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Patent Searching and Data


Title:
DRIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/072817
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a drive, comprising a fluid duct (4) that is guided circularly about an axis of rotation (2), at least in some regions, and of which the inner duct wall (4b) can be deformed flexibly in the direction of the outer stationary duct wall (4a), and which comprises a non-circular, in particular elliptical, rotor (5) which is freely rotatable about the axis of rotation (2), in particular freely rotatably mounted. Via a bearing (6), the rotor (5) supports an output drive sleeve (8) which is rotatable around the axis of rotation (2) and rotatable relative to the rotor (5) and deformed flexibly non-circularly in a manner corresponding to the rotor shape and which is connected to an output drive shaft (2a), at least in some regions, and the output drive sleeve (8) engages with a stator (9) that is fixed against rotation and is coaxial with the axis of rotation (2) at two opposite locations of the extreme, in particular maximum or minimum, non-circular deformation of said output drive sleeve. The engaging surface regions of stator (9) and output drive sleeve (8) have a different circumference about the axis of rotation (2), wherein the inner duct wall (4b) of the fluid duct (4) is deformed indirectly in the direction of the outer duct wall (4a), closing the duct cross section, by means of the rotor (5) in the direction of the main axis of the non-circular shape/deformation, at least via the deformable output drive sleeve (8).

Inventors:
REINERTZ, Olivier, Georg (Hostert 16, Eupen, B-4700, BE)
Application Number:
EP2010/007462
Publication Date:
June 23, 2011
Filing Date:
December 08, 2010
Export Citation:
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Assignee:
RHEINISCH-WESTFÄLISCHE TECHNISCHE HOCHSCHULE AACHEN (Templergraben 55, Aachen, 52062, DE)
REINERTZ, Olivier, Georg (Hostert 16, Eupen, B-4700, BE)
International Classes:
F03G7/00
Attorney, Agent or Firm:
COHAUSZ DAWIDOWICZ HANNIG & SOZIEN (Schumannstraße 97-99, Düsseldorf, 40237, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Antrieb, umfassend einen um eine Drehachse (2) zumindest bereichsweise kreisförmig geführten Fluidkanal (4), dessen innere Kanalwandung (4b) flexibel in Richtung zur äußeren ortsfesten Kanalwandung (4a) verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass a. er einen unrunden, insbesondere elliptischen Rotor (5) umfasst, der um die Drehachse (2) frei drehbar ist, insbesondere frei drehbar gelagert ist, b. wobei der Rotor (5) über ein Lager (6) eine um die Drehachse (2) und relativ zum Rotor (5) drehbare der Rotorform entsprechend flexibel unrund verformte Abtriebshülse (8) trägt, die zumindest bereichsweise mit einer Abtriebswelle (2a) verbunden ist. c. und die Abtriebshülse (8) an zwei gegenüberliegenden Orten ihrer extremalen, insbesondere maximalen oder minimalen unrunden Verformung mit einem zur Drehachse (2) koaxialen drehfesten Stator (9) in Eingriff ist, wobei die in Eingriff stehenden

Oberflächenbereiche von Stator (9) und Abtriebshülse (8) um die Drehachse (2) unterschiedlichen Umfang aufweisen d. wobei durch den Rotor (5) in Richtung der Hauptachse der unrunden Form / Verformung mittelbar wenigstens über die verformbare Abtriebshülse (8) die innere Kanalwandung (4b) des Fluidkanals (4) in Richtung zur äußeren Kanalwandung (4a) den Kanalquerschnitt verschließend verformt ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch

Druckbeaufschlagung des Fluidkanals (4) am Ort des Fluidkanalverschlusses eine zur Hauptachse des unrunden Querschnitts senkrechte Kraftkomponente erzeugbar ist, die wenigstens über die flexible Abtriebshülse (8) auf den Rotor (5) wirkt und diesen um die Drehachse (2) dreht, wobei die Abtriebshülse (8) am Stator (9) abläuft und mit einer gegenüber dem Rotor (5) geringeren Geschwindigkeit um die Drehachse (2) dreht.

3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) auf seiner Oberfläche ein Kugel-, Rollen- oder Gleitlager (7) trägt, welches von innen die Abtriebshülse (8) stützt.

4. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Stator (9) koaxial um die Abtriebshülse (8) eine drehfeste flexible Statorhülse (9) angeordnet ist, deren Innenumfang größer ist als der Außenumfang der Abtriebshülse (8), wobei auf der Hauptachse des unrunden Querschnitts Abtriebshülse (8) und Statorhülse (9) miteinander in Eingriff sind, insbesondere wobei die durch die Druckbeaufschlagung erzeugte Kraft über die verformbare Statorhülse (9) und die verformbare Abtriebshülse (8) auf den Rotor (5) wirkt.

5. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) einen Absatz besitzt, der die Statorhülse (9) mittels eines Lagers, insbesondere Kugel-, Rollen- oder Gleitlagers stützt und somit in ihrer exzentrischen Form hält.

6. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, dass ein starrer drehfester Stator (9) koaxial in der Abtriebshülse (8) angeordnet ist, dessen Außenumfang kleiner ist als der Innenumfang der Abtriebshülse (8), wobei auf der Nebenachse des unrunden Querschnitts Abtriebshülse (8) und Stator (9) miteinander in Eingriff sind.

7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abtriebshülse (8) und der Kanalinnenwand (4b) eine flexibel verformbare Schutzhülse (10) angeordnet ist, die auf der Abtriebshülse (8) gelagert ist, bevorzugt über ein Rollen-, Kugel- oder Gleitlager (7), insbesondere wobei die durch die Druckbeaufschlagung erzeugte Kraft über die verformbare Schutzhülse (10) und die verformbare Abtriebshülse (8) auf den Rotor (5) wirkt.

8. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff zwischen Stator (9) und Abtriebshülse (8) durch Reib- und/oder Formschluss zwischen den einander gegenüberliegenden

Oberflächen von Stator (9) und Abtriebshülse (8) realisiert ist, insbesondere durch eine Außenverzahnung der Abtriebshülse (8), die in einer

Innenverzahnung der flexiblen Statorhülse (9) kämmt oder durch eine Innenverzahnung der Abtriebshülse (8), die in einer Außenverzahnung des starren Stators (9) kämmt.

9. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche 6 bis 8, dadurch

gekennzeichnet, dass die Abtriebshülse (8) an ihrem dem Eingriff mit dem Stator (9) gegenüberliegenden Ende mit einem Abtriebsrad in Eingriff ist, insbesondere mit einem Abtriebszahnrad kämmt, welches um die

Drehachse (2) drehbar angeordnet ist.

10. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsrad auf einer Welle (2a) angeordnet ist, auf welcher der Rotor (5) gelagert ist.

11.Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidkanal (4) durch einen flexiblen Schlauch (4) ausgebildet ist, dessen zur Drehachse (2) äußerer Wandbereich (4a) an einer um die Drehachse (2) zumindest bereichsweise kreisförmig verlaufenden

Gehäusewand des Antriebs anliegt.

12. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidkanal (4) durch eine zumindest bereichsweise kreisförmig um die Drehachse (2) verlaufende Gehäusewand (4a) des Antriebs ausgebildet ist vor der in Richtung zur Drehachse (2) eine flexibel verformbare

Membran (4b) verläuft.

13. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung (4b) des Fluidkanals (4) an der verformbaren Statorhülse (9) oder der verformbaren Schutzhülse(IO) befestigt ist oder mit dieser einstückig ist.

14. Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verformbare Abtriebshülse (8) gebildet ist durch einen Topf mit einer die Abtriebshülse (8) bildenden torsionssteifen, radial flexiblen

Topfwandung und mit einem Topfboden (8b), an dem eine zur Drehachse (2) koaxiale Welle (2a) angeordnet ist und/oder die verformbare Statorhülse (9) gebildet ist durch einen Topf mit einer die Statorhülse (9) bildenden torsionssteifen, radial flexiblen Topfwandung und mit einem Topfboden (9b), der drehfest zur Abtriebshülse (8), insbesondere an einem Gehäuse (1) befestigt ist.

Description:
Antrieb

Die Erfindung betrifft einen Antrieb, umfassend einen um eine Drehachse zumindest bereichsweise kreisförmig geführten Fluidkanal, dessen innere, insbesondere zur Drehachse weisende Kanalwandung flexibel in Richtung zur äußeren Kanalwandung verformbar ist.

Solche Antriebe sind im Stand der Technik beispielsweise als Schlauchpumpe bekannt, bei denen durch einen Motor und ein Untersetzungsgetriebe ein

Rotationselement, insbesondere ein Drehkreuz angetrieben, d.h. in Rotation versetzt wird, welches mindestens zwei um die Drehachse gegenüberliegend angeordnete Rollen oder Gleitschuhe aufweist, mittels denen ein um die

Drehachse zumindest bereichsweise kreisbogenförmig geführter Schlauch im Bereich der Rollen oder der Gleitschuhe gequetscht wird, um den inneren

Schlauchquerschnitt zu verschließen und so ein im Schlauch angeordnetes Fluid in Rotationsrichtung des Drehkreuzes vor der Quetschstelle durch den Schlauch zu schieben.

Eine solche Schlauchpumpe wirkt als Antrieb dabei so, dass eine elektrisch erzeugte mechanische Rotation in eine Fluidförderung umgesetzt wird.

Soll hingegen umgekehrt durch ein gefördertes Fluid bzw. mit einem

druckbeaufschlagten Fluid ein Antrieb realisiert werden, so zeigt sich, dass der übliche Aufbau einer solchen Schlauchpumpe nicht einfach umgekehrt werden kann, d.h. dass durch die Druckbeaufschlagung eines Fluids im Schlauch der Schlauchpumpe nicht in umgekehrter Weise eine Rotation des Drehkreuzes erzielt wird. Dies liegt im Wesentlichen an der inneren, sehr starken Drehhemmung

BESTÄTIGUNGSKOPIE aufgrund des erforderlichen Untersetzungsgetriebes und der vorliegenden ungünstigen Reibverhältnisse an den Quetschstellen des Schlauches.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb bereitzustellen mit einem um eine Drehachse zumindest bereichsweise kreisförmig geführten Fluidkanal, dessen innere Kanalwandung flexibel in Richtung zur äußeren Kanalwandung verformbar ist, um durch eine Druckbeaufschlagung des Fluids innerhalb des Kanals eine Rotation eines Abtriebselementes zu erzeugen und so einen reinen

fluiddruckbetätigten Antrieb zu realisieren.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass der genannte Antrieb einen unrunden, insbesondere elliptischen Rotor umfasst, der um die Drehachse frei drehbar ist, insbesondere frei drehbar gelagert ist, wobei der Rotor über ein Lager eine um die Drehachse und relativ zum Rotor drehbare der Rotorform entsprechend flexibel unrund verformte Abtriebshülse trägt, die zumindest bereichsweise mit einer Abtriebswelle verbunden ist und die

Abtriebshülse an zwei gegenüberliegenden Orten ihrer extremalen, insbesondere maximalen oder minimalen unrunden Verformung mit einem zur Drehachse koaxialen drehfesten Stator in Eingriff ist, wobei die in Eingriff stehenden

Oberflächenbereiche von Stator und Abtriebshülse um die Drehachse

unterschiedlichen Umfang aufweisen und wobei durch den Rotor in Richtung der Hauptachse der unrunden Form/Verformung mittelbar wenigstens über die verformbare Abtriebshülse die innere Kanalwandung des Fluidkanals in Richtung zur äußeren Kanalwandung den Kanalquerschnitt verschließend verformt ist.

Unter dem Begriff„unrund" bzw. der„unrunden Verformung" wird dabei der von der Kreisform abweichende Querschnitt der hier beschriebenen Elemente, wie Rotor oder die Hülse(n) verstanden in einer Richtung senkrecht zur genannten Drehachse. Als Hauptachse dieser unrunden Elemente wird die Richtung des größten Durchmessers und als Nebenachse die Richtung des geringsten

Durchmessers verstanden. Im Gegensatz zu üblichen, beispielsweise bei Schlauchpumpen eingesetzten Getriebeanordnungen zwischen Motor und Drehkreuz wird bei der hier

vorgeschlagenen Konstruktion ein Getriebe realisiert, das bereits durch die geringen Kräfte in Rotation versetzt werden kann, die von der unter Fluiddruck stehenden Kanalinnenwandung auf den Rotor übertragen werden, wobei diese Kraftübertragung hier dadurch erfolgen kann, dass eine Aufweitung der

Kanalinnenwand in Förderrichtung des Fluids am Ort des Kanalverschlusses durch die flexibel verformbaren Elemente der Getriebeanordnung, d.h. zumindest über die verformbare Abtriebshülse auf den Rotor wirken kann.

Gemäß der Erfindung ist die Ausführung bevorzugt derart, dass durch eine

Druckbeaufschlagung des Fluids (z.B. Luft / Gas / oder eine Flüssigkeit) im

Fluidkanal am Ort des Fluidkanalverschlusses eine zur Hauptachse des unrunden, z.B. elliptischen Rotors senkrechte Kraftkomponente erzeugbar ist, die wenigstens über die flexible Abtriebshülse auf den Rotor wirkt und diesen um die Drehachse dreht, wobei die Abtriebshülse am Stator abläuft und mit einer gegenüber dem Rotor geringeren Geschwindigkeit um die Drehachse dreht.

Aufgrund der Tatsache, das der Umfang des festen Stators anders ist, d.h. kleiner oder größer ist, als der Umfang der Abtriebshülse, ergibt sich bei einer

vollständigen Rotorumdrehung nur eine Drehung der Abtriebshülse um einen Winkel, welcher der Wegdifferenz zwischen Stator- und Abtriebshülsenumfang entspricht. Es ergibt sich dadurch eine sehr hohe Untersetzung zwischen der Rotordrehung und der Abtriebshülsendrehung, so dass eine Rotation der

Abtriebshülse alleine aus der Druckbeaufschlagung des fluidführenden Kanals erzielt werden kann.

Um eine freie Drehbarkeit der Abtriebshülse gegenüber dem rotierten Rotor zu ermöglichen, ist es hier bevorzugt vorgesehen, dass der Rotor auf seiner

Oberfläche ein Kugel- oder ein Rollenlager trägt, wobei die Kugeln oder Rollen ihrerseits in einem Kugel- bzw. Rollenkäfig gehalten sein können. Die einzelnen Kugeln bzw. Rollen dieses Lagers können dabei direkt oder über einen äußeren Lagerring von innen die Abtriebshülse stützen.

Unabhängig von der Art der Ausführung des Lagers zwischen Rotor und

Abtriebshülse wird die Abtriebshülse immer zu einer unrunden, z.B. elliptischen Form verformt, die der äußeren Formgestaltung des Rotors entspricht, wenn diese über den gesamten Umfang am Rotor über das Lager anliegt, zumindest jeweils am Ort der Lagerkörper (Kugeln oder Rollen).

Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, den Rotor elliptisch auszugestalten und die einzelnen Komponenten, d.h. Rotor, Lager, die die Abtriebhülse sowie die

Kanalinnenwand und ggfs. weitere zwischen der Kanalinnenwand und er

Abtriebshülse angeordnete Elemente derart aufeinander abzustimmen, dass am Ort der Hauptachse bzw. in Richtung der Hauptachse die innere Kanalwandung so weit in Richtung zur äußeren Kanalwandung verlagert wird, dass der

Kanalinnenquerschnitt geschlossen ist, somit die innere Kanalwand die äußere Kanalwand kontaktiert.

Hier kann es auch vorgesehen sein, dass der Rotor die Statorhülse mittels eines Lagers, insbesondere Kugel-, Rollen- oder Gleitlagers stützt und somit in ihrer exzentrischen Form hält. Dafür kann der Rotor z.B. einen Absatz aufweisen.

In einer möglichen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass als Stator koaxial zumindest bereichsweise um die Abtriebshülse herum eine drehfeste flexible Statorhülse angeordnet ist, deren Innenumfang größer ist als der

Außenumfang der Abtriebshülse, wobei auf der Hauptachse des unrunden

Querschnitts Abtriebshülse und Statorhülse miteinander in Eingriff sind. Bei dieser Ausführung kontaktiert demnach die verformbare Abtriebshülse an den Orten ihres maximalen Durchmessers von Innen die innere Oberfläche der hohlen Statorhülse und rollt auf deren Innenoberfläche ab. Es wird hier demnach die durch die

Druckbeaufschlagung von der Kanalinnenwand erzeugte Kraft über die verformbare Statorhülse und die verformbare Abtriebshülse auf den Rotor übertragen, so dass dieser dreht, wobei die Hauptachse des unrunden

Querschnitts sich ebenso um die Drehachse mitdreht und dadurch der

Kontaktbereich zwischen Abtriebshülse und Statorhülse um die Drehachse umläuft.

In einer anderen möglichen Ausführung kann es auch vorgesehen sein, dass ein starrer drehfester Stator koaxial in der Abtriebshülse angeordnet ist, dessen Außenumfang kleiner ist als der Innenumfang der Abtriebshülse, wobei auf der Nebenachse des unrunden Querschnitts Abtriebshülse und Stator miteinander in Eingriff sind. Bei dieser Ausführung kontaktiert ein innerer Bereich auf der

Nebenachse, d.h. auf dem minimalen Durchmesser der Abtriebhülse einen

Bereich auf der äußeren Umfangsoberfläche des starren Stators. Hier rollt also die verformbare Abtriebshülse aussen auf dem Stator.

Auch kann hier vorgesehen sein, dass die verformte Abtriebshülse an den Orten der Hauptachse unmittelbar die flexibel verformbare Kanalinnenwand kontaktiert und an diesen Kontaktstellen zu einem Kanalverschluß führt. Bei einer solchen Anordnung wirkt die erzeugte Kraft demnach von der Kanalinnenwand direkt über die verformbare Abtriebshülse auf den Rotor. Diese Ausführung setzt jedoch voraus, dass Relativbewegungen zwischen Abtriebshülse und Kanalinnenwand zugelassen sind, da sich die Abtriebshülse dreht und die Kanalinnenwand ortsfest ist. Bei geeigneten Materialpaarungen von Kanalinnenwand und Abtriebshülse ist eine solche Ausführung möglich.

In einer Weiterbildung kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass zwischen der Abtriebshülse und der Kanalinnenwand eine flexibel verformbare Schutzhülse angeordnet ist, die auf der Abtriebshülse gelagert ist, bevorzugt über ein Rollenoder Kugellager. Es kann auch sein, dass die Schutzhülse direkt auf der

Abtriebshülse gleitet.

Bei dieser Ausführung wird bevorzugt die durch Druckbeaufschlagung erzeugte Kraft über die verformbare Schutzhülse und die verformbare Abtriebshülse auf den Rotor übertragen und versetzt den Rotor in eine Drehbewegung in Richtung der Förderrichtung des Fluids.

Bei allen zuvor genannten Ausführungen kann der Eingriff zwischen Stator und Abtriebshülse durch Reib- und/oder Formschluss zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen von Stator und Abtriebshülse realisiert sein, was in einfachster Ausführung bedeutet, dass die Oberfläche der Abtriebshülse an die Oberfläche des Stator gedrückt wird. Um den Reibschluß zu unterstützen, können die Oberflächen eine reibungserhöhende Beschichtung oder Strukturierung aufweisen.

Bei der erstgenannten Ausführung kann zur Ausbildung eines Formschlusses eine Außenverzahnung der Abtriebshülse vorgesehen sein, die in einer

Innenverzahnung der flexiblen Statorhülse kämmt. Bei der zweiten genannten Ausführung kann eine Innenverzahnung der Abtriebshülse in einer

Außenverzahnung des starren Stators kämmen.

Die verzahnten Ausführungen sind dabei bevorzugt so gewählt, dass der Modul der Verzahnung der Abtriebshülse und der Verzahnung des Stators gleich gewählt ist, wobei jedoch zur Erzielung eines Umfangsunterschiedes je nach der konkreten Ausführung bei einem der beiden Elemente eine höhere Zähnezahl vorgesehen ist als bei dem jeweils anderen Element. Hierbei kann beispielsweise eine Differenz von zwei Zähnen vorgesehen sein.

Bei einer vollständigen Rotation des unrunden, z.B. elliptischen Rotors dreht sich demnach die Abtriebshülse um einen Winkelbereich, welcher n-mal dem

Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Zähnen entspricht, wenn sich die Zähneanzahl um n Zähne unterscheidet.

Bei der zuvor genannten zweiten Ausführung kann die Abtriebshülse so

ausgebildet sein, dass diese an ihrem einen freien Hülsenende mit dem Stator in Eingriff ist und an ihrem dem Eingriff mit dem Stator gegenüberliegenden Ende mit einem Abtriebsrad in Eingriff ist, welches koaxial in der Abtriebshülse angeordnet ist. Hier kann jeder der beiden Eingriffe sowohl als Reibschluß oder auch als Formschluss ausgebildet sein. Insbesondere kann eine innenverzahnte

Abtriebshülse mit einem außenverzahnten Abtriebszahnrad kämmen, welches um die Drehachse drehbar angeordnet ist. Hierbei kann das Abtriebsrad /

Abtriebszahnrad auf einer Welle angeordnet sein, auf welcher der Rotor ebenfalls gelagert ist. Die Welle kann am Gehäuse des Antriebs, insbesondere drehbar gelagert sein.

Der Rotor kann grundsätzlich bei einigen Ausführungen auch ohne eine innere Lagerung um die Drehachse rotierbar angeordnet sein, da sich bei diesen eine ausreichende äußere Lagerung durch Abtriebshülse und Kanalinnenwand sowie ggfs. dazwischen angeordnete Elemente ergeben kann.

In einer möglichen Ausführung kann es vorgesehen sein, dass der Fluidkanal durch einen flexiblen Schlauch ausgebildet ist, dessen zur Drehachse äußerer Wandbereich an einer um die Drehachse zumindest bereichsweise kreisförmig verlaufenden Gehäusewand des Antriebs anliegt. Ein solcher Fluidkanal kann beispielsweise austauschbar ausgestaltet sein, so dass dieser bei Verschleiß des flexiblen Schlauchs gewechselt werden kann.

In einer anderen Ausführung kann es auch vorgesehen sein, dass der Fluidkanal durch eine zumindest bereichsweise kreisförmig um die Drehachse verlaufende Gehäusewand ausgebildet ist, welche die äußere Wandung des Kanals bildet und vor der in Richtung zur Drehachse eine flexibel verformbare Membran verläuft. Diese Membran kann z.B. U-förmig ausgestaltet sein, wobei die U-Schenkel zur Kanalaußenwand weisen und in dessen Bereich z.B. am Gehäuse klemmend und dicht befestigt sind.

Unabhängig von der konkreten Ausführung des Fluidkanals kann es dabei vorgesehen sein, dass die Innenwandung des Fluidkanals an der verformbaren Statorhülse oder bei der zweiten Ausführung an der Schutzhülse frei anliegt, an dieser befestigt ist oder sogar mit dieser einstückig ausgeführt ist.

In bevorzugter Ausführung ist die Abtriebshülse durch einen Topf gebildet mit einem die Abtriebshülse bildenden torsionssteifen, radial flexiblen vom Topfboden wegweisenden Topfwandungsbereich und mit einem Topfboden, an dem eine zur Drehachse koaxiale Welle angeordnet ist. Hier kann der Topfboden z.B.

kreisförmigen Querschnitt haben, ebenso wie der die Hülse bildende

Topfwandungsbereich im unverformten Zustand. So wird die Rotation der

Abtriebshülse durch die Verbindung mit dem Topfboden auf die z.B. in dem

Gehäuse des Antriebs gelagerte Welle übertragen und kann so zum Antrieb weiterer Komponenten genutzt werden.

In gleicher Weise kann die verformbare Statorhülse gebildet sein durch einen Topf mit einer die Statorhülse bildenden torsionssteifen, radial flexiblen Topfwandung und mit einem Topfboden, der drehfest zur Abtriebshülse, insbesondere drehfest am Gehäuse des Antriebs befestigt ist.

Alle hier beschriebenen Hülsen können z.B. aus einem metallischen Blech hergestellt sein.

Ausführungsformen der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 : eine erste Ausführungsform im Querschnitt senkrecht zur Drehachse;

Figur 2: die erste Ausführungsform im Querschnitt parallel zur Drehachse;

Figur 3: eine zweite Ausführungsform im Querschnitt parallel zur Drehachse;

Figur 4: eine dritte Ausführungsform im Querschnitt senkrecht zur Drehachse;

Figur 5: die dritte Ausführungsform im Querschnitt parallel zur Drehachse;

Figur 6: einen Fluidkanal als Schlauch;

Figur 7: einen Fluidkanal als Membran; Die Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Antrieb in zwei verschiedenen

Drehstellungen, wobei der Antrieb ein äußeres Gehäuse 1 aufweist, welches um eine senkrecht zur Papierebene verlaufende Drehachse 2 eine zumindest bereichsweise im Querschnitt kreisförmige Ausnehmung aufweist, so dass hierdurch eine die Drehachse 2 zumindest bereichsweise kreisförmig umgebende Gehäusewandung 3 ausgebildet ist. An dieser Gehäusewandung 3 liegt die bezogen auf die Drehachse 2 äußere Wandung 4a eines den Fluidkanal bildenden Schlauchs 4 an.

Die Figur 2 zeigt dieselbe Ausführung der Figur 1 in einem Schnitt parallel zur Drehachse 2. Figuren 1 und 2 werden somit nachfolgend gemeinsam

beschrieben.

Die Figur 1 und 2 zeigen weiterhin, dass um die Drehachse 2 ein unrunder Rotor 5 frei drehbar gelagert ist, der im vorliegenden Fall in seiner Querschnittsform senkrecht zur Drehachse 2 elliptisch ausgebildet ist bezogen auf seine äußere Oberfläche. Um eine freie Drehbarkeit des Rotors 5 zu erzielen, kann dieser um die Drehachse 2 mittels eines üblichen Kugel- oder Rollenlagers 6 gelagert sein, welches hier symbolisiert dargestellt ist, ohne innere und äußere Lagerringe separat darzustellen. Einer der Lagerringe kann dabei auch durch den Rotor selbst gebildet sein, wie es hier gezeigt ist. Der innere Lagerteil kann durch eine Welle 2a gebildet sein, die um die Drehachse 2 angeordnet ist.

Auf der um die Drehachse angeordneten Mantelfläche des elliptischen Rotors 5 ist in dieser Ausführung ein Rollenlager angeordnet aus mehreren Rollen 7, die bevorzugt in einem Rollenkäfig geführt sind. Entsprechend der elliptischen

Außenform des Rotors 5 weist das Rollenlager 7 im Querschnitt senkrecht zur Drehachse ebenso eine elliptische Außenform auf und trägt seinerseits eine zumindest in radialer Richtung flexible Abtriebshülse 8, die vorliegend eine

Außenverzahnung aufweist. Die in radialer Richtung flexible Abtriebshülse 8 ist aufgrund der inneren Unterstützung durch das Rollenlager 7 sowie den Rotor 5 in gleicher Weise zu einer elliptischen unrunden Form verformt. Bezogen auf den linken Teil der Figuren 1 und 2 ergibt sich bei der hier

dargestellten Ausführung eine Hauptachse des elliptischen Querschnitts, also eine Achse mit dem großen Durchmesser der Ellipsenform des Rotors 5, die in horizontaler Richtung angeordnet ist. Somit weist der Rotor 5 in dieser

horizontalen Richtung einen größeren Durchmesser auf als in der vertikalen Richtung, die der Nebenachse entspricht.

Um die flexibel verformbare Abtriebshülse 8 ist hier eine weitere flexibel verformbare Statorhülse 9 angeordnet, die relativ zur Abtriebshülse 8 und zum Rotor 5 drehfest angeordnet ist.

In dem hier gezeigten Querschnitt der Figur 1 kontaktiert die Abtriebshülse 8 am Ort der Hauptachse (größter Durchmesser) des Rotors 2 die Statorhülse 9, die eine Innenverzahnung aufweist, deren Modul demjenigen der Außenverzahnung der Abtriebshülse 8 entspricht, so dass am Ort der Hauptachse die beiden

Verzahnungen miteinander in Eingriff sind und die Abtriebshülse 8 in der

Statorhülse 9 kämmt.

Senkrecht zur Hauptachse, also in Richtung der Nebenachse, sind hingegen Abtriebshülse 8 und Statorhülse 9 außer Eingriff, so dass die aufeinander zuweisenden Zähne beider Hülsen einander nicht berühren, was dadurch erzielt wird, dass bei gleichem Modul die Zähnezahl bei der Statorhülse 9 größer ist als bei der Abtriebshülse 8. Beispielsweise kann die Statorhülse 9 ein oder zwei Zähne mehr aufweisen als die Abtriebshülse 8.

Die ebenfalls zu einer unrunden elliptischen Form verformte Statorhülse 9 wird am Ort der Hauptachse des Rotors 5 durch die unrund verformte Abtriebshülse 8 nach außen verlagert und verlagert dabei ihrerseits die Kanalinnenwandung 4b des Fluidkanals 4 bzw. hier des Schlauchs 4 radial nach außen, bis dass die

Kanalinnenwandung 4b die Kanalaußenwandung 4a kontaktiert und den

Kanalquerschnitt am Ort der Hauptachse vollständig verschließt. Die Funktion des Antriebs ist hier dergestalt, dass durch eine

Druckbeaufschlagung des Fluids im Fluidkanal 4 an der linken Eintrittsseite des hier gezeigten Gehäuses 1 durch die Kanalinnenwandung 4b, die dazu tendiert, durch den inneren Druck nach außen in Richtung zur Drehachse 2 gedrängt zu werden, eine Kraft über die flexiblen Stator- und Abtriebshülsen 8,9 auf den Rotor 5 ausgeübt wird, wobei durch die vektorielle, senkrecht zur Rotorhauptachse liegende Kraftkomponente dieser ausgeübten Kraft der Rotor 5 in eine Rotation im Uhrzeigersinn um die Drehachse 2 versetzt wird.

Die Figuren 1 und 2 zeigen in der rechtsseitigen Darstellung eine

Rotationsstellung des Rotors 5, bei welcher dieser gegenüber der linken

Darstellung um 90 Grad weiter verdreht ist. Da sich die Hauptachse des Rotors 5 mit dem Rotor 5 in Rotationsrichtung mitdreht, bewegt sich in gleicher Weise die Eingriffsstelle zwischen Abtriebshülse 8 und Statorhülse 9 in der gleichen

Richtung. Da jedoch die Abtriebshülse 8 einen kleineren Außenumfang aufweist als der Innenumfang der Statorhülse 9, ergibt sich zwischen der Abtriebshülse 8 und der Statorhülse 9 bei einem vollständigen Rotorumlauf eine Wegdifferenz, die der Umfangsdifferenz entspricht. Dabei dreht sich effektiv die Abtriebshülse 8 entgegengesetzt zum Rotor 5, d.h. hier entgegen dem Uhrzeigersinn.

Die Rotation der Abtriebshülse 8 kann z.B. dadurch auf die Welle 2a übertragen, dass die Abtriebshülse 8 einen freien Wandungsbereich eines Topfes ausbildet, dessen Topfboden 8b mit der Welle 2a verbunden ist, die koaxial zur Drehachse 2 angeordnet ist. Diese Welle kann auch den Rotor gelagert tragen.

Auch die verformbare Statorhülse 9 ist hier als freier verformbarer Wandbereich eines Topfes mit einem Topfboden 9b ausgebildet, der drehfest am Gehäuse 1 befestigt ist. Hier weist der Topfboden 9b einen Durchgang für die Welle 2a auf. So kann durch reine fluidische Druckbeaufschlagung des Fluidmediums im

Schlauch 4 eine Rotation des Rotors 5 und damit eine entgegengesetzte Rotation der Abtriebshülse 8 und einer daran befestigten Drehwelle 2a erzielt werden.

Die Figur 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Statorhülse 9, die in Figur 2 als Topf mit Topfboden 9b beschrieben wurde. Hier ist die Statorhülse 9 rein hülsenförmig ausgebildet, z.B. als geschlossenes Band. Die Statorhülse 9 ist hier zumindest bereichsweise an dem Fluidkanal 4 bzw. Schlauch 4 befestigt und weist nach innen zur Abtriebshülse weisende Zähne auf. Im Querschnitt senkrecht zur Drehachse 2 entspricht die Ausgestaltung der Figur 3 der Darstellung gemäß Figur 1 .

Die Figuren 4 und 5 zeigen in zwei verschiedenen Schnitten eine

Ausführungsvariante gemäß der im allgemeinen Teil genannten zweiten

Ausführung.

Im Gehäuse 1 ist eine um die Drehachse 2 gelagerte Welle 2a. Die Welle 2a trägt hier - wie auch in den anderen Ausführungen - über zwei Lager 6 einen unrunden elliptischen Rotor 5. Wie bei den anderen Ausführungen ist auf der

Rotoroberfläche ein Kugel- oder Rollenlager 7 angeordnet, welches eine den Rotor 5 umgebende Abtriebshülse 8 trägt, die im Schnitt senkrecht zur Drehachse 2 eine dem Rotor 5 entsprechende elliptische Form aufweist. Hier ist die

Abtriebshülse als geschlossenes Band ausgebildet, welches in axialer Richtung zu beiden Seiten über den Rotor 5 bzw. dessen Front- und Rückfläche herausragt. Beide axial über den Rotor 5 überstehenden Enden der Abtriebshülse weisen eine Innenverzahnung auf. Das eine innenverzahnte Ende, in der Figur 5 das obere, kämmt mit der Verzahnung eines starren als außenverzahntes Zahnrad

ausgebildeten Stator 9, der keinerlei Unrundheit aufweist und z.B. direkt an einer Gehäusewand geformt sein kann.

Hier kommt es zu einem kämmenden Eingreifen zwischen der Verzahnung von Abtriebshülse 8 und Stator 9 in der Richtung der Nebenachse des elliptischen Querschnitts senkrecht zur Drehachse, also beim minimalen Durchmesser der Abtriebshülse 8, wie es Figur 5 unten zeigt. Da sich wiederum die Zahnanzahl von Stator 9 und Abtriebshülse 8 unterscheidet dreht sich die Abtriebshülse 8 langsamer als der Rotor 5, so wie es zu den vorherigen Ausführungen

beschrieben wurde.

Um die Abtriebshülse 8 ist eine flexibel verformbare Schutzhülse 10 koaxial zur Drehachse 2 angeordnet, die z.B. wiederum auch als geschlossenes Band 10 ausgeführt sein kann und unmittelbar mit der Kanalinnenwandung 4b verbunden ist und so ortsfest gehalten ist. Zwischen Abtriebshülse 8 und Schutzhülse 10 ist ein weiteres Lager 7, z.B. ebenso als Rollen- bzw. Wälzlager, damit die

Abtriebshülse 8 gegenüber der Schutzhülse 9 frei rotieren kann.

In der Richtung der Hauptachse - wie es die Figur 5 oben zeigt - wird der Schlauchquerschnitt des Kanals 4 gequetscht und verschlossen. An der

Verschlussstelle kann bei Druckbeaufschlagung des Fluids im Kanal 4 durch die Kanalinnenwandung 4b über die verformbare Schutzhülse 10 und die verformbare Abtriebshülse 8 eine Kraft auf den Rotor 5 ausgeübt werden, der sodann dreht, wobei die Abtriebshülse 8 auf der Außenverzahnung des Stators 9 abrollt. Die dadurch erzeugte Drehbewegung der Abtriebshülse 8 wird von einer weiteren Innenverzahnung der Abtriebshülse 8 auf ein Abtriebszahnrad 11 übertragen. Diese weitere Verzahnung liegt an dem freien Ende der Abtriebshülse 8 gegenüber der Verzahnung, die mit dem Stator 9 kämmt. Wegen der unrunden Verformung der Abtriebshülse 8 ergibt sich ein Eingriff mit dem Antriebszahnrad ebenso in der Richtung der Nebenachse, also in der Richtung des minimalen Durchmessers des Rotors.

Das an der Welle 2a befestigte Abtriebszahnrad 11 wird somit durch die

Abtriebshülse ebenso in Rotation versetzt und kann zum Antrieb weiterer

Komponenten verwendet werden. Die Figuren 6 und 7 zeigen alternative Ausgestaltungen des Fluidkanals 4. Figur 6 zeigt einen Fluidkanal 4, der aus einem Schlauch gebildet ist, dessen

Kanalaußenwand 4a an einer Gehäusewand festgelegt ist. Die Kanalinnenwand 4b wird hier durch die verformbare Statorhülse 9 oder in der anderen Ausführung durch die Schutzhülse 11 verformt und nach aussen verlagert, wodurch der Kanalquerschnitt geschlossen wird.

Demgegenüber zeigt die Figur 7 eine als Membran ausgebildete Kanalinnenwand 4b. Die Kanalaußenwand 4a ist direkt durch eine Gehäusewand gebildet. Die Membran ist U-förmig ausgestaltet, wobei die U-Schenkel am Gehäuse 1 klemmend befestigt sind.

Die hier dargestellten Anordnungen, wie auch alle anderen möglichen

Anordnungen, hat dabei den Vorteil, dass eine Drehrichtungsumkehr alleine dadurch erzielt werden kann, dass die Druckbeaufschlagungsseite gewechselt wird, also hier die Druckbeaufschlagung des Fluids von der in den Figuren dargestellten linken Seite des Schlauchanschlusses auf die rechte Seite umgesteuert wird. Dies kann beispielsweise durch ein Umschaltventil erzielt werden.