WO2021099644A1 - Rotationsmotor - Google Patents

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WO2021099644A1
WO2021099644A1 PCT/EP2020/083099 EP2020083099W WO2021099644A1 WO 2021099644 A1 WO2021099644 A1 WO 2021099644A1 EP 2020083099 W EP2020083099 W EP 2020083099W WO 2021099644 A1 WO2021099644 A1 WO 2021099644A1
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WO
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cylinder
inner cylinder
expansion
rotary motor
outer cylinder
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Application number
PCT/EP2020/083099
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Kunow
Original Assignee
Peter Kunow
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peter Kunow filed Critical Peter Kunow
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C5/00—Rotary-piston machines or engines with the working-chamber walls at least partly resiliently deformable
    • F01C5/02—Rotary-piston machines or engines with the working-chamber walls at least partly resiliently deformable the resiliently-deformable wall being part of the inner member, e.g. of a rotary piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B19/00—Positive-displacement machines or engines of flexible-wall type
    • F01B19/04—Positive-displacement machines or engines of flexible-wall type with tubular flexible members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10—Special components
    • F24S2030/11—Driving means

Definitions

  • the invention relates to a rotary motor for generating a rotational movement.
  • Rotary motors are known in many different forms.
  • many electric motors are typically rotary motors that generate a rotational movement that can be tapped on a drive shaft of the electric motor.
  • rotary motors are often connected with step-up or reduction gears.
  • Reduction gears are particularly necessary when small adjustment paths or angles of rotation are to be set with high accuracy and a high torque.
  • the necessary motors and gears are complex, expensive and maintenance-intensive.
  • a rotary motor which has an outer cylinder in the form of a hollow cylinder and an inner cylinder located inside the outer cylinder.
  • the outer surface of the inner cylinder has a smaller circumference than the inner surface of the outer cylinder.
  • the outer circumferential surface of the inner cylinder can therefore roll on an inner circumferential surface of the outer cylinder.
  • the inner cross section of the outer cylinder and the outer cross section of the inner cylinder do not necessarily have to be exactly circular, as long as it is ensured that the inner cylinder can roll with its outer jacket surface on the inner jacket surface of the outer cylinder.
  • the shape of the outer cross-section of the outer cylinder is not important.
  • inner jacket surface - of the outer cylinder leads to a line contact between the outer jacket surface of the inner cylinder and the inner jacket surface of the outer cylinder that runs around the outer cylinder and the inner cylinder.
  • the line of contact running in the circumferential direction runs in the longitudinal direction of the outer and inner cylinder. Since the outer circumference of the inner cylinder is slightly smaller than the circumference of the inner circumferential surface of the outer cylinder, the line of contact when the inner cylinder rolls on the inner wall of the outer cylinder has not yet migrated completely around the inner circumference of the outer cylinder, if it has already been completely around the outer circumferential surface of the inner cylinder has migrated.
  • This path difference in the circumferential direction - which corresponds exactly to the difference between the circumferences of the inner circumferential surface of the outer cylinder and the outer circumferential surface of the inner cylinder - has the consequence that there is also a relative rotation between the outer and inner cylinder when the inner cylinder rolls on the inner wall of the outer cylinder - Or, even if this contradicts the idea of "rolling", the outer cylinder rolls on the inner cylinder. If the inner cylinder is immovable in the direction of rotation, the outer cylinder rotates, and if the outer cylinder is immovable in the direction of rotation, the inner cylinder rotates.
  • a pressure force is generated between the inner wall of the outer cylinder and the inner cylinder by means of a pressure medium on the side of the inner cylinder opposite the contact line.
  • the location (based on the circumferential direction of the inner and outer cylinder) at which the compressive force is generated is circumferential and thus causes the circumferential line contact on the opposite side.
  • the rotary motor can have at least three, preferably four or more, expansion bodies extending in the longitudinal direction of the outer and inner cylinders, which are arranged evenly distributed over the circumference of the inner or outer cylinder so that they are in their cause a radial force between the outer cylinder and the inner cylinder in the expanded state and in this way bring about a line contact between the outer circumferential surface of the inner cylinder and the inner circumferential surface of the outer cylinder.
  • the expansion bodies can directly bring about the line contact between the inner cylinder and the inner wall of the outer cylinder through their expansion.
  • the expansion bodies can produce a sealing effect between the inner cylinder and the inner wall of the outer cylinder in their longitudinal direction, which seals a gap between the inner cylinder and the outer cylinder along a first circumferential sector from the rest of the circumferential sector, so that a pressure medium can be introduced into the gap along the first circumferential sector , which presses the inner cylinder on the side opposite the first circumferential sector against the inner wall of the outer cylinder and thus causes the line contact.
  • expansion bodies acting as a seal are activated circumferentially in the circumferential direction, a circumferential line contact and thus a rolling of the inner cylinder on the inner wall of the outer cylinder can also be effected in this way. If an expansion body does not act as a seal, but directly effects the pressure force and is arranged in such a way that the pressure force acts between the outer jacket surface of the inner cylinder and the inner jacket surface of the outer cylinder, an expansion of this expansion body leads to a line contact between the outer jacket surface of the inner cylinder and the inner circumferential surface of the outer cylinder comes on the side of the inner cylinder diametrically opposite the expansion body.
  • the expansion bodies can be expanded in a controlled manner in such a way that they cause a line contact between the outer circumferential surface of the inner cylinder and the inner circumferential surface of the outer cylinder so that the The outer circumferential surface of the inner cylinder rolls on the inner circumferential surface of the outer cylinder - and vice versa - driven and controlled by the expansion body, from which, due to the circumference difference between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface (the circumference of the outer circumferential surface of the inner cylinder is slightly smaller than the circumference of the inner circumferential surface of the outer cylinder), a relative rotational movement between the inner cylinder and the outer cylinder results.
  • the expansion bodies can be controlled cyclically in turn. After one cycle, the line of contact has moved once around the outer surface of the inner cylinder and thus almost entirely around the inner surface of the outer cylinder - that is, the inner cylinder unrolls once on the outer surface of the inner cylinder - or vice versa, since it is a relative movement.
  • the inner cylinder and the outer cylinder perform a relative rotational movement to each other, in which the outer cylinder has moved relative to the inner cylinder by a radian dimension, which for a circular inner cylinder and a circular inner wall of the outer cylinder corresponds to 7i * Ad, where Ad is the difference between the inner diameter of the outer cylinder - ders and the outer diameter of the inner cylinder.
  • Ad is the difference between the inner diameter of the outer cylinder - ders and the outer diameter of the inner cylinder.
  • the inner cylinder is arranged in a rotationally fixed manner, so that, as a result, the outer cylinder is driven to rotate. This makes it possible to fasten components of a device to the outside of the outer cylinder that are to be driven in rotation.
  • Such a rotary motor can be realized with simple means because the expansion body can be constructed very simply.
  • the expansion body can each comprise a hose which expands radially when a pressurized fluid is introduced into it. If each expansion body has such a hose, the corresponding hoses for each of the expansion bodies can be arranged in longitudinal grooves on the outer circumferential surface of the inner cylinder or the inner surface of the outer cylinder.
  • the expansion body ie in particular the hoses on the open side of the respective longitudinal groove
  • a cover body for example a bar, which - based on the cross section - acts as a kind of piston and the expansion force on the inner surface of the outer cylinder or the outer surface of the Inner cylinder transmits.
  • the strip can be designed as a sealing strip, which produces a seal, or as a pressure strip, which directly brings about the line contact of the inner cylinder with the outer cylinder on the opposite side.
  • the expansion bodies can each have a longitudinal groove along the inner or outer cylinder and a seal inserted into this - e.g. in the form of a sealing strip - be formed, which can be pressed outward by means of a pressure medium introduced into the longitudinal groove in order to produce the sealing effect.
  • the expansion body does not directly cause the line contact between the inner cylinder and the outer cylinder, but rather to create a line seal to define a space for introducing a pressure medium between the inner cylinder and the outer cylinder along a first circumferential sector, preferably two expansion bodies are expanded at the same time, so that the one for introducing one
  • the space used for the pressure medium extends only over a maximum of half the circumference of the inner cylinder or the outer cylinder.
  • the expansion bodies each have a bar as a sealing or pressure bar, it is advantageous if this bar can perform a tilting movement in relation to the radial direction or has play in the tangential direction so that it does not counteract a relative rotational movement between the inner cylinder and the outer cylinder.
  • either the outer cylinder or the inner cylinder or both can have a deformable cross section.
  • the inner cylinder can also be designed as a hollow cylinder, for example as a thin-walled tube, the cross section of which can be deformed by expansion bodies arranged in the interior of the inner cylinder.
  • the expansion bodies arranged inside the inner cylinder can be supported on an inner support structure, for example a support cylinder arranged inside the inner cylinder. If the expansion bodies are arranged opposite one another in pairs, expansion bodies that are opposing one another in pairs can be expanded in order in this way that there is line contact between the outer circumferential surface of the inner cylinder and the inner circumferential surface of the outer cylinder on two diametrically opposite sides of the inner cylinder.
  • expansion bodies that are diametrically opposed in pairs can cyclically, i. H. circumferentially controlled and expanded, so that there are two circumferential and diametrically opposed line contacts between the outer surface of the inner cylinder and the inner surface of the outer cylinder, which result in a corresponding relative rotational movement between the inner cylinder and the outer cylinder, similar to a harmony Drive gear is known.
  • the inner cylinder is preferably deformable and the expansion bodies are arranged in the interior of the inner cylinder in such a way that they are circumferential opposite one another Cause line contacts between the outer circumferential surface of the inner cylinder and the inner circumferential surface of the outer cylinder.
  • a support structure for example in the form of a support cylinder, is preferably arranged within the deformable inner cylinder, and the expansion bodies act between the support cylinder and the deformable inner cylinder.
  • the deformable inner cylinder can have longitudinal webs which engage in corresponding longitudinal grooves of the support cylinder - or in corresponding longitudinal grooves on the inside of the outer cylinder.
  • the expansion bodies are arranged so as to be radially movable in outwardly open longitudinal grooves in the outer circumferential surface of the inner cylinder and can be moved by the expansion bodies.
  • expansion chambers integrated into the respective support structure - for example the outer cylinder, the inner cylinder or the support cylinder - can be provided instead of separate expansion bodies.
  • One advantage of the different variants of the rotary drive is that it acts as a motor that can be operated with a pressurized fluid and can generate a rotational movement. The rotary drive is therefore not a gear and does not require one.
  • the expansion bodies are preferably pneumatically or hydraulically expandable.
  • the expansion bodies can each comprise a hose or be formed by such a hose.
  • the rotary motor preferably has an expansion control which is operatively connected to the expansion bodies and is designed to expand the expansion bodies in a cyclical, revolving manner one after the other.
  • the expansion control preferably comprises one or more pneumatic and / or hydraulic valves.
  • the expansion control preferably has a multi-way valve, in particular a rotary slide valve and an electromotive valve drive.
  • a trackable support device for solar energy panels or solar modules is provided. This has a vertical support and two horizontal supports protruding from this on both sides, on which the solar energy panels or solar modules are arranged such that they can pivot about a horizontal axis.
  • a rotary motor of the type presented here is integrated into one or both horizontal supports.
  • a rotary motor of the type according to the invention can also be integrated into the vertical support for horizontal pivoting of the solar energy panels or solar modules.
  • Figures 1a, b, c d a first variant of a rotary drive according to the invention
  • Figures 2a, b, c, d a second variant of a rotary drive according to the invention
  • FIG. 3 a more detailed illustration of the second variant of the rotary drive according to the invention.
  • FIG. 4 a detail of the rotary drive according to the invention according to the second variant
  • Figure 5a, b a third variant of a rotary drive according to the invention
  • FIGS. 6a-6f illustrations which explain the mode of operation of the third variant of the rotary drive
  • Figure 7 An arrangement of elevated solar panels, each of one
  • Carrying device which has several rotary drives according to the invention.
  • FIG. 8 A side view of the arrangement of solar panels according to FIG. 5.
  • An exemplary variant of a rotary drive according to the invention is shown in FIG.
  • the rotary drive 10 has an outer cylinder 12 in the form of a hollow cylinder which encloses an inner cylinder 14.
  • the outer diameter of the inner cylinder 14 is slightly smaller than the inner diameter of the outer cylinder 12.
  • Between the outer cylinder 12 and the inner cylinder 14 are - preferably in groove-like recesses 16 of the inner cylinder 14 - arranged expansion bodies 18, which can be formed, for example, by elastic hoses.
  • the groove-like depressions are preferably longitudinal grooves 16 running parallel to the longitudinal axis of the inner cylinder 14.
  • the expansion bodies are hoses inserted into the respective longitudinal groove 16, which preferably extend over the entire length of the respective longitudinal groove 16 and are closed at one end.
  • the expansion bodies 18 - that is to say the elastic hoses - are arranged in the longitudinal grooves 16 in the inner cylinder 14.
  • Also arranged in the longitudinal grooves 16 are respectively movable cover bodies 20 which can move relative to the respective longitudinal groove 16 so that they can be pressed outward by the respective expansion body 18 with respect to the inner cylinder 14 or vice versa into the respective longitudinal groove 16 can be pressed in when the corresponding expansion body 18 is not expanded.
  • the expansion body 18 can optionally be acted upon with a fluid and thus expanded.
  • a suitable fluid is, for example, air.
  • air instead of air, however, another gas or a non-compressible medium, for example a liquid, can also be used.
  • the expansion bodies 18 are exposed to the corresponding medium all the way around and expanded in this way.
  • the expansion body opposite an expanded expansion body 18 is just not acted upon by the corresponding medium and can therefore be compressed by external forces.
  • the external forces compressing the expansion body result from the fact that the outer cylinder 12 presses the cover bodies 20 inwardly into the longitudinal grooves 16, so that the corresponding expansion body 18 is compressed.
  • FIGS. 2 to 4. A further exemplary embodiment of a rotary motor is shown in FIGS. 2 to 4.
  • This also has an outer cylinder 12, as well as an inner cylinder 14 'arranged within it.
  • the inner cylinder 14 ' is also designed as a wooden cylinder and has an elastically deformable cross section, since its cylinder wall is elastically deformable.
  • the circumference of the outer surface 24 of the inner cylinder 14 ' is somewhat here less than the circumference of the inner surface of the outer cylinder 12.
  • the groove-like depressions in the support cylinder 22 are preferably longitudinal grooves 16 running parallel to the longitudinal axis of the support cylinder 14.
  • Covering bodies 20 are also arranged in the longitudinal grooves 16 and can move in the radial direction relative to the respective longitudinal groove 16.
  • not only four, but eight expansion bodies 18 are arranged distributed uniformly over the circumference of the support cylinder 22.
  • the cylinder wall of the inner cylinder 14 ' is elastically deformable in such a way that the cross-section of the inner cylinder 14' can be deformed by opposing expansion bodies 18 'and the associated cover bodies 20 so that the outer surface 24 of the inner cylinder 14' in each case at opposite points the inner surface of the outer cylinder 12 rests. This is shown schematically in FIGS. 2a to 2d.
  • a support cylinder is provided which is similar to the inner cylinder 14 from FIG. 1 and has the said longitudinal grooves for the expansion body.
  • the expansion bodies 18 are arranged between the inner cylinder 14 and the support cylinder 22.
  • the inner cylinder 14 ′′ is arranged in a rotationally fixed manner with respect to the support cylinder 22 ′′.
  • longitudinal webs 26 are used for this, which run along the longitudinal direction of the inner cylinder 14 ′′ on the inner surface 28 of the inner cylinder 14 ′′ and which engage in corresponding longitudinal grooves 16 ′′ of the support cylinder 22.
  • the longitudinal webs 26 are movable in the radial direction in the Longitudinal grooves 16 ′′ are arranged, but held by the longitudinal grooves 16 in a form-fitting manner in the tangential direction.
  • the expansion body 18 ′′ is preferably an elastic tube which can be expanded by a suitable medium, preferably a fluid.
  • the support cylinder 22 is not shown in these for reasons of simplicity.
  • the expansion bodies 18 and the cover bodies 20 are each embedded in corresponding longitudinal grooves 16 of the support cylinder 22, exactly as in the embodiment shown in FIG. 1, which is thus the same as the inner cylinder 14 from the embodiment in FIG.
  • An expansion control 40 is provided in order to apply a pressurized fluid to the expansion bodies 18 or 18 ′ in the desired sequence for expansion or to allow the fluid to escape so that the corresponding expansion bodies can be easily compressed again.
  • the expansion control 40 controls one or more corresponding valves 42 which are connected on the one hand to a pressure vessel or a hydraulic or pneumatic pump via corresponding hydraulic or pneumatic lines 44 and on the other hand to the respective expansion bodies 18.
  • One or more multi-way valves can be provided as valves 42 be or individual valves for each hydraulic cylinder.
  • a single multi-way valve can be provided that is designed as a rotary slide valve and is driven to rotate slowly by an electric motor, for example a stepping motor.
  • FIG. 3 shows the sequence in which the individual expansion bodies 18 are pressurized and expanded in order to bring about a rotation of the outer cylinder 12.
  • the longitudinal webs can also be arranged on the outside of the inner cylinder and engage in corresponding longitudinal grooves on the inside of the outer cylinder.
  • the inside of the inner cylinder can then be smooth and roll on a likewise smooth outside of the support cylinder.
  • the outer cylinder can be held in a fixed position and in a rotationally fixed manner and the support cylinder can be driven to rotate, i.e. the support cylinder then no longer acts as a support cylinder, but as an output cylinder.
  • FIGS. 5a and 5b as well as FIGS. 6a to 6f show an embodiment variant in which the expansion bodies 18 'do not directly cause a line contact between the inner cylinder 14' and the outer cylinder 12 'on the side of the inner cylinder 14' opposite the expanded expansion body 18 ', but rather rather, they are activated in pairs and form seals which form a space 32 between the inner cylinder 14 'and Define and seal the outer cylinder 12 ', which extends over a circumferential sector U of the inner cylinder 14' or of the outer cylinder 12 '. In the example shown, the intermediate space 32 extends over half the circumference of the inner cylinder 14 '.
  • a pressure medium - e.g. air or a liquid - can be introduced into the intermediate space 32 via inlet and outlet channels 36 in order to bring about a line contact between the inner cylinder 14 'and the outer cylinder 12' on the side of the inner cylinder 14 'opposite the intermediate space 32.
  • the inlet and outlet channels 36 can be simple bores which can also be arranged on an end face of the inner cylinder 14 '(or the outer cylinder 12') and then - unlike in FIGS. 5 and 6 - not necessarily visible in the sectional view be.
  • the expansion bodies 18 ' are each formed by a longitudinal groove 16' in the inner cylinder 14 'and a sealing strip 20' inserted into the respective longitudinal groove 16 '.
  • a separate expansion body e.g. in the form of a hose, does not have to be provided, but can be provided.
  • the longitudinal grooves and sealing guides forming a respective expansion body can also be provided on the inside of the outer cylinder 12 'instead of on the outside of the inner cylinder 14'.
  • the expansion bodies are preferably provided on the component of the rotary drive which is arranged in each case for the rotation test. If the expansion bodies, as shown in the exemplary embodiments in FIGS. 5 and 6, are only formed by one longitudinal groove 16 'and one in the inserted strip 20', the pressure medium for expanding the respective expansion body is introduced directly into the respective longitudinal groove 16 '. This, too, is preferably done from the respective end face, so that control channels 38 for introducing and discharging the controlling pressure medium also need not necessarily be visible in the sectional view.
  • FIGS. 6a to 6f illustrate by way of example how the expansion bodies 18 ′ can be activated in pairs and cyclically in a circumferential manner in order to form a circumferential intermediate space 32 into which the pressure medium is admitted in each case.
  • the respectively activated and thus expanded expansion bodies 18 ′ are marked with an A.
  • the circumferential sector over which the respectively active intermediate space 32 extends is denoted by U in FIGS. 6a to 6f.
  • an arrow indicates for each of the control channels 38 whether a respective expansion body is pressurized or whether the pressure medium can escape.
  • active expansion bodies are initially subjected to pressure until the next active expansion bodies are completely expanded.
  • an arrow also indicates to the inlet and outlet channels 36 whether the pressure medium is introduced into the intermediate space 32 through them or whether the pressure medium can escape through them.
  • One advantage of the rotary motor according to the invention is that it can be easily integrated into round supports, for example into supports of a support device for solar modules.
  • FIGS. 7 and 8 show corresponding support devices 50 with solar modules 52.
  • Each support device 50 is formed by a vertical support 54 and two horizontal girders 56 protruding from the vertical support 54 on both sides.
  • the solar modules 52 are fastened to the carriers 56.
  • Both the vertical support 54 and the two laterally protruding supports 56 are each integrated with a rotary motor of the type described above. With the rotary motor in the vertical support 54, the support device can be pivoted about a vertical axis. With the rotary motors in the horizontal supports 56, the solar modules can be pivoted about a horizontal axis.
  • rotation motors in the horizontally protruding supports 56 allow the solar modules to be brought into a position where they are no longer exposed to a possible hailstorm, but are oriented towards the ground, for example.
  • the rotation motors in the vertical support and in the horizontal supports are preferably each connected to a controller which, on the one hand, enables the solar modules to be tracked and, on the other hand, controls the rotation motors in the horizontal supports 56 in such a way that the solar modules are activated in the event of an impending hailstorm be pivoted into a hail-proof position.
  • cover body 22 support cylinder 24 outer surface 26 longitudinal web 28 inner surface

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Abstract

Rotationsmotor, der einen Außenzylinder in Form eines Hohlzylinder aufweist sowie einen innerhalb des Außenzylinders befindlichen Innenzylinder, dessen äußere Außenmantelfläche auf eine Innenmantelfläche des Außenzylinders abrollen kann, wobei die Außenmantelfläche des Innenzylinders einen kleineren Umfang hat, als die Innenmantelfläche des Außenzylinders. Der Rotationsmotor weist außerdem wenigstens drei, vorzugsweise vier oder mehr, sich in Längsrichtung des Außen- und des Innenzylinders erstreckende Expansionskörper auf, die über den Umfang des Innen- oder des Außenzylinders gleichmäßig verteilt so angeordnet sind, dass sie in ihrem expandierten Zustand eine Radialkraft zwischen dem Außenzylinder und dem Innenzylinder bewirken und auf diese Weise eine Linienberührung zwischen der Außenmantelfläche des Innenzylinders und der Innenmantelfläche des Außenzylinders bewirken.

Description

Rotationsmotor
Die Erfindung betrifft einen Rotationsmotor zum Erzeugen einer Rotationsbewegung.
Rotationsmotoren sind in vielen verschiedenen Formen bekannt. Beispielsweise sind viele Elektromotoren typischerweise Rotationsmotoren, die eine Rotationsbewegung erzeugen, die an einer Antriebswelle des Elektromotors abgegriffen werden kann. Um die Geschwin- digkeit einer Rotationsbewegung oder auch das Drehmoment anzupassen, werden Rotationsmotoren häufig mit Über- oder Untersetzungsgetrieben verbunden. Untersetzungsgetriebe sind insbesondere dann erforderlich, wenn kleine Verstellwege bzw. Drehwinkel mit hoher Genauigkeit und einem hohen Drehmoment eingestellt werden sollen. Insbesondere, wenn große Abtriebs-Drehmomente erfordert werden, sind die nötigen Motoren und Getriebe aufwendig, teuer und wartungsintensiv.
Es besteht daher der Wunsch nach einem einfachen und wartungsarmen Rotationsantrieb, der mit relativ geringem Aufwand verwirklicht werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Rotationsmotor gelöst, der einen Außenzylinder in Form eines Hohlzylinders aufweist sowie einen innerhalb des Außenzylin- ders befindlichen Innenzylinder. Die Außenmantelfläche des Innenzylinders hat einen kleineren Umfang, als die Innenmantelfläche des Außenzylinders. Deshalb kann die Außenmantelfläche des Innenzylinders auf einer Innenmantelfläche des Außenzylinders abrollen. Der Innenquerschnitt des Außenzylinders und der Außenquerschnitt des Innenzylinders müssen nicht notwendigerweise exakt kreisförmig sein, solange gewährleistet ist, dass der Innenzylinder mit seiner äußeren Mantelfläche auf der inneren Mantelfläche des Außenzylinders abrollen kann. Auf die Form des Außenquerschnitts des Außenzylinders kommt es nicht an.
Das Abrollen des Innenzylinders auf der Innenwand - genauer: Innenmantelfläche - des Außenzylinders führt dazu, dass es zu einer in Bezug auf den Außenzylinder und den Innenzylinder umlaufenden Linienberührung zwischen der Außenmantelfläche des Innenzylinders und der Innenmantelfläche des Außenzylinders kommt. Die in Umfangsrichtung um- laufende Berührungslinie verläuft in Längsrichtung von Außen- und Innenzylinder. Da der äußere Umfang des Innenzylinders etwas kleiner ist, als der Umfang der Innenmantelfläche des Außenzylinders, ist die Berührungslinie beim Abrollen des Innenzylinders auf der Innenwand des Außenzylinders noch nicht vollständig um den inneren Umfang des Außenzylinders gewandert, wenn sie bereits einmal vollständig um die äußere Mantelfläche des Innenzylinders gewandert ist. Diese Wegdifferenz in Umfangsrichtung - die genau der Differenz zwischen den Umfängen der Innenmantelfläche des Außenzylinders und der Außenmantelfläche s Innenzylinders entspricht - hat zur Folge, dass es auch zu einer relativen Drehung zwischen Außen- und Innenzylinder kommt, wenn der Innenzylinder auf der Innenwand des Außenzylinders abrollt - oder, auch wenn dies der Vorstellung von "Abrollen" widersprechen mag, der Außenzylinder auf dem Innenzylinder abrollt. Falls der Innenzylinder in Rotationsrichtung unbeweglich ist, rotiert der Außenzylinder und falls der Außenzylinder in Rotationsrichtung unbeweglich ist, rotiert der Innenzylinder.
Um die umlaufende Linienberührung - und damit das Abrollen des Innenzylinders auf der Innenwand des Außenzylinders - zu bewirken, wird mittels eines Druckmediums auf der der Berührungslinie gegenüberliegenden Seite des Innenzylinders eine Druckkraft zwischen der Innenwand des Außenzylinders und dem Innenzylinder erzeugt. Erfindungsgemäß ist der Ort (bezogen auf die Umfangsrichtung von Innen- und Außenzylinder), an dem die Druckkraft erzeugt wird in Umfangsrichtung umlaufend und bewirkt so auf der jeweils gegenüberliegenden Seite die ebenfalls in Umfangsrichtung umlaufende Linienberührung. Um die umlaufende Druckkraft zu erzeugen kann der Rotationsmotor wenigstens drei, vorzugsweise vier oder mehr, sich in Längsrichtung des Außen- und des Innenzylinders erstreckende Expansionskörper aufweisen, die über den Umfang des Innen- oder des Außenzylinders gleichmäßig verteilt so angeordnet sind, dass sie in ihrem expandierten Zustand eine Radialkraft zwischen dem Außenzylinder und dem Innenzylinder bewirken und auf diese Weise eine Linienberührung zwischen der Außenmantelfläche des Innenzylinders und der Innenmantelfläche des Außenzylinders bewirken.
Die Expansionskörper können durch ihre Expansion die Linienberührung zwischen Innenzylinder und Innenwand des Außenzylinders unmittelbar bewirken. Alternativ können die Expansionskörper eine Dichtwirkung zwischen Innenzylinder und Innenwand des Außenzylinders in deren Längsrichtung hervorrufen, die einen Zwischenraum zwischen Innenzylinder und Außenzylinder entlang eines ersten Umfangssektors gegenüber dem übrigen Umfangssektor abdichtet, so dass in den Zwischenraum entlang des erstem Um- fangssektors ein Druckmedium eingeleitet werden kann, das den Innenzylinders auf der dem erstem Umfangssektor gegenüberliegenden Seite gegen die Innenwand des Außenzylinders drückt und so die Linienberührung hervorruft. Indem die als Dichtung wirkenden Expansionskörper in Umfangsrichtung umlaufend aktiviert werden, kann auch auf diese Weise eine umlaufende Linienberührung und somit ein Abrollen des Innenzylinders auf der Innenwand des Außenzylinders bewirkt werden. Falls ein Expansionskörper nicht als Dichtung wirkt, sondern unmittelbar die Druckkraft bewirkt und derart angeordnet ist, dass die Druckkraft zwischen der Außenmantelfläche des Innenzylinders und der Innenmantelfläche des Außenzylinders wirkt, führt ein Expandieren dieses Expansionskörpers dazu, dass es zu einer Linienberührung zwischen der Außenmantelfläche des Innenzylinders und der Innenmantelfläche des Außenzylinders auf der dem Expansionskörper diametral gegenüberliegenden Seite des Innenzylinders kommt.
Um ein Abrollen des Innenzylinders auf der Innenwand des Außenzylinders zu bewirken, sind die Expansionskörper derart gesteuert expandierbar, dass sie eine über den Umfang von Innenzylinder bzw. Außenzylinder wandernde Linienberührung zwischen der Außen- mantelfläche des Innenzylinders und der Innenmantelfläche des Außenzylinders so bewirken, dass die Außenmantelfläche des Innenzylinders auf der Innenmantelfläche des Außenzylinder - und umgekehrt - durch die Expansionskörper angetrieben und gesteuert abrollt, woraus wegen der Umfangsdifferenz zwischen Innenmantelfläche und Außenmantelfläche (Der Umfang der Außenmantelfläche des Innenzylinders ist etwas geringer als der Umfang der Innenmantelfläche des Außenzylinders) eine relative Rotationsbewegung zwischen dem Innenzylinder und dem Außenzylinder resultiert.
Um eine entlang des Umfangs wandernde, also umlaufende Linienberührung zwischen der Außenmantelfläche des Innenzylinders und der Innenmantelfläche des Außenzylinders zu bewirken, können die Expansionskörper reihum zyklisch angesteuert werden. Nach einem Zyklus ist die Berührungslinie dann einmal um die Außenmantelfläche des Innenzylinders und damit auch fast ganz um die Innenmantelfläche des Außenzylinders herumgewandert - also der Innenzylinder einmal auf der die Außenmantelfläche des Innenzylinders abgerollt - bzw. umgekehrt, da es sich ja um eine Relativbewegung handelt. Dabei führen der Innenzylinder und der Außenzylinder eine Relativrotationsbewegung zueinander aus, bei der sich der Außenzylinder gegenüber dem Innenzylinder um ein Bogenmaß relativ bewegt hat, das bei kreisrundem Innenzylinder und kreisrunder Innenwand des Außenzylinders 7i*Ad entspricht, wobei Ad die Differenz zwischen dem Innendurchmesser des Außenzylin- ders und dem Außendurchmesser des Innenzylinders ist. Ein zyklischer Umlauf bewirkt somit nur eine sehr kleine Relativdrehbewegung zwischen Innenzylinder und Außenzylinder, sodass sich eine Stellgenauigkeit bei hohem Drehmoment ergibt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Innenzylinder drehfest angeordnet, so dass im Ergebnis der Außenzylinder drehend angetrieben wird. Dies erlaubt es, an der Außen- seite des Außenzylinders Bestandteile einer Vorrichtung zu befestigen, die drehend angetrieben werden sollen.
Ein derartiger Rotationsmotor lässt sich mit einfachen Mitteln realisieren, weil die Expansionskörper sehr einfach aufgebaut sein können.
Beispielsweise können die Expansionskörper jeweils einen Schlauch umfassen, der sich radial ausdehnt, wenn in ihn ein unter Druck stehendes Fluid eingeleitet wird. Wenn jeder Expansionskörper einen derartigen Schlauch aufweist, können die entsprechenden Schläuche für jeden der Expansionskörper in Längsnuten auf der Außenmantelfläche des Innenzylinders oder der Innenfläche des Außenzylinders angeordnet sein.
Zusätzlich können die Expansionskörper, d.h. insbesondere die Schläuche auf der offenen Seite der jeweiligen Längsnut mit einem Abdeckkörper, beispielsweise einer Leiste bedeckt sein, die - bezogen auf den Querschnitt - als eine Art Kolben wirkt und die Expansionskraft auf die Innenmantelfläche des Außenzylinders oder die Außenfläche des Innenzylinders überträgt. Die Leiste kann als Dichtleiste ausgeführt sein, die eine Dichtung bewirkt, oder als Andruckleiste, die unmittelbar die Linienberührung des Innenzylinders mit dem Au- ßenzylinder auf der gegenüberliegenden Seite bewirken.
Die Expansionskörper können jeweils alleine von einer Längsnut entlang des Innen- oder Außenzylinders und einer in diese eingelegten Dichtung - z.B. in Form einer Dichtleiste - gebildet sein, die mittels eines in die Längsnut eingeleiteten Druckmediums nach außen gedrückt werden kann, um so die Dichtwirkung herzustellen.
Falls der Expansionskörper die Linienberührung zwischen Innenzylinder und Außenzylinder nicht unmittelbar bewirkt, sondern zum Bewirken einer Liniendichtung zum Definieren eines Zwischenraums zum Einleiten eines Druckmediums zwischen Innenzylinder und Außenzylinder entlang eines ersten Umfangssektors dient, werden vorzugsweise jeweils zwei Expansionskörper gleichzeitig expandiert, so dass der zum Einleiten eines Druckmediums dienende Zwischenraum sich nur über maximal den halben Umfang des Innenzylinders bzw. des Außenzylinders erstreckt. Wenn die Expansionskörper jeweils eine Leiste als Dicht- oder Andruckleiste aufweisen, ist es vorteilhaft, wenn diese Leiste in Bezug auf die radiale Richtung eine Kippbewegung ausführen kann oder in tangentialer Richtung Spiel aufweist, so dass sie einer Relativrotationsbewegung zwischen Innenzylinder und Außenzylinder auch nicht entgegenwirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante können entweder der Außenzylinder oder auch der Innenzylinder oder beide einen verformbaren Querschnitt aufweisen. Beispielsweise kann auch der Innenzylinder als Hohlzylinder, beispielsweise als dünnwandiges Rohr, ausgebildet sein, dessen Querschnitt durch im Inneren des Innenzylinders angeordnete Expansionskörperverformbar ist. Die im Inneren des Innenzylinders angeordneten Expansionskörper können sich an einer innenliegenden Stützstruktur, beispielsweise einem inner- halb des Innzylinders angeordneten Stützzylinder, abstützen. Wenn die Expansionskörper paarweise gegenüberliegend angeordnet sind, können reihum immer paarweise gegenüberliegende Expansionskörper expandiert werden, um auf diese Weise zu bewirken, dass es auf zwei diametral gegenüberliegenden Seiten des Innenzylinders zu Linienberührungen zwischen der Außenmantelfläche des Innenzylinders und der Innenmantelfläche des Außenzylinders kommt. Auch hier können sich paarweise diametral gegenüberliegende Expansionskörper zyklisch, d. h. umlaufend angesteuert und expandiert werden, so dass sich zwei umlaufende und einander diametral gegenüberliegende Linienberührungen zwischen der Außenmantelfläche des Innenzylinders und der Innenmantelfläche des Außenzylinders ergeben, die eine entsprechende Relativrotationsbewegung zwischen In- nenzylinder und Außenzylinder zur Folge haben, so ähnlich wie dies auch von einem Harmonie Drive Getriebe bekannt ist.
Vorzugsweise ist der Innenzylinder verformbar und die Expansionskörper sind im Inneren des Innenzylinders derart angeordnet, dass sie einander gegenüberliegende, umlaufende Linienberührungen zwischen der Außenmantelfläche des Innenzylinders und der Innenmantelfläche des Außenzylinders bewirken. Hierzu ist vorzugsweise innerhalb des verformbaren Innenzylinders eine Stützstruktur, beispielweise in Form eines Stützzylinders angeordnet und die Expansionskörper wirken zwischen dem Stützzylinder und dem ver- formbaren Innenzylinder.
Der verformbare Innenzylinder kann Längsstege aufweisen, die in entsprechende Längsnuten des Stützzylinders - oder in entsprechende Längsnuten auf der Innenseite des Außenzylinders - eingreifen.
In verschiedenen Ausführungsvarianten des Rotationsmotors sind die Expansionskörper in nach außen offenen Längsnuten in der Außenmantelfläche des Innenzylinders radial beweglich angeordnet und können von den Expansionskörpern bewegt werden.
In allen Ausführungsvarianten können anstelle separater Expansionskörper in die jeweilige Stützstruktur - beispielsweise den Außenzylinder, den Innenzylinder oder den Stützzylinder - integrierte Expansionskammern vorgesehen sein. Ein Vorteil der verschiedenen Varianten des Rotationsantriebs ist es, dass er als Motor wirkt, der mit einem unter Druck stehenden Fluid betrieben werden und eine Rotationsbewegung erzeugen kann. Der Rotationsantrieb ist also kein Getriebe und benötigt auch keines.
Vorzugsweise sind die Expansionskörper pneumatisch oder hydraulisch expandierbar. Ins- besondere können die Expansionskörper jeweils einen Schlauch umfassen oder von einem solchen gebildet sein.
Der Rotationsmotor weist vorzugsweise eine Expansionssteuerung auf, die mit den Expansionskörpern wirkverbunden und ausgebildet ist, die Expansionskörper nacheinander zyklisch umlaufend zu expandieren. Die Expansionssteuerung umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Pneumatik- und/oder Hydraulikventile. Insbesondere weist die Expansionssteuerung vorzugsweise ein Mehrwegeventil, insbesondre ein Drehschieberventil und einen elektromotorischen Ventilantrieb auf.
Vorzugsweise ist der Innenzylinder drehfest mit einem zur ortsfesten Montage ausgebildeten Träger verbunden. Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung ist eine nachführbare Tragvorrichtung für Solarenergie-Paneele oder Solar-Module vorgesehen. Diese weist eine vertikale Stütze und zwei zu beiden Seiten von dieser abstehende, horizontalen Träger auf, an denen die Solarenergie-Paneele oder Solar-Module um eine horizontale Achse schwenkbar angeord- net sind. Zum horizontalen Schwenken der Solarenergie-Paneele oder Solar-Module ist in einen oder beide horizontalen Träger ein Rotationsmotor der hier vorgestellten Art integriert. Außerdem kann zum horizontalen Schwenken der Solarenergie-Paneele oder Solar- Module in die vertikale Stütze ebenfalls ein Rotationsmotor der erfindungsgemäßen Art integriert sein. Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert werden. Von den Figuren zeigt:
Figuren 1a, b, c d: eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Rotationsantriebs;
Figuren 2a, b, c, d: eine zweite Variante eines erfindungsgemäßen Rotationsantriebs;
Figur 3: eine detailliertere Darstellung der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Rotationsantriebs;
Figur 4: ein Detail des erfindungsgemäßen Rotationsantriebs gemäß der zweiten Variante;
Figur 5a, b: eine dritte Variante eines erfindungsgemäßen Rotationsantriebs
Figuren 6a - 6f: Illustrationen, die die Funktionsweise der dritten Variante des Rotati- onsantriebs erläutern;
Figur 7: Eine Anordnung von aufgeständerten Solarpanelen, die jeweils von einer
Tragvorrichtung gehalten werden, welche mehrere erfindungsgemäße Rotationsantriebe aufweist; und
Figur 8: Eine Seitenansicht der Anordnung von Solarpanelen gemäß Figur 5. Eine beispielhafte Variante eines erfindungsgemäßen Rotationsantriebs ist in Figur 1 dargestellt. Der Rotationsantrieb 10 weist einen Außenzylinder 12 in Form eines Hohlzylinders auf, der einen Innenzylinder 14 umschließt. Dabei ist der Außendurchmesser des Innenzylinders 14 etwas geringer als der Innendurchmesser des Außenzylinders 12. Zwischen dem Außenzylinder 12 und dem Innenzylinder 14 sind - vorzugsweise in nutenartigen Vertiefungen 16 des Innenzylinders 14 - Expansionskörper 18 angeordnet, die beispielsweise von elastischen Schläuchen gebildet sein können. Die nutenartigen Vertiefungen sind vorzugsweise parallel zur Längsachse des Innenzylinders 14 verlaufende Längsnuten 16. Die Expansionskörper sind in die jeweilige Längsnut 16 eingelegte Schläuche, die sich vorzugsweise über die gesamte Länge der jeweiligen Längsnut 16 erstrecken und an einem Ende verschlossen sind. In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Expansionskörper 18 - also die elastischen Schläuche - in den Längsnuten 16 in dem Innenzylinder 14 angeordnet. Ebenfalls in den Längsnuten 16 angeordnet sind jeweils bewegliche Abdeckkörper 20, die sich relativ zu der jeweiligen Längsnut 16 bewegen können, so dass sie durch den jeweiligen Expansionskörper 18 im Bezug auf den Innenzylinder 14 nach Außen gedrückt werden können oder auch umgekehrt in die jeweilige Längsnut 16 hineingedrückt werden können, wenn der entsprechende Expansionskörper 18 nicht expandiert ist.
Die Expansionskörper 18 können wahlweise mit einem Fluid beaufschlagt und so expandiert werden. Ein geeignetes Fluid ist beispielsweise Luft. Anstelle von Luft kann aber auch ein anderes Gas oder ein nicht kompressibles Medium, beispielsweise eine Flüssigkeit, verwendet werden.
Wie die Figuren 1a bis 1d zeigen, werden die Expansionskörper 18 umlaufend mit dem entsprechenden Medium beaufschlagt und auf diese Weise expandiert. Der einem expandierten Expansionskörper 18 jeweils gegenüberliegende Expansionskörper wird gerade nicht mit dem entsprechenden Medium beaufschlagt und kann daher durch äußere Kräfte komprimiert werden. Konkret ergeben sich die den Expansionskörper komprimierenden äußeren Kräfte dadurch, dass der Außenzylinder 12 die Abdeckkörper 20 nach innen in die Längsnuten 16 drückt, so dass der entsprechende Expansionskörper 18 komprimiert wird.
In den Figuren 2 bis 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rotationsmotors darge- stellt. Auch dieser weist einen Außenzylinder 12 auf, sowie einen innerhalb desselben angeordneten Innenzylinder 14‘. Der Innenzylinder 14‘ ist ebenfalls als Holzylinder ausgebildet und hat einen elastisch verformbaren Querschnitt, da dessen Zylinderwand elastisch verformbar ist. Der Umfang der Außenfläche 24 des Innenzylinders 14' ist dabei etwas geringer als der Umfang der Innenfläche des Außenzylinders 12. Innerhalb des Innenzylinders 14' ist ein Stützzylinder 22 angeordnet, der - vorzugsweise in nutenartigen Vertiefungen 16 des Stützzylinders 22 - angeordnete Expansionskörper 18 trägt, die beispielsweise von elastischen Schläuchen gebildet sein können. Auch hier sind die nutenartigen Vertiefungen in dem Stützzylinder 22 vorzugsweise parallel zur Längsachse des Stützzylinders 14 verlaufende Längsnuten 16. Ebenfalls in den Längsnuten 16 angeordnet sind jeweils Abdeckkörper 20, die sich relativ zu der jeweiligen Längsnut 16 in radialer Richtung bewegen können.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 sind bei dem Ausführungsbeispiel in Figur 2 nicht nur vier, sondern acht Expansionskörper 18 gleichmäßig über den Umfang des Stützzylinders 22 verteilt angeordnet.
Die Zylinderwand des Innenzylinders 14' ist derart elastisch verformbar, dass der Querschnitt des Innenzylinders 14' durch jeweils einander gegenüberliegende Expansionskörper 18‘ und die zugehörigen Abdeckkörper 20 so verformt werden kann, dass die Außen- fläche 24 des Innenzylinders 14' jeweils an gegenüberliegenden Stellen an der Innenfläche des Außenzylinders 12 anliegt. Dies ist in Figur 2a bis 2d schematisch dargestellt.
Auch bei der in Figur 2 dargestellten Variante des erfindungsgemäßen Rotationsmotors ist ein Stützzylinder vorgesehen, der dem Innenzylinder 14 aus Figur 1 ähnelt und die besagten Längsnuten für die Expansionskörper aufweist. Die Expansionskörper 18 sind dabei zwischen dem Innenzylinder 14 und dem Stützzylinder 22 angeordnet.
Wie insbesondere in den Figuren 3 und 4 zu entnehmen ist, ist der Innenzylinder 14" rotationsfest gegenüber dem Stützzylinder 22" angeordnet. Hierzu dienen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel Längsstege 26 die entlang der Längsrichtung des Innenzylinders 14" auf der Innenfläche 28 des Innenzylinders 14" verlaufen und die in entsprechende Längs- nuten 16" des Stützzylinders 22 eingreifen. Die Längsstege 26 sind dabei in radialer Richtung beweglich in den Längsnuten 16" angeordnet, in tangentialer Richtung jedoch formschlüssig von den Längsnuten 16 gehalten. Die Längsstege 26 bilden zusammen mit einem jeweils zwischen zwei benachbarten Längsstegen 26 befindlichen Teil der Innenfläche des Innenzylinders 14" und einem zwischen zwei benachbarten Längsnuten 16' befindli- chen Teil der Außenfläche des Stützzylinders 22" eine Kammer 30, in der jeweils ein Expansionskörper 18" angeordnet ist. Auch in diesem Falle ist der Expansionskörper 18" vorzugsweise ein elastischer Schlauch, der durch ein entsprechendes Medium, vorzugsweise ein Fluid expandiert werden kann. In Bezug auf die Darstellung in den Figuren 2a bis 2d ist zu beachten, dass in diesen aus Gründen der Einfachheit der Stützzylinder 22 nicht dargestellt ist. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Expansionskörper 18 und die Abdeckkörper 20 jeweils genau wie in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in entsprechenden Längsnuten 16 des Stützzylinders 22 eingelassen, der damit dem Innenzylinder 14 aus dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 gleicht.
Um die Expansionskörper 18 oder 18' in der gewünschten Sequenz mit einem unter Druck stehenden Fluid zum Expandieren zu beaufschlagen oder das Fluid austreten zu lassen, so dass die entsprechenden Expansionskörper wieder leicht komprimiert werden können, ist eine Expansionssteuerung 40 vorgesehen. Die Expansionssteuerung 40 steuert ein o- der mehrere entsprechende Ventile 42 die einerseits über entsprechende Hydraulik- oder Pneumatikleitungen 44 mit einem Druckbehälter oder einer Hydraulik- oder Pneumatikpumpe verbunden sind und andererseits mit den jeweiligen Expansionskörpern 18. Als Ventile 42 kann ein oder können mehrere Mehrwegeventile vorgesehen sein oder einzelne Ventile für jeden Hydraulikzylinder. Beispielsweise kann ein einziges Mehrwegeventil vorgesehen sein, dass als Drehschieberventil ausgeführt ist und von einem Elektromotor, beispielsweise einem Schrittmotor langsam drehend angetrieben wird.
In Figur 3 ist dargestellt, in welcher Sequenz die einzelnen Expansionskörper 18 mit Druck beaufschlagt und expandiert werden, um eine Rotation des Außenzylinder 12 zu bewirken. Abweichend von dem in Figuren 3 und 4 dargestellten Beispiel können die Längsstege auch auf der Außenseite des Innenzylinders angeordnet sein und in entsprechende Längsnuten auf der Innenseite des Außenzylinders eingreifen. In diesem Fall kann dann die Innenseite des Innenzylinders glatt sein und auf einer ebenfalls glatten Außenseite des Stützzylinders abrollen. So kann beispielsweise der Außenzylinder orts- und drehfest gehalten werden und der Stützzylinder drehend angetrieben werden, d.h. der Stützzylinder wirkt dann nicht mehr als Stützzylinder, sondern als Abtriebszylinder.
Figuren 5a und 5b sowie Figuren 6a bis 6f zeigen eine Ausführungsvariante, bei der die Expansionskörper 18' nicht unmittelbar eine Linienberührung zwischen Innenzylinder 14' und Außenzylinder 12' auf der dem jeweils expandierten Expansionskörper 18' gegenüber- liegenden Seite des Innenzylinders 14' bewirken, sondern vielmehr paarweise aktiviert werden und Dichtungen bilden, die einen Zwischenraum 32 zwischen Innenzylinder 14' und Außenzylinder 12' definieren und abdichten, der sich über einen Umfangssektor U des Innenzylinders 14' bzw. des Außenzylinders 12' erstreckt. In dem dargestellten Beispiel erstreckt sich der Zwischenraum 32 über den halben Umfang des Innenzylinders 14'.
Über Ein- und Auslasskanäle 36 kann ein Druckmedium - z.B. Luft oder eine Flüssigkeit - in den Zwischenraum 32 eingeleitet werden, um eine Linienberührung zwischen Innenzylinder 14' und Außenzylinder 12' auf der dem Zwischenraum 32 gegenüberliegenden Seite des Innenzylinders 14' zu bewirken.
Die Ein- und Auslasskanäle 36 können einfache Bohrungen sein, die auch an einer Stirnseite des Innenzylinders 14' (oder des Außenzylinders 12') angeordnet sein können und dann - anders als in den Figuren 5 und 6 dargestellt - in der Schnittansicht nicht unbedingt zu sehen sein.
Die Expansionskörper 18' sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils von einer Längsnut 16' in dem Innenzylinder 14' und einer in die jeweilige Längsnut 16' eingelegten Dichtleiste 20' gebildet. Ein gesonderter Expansionskörper, z.B. in Form eines Schlauches muss nicht vorgesehen sein, kann aber vorgesehen sein. Die einen jeweiligen Expansionskörper bildenden Längsnuten und Dichtleiten können anstelle auf der Außenseite des Innenzylinders 14' auch auf der Innenseite des Außenzylinders 12' vorgesehen sein.
Bei allen Ausführungsvarianten sind die Expansionskörper vorzugsweise an dem jeweils drehtest angeordneten Bestandteil des Rotationsantriebs vorgesehen. Falls die Expansionskörper wie in den Ausführungsbeispielen in den Figuren 5 und 6 dargestellt nur von jeweils einer Längsnut 16' und einer in die eingelegten Leiste 20' gebildet sind, wird das Druckmedium zum Expandieren des jeweiligen Expansionskörpers unmittelbar in die jeweilige Längsnut 16' eingeleitet. Auch dies geschieht vorzugsweise von der jeweiligen Stirnseite her, so dass Steuerkanäle 38 zum Einleiten und Ablassen des steu- ernden Druckmediums in der Schnittansicht ebenfalls nicht unbedingt zu sehen sein müssen.
Das Einlassen des steuernden Druckmediums zum Expandieren eines jeweiligen Expansionskörpers 18 oder 18' sowie das Einlassen des Druckmediums in den Zwischenraum 21 kann jeweils durch Expansionssteuerung 40 gesteuert erfolgen. Figuren 6a bis 6f illustrieren beispielhaft, wie die Expansionskörper 18' paarweise zyklisch umlaufend angesteuert werden können, um einen umlaufenden Zwischenraum 32 zu bilden, in den jeweils das Druckmedium eingelassen wird. In den Figuren 6a bis 6f sind die jeweils aktivierten und damit expandierten Expansionskörper 18' mit A gekennzeichnet. Der Umfangssektor, über den sich der jeweils aktive Zwischenraum 32 erstreckt, ist in Figuren 6a bis 6f mit U bezeichnet.
In Figuren 6a bis 6f ist zu den Steuerkanälen 38 jeweils durch einen Pfeil angedeutet, ob eine jeweiliger Expansionskörper jeweils mit Druckbeaufschlagt ist, oder ob das Druckmedium entweichen kann. Wie beispielsweise den Figuren 6d und 6f entnommen werden kann, werden zunächst aktive Expansionskörper noch solange mit Druck beaufschlagt, bis die nächsten aktiven Expansionskörper vollständig expandiert sind.
In Figuren 6a bis 6f ist zu auch zu den Ein- und Auslasskanälen 36 jeweils durch einen Pfeil angedeutet, ob durch diese das Druckmedium in den Zwischenraum 32 eingeleitet wird oder ob durch diese das Druckmedium entweichen kann. Durch vollständiges Entlasten aller Expansionskörper 18 oder 18' kann bei allen in den Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsvarianten ein Leerlaufrealisiert werden.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Rotationsmotors ist es, dass er leicht in runde Träger, beispielsweise in Träger einer Tragvorrichtung für Solarmodule integriert werden kann.
Die Figuren 7 und 8 zeigen entsprechende Tragvorrichtungen 50 mit Solarmodulen 52. Jede Tragvorrichtung 50 wird von jeweils einer vertikalen Stütze 54 und zwei zu beiden Seiten von der vertikalen Stütze 54 abstehenden horizontalen Trägern 56 gebildet. An den Trägern 56 sind die Solarmodule 52 befestigt. Sowohl die vertikale Stütze 54 als auch die beiden seitlich abstehenden Träger 56 ist jeweils ein Rotationsmotor der vorbeschriebenen Art integriert. Mit dem Rotationsmotor in der vertikalen Stütze 54 kann die Tragvorrichtung um eine vertikale Achse geschwenkt werden. Mit den Rotationsmotoren in den horizontalen Trägern 56 können die Solarmodule um eine horizontale Achse geschwenkt werden.
Auf diese Weise ist es möglich, die Solarmodule mittels der entsprechend in die vertikale Stütze 54 und die horizontalen Träger 56 integrierten Rotationsmotoren dem Sonnenstand nachzuführen, um so eine erhöhte Ausbeute zu erzielen. Insbesondere erlauben es aber Rotationsmotoren in den horizontal abstehenden Trägern 56, die Solarmodule in eine Stellung zu bringen, wo diese nicht mehr einem möglichen Hagelschlag ausgesetzt sind, sondern beispielsweise in Richtung Erdboden ausgerichtet sind. Vorzugsweise sind die Rotationsmotoren in der vertikalen Stütze und in den horizontalen Trägern jeweils mit einer Steuerung verbunden, die zum einen eine Nachführung der Solarmodule ermöglicht und zum anderen aber auch im Fall eines drohenden Hagelschlags die Rotationsmotoren in den horizontalen Trägern 56 so ansteuert, dass die Solarmodule in eine hagelsichere Position geschwenkt werden.
10 Rotationsantrieb 12 Außenzylinder 14 Innenzylinder 16 Längsnut 18 Expansionskörper
20 Abdeckkörper 22 Stützzylinder 24 Außenfläche 26 Längssteg 28 Innenfläche
30 Kammer 32 Zwischenraum 36 Ein- und Auslasskanäle 38 Steuerkanäle 40 Expansionssteuerung
42 Ventil
44 Pneumatik- oder Hydraulikleitung
46 Pneumatik- oder Hydraulikpumpe
50 Tragvorrichtung 52 Solarmodulen
54 Stütze 56 Träger

Claims

Ansprüche
1 . Rotationsmotor (10) mit einem Außenzylinder (12) in Form eines Hohlzylinders, einem innerhalb des Außenzylinders (12) befindlichen Innenzylinder (14), dessen äußere Außenmantelfläche auf einer Innenmantelfläche des Außenzylinders (12) abrollen kann, wobei die Außenmantelfläche des Innenzylinders (14) einen kleineren Umfang hat, als die Innenmantelfläche des Außenzylinders (12) und wenigstens drei, vorzugsweise vier oder mehr, sich in Längsrichtung des Hohl- und des Innenzylinders (14) erstreckenden Expansionskörpern (18), die über den Umfang des Innen- (14) oder des Außenzylinders (12) gleichmäßig verteilt so angeordnet sind, dass sie in ihrem expandierten Zustand eine Radialkraft zwischen dem Außenzylinder (12) und dem Innenzylinder (14) bewirken und die derart gesteuert expandierbar sind, dass sie eine über den Umfang von Innenzylinder (14) bzw. Außenzylinder (12) wandernde Linienberührung zwischen der Außenmantelfläche (24) des Innenzylinders (14) und der Innenmantelfläche des Außenzylinders (12) derart bewirken, dass die Außenmantelfläche (24) des Innenzylinders (14) auf der Innenmantelfläche des Außenzylinders (12) durch die Expansionskörper (18) angetrieben und gesteuert abrollt, woraus eine Relativrotationsbewegung zwischen dem Innenzylinder (14) und dem Außenzylinder (12) resultiert.
2. Rotationsmotor (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionskörper (18) in nach außen offenen Längsnuten (16) in der Außenmantelfläche des Innenzylinders (24) angeordnet sind. 3. Rotationsmotor (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionskörper (18') Dichtleisten (20') aufweisen, wobei der Rotationsmotor derart konfiguriert ist, dass immer zwei Expansionskörper (18') paarweise umlaufend angesteuert werden und einen Zwischenraum (32) zwischen Innenzylinder (14') und Außenzylinder (12') definieren, in den ein Druckmedium eingeleitet werden kann und der sich über einen begrenzten Umfangssektor (U) des Innenzylinders (14') erstreckt. 4. Rotationsmotor (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Innenzylinder (14) und/oder der Außenzylinder (12) derart verformbar ist, dass dessen oder deren Querschnittsform mittels der Expansionskörper (18) veränderlich ist, um durch entsprechend gesteuertes Expandieren umlaufende Linienberührung zwischen der Außenmantelfläche des Innenzylinders (14) und der Innenmantelfläche (28) des Außenzylinders (12) zu bewirken.
5. Rotationsmotor (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenzylinder (14) verformbar ist und dass die Expansionskörper (18) im Inneren des Innenzylinders (14) derart angeordnet sind, dass sie einander gegenüberliegende, umlaufende Linienberührungen zwischen der Außenmantelfläche (24) des Innenzylinders (14) und der Innenmantelfläche (28) des Außenzylinders (12) bewirken.
6. Rotationsmotor (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des verformbaren Innenzylinders (14) ein Stützzylinder (22'; 22") angeordnet ist und dass die Expansionskörper (18) zwischen dem Stützzylinder (22) und dem verform- baren Innenzylinder (14'; 14") wirken.
7. Rotationsmotor (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionskörper (18) pneumatisch oder hydraulisch expandierbarsind.
8. Rotationsmotor (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Expansionskörper (18) jeweils einen Schlauch umfassen.
9. Rotationsmotor (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationsmotor (10) eine Expansionssteuerung (40) aufweist, die mit den Expansionskörpern (18) wirkverbunden und ausgebildet ist, die Expansionskörper (18) nacheinander zyklisch umlaufend zu expandieren. 10. Rotationsmotor (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionssteuerung (40) ein oder mehrere Pneumatik- und/oder Hydraulikventile (42) umfasst.
11. Rotationsmotor (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionssteuerung (40) ein Mehrwegeventil (42), insbesondre ein Drehschieberventil und einen elektromotorischen Ventilantrieb aufweist. 12. Rotationsmotor (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionssteuerung (40) zum Einleiten eines Druckmediums in einen Zwischenraum (32) zwischen Innenzylinder (14') und Außenzylinder (12') ausgebildet ist. 13. Rotationsmotor (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenzylinder (14) torsionssteif mit einem zur ortsfesten Montage ausgebildeten Träger (56) verbunden ist.
14. Nachführbare Tragvorrichtung (50) für Solarenergie-Paneele oderSolar-Module (52) mit einer vertikalen Stütze (54) und zwei zu beiden Seiten von dieser abstehenden, horizontalen Trägern (56), an denen die Solarenergie-Paneele oder Solar-Module
(52) um eine horizontale Achse schwenkbar angeordnet sind, wobei zum horizontalen Schwenken der Solarenergie-Paneele oder Solar-Module (52) in einen oder beide horizontalen Träger (56) ein Rotationsmotor (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 integriert ist. 15. Tragvorrichtung (50) gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum horizontalen Schwenken der Solarenergie-Paneele oder Solar-Module (52) in die vertikale Stütze (54) ein Rotationsmotor (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 integriert ist.
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