DE102004051222A1

DE102004051222A1 - Schmieranordnung für hydraulische Antriebsvorrichtungen

Info

Publication number: DE102004051222A1
Application number: DE102004051222A
Authority: DE
Inventors: Shigekazu Yawara Nagai; Akio Yawara Saitoh; Kotaro Yawara Nagai
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2005-06-16
Also published as: KR20050039672A; US20050087068A1; US6928922B2; JP2005127417A; KR100589499B1

Abstract

Dichtabschnitte (97a, 97b), die erste und zweite Kolbenstangen (20a, 20b) halten, sind an inneren Umfangsflächen erster und zweiter Abdeckelemente (94, 96) eines Zylindermechanismus (22) vorgesehen. Ein Schmiermittel (130) wird über Zufuhrdurchgänge (132) und Ölzufuhranschlüsse (134) ersten Ölrückhalteelementen (140a) zugeführt, die in Installationsnuten (120a, 120b) in den Dichtabschnitten (97a, 97b) angebracht sind. Das Schmiermittel (130), das Eigenschaften aufweist, die sich von denen eines Betriebsöles, das zum Antrieb eines Kolbens des Zylindermechanismus (22) dient, unterscheiden, wird durch die ersten Rückhalteelemente (140a) gehalten. Außerdem wird das Schmiermittel (130) Freiräumen (148), die zwischen den ersten und zweiten Abdeckelementen (94, 96) und den ersten und zweiten Kolbenstangen (20a, 20b) ausgebildet sind, zugeführt, um dadurch einen Ölfilm zu bilden.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schmieranordnung für eine hydraulische Antriebsvorrichtung zum Antreiben einer Antriebswelle durch Druck, der mit Hilfe eines Betriebsöles aufgebracht wird.
Hydraulische Antriebsvorrichtungen, die mit Hilfe eines Druckfluides (bspw. Drucköl) angetrieben werden, werden herkömmlicherweise bspw. zum Transport oder zur Positionierung von Werkstücken eingesetzt.
Wird ein hydraulisches Stellglied als hydraulische Antriebsvorrichtung eingesetzt, so ist bspw. ein Kolben, der in einer axialen Richtung verschiebbar ist, in einem zylindrischen Hauptzylinderkörper vorgesehen, wobei beide Enden des Hauptzylinderkörpers durch ein Paar von Verschlusselementen verschlossen werden. An jeweiligen Endseiten des Kolbens sind Druckkammern vorgesehen. Mit Hilfe eines hydraulischen Anschlusselementes, das außerhalb des Hauptzylinderkörpers angeordnet ist, wird Betriebsöl in die Druckkammern eingeführt. Der Kolben bewegt sich durch den über das Betriebsöl ausgeübten Druck in axialer Richtung hin und her.

Eine wellenförmige Kolbenstange ist in axialer Richtung an einem Ende des Kolbens angebracht. Die Kolbenstange ist durch eine Öffnung in einem der Verschlusselemente eingesetzt, so dass die Kolbenstange in axialer Richtung verschiebbar gehalten ist. Mehrere Dichtelemente sind entlang der inneren Umfangsfläche des Verschlusselementes angebracht. Die Flüssigkeitsdichtigkeit gegenüber dem Betriebsöl in der Druckkammer wird gewährleistet, weil die Dichtelemente in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange stehen, so dass die äußere Umfangsfläche der Kolbenstange umgeben ist (vgl. bspw. die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-248412).

Im Falle des in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-248412 beschriebenen hydraulischen Stellgliedes wird die mit dem Kolben verbundene Kolbenstange entlang der Öffnung des Verschlusselementes verschoben, wenn der Druckkammer des Hauptzylinderkörpers Betriebsöl zugeführt und der Kolben in axialer Richtung verschoben wird. In dieser Situation stehen die Dichtelemente in der Öffnung in kontinuierlichem Dichtkontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange, so dass ein Gleitwiderstand zwischen den Dichtelementen und der Kolbenstange auftritt. Zur Minimierung des Gleitwiderstandes zwischen den Dichtelementen und der Kolbenstange werden die Dichtelemente mit Betriebsöl geschmiert. Insbesondere wird das Betriebsöl, das der Druckkammer zugeführt wird, auch der Öffnung des Verschlusselementes zugeführt, in dem die Dichtelemente installiert sind.

Das Betriebsöl, das die Dichtelemente schmiert, wird ursprünglich aber der Druckkammer zugeführt, um den Kolben anzutreiben. Das Betriebsöl erzeugt optimale Eigenschaften, wenn das Betriebsöl durch einen Fluidkreislauf (bspw. eine Betriebsölzufuhrquelle und Zufuhrrohrdurchgänge), dem das Betriebsöl zugeführt wird, fließen kann. Somit hat das Betriebsöl, das den Dichtelementen zugeführt wird, keine Eigenschaften, die optimal für die Schmierung geeignet sind. Daher besteht die Befürchtung, dass die Schmierung der Dichtelemente nicht ausreicht, was zu einer Verschlechterung der Haltbarkeit der Dichtelemente führt.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schmieranordnung für eine hydraulische Vorrichtung vorzuschlagen, mit der die Haltbarkeit eines Flüssigkeitsabdichtungsbereiches verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß unterscheidet sich das dem Flüssigkeitsabdichtungsbereich zugeführte Schmiermittel von dem Betriebsöl, das für den Antrieb des Kolbens zugeführt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Stellglied mit einer Schmieranordnung für eine hydraulische Antriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt eines Pumpenmechanismus für das Stellglied gemäß 1;
3 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt des Stellgliedes gemäß 1, der den Aufbau und die Elemente in der Nähe eines Dichtabschnittes darstellt;
4 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt, der einen Zustand darstellt, bei dem ein zweites Ölrückhalteelement in einer in 3 gezeigten Rückhaltenut angeordnet ist;
5 zeigt einen Teilschnitt eines Drehstellgliedes mit einer Schmieranordnung für eine hydraulische Antriebsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
6 zeigt einen Teilschnitt eines kontinuierlichen variablen hydraulischen Getriebes mit einer Schmieranordnung für eine hydraulische Antriebsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
7 zeigt eine schematische Anordnung, die einen Zustand darstellt, bei dem die Stellglieder gemäß 1 an einer Fahrzeugaufhängung vorgesehen sind.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Stellglied mit einer Schmieranordnung für eine hydraulische Antriebsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Stellglied (hydraulische Antriebsvorrichtung) 10 umfasst eine Pumpenantriebseinheit 12, die durch Strom angetrieben und gedreht wird, und einen Pumpenmechanismus 16 mit einem Ansaug-/Abfuhrabschnitt 14, der integral mit der Seite der Pumpenantriebseinheit 12 verbunden ist und durch die Pumpenantriebseinheit 12 angetrieben bzw. abgeschaltet wird. Das Stellglied 10 umfasst außerdem einen Zylindermechanismus 22, der integral an der Pumpenantriebseinheit 12 und dem Pumpenmechanismus 16 vorgesehen ist und einen Kolben umfasst, der sich durch die Zufuhr von Betriebsöl in axialer Richtung verschiebt, und erste und zweite Kolbenstangen (Antriebswellen) 20a, 20b, die koaxial mit dem Kolben 18 verbunden sind.
Die Pumpenantriebseinheit 12 besteht bspw. aus einem Induktionsmotor, einem Bürstenmotor oder einem Gleichstrommotor. Die Pumpenantriebseinheit 12 hat eine Drehantriebsquelle 24, die mit einem von einer nicht dargestellten Stromquelle zugeführten Strom angetrieben und gedreht wird. Eine Antriebswelle 26 ist an der Drehantriebsquelle 24 vorgesehen und steht von deren einem Ende zu dem Pumpenmechanismus 16 vor. Die Antriebswelle 26 wird durch die Drehung der Drehantriebsquelle 24 gedreht. Die Antriebswelle 26 wird drehbar von einem ersten Lager 28 gehalten, das in der Drehantriebsquelle 24 angeordnet ist.
Wie in 2 dargestellt ist, umfasst der Pumpenmechanismus 16 einen Pumpenkörper 30, der integral mit einem Seitenbereich der Pumpenantriebseinheit 12 verbunden ist, und ein zylindrisches Gehäuse 36, dessen eines Ende mit dem Pumpenkörper 30 verbunden ist und dessen anderes Ende durch einen Endblock 32 abgedichtet wird und in dem eine Betriebsölladekammer 34 ausgebildet ist. Der Pumpenmechanismus 16 umfasst außerdem eine Drehwelle 38, die durch das Innere der Betriebsölladekammer über den Pumpenkörper 30 hindurchtritt, und einen Ansaug-/Abfuhrabschnitt 14, der durch die Drehung der Drehwelle 38 integral mit dieser drehbar ist.
Eine Einsetzöffnung 40, die in axialer Richtung durchtritt, ist in dem Pumpenkörper 30 ausgebildet. Die Drehwelle 38, die integral und koaxial mit der Antriebswelle 26 der Drehantriebsquelle 24 verbunden ist, ist durch die Einsetzöffnung 40 eingesetzt. Ein Ende der Drehwelle 38 wird mit Hilfe eines zweiten Lagers 42, das in dem Pumpenkörper 30 angeordnet ist, drehbar gehalten. Das andere Ende der Drehwelle 38 wird durch eine Hülse 46 gehalten, die in einer Hülsenöffnung 62 in dem Endblock 32 angebracht ist.
Eine Installationsöffnung 50, in welcher ein Druckeinstellstopfen 48 angebracht ist, ist in dem Endblock 32 ausgebildet, so dass die Installationsöffnung 50 nach außen offen ist. Die Installationsöffnung 50 steht mit dem Inneren der Betriebsölladekammer 34 über eine Verbindungsöffnung 52 in Verbindung. Der Druckeinstellstopfen 48 ist in die Installationsöffnung 50 eingeschraubt. Der Druck des Betriebsöles, das in die Betriebsölladekammer 34 eingebracht wird, kann durch Einschrauben des Druckeinstellstopfens 48 frei eingestellt werden. Ein Druckspeicher (nicht dargestellt), der als Rückhaltegefäß zur Aufnahme einer festgelegten Menge an Betriebsöl dient, kann anstelle des Druckeinstellstopfens 48 angeschlossen sein.
Erste und zweite Fluiddurchgänge 54, 56, die mit der Betriebsölladekammer 34 in Verbindung stehen und durch die das Betriebsöl fließt, sind in dem Endblock 32 ausgebildet. Der erste Fluiddurchgang 54 und der zweite Fluiddurchgang 56 sind unabhängig voneinander getrennt ausgebildet, wobei sie voneinander einen festgelegten Abstand aufweisen.
Wie in 1 dargestellt ist, steht der erste Fluiddurchgang 54 über einen ersten Durchgang 100, der durch ein erstes Abdeckelement 94 und ein Zylinderrohr (Grundkörper) 92 des Zylindermechanismus 22 ausgebildet ist, mit einer ersten Zylinderkammer 98 in Verbindung. Der zweite Fluiddurchgang 56 steht über einen zweiten Durchgang 104, der durch das Zylinderrohr 92 des Zylindermechanismus 22 ausgebildet ist, mit einer zweiten Zylinderkammer 102 in Verbindung. Hierauf wird später näher eingegangen.
Wie in 2 dargestellt ist, ist ein Ansaug-/Abfuhrabschnitt 14 in dem Pumpenmechanismus 16 vorgesehen. Der Ansaug-/Abfuhrabschnitt 14 umfasst einen Zylinderblock 60, der auf einem zentralen Bereich der Drehwelle 38 mit Hilfe eines Federelementes (Passfeder) 58 aufgesetzt und integral mit der Drehwelle 38 drehbar ist. Der Zylinderblock 60 umfasst eine Vielzahl von Öffnungen 44, die voneinander um festgelegte Winkel in Umfangsrichtung beabstandet sind, eine Vielzahl von Pumpenkolben 64, die im Wesentlichen parallel zu der Achse der Drehwelle 38 vorgesehen sind und entlang der Öffnungen 44 des Zylinderblockes 60 gleiten können, und Betriebsölöffnungen 66, die in dem Zylinderblock 60 an einer dem Endblock 32 zugewandten Seite ausgebildet sind und mit den Öffnungen 44 in Verbindung stehen.
Kugelige Abschnitte 68, die jeweils eine im Wesentlichen sphärische Gestalt haben, sind an einer Endseite der Pumpenkolben 64 ausgebildet. Aussparungen 70 sind an der anderen Endseite der Pumpenkolben 64 ausgebildet. Zwischen den jeweiligen Aussparungen 70 und den Öffnungen 44 des Zylinderblocks 60 sind jeweils Federn 72 angeordnet. Die Rückstellkräfte der Federn 72 erlauben es den Pumpenkolben 64, dass sie immer in einem Zustand sind, in dem sie zu der Pumpenantriebseinheit 12 gepresst werden (in Richtung des Pfeils A). Entsprechende Kammern 74 sind ausgebildet, die jeweils durch eine der Öffnungen 44 des Zylinderblocks 60 und die entsprechenden Aussparungen 70 der in den Öffnungen 44 angeordneten Pumpenkolben 64 festgelegt werden und verschlossen sind. Die Kammern 74 dienen jeweils sowohl als Betriebsölansaugkammer als auch als Betriebsölabfuhrkammer.
Der Ansaug-/Abfuhrabschnitt 14 umfasst außerdem ein Schwenkelement 80 mit einer Durchgangsöffnung 76, so dass das Schwenkelement 80 nicht in Kontakt mit der Drehwelle 38 tritt. Das Schwenkelement 80 ist mit einem Einstellhebel (nicht dargestellt) verbunden, der mit Hilfe einer Verbindungswelle 78 axial durch das Gehäuse 36 gehalten wird, wobei das Schwenkelement 80 um einen festgelegten Winkel schwenkbar ist. Das Schwenkelement 80 hat einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt. Das Schwenkelement 80 wird mit Hilfe der Verbindungswelle 78 schwenkbar gehalten. Das Schwenkelement 80 ist so angebracht, dass es in Eingriff mit einer Vertiefung 82 mit im Wesentlichen halbkreisförmigem Querschnitt steht, die in dem Pumpenkörper 30 an dessen dem Endblock 32 zugewandten Seite ausgebildet ist. Ein interner Stopper 83, der um eine festgelegte Länge nach außen vorsteht, ist an der äußeren Umfangsfläche des Schwenkelementes 80 ausgebildet.
Ein Rückhalteabschnitt 86 mit einer Ringnut 84, die mit kugeligen Abschnitten 68 der Vielzahl von Pumpenkolben 64 in Eingriff steht, ist an dem Schwenkelement 80 an dessen dem Endblock 32 zugewandten Seite ausgebildet.
Andererseits wird, wie in 2 dargestellt ist, die Dichtleistung durch die Zufuhr von Betriebsöl über Durchgänge 90, die mit den Aussparungen 70 in Verbindung stehen, zu den Gleitbereichen zwischen der Ringnut 84 des Rückhalteabschnitts 86 des Schwenkelementes 80 und den kugeligen Abschnitten 68 der Pumpenkolben 64 erhalten.
Wie in 1 dargestellt ist, ist der Zylindermechanismus 22 integral an der Pumpenantriebseinheit 12 und dem Pumpenmechanismus 16 vorgesehen, so dass der Zylindermechanismus 22 im Wesentlichen parallel zu der Achse der Pumpenantriebseinheit 12 und des Pumpenmechanismus 16 vorgesehen ist.
Der Zylindermechanismus 22 umfasst ein zylindrisches Zylinderrohr 92, erste und zweite Abdeckelemente 94, 96, die die Enden des Zylinderrohres 92 verschließen, einen Kolben 18, der in dem Zylinderrohr 92 angebracht und in axialer Richtung verschiebbar ist, und erste und zweite Kolbenstangen 20a, 20b, die koaxial mit dem zwischen ihnen angeordneten Kolben 18 verbunden sind.
Der Zylindermechanismus 22 umfasst außerdem Dichtabschnitte (Flüssigkeitsdichtigkeitshalteabschnitte) 97a, 97b, die an den inneren Umfangsflächen (In nenwandflächen) der ersten und zweiten Abdeckelemente 94 bzw. 96 angebracht sind und in Kontakt mit den äußeren Umfangsflächen der ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b treten, um diese flüssigkeitsdicht abzudichten.
Das erste Abdeckelement 94 ist an einem Ende des Zylinderrohres 92 an einer Seite, die einer Endfläche des Kolbens 18 zugewandt ist, angeordnet. Die erste Zylinderkammer 98 ist in dem Zylinderrohr 92 zwischen dem ersten Abdeckelement 94 und einer Endfläche des Kolbens 18 ausgebildet. Das erste Abdeckelement 94 umfasst einen ersten Durchgang 100, der an einer Position ausgebildet ist, die dem ersten Fluiddurchgang 54 in dem Endblock 32 des Pumpenmechanismus 16 gegenüberliegt. Der erste Durchgang 100 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu dem Zylinderrohr 92 und kommuniziert mit der ersten Zylinderkammer 98.
Andererseits ist das zweite Abdeckelement 96 an einem anderen Ende des Zylinderrohres 92 an einer Seite, die der anderen Endfläche des Kolbens 18 zugewandt ist, angeordnet. Eine zweite Zylinderkammer 102 ist in dem Zylinderrohr 92 zwischen dem zweiten Abdeckelement 96 und der anderen Endfläche des Kolbens 18 ausgebildet. Das zweite Abdeckelement 96 umfasst einen zweiten Durchgang 104, der an einer Position ausgebildet ist, die dem zweiten Fluiddurchgang 56 in dem Endblock 32 des Pumpenmechanismus 16 gegenüberliegt. Der zweite Durchgang 104 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht zu dem Zylinderrohr 92 und kommuniziert mit der zweiten Zylinderkammer 102.
Das bedeutet, dass die erste Zylinderkammer 98 über den ersten Durchgang 100 mit dem ersten Fluiddurchgang 54 des Pumpenmechanismus 16 in Verbindung steht. Betriebsöl, das in der Betriebsölladekammer 34 des Pumpenmechanismus 16 aufgenommen ist, wird über den ersten Durchgang 100 und den ersten Fluiddurchgang 54 zugeführt/abgeführt. In ähnlicher Weise steht die zweite Zylinderkammer 102 über den zweiten Durchgang 104 mit dem zweiten Fluiddurchgang 56 des Pumpenmechanismus 16 in Verbindung. Betriebsöl, das in der Betriebsölladekammer 34 aufgenommen ist, wird über den zweiten Durchgang 104 und den zweiten Fluiddurchgang 56 zugeführt/abgeführt.
Der Kolben 18 umfasst eine ringförmige Kolbendichtung 106, die in einer Ringnut an einer äußeren Umfangsfläche des Kolbens 18 vorgesehen ist und an dem Zylinderrohr 92 anliegt. Ein ringförmiger Verschleißring 108 ist ebenfalls an dem Kolben 18 vorgesehen und weist von der Kolbendichtung 106 einen festgelegten Abstand auf. Dementsprechend wird die Flüssigkeitsabdichtung zwischen der ersten Zylinderkammer 98 und der zweiten Zylinderkammer 102 mit Hilfe der Kolbendichtung 106 und des Verschleißringes 108 gewährleistet. Der Kolben 18 ist durch die Wirkung des der ersten Zylinderkammer 98 und der zweiten Zylinderkammer 102 zugeführten Betriebsöles in axialer Richtung verschiebbar.
Eine Gewindeöffnung 110, in die ein Gewinde eingeschnitten ist, ist an einem im Wesentlichen zentralen Bereich des Kolbens 18 ausgebildet. Ein Ende einer länglichen ersten Kolbenstange 20a ist mit dem Kolben 18 an einer Seite des ersten Abdeckelementes 94 verschraubt. Das andere Ende der ersten Kolbenstange 20a steht über eine erste Halteöffnung 112, die in dem ersten Abdeckelement 94 ausgebildet ist, nach außen vor, so dass die erste Kolbenstange 20a in axialer Richtung verschiebbar gehalten wird.
Andererseits ist ein Ende der zweiten Kolbenstange 20b über die Gewindeöffnung 110 mit einem im Wesentlichen zentralen Bereich an einer anderen Seitenfläche des Kolbens 18 verbunden. Das andere Ende der zweiten Kolbenstange 20a steht über eine zweite Halteöffnung 114, die in dem zweiten Abdeckelement 96 ausgebildet ist, nach außen vor, so dass die zweite Kolbenstange 20b in axialer Richtung verschiebbar gehalten wird.
Dichtabschnitte 97a, 97b, die die Flüssigkeitsdichtigkeit in den ersten und zweiten Zylinderkammern 98, 102 gewährleisten, umfassen eine Vielzahl von Ringnuten, die in den ersten und zweiten Halteöffnungen 112, 114 ausgebildet sind.
Wie in 3 dargestellt ist, ist eine Vielzahl von Ringnuten in den ersten und zweiten Halteöffnungen 112, 114 ausgebildet, wobei sie voneinander festgelegte Abstände in axialer Richtung der ersten bzw. zweiten Halteöffnungen 112, 114 aufweisen. Hülsennuten 116a, 116b, erste Dichtungsnuten 118a, 118b, Installationsnuten (Nuten) 120a, 120b, zweite Dichtungsnuten 122a, 122b, Rückhaltenuten (Ölladenuten) 124a, 124b und ringförmige Aussparungen 126a, 126b sind in dieser Reihenfolge an den inneren Umfangsflächen der ersten und zweiten Halteöffnungen 112, 114 in einer von dem Kolben 18 weg orientierten Richtung ausgebildet.
Ringförmige Hülsen 46 sind jeweils in den Hülsennuten 116a, 116b angebracht. Innere Umfangsflächen der Hülsen 46 berühren die äußeren Umfangsflächen der ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b. Die Hülsen 46 halten dadurch die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b in axialer Richtung verschiebbar in den ersten und zweiten Halteöffnungen 112, 114.
Die ersten Dichtungsnuten 118a, 118b haben jeweils eine Ringform, wobei sie um eine festgelegte Tiefe von der inneren Umfangsfläche der ersten und zweiten Abdeckelemente 94, 96 zurückgesetzt sind. Eine erste Stangendichtung (Betriebsölblockadeelement) 128 ist jeweils in den ersten Dichtungsnuten 118a, 118b angebracht. Die erste Stangendichtung 128 hat einen im Wesentlichen D-förmigen Querschnitt, der sich jeweils zu der äußeren Umfangsfläche der ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b erweitert. Ein Schmiermittel (bspw. Fett) 130 wird vorab zwischen der äußeren Umfangsfläche der ersten Stangendichtung 128 und den ersten Dichtungsnuten 118a, 118b eingebracht, wenn die ersten Stangendichtungen 128 installiert werden.
Das bedeutet, dass das Schmiermittel 130 dicht zwischen den äußeren Umfangsflächen der ersten Stangendichtungen 128 und den ersten Dichtungsnuten 118a, 118b abgedichtet wird. Daher leckt das Schmiermittel 130 nicht in einer Richtung zu den ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b.
Die erste Stangendichtung 128 wird dazu verwendet, die Flüssigkeitsdichtigkeit des Betriebsöles 131 zu gewährleisten, das durch den Pumpenmechanismus 16 der ersten und der zweiten Zylinderkammer 98, 102 zugeführt wird.
Die Installationsnuten 120a, 120b kommunizieren jeweils über Zufuhrdurchgänge 132 mit einem Ölzufuhranschluss 134, welcher sich an einer äußerem Umfangsseite der ersten Abdeckelemente 94, 96 öffnet. In die innere Umfangsfläche des Ölzufuhranschlusses 134 ist ein Innengewinde eingeschnitten. Ein Schmiermittel (bspw. Fett) 130 wird in den Ölzufuhranschluss 134 eingebracht und dann wird ein scheibenförmiges Deckelelement (Plattenelement) 136, das aus einem elastischen Material (bspw. Gummi) besteht, eingesetzt. Ein Stopfen (Verschlusselement) 138 wird mit dem Ölzufuhranschluss 134 über das Deckelelement 136 verschraubt, so dass der Ölzufuhranschluss 134 verschlossen ist.
Es kann auch folgende Anordnung verwendet werden. Der Stopfen 138, der den Ölzufuhranschluss 134 verschließt, kann eine nicht dargestellte Durchgangsöffnung aufweisen, die an einem im Wesentlichen zentralen Bereich des Stopfens 138 ausgebildet ist, um einen Zustand zu erreichen, bei dem die Außenluft mit einem Raum zwischen der unteren Fläche des Stopfens 138 und der oberen Fläche des Deckelelementes 136 über die Durchgangsöffnung kommuniziert. Bei einer solchen Anordnung wird, wenn dem Raum über die Durchgangsöffnung Druckfluid zugeführt wird, um Druck auf das Deckelelement 136 auszuüben, das Deckelelement 136 in einer Richtung zu der Installationsöffnung 120a, 120b (Richtung des Pfeils C in 3) verschoben, so dass das Schmier mittel 130, das in den Ölzufuhranschluss 134 eingebracht wurde, zu der Installationsnut 120a, 120b gepresst wird.
Das Schmiermittel 130, das aus Schmierfett oder dgl. besteht, ist ein Öl mit Eigenschaften, die sich von denen des Betriebsöles 131, das dem Pumpenmechanismus 16 und dem Zylindermechanismus 22 zugeführt wird, unterscheiden. Insbesondere hat das Schmiermittel 130 eine Viskosität, die größer ist als die Viskosität des Betriebsöles 131. Bspw. liegt die Viskosität des Betriebsöles 131 im Bereich von 32 bis 460 cSt, während die Viskosität des Schmiermittels 130 im Bereich von 32 bis 100.000 cSt liegt.
Andererseits wird ein erstes Ölrückhalteelement 140a mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt jeweils in den Installationsnuten 120a, 120b angebracht. Das erste Ölrückhalteelement 140a besteht aus einem porösen Harzmaterial, bspw. PVF (Polyvinylfluorid)-Harz mit einer Vielzahl von kleinen Poren. Seine innere Umfangsfläche hat in Umfangsrichtung eine wellenähnliche Gestalt.
Das bedeutet, dass das erste Ölrückhalteelement 140a durch das poröse Element aus dem Harzmaterial, bspw. PVF-Harz hergestellt wird. Daher permeiert ein Schmiermittel 130, das von dem Ölzufuhranschluss 134 zugeführt wird, über die Vielzahl der kleinen Poren in das erste Ölrückhalteelement 140a und wird zuverlässig innerhalb des ersten Ölrückhalteelements 140a gehalten.
Der Stopfen 138, der mit dem Ölzufuhranschluss 134 verschraubt ist, wird eingeschraubt, um ihn in einer Richtung zu den Installationsnuten 120a, 120b (Richtung des Pfeils C in 3) zu verschieben. Dementsprechend wird das Schmiermittel 130 durch den Stopfen 138 und das Deckelelement 136 gegen das erste Ölrückhalteelement 140a gepresst. Somit kann das Schmiermittel 130 in bevorzugter Weise in das erste Ölrückhalteelement 140a eingebracht und in diesem gehalten werden. Das Schmiermittel 130 wird vorzugsweise dazu verwendet, die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b und die Dichtabschnitte 97a, 97b zu schmieren.
Zweite Dichtungsnuten 122a, 122b sind ringförmig entlang der inneren Umfangsflächen der ersten und zweiten Abdeckelemente 94, 96 ausgebildet. Eine zweite Stangendichtung 142 mit im Wesentlichen elliptischem Querschnitt ist jeweils in den zweiten Dichtungsnuten 122a, 122b angebracht. Die zweite Stangendichtung 142 kann bspw. aus einem elastischen Material, wie NBR (Nitrilgummi) hergestellt sein. Alternativ kann die zweite Stangendichtung aus einem Harzmaterial, bspw. PVF-Harz in der gleichen Weise wie das erste Ölrückhalteelement 140a ausgebildet sein, um das Schmiermittel 130 aufzunehmen.
Die Rückhaltenuten 124a, 124b sind jeweils neben den entsprechenden zweiten Dichtungsnuten 122a, 122b ausgebildet. Schmiermittel 130, das von dem Ölzufuhranschluss 134 zugeführt wird, wird über Freiräume 148, die zwischen der inneren Umfangsfläche der ersten und zweiten Abdeckelemente 94, 96 und den äußeren Umfangsflächen der ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b ausgebildet sind, in die Rückhaltenuten 124a, 124b eingebracht. Das bedeutet, dass eine festgelegte Menge an Schmiermittel 30 in den Rückhaltenuten 124a, 124b gehalten wird und deren Tiefe füllt. Wie in 4 dargestellt ist, kann ein zweites Ölrückhalteelement 140b, das aus dem gleichen Harzmaterial (bspw. PVF-Harz) wie das in den Installationsnuten 120a, 120b angebrachte erste Ölrückhalteelement 140a besteht, in den Rückhaltenuten 124a, 124b vorgesehen sein, wobei das in die Rückhaltenuten 124a, 124b eingebrachte Schmiermittel in die zweiten Ölrückhalteelemente 140b permeiert und darin gehalten wird. In diesem Fall kann das Schmiermittel 130 noch wirksamer in den Rückhaltenuten 124a, 124b gehalten werden als bei dem in 3 gezeigten Fall, bei dem in den Rückhaltenuten 124a, 124b keine zweiten Ölrückhalteelemente 140b vorgesehen sind.
Ringförmige Aussparungen 126a, 126b sind entlang der inneren Umfangsfläche der ersten und zweiten Abdeckelemente 94 bzw. 96 an Positionen ausgebildet, die am weitesten von dem Kolben 18 entfernt sind. Ein Staubentfernungselement 144 ist jeweils in den ringförmigen Aussparungen 126a, 126b vorgesehen. Das Staubentfernungselement 144 besteht bspw. aus einem elastischen Material, wie NBR, und hat einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt. Das Staubentfernungselement 144 weist ein vorderes Ende 146 auf, das sich verjüngend dünnwandig ist, wobei es um einen festgelegten Winkel in einer Richtung zu den Enden der ersten bzw. zweiten Kolbenstangen 20a, 20b geneigt ist. Das vordere Ende 146 steht kontinuierlich in Kontakt mit den äußeren Umfangsflächen der ersten bzw. zweiten Kolbenstangen 20a, 20b und dichtet diese ab.
Wenn andererseits die erste Kolbenstange 20a so verschoben wird, dass sie aus dem ersten Abdeckelement 94 nach außen vorsteht oder wenn die zweite Kolbenstange 20b so verschoben wird, dass sie von dem zweiten Abdeckelement 96 nach außen vorsteht, dann kann in manchen Fällen Staub oder dgl. an der äußeren Umfangsfläche der ersten oder zweiten Kolbenstange 20a, 20b anhaften. In einer solchen Situation wird Staub oder dgl., der an der äußeren Umfangsfläche anhaftet, durch den dichtenden Kontakt des Staubentfernungselementes 144 mit den ersten bzw. zweiten Kolbenstangen 20a, 20b entfernt, wenn die ersten bzw. zweiten Kolbenstangen 20a, 20b wieder nach innen in die ersten und zweiten Abdeckelemente 94, 96 verschoben werden. Es ist daher möglich, den Eintritt von Staub oder dgl. in das Innere der ersten und zweiten Zylinderkammern 98, 102 zu verhindern.
Ein Texturmuster, das durch konkave und konvexe Oberflächenabschnitte gebildet wird, kann an den inneren Umfangsflächen der ersten und zweiten Stangendichtungen 128, 142 und des Staubentfernungselementes 144 vorgesehen sein. Hierdurch kann das Schmiermittel 130 wirksam zwischen den Texturmus tern, die an den ersten und zweiten Stangendichtungen 128, 142 und dem Staubentfernungselement 144 ausgebildet sind, und der äußeren Umfangsfläche der ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b gehalten werden. Dadurch können die Dichtabschnitte 97a, 97b wirksamer mit dem Schmiermittel 130 geschmiert werden, um die Haltbarkeit zu verbessern. Alternativ können konkave/konvexe Vertiefungen an den äußeren Umfangsflächen der ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b, bspw. durch Kugelstrahlen, ausgebildet werden, so dass das Schmiermittel 130 wirksamer zwischen den Vertiefungen und den Dichtabschnitten 97a, 97b gehalten wird.
Das Stellglied 10 mit einer Schmieranordnung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschreiben aufgebaut. Nachfolgend werden seine Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise erläutert.
Zunächst wird ein Fall erläutert, bei dem das Schmiermittel 130 von den Ölzufuhranschlüssen 134, die in den äußeren Umfangsseiten der ersten und zweiten Abdeckelemente 94, 96 ausgebildet sind, bspw. in die Installationsnuten 120a, 120b eingebracht wird.
Der Stopfen 138, der mit dem Ölzufuhranschluss 134 verschraubt ist, wird losgeschraubt, um den Stopfen 138 und das Deckelelement 136 von dem Ölzufuhranschluss 134 zu entfernen, um das Schmiermittel (bspw. Schmierfett) 130 zuzuführen.
Anschließend wird eine gewünschte Menge an Schmiermittel 130 in den Ölzufuhranschluss 134 eingebracht. Danach wird das Deckelelement 136 wieder in den Ölzufuhranschluss 134 eingesetzt und der Stopfen 138 erneut mit dem Ölzufuhranschluss 134 verschraubt. Während dieses Vorgangs wird der Stopfen 138, der mit dem Ölzufuhranschluss 134 verschraubt wird, in einer Richtung zu den Installationsnuten 120a, 120b (Richtung des Pfeils C in 3) verschoben, wenn er nach innen geschraubt wird. Dementsprechend wird das Schmiermittel 130 durch das Deckelelement 136 zu den Installationsnuten 120a, 120b gepresst.
Dadurch wird das Schmiermittel 130 den Installationsnuten 120a, 120b von den Ölzufuhranschlüssen 134 durch den über das Deckelelement 136 und den Stopfen 138 ausgeübten Druck über die Zufuhrdurchgänge 132 zugeführt. Das Schmiermittel 130, das in die Installationsnuten 120a, 120b eingebracht wurde, permeiert das erste Ölrückhalteelement 140a, das eine Vielzahl von Poren aufweist, so dass das Schmiermittel 130 darin gehalten wird. Außerdem wird das Schmiermittel 130 dem Freiraum 148 zwischen den ersten und zweiten Abdeckelementen 94 bzw. 96 und den ersten und zweiten Kolbenstangen 20a bzw. 20b zugeführt.
Schließlich wird das Schmiermittel 130 über den Freiraum 148 in die Rückhaltenuten 124a, 124b eingebracht, so dass das Schmiermittel 130 in diesen gehalten wird. Außerdem wird das Schmiermittel 130, das den ringförmigen Aussparungen 126a, 126b zugeführt wurde, durch die vorderen Enden 146 der Staubentfernungselemente 144, die in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b stehen und diese abdichten, blockiert. Daher kann das Schmiermittel 130 nicht aus den ersten und zweiten Abdeckelementen 94, 96 nach außen lecken.
Wenn das Schmiermittel 130 dem Freiraum 148 zugeführt ist, bildet sich ein Ölfilm zwischen der inneren Umfangfläche der ersten und zweiten Abdeckelemente 94, 96 und der äußeren Umfangsfläche der ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b. Als Folge hiervon können die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b durch die Schmierung des Schmiermittels 130 gleichmäßig in axialer Richtung verschoben werden. Außerdem ist es möglich, das Auftreten von Rost zu vermeiden, der sich andernfalls an den ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b bilden würde.
Das Schmiermittel 130 hat Fluidcharakteristiken (bspw. Viskosität und Viskositätskoeffizient), die sich von denen des Betriebsöls 131, das den ersten und zweiten Zylinderkammern 48, 102 des Zylindermechanismus 22 zugeführt wird, unterscheiden. Dadurch ist es möglich, ein Schmiermittel 130 mit optimalen Eigenschaften bspw. für die ersten und zweiten Stangendichtungen 128, 142 der Dichtabschnitte 97a, 97b zu verwenden. Dementsprechend kann die Haltbarkeit der Dichtabschnitte 97a, 97b im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem ein identisches Betriebsöl sowohl für die Verbesserung der Verschiebung des Kolbens als auch für die Schmierung der Dichtabschnitte zum gleitenden Halten der mit dem Kolben verbundenen Kolbenstangen eingesetzt wird, verbessert werden.
Nachfolgend wird die Betriebs-, Funktions- und Wirkungsweise des Stellgliedes 10 erläutert, bei dem das Schmiermittel 130 den Dichtabschnitten 97a, 97b der ersten und zweiten Abdeckelemente 94, 96 des Zylindermechanismus 22 zugeführt wird. Außerdem wird ein Zustand angenommen, bei dem das Betriebsöl vorab von einer nicht dargestellten Betriebsölzufuhrquelle in die Betriebsölladekammer 34 eingebracht wurde.
Eine nicht dargestellte Stromquelle wird betrieben, um die Drehantriebsquelle 24 des Pumpenantriebsabschnitts 12 anzutreiben und zu drehen. Die Antriebswelle 26 wird durch den Antrieb der Drehantriebsquelle 24 gedreht, und die Drehwelle 38, die mit der Antriebswelle 26 verbunden ist, wird integral mitgedreht.
Der Zylinderblock 60, der mit Hilfe des Passfederelementes 58 auf die Drehwelle 38 gesetzt ist, wird ebenfalls integral mitgedreht. Die Pumpenkolben 64, die verschiebbar in den Öffnungen 44 des Zylinderblocks 60 vorgesehen sind, werden um die Achse der Drehwelle 38 gedreht. Die Pumpenkolben 64 werden außerdem durch die Rückstellkräfte der Federn 72 in dem Zustand, in dem die kugeligen Abschnitte 68 der Pumpenkolben 64 in der Ringnut 84 des an dem Schwenkelement 80 angebrachten Halteabschnitts 86 gehalten sind, in axialen Richtungen (Richtungen der Pfeile A und B in 2) verschoben.
Während dieses Vorgangs wird Betriebsöl in die Kammern 74, die jeweils von den Pumpenkolben 64 und den Öffnungen 44 umgeben und festgelegt werden, eingebracht. Wenn die Pumpenkolben 64 zu ihren unteren Totpunktpositionen, die dem Endblock 32 am nächsten liegen (in Richtung des Pfeils B in den 1 und 2) verschoben werden, wird durch den über das Schwenkelement 80 ausgeübten Druck Betriebsöl, das in die Kammern 74 eingebracht wurde, durch die Verschiebung der Pumpenkolben 64 zu dem Endblock 32 über die Betriebsölöffnungen 66 in den ersten Fluiddurchgang 54 abgeführt. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Pumpenkolben 64 durch die Rückstellkraft der Federn 72 zu ihren oberen Totpunktpositionen, die dem Pumpenantriebsabschnitt 12 am nächsten liegen (in Richtung der Pfeils A in den 1 und 2) verschoben werden, Betriebsöl durch die Verschiebung der Pumpenkolben 64 zu dem Pumpenantriebsabschnitt 12 über die Betriebsölöffnung 66 in die Kammern 74 eingesaugt.
Wenn die Pumpenkolben 64 zu einer Position verschoben werden, die dem in dem ersten Endblock 32 ausgebildeten ersten Fluiddurchgang 54 gegenüberliegen, werden die Pumpenkolben 64 durch den über das Schwenkelement 80 ausgeübten Druck zu ihrem unteren Totpunkt, der dem Endblock 32 am nächsten liegt (in Richtung des Pfeils B) verschoben. Anders ausgedrückt wird die Öffnung des ersten Fluiddurchgangs 54 relativ zu dem Zylinderblock 60 so angeordnet, dass die Pumpenkolben 64 zu ihren unteren Totpunktpositionen verschoben werden, wenn die Betriebsölöffnungen 66 jeweils über die Öffnung des ersten Fluiddurchgangs 54 hinwegtreten, und Betriebsöl wird durch die Pumpenkolben 64 wirksam in den ersten Fluiddurchgang 54 gepumpt. Daher wird Betriebsöl, das in die Kammer 54 eingebracht wird, von den Betriebsölöffnungen 66 in den ersten Fluiddurchgang 54 abgeführt. Andererseits werden, wenn die Pumpenkolben 64 zu der dem zweiten Fluiddurchgang 56 gegenüberliegenden Position verschoben werden, die Pumpenkolben 64 zu ihren oberen Totpunktpositionen, die dem Pumpenantriebsabschnitt 12 am nächsten liegen (in Richtung des Pfeils A) verschoben. Anders ausgedrückt ist die Öffnung des zweiten Fluiddurchgangs 56 relativ zu dem Zylinderblock 60 so angeordnet, dass die Pumpenkolben 64 zu ihren oberen Totpunktpositionen verschoben werden, wenn die Betriebsölöffnungen 66 jeweils über die Öffnung des zweiten Fluiddurchgangs 56 hinwegtreten, so dass das Betriebsöl durch die Betriebsölöffnungen 66 in die Kammern 74 gesaugt wird. Somit werden die Pumpenkolben 64 um das Zentrum der Drehwelle 38 gedreht, wobei sie durch die wiederholte axiale Verschiebung aufgrund der Drehung der Drehwelle 38 wiederholt Betriebsöl aus dem Inneren der Kammern 74 ansaugen bzw. in diese abführen.
Betriebsöl, das durch die Pumpenkolben 64, die als Abfuhrabschnitt dienen, abgeführt wird, wird über den ersten Fluiddurchgang 54, der in dem Endblock 32 ausgebildet ist, zu dem ersten Durchgang 100 in dem ersten Abdeckelement 94 und dem Zylinderrohr 92 gefördert. Somit wird das Betriebsöl in die erste Zylinderkammer 98 des Zylindermechanismus 22 eingeführt und der Kolben 18 wird durch das der ersten Zylinderkammer 98 zugeführte Betriebsöl zu dem zweiten Abdeckelement 96 (in Richtung des Pfeils A) gepresst. Dementsprechend werden die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b integral in Richtung des Pfeils A verschoben.
Andererseits wird umgekehrt zu dem oben beschriebenen Vorgang dann, wenn der Kolben 18 und die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b des Zylindermechanismus 22 zu dem Pumpenmechanismus 16 (in Richtung des Pfeils B) verschoben werden, die Polarität des der Drehantriebsquelle 24 zugeführten Stromes umgekehrt. Dementsprechend wird die Drehwelle 38, die mit der Antriebswelle 26 der Drehantriebsquelle 24 verbunden ist, integral in einer der oben beschriebenen Richtung entgegengesetzten Richtung gedreht. Dadurch wird der Zylinderblock 60 des Pumpenmechanismus 16 mit Hilfe der Drehwelle 38 in der entgegengesetzten Richtung gedreht. Wenn in diesem Fall die Betriebsölöffnungen 66 jeweils über die Öffnung des ersten Fluiddurchgangs 54 hinwegtreten, werden die Pumpenkolben 64 von ihren unteren Totpunktpositionen weg verschoben (in Richtung des Pfeils A), so dass Betriebsöl in der ersten Zylinderkammer 98 über den ersten Fluiddurchgang 54 durch die Verschiebung der Pumpenkolben 64 abgesaugt wird. Wenn die Betriebsölöffnungen 66 jeweils über die Öffnung des zweiten Fluiddurchgangs 56 hinwegtreten, werden außerdem die Pumpenkolben 64 weg von ihren oberen Totpunktpositionen verschoben (in Richtung des Pfeils B), so dass das Betriebsöl durch die Verschiebung der Pumpenkolben 64 zu dem zweiten Fluiddurchgang 57 abgeführt wird.
Betriebsöl, das in den zweiten Fluiddurchgang 56 in dem Endblock 32 abgeführt wird, wird der zweiten Zylinderkammer 102 des Zylindermechanismus 22 über den zweiten Durchgang 104 in dem Zylinderrohr 92 zugeführt. Der Innendruck der zweiten Zylinderkammer 102 erhöht sich. Während dieses Vorgangs wird Betriebsöl, das in die erste Zylinderkammer 98 eingebracht worden war, durch die von den Pumpenkolben 64 des Pumpenmechanismus 16 ausgeübte Saugwirkung über den ersten Durchgang 100 abgeführt. Das Betriebsöl wird über den ersten Fluiddurchgang 54 in die Betriebsölladekammer 34 zurückgeführt.
Als Folge hiervon wird der Kolben 18 des Zylindermechanismus 22 durch den Druck des in die zweite Zylinderkammer 102 eingeführten Betriebsöles zu dem ersten Abdeckelement 94 (in Richtung des Pfeils B) verschoben. Die ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b werden durch die Verschiebung des Kolbens 18 integral in Richtung des Pfeils B verschoben.
Wie oben beschrieben wurde, werden bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Betriebsöle mit unterschiedlichen Charakteristiken (bspw. unterschiedliche Viskositäten) für das Betriebsöl 131, das den ersten und zweiten Zylinderkammern 98, 102 des Zylindermechanismus 22 mit Hilfe des Pumpenmechanismus 16 zugeführt wird, um den Kolben 18 des Zylindermechanismus 22 in axialer Richtung zu verschieben, bzw. für das Schmiermittel 130, welches die Dichtabschnitte 97a, 97b, die in den ersten und zweiten Abdeckelementen 94, 96 angebracht sind, um die mit dem Kolben 18 verbundenen ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b zu halten, eingesetzt.
Dementsprechend ist es möglich, ein Betriebsöl 131 mit optimalen Eigenschaften zum Fließen durch den Fluidkreislauf, der durch den Pumpenmechanismus 16 und den Zylindermechanismus 22 gebildet wird, einzusetzen. Außerdem ist es möglich, ein Schmiermittel 130 mit optimalen Eigenschaften zum Schmieren der Dichtabschnitte 97a und 97b einzusetzen. Daher fließt das Betriebsöl 131 erfolgreich und gleichmäßig in den Pumpenmechanismus 16 und den Zylindermechanismus 22. Außerdem kann die Haltbarkeit erhöht werden, da die Dichtabschnitte 97a, 97b durch das Schmiermittel 130 wirksam geschmiert werden.
Insbesondere wird hinsichtlich der Charakteristiken des Betriebsöles 131 und des Schmiermittels 130 die Viskosität des Schmiermittels 130, das den Dichtabschnitten 97a, 97b zugeführt wird, so gewählt, dass sie größer ist als die Viskosität des Betriebsöles 131, das durch den Pumpenmechanismus 16 und den Zylindermechanismus 22 fließt.
Wenn die Menge des Schmiermittels 130, das bspw. den Installationsnuten 120a, 120b und den Freiräumen 148 zwischen den inneren Umfangsflächen der ersten und zweiten Abdeckelemente 94, 96 und den ersten und zweiten Kolbenstangen 20a, 20b zugeführt wird, abnimmt, können die Stopfen 138, die in den Ölzufuhranschlüssen 134 der ersten und der zweiten Abdeckelemente 94, 96 angebracht sind, weiter eingeschraubt werden, so dass zusätzliches Schmiermittel 130 durch die axiale Verschiebung des Stopfens 138 und des Deckelelementes 136 in einer Richtung zu den Installationsnuten 120a, 120b gepresst wird. Dementsprechend ist es möglich, die Menge an Schmiermittel 130, das bspw. den Installationsnuten 120a, 120b und den Freiräumen 148 zugeführt wird, zu erhöhen.
Das selbe Betriebsöl, das zum Antrieb des Zylinders verwendet wird, muss nicht zum Schmieren der Dichtelemente eingesetzt werden, anders als beim Stand der Technik, bei dem das selbe Öl sowohl als Betriebsöl zum Antrieb des Kolbens in dem Zylinder als auch zum Schmieren der Dichtelemente eingesetzt wird. Daher wird der Verbrauch an Betriebsöl reduziert und es ist möglich, die Zahl der Wartungsvorgänge, die bspw. zum Auffüllen des Betriebsöles erforderlich sind, wenn der Betriebölstand absinkt, zu verringern. Außerdem ist ein Auffülltank, der separat vorgesehen wird, um das Betriebsöl aufzufüllen, nicht mehr notwendig. Dadurch ist es möglich, die Zahl der Teile und damit die Kosten der Vorrichtung zu reduzieren.
Als nächstes zeigt 5 ein Drehstellglied (hydraulische Antriebsvorrichtung) 200 mit einer Schmieranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Aufbauelemente wie bei dem Stellglied 10, das die Schmieranordnung gemäß der ersten Ausführungsform aufweist, werden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Auf ihre erneute detaillierte Beschreibung wird daher verzichtet.
Das Drehstellglied 200 mit der Schmieranordnung gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst einen Pumpenantriebsabschnitt 12, der durch einen zugeführten Strom angetrieben und gedreht wird, einen Pumpenmechanismus 16, der integral mit der Seite des Pumpenantriebsabschnitts 12 verbunden ist und einen Ansaug-/Abfuhrabschnitt aufweist, der durch den Pumpenantriebsabschnitt 12 angetrieben/abgeschaltet wird, und einen Drehantriebsmechanismus 204, der integral an Seiten des Pumpenantriebsabschnitts 12 und des Pumpenmechanismus 16 angeordnet ist und der durch die Zufuhr von Betriebsöl um das Zentrum einer Drehwelle (Antriebswelle) 202 drehbar angetrieben wird.
Der Drehantriebsmechanismus 204 umfasst einen Grundkörper 206, der mit Seiten des Pumpenantriebsabschnitts 12 und des Pumpenmechanismus 16 verbunden ist, eine Drehwelle 202, die axial drehbar in einer Einsetzöffnung 208 in dem Grundkörper 206 gehalten wird, ein Drehscheibenelement 212, das mit einem im Wesentlichen zentralen Bereich der Drehwelle 202 verbunden ist und in einem Raum 210 des Grundkörpers 206 angeordnet ist, und Dichtabschnitte (Flüssigkeitsdichtigkeitshalteabschnitte) 97a, 97b, die die Flüssigkeitsabdichtung zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Grundkörpers 206 gewährleisten.
Durch den Antrieb des Pumpenantriebsabschnitts 12 wird Betriebsöl von dem Pumpenmechanismus 16 zu dem Drehantriebsmechanismus 204 gefördert. Wenn das Betriebsöl in den Raum 210 eingebracht wird, dreht sich das Drehscheibenelement 212 und die Drehwelle 202, die mit einem im Wesentlichen zentralen Bereich des Drehscheibenelementes 212 verbunden ist, dreht sich integral mit diesem. Bei dieser Anordnung werden jeweilige Enden der Drehwelle 202 durch Dichtabschnitte 97a bzw. 97b gehalten, die in der Einsetzöffnung 208 des Grundkörpers 206 vorgesehen sind. Außerdem wird ein Schmiermittel (bspw. Schmierfett) 130 durch die Ölzufuhranschlüsse 134 in die Installationsnuten (Nuten) 120a, 120b der Dichtabschnitte 97a, 97b eingebracht. Das Schmiermittel 130 hat Eigenschaften (bspw. Viskosität), die sich von denen des dem Drehantriebsmechanismus 204 zugeführten Betriebsöls unterscheiden.
Das Schmiermittel 130, das den Installationsnuten 120a, 120b zugeführt wird, wird vorzugsweise in den ersten Ölrückhalteelementen 140a gehalten. Außerdem wird das Schmiermittel 130 den ersten und zweiten Dichtungen 216, 218, den Rückhaltenuten 124a, 124b und den Staubentternungselementen 220 über Freiräume 214 zugeführt, die zwischen der äußeren Umfangsfläche (äußere Wandfläche) der Drehwelle 202 und der inneren Umfangsfläche der Einsetzöffnung 208 ausgebildet sind.
Daher weist das Betriebsöl, das durch den Pumpenmechanismus 16 und den Drehantriebsmechanismus 204 fließt, Eigenschaften auf, die zum Fließen durch den Fluidkreislauf geeignet sind. Außerdem kann das Schmiermittel 130, das andere, zum Schmieren geeignete Eigenschaften hat, den Dichtabschnitten 97a, 97b getrennt von dem Betriebsöl zugeführt werden. Als Folge hiervon fließt das Betriebsöl erfolgreich und gleichmäßig zu dem Inneren des Pumpenmechanismus 16 und des Drehantriebsmechanismus 204, so dass das Drehscheibenelement 212 wirksam angetrieben und gedreht werden kann. Außerdem ist es möglich, die Haltbarkeit zu verbessern, da die Dichtabschnitte 97a, 97b durch Verwendung eines optimalen Schmiermittels 130 wirksam geschmiert werden.
Als nächstes zeigt 6 ein hydraulisches kontinuierliches variables Getriebe (hydraulische Antriebsvorrichtung) 250 mit einer Schmieranordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Aufbauelementen wie bei dem Stellglied 10 mit der Schmieranordnung gemäß der ersten Ausführungsform werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Auf ihre erneute detaillierte Beschreibung wird verzichtet.
Das hydraulische kontinuierliche variable oder ungleichförmig übersetzende Getriebe 250 mit der Schmieranordnung gemäß der dritten Ausführungsform umfasst einen Pumpenantriebsabschnitt 12, der über einen zugeführten Strom angetrieben und gedreht wird, einen Pumpenmechanismus 16, der integral mit einer Seite des Pumpenantriebsabschnitts 12 verbunden ist und einen Ansaug-/Abfuhrabschnitt aufweist, der durch den Pumpenantriebsabschnitt 12 angetrieben/abgeschaltet wird, und einen Drehantriebsmechanismus 254, der integral an Seiten des Pumpenantriebsabschnitts 12 und des Pumpenmechanismus 16 vorgesehen ist und eine Drehwelle 252 durch die Zufuhr von Betriebsöl antreibt und dreht.
Das Getriebe 250 umfasst eine sog. HST (hydrostatische Übersetzung). Der Pumpenmechanismus 16 und der Pumpenantriebsabschnitt 12 sind über Rohrleitungen verbunden, wobei der Pumpenmechanismus 16 durch den Motor eines Fahrzeugs oder dgl. angetrieben wird, um dem Drehantriebsmechanismus 254 Öl mit hohem Druck zuzuführen. Dementsprechend wird durch den Drehantriebsmechanismus 254 eine Geschwindigkeitskontrolle durchgeführt. Die Übersetzung/Getriebe wird durch Änderung der Abfuhrkapazität auf der Basis des Pumpenmechanismus 16 oder der Kapazität des Drehantriebsmechanismus 254 kontinuierlich variabel.
Der Drehantriebsmechanismus 254 umfasst einen Grundkörper 256, der mit Seiten des Pumpenantriebsabschnitts 12 und des Pumpenmechanismus 16 verbunden ist, eine Drehwelle 252, die aus einer abgestuften Welle besteht, welche durch eine Betriebsölladekammer 258 in dem Grundkörper 256 hindurchtritt, einen Ansaug-/Abfuhrabschnitt 260, der integral mit der Drehwelle 252 drehbar ist, wenn die Drehwelle 252 gedreht wird, und einen Dichtabschnitt 97a, der an einer Einsetzöffnung 262 des Grundkörpers 256 vorgesehen ist und die Flüssigkeitsabdichtung zwischen dem Inneren und Äußeren des Grundkörpers 256 gewährleistet. Die Drehwelle 252 wird durch ein Lager 263, das in der Einsetzöffnung 262 des Grundkörpers 256 vorgesehen ist, um ihre Achse drehbar gelagert.
Ein im Wesentlichen säulenförmiges geneigtes Element 264 mit einer geneigten (schrägen) Oberfläche mit einem im Wesentlichen konstanten Neigungswinkel in dem Grundkörper 256 ist an dem Ansaug-/Abfuhrabschnitt 260 vorgesehen. Ein Halteabschnitt 272 mit einer Ringnut, die an kugeligen Abschnitten 270 einer Vielzahl von Pumpenkolben 268 angreift, ist an dem geneigten Element 264 an dessen dem Endblock 266 zugewandter Seite ausgebildet.
Eine nicht dargestellte Stromquelle wird betrieben, um den Pumpenantriebsabschnitt 12 anzutreiben und zu drehen. Betriebsöl wird dem Drehantriebsmechanismus 254 mit Hilfe des Pumpenmechanismus 16 durch den Antrieb des Pumpenantriebsabschnitts 12 zugeführt.
Betriebsöl wird in die Kammern 276 eingeführt, die von den Pumpenkolben 268 und den Öffnungen 274 umgeben und festgelegt werden. Die Pumpenkolben 268 werden durch den über das Betriebsöl ausgeübten Druck in axialer Richtung verschoben, wobei sie von dem Halteabschnitt 272 gehalten werden. Dementsprechend wird der Zylinderblock 278, an dem mit Hilfe der Öffnungen 274 angegriffen wird, durch die Verschiebung der Vielzahl von Pumpenkolben 268 gedreht. Dementsprechend wird die Drehwelle 252 integral angetrieben und mitgedreht.
Bei dieser Anordnung wird ein Ende der Drehwelle 252 durch den in der Einsetzöffnung 262 des Grundkörpers 256 vorgesehenen Dichtabschnitt (Flüssigkeitsabdichtungshalteabschnitt) 97a gehalten. Ein Schmiermittel (bspw. Schmierfett) wird über den Ölzufuhranschluss 134 der Installationsnut 120a des Dichtabschnitts 97a zugeführt. Das Schmiermittel 130 hat Eigenschaften (bspw. Viskosität), die sich von denjenigen des dem Drehantriebsmechanismus 254 zugeführten Betriebsöles unterscheiden.
Das Schmiermittel 130, das der Installationsnut 120a zugeführt wird, wird vorzugsweise in dem ersten Ölrückhalteelement 140a gehalten. Außerdem wird das Schmiermittel 130 den ersten und zweiten Dichtungen 282, 284, der Rückhaltenut 124a und dem Staubentfernungselement 286 über den zwischen der äußeren Umfangsfläche der Drehwelle 252 und der inneren Umfangsfläche der Einsetzöffnung 262 ausgebildeten Freiraum 280 zugeführt.
Daher kann das Betriebsöl, das durch den Pumpenmechanismus 16 und den Drehantriebsmechanismus 254 fließt, Eigenschaften aufweisen, die zum Fließen durch den Fluidkreislauf geeignet sind. Außerdem kann das Schmiermittel 130, das andere, zur Schmierung geeignete Eigenschaften aufweist, dem Dichtabschnitt 97a getrennt von dem Betriebsöl zugeführt werden. Als Folge hiervon fließt das Betriebsöl erfolgreich und gleichmäßig in das Innere des Pumpenmechanismus 16 und den Drehantriebsmechanismus 204, so dass die Drehwelle 252 durch Drehen des Ansaug-/Abfuhrabschnitts 260 wirksam angetrieben und gedreht werden kann. Außerdem ist es möglich, die Haltbarkeit zu erhöhen, da der Dichtabschnitt 97a unter Verwendung eines optimalen Schmiermittels 130 wirksam geschmiert wird.
Als nächstes zeigt 7 eine weitere Ausführungsform, bei dem Stellglieder 300 mit Schmieranordnungen für hydraulische Antriebsvorrichtungen integral mit Aufhängungen 304 vorgesehen sind, die ein Aufhängungssystem eines Fahrzeugs 302 bilden. Die gleichen Aufbauelemente wie bei dem Stellglied 10 mit der Schmieranordnung gemäß der ersten Ausführungsform werden wiederum mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Auf ihre erneute detaillierte Beschreibung wird verzichtet.
Die Stellglieder 300 sind integral mit Aufhängungen 304 vorgesehen, wobei jede der Aufhängungen 304 ein Rad 306 an einem Grundkörper des Fahrzeugs 302, bspw. einem Automobil, hält und wobei die Aufhängungen 304 Stöße puffern, die von der Straßenoberfläche über die Räder 306 auf das Fahrzeug übertragen werden. Die Stellglieder 300 sind jeweils so angeordnet, dass ihre Achsen im Wesentlichen parallel zu den Achsen der Aufhängungen 304 verlaufen.
Eine Zentraleinheit (CPU) 308 ist in dem Fahrzeug 302 aufgenommen. Ein Antrieb 312 ist über einen Leitungsdraht 310 mit der Zentraleinheit 308 verbunden. Außerdem sind Leitungsdrähte 310, die mit dem Antrieb 312 verbunden sind, jeweils mit Pumpenantriebsabschnitten 12 der Stellglieder 300, die entsprechend den jeweiligen Rädern 306 angebracht sind, verbunden.
Die Fahrbedingungen des Fahrzeugs und die Straßenoberflächenbedingungen werden durch verschiedene Sensoren (nicht dargestellt) an dem Fahrzeug 302 erfasst. Auf der Basis des Detektionsergebnisses wird ein Steuersignal von der Zentraleinheit 8 über den Antrieb 312 an die jeweiligen Stellglieder 300 ausgegeben. Die Stellglieder 300 veranlassen in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen des Fahrzeugs 302 und den Straßenoberflächenbedingungen Verschiebungen, so dass es möglich ist, Stöße, die von der Straßenoberfläche auf das fahrende Fahrzeug 302 übertragen werden, wirksam und zuverlässig zu dämpfen.

Claims

Schmieranordnung für eine hydraulische Antriebsvorrichtung mit einem Grundkörper, der eine Antriebswelle trägt, wobei die Antriebswelle durch ein dem Grundkörper zugeführtes Betriebsöl (131) geradlinig oder rotatorisch angetrieben wird, und außerdem mit einem Dichtungsabschnitt (97a, 97b), der zwischen der Antriebswelle und dem Grundkörper abdichtet, wobei der Dichtungsabschnitt (97a, 97b) folgende Elemente aufweist: einen Ölzufuhranschluss (134), der zur Außenseite des Grundkörpers geöffnet werden kann; eine Nut, die mit dem Ölzufuhranschluss (134) über einen Durchgang (132) kommuniziert, wobei die Nut ringförmig entlang einer inneren Umfangsfläche (112, 114) eines Halteabschnitts des Grundkörpers ausgebildet ist um die Antriebswelle in dem Grundkörper zu halten; und einem Ölrückhalteelement (140a), das in der Nut angebracht ist, wobei das Ölrückhalteelement (140a) aus einem Harz- oder Kunststoffmaterial besteht, wobei ein Schmiermittel (130), das von dem Ölzufuhranschluss (134) zugeführt wird, in das Ölrückhalteelement (140a) permeiert und in diesem gehalten wird, wobei das Schmiermittel (130) außerdem einem Freiraum (148), der zwischen einer äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle und der inneren Umfangsfläche (112, 114) des Grundkörpers ausgebildet ist, zugeführt wird, und wobei das Schmiermittel (130) Eigenschaften hat, die sich von denen des Betriebsöles (131) unterscheiden.
Schmieranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Plattenelement (136) in dem Ölzufuhranschluss (134) oberhalb des eingebrach ten Schmiermittels (130) angeordnet ist und dass ein Verschlusselement (138) oberhalb des Plattenelementes (136) mit dem Ölzufuhranschluss (134) verbunden ist, wobei der Ölzufuhranschluss (134) durch das Plattenelement (136) und das Verschlusselement (138) verschlossen wird.
Schmieranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Ölrückhalteelement (140a) und dem Freiraum (148) zugeführte Menge an Schmiermittel (130) durch Verschieben des Verschlusselementes (138), das mit dem Ölzufuhranschluss (134) verbunden ist, einstellbar ist.
Schmieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölrückhalteelement (140a) ein PVF (Polyvinylfluorid)-Harz aufweist.
Schmieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Umfangsfläche des Ölrückhalteelementes (140), die der Antriebswelle gegenüberliegt, eine in Umfangsrichtung wellenförmige Oberfläche aufweist.
Schmieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel (130) Schmierfett aufweist.
Schmieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel (130) eine Viskosität aufweist, die größer ist als die Viskosität des Betriebsöles (131).
Schmieranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des Schmiermittels (130) im Bereich von 32 bis 100.000 cSt liegt, und dass die Viskosität des Betriebsöles (131) im Bereich von 32 bis 460 cSt liegt.
Schmieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Staubentfernungselement (144) zur Entfernung von Staub, der an der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle anhaftet, in der Nut in dem Grundkörper vorgesehen ist, wobei ein vorderes Ende (146) des Staubentfernungselements (144) kontinuierlich in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle steht.
Schmieranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Ende (146) des Staubentfernungselementes (144) um einen festgelegten Winkel in einer Richtung weg von dem Ölrückhalteelement (140) geneigt ist und dass das Schmiermittel (130), das den Freiraum (148) des Grundkörpers füllt, an einer Leckage nach außen gehindert wird, indem das vordere Ende (146) in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle gehalten wird.
Schmieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsabschnitt (97a, 97b) außerdem ein Paar von Ölrückhalteelementen (140a, 140b) aufweist, die voneinander einen festgelegten Abstand in einer Axialrichtung des Grundkörpers aufweisen.
Schmieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper eine Ölzufuhrnut (124a, 124b) aufweist, die der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle gegenüberliegt, wobei das Schmiermittel (130) über den Freiraum (148) in die Ölzufuhrnut (124a, 124b) eingebracht wird.
Schmieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebsölblockadeelement (128) in dem Grundkörper angeordnet ist, welches von dem Ölrückhalteelement (140a) einen festge legten Abstand aufweist, wobei das Ölblockadeelement (128) eine Leckage des Betriebsöls (131) in dem Grundkörper blockiert.
Schmieranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Antriebsvorrichtung ein Stellglied (10) aufweist, wobei das Stellglied (10) ein zylindrisches Zylinderrohr (92), ein Paar von Abdeckelementen (94, 96), die jeweils an Enden des Zylinderrohres (92) angebracht sind, einen Kolben (18), der in einer Axialrichtung in dem Zylinderrohr (92) verschiebbar ist, und Kolbenstangen (20a, 20b), die mit dem Kolben (18) verbunden sind und jeweils durch die Abdeckelemente (94, 96) eingesetzt sind, aufweist.