Die Erfindung betrifft eine Drehantriebsvorrichtung, mit einem Vorrichtungsgehäuse und einem diesbezüglich unter Ausführung einer rotativen Abtriebsbewegung um eine mit seiner Längsachse zusammenfallende Drehachse verdrehbaren Abtriebsteller, ferner mit einer durch Fluidkraft betätigbaren Fluid-Antriebseinrichtung und einer elektromotorischen Elektro-Antriebseinrichtung, die beide jeweils eine zu einer rotativen Antriebsbewegung um ihre Längsachse antreibbare Antriebswelle enthalten und die zur Erzeugung der rotativen Abtriebsbewegung des Abtriebstellers unabhängig voneinander mittels ihrer Antriebswellen mit dem Abtriebsteller antriebsmäßig gekoppelt sind.The invention relates to a rotary drive device, comprising a device housing and in this regard under execution of a rotary output movement about a coincident with its longitudinal axis rotatable output drive, further with a fluid-actuated fluid drive means and an electromotive electric drive means, both each one to a rotary Include drive movement about its longitudinal axis drivable drive shaft and are coupled to generate the rotary output movement of the output actuator independently by means of their drive shafts with the driven plate drivingly.
Eine derartige Drehantriebsvorrichtung ist mit einer Hybrid-Antriebstechnik ausgestattet und enthält funktionell parallel arbeitende Antriebseinrichtungen in Gestalt einer durch Fluidkraft betätigbaren Fluid-Antriebseinrichtung und einer elektrisch betätigbaren elektromotorischen Elektro-Antriebseinrichtung. Diese beiden Antriebseinrichtungen kooperieren gemäß einer aus der EP 1 716 348 B1 bekannten Drehantriebsvorrichtung mit einem gemeinsam zugeordneten Abtriebsteller, um selbigen zu einer rotativen Abtriebsbewegung um eine Drehachse anzutreiben. Diese bekannte Drehantriebsvorrichtung hat allerdings den Nachteil, dass sie rechtwinkelig zur Drehachse des Abtriebstellers über relativ große Querabmessungen verfügt.Such a rotary drive device is equipped with a hybrid drive technology and includes functionally parallel drive means in the form of a fluid-actuated fluid drive means and an electrically operable electromotive electric drive means. These two drive devices cooperate according to one of the EP 1 716 348 B1 known rotary drive device with a commonly assigned output plate to drive selbigen to a rotary output movement about a rotation axis. However, this known rotary drive device has the disadvantage that it has at right angles to the axis of rotation of the output actuator over relatively large transverse dimensions.
Aus der DE 44 13 999 A1 ist ein Stellantrieb für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung bekannt, der auch bereits mit einer Hybrid-Antriebstechnik ausgestattet ist. Er verfügt über ein linear bewegbares Ausgangsglied, das zum einen mit einem pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren Arbeitszylinder und zum anderen mit einem Elektromotor gekoppelt ist. Dieser Stellantrieb kann allerdings keine rotative Abtriebsbewegung erzeugen.From the DE 44 13 999 A1 an actuator for a motor vehicle friction clutch is known, which is already equipped with a hybrid drive technology. It has a linearly movable output member, which is coupled on the one hand with a pneumatically or hydraulically actuated working cylinder and the other with an electric motor. However, this actuator can not generate a rotary output movement.
Die WO 2010/099868 A1 offenbart eine rein durch Fluidkraft betätigbare Drehantriebsvorrichtung, die einen an einem Vorrichtungsgehäuse drehbar gelagerten Abtriebsteller aufweist und über einen als Schwenkkolbenmotor gestalteten Fluidmotor als Antriebsquelle verfügt, so dass der Abtriebsteller zu einer rotativ hin und her gehenden Abtriebsbewegung angetrieben werden kann. Indem der Abtriebsteller hier am Vorrichtungsgehäuse gelagert ist, kann er hohen Betriebsbelastungen standhalten.The WO 2010/099868 A1 discloses a purely by fluid force actuated rotary drive device having a rotatably mounted on a device housing output drive and has a designed as a rotary piston engine fluid motor as a drive source, so that the output drive can be driven to a rotationally reciprocating output motion. By the output drive here is mounted on the device housing, it can withstand high operating loads.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, um eine kompakt bauende Drehantriebsvorrichtung mit Hybrid-Antriebstechnik zu ermöglichen.The invention has for its object to take measures to enable a compact rotary drive device with hybrid drive technology.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Drehantriebsvorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Antriebswelle von sowohl der Fluid-Antriebseinrichtung als auch der Elektro-Antriebseinrichtung so angeordnet ist, dass ihre Längsachse die gleiche Ausrichtung hat wie die Drehachse des Abtriebstellers.To achieve this object, it is provided in a rotary drive device of the type mentioned that the drive shaft of both the fluid drive device and the electric drive device is arranged so that its longitudinal axis has the same orientation as the axis of rotation of the output actuator.
Die erfindungsgemäße Drehantriebsvorrichtung ist mit Hybrid-Antriebstechnik ausgestattet und enthält einen rotativ antreibbaren Abtriebsteller, dem zur Erzeugung seiner Abtriebsbewegung eine durch Fluidkraft betätigbare Fluid-Antriebseinrichtung und außerdem eine elektromotorische Elektro-Antriebseinrichtung zugeordnet ist. Beide Antriebseinrichtungen verfügen jeweils über eine zu einer rotativen Antriebsbewegung antreibbare Antriebswelle, die in geeigneter Weise antriebsmäßig mit dem Abtriebsteller gekoppelt ist. Aufgrund des Umstandes, dass die Drehachse des Abtriebstellers und die die Drehachsen der Antriebswellen definierenden Längsachsen der Antriebswellen untereinander gleich ausgerichtet sind, lässt sich eine sehr kompakt bauende Drehantriebsvorrichtung realisieren, die insbesondere rechtwinkelig zur Drehachse des Abtriebstellers über geringe Querabmessungen verfügen kann.The rotary drive device according to the invention is equipped with hybrid drive technology and includes a rotatably driven driven plate, which is assigned to generate its output movement by a fluid-actuated fluid drive device and also an electric motor electric drive device. Both drive devices each have a drivable to a rotary drive movement drive shaft which is drivingly coupled to the driven plate in a suitable manner. Due to the fact that the axis of rotation of the output actuator and the axes of rotation of the drive shafts defining longitudinal axes of the drive shafts are aligned with each other, a very compact rotary drive device can be realized, which can have in particular at right angles to the axis of rotation of the output actuator on small transverse dimensions.
Zweckmäßigerweise ist die Drehantriebsvorrichtung so ausgebildet, dass die Fluid-Antriebseinrichtung und die Elektro-Antriebseinrichtung wahlweise entweder nur einzeln oder auch gemeinsam gleichzeitig betreibbar sind, um jeweils eine Antriebskraft auf den Abtriebsteller zu übertragen. Die Fluid-Antriebseinrichtung eignet sich besonders gut zur Erzeugung eines hohen Drehmoments, während die Elektro-Antriebseinrichtung durch überlagerte oder alternative Nutzung optimal einsetzbar ist, um den Abtriebsteller exakt zu positionieren. Somit können sehr kompakte Drehantriebsvorrichtungen mit hohen Drehmomenten und guter Regelbarkeit für beliebige Anwendungsfelder realisiert werden.Conveniently, the rotary drive device is designed so that the fluid drive device and the electric drive device are either either individually or jointly operated simultaneously to each transmit a driving force to the driven plate. The fluid drive device is particularly well suited for generating a high torque, while the electric drive device can be optimally used by superimposed or alternative use in order to position the driven plate exactly. Thus, very compact rotary drive devices with high torques and good controllability for any application can be realized.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Eine besonders kompakte Bauweise ist möglich, wenn die Längsachse wenigstens einer der beiden Antriebswellen mit der Drehachse des Abtriebstellers zusammenfällt. Hierbei könnte prinzipiell durch Realisierung von Hohlwellen eine koaxiale Anordnung des Abtriebstellers und beider Antriebswellen realisiert werden. Als optimal hinsichtlich des Verhältnisses zwischen Baugröße und Herstellungsaufwand wird allerdings eine Ausgestaltung angesehen, bei der die Längsachse der Antriebswelle lediglich einer der beiden Antriebseinrichtungen mit der Drehachse des Abtriebstellers zusammenfällt und die Antriebswelle der anderen Antriebseinrichtung quer versetzt dazu angeordnet ist.A particularly compact design is possible if the longitudinal axis of at least one of the two drive shafts coincides with the axis of rotation of the output actuator. This could be realized in principle by realization of hollow shafts, a coaxial arrangement of the output actuator and both drive shafts. However, an embodiment in which the longitudinal axis of the drive shaft of only one of the two drive devices coincides with the axis of rotation of the output actuator and the drive shaft of the other drive device is arranged offset transversely thereto is considered to be optimal in terms of the relationship between size and production cost.
Wegen der mittels einer Fluid-Antriebseinrichtung in der Regel realisierbaren hohen Antriebskraft ist es empfehlenswert, die Längsachse der Antriebswelle der Fluid-Antriebseinrichtung mit der Drehachse des Abtriebstellers koaxial auszurichten und die Antriebswelle der Elektro-Antriebseinrichtung parallel und mit Abstand zur Drehachse des Abtriebstellers anzuordnen. In diesem Fall sind dann auch die beiden Antriebswellen parallel und mit Querabstand zueinander angeordnet. Because of the high drive force generally achievable by means of a fluid drive device, it is advisable to align the longitudinal axis of the drive shaft of the fluid drive device coaxially with the axis of rotation of the output actuator and to arrange the drive shaft of the electric drive device parallel and at a distance from the axis of rotation of the output actuator. In this case, then the two drive shafts are arranged parallel to each other and with transverse spacing.
Die Fluid-Antriebseinrichtung verfügt zweckmäßigerweise über einen Fluidmotor als Antriebsquelle. Die Elektro-Antriebseinrichtung ist insbesondere mit einem Elektromotor als Antriebsquelle ausgestattet. Beide Motoren sind insbesondere derart angeordnet und ausgebildet, dass sie in Achsrichtung der Drehachse des Abtriebstellers auf gleicher Höhe nebeneinander angeordnet sind.The fluid drive device expediently has a fluid motor as drive source. The electric drive device is in particular equipped with an electric motor as the drive source. Both motors are arranged and designed in particular such that they are arranged in the axial direction of the axis of rotation of the output actuator at the same height next to each other.
Der Elektromotor der Elektro-Antriebseinrichtung kann ein konventioneller Elektromotor sein. Als besonders zweckmäßig wird jedoch eine Ausgestaltung als rotativ arbeitender elektrodynamischer Direktantrieb angesehen, der über eine hohe Energiedichte verfügt und nur geringem Verschleiß unterliegt. Bevorzugt kommt eine Ausgestaltung als schlank bauender Stabmotor zum Einsatz.The electric motor of the electric drive device may be a conventional electric motor. However, a design is considered to be particularly useful as a rotatively working electrodynamic direct drive, which has a high energy density and is subject to little wear. An embodiment is preferably used as a slim-fitting rod motor.
Der Fluidmotor der Fluid-Antriebseinrichtung ist insbesondere als sogenannter Schwenkkolbenmotor konzipiert, wie er beispielsweise in der eingangs schon erwähnten WO 2010/099868 A1 beschrieben ist. Ein solcher Fluidmotor eignet sich vor allem zur Erzeugung hin und her gehender Drehbewegungen und kann trotz kompakter Abmessungen ein besonders hohes Drehmoment generieren. Eine andere Art von Fluidmotor ist ebenfalls möglich und hierbei insbesondere auch eine solche Art, die eine endlose Drehbewegung erzeugen kann, beispielsweise ein Lamellenmotor.The fluid motor of the fluid drive device is designed in particular as a so-called oscillating piston engine, as it is mentioned, for example, in the already mentioned WO 2010/099868 A1 is described. Such a fluid motor is particularly suitable for generating reciprocating rotational movements and can generate a particularly high torque despite compact dimensions. Another type of fluid motor is also possible, and in particular also such a type that can produce an endless rotational movement, for example a vane motor.
Das Vorrichtungsgehäuse verfügt zweckmäßigerweise über einen Trägerabschnitt, der an einer Vorderseite den drehbar gelagerten Abtriebsteller trägt und der über eine dieser Vorderseite entgegengesetzte Rückseite verfügt, an der sowohl der Elektromotor als auch der Fluidmotor, insbesondere unabhängig voneinander, angeordnet und befestigt sind.The device housing expediently has a carrier section which carries the rotatably mounted driven plate on a front side and which has a reverse side opposite this front side, on which both the electric motor and the fluid motor, in particular independently of one another, are arranged and fastened.
Der Abtriebsteller ist zweckmäßigerweise am Vorrichtungsgehäuse drehbar gelagert und quer zu seiner Drehachse abgestützt, so dass während seines Betriebes in ihn eingeleitete Rückwirkungskräfte keine negativen Auswirkungen auf den jeweiligen Antriebsmotor zeitigen können.The driven plate is suitably rotatably mounted on the device housing and supported transversely to its axis of rotation, so that during its operation in him initiated reaction forces can not have a negative impact on the respective drive motor.
Zur antriebsmäßigen Kopplung der Antriebswelle der Elektro-Antriebseinrichtung mit dem Abtriebsteller ist zweckmäßigerweise ein Getriebe vorhanden, wobei ein Planetengetriebe bevorzugt wird. Ein solches Planetengetriebe weist vorzugsweise ein bezüglich dem Vorrichtungsgehäuse drehbar gelagertes Sonnenrad und ein ortsfest an dem Vorrichtungsgehäuse angeordnetes Hohlrad auf. Außerdem verfügt es über mehrere, jeweils sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad in Verzahnungseingriff stehende Planetenräder, die am Abtriebsteller drehbar gelagert und dabei so abgestützt sind, dass sie über ihre Lagerstelle ein die Drehung des Abtriebstellers hervorrufendes Drehmoment auf den Abtriebsteller ausüben können. Indem die Antriebswelle mit der Elektro-Antriebseinrichtung antriebsmäßig gekoppelt ist, lässt sich eine optimale Kraftübersetzung und Bewegungsuntersetzung gewährleisten, so dass ein schonender Betrieb der Elektro-Antriebseinrichtung bei gleichzeitiger hoher Positioniergenauigkeit des Abtriebstellers möglich ist.For driving coupling of the drive shaft of the electric drive device with the driven plate expediently a transmission is present, wherein a planetary gear is preferred. Such a planetary gear preferably has a sun gear rotatably mounted relative to the device housing and a ring gear fixedly arranged on the device housing. In addition, it has several, each with both the sun gear and with the ring gear meshing with planet gears, which are rotatably mounted on the driven plate and thereby supported so that they can exert via its bearing a rotation of the driven actuator causing torque on the driven plate. By the drive shaft is drivingly coupled to the electric drive device, can ensure optimal power transmission and motion reduction, so that a gentle operation of the electric drive device with high positioning accuracy of the output actuator is possible.
Zur antriebsmäßigen Kopplung zwischen der Elektro-Antriebseinrichtung und dem Sonnenrad des Planetengetriebes ist das Planetengetriebe zweckmäßigerweise mit einer zu dem Sonnenrad koaxialen Eingangsverzahnung versehen, mit der ein von der Antriebswelle der Elektro-Antriebseinrichtung antreibbares Antriebsritzel in Verzahnungseingriff steht. Hierbei ist der Durchmesser des Antriebsritzels zweckmäßigerweise kleiner als derjenige der Eingangsverzahnung. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn der Durchmesser der Eingangsverzahnung größer ist als der Durchmesser der Verzahnung des Sonnenrades. Die Eingangsverzahnung ist insbesondere mit in Achsrichtung der Drehachse des Abtriebstellers gemessenem axialem Abstand zur Verzahnung des Sonnenrades angeordnet.For driving coupling between the electric drive device and the sun gear of the planetary gear planetary gear is expediently provided with a coaxial with the sun gear input teeth, with which a drivable by the drive shaft of the electric drive device driving pinion is in meshing engagement. Here, the diameter of the drive pinion is expediently smaller than that of the input toothing. It is also advantageous if the diameter of the input toothing is greater than the diameter of the toothing of the sun gear. The input toothing is arranged in particular with axial distance measured in the axial direction of the axis of rotation of the output actuator to the toothing of the sun gear.
Ein besonders kompakter Aufbau der Drehantriebsvorrichtung ist möglich, wenn die Antriebswelle der Fluid-Antriebseinrichtung koaxial durch das Sonnenrad des Planetengetriebes hindurchgreift, um mit dem Abtriebsteller insbesondere getriebelos direkt verbunden zu sein.A particularly compact design of the rotary drive device is possible when the drive shaft of the fluid drive device coaxially passes through the sun gear of the planetary gear to be connected directly to the output drive in particular gearless.
Die Drehantriebsvorrichtung ist vorzugsweise mit einer Drehwinkeleinstelleinrichtung ausgestattet, die insbesondere von außen her leicht zugänglich ist, um den vom Abtriebsteller maximal realisierbaren Arbeits-Drehwinkelbereich wunschgemäß vorzugeben beziehungsweise zu begrenzen.The rotary drive device is preferably equipped with a Drehwinkeleinstelleinrichtung, which is easily accessible, in particular from the outside, to specify or limit the maximum achievable by the driven plate working angle of rotation range as desired.
Um den Abtriebsteller variabel positionieren zu können und/oder um einen geregelten Betrieb zu gestatten, sind zweckmäßigerweise Sensormittel vorhanden, mit denen sich mittelbar oder unmittelbar die Drehposition und/oder der Drehwinkel des Abtriebstellers erfassen lässt. Solche Sensormittel enthalten vorzugsweise eine als Bestandteil der Elektro-Antriebseinrichtung ausgebildete Encoder-Einrichtung, mit deren Hilfe sich die Drehposition und/oder der Drehwinkel der Antriebswelle der Elektro-Antriebseinrichtung erfassen lässt, um darauf basierend indirekt die Drehposition und/oder den Drehwinkel des Abtriebstellers zu erfassen. Da die Antriebswelle der Elektro-Antriebseinrichtung auch dann rotiert, wenn die Elektro-Antriebseinrichtung selbst nicht elektrisch betätigt und die Drehbewegung des Abtriebstellers momentan allein durch die Fluid-Antriebseinrichtung erzeugt wird, kann in vorteilhafter Weise eine einzige Encoder-Einrichtung unabhängig davon zur Positionserfassung des Abtriebstellers genutzt werden, welche der beiden Antriebseinrichtungen momentan aktiv betrieben wird.In order to be able to variably position the output drive and / or to allow a regulated operation, sensor means are expediently provided with which indirectly or directly the rotational position and / or the rotational angle of the output actuator can be detected. Such sensor means preferably include a formed as part of the electric drive means encoder device, with the help of which Detecting the rotational position and / or the rotational angle of the drive shaft of the electric drive device to indirectly based on the rotational position and / or the rotational angle of the output actuator to detect. Since the drive shaft of the electric drive device also rotates when the electric drive device itself is not electrically actuated and the rotational movement of the output actuator is currently generated solely by the fluid drive means, advantageously a single encoder device can be used independently for detecting the position of the output actuator be used, which is currently actively operated the two drive devices.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In this show:
1 eine bevorzugte Bauform der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung in einer perspektivischen Vorderansicht, 1 a preferred design of the rotary drive device according to the invention in a perspective front view,
2 eine Seitenansicht der Drehantriebsvorrichtung mit Blickrichtung gemäß Pfeil II aus 1, 2 a side view of the rotary drive device with viewing direction as indicated by arrow II 1 .
3 die Drehantriebsvorrichtung in einer perspektivischen, partiell aufgebrochenen Darstellung, 3 the rotary drive device in a perspective, partially broken view,
4 eine Vorderansicht der Drehantriebsvorrichtung mit Blickrichtung gemäß Pfeil IV aus 3, 4 a front view of the rotary drive device as seen from arrow IV 3 .
5 eine Rückansicht der Drehantriebsvorrichtung mit Blickrichtung gemäß Pfeil V aus 3, 5 a rear view of the rotary drive device with viewing direction according to arrow V from 3 .
6 einen Längsschnitt durch die Drehantriebsvorrichtung gemäß Schnittlinie VI-VI aus 4, 6 a longitudinal section through the rotary drive device according to section line VI-VI 4 .
7 einen weiteren Längsschnitt der Drehantriebsvorrichtung gemäß Schnittlinie VII-VII aus 4, 7 a further longitudinal section of the rotary drive device according to section line VII-VII 4 .
8 einen weiteren Längsschnitt der Drehantriebsvorrichtung gemäß Schnittlinie VIII-VIII aus 4 und 8th a further longitudinal section of the rotary drive device according to section line VIII-VIII 4 and
9 eine Vorderansicht der teilweise aufgebrochen dargestellten Drehantriebsvorrichtung bei abgenommenem Abtriebsteller und mit Blickrichtung gemäß Pfeil IX aus 3. 9 a front view of the partially broken illustrated rotary drive device with the driven plate removed and looking in accordance with arrow IX 3 ,
Die in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Drehantriebsvorrichtung verfügt über ein Vorrichtungsgehäuse 2 mit einer Hauptachse 3 und einer in Achsrichtung der Hauptachse 3 orientierten Vorderseite 4a sowie einer diesbezüglich axial entgegengesetzten Rückseite 4b.The in their entirety with reference numeral 1 designated rotary drive device has a device housing 2 with a major axis 3 and one in the axial direction of the main axis 3 oriented front 4a and an axially opposite rear side in this respect 4b ,
An dem Vorrichtungsgehäuse 2 ist im Bereich der Vorderseite 4a ein Abtriebsteller 5 drehbar angeordnet. Der Abtriebsteller 5 hat eine Längsachse 5a, die mit der Hauptachse 3 zusammenfällt und die gleichzeitig eine Drehachse 6 des Abtriebstellers 5 definiert.On the device housing 2 is in the area of the front 4a a driven plate 5 rotatably arranged. The driven plate 5 has a longitudinal axis 5a that with the main axis 3 coincides and at the same time a rotation axis 6 of the output actuator 5 Are defined.
Der Abtriebsteller 5 ist bevorzugt scheibenförmig gestaltet und verfügt an seiner vom Vorrichtungsgehäuse 2 axial wegweisenden Außenfläche über mindestens eine Befestigungsschnittstelle 7, mit deren Hilfe an dem Abtriebsteller 5 eine nicht weiter abgebildete, zu einer Dreh- oder Schwenkbewegung anzutreibende externe Komponente beliebiger Art in bevorzugt lösbarer Weise befestigt werden kann. Die Befestigungsschnittstelle 7 besteht exemplarisch aus einer Mehrzahl von in einem geeigneten Muster verteilt angeordneten Befestigungslöchern. Bei der genannten externen Komponente kann es sich beispielsweise um eine Greifvorrichtung handeln, beispielsweise ein Sauggreifer oder ein Backengreifer, mit dessen Hilfe sich ein umzupositionierender Gegenstand vorübergehend ergreifen und festhalten lässt.The driven plate 5 is preferably disc-shaped and has at its from the device housing 2 axially pioneering outer surface via at least one attachment interface 7 , with their help on the driven plate 5 a not further shown, to be driven to a rotary or pivoting movement external component of any kind in a preferably releasable manner can be attached. The mounting interface 7 consists of an example of a plurality of arranged in a suitable pattern arranged mounting holes. The said external component may be, for example, a gripping device, for example a suction gripper or a jaw gripper with the aid of which an object to be repositioned can temporarily be gripped and held.
Das Vorrichtungsgehäuse 2 verfügt zweckmäßigerweise über einen den Abtriebsteller 5 tragenden und auch die Vorderseite 4a des Vorrichtungsgehäuses 2 definierenden Trägerabschnitt 8. Dieser ist exemplarisch quaderförmig mit einem quadratischen Umriss ausgebildet.The device housing 2 expediently has a driven plate 5 wearing and also the front 4a of the device housing 2 defining carrier section 8th , This is exemplified cuboid shaped with a square outline.
Der Abtriebsteller 5 ist zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten oszillierenden, rotativen Abtriebsbewegung 12 um die mit seiner Längsachse 5a zusammenfallende Drehachse 6 antreibbar. Diese Abtriebsbewegung 12 wird auf die gegebenenfalls mittels der mindestens einen Befestigungsschnittstelle 7 am Abtriebsteller 5 befestigte externe Komponente übertragen.The driven plate 5 is to an indicated by a double arrow oscillating, rotary output motion 12 around with its longitudinal axis 5a coincident axis of rotation 6 drivable. This output movement 12 is optionally on by means of at least one attachment interface 7 on the output drive 5 transferred fixed external component.
Zur Erzeugung der Abtriebsbewegung 12 des Abtriebstellers 5 ist die Drehantriebsvorrichtung 1 mit einer Hybrid-Antriebstechnik ausgestattet. Sie enthält zwei Antriebseinrichtungen, von denen die eine mit Fluidkraft und die andere elektrisch betätigt wird. Die mit Fluidkraft betätigbare Antriebseinrichtung sei im Folgenden als Fluid-Antriebseinrichtung 13 bezeichnet. Die elektrisch betätigbare Antriebseinrichtung ist vom elektromotorischen Typ und sei im Folgenden als Elektro-Antriebseinrichtung 14 bezeichnet. Beide Antriebseinrichtungen 13, 14 sind in antriebsmäßiger Parallelschaltung mit dem Abtriebsteller 5 antriebsmäßig verbunden, wobei bevorzugt in beiden Fällen eine ständige Antriebsverbindung vorliegt. Mithin kann jede Antriebseinrichtung 13, 14 ein zur Erzeugung der Abtriebsbewegung 12 dienendes Drehmoment auf den Abtriebsteller 5 übertragen. Bevorzugt ist die Drehantriebsvorrichtung 1 so ausgebildet, dass sowohl ein Betriebsmodus möglich ist, bei dem beide Antriebseinrichtungen 13, 14 zur gleichen Zeit ein Antriebsdrehmoment auf den Abtriebsteller 5 ausüben, oder ein Betriebsmodus, in dem momentan entweder nur die Fluid-Antriebseinrichtung 13 oder nur die Elektro-Antriebseinrichtung 14 wirksam ist und die jeweils andere Antriebseinrichtung 14, 13 unbetätigt ist. Vorzugsweise läuft die momentan unbetätigte Antriebseinrichtung aufgrund der vorhandenen antriebsmäßigen Verbindung stets im Leerlauf mit. Mit Hilfe einer nicht weiter abgebildeten Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung ist eine aufeinander abgestimmte Betriebsweise der beiden Antriebseinrichtungen 13, 14 hervorrufbar und überwachbar.For generating the output movement 12 of the output actuator 5 is the rotary drive device 1 equipped with a hybrid drive technology. It contains two drive means, one of which is electrically operated by fluid power and the other. The drive device which can be actuated by fluid power is hereinafter referred to as fluid drive device 13 designated. The electrically actuable drive device is of the electromotive type and will be referred to below as the electric drive device 14 designated. Both drive devices 13 . 14 are in driving parallel connection with the output drive 5 drivingly connected, wherein preferably in both cases there is a constant drive connection. Thus, any drive device 13 . 14 a for generating the output movement 12 Serving torque on the output drive 5 transfer. The rotary drive device is preferred 1 designed so that both a mode of operation possible is where both drive means 13 . 14 at the same time a drive torque on the driven plate 5 exercise, or an operating mode in which currently either only the fluid drive means 13 or only the electric drive device 14 is effective and the other drive device 14 . 13 is unconfirmed. Preferably, the currently unactuated drive means always runs idle due to the existing drive connection. With the help of a not further shown control and / or regulating device is a coordinated operation of the two drive means 13 . 14 evocative and monitorable.
Die Fluid-Antriebseinrichtung 13 enthält eine im Folgenden zur besseren Unterscheidung als erste Antriebswelle 15 bezeichnete Antriebswelle, die zur Drehmomentübertragung mit dem Abtriebsteller 5 antriebsmäßig gekoppelt ist. Die Elektro-Antriebseinrichtung 14 enthält eine im Folgenden zur besseren Unterscheidung als zweite Antriebswelle 16 bezeichnete Antriebswelle, die zur Drehmomentübertragung ebenfalls mit dem Abtriebsteller 5 antriebsmäßig gekoppelt ist. Die Kopplung der beiden Antriebswellen 15, 16 mit dem Abtriebsteller 5 findet unabhängig voneinander statt.The fluid drive device 13 contains a below for better distinction as the first drive shaft 15 designated drive shaft, for torque transmission with the driven plate 5 is drivingly coupled. The electric drive device 14 contains a below for better distinction as a second drive shaft 16 Designated drive shaft, which also transmits torque to the output drive 5 is drivingly coupled. The coupling of the two drive shafts 15 . 16 with the output drive 5 takes place independently of each other.
Die erste Antriebswelle 15 ist durch fluidische Betätigung der Fluid-Antriebseinrichtung 13 zu einer rotativen ersten Antriebsbewegung 17 um ihre Längsachse 15a antreibbar, so dass diese Längsachse 15a zugleich eine Drehachse 15b der ersten Antriebswelle 15 bildet.The first drive shaft 15 is by fluidic actuation of the fluid drive device 13 to a rotary first drive movement 17 around its longitudinal axis 15a drivable so that this longitudinal axis 15a at the same time a rotation axis 15b the first drive shaft 15 forms.
Die zweite Antriebswelle 16 ist durch elektrische Betätigung der Elektro-Antriebseinrichtung 14 zu einer rotativen zweiten Antriebsbewegung 18 um ihre als Drehachse 16b fungierende Längsachse 16a antreibbar.The second drive shaft 16 is by electrical actuation of the electric drive device 14 to a rotary second drive movement 18 around her as a rotation axis 16b acting longitudinal axis 16a drivable.
Die Drehantriebsvorrichtung 1 zeichnet sich quer zur Drehachse 16 des Abtriebstellers 5 durch äußerst kompakte Abmessungen aus, weil die beiden Antriebswellen 15, 16 so ausgerichtet sind, dass ihre Längsachsen 15a, 16a, und somit auch ihre Drehachsen 15b, 16b, mit bezüglich der Drehachse 6 des Abtriebstellers 5 identischer Ausrichtung angeordnet sind.The rotary drive device 1 is visible across the axis of rotation 16 of the output actuator 5 characterized by extremely compact dimensions, because the two drive shafts 15 . 16 are aligned so that their longitudinal axes 15a . 16a , and thus also their axes of rotation 15b . 16b , with respect to the axis of rotation 6 of the output actuator 5 identical alignment are arranged.
Grundsätzlich wäre eine Bauform möglich, bei der die beiden Antriebswellen 15, 16 koaxial ineinander angeordnet sind. Hier wäre dann sogar eine mit der Drehachse 6 des Abtriebstellers 5 zusammenfallende Anordnung beider Längsachsen 15a, 16a der Antriebswellen 15, 16 möglich.Basically, a design would be possible in which the two drive shafts 15 . 16 coaxially arranged one inside the other. Here would be even one with the axis of rotation 6 of the output actuator 5 coincident arrangement of both longitudinal axes 15a . 16a the drive shafts 15 . 16 possible.
Beim Ausführungsbeispiel ist eine als besonders zweckmäßig angesehene Ausgestaltung realisiert, die sich dadurch auszeichnet, dass die beiden Antriebswellen 15, 16 parallel und mit Querabstand zueinander angeordnet sind, was folglich auch für die Längsachsen 15a, 16a und die Drehachsen 15b, 16b dieser beiden Antriebswellen 15, 16 gilt. Zweckmäßigerweise ist dabei als weitere Besonderheit eine dahingehende Anordnung vorgesehen, dass die Längsachse 15a der ersten Antriebswelle 5 der Fluid-Antriebseinrichtung 13 mit der Drehachse 6 des Abtriebstellers 5 zusammenfällt und insofern eine Koaxialität vorliegt. Die Längsachse 16a der zur Elektro-Antriebseinrichtung 14 gehörenden zweiten Antriebswelle 16 verläuft parallel zur Drehachse 6 des Abtriebstellers 5 und hierbei zugleich in einem Abstand zu dieser Drehachse 6.In the exemplary embodiment, a configuration considered to be particularly useful is realized, which is characterized in that the two drive shafts 15 . 16 are arranged parallel to each other and with transverse spacing, which consequently also for the longitudinal axes 15a . 16a and the axes of rotation 15b . 16b these two drive shafts 15 . 16 applies. Conveniently, a pertinent arrangement is provided as a further feature that the longitudinal axis 15a the first drive shaft 5 the fluid drive device 13 with the rotation axis 6 of the output actuator 5 coincides and insofar coaxiality exists. The longitudinal axis 16a the to the electric drive device 14 belonging second drive shaft 16 runs parallel to the axis of rotation 6 of the output actuator 5 and at the same time at a distance to this axis of rotation 6 ,
Als Antriebsquelle ist die Fluid-Antriebseinrichtung 13 mit einem Fluidmotor 22 ausgestattet, während die Elektro-Antriebseinrichtung 14 als Antriebsquelle einen Elektromotor 23 aufweist. Die erste Antriebswelle 15 ist zweckmäßigerweise die Ausgangswelle des Fluidmotors 22, während die zweite Antriebswelle 16 zweckmäßigerweise die Ausgangswelle des Elektromotors 23 ist. Vorzugsweise sind der Fluidmotor 22 und der Elektromotor 23 quer zur Achsrichtung der Drehachse 6 nebeneinander an einer der Vorderseite 4a entgegengesetzten rückwärtigen Montagefläche 24 des Trägerabschnitts 8 angebaut. Die Montagefläche 24 kann abgestuft sein, so dass die beiden Motoren 22, 23 an in Achsrichtung der Drehachse 6 versetzt zueinander angeordneten Flächenabschnitten der Montagefläche 24 angebracht sind. Damit lassen sich in vorteilhafter Weise Längenunterschiede in den beiden Motoren 22, 23 kompensieren, die beim Ausführungsbeispiel dem Umstand geschuldet sind, dass der Elektromotor 23 über eine größere Baulänge verfügt als der Fluidmotor 22. Der Elektromotor 23 ist insbesondere als Stabmotor mit einer schlanken, stabförmigen Bauweise realisiert.The drive source is the fluid drive device 13 with a fluid motor 22 equipped while the electric drive device 14 as drive source an electric motor 23 having. The first drive shaft 15 is expediently the output shaft of the fluid motor 22 while the second drive shaft 16 expediently the output shaft of the electric motor 23 is. Preferably, the fluid motor 22 and the electric motor 23 transverse to the axial direction of the axis of rotation 6 side by side on one of the front 4a opposite rear mounting surface 24 of the carrier section 8th grown. The mounting surface 24 can be stepped, so the two motors 22 . 23 in the axial direction of the axis of rotation 6 staggered surface portions of the mounting surface 24 are attached. This can be advantageously length differences in the two engines 22 . 23 Compensate, which are due to the fact that the electric motor in the embodiment 23 has a greater length than the fluid motor 22 , The electric motor 23 is realized in particular as a rod motor with a slim, rod-shaped design.
Der Abtriebsteller 5 ist zweckmäßigerweise unabhängig von den beiden Antriebseinrichtungen 13, 14 an dem Vorrichtungsgehäuse 2 drehgelagert. Zu seiner Drehlagerung ist zweckmäßigerweise eine ringförmige Lagerbaugruppe 25 vorhanden, die konzentrisch zwischen dem Außenumfang des Abtriebstellers 5 und einer ringförmigen Stützwand 26 des Trägerabschnitts 8 eingegliedert ist. Durch diese Lagerbaugruppe 25 ist der Abtriebsteller 5 gegenüber dem Vorrichtungsgehäuse 7 sowohl in bezüglich der Drehachse 6 radialer als auch axialer Richtung abgestützt, verfügt jedoch über den notwendigen Drehfreiheitsgrad zur Ausführung seiner rotativen Abtriebsbewegung 12.The driven plate 5 is suitably independent of the two drive means 13 . 14 on the device housing 2 rotatably mounted. For its rotary bearing is expediently an annular bearing assembly 25 present, concentric between the outer periphery of the output actuator 5 and an annular support wall 26 of the carrier section 8th is incorporated. Through this bearing assembly 25 is the output drive 5 opposite the device housing 7 both in terms of the axis of rotation 6 supported both radial and axial direction, but has the necessary rotational freedom to execute its rotary output movement 12 ,
Die Lagerbaugruppe 25 enthält zweckmäßigerweise eine Wälzlagereinrichtung, die über mehrere bevorzugt kugelförmige Wälzelemente verfügt.The bearing assembly 25 Conveniently contains a rolling bearing device which has a plurality of preferably spherical rolling elements.
Das Vorrichtungsgehäuse 2 und insbesondere sein Trägerabschnitt 8 enthalten zweckmäßigerweise einen zu der Vorderseite 4a hin offenen Aufnahmeraum 27, der gemeinsam von der Lagerbaugruppe 25 und von dem Abtriebsteller 5 im Bereich der Vorderseite 4a verschlossen ist. Die Stützwand 26 ist ein Wandabschnitt der peripheren Umfangswand 28 des Aufnahmeraumes 27, die insbesondere ein einstückiger Bestandteil des Trägerabschnittes 8 ist. The device housing 2 and in particular its support section 8th conveniently contain one to the front 4a open reception room 27 working together by the bearing assembly 25 and from the output drive 5 in the area of the front 4a is closed. The support wall 26 is a wall portion of the peripheral peripheral wall 28 of the recording room 27 in particular an integral part of the support section 8th is.
Während der Fluidmotor 22 zweckmäßigerweise direkt und ohne Getriebemaßnahmen mit dem Abtriebsteller 5 gekoppelt ist, erfolgt die antriebsmäßige Kopplung zwischen dem Elektromotor 23 und dem Abtriebsteller 5 zweckmäßigerweise unter Zwischenschaltung eines Getriebes und hierbei insbesondere eines Planetengetriebes 32. Das Planetengetriebe 32 verringert die Belastung des Elektromotors 23 und begünstigt eine mittels des Elektromotors 23 realisierte Feinpositionierung des Abtriebstellers 5. While the fluid motor 22 expediently directly and without gear measures with the driven plate 5 is coupled, the driving coupling between the electric motor takes place 23 and the output drive 5 expediently with the interposition of a transmission and in particular a planetary gear 32 , The planetary gear 32 reduces the load on the electric motor 23 and favors one by means of the electric motor 23 realized fine positioning of the output actuator 5 ,
Zur direkten, drehmomentsteifen Kopplung des Abtriebstellers 5 mit der Fluid-Antriebseinrichtung 13 ist die erste Antriebswelle 15 mit bezüglich der Drehachse 6 koaxialer Anordnung an der dem Aufnahmeraum 27 zugewandten Rückfläche 33 des Abtriebstellers 5 drehfest angebracht. Prinzipiell könnte die erste Antriebswelle 15 hierbei einstückig mit dem Abtriebsteller 5 ausgebildet sein. Als zweckmäßiger wird jedoch die beim Ausführungsbeispiel realisierte separate Ausgestaltung angesehen, bei der die erste Antriebswelle 15 durch Befestigungsmittel 34 in bevorzugt lösbarer Weise an dem Abtriebsteller 5 befestigt ist.For direct, torsionally rigid coupling of the output actuator 5 with the fluid drive device 13 is the first drive shaft 15 with respect to the axis of rotation 6 Coaxial arrangement of the receiving space 27 facing rear surface 33 of the output actuator 5 rotatably attached. In principle, the first drive shaft could 15 in this case in one piece with the driven plate 5 be educated. As appropriate, however, the embodiment realized in the separate embodiment is considered, in which the first drive shaft 15 by fasteners 34 in a preferably detachable manner on the driven plate 5 is attached.
Exemplarisch verfügt die erste Antriebswelle 15 an ihrem dem Abtriebsteller 5 zugewandten vorderen Endabschnitt über einen Flanschteller 35 mit axialen Befestigungsbohrungen 36, wobei die Befestigungsmittel 34 als Befestigungsschrauben ausgebildet sind, die den Abtriebsteller 5 durchsetzen und in die Befestigungsbohrungen 36 eingeschraubt sind, so dass der Flanschteller 35 drehfest mit dem Abtriebsteller 5 verspannt ist.Exemplary has the first drive shaft 15 at her the downforce plate 5 facing front end portion via a flange plate 35 with axial mounting holes 36 , wherein the fastening means 34 are designed as fastening screws that the driven plate 5 pass through and into the mounting holes 36 are screwed in, leaving the flange plate 35 rotatably with the driven plate 5 is tense.
Der Fluidmotor 22 kann prinzipiell von beliebigem Typ sein, ist jedoch vorzugsweise als sogenannter Schwenkkolbenmotor realisiert. Er verfügt über ein Motorgehäuse 37, das an der Montagefläche 24 des Trägerabschnittes 8 in bevorzugt lösbarer Weise angebracht und insbesondere angeschraubt ist. Das Motorgehäuse 37 ist insbesondere ein Bestandteil des Vorrichtungsgehäuses 2.The fluid motor 22 may in principle be of any type, but is preferably realized as a so-called oscillating piston engine. He has a motor housing 37 at the mounting surface 24 the carrier section 8th attached in preferred releasable manner and in particular screwed. The motor housing 37 is in particular a component of the device housing 2 ,
Bei der bevorzugten Ausgestaltung als Schwenkkolbenmotor befindet sich im Innern des Motorgehäuses 37 ein Hohlraum 38, der von der ersten Antriebswelle 15 durchsetzt ist. Im Innern des Hohlraumes 38 befindet sich ein drehfest mit der ersten Antriebswelle 15 verbundener Schwenkkolben 41, der zusammen mit einer Trennwand 42 den Hohlraum 38 in zwei sich jeweils entlang eines Teils des Umfanges der ersten Antriebswelle 15 erstreckende Arbeitskammern 38a, 38b unterteilt. Der Hohlraum 38 hat vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt und ist von der ersten Antriebswelle 15 koaxial durchsetzt, so dass sich ein Ringraum ergibt, wobei in diesen Ringraum lokal ein die Trennwand 42 bildender Unterteilungskörper unter Abdichtung ortsfest eingesetzt ist.In the preferred embodiment as a rotary piston engine is located in the interior of the motor housing 37 a cavity 38 from the first drive shaft 15 is interspersed. Inside the cavity 38 is a rotationally fixed to the first drive shaft 15 connected rotary piston 41 that together with a partition 42 the cavity 38 in two each along a portion of the circumference of the first drive shaft 15 extending working chambers 38a . 38b divided. The cavity 38 preferably has a circular cross section and is from the first drive shaft 15 coaxially interspersed, so that there is an annular space, wherein in this annulus a locally the partition 42 forming subdivision body is used stationary under sealing.
Der Schwenkkolben 41 verfügt über mindestens einen radial bezüglich der ersten Antriebswelle 15 abstehenden Flügelabschnitt 41a, der unter Abdichtung an der Wandung des Hohlraumes 38 entlanggleitet, wenn die erste Antriebswelle 15 verdreht wird. Der maximale Drehwinkel der ersten Antriebswelle 15 kann dabei durch die als Anschlag fungierende Trennwand 42 vorgegeben werden, die im Schwenkweg des Flügelabschnittes 41a liegt.The swinging piston 41 has at least one radial with respect to the first drive shaft 15 protruding wing section 41a , which under seal on the wall of the cavity 38 slides along when the first drive shaft 15 is twisted. The maximum angle of rotation of the first drive shaft 15 can thereby by acting as a stop partition 42 are given, in the pivoting of the wing section 41a lies.
In jede der beiden Arbeitskammern 38a, 38b mündet einer von zwei zur Fluidführung geeigneten Steuerkanälen 43a, 43b, die andernends mit Anschlussöffnungen zur Außenfläche des Motorgehäuses 37 ausmünden und durch die hindurch jede Arbeitskammer 38a, 38b gesteuert mit einem Antriebsfluid beaufschlagbar ist. Als Antriebsfluid kommt insbesondere Druckluft in Frage, wobei jedoch auch jedes andere gasförmige oder flüssige Medium verwendbar wäre.In each of the two working chambers 38a . 38b opens one of two suitable for fluid control control channels 43a . 43b , the other end with connection openings to the outer surface of the motor housing 37 and through each working chamber 38a . 38b controlled by a drive fluid can be acted upon. Compressed air is particularly suitable as the drive fluid, although any other gaseous or liquid medium would also be usable.
Durch aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung der beiden Arbeitskammern 38a, 38b kann der Schwenkkolben 41 zu Schwenkbewegungen im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn um eine mit der ersten Längsachse 15a zusammenfallende Schwenkachse angetrieben werden. Aufgrund einer drehfesten Verbindung des Schwenkkolbens 41 mit der ersten Antriebswelle 15 hat dies die weiter oben schon erwähnte rotative erste Antriebsbewegung 17 der ersten Antriebswelle 15 zur Folge. Diese rotative erste Antriebsbewegung 17 kann eine oszillierende Drehbewegung sein.By coordinated fluid loading of the two working chambers 38a . 38b can the swinging piston 41 for pivoting movements in a clockwise and counterclockwise direction about one with the first longitudinal axis 15a coincident pivot axis are driven. Due to a rotationally fixed connection of the rotary piston 41 with the first drive shaft 15 this has the already mentioned above rotary first drive movement 17 the first drive shaft 15 result. This rotary first drive movement 17 can be an oscillating rotational movement.
Die erste Antriebswelle 15 taucht von der Rückseite des Trägerabschnittes 8 her in den Aufnahmeraum 27 ein, um die antriebsmäßige Verbindung zum Abtriebsteller 5 herzustellen. Der Trägerabschnitt 8 verfügt zu diesem Zweck über eine zu der Montagefläche 24 hin offene Durchgriffsöffnung 44 für die erste Antriebswelle 15.The first drive shaft 15 emerges from the back of the beam section 8th here in the recording room 27 to the drive connection to the output drive 5 manufacture. The carrier section 8th For this purpose it has one to the mounting surface 24 open passage opening 44 for the first drive shaft 15 ,
Die mittels Fluidkraft erzeugte Schwenkbewegung des Schwenkkolbens 41 wird über die erste Antriebswelle 15 direkt und ohne Getriebeübersetzung in die rotative erste Antriebsbewegung 17 des Abtriebstellers 5 umgewandelt.The generated by fluid force pivotal movement of the rotary piston 41 is about the first drive shaft 15 directly and without gear ratio in the rotary first drive movement 17 of the output actuator 5 transformed.
Unter anderem zur Gewichtseinsparung kann die erste Antriebswelle 15 wie abgebildet als Hohlwelle ausgeführt sein. Among other things, to save weight, the first drive shaft 15 be executed as a hollow shaft as shown.
Der maximal mögliche Schwenkwinkel des Schwenkkolbens 41 und mithin auch der maximal mögliche Drehwinkel des Abtriebstellers 5 hängen von der winkelmäßigen Ausdehnung der Trennwand 42 und von den Abmessungen des Schwenkkolbens 41 ab. Exemplarisch liegt er vorzugsweise bei etwa 270°. Dementsprechend kann auch die erste Antriebswelle 15 nur um maximal 270° verdreht werden. Gleiches gilt für den Abtriebsteller 5. Mit Hilfe einer optional vorhandenen zusätzlichen Drehwinkeleinstelleinrichtung 45 lässt sich ein beliebiger Arbeits-Drehwinkelbereich des Abtriebstellers 5 innerhalb des oben erwähnten maximalen Drehwinkels variabel vorgeben. Auf diese Weise kann beispielsweise erreicht werden, dass der bei einer oszillierenden Drehbewegung des Abtriebstellers 5 überstrichene Drehwinkel einen beliebigen Winkel innerhalb der maximal möglichen 270° beträgt. Die Einstellung des Arbeits-Drehwinkelbereiches ist von außerhalb des Vorrichtungsgehäuses 2 her möglich.The maximum possible swivel angle of the swivel piston 41 and therefore also the maximum possible rotation angle of the output actuator 5 depend on the angular extent of the partition 42 and the dimensions of the swinging piston 41 from. By way of example, it is preferably about 270 °. Accordingly, the first drive shaft 15 only be rotated by a maximum of 270 °. The same applies to the output drive 5 , With the help of an optional additional Drehwinkeleinstelleinrichtung 45 can be any working rotation angle range of the output actuator 5 variably set within the above-mentioned maximum angle of rotation. In this way, for example, can be achieved that in an oscillating rotational movement of the output actuator 5 swept angle of rotation is any angle within the maximum possible 270 °. The adjustment of the working rotation angle range is from outside the device case 2 possible.
Die erste Antriebswelle 15 ragt zweckmäßigerweise an der dem Trägerabschnitt 8 entgegengesetzten Rückseite mit einem Endabschnitt 46 aus dem Motorgehäuse 37 des Fluidmotors 22 heraus. Die Drehwinkel-Einstelleinrichtung 45 enthält vorzugsweise einen drehfest an diesem Endabschnitt 46 befestigten und radial von der ersten Antriebswelle 15 wegragenden Anschlagarm 47, der beim Verdrehen der ersten Antriebswelle 15 um deren Längsachse 15a verschwenkt wird. Im Schwenkweg dieses Anschlagarmes 47 befinden sich zwei am Motorgehäuse 37 lösbar festlegbare Gegenanschläge 48a, 48b, die entlang einer am Motorgehäuse 37 angeordneten Kreisbogenführung 51 in der Schwenkrichtung des Anschlagarmes 47 stufenlos verschiebbar und festklemmbar sind. Zum Festklemmen sind sie mit je einer Klemmschraube 52 ausgestattet. Jeder Gegenanschlag 48a, 48b definiert einen der beiden Endpunkte des gewünschten Arbeits-Drehwinkelbereiches des Abtriebstellers 5.The first drive shaft 15 expediently protrudes at the support portion 8th opposite back with one end section 46 from the motor housing 37 of the fluid motor 22 out. The rotation angle adjusting device 45 preferably contains a rotationally fixed at this end portion 46 attached and radially from the first drive shaft 15 widening stop arm 47 that when turning the first drive shaft 15 around its longitudinal axis 15a is pivoted. In the swing path of this stop arm 47 there are two on the motor housing 37 releasably fixable counter stops 48a . 48b along one of the motor housing 37 arranged circular arc guide 51 in the pivoting direction of the stop arm 47 are infinitely displaceable and can be clamped. For clamping, they are each with a clamping screw 52 fitted. Every counter-attack 48a . 48b defines one of the two endpoints of the desired working angle of rotation range of the output actuator 5 ,
Wird der Abtriebsteller 5 nur durch den Fluidmotor 22 angetrieben, stoppt die Abtriebsbewegung 12 jeweils dann, wenn der Anschlagarm 47 auf einen der beiden Gegenanschläge 48a, 48b auftrifft. Wird der Abtriebsteller 5 zusätzlich oder ausschließlich mittels der Elektro-Antriebseinrichtung 14 betrieben, lassen sich problemlos beliebige Drehpositionen des Abtriebstellers 5 innerhalb des durch die Gegenanschläge 48a, 48b definierten Arbeits-Drehwinkelbereiches vorgeben.Will the driven plate 5 only through the fluid motor 22 driven, the output movement stops 12 in each case when the stop arm 47 on one of the two counter-attacks 48a . 48b incident. Will the driven plate 5 additionally or exclusively by means of the electric drive device 14 operated, can be easily any rotational positions of the output actuator 5 within the counter-attacks 48a . 48b predefined working angle of rotation range.
Zur fluidischen Ansteuerung des Fluidmotors 22 ist zweckmäßigerweise eine elektrisch betätigbare Servoventileinrichtung vorhanden, die nicht weiter abgebildet ist.For fluidic control of the fluid motor 22 is suitably an electrically operable servo valve device available, which is not shown further.
Der Elektromotor 23 ist mit Bezug zur Drehachse 6 des Abtriebstellers 5 bevorzugt radial neben dem Fluidmotor 22 angeordnet. Diese Anordnung begünstigt die Kopplung der zweiten Antriebswelle 16 der Elektro-Antriebseinrichtung 14 mit dem vorzugsweise vorhandenen Planetengetriebe 32. Das Planetengetriebe 32 ist insbesondere so ausgelegt, dass die rotative zweite Antriebsbewegung 18 der zweiten Antriebswelle 16 eine Untersetzung in dem Sinne erfährt, dass die Drehgeschwindigkeit der Abtriebsbewegung 12 des Abtriebstellers 5 geringer ist als die Drehgeschwindigkeit der zweiten Antriebswelle 16.The electric motor 23 is related to the axis of rotation 6 of the output actuator 5 preferably radially adjacent to the fluid motor 22 arranged. This arrangement favors the coupling of the second drive shaft 16 the electric drive device 14 with the preferably existing planetary gear 32 , The planetary gear 32 is particularly designed so that the rotary second drive movement 18 the second drive shaft 16 undergoes a reduction in the sense that the rotational speed of the output movement 12 of the output actuator 5 is less than the rotational speed of the second drive shaft 16 ,
Das Planetengetriebe 32 ist gut geschützt im Innern des Aufnahmeraumes 27 untergebracht. Es enthält ein von der ersten Antriebswelle 15 frei drehbar durchsetztes und konzentrisch zu der Längsachse 15a angeordnetes Sonnenrad 53 mit einer als Außenverzahnung ausgebildeten Sonnenradverzahnung 54. Eine zwischen dem Sonnenrad 53 und dem Trägerabschnitt 8 angeordnete Drehlagereinrichtung 55 bewirkt eine radiale und axiale Abstützung unter Gewährleistung des gewünschten Drehfreiheitsgrades bezüglich des Trägerabschnittes 8.The planetary gear 32 is well protected inside the reception room 27 accommodated. It contains one of the first drive shaft 15 freely rotatable interspersed and concentric with the longitudinal axis 15a arranged sun wheel 53 with a sun gear designed as external toothing 54 , One between the sun wheel 53 and the carrier section 8th arranged pivot bearing device 55 causes a radial and axial support while ensuring the desired rotational degree of freedom with respect to the support portion 8th ,
Im Bereich der peripheren Umfangswand 28 ist in dem Aufnahmeraum 27 am Trägerabschnitt 8 ein ringförmiges Hohlrad 56 mit einer nach radial innen orientierten, umlaufenden Hohlradverzahnung 57 angeordnet. Die Hohlradverzahnung 57 liegt bezüglich der Drehachse 6 auf gleicher axialer Höhe wie die Sonnenradverzahnung 54.In the area of the peripheral peripheral wall 28 is in the recording room 27 at the beam section 8th an annular ring gear 56 with a radially inwardly oriented, circumferential ring gear 57 arranged. The ring gear teeth 57 lies with respect to the axis of rotation 6 at the same axial height as the sun gear 54 ,
In dem radialen Zwischenraum zwischen dem Hohlrad 56 und dem Sonnenrad 53 sind mehrere, entlang des Umfanges des Sonnenrades 53 mit Abstand verteilte Planetenräder 58 vorgesehen, die nach Art von Ritzeln ausgebildet sind und an ihrem Außenumfang jeweils eine umlaufende Planetenradverzahnung 62 aufweisen. Jedes Planetenrad 58 ist am Abtriebsteller 5 drehbar gelagert, wobei die im Folgenden als Planetenradachse 63 bezeichnete Drehachse jedes Planetenrades 58 parallel zur Drehachse 6 des Abtriebstellers 5 ausgerichtet ist. Jedes Planetenrad 58 kämmt mit seiner Planetenradverzahnung 62 sowohl mit der Sonnenradverzahnung 54 als auch mit der Hohlradverzahnung 57.In the radial gap between the ring gear 56 and the sun wheel 53 are several, along the circumference of the sun gear 53 spaced planetary gears 58 provided, which are formed in the manner of pinions and on its outer circumference in each case a peripheral planetary gear teeth 62 exhibit. Every planetary gear 58 is on the output drive 5 rotatably mounted, which in the following as Planetenradachse 63 designated axis of rotation of each planetary gear 58 parallel to the axis of rotation 6 of the output actuator 5 is aligned. Every planetary gear 58 meshes with its planetary gear teeth 62 both with the sun gear 54 as well as with the ring gear teeth 57 ,
Das von dem Elektromotor 23 erzeugte Antriebsdrehmoment wird über die zweite Antriebswelle 16 in das Sonnenrad 53 des Planetengetriebes 32 eingeleitet. Zu diesem Zweck ist an dem Sonnenrad 53 in konzentrischer Anordnung eine als Außenverzahnung ausgebildete, umlaufende Eingangsverzahnung 64 angeordnet, die drehfest mit dem Sonnenrad 53 verbunden ist. Mit dieser Eingangsverzahnung 64 kämmt ein drehfest und koaxial an der zweiten Antriebswelle 16 angeordnetes Antriebsritzel 65.That of the electric motor 23 generated drive torque is via the second drive shaft 16 in the sun wheel 53 of the planetary gear 32 initiated. For this purpose is on the sun gear 53 in concentric arrangement designed as an external toothing, circumferential input teeth 64 arranged rotatably with the sun gear 53 connected is. With this input toothing 64 meshes with a rotatable and coaxial with the second drive shaft 16 arranged drive pinion 65 ,
Die Eingangsverzahnung 64 ist zweckmäßigerweise koaxial zur Sonnenradverzahnung 54 angeordnet und insbesondere mit axialem Abstand zu der Sonnenradverzahnung 54 angeordnet. Die Sonnenradverzahnung 54 liegt axial zwischen dem Abtriebsteller 5 und der Eingangsverzahnung 64. Exemplarisch ist die Eingangsverzahnung 64 von der Außenverzahnung eines Eingangsritzels 66 gebildet, das drehfest mit dem Sonnenrad 53 in koaxialer Anordnung verbunden ist und das insbesondere auf das Sonnenrad 53 aufgepresst ist.The input teeth 64 is expediently coaxial with the sun gear 54 arranged and in particular with axial distance to the sun gear 54 arranged. The sun gear teeth 54 lies axially between the driven plate 5 and the input teeth 64 , Exemplary is the input teeth 64 from the external teeth of an input pinion 66 formed, rotatably with the sun 53 is connected in a coaxial arrangement and in particular on the sun gear 53 is pressed on.
Der Trägerabschnitt 8 verfügt an dem den Elektromotor 23 tragenden Abschnitt der Montagefläche 24 über eine Öffnung 67, durch die hindurch die zweite Antriebswelle 16 mit dem von ihr getragenen Antriebsritzel 65 in den Aufnahmeraum 27 eintaucht, um mit dem Eingangsritzel 66 in Verzahnungseingriff zu treten.The carrier section 8th has at the the electric motor 23 carrying section of the mounting surface 24 over an opening 67 , through which the second drive shaft 16 with the drive pinion carried by it 65 in the recording room 27 dips in to the input pinion 66 to interlock.
Vorzugsweise ist der Durchmesser der Eingangsverzahnung größer als derjenige der Sonnenradverzahnung.Preferably, the diameter of the input gear is larger than that of the sun gear.
Bei Betätigung der Elektro-Antriebseinrichtung 14 führt die zweite Antriebswelle 16 zusammen mit dem an ihr angeordneten oder von ihr gebildeten Antriebsritzel 65 die rotative zweite Antriebsbewegung 18 aus, was aufgrund des Verzahnungseingriffes mit der Eingangsverzahnung 64 eine Drehbewegung des Sonnenrades 53 zur Folge hat. Bei der Drehbewegung des Sonnenrades 53 wälzen sich die Planetenräder 58 an der Sonnenradverzahnung 54 und an der Hohlradverzahnung 57 ab und übertragen ein Drehmoment auf den Abtriebsteller 5. Dieser führt somit eine Abtriebsbewegung 12 aus.Upon actuation of the electric drive device 14 leads the second drive shaft 16 together with the drive pinion arranged on it or formed by it 65 the rotary second drive movement 18 from what due to the meshing engagement with the input teeth 64 a rotational movement of the sun gear 53 entails. During the rotation of the sun gear 53 the planetary gears roll 58 at the sun gear 54 and at the Hohlradverzahnung 57 and transmit a torque to the output drive 5 , This thus leads to a driven movement 12 out.
Die Drehmomenteinleitung in den Abtriebsteller 5 erfolgt dadurch, dass jedes Planetenrad 58 drehbar auf einem beispielsweise als Schraube ausgebildeten Lagerbolzen 68 sitzt, der am Abtriebsteller 5 befestigt ist.The torque input into the output drive 5 takes place in that each planetary gear 58 rotatably mounted on a trained example as a screw bearing pin 68 sitting at the output drive 5 is attached.
Der Abtriebsteller 5 lässt sich bei Bedarf exakt drehwinkelmäßig positionieren. Mitverantwortlich hierfür sind Sensormittel 72, die in der Lage sind, die Drehposition beziehungsweise den Drehwinkel des Abtriebstellers 5 direkt oder indirekt zu erfassen beziehungsweise zu überwachen. Die ermittelten Messwerte können in einer nicht weiter abgebildeten elektronischen Steuereinrichtung der Drehantriebsvorrichtung 1 bei der Ansteuerung sowohl der Fluid-Antriebseinrichtung 13 als auch der Elektro-Antriebseinrichtung 14 verwertet werden.The driven plate 5 can be positioned exactly at an angle as required. Co-responsible for this are sensor means 72 that are capable of the rotational position or the angle of rotation of the output actuator 5 to record or monitor directly or indirectly. The measured values can be determined in an electronic control device, not shown further, of the rotary drive device 1 in the control of both the fluid drive device 13 as well as the electric drive device 14 be recycled.
Prinzipiell könnten jeder der beiden Antriebseinrichtungen 13, 14 individuell eigene Sensormittel 72 zur Positionserfassung zugeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist allerdings eine Ausführungsform, bei der wie beim Ausführungsbeispiel nur die Elektro-Antriebseinrichtung 14 mit entsprechenden Sensormitteln 72 ausgestattet ist, die für die Ansteuerung beider Antriebseinrichtungen 13, 14 genutzt werden.In principle, each of the two drive devices 13 . 14 individually own sensor means 72 be assigned to the position detection. However, an embodiment in which, as in the embodiment, only the electric drive device is particularly advantageous 14 with appropriate sensor means 72 equipped for controlling both drive devices 13 . 14 be used.
Diese vorteilhaften Sensormittel 72 enthalten eine Encoder-Einrichtung 73, die die Drehposition und/oder den Drehwinkel der zweiten Antriebswelle 16 zu erfassen in der Lage ist. Die Encoder-Einrichtung 73 ist vorzugsweise mit dem Elektromotor 23 zu einer Baueinheit zusammengefasst.These advantageous sensor means 72 contain an encoder device 73 , the rotational position and / or the angle of rotation of the second drive shaft 16 is able to capture. The encoder device 73 is preferably with the electric motor 23 combined into a single unit.
Bei dieser Art von Positionserfassung macht man sich zunutze, dass die zweite Antriebswelle 16 nicht nur bei einer aktiven Betätigung des Elektromotors 23 eine Drehbewegung ausführt, sondern auch bei elektrisch abgeschaltetem Elektromotor 23 und alleinigem Betrieb des Fluidmotors 22. Dies ergibt sich aus der ständigen antriebsmäßigen Kopplung beider Antriebswellen 15, 16 mit dem Abtriebsteller 5. Vorzugsweise ist bei beiden Drehrichtungen des Abtriebstellers 5 jeweils ein Drehmoment zwischen dem Abtriebsteller 5 und beiden Antriebswellen 15, 16 übertragbar.In this type of position detection, one makes use of the fact that the second drive shaft 16 not only with an active actuation of the electric motor 23 performs a rotational movement, but also with electrically switched off electric motor 23 and sole operation of the fluid motor 22 , This results from the constant drive coupling of both drive shafts 15 . 16 with the output drive 5 , Preferably, in both directions of rotation of the output actuator 5 in each case a torque between the driven plate 5 and both drive shafts 15 . 16 transferable.
Durch den Encoder 73 erfolgt praktisch eine Wegmessung der Drehbewegung der zweiten Antriebswelle 16 und mithin indirekt der Drehbewegung des Abtriebstellers 5.Through the encoder 73 Virtually a distance measurement of the rotational movement of the second drive shaft 16 and thus indirectly the rotational movement of the output actuator 5 ,
Die duale Antriebstechnik bestehend aus einer Fluid-Antriebseinrichtung 13 und einer Elektro-Antriebseinrichtung 14 eröffnet den Vorteil, den Abtriebsteller 5 nicht nur zwischen fest vorgegebenen End-Drehpositionen verlagern zu können, sondern sehr präzise auch in beliebigen End-Zwischenpositionen positionieren zu können. Von Vorteil ist dabei auch die gegebene Regelbarkeit.The dual drive technology consisting of a fluid drive device 13 and an electric drive device 14 opens up the advantage of the output drive 5 not only to be able to shift between fixed predetermined final rotational positions, but also to be able to position very precisely in any final intermediate positions. Another advantage is the given controllability.
Da sich mittels der Fluid-Antriebseinrichtung 13 sehr große Drehmomente erzeugen lassen, besteht die Möglichkeit, die Fluid-Antriebseinrichtung 13 zur schnellen Grobpositionierung zu nutzen und mittels der Elektro-Antriebseinrichtung 14 die exakte Feinpositionierung vorzunehmen.Because by means of the fluid drive device 13 generate very large torques, there is the possibility of the fluid drive device 13 to use for quick coarse positioning and by means of the electric drive device 14 make the exact fine positioning.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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EP 1716348 B1 [0002] EP 1716348 B1 [0002]
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DE 4413999 A1 [0003] DE 4413999 A1 [0003]
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WO 2010/099868 A1 [0004, 0014] WO 2010/099868 A1 [0004, 0014]
