Die Erfindung betrifft einen elektrorheologischen Aktor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an electrorheological actuator according to the preamble of patent claim 1.
Elektrorheologische Aktoren werden häufig dazu eingesetzt, mit Hilfe einer elektrorheologischen Ventilanordnung den Kolben oder dessen Kolbenstange einer Zylinderanordnung in eine vorgegebenen Position oder Richtung statisch oder dynamisch zu verfahren. Dabei werden im Grunde elektrische Signale in eine mechanische Bewegung umgewandelt.Electrorheological actuators are often used to statically or dynamically move the piston or its piston rod of a cylinder assembly in a predetermined position or direction by means of an electrorheological valve assembly. Basically electrical signals are converted into a mechanical movement.
Ein derartiger elektrorheologischer Aktor ist aus der EP 1 721 081 B1 bekannt, der mit einer Ventilanordnung die lineare Bewegung einer Kolben-Zylinder-Anordnung mit elektrorheologischer Flüssigkeit als Druckmittel steuert. Dazu ist ein hydraulischer Druckmittelzylinder vorgesehen, in dem ein linear bewegbarer Kolben mit zwei entgegen gerichteten Kolbenstangen als Gleichlaufzylinder angeordnet ist. Der Kolben unterteilt dabei das Zylinderrohr in zwei Arbeitskammern, die mit der Ventilanordnung verbunden sind. Die Ventilanordnung besteht im Grunde aus vier einzeln ansteuerbaren elektrorheologischen Ventilen, die wie eine elektrische Vollbrückenschaltung mit den Arbeitskammern verbunden sind, wobei der Druckmittelzylinder des hydraulischen Aktors im Querzweig zwischen den vier Ventilen angeordnet ist. Zum Antrieb des Kolbens sind die vier Ventile, wie zur Speisung einer Wheatstoneschen Brückenschaltung mit einer Druckmittelquelle verbunden, durch die die elektrorheologische Flüssigkeit mit einem vorgegebenen Arbeitsdruck den vier Ventilen zugeführt wird. Die elektrorheologischen Ventile bestehen aus einem in einem Gehäuse gebildeten Ventilspalt, der von elektrisch einzeln ansteuerbaren Elektroden begrenzt wird und bei dem die durch den Ventilspalt strömende elektrorheologische Flüssigkeit durch Anlegen eines elektrischen Feldes steuer- oder regelbar ist, um eine vorgesehene Kolbenbewegung zu erzeugen. Da dieser elektrorheologische Aktor von vier gleichartig ausgebildeten und separat anzusteuernden elektrorheologischen Ventilen ausgeht, erfordert er neben der Kolben-Zylinder-Anordnung noch einen separaten Bauraum für die separate Ventilanordnung.Such an electrorheological actuator is from the EP 1 721 081 B1 known, which controls the linear movement of a piston-cylinder arrangement with electrorheological fluid as a pressure medium with a valve arrangement. For this purpose, a hydraulic pressure medium cylinder is provided in which a linearly movable piston is arranged with two opposing piston rods as a synchronizing cylinder. The piston divides the cylinder tube into two working chambers, which are connected to the valve assembly. The valve assembly consists basically of four individually controllable electrorheological valves, which are connected as an electric full bridge circuit with the working chambers, wherein the pressure medium cylinder of the hydraulic actuator is arranged in the transverse branch between the four valves. To drive the piston, the four valves, as for supplying a Wheatstone bridge circuit connected to a pressure medium source through which the electrorheological fluid is supplied to the four valves with a predetermined working pressure. The electrorheological valves consist of a valve gap formed in a housing, which is delimited by electrodes that can be controlled individually and in which the electrorheological fluid flowing through the valve gap can be controlled or regulated by applying an electric field in order to produce an intended piston movement. Since this electrorheological actuator emanates from four identically designed and separately actuated electrorheological valves, it requires in addition to the piston-cylinder arrangement still a separate space for the separate valve assembly.
Aus der DE 10 2007 026 378 A1 ist ein Schwingungsdämpfer für elektrorheologische Flüssigkeiten bekannt in dessen Zylinderrohr ein elektrorheologisches Arbeitsventil und ein Rückschlagventil integriert sind. Dabei besteht das Arbeitsventil aus einer rohrförmigen Elektrode und einem Zwischenrohr, zwischen denen ein Drosselspalt verblieben ist und die koaxial zum Innenrohr des Dämpfers angeordnet sind. Zur Steuerung des Durchflusses der elektrorheologischen Flüssigkeit von der einen zur anderen Arbeitskammer des Dämpfers wird die Elektrode mit einer Hochspannung beaufschlagt, durch die sich die Viskosität der elektrorheologischen Flüssigkeit im Drosselspalt verändert. Mit einer derartigen Ventilanordnung aus einem Arbeitsventil und einem Rückschlagventil ist lediglich die Dämpferkraft verstellbar, aber kein Aktor ansteuerbar.From the DE 10 2007 026 378 A1 is a vibration damper for electrorheological fluids known in the cylinder tube an electrorheological working valve and a check valve are integrated. In this case, the working valve consists of a tubular electrode and an intermediate tube, between which a throttle gap has remained and which are arranged coaxially to the inner tube of the damper. To control the flow of the electrorheological fluid from one to the other working chamber of the damper, the electrode is subjected to a high voltage, through which the viscosity of the electrorheological fluid changes in the throttle gap. With such a valve assembly of a working valve and a check valve, only the damper force is adjustable, but no actuator can be controlled.
Aus der DE 199 55 959 A1 ist ein Druckmittelmotor auf Basis elektrorheologischer Flüssigkeiten bekannt, dessen elektrorheologische Ventile zwischen einem Zylinderinnenrohr und einem Zylinderaußenrohr mit dem Druckmittelzylinder als Einheit verbunden sind. Dabei sind um den Druckmittelzylinder vier elektrorheologische Ventile angeordnet, die wie eine wheatstonesche Brückenschaltung miteinander verschaltet sind. Die elektrorheologischen Ventile bestehen dabei aus vier Elektrodensegmenten, die jeweils ein 90°-Rohrteil umfassen. Dabei sind die vier Elektrodensegmente um das innere Zylinderohr umfangsmäßig nebeneinander angeordnet und durch vier Kunststoffleisten hydraulisch abgedichtet und elektrisch voneinander isoliert. Zwischen den Elektrodensegmenten und dem inneren- und dem äußeren Zylinderrohr sind dabei lineare Ventilspalte belassen, durch die die elektrorheologische Flüssigkeit gesteuert hindurch strömt. Die elektrorheologische Flüssigkeit wird dabei in einem der Deckelteile des Druckmittelmotors von einer Druckmittelpumpe über eine Durchgangsbohrung eingeleitet und über eine weitere Durchgangsbohrung zu einem Behälter wieder ausgeleitet. Dazu sind in den Deckelteilen mehrere Kammern und Trennstege vorgesehen, die zusätzlich noch mit zwei in dem Zylindergehäuse eingebrachten Längsbohrungen verbunden sind. Zusätzlich wird jedes Elektrodensegment in einem der Deckelteile über einen Dorn nach außen geführt, so dass die Verschaltung der Hochspannungsanschlüsse außerhalb des Druckmittelmotors erfolgen muss. Dazu. sind die Deckelteile und das innere Zylinderrohr relativ aufwendig ausgebildet und benötigen für ihre zusätzlichen Kammern und inneren Leitungsführungen einen größeren Bauraum, so dass sie für viele Verwendungszwecke aus Platzgründen nicht einsetzbar sind.From the DE 199 55 959 A1 is a pressure fluid motor based on electrorheological fluids known whose electrorheological valves are connected between a cylinder inner tube and a cylinder outer tube with the pressure medium cylinder as a unit. In this case, four electrorheological valves are arranged around the pressure medium cylinder, which are interconnected like a Wheatstone bridge circuit. The electrorheological valves consist of four electrode segments, each comprising a 90 ° -pipe part. In this case, the four electrode segments around the inner cylinder tube are circumferentially arranged side by side and hydraulically sealed by four plastic strips and electrically isolated from each other. Between the electrode segments and the inner and the outer cylinder tube while linear valve gaps are left, through which the electrorheological fluid flows through controlled. The electrorheological fluid is introduced in one of the cover parts of the pressure medium motor by a pressure medium pump via a through hole and discharged through a further through hole to a container again. For this purpose, a plurality of chambers and dividers are provided in the cover parts, which are additionally connected to two introduced in the cylinder housing longitudinal bores. In addition, each electrode segment is guided in one of the cover parts via a mandrel to the outside, so that the interconnection of the high voltage terminals must be outside the pressure medium motor. To. the cover parts and the inner cylinder tube are relatively complicated and require for their additional chambers and inner wiring a larger space, so they are not suitable for many uses space reasons.
Ein elektrorheologisches Ventil für einen elektrorheologischen Gleichlaufzylinder ist aus der DE 198 20 569 A1 bekannt. In einer besonderen Ausführung eines derartigen elektrorheologischen Ventils besteht dieses aus einem zylindrischen Ventilgrundkörper als Elektrode, der in einem hohlzylindrischen Ventilgehäuse eingesetzt ist. Dabei ist um den Ventilgrundkörper ein im Querschnitt rundes oder rechteckiges streifenförmiges Element aus einem Isoliermaterial wendelförmig aufgewickelt, so dass zwischen dem Ventilgrundkörper und der inneren Mantelfläche des Ventilgehäuses ein wendelförmiger Ventilspalt gebildet wird. Eine durch den Ventilspalt strömende elektrorheologische Flüssigkeit kann dabei durch eine entsprechende Hochspannung gesteuert werden. In einer weiteren besonderen Ausführung ist zwar eine Zylindersteuerung eines Gleichlaufzylinders schematisch dargestellt, die aus vier derartigen elektrorheologischen Ventilen besteht, die am Außenrohr des Gleichlaufzylinders angeordnet und mit dessen Arbeitskammern über Bohrungen verbunden sind. Eine besonders platzsparende Ausführung der vier elektrorheologischen Ventile und dessen Verschaltung ist aus dieser Druckschrift allerdings nicht bekannt.An electrorheological valve for an electrorheological synchronous cylinder is from DE 198 20 569 A1 known. In a particular embodiment of such an electrorheological valve, this consists of a cylindrical valve body as an electrode, which is inserted in a hollow cylindrical valve housing. In this case, a circular cross-sectionally round or rectangular strip-shaped element of an insulating material is wound helically around the valve body so that a helical valve gap is formed between the valve body and the inner surface of the valve housing. A flowing through the valve gap electrorheological fluid can be replaced by a corresponding High voltage controlled. In a further particular embodiment, although a cylinder control of a synchronizing cylinder is shown schematically, which consists of four such electrorheological valves, which are arranged on the outer tube of the synchronizing cylinder and connected to the working chambers via holes. A particularly space-saving design of the four electrorheological valves and its interconnection is not known from this document.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen elektrorheologischen Aktor zu schaffen, dessen Bewegung durch eine einfache elektrorheologische Ventilanordnung steuerbar ist und die nur einen geringen Bauraum benötigt.The invention is therefore an object of the invention to provide an electrorheological actuator whose movement is controlled by a simple electrorheological valve assembly and requires only a small space.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the invention defined in claim 1. Further developments and advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch die koaxiale Anordnung des Elektrodenrohrs und der Bildung mehrerer Elektrodenteile durch vorgesehene Trenndichtungen mindestens vier elektrorheologische Ventile in einem Hydraulikzylinder integrierbar sind. Durch die dabei druckmittelleitungsfreie Vollbrückenschaltung der elektrorheologischen Ventile ist ein einfach steuernder Aktor ausbildbar, der vorteilhafterweise nur sehr geringe Bauraumanforderungen benötigt. Ein derartiger elektrorheologischer Aktor mit mindestens einem Zylinderinnenrohr und einem koaxialen Elektrodenrohr besitzt gleichzeitig eine sehr federsteife Bauweise, so dass er für hohe Betätigungskräfte einsetzbar ist.The invention has the advantage that at least four electrorheological valves in a hydraulic cylinder can be integrated by the coaxial arrangement of the electrode tube and the formation of several electrode parts by means of provided separating seals. By this case druckmittelleitungsfreie full bridge circuit of the electrorheological valves a simple controlling actuator can be formed, which advantageously requires only very small space requirements. Such an electrorheological actuator with at least one cylinder inner tube and a coaxial electrode tube has at the same time a very spring stiff construction, so that it can be used for high actuating forces.
Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, dass durch den Einsatz von mindestens zwei Trenndichtungen im Elektrodenrohr mindestens zwei gleichartige Ventilteilspalte und gleichzeitig mindestens zwei gleichartige Elektrodenabschnitte gebildet werden. Dadurch wird auf einfachste Weise eine Ventilanordnung mit mindestens vier elktrorheologischen Ventilen gebildet, die vorteilhafterweise zur Steuerung eines elektrorheologischen Aktors geeignet sind.The invention furthermore has the advantage that at least two identical valve sub-gaps and at the same time at least two similar electrode sections are formed by the use of at least two separating seals in the electrode tube. As a result, a valve arrangement with at least four electrorheological valves is formed in the simplest way, which are advantageously suitable for controlling an electrorheological actuator.
Dabei hat insbesondere die koaxiale Ventilanordnung auf dem Zylinderinnenrohr den Vorteil, dass durch einfache Bohrungen eine Vollbrückenanordnung von mindestens vier elektrorheologischen Ventilen miteinander und dem Zylinderinnenrohr verbindbar sind, wodurch aufwändige externe Hydraulikleitungen mit ihren Abdichtstellen entbehrlich sind. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, dass durch die elektrisch getrennten Elektrodenteile im Elektrodenrohr gleichzeitig mindestens zwei elektrorheologische Ventile elektrisch miteinander gekoppelt sind, so dass mit einer einfachen Spannungssteuerung eine zielgerichtete Betätigung des Aktors ermöglicht wird.In particular, the coaxial valve arrangement on the cylinder inner tube has the advantage that by simple holes a full bridge arrangement of at least four electrorheological valves with each other and the cylinder inner tube can be connected, whereby costly external hydraulic lines are dispensable with their sealing points. It is particularly advantageous that at least two electrorheological valves are electrically coupled together by the electrically separated electrode parts in the electrode tube, so that with a simple voltage control a targeted actuation of the actuator is made possible.
Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, das mit jeweils einem Druckmittelanschluss axial zwischen den beide Enden des Elektrodenrohrs in jeweils einen der mindestens zwei Ventilteilspalte bereits zwischen dem Zylinderinnenrohr und dem Elektrodenrohr oder dem Elektrodenrohr und einem Außenrohr auf einfachste Weise mindestens vier elektrorheologische Ventile mit vier Elektrodenabschnitten erzielbar sind. Da die Druckmittelanschlüsse durch einfache Bohrungen zu den innenliegenden Arbeitskammern anschließbar sind, wird vorteilhafterweise eine integrierte Ventilanordnung geschaffen, die ohne externe Hydraulikleitungen und nur zwei Druckmittelanschlüssen eine hydraulische Brückenschaltung zum Betrieb eines Aktors an einem Hydraulikzylinder ermöglicht.The invention furthermore has the advantage that at least four electrorheological valves with four electrode sections can be achieved in the simplest manner with one pressure medium connection axially between the two ends of the electrode tube in each case one of the at least two valve sub-gaps already between the cylinder inner tube and the electrode tube or the electrode tube and an outer tube are. Since the pressure medium connections can be connected by simple bores to the inner working chambers, advantageously an integrated valve arrangement is provided which allows a hydraulic bridge circuit for operating an actuator on a hydraulic cylinder without external hydraulic lines and only two pressure medium connections.
Eine weitere besondere Ausbildung mit mindestens einem weiteren koaxialen Außenrohr zum Elektrodenrohr hat den Vorteil, dass dadurch sogleich acht elektrorheologische Arbeitsventile ausbildbar sind. Durch eine derartige Ventilanordnung ist auf kleinstem Bauraum ein hochgenau steuerbarer Aktor ausbildbar, bei dem mit vier gleichzeitig steuerbaren Elektrodenteilen und -abschnitten große Aktorgeschwindigkeiten und/oder große Aktorkräfte auf einfachste Art stufenlos steuerbar sind.Another special design with at least one further coaxial outer tube to the electrode tube has the advantage that it can be formed immediately eight electrorheological work valves. By means of such a valve arrangement, a highly precisely controllable actuator can be formed in the smallest possible space, in which large actuator speeds and / or large actuator forces can be infinitely controlled with four simultaneously controllable electrode parts and sections.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment which is illustrated in the drawing. Show it:
1: eine schematische Darstellung einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung mit einer diese koaxial umgebenden elektrorheologischen Ventilanordnung, und 1 a schematic representation of a hydraulic piston-cylinder assembly with a coaxially surrounding electrorheological valve assembly, and
2: einen hydraulischen Schaltplan eines elektrorheologischen Aktors mit einer Ventilanordnung aus acht elektrorheologischen Ventilen. 2 : A hydraulic circuit diagram of an electrorheological actuator with a valve assembly of eight electrorheological valves.
In 1 der Zeichnung sind die wesentlichen Teile eines elektrorheologischen Aktors mit einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung schematisch dargestellt, der ein innenliegendes Zylinderrohr 1 mit darin längs verschieblichem Arbeitskolben und daran befestigter Kolbenstange 2 enthält, wobei koaxial zum Zylinderinnenrohr 1 ein Elektrodenrohr 3 angeordnet ist, das mit vorzugsweise zwei schraubenwendelförmig (helixförmig) angeordneten Trenndichtungen 4, 5 versehen ist, die zum Zylinderinnenrohr 1 und zu einem weiteren Außenrohr 41 jeweils zwei innere und äußere Ventilteilspalte 6, 7, 37, 38, 47, 48 (Si, Sa) aufweisen, die eine integrierte elektrorheologische Ventilanordnung 42 wie aus 2 der Zeichnung ersichtlich mit acht elektrorheologischen Ventilen 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 bilden.In 1 the drawing, the essential parts of an electrorheological actuator with a hydraulic piston-cylinder arrangement are shown schematically, an internal cylinder tube 1 with longitudinally displaceable working piston and attached piston rod 2 contains, being coaxial with the cylinder inner tube 1 an electrode tube 3 is arranged, preferably with two helical (helical) arranged separating seals 4 . 5 is provided to the cylinder inner tube 1 and to another outer tube 41 in each case two inner and outer valve part gaps 6 . 7 . 37 . 38 . 47 . 48 (Si, Sa) having an integrated electrorheological valve arrangement 42 like out 2 the drawing can be seen with eight electrorheological valves 9 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 16 form.
Dazu ist das Zylinderinnenrohr 1 einteilig ausgebildet, in dem auch ein in 2 der Zeichnung dargestellter abgedichteter Arbeitskolben 8 axial verschieblich angeordnet ist, an dem die abgedichtet nach außen ragende Kolbenstange 2 befestigt ist. Koaxial zu diesem Zylinderinnenrohr 1 ist außen das Elektrodenrohr 3 angeordnet, zwischen denen ein radialer Abstand belassen ist, der mindestens einen inneren Ventilspalt 6 mit zwei inneren Ventilteilspalten 37, 38 (Si) zum Zylinderinnenrohr 1 bildet. Dabei werden die beiden inneren Ventilteilspalte 6, 37, 38 (Si) durch zwei schraubenwendelförmig angeordnete Trenndichtungen 4, 5 bewirkt, die an dem Elektrodenrohr 3 befestigt sind und auf der äußeren Mantelfläche des Zylinderinnenrohrs 1 abdichtend aufliegen. This is the cylinder inner tube 1 formed in one piece, in which also a in 2 the drawing shown sealed piston 8th is arranged axially displaceable, on which the sealed outwardly projecting piston rod 2 is attached. Coaxial to this cylinder inner tube 1 outside is the electrode tube 3 arranged between which a radial distance is left, the at least one inner valve gap 6 with two inner valve sub-columns 37 . 38 (Si) to the cylinder inner tube 1 forms. In this case, the two inner valve part gaps 6 . 37 . 38 (Si) by two helically arranged separating seals 4 . 5 causes the on the electrode tube 3 are attached and on the outer circumferential surface of the cylinder inner tube 1 rest in a sealing manner.
Die Trenndichtungen 4, 5 bestehen aus einer ersten Trenndichtung 4, und einer zweiten Trenndichtung 5, die vorzugsweise um eine halbe Umdrehung (180°) versetzt angeordnet sind und vorzugsweise einen konstanten axialen Abstand zueinander aufweisen und deshalb die gleiche Steigung besitzen und eine doppelhelixförmige Trenndichtung 4, 5 darstellt. Dadurch werden zwischen dem Zylinderinnenrohr 1 und dem Elektrodenrohr 3 zwei gleichartige wendelförmige innere Ventilteilspalte 6, 37, 38 (S1Si, S2Si) gebildet. Dabei besitzen die zwei Trenndichtungen 4, 5 eine radiale Erhebung 17 mit der sie über den Innen- und Außendurchmesser des Elektrodenrohrs 3 hinausragen. Die Ausführung der zweiten Trenndichtung 5 ist im Einzelnen aus dem Vergrößerungsfenster A der 1 der Zeichnung näher ersichtlich. Dabei bildet die radiale Höhe der Trenndichtungen 4, 5 die Spalthöhe der Ventilteilspalte 6, 7, 37, 38, 47, 48 (Si, Sa) und dichtet die Ventilteilspalte 6, 7, 37, 38, 47, 48 mindestens gegenüber dem Zylinderinnenrohr 1 ab, die zu diesem die zwei inneren wendelförmigen Ventilteilspalte 37, 38 (S1Si, S2Si) darstellen. Durch die vorgesehene Steigung der eingebrachten Trenndichtungen 4, 5 kann die Durchflusslänge der elektrorheologischen Flüssigkeit in den Ventilteilspalten 37, 38 (S1Si, S2Si) vorgegeben werden.The separating seals 4 . 5 consist of a first separating seal 4 , and a second separating seal 5 , which are preferably offset by half a revolution (180 °) and preferably have a constant axial distance from one another and therefore have the same pitch and a double helical separating seal 4 . 5 represents. This will be between the cylinder inner tube 1 and the electrode tube 3 two similar helical inner valve part gaps 6 . 37 . 38 (S1Si, S2Si) formed. The two separating seals have this 4 . 5 a radial elevation 17 with them over the inner and outer diameter of the electrode tube 3 protrude. The execution of the second separating seal 5 is in detail from the magnification window A of 1 the drawing closer. The radial height of the separating seals forms 4 . 5 the gap height of the valve sub-column 6 . 7 . 37 . 38 . 47 . 48 (Si, Sa) and seals the valve sub-column 6 . 7 . 37 . 38 . 47 . 48 at least opposite the cylinder inner tube 1 referring to this the two inner helical valve part gaps 37 . 38 (S1Si, S2Si). Due to the intended slope of the introduced separating seals 4 . 5 can the flow length of the electrorheological fluid in the valve sub-columns 37 . 38 (S1Si, S2Si) can be specified.
Bei dem dargestellten Zylinderinnenrohr 1 ist zusätzlich noch vorgesehen, dass koaxial zum Elektrodenrohr 3 noch ein weiteres Rohr als Außenrohr 41 aufgeschoben wird, das einen weiteren radialen Abstand zum Elektrodenrohr 3 als äußerer Ventilspalt 7 (Sa) mit zwei äußeren Ventilteilspalten 47, 48 belässt. Deshalb weist das Elektrodenrohr 3 auch auf seiner äußeren Mantelfläche 18 zwei äußere radiale Erhebungen 17' der Trenndichtungen 4, 5 auf, durch die auch zwei äußere Ventilteilspalte 47, 48 (S1Sa, S2Sa) zwischen dem Elektrodenrohr 3 und dem nur im Vergrößerungsfenster A dargestellten weiteren Außenrohr 41 entstehen. Bei dem dargestellten Aktor mit einem Zylinderinnenrohr 1, einem Elektrodenrohr 3, zwei Trenndichtungen 4, 5 und einem koaxialen Außenrohr 41 können somit vier abgedichtete Ventilteilspalte 37, 38, 47, 48 (S1Si, S2Si, S1Sa, S2Sa) gebildet werden.In the illustrated cylinder inner tube 1 is additionally provided that coaxial with the electrode tube 3 another tube as outer tube 41 is pushed, which is a further radial distance from the electrode tube 3 as outer valve gap 7 (Sa) with two outer valve sub-columns 47 . 48 leaves. Therefore, the electrode tube points 3 also on its outer lateral surface 18 two outer radial elevations 17 ' the separating seals 4 . 5 through, through which two outer valve sub-column 47 . 48 (S1Sa, S2Sa) between the electrode tube 3 and the only outer tube shown in the enlargement window A. 41 arise. In the illustrated actuator with a cylinder inner tube 1 , an electrode tube 3 , two separating seals 4 . 5 and a coaxial outer tube 41 Thus, four sealed valve sub-column 37 . 38 . 47 . 48 (S1Si, S2Si, S1Sa, S2Sa) are formed.
Die Trenndichtungen 4, 5 sind dabei als beidseitig umlaufende schraubenwendelförmig erhabene Wendeln ausgebildet, die aus einem eingespritzten oder angegossenen elektrisch isolierenden und abdichtenden Gummi- oder Kunststoffmaterial bestehen, wobei der erhabene Teil vorzugsweise trapezförmig ist. Dabei ist aus dem Vergrößerungsfenster A der 1 der Zeichnung der Aufbau und die Ausbildung der erhabenen gleichartigen Trenndichtungen 4, 5 näher ersichtlich. So sind die Trenndichtungen 4, 5 in einem durchdringenden wendelförmig umlaufenden Rohrspalt 19 des Elektrodenrohrs 3 eingegossen.The separating seals 4 . 5 are formed as a double-sided circumferential helical coil-shaped coils, which consist of an injected or cast-on electrically insulating and sealing rubber or plastic material, wherein the raised portion is preferably trapezoidal. It is from the magnification window A of 1 the drawing of the structure and the formation of the raised similar separation seals 4 . 5 closer. So are the separating seals 4 . 5 in a penetrating helical circumferential tube gap 19 of the electrode tube 3 cast.
Dadurch sind die Ventilteilspalte 37, 38, 47, 48 zwischen den beiden Trenndichtungen 4, 5 im Grunde elektrisch getrennt und bilden dadurch zwei unabhängige Elektrodenteile 39, 40. Allerdings enthält das Elektrodenrohr 3 vorzugsweise etwa in der axialen Mitte zwei Druckmittelanschlüsse 45, 46 (H1, H2), die zum Anschluss einer Hydraulikpumpe 36 (P) vorgesehen sind, wie aus 2 der Zeichnung ersichtlich ist. Dabei sind die Druckmittelanschlüsse 45, 46 (H1 und H2) in jeweils einem der beiden Ventilteilspalte 37, 38, 47, 48 (S1, S2) angeordnet und dabei so ausgebildet, dass jeder Elektrodenteil 39, 40 der Ventilteilspalte 37, 38, 47, 48 (S1, S2) in jeweils zwei axiale Elektrodenabschnitte 43, 44 neben den Druckmittelanschlüssen 45, 46 unterteilt ist. Dazu sind die beiden Elektrodenteile 39, 40 etwa in der axialen Mitte durch einen durchgehenden axialen Trennspalt 26 elektrisch voneinander isoliert, der vorzugsweise mit einem isolierenden Kunststoffmaterial ausgegossen ist. Da jeder axiale Elektrodenabschnitt 43, 44 eines jeden Ventilteilspalts 37, 38, 47, 48 (S1, S2) ein separates elektrorheologisches Ventil (9 bis 16) bildet, entstehen zwischen dem Zylinderinnenrohr 1 und dem Elektrodenrohr 3 sowie dem Elektrodenrohr 3 und dem Außenrohr 41 jeweils vier separate elektrorheologische Ventile 9, 10, 15, 16; 11, 12, 13, 14, die paarweise separat schaltbar sind. Dabei sind die elektrorheologischen Ventile (9 bis 16) zwischen dem Zylinderinnenrohr 1 und dem Außenrohr 41 mit jeweils demselben Elektrodenteil 39, 40 funktionell elektrisch parallel geschaltet, da jeder Elektrodenteil 39, 40 einen inneren Ventilteilspalt 6 (Si) und einen äußeren Ventilteilspalt 7 (Sa) steuert. Deshalb bilden die beiden parallel geschalteten elektrorheologischen Ventile 9, 13; 11, 15; 12, 16; 10, 14 eine Viertelbrücke 27, 28, 29, 30 einer Wheatstoneschen Brückenschaltung aus. Um die 4/4-Brücken wie eine Wheatstonesche Vollbrücke zusammenzuschalten, sind zwischen den axialen Elektrodenabschnitten 43, 44 der benachbarten Ventilteilespalte 37, 38; 47, 48 (S1, S2) tangential zwischen den beiden tangential versetzten Druckmittelanschlüssen 45, 46 mindestens ein axialer metallischer Verbindungssteg 49, 50 als elektrische Verbindungselement belassen. Dieser ist unsichtbar innerhalb der Trenndichtungen 45 angeordnet, so dass dies nur eine elektrische Verbindung darstellt, die die hydraulische Abdichtung zwischen den Ventilteilspalten 37, 38; 47, 48 nicht beeinträchtigt. Dies hat den Vorteil, dass dadurch gleichzeitig vier elektrorheologische Ventile 9, 13, 12, 16; 11, 15, 10, 14 so parallel geschaltet sind, dass sie jeweils mit nur einer in 2 der Zeichnung dargestellten Hochspannungsanschlüsse U1, U2 von außen angekoppelt werden müssen und gleichzeitig elektrisch ansteuerbar sind. Da diese vier elektrorheologischen Ventile 9, 13, 12, 16; 11, 15, 10, 14 eines Brückenzweiges 27, 28, 29, 30 auf der einen örtlichen Seite mit einem Druckmittelanschlüsse 45, 46 (H1, H2) und auf der anderen Seite mit einer der Druckmittelkammern 20, 21 verbunden sind, entsteht eine äußerst kompakte Ventilanordnung 42, die mit nur zwei äußeren hydraulischen Druckmittelanschlüsse 45, 46 und nur zwei äußeren elektrischen Hochspannungsanschlüssen U1, U2 ausführbar ist.As a result, the valve sub-column 37 . 38 . 47 . 48 between the two separating seals 4 . 5 basically electrically separated and thereby form two independent electrode parts 39 . 40 , However, the electrode tube contains 3 preferably about in the axial center two pressure medium connections 45 . 46 (H1, H2) used to connect a hydraulic pump 36 (P) are provided as out 2 the drawing is visible. Here are the pressure medium connections 45 . 46 (H1 and H2) in each one of the two valve sub-column 37 . 38 . 47 . 48 (S1, S2) arranged and thereby formed so that each electrode part 39 . 40 the valve sub-column 37 . 38 . 47 . 48 (S1, S2) in each case two axial electrode sections 43 . 44 next to the pressure medium connections 45 . 46 is divided. These are the two electrode parts 39 . 40 approximately in the axial center by a continuous axial separation gap 26 electrically isolated from each other, which is preferably filled with an insulating plastic material. Because each axial electrode section 43 . 44 each valve part gap 37 . 38 . 47 . 48 (S1, S2) a separate electrorheological valve ( 9 to 16 ) forms between the cylinder inner tube 1 and the electrode tube 3 and the electrode tube 3 and the outer tube 41 four separate electrorheological valves 9 . 10 . 15 . 16 ; 11 . 12 . 13 . 14 , which can be switched separately in pairs. The electrorheological valves ( 9 to 16 ) between the cylinder inner tube 1 and the outer tube 41 each with the same electrode part 39 . 40 functionally electrically connected in parallel, since each electrode part 39 . 40 an inner valve part gap 6 (Si) and an outer valve part gap 7 (Sa) controls. Therefore, the two form parallel connected electrorheological valves 9 . 13 ; 11 . 15 ; 12 . 16 ; 10 . 14 a quarter bridge 27 . 28 . 29 . 30 a Wheatstone bridge circuit. To interconnect the 4/4 bridges, such as a Wheatstone full bridge, are between the axial electrode sections 43 . 44 the adjacent valve sub-column 37 . 38 ; 47 . 48 (S1, S2) tangentially between the two tangentially displaced pressure medium connections 45 . 46 at least one axial metallic connecting web 49 . 50 as electrical Leave connecting element. This is invisible inside the separating seals 45 arranged so that this represents only an electrical connection, the hydraulic seal between the valve sub-columns 37 . 38 ; 47 . 48 not impaired. This has the advantage that at the same time four electrorheological valves 9 . 13 . 12 . 16 ; 11 . 15 . 10 . 14 are connected in parallel so that they each with only one in 2 The drawing shown high voltage terminals U1, U2 must be coupled from the outside and are electrically controlled at the same time. Because these four electrorheological valves 9 . 13 . 12 . 16 ; 11 . 15 . 10 . 14 a bridge branch 27 . 28 . 29 . 30 on one local side with a pressure medium connections 45 . 46 (H1, H2) and on the other side with one of the pressure medium chambers 20 . 21 are connected, creates an extremely compact valve assembly 42 that with only two external hydraulic fluid connections 45 . 46 and only two external high voltage electrical connections U1, U2 is executable.
Die Druckmittelanschlüsse 45, 46 (H1 und H2) sind dabei vorzugsweise als die Elektrodenteile 39, 40 (E1, E2) durchdringende Bohrungen ausgebildet, so dass der Pumpendruck gleichzeitig an den inneren Ventilteilspalten 6, 37, 38 (Si) und den äußeren Ventilteilspalten 7, 47, 48 (Sa) anliegt. Hingegen sind sowohl die inneren Ventilteilspalte 6, 37, 38 (Si) als auch die äußeren Ventilteilspalte 7, 47, 48 (Sa) jeweils an ihren Anfangs- und Endbereichen vorzugsweise innerhalb der nicht dargestellten Zylinderabdeckungen durch Durchflusskanäle mit den dort endenden Arbeitskammern 20, 21 verbunden. Dabei entspricht der Eingang der Ventilteilspalte 37, 38, 47, 48 mechanisch der Stelle, die mit den Druckmittelanschlüssen 45, 46 und der Ausgang der Ventilspalte 37, 38, 47, 48 der Stelle, die mit den Arbeitskammern verbunden ist.The pressure medium connections 45 . 46 (H1 and H2) are preferably as the electrode parts 39 . 40 (E1, E2) formed penetrating bores, so that the pump pressure at the same time to the inner valve part gaps 6 . 37 . 38 (Si) and the outer valve sub-columns 7 . 47 . 48 (Sa) is present. On the other hand, both the inner valve part gaps 6 . 37 . 38 (Si) and the outer valve sub-column 7 . 47 . 48 (Sa) in each case at their beginning and end regions preferably within the cylinder covers, not shown by flow channels with the working chambers ending there 20 . 21 connected. The input of the valve sub-column corresponds to this 37 . 38 . 47 . 48 mechanically the place, with the pressure medium connections 45 . 46 and the outlet of the valve column 37 . 38 . 47 . 48 the place connected with the working chambers.
Ein hydraulisches Schaltbild dieses Aktors ist in 2 der Zeichnung dargestellt, das durch die Trennspalte 26 als axiale Isolierung zwischen den jeweiligen axialen Elektrodenabschnitte 43, 44 acht ansteuerbare elektrorheologische Ventile 9 bis 16 als Ventilanordnung 42 koaxial zum Zylinderinnenrohr 1 enthält. Diese hydraulische Schaltung entspricht im Grunde einer Wheatstoneschen Brückenschaltung, weil jeweils zwei elektrorheologische Ventile 11, 15; 9, 13; 12, 16; 10, 14 eines Viertelbrückenzweigs 27, 28, 29, 30 hydraulisch und elektrisch parallel geschaltet sind.A hydraulic circuit diagram of this actuator is in 2 represented by the drawing, through the separation column 26 as axial insulation between the respective axial electrode sections 43 . 44 eight controllable electrorheological valves 9 to 16 as a valve arrangement 42 coaxial with the cylinder inner tube 1 contains. This hydraulic circuit basically corresponds to a Wheatstone bridge circuit, because in each case two electrorheological valves 11 . 15 ; 9 . 13 ; 12 . 16 ; 10 . 14 a quarter bridge branch 27 . 28 . 29 . 30 hydraulically and electrically connected in parallel.
Aus 1 der Zeichnung sind die vier elektrorheologischen Ventile 11, 12, 13, 14 der beiden äußeren Ventilteilspalte 7, 47, 48 (S1Sa, S2Sa) als drittes 11, viertes 12, fünftes 13 und sechstes Ventil 14 erkennbar, die zwischen dem Elektrodenrohr 3 und dem dies umschließenden Außenrohr 41 angeordnet sind. Dabei entspricht das dritte Ventil 11 (S2SaE2) dem zweiten axialen Elektrodenabschnitt 44 des zweiten Elektrodenteils 40 (E2) vom zweiten Hydraulikanschluss 46 (H2) bis zur ersten Arbeitskammer 20, die an den Enden im Bereich des Kolbenstangenaustritts in das Zylinderinnenrohr 1 einmündet und damit in der ersten Viertelbrücke 27 angeordnet ist. Der erste axiale Elektrodenabschnitt 43 des zweiten Elektrodenteils 40 (E2) erstreckt sich vom ersten Hydraulikanschluss 45 (H1) axial bis zur zweiten Arbeitskammer 21, die in das kolbenstangenlose Zylinderende mündet, und stellt das sechste elektrorheologische Ventil 14 (S1SaE2) dar, das in der vierten Viertelbrücke 30 angeordnet ist. Das fünfte elektrorheologische Ventil 13 (S1SaE1) mit dem zweiten axialen Elektrodenabschnitt 44 des ersten Elektrodenteils 39 (E1) erstreckt sich vom ersten Druckmittelanschluss 45 (H1) axial bis zum Ende des Zylinders mit dem Kolbenstangenauslass, das in die erste Arbeitskammer 20 mündet und in der zweiten Viertelbrücke 28 geschaltet ist. Der erste Elektrodenteil 39 (E1) des ersten axialen Elektrodenabschnitts 43 erstreckt sich vom zweiten Hydraulikanschluss 46 (H2) als zweiter Druckmittelanschuss bis zum kolbenstangenlosen Zylinderende und stellt das vierte elektrorheologische Ventil 12 (S2SaE1) dar, das in die zweite Arbeitskammer 21 des Zylinderinnenrohrs 1 als Arbeitszylinders mündet und in der dritten Viertelbrückenschaltung 29 geschaltet ist.Out 1 The drawing shows the four electrorheological valves 11 . 12 . 13 . 14 the two outer valve sub-column 7 . 47 . 48 (S1Sa, S2Sa) as the third 11 fourth 12 , fifth 13 and sixth valve 14 recognizable, between the electrode tube 3 and the surrounding outer tube 41 are arranged. The third valve corresponds to this 11 (S2SaE2) the second axial electrode section 44 of the second electrode part 40 (E2) from the second hydraulic connection 46 (H2) to the first working chamber 20 at the ends in the area of the piston rod outlet in the cylinder inner tube 1 opens and thus in the first quarter bridge 27 is arranged. The first axial electrode section 43 of the second electrode part 40 (E2) extends from the first hydraulic connection 45 (H1) axially to the second working chamber 21 , which opens into the rodless cylinder end, and provides the sixth electrorheological valve 14 (S1SaE2), which is in the fourth quarter bridge 30 is arranged. The fifth electrorheological valve 13 (S1SaE1) with the second axial electrode portion 44 of the first electrode part 39 (E1) extends from the first pressure medium connection 45 (H1) axially to the end of the cylinder with the piston rod outlet, which is in the first working chamber 20 flows and in the second quarter bridge 28 is switched. The first electrode part 39 (E1) of the first axial electrode section 43 extends from the second hydraulic connection 46 (H2) as the second Druckmittelanschuss to the rodless cylinder end and provides the fourth electrorheological valve 12 (S2SaE1), which is in the second working chamber 21 of the cylinder inner tube 1 as a working cylinder opens and in the third quarter bridge circuit 29 is switched.
Durch die jeweils gemeinsamen Elektrodenteile 39, 40 in den axialen Elektrodenabschnitten 43, 44 werden zwischen dem Zylinderinnenrohr 1 und dem Elektrodenrohr 3 durch die inneren Ventilteilspalte 6, 37, 38 (Si) ebenfalls vier elektrorheologische Ventile 9, 10, 15, 16 als erstes Ventil 9, zweites Ventil 10, siebtes Ventil 15 und achtes Ventil 16 gebildet, die wie die außenliegenden vier Ventile 11, 12, 13, 14 steuerbar sind. Dabei sind über die jeweils gemeinsamen Elektrodenteile 39, 40 in den axialen Elektrodenabschnitten 43, 44 jeweils die parallel angeordneten ersten 9 und fünften Ventile 13 als auch die vierten 12 und achten Ventile 16 elektrisch miteinander verbunden. Gleichzeitig werden die zwei gemeinsamen ersten Elektrodenteile 39 (E1) der benachbarten axialen Elektrodenabschnitte 43, 44 elektrisch über die ersten Verbindungsstege 49 als Hochspannungsverbindung 31 zusammen geschaltet, so dass das erste 9, vierte 12, fünfte 13 und achte elektrorheologische Ventil 16 gemeinsam über den zweiten Hochspannungsanschluss U2 ansteuerbar ist.By the respective common electrode parts 39 . 40 in the axial electrode sections 43 . 44 be between the cylinder inner tube 1 and the electrode tube 3 through the inner valve part gaps 6 . 37 . 38 (Si) also four electrorheological valves 9 . 10 . 15 . 16 as the first valve 9 , second valve 10 seventh valve 15 and eighth valve 16 formed like the outboard four valves 11 . 12 . 13 . 14 are controllable. Here are about the respective common electrode parts 39 . 40 in the axial electrode sections 43 . 44 in each case the first arranged in parallel 9 and fifth valves 13 as well as the fourth 12 and pay attention to valves 16 electrically connected to each other. At the same time, the two common first electrode parts 39 (E1) of the adjacent axial electrode sections 43 . 44 electrically via the first connecting webs 49 as a high voltage connection 31 switched together, so the first one 9 , fourth 12 , fifth 13 and eighth electrorheological valve 16 can be driven together via the second high voltage terminal U2.
Gleichfalls ist auch das zweite 10 und sechste elektrorheologischen Ventile 14 der vierten Viertelbrücke 30 durch den gemeinsamen zweiten Elektrodenteil 40 (E2) des ersten axialen Elektrodenabschnitt 43 miteinander verbunden. Zusätzlich ist auch das dritte 11 und siebte elektrorheologische Ventil 15 der ersten Viertelbrücke 27 über den gemeinsamen zweiten Elektrodenteil 40 (E2) des zweiten axialen Elektrodenabschnitts 44 gekoppelt. Zur gemeinsamen Steuerung sind auch die beiden zweiten Elektrodenteile 40 (E2) der beiden benachbarten axialen Elektrodenabschnitte 43, 44 der ersten 27 und vierten Viertelbrücke 30 über die zweiten Verbindungsstege 50 als zweites Verbindungselement und gemeinsame zweite Hochspannungsverbindung 32 miteinander verbunden, so dass die Ventile 11, 15; 10, 14 der ersten Viertelbrücke 27 und der vierten Viertelbrücke 30 über einen Hochspannungsanschluss U1 ansteuerbar sind. Dabei ist der Arbeitszylinder als Zylinderinnenrohr 1 im Mittelzweig der Brückenschaltung angeordnet, so dass die vier elektrorheologischen Ventile 9, 11, 13, 15 der ersten Viertelbrücke 27 und der zweiten Viertelbrücke 28 mit der ersten Arbeitskammer 20 und die übrigen vier Ventile 10, 12, 14, 16 mit der zweiten Arbeitskammer 21 verbunden sind. Zur Betätigung des Arbeitskolbens 8 sind die beiden Druckmittelanschlüsse 45, 46 (H1, H2) mit einer Hydraulikpumpe (P) 36 verbunden, wobei der erste Druckmittelanschluss 45 (H1) in den inneren 37 und äußeren ersten Ventilteilspalten 47 (S1Si, S1Sa) und der zweite Druckmittelanschluss 46 (H2) in den inneren 38 und äußeren zweiten Ventilteilspalten 48 (S2Si, S2Sa) angeordnet sind.Likewise, the second is the same 10 and sixth electrorheological valves 14 the fourth quarter bridge 30 through the common second electrode part 40 (E2) of the first axial electrode section 43 connected with each other. In addition, the third is also 11 and seventh electrorheological valve 15 the first quarter bridge 27 over the common second electrode part 40 (E2) of the second axial electrode section 44 coupled. to common control are also the two second electrode parts 40 (E2) of the two adjacent axial electrode sections 43 . 44 the first 27 and fourth quarter bridge 30 over the second connecting bridges 50 as a second connecting element and common second high-voltage connection 32 connected to each other, so the valves 11 . 15 ; 10 . 14 the first quarter bridge 27 and the fourth quarter bridge 30 can be controlled via a high voltage terminal U1. The working cylinder is as a cylinder inner tube 1 arranged in the middle branch of the bridge circuit, so that the four electrorheological valves 9 . 11 . 13 . 15 the first quarter bridge 27 and the second quarter bridge 28 with the first working chamber 20 and the remaining four valves 10 . 12 . 14 . 16 with the second working chamber 21 are connected. For actuating the working piston 8th are the two pressure medium connections 45 . 46 (H1, H2) with a hydraulic pump (P) 36 connected, wherein the first pressure medium connection 45 (H1) in the inner 37 and outer first valve part gaps 47 (S1Si, S1Sa) and the second pressure medium connection 46 (H2) in the inner 38 and outer second valve part gaps 48 (S2Si, S2Sa) are arranged.
Des Weiteren enthält der Aktor zum Volumenausgleich der Kolbenstange 2 und zum Ausgleich des Temperatureinflusses noch einen Ausgleichsbehälter 33, der aus einem pneumatischen Zylinder 34 und einem verschiebbaren Kolben 35 bestehen kann, der mit dem ersten Druckmittelanschluss 45 (H1) hydraulisch verbunden ist und einen pneumatischen Vordruck aufweist.Furthermore, the actuator contains volume compensation of the piston rod 2 and to compensate for the influence of temperature still a surge tank 33 , which consists of a pneumatic cylinder 34 and a sliding piston 35 can exist, with the first pressure medium connection 45 (H1) is hydraulically connected and has a pneumatic pre-pressure.
Zur Betätigung des Aktors wird zunächst die hydraulische Pumpe 36 eingeschaltet, so dass der erste Druckmittelanschluss 45 (H1) mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagt wird, der höher ist als der am zweiten Druckmittelanschluss 46 (H2). Werden die acht elektrorheologischen Ventile 9 bis 16 nicht mit einer Hochspannung U1 oder U2 beaufschlagt, liegt dieser Pumpendruck am zweiten 10 und sechsten Ventil 14 der zweiten Arbeitskammer 21 und über das erste 9 und fünfte Ventil 13 auch an der ersten Arbeitskammer 20 an, so dass bei flächenmäßig ausbalancierten Differenzdruck die elektrorheologische Flüssigkeit über das dritte 11 und siebte Ventil 15 der ersten Viertelbrücke 27 und das vierte 12 und achte Ventil 16 der dritten Viertelbrücke 29 über den zweiten Druckmittelanschluss 46 (H2) wieder zur hydraulischen Pumpe 36 zurückfließt und sich der Arbeitskolben 8 nicht verschiebt.To operate the actuator, first the hydraulic pump 36 switched on, so that the first pressure medium connection 45 (H1) is applied with a predetermined pressure which is higher than that at the second pressure medium connection 46 (H2). Become the eight electrorheological valves 9 to 16 not subjected to a high voltage U1 or U2, this pump pressure is on the second 10 and sixth valve 14 the second working chamber 21 and about the first one 9 and fifth valve 13 also at the first working chamber 20 so that, in area-balanced differential pressure, the electrorheological fluid on the third 11 and seventh valve 15 the first quarter bridge 27 and the fourth 12 and eighth valve 16 the third quarter bridge 29 via the second pressure medium connection 46 (H2) back to the hydraulic pump 36 flows back and the working piston 8th not moving.
Werden dann über die erste Hochspannungsverbindung 31 die beiden ersten Elektrodenteile 39 (E1) der beiden benachbarten axialen Elektrodenabschnitte 43, 44 mit einer Hochspannung U2 beaufschlagt, so bewirkt das elektrische Feld in den beiden zweiten Ventilteilspalte 38, 48 (S2Si, S2Sa) des ersten axialen Elektrodenabschnitts 43 und den beiden ersten Ventilteilspalten 37, 47 (S1Si, S1Sa) des zweiten axialen Elektrodenanschnitts 44 eine Erhöhung der Viskosität der elektrorheologischen Flüssigkeit, die bis zum Schließen des ersten 9 und fünften Ventils 13 der zweiten Viertelbrücke 28 und des vierten 12 und achten Ventils 16 der dritten Viertelbrücke 29 führt. Da in dieser Zeit die elektrorheologischen Ventile 11, 15 der ersten Viertelbrücke 27 und die Ventile 10, 14 der vierten Viertelbrücke 30 spannungslos und damit geöffnet sind, liegt der Pumpendruck über die vierte Viertelbrücke 30 an der zweiten Arbeitskammer 21 an, so dass sich der Arbeitskolben 8 axial in Richtung der Kolbenstange 2 aus dem Zylinderinnenrohr 1 heraus bewegt. Durch die geöffneten Ventile 11, 15 der ersten Viertelbrücke 27 strömt die elektrorheologische Flüssigkeit über den zweiten Druckmittelanschluss 46 (H2) wieder zur Pumpe 36 (P) zurück. Dabei kann über die Höhe der Hochspannung U2 an den beaufschlagten ersten Elektrodenteilen 39 (E1) gleichzeitig die Kolbengeschwindigkeit gesteuert werden, wobei beim Abschalten der Hochspannung U2 und technischer Auslegung des Aktors entsprechend der hydraulischen Balance der Arbeitskolben 8 stillgesetzt wird.Will then be on the first high voltage connection 31 the first two electrode parts 39 (E1) of the two adjacent axial electrode sections 43 . 44 subjected to a high voltage U2, so causes the electric field in the two second valve sub-column 38 . 48 (S2Si, S2Sa) of the first axial electrode portion 43 and the first two valve sub-columns 37 . 47 (S1Si, S1Sa) of the second axial electrode gate 44 an increase in the viscosity of the electrorheological fluid, which remains until the first 9 and fifth valve 13 the second quarter bridge 28 and the fourth 12 and pay attention to valves 16 the third quarter bridge 29 leads. Since at this time the electrorheological valves 11 . 15 the first quarter bridge 27 and the valves 10 . 14 the fourth quarter bridge 30 de-energized and thus open, the pump pressure is over the fourth quarter bridge 30 at the second working chamber 21 on, so that the working piston 8th axially in the direction of the piston rod 2 from the cylinder inner tube 1 moved out. Through the open valves 11 . 15 the first quarter bridge 27 the electrorheological fluid flows over the second pressure medium connection 46 (H2) back to the pump 36 (P) back. In this case, the height of the high voltage U2 at the applied first electrode parts 39 (E1) at the same time the piston speed are controlled, wherein when switching off the high voltage U2 and technical design of the actuator according to the hydraulic balance of the working piston 8th is stopped.
Sobald nach dem Abschalten der Hochspannung U2 an den Elektrodenteilen 39 (E1) die zweiten Elektrodenteile 40 (E2) über die zweite Hochspannungsverbindung 32 mit einer Hochspannung U1 beaufschlagt wird, schließen die elektrorheologischen Ventile 10, 14 der vierten Viertelbrücke 30 und die elektrorheologischen Ventile 11, 15 der ersten Viertelbrücke 27, so dass über die geöffneten elektrorheologischen Ventile 9, 13 der zweiten Viertelbrücke 28 die elektrorheologische Flüssigkeit in die erste Arbeitskammer 20 strömt. Gleichzeitig gelangt die elektrorheologische Flüssigkeit über die spannungslosen elektrorheologischen Ventile 12, 16 der dritten Viertelbrücke 29 aus der zweiten Arbeitskammer 21 und dem zweiten Druckmittelanschluss 46 (H2) wieder zur Pumpe 36 zurück. Dadurch bewegt sich der Arbeitskolben 8 mit einfahrender Kolbenstange 2 zum Zylinderende der zweiten Druckmittelkammer 21 solange, bis die Hochspannung U1 abgeschaltet wird.Once after switching off the high voltage U2 at the electrode parts 39 (E1) the second electrode parts 40 (E2) via the second high voltage connection 32 is subjected to a high voltage U1, close the electrorheological valves 10 . 14 the fourth quarter bridge 30 and the electrorheological valves 11 . 15 the first quarter bridge 27 so that over the opened electrorheological valves 9 . 13 the second quarter bridge 28 the electrorheological fluid into the first working chamber 20 flows. At the same time, the electrorheological fluid passes through the de-energized electrorheological valves 12 . 16 the third quarter bridge 29 from the second working chamber 21 and the second pressure medium connection 46 (H2) back to the pump 36 back. As a result, the working piston moves 8th with retracting piston rod 2 to the cylinder end of the second pressure medium chamber 21 until the high voltage U1 is switched off.
Durch eine wechselseitige Ansteuerung der ersten und zweiten Elektrodenteile 39, 40 (E1, E2) kann der Aktor periodisch hin und her bewegt werden und mit seiner Kolbenstange 2 lineare Antriebs- oder Schaltvorgänge ausführen. Werden dabei beide Elektrodenteile 39, 40 (E1, E2) mit einer gleich großen Hochspannung U1, U2 beaufschlagt, kann der Aktor in einer angefahrenen Position fixiert werden, da dann alle acht elektrorheologischen Ventile 9 bis 16 geschlossen sind. Da durch die Höhe der Hochspannung U1, U2 an den Elektrodenteilen 39, 40 (E1, E2) die Viskosität der elektrorheologischen Flüssigkeit kontinuierlich steuerbar ist, kann der Aktor mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und in beliebigen Kolbenpositionen gesteuert und dort fixiert werden. Über eine Sensorerfassung der Kolbenposition ist eine hochgenaue Positionierung des Arbeitskolbens 8 oder der Kolbenstange 2 möglich. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die hydraulische Pumpe 36 als unidirektionale Pumpe ausgeführt, die aber auch als rekuperationsfähige Pumpe ausgebildet sein kann.By a mutual control of the first and second electrode parts 39 . 40 (E1, E2), the actuator can be periodically moved back and forth and with its piston rod 2 perform linear drive or switching operations. Become both electrode parts 39 . 40 (E1, E2) applied with an equal high voltage U1, U2, the actuator can be fixed in a struck position, since then all eight electrorheological valves 9 to 16 are closed. Because of the height of the high voltage U1, U2 at the electrode parts 39 . 40 (E1, E2) the viscosity of the electrorheological fluid is continuously controllable, the actuator can be controlled at different speeds and in any piston positions and fixed there. A sensor detection of the piston position is a highly accurate positioning of the working piston 8th or the piston rod 2 possible. In the present embodiment, the hydraulic pump 36 designed as a unidirectional pump, which can also be designed as a recuperative pump.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 der Zeichnung könnte in vereinfachter Ausführung auch mit nur vier elektrorheologischen Ventilen vorgesehen werden. Dies könnte mit zwei inneren Ventilteilspalten 6, 37, 38 (S1Si, S2Si) oder zwei äußeren Ventilteilspalten 7, 38, 48 (S1Sa, S2Sa) ausgeführt werden. Bei einer Ausführung mit zwei inneren Ventilteilspalten 6, 37, 47 (S1Si, S2Si) und damit ohne ein ventilbildendes Außenrohr würde der Aktor lediglich aus dem ersten 9, zweiten 10, siebten 15 und achten elektrorheologischen Ventil 16 zwischen dem Zylinderinnenrohr 1 und dem Elektrodenrohr 3 bestehen, die ebenfalls als hydraulische Vollbrücke wie nach 2 der Zeichnung angeordnet wären. Die Ansteuerung der beiden Elektrodenteile 39, 40 (E1, E2) könnte wie beim Aktor nach 2 der Zeichnung erfolgen, da lediglich die parallel geschalteten dritten 11, vierten 12, fünften 13 und sechsten elektrorheologischen Ventile 14 zwischen dem Elektrodenrohr 3 und dem Außenrohr 41 entfallen würden.The embodiment described above 1 and 2 The drawing could be provided in a simplified version with only four electrorheological valves. This could be done with two inner valve sub-columns 6 . 37 . 38 (S1Si, S2Si) or two outer valve sub-columns 7 . 38 . 48 (S1Sa, S2Sa) are executed. In a version with two inner valve sub-columns 6 . 37 . 47 (S1Si, S2Si) and thus without a valve-forming outer tube, the actuator would only from the first 9 second 10 , seventh 15 and pay attention to electrorheological valve 16 between the cylinder inner tube 1 and the electrode tube 3 exist, as well as hydraulic full bridge as after 2 the drawing would be arranged. The control of the two electrode parts 39 . 40 (E1, E2) could act like the actor 2 the drawing done, since only the parallel third 11 fourth 12 , fifth 13 and sixth electrorheological valves 14 between the electrode tube 3 and the outer tube 41 would be omitted.
Gleichfalls könnte der Aktor auch nur mit den beiden äußeren Ventilteilspalten 7, 38, 48 ausgeführt werden. Dazu könnte das Elektrodenrohr 3 isoliert direkt koaxial auf dem Zylinderinnenrohr 1 angeordnet sein. Dadurch würde der Aktor aus einer Ventilanordnung 42 nur aus den dritten 11, vierten 12, fünften 13 und sechsten elektrorheologischen Ventilen 14 zwischen dem Elektrodenrohr 3 und dem Außenrohr 41 bestehen. Ein derartiger Aktor könnte dann ohne die vier elektrorheologischen Ventile 9, 10, 15, 16 wie nach 2 geschaltet sein.Likewise, the actuator could only with the two outer valve sub-columns 7 . 38 . 48 be executed. This could be the electrode tube 3 isolated directly coaxial on the cylinder inner tube 1 be arranged. This would make the actuator of a valve assembly 42 only from the third 11 fourth 12 , fifth 13 and sixth electrorheological valves 14 between the electrode tube 3 and the outer tube 41 consist. Such an actuator could then be without the four electrorheological valves 9 . 10 . 15 . 16 like after 2 be switched.
Zur Verbesserung der Steuerungsgenauigkeit und/oder Bewegungsgeschwindigkeit könnte der Aktor auch mit mehreren koaxialen Elektrodenrohren (3) und Außenrohren 41 ausgebildet werden, wodurch sich die parallel geschalteten Ventile in einem Viertelbrückenzweig vervielfachen ließen. Ein ähnlicher Effekt ließe sich auch erzeugen, wenn das Elektrodenrohr 3 über mehr als zwei wendelförmige Ventilteilspalte S1, S2 z. B als dreifach Helix verfügen würde. Zur Vereinfachung des Ventilaufbaus könnten insbesondere bei den Hydraulikzylindern die Trenndichtungen 4, 5 auch linear im Elektrodenrohr 3 angeordnet sein, um die elektrorheologischen Ventile 9 bis 16 zu bilden. Bei einer anderen Ausführung der Erfindung könnte der Hydraulikzylinder auch mit einer doppelseitigen Kolbenstange als Gleichlaufzylinder ausgebildet sein.To improve the control accuracy and / or movement speed, the actuator could also be equipped with several coaxial electrode tubes ( 3 ) and outer tubes 41 be formed, which could be the parallel valves in a quarter bridge branch multiplied. A similar effect could also be produced when the electrode tube 3 over more than two helical valve part gaps S1, S2 z. B would have a triple helix. To simplify the valve construction, the separating seals could be used, in particular in the case of the hydraulic cylinders 4 . 5 also linear in the electrode tube 3 be arranged to the electrorheological valves 9 to 16 to build. In another embodiment of the invention, the hydraulic cylinder could also be formed with a double-sided piston rod as a synchronous cylinder.
