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Die
Erfindung betrifft eine fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung,
mit einer fluidbetätigten ersten Drehantriebseinheit, die
eine sich zwischen zwei Kopfstücken erstreckende schlauchförmige
erste Torsionsmembran aufweist, die eine erste Antriebskammer umschließt,
durch deren Fluidbeaufschlagung eine relative Drehbewegung zwischen
den beiden Kopfstücken hervorrufbar ist.
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Eine
aus der
DE 20
2005 019 238 U1 bekannte Drehantriebsvorrichtung dieser
Art enthält eine einzige, einfachwirkend arbeitende Drehantriebseinheit
mit zwei relativ zueinander verdrehbaren Kopfstücken, die
mittels einer schlauchförmigen Torsionsmembran miteinander
verbunden sind. Die Torsionsmembran ist an jedem Kopfstück
zum einen axial zugfest und zum anderen derart drehfest angebracht,
dass sie jeweils ein Antriebsdrehmoment übertragen kann.
Die schlauchförmige Torsionsmembran ist so strukturiert,
dass sie bei Fluidbeaufschlagung der von ihr begrenzten Antriebskammer
eine radiale Aufweitung erfährt und gleichzeitig um ihre Längsachse
tordiert. Indem sich die beiden Kopfstücke in axialer Richtung
aneinander abstützen, resultiert aus der Fluidbeaufschlagung
der Torsionsmembran ein auf die beiden Kopfstücke ausgeübtes
Antriebsdrehmoment. Wird eines der Kopfstücke festgehalten,
führt folglich das andere Kopfstück eine rotative
Antriebsbewegung aus, die sich für beliebige Antriebszwecke
abgreifen lässt, beispielsweise für die Betätigung
eines Prozessventils.
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Eine
vergleichbare Drehantriebsvorrichtung ist auch aus der
EP 1 059 459 B1 bekannt.
Sie unterscheidet sich von der vorgenannten Drehantriebsvorrichtung
durch die Integration der die beiden Kopfstücke axial abstützenden
Mittel in die von der Torsionsmembran umschlossene Antriebskammer.
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Es
existieren Anwendungsfälle, bei denen zumindest zeitweilig
eine erhöhte Antriebskraft gefordert ist, bei denen die
Erzeugung eines relativ großen Abtriebsdrehwinkels wünschenswert
wäre und/oder die es zweckmäßig erscheinen
lassen, ein Abtriebsteil wahlweise in einer von zwei möglichen
Drehrichtungen aktiv anzutreiben. Für solche Anwendungen wurde
in der
DE 203 15 087
U1 bereits eine Drehantriebsvorrichtung vorgeschlagen,
die über zwei parallelgeschaltete fluidbetätigte
Drehantriebseinheiten verfügt, die über Freilaufkupplungen
mit einem Abtriebsteil zusammenwirken. Jede Drehantriebseinheit besteht
aus einem Kontraktionsantrieb, der eine bei Fluidbeaufschlagung
axial kontrahierende Kontraktionsmembran aufweist, welche an stirnseitigen
Kopfstücken fixiert ist. Die beiden Kontraktionseinheiten sind
nebeneinander angeordnet.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehantriebsvorrichtung
der vorgenannten Art zu schaffen, die bei kompakten Abmessungen vielseitige
Anwendungsmöglichkeiten bietet.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe verfügt die Drehantriebsvorrichtung
zusätzlich zu der fluidbetätigten ersten Drehantriebseinheit über
eine fluidbetätigte zweite Drehantriebseinheit, die eine
sich ebenfalls zwischen zwei Kopfstücken erstreckende schlauchförmige
zweite Torsionsmembran aufweist, die eine zweite Antriebskammer
umschließt, durch deren Fluidbeaufschlagung eine relative
Drehbewegung zwischen den beiden an der zweiten Torsionsmembran angeordneten
Kopfstücken hervorrufbar ist, wobei die zweite Torsionsmembran
die erste Torsionsmembran in koaxialer Anordnung umschließt
und die zweite Antriebskammer eine koaxial zwischen den beiden Torsionsmembranen
angeordnete Ringkammer ist.
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Die
Drehantriebsvorrichtung verfügt somit über zwei
vorzugsweise unabhängig voneinander betreibbare Drehantriebseinheiten
mit einander konzentrisch umschließenden Torsionsmembranen.
Die hieraus resultierende axiale Verschachtelung der beiden Drehantriebseinheiten
ermöglicht die Einhaltung kurzer Längenabmessungen,
so dass Bauformen möglich sind, bei denen die Drehantriebsvorrichtung nicht
oder nur unwesentlich länger baut als eine mit nur einer
Drehantriebseinheit ausgestattete Drehantriebsvorrichtung. Die Mehrfachausstattung
an Drehantriebseinheiten ermöglicht je nach gewählter
weiterer Ausstattung der Drehantriebsvorrichtung beispielsweise
die Erzeugung eines sehr hohen Abtriebsdrehmomentes – wenn
beide Drehantriebseinheiten gleichzeitig aktiv sind – und/oder
die Realisierung von Abtriebsdrehbewegungen mit großem Drehwinkel – wenn
die Drehantriebseinheiten nacheinander mit der gleichen Drehrichtung
wirksam sind – und/oder alternierende Drehbewegungen mit
wechselndem Richtungssinn – wenn die beiden Drehantriebseinheiten
für unterschiedliche Abtriebsdrehrichtungen ausgelegt sind
und abwechselnd betätigt werden.
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Werden
die Torsionsmembranen in die gleiche Richtung drehend betrieben,
lässt sich trotz kompakter Abmessungen der Drehantriebsvorrichtung ein
hohes Abtriebsdrehmoment erzeugen, wenn eine gleichzeitige Aktivierung
stattfindet. Denkbar ist allerdings auch eine zeitlich aufeinanderfolgende
Aktivierung, um in Abhängigkeit von der Auslegung der einzelnen
Drehantriebseinheiten mit ein und derselben Drehantriebsvorrichtung
unterschiedliche Abtriebsdrehmomente generieren zu können.
Wenn die Torsionsmembranen zur Erzeugung von einander entgegengesetzten
Abtriebsbewegungen ausgelegt sind, können Drehmomente in
unterschiedlichen Richtungen erzeugt werden, was beispielsweise
nutzbar ist, um Prozessventile aktiv zu öffnen und zu schließen. In
Verbindung mit einer oder mehreren Freilaufkupplungen lassen sich
auch unidirektional getaktete Drehbewegungen und somit Drehbewegungen
mit großem Drehwinkel realisieren. Bei all diesen Anwendungen
besteht der Vorteil, dass die fluidisch beaufschlagbaren Antriebskammern
statisch abgedichtet werden können, was einem frühzeitigen
Verschleiß und einer unerwünschten Leckage entgegenwirkt.
Unabhängig vom Anwendungsfall zeichnet sich die Drehantriebsvorrichtung
vor allem auch durch ein hohes Anfangsdrehmoment aus.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Damit
sich die beiden Drehantriebseinheiten bei ihrer Aktivierung nicht
gegenseitig störend beeinflussen, kann eine einen ringförmigen
Querschnitt aufweisende starre Trennwand in koaxialer Ausrichtung
zwischen den beiden Torsionsmembranen angeordnet sein. Sie begrenzt
gemeinsam mit der zweiten Torsionsmembran die zweite Antriebskammer, wobei
sie zweckmäßigerweise einen ausreichend großen
radialen Abstand zu der innen liegenden ersten Torsionsmembran aufweist,
um deren radiale Ausdehnung bei der Erzeugung eines Drehmomentes
nicht zu beeinträchtigen.
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Die
beiden Kopfstücke einer jeweiligen Drehantriebseinheit
stützen sich zweckmäßigerweise unter
Gewährleistung ihrer radialen Verdrehbarkeit in der Achsrichtung
der sich zwischen ihnen erstreckenden Torsionsmembran aneinander
ab. Auf diese Weise werden sie bei Aktivierung einer Drehantriebseinheit
nur relativ zueinander verdreht und führen keine axiale
Relativbewegung aus. Letzteres begünstigt die Einhaltung
geringer Längenabmessungen für die Drehantriebsvorrichtung.
Die axiale Abstützung zwischen den Kopfstücken
der ersten Drehantriebseinheit findet zweckmäßigerweise
innerhalb der ersten Torsionsmembran statt, während die
gegenseitige Abstützung der Kopfstücke der zweiten
Torsionsmembran bevorzugt außerhalb dieser zweiten Torsionsmembran
erfolgt.
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Zur
Ansteuerung der Drehantriebseinheiten mündet zweckmäßigerweise
in jede Antriebskammer ein geeigneter Steuerkanal zur Fluidübertragung, wobei
zweckmäßigerweise jede Antriebskammer individuell
mit einem eigenen Steuerkanal kommuniziert. Letzteres begünstigt
die voneinander unabhängige Betätigung der beiden
Drehantriebseinheiten. Prinzipiell wäre es aber auch denkbar,
die beiden Antriebskammern an einen gemeinsamen Steuerkanal anzuschließen,
um eine stets einheitliche Betätigung zu gewährleisten.
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Entsprechend
den Anforderungen des Anwendungsfalls können die Torsionsmembranen
derart ausgebildet und angeordnet sein, dass die von ihnen bei Fluidbeaufschlagung
der zugeordneten Antriebskammer erzeugbaren Abtriebsdrehmomente entweder
gegensinnig oder gleichsinnig orientiert sind.
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Ein
bevorzugter Aufbau der Torsionsmembranen sieht vor, dass sie jeweils
einen gummielastischen Schlauchkörper mit eingebetteter,
eine hohe Zugfestigkeit aufweisender Strangstruktur enthalten. Die
Strangstruktur verfügt insbesondere über eine Vielzahl
von Zugsträngen, die sich koaxial zum Schlauchkörper
mit untereinander gleicher Längsorientierung schraubenwendelförmig
entlang des Schlauchkörpers erstrecken. Die Wendelungsrichtung
gibt die Drehrichtung des bei Fluidbeaufschlagung erzeugbaren Antriebsdrehmomentes
vor.
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Vorzugsweise
sind zwei auf der gleichen Seite der beiden Drehantriebseinheiten
angeordnete zweite Kopfstücke der beiden Drehantriebseinheiten sowohl
drehfest als auch axial fest miteinander verbunden, so dass zwischen
ihnen keine Relativbewegung stattfinden kann. Die beiden zweiten
Kopfstücke können insbesondere ortsfest an einer
Tragstruktur fixiert sein, beispielsweise an einem Gehäuse
der Drehantriebsvorrichtung. Die fluidische Aktivierung einer Drehantriebseinheit
hat somit zur Folge, dass sich jeweils das einem zweiten Kopfstück
axial entgegengesetzte erste Kopfstück der jeweils betroffenen Drehantriebseinheit
verdreht. Je nachdem, ob die beiden Antriebskammern gleichzeitig
oder zeitlich aufeinanderfolgend beaufschlagt werden, führen dann
die beiden ersten Kopfstücke gleichzeitige oder alternierende
Rotationsbewegungen aus.
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Die
beiden Kopfstücke sind insbesondere konzentrisch zueinander
angeordnet.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die beiden zweiten Kopfstücke
zu einer Baueinheit zusammengefasst sind. Prinzipiell wäre
es denkbar, beide Kopfstücke durch einen einzigen, gemeinsamen
Kopfstückkörper zu realisieren.
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Zu
Gunsten einer hohen Belastbarkeit sind die beiden ersten Kopfstücke
zweckmäßigerweise relativ zueinander verdrehbar
gelagert und dabei insbesondere auch in radialer Richtung aneinander
abgestützt. Insbesondere das zur zweiten Dreh antriebseinheit
gehörende erste Kopfstück kann seinerseits an
einer Tragstruktur der Drehantriebsvorrichtung drehbar gelagert
sein, an der auch die beiden zweiten Kopfstücke ortsfest
angebracht sind. Die Tragstruktur ist insbesondere als Gehäuse
ausgebildet, das die beiden Drehantriebseinheiten schützend aufnimmt.
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Vorzugsweise
verfügt die Drehantriebsvorrichtung über ein zu
einer rotativen Abtriebsbewegung antreibbares Abtriebsteil. An ihm
erfolgt zweckmäßigerweise der Kraftabgriff, um
eine externe Komponente anzutreiben. Dieses Abtriebsteil kann je nach
Ausgestaltung der Drehantriebsvorrichtung so ausgebildet sein, dass
es mit einem oder beiden ersten Kopfstücken entweder ständig
antriebsmäßig verbunden oder nur zeitweilig antriebsmäßig
kuppelbar ist.
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Im
letztgenannten Fall verfügt die Drehantriebsvorrichtung
zweckmäßigerweise über mindestens eine
bevorzugt stufenlos greifende Freilaufkupplung, die in der Lage
ist, das Abtriebsteil nur in der einen Drehrichtung des ersten Kopfstückes
mitzunehmen. Bei einer Rotation in der entgegengesetzten Drehrichtung
findet keine Drehmomentübertragung statt. Auf diese Weise
kann ein getakteter Rotationsantrieb des Abtriebsteils verwirklicht
werden, und zwar sowohl in nur einer Drehrichtung als auch in beiden
Drehrichtungen.
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Zweckmäßigerweise
ist jedem der beiden ersten Kopfstücke eine eigene Freilaufkupplung
zur Kooperation mit dem Antriebsteil zugeordnet. In diesem Fall
ist es zweckmäßig, die beiden Freilaufkupplungen
insbesondere abwechselnd aus- und einrückbar auszubilden,
so dass sie jeweils wahlweise eine wirksame oder eine unwirksame
Betriebsstellung einnehmen können. Das Umschalten kann
beispielsweise durch eine axiale Verschiebbarkeit des bevorzugt
als Abtriebswelle ausgebildeten Abtriebsteils realisiert werden.
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Selbst
wenn beide ersten Kopfstücke ständig in beiden
Drehrichtungen drehfest mit dem Abtriebsteil verbunden sind, können
nicht nur unidirektionale, sondern auch bidirektionale Drehbewegungen
des Abtriebsteils generiert werden. Es ist dann jedoch zu beachten,
dass auch die momentan inaktive Torsionsmembran verdrillt wird.
Wird jedoch in der Antriebskammer der momentan passiven Drehantriebseinheit
ein gewisser fluidischer Restdruck aufrechterhalten, kann gleichwohl
eine Faltenbildung des Materials der Torsionsmembran vermieden werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
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1 einen
bevorzugten Aufbau einer erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung
in einem Längsschnitt gemäß Schnittlinie
I-I aus 3,
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2 eine
Rückansicht der Drehantriebsvorrichtung mit Blickrichtung
gemäß Pfeil II aus 1,
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3 eine
Vorderansicht der Drehantriebsvorrichtung mit Blickrichtung gemäß Pfeil
III aus 1,
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4 einen
diagonalen Längsschnitt durch die Drehantriebsvorrichtung
gemäß Schnittlinie IV-IV aus 3,
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5 einen
vorderen Endabschnitt einer modifizierten Ausführungsform
der Drehantriebsvorrichtung im Längsschnitt und
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6 einen
modifizierten vorderen Endabschnitt einer weiteren alternativen
Ausführungsform der Drehantriebsvorrichtung im Längsschnitt.
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Die
nachstehenden Erläuterungen beziehen sich auf sämtliche
Ausführungsbeispiele, sofern im Einzelfall keine anderen
Angaben gemacht werden.
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Die
in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Drehantriebsvorrichtung
ermöglicht es, durch Fluidkraft eine rotative Abtriebsdrehbewegung 2 eines
bevorzugt wellenförmig ausgebildeten Abtriebsteils 3 hervorzurufen.
Diese Abtriebsdrehbewegung 2 kann je nach Ausführungsform
der Drehantriebsvorrichtung 1 entweder nur eine einzige,
erste Drehrichtung 2a aufweisen – beim Ausführungsbeispiel
der 6 der Fall – oder kann wahlweise in einer
ersten Drehrichtung 2a und einer hierzu entgegengesetzten
zweiten Drehrichtung 2b stattfinden, was bei den Ausführungsbeispielen
der 1 bis 5 der Fall ist. Die Abtriebsbewegung 2 kann
von dem Abtriebsteil 3 abgegriffen werden, um ein beliebiges
Bauteil zu einer insbesondere rotativen Bewegung anzutreiben, beispielsweise
den Drehschieber eines in der Prozessindustrie einzusetzenden Ventils.
Für diesen Bewegungsabgriff verfügt das Abtriebsteil 3 über
geeignete Kopplungsmittel 9, beispielsweise eine Verzahnung
oder ein Gewinde.
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Die
Drehachse 10 des Abtriebsteils 3 fällt zweckmäßigerweise
mit der Längsachse des Abtriebsteils 3 zusammen.
Die gesamte Drehantriebsvorrichtung 1 besitzt eine strichpunktiert
angedeutete Hauptachse 4, bei der es sich zweckmäßigerweise um
die Längsachse der Drehantriebsvorrichtung 1 handelt
und mit der die Drehachse 10 vorzugsweise zusammenfällt.
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Die
Drehantriebsvorrichtung 1 verfügt über eine
stabile Tragstruktur 5, bezüglich der das Abtriebsteil 3 in
der geschilderten Weise verdrehbar ist. Beim Ausführungsbeispiel
ist die Tragstruktur 5 nach Art eines Gehäuses
ausgebildet und umgrenzt einen nach außen hin abgeschlossenen
Innenraum 6. Bevorzugt verfügt die Tragstruktur 5 über
ein vorderes und ein hinteres Abschlusselement 5a, 5b sowie
ein sich zwischen den beiden Abschlusselementen 5a, 5b erstreckendes
rohrförmiges Zwischenstück 5c. Diese
Komponenten 5a, 5b, 5c der Tragstruktur 5 sind
in geeigneter Weise aneinander befestigt, exemplarisch durch Schraubverbindungsmittel 7.
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Das
Abtriebsteil 3 befindet sich an der in der Zeichnung nach
rechts weisenden Vorderseite der Tragstruktur 5 und durchsetzt
dort zweckmäßigerweise das vordere Abschlusselement 5a,
so dass es von außen her zugänglich ist.
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Die
Tragstruktur 5 umschließt zwei zueinander koaxiale,
konzentrisch ineinander angeordnete erste und zweite fluidbetätigte
Drehantriebseinheiten 12, 13, die für
die Erzeugung der Abtriebsbewegung 2 verantwortlich sind.
Der funktionelle Aufbau dieser beiden Drehantriebseinheiten 12, 13 ist
im Wesentlichen identisch.
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Die
erste Drehantriebseinheit 12 verfügt über ein
erstes Kopfstück 12a und ein hierzu axial beabstandetes
zweites Kopfstück 12b, wobei als axiale Richtung
die Achsrichtung der Hauptachse 4 zu verstehen ist. Beide
Kopfstücke 12a, 12b befinden sich im
Innern des Aufnahmeraumes 6, wobei das erste Kopfstück 12a im
Bereich des vorderen Abschlusselementes 5a und das zweite
Kopfstück 12b im Bereich des hinteren Abschlusselementes 5b angeordnet
ist.
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Während
das zweite Kopfstück 12b ortsfest bezüglich
des hinteren Abschlusselementes 5b und mithin auch ortsfest
bezüglich der gesamten Tragstruktur 5 angeordnet
ist, verfügt das zweite Kopfstück 12b über
eine Drehbeweglichkeit in beiden Richtungen um die Hauptachse 4.
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Die
Hauptachse 4 ist die Längsachse der ersten Drehantriebseinheit 12,
auf ihr liegen auch die beiden Kopfstücke 12a, 12b.
Zwischen den beiden Kopfstücken 12a, 12b erstreckt
sich eine schlauchförmige erste Torsionsmembran 12c,
die an beiden Kopfstücken 12a, 12b unter
Abdichtung befestigt ist. Die erste Torsionsmembran 12c begrenzt
zusammen mit den beiden an ihr befestigten ersten und zweiten Kopfstücken 12a, 12b einen
als erste Antriebskammer 12d bezeichneten Innenraum.
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Die
beiden Kopfstücke 12a, 12b stützen
sich in axialer Richtung aneinander ab, so dass sie sich nicht aneinander
annähern können. Diese Abstützung findet
innerhalb der ersten Antriebskammer 12d statt und erfolgt
vorzugsweise dadurch, dass an der dem ersten Kopfstück 12a zugewandten
Stirnseite des zweiten Kopfstückes 12b ein erstes
Abstützelement 14 angeordnet ist, das sich zum
ersten Kopfstück 12a hin erstreckt und in selbiges
unter axialer Abstützung verdrehbar eintaucht. Zwischen
dem ersten Abstützelement 14 und dem ersten Kopfstück 12a sind
Axiallagermittel 15 angeordnet, die die Verdrehbarkeit
des ersten Kopfstückes 12a bezüglich des
ersten Abstützelementes 14 auch dann noch gewährleisten,
wenn das erste Kopfstück 12a durch eine von der
ersten Torsionsmembran 12c generierte Zugkraft an das erste
Abstützelement 14 herangezogen wird.
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Ein
erster Steuerkanal 16 erstreckt sich ausgehend von einer
an der Außenfläche der Tragstruktur 5 angeordneten
ersten Anschlussöffnung 17 bis ins Innere der
ersten Antriebskammer 12d. Er durchsetzt zweckmäßigerweise
zunächst das zweite Kopfstück 12b und
im Anschluss daran das erste Abstützelement 14,
an welchem er über seitliche Ausströmöffnungen 18 mit
der ersten Antriebskammer 12d kommuniziert. Zur Bildung
des in ihr verlaufenden Längenabschnittes des ersten Steuerkanals 16 ist das
erste Abstützelement 14 vorzugsweise rohrförmig
ausgebildet.
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Wird über
den ersten Steuerkanal 16 unter Überdruck stehendes
fluidisches Druckmedium in die erste Antriebskammer 12d eingespeist,
bläht sich die erste Torsionsmembran 12c in der
strichpunktiert angedeuteten Weise auf. Dies bewirkt aufgrund der noch
zu erläuternden besonderen Struktur der ersten Torsionsmembran 12c eine
Torsionsbeanspruchung zwischen den beiden an der ersten Torsionsmembran 12c befestigten
Kopfstücken 12a, 12b, was aufgrund der
bezüglich der Tragstruktur 5 ortsfesten Fixierung
des zweiten Kopfstückes 12b dazu führt, dass
das erste Kopfstück 12a zu einer Antriebsbewegung 22 in
einer ersten Drehrichtung 22a angetrieben wird.
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Verantwortlich
für die Erzeugung des Antriebsdrehmomentes ist ein bevorzugter
Aufbau der ersten Torsionsmembran 12c. Sie verfügt über
einen im Grundzustand hohlzylindrischen Schlauchkörper 23 aus
Material mit gummielastischen Eigenschaften, in dessen Wandung eine
Strangstruktur 24 integriert ist. Die Strangstruktur 24 besteht
aus einer Vielzahl von biegeflexiblen, gleichzeitig aber hoch zugfesten
Zugsträngen, die untereinander zweckmäßigerweise
den gleichen Längsverlauf haben, wobei sie sich schraubenwendelförmig
zwischen den beiden axialen Endbereichen des Schlauchkörpers 23 erstrecken.
Die Windungsrichtung sämtlicher Zugstränge der
Strangstruktur 24 ist insbesondere derart übereinstimmend,
dass sich die Zugstränge nicht überkreuzen. Ein
mehrschichtiger Aufbau ist jedoch denkbar.
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Die
wendelförmige Gestaltung der Strangstruktur 24 bewirkt
eine Torsion der ersten Torsionsmembran 12c, wenn diese
aufgrund der Innendruckbeaufschlagung aufgebläht wird.
Die hierbei auch anfallenden Zugkräfte werden von den Axiallagermitteln 15 aufgenommen,
so dass eine leichtgängige Rotation des ersten Kopfstückes 12a bezüglich
des zweiten Kopfstückes 12b stattfinden kann.
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Die
zweite Drehantriebseinheit 13 verfügt ebenfalls über
eine Torsionsmembran, die zwecks besserer Unterscheidung als zweite
Torsionsmembran 13c bezeichnet wird. Diese zweite Torsionsmembran 13c ist
koaxial um die erste Torsionsmembran 12c herum angeordnet,
so dass quasi eine konzentrische Zuordnung vorliegt, bei der die
beiden Torsionsmembranen 12c, 13c axial ineinander
eintauchen. Auch die zweite Torsionsmembran 13c ist im unverformten
Grundzustand hohlzylindrisch, wobei zwischen ihr und der ersten
Torsionsmembran 12c ein radialer Abstand vorliegt.
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Die
zweite Torsionsmembran 13c erstreckt sich axial zwischen
zwei Kopfstücken 13a, 13b der zweiten
Drehantriebseinheit 13, von denen das eine, erste Kopfstück 13a im
Bereich des vorderen Abschlusselementes 5a und das andere,
zweite Kopfstück 13b im Bereich des hinteren Abschlusselementes 5b angeordnet
ist. Die zweite Torsionsmembran 13c ist an diesen beiden
Kopfstücken 13a, 13b in gleicher Weise
unter Abdichtung befestigt, wie dies für die erste Torsionsmembran 12d und
die dieser zugeordneten Kopfstücke 12a, 12b der
Fall ist.
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Die
beiden zweiten Kopfstücke 12b, 13b sind sowohl
drehfest als auch in axialer Richtung fest miteinander verbunden.
Sie können daher keine Relativbewegungen zueinander ausführen.
Darüber hinaus sind sie beide unverdrehbar und axial unbeweglich bezüglich
der Tragstruktur 5 angeordnet. Die Tragstruktur 5 bildet
gemeinsam mit den beiden zweiten Kopfstücken 12b, 13b eine
starre Einheit.
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Exemplarisch
ist die vorgenannte Fixierung dadurch realisiert, dass das zweite
Kopfstück 13b der zweiten Drehantriebseinheit 13 durch
Schraubverbindungsmittel 25 an dem hinteren Abschlusselement 5b befestigt
ist, wobei dieses Kopfstück 13b eine zentrale
Ausnehmung 26 aufweist, die das zweite Kopfstück 12b der
ersten Drehantriebseinheit 12 aufnimmt, wobei Letzteres
beispielsweise durch Einpressen oder durch Einschrauben am zweiten
Kopfstück 13b der zweiten Drehantriebseinheit 13 befestigt
ist.
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Vorzugsweise
ist das zweite Kopfstück 13b der zweiten Drehantriebseinheit 13 ringförmig
ausgebildet und wird von dem zweiten Kopfstück 12b der ersten
Drehantriebseinheit 12 durchsetzt.
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Die
beiden zweiten Kopfstücke 12b, 13b können
somit zu einer Baueinheit zusammengefasst sein. Sie ragen beide
beim Ausführungsbeispiel ausgehend von dem hinteren Abschlusselement 5b axial in
den Aufnahmeraum 6 hinein.
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Das
erste Kopfstück 13a der zweiten Drehantriebseinheit 13 ist
wie das erste Kopfstück 12a der ersten Drehantriebseinheit 12 relativ
zu der Tragstruktur 5 um die Hauptachse 4 verdrehbar.
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Gemeinsam
mit den beiden an ihr befestigten Kopfstücken 13a, 13b umschließt
die zweite Torsionsmembran 13c eine zweite Antriebskammer 13d.
Diese liegt in koaxialer Anordnung radial zwischen den beiden Torsionsmembranen 12c, 13c und ist
folglich als Ringkammer ausgebildet. Damit sich jedoch die beiden
Torsionsmembranen 12c, 13c bei der Betätigung
der zugeordneten Drehantriebseinheit 12, 13 nicht
gegenseitig beeinflussen, wird die zweite Antriebskammer 13d radial
innen nicht von der ersten Torsionsmembran 12c begrenzt,
sondern ist von dieser durch eine zusätzliche starre Trennwand 27 abgeschottet.
Die Trennwand 27 hat einen ringförmigen Querschnitt
und ist vorzugsweise rohrförmig ausgebildet, wobei sie
sich radial innerhalb der zweiten Torsionsmembran 13c in
bezüglich dieser koaxialer Ausrichtung zwischen den beiden
Kopfstücken 13a, 13b der zweiten Drehantriebseinheit 13 erstreckt.
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Die
bevorzugt rohrförmige Trennwand 27 ist bezüglich
beiden Kopfstücken 13a, 13b der zweiten Drehantriebseinheit 13 fluiddicht
abgedichtet, wobei entsprechende Abdichtmittel bei 28 angedeutet
sind. Exemplarisch handelt es sich um Dichtungsringe, die in den
Außenumfang der Kopfstücke 13a, 13b eingesetzt
sind und die von der rohrförmigen Trennwand 27 übergriffen
werden, die auf die beiden Kopfstücke 13a, 13b aufgesteckt
ist.
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Die
zweite Antriebskammer 13d ist also radial außen
von der zweiten Torsionsmembran 13c und radial innen von
der den axialen Abstand zwischen den beiden Kopfstücken 13a, 13b überbrückenden gasdichten
Trennwand 27 begrenzt.
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Andererseits
bildet die Trennwand 27 eine radial außen liegende
Begrenzungswand für eine im Querschnitt ringförmige
Ausdehnungskammer 32, die radial innen von der ersten Torsionsmembran 12c begrenzt
ist. Während jedoch die zweite Torsionsmembran 13c im
deaktivierten, nicht aufgeblähten Zustand direkt an der
Außenfläche der Trennwand 27 anliegen
kann, liegt zwischen der Trennwand 27 und der ersten Torsionsmembran 12c ein
radialer Abstand vor, solange die erste Torsionsmembran 12c nicht
aktiviert ist. Dieser radiale Zwischenraum gewährleistet
das radiale Ausdehnen der ersten Torsionsmembran 12c bei
ihrer Aktivierung durch Fluidbeaufschlagung der ersten Antriebskammer 12d.
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Wird
die zweite Antriebskammer 13d mit unter Überdruck
stehendem Druckmedium beaufschlagt, bläht sich die zweite
Torsionsmembran 13c in der strichpunktiert angedeuteten
Weise radial auf und bewirkt eine rotative Antriebsbewegung 33 des ersten
Kopfstückes 13a in einer ersten Drehrichtung 33a.
Wie bei dem ersten Kopfstück 12a der ersten Drehantriebseinheit 12 fällt
auch bei dem zweiten Kopfstück 13b der zweiten
Drehantriebseinheit 13 die Drehachse mit der Hauptachse 4 zusammen.
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Das
Antriebsprinzip der zweiten Drehantriebseinheit 13 ist
das gleiche wie bei der ersten Drehantriebseinheit 12.
Auch die zweite Torsionsmembran 13c besteht zweckmäßigerweise
aus einem gummielastischen Schlauchkörper 23 mit
eingebetteter Strangstruktur 24. Hinsichtlich der Arbeitsweise
gilt daher das für die Betätigung der ersten Drehantriebseinheit 12 Gesagte
entsprechend.
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Eingespeist
wird das zur Betätigung benötigte Druckmedium
in die zweite Antriebskammer 13d durch einen zweiten Steuerkanal 34 hindurch,
der einerseits über eine zweite Anschlussöffnung 35 zu
einer Außenfläche der Tragstruktur 5 ausmündet
und andererseits, insbesondere durch das zweite Kopfstück 13b hindurch,
in die zweite Antriebskammer 13d einmündet.
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Die
Möglichkeit zur radialen Ausdehnung für die zweite
Torsionsmembran 13c innerhalb des Aufnahmeraumes 6 ist
dadurch gewährleistet, dass der Innenquerschnitt dieses Aufnahmeraumes 6 größer ist
als der Außenquerschnitt der zweiten Torsionsmembran 13c.
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Durch
den vorhandenen radialen Abstand zwischen der jeweils unbetätigten
ersten und zweiten Torsionsmembran 12c, 13c und
der diese jeweils umschließenden starren Wand – zum
einen die Trennwand 27 und zum anderen das rohrförmige
Zwischenstück 5c – kann die radiale Ausdehnungsmöglichkeit
der beiden Torsionsmembranen 12c, 13c vorgegeben
werden und dementsprechend auch der maximal mögliche Torsionswinkel.
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Damit
das zweite Kopfstück 13b bei Fluidbeaufschlagung
der zweiten Antriebskammer 13d das gewünschte
Drehmoment erfährt, ist es unter Gewährleistung
seiner Verdrehbarkeit in Achsrichtung der Hauptachse 4 bezüglich
des ersten Kopfstückes 13a zur zweiten Drehantriebseinheit 13 abgestützt. Die
beim Aufblähen der zweiten Torsionsmembran 13c zwischen
den beiden Kopfstücken 13a, 13b wirkenden
Zugkräfte können somit keine axiale Annäherung
dieser beiden Kopfstücke 13a, 13b hervorrufen. Anders
jedoch als im Falle der ersten Drehantriebseinheit 12,
wo die axiale Abstützung der beiden Kopfstücke 12a, 12b innerhalb
der ersten Torsionsmembran 12c stattfindet, erfolgt bei
der zweiten Drehantriebseinheit 13 die erwähnte,
axial unbewegliche Abstützung außerhalb der zugeordneten
zweiten Torsionsmembran 13c.
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Konkret
erfolgt die gegenseitige axiale Abstützung der beiden Kopfstücke 13a, 13b der
zweiten Drehantriebseinheit 13 wiederum über ein
Abstützelement, das zur besseren Unterscheidung als zweites
Abstützelement 37 bezeichnet wird. Dieses zweite
Abstützelement 37 wird beim Ausführungsbeispiel in
vorteilhafter Weise unmittelbar von der Tragstruktur 5 gebildet.
Das erste Kopfstück 13a der ersten Drehantriebseinheit 12 stützt
sich über eine zwischengeschaltete Dreh lagereinrichtung 38 drehbar und
axial unbeweglich an der Tragstruktur 5 ab, an der ihrerseits,
wie oben ausgeführt, das zugeordnete zweite Kopfstück 13b starr
befestigt ist.
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Die
Drehlagereinrichtung 38 befindet sich zweckmäßigerweise
zwischen dem zweiten Kopfstück 13b und dem vorderen
Abschlusselement 5a. Das vordere Abschlusselement 5a verfügt
zweckmäßigerweise über eine axiale Durchgangsöffnung 42, die
von dem ersten Kopfstück 13a durchsetzt ist, wobei
die Drehlagereinrichtung 38 konzentrisch zwischen dem Innenumfang
der axialen Durchgangsöffnung 42 und dem Außenumfang
des ersten Kopfstückes 13a angeordnet ist.
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Die
Drehlagereinrichtung 38 ist zweckmäßigerweise
so ausgebildet, dass sie nicht nur axiale Kräfte, sondern
auch radiale Kräfte aufnehmen kann. Sie ist insbesondere
als kombiniertes Axial-/Radiallager ausgebildet. Somit erfährt
das erste Kopfstück 13a durch die Drehlagereinrichtung 38 auch
eine radiale Abstützung, was insofern zweckmäßig
ist, als dadurch in das Abtriebsteil 3 von außen
her eingeleitete Querkräfte aufgenommen werden, ohne die Funktionsfähigkeit
der zweiten Drehantriebseinheit 13 zu beeinträchtigen.
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Aus
dem gleichen Grund ist auch das erste Kopfstück 12a der
ersten Drehantriebseinheit 12 nicht nur axial, sondern
auch radial bezüglich der Tragstruktur 5 abgestützt.
Die radiale Abstützung erfolgt insbesondere indirekt, unter
Vermittlung des ersten Kopfstückes 13a der zweiten
Drehantriebseinheit 13. Hierzu ist das erste Kopfstück 12a der
ersten Drehantriebseinheit 12 entweder direkt oder, wie beim
Ausführungsbeispiel, unter Zwischenschaltung einer Radiallagereinrichtung 43,
am ersten Kopfstück 13a der zweiten Drehantriebseinheit 13 gelagert
und somit diesbezüglich unter Beibehaltung der Verdrehbarkeit
radial abgestützt.
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Die
radiale Abstützung findet vorzugsweise innerhalb einer
mittig in dem ersten Kopfstück 13a der zweiten
Drehantriebseinheit 13 ausgebildeten axialen Ausnehmung 44 statt,
in die das erste Kopfstück 12a der ersten Drehantriebseinheit 12 koaxial hineinragt.
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Somit
verfügt die Drehantriebsvorrichtung 1 also über
zwei mit jeweils einer Torsionsmembran 12c, 13c ausgestattete
Drehantriebseinheiten 12, 13, bei deren Aktivierung
jeweils das zugeordnete erste Kopfstück 12a, 13a ein
Abtriebsdrehmoment in einer ersten Drehrichtung 22a, 33a erfährt.
Durch aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung der beiden Torsionsmembranen 12c, 13c kann
erreicht werden, dass diese Abtriebsdrehmomente entweder zeitgleich
oder in zeitlicher Aufeinanderfolge auf die beiden ersten Kopfstücke 12a, 13a einwirken.
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Jedes
erste Kopfstück 12a, 13a ist in der Lage,
das auf es ausgeübte Abtriebsdrehmoment in das Abtriebsteil 3 einzuleiten,
um dessen oben erläuterte Abtriebsdrehbewegung 2 hervorzurufen.
Für die Art und Weise dieser Drehmomentenübertragung
stehen mehrere vorteilhafte Möglichkeiten zur Verfügung,
die im Folgenden erläutert werden.
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Das
Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 ist
so ausgebildet, dass sich eine durch nur eine der Drehantriebseinheiten 12 oder 13 hervorgerufene
Abtriebsdrehbewegung 2 des Abtriebsteils 3 nicht
auf die jeweils andere Drehantriebseinheit auswirkt. Insofern sind
die beiden Drehantriebseinheiten 12, 13 voneinander
entkoppelt. Dies geschieht dadurch, dass die antriebsmäßige
Verbindung zwischen einem jeweiligen Kopfstück 12a, 13a und
dem Abtriebsteil 3 mittels einer Freilaufkupplung 45, 46 stattfindet.
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Zweckmäßigerweise
ist dem ersten Kopfstück
12a der ersten Drehantriebseinheit
12 eine
erste Freilaufkupplung
45 zugeordnet und dem ersten Kopfstück
13a der
zweiten Drehantriebseinheit
13 eine von der ersten Freilaufkupplung
45 unabhängige
zweite Freilaufkupplung
46. Die Freilaufkupplungen
45,
46 sind
vorzugsweise ringförmig gestaltet und in an sich bekannter
Weise so ausgebildet, dass sie zwei relativ zueinander verdrehbare
Teile derart miteinander kuppeln, dass bei einer ersten rotativen Relativbewegung
eine freie Drehbeweglichkeit zwischen den vorgenannten Teilen gegeben
ist, bei einer hierzu entgegengesetzten zweiten rotativen Relativbewegung
jedoch eine Sperrung erfolgt, so dass die beiden Teile drehfest
miteinander verbunden sind. Bauarten solcher sich für die
Erfindung eignender Freilaufkupplungen sind beispielsweise in der
eingangs schon erwähnten
DE 203 15 087 U1 erläutert und sind
im Übrigen frei käuflich, so dass an dieser Stelle
auf eine detaillierte Erläuterung verzichtet werden kann.
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Beim
Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 sind
die beiden Drehantriebseinheiten 12, 13 so ausgebildet,
dass die bei ihrer Aktivierung abgebbaren Abtriebsdrehmomente einander
entgegengesetzt sind. Auf diese Weise können die beiden
ersten Kopfstücke 12a, 13a zu einander
entgegengesetzten ersten Drehrichtungen 22a, 33a angetrieben
werden. Dieses Betriebsverhalten lässt sich einfach dadurch hervorrufen,
dass die Strangstrukturen 24 in den Schlauchkörpern 23 der
beiden Torsionsmembranen 12c, 13c über
einander entgegengesetzte Windungsrichtungen verfügen.
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Die
beiden Freilaufkupplungen 45, 46 sind mit einander
entgegengesetzten Sperrrichtungen installiert. Somit ermöglicht
die eine Freilaufkupplung eine Drehmomentenübertragung
nur im Uhrzeigersinn und die andere Freilauf kupplung eine Drehmomentenübertragung
nur entgegen dem Uhrzeigersinn. Somit kann das Abtriebsteil 3 von
der ersten Drehantriebseinheit 12 nur in der ersten Drehrichtung 2a und
von der zweiten Drehantriebseinheit 13 nur in der zweiten
Drehrichtung 2b verdreht werden.
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Zweckmäßigerweise
sind die beiden Freilaufkupplungen 45, 46 jedoch
nicht gleichzeitig wirksam. Andernfalls wäre bei Betätigung
einer der Drehantriebseinheiten ein geschlossener rotativer Kraftfluss
zwischen beiden ersten Kopfstücken 12a, 13a vorhanden,
was zu Folge hätte, dass das erste Kopfstück der
momentan inaktiven Drehantriebseinheit unter gleichzeitigem zwangsweisem
Verformen der zugeordneten Torsionsmembran mitverdreht würde. Bei
relativ geringen Drehwinkeln ist dies zwar tolerierbar und auch
prinzipiell möglich. Bei solchen Anwendungsfällen
würde man dann aber zweckmäßigerweise
zur Minimierung der Kosten auf feste Verbindungen ohne Freilaufkupplungen
zurückgreifen, wie dies anhand 5 und 6 noch
erläutert wird.
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Die
Verwendung von Freilaufkupplungen als Bindeglied zwischen dem Abtriebsteil 3 und
den ersten Kopfstücken 12a, 13a hat den
Vorteil, dass prinzipiell ein winkelmäßig nicht
begrenztes Verdrehen des Abtriebsteils 3 hervorrufbar ist,
indem die für die jeweilige Drehrichtung zuständige
Drehantriebseinheit 12 oder 13 getaktet aktiviert
wird. Damit hierbei kein gegenseitiges Blockieren der beiden Freilaufkupplungen 45, 46 auftritt,
sieht das Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 eine
Umschaltmöglichkeit vor, bei der die beiden Freilaufkupplungen 45, 46 abwechselnd
zwischen einer bezüglich des Abtriebsteils wirksamen Betriebsstellung
oder einer diesbezüglich unwirksamen Betriebsstellung umschaltbar sind.
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Eine
besonders vorteilhafte Umschaltmöglichkeit zeigt das Ausführungsbeispiel.
Hier ist die erste Freilaufkupplung 45 am ersten Kopfstück 12a der
ersten Drehantriebseinheit 12 montiert und die zweite Freilaufkupplung 46 sitzt
am ersten Kopfstück 13a der zweiten Drehantriebseinheit 13.
Darüber hinaus ist das Abtriebsteil 3 im Rahmen
einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten linearen Umschaltbewegung 47 relativ
zu beiden ersten Kopfstücken 12a, 13a zwischen
zwei Arbeitsstellungen verschiebbar, wobei in der ersten Arbeitsstellung
(in 4 in durchgezogenen Linien gezeigt) die erste
Freilaufkupplung 45 ihre wirksame Betriebsstellung und
die zweite Freilaufkupplung 46 ihre unwirksame Betriebsstellung
einnimmt. In der in 4 strichpunktiert angedeuteten
zweiten Arbeitsstellung des Abtriebsteils 3 sind die Kuppelverhältnisse
umgekehrt, hier befindet sich die zweite Freilaufkupplung 46 in
der wirksamen Betriebsstellung, während die erste Freilaufkupplung 45 die
unwirksame Betriebsstellung aufweist.
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Zweckmäßigerweise
steht das Abtriebsteil 3 mit der die wirksame Betriebsstellung
einnehmenden Freilaufkupplung in Eingriff und gleichzeitig außer Eingriff
mit der die unwirksame Betriebsstellung einnehmenden Freilaufkupplung.
Erreicht wird dies beim Ausführungsbeispiel dadurch, dass
das Abtriebsteil 3 zwei axial aufeinanderfolgende, erste
und zweite Mitnahmeabschnitte 52, 53 aufweist,
die in den beiden Arbeitsstellungen des Abtriebsteils 3 abwechselnd
in die jeweils zugeordnete Freilaufkupplung 45, 46 entweder
eingetaucht sind oder außerhalb dieser Freilaufkupplung
zu liegen kommen.
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Die
beiden Freilaufkupplungen 45, 46 sind beim Ausführungsbeispiel
mit axialem Abstand koaxial zueinander angeordnet, wobei die zweite
Freilaufkupplung 46 zweckmäßigerweise
axial weiter außen liegt als die erste Freilaufkupplung 45.
Darüber hinaus hat die zweite Freilaufkupplung 46 zweckmäßigerweise
einen größeren Durchmesser als die erste Freilaufkupplung 45,
so dass auch der zweite Mitnahmeabschnitt 53 einen entsprechend
größeren Außendurchmesser aufweist als
der erste Mitnahmeabschnitt 52.
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Denkbar
wäre auch eine Bauform, bei der nur ein einziger Mitnahmeabschnitt
des Abtriebsteils 3 je nach Arbeitsstellung entweder mit
der einen Freilaufkupplung oder mit der anderen Freilaufkupplung in
Eingriff steht.
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Ebenso
wäre eine Bauform möglich, bei der die Axialposition
des Abtriebsteils 3 stets konstant bleibt und stattdessen
die Freilaufkupplungen 45, 46 zum Umschalten ihrer
Betriebsstellung verlagert werden. Auch könnte man auf
Freilaufkupplungen zurückgreifen, die sich ohne Veränderung
ihrer bezüglich des Abtriebsteils 3 eingenommenen
axialen Relativposition zwischen einer wirksamen und einer unwirksamen
Betriebsstellung umschalten lassen.
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Wird
eine Drehantriebseinheit 12, 13 getaktet aktiviert,
führt das zugeordnete Kopfstück 12a, 13a abwechselnd
eine Antriebsbewegung 22, 33 in der ersten Drehrichtung 22a, 33a sowie
eine diesbezüglich entgegengesetzte, strichpunktiert angedeutete
Leerlauf-Rückbewegung 22b, 33b aus.
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Die
axiale Ausnehmung 44 ist zweckmäßigerweise
als axiale Durchbrechung des vorderen Abschlusselementes 5a ausgebildet,
wobei sich in ihr das Abtriebsteil 3 erstreckt. Das erste
Kopfstück 12a der ersten Drehantriebseinheit 12 ragt
von axial innen her in die axiale Ausnehmung 44 hinein
und trägt innerhalb der axialen Ausnehmung 44 die
erste Freilaufkupplung 45. Die zweite Freilaufkupplung 46 ist mit
axialem Abstand zu dem ersten Kopfstück 12a der
ersten Drehantriebseinheit 12 in der axialen Ausnehmung 44 am
ersten Kopfstück 13a der zweiten Drehantriebseinheit 13 fixiert.
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Das
Ausführungsbeispiel der 5 unterscheidet
sich von demjenigen der 1 bis 4 konzeptionell
nur dadurch, dass anstelle der Freilaufkupplungen 45, 46 jeweils
Verbindungsmittel 54 vorhanden sind, die eine in beiden
Drehrichtungen drehfeste Verbindung zwischen dem Abtriebsteil 3 und
jedem ersten Kopfstück 12a, 13a hervorrufen.
Dies hat zur Folge, dass bei Aktivierung einer Drehantriebseinheit
das erste Kopfstück der gleichzeitig inaktiven Drehantriebseinheit
mitverdreht wird. Damit hierbei die zugeordnete Torsionsmembran
keine Falten wirft und eventuell Beschädigungen erfährt,
sollte die von ihr umschlossene Antriebskammer in diesem Fall mit einem
geringfügigen atmosphärischen Überdruck beaufschlagt
werden. Die Verbindungsmittel 54 bestehen beispielsweise
jeweils aus einer Klemmhülse.
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Das
Ausführungsbeispiel der 6 weist wie
das Ausführungsbeispiel der 5 Verbindungsmittel 54 auf,
die eine drehfeste Verbindung des Abtriebsteils 3 mit jedem
ersten Kopfstück 12a, 13a in jeder der
beiden möglichen Drehrichtungen bewirken. Im Unterschied
zur Ausführungsform gemäß 5 sind
jedoch die beiden Torsionsmembranen 12c, 13c mit
gleichsinnig gewendelten Strangstrukturen 24 ausgestattet,
so dass die durch die beiden Drehantriebseinheiten 12, 13 auf
die ersten Kopfstücke 12a, 13a ausübbaren
Drehmomente untereinander gleichgerichtet sind. Mit anderen Worten
ist der Richtungssinn der durch Aktivierung erzeugbaren ersten Drehrichtungen 22a, 33a identisch.
Es besteht somit die Möglichkeit, das Abtriebsteil durch
gleichzeitige Aktivierung der beiden Drehantriebseinheiten 12, 13 mit
einem erhöhten Drehmoment anzutreiben, weil in diesem Fall
beide ersten Kopfstücke 12a, 13a ihr
Abtriebsdrehmoment in das Abtriebsteil 3 einleiten.
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Darüber
hinaus besteht zweckmäßigerweise die Möglichkeit,
die beiden Drehantriebseinheiten 12, 13 auch alternativ
zu aktivieren, so dass das Abtriebsteil 3 wahlweise mit
dem Abtriebsdrehmoment der ersten Drehantriebseinheit 12 oder
mit demjenigen der zweiten Drehantriebseinheit 13 beaufschlagbar
ist und insofern eine drehmomentenmäßig abgestufte
Antriebsweise realisierbar ist, wenn – wie beim Ausführungsbeispiel – die
von den beiden Drehantriebseinheiten 12, 13 erzeugbaren
Abtriebsdrehmomente unterschiedlich hoch sind.
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Zusammenfassend
lässt sich zu den Ausführungsbeispielen festhalten,
dass die Drehantriebsvorrichtung aus zwei flexiblen Torsionsmembranen 12c, 13c aufgebaut
ist, die je nach Aufbau in die gleiche Richtung oder in einander
entgegengesetzte Richtungen drehend strukturiert sind. Werden sie
mit dem gleichen Innendruck betätigt, erzeugen die beiden
Torsionsmembranen 12c, 13c aufgrund ihrer unterschiedlichen
Durchmesser unterschiedliche Abtriebsdrehmomente. Eine Variation
der Abtriebsdrehmomente kann darüber hinaus auch durch
Beaufschlagung mit unterschiedlichen, insbesondere auch variablen
Fluiddrücken hervorgerufen werden.
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Wesentlich
für den Torsionswinkel und folglich den Drehwinkel, um
den ein erstes Kopfstück 12a, 13a bei
Betätigung der zugeordneten Torsionsmembran 12c, 13c verdrehbar
ist, ist die axiale Länge der jeweiligen Torsionsmembran 12c, 13c und auch
die im einen Fall durch die Trennwand 27 und im anderen
Fall durch das rohrförmige Zwischenstück 5c bewirkte
Begrenzung der möglichen Aufweitung der Torsionsmembran 12c, 13c.
Auch der Aktivierungsdruck spielt eine gewisse Rolle.
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Exemplarisch
hat die zweite Torsionsmembran 13c nicht nur einen größeren
Druckmesser, sondern auch eine größere axiale
Länge als die erste Torsionsmembran 12c.
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Da
die Torsionsmembranen 12c, 13c bei ihrer Aktivierung
auch Axialkräfte erzeugen, werden diese über axial
wirkende Lagermittel 15, 38 aufgefangen, ohne
die Rotationsfähigkeit zu beeinträchtigen. Bei
der außen liegenden zweiten Drehantriebseinheit 13 liegt
die für die axiale Abstützung zuständige
Drehlagereinrichtung 38 außerhalb der zugehörigen
zweiten Torsionsmembran 13c und die axialen Kräfte
werden von der bevorzugt gehäuseartig ausgebildeten Tragstruktur 5 aufgenommen.
Bei der konzentrisch innerhalb der zweiten Drehantriebseinheit 13 angeordneten
ersten Drehantriebseinheit 12 befinden sich die für
die axiale Abstützung und zugleich Drehlagerung verantwortlichen
Axiallagermittel 15 in dem von der zugeordneten ersten
Torsionsmembran 12c umschlossenen Innenraum. Hier werden
die axialen Kräfte über das bevorzugt rohrförmige
erste Abstützelement 14 aufgenommen und in die Tragstruktur 5 eingeleitet.
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Während
bei der zweiten Drehantriebseinheit 13 die Drehlagereinrichtung 38 sowohl
für die axiale als auch für die radiale Abstützung
zuständig ist, erfolgt diesbezüglich bei der ersten
Drehantriebseinheit 12 eine funktionelle Aufteilung. Für
die radiale Abstützung ist hier die bevorzugt als Gleitlager
ausgebildete Radiallagereinrichtung 43 zuständig,
die radial zwischen den beiden ersten Kopfstücken 12a, 13a angeordnet
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 202005019238
U1 [0002]
- - EP 1059459 B1 [0003]
- - DE 20315087 U1 [0004, 0069]