DE102015213338B4

DE102015213338B4 - Actuator unit

Info

Publication number: DE102015213338B4
Application number: DE102015213338.9A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Gmeiner; Bernhard Vodermayer
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2014-08-19
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2024-01-18
Anticipated expiration: 2035-07-17
Also published as: DE202014006620U1; DE102015213338A1

Abstract

Aktuatoreinheit (10) miteiner in einem Gehäuse (12) angeordneten elektrischen Pumpeneinheit (14) zur Förderung eines Druckmediums,einer im Gehäuse (12) ausgebildeten ersten Arbeitskammer (20) und einer im Gehäuse (12) ausgebildeten zweiten Arbeitskammer (22) und jeweils einem sowohl in der ersten Arbeitskammer (20) als auch in der zweiten Arbeitskammer (22) angeordneten beweglichen Kolbenelement (24, 28),wobei jedes Kolbenelement (24, 28) die jeweilige Arbeitskammer (20, 22) trennt in eine erste Kammer (32, 36) und eine zweite Kammer (34, 38),wobei mit mindestens einem Kolbenelement (24, 28) mindestens ein Aktuator (26, 30) verbunden ist undwobei die Pumpeneinheit (14) die erste Arbeitskammer (20) mit der zweiten Arbeitskammer (22) fluidisch verbindet,dadurch gekennzeichnet, dassim Gehäuse (12) ein erhöhter Druck herrscht, der über dem Umgebungsdruck liegt.Actuator unit (10) with an electric pump unit (14) arranged in a housing (12) for conveying a pressure medium, a first working chamber (20) formed in the housing (12) and a second working chamber (22) formed in the housing (12) and one each movable piston element (24, 28) arranged both in the first working chamber (20) and in the second working chamber (22), each piston element (24, 28) separating the respective working chamber (20, 22) into a first chamber (32, 36) and a second chamber (34, 38), wherein at least one actuator (26, 30) is connected to at least one piston element (24, 28) and wherein the pump unit (14) connects the first working chamber (20) to the second working chamber (22 ) fluidly connects, characterized in that there is an increased pressure in the housing (12), which is above the ambient pressure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aktuatoreinheit zur Erzeugung einer Bewegung und/oder einer Kraft bzw. Drehmoment.The invention relates to an actuator unit for generating a movement and/or a force or torque.

Bei bekannten Aktuatoreinheiten handelt es sich um pneumatische oder hydraulische Systeme. Dabei sind hydraulische Systeme bekannt mit einer zentralen Hydraulikpumpe, welche über Stellventile mit Aktuatoren, ausgebildet als Hydraulikzylindern, verbunden sind. Die Aktuatoren werden dabei durch die Hydraulikpumpe über ein Druckmedium mit Druck beaufschlagt, um eine Bewegung bzw. Kraft zu erzielen. In solchen Systemen führt jedoch der Ausfall der zentralen Hydraulikpumpe zum Totalausfall des gesamten Systems.Known actuator units are pneumatic or hydraulic systems. Hydraulic systems are known with a central hydraulic pump, which are connected via control valves to actuators, designed as hydraulic cylinders. The actuators are pressurized by the hydraulic pump via a pressure medium in order to achieve movement or force. However, in such systems, the failure of the central hydraulic pump leads to total failure of the entire system.

Als Weiterentwicklung ist daher beispielsweise aus US 2,918,795 bekannt, die Pumpe in den Zylinder des Aktuators zu integrieren. Hierbei müssen zunächst einmal die Zuführleitungen für die Pumpeneinheit aufwendig aus der Aktuatoreinheit herausgeführt werden. Darüber hinaus handelt es sich hierbei um einen einfachen Zylinder, sodass nur ein geringer Hub erzielt werden kann im Verhältnis zur Gesamtlänge des Gehäuses. Soll ein größerer Hub erzielt werden, ist ein solcher Einfachzylinder entsprechend groß zu dimensionieren. Dies führt zu einem wenig kompakten und durch die Zuführleitungen aufwendig zu konstruierenden Aktuator.As a further development, for example, is out US 2,918,795 known to integrate the pump into the cylinder of the actuator. First of all, the supply lines for the pump unit have to be led out of the actuator unit in a complex manner. In addition, this is a simple cylinder, so only a small stroke can be achieved in relation to the overall length of the housing. If a larger stroke is to be achieved, such a single cylinder must be dimensioned accordingly. This leads to an actuator that is not very compact and is difficult to construct due to the supply lines.

Aktuatoren werden ebenfalls verwendet für eine Kraftübertragung, bei dem eine Kraft/Bewegung an einem ersten Ort durch das Druckmedium übertragen wird auf eine Kraft/Bewegung an einem zweiten Ort. In üblichen hydraulischen/pneumatischen Systemen sind hierfür zwei getrennte Aktuatoren nötig, welche über Leitungen für das Druckmedium miteinander verbunden sind. Actuators are also used for power transmission, in which a force/movement at a first location is transferred through the pressure medium to a force/movement at a second location. In common hydraulic/pneumatic systems, two separate actuators are required for this, which are connected to each other via lines for the pressure medium.

Eine kompaktere Kraftübertragung erfolgt beispielsweise durch einen Doppelzylinder wie in US 2010/0107864 A1 beschrieben. Hierbei ist die Pumpeneinheit ebenfalls in den Zylinder integriert, mit den oben bereits beschriebenen Nachteilen. Die Aktuatoreinheit weist jedoch zwei Aktuatoren auf, sodass eine Kraft an dem ersten Aktuator unmittelbar auf den zweiten Aktuator übertragen wird. Dies ist dadurch gewährleistet, dass beide Aktuatoren als ein Bauteil ausgebildet sind.A more compact power transmission is achieved, for example, by a double cylinder as in US 2010/0107864 A1 described. The pump unit is also integrated into the cylinder, with the disadvantages already described above. However, the actuator unit has two actuators, so that a force on the first actuator is transmitted directly to the second actuator. This is ensured by the fact that both actuators are designed as one component.

Soll die Kraftübertragung jedoch variabel erfolgen, ist üblicherweise ein Kraftverlust beispielsweise durch das Vorsehen von Drosseln in Kauf zu nehmen oder ein erheblicher Stellaufwand durch entsprechenden Ventile nötig. Ein Kraftverlust führt zu einer Verringerung der Effizienz, was eine Vergrößerung der Leistung der Pumpeneinheit und somit auch der Abmessungen der Pumpeneinheiten nach sich zieht. Auch das Vorsehen von Stellventilen erfordert Platz, sodass keine kompakte Aktuatoreinheit geschaffen werden kann für eine variable Kraftübertragung.However, if the power transmission is to be carried out variably, a loss of power usually has to be accepted, for example through the provision of throttles, or a considerable adjustment effort is required through appropriate valves. A loss of power leads to a reduction in efficiency, which entails an increase in the power of the pump unit and thus also in the dimensions of the pump units. The provision of control valves also requires space, so that a compact actuator unit cannot be created for variable power transmission.

JP 2013-228036 A , DE 00W0008995 MAZ und DE 20 2010 004 921 U1 zeigen weiteren relevanten Stand der Technik für die vorliegende Erfindung. JP 2013-228036 A , DE 00W0008995 MAZ and DE 20 2010 004 921 U1 show further relevant prior art for the present invention.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine kompakte Aktuatoreinheit zu schaffen.The object of the present invention is to create a compact actuator unit.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Aktuatoreinheit nach Anspruch 1.The task is solved by an actuator unit according to claim 1.

Die erfindungsgemäße Aktuatoreinheit weist ein Gehäuse auf in dem eine elektrische Pumpeneinheit angeordnet ist zur Förderung des Druckmediums. Im Gehäuse ist eine erste Arbeitskammer ausgebildet sowie ebenfalls eine zweite Arbeitskammer. Somit umgibt das Gehäuse zumindest die erste Arbeitskammer und die zweite Arbeitskammer sowie die Pumpeneinheit. Darüber hinaus weist die Aktuatoreinheit ein erstes bewegliches Kolbenelement auf, welches beweglich in der ersten Arbeitskammer angeordnet ist, sowie ein zweites bewegliches Kolbenelement, welches beweglich in der zweiten Arbeitskammer angeordnet ist. Dabei trennt das erste Kolbenelement die erste Arbeitskammer in eine erste Kammer und eine zweite Kammer und ebenfalls trennt das zweite Kolbenelement die zweite Arbeitskammer in eine erste Kammer und eine zweite Kammer. Mit mindestens einem Kolbenelement ist ein Aktuator verbunden. Durch die Verbindung wird die Bewegung des Kolbenelements innerhalb der Arbeitskammer auf den Aktuator übertragen. Insbesondere weist die Aktuatoreinheit neben einer ersten und einer zweiten Arbeitskammer weitere Arbeitskammern auf, wobei jede weitere Arbeitskammer ebenfalls ein Kolbenelement aufweist, welches die jeweilige Arbeitskammer ebenfalls in eine erste und eine zweite Kammer trennt.The actuator unit according to the invention has a housing in which an electric pump unit is arranged to convey the pressure medium. A first working chamber and also a second working chamber are formed in the housing. The housing thus surrounds at least the first working chamber and the second working chamber as well as the pump unit. In addition, the actuator unit has a first movable piston element, which is movably arranged in the first working chamber, and a second movable piston element, which is movably arranged in the second working chamber. The first piston element separates the first working chamber into a first chamber and a second chamber and the second piston element also separates the second working chamber into a first chamber and a second chamber. An actuator is connected to at least one piston element. The connection transfers the movement of the piston element within the working chamber to the actuator. In particular, the actuator unit has further working chambers in addition to a first and a second working chamber, with each further working chamber also having a piston element which also separates the respective working chamber into a first and a second chamber.

Erfindungsgemäß verbindet die Pumpeneinheit fluidisch die erste Arbeitskammer mit der zweiten Arbeitskammer. So wird durch die Pumpeneinheit die Förderung des Druckmediums von einer Arbeitskammer in die andere Arbeitskammer gewährleistet. Somit ist eine kompakte Aktuatoreinheit geschaffen, bei welcher durch die Pumpeneinheit eine Bewegung des Kolbenelements erzeugt wird, die auf den mindestens einen Aktuator übertragen wird.According to the invention, the pump unit fluidly connects the first working chamber to the second working chamber. The pump unit ensures that the pressure medium is conveyed from one working chamber to the other working chamber. A compact actuator unit is thus created, in which a movement of the piston element is generated by the pump unit, which is transmitted to the at least one actuator.

Insbesondere handelt es sich bei dem Druckmedium um ein Gas oder eine Flüssigkeit. Somit handelt es sich hierbei um eine hydraulische oder pneumatische Aktuatoreinheit.In particular, the pressure medium is a gas or a liquid. This is therefore a hydraulic or pneumatic actuator unit.

Vorzugsweise ist das Gehäuse der Aktuatoreinheit vollständig geschlossen. Insbesondere sind durch das vollständig geschlossene Gehäuse die elektrische Pumpeneinheit, die erste und die zweite Arbeitskammer sowie die zwei beweglichen Kolbenelemente vollständig gekapselt. Hierbei erfolgt eine Stromübertragung an die elektrische Pumpeneinheit beispielsweise durch Induktion. Gleichzeitig ist bei einem vollständig geschlossenen Gehäuse der Aktuator berührungslos mit dem Kolbelement verbunden. Diese Verbindung kann beispielsweise magnetisch erfolgen, sodass die Bewegung des Kolbelements durch die magnetische Verbindung auf den Aktuator übertragen wird. Alternativ oder zusätzlich zur magnetischen Verbindung können metallische Federbälge vorgesehen sein, zur Kraftübertragung bei einem vollständig geschlossenen Gehäuse. Alternativ ist das Gehäuse geschlossen, weist jedoch ausschließlich elektrische Zuleitungen auf, um die elektrische Pumpeneinheit mit Strom zu versorgen. Alternativ oder zusätzlich zu den Öffnungen für die eklektischen Zuleitungen weist das Gehäuse Öffnungen für die vorhandenen Aktuatoren auf, durch die die Aktuatoren hindurchragen, wodurch die Bewegung der Kolbenelemente nach außen geleitet wird. Hierbei ist der mindestens eine Aktuator insbesondere unmittelbar mit dem Kolbenelement verbunden und besonders bevorzugt mit diesem einstückig ausgebildet. Insbesondere weist die Aktuatoreinheit bei einem vollständig geschlossenen, also gekapselten Gehäuse und auch bei einem Gehäuse, welches ausschließlich elektrische Zuleitungen und/oder Öffnungen für die Aktuatoren aufweist keine Zuleitungen oder Ableitungen für das Druckmedium auf. Insbesondere wird kein Druckmedium aus dem Gehäuse herausgeführt oder in das Gehäuse hinein geleitet.Preferably, the housing of the actuator unit is completely closed. In particular, the electrical pump unit, the first and second working chambers and the two movable piston elements are completely encapsulated by the completely closed housing. Here, power is transferred to the electrical pump unit, for example by induction. At the same time, in a completely closed housing, the actuator is connected to the piston element without contact. This connection can be made magnetically, for example, so that the movement of the piston element is transmitted to the actuator through the magnetic connection. Alternatively or in addition to the magnetic connection, metallic bellows can be provided for power transmission in a completely closed housing. Alternatively, the housing is closed, but only has electrical leads to supply the electrical pump unit with power. Alternatively or in addition to the openings for the electrical supply lines, the housing has openings for the existing actuators, through which the actuators protrude, whereby the movement of the piston elements is directed to the outside. Here, the at least one actuator is in particular connected directly to the piston element and is particularly preferably formed in one piece with it. In particular, in the case of a completely closed, i.e. encapsulated, housing and also in a housing which only has electrical supply lines and/or openings for the actuators, the actuator unit has no supply lines or discharge lines for the pressure medium. In particular, no pressure medium is led out of the housing or into the housing.

Vorzugsweise entspricht das Volumen des Druckmediums im Wesentlichen dem Volumen der ersten Arbeitskammer zusammen mit dem Volumen der zweiten Arbeitskammer. Dieses Volumen kann geringfügig erhöht werden durch ein Volumen, welches durch die Pumpeneinheit entsteht. Dabei ist das Volumen des Druckmediums bei dem jeweils vorherrschenden Druck zu bestimmen, sodass auch bei einem komprimierbaren Druckmedium das Volumen des Druckmediums im Wesentlichen dem Volumen der ersten und zweiten Arbeitskammer entspricht. Insbesondere ist das Volumen des Druckmediums in der Aktuatoreinheit konstant. Wie oben beschrieben, wird kein Druckmedium aus der Aktuatoreinheit hinausgeführt oder in diese hineingeleitet.Preferably, the volume of the pressure medium essentially corresponds to the volume of the first working chamber together with the volume of the second working chamber. This volume can be slightly increased by a volume created by the pump unit. The volume of the pressure medium must be determined at the prevailing pressure, so that even with a compressible pressure medium, the volume of the pressure medium essentially corresponds to the volume of the first and second working chambers. In particular, the volume of the pressure medium in the actuator unit is constant. As described above, no pressure medium is fed out of or into the actuator unit.

Vorzugsweise ist keine Ausgleichskammer vorgesehen, weder innerhalb der Aktuatoreinheit noch ist die Aktuatoreinheit mit einer solchen Ausgleichskammer verbunden. Im Gehäuse herrscht ein erhöhter Druck, der über dem Umgebungsdruck liegt. Hierdurch erfolgt eine Vorspannung des Druckmediums, sodass Effekte durch die Kompressibilität des Druckmediums reduziert werden. Auch wird durch diesen Vordruck der Aktuatoreinheit verhindert, dass sich Effekte der Kavitation negativ auf die Leistung der Aktuatoreinheit auswirken.Preferably, no compensation chamber is provided, neither within the actuator unit nor is the actuator unit connected to such a compensation chamber. There is an increased pressure in the housing, which is above the ambient pressure. This preloads the print medium, so that effects caused by the compressibility of the print medium are reduced. This pre-pressure of the actuator unit also prevents the effects of cavitation from having a negative impact on the performance of the actuator unit.

Vorzugweise ist die Aktuatoreinheit ventillos ausgebildet. Durch die Anordnung der elektrischen Pumpeneinheit in Fluidverbindung mit der ersten Arbeitskammer und der zweiten Arbeitskammer erfolgt die Erzeugung der Bewegung der Kolbenelemente ausschließlich durch eine Steuerung der elektrischen Pumpeneinheit. Ventile sind hierbei nicht erforderlich, sodass die Aktuatoreinheit weiter miniaturisiert werden kann. Hierbei weist die Aktuatoreinheit vorzugsweise als bewegliche Teile ausschließlich die Kolbenelemente mit dem mindestens einen Aktuator und die Pumpeneinheit auf. Dies reduziert den Konstruktionsaufwand, erlaubt eine weitere Miniaturisierung der Aktuatoreinheit und macht die Aktuatoreinheit besonders wartungsarm.The actuator unit is preferably designed to be valveless. By arranging the electric pump unit in fluid communication with the first working chamber and the second working chamber, the movement of the piston elements is generated exclusively by controlling the electric pump unit. Valves are not required here, so that the actuator unit can be further miniaturized. Here, the actuator unit preferably has exclusively the piston elements with the at least one actuator and the pump unit as moving parts. This reduces the design effort, allows further miniaturization of the actuator unit and makes the actuator unit particularly low-maintenance.

Vorzugsweise weist die Aktuatoreinheit mindestens zwei Aktuatoren auf. Insbesondere, falls mehr als zwei Arbeitskammern vorgesehen sind, weist die Aktuatoreinheit bevorzugt mehr als zwei Aktuatoren auf, wobei besonderes bevorzugt mit jedem Kolbenelement jeweils ein Aktuator verbunden ist. Insbesondere sind die Aktuatoren unabhängig voneinander ausgebildet. Dies ermöglicht eine variable Kraftübertragung, da die Kraft/Bewegung, welche auf einen Aktuator wirkt nicht unmittelbar auf den zweiten Aktuator übertragen wird, sondern durch das Druckmedium, welches insbesondere zumindest teilweise durch die elektrische Pumpeneinheit strömen muss, wobei diese Strömung durch die elektrische Pumpeneinheit kontrolliert werden kann. Hierbei ist eine insbesondere verstellbare Leistungserhöhung zwischen den Aktuatoren auf kleinerem Bauraum möglich.The actuator unit preferably has at least two actuators. In particular, if more than two working chambers are provided, the actuator unit preferably has more than two actuators, with one actuator particularly preferably being connected to each piston element. In particular, the actuators are designed independently of one another. This enables variable force transmission, since the force/movement that acts on one actuator is not transmitted directly to the second actuator, but rather through the pressure medium, which in particular must flow at least partially through the electric pump unit, this flow being controlled by the electric pump unit can be. A particularly adjustable increase in power between the actuators is possible in a smaller installation space.

Vorzugsweise ist die zweite Kammer der ersten Arbeitskammer und die zweite Kammer der zweiten Arbeitskammer fluidisch miteinander verbunden. Alternativ hierzu ist die zweite Kammer der ersten Arbeitskammer und die erste Kammer der zweiten Arbeitskammer bzw. die erste Kammer der ersten Arbeitskammer und die zweite Kammer der zweiten Arbeitskammer fluidisch verbunden. Durch diese Fluidverbindungen wird ermöglicht, dass sich die mindestens zwei Aktuatoren gleichsinnig bewegen, sodass, beispielsweise bei einem Rotationsaktuator, die mindestens zwei Aktuatoren sich jeweils im Uhrzeigersinndrehen. In der zweiten Variante der Fluidverbindung bewegen sich die zwei Aktuatoren gegensinnig, sodass, beispielsweise bei einem Rotationsaktuator, ein Aktuator sich im Uhrzeigersinn dreht, wohingegen sich der andere Aktuator entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Sind mehr als zwei Arbeitskammern vorgesehen, so können mehrere Arbeitskammern fluidisch in Reihe oder parallel geschaltet werden, so dass die Aktuatoren dieser in Reihe oder parallel geschalteten Arbeitskammern die gleiche oder eine exakt entgegengesetzte Bewegung bzw. Kraftrichtung aufweisen.Preferably, the second chamber of the first working chamber and the second chamber of the second working chamber are fluidly connected to one another. Alternatively, the second chamber of the first working chamber and the first chamber of the second working chamber or the first chamber of the first working chamber and the second chamber of the second working chamber are fluidly connected. These fluid connections make it possible for the at least two actuators to move in the same direction, so that, for example in the case of a rotary actuator, the at least two actuators each rotate clockwise. In the second variant of the fluid connection, the two actuators move in opposite directions, so that, for example in a rotary actuator, one actuator rotates clockwise, whereas the other actuator rotates counterclockwise. Are more than two Working chambers are provided, so several working chambers can be fluidically connected in series or parallel, so that the actuators of these working chambers connected in series or parallel have the same or an exactly opposite movement or direction of force.

Vorzugsweise ist es hierbei möglich, dass die Relativbewegung von mindestens zwei Aktuatoren zueinander geändert werden kann, insbesondre durch Änderung der Fluidverbindung. Bewegen sich die mindestens zwei Aktuatoren gleichsinnig, so ändert sich diese Relativbewegung durch Änderung der Fluidverbindung, wodurch sich die mindestens zwei Aktuatoren nachfolgend gegensinnig bewegen. Eine Änderung der Relativbewegung von gegensinnig nach gleichsinnig durch Änderung der Fluidverbindung ist ebenfalls möglich.Preferably, it is possible here that the relative movement of at least two actuators to one another can be changed, in particular by changing the fluid connection. If the at least two actuators move in the same direction, this relative movement changes by changing the fluid connection, whereby the at least two actuators subsequently move in opposite directions. A change in the relative movement from opposite directions to the same direction by changing the fluid connection is also possible.

Vorzugsweise kann die Pumpeneinheit das Druckmedium in zwei Förderrichtungen fördern. Somit ist eine kontrollierte Bewegung der Kolbenelemente und somit auch der damit verbundenen Aktuatoren möglich.Preferably, the pump unit can deliver the pressure medium in two conveying directions. This makes a controlled movement of the piston elements and thus also the associated actuators possible.

Vorzugsweise weist die Pumpeneinheit einen Generatorbetrieb auf, sodass bei rückströmenden Druckmedium auf Grund einer extern anliegende Kraft oder einem extern anliegenden Drehmoment, durch das Druckmedium, welches durch die Pumpeneinheit strömt, elektrische Energie von der Pumpeneinheit erzeugt werden.The pump unit preferably has a generator operation, so that when the pressure medium flows back, electrical energy is generated by the pump unit due to an externally applied force or an externally applied torque by the pressure medium which flows through the pump unit.

Vorzugsweise weist die Pumpeneinheit einen Ventil-/Drosselbetrieb auf, sodass bei einer extern anliegenden Kraft oder bei einem extern anliegenden Drehmoment der Rückfluss des Druckmediums durch die Pumpeneinheit insbesondere entgegen der eingestellten Förderrichtung der Pumpeneinheit im Ventil-/Drosselbetrieb reduziert wird, oder verhindert wird. Somit wird durch die Pumpeneinheit mit einem Ventil-/Drosselbetrieb eine variable Kraftübertragung bzw. Dämpferfunkton gewährleistet. So ist es einerseits möglich ein Sperren durch die Pumpeneinheit zu erreichen, sodass die vom Aktuator erzeugte Kraft aufrechterhalten wird. Alternativ hierzu kann im Drosselbetrieb der Rückfluss des Druckmediums reduziert werden, sodass eine Dämpferfunktion durch die Pumpeneinheit gewährleistet wird. Vorzugsweise in Kombination mit dem Merkmal, dass die Pumpeneinheit einen Generatorbetrieb aufweist ergibt sich, dass im Drosselbetrieb sowohl die Bewegung des Aktuators durch eine extern anliegende Kraft oder durch ein extern anliegenden Drehmoment gedämpft wird, wobei gleichzeitig elektrische Energie von der Pumpeneinheit erzeugt wird. Insbesondere bei Vorsehen von zwei Aktuatoren ist hierdurch eine mittelbare und steuerbare Kraftübertragung von dem einen Aktuator auf den anderen Aktuator erzielbar.The pump unit preferably has a valve/throttle operation, so that in the case of an externally applied force or an externally applied torque, the backflow of the pressure medium through the pump unit is reduced or prevented, in particular against the set delivery direction of the pump unit in the valve/throttle operation. The pump unit with valve/throttle operation thus ensures variable power transmission or damper function. On the one hand, it is possible to achieve locking by the pump unit so that the force generated by the actuator is maintained. Alternatively, the backflow of the pressure medium can be reduced in throttling operation, so that a damper function is guaranteed by the pump unit. Preferably in combination with the feature that the pump unit has generator operation, the result is that in throttling operation both the movement of the actuator is damped by an external force or by an external torque, with electrical energy being generated by the pump unit at the same time. Particularly when two actuators are provided, an indirect and controllable power transmission from one actuator to the other actuator can be achieved.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Pumpeneinheit zwei gesondert angetriebene Rotorelemente auf. Besonders bevorzugt ist es, zwei gesonderte Antriebe vorzusehen, so dass insbesondere die Drehzahl der beiden Rotorelemente auf einfache Weise unabhängig voneinander gesteuert werden kann. Durch das Vorsehen zweier, insbesondere leistungsfähiger Elektromotoren kann der Aufbau einer derartigen Pumpeneinheit deutlich vereinfacht werden. Moderne Elektromotoren weisen neben einer hohen Leistungsdichte einen hohen Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer auf.In a preferred embodiment, the pump unit has two separately driven rotor elements. It is particularly preferred to provide two separate drives, so that in particular the speed of the two rotor elements can be easily controlled independently of one another. By providing two, particularly powerful electric motors, the structure of such a pump unit can be significantly simplified. In addition to high power density, modern electric motors have high efficiency and a long service life.

Jedes der beiden vorgesehenen Rotorelemente ist mit einem Förderelement verbunden, wobei ein Rotorelement mit einem ersten Förderelement und das andere Rotorelement mit einem letzten Förderelement verbunden sind. Dabei ist eine Stellung der Förderelemente relativ zueinander veränderbar. Hierbei wird durch die Förderelemente ein schraubenförmiger Pumpkörper ausgebildet, wobei je nach Stellung der Förderelemente zueinander der schraubenförmige Pumpkörper einen unterschiedlichen Drehsinn zur Förderung in die eine oder andere Förderrichtung aufweist. Dabei kann der schraubenförmige Pumpkörper lediglich einen Abschnitt eines schraubenförmigen Pumpkörpers aufweisen, so dass auch schon durch zwei Förderelemente ein Drehsinn definiert wird. Hierzu sind die Förderelemente in axialer Richtung hintereinander angeordnet. In einer axialen Draufsicht auf das erste Förderelement ist in einer ersten Stellung das letzte Förderelement im Uhrzeigersinn relativ versetzt zum ersten Förderelement angeordnet. Hierdurch wird ein Drehsinn definiert, der dem Uhrzeigersinn folgt, so dass durch die beiden Förderelemente ein schraubenförmiger Pumpkörper ausgebildet ist. In einer zweiten Stellung ist das letzte Förderelement relativ zum ersten Förderelement entgegen dem Uhrzeigersinn versetzt angeordnet, wodurch durch die beiden Förderelemente ein schraubenförmiger Pumpkörper mit einem gegen den Uhrzeigersinn laufenden Drehsinn ausgebildet wird.Each of the two rotor elements provided is connected to a conveying element, with one rotor element being connected to a first conveying element and the other rotor element being connected to a last conveying element. A position of the conveying elements relative to one another can be changed. Here, a helical pump body is formed by the conveying elements, with the helical pump body having a different direction of rotation for conveying in one or the other conveying direction depending on the position of the conveying elements relative to one another. The helical pump body can only have a section of a helical pump body, so that a direction of rotation is defined by two conveying elements. For this purpose, the conveying elements are arranged one behind the other in the axial direction. In an axial plan view of the first conveying element, in a first position, the last conveying element is arranged clockwise relative to the first conveying element. This defines a direction of rotation that follows the clockwise direction, so that a helical pump body is formed by the two conveying elements. In a second position, the last conveying element is arranged offset counterclockwise relative to the first conveying element, whereby a helical pump body with a counterclockwise direction of rotation is formed by the two conveying elements.

Insbesondere ist es somit möglich, die Strömungsrichtung des durch die Pumpeneinheit gepumpten Fluides zu verändern, ohne die Rotationsrichtung der Rotorelemente zu verändern. Lediglich der Versatz der beiden Rotorelemente zueinander muss verändert werden. Dies kann auf einfache Weise dadurch erzielt werden, dass eines der Rotorelemente kurzfristig schneller oder langsamer als das andere Rotorelement gedreht wird und anschließend sich die beiden Rotorelemente wieder mit gleicher Drehgeschwindigkeit drehen. Hierdurch wird eine Veränderung des Versatzes und somit ein Verändern der Strömungsrichtung realisiert.In particular, it is therefore possible to change the flow direction of the fluid pumped through the pump unit without changing the direction of rotation of the rotor elements. Only the offset of the two rotor elements from one another needs to be changed. This can be achieved in a simple manner by briefly rotating one of the rotor elements faster or slower than the other rotor element and then rotating the two rotor elements again at the same rotational speed. This results in a change in the offset and thus a change in the direction of flow.

Insbesondere sind zwischen dem ersten Förderelement und dem letzten Förderelement weitere Elemente angeordnet zur Ausbildung des schraubenförmigen Pumpkörpers. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um identische Förderelemente. Dabei ist die Stellung der Förderelemente relativ zueinander veränderbar, so dass durch eine vorgegebene Stellung das Medium in die eine oder andere Förderrichtung gefördert wird. Die Förderelemente bestehen insbesondere aus einem geeigneten Metall, einer geeigneten Keramik und bevorzugt aus einem Kunststoff.In particular, there are additional conveying elements between the first conveying element and the last conveying element Elements arranged to form the helical pump body. These are preferably identical conveying elements. The position of the conveying elements can be changed relative to one another, so that the medium is conveyed in one or the other conveying direction by a predetermined position. The conveying elements consist in particular of a suitable metal, a suitable ceramic and preferably a plastic.

Da vorzugsweise bei der Pumpeneinheit ein Verändern der Strömungsrichtung entweder durch Verändern der Phasenlage der Rotorelemente zueinander oder durch Verändern der relativen Drehgeschwindigkeit der Rotorelemente zueinander erfolgt, ist des Weiteren auch das Vorsehen von Ventilen und aufwendigen mechanischen Einrichtungen zur Veränderung der Förderrichtung nicht erforderlich. Bei bekannten mechanischen Einrichtungen erfolgt häufig ein diskretes Stellen der Ventile. Dies hat hohe Druckstöße im Fluidkreislauf zur Folge, die die Pumpeinrichtung, insbesondere die Lager belasten. Durch ein kontinuierliches Verändern der Förderrichtung erfolgt eine gezielte Dämpfung derartiger Druckstöße. Der Umschaltvorgang kann bei den erfindungsgemäßen Pumpen dynamisch erfolgen. Insofern ist ein Anpassen des Umschaltvorgangs an die vorherrschende Druck- bzw. Flussumgebung möglich. Dies ist bei diskreten Ventilen oder verstellbaren Schaufelwinkeln nicht möglich.Since the flow direction in the pump unit is preferably changed either by changing the phase position of the rotor elements to one another or by changing the relative rotational speed of the rotor elements to one another, the provision of valves and complex mechanical devices for changing the conveying direction is also not necessary. In known mechanical devices, the valves are often adjusted discretely. This results in high pressure surges in the fluid circuit, which put a strain on the pump device, especially the bearings. By continuously changing the conveying direction, such pressure surges are specifically dampened. The switching process can take place dynamically in the pumps according to the invention. In this respect, it is possible to adapt the switching process to the prevailing pressure or flow environment. This is not possible with discrete valves or adjustable blade angles.

Insbesondere ist es möglich, eine derartige Pumpeneinheit auch als Sperrventil zu verwenden. Dies erfolgt dadurch, dass ein periodisches Ändern des Versatzes zwischen den beiden Rotorelementen erfolgt. Dies bewirkt ein periodisches Ändern der Strömungsrichtung. Bei einer relativ hohen Änderungsfrequenz wirkt die Pumpeneinheit somit als Sperrventil. Eine weitere Möglichkeit eine Sperrventilwirkung zu erreichen ist eine Änderung des Phasenversatzes der beiden Rotorelemente. Dies bewirkt, dass sich von beiden Rotorelementen über die Trägheit passiv zwei Schraubenformen mit gleichem Steigungsbetrag aber entgegengesetztem Drehsinn ausbilden. Je nach Phasenversatz kann eine asymmetrische Anordnung der beiden Schraubenformen entstehen. Bei einer symmetrischen Anordnung der beiden Schraubenformen, insbesondere eine Gleichteilung des Pumpkörpers in einen Teil mit einem ersten Drehsinn und einem zweiten gleichgroßen Teil mit einem anderen Drehsinn würde bei keiner Druckdifferenz zwischen Pumpeneinlass und Pumpenauslass keine Förderung entstehen aber auch kein Durchfluss möglich sein. Die Sperrwirkung ist erreicht. Bei einem Druckunterschied zwischen Ein- und Auslass (was normalerweise im Betrieb der Fall ist) kann dieser durch eine asymmetrische Anordnung der beiden Schraubenformen, bei der insbesondere ein Teil mit einem Drehsinn überragt, aufrecht erhalten werden. Somit wäre in diesem Falle die Sperrwirkung erzielt.In particular, it is possible to use such a pump unit as a check valve. This is done by periodically changing the offset between the two rotor elements. This causes the flow direction to change periodically. At a relatively high frequency of change, the pump unit thus acts as a check valve. Another way to achieve a check valve effect is to change the phase offset of the two rotor elements. This causes two rotor elements to passively form two helical shapes with the same pitch but opposite directions of rotation via the inertia. Depending on the phase offset, an asymmetrical arrangement of the two screw shapes can arise. With a symmetrical arrangement of the two screw shapes, in particular an equal division of the pump body into a part with a first direction of rotation and a second part of the same size with a different direction of rotation, no delivery would occur with no pressure difference between the pump inlet and pump outlet, but no flow would be possible either. The blocking effect has been achieved. If there is a pressure difference between the inlet and outlet (which is normally the case during operation), this can be maintained by an asymmetrical arrangement of the two screw shapes, in which one part in particular projects beyond one direction of rotation. In this case, the blocking effect would be achieved.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist jedes der beiden vorgesehen Rotorelemente mehrere Förderelemente wie Rotorschaufeln auf. Durch die Förderelemente sind Förderflächen ausgebildet, die auf das zu fördernde Medium aufgrund der Drehung der Rotorelemente eine Kraft ausüben und ein Fördern des Mediums bewirken. Vorzugsweise ist es möglich, die Stellung der Förderelemente des ersten Rotorelements relativ zu den Förderelementen des zweiten Rotorelements zu verändern. Je nach Stellung der Förderelemente zueinander sind unterschiedliche Förderflächen aktiv. Dies hat zur Folge, dass wenn beispielsweise die Förderflächen der Förderelemente des ersten Rotorelements aktiv sind, Fluid in eine Förderrichtung strömt und wenn die Förderflächen der Förderelemente des anderen Rotorelements aktiv sind, das Fluid in die entgegengesetzte Richtung strömt. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass beispielsweise bei gleicher Drehrichtung der beiden Rotorelemente je nach Strömungsrichtung das erste Rotorelement dem zweiten Rotorelement nacheilt oder umgekehrt.In a further preferred embodiment, each of the two rotor elements provided has a plurality of conveying elements such as rotor blades. The conveying elements form conveying surfaces which exert a force on the medium to be conveyed due to the rotation of the rotor elements and cause the medium to be conveyed. Preferably, it is possible to change the position of the conveying elements of the first rotor element relative to the conveying elements of the second rotor element. Depending on the position of the conveying elements relative to one another, different conveying surfaces are active. This has the consequence that, for example, when the conveying surfaces of the conveying elements of the first rotor element are active, fluid flows in one conveying direction and when the conveying surfaces of the conveying elements of the other rotor element are active, the fluid flows in the opposite direction. This can be achieved in particular in that, for example, when the two rotor elements rotate in the same direction, depending on the direction of flow, the first rotor element lags behind the second rotor element or vice versa.

Vorzugsweise ist es somit möglich, die Strömungsrichtung des durch die Pumpeneinheit gepumpten Fluids zu verändern, ohne die Rotationsrichtung der Rotorelemente zu verändern. Lediglich der Versatz der beiden Rotorelemente zueinander muss verändert werden. Dies kann auf einfache Weise dadurch erzielt werden, dass eines der Rotorelemente kurzfristig schneller oder langsamer als das andere Rotorelement gedreht wird und anschließend sich die beiden Rotorelemente wieder mit gleicher Drehgeschwindigkeit drehen. Hierdurch wird eine Veränderung des Versatzes und somit ein Verändern der Strömungsrichtung dadurch realisiert, dass andere Förderflächen der Förderelemente zumindest hauptsächlich aktiv sind. Auch können die Förderflächen der unterschiedlichen Förderelemente je nach Stellung zueinander gemeinsam jeweils eine Förderfläche mit unterschiedlicher Kontur ausbilden, so dass hierdurch die Strömungsrichtung verändert werden kann. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Pumpeneinheit handelt es sich somit insbesondere um eine Axialpumpe, wobei ein Variieren der Förderrichtung durch eine Phasendifferenz bzw. ein Ändern des Versatzes zwischen den Förderflächen realisiert wird.It is therefore preferably possible to change the flow direction of the fluid pumped through the pump unit without changing the direction of rotation of the rotor elements. Only the offset of the two rotor elements from one another needs to be changed. This can be achieved in a simple manner by briefly rotating one of the rotor elements faster or slower than the other rotor element and then rotating the two rotor elements again at the same rotational speed. This results in a change in the offset and thus a change in the direction of flow in that other conveying surfaces of the conveying elements are at least mainly active. The conveying surfaces of the different conveying elements can also form a conveying surface with a different contour depending on their position relative to one another, so that the direction of flow can be changed. This preferred embodiment of the pump unit is therefore in particular an axial pump, with the delivery direction being varied by a phase difference or a change in the offset between the delivery surfaces.

Insbesondere ist es möglich, eine derartige Pumpeneinheit auch als Sperrventil zu verwenden. Dies erfolgt dadurch, dass ein periodisches Ändern des Versatzes zwischen den beiden Rotorelementen erfolgt. Dies bewirkt ein periodisches Ändern der Strömungsrichtung. Bei einer relativ hohen Änderungsfrequenz wirkt die Pumpeneinheit somit als Sperrventil. Die Sperrwirkung kann auch erzielt werden, wenn die Förderflächen der Rotorelemente in die äußerste Kontraposition gebracht werden, also den größten Abstand zueinander haben. In diesem Fall genügt es, mit einer höheren Drehzahl zu drehen, somit wird der Flusswiderstand durch die Pumpe erhöht und eine Sperrwirkung erreicht. Hierbei sind die beiden aktiven Flächen der Förderelemente in einer Stellung angeordnet, in der keine der beiden aktiven Flächen eine bevorzugte Förderrichtung aufweist.In particular, it is possible to use such a pump unit as a check valve. This is done by periodically changing the offset between the two rotor elements. This causes the flow direction to change periodically. At a relatively high frequency of change, the pump unit thus acts as Check valve. The blocking effect can also be achieved if the conveying surfaces of the rotor elements are brought into the extreme contraposition, i.e. are at the greatest distance from one another. In this case it is sufficient to rotate at a higher speed, thus increasing the flow resistance through the pump and achieving a blocking effect. Here, the two active surfaces of the conveying elements are arranged in a position in which neither of the two active surfaces has a preferred conveying direction.

In besonders bevorzugter Ausführungsform überdecken sich die Förderelemente der beiden Rotorelemente in axialer Richtung zumindest teilweise. Zur Ausbildung einer gegebenenfalls gemeinsamen Förderfläche ist es bevorzugt, dass die Förderelemente aneinander anliegen und insofern eine Kontaktfläche zwischen den beiden Förderelementen besteht. Hierbei ist es möglich, dass beispielsweise die Förderelemente eines ersten der beiden Rotorelemente bezogen auf die Drehrichtung der beiden Rotorelemente an eine der Drehrichtung abgewandten oder der Drehrichtung zugewandten Seite der Förderelemente des anderen bzw. zweiten Rotorelements anliegen. Die Förderelemente des ersten Rotorelements eilen somit den Förderelementen des zweiten Rotorelements nach oder voraus. Die Kontaktflächen, an denen die Förderelemente aneinander anliegen, sind vorzugsweise kongruent zueinander ausgebildet, so dass ein flächiges abdichtendes Anliegen der beiden Förderelemente gewährleistet ist.In a particularly preferred embodiment, the conveying elements of the two rotor elements at least partially overlap in the axial direction. In order to form an optionally common conveying surface, it is preferred that the conveying elements rest against one another and that there is therefore a contact surface between the two conveying elements. It is possible here that, for example, the conveying elements of a first of the two rotor elements, based on the direction of rotation of the two rotor elements, rest on a side of the conveying elements of the other or second rotor element that is facing away from the direction of rotation or facing the direction of rotation. The conveying elements of the first rotor element thus lag behind or ahead of the conveying elements of the second rotor element. The contact surfaces on which the conveying elements rest against one another are preferably designed to be congruent to one another, so that a flat, sealing contact of the two conveying elements is ensured.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Pumpeneinheit ebenfalls zwei gesondert antreibbare Rotorelemente auf, die in bevorzugter Ausführungsform wiederum über zwei gesonderte Antriebsmotoren, insbesondere Elektromotoren angetrieben sind. Bei dieser Pumpeneinheit, bei der es sich um eine alternative Struktur der Axialpumpe handelt, wird das Verändern der Förderrichtung, d.h. das Verändern der Strömungsrichtung des Fluids dadurch realisiert, dass die relative Drehgeschwindigkeit der beiden Rotorelemente zueinander verändert wird. Erfindungsgemäß erfolgt hierbei kein Umkehren der Drehrichtung eines oder gar beider Rotorelemente, sondern lediglich ein Verändern der Relativgeschwindigkeit der beiden Rotorelemente zueinander. Beispielsweise wird ein erstes Rotorelemente schneller gedreht als das zweite Rotorelement, wodurch ein Fördern in eine Richtung, beispielsweise axial von links nach rechts erfolgt. Durch Verändern der Relativgeschwindigkeit, indem das zweite Rotorelement schneller als das erste Rotorelement gedreht wird, erfolgt eine Umkehr der Förderrichtung, beispielsweise einem Fördern des Fluids axial von rechts nach links. Die Förderflächen der Förderelemente sind hierbei derart ausgestaltet, dass in Abhängigkeit der relativen Drehgeschwindigkeit unterschiedliche Förderflächen aktiv sind und somit insbesondere ein Fördern des Fluids axial nach rechts oder links bewirken.In a further preferred embodiment, the pump unit also has two separately drivable rotor elements, which in a preferred embodiment are in turn driven by two separate drive motors, in particular electric motors. In this pump unit, which is an alternative structure of the axial pump, changing the delivery direction, i.e. changing the flow direction of the fluid, is achieved by changing the relative rotational speed of the two rotor elements to one another. According to the invention, there is no reversal of the direction of rotation of one or even both rotor elements, but only a change in the relative speed of the two rotor elements to one another. For example, a first rotor element is rotated faster than the second rotor element, which results in conveying in one direction, for example axially from left to right. By changing the relative speed by rotating the second rotor element faster than the first rotor element, the conveying direction is reversed, for example the fluid is conveyed axially from right to left. The conveying surfaces of the conveying elements are designed in such a way that different conveying surfaces are active depending on the relative rotational speed and thus in particular cause the fluid to be conveyed axially to the right or left.

Besonders bevorzugt ist es, dass eines der beiden Rotorelemente das andere Rotorelement zumindest teilweise umgibt. Insbesondere sind die beiden Rotorelemente koaxial zueinander angeordnet. Bei bevorzugt im Wesentlichen zylindrisch ausgestalteten Rotorelementen kann ein Rotorelement das andere vollständig umgeben. Je nach Förderrichtung dreht sich somit das innere Rotorelement schneller oder langsamer als das äußere Rotorelement. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist es bevorzugt, dass das äußere Rotorelement an seiner Innenseite erste aktive Flächen, insbesondere Kavitäten aufweist, die mit an der Außenseite des inneren Rotorelements vorgesehenen zweiten aktiven Flächen, insbesondere Kavitäten zusammenwirken. Diese Kavitäten bilden die Förderflächen aus, so dass je nach relativer Drehgeschwindigkeit der beiden Rotorelemente zueinander unterschiedliche Förderflächen wirksam bzw. aktiv sind. Insbesondere erfolgt je nach Förderrichtung ein Fördern des Fluids von den ersten in die zweiten Kavitäten oder von den zweiten in die ersten Kavitäten. Z. B. wird das Fluid von den ersten Kavitäten angesaugt und in die zweiten Kavitäten gefördert. Die zweiten Kavitäten stoßen das Fluid sodann aus. Bei entsprechender Änderung der Relativdrehgeschwindigkeit erfolgt ein umgekehrtes Fördern des Fluids.It is particularly preferred that one of the two rotor elements at least partially surrounds the other rotor element. In particular, the two rotor elements are arranged coaxially to one another. In the case of rotor elements that are preferably essentially cylindrical, one rotor element can completely surround the other. Depending on the conveying direction, the inner rotor element rotates faster or slower than the outer rotor element. In this preferred embodiment, it is preferred that the outer rotor element has first active surfaces, in particular cavities, on its inside, which interact with second active surfaces, in particular cavities, provided on the outside of the inner rotor element. These cavities form the conveying surfaces, so that different conveying surfaces are effective or active depending on the relative rotational speed of the two rotor elements. In particular, depending on the conveying direction, the fluid is conveyed from the first into the second cavities or from the second into the first cavities. For example, the fluid is sucked in from the first cavities and conveyed into the second cavities. The second cavities then expel the fluid. If the relative rotational speed changes accordingly, the fluid is conveyed in reverse.

Vorzugsweise sind sowohl die ersten als auch die zweiten Kavitäten derart ausgebildet, dass diese sich in axialer Richtung der Rotorelemente nur über einen Teil der axialen Breite der Rotorelemente erstrecken. Keine der Kavitäten ist somit in axialer Richtung durchgängig. Dies hat zunächst den Vorteil, dass ein definiertes Fördern von den ersten Kavitäten in die zweiten Kavitäten oder umgekehrt erfolgt.Preferably, both the first and the second cavities are designed such that they extend in the axial direction of the rotor elements only over a part of the axial width of the rotor elements. None of the cavities is therefore continuous in the axial direction. This initially has the advantage that a defined conveying takes place from the first cavities into the second cavities or vice versa.

Bei axial nicht durchgängigen Kavitäten, die vorzugsweise auch in Umfangsrichtung einen gewissen Abstand zueinander aufweisen, besteht ferner die Möglichkeit, die ersten und zweiten Kavitäten derart anzuordnen, dass keine Verbindung zwischen den Kavitäten besteht. Bei einem derartigen Anordnen der ersten Kavitäten auf Lücke zu den zweiten Kavitäten, bilden die beiden Rotorelemente ein Sperrventil.In the case of cavities that are not axially continuous and which preferably also have a certain distance from one another in the circumferential direction, it is also possible to arrange the first and second cavities in such a way that there is no connection between the cavities. When the first cavities are arranged in this way at a gap from the second cavities, the two rotor elements form a check valve.

Da bei den Pumpeneinheiten ein Verändern der Strömungsrichtung entweder durch Verändern der Phasenlage der Rotorelemente zueinander oder durch Verändern der relativen Drehgeschwindigkeit der Rotorelemente zueinander erfolgt, ist des Weiteren auch das Vorsehen von Ventilen und aufwendigen mechanischen Einrichtungen zur Veränderung der Förderrichtung nicht erforderlich. Insbesondere ist durch die erfindungsgemäßen Pumpeneinheiten eine kontinuierliche Änderung der Strömungsrichtung möglich. Bei bekannten mechanischen Einrichtungen erfolgt häufig ein diskretes Stellen der Ventile. Dies hat hohe Druckstöße im Fluidkreislauf zur Folge, die die Pumpeinrichtung, insbesondere die Lager belasten. Durch ein kontinuierliches Verändern der Förderrichtung erfolgt eine gezielte Dämpfung derartiger Druckstöße. Der Umschaltvorgang kann bei den erfindungsgemäßen Pumpen dynamisch erfolgen. Insofern ist ein Anpassen des Umschaltvorgangs an die vorherrschende Druck- bzw. Flussumgebung möglich. Dies ist bei diskreten Ventilen oder verstellbaren Schaufelwinkeln nicht möglich.Since the flow direction in the pump units is changed either by changing the phase position of the rotor elements to one another or by changing the relative rotational speed of the rotor elements to one another, the provision of valves and complex mechanical devices for changing the conveying direction is also not necessary. In particular, the pump units according to the invention a continuous change in the direction of flow is possible. In known mechanical devices, the valves are often adjusted discretely. This results in high pressure surges in the fluid circuit, which put a strain on the pump device, especially the bearings. By continuously changing the conveying direction, such pressure surges are specifically dampened. The switching process can take place dynamically in the pumps according to the invention. In this respect, it is possible to adapt the switching process to the prevailing pressure or flow environment. This is not possible with discrete valves or adjustable blade angles.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Pumpeneinheit um eine Pumpeneinheit beschrieben in DE 10 2013 223 890 A1 oder DE 10 2012 221 358 B3 .The pump unit is preferably a pump unit described in DE 10 2013 223 890 A1 or DE 10 2012 221 358 B3 .

Insbesondere bei Antrieben für Stellbewegungen, beispielsweise zur Bewegung eines Roboters, muss der gesamte Drehzahlbereich bei diesen Stellbewegungen in üblichen Aktuatorsystemen durchfahren werden. Durch den ständigen Kraftschluss über ein Getriebe kann ein Stillstand bzw. eine benötigte Leistung nur erreicht werden, indem die Drehzahlkurve auf und ab gefahren wird. Einzelne Bereiche weist dabei allerdings sehr niedrige Wirkungsgradwerte auf, da der Strom in diesem Bereich sehr hoch ist. Der Nachteil von Motor-Getriebe-Kombination bei bekannten Stillmotoren ist, dass das Drehmoment fix auf eine Drehzahl bezogen ist. Das limitiert eine optimale Verwendung der Stillmotoren, da beispielsweise die maximale Ausgangsleistung nur bei einer bestimmten Drehzahl erreicht werden kann. Es ist daher nicht möglich eine minimale Bewegung aus dem Stand mit der maximal möglichen Ausgangsleistung zu betreiben. Ähnliches gilt für die Dynamik der Bewegung bzw. bei den Bewegungsabläufen. Dieser Nachteil wird aufgehoben durch die erfindungsgemäße Aktuatoreinheit mit einer der vorgenannten beschriebenen Pumpeneinheit, da die Motoren der elektro-hydraulischen Pumpeneinheit einmalig pro Betrieb in den Drehzahlbereich beschleunigt werden. Durch die vorgenannten Pumpeneinheiten wird ein variabel übersetzbarer und entkoppelbarer Antrieb geschaffen. Durch die Pumpeneinheit ist das Übersetzungsverhältnis der elektrischen Energie über die hydraulische Energie hin zur Rotationsenergie veränderbar. Mit der Pumpeneinheit, welche die Fördermenge und den Druck einstellen kann und zusätzlich als Sperrventil wirken kann, ist es möglich, den Betriebsbereich für die Stellbewegung in einen Bereich zu verschieben, indem der Wirkungsgrad viel günstiger ist. Über die Sperrventilfunktion kann erst Kraft übertragen werden, wenn beispielsweise ein genügend großer Leistungsbereich zur Verfügung steht oder der Wirkungsgrad höher ist. Durch die Möglichkeit der Kraftentkopplung ist es nicht zwingend notwendig, dass bei Stillstand oder geringen Drehzahlen des Robotergelenkes der Motor ebenfalls stillsteht, somit kann bei sehr kleinen Bewegungen eine viel höhere Leistung und ein viel günstigerer Wirkungsgrad erreicht werden.Particularly in the case of drives for actuating movements, for example for moving a robot, the entire speed range must be traversed during these actuating movements in conventional actuator systems. Due to the constant adhesion via a gearbox, a standstill or the required power can only be achieved by driving the speed curve up and down. However, individual areas have very low efficiency values because the current in this area is very high. The disadvantage of a motor-gearbox combination in known silent engines is that the torque is fixed to a speed. This limits the optimal use of silent motors because, for example, the maximum output power can only be achieved at a certain speed. It is therefore not possible to operate a minimal movement from a standstill with the maximum possible output power. The same applies to the dynamics of the movement or the movement sequences. This disadvantage is eliminated by the actuator unit according to the invention with one of the pump units described above, since the motors of the electro-hydraulic pump unit are accelerated into the speed range once per operation. The aforementioned pump units create a drive that can be variably translated and decoupled. The pump unit can change the transmission ratio of the electrical energy via the hydraulic energy to the rotational energy. With the pump unit, which can adjust the delivery rate and pressure and can also act as a check valve, it is possible to shift the operating range for the actuating movement to a range in which the efficiency is much more favorable. Power can only be transmitted via the check valve function if, for example, a sufficiently large power range is available or the efficiency is higher. Due to the possibility of force decoupling, it is not absolutely necessary for the motor to also stand still when the robot joint is at a standstill or at low speeds, meaning that much higher performance and much more efficient efficiency can be achieved with very small movements.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem mindestens einen Aktuator um einen Linearaktuator. Dabei ist besonders bevorzugt, dass die minimale Länge der Aktuatoreinheit in Wesentlichen der Gehäuselänge entspricht und die maximale Länge der Aktuatoreinheit großer oder gleich der Summe aus der Gehäuselänge und dem Hub des mindestens einen Linearaktuators. Hierbei wird ein großer Hub der Aktuatoreinheit erreicht bei einer geringen Einbaugröße.The at least one actuator is preferably a linear actuator. It is particularly preferred that the minimum length of the actuator unit essentially corresponds to the housing length and the maximum length of the actuator unit is greater than or equal to the sum of the housing length and the stroke of the at least one linear actuator. Here, a large stroke of the actuator unit is achieved with a small installation size.

Vorzugsweise sind die mindestens zwei Linearaktuatoren relativ zum gemeinsamen Gehäuse in entgegengesetzte Richtungen bewegbar. Durch Vorsehen von zwei Linearaktoren, die in entgegengesetzte Richtungen bewegbar sind, erhöht sich der Hub bei gleichbleibender Einbaugröße. Dies ist möglich dadurch, dass die Aktuatoren unabhängig voneinander ausgebildet sind.Preferably, the at least two linear actuators can be moved in opposite directions relative to the common housing. By providing two linear actuators that can be moved in opposite directions, the stroke is increased while the installation size remains the same. This is possible because the actuators are designed independently of one another.

Vorzugsweise sind die mindestens zwei Linearaktuatoren entlang unterschiedlicher Achsen bewegbar. Dadurch wird ein großes Maß an Freiheit für die Einsatzmöglichkeiten der Aktuatoreinheit erreicht, da die Bewegung der mindestens zwei Linearaktuatoren unter einem Winkel, der 180° einschließen kann, erfolgen kann. Auch dies ist möglich dadurch, dass die mindestens zwei Aktuatoren unabhängig voneinander ausgebildet sind.The at least two linear actuators are preferably movable along different axes. This achieves a large degree of freedom in the possible uses of the actuator unit, since the movement of the at least two linear actuators can take place at an angle that can include 180°. This is also possible because the at least two actuators are designed independently of one another.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem mindestens einen Aktuator um einen Rotationsaktuator. Durch den Rotationsaktuator wird eine Drehbewegung erzeugt. Dabei ist besonders bevorzugt, dass bei Vorsehen von mindestens zwei Rotationsaktuatoren diese relativ zum gemeinsamen Gehäuse in entgegengesetzte Richtungen drehbar sind. Alternativ hierzu sind bei Vorsehen von mindestens zwei Rotationsaktuatoren diese relativ zum gemeinsamen Gehäuse in die gleiche Richtung drehbar. Besonders bevorzugt ist die Bewegung der mindestens zwei Rotationsaktuatoren relativ zum gemeinsamen Gehäuse änderbar durch die Veränderung der Fluidverbindung.Preferably the at least one actuator is a rotary actuator. A rotational movement is generated by the rotation actuator. It is particularly preferred that when at least two rotary actuators are provided, they can be rotated in opposite directions relative to the common housing. Alternatively, if at least two rotary actuators are provided, they can be rotated in the same direction relative to the common housing. Particularly preferably, the movement of the at least two rotary actuators relative to the common housing can be changed by changing the fluid connection.

Vorzugsweise weisen die mindestens zwei Rotationsaktuatoren keine gemeinsame Drehachse auf. Insbesondere können die Drehachsen der mindestens zwei Rotationsaktuatoren zueinander einen Winkel aufweisen der besonders bevorzugt 180° mit einschließt.Preferably, the at least two rotation actuators do not have a common axis of rotation. In particular, the axes of rotation of the at least two rotation actuators can have an angle to one another which particularly preferably includes 180°.

Insbesondere weist die Aktautoreinheit mindestens einen Linearaktuator auf und gleichzeitig mindestens einen Rotationsaktuator, wobei vorzugsweise Linearaktuator und Rotationsaktuator wie vorstehend beschrieben weitergebildet sind.In particular, the actuator unit has at least one linear actuator and at the same time at least one rotary actuator, with the linear actuator and rotary actuator preferably being developed as described above.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:

1a und 1b eine erfindungsgemäße Aktuatoreinheit ausgebildet als Linearaktuator mit gleichsinnig bzw. gegensinnig bewegbaren Aktuatoren,
2a und 2b eine erfindungsgemäße Aktuatoreinheit mit zueinander gewinkelten Linearaktuatoren,
3 eine erfindungsgemäße Aktuatoreinheit als Kraftübertragungselement,
4 eine erfindungsgemäße Aktuatoreinheit mit zwei Rotationsaktuatoren,
5 eine erfindungsgemäße Aktuatoreinheit mit zueinander gewinkelten Rotationsaktuatoren,
6 eine erste Ausführungsform der Pumpeneinheit,
7a, 7b und 7c eine alternative Ausführungsform der Pumpeneinheit und
8 eine weitere alternative Ausführungsform der Pumpeneinheit.

Show it:

1a and 1b an actuator unit according to the invention designed as a linear actuator with actuators that can be moved in the same direction or in opposite directions,
2a and 2 B an actuator unit according to the invention with linear actuators angled towards one another,
3 an actuator unit according to the invention as a force transmission element,
4 an actuator unit according to the invention with two rotary actuators,
5 an actuator unit according to the invention with rotation actuators angled relative to one another,
6 a first embodiment of the pump unit,
7a , 7b and 7c an alternative embodiment of the pump unit and
8th another alternative embodiment of the pump unit.

Die erfindungsgemäße Aktuatoreinheit ausgebildet als Linearaktuator 10 weist ein Gehäuse 12 auf. In dem Gehäuse 12 ist eine elektrische Pumpeneinheit 14 angeordnet, welche ein Druckmedium, bei dem es sich insbesondere um eine Hydraulikflüssigkeit handelt, in zwei Förderrichtungen fördern kann, angedeutet durch die Pfeile 16 und 18. Dabei wird durch die Pumpeneinheit 14 das Druckmedium bei einer Förderrichtung entsprechend dem Pfeil 16 von einer ersten Arbeitskammer 20 in einer zweite Arbeitskammer 22 gefördert. In der ersten Arbeitskammer 20 ist ein Kolbenelement 24 angeordnet, welches innerhalb der ersten Arbeitskammer 20 verschiebbar angeordnet ist. Mit dem ersten Kolbenelement 24 ist ein erster Aktuator 26 verbunden, wobei der Aktuator 26 durch eine Öffnung aus dem Gehäuse 12 hinausragt und so die Bewegung des ersten Kolbenelements 24 nach außen führt.The actuator unit according to the invention designed as a linear actuator 10 has a housing 12. An electric pump unit 14 is arranged in the housing 12, which can convey a pressure medium, which is in particular a hydraulic fluid, in two conveying directions, indicated by the arrows 16 and 18. The pump unit 14 pumps the pressure medium in one conveying direction conveyed according to the arrow 16 from a first working chamber 20 to a second working chamber 22. A piston element 24 is arranged in the first working chamber 20 and is arranged displaceably within the first working chamber 20. A first actuator 26 is connected to the first piston element 24, the actuator 26 protruding through an opening from the housing 12 and thus leading the movement of the first piston element 24 to the outside.

In der zweiten Arbeitskammer 22 ist ein zweites Kolbenelement 28 angeordnet, welches wiederum mit einem Aktuator 30 verbunden ist.A second piston element 28 is arranged in the second working chamber 22, which in turn is connected to an actuator 30.

Durch das erste Kolbenelement 24 wird die erste Arbeitskammer 20 in eine erste Kammer 32 und in eine zweite Kammer 34 unterteilt. Dabei stehen die erste Kammer 32 und die zweite Kammer 34 der ersten Arbeitskammer 20 nicht unmittelbar in Fluidverbindung. Insbesondere dichtet das erste Kolbenelement 24 die erste Kammer 32 von der zweiten Kammer 34 ab. Ebenso teilt das zweite Kolbenelement 28 die zweite Arbeitskammer 22 in eine erste Kammer 36 und eine zweite Kammer 38. Auch hier besteht keine unmittelbare Fluidverbindung zwischen der ersten Kammer 36 und der zweiten Kammer 38 der zweiten Arbeitskammer 22.The first piston element 24 divides the first working chamber 20 into a first chamber 32 and a second chamber 34. The first chamber 32 and the second chamber 34 of the first working chamber 20 are not directly in fluid communication. In particular, the first piston element 24 seals the first chamber 32 from the second chamber 34. Likewise, the second piston element 28 divides the second working chamber 22 into a first chamber 36 and a second chamber 38. Here, too, there is no direct fluid connection between the first chamber 36 and the second chamber 38 of the second working chamber 22.

Über einen Verbindungskanal 40 ist die zweite Kammer 34 der ersten Arbeitskammer 20 fluidisch verbunden mit der zweiten Kammer 38 der zweiten Arbeitskammer 22. Bei einer Förderrichtung entsprechend dem Pfeil 16 wird das Druckmedium von der ersten Kammer 32 der ersten Arbeitskammer 20 in die erste Kammer 36 der zweiten Arbeitskammer 22 gefördert. Hierdurch bewegen sich die Kolbenelemente entsprechend der Pfeile 42 und 44. Durch eine Bewegung der Kolbenelements 28 reduziert sich das Volumen der zweiten Kammer 38 der zweiten Arbeitskammer 22. Über den Ausgleichskanal 40 strömt überschüssiges Druckmedium in die sich vergrößerte zweite Kammer 34 der ersten Arbeitskammer 20. Hierbei handelt es sich um ein Vierkammersystem.The second chamber 34 of the first working chamber 20 is fluidly connected to the second chamber 38 of the second working chamber 22 via a connecting channel 40. With a conveying direction corresponding to the arrow 16, the pressure medium is transferred from the first chamber 32 of the first working chamber 20 into the first chamber 36 of the second working chamber 22 funded. As a result, the piston elements move according to the arrows 42 and 44. A movement of the piston element 28 reduces the volume of the second chamber 38 of the second working chamber 22. Excess pressure medium flows into the enlarged second chamber 34 of the first working chamber 20 via the compensation channel 40. This is a four-chamber system.

Wird die Förderrichtung umgekehrt und das Druckmedium entsprechend dem Pfeil 18 gefördert, kehrt sich ebenfalls die Bewegungsrichtung der Aktuatoren 26, 30 um und entspricht den Pfeilen 46 und 48. Somit bewegen sich die Aktuatoren der in der 1a gezeigten Aktuatoreinheit gleichsinnig.If the conveying direction is reversed and the pressure medium is conveyed according to arrow 18, the direction of movement of the actuators 26, 30 is also reversed and corresponds to arrows 46 and 48. The actuators thus move in the 1a actuator unit shown in the same direction.

In der 1b ist eine Aktuatoreinheit gezeigt, bei der sich die Aktuatoren gegensinnig bewegen. Gleiche Teile werden dabei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the 1b An actuator unit is shown in which the actuators move in opposite directions. The same parts are marked with the same reference numbers.

Bei einer Förderrichtung entsprechend dem Pfeil 18 bewegt sich der Aktuator 24 entsprechend dem Pfeil 53. Dabei wird Druckmedium von der Pumpeneinheit über einen Kanal 50 in die zweite Kammer 34 der ersten Arbeitskammer 20 gefördert. Überschüssiges Druckmedium der sich verkleinernden ersten Kammer 32 der ersten Arbeitskammer 20 wird über einen weiteren Kanal 52 in die zweite Kammer 38 der zweiten Arbeitskammer 22 gefördert. Aus der ersten Kammer 36 der zweiten Arbeitskammer 22 fördert wiederum die Pumpeneinheit 14 das Pumpmedium. Somit bewegt sich auch der Aktuator 30, jedoch entsprechend dem Pfeil 54 entgegen dem Aktuator 24.With a conveying direction corresponding to the arrow 18, the actuator 24 moves according to the arrow 53. In this case, pressure medium is conveyed from the pump unit via a channel 50 into the second chamber 34 of the first working chamber 20. Excess pressure medium in the shrinking first chamber 32 of the first working chamber 20 is conveyed into the second chamber 38 of the second working chamber 22 via a further channel 52. The pump unit 14 in turn delivers the pump medium from the first chamber 36 of the second working chamber 22. The actuator 30 thus also moves, but in accordance with the arrow 54 against the actuator 24.

Bei einer Umkehrung der Förderrichtung entsprechend dem Pfeil 16 kehren sich die jeweiligen Bewegungsrichtungen der Aktuatoren 26, 30 entsprechend den Pfeilen 56, 58 gerade um.When the conveying direction is reversed according to arrow 16, the respective ones reverse Directions of movement of the actuators 26, 30 according to the arrows 56, 58 straight around.

In den 1 erfolgt dabei die Bewegung der Aktuatoren 26, 30 entlang einer gemeinsamen Achse 59. Jedoch können sich die Aktuatoren auch entlang einer jeweiligen Achse bewegen die nicht identisch ist, insbesondere einen Versatz zueinander aufweisen und/oder zueinander einen Winkel. In 2a ist eine erfindungsgemäße Aktuatoreinheit gezeigt, bei der die jeweiligen Achsen 60, 62, entlang derer sich die Aktuatoren 26, 30 bewegen, einen Winkel von 180° zueinander einschließen. Auch beim Vorsehen eines Winkels zwischen den Bewegungsrichtungen der vorgesehenen Aktuatoren 26, 30 können sich diese sowohl wahlweise gleichsinnig oder gegensinnig bewegen.In the 1 The movement of the actuators 26, 30 takes place along a common axis 59. However, the actuators can also move along a respective axis that is not identical, in particular have an offset from one another and/or an angle from one another. In 2a an actuator unit according to the invention is shown, in which the respective axes 60, 62, along which the actuators 26, 30 move, enclose an angle of 180 ° to one another. Even when an angle is provided between the directions of movement of the provided actuators 26, 30, they can either move in the same direction or in opposite directions.

Insbesondere sind die Aktuatoreinheiten der 2 bis 5 schematisch dargestellt. Vorzugsweise sind diese Aktuatoreinheiten ausgebildet wie in 1 gezeigt.In particular, the actuator units are 2 until 5 shown schematically. These actuator units are preferably designed as in 1 shown.

In 2b bewegen sich die Linearaktuatoren 26, 30 ebenfalls entlang unterschiedlicher Achsen 64, 66, wobei diese Achsen 64, 66 einen Winkel α > 0° und α < 180° miteinander einschließen. Hierdurch wird eine erhebliche Variabilität für die Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemäßen Aktuatoreinheit erzielt. Insbesondere kann die Aktuatoreinheit mehr als zwei Arbeitskammern 20, 22 aufweisen, wobei diese weiteren Arbeitskammern ebenfalls ein Kolbenelement und insbesondere einen entsprechenden Aktuator aufweisen. Die weiteren Arbeitskammern sind dabei mit der ersten Arbeitskammer 20 bzw. der zweiten Arbeitskammer 22 parallel oder in Reihe geschaltet, so dass das Kolbenelement der weiteren Arbeitskammer eine gleiche oder entgegengesetzte Bewegung zu dem Kolbenelement der Arbeitskammer aufweist, zu der die weitere Arbeitskammer parallel oder in Reihe geschaltet ist. Hierdurch ist es möglich, eine Vielzahl gleichförmiger Bewegungen durch lediglich eine Aktuatoreinheit zu erzeugen.In 2 B The linear actuators 26, 30 also move along different axes 64, 66, these axes 64, 66 enclosing an angle α>0° and α<180° with one another. This achieves considerable variability in the possible uses of the actuator unit according to the invention. In particular, the actuator unit can have more than two working chambers 20, 22, these further working chambers also having a piston element and in particular a corresponding actuator. The further working chambers are connected in parallel or in series with the first working chamber 20 or the second working chamber 22, so that the piston element of the further working chamber has an equal or opposite movement to the piston element of the working chamber to which the further working chamber is parallel or in series is switched. This makes it possible to generate a large number of uniform movements using just one actuator unit.

Insbesondere weist die Pumpeneinheit 14 einen Ventil-/Drosselbetrieb auf. So kann zum Beispiel beim Einwirken einer Kraft auf den Aktuator 26, dargestellt durch den Pfeil 68, diese Kraft durch die Pumpeneinheit 14 im Drosselbetrieb reduziert werden, sodass am zweiten Aktuator 30 ebenfalls eine Kraft entsteht, dargestellt durch den Pfeil 70. Diese Kraft ist jedoch kleiner als die wirkende Kraft, dargestellt durch den Pfeil 68. Insbesondere ist das Verhältnis der einwirkenden Kraft und der erzeugten Kraft durch die Pumpeneinheit 14 variabel einstellbar. Alternativ hierzu kann auch eine Verstärkung der auf den Aktuator 26 einwirkenden Kraft entsprechend dem Pfeil 68 erfolgen. Hierdurch wird entsprechend durch den Aktuator 30 eine Kraft erzeugt, die größer ist als einwirkende Kraft. Das gleiche Prinzip funktioniert auf bei sich gegensinnig bewegenden Aktuatoren und ebenfalls bei der Verwendung von Rotationsaktuatoren, wobei in diesem Fall ein wirkendes Drehmoment übertragen, verstärkt oder abgeschwächt wird.In particular, the pump unit 14 has a valve/throttle operation. For example, when a force acts on the actuator 26, represented by the arrow 68, this force can be reduced by the pump unit 14 in throttling operation, so that a force is also created on the second actuator 30, represented by the arrow 70. However, this force is smaller than the acting force, represented by the arrow 68. In particular, the ratio of the acting force and the force generated by the pump unit 14 can be variably adjusted. Alternatively, the force acting on the actuator 26 can also be increased in accordance with the arrow 68. As a result, a force is generated by the actuator 30 that is greater than the acting force. The same principle works with actuators moving in opposite directions and also when using rotary actuators, in which case an acting torque is transmitted, amplified or weakened.

Im Ventilbetrieb der Pumpeneinheit 14 erfolgt eine Krafttrennung der beiden Aktuatoren 26, 30, sodass eine einwirkende Kraft 68 zu keiner resultierenden Kraft der zweiten Aktuators 30 führt.During valve operation of the pump unit 14, the force of the two actuators 26, 30 is separated, so that an acting force 68 does not lead to any resulting force of the second actuator 30.

Alternativ hierzu weist die Aktuatoreinheit zwei Rotationsaktuatoren 72, 74 auf, schematisch gezeigt in 4 und 5. Die Rotation der Rotationsaktuatoren 72, 74 wird erzeugt durch eine elektrische Pumpeneinheit 14. Dabei können die Rotationsaktuatoren 72, 74 entsprechend den Pfeilen 76, 78 gleichsinnig rotieren. Alternativ hierzu ist auch eine gegensinnige Rotation der beiden Rotationsaktuatoren 72, 74 möglich. Die Rotationsaktuatoren sind dabei vorzugsweise ebenfalls als Vierkammersystem aufgebaut, können jedoch auch mehr Kammern aufweisen.Alternatively, the actuator unit has two rotary actuators 72, 74, shown schematically in 4 and 5 . The rotation of the rotation actuators 72, 74 is generated by an electric pump unit 14. The rotation actuators 72, 74 can rotate in the same direction according to the arrows 76, 78. Alternatively, rotation of the two rotation actuators 72, 74 in opposite directions is also possible. The rotary actuators are preferably also constructed as a four-chamber system, but can also have more chambers.

Auch eignet sich eine Aktuatoreinheit mit zwei Rotationsaktuatoren als Kraftübertragungseinheit wie oben für die Linearaktuatoren beschrieben. Hierbei kann insbesondere ein variables Übersetzungsverhältnis erreicht werden durch den variablen Drosselbetrieb der Pumpeneinheit 14. So ist es beispielsweise möglich in Windrädern die erfindungsgemäße Aktuatoreinheit vorzusehen, welche zwei Rotationsaktuatoren als Kraftüberträger aufweist, wobei durch den variablen Drosselbetrieb sichergestellt werden kann, dass die Drehbewegung des Windrades optimal übersetzt wird, um stets im günstigsten Wirkungsgrad des Generators zu liegen. Insbesondere weisen die beiden Rotationsaktuatoren 72, 74 keine gemeinsame Welle auf.An actuator unit with two rotary actuators is also suitable as a force transmission unit, as described above for the linear actuators. In particular, a variable transmission ratio can be achieved by the variable throttling operation of the pump unit 14. For example, it is possible to provide the actuator unit according to the invention in wind turbines, which has two rotation actuators as force transmitters, whereby the variable throttling operation can ensure that the rotational movement of the wind turbine is optimal is translated in order to always be in the most favorable efficiency of the generator. In particular, the two rotary actuators 72, 74 do not have a common shaft.

Die Rotationsaktuatoren 72, 74 weisen darüber hinaus in besonderen Konfigurationen keine gemeinsame Drehachse auf. Insbesondere können die jeweiligen Drehachsen der Rotationsaktuatoren 72, 74 einen Winkel zueinander aufweisen einschließlich 180°, sodass bei 180° der zweite Rotationsaktuator 74 den ersten Rotationsaktuator 72 radial umgibt, wie in 5 dargestellt. Auch können die Rotationen der Rotationsaktuatoren 72, 74 gegensinnig wie dargestellt durch die Pfeile 80 und 82 oder gleichsinnig erfolgen.Furthermore, in special configurations, the rotation actuators 72, 74 do not have a common axis of rotation. In particular, the respective axes of rotation of the rotation actuators 72, 74 can have an angle to one another including 180°, so that at 180° the second rotation actuator 74 radially surrounds the first rotation actuator 72, as in 5 shown. The rotations of the rotary actuators 72, 74 can also take place in opposite directions, as shown by arrows 80 and 82, or in the same direction.

Die Pumpeneinheit 14 dargestellt in einer ersten Ausführungsform in 6 ist bevorzugt als Schraubenpumpe ausgebildet und weist zwei Rotorelemente 84, 86, welche von nicht dargestellten Antriebsmotoren angetrieben werden. Hierzu werden insbesondere zwei Antriebsmotoren vorgesehen, so dass das Rotorelement 84 unabhängig vom Rotorelement 86 angetrieben werden kann. Mit dem Rotorelement 84 ist unmittelbar ein erstes Förderelement 88 verbunden und mit dem Rotorelement 86 ist unmittelbar ein letztes Förderelement 90 verbunden. Zwischen dem ersten Förderelement 88 und dem letzten Förderelement 90 sind eine Vielzahl weiterer Förderelemente 92 angeordnet. Hierbei sind die Förderelemente 88, 90, 92 insbesondere dicht in axialer Richtung hintereinander angeordnet, so dass zwischen den Förderelementen 88, 90, 92 keine Spalten entstehen. Darüber hinaus sind die Förderelemente 88, 90, 92 relativ zueinander beweglich, so dass diese in eine andere Stellung gebracht werden können. Hierdurch wird durch die Förderelemente 88, 90, 92 ein schraubenförmiger Pumpkörper 94 ausgebildet.The pump unit 14 shown in a first embodiment in 6 is preferably designed as a screw pump and has two rotor elements 84, 86, which are driven by drive motors, not shown. For this purpose, two drive motors are provided in particular, so that the rotor element 84 is independent of the Rotor element 86 can be driven. A first conveying element 88 is directly connected to the rotor element 84 and a last conveying element 90 is directly connected to the rotor element 86. A large number of further conveying elements 92 are arranged between the first conveying element 88 and the last conveying element 90. Here, the conveying elements 88, 90, 92 are arranged in particular closely one behind the other in the axial direction, so that no gaps arise between the conveying elements 88, 90, 92. In addition, the conveying elements 88, 90, 92 are movable relative to one another so that they can be brought into a different position. As a result, a helical pump body 94 is formed by the conveying elements 88, 90, 92.

Eilt nun das erste Rotorelement 84 dem zweiten Rotorelement 86 voraus, wobei die Drehrichtung durch den Pfeil 89 festgelegt ist, so entsteht ein schraubenförmiger Pumpkörper 94 der in Blickrichtung 96 einen Drehsinn im Uhrzeigersinn aufweist. Die Förderrichtung ist demensprechend durch die Pfeile 48 angedeutet.If the first rotor element 84 now runs ahead of the second rotor element 86, the direction of rotation being determined by the arrow 89, a helical pump body 94 is created which has a clockwise direction of rotation in the viewing direction 96. The conveying direction is accordingly indicated by the arrows 48.

Die Förderrichtung der Pumpeneinheit 14 kann umgekehrt werden. Dabei ist die Drehrichtung des ersten und des zweiten Rotorelements identisch wie in 6 angezeigt durch den Pfeil 89. Jedoch eilt in diesem Fall das zweite Rotorelement 86, welches mit dem letzten Förderelement 90 verbunden ist, dem ersten Rotorelement 84, welches mit dem ersten Förderelement 88 verbunden ist, voraus. Somit weist der schraubenförmige Pumpkörper 94 in Blickrichtung 96 einen dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Drehsinn auf.The delivery direction of the pump unit 14 can be reversed. The direction of rotation of the first and second rotor elements is identical as in 6 indicated by the arrow 89. However, in this case, the second rotor element 86, which is connected to the last conveying element 90, leads the first rotor element 84, which is connected to the first conveying element 88. The helical pump body 94 thus has a direction of rotation opposite to the clockwise direction in the viewing direction 96.

Somit kann bei gleichbleibender Drehrichtung 89 der Rotorelemente 84, 86 die Förderrichtung 98 umgekehrt werden.Thus, the conveying direction 98 can be reversed while the direction of rotation 89 of the rotor elements 84, 86 remains the same.

Bei einer weiteren Ausführungsform (7a bis 7c), bei der es sich um eine schematische Darstellung einer Pumpeneinheit 14 zum axialen Pumpen von Fluid handelt, sind zwei Rotorelemente 100, 102 vorgesehen. Die Rotorelemente weisen jeweils als Schaufeln ausgebildete im Wesentlichen axial verlaufende Förderelemente 104, 106 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel überlappen sich die Förderelemente in axialer Richtung vollständig. Insofern sind je nach Stellung der Förderelemente zueinander unterschiedliche Förderflächen aktiv. In 7a werden beide Rotorelemente 100, 102 mit der gleichen Drehgeschwindigkeit entgegen des Uhrzeigersinns gedreht. Die Hauptfläche, durch die ein Fördern des Fluids erfolgt, ist somit jeweils die Förderfläche 108 der Förderelemente 104. Hierdurch erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel, wie durch die Pfeile 120 dargestellt, ein Fördern des Fluids in der unteren Ansicht der 7a von links nach rechts.In another embodiment ( 7a until 7c ), which is a schematic representation of a pump unit 14 for axial pumping of fluid, two rotor elements 100, 102 are provided. The rotor elements each have essentially axially extending conveyor elements 104, 106 designed as blades. In the exemplary embodiment shown, the conveying elements completely overlap in the axial direction. In this respect, different conveying surfaces are active depending on the position of the conveying elements relative to one another. In 7a Both rotor elements 100, 102 are rotated counterclockwise at the same rotational speed. The main surface through which the fluid is conveyed is therefore the conveying surface 108 of the conveying elements 104. As a result, in the illustrated embodiment, as shown by the arrows 120, the fluid is conveyed in the lower view of the 7a left to right.

Um die Förderrichtung zu verändern, wird entweder der Rotor 100 kurzfristig beschleunigt oder der Rotor 102 kurzfristig abgebremst. Hierdurch gelangen die beiden Rotoren 110, 112 über die in 7b dargestellte Zwischenstellung, in die in 7c dargestellte Stellung. Die Drehrichtung der beiden Rotoren entgegen dem Uhrzeigersinn bleibt beibehalten. Die Förderung des Fluids erfolgt nunmehr durch die Förderflächen 122 der Förderelemente 116. Aufgrund der Ausgestaltungen der Förderflächen erfolgt ein Fördern des Fluids in entgegengesetzte Richtung, d.h. in Richtung der Pfeile 124 in der unteren Darstellung der 7c, von rechts nach links, wobei keine Änderung der Drehrichtung erfolgt.In order to change the conveying direction, either the rotor 100 is accelerated briefly or the rotor 102 is braked briefly. As a result, the two rotors 110, 112 reach the in 7b intermediate position shown in 7c position shown. The counterclockwise direction of rotation of the two rotors remains the same. The fluid is now conveyed through the conveying surfaces 122 of the conveying elements 116. Due to the configuration of the conveying surfaces, the fluid is conveyed in the opposite direction, ie in the direction of the arrows 124 in the lower illustration 7c , from right to left, with no change in direction of rotation.

Da sich bei der in den 7a bis 7c dargestellten Ausführungsform der Pumpvorrichtung die beiden Rotorelemente 100, 112 stets in dieselbe Richtung drehen, ist es auch denkbar, dass nur der jeweils bezogen auf die Drehrichtung nacheilende Rotor angetrieben wird. In der in 7a dargestellten Stellung wäre es somit ausreichend, wenn das Rotorelement 120 angetrieben wird. In der in 7c dargestellten Stellung wäre es ausreichend, wenn das Rotorelement 100 angetrieben wird.Since the in the 7a until 7c In the illustrated embodiment of the pump device, the two rotor elements 100, 112 always rotate in the same direction, it is also conceivable that only the rotor that is lagging in relation to the direction of rotation is driven. In the in 7a In the position shown, it would therefore be sufficient if the rotor element 120 is driven. In the in 7c In the position shown, it would be sufficient if the rotor element 100 is driven.

Bei der weiteren bevorzugten Ausführungsform der Pumpeneinheit 14 ( 8), bei der es sich um eine Axialpumpe handelt, sind ebenfalls zwei Rotorelemente 130, 132 vorgesehen. Bei diesen Rotorelementen handelt es sich um im Wesentlichen zylindrisch aufgebaute Rotorelemente, die koaxial zueinander angeordnet sind. Das innere Rotorelement 130 ist hierbei vorzugsweise von dem äußeren Rotorelement 132 umgeben. Die Förderrichtung dieser Pumpeneinheit hängt von der relativen Drehgeschwindigkeit der beiden Rotorelemente 130, 132 zueinander ab, wobei die Drehrichtung stets unverändert bleibt.In the further preferred embodiment of the pump unit 14 ( 8th ), which is an axial pump, two rotor elements 130, 132 are also provided. These rotor elements are essentially cylindrical rotor elements that are arranged coaxially to one another. The inner rotor element 130 is preferably surrounded by the outer rotor element 132. The direction of delivery of this pump unit depends on the relative rotational speed of the two rotor elements 130, 132 to one another, with the direction of rotation always remaining unchanged.

Claims

Actuator unit (10) with an electric pump unit (14) arranged in a housing (12) for conveying a pressure medium, a first working chamber (20) formed in the housing (12) and a second working chamber (22) formed in the housing (12) and each a movable piston element (24, 28) arranged in both the first working chamber (20) and in the second working chamber (22), each piston element (24, 28) separating the respective working chamber (20, 22) into a first chamber (32 , 36) and a second chamber (34, 38), with at least one piston element (24, 28) at least one actuator (26, 30) is connected and wherein the pump unit (14) fluidly connects the first working chamber (20) to the second working chamber (22), characterized in that there is an increased pressure in the housing (12). is above the ambient pressure.

Actuator unit (10). Claim 1 , characterized in that the housing (12) is completely closed or in particular only has electrical supply lines and / or openings for the actuators (26, 30).

Actuator unit (10). Claim 1 or 2 , characterized in that the volume of the pressure medium essentially corresponds to the volume of the first working chamber (20) and the second working chamber (22).

Actuator unit (10) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the actuator unit (10) is designed to be valveless and in particular exclusively has the piston elements (24, 28) with the at least one actuator (26; 30) and the pump unit (14) as moving parts.

Actuator unit (10) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized by at least two actuators (26, 30).

Actuator unit (10). Claim 5 , characterized in that the actuators (26, 30) are designed independently of one another.

Actuator unit (10) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized by : - a fluid connection (40) between the second chamber (34) of the first working chamber (20) and the second chamber (38) of the second working chamber (22), and / or - a fluid connection (50) between the second chamber (34) of the first working chamber (20) and the first chamber (36) of the second working chamber (22) and a fluid connection (52) between the first chamber (32) of the first working chamber (20) and the second chamber (38) of the second Working chamber (22).

Actuator unit (10). Claim 7 , characterized in that the relative movement of at least two actuators (26, 30) to one another can be changed, in particular by changing the fluid connection.

Actuator unit (10) according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the pump unit (14) can convey the pressure medium in two conveying directions.

Actuator unit (10) according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the pump unit (14) has a generator operation, so that when the pressure medium flows back, electrical energy is generated by the pump unit (14) by an external force or an external torque.

Actuator unit (10) according to one of the Claims 1 until 10 , characterized in that the pump unit (14) has a valve and / or throttle operation, so that in the event of an external force or an external torque, the backflow of the pressure medium through the pump unit (14) in particular against the delivery direction in valve / throttle operation is reduced or prevented.

Actuator unit (10) according to one of the Claims 1 until 11 , characterized in that the pump unit (14) has at least two, in particular independently driven, conveying elements (84, 86, 110, 112) and the conveying direction (98) depends in particular on the phase offset of the at least two conveying elements (84, 86, 110, 112).

Actuator unit (10). Claim 12 , characterized in that the pump unit (14) has a plurality of, in particular, identically designed conveying elements (92), which have a phase offset from one another during operation, so that the plurality of conveying elements (92) form a helical pump body (94).

Actuator unit (10). Claim 12 or 13 , characterized in that the volume flow can be changed by changing the phase offset.

Actuator unit (10) according to one of the Claims 11 until 14 , characterized in that in valve and/or throttle operation, the reduction of the backflow can in particular be continuously adjusted by changing the phase offset.

Actuator unit (10) according to one of the Claims 1 until 15 , characterized in that the at least one actuator (26, 30) is a linear actuator.

Actuator unit (10). Claim 16 , characterized in that the minimum length of the actuator unit (10) essentially corresponds to the housing length and the maximum length of the actuator unit (10) is greater than or equal to the sum of the housing length and the stroke of the at least one linear actuator.

Actuator unit (10). Claim 16 or 17 , characterized in that the at least two linear actuators (26, 30) can be moved in opposite directions relative to the common housing.

Actuator unit (10) according to one of the Claims 16 until 18 , characterized in that the at least two linear actuators (26, 30) can be moved along different axes (60, 62, 66, 64).

Actuator unit (10) according to one of the Claims 1 until 15 , characterized in that the at least one actuator is a rotary actuator (72, 74).

Actuator unit (10). Claim 20 , characterized in that the at least two rotary actuators (72, 74) can be rotated in opposite directions (76, 78) relative to the common housing (12).

Actuator unit (10). Claim 20 or 21 , characterized in that the at least two rotation actuators (72, 74) do not have a common axis of rotation.

Actuator unit (10) according to one of the Claims 1 until 22 , characterized in that at least one actuator is designed as a linear actuator (26, 30) and at least one actuator is designed as a rotary actuator (72, 74).