DE69502906T2

DE69502906T2 - Pumpe mit Verwendung von Formgedächtnislegierungen

Info

Publication number: DE69502906T2
Application number: DE69502906T
Authority: DE
Inventors: Hong-Jae Seoul Lee
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Current assignee: WiniaDaewoo Co Ltd
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 1999-03-04
Anticipated expiration: 2015-10-31
Also published as: US5622482A; CN1168715A; IL115837A0; AU698853B2; IL115837A; CA2203421A1; EP0709573B1; AU3816195A; EP0709573A1; BR9509538A; DE69502906D1; KR100199844B1; JPH10504080A; WO1996013664A1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die Vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung eines hydraulischen Druckes. Sie betrifft insbesondere eine hydraulische Pumpe mit Formgedächtnislegierungen oder Shape-memory-Legierungen.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Fig. 1 zeigt ein herkömmliches Hydrauliksystem 10 zur Erzeugung eines hydraulischen Druckes, wie es in Fahrzeugen angebracht wird, um eine Betätigungseinrichtung oder einen Aktuator für mehrere Hydrauliksysteme anzutreiben oder zu betätigen. Wie zu erkennen ist, umfaßt das herkömmliche Hydrauliksystem eine Pumpe zur Erzeugung eines hydraulischen Druckes und einen Motor 12 als Antrieb für die Pumpe 16, die über eine Kopplungseinrichtung 14 durch den Motor 12 elektrisch angetrieben wird.
Der Motor 12 ist durch Bolzen oder dergleichen an einer Grundplatte 18 befestigt, während die Pumpe 16 an einer an der Grundplatte 18 befestigten Halterung 15 angebracht ist. Der Motor 12 ist über eine Kopplungseinrichtung 14 mit der Pumpe 16 gekoppelt.
Beim Anlegen einer elektrischen Leistung an den Motor 12 dreht sich der Motor, so daß die Drehkraft des Motors 12 über die Kopplungseinrichtung 14 auf die Pumpe 16 übertragen wird, die mit der Kopplungseinrichtung 14 verbunden ist, und ein hydraulischer Druck erzeugt wird, der wiederum auf mehrere Hydrauliksysteme übertragen wird und diese dadurch antreibt.
Bei dem oben erwähnten herkömmlichen Hydrauliksystem 10 ist jedoch ein Motor 12 als Antrieb zur Erzeugung des hydraulischen Druckes erforderlich. Die Kopplungseinrichtung 14 zur Übertragung der Motorleistung ist ein notwendiger Bestandteil des Hydrauliksystems 10.
Zudem kommt noch die Halterung 15 zum Anbringen der Pumpe 16 und die Basisplatte 18 zur Befestigung des Motors 12 und der Halterung 15 hinzu, was zu einer komplizierteren Gestaltung und einem größeren Gewicht führt. Zudem entstehen höhere Kosten und das System ist schwierig zu reparieren.
Andererseits betreffen Formgedächtnislegierungen Legierungen, die unterhalb einer kritischen Temperatur eine durch eine äußere Kraft hervorgerufene Formänderung beibehalten, während der Formgedächtniseffekt der Legierung nach einer Erwärmung auf die kritische Temperatur durch eine Formrückgewinnungskraft aktiviert wird, um die Ursprungsform, an die sich die Legierung erinnert, zurückzugewinnen. Formgedächtnislegierungen, wie z. B. eine Titan-Nickel-Legierung oder eine Aluminiumlegierung werden bei einer hohen Temperatur so hergestellt, daß sie eine vorbestimmte Form aufweisen.
Es gibt zwei Verfahren zum Erwärmen von Formgedächtnislegierungen. Bei dem ersten Verfahren läßt man ein Fluid um die Formgedächtnislegierungen strömen, um die Temperatur des Fluids zu verändern. Bei dem zweiten Verfahren läßt man entlang der Formgedächtnislegierungen einen elektrischen Strom fließen, so daß durch den elektrischen Widerstand der Formgedächtnislegierungen Wärme entsteht, durch die die Formgedächtnislegierungen erwärmt werden.
Formgedächtnislegierungen in Form einer Feder sprechen hauptsächlich auf die Temperatur eines sie umströmenden Fluids oder auf die Temperatur eines mit ihnen in Kontakt stehenden Gegenstandes an. Wenn die Temperatur des die aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Feder umströmenden Fluids die kritische Temperatur erreicht, nimmt die aus einer Formgedächtnislegierung bestehende Feder ihre ursprüngliche Form wieder an, während sie bei einer Temperatur des Fluids, die unterhalb der kritischen Temperatur liegt, durch eine äußere Kraft deformiert wird.
Eine Anordnung unter Verwendung einer aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Feder der oben beschriebenen Art besitzt jedoch eine geringe Ansprechgeschwindigkeit bezüglich der Temperatur des Fluids. Zudem ist es schwierig, den Betriebsbereich der aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Feder genau zu steuern. Außerdem besitzt eine aus einer Formgedächtnislegierung bestehende Feder eine komplizierte Gestalt, so daß sie nur schwer herzustellen ist.
Die JP-A-4 353 272 offenbart eine Pumpe, bei der ein Fluid in eine auf einem Kolben ausgebildete Fluidkammer durch eine Hin-und-Herbewegung des Kolbens in einem Zylinder unter Druck angesaugt wird. Mit dem Kolben sind aus einer Formgedächtnislegierung bestehende Formgedächtnislegierungselemente, die sich in einem bestimmten Temperaturbereich an eine bestimmte Form erinnern, und Vorspannungsfedern verbunden, die stets eine vorbestimmte Vorspannungskraft in Richtung auf eine Rückverformung der Formgedächtnislegierungselemente ausüben. Der Kolben wird durch die Kraftdifferenz zwischen der Deformationskraft der Formgedächtnislegierungselemente und der Federkraft der Vorspannungsfedern betätigt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Pumpe, die einfach und leicht gestaltet und einfach zu reparieren ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Die obengenannten Aufgaben und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen besser verständlich. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines einen Motor umfassenden herkömmlichen Systems zur Erzeugung eines hydraulischen Druckes;
Fig. 2 einen Schnitt durch ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Pumpe mit Formgedächtnislegierungen;
Fig. 3 einen Schnitt durch die Pumpe gemäß Fig. 2 zur Veranschaulichung eines Zustandes, bei dem an den Formgedächtnislegierungen der Pumpe eine elektrische Leistung anliegt;
Fig. 4 einen Schnitt durch die Pumpe gemäß Fig. 2 zur Veranschaulichung eines Druckerzeugungszustandes, bei dem an der Pumpe keine elektrische Leistung anliegt;
Fig. 5 einen Schnitt durch ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Pumpe eines Mehrzylindersystems mit Formgedächtnislegierungen; und
Fig. 6 eine Draufsicht auf die Pumpe gemäß Fig. 5.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Nachstehend wird ausführlich eine erfindungsgemäße Pumpe mit Formgedächtnislegierungen beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer hydraulischen Pumpe 100 mit Formgedächtnislegierungen.
Das erste erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel der hydraulischen Pumpe 100 umfaßt einen Grundkörper oder ein Gehäuse 30, einen gleitend in dem Gehäuse 30 gelagerten Kolben 40 zum Einströmenlassen und Ausströmenlassen eines Mediums oder eines Fluids und ein Shape-memory- Legierungselement oder ein Formgedächtnislegierungselement 50 zum Bewegen des Kolbens 40 aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung. Zusätzlich hierzu wird der Kolben 40 durch eine Vorspannungsfeder 44 aus seiner zweiten Stellung in die erste Stellung bewegt.
Das Gehäuse 30 umfaßt an einer Seite eine Einlaßöffnung 20 zum Einleiten des Fluids, wenn der Kolben 40 aus der erste Stellung in die zweite Stellung bewegt wird. Das Gehäuse umfaßt zudem einen Zylinder (oder eine Hydraulikkammer) 28, die mit dem durch die Einlaßöffnung 20 eingeströmten Fluid gefüllt ist. Das Gehäuse 30 umfaßt auch eine Auslaßöffnung 24 zum Ausströmenlassen des Fluids, wenn der Kolben 40 aus der zweiten Stellung in die erste Stellung bewegt wird. Die Einlaßöffnung 20 ist zum Ablaufenlassen des vorhandenen Fluids durch einen Ablaßströmungskanal oder einen Abflußkanal 34 mit dem unteren Teil des Zylinders 28 verbunden.
Die Einlaßöffnung 20 ist mit einem einseitig öffnenden/schließenden ersten Rückschlagventil 22 versehen, während die Auslaßöffnung 24 mit einem einseitig öffnenden/schließenden zweiten Rückschlagventil 26 versehen ist. An der Zylinderseite des Abflußkanals 34 ist eine Ablaßöffnung oder ein Ablaß 32 ausgebildet, der mit einem einseitig öffnenden/schließenden dritten Rückschlagventil 36 versehen ist. Der obere Teil des Zylinders 28 umfaßt eine Backeneinrichtung, um eine übermäßig starke Bewegung des Kolbens 40 zu verhindern, wenn dieser aus der zweiten Stellung in die erste Stellung bewegt wird.
An dem unteren Teil des Gehäuses 30, d. h. an dem unteren Teil des Zylinders 28, ist eine Endkappe 38 mit angebrachten elektrischen Anschlüssen 52 so verbunden, daß sie den Zylinder 28 dicht abschließt.
Zwischen dem Kolben 40 und der Endkappe 38 ist eine Vorspannungsfeder 44 zum Ausüben einer Vorspannungskraft auf den Kolben 40 angebracht, um den Kolben 40 in der ersten Stellung zu halten.
Ein Formgedächtnislegierungselement 50, das den Kolben 40 durch Überwindung der Vorspannungskraft der Vorspannungsfeder 44 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt, ist an dem Außenumfang eines Verbindungsstiftes 42 angehängt, der durch den Kolben 40 hindurchgeführt ist. Das Formgedächtnislegierungselement 50 ist an die elektrischen Anschlüsse 52 der Endkappe 38 angeschlossen. Das Formgedächtnislegierungselement 50 zieht sich beim Anlegen einer elektrischen Leistung an die elektrischen Anschlüsse 52 zusammen, wobei die Vorspannungskraft der Vorspannungsfeder 44 überwunden wird, so daß sich der Kolben 40 aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt.
Um Formgedächtnislegierungen für die Pumpe verwenden zu können, sollte die gesamte Kontraktions- und Relaxationszeit des Formgedächtnislegierungselementes weniger als 100 ms betragen, wobei der bevorzugte Bereich zwischen 20 und 100 ms liegt. Die maximale Zugkraft des Formgedächtnislegierungselementes sollte 10 Kgf/mm² betragen. Ein solches Formgedächtnislegierungselement wird beispielsweise in dem (für Coffee ausgegebenen) amerikanischen Patent Nr. 5,211,371 beschrieben, das ein Ventil mit Formgedächtnislegierungen offenbart. Die für das Ventil von Coffee verwendeten Formgedächtnislegierungen sind wie ein Draht geformt, der durch einen elektrischen Stromkreis gesteuert wird. Bei dem Stromkreis handelt es sich um einen geschlossenen Stromkreis mit mehreren Transistoren und mehreren Kondensatoren, so daß die Formgedächtnislegierungen zyklisch betätigt werden, wobei das Aufladen/Entladen der Kondensatoren und das Ausschalten der Transistoren ausgenutzt wird. Das (für Hunter et al.) ausgegebene amerikanische Patent Nr. 5,092,901 beschreibt Formgedächtnislegierungsfasern mit einer sehr kurzen Kontraktions- und Relaxationsgesamtzeit, die als elektromagnetisches Betätigungselement verwendbar sind.
Für das vorliegenden Ausführungsbeispiel ist beispielsweise die in dem amerikanischen Patent Nr. 5,092,901 beschriebene Formgedächtnislegierung verwendbar, die die Bedingungen für ein Formgedächtnislegierungselement, d. h. 20 bis 100 Millisekunden und 10 Kgf/mm², erfüllt. Zur Bildung des Formgedächtnislegierungselementes ist entweder eine einzige kommerziell erhältliche Formgedächtnislegierungsfaser oder auch ein Faserbündel verwendbar.
Durch die Vorspannungsfeder 44 liegt eine Vorspannungskraft an dem Kolben 40 an, wenn die an dem Formgedächtnislegierungselement 50 anliegende elektrische Leistung abgeschaltet wird, um den Kolben 40 aus der zweiten Stellung in die erste Stellung zu bewegen, so daß das in den Zylinder 28 eingeleitete Fluid über die Auslaßöffnung 24 ausströmt und das zusammengezogene oder kontraktierte Formgedächtnislegierungselement 50 relaxiert. Wenn über die elektrischen Anschlüsse 52 keine elektrische Leistung an dem Formgedächtnislegierungselement 50 anliegt, übt die Vorspannungsfeder 44 eine Vorspannungskraft auf den Kolben 40 aus, um den Kolben 40 in seiner ersten Stellung zu halten.
Nachstehend wird die Betriebsweise der auf die oben beschriebene Art und Weise gestalteten Pumpe 100 beschrieben.
Fig. 2 zeigt einen Ausgangszustand eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles der Pumpe 100 mit Formgedächtnislegierungen.
Der Kolben 40 befindet sich aufgrund der Vorspannungskraft der Vorspannungsfeder 44 am oberen Ende des Zylinders 28, d. h. in seiner ersten Stellung, wobei die Vorspannungsfeder 44 und das Formgedächtnislegierungselement 50 den Relaxationszustand beibehalten. Zu diesem Zeitpunkt ist die an den mit dem Formgedächtnislegierungselement 50 verbundenen elektrischen Anschlüsse 52 anliegende elektrische Leistung abgeschaltet, während sich das erste, das zweite und das dritte Rückschlagventil 22, 26 und 36 in ihrem geschlossenen Zustand (Ausgangszustand) befinden.
Beim Anlegen einer elektrischen Leistung an das Formgedächtnislegierungselement 50 über die elektrischen Anschlüsse 52 fließt ein Strom durch das Formgedächtnislegierungselement 50, der zur einer Erwärmung führt. Beim Erreichen einer vorbestimmten kritischen Temperatur beginnt sich das Formgedächtnislegierungselement 50 zusammenzuziehen, wobei es die Vorspannungskraft der Vorspannungsfeder 44 überwindet. Durch die Kontraktion des an dem Verbindungsstift 42 angehängten Formgedächtnislegierungselementes 50 wird die Vorspannungsfeder 44 zusammengedrückt, während der Kolben 40 damit beginnt, sich aus der ersten Stellung in die zweite Stellung (siehe Fig. 3) zu bewegen.
Bei der Bewegung des Kolbens 40 von der ersten Stellung in die zweite Stellung durch die Kontraktion des Formgedächtnislegierungselementes 50 wird das erste Rückschlagventil 22 geöffnet, so daß das Fluid durch die Einlaßöffnung 20 in den Zylinder 28 einströmt (Ansaugvorgang).
Wenn der Kolben 40 die zweite Stellung erreicht hat, wird die über die elektrischen Anschlüsse 52 anliegende elektrische Leistung abgeschaltet.
Wenn die an dem Formgedächtnislegierungselement anliegende elektrische Leistung 50 abgeschaltet ist, beginnt der Kolben 40 mit seiner Bewegung von der zweiten Stellung in die erste Stellung aufgrund der Vorspannungskraft durch die Vorspannungsfeder 44, während das zusammengezogene oder kontrahierte Formgedächtnislegierungselement 50 mit seiner Relaxation beginnt. Zu diesem Zeitpunkt ist das erste Rückschlagventil 22 geschlossen, während das zweite Rückschlagventil 26 geöffnet ist, um das Fluid durch die Auslaßöffnung 24 aus dem Zylinder 28 ausströmen zu lassen (Ablaß- oder Fördervorgang).
Der sich aufgrund der Vorspannungskraft der Vorspannungsfeder 44 in seine erste Stellung bewegende Kolben 40 wird durch den oberen Teil des Zylinders 28 aufgehalten oder in seiner Bewegung gebremst, so daß er sich in seiner ersten Stellung befindet, wodurch der Auslaßvorgang beendet wird. (Ausgangszustand).
Das in den unteren Teil des Zylinders 28 eingeströmte Fluid strömt in dem Moment aus dem Ablaß 32 aus, in dem das dritte Rückschlagventil 36 bei dem Ansaugvorgang geöffnet wird, d. h. während der Bewegung des Kolbens 40 in die zweite Stellung.
Bei dem obenstehend beschriebenen ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Pumpe 100 mit einem Formgedächtnislegierungselement 50 wird das Fluid (bei dem es sich hauptsächlich um ein Öl handelt) einer Betätigungseinrichtung für mehrere ölhydraulische Systeme zugeführt, wobei der Ausgangszustand, der Ansaugvorgang und der Fördervorgang wiederholt werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpe 200 mit Formgedächtnislegierungen.
Das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pumpe 200 mit Formgedächtnislegierung umfaßt eine obere Abdeckung oder einen Deckel 60, ein Gehäuse 30 und eine Endkappe 38.
Der obere Deckel 60 umfaßt eine Einlaßöffnung 62 zum Einleiten eines Fluids von einer Fluidquelle. Auf der gegenüberliegenden Seite der Einlaßöffnung 62 findet sich eine Auslaßöffnung 64, die mit einer Betätigungseinrichtung für mehrere Hydrauliksysteme verbunden ist.
Das Gehäuse 30 umfaßt fünf Zylinder 28, 128, 228, 328 und 428. In dem ersten Zylinder 28 ist ein erster Kolben 40 so gelagert, daß er zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung gleitend bewegbar ist. In dem zweiten Zylinder 128 ist ein zweiter Kolben 140 gelagert, während in dem dritten Zylinder 228 ein dritter Kolben 240 gelagert ist. In dem vierten Zylinder 328 ist ein vierter Kolben 340 gelagert, während in dem fünften Zylinder 428 ein fünfter Kolben 440 gelagert ist. Auch diese Kolben sind jeweils zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung gleitend bewegbar.
Der obere Teil des ersten Zylinders 28 umfaßt eine erste Einlaßöffnung 20 zum Einleiten des Fluids zu dem ersten Zylinder 28 und eine erste Auslaßöffnung 24 zum Ausströmenlassen des in den ersten Zylinder 28 eingeleiteten Fluids, wenn der erste Kolben 40 aus seiner zweiten Stellung in seine erste Stellung gleitet. Der obere Teil des zweiten Zylinders 128 umfaßt entsprechend eine zweite Einlaßöffnung 120 und eine zweite Auslaßöffnung 124, während der obere Teil des dritten Zylinders 228 eine dritte Einlaßöffnung 220 und eine dritte Auslaßöffnung 224 umfaßt. Der obere Teil des vierten Zylinders 328 umfaßt eine vierte Einlaßöffnung 320 und eine vierte Auslaßöffnung 324, während der obere Teil des fünften Zylinders 428 eine fünfte Einlaßöffnung 420 und eine fünfte Auslaßöffnung 424 umfaßt. Die erste Einlaßöffnung 20, die zweite Einlaßöffnung 120, die dritte Einlaßöffnung 220, die vierte Einlaßöffnung 320 und die fünfte Einlaßöffnung 420 sind jeweils miteinander verbunden. Sie sind zudem mit dem Einlaß 62 des oberen Deckels 60 verbunden. Die erste Auslaßöffnung 24, die zweite Auslaßöffnung 124, die dritte Auslaßöffnung 224, die vierte Auslaßöffnung 324 und die fünfte Auslaßöffnung 424 sind über ein erstes Auslaßrückschlagventil 26, ein zweites Auslaßrückschlagventil 126, ein drittes Auslaßrückschlagventil 226, ein viertes Auslaßrückschlagventil 326 und ein fünftes Auslaßrückschlagventil 426 mit der in dem oberen Deckel 60 ausgebildeten Auslaßöffnung 64 verbunden.
An dem unteren Teil des ersten Zylinders 28 ist eine erste Ablaßöffnung 32 ausgebildet, während an dem unteren Teil des zweiten Zylinders 128 eine zweite Ablaßöffnung 132 ausgebildet ist. An dem unteren Teil des dritten Zylinders 228 ist eine dritte Ablaßöffnung 232 ausgebildet, während an dem unteren Teil des vierten Zylinders 328 eine vierte Ablaßöffnung 332 ausgebildet ist. An dem unteren Teil des fünften Zylinders 428 ist eine fünfte Ablaßöffnung 432 ausgebildet. Die erste Ablaßöffnung 32, die zweite Ablaßöffnung 132, die dritte Ablaßöffnung 232, die vierte Ablaßöffnung 332 und die fünfte Ablaßöffnung 432 sind miteinander verbunden. Sie sind zudem über einen Ablaßströmungskanal oder Ablaßkanal 34 mit einem dritten Rückschlagventil 36 mit der ersten Einlaßöffnung 20, der zweiten Einlaßöffnung 120, der dritten Einlaßöffnung 220, der vierten Einlaßöffnung 320 und der fünften Einlaßöffnung 420 verbunden.
Mit dem unteren Teil des Körpers 30 ist eine Endkappe 38 so verbunden, daß sie die Zylinder 28, 128, 228, 328 und 428 dicht abschließt.
Zwischen dem unteren Ende des ersten Kolbens 40 und der Endkappe 38 ist in dem ersten Zylinder 28 eine erste Vorspannungsfeder 44 angebracht, die eine Vorspannungskraft ausübt, um den ersten Kolben 40 aus seiner zweiten Stellung in seine erste Stellung zu bewegen. Zwischen dem zweiten Kolben 140 und der Endkappe 38 ist eine zweite Vorspannungsfeder 144 angebracht, während zwischen dem dritten Kolben 240 und dem Endkappe 38 eine dritte Vorspannungsfeder 244 angebracht ist. Zwischen dem vierten Kolben 340 und der Endkappe 38 ist eine vierte Vorspannungsfeder 344 angebracht, während zwischen dem fünften Kolben 440 und der Endkappe 38 eine fünfte Vorspannungsfeder 444 angebracht ist.
An dem Außenumfang eines durch den ersten Kolben 40 hindurchgeführten Verbindungsstiftes 42 ist ein erstes Formgedächtnislegierungselement 50 angehängt, um den ersten Kolben 40 durch Überwindung der Vorspannungskraft der ersten Vorspannungsfeder 44 von seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung zu bewegen. Die beiden Enden des ersten Formgedächtnislegierungselementes 50 sind mit ersten elektrischen Anschlüssen 52 verbunden, die an der Endkappe 38 angebracht sind, so daß eine elektrische Leistung anlegbar ist. Zwischen einem zweiten Verbindungsstift 142 des zweiten Kolbens 140 und zweiten elektrischen Anschlüssen 152 ist auf die gleiche Art und Weise wie das erste Formgedächtnislegierungselement 50 ein zweites Formgedächtnislegierungselement 150 angebracht, während zwischen einem dritten Verbindungsstift 242 des dritten Kolbens 240 und dritten elektrischen Anschlüssen 252 entsprechend ein drittes Formgedächtnislegierungselement 250 angebracht ist. Zwischen einem vierten Verbindungsstift 342 des vierten Kolbens 340 und vierten elektrischen Anschlüssen 352 ist auf die gleiche Art und Weise ein viertes Formgedächtnislegierungselement 350 angebracht, während zwischen einem fünften Verbindungsstift 442 des Kolbens 440 und fünften elektrischen Anschlüssen 452 ein fünftes Formgedächtnislegierungselement 450 angebracht ist.
Der obere Deckel 60 und die Endkappe 38 sind durch Bolzen oder dergleichen mit dem oberen Ende bzw. dem unteren Ende des Gehäuses 30 verbunden.
Nachstehend wird die Funktionsweise des zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles einer Pumpe 200 mit Formgedächtnislegierungen beschrieben.
Einer der ersten elektrischen Anschlüsse ist mit einem der zweiten, dritten, vierten und fünften elektrischen Anschlüsse 152, 252, 352 und 452 elektrisch verbunden und geerdet. Die nicht geerdeten Anschlüsse der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften elektrischen Anschlüsse 52, 152, 252, 352 und 452 sind elektrisch mit einem Drehschalter oder einer elektronischen Steuereinheit (ECU = electronic control unit; nicht dargestellt) verbunden, an der eine elektrische Leistung anliegt. Die Einlaßöffnung 62 des oberen Deckels 60 ist mit einer Fluidquelle verbunden, während die Auslaßöffnung 64 mit einer Betätigungseinrichtung des Hydrauliksystems verbunden ist.
Beim Anlegen einer elektrischen Leistung an das erste Formgedächtnislegierungselement 50 über die ersten elektrischen Anschlüsse 52 wird der erste Kolben 40 durch das erste Formgedächtnislegierungselement 50 durch Überwindung der Vorspannungskraft der ersten Vorspannungsfeder 44 aus seiner ersten Stellung in seine zweite Stellung bewegt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Einlaßrückschlagventil 22 geöffnet, so daß das Fluid von der Einlaßöffnung 62 aus in den ersten Zylinder 28 einströmen kann (Ansaugvorgang).
Nach Beendigung der Bewegung des ersten Kolbens 40 in seine zweite Stellung wird die an den ersten elektrischen Anschlüssen 52 anliegende elektrische Leistung abgeschaltet. Nach dem Abschalten der elektrischen Leistung übt die erste Vorspannungsfeder 44 eine Vorspannungskraft auf den ersten Kolben 40 aus, so daß dieser aus seiner zweiten Stellung in seine erste Stellung bewegt wird, während das zusammengezogene oder kontrahierte erste Formgedächtnislegierungselement 50 relaxiert. Zu diesem Zeitpunkt ist das erste Auslaßrückschlagventil 26 geöffnet, während das Einlaßrückschlagventil 22 geschlossen ist, so daß das in den erste Zylinder 28 eingeströmte Fluid über die erste Auslaßöffnung 24 aus dem Auslaß 64 ausströmt (Auslaß- oder Fördervorgang).
Entsprechend wird auch der Auslaß- und der Einlaßvorgang des Fluids in den ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Zylinder 128, 228, 328 bzw. 428 durchgeführt, wobei der erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Zylinder 28, 128, 228, 328 und 428 lediglich mit einer Zeitdifferenz in einer festen Reihenfolge betätigt werden. Das aus dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Pumpe 200 mit Formgedächtnislegierungselementen ausströmende Fluid weist somit einen konstanten Druck auf.
Wie oben bereits beschrieben wurde, ist die erfindungsgemäße hydraulische Pumpe mit Formgedächtnislegierungen im Vergleich zu herkömmlichen Systemen zur Erzeugung eines hydraulischen Druckes leicht und einfach gestaltet, was ihre Wartung erleichtert. Die erfindungsgemäße Pumpe mit Formgedächtnislegierungen ist zudem in Fahrzeugen einsetzbar, um das Gewicht der Fahrzeuge zu verringern.
Obgleich die vorliegende Erfindung anhand von speziellen Ausführungsbeispielen ausführlich beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, daß Fachleute auf diesem Gebiet zahlreiche Veränderungen der Details und der Form durchführen können, die in den Schutzbereich der zugehörigen Ansprüche fallen.

Claims

1. Pumpe (100) umfassend einen Grundkörper (30) mit einem Zylinder (28), dem an einer Seite eine Einlaßöffnung (20) zum Einleiten eines Mediums angeformt ist, einen Auslaß (24) zum Abgeben des in den Zylinder (28) eingeleiteten Mediums nach außen, einen Kolben (40), der derart gelagert ist, daß er innerhalb des Zylinders (28) gleiten kann und es dem Medium ermöglicht, in den Zylinder (28) einzuströmen, während er sich von der ersten zu einer zweiten Position bewegt, und der das in den Zylinder (28) eingeleitete Medium über den Auslaß (24) abgibt, während er sich von der zweiten in die erste Position bewegt;

eine Endkappe (38), die ein paar elektrische Anschlüsse (52) trägt und an den Grundkörper (30) derart angeschlossen ist, daß sie den Zylinder (28) des Grundkörpers (30) dicht abschliesst;

ein Beaufschlagungselement (44) zwischen dem Kolben (40) und der Endkappe (38) zum Ausüben einer Kraft, die den Kolben (40) in der ersten Position hält und ihn von der zweiten in die erste Position bewegt;

ein shape memory-Legierungselement (50),

gekennzeichnet durch

einen den Zylinder (28) angeformten Ablaß (32) zum Abgeben des in den Zylinder (28) eingeleiteten Mediums sowie einen Ablaßströmungskanal (34) zum Anschließen des Ablaßes (32) an den Einlaß (20), wobei der Grundkörper (30) einen geöffneten Teil aufweisst;

das shape memory-Legierungselement (50) ist an einem Außenumfang eines Verbindungsstiftes (42) angehängt, der durch einen unteren Teil des Kolbens (40) hindurchgeführt, wobei das shape-memory- Legierungselement an die elektrischen Anschlüsse (52) der Endkappe (38) angeschlossen ist, um den Kolben (40) von der ersten zur zweiten Position zu bewegen, während die Kraft des Beaufschlagungselementes (44) dann überwunden wird, wenn elektrische Leistung über die elektrischen Anschlüsse (52) zugeführt wird.

2. Pumpe (100) nach Anspruch 1, wobei das Beaufschlagungselement (44) eine Feder ist.

3. Pumpe (100) nach Anspruch 1, wobei das shape memory- Legierungselement (50) eine gesamte Kontraktions- und Relaxationszeit von 20 ms bis 100 ms aufweist sowie eine maximale Zugkraft von wenigstens 10 kgf/mm².

4. Pumpe (100) nach Anspruch 1, wobei das shape memory- Legierungselement (50) eine Mehrzahl von shape memory- Legierungsdrähten ist.

5. Pumpe (100) nach Anspruch 1, wobei die Pumpe weiterhin einen Deckel (60) mit einem Einlaß (62) aufweist, der an einer Mediumquelle angeschlossen ist sowie einen Auslaß (64), der an ein hydraulisches System eines Fahrzeuges angeschlossen und am Grundkörper (30) befestigt, wobei der Grundkörper (30) weiterhin eine Mehrzahl von Zylindern (28, 128, 228, 328, 428) ähnlich dem genannten Zylinder (28) aufweist, mit dem genannten Einlaß (20), dem Auslaß (24) und dem Ablaß (32), wobei eine Mehrzahl von Kolben (40, 140, 240, 340, 440) ähnlich dem genannten Kolben jeweils derart gelagert sind, daß sie zwischen der ersten und der zweiten Position innerhalb der Mehrzahl von Zylindern gleiten können, wobei die Endkappe (38) weiterhin mehrere Paare elektrischer Anschlüsse (52, 152) aufweist, wobei eine Mehrzahl von Beaufschlagungselementen (44, 144, 244, 344, 440) zwischen der Mehrzahl von Kolben und der Endkappe (38) vorgesehen sind, und wobei eine Mehrzahl von shape memory- Legierungselementen (50, 150) zwischen der Mehrzahl von Kolben und mehreren Paaren elektrischer Anschlüsse (52, 152) Vorgesehen sind.

6. Pumpe (200) nach Anspruch 5, wobei das Beaufschlagungselement ein Feder ist.

7. Pumpe (200) nach Anspruch 5, wobei das shape memory- Legierungselement eine gesamte Kontraktions- und Relaxationszeit von 20 ms bis 100 ms aufweist und die maximale Zugkraft wenigstens 10 kgf/mm² ist.

8. Pumpe (200) nach Anspruch 5, wobei das shape memory- Legierungselment (52, 152) eine Mehrzahl von shape memory- Legierungsdrähten ist.