DE19643649C1

DE19643649C1 - Positioning drive converting fluid energy into mechanical force

Info

Publication number: DE19643649C1
Application number: DE1996143649
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Homann
Original assignee: HOMANN WERNER DIPL ING FH
Current assignee: HOMANN WERNER DIPL ING FH
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 1998-02-19
Anticipated expiration: 2016-10-23

Abstract

An outer force transmission casing (9) surrounds the expansion chamber (1) and is made of a flexible but not stretchable thread material. It is anchored to the axial ends of the expansion chamber for the exertion of axial tractive forces when the expansion chamber widens radially. The thread material of the outer casing is formed with an endless thread. It bulges outwards between a set of rigid rings (6) and pulls the ends, connected to two draw anchors (2,3), together. There is a spring (7) inside the casing which urges the two ends apart.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb zu Umwand lung der Energie eines Fluids in eine mechanische Kraft.The invention relates to an actuator for conversion the energy of a fluid into a mechanical force.

Aus der EP 0 261 721 A2 ist ein hydraulisch oder alternativ auch pneumatisch versorgter Stellantrieb der vorgenannten Art bekannt, bei welchem eine innere, im wesentlichen rohrförmige Expansionskammer aus einem elastisch-nachgiebi gen Material besteht, das bei einer Beaufschlagung der Expansionskammer mit einem durch das Fluid vermittelten Innendruck eine im wesentlichen radial ausgerichtete Ver formung erfährt. Diese Verformung der Expansionskammer wird durch eine äußere Kraftübertragungshülle begrenzt, welche die Expansionskammer umgibt und aus einem flexiblen, jedoch nicht streckbaren Fadenmaterial besteht, das an den axialen Enden der Expansionskammer verankert ist. Bei der radialen Aufweitung der Expansionskammer wirken daher als Folge der nicht streckbaren Materialeigenschaften der Kraftübertra gungshülle axial gegeneinander ausgerichtete Kräfte auf die Enden der Expansionskammer ein, die somit in axiale Zug kräfte übersetzt werden. Bei dem bekannten Stellantrieb besteht das Fadenmaterial aus Einzelfäden oder auch aus Mehrfachfäden, die zu Strängen oder Litzen gebündelt sind. Diese Einfach- oder Mehrfachfäden sind mit gegenläufigen Spiralen unter einem Neigungswinkel von etwa 50° bis 80° gegen die Achse der Expansionskammer zu einem Netzwerk zu sammengefaßt, das an den Fadenüberkreuzungen eine relative Winkelverschiebung der Fäden bei der Aufweitung der Expansionskammer erlaubt. Die Fäden sind im übrigen mit ihren Enden an Zugankern befestigt, die mit den Enden der Expansionskammer kraftschlüssig verbunden sind.EP 0 261 721 A2 describes a hydraulic or alternative also pneumatically powered actuator of the aforementioned Kind known in which an inner, essentially tubular expansion chamber made of an elastic-elastic material exists that is applied when the Expansion chamber with one mediated by the fluid Internal pressure is a substantially radially oriented ver undergoes formation. This deformation of the expansion chamber will bounded by an outer power transmission sleeve, which surrounds the expansion chamber and is made of a flexible, however non-stretchable thread material that exists on the axial Ends of the expansion chamber is anchored. In the radial Expansion of the expansion chamber therefore act as a result of non-stretchable material properties of the power transmission axially aligned forces on the Ends of the expansion chamber, which is thus in axial tension forces are translated. In the known actuator the thread material consists of single threads or of Multiple threads bundled into strands or strands. These single or multiple threads are in opposite directions Spirals at an angle of inclination of approximately 50 ° to 80 ° against the axis of the expansion chamber to form a network summarized, that a relative at the thread crossings Angular displacement of the threads when the Expansion chamber allowed. The threads are also with their ends attached to tie rods that are connected to the ends of the Expansion chamber are non-positively connected.

Aus der CH-A-462 374 ist ein zur Betätigung von Prothesen und gelähmten Gliedmaßen als künstlicher pneumatischer Muskel definierter Stellantrieb bekannt, bei dem eine ent sprechende Expansionskammer mit einem Gummirohr ausgebildet ist. In der Wandung des Gummirohres sind parallel zu der Rohrachse verlaufende Fäden aus einem nicht streckbaren Material eingebettet. Durch eine Befestigung der Fäden an endseitigen Kraftübertragungsteilen des Gummirohres können axiale Zugkräfte vermittelt werden, sobald das Gummirohr mit Druckluft aufgeweitet wird. Zur Begrenzung der Aufwei tung sind auf das Gummirohr noch eine oder mehrere Ringe aufgesetzt, wodurch das wirksame Arbeitsvolumen des Gummi rohres in miteinander kommunizierende Einzelkammern unter teilt wird.From CH-A-462 374 is one for the actuation of prostheses and paralyzed limbs as an artificial pneumatic Muscle-defined actuator is known, in which an ent speaking expansion chamber formed with a rubber tube is. In the wall of the rubber tube are parallel to that Threads running from a non-stretchable tube axis Material embedded. By attaching the threads to end power transmission parts of the rubber tube can axial tensile forces are imparted as soon as the rubber tube is expanded with compressed air. To limit the amount There are one or more rings on the rubber tube put on, creating the effective working volume of the rubber pipes in communicating individual chambers is shared.

Aus der JP-A-58-081 205 ist für einen ähnlichen, dabei hydraulisch betriebenen Stellantrieb bekannt, anstelle einer Einbettung der axial nicht streckbaren Einzelfäden in das elastisch-nachgiebige Material der Expansionskammer diese Einzelfäden an der Außenseite der Expansionskammer anzuordnen. Die Fäden sind mittels Klemmbändern zusammen mit den Enden der Expansionskammer an endseitigen Zugankern verklemmt, die dabei noch durch eine im Innern der Expan sionskammer angeordnete Spiralfeder gegeneinander und gegen den Fluiddruck vorgespannt werden. Die Spiralfeder erfüllt dabei den Zweck, die Zuganker und damit die Expansionskammer in ihre Ausgangsposition zurückzubringen.From JP-A-58-081 205 is there for a similar one hydraulically operated actuator known instead embedding the axially non-stretchable individual threads in the resilient material of the expansion chamber these single threads on the outside of the expansion chamber to arrange. The threads are together by means of clamping bands with the ends of the expansion chamber at the end tie rods jammed by one inside the expan sionskammer arranged spiral spring against each other and against the fluid pressure are biased. The coil spring fulfilled the purpose, the tie rods and thus the expansion chamber to bring them back to their starting position.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb der vorstehend abgehandelten Ausbildung bereitzustellen, bei welchem die bei der Erzeugung des Innendruckes erhaltene radiale Aufweitung der Expansionskammer auf die Achse des Stellantriebes präzise und damit unter Vermeidung einer Streuwirkung konzentriert wird, so daß die Druckenergie des Fluids entsprechend optimal in die antriebsmäßig genutzten Axialkräfte übersetzt wird.The invention has for its object an actuator to provide the training dealt with above, in which the one obtained when the internal pressure was generated radial expansion of the expansion chamber on the axis of the Actuator precise and thus avoiding a Scattering effect is concentrated so that the pressure energy of the Fluids optimally used in the drive Axial forces is translated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Stellantrieb in der Ausbildung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved with an actuator solved in the training according to claim 1.

Bei einem Stellantrieb dieser Ausbildung stellt die Verwen dung eines Endlosfadens als Fadenmaterial für die äußere Kraftübertragungshülle sicher, daß die radiale Aufweitung der Expansionskammer eine völlig vergleichmäßigte Verteilung über die gesamte Kraftübertragungshülle erfährt, auch wenn der Innendruck über die Länge der Expansionskammer unregel mäßig verteilt werden sollte oder sich ein örtlich unter schiedliches Materialverhalten ergibt, das insbesondere an den axialen Einspannenden der Expansionskammer im Verhältnis zu ihrem mittigen Bereich im Dauerbetrieb des Stellantriebes auftreten kann. Jede örtliche Belastungsspitze wird als Folge der endlosen Hin- und Herführung des Fadenmaterials unmittelbar ausgeglichen, und dieser Ausgleich erfährt über die bevorzugt formschlüssig ausgebildete Verbindung der endseitigen Zuganker mit der Expansionskammer eine Konzen tration auf die Antriebsachse des Stellantriebes. Die mit der Zuleitung eines Fluids in die Expansionskammer erzeugte Druckenergie wird daher entsprechend optimal in die mit dem Stellantrieb genutzten axialen Zugkräfte übersetzt, wobei diese optimale Übersetzung vom Beginn der radialen Aufwei tung der Expansionskammer an vorherrscht, weil dabei die anfängliche, axial verlaufende Linienberührung des Faden materials eine entsprechend günstige Kraftübersetzung ergibt.With an actuator of this training, the Verwen Endless thread as thread material for the outer Power transmission sleeve sure that the radial expansion the expansion chamber a completely even distribution experienced over the entire power transmission envelope, even if the internal pressure is irregular over the length of the expansion chamber should be moderately distributed or located locally different material behavior results, in particular in relation to the axial clamping ends of the expansion chamber to their central area in continuous operation of the actuator can occur. Every local peak is considered Follow the endless back and forth of the thread material immediately balanced, and this balance is experienced through the preferably form-fitting connection of the end tie rod with the expansion chamber a Konzen tration on the drive axis of the actuator. With the supply of a fluid generated in the expansion chamber Print energy is therefore optimally in the with the Actuator used translated axial tensile forces, where this optimal translation from the beginning of the radial proof expansion chamber prevails because the initial, axial line contact of the thread materials a correspondingly favorable power transmission results.

Die Verwendung eines Endlosfadens als Fadenmaterial für die äußere Kraftübertragungshülle ergibt daneben den Vorteil einer einfachen Fertigungsmöglichkeit, da die Hin- und Herführung des Endlosfadens mit der abwechselnden Umlenkung an den beiden endseitigen Zugankern maschinell mit einfach sten Mitteln zu realisieren ist. Gleichzeitig kann bei dieser Hin- und Herführung des Endlosfadens die Dicke der für die Expansionskammer bereitgestellten mehrlagigen Umhüllung eine entsprechend einfache Einstellung und Regu lierung erfahren. Damit ist auch die Höhe der mit dem Stellantrieb zu übertragenden mechanischen Kraft im Verhält nis zu dem durch das Fluid vermittelten Innendruck ent sprechend optimal beeinflußbar, so daß bei Vorgabe eines übereinstimmenden Sicherheitsfaktors Stellantriebe mit verschieden großen Leistungen ohne weiteres garantiert werden können. Dabei wird gleichzeitig ein größerer Frei heitsgrad hinsichtlich der Materialauswahl für den Endlos faden erhalten, wobei sich diese Materialauswahl an den herkömmlichen Vorstellungen orientiert und somit hauptsäch lich Kunststoffasern, wie bspw. Aramid- oder PE-Fasern, Kohlenstoffasern, Mischfasern usw. in Betracht kommen, auch in der Ausbildung von Mehrfachfäden oder Litzen.The use of a continuous thread as thread material for the outer power transmission sleeve also gives the advantage a simple manufacturing option, since the back and forth Production of the continuous thread with the alternate deflection mechanically with simple on the two end tie rods most means to be realized. At the same time this back and forth of the filament the thickness of the multi-layer provided for the expansion chamber Wrapping a correspondingly simple setting and regu experience. This is also the height of the Actuator to mechanical force to be transferred in the ratio ent to the internal pressure mediated by the fluid speaking optimally influenceable, so that when a matching safety factor with actuators different sizes of services are guaranteed can be. At the same time, a larger free space becomes available Degree of material selection for the endless receive thread, whereby this selection of materials to the oriented to conventional ideas and thus mainly Lich plastic fibers, such as aramid or PE fibers, Carbon fibers, mixed fibers, etc. come into consideration, too in the formation of multiple threads or strands.

Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Stellantriebes kann weiter optimiert werden, wenn gemäß einer entsprechend vorteilhaften Ausbildung die Expansionskammer durch un elastische Ringkörper, die über die äußere Kraftübertragungs hülle mit einem gleichen gegenseitigen Abstand übergeschoben sind, in miteinander kommunizierende Einzelkammern unter teilt ist, deren radiale Aufweitung zwischen den endseitigen Zugankern auf den axialen Zwischenraum zwischen den entlang der Antriebsachse mit einem gleichen gegenseitigen Abstand aneinandergereihten Ringkörpern begrenzt ist. Mit dieser Unterteilung wird für die Expansionskammer eine Erhöhung des Sicherheitsfaktors erhalten sowie gleichzeitig eine Vergrößerung des Freiheitsgrades bei der Auswahl des Faden materials. Die Anordnung solcher Ringkörper, die zweckmäßig aus dem gleichen Material bestehen wie der Endlosfaden, kann problemlos insbesondere dann erfolgen, wenn die Zug anker die beanspruchte Ausbildung mit den sternförmig angeordneten Umlenkarmen aufweisen, weil es dann möglich ist, nach dem Abschluß des Wickelvorganges des Endlosfadens die Ringkörper mit einer zu der Antriebsachse gekippten Ausrichtung über solche Umlenkarme überzuschieben und sie dann längs der Antriebsachse in ihre endgültige Lage zu bringen.The efficiency of the actuator according to the invention can be further optimized if according to a corresponding advantageous training the expansion chamber by un elastic ring body, which is via the external power transmission cover with the same mutual distance are in separate communicating chambers is divided, the radial expansion between the ends Tie rods on the axial space between the the drive axis with the same mutual distance lined up ring bodies is limited. With this Subdivision becomes an increase for the expansion chamber of the safety factor as well as one Increasing the degree of freedom when selecting the thread materials. The arrangement of such ring bodies, which is appropriate made of the same material as the continuous thread, can easily be done especially when the train anchor the claimed training with the star-shaped have arranged deflecting arms because it is then possible is, after completing the winding process of the continuous thread the ring body with a tilted to the drive axis Pushing alignment over such deflection arms and them then along the drive axis to its final position bring.

Bezüglich des für die radiale Aufweitung der Expansionskam mer benutzten Fluids ergeben sich grundsätzlich keine Beschränkungen, vielmehr kann dafür jedes Fluid verwendet werden, das am Anwendungsort des Stellantriebes zur Ver fügung steht. Demzufolge wird als Arbeitsfluid hauptsächlich Druckluft oder ein anderes Druckgas und Hydrauliköl oder ein anderes flüssiges Medium in Betracht kommen. Die damit erreichbare Ansprech- und Taktzeit des Stellantriebes steht dabei in einem Verhältnis zu der zu übertragenden Kraft, die ihrerseits abhängig ist von der mit der äußeren Kraft übertragungshülle erzielbaren Verkürzung der Arbeitslänge des Stellantriebes entlang der Antriebsachse. Unter prakti schen Erwägungen sollte die Verkürzung der Arbeitslänge bevorzugt bei etwa 10 bis 20% liegen. Für diesen Wert wird berücksichtigt, daß die maximale Verkürzung der Arbeitslänge bei einem theoretischen Wert von etwa 36% liegt. Wenn die Verkürzung der Arbeitslänge bspw. mit diesem Wert von etwa 10 bis 20% vorgegeben wird, dann kann gleichzeitig die Ansprechzeit des Stellantriebes mit der Maßnahme optimal verkürzt werden, daß der in der Expansionskammer dabei vorhandene, für die Aufweitung der Expansionskammer unge nutzte Totraum von etwa 90 bis 80% mit einem schwimmend angeordneten Kernmaterial ausgefüllt wird, das somit an der Aufweitung der Expansionskammer nicht teilnehmen soll. Das Einbringen eines solchen Kernmaterials in die Expansions kammer kann unproblematisch vor ihrer Verbindung mit den Zugankern und damit noch vor dem Wickelvorgang des Endlos fadens erfolgen. Dabei sollte gleichzeitig in der Expansions kammer noch eine zwischen den beiden Zugankern verspannte Spiralfeder untergebracht werden, welche vorrangig dazu dient, das Kernmaterial innerhalb der Expansionskammer zu zentrieren und seine Berührung mit der Innenwand der Expan sionskammer zu verhindern.Regarding that for the radial expansion of the expansion came There are basically no fluids used Restrictions, rather any fluid can be used for this be that at the application site of the actuator for ver is standing. As a result, it is mainly used as a working fluid Compressed air or another compressed gas and hydraulic oil or another liquid medium can be considered. The one with it achievable response and cycle time of the actuator in relation to the force to be transmitted, which in turn depends on the one with the external force transmission envelope achievable shortening of the working length of the actuator along the drive axis. Under Prakti considerations should shorten the working length are preferably about 10 to 20%. For this value takes into account that the maximum shortening of the working length is at a theoretical value of about 36%. If the Shortening the working length, for example, with this value of approximately 10 to 20% is specified, then the Response time of the actuator with the measure optimal be shortened that the expansion chamber existing, for the expansion of the expansion chamber used dead space of around 90 to 80% with a floating arranged core material is filled, which is thus at the Expansion of the expansion chamber should not take part. The Introduction of such a core material into the expansion chamber can be easily connected to the Anchoring and thus before winding the endless thread. It should be in the expansion at the same time chamber another braced between the two tie rods Coil spring can be accommodated, which primarily to do so serves to close the core material within the expansion chamber center and its contact with the inner wall of the expan prevention chamber.

Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Stell antriebes ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die in der Zeichnung schema tisch dargestellt ist. Es zeigtOther features and advantages of the Stell invention drive result from the following description of a preferred embodiment, the schematic in the drawing is shown table. It shows

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht des Stellan triebes in seiner Ausgangsposition, Fig. 1 is a partially sectioned view of the Stellan drive at its home position,

Fig. 2 eine entsprechende Ansicht des Stellantriebes in seiner Arbeitsposition, Fig. 2 is a corresponding view of the actuator in its working position,

Fig. 3 eine Schnittansicht des Stellantriebes nach der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 3 is a sectional view of the actuator according to the line III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine Schnittansicht des Stellantriebes nach der Linie IV-IV in Fig. 2 und Fig. 4 is a sectional view of the actuator along the line IV-IV in Fig. 2 and

Fig. 5 eine Schnittansicht des Stellantriebes nach der Linie V-V in Fig. 2. Fig. 5 is a sectional view of the actuator according to the line VV in Fig. 2.

Für die in der Zeichnung schematisch dargestellte Ausfüh rungsform eines Stellantriebes, mit dem eine Umwandlung der Energie eines Fluids in eine mechanische Kraft realisierbar ist, ist die dafür bereitzustellende Versorgungsquelle für das Arbeitsfluid nicht gezeigt. Als Arbeitsfluid wird bspw. Druckluft verwendet, die dann am Arbeitsort des Stellan triebes über eine angeschlossene Versorgungsleitung heran geführt wird.For the embodiment shown schematically in the drawing tion form of an actuator with which a conversion of the Energy of a fluid can be realized in a mechanical force is the supply source to be provided for the working fluid not shown. For example, as a working fluid. Compressed air is used, which is then at the Stellan's place of work drive over a connected supply line to be led.

Der Stellantrieb ist mit einer rohrförmigen Expansionskam mer 1 ausgebildet, die an ihren beiden Enden durch den axialen Mittelteil von zwei Zugankern 2 und 3 verschlossen ist. Die beiden Zuganker 2, 3 sind mit den Enden der Expan sionskammer 1 formschlüssig verbunden. Jede der beiden Formschlußverbindungen 4 und 5 ist damit erhalten, daß das über dem axialen Mittelteil des zugeordneten Zugankers 2, 3 übergeschobene Rohrende mit einem Faden mehrfach so stark umwickelt ist, daß bei dem maßgeblichen Arbeitsdruck der Expansionskammer 1 der Formschluß mit den Zugankern 2, 3 nicht zerstört wird und eine Dichtheit der Expansionskammer 1 ge währleistet ist. Der Formschluß kann bei niedrigen Arbeits drücken auch durch einen Kraftschluß ersetzt sein, wobei seine spezielle Ausbildung auch durch andere Maßnahmen verwirklicht werden kann.The actuator is formed with a tubular expansion chamber 1 , which is closed at both ends by the axial central part of two tie rods 2 and 3 . The two tie rods 2 , 3 are positively connected to the ends of the expansion chamber 1 . Each of the two form-fitting connections 4 and 5 is thus obtained in that the tube end pushed over the axial central part of the associated tie rod 2 , 3 is wrapped with a thread several times so that the form-fitting connection with the tie rods 2 , 3 occurs at the relevant working pressure of the expansion chamber 1 is not destroyed and a tightness of the expansion chamber 1 is guaranteed GE. The positive connection can also be replaced by a frictional connection at low work pressures, and its special training can also be achieved by other measures.

Die Expansionskammer 1 ergibt das eigentliche Stellglied des Stellantriebes und besteht dafür aus einem elastisch-nach giebigen Material, welches nach der Zuleitung der Druckluft oder sinngemäß eines anderen Arbeitsfluids über einen der beiden Zuganker 2, 3 durch den damit an die Innenwand der Expansionskammer 1 vermittelten Innendruck eine im wesent lichen radial ausgerichtete Verformung erfährt. Diese Ver formung ist in Fig. 2 für eine Ausführungsform des Stell antriebes veranschaulicht, bei welcher die Expansionskammer 1 durch übergeschobene Ringkörper 6, die über die wirksame Länge der Expansionskammer 1 mit einem gleichen gegenseiti gen Abstand aneinandergereiht sind, in miteinander kommuni zierende Einzelkammern 1′ unterteilt ist, deren radiale Aufweitung somit auf den axialen Zwischenraum zwischen den Ringkörpern 6 begrenzt ist. In der Expansionskammer 1 ist eine Spiralfeder 7 angeordnet, welche zwischen den beiden Zugankern 2, 3 verspannt ist und ein Kernmaterial 8 umgibt, das in der Expansionskammer 1 schwimmend angeordnet ist und in deren Ausgangsposition durch die Spiralfeder 7 berüh rungsfrei mit der Innenwand der Expansionskammer 1 gehalten wird. Die Spiralfeder 7 erfüllt somit die Aufgabe, das Kernmaterial 8 im Innern der Expansionskammer 1 zu zentrie ren und seine schwimmende Anordnung bei der Zuleitung der Druckluft sicherzustellen. Durch die fortlaufende Linien berührung der Spiralfeder 7 mit der Innenwand der Expansionskammer wird gleichzeitig garantiert, daß sich das Arbeitsfluid gleichmäßig in die Einzelkammern 1′ ver teilt und somit diese Einzelkammern 1′ eine gemeinsame Auf weitung erfahren können. Bei dieser Aufweitung übernimmt das Kernmaterial 8 lediglich die passive Rolle der Ausfül lung eines Totraumes, der bei der Füllung der Expansions kammer 1 mit dem Arbeitsfluid für die Verformung des ela stisch-nachgiebigen Materials nicht benotigt wird. Der anfängliche Nutzraum sollte zweckmäßig auf etwa 10 bis 20% des gesamten Füllvolumens der Expansionskammer beschränkt sein, um ein sicheres und gleichzeitig wirtschaftliches Arbeiten des Stellantriebes zu garantieren.The expansion chamber 1 gives the actual actuator of the actuator and consists of an elastic-compliant material which, after the supply of compressed air or, analogously, another working fluid via one of the two tie rods 2 , 3 by the internal pressure thus imparted to the inner wall of the expansion chamber 1 undergoes a radially oriented deformation. This deformation is illustrated in Fig. 2 for an embodiment of the actuating drive, in which the expansion chamber 1 by pushed ring body 6 , which are lined up over the effective length of the expansion chamber 1 with the same mutual distance, in communicating individual chambers 1 ' is divided, the radial expansion of which is thus limited to the axial space between the ring bodies 6 . In the expansion chamber 1 , a coil spring 7 is arranged, which is clamped between the two tie rods 2 , 3 and surrounds a core material 8 , which is arranged floating in the expansion chamber 1 and in its starting position by the coil spring 7 without contact with the inner wall of the expansion chamber 1 is held. The spiral spring 7 thus fulfills the task of centering the core material 8 inside the expansion chamber 1 and ensuring its floating arrangement in the supply of compressed air. By the continuous lines of the coil spring 7 contact with the inner wall of the expansion chamber is guaranteed at the same time, that the working fluid is 'ver divides and thus these individual chambers 1' evenly into the individual chambers 1 a joint on can learn widening. With this expansion, the core material 8 only takes on the passive role of filling a dead space, which is not required when filling the expansion chamber 1 with the working fluid for the deformation of the elastic elastic material. The initial usable space should expediently be limited to approximately 10 to 20% of the total filling volume of the expansion chamber in order to guarantee safe and economical operation of the actuator.

Der Stellantrieb wird weiter vervollständigt durch eine äußere Kraftübertragungshülle 9, welche die Expansions kammer 1 umgibt und aus einem flexiblen, jedoch nicht streckbaren Fadenmaterial besteht. Dieses Fadenmaterial ist mit einem Endlosfaden gebildet, der für eine mehrlagige Umhüllung der Expansionskammer 1 im Hin- und Hergang um die beiden Zuganker 2 und 3 umgelenkt ist. Die Umlenkung des Endlosfadens ist über Umlenkarme 10 vorgenommen, welche zu dem axialen Mittelteil des jeweiligen Zugankers 2, 3 radial ausgerichtet sind. Um eine einfache Umwicklung dieser bei den beiden Zugankern 2 und 3 also sternförmig angeordneten Umlenkarme 10 zu erhalten, ist die formschlüssige Verbindung der Zuganker 2, 3 mit ihrem axialen Mittelteil mit den Enden der Expansionskammer 1 zweckmäßig so getroffen, daß die Umlenkarme 10 des einen Zugankers 2 zu den Umlenkarmen 10 des anderen Zugankers 3 auf Lücke angeordnet sind. Diese Anordnung stellt dann gleichzeitig sicher, daß die mit dem Endlosfaden erhaltene Kraftübertragungshülle 9 zu einem dichten Paket aus längs verlaufenden Fäden geschlossen wird, das auch bei der Aufweitung der miteinander kommuni zierenden Einzelkammern 1′ beibehalten wird, wie es die Querschnitte der Fig. 3 und 4 verdeutlichen. Damit wird sichergestellt, daß bei dieser Aufweitung der Einzelkammern 1′ durch die Kraftübertragungshülle 9 eine auf die Achse der Zuganker 2 und 3 konzentrierte Kraft übertragen wird, welche eine Verkürzung der Ausgangslänge l₀ zu einer Ar beitslänge l₁ ergibt. Damit wird eine korrespondierende Annäherung der beiden Zuganker 2 und 3 entlang der gemein samen Längsachse 11 erhalten, und diese Annäherung erzeugt wegen des flexiblen, jedoch nicht streckbaren Fadenmaterials der Kraftübertragungshülle 9 eine axiale Zugkraft. Die Druckenergie des Fluids, das in die Expansionskammer 1 zu geleitet wird, wird also in solche axiale Zugkräfte über setzt, so daß die Längsachse 11 die maßgebliche Antriebs achse des Stellantriebes ergibt. In dieser Längsachse 11 kann daher der Stellantrieb mit einem beliebigen Stellorgan verbunden werden, wobei es dann bspw. möglich ist, bei einer pneumatischen Ausbildung des Stellantriebes mit einem Arbeitsdruck von etwa 8 bar eine Zugkraft von etwa 6 kN bei der gleichzeitigen Vorgabe von nur etwa 10 bis 20% anfäng liches Nutzvolumen der Expansionskammer 1 zu erzeugen.The actuator is further completed by an outer power transmission sleeve 9 which surrounds the expansion chamber 1 and consists of a flexible, but not stretchable thread material. This thread material is formed with an endless thread, which is deflected around the two tie rods 2 and 3 for a multi-layer covering of the expansion chamber 1 in the back and forth. The endless thread is deflected via deflecting arms 10 , which are radially aligned with the axial middle part of the respective tie rod 2 , 3 . In order to obtain a simple wrapping of these in the two tie rods 2 and 3 so arranged in a star-shaped deflection arms 10 , the positive connection of the tie rods 2 , 3 with its axial middle part is expediently made with the ends of the expansion chamber 1 so that the deflection arms 10 of the one tie rod 2 to the deflection arms 10 of the other tie rod 3 are arranged on a gap. This arrangement then ensures at the same time that the power transmission sleeve 9 obtained with the continuous thread is closed to form a dense package of longitudinal threads, which is also maintained during the expansion of the communicating individual chambers 1 ', as the cross-sections of FIGS. 3 and 4 clarify. This ensures that with this expansion of the individual chambers 1 'through the force transmission sleeve 9 a concentrated force is transmitted to the axis of the tie rods 2 and 3 , which results in a shortening of the initial length l₀ to a working length l₁. So that a corresponding approximation of the two tie rods 2 and 3 is obtained along the common longitudinal axis 11 , and this approximation generates an axial tensile force because of the flexible but not stretchable thread material of the power transmission sleeve 9 . The pressure energy of the fluid, which is passed into the expansion chamber 1 , is thus set in such axial tensile forces, so that the longitudinal axis 11 results in the relevant drive axis of the actuator. In this longitudinal axis 11 , the actuator can therefore be connected to any actuator, it then being possible, for example, for a pneumatic configuration of the actuator with a working pressure of about 8 bar, a tensile force of about 6 kN with the simultaneous specification of only about 10 to generate up to 20% of the usable volume of the expansion chamber 1 .

Claims

1. Actuator for converting the energy of a fluid into a mechanical force consisting of

- An inner, substantially tubular expansion chamber ( 1 ) made of an elastically resilient material which undergoes a substantially radially oriented deformation when the expansion chamber is subjected to an internal pressure mediated by the fluid; and
- An outer power transmission sleeve ( 9 ) which surrounds the expansion chamber ( 1 ) and consists of a flexible, but not stretchable thread material and at the axial ends of the expansion chamber ( 1 ) for the application of axial tensile forces in the radial expansion of the expansion chamber ( 1 ) is anchored; in which
- The thread material of the outer power transmission sleeve ( 9 ) is formed with an endless thread, which is deflected for a multi-layer coating of the inner expansion chamber ( 1 ) in the back and forth over two tie rods ( 2 , 3 ), with the two axial ends of the inner expansion chamber ( 1 ) are connected.

2. Actuator according to claim 1, in which each tie rod ( 2 , 3 ) is provided with a plurality of deflecting arms ( 10 ) which are arranged in a star-shaped manner with a radial orientation in relation to an axial central part provided for the transmission of the axial tensile forces and via which the continuous thread of the Power transmission sleeve ( 9 ) during the deflection in the back and forth in the circumferential direction individually in succession and alternately in the deflecting arms ( 10 ) of the two tie rods ( 2 , 3 ).

3. Actuator according to claim 2, wherein the plurality of deflection arms ( 10 ) of the tie rod ( 2 ) at one end of the expansion chamber ( 1 ) to the plurality of deflection arms ( 10 ) of the tie rod ( 3 ) at the other end of the gap is arranged.

4. Actuator according to one of claims 1 to 3, in which the axial ends of the expansion chamber ( 1 ) are pushed over the axial central parts of the two tie rods ( 2 , 3 ) and are connected to them in a non-positive or positive manner and in a fluid-tight manner.

5. Actuator according to one of claims 1 to 4, in which the continuous thread of the power transmission sleeve ( 9 ) for an initial, axially parallel line contact with the expansion chamber ( 1 ) between the guide arms ( 10 ) of the two tie rods ( 2 , 3 ) leads back and forth is.

6. Actuator according to one of claims 1 to 5, in which the continuous thread of the power transmission sleeve ( 9 ) for its fixing to the tie rods ( 2 , 3 ) at its deflection points is encapsulated with a synthetic resin or the like.

7. Actuator according to one of claims 1 to 6, in which the expansion chamber ( 1 ) by inelastic annular bodies ( 6 ), which are pushed over the outer force transmission sleeve ( 9 ) at the same mutual distance, divided into communicating individual chambers ( 1 ') is, whose radial expansion between the two end tie rods ( 2 , 3 ) is limited to the axial space between the ring bodies ( 6 ).

8. Actuator according to one of claims 1 to 7, in which in the expansion chamber ( 1 ) between the two tie rods ( 2 , 3 ) braced, the axial tensile forces counteracting coil spring ( 7 ) is arranged.

9. Actuator according to one of claims 1 to 8, in which in the expansion chamber ( 1 ) a filling volume for the fluid reducing, in the radial expansion of the expansion chamber not participating core material ( 8 ) is arranged floating.

10. Actuator according to claims 8 or 9, wherein the core material ( 8 ) is centered by the spiral spring ( 7 ).

11. Actuator according to claim 9 or 10, wherein the core material ( 8 ) not participating in the expansion of the expansion chamber ( 1 ) fills its initial filling volume for the fluid with at least about 65%.

12. Actuator according to claim 11, wherein the core material ( 8 ) fills the initial filling volume of the expansion chamber ( 1 ) with approximately 80 to 90%.