewegung in eine Drehbewegung im Rahmen einer sogenannten Kugelumlauf-Verbindung umzu­ wandeln. Dies wird durch einen jeweils am Druckkolben und Zylindergehäuse befestigten, den Abtriebszapfen und Druckkolben umgebenden Kugelkäfigring erreicht, dessen Kugeln einerseits in die an der Abtriebswelle und am Kolben eingebrachten Führungsnuten eingreifen, sich andererseits durch ein Doppelkugellager gegenüber dem Druckkolben bzw. dem Zylindergehäuse abstützen. Weitere Einzelheiten sind in dem vorerwähnten Artikel aus der Zeitschrift "Ölhydraulik und Pneumatik" beschrieben. Bei dem Medium zur Druck­ beaufschlagung handelt es sich regelmäßig um eine Ölhydraulikflüssigkeit.

Ein gattungsgemäßer Drehantrieb ist auch durch die deutsche Offenlegungsschrift DE 39 09 910 A1 bekanntgeworden. Hier wird eine hydraulische Drehbetätigungsvorrichtung mit einem Gehäuse, einem darin axial verschiebbaren gestuften Kolben und einer drehbaren, axial festgehaltenen Welle beschrie­ ben. Zwischen Gehäuse und Kolben ist eine erste Verzahnung und zwischen Kolben und Welle eine zweite Verzahnung vorgesehen. Wenigstens eine Verzahnung setzt dabei die axiale Kolbenbewegung in eine Drehbewegung um. Die Welle ist nahe ihrer Austrittsstelle aus dem Gehäuse über ein erstes Radiallager im Gehäuse und außerdem über ein zweites Radiallager abgestützt. Dieses zweite Radiallager ist zwischen Welle und Kolben gebildet, wobei der Kolben seinerseits über ein drittes Radiallager und ein axial hierzu versetztes viertes Radiallager am Gehäuse abgestützt ist. Hierdurch sollen insgesamt die Radialkräfte, welche bei einer Radialbelastung des freien Wellenendes auftreten, besser als bisher auf das Gehäuse übertragen werden können.

Bei derartigen Drehantrieben, insbesondere Schwenkmotoren, besteht ein Problem darin, daß hiermit regelmäßig nur eine Abtriebswelle hinsichtlich des Drehwinkels und Drehmomentes beeinflußt werden kann. Zwar ist es möglich, diese Abtriebswelle beidseitig aus dem Zylindergehäuse hinaus­ zuführen, jedoch lassen sich in diesem Fall Drehmoment- und Drehwinkelunterschiede an beiden Enden nicht feststellen bzw. frei wählbar einstellen. Denn es ist nach wie vor nur eine beeinflußbare Abtriebswelle verwirklicht.

Endlich beschäftigt sich die deutsche Auslegeschrift DE-AS 14 26 509 mit einem Stellantrieb. Dieser Stellantrieb weist eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle auf, welche mittels Lagern in axialer Richtung gehalten sind. Beide Abtriebswellen sind an entgegengesetzten Enden eines Servokolbens von diesem über Spindeln antreibbar. Sofern der Servokolben mittels Druckflüssigkeit in einer Richtung bewegt wird, erzeugt diese Bewegung eine Drehbewegung beider Abtriebswellen. Vorliegend ist hierzu eine Kugelbüchse mit Kugeln vorgesehen, in welche die Spindel der ersten Abtriebswelle eingeschraubt ist. Diese Kugelbüchse ist durch Flansche gegen Axialbewegung in bezug auf den Servokolben gehalten. Dagegen ist die zweite Abtriebswelle in ein Zwischenglied in Form einer weiteren Kugelbüchse mit Kugeln eingeschraubt, welches mit dem Servokolben dadurch in Verbindung steht, daß ein äußeres Steilgewinde in ein entsprechendes Innengewinde des Servokolbens eingeschraubt ist. Insgesamt sind sowohl Servokolben als auch beide Abtriebswellen mit den Spindeln, Kugelbüchsen und Gewinden äußerst kompliziert gestaltet. Dies ist in fertigungstechnischer Hinsicht nachteilig.

Abgesehen davon baut der bekannte Stellantrieb relativ groß und weist ausladende Abmessungen auf. - Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehantrieb, insbesondere Schwenkmotor, der eingangs beschriebenen Ausführungsform zu schaffen, mit welchem sich auf einfache Weise unter Berücksichtigung einer kompakten Bauform unterschiedliche Drehwinkel und Drehmomente einstellen lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Drehantrieb, insbesondere Schwenkmotor, der eingangs beschriebenen Ausführungsform nach einer ersten Alternative vor, daß zumindest eine zweite im Zylinder­ gehäuse drehbar gelagerte Abtriebswelle auf der anderen Seite des Zylindergehäuses vorgesehen ist, daß die zweite Abtriebswelle an den Kolbenmantel des zwischen den beiden Abtriebswellen angeordneten Druckkolbens über eine zweite Linear-/Drehbewegungswandelvorrichtung angeschlossen ist, wobei die Axialbewegung des Druckkolbens in eine Dreh­ bewegung beider Abtriebswellen umgewandelt wird, daß der Druckkolben doppeltopfförmig ausgebildet ist und zwei vorzugsweise gleichgroß ausgebildete Kolbentöpfe aufweist, wobei der Kolbenboden den gemeinsamen Topfboden bildet, und daß die beiden Abtriebswellen an den jeweiligen Kolbentopf­ innenquerschnitt angepaßte Wellenköpfe besitzen, welche unter Zwischenschaltung der beiden jeweiligen Linear-/Dreh­ bewegungswandelvorrichtungen innenseitig in die Kolbentöpfe eingreifen.

Nach einer zweiten Alternative der Erfindung ist beabsichtigt, daß zumindest eine zweite im Zylindergehäuse drehbar gelagerte Abtriebswelle auf der anderen Seite des Zylindergehäuses vorgesehen ist, daß die zweite Abtriebswelle an den Kolbenmantel des zwischen den beiden Abtriebswellen angeordneten Druckkolbens über eine zweite Linear-/Drehbewegungswandelvorrichtung angeschlossen ist, wobei die Axialbewegung des Druckkolbens in eine Drehbewegung beider Abtriebswellen umgewandelt wird, daß der Druckkolben hutförmig ausgebildet ist, daß die erste Abtriebswelle einen an den Hutinnenquerschnitt angepaßten Wellenkopf aufweist, daß die zweite Abtriebswelle einen an den Hutaußenquerschnitt angepaßten Wellenkragen besitzt, welcher den Druckkolben außenseitig übergreift und daß die erste Abtriebswelle unter Zwischenschaltung der ersten Linear-/Drehbewegungswandelvorrichtung innenseitig in die Innenhutfläche und die zweite Abtriebswelle unter Zwischenschaltung der zweiten Linear-/Drehbewegungswandel­ vorrichtung außenseitig in die Außenhutfläche eingreift. - Durch diese Maßnahmen der Erfindung wird zunächst einmal ein Drehantrieb zur Verfügung ge­ stellt, welcher die Einstellung unterschiedlicher Drehwinkel und Drehmomente an beiden sich im Zylindergehäuse gegenüberliegenden Abtriebswellen ermöglicht.

So läßt sich ein verschiedener Drehwinkel bei sich gegenüberlie­ genden Abtriebswellen und dazwischen angeordnetem einteiligen Druckkolben bereits dadurch erreichen, daß die Bewegungsschraub­ verbindungen zwischen Mantel und jeweiliger Abtriebswelle mit gegenläufigem Gewinde und jeweils unterschiedlicher Steigung ausgeführt sind. Sobald der Druckkolben einseitig mit Druck be­ aufschlagt wird, entfernt sich der Druckkolben von der Abtriebs­ welle und erzeugt gleichzeitig eine Rotation der entsprechenden Welle. Da die andere Abtriebswelle ebenfalls an den Mantel ange­ schlossen ist, wird auch sie infolge der Linearbewegung des Druckkolbens gedreht. Für den Fall, daß jeweils geläufige Gewin­ de, beispielsweise Links- und Rechtsgewinde verwirklicht sind, erfolgt die Drehung gleichsinnig. Wählt man nun die Steigungen jeweils unterschiedlich, so lassen sich folglich an beiden Enden des Zylindergehäuses unterschiedliche Drehwinkel der Abtriebs­ wellen einstellen. Diese unterschiedlichen Drehwinkel lassen sich praktisch "fixieren", indem die Druckzufuhr der Hydraulik­ flüssigkeit nach Erreichen des Drehwinkels abgestellt wird und der Druck gehalten wird. In diesem Zusammenhang sollte betont werden, daß selbstverständlich die vorbeschriebenen Vorteile und Wirkungen auch dann erreicht werden, wenn anstelle der Bewe­ gungsschraubverbindungen allgemein die Linear-/Drehbewegungs­ wandelvorrichtungen beider Abtriebswellen unterschiedliche Stei­ gungen und/oder Drehrichtungen aufweisen.

Auf ähnliche Weise lassen sich auch unterschiedlich erreichbare Drehmomente an beiden Abtriebswellen erzeugen. Dies gelingt im einfachsten Fall dadurch, daß die für die Druckbeaufschlagung und Kraftübertragung relevanten beiden Seiten der Kolbenflächen des Druckkolbens unterschiedlich groß gestaltet sind, d. h. un­ terschiedliche Flächeninhalte aufweisen. Folglich lassen sich - bei gleichem Druck - unterschiedliche Linearkräfte auf die bei­ den Abtriebswellen übertragen und führen ihrerseits zu verschie­ denen Drehmomenten an den Enden der jeweiligen Abtriebswelle. Selbstverständlich ist es auch möglich, mit unterschiedlichen Drucken zu arbeiten und folglich den gleichen Effekt zu erzie­ len. Dies bleibt dem jeweiligen Anwender überlassen. Regelmäßig ist jedoch der Druckkolben einteilig ausgebildet. In diesem Fall lassen sich unterschiedliche Drehmomente an beiden Abtriebswel­ len in der Weise erzeugen, daß die am Druckkolben angreifende einzige Linearkraft abtriebswellenseitig an unterschiedlich im Vergleich zur Abtriebswellenachse beabstandeten Punkten an­ greift. Dies gelingt im einfachsten Fall dadurch, daß die beiden Abtriebswellen und der dazwischen angeordnete Druckkolben koa­ xial auf der Zylindergehäuselängsachse angeordnet sind, wobei die Linear-/Drehbewegungswandelvorrichtung beider Abtriebswellen einen unterschiedlichen Abstand von der Zylindergehäuselängsach­ se aufweisen. Durch diesen unterschiedlichen Abstand der Linear- /Drehbewegungswandelvorrichtung ist der Abstand der Wirkungsli­ nie der jeweils angreifenden (gleichen) Linearkraft vom Dreh­ punkt gleichfalls unterschiedlich und folglich auch das erzeugte Drehmoment.

Es sollte betont werden, daß der Druckkolben nicht nur eine rei­ ne Linearbewegung vollführen kann, sondern zusätzlich auch ro­ tieren kann. Dies gelingt im einfachsten Fall dadurch, daß der Druckkolben ein Außengewinde aufweist, welches in ein entspre­ chendes Innengewinde im Zylindergehäuse eingreift. In diesem Fall wird die Axialbewegung des Druckkolbens praktisch in eine summierte Drehbewegung umgewandelt, welche sich aus der Drehbe­ wegung des Druckkolbens und der überlagerten Drehbewegung der Abtriebswellen zusammensetzt. Insgesamt ergeben sich durch die aufgezeigten Variationen vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten, die je nach Anwendungs- und Einsatzzweck vom Fachmann gewählt werden können. Dabei ist zu berücksichtigen, daß Schwenkmotoren regelmäßig mit ihrer kompakten zylindrischen Bauform raumsparend in Werkzeugmaschinen, Bergbaumaschinen, Landmaschinen, Transfer­ straßen, Verpackungsmaschinen und Kunststoffverarbeitungsmaschi­ nen eingesetzt werden. Zusätzlich kennt man auch die Anwendung in Prüfmaschinen sowie bei Armaturen und in Maschinen und Anla­ gen für den Schiff- und Wasserbau. Bekannt sind auch Einsatzmög­ lichkeiten in der Lüftungstechnik sowie Handhabungstechnik und hier insbesondere in explosionsgefährdeten Räumen.

Weiter wird durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erreicht, daß sich beispielsweise an sich gegenüberliegenden Abtriebswellen einstellende Drehwinkel und Drehmomente leicht erfassen lassen. Hierbei macht sich die Erfindung die Tatsache zunutze, daß bei angreifendem Drehmoment an einer Abtriebswelle der Drehantrieb praktisch als Pumpe, insbesondere Hydraulikölpumpe, wirkt. D. h., sobald ein Drehmoment an einer Abtriebswelle angreift, wird der Druckkolben linear verschoben und eine Druckänderung in der ent­ sprechenden Hydrauliköl-Zuführleitung erzeugt, sofern diese Zu­ führleitung abgesperrt ist. Diese Druckänderung kann registriert werden und als Signal zur Weiterverarbeitung zum Einsatz kommen. Ebenso lassen sich entsprechende Drehwinkel oder auch Drehwinkeländerungen erfassen. Gleichzeitig ist es möglich, Unterschiede der an beiden Abtriebswellen angreifenden Drehmomente durch Vergleich der sich jeweils einstellenden Drucke zu registrieren. Vergleichbares gilt für den Fall, daß Drehwinkelunterschiede erfaßt werden sollen. Jedenfalls läßt sich der erfindungsgemäße Drehantrieb nicht nur als Antrieb, sondern gleichzeitig als Überwachungseinrichtung einsetzen.

Sofern die Kolbentöpfe bei der ersten Alternativaus­ führungsform gleichgroß ausgebildet sind, läßt sich der Druckkolben besonders einfach fertigen, da er nun praktisch (spiegel-)symmetrisch in bezug auf den gemeinsamen Topfboden ausgebildet ist. Gleichzeitig können beide Abtriebswellen gleich ausgebildet werden, da die Kolbentöpfe und damit die Wellenköpfe gleichgroß ausgeführt werden können. - Die andere Alternativausführungsform erlaubt einen besonders kompakten Aufbau des Drehantriebes, da sich die beiden Abtriebswellen praktisch überlappen können, weil der hutförmige Druckkolben mit innenseitiger Abtriebswelle quasi in die andere Abtriebswelle mit Wellenkragen eintauchen kann. Gleichzeitig stellen sich hierdurch größtenteils von selbst unterschiedliche Abstände der Linear-/Drehbewegungswandelvorrichtungen von der Zylindergehäuselängsachse ein, so daß sich auf einfache Weise unterschiedliche Drehmomente an den beiden Abtriebswellen übertragen lassen. Hierin sind die wesentlichen Vorteile der Erfindung zu sehen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden im folgenden beschrieben. Regelmäßig weist der Druckkolben eine umlaufende Runddichtung zur gegenseitigen Abdichtung der jeweils unabhängig voneinander mit dem Druckmedium beaufschlagbaren Seiten der Kolbenfläche des Druckkolbens auf. Die Abtriebswellen besitzen bevorzugt einen Lagerbund und sind mittels einer in den Lagerbund eingreifenden, im Zylindergehäuse befestigbaren Lagerschale drehbar im Zylindergehäuse gelagert. Dabei ist die Lagerschale in der Regel zweiteilig ausgebildet, wobei die Lagerschale und das Zylindergehäuse jeweils eine halbkreisförmige Ringnut aufweisen, und wobei beide Ringnuten unter gegenseitiger Ausrichtung von Lagerschale und Zylindergehäuse einen Kreisringkanal bilden und die Lagerschale durch Einschieben eines Drahtes in den Kreisringkanal bei ausgerichteter Lagerschale und Zylindergehäuse im Zylindergehäuse befestigbar ist. Insgesamt wird hierdurch ein einfacher und kostengünstiger Einbau der jeweiligen Abtriebswelle in das Zylindergehäuse erreicht. Dies gilt insbesondere unter Be­ rücksichtigung der Tatsache, daß es sich bei dem Zylindergehäuse um ein regelmäßig fertig konfektioniertes Hydraulik-Pneumatik- Rohr handelt, welches lediglich durch Nachbearbeiten an den je­ weiligen Einsatzzweck angepaßt werden muß. Zur jeweils endseiti­ gen Abdichtung des Zylindergehäuses weist jede Antriebswelle ei­ nen Dichtkragen, z. B. eine im Füge-Schrumpfverfahren aufgebrach­ te (Sphäro-)Gußscheibe mit umlaufender Runddichtung auf.

Endlich sind in einer oder beiden Druckmediumzuführungen und - abführungen Druckmeßeinrichtungen vorgesehen. Dabei können diese Druckmeßeinrichtungen weiter an Steuerungseinrichtungen ange­ schlossen sein, welche in Abhängigkeit vom Druck Steuerbefehle ausgeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Aus­ führungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Drehan­ trieb und

Fig. 2 eine andere Ausführungsform des Drehantriebes.

In die Figuren ist ein Drehantrieb, in den beiden Ausführungs­ beispielen jeweils ein Steilgewinde-Schwenkmotor gezeigt. Dieser Schwenkmotor weist in seinem grundsätzlichen Aufbau ein Zylin­ dergehäuse 1 und einen in dem Zylindergehäuse 1 axial und gege­ benenfalls rotativ geführten Druckkolben 2 mit Kolbenboden 2a und Kolbenmantel 2b auf. Zusätzlich ist eine erste im Zylinder­ gehäuse 1 drehbar gelagerte Abtriebswelle 3a vorgesehen, welche auf einer Seite des Zylindergehäuses 1 angeordnet ist. Weiter ist eine zweite drehbar gelagerte Abtriebswelle 3b gezeigt, wel­ che der ersten Abtriebswelle 3a gegenüberliegt. Zur ein- oder beidseitigen Beaufschlagung oder Entlastung der Kolbenfläche des Druckkolbens 2 sind als Druckmediumzuführung und -abführung aus­ gebildete Zu- und Abführleitungen 5 für ein Druckmedium vorgese­ hen. Dabei führt eine entsprechende Beaufschlagung oder Entla­ stung des Druckkolbens 2 zu einer Axialbewegung dieses Druckkol­ bens 2. Die erste Abtriebswelle 3a ist über eine erste Linear- /Drehbewegungswandelvorrichtung, in den Ausführungsbeispielen Bewegungsschraubverbindung 4', an den Kolbenmantel 2b des Druck­ kolbens 2 angeschlossen. Die zweite ebenfalls im Zylindergehäuse 1 drehbar gelagerte Abtriebswelle 3b auf der anderen Seite des Zylindergehäuses 1 ist gleichfalls an den Kolbenmantel 2b des zwischen den beiden Abtriebswellen 3a und 3b angeordneten Druck­ kolbens 2 über eine zweite Linear-/Drehbewegungswandel­ vorrichtung, in den Ausführungsbeispielen Bewegungsschraubver­ bindung 4", angeschlossen. Auf diese Weise wird die Axialbewe­ gung des Druckkolbens 2 in eine Drehbewegung beider Antriebswel­ len 3a und 3b umgewandelt. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, anstelle der Bewegungsschraubverbin­ dungen 4', 4" die eingangs erwähnten Kurvenrollen- oder Kugelum­ laufdrehverbindungen vorzusehen, welche jeweils in Führungsnuten eingreifen.

Die beiden den jeweiligen Abtriebswellen 3a, 3b zugewandten Sei­ ten der Kolbenfläche des Druckkolbens 2 sind unabhängig vonein­ ander - und damit selbstverständlich auch wahlweise - mit Druck beaufschlagbar. Zur Druckbeaufschlagung wird eine Ölhydraulik­ flüssigkeit eingesetzt, welche in das Zylindergehäuse 1 über zu­ mindest zwei Zu- und Abführleitungen 5 zur unabhängigen Druckbe­ aufschlagung der jeweiligen Seiten der Kolbenflächen des Druck­ kolbens 2 eingebracht wird. Die beiden Abtriebswellen 3a, 3b liegen sich im Ausführungsbeispiel gegenüber, wobei der Druck­ kolben 2 einteilig ausgeführt und zwischen den beiden Abtriebs­ wellen 3a, 3b angeordnet ist. Die beiden Abtriebswellen 3a, 3b und der dazwischen befindliche Druckkolben 2 sind koaxial auf der Zylindergehäuselängsachse A angeordnet. Der Druckkolben 2 kann eine Axial- und gegebenenfalls Rotationsbewegung ausführen. Im Falle einer zusätzlichen Rotationsbewegung ist am Druckkolben 2 ein Außengewinde vorgesehen, welches in ein entsprechendes In­ nengewinde im Zylindergehäuse 1 eingreift. Dies ist jedoch im Ausführungsbeispiel nicht gezeigt. Hier führt der Druckkolben lediglich eine Axialbewegung aus, wobei zur gleitenden Unter­ stützung umlaufende Führungsbänder 6, z. B. aus PTFE (Polytetrafluorethylen) vorgesehen sind. Zusätzlich weist der Druckkolben 2 eine umlaufende Runddichtung 7 zur gegenseitigen Abdichtung der jeweils unabhängig voneinander mit Druck beauf­ schlagbaren Seiten der Kolbenfläche des Druckkolbens 2 auf.

Die Abtriebswellen 3a, 3b weisen jeweils einen Lagerbund 8 auf und sind mittels einer in den Lagerbund 8 eingreifenden, im Zy­ lindergehäuse 1 befestigbaren, Lagerschale 9 im Zylindergehäuse 1 drehbar gelagert. Zur Reduzierung der Gleitreibung zwischen der jeweiligen Abtriebswelle 3a, 3b und der Lagerschale 9 ist ein Kunststoffgleitlager 11 vorgesehen. Die Lagerschale 9 ist zweiteilig ausgebildet, wobei die Lagerschale 9 und das Zylin­ dergehäuse 1 jeweils eine halbkreisförmige Ringnut 14a, 14b auf­ weisen und beide Ringnuten 14a, 14b unter gegenseitiger Ausrich­ tung von Lagerschale 9 und Zylindergehäuse 1 einen Kreisringka­ nal bilden, und wobei die Lagerschale 9 durch Einschieben eines Drahtes 10 in den Kreisringkanal bei ausgerichteter Lagerschale 9 und Zylindergehäuse 1 im Zylindergehäuse 1 befestigbar ist. Darüber hinaus weist jede Abtriebswelle 3a, 3b zur jeweils end­ seitigen Abdichtung des Zylindergehäuses 1 einen Dichtkragen, z. B. eine im Füge-Schrumpfverfahren aufgebrachte (Sphäro-)Guß­ scheibe 12 mit umlaufender Runddichtung auf. Im oberen Teil der Fig. 1 ist eine andere Abdichtungsvariante des Zylindergehäuses 1 gezeigt. Hier ist ein Dichtring 13 verwirklicht, welcher mit­ tels eines Sprengringes im Zylindergehäuse 1 gehalten ist und jeweils eine zylindergehäuseseitige und abtriebswellenseitige Dichtung aufweist.

Nach dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Druckkolben 2 doppeltopfförmig ausgebildet und weist zwei Kol­ bentöpfe 2' auf, wobei der Kolbenboden 2a den gemeinsamen Topf­ boden bildet, und wobei die beiden Abtriebswellen 3a, 3b an den jeweiligen Kolbentopfinnenquerschnitt angepaßte Wellenköpfe 3a', 3b' besitzen, welche unter Zwischenschaltung der beiden jeweili­ gen Linear-/Drehbewegungswandelvorrichtungen 4', 4" innenseitig in die Kolbentöpfe 2' eingreifen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Kolbentöpfe 2' gleichgroß ausgebildet.

Nach dem anderen, in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei­ spiel, ist der Druckkolben 2 hutförmig ausgeführt, wobei die er­ ste Abtriebswelle 3a einen an den Hutinnenquerschnitt angepaßten Wellenkopf 3a' aufweist, die zweite Abtriebswelle 3b einen an den Hutaußenquerschnitt angepaßten Wellenkragen 3b" besitzt, welcher den Druckkolben 2 außenseitig übergreift, und wobei die erste Abtriebswelle 3a unter Zwischenschaltung der ersten Line­ ar-/Drehbewegungswandelvorrichtung 4' innenseitig in die Innen­ hutfläche und die zweite Abtriebswelle 3b unter Zwischenschal­ tung der zweiten Linear-/Drehbewegungswandelvorrichtung 4" außenseitig in die Außenhutfläche eingreift. Bei dieser Variante sind die den Abtriebswellen 3a, 3b zugeordneten Bewegungs­ schraubverbindungen 4', 4" in unterschiedlichem Abstand von der Zylindergehäuselängsachse A angeordnet. Dies ist durch Ab­ standspfeile angedeutet. Dadurch lassen sich problemlos unter­ schiedliche Drehmomente an den Abtriebswellen 3a, 3b einstellen. Verschiedene Drehwinkel lassen sich endseitig bei beiden Ab­ triebswellen 3a, 3b dadurch erreichen, daß die Bewegungsschraub­ verbindungen 4', 4" beider Abtriebswellen 3a, 3b unterschiedli­ che Steigungen und/oder Drehrichtungen aufweisen. Zusätzlich ist es möglich, Druckmeßeinrichtungen in den beiden Zu- und Abführ­ leitungen 5 für das Druckmedium vorzusehen. Dies ist jedoch ebensowenig gezeigt wie Steuerungseinrichtungen, an welche die Druckmeßeinrichtungen angeschlossen sind und welche in Abhängig­ keit vom Druck Steuerbefehle ausgeben.

Die Funktionsweise des Drehantriebes wird im folgenden erläu­ tert. Hierzu wird Bezug auf die Ausführungsform nach Fig. 1 ge­ nommen. Sobald über die linke Zu- und Abführleitung 5 Druckmedi­ um einströmt, wird die linke Seite der Kolbenfläche des Druck­ kolbens 2 entsprechend mit Druck beaufschlagt und bewegt sich nach rechts, da die erste Abtriebswelle 3a lediglich drehbar und nicht axial verschiebbar im Zylindergehäuse 1 gelagert ist. Folglich führt eine Druckerhöhung im linken Teil des Zylinderge­ häuses 1 zu einer Verschiebung des Druckkolbens 2 nach rechts. Diese Verschiebung des Druckkolbens 2 kann gleichzeitig mit ei­ ner Rotation dieses Druckkolbens 2 verbunden sein. Dies ist je­ doch nicht gezeigt. Auf jeden Fall führt eine entsprechende Be­ wegung des einteiligen Druckkolbens 2 dazu, daß die linke Ab­ triebswelle 3a gedreht wird. Dabei hängen Drehwinkel und Dreh­ richtung von der Ausbildung der Bewegungsschraubverbindung 4 ab. Ebenso ist der maximale Schwenkwinkel hierdurch und durch den angedeuteten Hub H vorgegeben. Durch die Axialbewegung des Druckkolbens 2 wird auch die rechte Abtriebswelle 3b in Rotation versetzt. Auch hier hängen Drehwinkel und Drehrichtung von der Ausbildung der Bewegungsschraubverbindung 4" ab. Sofern beide Gewinde jeweils gegenläufig mit gleicher Steigung ausgebildet sind, bewegen sich beide Abtriebswellen 3a, 3b gleichsinnig. Das auf die jeweilige Abtriebswelle 3a, 3b übertragbare Drehmoment hängt von der aufgebrachten Linearkraft und damit beispielsweise von dem erzeugten Druck und davon ab, ob beide Seiten der Kol­ benfläche des Druckkolbens 2 unterschiedlich groß ausgebildet sind, d. h. unterschiedliche Flächeninhalte aufweisen. Dies kommt jedoch nur bei einem mehrteiligen Druckkolben 2 zum Tragen.

Selbstverständlich kann auch die rechte Seite der Kolbenfläche über die rechte Zu- und Abführleitung 5 mit Druckmedium beauf­ schlagt werden. Darüber hinaus ist eine beidseitige Druckbeauf­ schlagung - alternierend oder gleichzeitig - möglich.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 werden bei einer am einteili­ gen Druckkolben 2 angreifenden Linearkraft unterschiedliche Drehmomente an den beiden Abtriebswellen 3a, 3b dadurch erzeugt, daß die jeweiligen Bewegungsschraubverbindungen 4', 4" von der Zylindergehäuselängsachse A unterschiedlich beabstandet sind. Folglich greift die Linearkraft bzw. dessen Wirkungslinie an un­ terschiedlichen Abständen im Vergleich zur Drehachse (Zylinder­ gehäuselängsachse A) an. Dies führt zu entsprechend unterschied­ lichen Drehmomenten an den Abtriebswellen 3a, 3b.

Für den Fall, daß an einer Abtriebswelle 3a, 3b ein Drehmoment angreift bzw. ein bestimmter Drehwinkel eingestellt wird, arbei­ tet der entsprechende Bereich des Zylindergehäuses 1 praktisch als "Pumpe". Folglich kann bei geschlossener Zu- und Abführlei­ tung 5 der Druck gemessen werden, welcher ein Maß für das anste­ hende Drehmoment und den Drehwinkel ist. In Abhängigkeit von dem gemessenen Druck lassen sich Steuerbefehle ausgeben.

Claims (13)

1. Drehantrieb, insbesondere Schwenkmotor, mit einem Zylindergehäuse (1), mit einem im Zylindergehäuse (1) axial und gegebenenfalls rotativ geführen Druckkolben (2) mit Kolbenboden (2a) und Kolbenmantel (2b), mit einer ersten im Zylindergehäuse (1) drehbar gelagerten Abtriebswelle (3a), welche auf einer Seite des Zylindergehäuses (1) angeordnet ist, mit einer Druckmediumzuführung und -abführung (5) zur ein- oder beidseitigen Druckbeaufschlagung oder -entlastung der Kolbenfläche des Druckkolbens (2) unter Erzeugung einer Axialbewegung des Druckkolbens (2), und mit einer ersten Linear-/Drehbewegungswandelvorrichtung, wie Bewegungs­ schraubverbindung (4') oder Kurvenrollen- oder Kugelumlauf­ drehverbindung, mittels derer der Kolbenmantel (2b) des Druckkolbens (2) an die erste Abtriebswelle (3a) angeschlossen ist und die Axialbewegung des Druckkolbens (2) in eine Drehbewegung der ersten Abtriebswelle (3a) umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine zweite im Zylindergehäuse (1) drehbar gelagerte Abtriebswelle (3b) auf der anderen Seite des Zylindergehäuses (1) vorgesehen ist, daß die zweite Abtriebswelle (3b) an den Kolbenmantel (2b) des zwischen den beiden Abtriebswellen (3a, 3b) angeordneten Druckkolbens (2) über eine zweite Linear-/Drehbewegungs­ wandelvorrichtung (4") angeschlossen ist, wobei die Axialbewegung des Druckkolbens (2) in eine Drehbewegung beider Abtriebswellen (3a, 3b) umgewandelt wird, daß der Druckkolben (2) doppeltopfförmig ausgebildet ist und zwei vorzugsweise gleichgroß ausgebildete Kolbentöpfe (2') aufweist, wobei der Kolbenboden (2a) den gemeinsamen Topfboden bildet, und daß die beiden Abtriebswellen (3a, 3b) an den jeweiligen Kolbentopfinnenquerschnitt angepaßte Wellenköpfe (3a', 3b') besitzen, welche unter Zwischenschaltung der beiden jeweiligen Linear-/Drehbewe­ gungswandelvorrichtungen (4', 4") innenseitig in die Kolbentöpfe (2') eingreifen.

2. Drehantrieb nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine zweite im Zylindergehäuse (1) drehbar gelagerte Abtriebswelle (3b) auf der anderen Seite des Zylindergehäuses (1) vorgesehen ist, daß die zweite Abtriebswelle (3b) an den Kolbenmantel (2b) des zwischen den beiden Abtriebswellen (3a, 3b) angeordneten Druckkolbens (2) über eine zweite Linear-/Drehbewegungswandelvorrichtung (4") angeschlossen ist, wobei die Axialbewegung des Druckkolbens (2) in eine Drehbewegung beider Abtriebswellen (3a, 3b) umgewandelt wird, daß der Druckkolben (2) hutförmig ausgebildet ist, daß die erste Abtriebswelle (3a) einen an den Hutinnenquerschnitt angepaßten Wellenkopf (3a') aufweist, daß die zweite Abtriebswelle (3b) einen an den Hutaußenquerschnitt angepaßten Wellenkragen (3b") besitzt, welcher den Druckkolben (2) außenseitig übergreift, und daß die erste Abtriebswelle (3a) unter. Zwischenschaltung der ersten Linear-/Drehbewegungswandelvorrichtung (4') innenseitig in die Innenhutfläche und die zweite Abtriebswelle (3b) unter Zwischenschaltung der zweiten Linear-/Drehbewegungswandelvorrichtung (4") außenseitig in die Außenhutfläche eingreift.

3. Drehantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (2) eine umlaufende Runddichtung (7) zur gegenseitigen Abdichtung der jeweils unabhängig voneinander mit dem Druckmedium beaufschlagbaren Seiten der Kolbenfläche des Druckkolbens (2) aufweist.

4. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Seiten der Kolbenfläche des Druckkolbens (2) unterschiedlich groß ausgebildet sind.

5. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkolben (2) einteilig ausgebildet ist.

6. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswellen (3a, 3b) jeweils einen Lagerbund (8) aufweisen und mittels einer in den Lagerbund (8) eingreifenden, im Zylindergehäuse (1) befestigbaren, Lagerschale (9) drehbar gelagert sind.

7. Drehantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (9) zweiteilig ausgebildet ist, daß die Lagerschale (9) und das Zylindergehäuse (1) jeweils eine halbkreisförmige Ringnut (14a, 14b) aufweisen, wobei beide Ringnuten (14a, 14b) unter gegenseitiger Ausrichtung von Lagerschale (9) und Zylindergehäuse (1) einen Kreisringkanal bilden, und daß die Lagerschale (9) durch Einschieben eines Drahtes (10) in den Kreisringkanal bei ausgerichteter Lagerschale (9) und Zylindergehäuse (1) im Zylindergehäuse (1) befestigbar ist.

8. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Abtriebswelle (3a, 3b) zur jeweils endseitigen Abdichtung des Zylindergehäuses (1) einen Dichtkragen, so eine im Füge-Schrumpfverfahren aufge­ brachte (Späro-)Gußscheibe (12) mit umlaufender Runddich­ tung, aufweist.

9. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Linear-/Drehbewegungswandelvor­ richtungen (4', 4") beider Abtriebswellen (3a, 3b) einen unterschiedlichen Abstand von der Zylindergehäuselängsachse (A) aufweisen.

10. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Linear-/Drehbewegungswandelvor­ richtungen (4', 4") beider Abtriebswellen (3a, 3b) unterschieldiche Steigungen und/oder Drehrichtungen aufweisen.

11. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abtriebswellen (3a, 3b) und der dazwischen befindliche Druckkolben (2) koaxial auf der Zylindergehäuselängsachse (A) angeordnet sind.

12. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in einer oder beiden Druckmedium­ zuführungen und -abführungen (5) für das Druckmedium Druckmeßeinrichtungen vorgesehen sind.

13. Drehantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmeßeinrichtungen an Steuerungseinrichtungen angeschlossen sind, welche in Abhängigkeit vom Druck Steuerbefehle ausgeben.