WO2023057297A1

WO2023057297A1 - Drehantriebsvorrichtung

Info

Publication number: WO2023057297A1
Application number: PCT/EP2022/077103
Authority: WO
Inventors: Daniel FÖCKERSPERGER
Original assignee: Föckersperger, Walter
Priority date: 2021-10-04
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2023-04-13
Also published as: DE202021105349U1

Abstract

Ein Drehantriebsvorrichtung (1) zum Drehantrieb einer Trommel (3) einer von einem Tragrahmen (5) getragenen Seilwinde weist zwei voneinander unabhängig betätigbare, parallel angeordnete Schwenkkolbenmotoren (10, 30) mit jeweils einem Motorgehäuse (12, 32) und einer Motorwelle (14, 15) auf. Die Motorgehäuse (12, 32) sind jeweils mit der Trommel (3) drehfest verbunden. In einem Kraftübertragungsweg zwischen den Motorwellen (14, 15) und dem Tragrahmen (5) ist jeweils eine richtungsschaltbare Freilaufkupplung (20, 40) angeordnet, durch die die jeweilige Motorwelle (14, 15) mit dem Tragrahmen (5) kraftübertragend verbindbar ist.

Description

Drehantriebsvorrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehantriebsvorrichtung, insbesondere einen Seilwindenantrieb, zum Drehantrieb einer Trommel, insbesondere einer von einem Tragrahmen getragenen Seilwinde.

Derartige Seilwinden dienen zum Schleppen schwerer Bodenbearbeitungsgeräte, z.B. Verlegepflüge, mit denen flexible Strangmaterialien, z.B. Stromkabel, Blitzschutzkabel, Warnbänder, Abdeckbänder, Rohre oder dergleichen im Erdreich verlegt werden können. Aus der WO 03/053821 A1 ist eine mobile Seilwindenanordnung bekannt, die eine Seilwinde, die um eine Trommelachse gelagerte Seiltrommel zum Auf- und Abwickeln eines Seils, und einen Tragrahmen zur Lagerung von die Trommelachse definierenden Trommellagern aufweist. Der Tragrahmen ist an dem Fahrgestell eines Zugfahrzeugs befestigt, so dass die Seilwinde durch den Tragrahmen am Fahrgestell abgestützt ist. Der Trommelantrieb in Form eines Elektro- oder Hydromotors befindet sich in der Trommel, wobei zwischen dem Trommelantrieb und der Trommel eine betätigbare Kupplung angeordnet ist.

Obwohl die Seilwindenanordnung der WO 03/053821 A1 für relativ hohe Seilzugkräfte im Bereich von bis zu 80 t geeignet ist und hohe Drehmomente erreicht werden, besteht ein Verbesserungspotential darin, noch höhere Lasten und Drehmomente auch bei niedriger Drehzahl mit einer hohen Laufruhe der Anordnung zu erzielen.

Ausgehend von der WO 03/053821 A1 hat die Erfindung daher die Aufgabe, eine Drehantriebsvorrichtung bereitzustellen, die für höchste Seilzuglasten und Drehmomente auch bei niedriger Drehzahl geeignet ist und sich durch eine besonders hohe Laufruhe auszeichnet.

Die Aufgabe wird durch eine Drehantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 13.

Die erfindungsgemäße Drehantriebsvorrichtung, die insbesondere als ein Seilwindenantrieb ausgeführt sein kann, zum Drehantrieb einer Trommel, insbesondere einer von einem Tragrahmen getragenen Seilwinde zeichnet sich durch zwei voneinander unabhängig betätigbare, parallel angeordnete Schwenkkolbenmotoren mit jeweils einem Motorgehäuse und einer Motorwelle aus. Die Motorgehäuse sind jeweils mit der Trommel drehtest verbunden. In einem Kraftübertragungsweg zwischen den Motorwellen und dem Tragrahmen ist jeweils eine richtungsschaltbare Freilaufkupplung angeordnet, durch die die jeweilige Motorwelle mit dem Tragrahmen kraftübertragend verbindbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder der Schwenkkolbenmotoren, die auch als Schwenkflügelmotoren bezeichnet werden können, ein Hydraulikmotor. In einer alternativen Ausführungsform kann anstelle des Hydraulikmotors ein Fluidmotor, z.B. ein Pneumatikmotor, zur Anwendung kommen. Das Motorgehäuse des Schwenkkolbenmotors wird von der Motorwelle durchdrungen. Diametral entgegengesetzte Arbeitskolben sind drehfest mit dem Motorgehäuse verbunden und diametral entgegengesetzte Abstützkolben sind drehfest mit der Motorwelle verbunden. In Umlaufrichtung der Arbeitskolben um die Motorwelle sind die Arbeits- und Abstützkolben abwechselnd so angeordnet, dass zwischen jedem Arbeitskolben und jedem Abstützkolben eine abgedichtete Druckkammer entsteht. Sowohl die Arbeitskolben als auch die Abstützkolben sind in Richtung der Drehachse der Motorwelle gesehen im Querschnitt kreisringsegmentförmig. Wenn ein Hydrauliköl (in einer alternativen Ausführungsform kann anstelle des Hydrauliköls ein Fluid, beispielsweise Druckluft, verwendet werden) in die Druckkammern eingespeist wird, können sich die Arbeitskolben an den Abstützkolben abstützen und eine Dreh- bzw. Schwenkbewegung um die Motorwelle ausführen. Voraussetzung hierfür ist, dass eine Drehung der Motorwelle und der drehfest an der Motorwelle befestigten Abstützkolben verhindert wird. Die drehfest mit der Trommel verbundenen Arbeitskolben versetzen die Trommel der Drehantriebsvorrichtung in Drehung, so dass ein Zugseil, an dem beispielsweise ein Verlegepflug befestigt ist, auf- und abgewickelt werden kann.

Zu Beginn der Antriebsbewegung des Schwenkkolbenmotors befindet sich ein erster Arbeitskolben in Schwenkrichtung unmittelbar vor einem ersten Abstützkolben und ein zweiter Arbeitskolben unmittelbar vor einem zweiten Abstützkolben. Wenn beispielsweise ein Hydrauliköl in eine erste Druckkammer, die zwischen dem ersten Arbeitskolben und dem ersten Abstützkolben gebildet ist, und in eine zweite Druckkammer eingespeist wird, die zwischen dem zweiten Arbeitskolben und dem zweiten Abstützkolben gebildet ist, wird die Trommel der Drehantriebsvorrichtung angetrieben und der Schwenkkolbenmotor befindet sich in einer Drehmomentphase. Die Arbeitskolben können ihre Schwenkbewegung nur so weit ausführen, bis der erste Arbeitskolben auf seiner Bewegungsbahn auf den vor ihm liegenden zweiten Abstützkolben trifft und der zweite Arbeitskolben auf seiner Bewegungsbahn auf den vor ihm liegenden ersten Abstützkolben trifft. Anschließend müssen die Abstützkolben nachgeführt werden. Während dieser Nachführphase kann der Schwenkkolbenmotor kein Drehmoment auf die Trommel übertragen. Damit eine kontinuierliche Drehmomenterzeugung erreicht wird, sorgt der im Wesentlichen identisch aufgebaute zweite Schwenkkolbenmotor in der Nachführphase des ersten Schwenkkolbenmotors für die Erzeugung des auf die Trommel übertragenen Drehmoments. Die Positionen aller Kolbenpaare der beiden Schwenkkolbenmotoren werden beispielsweise durch Drehgeber überwacht. Hydraulikventile, die der Zu- und Abfuhr von Hydrauliköl in bzw. aus den Druckkammern dienen, werden von einer speicherprogrammierbaren (SPS-) Steuerung so angesteuert, dass sich immer zumindest einer der beiden Schwenkkolbenmotoren in der Drehmomentphase und der andere der beiden Schwenkkolbenmotoren gegebenenfalls in der Nachführphase befindet.

Jeweils eine Freilaufkupplung ist zwischen den Motorwellen und dem Tragrahmen der Drehantriebsvorrichtung angeordnet. Die Freilaufkupplungen sind richtungsschaltbar, d.h. sie können eine Drehbewegung der jeweiligen Motorwelle in eine der beiden Drehrichtungen verhindern und in die die andere Drehrichtung zulassen und umgekehrt. Die Richtungsschaltbarkeit ist erforderlich, um eine Drehmomentübertragung auf die Trommel in beide Drehrichtungen zu ermöglichen. In einer vollständig gelösten (Mittel-)Stellung der Freilaufkupplungen sind die Motorwellen in beide Drehrichtungen drehbar und der Kraftübertragungsweg zwischen den Motorwellen und dem Tragrahmen ist unterbrochen. Je nachdem, ob sich die Schwenkkolbenmotoren in der Drehmomentphase oder der Nachführphase befinden, steuert die SPS-Steue- rung die Freilaufkupplungen so an, dass sie in der Drehmomentphase eine Kraftübertragung zwischen der Motorwelle und dem Tragrahmen ermöglichen und eine Abstützung der Arbeitskolben an den Abstützkolben zulassen, oder in der Nachführphase eine Kraftübertragung zwischen der Motorwelle und dem Tragrahmen unterbrechen und eine Nachführung der Abstützkolben in Drehrichtung hinter die Abstützkolben zulassen. Die erfindungsgemäße Drehantriebsvorrichtung ist dazu geeignet, höchste Seilzuglasten bzw. Drehmomente für lange Zeit auch bei niedriger Drehzahl aufrechtzuerhalten und zeichnet sich aufgrund der Bereitstellung der aufeinander abgestimmten Schwenkkolbenmotoren und Freilaufkupplungen durch eine besonders hohe Laufruhe aus. Die erfindungsgemäße Drehantriebsvorrichtung erreicht die hohen Drehmomente bei niedriger Drehzahl insbesondere ohne ein zusätzliches Getriebe.

Die beiden Schwenkkolbenmotoren können axial zwischen den beiden Freilaufkupplungen angeordnet sein. Dadurch kann eine symmetrisch kompakte Bauweise der Drehantriebsvorrichtung erreicht werden.

Die Freilaufkupplungen können in eine vollständig gelöste Stellung schaltbar sein, in der der Kraftübertragungsweg zum Tragrahmen unterbrochen ist. In der vollständig gelösten Stellung lassen sind die Motorwelle und die an der Motorwelle drehfest verbundenen Abstützkolben frei in beide Drehrichtungen drehen. Die vollständig gelöste Stellung der Freilaufkupplungen kann beispielsweise beim Entspannen des Zugseils nach Beenden des Aufwickelns zur Anwendung kommen.

Die Freilaufkupplungen können jeweils ein Kupplungsgehäuse aufweisen, das mit dem Tragrahmen drehfest verbunden ist. Die Freilaufkupplungen können innerhalb oder außerhalb der Trommel angeordnet sein.

Dabei können die Freilaufkupplungen jeweils einen mit der Motorwelle drehfest verbundenen Kupplungsläufer aufweisen, der über schaltbare Kupplungselemente mit dem Kupplungsgehäuse kraftübertragend verbindbar ist. Die Kupplungselemente können synchron schaltbar sein.

Die Freilaufkupplungen können jeweils als Sperrklinken-Freilaufkupplungen ausgebildet sein. Die Kupplungselemente sind in diesem Fall als Sperrklinken ausgebildet. Die Sperrklinken können sich an am Kupplungsgehäuse ausgebildeten Zähnen abstützen, um eine Drehung der Motorwelle in eine der beiden Drehrichtungen zu verhindern. Es ist alternativ auch möglich, dass die Freilaufkupplungen anstelle der Sperrklinken andere Elemente aufweisen, die den Kraftübertragungsweg zwischen der Motorwelle und dem Tragrahmen herstellen oder unterbrechen können. Entscheidend ist lediglich die Richtungsschaltbarkeit der Elemente, um eine Drehmomentübertragung auf die Trommel in beide Drehrichtungen zu ermöglichen. Die Freilaufkupplungen können jeweils fluidisch schaltbar sein. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Freilaufkupplungen mechanisch, pneumatisch oder elektromagnetisch oder dergleichen schaltbar sind. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die Freilaufkupplungen fluidisch schaltbar sind, da dann im Fall von hydraulischen Schwenkkolbenmotoren der Fluidkreislauf zur Fluidversorgung der Schwenkkolbenmotoren mitgenutzt werden kann.

Die Drehantriebsvorrichtung kann einen Fluidkreislauf mit den Schwenkkolbenmotoren und den Freilaufkupplungen zugeordneten ansteuerbaren Ventilen zum Steuern der Fluidversorgung der Schwenkkolbenmotoren und der Freilaufkupplungen aufweisen.

Die Drehantriebsvorrichtung kann eine elektronische Steuereinheit zur Ansteuerung der Ventile des Fluidkreislaufs aufweisen. Bei der elektronischen Steuereinheit handelt es sich vorzugsweise um eine speicherprogrammierbare (SPS-) Steuerung.

Die Steuereinheit für eine Steuerung des Fluidkreislaufs kann in der Weise konfiguriert sein, dass die Schwenkkolbenmotoren die Trommel kontinuierlich antreiben. Mit anderen Worten kann die Steuereinheit so programmiert sein, dass der Antrieb der Schwenkkolbenmotoren und die Stellungen der Freilaufkupplungen so aufeinander abgestimmt sind, dass sich während der Drehung der Trommel immer wenigstens einer der beiden Schwenkkolbenmotoren in der Drehmomentphase befindet. Dadurch kann ein gleichmäßiger Trommellauf mit besonders hoher Laufruhe erreicht werden.

Alternativ kann die Steuereinheit für eine Steuerung des Fluidkreislaufs in der Weise konfiguriert sein, dass die Schwenkkolbenmotoren die Trommel gleichzeitig antreiben. Mit anderen Worten können sich beide Schwenkkolbenmotoren gleichzeitig in der Drehmomentphase befinden und das auf die Trommel übertragene Drehmoment kann verdoppelt werden. Diese Verdopplung des Drehmoments kann aber nur so lange durchgeführt werden, bis die Abstützkolben der Schwenkkolbenmotoren wieder in ihre Ausgangspositionen in Drehrichtung hinter die Arbeitskolbennachgeführt werden müssen, d.h. für ungefähr eine halbe Trommeldrehung.

Die elektronische Steuereinheit kann Positionsgeber, beispielsweise Drehgeber, zur Erfassung der Drehwinkelstellung der Motorwellen relativ zum jeweiligen Motorgehäuse der Schwenkkolbenmotoren aufweisen. Dadurch können die Positionen der Arbeitskolben und Abstützkolben erfasst und der Betrieb der Drehantriebsvorrichtung einfach überwacht werden.

Bei der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung kann die Trommel als ein Trommelrohr ausgebildet sein und die Schwenkkolbenmotoren können im Trommelrohr angeordnet sein. Diese Bauweise ist sehr platzsparend, insbesondere wenn auch die Freilaufkupplungen innerhalb des Trommelrohrs angeordnet sind. Die Motorgehäuse können eine runde Außenkontur aufweisen und dadurch einfach innerhalb des Trommelrohrs am Trommelrohr befestigt werden. Das Drehmoment kann dadurch einfach ohne zusätzliches Getriebe von den Motorgehäusen auf das Trommelrohr übertragen werden.

Im Folgenden wird mit Hilfe der Zeichnungen eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung beschrieben, wobei die

Fig. 1 eine Schnittansicht entlang einer Trommelachse einer erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung zeigt.

Fig. 2 Vorder- bzw. Schnittansichten in Blickrichtung der Pfeile A-A, B-B, C-C und D-D in Fig. 1 während eines ersten Zeitpunkts einer Trommeldrehung im Uhrzeigersinn zeigt;

Fig. 3 Vorder- bzw. Schnittansichten in Blickrichtung der Pfeile A-A, B-B, C-C und D-D in Fig. 1 während eines zweiten Zeitpunkts einer Trommeldrehung im Uhrzeigersinn zeigt;

Fig. 4 Vorder- bzw. Schnittansichten in Blickrichtung der Pfeile A-A, B-B, C-C und D-D in Fig. 1 während eines dritten Zeitpunkts einer Trommeldrehung im Uhrzeigersinn zeigt;

Fig. 5 Vorder- bzw. Schnittansichten in Blickrichtung der Pfeile A-A, B-B, C-C und D-D in Fig. 1 während eines Entspannungsvorgangs eines auf der Trommel aufgewickelten Zugseils nach den Zugarbeiten zeigt;

Fig. 6 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Freilaufkupplung zeigt; Fig. 7 Vorder- bzw. Schnittansichten in Blickrichtung der Pfeile A-A, B-B, C-C und D-D in Fig. 1 während eines Zeitpunkts einer Trommeldrehung gegen den Uhrzeigersinn zeigt; und

Fig. 8 eine Schnittansicht entlang einer Trommelachse der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung zeigt.

Aufbau der Drehantriebsvorrichtung 1

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Drehantriebsvorrichtung 1 zum Drehantrieb einer als Trommelrohr ausgebildeten Trommel 3 einer von einem Tragrahmen 5 getragenen Seilwinde. Der Tragrahmen 5 ist am Fahrgestell eines in den Figuren nicht gezeigten Zugfahrzeugs befestigt. Auf der Trommel 3 kann ein Zugseil auf- und abgewickelt werden, an dem beispielsweise ein Verlegepflug angehängt ist, mit dem flexible Strangmaterialien, z.B. Stromkabel, Blitzschutzkabel, Warnbänder, Abdeckbänder, Rohre oder dergleichen im Erdreich verlegt werden können. Die Trommel 3 ist in der gezeigten Ausführungsform mittels Zylinderrollenlagern 2 gegenüber dem Tragrahmen 5 abgestützt.

Die Drehantriebsvorrichtung 1 weist zwei voneinander unabhängig betätigbare, parallel angeordnete Schwenkkolbenmotoren, einen ersten Schwenkkolbenmotor 10 und einen zweiten Schwenkkolbenmotor 30, auf, die im Wesentlichen baugleich ausgebildet sind. Bei den Schwenkkolbenmotoren 10, 30 handelt es sich um Hydraulikmotoren, die mit einem aus einem in den Figuren nicht dargestellten Fluidkreislauf zugeführten Hydrauliköl betätigt werden.

Der erste Schwenkkolbenmotor 10 weist ein Motorgehäuse 12 auf, das mit der Trommel 3 drehfest verbunden ist und ein Drehmoment auf die Trommel 3 übertragen kann. Eine Motorwelle 14 durchdringt an ihrem einen Ende das Motorgehäuse 12 und an ihrem anderen Ende eine Sperrklinken-Freilaufkupplung 20, die ein am Tragrahmen 5 befestigtes Kupplungsgehäuse 22 aufweist. Die Motorwelle 14 ist mittels Doppelzy- linder-Rollenlagern vom Tragrahmen 5 und einem Lagerabschnitt 7 innerhalb der Trommel 3 gestützt. Analog dazu weist der zweite Schwenkkolbenmotor 30 ein Motorgehäuse 32 auf, das mit der Trommel 3 drehtest verbunden ist und ein Drehmoment auf die Trommel 3 übertragen kann. Eine Motorwelle 15 durchdringt an ihrem der Motorwelle 14 zugewandten einen Ende das Motorgehäuse 32 und an ihrem anderen Ende eine Sperrklinken-Freilaufkupplung 40, die ein am Tragrahmen 5 befestigtes Kupplungsgehäuse 42 aufweist. Die Motorwelle 15 ist in der gezeigten Ausführungsform mittels Doppelzylinder-Rollenlagern vom Tragrahmen 5 und dem Lagerabschnitt 7 innerhalb der Trommel 3 gestützt.

Fig. 2 zeigt Vorderansichten der beiden Freilaufkupplungen 20, 40 in Blickrichtung der Pfeile A-A und D-D in Fig. 1. Die Freilaufkupplungen 20, 40 weisen jeweils einen sternförmigen Kupplungsläufer 24, 44 auf, der mit der jeweiligen Motorwelle 14, 15 über eine Keilverzahnung drehfest verbunden ist. An den Kupplungsläufern 24, 44 sind richtungsschaltbare Kupplungselemente in Form von Sperrklinken 26, 46 angebracht, die über einen Verstellring synchron zwischen drei Stellungen schaltbar sind. In der in Fig. 2 gezeigten ersten Stellung liegen die Sperrklinken 26, 46 an ihrem einen Ende an Zähnen an, die an einem Innenumfang des jeweiligen Kupplungsgehäuses 22, 42 ausgebildet sind. In der ersten Stellung wird eine Drehung der Kupplungsläufer 24, 44 und der Motorwellen 14, 15 gegen den Uhrzeigersinn blockiert. Eine Drehung der Kupplungsläufer 24, 44 und der Motorwellen 14, 15 im Uhrzeigersinn ist hingegen möglich. In einer zweiten Stellung liegen die Sperrklinken 26, 46 an ihrem anderen Ende an den am Innenumfang des jeweiligen Kupplungsgehäuses 22, 42 ausgebildeten Zähnen an. In der zweiten Stellung (siehe Fig. 7) wird eine Drehung der Kupplungsläufer 24, 44 und der Motorwellen 14, 15 im Uhrzeigersinn blockiert. Eine Drehung der Kupplungsläufer 24, 44 und der Motorwellen 14, 15 gegen den Uhrzeigersinn ist hingegen möglich. In einer dritten Stellung befinden sich die Sperrklinken 26, 46 in einer vollständig gelösten Mittelstellung (siehe Schnitt D-D in Fig. 5), in der keines ihrer Enden an den Zähnen des Kupplungsgehäuses 22, 42 anliegt. In der Mittelstellung sind die Kupplungsläufer 24, 44 und die Motorwellen 14, 15 sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn frei drehbar. Die Sperrklinken 26 der Freilaufkupplung 20 und die Sperrklinken 46 der Freilaufkupplung 40 sind unabhängig voneinander synchron in eine der drei Stellungen schaltbar und können eine kraftübertragende Verbindung zwischen den Motorwellen 14, 15 und den Kupplungsgehäusen 22, 42 und dem Tragrahmen 5 herstellen oder unterbrechen. Die Schaltung zwischen den Stel- lungen der Sperrklinken 26, 46 erfolgt fluidisch bzw. hydraulisch. Hierzu werden in einem in den Figuren nicht dargestellten Fluidkreislauf Hydraulikventile von einer programmierten speicherprogrammierbaren (SPS-) Steuerung entsprechend elektronisch angesteuert.

Fig. 2 zeigt des Weiteren Schnittansichten der beiden Schwenkkolbenmotoren 10, 30 in Blickrichtung der Pfeile B-B und C-C in Fig. 1. Der Schwenkkolbenmotor 10 weist zwei diametral entgegengesetzte Arbeitskolben 16a, 16b, die drehfest mit dem Motorgehäuse 12 verbunden sind, und zwei diametral entgegengesetzte Abstützkolben 18a, 18b auf, die mittels eines innenverzahnten Rings 13 drehfest mit der Motorwelle 14 verbunden sind. In der gezeigten Ausführungsform sind die Arbeitskolben 16a, 16b und das Motorgehäuse 12 und die Abstützkolben 18a, 18b und der innenverzahnte Ring 13 separate Bauteile. Es ist alternativ auch möglich, dass die Arbeitskolben 16a, 16b und das Motorgehäuse 12 integral bzw. einstückig und/oder die Abstützkolben 18a, 18b und der innenverzahnte Ring 13 integral bzw. einstückig ausgebildet sind. Sowohl die Arbeitskolben 16a, 16b als auch die Abstützkolben 18a, 18b sind in Richtung der Drehachse der Motorwelle 14 gesehen im Querschnitt kreisringsegmentförmig. Zwischen den Arbeits- und Stützkolben befinden sich Druckkammern 17a bis 17d, in die mittels von der SPS-Steuerung angesteuerter Hydraulikventile eines nicht dargestellten Fluidkreislaufs Hydrauliköl eingespeist und abgelassen werden kann. Der im Wesentlichen baugleiche Schwenkkolbenmotor 30 weist zwei diametral entgegengesetzte Arbeitskolben 36a, 36b, die drehfest mit dem Motorgehäuse 32 verbunden sind, und zwei diametral entgegengesetzte Abstützkolben 38a, 38b auf, die drehfest mit der Motorwelle 15 verbunden sind. Zwischen den Arbeitsund Stützkolben befinden sich Druckkammern 37a bis 37d.

Funktionsweise der Drehantriebsvorrichtung 1

Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform anhand der Fig. 2 bis 4 beschrieben.

Ausgangssituation für die Beschreibung der Funktionsweise ist ein entspanntes und abgewickeltes Zugseil, an dem der Verlegepflug angehängt ist. Das Zugfahr- zeug zieht den Verlegepflug an sich heran. Dies entspricht in Fig. 2 bis 4 einer Drehung der Motorgehäuse 12, 32 und der daran drehtest befestigten Trommel 3 im Uhrzeigersinn. Bevor Die Drehantriebsvorrichtung 1 eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn erzeugen kann, stützen sich die Sperrklinken 26, 46 an den Zähnen des jeweiligen Kupplungsgehäuses 22, 42 ab, wie in Fig. 2 gezeigt. Eine Drehung der Motorwellen 14, 15 gegen den Uhrzeigersinn wird somit verhindert.

Anschließend wird mit hohem Druck bis zu 350 bar Hydrauliköl in die Druckkammer 17a zwischen dem Arbeitskolben 16a und dem Abstützkolben 18a und die Druckkammer 17b zwischen dem Arbeitskolben 16b und dem Abstützkolben 18b eingespeist. Da eine Drehung der Abstützkolben 18a und 18b und der Motorwelle 14 gegen den Uhrzeigersinn durch die Freilaufkupplung 20 verhindert wird, können sich die Arbeitskolben 16a und 16b an den Abstützkolben 18a und 18b abstützen und eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn durchführen, wie durch die Pfeile in Fig. 2 angezeigt ist. Der erste Schwenkkolbenmotor 10 befindet sich in einer Drehmomentphase, in der sich aufgrund der drehfesten Verbindungen auch das Motorgehäuse 12 und die Trommel 3 im Uhrzeigersinn drehen und das Zugseil aufgewickelt werden kann. Während Hydrauliköl in die Druckkammern 17a und 17b eingespeist wird, wird aus den Druckkammern 17c und 17d entsprechend Hydrauliköl abgelassen. Die Arbeitskolben 36a, 36b des zweiten Schwenkkolbenmotors 30 sind indirekt über die Trommel 3 mit den Arbeitskolben 16a, 16b des ersten Schwenkkolbenmotors 10 verbunden. Die Hydraulikventile des zweiten Schwenkkolbenmotors 30 sind in der Drehmomentphase des ersten Schwenkkolbenmotors 10 geschlossen. In die Druckkammern 37a bis 37d wird kein Hydrauliköl eingespeist oder abgelassen. Infolgedessen drehen sich sowohl die Arbeitskolben 36a, 36b als auch die Abstützkolben 38a, 38b des zweiten Schwenkkolbenmotors 30 im Uhrzeigersinn mit. Die Freilaufkupplung 40 befindet sich in der ersten Stellung, in der ein Freilauf der Sperrklinken 46 und des Kupplungsläufers 44 im Uhrzeigersinn möglich ist und die Drehung der Motorwelle 15 nicht blockiert ist.

Während der Drehmomentphase können die Arbeitskolben 16a, 16b ihre Schwenk bzw. Drehbewegung nur so weit ausführen, bis der Arbeitskolben 16a auf seiner Bewegungsbahn auf den vor ihm liegenden Abstützkolben 18b trifft und der Arbeitskolben 16b auf seiner Bewegungsbahn auf den vor ihm liegenden Abstützkol- ben 18a trifft. Anschließend müssen die Abstützkolben 18a, 18b wieder in ihre jeweiligen Ausgangspositionen in Drehrichtung hinter die Arbeitskolben 16a, 16b nachgeführt werden. Während dieser Nachführphase kann der erste Schwenkkolbenmotor 10 kein Drehmoment auf die Trommel 3 übertragen. Damit eine kontinuierliche Drehmomenterzeugung erreicht wird, sorgt der im Wesentlichen identisch aufgebaute zweite Schwenkkolbenmotor 30 in der Nachführphase des ersten Schwenkkolbenmotors 10 für die Erzeugung des auf die Trommel 3 übertragenen Drehmoments, wie in Fig. 3 gezeigt. Hierzu wird Hydrauliköl in die Druckkammer 37a zwischen dem Arbeitskolben 36a und dem Abstützkolben 38a und die Druckkammer 37b zwischen dem Arbeitskolben 36b und dem Abstützkolben 38b eingespeist. Da eine Drehung der Abstützkolben 38a und 38b und der Motorwelle 15 gegen den Uhrzeigersinn durch die Freilaufkupplung 40 verhindert wird, können sich die Arbeitskolben 36a und 36b an den Abstützkolben 38a und 38b abstützen und eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn durchführen, wie durch die Pfeile in Fig. 3 angezeigt ist. Der zweite Schwenkkolbenmotor 30 befindet sich in der Drehmomentphase und überträgt ein Drehmoment auf die Trommel 3. Die Arbeitskolben 16a, 16b drehen sich aufgrund der Drehung der Trommel 3 im Uhrzeigersinn mit. Die Nachführung der Abstützkolben 18a, 18b in ihre Ausgangsposition erfolgt, indem Hydrauliköl in die Druckkammern 17c und 17d eingespeist wird. Dadurch drehen sich die Abstützkolben 18a, 18b zusammen mit dem Kupplungsläufer 24 der Freilaufkupplung 20 im Uhrzeigersinn, bis die in Fig. 4 gezeigte Stellung erreicht ist. Die Nachführphase des ersten Schwenkkolbenmotors 10 muss beendet sein, bevor der Arbeitskolben 36a auf seiner Bewegungsbahn auf den vor ihm liegenden Abstützkolben 38b trifft und der Arbeitskolben 36b auf seiner Bewegungsbahn auf den vor ihm liegenden Abstützkolben 38a trifft. Kurz vor dem Ende der Drehmomentphase des zweiten Schwenkkolbenmotors 30 wird demnach wieder Hydrauliköl in die Druckkammern 17a und 17b des ersten Schwenkkolbenmotors 10 eingespeist, wobei der erste Schwenkkolbenmotor 10 von der Nachführphase in die Drehmomentphase übergeht und wieder ein Drehmoment erzeugt, das auf die Trommel 3 übertragen wird.

Die oben beschriebenen Schritte können beliebig oft wiederholt werden, bis das Zugseil vollständig auf der Trommel 3 aufgewickelt ist. Das von einem Schwenkkolbenmotor während der Drehmomentphase erzeugte Drehmoment M kann mit der Formel M = 2 * p * A * l berechnet werden. In der Formel beschreibt p den Druck des Hydrauliköls in den Druckkammern, A die Kolbenfläche und l einen senkrechten Hebelarm von der Drehachse der Motorwelle 14 bzw. 15 bis zu einem Schwerpunkt der jeweiligen Kolbenfläche. Die Drücke p des Hydrauliköls in den Druckkammern können durch in den Figuren nicht dargestellte Drucksensoren erfasst werden. Die Positionen aller Kolbenpaare der beiden Schwenkkolbenmotoren 10, 30 während des Betriebs werden durch Drehgeber überwacht.

Nachdem das Zugseil vollständig auf der Trommel 3 aufgewickelt wurde, wird das Zugseil wieder entspannt, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt. Es wird davon ausgegangen, dass sich der erste Schwenkkolbenmotor 10 zuletzt in der Drehmomentphase befunden hat. Damit sich die Arbeitskolben 16a, 16b gegen den Uhrzeigersinn drehen können und sich dadurch das Zugseil entspannen kann, müssen zunächst die Sperrklinken 46 der Freilaufkupplung 40 in die Mittelstellung geschwenkt werden, um einen Freilauf in beide Drehrichtungen zu ermöglichen. Die Sperrklinken 46 können jedoch nur verstellt werden, wenn kein Kontakt zu den Zähnen des Kupplungsgehäuses 42 besteht. Falls ein Kontakt bestehen sollte, wird die Drehmomentphase des ersten Schwenkkolbenmotors 10 etwas fortgeführt, so dass sich die Sperrklinken 46 von den Zähnen des Kupplungsgehäuses 42 lösen und in die Mittelstellung geschwenkt werden können, wie in Fig. 6 dargestellt. Dieser Schritt wird von der SPS-Steuerung der Drehantriebsvorrichtung automatisch umgesetzt. Anschließend kann der Druck in den Druckkammern 17a und 17b abgebaut werden, wodurch sich die Trommel 3 gegen den Uhrzeigersinn dreht und das Zugseil entspannt. Dieser Vorgang kann nur so lange durchgeführt werden, bis die Arbeitskolben 16a, 16b des ersten Schwenkkolbenmotors 10 auf ihrer Bewegungsbahn auf die vor ihnen liegenden Abstützkolben 18a bzw. 18b treffen. Falls das Zugseil zu diesem Zeitpunkt immer noch nicht vollständig entspannt ist, werden die Sperrklinken 46 der Freilaufkupplung 40 wieder im Uhrzeigersinn geneigt. Anschließend wird das Drehmoment, welches durch die Seilspannung erzeugt wird, durch Druckaufbau in den Druckkammern 37a bis 37d des zweiten Schwenkkolbenmotors 30 abgestützt. Dadurch können sich die Abstützkolben 18a, 18b des ersten Schwenkkolbenmotors 10 neu positionieren und das Zugseil kann weiter entspannt werden. Mit der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung 1 ist ebenso eine Drehung der Trommel 3 gegen den Uhrzeigersinn möglich. Um eine kontinuierliche Drehung gegen den Uhrzeigersinn zu erzeugen, bleibt der Ablauf der oben beschriebenen Arbeitsschritte im Wesentlichen gleich. Lediglich die Anfangspositionen der Abstützkolben 16a, 16b des ersten Schwenkkolbenmotors 10, der Abstützkolben 36a, 36b des zweiten Schwenkkolbenmotors 30 und die Stellungen der Sperrklinken 26, 46 ändern sich, wie in Fig. 7 gezeigt.

In Fig. 8 sind schematisch die Verläufe von Hydraulikölleitungen 50a und 50b der Fluidkreisläufe für die Druckkammern 17a bis 17d und 37a bis 37d der Schwenkkolbenmotoren 10, 30 mittels einer Strichlinie dargestellt. Wie in der Fig. 8 zu sehen ist, führen die Hydraulikölleitungen 50a und 50b von außerhalb der Trommel 3 durch die Kupplungsgehäuse 22, 42 zu den Druckkammern der beiden Schwenkkolbenmotoren 10, 30. Mittels Strichlinien sind des Weiteren Hydraulikölleitungen 51 a, 51 b der Fluidkreisläufe zur Fluidversorgung der Freilaufkupplungen 20, 40 schematisch dargestellt.

Bezugszeichenliste

Drehantriebsvorrichtung

Zylinderrollenlager

Trommel

Tragrahmen

Lagerabschnitt erster Schwenkkolbenmotor

Motorgehäuse innenverzahnter Ring Motorwelle

Motorwelle a, 16b Arbeitskolben a - 17d Druckkammer a, 18b Abstützkolben

Freilaufkupplung

Kupplungsgehäuse

Kupplungsläufer

Sperrklinke zweiter Schwenkkolbenmotor

Motorgehäuse a, 36b Arbeitskolben a - 37d Druckkammer a, 38b Abstützkolben

Freilaufkupplung

Kupplungsgehäuse

Kupplungsläufer

Sperrklinke a, 50b Hydraulikölleitung a, 51 b Hydraulikölleitung

Claims

Ansprüche

1. Drehantriebsvorrichtung (1 ), insbesondere Seilwindenantrieb, zum Drehantrieb einer Trommel (3), insbesondere einer von einem Tragrahmen (5) getragenen Seilwinde, gekennzeichnet durch zwei voneinander unabhängig betätigbare, parallel angeordnete Schwenkkolbenmotoren (10, 30) mit jeweils einem Motorgehäuse (12, 32) und einer Motorwelle (14, 15), wobei die Motorgehäuse (12, 32) jeweils mit der Trommel (3) drehtest verbunden sind, und in einem Kraftübertragungsweg zwischen den Motorwellen (14, 15) und dem Tragrahmen (5) jeweils eine richtungsschaltbare Freilaufkupplung (20, 40) angeordnet ist, durch die die jeweilige Motorwelle (14, 15) mit dem Tragrahmen (5) kraftübertragend verbindbar ist.

2. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schwenkkolbenmotoren (10, 30) axial zwischen den beiden Freilaufkupplungen (20, 40) angeordnet sind.

3. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplungen (20, 40) in eine vollständig gelöste Stellung schaltbar sind, in der der Kraftübertragungsweg zum Tragrahmen (5) unterbrochen ist.

4. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplungen (20, 40) jeweils ein Kupplungsgehäuse (22, 42) aufweisen, das mit dem Tragrahmen (5) drehfest verbunden ist.

5. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplungen (20, 40) jeweils einen mit der Motorwelle (14, 15) drehfest verbundenen Kupplungsläufer (24, 44) aufweisen, der über schaltbare Kupplungselemente (26, 46) mit dem Kupplungsgehäuse (22, 42) kraftübertragend verbindbar ist.

6. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplungen (20, 40) jeweils als Sperrklinken-Freilaufkupplungen ausgebildet sind.

7. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplungen (20, 40) jeweils fluidisch schaltbar sind.

8. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Fluidkreislauf mit den Schwenkkolbenmotoren (10, 30) und den Freilaufkupplungen (20, 40) zugeordneten ansteuerbaren Ventilen zum Steuern der Fluidversorgung der Schwenkkolbenmotoren (10, 30) und der Freilaufkupplungen (20, 40).

9. Drehantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuereinheit zur Ansteuerung der Ventile des Fluidkreislaufs.

10. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit für eine Steuerung des Fluidkreislaufs in der Weise konfiguriert ist, dass die Schwenkkolbenmotoren (10, 30) die Trommel (3) kontinuierlich antreiben.

11. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit für eine Steuerung des Fluidkreislaufs in der Weise konfiguriert ist, dass die Schwenkkolbenmotoren (10, 30) die Trommel (3) gleichzeitig antreiben.

12. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit Positionsgeber zur Erfassung der Drehwinkelstellung der Motorwellen (14, 15) relativ zum jeweiligen Motorgehäuse (12, 32) der Schwenkkolbenmotoren (10, 30) aufweist.

13. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (3) als ein Trommelrohr ausgebildet ist, und die Schwenkkolbenmotoren (10, 30) im Trommelrohr angeordnet ist.