DE3337422A1 - Schwenkkolbenmotor - Google Patents

Description

29. Aug. 1983

Festo KG, 73OO Esslingen

Schwenkkolbenmotor

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen oder pneumatischen Drehantrieb in Gestalt eines Schwenkkolbenmotor gemäß Anspruch 1. ■

Nach dem Stand der Technik sind verschiedenste Bauformen eines hydraulischen oder pneumatischen Drehantriebs bekannt, bei denen die lineare Bewegung einer Kolben-Zylinder-Einrichtung über ein Bewegungsumformgetriebe in eine Drehbewegung umgesetzt wird. Derartige Drehantriebe haben den Nachteil, daß ein relativ aufwendiges Getriebe erforderlich ist. Sie sind dadurch im Aufbau kompliziert, raumaufwendig und nur mit vergleichsweise hohen Kosten herzustellen und zu montieren.

Weiterhin sind als Schwenkkolbenmotor aufgebaute Verbrennungskraftmaschinen bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen im Aufbau äußerst einfachen, unaufwendigen hydraulischen oder pneumatischen Drehantrieb zu

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schaffen, der sich einfach und kostengünstig herstellen läßt. Insbesondere wird eine einzelteilarme Ausführung angestrebt , und ein aufwendiges Nacharbeiten der Einzelteile bei der Fertigung soll möglichst vermieden werden. Ein weiteres Ziel ist die Schaffung eines Drehantriebs, der möglichst universell einsetzbar ist und insbesondere eine Einstellung von einer großen Zahl verschiedener Schaltdrehwinkel ermöglicht.

j£Zj Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch einen Drehantrieb in Gestalt eines hydraulischen oder pneumatischen Schwenk kolbenmotors, dessen Drehwinkel mittels eines Pestanschlags einstellbar ist. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in nachgeordneten Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird mit ihren Vorteilen anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Bauform des erfindungsgemäßen

Schwenkkolbenmotors in einer schematischen Draufsicht;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses

einer zweiten Bauform des erfindungsgemäßen Schwenkkolbenmotors;

einen Längsschnitt durch diesen Schwenkkolben-

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. S-

motor;

Fig. 4 eine Vorderansicht des Schwenkkolbenmotors

mit Blick in Richtung IV von Fig. 3;

Pig. 5 ' eine Einzelheit von Pig- 4 mit Schnitt entlang

der Linie V-V in Draufsicht. .'

Pig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäSen Schwenkkolbenmotors. Dieser besitzt ein Gehäuse 1 und eine in dem Gehäuse 1 drehbar gelagerte Welle 2. Die Welle 2 wird mittels eines hydraulischen oder pneumatischen Druckmediums angetrieben und in eine hin- und herdrehende Bewegung versetzt, wobei der Schaltwinkel der Welle 2 in bestimmten Grenzen vorgegeben werden kann. Der Antrieb erfolgt über einen Schwenkkolben 3j der drehfest mit der Welle 2 verbunden ist. Der Schwenkkolben 5 teilt in dem Gehäuse 1 zwei Arbeitsräume 4,5 abi In jeden der Arbeitsräume 4,5 mündet ein Anschluß 6 für das Druckmedium. Wird mittels einer nicht näher dargestellten Steuerschaltung der Arbeitsraum 4 auf der einen Seite des Schwenkkolbens 3 druckbeaufschlagt, und der andere Arbeitsraum 5 druckentlastet, so erfolgt eine Drehbewegung des Schwenkkolbens 3? eier die Welle 2 mitnimmt. Pur eine Gegenbev/egung wird die Druckmittelzufuhr umgesteuert, so daß sich die Druckmittelbeaufschlagung und -entlastung der Arbeitsräume 4,5 umkehrt. Es erfolgt eine Drehung der Welle 2 in Gegenrichtung. Die Welle 2 ist aus dem Gehäuse 1 herausgeführt, und sie erlaubt ein Ankoppeln einer beliebigen Last,

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die somit motorgetrieben gedreht wird. Der Drehwinkel des Schv/enl·:- kolbens 3i bzw. der Welle 2 ist konstruktiv begrenzt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der maximale Drehwinkei 180 , was sich für viele praktische Anwendungsfälle ausgezeichnet bewährt hat. Die Drehwinkelbegrenzung erfolgt durch Endanschläge 7s die an das Gehäuse 1 angeformt oder fest mit dem Gehäuse 1 verbunden sind und in der Bewegungsbahn des Schwenkkolbens 3 liegen. Der Schwenkkolben 3 läuft auf die Endanschläge 7 auf und erreicht dadurch um 180° versetzte Endlagenin dem" Gehäuse 1, von denen eine in Fig. 1 rechts dargestellt ist. Abgesehen von diesen Endanschlägen 7> ist erfindungsgemäß wenigstens ein in Fig. 1 nicht näher dargestellter Festanschlag vorhanden, der es erlaubt, nach Belieben einen kleineren Drehwinkel einzustellen als 180°.

Der Schwenkkolben 3 gemäß Fig. 1 hat die Gestalt eines zweiarmigen Hebels, dessen Lager von der Welle 2 gebildet wird. Die Länge der von der Welle 2 abgeteilten Hebelarme ist dabei sehr unterschiedlich. Auf der einen Seite der Welle 2 steht radial ein Flügel 8 des Schwenkkolbens 3 ab, der eine relativ große Länge hat und den ganz überwigenden Teil der wirksamen Zolbenxläche · bietet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Welle 2 befindet sich ein kurzer Ansatz 9 des Schwenkkolbens 3, der nur die Funktion hat, die Abdichtung der Arbeitsräume 4,5 zu vervollständigen. 5ei einer Druckbeaufschlagung der Arbeitsräume 4,5 wirkt über den Ansatz 9 ein Drehmoment auf die Welle 2, das dem über den Flügel 8 ausgeübten Antriebsdrehmoment entgegengerichtet ist.

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Ein solches Gegendrehmonent ist natürlich unerwünscht, und man wird bestrebt sein, die Kolbenfläche des Flügels 8 sehr gro5, und die des Ansatzes 9 möglichst vernachlässigbar klein zu gestalten. Theoretisch ideale Kraftverhältnisse ergeben sich bei einer Welle 2 sehr geringen Durchmessers und eines ßchwenkkolbens 3 in Gestalt eines einarmigen Hebels, der einseitig von der Drehachse 10 der Welle 2 absteht. Praktisch muß aber natürlich die Welle 2 aus Stabilitätsgründen eine gewisse Dicke aufweisen, so daß sich stets eine Angriffsfläche für dem Antrieb entgegen gerichtete Druckkräfte bietet. Die Abdichtung der Arbeitsräume 4,5 an der Welle 2 selbst ist prinzipiell zwar möglich, bringt aber einen erheblichen konstruktiven Aufwand mit sich, und auch die Befestigung zwischen Welle 2 und Schwenkkolben 3 ist wesentlich einfacher, wenn man nicht die Lösung eines einarmigen Schwenkkolbens 3 wählt, sondern die Welle 2 den Schwenkkolben 3 durchsetzen läßt. Man nimmt dabei zwar ein gewisses Gegendrehmoment in Kauf, das die Antriebskraft des Schwenkkolbenmotors mindert, doch bleibt bei entsprechender Dimensionierung des Ansatzes 9 die resultierende Beeinträchtigung gering.

Der Flügel δ und der Ansatz 9 laufen bei einer Drehbev/eung des Schwenkkolbens 3 jeweils dichtend an kreiszylindrischen Mantelflächen des Gehäuses 1 ab. Die Mantelflächen 11,12 sind koaxial bezüglich der Drehachse 10 der Welle 2 angeordnet, und die dem Flügel 8 zugeordnete Mantelfläche 11 hat einen wesentlich größeren Durchmesser, als die den Ansatz 9 abdichtende Kantel-

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fläche 12. Die Kantelflächen 11,12 sind in Gegenrichtung gewölbr, und sie liegen nit ihrer öffnung einander diametral gegenüber. Die Winkelerstreckung der Mantelflächen 11,12 entspricht in wesentlichen den maximalen Drehwinkel des Schwenkkolben 5, d.h. in dem dargestellten Ausführungsbeispiel 180°. Kleinere Abweichungen ergeben sich aufgrund der Dicke des Schwenkkolbens 3 und der Gestaltung seiner Dichtungen. Kan erkennt am Ende des Flügels 8 einen Dichtkörper 13, der beide Seitenwände 14 und die Stirnfläche 15 des Flügels 8 abdeckt. Dieser Dichtkörper 13 läuft mit zvrei seitlich überstehenden Lippen 16 auf der Kantelfläche 11,die sich über etwas mehr als 180° erstreckt, um dex Dichtkörper 13 auch in den Endlagen des'Schwenkkolbens 5 eine dichtende Anlage zu ermöglichen. Umgekehrt erstreckt sich die dem Ansatz 9 zugeordnete Kantelfläche 12 über einen Vinkel von etwas weniger als 180°. Sie ist im Bereich zwischen den Endanschlägen 7 vorgesehen, und der Ansatz 9 ist mit einem Dichtkörper 17 belegt, der in den Endlagen des Schwenkkolbens 3 zwischen die Anschläge 7 ragt. Der Dichtkörper 17 hat eine sich von der Welle 2 weg aufweitende Glockenform und er trägt auf seiner radialen Außenseite drei symmetrisch angeordnete Dichtlippen. Während in Zwischenstellungen des Schwenkkalbens 3 alle Dichtlippen 18 an der Kantelfläche wirksam sind, dichtet in den Endlagen nur diejenige Dichtlippe 18 ab, die seitlich vor. dem Schwenkkolben 3 auf die Kantelfläche 12 hin am weitesten auslädt. Der Schwenkkolben 3 ist weiterhin-in nicht näher dargestellter V/eise auch gegen zwei ebene Böden abgedichtet, die in der Zeichenebene liegen und das Gehäuse 1 nach oben und unten

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hin begrenzen.

Die äußere Kontur des Gehäuses 1 folgt im wesentlichen den Verlauf der Mantelflächen 11,12, an denen der Schwenkkolben 3 abgedichtet läuft. In dem Arbeitsbereich des Flügels 8 hat auch der Außenmantel 19 des Gehäuses 1 einen halbkreisförmigen Grundriss. In dem gegenüberliegenden BeieLch wurde hingegen für die Außenseite des Gehäuses 1 ein dreieckiger Grundriss gewählt , wobei die Schenkel des Dreiecks einen stumpfen V/inkel einschließen und die dem Ansatz 9'zugeordnete, kreiszylindrische Kantelfläche 12 zwischen sich aufnehmen. Das Gehäuse 1 ist bezüglich der so definierten Grundfläche zylindrisch, wobei die Erzeugende des Zylinders senkrecht zu der Zeichenebene in Pig. 1 steht. Die Höhe des Gehäuses läßt sich entsprechend der

ho ha η gewünschten Kolbenfläche variieren; im Interesse eines/Antriebsdrehmoments bevorzugt man aber eine flache Gehäusebauform, bei der die Höhe des Gehäuses 1 kleiner ist als die radiale Srstreckung des Schwenkkolbens 3· Der beschriebene SchvrcrJckolbenmotor baut sichtlich äußerst kompakt, und man erhält, bezogen auf die Gehäusegröße,ein bemerkenswert hohes Ar.triebsdrehmoment. Besondere herstellungstechnische Vorteile ergeben sich, wenn man das Gehäuse 1 in einer bei 20 angedeuteten Brennebene in eine halbzylindrische Schale 21 und einen Deckel 22 teilt. Die Aufteilung ist dabei so gewählt, daß die Schale 21 die dem Flügel 8 zugeordnete Mantelfläche 11 enthält, und der Deckel 22 die den Ansatz 9 abdichtende Mantelfläche 12. ilan vermeidet dadurch Gehäusefugen im Dichtbereich des Sehwenkkolbens 3, und gewährleistet überdies eine sehr einfache I^vIcn-

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tage des erfindungsgemäßen Drehantriebs . Fertigt man gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schale 21 und/oder den Deckel 22 einstückig aus Kunststoff, so kann man die Kunststoffteile an der Trennebene 20 entformen, wobei die Lauffläche des Schwenkkolbens 3 völlig gratfrei ist und keinerlei Nachbearbeitung erforderlich macht. Diese Bauform bringt also sehr niedrige Gestehungskosten mit sich.

Bezugnehmend nunmehr auf Fig. 2 bis Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schwenkkdbenmotors in näheren technischen Einzelheiten dargestellt. Fig. 2 zeigt zunächst eine etwas abgewandelte .Form des Gehäuses 1. Dieses besteht wiederum aus einer Schale 21 und einem diese Schale verschließenden Deckel 22. Die Schale 21 besitzt eine halbkreiszylindrische Partie 23? deren Zylinderachse mit der Drehachse der Welle 2 zusammenfällt. Die Welle 2 ist in Lagerbuchsen 24 aufgenommen, die an die Schale 21 angeformt sind. Sie ragt beidendig aus der Schale 21 heraus, wobei ein freies Ende 25 zum Ankoppeln einer nicht dargestellten Last dient. An dem anderen Ende der Welle 2 ist eine Anschlagvorrichtung 26 vorgesehen, die es erlaubt, den Drehwinkel des Schwenkkolbens 3 bzw. der Welle 2 einzustellen. An die halbkreiszylindrische Partie 23 schließt sich zum Deckel 22 hin ein Fortsatz 27 der Schale 21 an. Dieser ist einstückig und mit glattem Übergang an die Schale 21 angeformt. Er verleiht dieser insgesamt einen Grundriss in Gestalt eines abgeschnittenen Ovals, bezüglich dessen die Schale 21 im wesentlichen zylindrisch ist.

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Der Mantel 28 der Schale 21 ist im Bereich der halbkreiszylindrischen Partie 23 sowie seitlich an den Portsatz 27 geschlossen. Hingegen ist die der halbzylindrischen Partie 23 abgewandte, ebene Rückseite der Schale 21 offen, so daß von dieser Seite her ein Einbau des Schwenkkolbens 3 erfolgen kann. Nach erfolgter Montage des Schwenkkolbens 3 wird die öffnung mittels des Deckels 22 verschlossen.

Schale 21 und Deckel 22 werden in noch näher beschriebener V/eise mittels eines Bands verspannt, das um den Mantel 28 der Schale gelegt wird. Das Band wird mittels zweier Zuganker an den Deckel 22 befestigt; man erkennt insofern in Pig. 2 zwei Montagebohrungen 29 in. dem Deckel 22. Die Montagebohrungen 29 liegen auf der Höhe des Mantels 28, und sie nehmen die Zuganker von der Rückseite des Deckels 22 her auf.

Pig. 3 zeigt den Schwenkkolbenmotor in Schnitt, wobei das freie Ende 25 der Welle 2 nunmehr nach unten ragt. Dieses Ende trägt ersi sich in Axialrichtung erstreckenden, vorspringenden Mitnehmer 30, der dem Ende 25 eine unrunde Porm verleiht. An diesem Mitnehmer 30 kann gegebenenfalls über Zwischenstücke u. ä. in bequemer Weise eine Last angekoppelt werden. Die Welle 2 ist passend in den Lagerbuchsen 24 aufgenommen, wobei in einer Lagerbuchse 24 eine Pührungshülse 31 vorgesehen ist. Die Einschubtiefe der Wells 2 in das Gehäuse 1 ist mittels eines Bunds 32 begrenzt, der stirnseitig an einer der Lagerbuchsen 24 zu liegen kommt, und an der gegenüberliegenden Gehäuseseite ist die

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Welle 2 über die Anschlagvorrichtung 26 unverlierbar gegen das Gehäuse 1 abgestützt.

Der Schaft der Welle 2 ist auf einem Teil seiner Länge mit einer in axialer Längsrichtung verlaufenden Hantelverzahnung 3^- versehen, die in Fig. 3 ungeschnitten in Draufsicht zu erkennen ist. Es.ist eine Stufenverzahnung gewählt, deren Zahnflanken im wesentlichen radial verlaufen. Die Mantelverzahnung 34- dient zu , . einer verdrehsicheren Verbindung zwischen der Welle 2 und dem Schwenkkolben 3 sowie einer Scheibe 35 der Anschlagvorrichtung 26. Die Welle 2 ragt an der ihrem freien Ende 25 abgewandten Seite mit einem verzahnten Abschnitt aus der Lagerbuchse 24-des Gehäuses 1 heraus. Die Scheibe 35 weist auf dem Umfang einer mittigen Bohrung eine passende Gegenverzahnung auf, vermittels derer sie sich formschlüssig auf die Welle 2 aufstekken läßt. Die Scheibe 35 kommt dabei stirnseitig an der Lagerbuchse 24- zu liegen, und sie wird in dieser Montagestellung vermittels eines Sicherungsrings 36 auf dem Schaft der Welle 2 arretiert. Der Sicherungsring 36 fällt nach Art eines Sprengrings in eine Umfangsnut auf dem Mantel der Welle 2 ein. Abgesehen von der verdrehsicheren Verbindung zwischen Welle 2 und Scheibe 25 wird so zugleich eine unverlierbare Lagerung der Welle 2 in dem Gehäuse 1 erzielt.

Die Scheibe 35 trägt wenigstens einen Anschlagkörper 37 (vgl. Fig. 4-), der auf der Scheibe 35 winkelverstellbar ist. Der Anschlagkörper 37 kann insbesondere eine tortenstückartige

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Gestalt haben, d.h. an seinen der Welle 2 zu- bzw. abgewandten Seiten durch Kreiszylinder-Hantelflächen, und seitlich durch Radialebenen begrenzt sein. Der Anschlagkörper 37 lauft zur Drehwinkelbegrenzung des erfindungsgemäßen Schwenkkolbenmotors auf einen gehäusefesten Gegenanschlag 38 (vgl. Fig. 3). Der Gegenanschlag 38 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an dem Deckel 22 angeformt. Der Gegenanschlag 38 hat dieselbe Tortenstückform wie die Anschlagkörper 37. Im Prinzip genügt ein einziger Anschlagkörper 37» um den Drehwinkel des erfindungsgemäßen Schwenkkolbenmotors einzustellen; es wird aber χ eine Anordnung mit zwei^ den Drehwinkel beidendig begrenzenden Anschlagkörpern 37 bevorzugt, wobei le.tztere auf einander gegenüberliegende Seiten des Gegenanschlags 38 laufen.

Zur Einstellung der Anschlagkörper 37 ist auf der Scheibe 35 je ein Langloch ausgenommen, das zentrisch zu der Drehachse der Welle 2 verläuft. Die Anschlagkörper 37 bestehen aus zwei gegeneinander verstellbaren Backen 40, die im aufgesetzten Zustand beid-seits von der Scheibe 35 zu liegen kommen. Der erforderliche Freiraum an der Unterseite 41, d.h. der dem Gehäuse 1 zugewandten Seite der Scheibe 35 wird a=öei durch ihre Anordnung auf der abstehenden Lagerbuchse 24 gewährleistet. Der Freiraum wird nur im Bereich des Gegenanschlags 38 eingeschränkt, der bis dicht vor die Unterseite 41 der Scheibe 35 ragt. Der an dieser Unterseite 41 anliegende Backen 40 der Anschlagkörper 37 trägt eine Gewindebohrung, die mit dem Langloch 39 in der Scheibe 35 fluchtet. Von der Oberseite

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42 der Scheibe 35 greift in diese Gewindebohrung eine Schraube 43 ein, die in dem anderen Backen 40 ein Widerlager hat und den Anschlagkörper 37 auf die Scheibe 35 klemmt. Der Anschlagkörper 37 läßt sich in dem Langloch 39 kontinuierlich verstellen, wodurch sich eine stufenlose Einstellmöglichkeit für den Drehwinkel des Schwenkkolbenmotors ergibt.-

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Scheibe 35 mit den Anschlagkörpern 37 mittels einer an der Welle 2 gehalterten, mitdrehenden Haube 44 überdeckt. Diese Haube 44 sorgt für einen glatten Abschluß des Gehäuses 1 nach außen, und sie schützt zugleich die Anschlaganordnung 26 vor Verschmutzung und andere, sich versehentlich in die Bewe£ur.r;sbahn der Anschlagkörper 37 legende Gegenstände. Die Haube 44 übergreift mit Abstand die Scheibe 35> so daß Platz für die Anschlagkörper 37 bleibt. Sie läuft mit einem geringen Spalt über der Oberfläche des Gehäuses \ und zum Befestigen an der Wslle ist die Haube 44 mit einer zentrischen Einsenkung 45 versehen, in die.· sich eine Schraube 46 einschrauben läßt. Die Schraube 46 kommt mit einer Sackgewindebohrung zum Eingriff, die zentrisch und axial in der Welle 2 vorgesehen ist. Pur eine verdrehsichere Anlage zwischen Welle 2 und Haube 44 kann überdies eine Verrastung nach dem Prinzip von Nut und Feder vorgesehen sein. Vorzugsweise ist auf dem Innenmantel der Haube 44 ein nicht näher dargestellter Zahn o.a. ausgeformt , der formschlüssig in eine passende Kerbe am äußeren Umfang der Scheibe 35 einfällt.

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Wie man in Pig. 4· erkennt, ist die Haube 44- an ihrer Oberseite mit Durchbrechungen 4-7 versehen, die den Durchgriff eines Werkzeugs zum Verstellen der Aischlagkörper 37 ermöglichen. Die Durchbrechungen 4-7 können beispielsweise dem Verlauf der Langlöcher 39 auf der Scheibe 35 folgen, d.h. kreisbogenförmig um das Drehzentrum der Haube 44 liegen. Auch andere Pormen für die. Durchbrechungen 47 sind aber möglich. Die Durchbrechungen 4-7 gestatten es, mit einem Schraubenzieher an den Kopf der Schrauben 43 zu gelangen, vermittels derer die Anschlagkörper 37 auf die Scheibe 35 aufgeschraubt sind. Die Schrauben 43 können gelöst, die Anschlagkörper 37 ^auf der Scheibe 35 vorstellt und die Schrauben 43 wieder festgezogen werden.

Nan erkennt in Pig. 3 wiederum den zweiteilig en Aufbau des Gehäuses 1 aus einer Schale 21 und einem die Schale 21 abschließenden Deckel 22. Der Schwenkkolben 3 läuft mit dem überwiegenden Teil der Kolbenfläche in der Schale 21, und er ist sowohl gegen die Schale 21, als auch gegen den Deckel 22 abgedichtet. Der Schwenkkolben 3 besteht im einzelnen aus einer unverdrehbar auf die Welle 2 aufziehbaren Buchse 49 und einem daran angeformten, radial abstehenden Plügel 50. Die Buchse 49 trägt auf ihrem Innenmantel eine in Axialrichtung verlaufende Gegenverzahnung, die auf die Verzahnung an der Welle 2 paßt. Die Gegenverzahnung ist also in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls stufenförmig konturiert, wobei die Zahnflanken im wesentlichen radial laufen. Der Schwenkkolben 3 laßt sich mit dieser verzahnten Buchse 49 auf die Welle 2 aufstecken, und er ist dann urver-

drehbar mit der Welle 2 verbunden.

Der Schwenkkolben wird gegen die Schale 21 mittels einer Dichtung 51 abgedichtet. Diese Dichtung 5I belegt den Außenrand des Flügels 50? und sie ist weiterhin im Bereich der Buchse 49 rund ura. die Welle 2 gelegt. Die Buchse 49 ist su diesem Zweck an ihren beiden axialen Stirnseiten mit einer umlaufenden Ringstufe versehen, die die Dichtung 51 aufnimmt. Die Dichtungspar- ^ tien an den Stirnseiten der Buchse 4-9 stehen über die Dichtungspartie »auf dem Außenrand des Flügels 50 miteinander in Verbindung. Vorzugsxireise ist die ganze Dichtung 5I einstückig gefertigt und formschlüssig an der Oberfläche des Schwenkkolbens 3 festlegbar. Die Dichtung 51 kann insbesondere auf den Schwenkkolben 3 aus Kunststoff aufgespritzt werden.

Der Schwenkkolben 3 ist weiterhin in seinem wellennahen Bereich gegen den Deckel 22 abgedichtet. Im einzelnen läuft die Buchse 49 mit dem dem Flügel 5Q abgewandten Teil Ihres Kanteis auf einer Dichtung 52, die an dem Deckel 22 angebracht ist. Man erkennt, daß auf diese Art eine allseitige Abdichtung des Schwenkkolbens 3, und eine vollständige Abdichtung der Arbeitsräume 4,5 im Innern des Gehäuses 1 gewährleistet ist. Die Dichtung 52 zwischen Schwenkkörper 3 und Deckel 22 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen die Schale 21 und den Deckel 22 gespannt. Sie sitzt mit einem flanschartigen Abschnitt 53 in einer Nut des Deckels 22 ein und bedeckt dabei den Boden und die innenliegende Begrenzungswand der Nut. Zwischen der au2en-

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liegenden Begrenzungswand der Nut und der Dichtung 52 bleibt dagegen ein· Zwischenraum, in den sich der Rand 5^· der Schale 21 einsetzen läßt. Der Rand 54- der Schale 21 preßt die Dichtung 52 in die Nut, wobei die Eingriffstiefe der Schale 21 in die Nut durch eine Stufe 55 auf dem Außenrand ihrer Stirnfläche begrenzt ist. Vermittels dieser Stufe 55 kommt die Schale 21 mit'dem Deckel 22 in eine bündige Anlage.

Zwischen den flanschartigen Abschnitten 53 der Dichtung ^2 erstreckt sich ein Dichtungssteg 56, auf dem die Buchse 49 des Schwenkkolben 3äääuft. -Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht es, ein und dieselbe Dichtung 52 sowohl für die Abdichtung des Schwenkkolbens 3> als auch für die notwendige Abdichtung zwischen Schale 21 und Deckel 22 zu verwenden. In einer solchen Bauform erstreckt sich die Dichtung 52 mit ihrem flanschartigen Abschnitt 53 über den ganzen Rand der Schale 21, und die die Dichtung 52 aufnehmende Nut in dem Deckel 22 ist der äußeren Porm der Schale 21 im Bereich ihres Rands 54- entsprechend konturiert. Insbesondere kann die Nut eine ovale Gestalt haben.

Die Schale 21 und der Deckel 22 des Gehäuses 1 werden in einer formschlüssigen Verbindung miteinander verspannt. Hierdurch wird zugleich der nötige Pressdruck für die zwischenliegende Dichtung 52 bereitgestellt. Zum Verspannen dient ein Band 571 das vorzugs\^eise aus Stahl besteht. Das Band 57 ist.zwischen zwei Stegen 58 aufgenommen, die parallel.und in Abstand zueinander auf den ,

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Außenmantel der Schale 21 ausgeformt sind. Es liegt zwischen diesen Stegen 58 versenkt, so daß das Gehäuse 1 nach außen hin eine glatte Oberfläche bietet. Das Band 57 ist mittels zweier Zuganker 59 (vgl. Pig. 5) "beidendig an dein Deckels 22 gehaltert. Die Zuganker 59 enthalten je- einen Zapfen 60, der an dein Ende des Bands 57 festgelegt wird. Der Zapfen 60 kann mit dem Band 57 beispielsweise verlötet und insbesondere hart verlötet werden. Das dem Band 57 abgewandte Ende des Zapfens 60 ist in einer abgestuften Gehäusebohrung 61 des Deckels 22 aufgenommen. Der Zapfen 60 trägt ein Außengewinde, und auf diesem Außengewinde kann eine Kutter 62 verschraubt werden, die sich gegen eine Stufe 63 der Gehäusebohrung 61 abstützt. Die Mutter 62 liegt a rs der der Scheibe 21 abgewandten Seite des Deckels 22 in der Gehäusebohrung 61 versenkt. Ein Drehen der Mutter 62 mittels eines geeigneten Betätigungswerkzeuges führt zu einer axialen Versetzung des Zapfens 60, die seinerseits über das Band 57 unverdrehbar an dem Gehäuse 1 anliegt; hierdurch wird das Band 57 gespannt. Durch die beidendige Aufnahme des Bands 57 in Zuganker^- 59 kann die Zugspannung gleichmäßig auf die Schale 21 und den Deckel 22 übertragen werden, und ein Verkanten dieser beiden Teile bei der Montage wird wirkungsvoll vermieden. Die erfindungsgemäße Bandverbindung der Gehäuseteile ist konstruktiv einfach, kostengünstig und besonders sicher.

Zurückkcsmend auf Fig. 3> erkennt man nochmals den Aufbau der Schale 21 aus einer im wesentlichen halbkreiszylindrischen Partie 23 und einem daran angeformten Fortsatz 27, der über eine die Drehachse 10 des Schwenkkolbens 3 enthaltende Zylindermittel-

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ebeneübersteht und Führungshülsen 51 * Lageraugen o. . Lagermittel zur Aufnahme der Welle 2 trägt. Die Schale 21 ist im gesamten Dichtungs- und Arbeitsbereich des Schwenkkolbens 3 einstückig. Insbesondere treten im Laufbereich des Schwenkkolben-Flügels 50 keine Gehäusedichtstellen auf. Die Schale 21 kann ätoß- und gratfrei aus Kunststoff gefertigt werden, wobei das Entformen von'der öffnung her erfolgt, die mit dem Deckel 22 verschlossen wird. Diese Form der Herstellung ist besonders kostengünstig, und sie hat den Vorteil, daß daß der Dichtungsbereich des Schwenkkolbens 3 keinerlei Nachbearbeitung bedarf. Die radiale Außenseite der Schale 21 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel abgerundet, nur der das Band 57 aufnehmende Mantelbereich zwischen den Stegen 58 bietet eine ebene Anlageflache. Der Flügel 50 des Schwenkkolbens 3 ist der Kontur der Schale 21 entsprechend oval profiliert. Der Deckel 22 ist im wesentlichen eben. Er trägt zwei in den Abbildungen nicht näher dargestellte Anschlüsse für das Druckmedium, die in jeweils einer: der von dem Schwenkkolben 3 abgeteilten Arbeitsräume 4,5 münden.

Der erfindungsgemäße Schwenkkolbenmotor ist im Aufbau äußerst kompakt, und er kommt mit einer sehr geringen Zahl von Einzel-· teilen aus. Gegenüber konventionellen Zahnritzelkonstruktionen kann ein Platzgewinn von ca. 50 % und eine Kostenersparnis um ca. 30 % erzielt werden. Die Montage des Schwenkkolbenmotors ist äußerst einfach. Man führt den Schwenkkolben 3 in die Schale 21 ein, steckt die Welle 2 durch die verzahnte Buchse 4-9 hindurch, montiert die Anschlagvorrichtung 26 und verschließt

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die Schale 21 nit dem Deckel.22. In einer abgewandelten 3auforr ist auch ein Aufbau ohne Anschlagvorrichtung 26 ohne weiteres möglich, und weiterhin kann der Schwenkkolbenmotor ir. einfacher und vorteilhafter V/eise mit integrierten Signalgebern für eine pneumatische oder elektrische Steuerung bestückt v/erden. Die stufonlose Sinstellbarkeit des Schwenkbereichs sichert universeile Anwendungsmöglichkeiten als hydraulischer oder pneumatischer Drehantrieb. Bevorzugt wird ein einstellbarer maximaler Drehwinkel von 180° , wozu die einzelnen Bauelemente vorzugsweise auf einen Drehwinkel von geringfügig mehr als 180° ausgelegt werden, um einen Ausgleich von Pertigungstcleranzen zu ermöglichen. Anwendungsbeispiele sind das Betätigen von Türen, Penstern, Klappen wie z.B. Siloklappen und Beschlägen. 'Weiterhin kann der erfindungsgemäße Motor eine Vielzahl voi. Betätigungsbewegungen durchführen, z.B. in Förderanlagen Weichen stellen, Ventile öffnen und schließen, Schraubstöcke spannen und lösen u-a.m. Andere Möglichkeiten für den Schwenkkolbenmotor bestehen in Roboterarmen, Manipulatoren, Übergabe-, '/ende- und Stempelstationen; weiterhin könnenRühr- und Biegevorrichtungen sowie Hebezeuge betrieben v/erden. Drehwinkelbegrenzte Rundschalttische können mit einem einzigen, erfindungsgemäßen Schwenkkolbenmotor betrieben werden-, in einer bevorzugten Vervrendung mehrerer, intermittierend arbeitender und über eine Preilaufkupplung an derselben Welle angreifender Schwenkkolbenmotoren kann aber auch ein langsam Häufender Rundantrieb verwirklicht werden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten bestehen bei Harmonie-Linearantrieben, Scheibenwischerantrieben sowie in einer Verwendung als pneumatische - Drehfeder.

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Bezugszeichen:

1	Gehäuse	34	f I I
2	Welle	35	Verzahnung !
7%	Schwenkkolben	36	Scheibe
4,5	'Arbeitsraum	37	Sicherungsring ;
6	Anschluß	38	Anschlagkörper
7	Endanschlag	39	Gegenanschlag j
8	Flügel ·	40	Langloch
9	Ansatz	41	Klemmbacken j
10	Drehachse	42	Unterseite von 35 j
11,12	Mantelfläche	43 -	Oberseite von 35 i
13	Dichtkörper	44	Schraube
14	Seitenwand	45	Haube
15	Stirnfläche	46	Einsenkung
16	Lippe ;'	• 47	Schraube
17	Dichtkörper	48	Durchbrechung ·
18	Dichtlippe	49	■
19	Außenmantel	50	Buchse
20	Trennebene	51,52	Flügel
21	Schale	53	Dichtung
22	Deckel	54 • 55 56 57 58	flanschartiger Abschnitt
23 24 25 26	halbkreiszylindrische Partie Lagerbuchse freies Ende Anschlagvorrichtung	59 60 61 62 63	Rand von 21 Stufe Dichtungssteg Band Steg
27 28 29 30 31 32	Fortsatz Mantel Montagebohrung Mitnehmer Führungshülse Bund	Zuganker Zapfen Gehäusebohrung Mutter. Stufe

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Claims (1)

1. D 9232-rn-a

   29. Aug. 19S5

   Festo KG-, 75ΟΟ Ssslingen

   Schwenkkolbenmotor

   Patentansprüche

   ".. Hydraulischer oder pneumatischer-Schwenkkolbenmotor mit einem Gehäuse (1), mit einer in dem Gehäuse (1) drehbar gelagerten, angetriebenen Welle (2) und einem mit der Welle (2) drehfest verbundenen Schwenkkolben (3)i der in dem Gehäuse (1) zwei mit einem Druckmittel beaufschlagbare Arbeitsräume (4,5) abteilt und druckmittelbetätigt um einen mittels einer Anschlagvorrichtung (26) einstellbaren Drehwinkel hin- und herbewegbar ist.

   2. Schwenkkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus einer Schale (21) und einem die Schale (21) verschließenden Deckel (22) besteht, wobei der Schwenkkolben (3) mit dem überwiegenden Teil seiner Kolbenfläche innerhalb der Schale (21) läuft und in seinem v/ellennahen Bereich an dem Deckel (22) abgedichtet ist.

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   3· Schwenkkolbenmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (21) eine im wesentlichen halbkreiszylindrische Partie (23) und einen daran angeformten Fortsatz (27) hat, der über eine die Drehachse (10) des Schwenkkolbens (3) enthaltende Zylindermittelebene übersteht und Lagermittel zur Aufnahme der Welle (2) trägt.

   4. Schwenkkolbenmotor nach Anspruch 2 oder 3? dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (21) im Arbeitsbereich des Schwenkkolbens (3) stoß- und gratfrei einstückig aus Kunststoff gefertigt ist und dabei von der mit dem Deckel (22) zu verschließenden öffnung her entformbar ist.

   5· Schwenkkolbenmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Schale (21) abgerundet und der Schwenkkolben (3) entsprechend oval profiliert ist.

   6. Schwenkkolbenmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 5? da- · durch gekennzeichnet, daß der Deckel (22) im wesentlichen eben ist und Anschlüsse für das Druckmedium trägt.

   7. Schwenkkolbenmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (22) mittels eines Bandes (57) auf die Schale (21) aufspannbar ist, das mittels zweier Zuganker (59) beidendig an dem Deckel (22) gehaltert ist.

   8. Schwenkkolbenmotor nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet,

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   daS das 3οηά (57) zwischen zwei auf dem Kantel der Schale (21) ausgeformten Stegen (58) ausgenommen ist.

   9· Schwenkkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkkolben (3) aus einer unverdrehbar auf die Welle (2) aufziehbaren Buchse (49) und einem daran angeformten, radial abstehenden Flügel (50) besteht.

   10. Schwenkkolbenmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (2) auf ihrem Außenmantel eine in axialer Sichtung verlaufende Verzahnung (34) tragt und die Buchse (49) auf ihrem Innenmantel mit einer passenden Gegenverzahnung verseilen ist.

   11. Schwenkkolbenmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (34) stufenförmig mit im wesentlichen radial verlaufenden Zahnflanken ist.

   12. Schwenkkolbenmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Buchse (49) rund um die V/elle (2) und der Außenrand des Flügels (50) mit einer durchgehenden, vorzugsweise auf den Schwenkkolben (3) aufgespritzten Dichtung (51) belegt sind.

   13- Schwenkkolbenmotor nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (49) mit dem dem Flügel (50) abgewandten Teil ihres Kanteis auf einer an dem Deckel (22)

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   angebrachten Dichtung (52) läuft.

   14·. Schwenkkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagvorrichtung (26) eine drehfest mit der Welle (2) verbundene Scheibe (35) aufweist,
   auf der wenigstens ein auf eine η gehäusefesten Gegenanschiag
   (3S) treffender Anschlagkörper (37) winkelverstellbar angeordnet ist.

   15· Schwenkkolbenmotor nach Anspruch 14·, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagkörper (37) i°. einem kreisbogenförmigen
   Langloch (39) montiert ist.

   16. Schwenkkolbenmotor nach Anspruch 14- oder 151 gekennzeichnet durch zwei den Drehwinkel beid-seitig begrenzende Anschlagkörper (37).

   17· Schwenkkolbenmotor nach einem der Anprüche 14- bis 16,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (35) und die Anschlagkörper (37) von einer an der Welle (2) gehalterten, mitdrehenden Eaube (44) überdeckt werden.

   18. Schwenkkolbenmotor nach Anspruch 17? dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (44·) mit Durchbrechungen (4-7) versehen ist, die den Durchgriff eines Werkzeugs zum Verstellen-der Anschlagkörper (37) ermöglichen.

   19- Schwenkkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch einen maximalen Drehwinkel vor. 180° oder geringfügig mehr als 180 .

   20. Verwendung mehrerer, intermittierend arbeitender, über eine Freilaufkupplung an derselben Welle angreifender Schwenkkolbenmotoren nach einem der Ansprüche 1 bis 19 für einen langsam laufenden Kundantrieb.