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Die Erfindung betrifft einen Vibrationsantrieb gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus der
FR 1 212 419 A ist ein Vibrationsantrieb bekannt, welcher insgesamt vier Aktuatoren aufweist, welche jeweils von zwei gegenläufig eingebauten, einfachwirkenden Zylindern gebildet werden, so dass sie jeweils eine erste und eine zweite Fluidkammer aufweisen. Weiter ist ein Pulserzeugungsmittel vorgesehen, welches in Form einer Kolbenpumpe mit einer Kurbelwelle ausgebildet ist, welche insgesamt jeweils vier dritte und vier vierte Fluidkammern aufweist. Jede erste Fluidkammer ist an eine zugeordnete dritte Fluidkammer fluidisch angeschlossen. Jede zweite Fluidkammer ist an eine zugeordnete vierte Fluidkammer fluidisch angeschlossen.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie mit besonders hohem Druck betrieben werden kann. Weiter kann das Hubvolumen der Pulserzeugungsmittel problemlos verstellbar ausgebildet werden, so dass die Vibrationsstärke des Vibrationsantriebs verstellbar ist.
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Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass die Pulserzeugungsvorrichtung einen bezüglich einer ersten Drehachse drehbaren Rotor aufweist, welcher die wenigstens eine dritte und die wenigstens eine vierte Fluidkammer jeweils abschnittsweise begrenzt, wobei die Begrenzungskörper in dem Rotor linearbeweglich aufgenommen sind, wobei die Pulserzeugungsvorrichtung einen vom Rotor verschiedenen Kopplungskörper aufweist, wobei die Begrenzungskörper mit dem Kopplungskörper bewegungsgekoppelt sind. Hierdurch vereinfacht sich der Aufbau der Pulserzeugungsvorrichtung wesentlich. Weiter können in dem Rotor problemlos mehr als zwei Fluidkammern untergebracht werden. Dadurch können parallel mehrere Aktuatoren versorgt werden. Es ist aber auch denkbar, dass mehrere dritte bzw. vierte Fluidkammern parallel an eine erste bzw. zweite Fluidkammer angeschlossen sind. Hierdurch ergibt sich eine besonders kompakte Pulserzeugungsvorrichtung. Der Vibrationsantrieb ist zur Verwendung mit einem Druckfluid vorgesehen, bei dem es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeit und höchst vorzugsweise um Hydrauliköl handelt. Der erfindungsgemäße Vibrationsantrieb kann mit einem besonders hohen Druck des Druckfluids betrieben werden. Bei dem Aktuator handelt es sich vorzugsweise um einen linearen Aktuator, beispielsweise um einen hydraulischen Zylinder, insbesondere einen Gleichlaufzylinder.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Lage des Kopplungskörpers relativ zur ersten Drehachse verstellbar ist. Durch Verstellung des Kopplungskörpers kann das Hubvolumen der dritten und der vierten Fluidkammer verstellt werden. Dadurch ist die Vibrationsstärke des Vibrationsantriebs verstellbar. Die Lage des Kopplungskörpers ist vorzugsweise stetig verstellbar. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Vibrationsantriebs besteht gerade darin, dass diese besonders einfache Verstellbarkeit der Vibrationsstärke ermöglicht wird. Diese ist bei dem Vibrationsantrieb gemäß der
FR 1 212 419 A gerade nicht möglich, weshalb diese Bauform in der Praxis nicht anzutreffen ist. Vielmehr sind Vibrationsantriebe nach der Bauart der
US 4 068 595 A1 vorzufinden, bei denen die Vibrationsstärke durch Verstellung des Förderstroms einer Pumpe verstellbar ist, wobei die Vibrationsbewegung des Aktuators mittels gesonderter Ventile herbeigeführt wird, durch die auch die Vibrationsfrequenz einstellbar ist. Beim erfindungsgemäßen Vibrationsantrieb kann auf diese Ventile verzichtet werden, wobei trotzdem die Vibrationsstärke und die Vibrationsfrequenz einstellbar sind. Hierbei ist anzumerken, dass die Vibrationsfrequenz beim erfindungsgemäßen Vibrationsantrieb durch die Drehzahl des Rotors bestimmt wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Pulserzeugungsvorrichtung in der Art einer Axialkolbenpumpe ausgebildet ist, wobei die Begrenzungskörper von im Wesentlichen parallel zur ersten Drehachse beweglichen Kolben gebildet werden. Dem Fachmann ist bekannt, dass die Kolben einer Axialkolbenpumpe um bis zu 15° geneigt zur ersten Drehachse angeordnet sein können, um diverse funktionale Vorteile zu erreichen.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise ausgebildet ist, wobei der Kopplungskörper von einer Schrägscheibe gebildet wird, welche vorzugsweise bezüglich einer zweiten Drehachse schwenkbar ist, wobei die zweite Drehachse senkrecht zur ersten Drehachse ausgerichtet ist. Die Schrägscheibe hat vorzugsweise eine ebene Kopplungsfläche, welche in gleitendem Berührkontakt mit jeweils einem Ende der Kolben steht, höchst vorzugsweise jeweils über einen hydrostatisch abgestützten Gleitschuh.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Axialkolbenpumpe in Schrägachsenbauweise ausgebildet ist, wobei der Kopplungskörper von einer Antriebswelle gebildet wird, welche bezüglich einer dritten Drehachse drehbar ist, wobei die dritte Drehachse die erste Drehachse schneidet, wobei vorzugsweise der Winkel zwischen der ersten und der dritten Drehachse verstellbar ist. Die Bewegungskopplung zwischen der Antriebswelle und den Kolben erfolgt vorzugsweise jeweils über ein Kugelgelenk, dessen Gelenkmittelpunkt mit Abstand zur ersten Drehachse angeordnet ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Pulserzeugungsvorrichtung in der Art einer Flügelzellenpumpe ausgebildet ist, wobei die Begrenzungskörper von radial zur ersten Drehachse linearbeweglichen, plattenartigen Flügeln gebildet werden, wobei der Kopplungskörper von einem Hubring gebildet wird, welcher den Rotor umgibt, wobei er den Bewegungsweg der Begrenzungskörper nach radial außen begrenzt, wobei der Hubring die dritte und die vierte Fluidkammer abschnittsweise begrenzt, wobei der Hubring vorzugsweise quer zur ersten Drehachse verschiebbar ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Pulserzeugungsvorrichtung in der Art einer Radialkolbenpumpe ausgebildet ist, wobei die Begrenzungskörper von radial zur ersten Drehachse beweglichen Kolben gebildet werden, wobei der Kopplungskörper von einem Hubring gebildet wird, welcher den Rotor umgibt, wobei er den Bewegungsweg der Begrenzungskörper nach radial außen begrenzt. Der Hubring kann quer zur ersten Drehachse verschiebbar sein. Vorzugsweise ist der Hubring in bekannter Weise so ausgebildet, dass die Kolben bei einer Umdrehung des Rotors mehrere Hübe ausführen. Dadurch lässt sich eine besonders hohe Vibrationsfrequenz erreichen.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Volumina der wenigstens einen dritten und der wenigstens einen vierten Fluidkammer, welche demselben Aktuator zugeordnet sind, durch Drehung des Rotors gegenphasig verstellbar sind. Die oben angesprochene fluidische Verbindung der Fluidkammern bewirkt vorzugsweise, dass eine Volumenvergrößerung der ersten Fluidkammer mit einer Volumenverkleinerung der zugeordneten dritten Fluidkammer einhergeht und umgekehrt, wobei eine Volumenvergrößerung der zweiten Fluidkammer mit einer Volumenverkleinerung der zugeordneten vierten Fluidkammer einhergeht und umgekehrt.
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Es kann vorgesehen sein, dass jedem Aktuator eine erste und eine zweite Drehdurchführung in der Pulserzeugungsvorrichtung zugeordnet ist, wobei jede erste Drehdurchführung die betreffende erste Fluidkammer fluidisch mit der betreffenden wenigstens einen dritten Fluidkammer verbindet, wobei jede zweite Drehdurchführung die betreffende zweite Fluidkammer fluidisch mit der betreffenden wenigstens einen vierten Fluidkammer verbindet. Die genannten Fluidverbindungen bestehen vorzugsweise unabhängig von der Drehstellung des Rotors. Bei den oben angesprochenen Pumpenbauarten ist in der konventionellen Ausführung keine derartige Drehdurchführung vorhanden. Stattdessen ist bei einer konventionellen Pumpe eine Fluidverteilvorrichtung vorhanden, welche die dritte bzw. die vierte Fluidkammer abhängig von der Drehstellung des Rotors entweder mit einem Hochdruckanschluss oder mit einem Niederdruckanschluss fluidisch verbindet.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Rotor Bestandteil aller ersten und aller zweiten Drehdurchführungen ist. Hierdurch ergibt sich ein besonders kompakter Vibrationsantrieb, welcher überdies einfach herstellbar ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Drehdurchführung jeweils eine Ringnut aufweist, welche kreisringförmig um die erste Drehachse verläuft, wobei an einem anderen Teil der betreffenden Drehdurchführung eine Mündungsöffnung angeordnet ist, welche in die Ringnut einmündet. Hierdurch besteht unabhängig von der Drehstellung des Rotors eine Fluidaustauschverbindung zwischen der Ringnut und der Mündungsöffnung. Die Ringnut kann wahlweise ortsfest am Rotor oder ortsfest an einem Gehäuse der Pulserzeugungsvorrichtung angeordnet sein. Die Ringnut ist vorzugsweise in Richtung der ersten Drehachse offen ausgebildet, so dass die Mündungsöffnung dort einmünden kann. Es ist aber auch denkbar, dass die Ringnut radial zur ersten Drehachse offen ausgebildet ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass alle ersten und alle zweiten Drehdurchführungen einen gemeinsamen Dichtkörper aufweisen, wobei an dem Dichtkörper eine erste Dichtfläche angeordnet ist, welche an einer zweiten Dichtfläche am Rotor gleitbeweglich anliegt, wobei die erste und die zweite Dichtfläche rotationssymmetrisch bezüglich der ersten Drehachse ausgebildet sind. Die erste und die zweite Dichtfläche sind vorzugsweise eben ausgebildet, wobei sie senkrecht zur ersten Drehachse angeordnet sind. Der Dichtkörper ist bezüglich der ersten Drehachse vorzugsweise unverdrehbar und höchst vorzugsweise ortsfest angeordnet.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Ringnuten in der einen, ersten oder zweiten, Dichtfläche angeordnet sind, wobei die Mündungsöffnungen in der anderen, zweiten oder ersten, Dichtfläche angeordnet sind. Hierdurch können alle Ringnuten gemeinsam durch den Dichteingriff zwischen der ersten und der zweiten Dichtfläche auf einfache Weise abgedichtet werden. Vom Schutz soll auch eine Ausführungsform erfasst sein, bei der zumindest eine, vorzugsweise alle Mündungsöffnungen innerhalb einer jeweils zugeordneten Ringnut angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform sind sowohl an der ersten als auch an der zweiten Dichtfläche Ringnuten angeordnet.
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Es kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine dritte und die wenigstens eine vierte Fluidkammer jeweils an einen zugeordneten ersten Fluidkanalabschnitt fluidisch angeschlossen sind, welcher im Rotor verläuft, wobei er zur zugeordneten Drehdurchführung führt. Die Drehdurchführungen sind vorzugsweise über einen zweiten Fluidkanalabschnitt mit der jeweils zugordneten ersten bzw. zweiten Fluidkammer fluidisch verbunden, wobei der zweite Fluidkanalabschnitt höchst vorzugsweise ortsfest im Vibrationsantrieb angeordnet ist.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine grobschematische Ansicht eines Vibrationsantriebs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine Vorderansicht des Dichtkörpers nach 1;
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3 eine perspektivische Ansicht eines ersten Rotorteils gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
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4 eine perspektivische Schnittansicht eines zweiten Rotorteils der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine grobschematische Ansicht eines Vibrationsantriebs 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Vibrationsantrieb 10 umfasst vorliegend einen einzigen Aktuator 20, wobei auch mehrere Aktuatoren 20 zum Einsatz kommen können. Der Aktuator 20 führt eine lineare Bewegung aus, wobei er in Form eines hydraulischen Gleichlaufzylinders ausgebildet ist. Er hat eine erste und eine zweite Fluidkammer 21, 22, die von einem Gehäuse 25, einem linearbeweglichen Kolben 23 und einer fest mit dem Kolben 23 verbundenen Kolbenstange 24 begrenzt werden. Die Kolbenstange 24 durchsetzt dabei in jeder Stellung des Kolbens 23 die erste und die zweite Fluidkammer 21; 22. Die Volumina der ersten und der zweiten Fluidkammer 21; 22 ändern sich bei einer Verschiebung des Kolbens 23 gegenphasig, d.h. wenn sich das Volumen der ersten Fluidkammer 21 verkleinert, vergrößert sich das Volumen der zweiten Fluidkammer 22 und umgekehrt. Beim vorliegenden Gleichlaufzylinder ist die Summe der Volumina der ersten und der zweiten Fluidkammer 21; 22 in jeder Stellung des Kolbens 23 gleich. In der Folge kann der Vibrationsantrieb 10 im Wesentlichen in Form eines geschlossenen Hydraulikkreises ausgebildet werden. Ein Tank 75 mit einem Vorrat an Druckfluid ist einzig zum Ausgleich von Leckagen erforderlich. Der Tank 75 kann dementsprechend klein ausgeführt werden.
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Weiter umfasst der Vibrationsantrieb 10 eine Pulserzeugungsvorrichtung 30, welche vorliegend in Form einer Axialkolbenpumpe 72 ausgebildet ist, die wiederum in Schrägscheibenbauweise ausgeführt ist. Wie eingangs beschrieben, sind auch andere Bauformen von hydraulischen Pumpen verwendbar.
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Die Pulserzeugungsvorrichtung 30 umfasst ein Gehäuse 36, welches vorliegend grobschematisch in Form einer durchgezogenen Linie dargestellt ist. Das Gehäuse 36 umgrenzt einen Innenraum 39, der im Wesentlichen fluiddicht abgeschlossen ist. In dem Innenraum 39 ist ein Rotor 31 aufgenommen. Der Rotor ist mittels einem oder mehrerer Drehlager 37 an dem Gehäuse 36 bezüglich einer ersten Drehachse 32 drehbar gelagert. Das Drehlager 37 ist vorzugsweise in Form eines Radialwälzlagers ausgebildet, wobei es beispielsweise als Kegelrollenlager ausgebildet ist. Der Rotor 30 umfasst eine Antriebswelle 35, welche mit einem Antriebszapfen 38 aus dem Gehäuse 36 herausragt. Der Antriebszapfen 38 kann beispielsweise mit einem (nicht dargestellten) Elektro- oder Verbrennungsmotor in Drehantriebsverbindung gebracht werden, um den Rotor 31 in Drehbewegung zu versetzen, so dass der Aktuator 20 eine Vibrationsbewegung, also eine periodisch hin- und hergehende Bewegung, ausführt. Die Antriebswelle 35 kann als gesondertes Bauteil ausgeführt sein, welches drehfest mit dem verbleibenden Rotor 31 verbunden ist. Es ist aber auch möglich, den Rotor 31 einstückig auszubilden.
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In dem Rotor 31 sind vorliegend zwei Begrenzungskörper 71 linearbeweglich aufgenommen, die bezüglich der ersten Drehachse 32 um 180° gegenüberliegend angeordnet sind, wobei sie den gleichen Abstand zur ersten Drehachse 32 aufweisen. Der Rotor 31 ist in 1 im Längsschnitt dargestellt, wobei die Schnittebene durch die erste Drehachse 32 verläuft. Die Begrenzungskörper 71 sind vorliegend als kreiszylindrische Kolben ausgebildet, welche jeweils in einer fluiddicht angepassten Zylinderbohrung 76 im Rotor 31 aufgenommen sind. Die Zylinderbohrung 76 ist vorliegend parallel zur ersten Drehachse 32 ausgerichtet, wobei sie auch leicht geneigt zu dieser angeordnet sein kann. Die Begrenzungskörper 71 begrenzen mit der zugeordneten Zylinderbohrung 76 jeweils eine dritte bzw. eine vierte Fluidkammer 33; 34. Die Volumina der dritten und der vierten Fluidkammer 33; 34 ändern sich bei einer Drehung des Rotors 31 gegenphasig. Dabei ist die Summe der Volumina der dritten und der vierten Fluidkammer 33; 34 in jeder Drehstellung des Rotors 31 gleich. Anzumerken ist, dass noch weitere Paare von Begrenzungskörpern 71 vorhanden sein können, welche außerhalb der Schnittebene von 1 angeordnet sind. Diese können parallel an den vorliegenden Aktuator 20 angeschlossen sein, wobei es auch denkbar ist, dass sie jeweils an einen weiteren (nicht dargestellten) Aktuator angeschlossen sind. Diese zusätzlichen Paare von Begrenzungskörpern sind vorzugsweise identisch zu dem in 1 sichtbaren Paar von Begrenzungskörpern 71 ausgebildet.
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Die Begrenzungskörper 71 ragen jeweils in jeder Drehstellung des Rotors 31 mit einem Ende aus dem Rotor 31 heraus, wobei sie dort gleitbeweglich an einer ebenen Kopplungsfläche 77 des Kopplungskörpers 70 anliegen. In 1 ist der Übersichtlichkeit halber ein unmittelbarer Berührkontakt zwischen den Begrenzungskörpern 71 und der Kopplungsfläche 77 dargestellt. Es versteht sich, dass an dieser Stelle vorzugsweise die allgemein üblichen Gleitschuhe zum Einsatz kommen, welche hydrostatisch an der Kopplungsfläche 77 abgestützt sind, so dass Verschleiß vermieden wird. Beim vorliegenden Vibrationsantrieb 10 kann auf die bekannte Rückholvorrichtung für die Begrenzungskörper 71 in der Regel verzichtet werden, da die aus dem Rotor 31 ausfahrenden Begrenzungskörper 71 durch das vom Aktuator 11 zurückfließende Druckfluid ohnehin gegen die Kopplungsfläche 77 gedrückt werden.
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Der Kopplungskörper 70 ist vorliegend in Form einer Schrägscheibe ausgebildet, welche bezüglich einer zweiten Drehachse 41 schwenkbar gelagert ist. Die zweite Drehachse 41 ist senkrecht zur ersten Drehachse 32 ausgerichtet, wobei sie diese vorzugsweise schneidet. Damit ist die zweite Drehachse 41 senkrecht zur Zeichenebene der 1 ausgerichtet. Die ebene Kopplungsfläche 77 ist vorzugsweise parallel zur zweiten Drehachse 41 ausgerichtet. Wenn der Rotor 31 in Drehbewegung versetzt wird, liegen die Begrenzungskörper 71 in jeder Drehstellung des Rotors 31 an der Kopplungsfläche 77 an, so dass eine Drehung des Rotors 31 mit einer Hubbewegung der Begrenzungskörper 71 einhergeht. Der Neigungswinkel der Kopplungsfläche 77 zur ersten Drehachse 32 kann beispielsweise mittels eines hydraulischen Schwenkzylinders 42 stetig verstellt werden. Wenn der Winkel zwischen der Kopplungsfläche 77 und der ersten Drehachse 32 90° beträgt, führen die Begrenzungskörper 71 keine Hubbewegung aus, wenn sich der Rotor 31 dreht. In der Folge steht der Aktuator 20 still. Bei jedem anderen Winkel findet eine Hubbewegung der Begrenzungskörper 71 statt. Dabei ist das Hubvolumen der dritten und der vierten Fluidkammer 33; 34 abhängig vom Winkel zwischen der Kopplungsfläche 77 und der ersten Drehachse 32.
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An dem Ende des Rotors 31, welches vom Kopplungskörper 70 abgewandt ist, liegt ein Dichtkörper 60 fluiddicht am Rotor 31 an. Der Dichtkörper 60 ist fest 63 mit dem Gehäuse 36 verbunden, wobei er einstückig mit dem Gehäuse 36 ausgebildet sein kann. Vorzugsweise wir jedoch ein gesonderter, plattenartiger Dichtkörper 60 verwendet, welcher fest mit dem Gehäuse 36 verbunden ist. Im Gegensatz zu einer konventionellen Axialkolbenpumpe ist der Dichtkörper 60 bei der vorliegenden Pulserzeugungsvorrichtung Bestandteil einer ersten und einer zweiten Drehdurchführung 51; 52. Die erste Drehdurchführung 51 bewirkt, dass die erste Fluidkammer 21 in jeder Drehstellung des Rotors 31 mit der zugeordneten dritten Fluidkammer 33 fluidisch verbunden ist. Die zweite Drehdurchführung 52 bewirkt, dass die zweite Fluidkammer 22 in jeder Drehstellung des Rotors 31 mit der zugeordneten vierten Fluidkammer 34 fluidisch verbunden ist. Die entsprechenden Fluidverbindungen sind vorzugsweise so ausgestaltet, dass mit Ausnahme von Leckagen kein Druckfluid entweichen kann, wobei in dem Fluidpfad keine Ventile oder sonstige Einbauten vorhanden sind, welche die Strömung des Druckfluids behindern.
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Die genannten Fluidpfade, welche der ersten und der zweiten Drehdurchführung 51; 52 zugeordnet sind, sind jeweils aus einem ersten Fluidkanalabschnitt 55, einer Ringnut 53 und einem zweiten Fluidkanalabschnitt 56 zusammengesetzt. Der erste Fluidkanalabschnitt verläuft im Rotor 31 von einer zugeordneten Zylinderbohrung 76 zu einer ersten Dichtfläche 61 am Rotor 31. Die erste Dichtfläche 61 ist rotationsymmetrisch bezüglich der ersten Drehachse 32 ausgebildet, wobei sie vorzugsweise eben ausgebildet und senkrecht zur ersten Drehachse 32 ausgerichtet ist. Der erste Fluidkanalabschnitt 55 mündet vorzugsweise mit einer langlochförmigen Mündungsöffnung (Nr. 54 in 2) in die erste Dichtfläche 61 ein. Die Querschnittsfläche der ersten Mündungsöffnung 54 ist vorzugsweise etwas kleiner ausgebildet als die Querschnittsfläche der Zylinderbohrung 76, so dass der Rotor 31 vom Fluiddruck in der Zylinderbohrung 76 mit seiner zweiten Dichtfläche 62 gegen die erste Dichtfläche 61 am Dichtkörper 60 gedrückt wird. Die zweite Dichtfläche 62 ist derart fluiddicht an die erste Dichtfläche 61 angepasst, dass dort im Betrieb bis auf geringe Leckagen im Wesentlichen kein Druckfluid entweichen kann. Die verschiedenen Ringnuten 53 haben ausgehend von der ersten Dichtfläche 61 in Richtung der ersten Drehachse 32 jeweils eine konstante Tiefe, wobei sie kreisringförmig um die erste Drehachse 32 herum verlaufen (siehe auch 2). Die verschiedenen Ringnuten 53 haben jeweils einen anderen Kreisdurchmesser, so dass sie fluiddicht voneinander abgegrenzt sind. Die Ringnuten 53 sind jeweils zur zugeordneten Mündungsöffnung 54 hin offen, so dass Druckfluid vom ersten Fluidkanalabschnitt 55 über die zugeordnete Mündungsöffnung 54 in die zugeordnete Ringnut 53 einströmen kann und umgekehrt. An die Ringnut 53 ist jeweils ein zweiter Fluidkanalabschnitt 56 angeschlossen, welcher als Fluidleitung ausgebildet ist, die zumindest abschnittsweise als Rohrleitung oder als Druckschlauch ausgebildet ist.
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Wenn der Dichtkörper 60 wie vorliegend als gesonderte Dichtplatte ausgebildet ist, umfasst der zweite Fluidkanalabschnitt eine erste Bohrung 64, welche den Dichtkörper 60 ausgehend vom Grund der betreffenden Ringnut 53 in Richtung der ersten Drehachse 32 durchsetzt.
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Wie bereits angesprochen ist die vorliegende Pulserzeugungsvorrichtung 30 als geschlossener hydraulischer Kreis ausgebildet. Aufgrund von Leckagen kann Druckfluid aus diesem geschlossenen Kreis entweichen. Dieser wird vorzugsweise fortlaufend ersetzt, um einen einwandfreien Betrieb der Pulserzeugungsvorrichtung 30 zu ermöglichen. Hierfür ist eine gesonderte Speisepumpe 73 vorgesehen, welche beispielsweise als Zahnradpumpe ausgebildet sein kann, wobei sie Druckfluid aus einem Tank 75 ansaugt. Alle zweiten Fluidkanalabschnitte 56 sind parallel über jeweils ein zugeordnetes Rückschlagventil 74 an die Druckseite der Speisepumpe 73 angeschlossen. Das Rückschlagventil 74 ist so eingebaut, dass jeweils nur ein Fluidstrom von der Speisepumpe 73 zum jeweils zugeordneten zweiten Fluidkanalabschnitt 56 erfolgen kann, nicht aber in die Gegenrichtung. Der Förderdruck der Speisepumpe 73 ist vorzugsweise so klein ausgelegt, dass diese ausschließlich in diejenigen zweiten Fluidkanalabschnitte 56 fördern kann, welche den jeweils aus dem Rotor 31 ausfahrenden Begrenzungskörpern 71 zugeordnet sind.
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2 zeigt eine Vorderansicht des Dichtkörpers 60 nach 1, wobei die erste Dichtfläche 61 sichtbar ist. In der ersten Dichtfläche 61 sind die jeweils kreisringförmig um die erste Drehachse 32 verlaufenden Ringnuten 53 angeordnet. Am Grund jeder Ringnut 53 mündet jeweils die bereits angesprochene erste Bohrung 64 ein, welche Bestandteil des zweiten Fluidkanalabschnitts ist. Die verschiedenen ersten Bohrungen 64 sind vorzugsweise an unterschiedlichen Stellen um die erste Drehachse 32 herum angeordnet, so dass sie genügend großen Abstand zueinander aufweisen, welcher zum Anschluss des verbleibenden zweiten Fluidkanalabschnitts ausreicht. Im Übrigen ist die Lage der ersten Bohrungen 64 am Umfang der betreffenden Ringnut 53 frei wählbar.
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Weiter sind in 2 die bereits angesprochenen Mündungsöffnungen 54 der ersten Fluidkanalabschnitte 55 eingezeichnet. Der Übersichtlichkeit halber wurde gegenüber 1 eine um 90° gedrehte Stellung des Rotors zugrundegelegt, damit die Mündungsöffnungen 54 die ersten Bohrungen 64 nicht überdecken. Die Mündungsöffnungen 54 sind jeweils langlochartig ausgebildet, wobei sie vorzugsweise dem kreisförmigen Verlauf der zugeordneten Ringnut 53 folgen. Die Breite der Mündungsöffnungen 54 in radialer Richtung bezüglich der ersten Drehachse 32 ist im Wesentlichen gleich der Breite der betreffenden Ringnut 53 ausgebildet, wobei die Mündungsöffnung vorzugsweise mittig über der zugeordneten Ringnut 53 angeordnet ist. Die Breite aller Ringnuten 53 ist vorzugsweise gleich ausgeführt.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Rotorteils 81 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die zweite Ausführungsform ist bis auf die nachfolgend beschriebenen Unterschiede identisch zur ersten Ausführungsform ausgebildet, wobei in den 3 bzw. 4 und in den 1 bzw. 2 gleiche bzw. sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind.
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Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich in erster Linie dadurch von der ersten Ausführungsform, dass die Ringnuten 53 am Rotor 31 angeordnet sind. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass mehr, beispielsweise acht, Zylinderbohrungen 76 vorhanden sind, so dass entsprechend mehr Ringnuten 53 erforderlich sind, die entsprechend viel Bauraum in radialer Richtung benötigen.
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Der Rotor 31 umfasst ein erstes Rotorteil 81, welches in der Art einer Zylindertrommel ausgebildet ist. In der Mitte hat das erste Rotorteil 81 eine Aufnahmebohrung 83, welche zur drehfesten Aufnahme einer gesonderten Antriebswelle ausgebildet ist. Um die erste Drehachse 32 herum sind vorliegend insgesamt acht kreiszylindrische Zylinderbohrungen 76 angeordnet, welche parallel zur ersten Drehachse 32 angeordnet sind. Die Zylinderbohrungen 76 werden stirnseitig vom zweiten Rotorteil (Nr. 82 in 4) überdeckt, an dem die Ringnuten 53 angeordnet sind.
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Jede Zylinderbohrung 76 wird von einer zugeordneten, radial zur ersten Drehachse 32 verlaufenden Nut 84 gekreuzt, so dass Druckfluid aus der Zylinderbohrung 76 in die zugeordnete radial Nut 84 strömen kann und umgekehrt. Die radialen Nuten 84 haben vorzugsweise jeweils eine konstante Tiefe und eine konstante Breite. Ihre Länge in radialer Richtung ist vorliegend identisch ausgebildet, sie kann aber auch je nach Lage der betreffenden Ringnut unterschiedlich ausgebildet sein.
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Die Außenumfangsfläche des ersten Rotorteils 81 ist kreiszylindrisch bezüglich der ersten Drehachse 32 ausgebildet. Die Zylinderbohrungen 76 und die radialen Nuten münden jeweils in eine erste Anlagefläche 86 am ersten Rotorteil 81 ein. Die erste Anlagefläche 86 ist eben ausgebildet und senkrecht zur ersten Drehachse 32 angeordnet.
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4 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines zweiten Rotorteils 82 der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die entsprechende Schnittebene ist so gewählt, dass sie die erste Drehachse 32 enthält. Das zweite Rotorteil 82 liegt mit seiner ebenen zweiten Anlagefläche 87 an der ersten Anlagefläche (Nr. 86 in 3) des ersten Rotorteils an, wobei es fest mit diesem verbunden ist. Die ebene zweite Dichtfläche 62 ist auf der von der zweiten Anlagefläche 87 abgewandten Seite des zweiten Rotorteils 82 angeordnet, wobei sie parallel zur zweiten Anlagefläche 87 angeordnet ist.
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Vorliegend sind in der zweiten Dichtfläche 62 insgesamt acht Ringnuten 53 vorgesehen, so dass jeder Zylinderbohrung (Nr. 76 in 3) eine Ringnut 53 zugeordnet ist. Die Ringnuten 53 sind wiederum kreisringförmig bezüglich der ersten Drehachse 32 ausgebildet, wobei ihre Tiefe in Richtung der ersten Drehachse 32 konstant ausgebildet ist. In den Grund einer jeden Ringnut 53 mündet jeweils eine zweite Bohrung 85 ein, welche das zweite Rotorteil 82 in Richtung der ersten Drehachse 32 durchsetzt. Auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten Rotorteils 82 mündet die zweite Bohrung 85 jeweils in eine zugeordnete radiale Nut (Nr. 84 in 3) ein, so dass jede Zylinderbohrung (Nr. 76 in 3) an eine zugeordnete Ringnut 53 fluidisch angeschlossen ist.
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Gegenüber der ersten Ausführungsform entfallen die Ringnuten an dem Dichtkörper, dort sind nur noch die ersten Bohrungen (Nr. 64 in 1, 2) angeordnet, welche nunmehr jeweils in eine zugeordnete Ringnut 53 am zweiten Rotorteil 82 einmünden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vibrationsantrieb
- 20
- Aktuator
- 21
- erste Fluidkammer
- 22
- zweite Fluidkammer
- 23
- Kolben
- 24
- Kolbenstange
- 25
- Gehäuse des Aktuators
- 30
- Pulserzeugungsvorrichtung
- 31
- Rotor
- 32
- erste Drehachse
- 33
- dritte Fluidkammer
- 34
- vierte Fluidkammer
- 35
- Antriebswelle
- 36
- Gehäuse
- 37
- Drehlager
- 38
- Antriebszapfen
- 39
- Innenraum
- 40
- Schrägscheibe
- 41
- zweite Drehachse
- 42
- Schwenkzylinder
- 51
- erste Drehdurchführung
- 52
- zweite Drehdurchführung
- 53
- Ringnut
- 54
- Mündungsöffnung
- 55
- erster Fluidkanalabschnitt
- 56
- zweiter Fluidkanalabschnitt
- 60
- Dichtkörper
- 61
- erste Dichtfläche
- 62
- zweite Dichtfläche
- 63
- feste Verbindung zwischen Dichtkörper und Gehäuse
- 64
- erste Bohrung
- 70
- Kopplungskörper
- 71
- Begrenzungskörper
- 72
- Axialkolbenpumpe
- 73
- Speisepumpe
- 74
- Rückschlagventil
- 75
- Tank
- 76
- Zylinderbohrung
- 77
- Kopplungsfläche
- 81
- erstes Rotorteil
- 82
- zweites Rotorteil
- 83
- Aufnahmebohrung
- 84
- radiale Nut
- 85
- zweite Bohrung
- 86
- erste Anlagefläche
- 87
- zweite Anlagefläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- FR 1212419 A [0002, 0006]
- US 4068595 A1 [0006]
