WO2017020059A1 - Vorrichtung zur umwandlung eines drucks - Google Patents

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WO2017020059A1
WO2017020059A1 PCT/AT2016/095004 AT2016095004W WO2017020059A1 WO 2017020059 A1 WO2017020059 A1 WO 2017020059A1 AT 2016095004 W AT2016095004 W AT 2016095004W WO 2017020059 A1 WO2017020059 A1 WO 2017020059A1
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WO
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output shaft
pressure
longitudinal axis
drive pin
rod
Prior art date
Application number
PCT/AT2016/095004
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alois Wimmer
Original Assignee
Alois Wimmer
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Publication date
Application filed by Alois Wimmer filed Critical Alois Wimmer
Publication of WO2017020059A1 publication Critical patent/WO2017020059A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/08—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for recovering energy derived from swinging, rolling, pitching or like movements, e.g. from the vibrations of a machine

Definitions

  • the invention relates to a device for converting a pressure into a torque comprising an output shaft which is mounted in the direction of an output shaft longitudinal axis at least approximately immovable, and a first drive means with which the output shaft is driven. Furthermore, the invention relates to a method for converting a pressure into a torque.
  • WO2006 / 058756 AI describes such a device consisting of a stator and a rotor, which are rotatably mounted to each other, wherein the stator has at least one circumferential, over more than 360 0 going channel on its rotor facing cylindrical surface, wherein the channel has any constant cross-section, is filled with a pressure medium and has at least one passage s for the supply and removal of the pressure medium to the outside, which passage is preferably located at one end of the channel, wherein additionally a rotary piston within the channel which is freely movable along the channel, partially or completely prohibits the penetration of the pressure medium confined by it into the opposite volume within the same channel, and has at least one connection to the rotor transmitting a force in at least tangential direction ,
  • the object of the present invention is to improve a device for converting a pressure into a torque.
  • the drive device comprises a drive pin, a guide element, a lever system and a pressure element
  • the guide element is pivotable relative to the drive pin
  • the drive pin in the Guided guide member and rotatably connected to the output shaft is connected so that a drive pin longitudinal axis at an angle of not equal to 90 0 or an integer multi-filament it proceeds to the output shaft longitudinal axis
  • the guide member is connected to the lever system
  • the lever system comprises a support rod, a cross bar connected thereto and connected to the crossbar spacer rod, wherein the spacer rod is connected to the output shaft via a connecting element, and wherein the pressure element eccentrically on the cross bar, a pressure is exercised.
  • the object of the invention is achieved by the above-mentioned method for converting a pressure into a torque, which is exerted eccentrically with a pressure element on a cross bar of a, a support rod, the cross bar connected thereto and a distance bar connected thereto-the lever system and thereby a torsional moment is generated, which is introduced to generate the torque in a drive pin, wherein the drive pin on the one hand in a, connected to the support rod guide member which is pivotable to the drive pin, and on the other hand rotatably connected to an output shaft, wherein a Drive pin longitudinal axis at an angle of not equal to 90 0 or an integral multiple thereof to an output shaft longitudinal axis of the output shaft and the output shaft is mounted in the direction of the output shaft longitudinal axis at least approximately immovable.
  • the advantage here is that the device can be relatively easily performed, in particular, no costly to produce, circulating channels are required.
  • it is not necessary to arrange the rotor, so the output shaft, in a stator which has a common contact surface with the rotor, which reduces friction forces occurring and thus the efficiency of the device can be improved. Due to the structure of the device, it is possible to perform this relatively compact, so that can be used in smaller machines.
  • the connecting element between the spacer rod and the Ab-drive shaft is formed by a drive pulley, which is rotatably connected to the output shaft. It is thus possible to further simplify the structure of the device, since the driven pulley can be used not only as a connecting element between the lever system and the output shaft, but also for the production of the axial positional fixing of the output shaft. To further enhance the aforementioned effects can preferably be provided that the output shaft axis of the output shaft to the drive pin longitudinal axis of the drive pin encloses an angle of 45 0th
  • the pressure element is formed by a hydraulic pressure element or a pneumatic pressure element. It can thus be easily controlled the pressure exerted and thus the rotational speed of the output shaft.
  • a further simplification of the device is possible if the support rod and the transverse rod and / or the transverse rod and the spacer rod are integrally formed.
  • weak points in the joints of the individual bars can be better avoided with each other so that higher forces or moments can be transmitted.
  • the device has at least one further drive device which - viewed over the circumference of the output shaft - is arranged rotationally symmetrical to the first drive device. It can thus be countered an imbalance due to centrifugal forces occurring. In addition, but also a higher power can be generated with the device.
  • the guide member may be rotatably or pivotally connected to the lever system.
  • Fig. 1 shows a cross section through an apparatus for converting a pressure into a
  • FIG. 2 shows a plan view of the device according to FIG. 1 in longitudinal section
  • FIG. 3 shows a side view of the device according to FIG. 1 in longitudinal section;
  • FIG. 4 shows a detail of an embodiment of the device for converting a pressure into a torque in the region of the connection of the lever system to the drive shaft.
  • Figs. 1 to 3 show a preferred embodiment of a device 1 for converting a pressure into a torque in various views in section.
  • the device 1 has an output shaft 2 with an output shaft longitudinal axis.
  • the output shaft 2 is at least approximately immovable, in particular immovable, stored in the direction of the output shaft longitudinal axis 3.
  • the device 1 preferably has a first pressure disk, i. an output disk 4, and one of the output disk 5 in the direction of the output shaft longitudinal axis 3 spaced arranged second thrust washer 5, both of which are rotatably connected to the output shaft 2.
  • the driven pulley 4 or the thrust washer 5 or both discs may be integrally formed with the driven pulley 4.
  • the device 1 further preferably comprises a, in particular cylindrical, housing 6, although this is not absolutely necessary.
  • the driven pulley 4 and the second thrust washer 5 are each rotatably supported in the circumferential direction of the Ab-drive shaft via an output disc thrust bearing 7 and a second thrust bearing 7, whereby at the same time the above-mentioned at least approximately axial immobility, i. the axial position fixing, the output shaft 2 is achieved.
  • These two bearings are designed in particular as ball bearings.
  • the housing 6 has mutually opposite openings in a housing front wall 9 and a rear housing wall 10, through which the output shaft 2 protrudes.
  • a first housing pin 11 and the housing rear side 10 On the outside of the housing front wall 9, a first housing pin 11 and the housing rear side 10, a second housing pin 12 are arranged.
  • a pivot bearing 13 for battingbewegli- Chen storage of the output shaft 2 is arranged.
  • the output shaft 2 can to the first and second housing pin 11, 12 protrude or as shown in FIGS. 1 to 3, only the first housing pin 11 and the second housing pin 12 end, in which case the second housing pin 12 may be made closed. It is therefore possible that at least one end of the output shaft 2, a driven unit, etc., is connected.
  • the pivot bearing 13 may be designed as a ball or sliding bearing.
  • the device 1 further comprises a drive device 14, from which the output shaft 2 is driven.
  • the drive device 14 has a drive pin 15, a guide element 16, a lever system 17 and a pressure element 19.
  • the drive pin 15 is on the one hand rotatably connected to the output shaft 2 and on the other hand guided in the guide member 16.
  • the guide member 16 has a recess 19 and bore, in which the drive pin 15 is at least partially received, which has a widening from the center in both directions of a drive pin longitudinal axis 20 cross-section, as shown in Fig. 3 by dashed lines is.
  • the voltage applied to the drive pin 15 surface of the recess 19 is therefore provided for example with a crown.
  • the crowning can be symmetrical or asymmetrical.
  • the pivoting range of the guide member 16 can be defined.
  • the guide element 16 may thus be designed in particular at least approximately sleeve-shaped.
  • the drive pin 15 is connected to the output shaft 2 such that the drive pin longitudinal axis 20 with the output shaft longitudinal axis 3 forms an angle 21 which is not equal to 90 0 or an integral multiple of 90 0 .
  • the drive pin 15 arranged on the side of the driven pulley 4 at an acute angle 21 to the output shaft 2.
  • the angle 21 is 45 °.
  • On the drive pin 16 can be provided on the output shaft 2 in the direction of the drive pin longitudinal axis 20 opposite end with an end member 22, in particular an end plate, to prevent the sliding out of the guide member 17.
  • the guide member 16 is rotatably connected to the lever system 17 via a support rod 23.
  • the lever system 17 also has a transverse rod 24 rotatably connected to the support rod 23 and a spacer rod 25 connected to the transverse rod 24.
  • a Stauerstablteilsachse 26 preferably extends orthogonal to the drive pin longitudinal axis 20.
  • a transverse longitudinal axis 27 is preferably orthogonal to Stauerstablteilsachse 26 so that the support rod 23 with the cross bar 24 form an angle element.
  • the transverse bar 24 is connected to the support rod 23 at the end opposite the guide element 16 in the direction of the support rod axis 26. It is possible that the support rod 23 is formed integrally with the cross bar 24.
  • the spacer bar 25 is preferably arranged in the direction of a transverse longitudinal axis 27 of the support rod 23 opposite end of the transverse bar 24 and connected thereto.
  • the connection can be made via a bearing element 28.
  • the bearing element 28 may be formed integrally with the support rod 25, for example in the manner of a connecting rod.
  • the pressure element 18 is formed in the embodiment variant shown in FIGS. 1 to 3 as a hydraulic pressure element 18 with a pressure cylinder 29, a piston 30 with a designed as a drive rod piston rod 31 and a hydraulic fluid 32 in a working space 33.
  • pressure elements 18 such as a pneumatic pressure element, a compressor, a spring, etc. can be used.
  • the pressure element 18 is arranged so that it exerts the pressure generated by it on the cross bar 24, wherein the point of attack or the attack area is eccentrically formed on the transverse bar 24.
  • the piston rod 30, in the direction of the cross bar 24 from the Pressure cylinder 28 projects beyond a bearing element 34 connected to the transverse rod 24, wherein the transverse rod 24 is guided by the bearing region of the bearing element 34.
  • the bearing element 34 may be a bearing element corresponding to the prior art for bearing elements.
  • the bearing element 34 is arranged at a first distance 35 to the support rod longitudinal axis 26, which is smaller than a second distance 36 between the bearing element 34 and the bearing element 28 at the end of the transverse rod 24, respectively measured in the centers of the bearing elements 28, 33, as shown in FIG Fig. 1 is shown.
  • first and the second distance 35, 36 results in a total distance 37, in which the bearing element 28 between the cross bar 24 and the spacer bar 25, and thus thus a Distanzstablfitsachse 38 is removed from the Stauerstablteilsachse 26.
  • a ratio of first distance 35 / distance 36 may, for example, be selected from a range of 2: 1 to 4: 1.
  • the pressure element 18 is connected to the driven pulley 4.
  • the connection via an anchor member 39 which is connected to a connected to the driven pulley 4, in particular rotatably connected, driver element 40 is connected via a bearing element 41.
  • the bearing member 41 may have an eye connected to the anchor member 40 through which a bolt connected to the bearing member 41 is inserted, as shown in FIG.
  • the bearing element 41 is at a distance 42 - measured at the center of the bearing element 41 - arranged away from the output shaft longitudinal axis 3.
  • the spacer rod 25 is connected to the output shaft 2 via a connecting element, said connecting element is formed in the embodiment of the device 1 shown in FIGS. 1 to 3 by the driven pulley 4.
  • a further bearing element 43 may be provided for connecting the spacer rod 25 to the driven pulley 4.
  • the bearing member 43 may have an eye connected to the spacer bar 25 through which a bolt connected to the bearing member 43 is guided, as shown in FIG. It should be noted that the eyes of said bearing elements can be formed integrally with the respective bars.
  • the spacer bar 25 is arranged at a distance 44 - measured from the Distanzstablijnsache 38 - from the output shaft longitudinal axis 3 away.
  • the cross bar 24 would dodge with the support rod 23.
  • this is prevented by the guide element 16 or this, the torsional force from the support rod 23 and transmits it to the drive pin 15, which converts it into a rotational force or torque on the output shaft 2.
  • the device 1 converts a pressure into a torque, with the pressure element 18 on the transverse rod 24 of the support rod 23, the associated transverse bar 24 and the associated distance bar 25 comprehensive lever system 17 off-center is applied and thereby a torsion is generated, which is introduced to generate the torque in the drive pin 15, wherein the drive pin 15 is pivotally guided on the one hand in the rotatably connected to the support rod 23 guide member 16 and on the other hand rotatably connected to the output shaft 2, wherein the drive pin longitudinal axis 3 in the angle 41 of unequal 90 0 or an integral multiple thereof to the output shaft longitudinal axis 3 of the output shaft 2 and the output shaft 2 is mounted at least approximately immovable in the direction of the output shaft longitudinal axis 3.
  • the lever system 17 rotates about the axis of rotation, i. the output shaft longitudinal axis 3, the pressure force from the pressure element 18 is introduced into the output shaft 2.
  • a further embodiment of the device 1 is shown.
  • this at least one further drive device 14 is arranged, which - over the scope of Ab- considered drive shaft 2 - is arranged rotationally symmetrical to the first drive means 14, wherein the at least two drive means 14 are formed the same. So there are two, three, four, etc. drive means 14 distributed over the circumference symmetrically distributed in the device 1 can be arranged.
  • the bearing elements 28, 34, 41 and 43 are designed as a self-aligning bearing.
  • bearing elements can be equipped with friction-reducing coatings.
  • This embodiment of the device 1 for converting a pressure into a torque again comprises the guide member 16 for guiding the drive pin 15, which in turn is rotatably connected to the drive shaft 2 again.
  • the support rod 23 is pivotally connected to the guide member 16.
  • the support rod 23 facing the end of the guide member 16 may be U-shaped.
  • a bearing pin 45 and a bearing shaft is arranged, which extends through a bore 46 in the corresponding, the guide member 16 facing end portion of the support rod 23.
  • the support rod 23 is pivotally mounted on the guide member 16 and connected thereto.
  • the guide element 16 has a bore 47, through which the drive pin 15 protrudes, wherein the termination forms the end element 22, as stated above.
  • the pivotable connection of the support rod 23 with the guide member 16 may also be designed differently.
  • the guide element 16 may be plate-shaped in the mentioned end region and the support rod 23 a corresponding, for example, U-shaped end for receiving the plate-shaped end portion of the support rod 23, wherein in turn the bearing pin extends through the support rod 23 and the guide member 16 therethrough.
  • the exemplary embodiments show or describe possible embodiments of the device 1 for converting a pressure into a torque, it being noted at this point that various combinations of the individual design variants are also possible with one another.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Umwandlung eines Drucks in ein Drehmoment umfassend eine in Richtung einer Abtriebwellenlängsachse (3) zumindest annähernd unverschiebbar gelagert Abtriebwelle (2) und eine erste Antriebeinrichtung (14), mit der die Abtriebwelle (2) antreibbar ist, und die einen Antriebzapfen (15), ein Führungselement (16), ein Hebelsystem (17) und ein Druckelement (18) aufweist, wobei das Führungselement (16) relativ zum Antriebzapfen (15) schwenkbar ist, der Antriebzapfen (15) in dem Führungselement (16) geführt und mit der Abtriebwelle (2) drehfest in einem Winkel (21) von ungleich 90° zu der Abtriebwellenlängsachse (3) verbunden ist, wobei weiter das Führungselement (16) mit dem Hebelsystem (17) verbunden ist, das einen Stützstab (23), einen damit verbundenen Querstab (24) und einen damit verbundenen Distanzstab (25) umfasst, wobei der Distanzstab (25) mit der Abtriebwelle (2) über ein Verbindungselement verbunden ist, und wobei über das Druckelement (18) außermittig auf den Querstab (24) ein Druck ausübbar ist.

Description

Titel: Vorrichtung zur Umwandlung eines Drucks
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung eines Drucks in ein Drehmoment umfassend eine Abtriebwelle, die in Richtung einer Abtriebwellenlängsachse zumindest an- nähernd unverschiebbar gelagert ist, und eine erste Antriebeinrichtung, mit der die Abtriebwelle antreibbar ist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Umwandlung eines Drucks in ein Drehmoment.
Vorrichtungen zur Umwandlung eines Drucks in ein Drehmoment sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So beschreibt zum Beispiel die WO2006/058756 AI eine derartige Vorrichtung bestehend aus einem Stator und einem Rotor, die zueinander drehbar gelagert sind, wobei der Stator mindestens einen umlaufenden, über mehr als 360 0 gehenden Kanal auf seiner zum Rotor gewandten zylindrischen Oberfläche aufweist, wobei der Kanal einen beliebigen konstanten Querschnitt aufweist, mit einem Druckmedium ausgefüllt ist und über mindestens einen Durchlas s für die Zu- und Abfuhr des Druckmediums nach außen verfügt, welcher Durchlass sich vorzugsweise an einem Ende des Kanals befindet, wobei sich zusätzlich ein Umlaufkolben innerhalb des Kanals befindet, der entlang des Kanals frei beweglich ist, das Durchdringen des durch ihn begrenzten Druckmediums in den gegenüberliegenden Volumen innerhalb des-selben Kanals teilweise oder vollständig verbietet und über mindes- tens eine Verbindung mit dem Rotor verfügt, die eine Kraft in mindestens tangentialer Richtung überträgt.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Umwandlung eines Drucks in ein Drehmoment zu verbessern. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, den Wirkungsgrad einer Vorrichtung zur Umwandlung eines Drucks in ein Drehmoment zu verbessern.
Die Aufgabe der Erfindung wird einerseits bei der eingangs genannten Vorrichtung zur Umwandlung eines Drucks in ein Drehmoment dadurch gelöst, dass die Antriebeinrichtung einen Antriebzapfen, ein Führungselement, ein Hebelsystem und ein Druckelement aufweist, wobei das Führungselement relativ zum Antriebzapfen schwenkbar ist, der Antriebzapfen in dem Führungselement geführt und mit der Abtriebwelle drehfest so verbunden ist, dass eine An- triebzapfen-längsachse in einem Winkel von ungleich 90 0 oder einem ganzzahligen Vielfa- chen davon zu der Abtriebwellenlängsachse verläuft, wobei weiter das Führungselement mit dem Hebelsystem verbunden ist, das Hebelsystem einen Stützstab, einen damit verbundenen Querstab und einen mit dem Querstab verbundenen Distanzstab umfasst, wobei der Distanzstab mit der Abtriebwelle über ein Verbindungselement verbunden ist, und wobei über das Druckelement außermittig auf den Querstab ein Druck ausübbar ist.
Weiter wird die Aufgabe der Erfindung durch das voranstehend genannte Verfahren zur Umwandlung eines Drucks in ein Drehmoment gelöst, nach dem mit einem Druckelement auf einen Querstab eines, einen Stützstab, den damit verbundenen Querstab und einen mit diesem verbundenen Distanzstab umfassen-den Hebelsystems außermittig ausgeübt wird und dadurch ein Torsionsmoment erzeugt wird, das zur Erzeugung des Drehmoments in einen Antriebszapfen eingeleitet wird, wobei der Antriebszapfen einerseits in einem, mit dem Stützstab verbundenen Führungselement, das verschwenkbar zum Antriebzapfen ist, geführt wird und andererseits drehfest mit einer Abtriebwelle verbunden ist, wobei eine Antriebzapfenlängsachse in einem Winkel von ungleich 90 0 oder einem ganzzahligen Vielfachen davon zu einer Abtriebwellenlängsachse der Abtriebwelle verläuft und die Abtriebwelle in Richtung der Abtriebwellenlängsachse zumindest annähernd unverschiebbar gelagert wird.
Von Vorteil ist dabei, dass die Vorrichtung relativ einfach ausgeführt werden kann, insbesondere auch keine aufwändig herzustellenden, umlaufenden Kanäle erforderlich sind. Damit ist es nicht erforderlich, den Rotor, also die Abtriebwelle, in einem Stator anzuordnen, der mit dem Rotor eine gemeinsame Kontaktfläche aufweist, wodurch auftretende Reibungskräfte reduziert und damit der Wirkungsgrad der Vorrichtung verbessert werden kann. Durch den Aufbau der Vorrichtung ist es möglich, diese relativ kompakt auszuführen, sodass auch in kleineren Maschinen eingesetzt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement zwischen dem Distanzstab und der Ab-triebwelle durch eine Ab- triebscheibe gebildet ist, die mit der Abtriebwelle drehfest verbunden ist. Es ist damit möglich, den Aufbau der Vorrichtung weiter zu vereinfachen, da die Abtrieb Scheibe nicht nur als Verbindungselement zwischen dem Hebelsystem und der Abtriebwelle herangezogen werden kann, sondern auch für die Herstellung der axialen Lagefixierung der Abtriebwelle. Zur weiteren Verbesserung der genannten Effekte kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Abtriebwellenlängsachse der Abtriebwelle mit der Antriebzapfenlängsachse des Antriebzapfens einen Winkel von 45 0 einschließt.
Vorzugsweise ist das Druckelement durch ein hydraulisches Druckelement oder ein pneumatisches Druckelement gebildet. Es kann damit der ausgeübte Druck und somit die Drehgeschwindigkeit der Abtriebwelle einfach geregelt werden.
Eine weitere Vereinfachung der Vorrichtung ist möglich, wenn der Stützstab und der Querstab und/oder der Querstab und der Distanzstab einteilig ausgebildet sind. Zudem können damit Schwachstellen in den Verbindungen der einzelnen Stäbe miteinander besser vermieden werden, sodass höhere Kräfte bzw. Momente übertragbar sind.
Nach einer anderen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zumindest eine weitere Antriebeinrichtung aufweist, die - über den Umfang der Abtriebwelle betrachtet - rotations symmetrisch zur ersten Antriebeinrichtung angeordnet ist. Es kann damit einer Unwucht aufgrund auftretender Fliehkräfte entgegnet werden. Zudem kann damit aber auch eine höhere Leistung mit der Vorrichtung generiert werden.
Das Führungselement kann drehfest oder verschwenkbar mit dem Hebelsystem verbunden sein.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Umwandlung eines Drucks in ein
Drehmoment in Ansicht in Richtung einer Abtriebwellenlängsachse;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Figur 1 im Längsschnitt;
Fig. 3 eine Seitenansicht auf die Vorrichtung nach Figur 1 im Längsschnitt; Fig. 4 ein Detail einer Ausführungsvariante der Vorrichtung zur Umwandlung eines Drucks in ein Drehmoment im Bereich der Anbindung des Hebelsystems an die Antriebswelle.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine bevorzugte Ausführungsvariante einer Vorrichtung 1 zur Umwandlung eines Drucks in ein Drehmoment in verschiedenen Ansichten im Schnitt. Die Vorrichtung 1 weist eine Abtriebwelle 2 mit einer Abtriebwellenlängsachse auf. Die Abtriebwelle 2 ist in Richtung der Abtriebwellenlängsachse 3 zumindest annähernd unverschiebbar, insbesondere unverschiebbar, gelagert. Dazu weist die Vorrichtung 1 bevorzugt eine erste Druckscheibe, d.h. eine Abtriebscheibe 4, und eine von der Abtrieb Scheibe 5 in Richtung der Abtriebwellenlängsachse 3 distanziert angeordnete zweite Druckscheibe 5 auf, die beide mit der Abtriebwelle 2 drehfest verbunden sind. Gegebenenfalls kann die Abtriebscheibe 4 oder die Druckscheibe 5 oder beide Scheiben mit der Abtriebscheibe 4 einstückig ausgebildet sein. Die Vorrichtung 1 umfasst weiter bevorzugt ein, insbesondere zylindrisches, Gehäuse 6, wenngleich dies nicht zwingend erforderlich ist. Die Abtriebscheibe 4 und die zweite Druckscheibe 5 sind dabei jeweils in Umfang srichtung der Ab-triebwelle drehbeweglich über ein Abtrieb scheibendrucklager 7 bzw. ein zweites Drucklager 7 gelagert, wodurch gleichzeitig die voranstehend erwähnte zumindest annähernd axiale Unverschiebbarkeit, d.h. die axiale Lagefixierung, der Abtriebwelle 2 erreicht wird. Diese beiden Lager sind insbesondere als Kugellager ausgeführt.
In Richtung der Abtriebwellenlängsachse 3 weist das Gehäuse 6 einander gegenüberliegende Durchbrüche in einer Gehäusevorderwand 9 und einer Gehäuserückwand 10 auf, durch die die Abtriebwelle 2 hindurchragt. An der Außenseite der Gehäusevorderwand 9 sind ein erster Gehäusezapfen 11 und an der Gehäuserückseite 10 ein zweiter Gehäusezapfen 12 angeordnet. In ersten und im zweiten Gehäusezapfen 11, 12 ist jeweils ein Drehlager 13 zur drehbewegli- chen Lagerung der Abtriebwelle 2 angeordnet. Die Abtriebwelle 2 kann dazu den ersten und zweiten Gehäusezapfen 11, 12 durchragen oder wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, nur den ersten Gehäusezapfen 11 und im zweiten Gehäusezapfen 12 enden, wobei in diesem Fall der zweite Gehäusezapfen 12 geschlossen ausgeführt sein kann. Es ist also möglich, dass an zumindest einem Ende der Abtriebwelle 2 ein anzutreibendes Aggregat, etc. angeschlossen wird.
Die Drehlager 13 können als Kugel- oder Gleitlager ausgeführt sein.
Prinzipiell ist auch eine andere Drehlagerung der Abtriebwelle 2 möglich.
Die Vorrichtung 1 weist weiter eine Antriebeinrichtung 14 auf, von der die Abtriebwelle 2 angetrieben wird. Die Antriebeinrichtung 14 weist einen Antriebzapfen 15, ein Führungselement 16, ein Hebelsystem 17 und ein Druckelement 19 auf.
Der Antriebzapfen 15 ist einerseits drehfest mit der Abtriebwelle 2 verbunden und andererseits in dem Führungselement 16 geführt. Zur Ermöglichung der Schwenkbarkeit weist das Führungselement 16 eine Ausnehmung 19 bzw. Bohrung auf, in der der Antriebzapfen 15 zumindest teilweise aufgenommen ist, die einen sich von der Mitte in beide Richtungen einer Antriebzapfenlängsachse 20 erweiternden Querschnitt aufweist, wie dies in Fig. 3 strichliert dargestellt ist. Die an dem Antriebzapfen 15 anliegende Oberfläche der Ausnehmung 19 ist also beispielsweise mit einer Balligkeit versehen. Die Balligkeit kann symmetrisch oder asymmetrisch ausgeführt sein. Über das Ausmaß der Querschnittveränderung der Ausnehmung 19, also beispielsweise der Balligkeit, kann der Schwenkbereich des Führungselementes 16 definiert werden.
Das Führungselement 16 kann also insbesondere zumindest annähernd hülsenförmig ausgebildet sein.
Weiter ist der Antriebzapfen 15 derart mit der Abtriebwelle 2 verbunden, dass die Antriebzapfenlängsachse 20 mit der Abtriebwellenlängsachse 3 einen Winkel 21 ausbildet, der ungleich 90 0 oder einem ganzzahligen Vielfachen von 90 0 ist. Insbesondere ist der Antriebzapfen 15 auf der Seite der Abtrieb scheibe 4 in einem spitzen Winkel 21 zur Abtriebwelle 2 angeordnet. Vorzugsweise beträgt der Winkel 21 45 °.
Am Antriebzapfen 16 kann an dem der Abtriebwelle 2 in Richtung der Antriebzapfenlängsachse 20 gegenüberliegenden Ende mit einem Endelement 22, insbesondere einer Endscheibe, versehen sein, um das Herausgleiten aus dem Führungselement 17 zu verhindern.
Das Führungselement 16 ist mit dem Hebelsystem 17 über einen Stützstab 23 drehfest verbunden. Neben dem Stützstab 23 weist das Hebelsystem 17 weist auch einen mit dem Stützstab 23 drehfest verbundenen Querstab 24 und einen mit dem Querstab 24 verbundenen Distanzstab 25 auf.
Eine Stützstablängsachse 26 verläuft vorzugsweise orthogonal zur Antriebzapfenlängsachse 20. Ebenso verläuft eine Querstablängsachse 27 vorzugsweise orthogonal zur Stützstablängsachse 26, sodass der Stützstab 23 mit dem Quer-stab 24 ein Winkelelement ausbilden. Bevorzugt ist der Querstab 24 am in Richtung der Stützstablängsachse 26 dem Führungselement 16 gegenüberliegenden Ende mit dem Stützstab 23 verbunden. Es ist dabei möglich, dass der Stützstab 23 mit dem Querstab 24 einteilig ausgebildet ist.
Der Distanzstab 25 ist bevorzugt an in Richtung einer Querstablängsachse 27 dem Stützstab 23 gegenüberliegenden Ende des Querstabes 24 angeordnet und mit diesem verbunden. Die Verbindung kann über ein Lagerelement 28 erfolgen. Das Lagerelement 28 kann einstückig mit dem Stützstab 25 ausgebildet sein, beispielsweise in Art einer Pleuelstange.
Das Druckelement 18 ist in der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsvariante als hydraulisches Druckelement 18 mit einem Druckzylinder 29, einem Kolben 30 mit einer als Antriebsstange ausgebildeten Kolbenstange 31 sowie einem Hydraulikfluid 32 in einem Arbeitsraum 33 ausgebildet. Es sind aber auch andere Druckelemente 18, wie beispielsweise ein pneumatisches Druckelement, ein Verdichter, eine Feder, etc. einsetzbar.
Das Druckelement 18 ist so angeordnet, dass es den von ihm erzeugten Druck auf den Querstab 24 ausübt, wobei der Angriffpunkt bzw. der Angriffbereich außermittig am Querstab 24 ausgebildet ist. Dazu ist die Kolbenstange 30, die in Richtung auf den Querstab 24 aus dem Druckzylinder 28 herausragt über ein Lagerelement 34 mit dem Querstab 24 verbunden, wobei der Querstab 24 durch den Lagerbereich des Lagerelementes 34 geführt ist. Das Lagerelement 34 kann ein dem Stand der Technik für Lagerelemente entsprechendes Lagerelement sein.
Das Lagerelement 34 ist in einem ersten Abstand 35 zur Stützstablängsachse 26 angeordnet, der kleiner ist als ein zweiter Abstand 36 zwischen dem Lagerelement 34 und dem Lagerelement 28 am Ende des Querstabes 24, jeweils gemessen in den Mittelpunkten der Lagerelemente 28, 33, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.
Somit ergibt die Summe aus dem erste und dem zweiten Abstand 35, 36 einen Gesamtabstand 37, in dem das Lagerelement 28 zwischen dem Querstab 24 und dem Distanzstab 25, und damit also eine Distanzstablängsachse 38 von der Stützstablängsachse 26 entfernt ist. Ein Verhältnis erster Abstand 35 / Abstand 36 kann beispielsweise ausgewählt sein aus einem Bereich von 2 : 1 bis 4 : 1.
Das Druckelement 18 ist mit der Abtriebscheibe 4 verbunden. In der Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 nach den Fig. 1 bis 3 erfolgt die Verbindung über ein Ankerelement 39, das mit einem mit der Abtriebscheibe 4 verbundenen, insbesondere drehfest verbundenen, Mitnehmerelement 40 über ein Lagerelement 41 verbunden ist.
Das Lagerelement 41 kann ein Auge aufweisen, das mit dem Ankerelement 40 verbundenen ist, durch das ein mit dem Lagerelement 41 verbundener Bolzen geführt ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Das Lagerelement 41 ist dabei in einem Abstand 42 - gemessen im Mittelpunkt des Lagerelementes 41 - von der Abtriebwellenlängsachse 3 entfernt angeordnet.
Weiter ist der Distanzstab 25 mit der Abtriebwelle 2 über ein Verbindungselement verbunden, wobei dieses Verbindungselement in der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 durch die Abtriebscheibe 4 gebildet ist. Zur Anbindung des Distanzstabes 25 an die Abtriebscheibe 4 kann wiederum ein weiteres Lagerelement 43 vorgesehen sein. Das Lagerelement 43 kann ein Auge aufweisen, das mit dem Distanzstab 25 verbundenen ist, durch das ein mit dem Lagerelement 43 verbundener Bolzen geführt ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Es sei erwähnt, dass die Augen der genannten Lagerelemente einstückig mit den jeweiligen Stäben ausgebildet sein können.
Der Distanzstab 25 ist in einem Abstand 44 - gemessen von der Distanzstablängsache 38 - von der Abtriebwellenlängsachse 3 entfernt angeordnet.
Wird nun in den Arbeitsraum 33, d.h. die Arbeitskammer, des Druckelementes 18 Hydraulik- fluid 32 bzw. allgemein ein Druckfluid eingeleitet, entsteht eine Kolben-kraft F, die auf das Lagerelement 34 am Querstab 24 wirkt und dort einen Druck ausübt. Dadurch würde der Querstab 24 mit dem Stützstab 23 ausweichen. Dies wird aber durch das Führungselement 16 verhindert bzw. dieses die Torsionskraft aus dem Stützstab 23 und überträgt diese an den Antriebzapfen 15, der diese in eine Drehkraft bzw. ein Drehmoment an der Abtriebwelle 2 umwandelt. Eine permanente Kolbenkraft F ergibt durch die gleich bleibende relative Stellung der Hebelteile des Hebelsystems 17 zueinander eine permanente Drehkraft in der Abtriebwel- le 2.
Es ist also mit der Vorrichtung 1 möglich einen Drucks in ein Drehmoment umzuwandeln, wobei mit dem Druckelement 18 auf den Querstab 24 des, den Stütz-stab 23, den damit verbundenen Querstab 24 und den mit diesem verbundenen Distanzstab 25 umfassenden Hebel- Systems 17 außermittig ausgeübt wird und dadurch ein Torsionsmoment erzeugt wird, das zur Erzeugung des Drehmoments in dem Antriebszapfen 15 eingeleitet wird, wobei der Antriebszapfen 15 einerseits in dem, mit dem Stützstab 23 drehfest verbundenen Führungselement 16 verschwenkbar geführt wird und andererseits drehfest mit der Abtriebwelle 2 verbunden ist, wobei die Antriebzapfenlängsachse 3 in dem Winkel 41 von ungleich 90 0 oder einem ganz- zahligen Vielfachen davon zu der Abtriebwellenlängsachse 3 der Abtriebwelle 2 verläuft und die Abtriebwelle 2 in Richtung der Abtriebwellenlängsachse 3 zumindest annähernd unverschiebbar gelagert wird.
Über das Hebelsystem 17 wird rotierend um die Drehachse, d.h. die Abtriebwellenlängsachse 3 die Druckkraft aus dem Druckelement 18 in die Abtriebwelle 2 eingeleitet.
In Fig. 1 ist eine weitere Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 dargestellt. Bei dieser ist zumindest eine weitere Antriebeinrichtung 14 angeordnet, die - über den Umfang der Ab- triebwelle 2 betrachtet - rotationssymmetrisch zur ersten Antriebeinrichtung 14 angeordnet ist, wobei die zumindest zwei Antriebeinrichtungen 14 gleich ausgebildet sind. Es sind also zwei, drei, vier, etc. Antriebeinrichtungen 14 über den Umfang symmetrisch verteilt in der Vorrichtung 1 anordenbar.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass sämtliche im Rahmen der Beschreibung erwähnten Lagerelemente dem einschlägigen Stand der Technik hierfür entsprechen können, sofern diese nicht anders ausgeführt ist.
Vorzugsweise sind die Lagerelemente 28, 34, 41 und 43 als Pendellager ausgeführt.
Weiter können einzelne oder sämtliche Lagerelemente mit reibungsvermindern-den Beschich- tungen ausgestattet sein.
In Fig. 4 ist eine Alternative zur Anbindung des Stützstabes 23 an die Antriebswelle 2 gezeigt. Diese Ausführungsvariante der Vorrichtung 1 zur Umwandlung eines Drucks in ein Drehmoment umfasst wieder das Führungselement 16 zur Führung des Antriebszapfens 15, der seinerseits wieder mit der Antriebswelle 2 drehfest verbunden ist. Zum Unterschied zu voranstehender Ausführungsvariante der Anbindung des Stützstabes 23 an die Antriebswelle 2 ist jedoch der Stütz-stab 23 schwenkbar mit dem Führungselement 16 verbunden. Dazu kann das dem Stützstab 23 zugewandte Ende des Führungselementes 16 U-förmig ausgebildet sein. In diesem U-förmigen Endbereich ist ein Lagerzapfen 45 bzw. eine Lagerwelle angeordnet, die sich durch eine Bohrung 46 im dem entsprechenden, dem Führungselement 16 zugewandten Endbereich des Stützstabes 23 erstreckt. Dadurch ist der Stützstab 23 schwenkbar am Führungselement 16 angeordnet und mit diesem verbunden. Weiter weist das Führungselement 16 eine Bohrung 47 auf, durch die der Antriebzapfen 15 hindurchragt, wobei den Ab- schluss das Endelement 22 bildet, wie dies voranstehend ausgeführt wurde.
Die schenkbare Verbindung des Stützstabes 23 mit dem Führungselement 16 kann auch anders ausgeführt sein. Beispielsweise kann das Führungselement 16 in dem angesprochenen Endbereich plattenförmig ausgebildet sein und der Stützstab 23 ein entsprechendes, beispielsweise U-förmiges Ende zur Aufnahme des plattenförmigen Endbereichs des Stützstabes 23 aufweisen, wobei wiederum der Lagerzapfen sich durch den Stützstab 23 und das Führungselement 16 hindurch erstreckt.
Die Ausführungsbeispiele zeigen bzw. beschreiben mögliche Ausführungsvarianten der Vor- richtung 1 zur Umwandlung eines Drucks in ein Drehmoment, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Vorrichtung 1 zur Umwandlung eines Drucks in ein Drehmoment diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung
36 Abstand
Vorrichtung 37 Gesamtabstand Abtriebwelle 38 Distanzstablängsachse Abtriebwellenlängsachse 39 Ankerelement Abtriebscheibe 40 Mitnehmerelement Druckscheibe
Gehäuse 41 Lagerelement Abtriebscheibendrucklager 42 Abstand
Drucklager 43 Lagerelement Gehäusevorderwand 44 Abstand
Gehäuserückwand 45 Lagerzapfen Gehäusezapfen 46 Bohrung
Gehäusezapfen 47 Bohrung
Drehlager
Antriebeinrichtung
Antriebzapfen
Führungselement
Hebelsystem
Druckelement
Ausnehmung
Antriebzapfenlängsachse
Winkel
Endelement
Stützstab
Querstab
Distanzstab
Stützstablängsachse
Querstablängsachse
Lagerelement
Druckzylinder
Kolben
Kolbenstange
Hydraulikfluid
Arbeitsraum
Lagerelement
Abstand

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung (1) zur Umwandlung eines Drucks in ein Drehmoment umfassend eine Abtriebwelle (2), die in Richtung einer Abtriebwellenlängsachse (3) zumindest annähernd unverschiebbar gelagert ist, und eine erste Antriebeinrichtung (14), mit der die Abtriebwelle (2) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebeinrichtung (14) einen Antriebzapfen (15), ein Führungselement (16), ein Hebelsystem (17) und ein Druckelement (18) aufweist, wobei das Führungselement (16) relativ zum Antriebzapfen (15) schwenkbar ist, der Antriebzapfen (15) in dem Führungselement (16) geführt und mit der Abtriebwelle (2) drehfest so verbunden ist, dass eine Antriebzapfenlängsachse (20) in einem Winkel (21) von ungleich 90 0 oder einem ganzzahligen Vielfachen davon zu der Abtriebwellenlängsachse (3) verläuft, wobei weiter das Führungselement (16) mit dem Hebelsystem (17) verbunden ist, das Hebelsystem (17) einen Stützstab (23), einen damit verbundenen Querstab (24) und einen mit dem Querstab (24) verbundenen Distanzstab (25) umfasst, wobei der Distanzstab (25) mit der Abtriebwelle (2) über ein Verbindungselement verbunden ist, und wobei über das Druckelement (18) außermittig auf den Querstab (24) ein Druck ausübbar ist.
2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement zwischen dem Distanzstab (25) und der Abtriebwelle (2) durch eine Abtrieb Scheibe (4) gebildet ist, die mit der Abtriebwelle (2) drehfest verbunden ist.
3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebwellenlängsachse (3) der Abtriebwelle (2) mit der Antriebzapfenlängsachse (20) des Antriebzapfens (15) einen Winkel von 45 0 einschließt.
4. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (18) durch ein hydraulisches Druckelement (18) oder ein pneumatisches Druckelement (18) gebildet ist.
5. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützstab (23) und der Querstab (24) und/oder der Querstab (24) und der Distanzstab (25) einteilig ausgebildet sind.
6. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest eine weitere Antriebeinrichtung (14) aufweist, die - über den Umfang der Abtriebwelle (2) betrachtet - rotations symmetrisch zur ersten Antriebeinrichtung (14) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (16) drehfest oder verschwenkbar mit dem Hebelsystem (17) verbunden ist.
8. Verfahren zur Umwandlung eines Drucks in ein Drehmoment nach dem mit einem Druckelement (18) auf einen Querstab (24) eines, einen Stützstab (23), den damit verbundenen Querstab (24) und einen mit Querstab (24) verbundenen Distanzstab (25) umfassenden Hebelsystems (17) außermittig ausgeübt wird und dadurch ein Torsionsmoment erzeugt wird, das zur Erzeugung des Drehmoments in einen Antriebszapfen (15) eingeleitet wird, wobei der Antriebszapfen (15) einerseits in einem, mit dem Stützstab (23) verbundenen Führungselement (16), das verschwenkbar zum Antriebzapfen (15) ist, geführt wird und andererseits drehfest mit einer Abtriebwelle (2) verbunden ist, wobei eine Antriebzapfenlängsachse (3) in einem Winkel (21) von ungleich 90 0 oder einem ganzzahligen Vielfachen davon zu einer Abtriebwellenlängsachse (3) der Abtrieb welle (2) verläuft und die Abtriebwelle (2) in Richtung der Abtriebwellenlängsachse (3) zumindest annähernd unverschiebbar gelagert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Drucks auf den Querstab (24) ein Hydrauliksystem oder ein Pneumatiksystem verwendet wird.
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