WO2023057298A1

WO2023057298A1 - Drehantriebsvorrichtung

Info

Publication number: WO2023057298A1
Application number: PCT/EP2022/077105
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: DE202021105351U1

Abstract

Ein Drehantriebsvorrichtung (1) zum Drehantrieb einer Trommel (3) einer von einem Tragrahmen (5) getragenen Seilwinde weist einen fluidisch betätigbaren Schwenkkolbenmotor (30) auf, der ein Motorgehäuse (32) und eine Motorwelle (16) aufweist. In einem Kraftübertragungsweg zwischen dem Motorgehäuse (32) und dem Tragrahmen (5) einerseits und in einem Kraftübertragungsweg zwischen dem Motorgehäuse (32) und der Trommel (3) andererseits ist jeweils eine richtungsschaltbare Freilaufkupplung (20, 40) angeordnet, durch die das Motorgehäuse (32) mit dem Tragrahmen (5) oder der Trommel (3) kraftübertragend verbindbar ist. In einem Kraftübertragungsweg zwischen der Motorwelle (16) und dem Tragrahmen (5) einerseits und in einem Kraftübertragungsweg zwischen der Motorwelle (16) und der Trommel (3) andererseits ist jeweils eine richtungsschaltbare Freilaufkupplung (10, 50) angeordnet, durch die die Motorwelle (16) mit dem Tragrahmen (5) oder der Trommel (3) 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 zu erzielen.

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

Die Aufgabe wird durch eine Drehantriebsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 14.

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 einen fluidisch betätigbaren Schwenkkolbenmotor aus, der ein Motorgehäuse und eine Motorwelle aufweist. In einem Kraftübertragungsweg zwischen dem Motorgehäuse und dem Tragrahmen einerseits und in einem Kraftübertragungsweg zwischen dem Motorgehäuse und der Trommel andererseits ist jeweils eine richtungsschaltbare Freilaufkupplung angeordnet, durch die das Motorgehäuse mit dem Tragrahmen oder der Trommel kraftübertragend verbindbar ist. In einem Kraftübertragungsweg zwischen der Motorwelle und dem Tragrahmen einerseits und in einem Kraftübertragungsweg zwischen der Motorwelle und der Trommel andererseits ist jeweils eine richtungsschaltbare Freilaufkupplung angeordnet, durch die die Motorwelle mit dem Tragrahmen oder der Trommel kraftübertragend verbindbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schwenkkolbenmotor, der auch als Schwenkflügelmotor bezeichnet werden kann, 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 vollständig durchdrungen. Diametral entgegengesetzte erste Kolben sind drehfest mit dem Motorgehäuse verbunden und diametral entgegengesetzte zweite Kolben sind drehfest mit der Motorwelle verbunden. In Umlaufrichtung der Kolben um die Motorwelle sind die ersten und zweiten Kolben abwechselnd so angeordnet, dass zwischen jedem ersten Kolben und jedem zweiten Kolben eine abgedichtete Druckkammer entsteht. Sowohl die ersten Kolben als auch die zweiten Kolben 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 ersten und zweiten Kolben aneinander abstützen und eine Dreh- bzw. Schwenkbewegung um die Motorwelle ausführen. Voraussetzung hierfür ist, dass entweder eine Drehung der drehfest mit der Motorwelle verbundenen zweiten Kolben durch eine der tragrahmenseitigen Freilaufkupplungen verhindert wird oder eine Drehung der drehfest mit dem Motorgehäuse verbundenen ersten Kolben durch eine der tragrahmenseitigen Freilaufkupplungen verhindert wird. Mit anderen Worten wird ein Kraftübertragungsweg vom Tragrahmen zur Trommel über eine der beiden tragrahmenseitigen Freilaufkupplungen, die Motorwelle oder das Motorgehäuse und eine der beiden trommelseitigen Freilaufkupplungen hergestellt. Folglich kann die Trommel der Drehantriebsvorrichtung in Drehung versetzt werden, so dass ein Zugseil, an dem beispielsweise ein Verlegepflug befestigt ist, auf- und abgewickelt werden kann. Wenn sich die ersten Kolben an den zweiten Kolben abstützen, indem Hydrauliköl in die auf der Bewegungsbahn hinter den ersten Kolben liegenden Druckkammern eingespeist wird, können die ersten Kolben ihre Dreh- bzw. Schwenkbewegung nur so weit ausführen, bis sie auf ihrer Bewegungsbahn auf die vor ihnen liegenden zweiten Kolben treffen. Der Drehantrieb der Trommel kann kurz zum Stillstand kommen. Anschließend kann Hydrauliköl in die auf der Bewegungsbahn hinter den zweiten Kolben liegenden Druckkammern eingespeist werden, so dass sich die zweiten Kolben an den ersten Kolben abstützen. Die zweiten Kolben können ihre Dreh- bzw. Schwenkbewegung wiederum nur so weit ausführen, bis sie auf ihrer Bewegungsbahn auf die vor ihnen liegenden ersten Kolben treffen. Diese beiden Arbeitsschritte können beliebig oft wiederholt werden, bis das Zugseil auf der Trommel vollständig aufgewickelt ist. Die Positionen der ersten und zweiten Kolben 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 entweder die ersten Kolben an den zweiten Kolben abstützen oder umgekehrt.

Die erfindungsgemäßen Freilaufkupplungen sind richtungsschaltbar, d.h. sie können eine Drehbewegung des Motorgehäuses oder der Motorwelle in eine der beiden Drehrichtungen verhindern und in 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 das Motorgehäuse bzw. die Motorwelle in beide Drehrichtungen drehbar und der Kraftübertragungsweg zwischen dem Motorgehäuse bzw. der Motorwelle und dem Tragrahmen bzw. der Trommel ist unterbrochen. Die Stellung aller Freilaufkupplungen können während des gesamten Aufwickelvorgangs des Zugseils unverändert bleiben. Jeweils eine der tragrahmenseitigen Freilaufkupplungen und der trommelseitigen Freilaufkupplungen übertragen die von den ersten und zweiten Kolben erzeugte Kraft und die jeweils andere der tragrahmenseitigen Freilaufkupplungen und der trommelseitigen Freilaufkupplungen befinden sich in einer Freilaufstellung und übertragen keine Kraft. Die erfindungsgemäße Drehantriebsvorrichtung ist dazu geeignet, höchste Seilzuglasten bzw. Drehmomente für lange Zeit auch bei niedriger Drehzahl aufrechtzuerhalten. Die erfindungsgemäße Drehantriebsvorrichtung erreicht die hohen Drehmomente bei niedriger Drehzahl insbesondere ohne ein zusätzliches Getriebe.

Die tragrahmenseitigen Freilaufkupplungen einerseits und die trommelseitigen Freilaufkupplungen andererseits können auf verschiedenen axialen Seiten des Schwenkkolbenmotors angeordnet sein. Dadurch kann eine symmetrisch kompakte Bauweise der Drehantriebsvorrichtung erreicht werden.

Die trommelseitigen Freilaufkupplungen können in eine vollständig gelöste Stellung schaltbar sein, in der der Kraftübertragungsweg zur Trommel unterbrochen ist. Die vollständig gelöste Stellung der Freilaufkupplungen kann beispielsweise beim Entspannen des Zugseils nach Beenden des Aufwickelns zur Anwendung kommen.

Die tragrahmenseitigen Freilaufkupplungen können in eine vollständig gelöste Stellung schaltbar sein, in der der Kraftübertragungsweg zum Tragrahmen unterbrochen ist. Die vollständig gelöste Stellung der Freilaufkupplungen kann beispielsweise beim Entspannen des Zugseils nach Beenden des Aufwickelns zur Anwendung kommen.

Die tragrahmenseitigen Freilaufkupplungen können ein gemeinsames tragrahmenseitiges Kupplungsgehäuse aufweisen, das mit dem Tragrahmen drehfest verbunden ist, und die trommelseitigen Freilaufkupplungen können ein gemeinsames trommelseitiges Kupplungsgehäuse aufweisen, das mit der Trommel drehfest verbunden ist. Dadurch ist jeweils nur eine drehfeste Verbindung zwischen dem tragrahmenseitigen Kupplungsgehäuse und dem Tragrahmen und zwischen dem trommelseitigen Kupplungsgehäuse und der Trommel notwendig.

Die Freilaufkupplungen können jeweils einen eigenen Kupplungsläufer aufweisen, der über schaltbare Kupplungselemente mit dem jeweiligen Kupplungsgehäuse kraftübertragend verbindbar ist. Der Kupplungsläufer jeder Freilaufkupplung kann entweder eine drehfeste Verbindung zur Motorwelle oder eine drehfeste Verbindung zum Motorgehäuse aufweisen. 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 eines hydraulischen Schwenkkolbenmotors der Fluidkreislauf zur Fluidversorgung des Schwenkkolbenmotors mitgenutzt werden kann.

Die Drehantriebsvorrichtung kann einen Fluidkreislauf mit dem wenigstens einen Schwenkkolbenmotor und den Freilaufkupplungen zugeordneten ansteuerbaren Ventilen zum Steuern der Fluidversorgung des Schwenkkolbenmotors 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 elektronische Steuereinheit kann Positionsgeber, beispielsweise Drehgeber zur Erfassung der Drehwinkelstellung der Motorwellen relativ zum Motorgehäuse des Schwenkkolbenmotors aufweisen. Dadurch können die Positionen der ersten und zweiten Kolben erfasst und der der Betrieb der Drehantriebsvorrichtung einfach überwacht werden.

Die Drehantriebsvorrichtung kann einen fluidisch betätigbaren zweiten Schwenkkolbenmotor aufweisen, der ein zweites Motorgehäuse und eine zweite Motorwelle aufweist, wobei in einem Kraftübertragungsweg zwischen dem zweiten Motorgehäuse und dem Tragrahmen einerseits und in einem Kraftübertragungsweg zwi- sehen dem zweiten Motorgehäuse und der Trommel andererseits jeweils eine richtungsschaltbare Freilaufkupplung angeordnet ist, durch die das zweite Motorgehäuse mit dem Tragrahmen oder der Trommel kraftübertragend verbindbar ist, und in einem Kraftübertragungsweg zwischen der zweiten Motorwelle und dem Tragrahmen einerseits und in einem Kraftübertragungsweg zwischen der zweiten Motorwelle und der Trommel andererseits jeweils eine richtungsschaltbare Freilaufkupplung angeordnet ist, durch die die zweite Motorwelle mit dem Tragrahmen oder der Trommel kraftübertragend verbindbar ist.

Durch den zweiten Schwenkkolbenmotor kann das auf die Trommel übertragene Drehmoment verdoppelt werden. Des Weiteren kann die Laufruhe der Drehantriebsvorrichtung erheblich verbessert werden, wenn die beiden Schwenkkolbenmotoren so aufeinander abgestimmt sind, dass die Zeitpunkte, an denen eine Dreh- bzw. Schwenkbewegung von den ersten Kolben auf die zweiten Kolben oder von den zweiten Kolben auf die ersten Kolben wechselt, asynchron sind. Mit anderen Worten kann dann ein Stillstand des Drehantriebs der Trommel verhindert werden.

Bei der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung kann die Trommel als ein Trommelrohr ausgebildet sein und der Schwenkkolbenmotor oder die Schwenkkolbenmotoren kann oder können im Trommelrohr angeordnet sein. Diese Bauweise ist sehr platzsparend, insbesondere wenn auch die Freilaufkupplungen innerhalb des Trommelrohrs angeordnet sind. Dabei können die trommelseitigen Kupplungsgehäuse eine runde Außenkontur aufweisen und dadurch einfach innerhalb des Trommelrohrs am Trommelrohr befestigt werden. Das Drehmoment kann dadurch einfach ohne zusätzliches Getriebe von den trommelseitigen Kupplungsgehäusen 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, D-D und E-E 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, D-D und E-E 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, D-D und E-E in Fig. 1 während eines Zeitpunkts einer Trommeldrehung gegen den Uhrzeigersinn zeigt; und

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang einer Trommelachse der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung zeigt.

Aufbau der Drehantriebsvorrichtung 1

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäßen 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 6 gegenüber dem Tragrahmen 5 abgestützt.

Die Drehantriebsvorrichtung 1 weist zwei voneinander unabhängig betätigbare, parallel angeordnete Schwenkkolbenmotoren, einen Schwenkkolbenmotor 30 und einen zweiten Schwenkkolbenmotor 80, auf, die im Wesentlichen baugleich ausgebildet sind. Der Schwenkkolbenmotor 30 ist Teil eines Antriebssystems 2, das des Weiteren eine Motorwelle 16, zwei tragrahmenseitige Freilaufkupplungen 10, 20 und zwei trommelseitige Freilaufkupplungen 40, 50 aufweist, die jeweils in einem gemeinsamen Kupplungsgehäuse 12 bzw. 42 untergebracht sind. Das Kupplungsgehäuse 12 ist drehfest mit dem Tragrahmen 5 verbunden und das Kupplungsgehäuse 42 ist drehfest mit der Trommel 3 verbunden. Der zweite Schwenkkolbenmotor 80 ist Teil eines Antriebssystems 4, das des Weiteren zwei tragrahmenseitige Freilaufkupplungen 90, 100, zwei trommelseitige Freilaufkupplungen 60, 70 und eine Motorwelle 17 aufweist. Die beiden Antriebssysteme sind bezüglich ihrer Funktionsweise identisch, weshalb im Folgenden nur das Antriebssystem 2 beschrieben wird. Bei dem Schwenkkolbenmotor 30 handelt es sich um einen Hydraulikmotor, der mit einem aus einem in den Figuren nicht dargestellten Fluidkreislauf zugeführten Hydrauliköl betätigt wird. Der Schwenkkolbenmotor 30 weist ein Motorgehäuse 32 auf, das mit der tragrahmenseitigen Freilaufkupplung 20 und der trommelseitigen Freilaufkupplung 40 drehfest verbunden ist und einen Teil eines Kraftübertragungswegs zwischen dem Tragrahmen 5 und der Trommel 3 bilden kann. Die Motorwelle 16 durchdringt den Schwenkkolbenmotor 30 und die Freilaufkupplungen 10, 20, 40, 50 vollständig und ist in der gezeigten Ausführungsform mittels Doppelzylinder-Rollenlagern vom Tragrahmen 5 und einem Lagerabschnitt 7 innerhalb der Trommel 3 gestützt. Die Motorwelle 16 ist mit der tragrahmenseitigen Freilaufkupplung 10 und der trommelseitigen Freilaufkupplung 50 drehfest verbunden ist und kann einen Teil eines Kraftübertragungswegs zwischen dem Tragrahmen 5 und der Trommel 3 bilden.

Fig. 2 zeigt Vorderansichten der tragrahmenseitigen Freilaufkupplungen 10, 20 und der trommelseitigen Freilaufkupplungen 40, 50 Blickrichtung der Pfeile A-A, B-B, D-D und E-E in Fig. 1. Die Freilaufkupplungen 10, 20, 40, 50 weisen jeweils einen sternförmigen Kupplungsläufer 14, 24, 44, 54 auf. Die Kupplungsläufer 14, 54 sind über eine Keilverzahnung drehfest mit der Motorwelle 16 verbunden. Die Kupplungsläufer 24, 44 sind über eine Keilverzahnung drehfest mit dem Motorgehäuse 32 verbunden. An den Kupplungsläufern 14, 24, 44, 54 sind richtungsschaltbare Kupplungselemente in Form von Sperrklinken 18, 28, 48, 58 angebracht, die über einen Verstellring synchron zwischen drei Stellungen schaltbar sind. In der in Fig. 2 gezeigten ersten Stellung liegen die Sperrklinken 18, 28 an ihrem einen Ende an Zähnen an, die an einem Innenumfang des Kupplungsgehäuses 12 ausgebildet sind. In der ersten Stellung wird eine Drehung der Kupplungsläufer 14, 24 und des Motorgehäuses 32 und der Motorwelle 16 gegen den Uhrzeigersinn blockiert. Eine Drehung der Kupplungsläufer 14, 24 und des Motorgehäuses 32 und der Motorwelle 16 im Uhrzeigersinn ist hingegen möglich. Die Sperrklinken 48, 58 befinden sich in Fig. 2 (siehe Schnitte D-D und E-E) in einer zweiten Stellung und liegen an ihrem anderen Ende an den am Innenumfang des Kupplungsgehäuses 42 ausgebildeten Zähnen an. In der zweiten Stellung wird eine Drehung der Kupplungsläufer 44, 54 im Uhrzeigersinn blockiert. Durch die drehfeste Verbindung des Kupplungsgehäuses 42 mit der Trommel kann so ein Drehmoment auf die Trommel 3 übertragen werden. In einer dritten Stellung befinden sich die Sperrklinken 18, 28, 48, 58 in einer vollständig gelösten Mittelstellung, in der keines ihrer Enden an den Zähnen des jeweiligen Kupplungsgehäuses 12, 42 anliegt. In der Mittelstellung sind die Kupplungsläufer 14, 24, 44, 54 sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn frei drehbar. Die Sperrklinken der Freilaufkupplungen sind unabhängig voneinander synchron in eine der drei Stellungen schaltbar und können eine kraftübertragende Verbindung zwischen dem Tragrahmen 5 und der Trommel 3 herstellen oder unterbrechen. Die Schaltung zwischen den Stellungen der Sperrklinken 18, 28, 48, 58 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 eine Schnittansicht des Schwenkkolbenmotors 30 in Blickrichtung des Pfeils C-C in Fig. 1. Der Schwenkkolbenmotor 30 weist zwei diametral entgegengesetzte erste Kolben 36a, 36b, die drehfest mit dem Motorgehäuse 32 verbunden sind, und zwei diametral entgegengesetzte zweite Kolben 38a, 38b auf, die mittels eines innenverzahnten Rings 13 drehfest mit der Motorwelle 16 verbunden sind. In der gezeigten Ausführungsform sind die ersten Kolben 36a, 36b und das Motorgehäuse 32 und die zweiten Kolben 38a, 38b und der innenverzahnte Ring 13 separate Bauteile. Es ist alternativ auch möglich, dass die ersten Kolben 36a, 36b und das Motorgehäuse 32 integral bzw. einstückig und/oder die zweiten Kolben 38a, 38b und der innenverzahnte Ring 13 integral bzw. einstückig ausgebildet sind. Sowohl die ersten Kolben 36a, 36b als auch die zweiten Kolben 38a, 38b sind in Richtung der Drehachse der Motorwelle 16 gesehen im Querschnitt kreisringsegmentförmig. Zwischen den ersten und zweiten Kolben befinden sich Druckkammern 37a bis 37d, in die mittels von der SPS-Steuerung angesteuerter Hydraulikventile des nicht dargestellten Fluidkreislaufs Hydrauliköl eingespeist und abgelassen werden kann.

Funktionsweise der Drehantriebsvorrichtung 1

Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform anhand der Fig. 2 und 3 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 und 3 einer Drehung des Motorgehäuses 32, der ersten Kolben 36a, 36b, der zweiten Kolben 38a, 38b und der Trommel 3 im Uhrzeigersinn. Bevor Die Drehantriebsvorrichtung 1 eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn erzeugen kann, stützen sich die Sperrklinken 18, 28 gegen den Uhrzeigersinn an den Zähnen des Kupplungsgehäuses 12 ab und die Sperrklinken 48, 58 im Uhrzeigersinn an den Zähnen des Kupplungsgehäuses 42 ab, wie in Fig. 2 gezeigt.

Anschließend wird mit hohem Druck bis zu 350 bar Hydrauliköl in die Druckkammer 37a zwischen dem ersten Kolben 36a und dem zweiten Kolben 38a und die Druckkammer 37b zwischen dem ersten Kolben 36b und dem zweiten Kolben 38b eingespeist. Da eine Drehung der zweiten Kolben 38a, 38b und der Motorwelle 16 gegen den Uhrzeigersinn durch die Freilaufkupplung 10 verhindert wird, können sich die ersten Kolben 36a, 36b an den zweiten Kolben 38a, 38b abstützen und eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn durchführen, wie durch die Pfeile in Fig. 2 angezeigt ist. In dieser ersten Drehmomentphase fungieren die ersten Kolben 36a, 36b als Arbeitskolben und die zweiten Kolben 38a, 38b als Abstützkolben. Durch die drehfeste Verbindung des Motorgehäuses 32 mit dem Kupplungsläufer 24 dreht sich der Kupplungsläufer 24 zusammen mit den Sperrklinken 28 im Freilauf im Uhrzeigersinn mit. Aufgrund der drehfesten Verbindung des Motorgehäuses 32 mit dem Kupplungsläufer 44 dreht sich der Kupplungsläufer 44 zusammen mit den Sperrklinken 48 im Uhrzeigersinn mit und überträgt das erzeugte Drehmoment auf das Kupplungsgehäuse 42 und die Trommel 3, die sich im Uhrzeigersinn dreht und das Zugseil aufwickeln kann. Während Hydrauliköl in die Druckkammern 37a und 37b eingespeist wird, wird aus den Druckkammern 37c und 37d entsprechend Hydrauliköl abgelassen.

Die ersten Kolben 36a, 36b können ihre Schwenk- bzw. Drehbewegung nur so weit ausführen, bis der der erste Kolben 36a auf seiner Bewegungsbahn auf den vor ihm liegenden zweiten Kolben 38b trifft und der erste Kolben 36b auf seiner Bewegungsbahn auf den vor ihm liegenden zweiten Kolben 38a trifft. Die Schwenk- bzw. Drehbewegung der ersten Kolben 36a, 36b wird beendet und es kommt zu einem kurzen Stillstand des Antriebssystems 2. Anschließend wird Hydrauliköl in die Druckkammern 37c und 37d eingespeist. Da eine Drehung der ersten Kolben 36a und 36b und der Motorwelle 16 gegen den Uhrzeigersinn durch die Freilaufkupplung 20 verhindert wird, können sich die zweiten Kolben 38a, 38b an den ersten Kolben 36a, 36b abstützen und eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn durchführen, wie durch die Pfeile in Fig. 3 angezeigt ist. In dieser zweiten Drehmomentphase fungieren die zweiten Kolben 38a, 38b als Arbeitskolben und die ersten Kolben 36a, 36b als Abstützkolben. Durch die drehfeste Verbindung der Motorwelle 16 mit dem Kupplungsläufer 14 dreht sich der Kupplungsläufer 14 zusammen mit den Sperrklinken 18 im Freilauf im Uhrzeigersinn mit. Aufgrund der drehfesten Verbindung der Motorwelle 16 mit dem Kupplungsläufer 54 dreht sich der Kupplungsläufer 54 zusammen mit den Sperrklinken 58 im Uhrzeigersinn mit und überträgt das erzeugte Drehmoment auf das Kupplungsgehäuse 42 und die Trommel 3, die sich im Uhrzeigersinn dreht und das Zugseil weiter aufwickeln kann. Während Hydrauliköl in die Druckkammern 37c und 37d eingespeist wird, wird aus den Druckkammern 37a und 37b entsprechend Hydrauliköl abgelassen.

Die oben beschriebenen Schritte können beliebig oft wiederholt werden, bis das Zugseil vollständig auf der Trommel 3 aufgewickelt ist. Das vom Schwenkkolbenmotor 30 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 16 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 der Kolbenpaare des Schwenkkolbenmotors 30 während des Betriebs werden durch Drehgeber überwacht.

Der oben beschriebene kurze Stillstand des Antriebssystems 2 und die damit verbunden kurze Unterbrechung der Drehung der Trommel 3 kann durch das Antriebssystem 4 ausgeglichen werden. Insbesondere können der Zeitpunkt, an dem die Dreh- bzw. Schwenkbewegung von den ersten Kolben 36a, 36b auf die zweiten Kolben 38a, 38b wechselt, und der Zeitpunkt, an dem die Dreh- bzw. Schwenkbewegung von den zweiten Kolben 38a, 38b auf die ersten Kolben 36a, 36b wechselt, asynchron zu den entsprechenden Zeitpunkten des zweiten Schwenkkolbenmotors 80 sein. Die programmierte SPS Steuerung sorgt durch Ansteuerung der Hydraulikventile aller Druckkammern für eine entsprechende Umsetzung.

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 Stellungen der Sperrklinken 18, 28, 48, 58 sind im Vergleich zur Drehung der Trommel 3 im Uhrzeigersinn vertauscht, wie in Fig. 4 gezeigt.

In Fig. 5 sind schematisch die Verläufe von Hydraulikölleitungen 51 der Fluidkreisläufe für die Druckkammern 37a bis 37d des Schwenkkolbenmotors 30 und die Freilaufkupplungen 10, 20, 40, 50 mittels Strichlinien dargestellt. Wie in der Fig. 5 zu sehen ist, führen die Hydraulikölleitungen 51 von außerhalb der Trommel 3 durch die Motorwelle 16 zu den Druckkammern 37a bis 37d und den Freilaufkupplungen 10, 20, 40, 50.

Bezuqszeichenliste

1 Drehantriebsvorrichtung

2 Antriebssystem

3 Trommel

4 Antriebssystem

6 Zylinderrollenlager

5 Tragrahmen

7 Lagerabschnitt

10 Freilaufkupplung

12 Kupplungsgehäuse

13 innenverzahnter Ring

14 Kupplungsläufer

16 Motorwelle

17 zweite Motorwelle

18 Sperrklinke

20 Freilaufkupplung Kupplungsläufer

Sperrklinke

Schwenkkolbenmotor

Motorgehäuse a, 36b erster Kolben a - 37d Druckkammer a, 38b zweiter Kolben

Freilaufkupplung

Kupplungsgehäuse

Kupplungsläufer

Sperrklinke

Freilaufkupplung

Hydraulikölleitung

Sperrklinke

Freilaufkupplung

Freilaufkupplung zweiter Schwenkkolbenmotor zweites Motorgehäuse Freilaufkupplung 0 Freilaufkupplung

Claims

Ansprüche

1. Drehantriebsvorrichtung (1 ), insbesondere Seilwindenantrieb, zum Drehantrieb einer Trommel (3), insbesondere einer von einem Tragrahmen (5) getragenen Seilwinde, gekennzeichnet durch einen fluidisch betätigbaren Schwenkkolbenmotor (30), der ein Motorgehäuse (32) und eine Motorwelle (16) aufweist, wobei in einem Kraftübertragungsweg zwischen dem Motorgehäuse (32) und dem Tragrahmen (5) einerseits und in einem Kraftübertragungsweg zwischen dem Motorgehäuse (32) und der Trommel (3) andererseits jeweils eine richtungsschaltbare Freilaufkupplung (20, 40) angeordnet ist, durch die das Motorgehäuse (32) mit dem Tragrahmen (5) oder der Trommel (3) kraftübertragend verbindbar ist, und in einem Kraftübertragungsweg zwischen der Motorwelle (16) und dem Tragrahmen (5) einerseits und in einem Kraftübertragungsweg zwischen der Motorwelle (16) und der Trommel (3) andererseits jeweils eine richtungsschaltbare Freilaufkupplung (10, 50) angeordnet ist, durch die die Motorwelle (16) mit dem Tragrahmen (5) oder der Trommel (3) kraftübertragend verbindbar ist.

2. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die tragrahmenseitigen Freilaufkupplungen (10, 20) einerseits und die trommelseitigen Freilaufkupplungen (40, 50) andererseits auf verschiedenen axialen Seiten des Schwenkkolbenmotors (30) angeordnet sind.

3. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die trommelseitigen Freilaufkupplungen (40, 50) in eine vollständig gelöste Stellung schaltbar sind, in der der Kraftübertragungsweg zur Trommel (3) unterbrochen ist.

4. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tragrahmenseitigen Freilaufkupplungen (10, 20) in eine vollständig gelöste Stellung schaltbar sind, in der der Kraftübertragungsweg zum Tragrahmen (5) unterbrochen ist.

5. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die tragrahmenseitigen Freilaufkupplungen (10, 20) ein gemeinsames tragrahmenseitiges Kupplungsgehäuse (12) aufweisen, das mit dem Tragrahmen (5) drehfest verbunden ist, und die trommelseitigen Freilaufkupplungen (40, 50) ein gemeinsames trommelseitiges Kupplungsgehäuse (42) aufweisen, das mit der Trommel (3) drehfest verbunden ist.

6. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplungen (10, 20, 40, 50) jeweils einen eigenen Kupplungsläufer (14, 24, 44, 54) aufweisen, der über schaltbare Kupplungselemente (18, 28, 48, 58) mit dem jeweiligen Kupplungsgehäuse (12, 42) kraftübertragend verbindbar ist.

7. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplungen (10, 20, 40, 50) jeweils als Sperrklinken-Freilaufkupp- lungen ausgebildet sind.

8. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufkupplungen (10, 20, 40, 50) jeweils fluidisch schaltbar sind.

9. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Fluidkreislauf mit dem wenigstens einen Schwenkkolbenmotor (30) und den Freilaufkupplungen (10, 20, 40, 50) zugeordneten ansteuerbaren Ventilen zum Steuern der Fluidversorgung des Schwenkkolbenmotors (30) und der Freilaufkupplungen (10, 20, 40, 50).

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

11 . Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit Positionsgeber zur Erfassung der Drehwinkelstellung der Motorwelle (16) relativ zum Motorgehäuse (32) des Schwenkkolbenmotors (30) aufweist.

12. Drehantriebsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch 16 einen fluidisch betätigbaren zweiten Schwenkkolbenmotor (80), der ein zweites Motorgehäuse (82) und eine zweite Motorwelle (17) aufweist, wobei in einem Kraftübertragungsweg zwischen dem zweiten Motorgehäuse (82) und dem Tragrahmen (5) einerseits und in einem Kraftübertragungsweg zwischen dem zweiten Motorgehäuse (82) und der Trommel (3) andererseits jeweils eine richtungsschaltbare Freilaufkupplung (70, 90) angeordnet ist, durch die das zweite Motorgehäuse (82) mit dem Tragrahmen (5) oder der Trommel (3) kraftübertragend verbindbar ist, und in einem Kraftübertragungsweg zwischen der zweiten Motorwelle (17) und dem Tragrahmen (5) einerseits und in einem Kraftübertragungsweg zwischen der zweiten Motorwelle (17) und der Trommel (3) andererseits jeweils eine richtungsschaltbare Freilaufkupplung (60, 100) angeordnet ist, durch die die zweite Motorwelle (17) mit dem Tragrahmen (5) oder der Trommel (3) kraftübertragend verbindbar ist.

13. Drehantriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (3) als ein Trommelrohr ausgebildet ist, und der Schwenkkolbenmotor (30) im Trommelrohr angeordnet ist.

14. Drehantriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Trommel (3) als ein Trommelrohr ausgebildet ist, und der Schwenkkolbenmotor (30) und der zweite Schwenkkolbenmotor (80) im Trommelrohr angeordnet sind.