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Druckmittelbe tätigter Stellmotor Die Erfindung betrifft einen Stellmotor,
bestehend aus einem als Gehäuse dienenden zylindrischen Ständerring und einer im
Ständerring zentrisch gelagerten Welle, die einen oder mehrere Drehflügel aufweist,
welche mit im Ständerring angeordneten Anschlägen Druckkammern bilden.
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Bei derartigen Stellmotoren unterscheidet man zwischen einfach- und
doppeltwirkenden Stellmotoren.
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Bei einfachwirkenden Stellmotoren weist die Welle lediglich einen
Drehflügel auf und ihre Drehbewegung ist dreh
einen einzigen, am
Ständerring angebrachten Anschlag auf etwa t 1400 begrenzt (siehe z.B. die DAS 1
300 034). Bei doppeltwirkenden Stellmotoren (siehe z,B. die DAS 1 257 584) trägt
die Welle zwei radial gegenüberliegende Drehflügel und der Ständerring ebenfalls
zwei Anschläge, so daß dadurch die Drehbewegung der Welle auf etwa + 600 begrenzt
ist. Dem kleineren Drehwinkelbereich von doppeltwirkenden Stellmotoren steht bei
gleicher Baugröße ein ungefähr doppelt so großes Drehmoment wie bei einfachwirkenden
Stellmotoren gegenüber.
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In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß das bei einem einfachwirkenden
Stellmotor technisch und wirtschaftlich vertretbare Drehmoment, das proportional
dem Produkt aus Hebelarm, Kolbenfläche und Druck ist, 100 bis 150 kpm nicht übersteigen
darf, da oberhalb dieses Wertes die Baugröße der Stellmotoren und damit die vom
Druckmittel beaufschlagte Drehflügelfläche und der Hebelarm zu groß werden. Die
dabei auftretenden Kräfte können dann so groß werden, daß Undichtigkeiten innerhalb
des Stellmotors auftreten und z.B. der Gleichlauf gestört wird.
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Für verschiedene Anwendungszwecke sind nun Stellmotoren notwendig,
die ein hohes, etwa im Bereich der doppeltwirkenden Stellmotoren liegendes Drehmoment
und gleichzeitig Drehbewegungen aufweisen müssen, die im Bereich der einfachwirkenden
Stellmotoren liegen.
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So sind beispielsweise für Dreiachsen-Flugsimulationstische oder verstellbare
schwere Abschußlafetten Stellmotoren notwendig, die Drehbewegungen von ca. t 1200
ausführen können, wobei das Drehmoment z.B. 200 kpm betragen soll.
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Die herkömmlichen Stellmotoren können diese Forderungen nicht erfüllen,
entweder weil sie das notwendige Drehmoment nicht erreichen oder weil die Drehbewegung
zu begrenzt ist.
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Es besttuide zwar bei den oben erwähnten Anwendungsfällen die Moglichkeit,
lineare Stellmotoren zu verwenden; da aber bei diesen die linearen Bewegungen erst
über ein Getriebe in Drehbewegungen umgesetzt werden müssen, arbeiten diese Anordnungen
im Gegensatz zu den hier behandelten Stellmotoren nicht spielfrei. Für die oben
genannten Anwendungszwecke sind damit die linearen Stellmotoren im allgemeinen unbrauchbar.
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Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen durch einen
Stellmotor der oben genannten Art mit einem großen Drehmoment, wobei die Welle zumindest
in dem von herkömmlichen einfachwirkenden Stellmotoren erreichbaren Winkelbereich
drehbar ist.
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Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen
Ständerring und Welle ein sowohl auf seiner Außenals auch auf seiner Innenmantelfläche
Drehflügel tragender Zwischenring drehbar gelagert ist, dessen innere Drehflügel
Anschläge für die der Welle zugeordneten Drehflügel -sind, und der im Bereich der
Drehflügel die zwischen Ständerring und Zwischenring und die zwischen Zwischenring
und Welle liegenden Druckkammern miteinander verbindende Kanäle aufweist.
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Durch diese neue und einfache Ausbildung von Stellmotoren werden die
Leistungsdaten herkömmlicher Stellmotoren um annähernd das Doppelte verbessert;
so setzt sich z.B. der Drehwinkelbereich der Welle zusammen aus dem durch die Anschläge
des Ständerringes. begrenzten Drehwinkel des Zwischenringes und dem durch die als
Anschläge für die Drehflügel der Welle wirkenden inneren Drehflügel des Zwischenringes
begrenzten Drehwinkelbereich der Welle, ist also ungefähr doppelt so groß wie bei
-entsprechenden bekannten Stellmotoren.
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Da es bei einer Verwendung eines Stellmotors in Bereichen großer Drehmomente
vorteilhaft ist, den Stellmotor doppeltwirkend auszulegen, um die durch die Beaufschlagung
eines einzigen Drehflügels der Welle mit einem Druckmittel entstehenden einseitigen
Scherkräfte zu vermeiden, weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
die Welle zwei Drehflügel, der Zwischenring vier, Jeweils paarweise radial gegenüberliegende
Drehflügel und der Ständerring zwei Anschläge auf. Damit ist ein Stellmotor mit
einem Drehwinkelbereich eines einfachwirkenden Stellmotors geschaffen, dessen Drehmoment
dem eines herkömmlichen doppeltwirkenden Stellmotors entspricht.
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Die Erfindung ist im folgenden in einem Ausführungsbeispiel eines
doppeltwirkenden Stellmotors anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen
zeigen die Figur 1 einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Stellmotor mit entfernter
Stirnwand in Parallelperspektive und die Figur 2 schematisch die Anordnung von Welle
und Zwischenring in Draufsicht.
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Ein Ständerring 1, der als Gehäuse eines Stellmotors 2 dient, ist
auf seiner Stirn- und seiner Rückseite mit aewindebohrungen 3 versehen, von denen
in der Figur 1 lediglich zwei gezeigt sind. Der Ständerring 1 ist auf seiner Stirn-
und seiner Rückseite Jeweils durch einen Deckel verschließbar, von denen in der
Zeichnung lediglich der rUckseitige Deckel 4 gezeigt ist, wobei die Befestigung
der Deckel an dem Ständerring 1 mit den- Gewindebohrungen 3 zugeordneten Schrauben
5 erfolgt. Mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Kugel- oder Nadellagers
ist in dem Deckel 4 eine Welle 6 zentrisch drehbar gelagert.
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Die Welle 4 trägt zwei radial gegenüberliegende DrehflU-gel 71 und
72, die auf dem Innenprofil eines zylindrischen Zwischenringes 8 gleiten. Der Zwischenring
8, der in dem Gehäuse 1 frei drehbar gelagert ist, weist zwei jeweils um 1800 versetzt
angeordnete äußere Drehflügel 91 und 92 und zwei, den äußeren Drehflügeln radial
gegenüberliegende innere Drehflügel lol und 102 auf. Die äußeren Drehflügel 91 und
92 gleiten auf dem Innenprofil des Ständerringes 1, die inneren Drehflügel lol und
102 auf dem Außenprofil der Welle 6. Der Ständerring 1 ist mit zwei um 1800 versetzt
angeordneten Anschlägen 111 und 112 versehen, die bündig auf der Außenmantelfläche
des Zwischenringes 8 anliegen.
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Die Drehflügel 71,72 sind mit der Welle 6, die Drehflügel 91,92,1o1,1o2
mit dem Zwischenring 8 und die Anschläge 111, 112 mit dem Ständerring 1 Jeweils
bei 12 durch eine Elektronstrahl-Schweißung verbunden.
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Die erforderliche Abdichtung zwischen den drehbeweglichen Teilen des
Stellmotors und dem stirn- und rückseitigen Dekkel und die Abdichtung der drehbeweglichen
Teile untereinander an ihren Berührungsflächen soll hier, da sie kein Teil der Erfindung
ist, nicht näher behandelt werden; sie kann im einfachsten Fall - wie in der Zeichnung
gezeigt -durch eine Spaltdichtung geschehen.
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Zum Füllen des Stellmotors mit einem Druckmittel wird dieses von einem
nicht dargestellten Druckmittelspeicher über Rohrleitungen 131,132,133,134, deren
oeffnungen 14 innerhalb der zwischen dem Ständerring 1 und dem Zwischenring 8 liegenden
Druckkammern münden, in die Druckkammern eingebracht. Damit das Druckmittel auch
in die zwischen dem Zwischenring 8 und der Welle 6 liegenden Druckkammern gelangt,
weist der Zwischenring 8 in unmittelbarer Umgebung der Drehflügel 91 und 92 Kanäle
151,152,153,154 auf, welche die zwischen dem Ständerring 1 und dem Zwischenring
8 liegenden
Druckkammern mit denen zwischen dem Zwischenring 8
und der Welle 6 liegenden auf die in der Figur 2 gezeigte Weise verbinden.
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Soll jetzt beispielsweise die Welle 6 des Stellmotors 2 im Uhrzeigersinn
gedreht werden, so wird über die Rohrleitungen 131 und 134 zusätzliches Druckmittel
unter einem bestimmten Arbeitsdruck in die Druckkammern-des Stellmotors eingebracht.
Das Druckmittel wirkt dann mit dem Arbeitsdruck auf die Drehflügel 91 und 92 des
Zwischenringes 8 und über die Kanäle 151 und 154 auch auf die Drehflügel 71 und
72 der Welle 6, die sich damit im Uhrzeigersinn zu drehen beginnt.
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Das Druckmittel, das nicht in den unter Arbeitsdruck stehenden Druckkammern
des Stellmotors 2 befindlich ist, verläßt über die Kanäle 152 und 153 und die Rohrleitungen
132 und 133 den Stellmotor und fließt in den nicht dargestellten Druckmittelspeicher
zurück.
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Soll die Drehrichtung der Welle 6 geändert werden, d.h. in diesem
Falle gegen den Uhrzeigersinn erfolgen, so wird das Druckmittel jetzt über die Rohrleitungen
13? und 133 in den Stellmotor 2 eingebracht.und gelangt über die Leitungen 152 und
153 in die zwischen dem Zwischenring 8 und der Welle 6 liegenden Druckkammern. Die
Funktionsweise des Stellmotors ist also der oben beschriebenen entsprechend, nur
daß jetzt Zu- und Abflußleitungen vertauscht sind.
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Durch die Erfindung ist damit ein Stellmotor geschaffen, dessen Drehmoment
dem eines herkömmlichen doppeltwirkenden Stellmotors und dessen Drehwinkelbereich
dem eines herkömmlichen einfachwirkenden Stellmotors entspricht.
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Patentansprüche: