DE102019204446A1

DE102019204446A1 - Fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102019204446A1
Application number: DE102019204446.8A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Gückel; Ulrich Diener; Hava Yigit
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2020-10-01
Also published as: CN111749947A

Abstract

Es wird eine fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung (1) vorgeschlagen, die ein Antriebsgehäuse (2) aufweist, in dem mindestens eine Antriebskammer (15a, 15b) ausgebildet ist, in der eine Antriebseinheit (24a, 24b) angeordnet ist, die durch Fluidkraft zu einer linearen Antriebsbewegung (29) antreibbar ist. Die Antriebseinheit (24a, 24b) weist an einer inneren Längsseite (39) eine zahnstangenartige Antriebsverzahnung (28) auf, die mit dem Abtriebszahnkranz (48) einer drehbaren Abtriebseinheit (38) in Verzahnungseingriff steht. An der der Antriebsverzahnung (28) entgegengesetzten äußeren Längsseite (55) ist die Antriebseinheit (24a, 24b) mit einer Führungseinrichtung (56) bestückt, die mindestens ein Führungselement (57) aufweist, das die Antriebsbewegung (29) mitmacht und zur Abstützung der Antriebseinheit (24a, 24b) an der Innenumfangsfläche (41) eines den Aufnahmeraum (15a, 15b) begrenzenden Umfangswandabschnittes (40) des Antriebsgehäuses (2) anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung, mit einem Antriebsgehäuse, in dem mindestens ein länglicher Aufnahmeraum mit zu einer Hauptachse des Antriebsgehäuses paralleler Längsachse ausgebildet ist, in dem eine durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung unter Ausführung einer Antriebsbewegung linear hin und her verschiebbare Antriebseinheit aufgenommen ist, die eine zur Längsachse des Aufnahmeraumes parallele Längsachse hat und die an einer inneren Längsseite eine zahnstangenartige Antriebsverzahnung aufweist, die im Innern des Antriebsgehäuses mit dem Abtriebszahnkranz einer um eine zu der Hauptachse rechtwinkelige Drehachse relativ zu dem Antriebsgehäuse drehbaren Abtriebseinheit in Verzahnungseingriff steht, sodass aus der linearen Antriebsbewegung der Antriebseinheit eine rotative Abtriebsbewegung der Abtriebseinheit resultiert, wobei die Antriebseinheit im Bereich ihrer der Antriebsverzahnung entgegengesetzten äußeren Längsseite mittels einer bezüglich der Antriebseinheit separaten Führungseinrichtung an einem den Aufnahmeraum peripher begrenzenden Umfangswandabschnitt des Antriebsgehäuses abgestützt ist.
Eine aus der US 4,970,944 bekannte fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung dieser Art hat ein Antriebsgehäuse, in dem zwei Antriebseinheiten linear verschiebbar angeordnet sind, die an einer inneren Längsseite jeweils eine zahnstangenartige Antriebsverzahnung aufweisen, die mit dem Abtriebszahnkranz einer zwischen den beiden Antriebseinheiten angeordneten und drehbar gelagerten Abtriebseinheit in Verzahnungseingriff stehen. Die beiden Antriebseinheiten können durch eine gesteuerte Fluidbeaufschlagung zu einer hin- und hergehenden Antriebsbewegung angetrieben werden, aus der eine außerhalb des Antriebsgehäuses abgreifbare rotative Abtriebsbewegung der Abtriebseinheit resultiert. Jede Antriebseinheit hat einen einen Dichtungsring aufweisenden Antriebskolben und einen von dem Antriebskolben axial abstehenden, die Antriebsverzahnung aufweisenden Zahnstangenabschnitt. Auf dem Antriebskolben sitzt koaxial ein Führungsring, der gleitverschieblich an einem die Aufnahmekammer peripher begrenzenden Umfangswandabschnitt des Antriebsgehäuses anliegt. Zusätzlich ist jedem Zahnstangenabschnitt eine am Antriebsgehäuse befestigte Führungseinrichtung zugeordnet, an der der Zahnstangenabschnitt mit seiner der Antriebsverzahnung entgegengesetzten Außenfläche gleitverschieblich anliegt. Die Führungseinrichtung besteht aus einem bogenförmigen Lagerelement, das in eine Ausnehmung des die Aufnahmekammer begrenzenden Umfangswandabschnittes des Antriebsgehäuses eingesetzt ist.
Die DE 10 2015 114 363 A1 beschreibt eine Drehantriebsvorrichtung mit zwei in einem Antriebsgehäuse ausgebildeten Aufnahmeräumen, in denen jeweils eine Antriebseinheit linear verschiebbar angeordnet ist, die an einer inneren Längsseite eine Antriebsverzahnung aufweist. Zwischen den beiden Antriebseinheiten erstreckt sich eine drehbar gelagerte Abtriebseinheit, die einen Abtriebszahnkranz hat, der mit den beiden Antriebsverzahnungen in Verzahnungseingriff steht. Jede Antriebseinheit hat an beiden axialen Endbereichen einen Antriebskolben mit einem Dichtungsring und mit einem Führungsring, wobei sowohl der Dichtungsring als auch der Führungsring an einem den zugeordneten Aufnahmeraum umschließenden Umfangswandabschnitt des Antriebsgehäuses gleitverschieblich anliegen. In dem von der Antriebsverzahnung eingenommenen Längenabschnitt erfahren die Antriebseinheiten keine zusätzliche Abstützung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung zu schaffen, die sich bei einfachem und kostengünstigem Aufwand mit kompakten Abmessungen realisieren lässt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Führungseinrichtung mit der Antriebseinheit derart zu einer Baugruppe zusammengefasst ist, dass sie deren Antriebsbewegung mitmacht, wobei sie mindestens ein an der Antriebseinheit befestigtes Führungselement aufweist, das in einer die Antriebseinheit unter Aussparung der Antriebsverzahnung nur partiell umschließenden Weise an dem von der Antriebsverzahnung eingenommenen Längenabschnitt der Antriebseinheit angeordnet ist und an seiner der Antriebseinheit abgewandten radialen Außenseite mindestens eine Führungsfläche aufweist, mit der es gleitverschieblich an der Innenumfangsfläche des den Aufnahmeraum peripher begrenzenden Umfangswandabschnittes des Antriebsgehäuses anliegt.
Die erfindungsgemäße fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung hat mindestens eine Antriebseinheit, die an einer inneren Längsseite eine mit dem Abtriebszahnkranz einer drehbaren Abtriebseinheit in Eingriff stehenden zahnstangenartige Antriebsverzahnung aufweist und die im Bereich ihrer der Antriebsverzahnung diametral entgegengesetzten äußeren Längsseite mit einer Führungseinrichtung bestückt ist, über die sie sich gleitverschieblich an der Innenumfangsfläche eines den Aufnahmeraum peripher begrenzenden Umfangswandabschnittes des Antriebsgehäuses abstützt. Antriebseinheit und Führungseinrichtung sind zu einer Baugruppe zusammengefasst, sodass sie die Antriebsbewegung stets einheitlich ausführen. Im Betrieb der Drehantriebsvorrichtung wird die Antriebseinheit durch den geschilderten Verzahnungseingriff im Bereich der Abtriebseinheit mit oftmals hohen Querkräften beaufschlagt, durch die die Antriebseinheit von der Abtriebseinheit weg nach außen gedrückt wird. Diese Querkräfte werden über die Führungseinrichtung in das Antriebsgehäuses eingeleitet, sodass die Antriebseinheit eine zuverlässige Querabstützung erfährt, wodurch ein sicherer Verzahnungseingriff gewährleist ist und auch hohe Drehmomente übertragbar sind. Die Führungseinrichtung besteht aus mindestens einem Führungselement, das in dem von der Antriebsverzahnung eingenommenen Längenabschnitt auf der Antriebseinheit montiert ist, also unmittelbar dort, wo im Betrieb die höchsten Querkräfte auftreten. Das mindestens eine Führungselement kann sich über nur eine Teillänge oder über die gesamte axiale Länge der Antriebsverzahnung erstrecken. Bevorzugt erstreckt sich die Führungseinrichtung nicht über die axiale Länge der Antriebsverzahnung hinaus, sodass die Antriebseinheit ohne Beeinträchtigung ihrer Abstützung mit relativ kurzen Abmessungen verwirklicht werden kann. Da die Antriebseinheit auf der Seite der Antriebsverzahnung keiner Abstützung bedarf, erstreckt sich die Führungseinrichtung nur teilweise um die Antriebseinheit herum, wobei die Antriebsverzahnung ausgespart bleibt. Auf zusätzliche Führungsringe, die sich in einem sich an die Antriebsverzahnung axial anschließenden Bereich rings um die Antriebseinheit erstrecken und eine Verlängerung der Antriebseinheit mit sich brächten, kann verzichtet werden. Die Führungseinrichtung kann mehrere axial beabstandet zueinander angeordnete Führungselemente umfassen, setzt sich vorzugsweise jedoch aus nur einem einzigen Führungselement zusammen.
Die Antriebsverzahnung hat bei jeder Antriebseinheit eine Vielzahl von Zähnen, die in der Längsrichtung der Antriebseinheit aufeinanderfolgend angeordnet sind und sich jeweils quer zu dieser Längsrichtung erstrecken.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Insbesondere für Anwendungen, die ein nur geringes Drehmoment seitens der Abtriebseinheit erfordern, kann die Drehantriebsvorrichtung mit nur einer einzigen Antriebseinheit ausgestattet sein. Grundsätzlich wird es jedoch als vorteilhaft angesehen, wenn die Drehantriebsvorrichtung über zwei Antriebseinheiten verfügt, mit denen sich bei Bedarf in Summe ein größeren Drehmoment erzeugen lässt und die jedenfalls eine symmetrische und daher besonders schonende Krafteinleitung in den Abtriebszahnkranz ermöglichen. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn in dem Antriebsgehäuse zwei mit paralleler Längsausrichtung nebeneinander angeordnete und jeweils mit einer Führungseinrichtung zu einer Baugruppe zusammengefasste Antriebseinheiten linear verschiebbar angeordnet sind. Die Abtriebseinheit befindet sich zwischen den beiden Antriebseinheiten, deren Antriebsverzahnungen einander zugewandt sind und beide mit dem Abtriebszahnkranz in Verzahnungseingriff stehen. Die Eingriffsbereiche liegen sich bezüglich der Drehachse der Abtriebseinheit diametral gegenüber, sodass eine symmetrische Krafteinleitung gewährleistet ist. Prinzipiell können beide Antriebseinheiten in einem gemeinsamen Aufnahmeraum angeordnet sein, jedoch wird es als besonders günstig angesehen, wenn jede Antriebseinheit in einem eigenen Aufnahmeraum aufgenommen ist.
Das mindestens eine Führungselement der Führungseinrichtung ist bevorzugt einstückig ausgebildet und aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Bevorzugt handelt es sich bei diesem Führungselement um ein kostengünstig herstellbares Spritzgussteil.
Die Führungseinrichtung ist bevorzugt so ausgebildet, dass sie axial kürzer ist als die zahnstangenartige Antriebsverzahnung der zugeordneten Antriebseinheit, wobei sie von dieser Antriebsverzahnung axial beidseits überragt wird. Eine zuverlässige Querabstützung der Antriebseinheit ist auch schon dann möglich, wenn sich das mindestens ein Führungselement nur über eine Teillänge der Antriebsverzahnung erstreckt.
Wie schon erwähnt, wird es als vorteilhaft angesehen, die Führungseinrichtung mit nur einem einzigen Führungselement auszubilden. Dieses Führungselement kann sehr einfach mit der gewünschten axialen Länge hergestellt werden. Ein einziges Führungselement lässt sich zudem einfacher montieren als mehrere gesonderte Führungselemente. Gleichwohl ist es prinzipiell möglich, die Führungseinrichtung mit mehreren eigenständigen, jeweils individuell an der Antriebseinheit fixierten Führungselementen auszubilden.
Die Führungseinrichtung kann wahlweise nur eine einzige Führungsfläche oder auch mehrere in der Längsrichtung der Antriebseinheit zueinander beabstandete Führungsflächen aufweisen. Mehrere Führungsflächen können auf mehrere Führungselemente verteilt sein oder mit axialem Abstand an ein und demselben Führungselement ausgebildet sein.
Vorteilhaft ist es, wenn die mindestens eine Führungsfläche eine der Krümmung der Innenumfangsfläche des den Aufnahmeraum begrenzenden Umfangswandabschnittes des Antriebsgehäuses entsprechende bogenförmige Krümmung hat. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine kreisbogenförmige Krümmung. Die in der Umfangsrichtung des Aufnahmeraumes gemessene Länge der Führungsfläche entspricht zweckmäßigerweise einem Bogenwinkel, der im Bereich von 180 Grad liegt. Bevorzugt beträgt der Bogenwinkel im Wesentlichen oder genau 180 Grad. Dadurch erfährt die Antriebseinheit ungeachtet dessen, dass sie peripher nicht ringsum abgestützt wird, eine sehr zuverlässige Gleitführung. Grundsätzlich wird eine winkelmäßige Erstreckung mit einem Bogenwinkel, der - je einschließlich - zwischen 150 Grad und 185 Grad liegt als besonders günstig angesehen.
Bevorzugt ist das mindestens eine Führungselement schalenförmig ausgebildet, wobei es an seiner der Antriebseinheit zugewandten radial Innenseite über eine nutartige Montagevertiefung verfügt, mit der voraus es von radial außen her reiterartig auf die Antriebseinheit aufgesetzt ist. Die Antriebseinheit taucht dabei partiell in die Montagevertiefung ein. Mit dieser Konstruktion kann sich die mindestens eine Führungsfläche über einen relativ großen Bogenwinkel um die Antriebseinheit herum erstrecken, ohne sich nachteilig auf die in der radialen Richtung der Drehachse der Abtriebseinheit gemessenen Querabmessungen der aus Antriebseinheit und Führungseinrichtung bestehenden Baugruppe auszuwirken.
Das mindestens eine Führungselement kann auf beliebige Weise an der Antriebseinheit befestigt sein. Beispielsweise kann eine Schraubverbindung oder eine Klebeverbindung vorliegen. Als besonders zweckmäßig wird eine Steckverbindung angesehen, die mittels einer Steckverbindungseinrichtung realisiert ist. Die Steckverbindungseinrichtung ist insbesondere so ausgebildet, dass die Steckverbindung durch einen bezüglich der Längsachse der Antriebseinheit radialen Steckvorgang herstellbar ist. Die Steckverbindungseinrichtung kann so ausgebildet sein, dass der Zusammenhalt der ineinander eingesteckten Teile durch Verpressen und/oder durch Verrasten hervorgerufen ist.
Bei einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Steckverbindungseinrichtung weist das Führungselement im Bereich seiner der Antriebseinheit zugewandten radialen Innenseite mindestens einen nach radial innen vorstehenden Befestigungszapfen auf, der in ein in der Antriebseinheit ausgebildetes Befestigungsloch eingesteckt ist und in diesem Befestigungsloch gehalten ist. Der Befestigungszapfen ist in dem Befestigungsloch beispielsweise kraftschlüssig oder formschlüssig oder kombiniert kraft- und formschlüssig gehalten.
Bei einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Steckverbindungseinrichtung ist nur ein einziges Paar von Befestigungszapfen und Befestigungslöchern vorhanden, das sich insbesondere in der axialen Mitte des betreffenden Führungselementes befindet.
Das Führungselement hat zweckmäßigerweise eine längliche Gestaltung und ist so an der Antriebseinheit fixiert, dass seine Längsachse parallel zur Längsachse der Antriebseinheit verläuft. An seiner Außenseite hat das Führungselement zweckmäßigerweise mehrere mit axialem Abstand zueinander angeordnete, streifenförmig schmale Führungsflächen, die sich jeweils bogenförmig ein Stück weit um die Längsachse des Führungselementes herum erstrecken, wobei es als zweckmäßig angesehen wird, wenn das Führungselement genau zwei solcher streifenförmiger Führungsflächen hat.
Vorzugsweise hat das Führungselement genau zwei Führungsflächen, die jeweils an einem der beiden axialen Endabschnitte des Führungselementes angeordnet sind, wobei das Führungselement einen sich zwischen den beiden axialen Endabschnitten erstreckenden Verbindungsabschnitt aufweist, der mit dem Umfangswandabschnitt des Antriebsgehäuses nicht in Berührung steht, sodass ein Führungskontakt zwischen dem Führungselement und dem Antriebsgehäuse ausschließlich im Bereich der beiden Führungsflächen vorliegt.
Alternativ könnte das Führungselement beispielsweise auch mit einer sich über die gesamte axiale Länge des Führungselementes erstreckenden durchgängigen Führungsfläche versehen sein.
Es ist vorteilhaft, wenn im Betrieb der Drehantriebsvorrichtung eine Positionserfassung mindestens einer Antriebseinheit möglich ist, aus der sich Rückschlüsse auf die Drehposition der Abtriebseinheit ergeben. Eine solche Positionserfassung wird vorzugsweise mittels eines an mindestens einer Antriebseinheit angebrachten Permanentmagneten durchgeführt, der mit einer außen am Antriebsgehäuse angebrachten Positionssensoreinrichtung berührungslos zusammenwirkt. Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung ist es vorteilhaft, wenn ein solcher Permanentmagnet in einem Führungselement der Führungseinrichtung fixiert ist. Das Führungselement kann dann vor seiner Montage an der Antriebseinheit mit dem Permanentmagnet bestückt werden. An der Antriebseinheit selbst sind keine Maßnahmen erforderlich, die die Befestigung eines Permanentmagneten ermöglichen. Dadurch, dass der Permanentmagnet in dem Führungselement sitzt, wird sein Magnetfeld von der Antriebseinheit selbst dann nicht nachteilig beeinflusst, wenn die Antriebseinheit ganz oder teilweise aus einem ferromagnetischen Material besteht. Daher kann die Antriebseinheit ganz oder teilweise und insbesondere auch in dem die zahnstangenartige Antriebsverzahnung aufweisenden Zahnstangenabschnitt aus einem kostengünstigen ferromagnetischen Stahl bestehen. Auf die Verwendung eines teuren Edelstahlmaterials kann verzichtet werden. Allerdings kann der Zahnstangenabschnitt grundsätzlich aus einem beliebigen Werkstoff bestehen, der die erforderliche Festigkeit aufweist.
Zur Fixierung des Permanentmagneten enthält das Führungselement zweckmäßigerweise eine nach radial außen in Richtung zum Umfangswandabschnitt des Antriebsgehäuses hin offene Aufnahmetasche, in die der Permanentmagnet eingesetzt ist. Der Permanentmagnet ist beispielsweise eingepresst, eingeklebt und/oder eingerastet bzw. eingeclipst. Die Aufnahmetasche befindet sich vorzugsweise in einem zwischen zwei axial zueinander beabstandeten Führungsflächen liegenden Bereich des Führungselementes.
Eine besonders vorteilhafte Platzierung für die Aufnahmetasche befindet sich im Zusammenhang mit einer einen Befestigungszapfen aufweisenden Steckverbindungseinrichtung in einem Bereich, in dem ein Befestigungszapfen angeordnet ist. Da der Befestigungszapfen in ein Befestigungsloch der Antriebseinheit hineinragt, fehlt in diesem Bereich ein Material der Antriebseinheit, das sich störend auf das Magnetfeld des Permanentmagneten auswirken könnte. Vorzugsweise liegen der Befestigungszapfen und der montierte Permanentmagnet hintereinander auf einer bezüglich der Längsachse der Antriebseinheit radial verlaufenden Linie.
Die gesteuerte Fluidbeaufschlagung einer jeweiligen Antriebseinheit kann dadurch begünstigt werden, dass die Antriebseinheit über mindestens einen Antriebskolben verfügt, der einen gummielastischen Dichtungsring aufweist, der gleitverschieblich unter Abdichtung an der Innenumfangsfläche des den Aufnahmeraum peripher begrenzenden Umfangswandabschnittes des Antriebsgehäuses anliegt. Auf diese Weise bildet der Antriebskolben eine bewegliche Begrenzungswand einer in dem Aufnahmeraum ausgebildeten Antriebskammer, in die ein Fluidkanal einmündet, durch den hindurch die Zufuhr oder Abfuhr eines die Antriebskraft liefernden und als antriebsfluid fungierenden fluidischen Druckmediums möglich ist. Von dem Antriebskolben ragt axial ein Abschnitt weg, der die zahnstangenartige Antriebsverzahnung aufweist und daher als Zahnstangenabschnitt bezeichnet werden kann.
Zur Realisierung einer einfachwirkenden Drehantriebsvorrichtung kann jede Antriebseinheit mit nur einem einzigen Antriebskolben versehen sein. Zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Abtriebsbewegung sind bevorzugt zwei einfachwirkend betätigbare Antriebseinheiten vorhanden, die abwechselnd mit einem fluidischen Druckmedium beaufschlagt werden können. Es kann auch nur eine einzige einfachwirkend betätigbare Antriebseinheit vorhanden sein, bei der die Rückstellung durch Federkraft erfolgt, beispielsweise mittels einer mechanischen Feder oder mittels einer Luftfeder.
Insbesondere um hohe Drehmomente zu erzeugen, ist es vorteilhaft, wenn mindestens eine Antriebseinheit für eine doppeltwirkende fluidische Betätigung ausgelegt ist. In diesem Fall verfügt die Antriebseinheit über zwei axial zueinander beabstandete Antriebskolben, die in dem Aufnahmeraum jeweils eine von zwei fluidbeaufschlagbaren Antriebskammern begrenzen und die durch einen die zahnstangenartige Antriebsverzahnung aufweisenden Zahnstangenabschnitt miteinander verbunden sind. Vorzugsweise sind der Zahnstangenabschnitt und die Antriebskolben fest aneinander angebracht. Es kann sich dabei um eine einstückige Bauform handeln oder auch um eine mehrteilige Bauform, deren Komponenten durch Befestigungsmittel aneinander fixiert sind.
Als besonders zweckmäßig wird es angesehen, wenn der Zahnstangenabschnitt der Antriebseinheit ein bezüglich jedes Antriebskolbens der Antriebseinheit separater Zahnstangenkörper ist, an dem jeder Antriebskolben mittels einer Befestigungseinrichtung fixiert ist. Beispielsweise ist der Antriebskolben stirnseitig in den Zahnstangenkörper fest eingepresst. Ein mehrteiliger Aufbau der Antriebseinheit ermöglicht einen modularen Aufbau, um nach Bedarf einfachwirkende oder doppeltwirkende Bauformen von Drehantriebsvorrichtungen herzustellen.
Die Antriebsverzahnung erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte axiale Länge des Zahnstangenkörpers, sodass sich die beiden an dem Zahnstangenkörper befestigten Antriebskolben jeweils direkt axial an die Antriebsverzahnung anschließen.
Ein separater Zahnstangenkörper der Antriebseinheit ist vorzugsweise als eine Vierkantstange mit rechteckigem Querschnittsprofil ausgebildet, die an einer ihrer vier Längsseiten die Antriebsverzahnung aufweist.
Wie eingangs schon angedeutet wurde, ist es vorteilhaft, wenn jeder Antriebskolben der Antriebseinheit führungsringlos ausgebildet ist, das heißt keinen eigenen Führungsring trägt, der gleitverschieblich mit der Innenumfangsfläche der den Antriebsraum begrenzenden Umfangswand in Kontakt steht. Als mit dieser Umfangswand in Kontakt stehenden Bestandteil hat der Antriebskolben ausschließlich einen nur zur Abdichtung dienenden Bestandteil des Dichtungsringes, bei dem es sich vorzugsweise um eine Dichtlippe handelt.
Wenn der Antriebskolben keinen Führungsring aufweist, kann er axial sehr kurz ausgebildet werden und die eingesparte Baulänge lässt sich für die Realisierung der Antriebsverzahnung verwenden. Auf diese Weise lässt sich ein sehr großer Längenanteil der Antriebseinheit für die Antriebsverzahnung verwenden. Somit kann die Drehantriebsvorrichtung insgesamt mit sehr kurzer Baulänge ausgeführt werden. Zudem besteht die Möglichkeit, trotz Einhaltung kompakter Längenabmessungen einen relativ großen Zahnkranzdurchmesser des Abtriebszahnkranzes zu verwirklichen, wenn besonders hohe Drehmomente zu erzeugen sind.
Die Drehantriebsvorrichtung kann mit einer einstellbaren Hubvorgabeeinrichtung ausgestattet sein, durch die sich der maximal mögliche Hub der mindestens einen Antriebseinheit vorgeben lässt, um dadurch mittelbar den Drehwinkel der rotativen Abtriebsbewegung vorzugeben.
Es ist des Weiteren vorteilhaft, wenn die Drehantriebsvorrichtung mit einer Endlagen-Dämpfungsvorrichtung ausgestattet ist, die dafür sorgt, dass die mindestens eine Antriebseinheit gedämpft in die Hubendlage fährt, sodass hohe strukturelle Beanspruchungen vermieden werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung,
2 einen Längsschnitt der Drehantriebsvorrichtung aus 1 in einer zur Drehachse der Abtriebseinheit rechtwinkeligen Ebene gemäß Schnittlinie II-II aus 3,
3 einen Querschnitt durch die Drehantriebsvorrichtung im Bereich der Drehachse der Abtriebseinheit und gemäß Schnittlinie III-III aus 2,
4 eine perspektive Einzeldarstellung einer der Antriebseinheiten der Drehantriebsvorrichtung,
5 eine Einzeldarstellung einer aus einem Zahnstangenkörper, einem Führungselement und einem Permanentmagnet bestehenden Teilbaugruppe einer der Antriebseinheiten der Drehantriebsvorrichtung, und
6 die Teilbaugruppe aus 5 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung.

Die in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Drehantriebsvorrichtung ist zur Betätigung mittels Fluidkraft ausgelegt und lässt sich mittels eines fluidischen Druckmediums antreiben. Vorzugsweise ist die Drehantriebsvorrichtung für einen Betrieb mit Druckluft als fluidisches Druckmedium ausgelegt, sodass man von einer pneumatischen Drehantriebsvorrichtung sprechen kann.
Die Drehantriebsvorrichtung 1 verfügt über ein vorzugsweise längliches und insbesondere aus Metall bestehendes Gehäuse, das als Antriebsgehäuse 2 bezeichnet sei. Das Antriebsgehäuse 2 erstreckt sich entlang einer strichpunktiert angedeuteten imaginären Hauptachse 3, die zweckmäßigerweise zugleich eine zentrale Längsachse des Antriebsgehäuses 2 bildet. In der 3 verläuft die Hauptachse 3 rechtwinkelig zur Zeichenebene.
Das Antriebsgehäuse 2 hat auch noch eine zu der Hauptachse 3 rechtwinkelige Querachse 4 und eine zu sowohl der Hauptachse 3 als auch der Querachse 4 rechtwinkelige Hochachse 5. Die Hauptachse 3 und die Querachse 4 spannen gemeinsam eine als Hauptebene 6 bezeichnete imaginäre Ebene auf. Die Schnittebene des Längsschnittes gemäß 2 liegt in dieser Hauptebene 6.
An seiner Außenseite hat das Antriebsgehäuse 2 mehrere Gehäuse-Außenflächen. Es hat insbesondere eine in der Achsrichtung der Hochachse 5 orientierte erste Gehäuse-Außenfläche 7 und eine diesbezüglich entgegengesetzt orientierte zweite Gehäuse-Außenfläche 8. Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel befindet sich die erste Gehäuse-Außenfläche 7 an einer Oberseite und die zweite Gehäuse-Außenfläche an einer Unterseite des Antriebsgehäuses 2.
Rechtwinkelig zur Hauptachse 3 hat das Antriebsgehäuse zweckmäßigerweise einen länglichen Querschnitt. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt, dessen längere Seiten von den ersten und zweiten Gehäuse-Außenflächen 7, 8 definiert werden. Die Schmalseiten des Querschnittes sind in der Achsrichtung der Querachse 4 orientiert und sind beim Ausführungsbeispiel von zwei einander entgegengesetzten seitlichen Gehäuse-Außenflächen 12, 13 des Antriebsgehäuses 2 gebildet.
In einer oder in beiden seitlichen Gehäuse-Außenflächen 12, 13 ist zweckmäßigerweise mindestens eine sich in der Achsrichtung der Hauptachse 3 erstreckende Befestigungsnut 14 ausgebildet, in der sich Zusatzkomponenten fixieren lassen. Mindestens eine Befestigungsnut 14 an nur einer und vorzugsweise an beiden seitlichen Gehäuse-Außenflächen 12, 13 dient exemplarisch jeweils zur Fixierung einer nur strichpunktiert angedeuteten Positionssensoreinrichtung 11, auf deren Funktion weiter unten noch näher eingegangen wird. Die Positionssensoreinrichtung 11 enthält einen oder mehrere Positionssensoren und/oder ist als ein Wegmesssystem ausgebildet.
Im Innern des Antriebsgehäuses 2 sind zwei jeweils eine Längserstreckung aufweisende erste und zweite Aufnahmeräume 15a, 15b ausgebildet. Diese Aufnahmeräume erstrecken sich parallel zueinander und haben jeweils eine Längsachse 16a, 16b, die parallel zu der Hauptachse 3 verläuft.
Die beiden Aufnahmeräume 15a, 15b sind in der Achsrichtung der Querachse 4 mit Abstand nebeneinander angeordnet und durch eine sich zwischen ihnen erstreckende Zwischenwand 17 voneinander abgetrennt. Bevorzugt liegen die Längsachsen 16a, 16b der beiden Antriebsräume 15a, 15b in der Hauptebene 6.
Jeder Aufnahmeraum 15a, 15b hat zweckmäßigerweise einen runden und bevorzugt einen kreisrunden Querschnitt. Die Aufnahmeräume 15a, 15b sind somit zylindrisch und bevorzugt kreiszylindrisch ausgebildet.
Das Antriebsgehäuse 2 setzt sich bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus einem die beiden Aufnahmeräume 15a, 15b in voller Länge enthaltenden einstückigen Gehäusehauptkörper 18 und zwei an dem Gehäusehauptkörper 18 befestigten und jeweils einen der beiden Aufnahmeräume 15a, 15b an einer Stirnseite verschließenden Gehäusedeckeln 21 zusammen. Das Antriebsgehäuse 2 hat zwei in der Achsrichtung der Hauptachse 3 weisende und einander entgegengesetzt orientierte vordere und hintere Stirnseiten 22, 23, wobei die Aufnahmeräume 15a, 15b im Bereich der vorderen Stirnseite 22 von einer integralen vorderen Abschlusswand 22a des Gehäusehauptkörpers 18 und im Bereich der hinteren Stirnseite 23 von den am Gehäusehauptkörper 18 befestigten Gehäusedeckeln 21 begrenzt sind. Die Gehäusedeckel 21 sind zweckmäßigerweise abgedichtet in den Gehäusehauptkörper 18 eingesteckt und durch Sicherungsringe 20 am Gehäusehauptkörper 18 fixiert.
In jedem Aufnahmeraum 15a, 15b ist eine von zwei Antriebseinheiten 24a, 24b in der Achsrichtung der zugeordneten Längsachse 16a, 16b linear hin und her verschiebbar angeordnet. Zur besseren Unterscheidung werden diese beiden Antriebseinheiten 24a, 24b im Folgenden auch als erste Antriebseinheit 24a und zweite Antriebseinheit 24b bezeichnet. Die Linearbewegung der beiden Antriebseinheiten 24a, 24b kann durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung mittels des weiter oben schon erwähnten fluidischen Druckmediums hervorgerufen werden und wird im Folgenden auch als Antriebsbewegung 29 bezeichnet, die in 2 jeweils durch einen Doppelpfeil angedeutet ist.
Jede Antriebseinheit 24a, 24b hat eine Längsachse 30, die parallel zur Längsachse 16a, 16b des sie aufnehmenden Aufnahmeraumes 15a, 15b ausgerichtet ist und die vorzugsweise koaxial zu der betreffenden Längsachse 16a, 16b verläuft.
Jede Antriebseinheit 24a, 24b hat zweckmäßigerweise zwei in der Achsrichtung der Längsachse 30 mit Abstand zueinander angeordnete erste und zweite Antriebskolben 25, 26, die über einen sich zwischen ihnen erstreckenden länglichen Zahnstangenabschnitt 27 fest miteinander verbunden sind. An den in der Achsrichtung der Querachse 4 einander zugewandten inneren Längsseiten 39 der Antriebseinheiten 24a, 24b weist jeder Zahnstangenabschnitt 27 eine zahnstangenartige Antriebsverzahnung 28 auf, die sich linear in der Achsrichtung der Längsachse 30 erstreckt.
Jede Antriebsverzahnung 28 besteht zweckmäßigerweise aus einer Mehrzahl von in einer gemeinsamen Ebene angeordneten und in Achsrichtung der Längsachse 30 aufeinanderfolgend angeordneten Zähnen, die sich jeweils quer und insbesondere rechtwinkelig zu der genannten Längsachse 30 erstrecken. Bevorzugt verläuft eine die Zähne einer jeweiligen Antriebsverzahnung 28 enthaltende Ebene rechtwinkelig zur der Hauptebene 6.
Zweckmäßigerweise ist die Antriebsverzahnung 28 ein einstückiger, integraler Bestandteil des Zahnstangenabschnittes 27, sie kann allerdings in einer separaten und durch Befestigungsmittel fixierten Komponente ausgebildet sein.
Jeder Antriebskolben 25, 26 weist im Bereich seines radialen Außenumfanges mindestens einen zu der Längsachse 30 koaxialen Dichtungsring 32 auf, der aus einem Material mit gummielastischen Eigenschaften und hierbei insbesondere aus einem Elastomermaterial besteht. Bevorzugt hat jeder Antriebskolben 25, 26 einen aus einem starren Material und insbesondere aus einem Kunststoffmaterial bestehenden Kolbenkörper 25a, 26a, an dem der zugeordnete Dichtungsring 32 befestigt ist, insbesondere in einer am radialen Außenumfang des Kolbenkörpers 25a, 26a ausgebildeten ringförmigen Befestigungsnut.
Jeder Aufnahmeraum 15a, 15b ist peripher, also an seinem radialen Außenumfang, von einem Umfangswandabschnitt 40 des Antriebsgehäuses 2 und insbesondere des Gehäusehauptkörpers 18 begrenzt. Jeder Umfangswandabschnitt 40 hat eine entsprechend der Innenumfangsfläche eines Hohlzylinders gestaltete Innenumfangsfläche 41, durch die der jeweilige Aufnahmeraum 15a, 15b radial außen unmittelbar begrenzt ist. Jeder Antriebskolben 25, 26 liegt mit seinem Dichtungsring 32 unter Abdichtung gleitverschieblich an der Innenumfangsfläche 41 des Umfangswandabschnittes 40 an.
Jeder Aufnahmeraum 15a, 15b wird durch die beiden Antriebskolben 25, 26 der zugeordneten Antriebseinheit 24a, 24b in eine erste Antriebskammer 33 und eine zweite Antriebskammer 34 unterteilt. Die erste Antriebskammer 33 ist von demjenigen Längenabschnitt des Aufnahmeraumes 15a, 15b gebildet, der sich zwischen dem ersten Antriebskolben 25 und dem axial gegenüberliegenden, der hinteren Stirnseite 23 zugeordnete Gehäusedeckel 21 erstreckt. Die zweite Antriebskammer 34 liegt zwischen dem zweiten Antriebskolben 26 und der diesem axial gegenüberliegenden, der vorderen Stirnseite 22 zugeordneten vorderen Abschlusswand 22a des Antriebsgehäuses 2, die exemplarisch ein integraler Bestandteil des Gehäusehauptkörpers 18 ist.
Der axial zwischen den beiden Antriebskolben 25, 26 liegende Längenabschnitt des Aufnahmeraumes 15a, 15b, der bei der Antriebsbewegung 29 axial wandert, ist zweckmäßigerweise drucklos und mit der Atmosphäre verbunden. Er ist durch die Antriebskolben 25, 26 fluiddicht von den beiden volumenveränderlichen Antriebskammern 33, 34 abgetrennt.
Über ein nur strichpunktiert angedeutetes internes Fluidkanalsystem 35 kommunizieren die Antriebskammern 33, 34 mit zwei zur Außenoberfläche des Antriebsgehäuses 2 ausmündenden Anschlussöffnungen 36a, 36b. Diese Anschlussöffnungen 36a, 36b sind zum Betreiben der Drehantriebsvorrichtung 1 über nicht gezeigte Fluidleitungen unter Zwischenschaltung einer ebenfalls nicht illustrierten Steuerventileinrichtung an eine das fluidische Druckmedium bereitstellende Druckquelle und an eine Drucksenke angeschlossen. Durch entsprechende Betätigung der Steuerventileinrichtung können die Arbeitskammern 33, 34 in derart aufeinander abgestimmter Weise fluidbeaufschlagt oder druckentlastet werden, dass die beiden Antriebseinheiten 24a, 24b gleichzeitig stets gegensinnige Antriebsbewegungen 29 ausführen.
Das Fluidkanalsystem 35 ist hierzu insbesondere derart ausgebildet, dass die eine Anschlussöffnung 36a mit der ersten Antriebskammer 33 des ersten Aufnahmeraumes 15a und mit der zweiten Antriebskammer 34 des zweiten Aufnahmeraumes 15b verbunden ist, während die andere Anschlussöffnung 36b mit der zweiten Antriebskammer 34 des ersten Aufnahmeraumes 15a und mit der ersten Antriebskammer 33 des zweiten Aufnahmeraumes 15b verbunden ist.
Auf diese Weise sind die beiden Antriebseinheiten 24a, 24b doppeltwirkend fluidisch betätigbar, derart, dass jede Antriebseinheit 24a, 24b in beide Richtungen ihrer Antriebsbewegung 29 mittels Fluidkraft verschiebbar ist.
Die linearen Antriebsbewegungen 29 der beiden Antriebseinheiten 24a, 24b werden in eine durch einen Doppelpfeil angedeutete rotative Abtriebsbewegung 43 einer ebenfalls zu der Drehantriebsvorrichtung 1 gehörenden Abtriebseinheit 38 umgewandelt. Die Drehrichtung der Abtriebsbewegung 43 hängt von der Bewegungsrichtung der Antriebsbewegungen 29 ab. Indem die Antriebseinheiten 24a, 24b zu einer hin- und hergehenden Antriebsbewegung angetrieben werden, lässt sich an der Abtriebseinheit 38 eine oszillierende Drehbewegung als Abtriebsbewegung 43 abgreifen.
Für die Umwandlung der linearen Antriebsbewegung 29 in die rotative Abtriebsbewegung 43 steht jede Antriebseinheit 24a, 24b mit ihrer zahnstangenartigen Antriebsverzahnung 28 mit einem ringförmig in sich geschlossenen Abtriebszahnkranz 48 in Eingriff. Durch diesen Verzahnungseingriff wird ein Verzahnungsgetriebe definiert.
Die Abtriebseinheit 38 ist an dem Antriebsgehäuse 2 derart gelagert, dass sie zur Ausführung der Abtriebsbewegung 43 um eine Drehachse 45 relativ zu dem Antriebsgehäuse 2 drehbar ist. Exemplarisch sind zu diesem Zweck zwei in der Achsrichtung der Drehachse 45 zueinander beabstandete Drehlagereinrichtungen 44a, 44b vorhanden, die insbesondere als Wälzlagereinrichtungen ausgeführt sind. Die Drehlagerung ist so ausgeführt, dass die Drehachse 45 rechtwinkelig zur der Hauptachse 3 und insbesondere auch rechtwinkelig zu der Querachse 4 verläuft. Bevorzugt erstreckt sich die Drehachse 45 somit rechtwinkelig zu der Hauptebene 6.
Die Drehachse 5 verläuft im Bereich der Antriebsverzahnungen 28 zwischen den beiden Antriebseinheiten 24a, 24b hindurch. Der Abtriebszahnkranz 48 liegt dabei in der Achsrichtung der Drehachse 45 auf gleicher Höhe mit den beiden sich in der Achsrichtung der Querachse 4 mit Abstand gegenüberliegenden Antriebsverzahnungen 28. Der Durchmesser des Abtriebszahnkranzes 48 ist so gewählt, dass er gleichzeitig mit den Antriebsverzahnungen 28 beider Antriebseinheiten 24a, 24b in einem Verzahnungseingriff steht.
Der Abtriebszahnkranz 48 ist exemplarisch radial außen an einer Abtriebswelle 47 der Abtriebseinheit 38 angeordnet und erstreckt sich rings um die Abtriebswelle 47 herum. Vorzugsweise ist der Abtriebszahnkranz 48 nach Art eines Zahnrades beziehungsweise Ritzels ausgebildet. Der Abtriebszahnkranz 48 hat insbesondere eine Geradverzahnung, wobei die Zähne des Abtriebszahnkranzes 48 jeweils parallel zu der Drehachse 45 ausgerichtet sind.
Bevorzugt ist der Abtriebszahnkranz 48 einstückig mit der Abtriebswelle 47 verbunden, was beim Ausführungsbeispiel der Fall ist. Der Abtriebszahnkranz 48 kann allerdings auch als separates Abtriebszahnrad an der Abtriebswelle 47 befestigt sein.
Die Längsrichtung der Abtriebswelle 47 definiert eine Längsachse 37 der Abtriebseinheit 38, die die Drehachse 45 bildet.
Der Abtriebszahnkranz 48 liegt zweckmäßigerweise axial zwischen den beiden Drehlagereinrichtungen 44a, 44b. Entsprechendes gilt für die beiden Aufnahmeräume 15a, 15b und Antriebseinheiten 24a, 24b.
Die Abtriebseinheit 38 hat einen außerhalb des Antriebsgehäuses 2 zugänglichen Abgriffsabschnitt 49, an dem die rotative Abtriebsbewegung 43 abgreifbar ist, um eine beliebige externe Komponente rotativ zu bewegen. Der Abgriffsabschnitt 49, der exemplarisch scheibenförmig ausgebildet ist, weist mindestens eine Befestigungsschnittstelle 49a auf, über die sich eine rotativ anzutreibende Komponente lösbar an dem Abgriffsabschnitt 49 befestigen lässt. Die Befestigungsschnittstelle 49a besteht beispielsweise aus mehreren Befestigungslöchern. Der scheibenförmige Abgriffsabschnitt 49 ist koaxial zu der Längsachse 37 an einem Endbereich der Abtriebswelle 47 angeordnet und bevorzugt einstückig mit dieser Abtriebswelle 47 ausgebildet.
Der Verzahnungseingriff zwischen dem Abtriebszahnkranz 48 und den beiden Antriebsverzahnungen 28 erfolgt innerhalb der beiden Aufnahmeräume 15a, 15b. Jeder der beiden Umfangswandabschnitt 40 hat im Bereich der Zwischenwand 17 eine fensterartige Aussparung 52, durch die hindurch der Abtriebszahnkranz 48 mit einem Umfangsabschnitt seitlich in den betreffenden Aufnahmeraum 15a, 15b hineinragt. Die fensterartigen Aussparungen 52 gehören zu einer die Zwischenwand 17 durchsetzenden Ausnehmung 54, in der sich die Abtriebseinheit 38 erstreckt.
Abweichend von dem illustrierten Ausführungsbeispiel kann von den beiden zueinander parallelen Aufnahmeräumen 15a, 15b auch nur einer mit einer Antriebseinheit 24a oder 24b bestückt sein. In diesem Fall wird die Abtriebseinheit 38 nur durch eine einzige Antriebseinheit 24a oder 24b angetrieben. Der andere Aufnahmeraum kann dann leer bleiben oder für andere Zwecke genutzt werden.
Eine mit nur einer einzigen Antriebseinheit ausgestattete Drehantriebsvorrichtung 1 kann auch so ausgebildet sein, dass ihr Antriebsgehäuse 2 über nur einen einzigen Aufnahmeraum verfügt.
Bei einem nicht illustrierten Ausführungsbeispiel der Drehantriebsvorrichtung 1 verfügt die mindestens eine Antriebseinheit 24a, 24b über nur einen einzigen Antriebskolben 25 oder 26. Auf diese Weise lässt sich eine kostengünstige einfachwirkend betätigbare Bauform der Drehantriebsvorrichtung 1 verwirklichen.
Jede Antriebseinheit 24a, 24b ist im Bereich ihrer der Antriebsverzahnung 28 diametral entgegengesetzten äußeren Längsseite 55 mittels einer bezüglich der zugeordneten Antriebseinheit 24a, 24b separaten Führungseinrichtung 56 an dem den Aufnahmeraum 15a, 15b begrenzenden Umfangswandabschnitt 40 des Antriebsgehäuses 2 gleitverschieblich abgestützt. Durch diese Abstützung, die insbesondere in der Achsrichtung der Querachse 4 erfolgt, ist ein zuverlässiger Verzahnungseingriff zwischen dem Abtriebszahnkranz 48 und den Antriebsverzahnungen 28 auch dann gewährleistet, wenn hohe Drehmomente zu übertragen sind. Außerdem gewährleistet die Führungseinrichtung 56 eine leichtgängige Antriebsbewegung 29 unter Minimierung des Verschleißes der zusätzlich vorhandenen Dichtungsringe 32.
Eine Besonderheit der Führungseinrichtung 56 besteht darin, dass sie an der zugeordneten Antriebseinheit 24a, 24b angebracht ist, sodass die Antriebseinheit 24a, 24b und die an ihr fixierte Führungseinrichtung 56 eine nur einheitlich bewegbare Baugruppe bilden, wobei die Führungseinrichtung 56 die Antriebsbewegung 29 der Antriebseinheit 24a, 24b stets unmittelbar mitmacht.
Die Führungseinrichtung 56 weist mindestens ein in sich starres, an der Antriebseinheit 24a, 24b befestigtes Führungselement 57 auf, an dem mindestens eine Führungsfläche 58a, 58b ausgebildet ist, die gleitverschieblich an der Innenumfangsfläche 41 des Umfangswandabschnittes 40 des Antriebsgehäuses 2 anliegt. Bei der Antriebsbewegung 29 gleitet also das Führungselement 57 mit jeder an ihm ausgebildeten Führungsfläche 58 an der Innenumfangsfläche 41 entlang. Der Berührbereich zwischen der mindestens einen Führungsfläche 58 und der Innenumfangsfläche 41 befindet sich zumindest in einem Bereich, der der Antriebsverzahnung 28 in der Querrichtung 6 diametral entgegengesetzt ist.
Eine Besonderheit des mindestens einen Führungselementes 57 besteht darin, dass es in dem von der Antriebsverzahnung 28 eingenommenen Längenabschnitt der Antriebseinheit 24a, 24b angebracht ist und sich in der Umfangsrichtung der Längsachse 30 nur partiell um die Antriebseinheit 24a, 24b herum erstreckt, sodass zumindest die Antriebsverzahnung 28 von einer Überdeckung durch das Führungselement 57 ausgespart ist. Das mindestens eine Führungselement 57 hat also zumindest im Bereich der Antriebsverzahnung 28 eine Lücke, die nach wie vor das ungehinderte Zusammenwirken des Abtriebszahnkranzes 48 mit der Antriebsverzahnung 28 ermöglicht.
Außer dem mindestens einen Führungselement 57 hat die Führungseinrichtung 56 zweckmäßigerweise keine weiteren eine Führungsfunktion ausübenden Bestandteile. Insbesondere hat keine der Antriebseinheiten 24a, 24b einen zu der Längsachse 30 koaxialen Führungsring, der sich in der Umfangsrichtung der Längsachse 30 rings um die Antriebseinheit 24a, 24b herum erstreckt. So ist insbesondere auch jeder Antriebskolben 25, 26 führungsringlos ausgebildet und hat ausschließlich den gummielastischen Dichtungsring 32, mit dem er mit dem Antriebsgehäuse 2 in Kontakt steht. Aufgrund seiner Nachgiebigkeit übernimmt der Dichtungsring 32 jedoch keine Führungsbeziehungsweise Abstützfunktion in bezüglich der Längsachse 30 radialer Richtung. Diese Funktion übernimmt ausschließlich das mindestens eine Führungselement 57 der Führungseinrichtung 56.
Die Achsrichtung der Längsachse 30 der Antriebseinheit 24a, 24b wird im Folgenden auch als Längsrichtung 30 der Antriebseinheit 24a, 24b bezeichnet. Die Führungseinrichtung 56 kann prinzipiell mehrere gesonderte Führungselemente 57 aufweisen, die in der vorgenannten Längsrichtung 30 aufeinanderfolgend und insbesondere unabhängig voneinander an der Antriebseinheit 24a, 24b befestigt sind. Als vorteilhafter wird es jedoch angesehen, wenn die Führungseinrichtung 56 aus nur einem einzigen Führungselement 57 besteht, was auf das illustrierte Ausführungsbeispiel zutrifft. Die weitere Beschreibung orientiert sich an dieser Ausführungsform.
Das Führungselement 57 ist zweckmäßigerweise einstückig ausgebildet und aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Beispielsweise besteht es aus einem Polyamid-Kunststoff. Ein solches Führungselement 57 kann kostengünstig als Spritzgussteil gefertigt werden.
Bevorzugt ist die Führungseinrichtung 56 und somit exemplarisch das einzige Führungselement 57 axial kürzer ausgebildet als die zahnstangenartige Antriebsverzahnung 28 der zugeordneten Antriebseinheit 24a, 24b. Das Führungselement 57 ist insbesondere so platziert, dass es von der Antriebsverzahnung 28 in der Längsrichtung 30 axial beidseits überragt wird. Bevorzugt ist das Führungselement 57 so positioniert, dass der axiale Überstand der Antriebsverzahnung 28 axial beidseits gleich groß ist. Anders ausgedrückt ist das Führungselement 57 bevorzugt axial mittig bezüglich der Antriebsverzahnung 28 angebracht.
Auch wenn sich die Führungseinrichtung 56 nicht über die gesamte axiale Länge der Antriebsverzahnung 28 erstreckt, lässt sich eine zuverlässige Führung und Querabstützung gewährleisten.
Die von dem Führungselement 57 überdeckte axiale Länge der Antriebsverzahnung 28 ist zweckmäßigerweise größer als die Summe der Länge der beiden über das Führungselement 57 axial hinausragenden Endabschnitte der Antriebsverzahnung 28.
Das Führungselement 57 hat zweckmäßigerweise eine längliche Gestalt und verfügt über eine Längsache 62, die im an der Antriebseinheit 24a, 24b montierten Zustand parallel zur Längsachse 30 der Antriebseinheit 24a, 24b verläuft.
Die mindestens eine Führungsfläche 58 ist zweckmäßigerweise mit gleicher Krümmung wie die mit ihr in Kontakt stehende Innenumfangsfläche 41 des Umfangswandabschnittes 40 bogenförmig gekrümmt. Dementsprechend ist die Führungsfläche 58 konvex gestaltet.
Da die Antriebsverzahnung 28 von der Führungsfläche 58a, 58b ausgespart ist, erstreckt sich die Führungsfläche 58a, 58b entlang eines Bogenwinkels um die Längsachse 30 der Antriebseinheit 24a, 24b herum, der kleiner ist als 360 Grad. Exemplarisch beläuft sich die Bogenerstreckung auf einen Winkel von im Bereich oder genau 180 Grad.
Die Führungsfläche 58 ist insbesondere so positioniert, dass sie von der Hauptachse 6 in zwei gleich lange Bogenstücke unterteilt wird, die zum einen diesseits und zum anderen jenseits der Hauptebene 6 liegen. Der Scheitelpunkt der gebogenen Führungsfläche 58 liegt zweckmäßigerweise in der Hauptebene 6.
Entsprechend eines nicht illustrierten Ausführungsbeispiels hat das Führungselement 57 nur eine einzige Führungsfläche, die in der Achsrichtung der Längsachse 62 zusammenhängend ist und sich insbesondere über die gesamte axiale Länge des Führungselementes 57 hinweg erstreckt.
Eine besonders exakt definierte Führung mit optimalem Führungs- und Abstützkontakt zwischen dem Führungselement 57 und der Innenumfangsfläche 41 ergibt sich, wenn das Führungselement 57 über genau zwei Führungsflächen 58a, 58b verfügt, die in der Achsrichtung der Längsachse 62 mit Abstand zueinander angeordnet sind und sich jeweils streifenförmig in der Umfangsrichtung der Längsachse 30 erstrecken. Jede streifenförmige Führungsfläche 58a, 58b ist in ihrer Längsrichtung bogenförmig gekrümmt.
Jedes Führungselement 57 hat zwei in der Achsrichtung seiner Längsachse 62 einander entgegengesetzte axiale Endabschnitte 63, 64, wobei es zweckmäßig ist, wenn die beiden Führungsflächen 58a, 58b jeweils an einem dieser beiden axialen Endabschnitte 63, 64 angeordnet sind. Bevorzugt erstreckt sich jede Führungsfläche 58 bis hin zur axialen Stirnfläche 68 des zugeordneten axialen Endabschnittes 63, 64 des Führungselementes 57.
Das Führungselement 57 liegt ausschließlich mit den beiden Führungsflächen 58a, 58b an der Innenumfangsfläche 41 des Umfangswandabschnittes 40 an. Ein sich dazwischen erstreckender Verbindungsabschnitt 65, der die beiden axialen Endabschnitte 63, 64 miteinander verbindet, ist zu dem Umfangswandabschnitt 40 durchgängig beabstandet. Dadurch können Überbestimmungen vermieden werden.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Gestaltung, die beim Ausführungsbeispiel verwirklicht ist, ist das Führungselement 57 schalenförmig ausgebildet. Es hat eine radiale Außenseite bzw. einen radialen äußeren Umfangsbereich 87, an der bzw. an dem sich die mindestens eine Führungsfläche 58a, 58b befindet, und es hat eine diesbezüglich entgegengesetzte radiale Innenseite 66, die rinnenartig vertieft ausgebildet ist und eine sich in der Achsrichtung der Längsachse 62 erstreckende nutartige Montagevertiefung 67 aufweist. Diese Montagevertiefung 67 ist axial durchgängig ausgebildet, wobei sie zu den beiden einander entgegengesetzten axialen Stirnflächen 68 des Führungselementes 57 ausmündet.
Das Führungselement 57 ist mit seiner radialen Innenseite 66 voraus im Bereich der äußeren Längsseite 55 radial auf die Antriebseinheit 24a, 24b aufgesetzt, sodass die Antriebseinheit 24a, 24b partiell in die Montagevertiefung 67 eintaucht. Mit anderen Worten ist das schalenförmige Führungselement 57 reiterartig von der äußeren Längsseite 55 her auf die Antriebseinheit 24a, 24b aufgesetzt.
Die nutartige Montagevertiefung 67 hat eine an der radialen Innenseite 66 angeordnete schlitzartige Vertiefungsöffnung 67a, eine dieser Vertiefungsöffnung 67a gegenüberliegende Vertiefungsgrundfläche 67b und zwei sich gegenüberliegende und sich jeweils zwischen der Vertiefungsöffnung 67a und der Vertiefungsgrundfläche 67b erstreckende Vertiefungsflanken 67c. Sowohl die Vertiefungsgrundfläche 67b als auch die Vertiefungsflanken 67c können durchgängig geschlossen oder partiell durchbrochen sein, wobei letzteres auf das illustrierte Ausführungsbeispiel zutrifft.
Das schalenförmig strukturierte Führungselement 57 ist zweckmäßigerweise auf den Zahnstangenabschnitt 27 aufgesetzt. Dieser Zahnstangenabschnitt 27 taucht mit einem Teil seiner in der Achsrichtung der Querachse 4 gemessenen Höhe in die Montagevertiefung 67 ein. Mit seinem die Antriebsverzahnung 28 aufweisenden Abschnitt ragt er im Bereich der schlitzartigen Vertiefungsöffnung 67a aus dem Führungselement 57 heraus.
Zweckmäßigerweise hat der Zahnstangenabschnitt 27 die Form einer Vierkantstange mit rechteckigem Querschnittsprofil. Dementsprechend hat der Zahnstangenabschnitt 27 vier zueinander rechtwinkelige Längsseiten, wobei an einer unteren Längsseite 72 die Antriebsverzahnung 28 ausgebildet ist und das Führungselement 57 an der der unteren Längsseite 72 entgegengesetzten oberen Längsseite 73 auf den Zahnstangenabschnitt 27 aufgesetzt ist. Dabei überdeckt das Führungselement 57 die beiden sich zwischen der unteren Längsseite 72 und der oberen Längsseite 73 erstreckenden seitlichen Längsseiten 74 des Zahnstangenabschnittes 27 ein stückweit, sodass die Antriebsverzahnung 28 höhenmäßig noch herausragt.
Die nutförmige Montagevertiefung 67 hat zweckmäßigerweise einen rechteckigen Querschnitt, der der Querschnittskontur des in sie eingreifenden Abschnittes des Zahnstangenabschnittes 27 entspricht.
Der Zahnstangenabschnitt 27 ist zweckmäßigerweise als ein bezüglich jedes Antriebskolbens 25, 26 separater Zahnstangenkörper 27a ausgebildet. Er hat zwei einander entgegengesetzte axiale Stirnflächen 75, in deren Bereich jeweils einer der beiden Antriebskolben 25, 26 an dem Zahnstangenkörper 27a befestigt ist. Eine zur Befestigung dienende Befestigungseinrichtung 76 umfasst beispielsweise ein zu der axialen Stirnfläche 75 ausmündendes Befestigungsloch 76a im Zahnstangenkörper 27a, in den der Antriebskolben 25, 26 mit einem vom zugeordneten Kolbenkörper 25a, 26a axial abstehenden Befestigungszapfen 76b eingesteckt und bevorzugt fest eingepresst ist. Jeder Antriebskolben 25, 26 liegt dabei mit seinem Kolbenkörper 25a, 26a zweckmäßigerweise an der zugeordneten axialen Stirnfläche 75 des Zahnstangenkörper 27a.
Abweichend von dem illustrierten Ausführungsbeispiel kann der Zahnstangenabschnitt 27 auch mit mindestens einem der Kolbenkörper 25a, 26a einstückig ausgebildet sein.
Der Querschnitts-Umriss des Zahnstangenabschnittes 27 wird von den Kolbenkörpern 25a, 26a zweckmäßigerweise ringsum radial überragt. Somit ist der Zahnstangenabschnitt 27 ringsum mit Abstand zu der Innenumfangsfläche 41 des Umfangswandabschnittes 40 angeordnet.
Jede Führungsfläche 58a, 58b erstreckt sich in der Umfangsrichtung der Längsachse 62 über die obere Längsseite 73 des Zahnstangenabschnittes 27 hinweg und erstreckt sich außerdem ein stückweit über die beiden seitlichen Längsseiten 74 hinweg nach unten in Richtung zu der die Antriebsverzahnung 78 aufweisenden unteren Längsseite 72.
Das Führungselement 57 kann prinzipiell auf beliebige Weise an dem Zahnstangenabschnitt 27 befestigt sein. Bevorzugt wird eine Befestigung mittels einer Steckverbindungseinrichtung 77, die keiner separaten Befestigungselemente bedarf.
Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel ist eine Steckverbindungseinrichtung 77 realisiert, zu der ein Befestigungszapfen 78 und ein Befestigungsloch 79 gehören. Ein Befestigungsloch 79 ist in die obere Längsseite 73 des Zahnstangenabschnittes 27 eingebracht und erstreckt sich in Richtung zu der Antriebsverzahnung 28, vor deren Erreichen es sacklochartig endet. Ein Befestigungszapfen 78 ist in der Montagevertiefung 67 an der Vertiefungsgrundfläche 67b des Führungselementes 57 angeformt und ragt innerhalb der Montagevertiefung 67 in Richtung zu der schlitzartigen Vertiefungsöffnung 67a, wobei der Befestigungszapfen 78 bevorzugt innerhalb der Montagevertiefung 67 endet. Bei der gemäß Pfeil 82 erfolgenden Steckmontage des Führungselementes 57 am Zahnstangenabschnitt 27 taucht der Befestigungszapfen 78 gemäß Pfeil 83 in das Befestigungsloch 79 ein und fixiert sich darin axial unbeweglich. Somit ist der Befestigungszapfen 78 in dem Befestigungsloch 79 festgehalten und dementsprechend ist auch das auf den Zahnstangenabschnitt 27 aufgesetzte Führungselement 57 an dem Zahnstangenabschnitt 27 festgehalten.
Exemplarisch ist der Befestigungszapfen 78 in dem Befestigungsloch 79 rein kraftschlüssig festgehalten. Dies erfolgt dadurch, dass der Befestigungszapfen 78 bezüglich des Durchmessers des Befestigungsloches 79 insgesamt oder nur partiell ein Übermaß hat, sodass er beim Einstecken gemäß Pfeil 83 in dem Befestigungsloch 79 radial verspannt wird.
Beispielsweise hat der Befestigungszapfen 78 an seinem Außenumfang eine Mehrzahl von axial aufeinanderfolgenden ringförmigen Befestigungsvorsprüngen, die bei dem Einsteckvorgang 83 in dem Befestigungsloch 79 verformt werden, sodass sich eine Spannkraft aufbaut. Es kann sich hierbei um eine elastische und teilweise sogar um eine plastische Verformung handeln.
Alternativ kann die Steckverbindungseinrichtung 77 auch als eine Rastverbindungseinrichtung ausgeführt sein. Hierbei hat der Befestigungszapfen 78 beispielsweise mindestens einen Rastvorsprung an seinem Außenumfang, der in eine peripher in dem Befestigungsloch 78 ausgebildete Rastvertiefung einrasten kann.
Es versteht sich, dass die Befestigung auch kombiniert kraftschlüssig und formschlüssig erfolgen kann.
Die Steckverbindungseinrichtung 77 kann mehrere zusammenwirkende Paare von Befestigungszapfen 78 und Befestigungslöcher 79 haben, die in der Längsrichtung 30 beabstandet zueinander angeordnet sind. Beispielsweise sind zwei Paare miteinander kooperierender Befestigungszapfen 78 und Befestigungslöcher 79 vorhanden.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn entsprechend des illustrierten Ausführungsbeispiels die Steckverbindungseinrichtung 77 nur über einen einzigen Befestigungszapfen 78 und nur ein einziges Befestigungsloch 77 verfügt, wobei der Befestigungszapfen 78 bezogen auf die Längserstreckung des Führungselementes 57 bevorzugt mittig angeordnet ist. Auch das Befestigungsloch 79 ist zweckmäßigerweise längsmittig in dem Zahnstangenabschnitt 27 ausgebildet.
Zweckmäßigerweise ist die Drehantriebsvorrichtung 1 mit Positionserfassungsmaßnahmen ausgestattet, die der Erfassung mindestens einer Hubposition oder mehrerer Hubpositionen oder jeder Hubposition mindestens einer der beiden Antriebseinheiten 24a, 24b ermöglichen. Als Hubposition wird die axiale Position der Antriebseinheit 24a, 24b relativ zum Antriebsgehäuse 2 in der Achsrichtung der Längsachse 16a, 16b verstanden.
Aus der erfassten Hubposition einer Antriebseinheit 24a, 24b kann ein Rückschluss auf die aktuelle Drehposition der Abtriebseinheit 38 gezogen werden. Die Kenntnis dieser Drehposition ist für zahlreiche Anwendungen der Drehantriebsvorrichtung 1 von Vorteil.
Zu den Positionserfassungsmaßnahmen gehört die Ausstattung mindestens einer Antriebseinheit 24a, 24b mit einem Permanentmagnet 84, der ausgebildet ist, um mit einer ortsfest am Antriebsgehäuse 2 angeordneten, weiter oben schon erwähnten Positionssensoreinrichtung 11 berührungslos zusammenzuwirken. Die Positionssensoreinrichtung 11, die zweckmäßigerweise in mindestens einer der Befestigungsnuten 14 angeordnet ist, enthält Sensormittel, die auf das Magnetfeld des Permanentmagneten 84 ansprechen und darauf basierend ein elektrisches Positionssignal ausgeben, das von einer elektronischen Steuereinrichtung verarbeitbar ist, die für den Betrieb der Drehantriebsvorrichtung 1 eingesetzt wird.
Exemplarisch sind beide Antriebseinheiten 24a, 24b mit jeweils einem Permanentmagnet 84 bestückt, wobei die Möglichkeit besteht, gleichzeitig beide Permanentmagnete 84 oder nur einen der beiden Permanentmagnete 84 für die Positionserfassung zu verwenden. Enthält die Drehantriebsvorrichtung 1 zwei Antriebseinheiten 24a, 24b, kann prinzipiell auch nur eine einzige dieser Antriebseinheiten 24a, 24b mit einem Permanentmagnet 84 bestückt sein.
Bei dem illustrierten Ausführungsbeispiel sind die beiden Permanentmagnete 84 in gleicher Weise ausgebildet und an der zugeordneten Antriebseinheit 24a, 24b angebracht.
Prinzipiell kann der Permanentmagnet 84 direkt an einer Antriebseinheit 24a, 24b befestigt sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn der Permanentmagnet 84 unabhängig von der Antriebseinheit 24a, 24b an dem aus Kunststoffmaterial bestehenden Führungselement 57 fixiert ist, sodass sich direkte Befestigungsmaßnahmen an der Antriebseinheit 24a, 24b erübrigen.
Das Führungselement 57 hat zweckmäßigerweise eine als Aufnahmetasche 85 bezeichnete taschenartige Aufnahmevertiefung, die eine bezüglich der Längsachse 62 radial orientierte und dem äußeren Umfangsbereich 87 des Führungselements 57 zugewandte Montageöffnung 86 besitzt, durch die hindurch der Permanentmagnet 84 in die Aufnahmetasche 85 eingesetzt ist. Der Permanentmagnet 84, der insbesondere einstückig ausgebildet und beispielhaft ein Stabmagnet ist, ist in die Aufnahmetasche 85 zweckmäßigerweise eingeklipst und somit formschlüssig gehalten. Er kann allerdings auch auf andere Weise fixiert sein, beispielsweise rein durch Klemmung und/oder durch eine Klebeverbindung.
Die Aufnahmetasche 85 befindet sich zweckmäßigerweise in dem dem Zahnstangenabschnitt 27 radial entgegengesetzten äußeren Umfangsbereich 87 des Führungselementes 57, wobei die Montageöffnung 86 von dem Zahnstangenabschnitt 27 abgewandt ist. Zweckmäßigerweise ist die Aufnahmetasche 85 in dem Verbindungsabschnitt 65 ausgebildet.
Die Aufnahmetasche 85 und folglich auch der darin fixierte Permanentmagnet 84 ist zweckmäßigerweise zu beiden axialen Endabschnitten 63, 64 und den dort befindlichen Führungsflächen 58a, 58b beabstandet. Zweckmäßig ist es, wenn sich die Aufnahmetasche 85 und folglich auch der Permanentmagnet 84 längsmittig in dem Führungselement 57 befinden. Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Aufnahmetasche 85 und folglich der Permanentmagnet 84 in der Hauptebene 6 des Antriebsgehäuses 2 liegen.
Das Magnetfeld des Permanentmagneten 84 wird durch das aus Kunststoff bestehende Führungselement 57 nicht beeinträchtigt und kann somit mit hoher Magnetfeldstärke auf die beabstandet dazu angeordnete Positionssensoreinrichtung 11 einwirken. Damit ist der Vorteil verbunden, hinsichtlich der Antriebseinheit 24a, 24b auf Materialien zurückgreifen zu können, bei denen es irrelevant ist, ob oder ob nicht sie über eine magnetische Leitfähigkeit verfügen. Beim Ausführungsbeispiel wird dies dadurch ausgenutzt, dass zumindest der Zahnstangenabschnitt 27, vorzugsweise aber die gesamte Antriebseinheit 24a, 24b aus einem kostengünstigen ferromagnetischen Stahl besteht.
Ein besonders geringer Einfluss ferromagnetischer Eigenschaften des Zahnstangenabschnittes 27 auf das Permanentmagnetfeld des Permanentmagneten 84 ergibt sich bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel zusätzlich dadurch, dass die Aufnahmetasche 85 für den Permanentmagnet 84 in der Achsrichtung der Längsachse 62 des Führungselementes 57 auf gleicher axialer Höhe mit den Befestigungszapfen 78 der Steckverbindungseinrichtung 77 ausgebildet ist. Da der Befestigungszapfen 78 in ein Befestigungsloch 79 des Zahnstangenabschnittes 27 eingreift, befindet sich dort lokal kein Material des Zahnstangenabschnittes 27, sodass der unmittelbare Nachbarbereich des Permanentmagneten 84 völlig frei ist von ferromagnetischen Materialien.
Die Drehantriebsvorrichtung 1 kann optional mit einer einstellbaren Hubvorgabeeinrichtung 88 ausgestattet sein, durch die die Hubendlagen der beiden Antriebseinheiten 24a, 24b mechanisch vorgebbar sind. Die Hubvorgabeeinrichtung 88 enthält exemplarisch zwei stößelförmige Hubbegrenzungselemente 89, die in die vordere Abschlusswand 22a eingeschraubt sind und stirnseitig in jeweils einen der Aufnahmeräume 15a, 15b hineinragen. Die Antriebseinheiten 24a, 24b können zur Hubbegrenzung auf das jeweils zugeordnete Hubbegrenzungselement 89 auflaufen. Die Axialposition der Hubbegrenzungselemente 89 ist verstellbar und in der eingestellten Position fixierbar, um den Hub der Antriebseinheiten 24a, 24b und folglich mittelbar auch den Drehwinkel der rotativen Abtriebsbewegung 43 variabel vorgeben zu können.
Zweckmäßigerweise ist die Hubvorgabeeinrichtung 88 mit einer Endlagen-Dämpfungseinrichtung 92 ausgestattet, die den Aufprall der Antriebseinheiten 24a, 24b an den Hubbegrenzungselementen 89 dämpft. Exemplarisch beinhaltet die Endlagen-Dämpfungseinrichtung 92 gummielastische Pufferelemente, die in die Hubbegrenzungselemente 89 eingesetzt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4970944 [0002]
DE 102015114363 A1 [0003]

Claims

Drehantriebsvorrichtung, mit einem Antriebsgehäuse (2), in dem mindestens ein länglicher Aufnahmeraum (15a, 15b) mit zu einer Hauptachse (6) des Antriebsgehäuses (2) paralleler Längsachse (16a, 16b) ausgebildet ist, in dem eine durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung unter Ausführung einer Antriebsbewegung (29) linear hin und her verschiebbare Antriebseinheit (24a, 24b) aufgenommen ist, die eine zur Längsachse (16a, 16b) des Aufnahmeraumes (15a, 15b) parallele Längsachse (30) hat und die an einer inneren Längsseite (39) eine zahnstangenartige Antriebsverzahnung (28) aufweist, die im Innern des Antriebsgehäuses (2) mit dem Abtriebszahnkranz (48) einer um eine zu der Hauptachse (3) rechtwinkelige Drehachse (5) relativ zu dem Antriebsgehäuse (2) drehbaren Abtriebseinheit (38) in Verzahnungseingriff steht, sodass aus der linearen Antriebsbewegung (29) der Antriebseinheit (24a, 24b) eine rotative Abtriebsbewegung (43) der Abtriebseinheit (38) resultiert, wobei die Antriebseinheit (24a, 24b) im Bereich ihrer der Antriebsverzahnung (28) entgegengesetzten äußeren Längsseite (55) mittels einer bezüglich der Antriebseinheit (24a, 24b) separaten Führungseinrichtung (56) an einem den Aufnahmeraum (15a, 15b) peripher begrenzenden Umfangswandabschnitt (40) des Antriebsgehäuses (2) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (56) mit der Antriebseinheit (24a, 24b) derart zu einer Baugruppe zusammengefasst ist, dass sie deren Antriebsbewegung (29) mitmacht, wobei sie mindestens ein an der Antriebseinheit (24a, 24b) befestigtes Führungselement (57) aufweist, das in einer die Antriebseinheit (24a, 24b) unter Aussparung der Antriebsverzahnung (28) nur partiell umschließenden Weise an dem von der Antriebsverzahnung (28) eingenommenen Längenabschnitt der Antriebseinheit (24a, 24b) angeordnet ist und an seiner der Antriebseinheit (24a, 24b) abgewandten radialen Außenseite mindestens eine Führungsfläche (58a, 58b) aufweist, mit der es gleitverschieblich an der Innenumfangsfläche (41) des den Aufnahmeraum (15a, 15b) peripher begrenzenden Umfangswandabschnittes (40) des Antriebsgehäuses (2) anliegt.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Antriebsgehäuse (2) zwei mit paralleler Längsausrichtung nebeneinander angeordnete und jeweils mit einer Führungseinrichtung (56) zu einer Baugruppe zusammengefasste Antriebseinheiten (24a, 24b) linear verschiebbar angeordnet sind, wobei die Abtriebseinheit (38) zwischen den beiden Antriebseinheiten (24a, 24b) angeordnet ist und mit ihrem Abtriebszahnkranz (48) mit den einander zugewandten zahnstangenartigen Antriebsverzahnungen (28) beider Antriebseinheiten (24a, 24b) in Verzahnungseingriff steht, wobei zweckmäßigerweise jede Antriebseinheit (24a, 24b) in einem eigenen Aufnahmeraum (15a, 15b) aufgenommen ist.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungselement (57) der Führungseinrichtung (56) einstückig ausgebildet ist und aus einem Kunststoffmaterial besteht.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (56) axial kürzer ist als die zahnstangenartige Antriebsverzahnung (28) und von der Antriebsverzahnung (28) axial beidseits überragt wird.
Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (56) nur ein einziges an der Antriebseinheit (24a, 24b) befestigtes Führungselement (57) aufweist.
Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Führungsfläche (58a, 58b) des mindestens einen Führungselementes (57) entsprechend der Krümmung der Innenumfangsfläche (41) des den Aufnahmeraum (15a, 15b) begrenzenden Umfangswandabschnittes (40) des Antriebsgehäuses (2) bogenförmig gekrümmt ist, wobei sich die Führungsfläche (58a, 58b) zweckmäßigerweise über einen Bogenwinkel erstreckt, der im Bereich von 180 Grad liegt.
Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungselement (57) der Führungseinrichtung (56) schalenförmig ausgebildet ist und an seiner der Antriebseinheit (24a, 24b) zugewandten radialen Innenseite (66) eine nutartige Montagevertiefung (67) aufweist, mit der voraus es radial außen reiterartig auf einen die Antriebsverzahnung (28) aufweisenden Zahnstangenabschnitt (27) der Antriebseinheit (24a, 24b) aufgesetzt ist, wobei der Zahnstangenabschnitt (27) in die Montagevertiefung (67) eintaucht.
Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungselement (57) der Führungseinrichtung (56) durch eine Steckverbindungseinrichtung (77) an der Antriebseinheit (24a, 24b) befestigt ist.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungselement (57) der Führungseinrichtung (56) im Bereich seiner der Antriebseinheit (24a, 24b) zugewandten radialen Innenseite (66) mindestens einen zu der Steckverbindungseinrichtung (77) gehörenden und nach radial innen vorstehenden Befestigungszapfen (78) aufweist, der in ein ebenfalls zu der Steckverbindungseinrichtung (77) gehörendes Befestigungsloch (79) der Antriebseinheit (24a, 24b) eingesteckt ist und in dem Befestigungsloch (79) gehalten ist, wobei der Befestigungszapfen (78) in dem Befestigungsloch (79) zweckmäßigerweise kraftschlüssig und/oder formschlüssig an der Antriebseinheit (24a, 24b) fixiert ist.
Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungselement (57) der Führungseinrichtung (56) eine zur Längsachse (30) der Antriebseinheit (24a, 24b) parallele Längsachse (62) hat und an seiner Außenseite mehrere mit axialem Abstand zueinander angeordnete streifenförmige Führungsflächen (58a, 58b) aufweist, die sich jeweils bogenförmig ein stückweit um die Längsachse (62) des Führungselementes (57) herum erstrecken, wobei das Führungselement (57) zweckmäßigerweise genau zwei solcher Führungsflächen (58a, 58b) aufweist.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Führungselement (57) der Führungseinrichtung (56) zwei streifenförmige Führungsflächen (58a, 58b) aufweist, die jeweils an einem der beiden axialen Endabschnitte (63, 64) des Führungselementes (57) angeordnet sind, wobei das Führungselement (57) einen sich zwischen den beiden axialen Endabschnitten (63, 64) erstreckenden Verbindungsabschnitt (65) aufweist, der zu dem Umfangswandabschnitt (40) des Antriebsgehäuses (2) durchgängig beabstandet ist, sodass das Führungselement (57) ausschließlich über die beiden Führungsflächen (58a, 58b) an dem Antriebsgehäuse (2) anliegt.
Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Führungselement (57) der Führungseinrichtung (56) mit einem zur Positionserfassung der Antriebseinheit (24a, 24b) dienenden Permanentmagnet (84) bestückt ist, wobei zweckmäßigerweise ein die zahnstangenartige Antriebsverzahnung (28) aufweisender Zahnstangenabschnitt (27) der Antriebseinheit (24a, 24b) aus einem Stahlmaterial mit ferromagnetischen Eigenschaften besteht.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (84) in einer in dem Führungselement (57) ausgebildeten, nach radial außen hin offenen Aufnahmetasche (85) fixiert ist, die zweckmäßigerweise in einem zwischen zwei axial zueinander beabstandeten Führungsflächen (58a, 58b) liegenden Bereich des Führungselementes (57) ausgebildet ist.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 13 in Verbindung mit Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmetasche (85) für den Permanentmagnet (84) mit Bezug zu einer zur Längsachse (30) der Antriebseinheit (24a, 24b) parallelen Längsachse (62) des Führungselementes (57) auf gleicher axialer Höhe mit einem Befestigungszapfen (78) der Steckverbindungseinrichtung (77) ausgebildet ist.
Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jede Antriebseinheit (24a, 24b) über mindestens einen Antriebskolben (25, 26) verfügt, der einen gummielastischen Dichtungsring (32) aufweist, der gleitverschieblich unter Abdichtung an der Innenumfangsfläche (41) des den Aufnahmeraum (15a, 15b) peripher begrenzenden Umfangswandabschnittes (40) des Antriebsgehäuses (2) anliegt, wobei der Antriebskolben (25, 26) in dem Aufnahmeraum (15a, 15b) eine zur Erzeugung der Antriebsbewegung (29) der Antriebseinheit (24a, 24b) mit einem fluidischen Druckmedium beaufschlagbare Antriebskammer (33, 34) begrenzt und wobei von dem Antriebskolben (25, 26) axial ein die zahnstangenartige Antriebsverzahnung (28) aufweisender Zahnstangenabschnitt (27) wegragt.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jede Antriebseinheit (24a, 24b) zwei axial zueinander beabstandete Antriebskolben (25, 26) aufweist, die in dem Aufnahmeraum (15a, 15b) jeweils eine von zwei fluidbeaufschlagbaren Antriebskammern (33, 34) begrenzen und die durch einen Zahnstangenabschnitt (27) miteinander verbunden sind.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnstangenabschnitt (27) der Antriebseinheit (24a, 24b) ein bezüglich jedes Antriebskolbens (25, 26) der Antriebseinheit (24a, 24b) separater Zahnstangenkörper (27a) ist, an dem jeder Antriebskolben (25, 26) der Antriebseinheit (24a, 24b) mittels einer Befestigungseinrichtung (76) fixiert ist und der zweckmäßigerweise als eine Vierkantstange mit rechteckigem Querschnittsprofil ausgebildet ist, die an einer ihrer vier Längsseiten die Antriebsverzahnung (28) aufweist.
Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Antriebsverzahnung (28) über die gesamte axiale Länge des Zahnstangenkörpers (27a) erstreckt und sich die beiden Antriebskolben (25, 26) jeweils direkt axial an die Antriebsverzahnung (28) anschließen.
Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Antriebskolben (25, 26) führungsringlos ausgebildet ist und nur über den Dichtungsring (32) am Antriebsgehäuse (2) anliegt.