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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Kreiskolbenmaschine mit mindestens
einem entlang eines zumindest teilweisen Kreisbogens gekrümmten Ringkanal,
in dem ein Kolben beweglich in einem eine Bewegung vermittelnden, über
einen Fluidanschluss einströmenden und über einen
anderen Fluidanschluss ausströmenden Fluid gelagert ist,
welcher über einen Hebel mit einem konzentrisch zu dem
Kreisbogen mit seiner Drehachse koaxial angeordneten Drehkörper
gekoppelt ist, wobei der Hebel durch einen in der Wandung des Ringkanals
in Bewegungsrichtung des Kolbens eingebrachten, gedichteten Spalt
zu dem Drehkörper geführt ist.
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Eine
Kreiskolbenmaschine dieser Art ist in der
DE 91 03 452 U1 angegeben.
Bei dieser bekannten Kreiskolbenmaschine in Form eines Öldruckmotors
wird in einem kreisringförmigen Gehäuse ein mit einem
Antrieb verbundener Kolben durch Öldruckbeaufschlagung
in Drehung versetzt. Hierzu wird in den rohrringförmigen
Innenraum des Gehäuses mittels einer Öldruckpumpe über
eine Öldruckleitung Öl zugeführt, um
eine Voreilung des Kolbens zu erzielen. Zur Vermeidung von Ölstau- Energieverlusten,
die durch einen Ölstau zwischen einer Kolbenwand und einer
Wand eines Schiebers entstehen können, wird Öl über
eine Saugleitung mittels einer zwischengeschalteten Absaugpumpe
in diesem Bereich beseitigt, wodurch ein kontinuierlich gleichmäßiger
Kolbenumlauf gewährleistet sein soll. Der Kolben ist an
einer radial durch einen Spalt aus dem rohrringförmigen
Gehäuse geführten umlaufbaren Kolbenscheibe angebracht,
die an einer zentralen Motorwelle befestigt ist. Wie der Querschnitt
nach
2 dieser Druckschrift zeigt, erstrecken sich die
beiden den Rohrringraum umgebenden Motorhälften über
die gesamte Querschnittsfläche des Motors, wobei die Welle durch
die Motorhälften hindurchgeführt ist. Bei der gezeigten
Ausführung kann sich der Öldruck innerhalb des
Zylinders nach seinem Einstrom in den Zylinderraum in beiden Richtungen
gleichermaßen ausbreiten, wobei die Saugleitung offenbar
in einem Ölsumpf endet. Bei diesem Aufbau wird keine fortwährende
Betriebsfunktion erreicht. Auch sind keine Angaben zu einer Abdichtung
gemacht, die jedoch für die Funktion wesentlich ist.
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In
der
DD 276 122 A1 ist
ein Hydraulikmotor mit Getriebewirkung angegeben, mit dem bei niedrigen
Drehzahlen bestimmte Drehwinkeleinstellungen möglich sind.
Dabei sind um ein Zahnrad auf einer Welle, die in einem Gehäuse
drehbar gelagert ist, radial Flachkolben mit keilförmiger
Spitze zum Zahnrad hin und einer T-förmigen Ausbildung
auf der dem Zahnrad abgewandten Seite in einer mit dem Gehäuse
fest verbundenen Segmenthülse gleitbeweglich angeordnet.
In einen Zylinderraum eindringendes Öl schiebt die Flachkolben
mit der keilförmigen Spitze in die Verzahnung des Zahnrads.
Durch die Teilungsdifferenz von Flachkolben und Zahnrad wird das
Zahnrad gedreht, wobei sich ständig mehrere Kolben im Eingriff
befinden. Durch die kontinuierliche, nacheinander erfolgende Beaufschlagung
der Flachkolben wird eine gleichförmige Drehbewegung erzeugt.
Bei dieser Gestaltung des Hydraulikmotors müssen eine Vielzahl
von Flachkolben in Abstimmung aufeinander bewegt werden, wobei deren
Bewegung in radialer Richtung erfolgt. Dieser für definierte
Drehwinkel einstellungen vorgesehene Aufbau ist relativ aufwändig und
nur für relativ langsame Drehbewegungen geeignet.
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Die
FR 2 500 075 A1 zeigt
einen weiteren Hydraulikmotor mit einem kreisbogenförmig
gekrümmten Kreiszylinder und darin angeordneten, von dem
Hydraulikmedium beaufschlagten Kolben, die an einer zentralen Welle
befestigt sind. Innerhalb des Zylinderraums sind Klappen beweglich
gelagert, die in Aussparungen der Zylinderwand hineingeschwenkt
werden, um den Weg des durchlaufenden Kolbens freizugeben. In diesem
Bereich ist jedoch keine wirksame Abdichtung der Kolben entlang
der Zylinderwand gegeben, so dass keine zuverlässige Funktion
gewährleistet ist. Auch können die Kolben den
Zylinderraum nur in Einschwenkrichtung der Klappen durchlaufen.
Ferner sind die Kolben und Klappen einem hohen Verschleiß unterworfen,
wodurch eine dauerhafte Funktion und ein hohes Drehmoment nicht
gewährleistet sind. Der Zylinderraum ist von miteinander
verbundenen Gehäusehälften eingefasst, die radial
zur Gehäusemitte hin ragende, an eine zentrale Welle angrenzende
Vorsprünge aufweisen. Zwischen den Vorsprüngen
ist ein Spalt freigelassen, durch den Hebelarme geführt
sind, die einerseits mit den Kolben und andererseits mit der zentralen
Welle verbunden sind, wobei zwischen den als Kreisscheibe ausgebildeten
Hebelarmen und den Vorsprüngen Dichtelemente angeordnet
sind. Die kreisscheibenförmigen Hebelarme sind mit Aussparungen
für einen Druckabbau versehen.
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Eine
weitere Kreiskolbenmaschine, die als Dosierpumpe ausgebildet ist,
zeigt die
GB 1 283 907 . Hierbei
sind in zwei sich konzentrisch gegenüberliegenden Teilkreiszylindern
gekrümmte Kolben mit daran angeschlossenen gekrümmten
Kolbenstangen gelagert, die von einer zentralen Welle in Hin- und Herbewegung über
einen an der Kolbenstange angreifenden Hebel bewegt werden, um eine
Flüssigkeit pulsförmig in genau dosierter Menge
zu pumpen. Die Kolbenstangen sind entsprechend dem Verlauf des Kreisbogens
durch deren Querschnittsfläche stirnseitig aus dem jeweiligen Teilkreiszylinder
herausgeführt und außerhalb des Zylinders mit
dem Hebel gekoppelt. Durch diesen Aufbau ist die Bewegung des Kolbens
bzw. der Welle auf einen relativ geringen Winkelbereich beschränkt,
wobei der Aufbau primär Synchronisierfunktion besitzt.
Außerdem ist eine exakte Führung und Kräfteübertragung
zwischen Welle und Kolben insbesondere bei relativ hohen Drehmomenten
schwierig und der Aufbau ist zum Übertragen hoher Kräfte
bzw. Momente ungeeignet.
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Weit
verbreitet sind auch geradlinig ausgedehnte Kolben-/Zylindereinheiten
für Antriebszwecke, beispielsweise zum Bewegen eines Hebelarms bei
einem Bagger. Hierbei ändert sich bei der Schwenkbewegung
der Hebelarm und dadurch auch das wirkende Moment und die Kräfte
insbesondere auch in den Lagerstellen.
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Die
DE 39 00 375 zeigt eine
Brennkraftmaschine mit in einem Ringraum gleichmäßig
umlaufenden Kolben. In diesen ringraumförmigen Zylinderraum
sind die vier Arbeitstakte einer Brennkraftmaschine in Reihe integriert.
Hierbei ist es schwierig, einen genau steuerbaren Bewegungsablauf über
die Bewegungsstrecke zu erreichen. Außerdem erfordert der
Aufbau aufwändige Maßnahmen zur Steuerung der
Verbrennung, Erzeugen des Brennstoffgemischs und Führung
der Abgase. Insbesondere auch bei langsamen Bewegungen und hohen
Drehmomenten ist es schwierig, eine derartige Maschine geeignet aufzubauen.
Um eine derartige Brennkraftmaschine geht es daher vorliegend nicht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreiskolbenmaschine mit
einem in dem Zylinderraum befindlichen Fluid, insbesondere einer
inkompressiblen Flüssigkeit, bereit zu stellen, mit der Bewegungsabläufe
auch bei Übertragung hoher Drehmomente mit hoher Genauigkeit
steuerbar sind.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Hierbei ist vorgesehen, dass in den Spaltbereich zwischen dem Hebel
und den beidseitig benachbar ten Wandabschnitten zum Verhindern eines
Fluidaustritts Dichtmittel eingebracht sind.
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Dieser
Aufbau ergibt eine stabile Kopplung zwischen Kolben und Drehkörper. Über
die Länge des Hebels und/oder den Kanalquerschnitt bzw.
die wirksame Fläche des Kolbens kann eine Anpassung an
die Erfordernisse des jeweiligen Einsatzzwecks in weiten Bereichen
erfolgen. Auch bei hohen Drehmomenten, beispielsweise für
Antriebszwecke, ist eine genaue Steuerung der Bewegungsabläufe
z. B. über ein Programm in einer Steuereinrichtung möglich, insbesondere
wenn eine Flüssigkeit als inkompressibles Fluid verwendet
wird. Bei einem Antrieb kann die Steuerung vermittels einer exakt
arbeitenden Pumpe und in gewünschter Weise ansteuerbarer Schaltventile
erfolgen. Der Querschnitt des Kolbens bzw. Kanalraums braucht nicht
kreisförmig zu sein, sondern kann auch eine praktisch beliebige
andere Form aufweisen. Auch braucht der Hebel nicht an der dem Drehkörper
unmittelbar gegenüberliegenden Seite der Kanalwandung herausgeführt
zu werden, sondern der Spalt kann beispielsweise auch an der Oberseite
oder Unterseite des Ringkanals angeordnet sein, wobei der Ringkanal
mit seinem Gehäuse auf der Bewegungsebene des Hebels aufgebaut
werden kann. Unterstützt durch die Abdichtung werden hohe
Antriebskräfte und genaue Bewegungsabläufe erzielbar.
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Eine
vorteilhafte Führung des Hebels und Abdichtung des Spalts
wird dadurch erreicht, dass der Hebel über seinen gesamten
Bewegungsbereich entlang der Spaltlänge z. B. als Kreisring
oder Kreisscheibe ausgedehnt ist.
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Vorteilhafte
Maßnahmen für die Abdichtung bestehen des Weiteren
darin, dass die Wandung des Ringkanals im Spaltbereich in radialer
Richtung verbreitert ist.
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Zu
einem stabilen, dichten Aufbau tragen des Weiteren die Maßnahmen
bei, dass der Hebel einerseits und die dem Spalt beidseitig benachbarten Wandbereiche
des Ringkanals andererseits mit ineinander greifenden komplementären
Haltestrukturen versehen sind, deren Haltekräfte einem Öffnen des
Spalts entgegengerichtet sind.
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Hierbei
sind des Weiteren die Maßnahmen von Vorteil, dass die Haltestruktur
an dem Ringkanal als beidseitig entlang dem Spalt verlaufende radiale Vorsprünge
und die komplementäre Haltestruktur an dem Hebel als eine
im Querschnitt klauenartige Klemme ausgebildet sind.
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Der
Aufbau und die Funktion werden ferner dadurch begünstigt,
dass der Hebel in Draufsicht die Form einer Kreisscheibe oder eines
Kreisausschnittes besitzt oder dass der Ringkanal unmittelbar an den
Außenumfang des Drehkörpers angrenzt. Zum Ankoppeln
an dem Drehkörper, beispielsweise eine Welle, können
axial ein- oder beidseitig angebrachte Wellenstümpfe dienen.
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Für
den Aufbau und die Montage sind auch die Maßnahmen von
Vorteil, dass der Ringkanal bezüglich der Bewegungsebene
des Kolbens aus zwei miteinander verbundenen Halbschalen zusammengesetzt
ist. Die Halbschalen können dabei auf beiden Seiten des
Ringkanals vorteilhafte an Flanschen miteinander verschraubt sein
und können unterschiedliche Außenkontur aufweisen.
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Verschiedene
weitere Ausgestaltungsvarianten ergeben sich dadurch, dass der Drehkörper
bezüglich des Ringkanals außen oder innen angeordnet,
insbesondere eine zentrale Welle ist, und dass der Hebel mittels
einer Nabe an die Welle gekoppelt ist, die eine Kraftübertragung
in beiden Drehrichtungen oder nur in einer Drehrichtung bewirkt
und in der anderen Drehrichtung einen Freilauf bewirkt.
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Vorteilhafte
weitere Maßnahmen bestehen darin, dass mindestens zwei
unabhängig voneinander umlaufende Kolben in einem 360° umfassenden Zylinder
angeordnet sind oder dass mindestens zwei Ringkanäle an
einen Drehkörper gekoppelt sind, die auf sich radial gegenüberliegenden
Seiten des Drehkörpers angeordnet sind und/oder axial versetzt
sind. Mit mehreren Ringkanälen kann bei Parallelbetrieb
z. B. das Antriebsmoment erhöht oder umgekehrt eine Pumpleistung
vergrößert werden. Bei sich radial gegenüberliegender
Anordnung mindestens zweier Ringkanäle kann durch entsprechende
Steuerung eine fortlaufend um 360° umlaufende Bewegung
des Drehkörpers bei einem Antrieb erreicht werden. Durch
einen zusätzlichen Axialversatz können Aufbauten
mit verschiedener Überlappung der Ringkanäle verwirklicht
werden.
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Eine
Steuerung über größere Winkelbereiche
kann z. B. dadurch erreicht werden, dass mindestens zwei unabhängig
voneinander umlaufende Kolben in einem 360° umfassenden
Kanal angeordnet sind oder dass mindestens zwei Ringkanäle
an einen Drehkörper derart gekoppelt und betrieben sind,
dass die Kolben phasenverschoben arbeiten. Bei zwei voneinander
unabhängig in einem Ringkanal arbeitenden Kolben wird jeweils
immer einer durch ein ansteuerbares Verriegelungselement in seiner
Bewegung relativ zu dem Kanal gesperrt.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung für die Bewegungssteuerung
besteht darin, dass Fluidanschlüsse der Ringkanäle
in der Weise miteinander verbunden sind, dass eine Rückführung
des einen Kolbens durch den Antrieb des anderen Kolbens geschieht.
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Ist
vorgesehen, dass die Ausdehnung des Kolbens in Bogenrichtung des
Kreiszylinders verstellbar ist, so ergeben sich exakte Justiermöglichkeiten.
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Ein
für eine zuverlässige Funktion vorteilhafter Aufbau
besteht ferner darin, dass die Kreiskolbenmaschine als Aggregat
für eine Hin- und Herbewegung ausgebildet ist, wobei die
Anschlüsse wechselseitig zum Einströmen oder Ausströmen
des Fluids steuerbar sind, dass die Wandung des Ringkanals im Spaltbereich
eine erhöhte Brei te aufweist, dass der Hebel einerseits
und die dem Spalt beidseitig benachbarten Wandbereiche des Ringkanals
andererseits mit ineinander greifenden komplementären Haltestrukturen
versehen sind, deren Haltekräfte einem Öffnen
des Spaltes entgegengerichtet sind, und dass die Haltestruktur an
dem Ringkanal als beidseitig entlang dem Spalt verlaufende radiale
Vorsprünge und die komplementäre Haltestruktur
an dem Hebel als eine im Querschnitt klauenartige Klemme ausgebildet
ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen für vielfältige Anwendungsmöglichkeiten,
beispielsweise den Drehkranz eines Krans, ergeben sich dadurch, dass
der außen angeordnete Drehkörper als Außen-Drehring
und/oder der innen angeordnete Drehkörper als Innen-Drehring
ausgebildet sind und mit einer unteren und/oder oberen Tragkonstruktion
versehen sind.
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Dabei
bestehen vorteilhafte Maßnahmen darin, dass der Drehkörper
an einem Gehäuseteil des Ringkanals mittels Kugeln oder
Walzen gelagert ist.
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Zu
einer zuverlässigen Abdichtung tragen die Maßnahmen
bei, dass die Dichtmittel von ihrer von der Hebeloberfläche
abgekehrten Seite her mit Druckkraft beaufschlagt sind.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, dass
zwei Hebel mit zwei in dem Ringkanal laufenden Kolben vorhanden
sind und dass eine Verriegelungsvorrichtung mit Verriegelungsmitteln
vorgesehen ist mittels deren jeweils ein Drehkörper mit
dem zugehörigen Kolben festsetzbar ist und der stillstehende
Kolben einen Kanalboden zum Treiben des jeweils anderen Kolbens
mit dem diesem zugeordneten Drehkörper bildet.
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Eine
vorteilhafte Anwendung besteht darin, dass die Kreiskolbenmaschine
als Lenkantrieb eines gelenkten Rades eingesetzt wird. Bei mehreren
gelenkten Rädern er geben sich über ein einfach
anpassbares Steuerprogramm individuelle, aufeinander abgestimmte
Steuerungen des Lenkeinschlags der Einzelräder eines Fahrzeugs.
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Eine
weitere vorteilhafte Anwendung besteht darin, dass die Kreiskolbenmaschine
als Drehantrieb eines Rades eingesetzt wird, so dass bei einem Fahrzeug
z. B. jedem Rad ein individueller Antrieb mit zentraler oder dezentraler
Steuerung zugeordnet werden kann.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Kreiskolbenmaschine in Draufsicht in einer schematischen Schnittdarstellung,
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2 die
Kreiskolbenmaschine im Querschnitt bezüglich des Ringkanals
in schematischer Darstellung,
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3 einen
Ausschnitt der Kreiskolbenmaschine im Bereich einer Ankopplung eines
Drehkörpers in Form einer Welle,
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4 eine
schematische Darstellung einer Kopplung zweier Ringkanäle,
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5 einen
Ausschnitt der Kreiskolbenmaschine im Bereich der Kopplung zwischen
einem Ringkanal und einem Hebel, der zwischen Kolben und Welle verläuft,
im Querschnitt,
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6 einen
Ausschnitt eines Aufbaubeispiels der Kreiskolbenmaschine mit außen
liegendem Drehkörper,
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7 einen
Ausschnitt eines Aufbaubeispiels mit innen liegendem Drehkörper,
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8 einen
Ausschnitt der Kreiskolbenmaschine in einem Abdichtbereich und
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9A und 9B einen
Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Kreiskolbenmaschine
mit zwei Hebeln und einem gemeinsamen Ringkanal.
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Die 1 zeigt
einen Schnitt durch eine Kreiskolbenmaschine senkrecht zu einem
Drehkörper in Form einer Welle 7 in schematischer
Darstellung. Ein Kolben 2 wird in einem sich entlang einem Teilkreis
um mehr als 180° erstreckenden Ringkanal 1, beispielsweise
Kreiszylinder, geführt und überträgt durch
einen Hebel 5, der z. B. als kreisförmige Scheibe
ausgebildet ist, die Bewegung des Kolbens über eine Nabe 6 auf
die Welle 7.
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Der
Kolben 2 wird z. B. als Antriebsglied durch Einpumpen eines
vorteilhafterweise inkompressiblen Fluids durch einen entsprechenden
Fluidanschluss 3 oder 4 und Abführen
des Fluids über den anderen Fluidanschluss 4 bzw. 3 bewegt.
Auf der Welle 7 sitzt zur Kopplung zwischen dem Hebel 5 und der
Welle die Nabe 6, die in verschiedener Weise ausgeführt
sein kann, beispielsweise zur Übertragung des Drehmoments
auf die Welle 7 in einer Richtung und Freilauf in der anderen
Richtung oder zur Drehmomentübertragung in beiden Richtungen.
Bereits bei nur einem Ringkanal 1 und entsprechender Bauweise
des Kolbens 2 kann ein relativ großer Winkelbereich
zwischen z. B. 180° und 320° abgedeckt werden,
so dass der Kreiskolbenantrieb als Aggregat für eine Hin-
und Herbewegung beispielsweise für die Lenkung einzelner
Räder bei einem Fahrzeug, wie etwa einem Gabelstapler,
vorteilhaft verwendet werden kann.
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Bei
einer Ausgestaltung des Kreiskolbenantriebs können auch
zwei oder mehr Ringkanäle 1 bzw. Kreiszylinder
vorgesehen sein, die in gleicher Richtung parallel betrieben werden
oder die in entgegen gesetzter Richtung ihre Drehmomente übertragen,
wobei der jeweils andere Hebel im Freilauf bezüglich der
Welle 7 betrieben wird. Oder die Ringkanäle 1 können
bezüglich der Welle auf radial gegenüberliegenden
Seiten gegebenenfalls axial bezüglich der Welle versetzt
angeordnet sein, so dass mittels mehrerer Ringkanäle 1 durch
phasenversetzte Ansteuerung auch eine fortlaufende Rotationsbewegung
der Welle um 360° realisiert werden kann. Auch kann durch
die Steuerung bei unverändertem Aufbau des Antriebsaggregates
durch entsprechende Ansteuerung von Schaltventilen 11 dasselbe
Antriebsaggregat einmal im Parallelbetrieb der Ringkanäle 1 und
das andere Mal im versetzten Betrieb besteuert werden. Auch Mischformen
sind möglich. Es können also mit derselben Maschine
unterschiedliche Drehmomentbereiche und Winkelbereiche der Bewegung abgedeckt
werden.
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Eine
andere Ausführungsform besteht darin, dass zwei Kolben
in demselben Ringkanalraum arbeiten, wobei den Kolben getrennte,
axial versetzte Hebel zugeordnet sind, welche über freischaltbare Verriegelungselemente,
wie z. B. Sperrklinken, über eine Nabe mit der Welle 7 gekoppelt
sind, wie in 3 schematisch dargestellt. Auf
diese Weise sind die Kolben relativ zueinander in dem Zylinderraum bewegbar,
um durch geeignete Steuerung den Antrieb zu bewirken.
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2 zeigt
einen axialen Schnitt der Kreiskolbenmaschine. Auf der linken Seite
ist der Kolben 2 in dem Ringkanal 1 bzw. Kreiszylinder
zu sehen. In dieser Darstellung wird deutlich, wie der Hebel 5,
z. B. realisiert durch eine kreisförmige Scheibe, in den Ringkanal 1 hineinreicht
und mit dem Ringkanal 1 den Hohlraum abschließt.
Dabei ist der Hebel 5 mit dem Kolben 2 fest verbunden.
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3 zeigt
einen Querschnitt der Kreiskolbenmaschine im Bereich der Welle 7 und
der Nabe 6. Hierbei ist ein Freilauf mittels Verriegelungselementen
in Form von Klin ken 8 und Noppen 9 bzw. einer Zahnung
gebildet, wobei sich die Sperrklinken 8 in Antriebsrichtung
an steilen Flanken der Noppen 9 bzw. Zahnung abstützen,
während die Klinken 8 in Freilaufrichtung über
die flachen Flanken der Noppen 9 bzw. Zahnung hinweggleiten.
Ein derartiger Sperrklinkenmechanismus kann mit in beiden Richtungen schwenkbaren
Doppelklinken auch in der Weise aufgebaut sein, dass ein Antrieb
einerseits und Freilauf andererseits in beiden Richtungen ermöglicht
wird, wozu entsprechend steile und flache Zahnflanken in unterschiedlicher
Richtung an der Welle oder Nabe z. B. axial versetzt vorgesehen
sind, mit denen die dann ebenfalls axial versetzten Sperrklinken
zusammenwirken. Zum Verstellen der Sperrklinken ist z. B. ein Schaltmagnet
oder Hydrauliksteller vorgesehen.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung zur Kopplung zweier Ringkanäle 1 zu
einem Kreiskolbenantrieb. Die Kopplung ermöglicht es, bei
einem entsprechenden Anschluss an das Schaltventil 11, die
Welle 7 mit konstantem Drehmoment anzutreiben bzw. das
Fluid mit konstantem Fluss mittels einer Pumpe 15 zu pumpen.
Hierzu werden die Fluidanschlüsse 4A und 3B bzw. 3A und 4B über
eine Verbindungsleitung 10 verbunden, so dass während
der eine Kolben (z. B. 2A) die Welle 7 antreibt,
der andere Kolben (z. B. 2B) zurückgeführt
wird. Der Pfeil in 4 deutet die Richtung an, in
der eine Kraft auf die Welle 7 ausgeübt werden
kann.
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5 zeigt
eine Ausführung der Kreiskolbenmaschine, bei der ein Druck
auf die Wandung des Ringkanals 1 durch eine an dem Hebel 5 angebrachte
klauenartige Klemme 12 aufgenommen wird. Dadurch kann die
Wandung z. B. deutlich dünner ausgeführt werden
als ohne eine derartige Klemme oder die Kreiskolbenmaschine kann
für deutlich höheren Druck ausgelegt werden. An
den beidseitigen Vorsprüngen 14 im Spaltbereich,
die von der Klemme 12 übergriffen werden, können
im Spaltbereich zu den beiden angrenzenden Hebelflächen
Dichtungselemente 13, insbesondere Dichtungsringe, vorteilhaft eingesetzt
werden.
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Ein
kurzer Hebel 5 wird z. B. dadurch erreicht werden, dass
die Welle 7 und der Ringkanal 1 im Spaltbereich
aneinander grenzen und z. B. eine Abdichtung in der Weise vorgenommen
wird, wie in 5 gezeigt.
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Weiterhin
ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Ringkanäle 1 z.
B. in der mittleren Bewegungsebene der Kolben 2 aus zwei
Teilen zusammengesetzt sind, so dass der Kolben 2 und die
Dichtungen 13 problemlos eingesetzt werden können.
Hierbei kann z. B. auch auf der Außenseite der Ringkanäle 1 ein Flansch
zum Verspannen der beiden Halbschalen des Kreiszylinders 1 angeformt
sein.
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Die
beschriebene Grundeinheit der Kreiskolbenmaschine lässt
sich für verschiedene Zwecke einsetzen, beispielsweise
als zentraler oder dezentraler Lenkantrieb von Rädern,
als Drehantrieb von Rädern, als hydraulischer Stellmotor,
in Kombination als hydraulische Pump-/Motorenanordnung z. B. zum Nachbilden
einer Kardanwelle und dgl.
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Eine
Ausgestaltungsvariante für den Antrieb eines Drehkörpers,
der außen bezüglich des Ringkanals 1 bzw.
Kreiszylinders angeordnet ist, zeigt 6. Der außen
angeordnete Drehkörper ist dabei an einem Gehäuseabschnitt
des Ringkanals 1, und zwar an einer oberen Gehäusehälfte,
zusätzlich zu dem Hebel, der auch hierbei beispielsweise
als Kreisscheibe ausgebildet ist, mittels eines Kugellagers gelagert.
Entsprechend ist der Hebel 5 in Form der Treibscheibe durch
einen Spalt am äußeren Umfang des Ringkanals 1 herausgeführt
und im Spalt mittels der Dichtmittel 13 abgedichtet. Auf
der Treibscheibe ist der Drehkörper, vorliegend ausgebildet
als Außen-Drehring 20, angebracht und seinerseits
mit einer oben liegenden Tragkonstruktion 31 versehen, auf
der dann ein zu drehender Aufbau, beispielsweise ein Krangerüst,
montiert werden kann. Auch eine Tragkonstruktion 30 an
der Unterseite des Außen-Drehrings 20 ist ohne
Weiteres realisierbar, soweit entsprechende Anforderungen zu erfüllen
sind. Auch das Gehäuse des Ringkanals 1 kann in
vielfältiger Weise aufgebaut und mit einer für
den jeweiligen Fall geeigneten Basis verbunden sein. Der Außen-Drehring 20 ist
z. B. über ein Vier-Punkt-Lagerteil an dem Gehäuse
des Ringkanals 1 gelagert. Alternativ kann die Treibscheibe,
soweit erforderlich, auch durch einen oben oder unten (Nord- bzw.
Südseite) des Ringkanals 1 angeordneten Spalt
herausgeführt sein und selbst außerhalb des Spalts
z. B. nach außen oder innen horizontal oder schräg
weiter verlaufen.
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7 zeigt
eine Ausgestaltung der Kreiskolbenmaschine, bei der der Drehkörper
als Innen-Drehring 21 ausgeführt ist, an dem ebenfalls eine
oben liegende Tragkonstruktion 31 angekoppelt ist. Hierbei
ist eine zusätzliche Lagerung über ein Kugellager
im unteren Bereich eines Abschnitts des Ringkanal-Gehäuses
vorgesehen. Auch hierbei kann alternativ eine untere Tragekonstruktion
an dem Innen-Drehring 21 vorgesehen sein und eine untere Tragekonstruktion 30 zur
Aufnahme des Ringkanal-Gehäuses. Alternativ kann auch bei
dieser Ausführung, soweit zweckmäßig,
ein Spalt für den Hebel 5 auf der Oberseite oder
der Unterseite des Ringkanals 1 angeordnet sein. In jedem
Falle ist auch hierbei eine zuverlässige Abdichtung mit
Dichtmitteln 13 erforderlich.
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8 zeigt
eine nähere Ausgestaltung der Abdichtmittel 13.
Diese sind in eine Ringnut an dem Gehäuseteil im Spaltbereich
eingebracht und so ausgelegt, dass sie in axialer und radialer Richtung
eine zuverlässige Abdichtung um den Ringkanal 1 zu
dem Hebel 5 hin bilden. Hierzu wird die von der Oberfläche
des Hebels 5 abgelegene Außenseite des Dichtmittels 13 mit
einem Anpressdruck, beispielsweise über ein Fluid bewirkt,
bei dem es sich um dasselbe Fluid wie in dem Ringkanal 1 handeln
kann, welches über getrennte Kanäle zugeführt
wird. Der hydraulische Druck kann dabei geeignet eingestellt und
z. B. mittels Ventilen gesichert werden. Auch in dem Raum des Ringkanals
können, soweit vorhanden, Übergänge zwischen
Gehäuseteilen, zwischen Gehäuse und Kolben und/oder
Hebel 5 mit weiteren Dichtmitteln ab gedichtet werden, die
zugleich auch, wo erforderlich, mit angepassten Führungsflächen
ausgestattet sind. Die Anpressung kann dabei in der vorstehend genannten
Weise erfolgen.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Kreiskolbenmaschine ist in den 9A (teilweise
geschnittener Ausschnitt in Draufsicht) und 9B (teilweise
geschnittener Ausschnitt im Querschnitt) gezeigt. Bei dieser Ausgestaltung
sind zwei getrennte Hebel 5, die vorzugsweise als Treibscheiben
ausgebildet sind, mit zwei in demselben Ringkanal 1 angetriebenen
Kolben 2 verbunden. Eine Treibscheibe 5 wird dabei über
ein z. B. hydraulisches oder elektromechanisches Verriegelungssystem
mit Verriegelungsmitteln 16 festgehalten und bildet einen
Boden im Ringkanal, gegen den sich ein Druck zum Antrieb der freien Treibscheibe 5' mit
dem anderen Kolben 2 aufbauen kann. Hierdurch kann die
bewegliche Treibscheibe 5' z. B. zu einem Umlauf von ca.
315° ausgelegt sein, wonach hydraulisch bzw. (bei entsprechender
Ausbildung) das Verriegelungsmittel 16 elektromechanisch umgeschaltet
wird. Die zuvor angetriebene Treibscheibe 5' mit ihrem
Kolben 2 wird mit dem zugeordneten Verriegelungsmittel 16 festgesetzt
und die bisher festliegende Treibscheibe 5 wird entriegelt
und freigegeben. Durch dieses wechselseitige Umschalten der umlaufenden
Kolben 2 mit ihren Treibscheiben 5, 5' ergibt
sich ein beliebiger Drehwinkel. Für die Steuerung ist eine Ölzuführung 17 und
ein Rücklauf vorteilhaft über das Gehäuse,
die Treibscheiben 5 bzw. 5' und Kolben 2 gebildet,
wie aus den 9A und 9B ersichtlich.
Dieser Aufbau kann in Verbindung mit den zuvor beschriebenen Drehkörpern
in verschiedener Weise an unterschiedliche Anwendungen und Aufbauten
angepasst werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 9103452
U1 [0002]
- - DD 276122 A1 [0003]
- - FR 2500075 A1 [0004]
- - GB 1283907 [0005]
- - DE 3900375 [0007]