EP3705733A1 - Linear drive with closed hydraulic circuit - Google Patents

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EP3705733A1
EP3705733A1 EP20160641.5A EP20160641A EP3705733A1 EP 3705733 A1 EP3705733 A1 EP 3705733A1 EP 20160641 A EP20160641 A EP 20160641A EP 3705733 A1 EP3705733 A1 EP 3705733A1
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EP
European Patent Office
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cylinder
piston
cylinder chamber
additional
hydraulic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20160641.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Dr. FINZEL
Christian LÖHR
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacker Neuson Linz GmbH
Original Assignee
Wacker Neuson Linz GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wacker Neuson Linz GmbH filed Critical Wacker Neuson Linz GmbH
Publication of EP3705733A1 publication Critical patent/EP3705733A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F15B7/006Rotary pump input
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    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
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    • F15B2211/7114Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders with direct connection between the chambers of different actuators
    • F15B2211/7128Multiple output members, e.g. multiple hydraulic motors or cylinders with direct connection between the chambers of different actuators the chambers being connected in parallel
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    • F15B2211/70Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/785Compensation of the difference in flow rate in closed fluid circuits using differential actuators

Definitions

  • the invention relates to a linear drive, in particular for a hydraulically actuated linear movement, for example as a cylinder drive on a hydraulically operated construction machine.
  • Mobile work machines such as construction machines (excavators, loaders, etc.) are often operated hydraulically.
  • rotary drives hydraulic motors
  • single or double-acting linear drives hydraulic cylinders
  • a common hydraulic circuit or separate hydraulic circuits are used as consumers.
  • Fig. 1 shows a schematic illustration of a typical example of such a structure.
  • At least one motor 1 drives at least one pump 2 to rotate, which sucks in hydraulic fluid (hydraulic oil) as a pressure medium from a reservoir 3 and conveys it to a plurality of control valves 5 via a hydraulic line 4.
  • the control valves 5 are switched as required in order to guide the pressurized hydraulic fluid to individual consumers (actuators), namely cylinder drives 6 or hydraulic motors 7. After the energy has been released, the now essentially pressureless hydraulic fluid is fed back into the storage container 3 via a hydraulic line 8.
  • the pump 2 can be used as a constant pump or - as in Fig. 1 shown - be designed as a variable displacement pump.
  • the control valves 5 are part of a throttle control in which the common volume flow is distributed to the actuators 6, 7 by means of the control valves 5, so that the individual actuation of the individual actuators 6, 7 is guaranteed.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a linear drive in which the energy efficiency can be increased compared with the prior art.
  • a linear drive is specified, with at least one hydraulic pump, the delivery volume of which is variable, and with at least one hydraulic linear device, with at least one cylinder and at least one piston that can be moved linearly back and forth in the cylinder, with one piston in front of the piston in the direction of movement of the piston first cylinder chamber and behind the piston a second cylinder chamber is formed, wherein at least one first hydraulic line is provided which connects the first cylinder chamber to an output of the pump, and wherein at least one second hydraulic line is provided which connects the second cylinder chamber to an input of the pump .
  • the terms input and output of the pump are to be understood depending on the type of pump and its operating situation.
  • the principle is that the pump delivers from one connection and sucks in via a second connection.
  • delivery in two directions may be possible, depending on the type of pump and the current position of the adjustment mechanism. Accordingly, the hydraulic fluid can flow both in and out of both connections of the pump, so that each pump connection can be both the inlet and the outlet, depending on the operating situation.
  • the port in which the hydraulic fluid leaves the pump is referred to as the outlet, whereas the port in which the hydraulic fluid flows into the pump is referred to as the input. If, therefore, one speaks of an inlet and outlet of the pump, this is only done in order to distinguish the two connections of the pump and does not necessarily serve to define a necessary flow direction of hydraulic fluid in the hydraulic structure.
  • the pump can be designed as a fixed displacement pump.
  • the pump can in particular be a variable displacement pump in order to implement the displacement control aimed at here.
  • the piston can be designed as a single-acting or double-acting piston and in particular have a piston rod.
  • a double acting piston can be designed as a differential or synchronous piston (alternatively also called differential or synchronous cylinder). Accordingly, the piston surfaces or active surfaces can be of different sizes on both sides, since they are reduced on one side by the piston rod attached there.
  • the linear device can be a typical piston-cylinder unit or a hydraulic drive that can be used, for example, to move an excavator arm, a shovel or a spoon.
  • the hydraulic lines between the pump and the cylinder chambers are closed so that a direct, pressure-tight connection between the pump and the cylinder chamber is made possible.
  • the hydraulic lines can consist of pipe elements, hose sections, etc. in a suitable manner. In this way, a closed hydraulic circuit is formed, in contrast to the open circuit according to the prior art, in which the hydraulic fluid is first returned to the tank and only then returned to the pump.
  • the hydraulic fluid that goes directly from the cylinder back to the pump is not returned to a storage container or tank and only then pumped again, but is fed directly from the consumer to the pump via the second hydraulic line, where energy is added or removed .
  • hydraulic fluid under pressure can be fed to the pump in the return.
  • Another advantage of the selected design is that no control elements are provided in the hydraulic lines that conduct pressurized hydraulic fluid between the at least one pump and the at least one hydraulic linear device that influence the flow of the hydraulic fluid in regular operation. There are therefore no switching elements or throttles for regulating the quantity.
  • the line between the pump and the hydraulic linear device is circuit-free. Elements that are only used in an emergency (ie not in regular operation) are not considered circuit elements. This are, for example, pipe burst protection devices or load holding valves which are arranged in hydraulic lines and on hydraulic linear devices and prevent the loss of hydraulic fluid and uncontrolled movements of the machine in the event of a leak in a hydraulic line.
  • the invention thus relates to a linear drive with a closed hydraulic circuit, which is controlled with the aid of a displacement control.
  • the piston can be a double-acting piston, on one side of which a piston rod is provided, wherein the piston rod can be guided out of the cylinder.
  • the object to be driven by the linear drive for example an excavator arm, can be attached to the piston rod in order to achieve the desired force effect.
  • the first cylinder chamber can be arranged with respect to the piston opposite that side on which the piston rod is provided, wherein the second cylinder chamber can be arranged on the side of the piston rod.
  • the piston can accordingly have two opposite piston surfaces on the front side, each of which adjoins the first or the second cylinder chamber, wherein the piston surface facing the first cylinder chamber can be larger than the piston surface facing the second cylinder chamber.
  • the decisive factor here is the effective piston area, which converts the hydraulic pressure acting on it into a force for moving the piston.
  • the piston surface to which the piston rod is attached is in principle smaller than the opposite piston surface.
  • the linear drive can be operated in a closed circuit in this way, at least within certain limits.
  • the volume displacement on both sides of the piston is also different due to the different piston areas. This means that the volume flow in the area of the first cylinder chamber is greater than in the area of the second cylinder chamber, which - due to the closed hydraulic circuit - must be compensated for by the mostly low compressibility of the hydraulic fluid.
  • a hydraulic auxiliary cylinder in which an auxiliary piston is linearly movable back and forth, the piston being mechanically coupled to the auxiliary piston or the auxiliary cylinder, and a cylinder chamber of the cylinder is hydraulically coupled to a cylinder chamber of the additional cylinder.
  • Mechanically coupled in this case means that the piston should be rigidly connected to the additional piston or the additional cylinder, so that the force acting on the piston is also transmitted to the additional piston or the additional cylinder.
  • the mechanical coupling can expediently be implemented by coupling the piston rods connected to the two pistons to one another. This forces the piston and additional piston to move together.
  • the hydraulic coupling between the cylinder chamber of the cylinder and the cylinder chamber of the additional cylinder can be brought about by a hydraulic connection between the two chambers, for example by a hydraulic line.
  • addition is not intended to mean that this is a fundamentally different structure. Rather, this addition is only used for clearer naming and differentiation between the various cylinders and pistons. Accordingly, the cylinders and pistons are also sometimes referred to below with the additions “additional” or “main”.
  • the mechanical coupling of the piston to the additional piston represents a first variant of this embodiment, while the mechanical coupling of the piston to the additional cylinder represents a second variant.
  • the additional piston is a double-acting piston, on one side of which a piston rod is provided which is led out of the additional cylinder, the additional cylinder having a first cylinder chamber which is arranged opposite the side with respect to the additional piston is on which the piston rod is provided, and wherein the auxiliary cylinder has a second cylinder chamber which can be arranged on the side of the piston rod.
  • the piston can be mechanically (rigidly) coupled to the additional piston, the second cylinder chamber of the cylinder and the second cylinder chamber of the additional cylinder can be hydraulically coupled to one another.
  • the first cylinder chamber of the additional cylinder can be configured in such a way that it cannot be acted upon by hydraulic pressure.
  • the first cylinder chamber can be open to the environment or connected to the tank and thus have no function.
  • an area compensation is realized which enables compensation for the differently sized effective piston areas on the (main) piston.
  • volume flows can be generated or increased on the side with the smaller piston area - with the appropriate dimensions - so that the volume flows on both sides of the (main) piston when this piston moves are identical.
  • the closed hydraulic circuit can also be operated over a larger linear movement path of the (main) piston. The fluid balance on both sides of the pump (inlet and outlet) is always balanced.
  • a pressure accumulator device can be provided, wherein the first cylinder chamber of the additional cylinder can be coupled fluidically, in particular hydraulically or pneumatically, in a communicating manner with the pressure accumulator device. Load compensation can be achieved as a result, as described below.
  • the pressure storage device now to be connected there can enable a load compensation.
  • the additional cylinder or the additional piston can thus be preloaded so that a force can also be produced when the pump is in the rest position. This makes it possible, for example, to keep the dead weight of an excavator arm permanently with the help of the pressure accumulator. When the excavator arm moves, the pump then no longer has to provide the entire power to compensate for the weight of the excavator arm, but only the power that is still required for the actual movement. The excavator arm is supported against the pressure accumulator.
  • the piston can be mechanically coupled to the additional cylinder (instead of the mechanical coupling to the additional piston), in which case the second cylinder chamber of the cylinder and the first cylinder chamber of the additional cylinder can be hydraulically coupled to one another.
  • the two cylinders are twisted against each other, so to speak, and act in opposite directions.
  • the connections (mechanical, hydraulic) are cross-connected. In this case, too, the desired area compensation is possible through the appropriate arrangement.
  • the second cylinder chamber of the additional cylinder should not be able to be acted upon by hydraulic pressure and should, for example, be open to the environment.
  • a pressure accumulator device can be provided for load compensation, in which case the second cylinder chamber of the additional cylinder can then be hydraulically coupled to the pressure accumulator device.
  • the use of a single-acting hydraulic cylinder (plunger cylinder) is possible as an additional cylinder.
  • Multi-surface cylinders are known and consist of several pistons and cylinders which are coaxially assigned to one another and integrated with one another.
  • a general example of such a multi-surface cylinder shows DE 20 2013 002 497 U1 .
  • a linear drive is specified with a hydraulic pump, the delivery volume of which can be changed, and with a hydraulic linear device with a multi-surface cylinder, the multi-surface cylinder having at least two pistons which are arranged on a common central axis and displaceable relative to one another, of which a first piston is in a cylinder is movable and a second piston is integrally connected to this cylinder, the two pistons and the cylinder being movably arranged in an outer cylinder, a first cylinder chamber being formed between the first piston and the cylinder and between the second piston and the outer cylinder a second cylinder chamber is formed, wherein a first hydraulic line is provided, which the first cylinder chamber or the second cylinder chamber connects to an output of the pump, and wherein a second hydraulic line is provided which connects the remaining cylinder chamber with an input of the pump or wherein a first hydraulic line is provided which connects the third cylinder chamber or the second cylinder chamber to an output of the pump and wherein a second hydraulic line is
  • the multi-surface cylinder is used in this example and is connected to the pump in a suitable manner.
  • the cylinder can in particular be an inner cylinder, wherein the first piston can be an inner piston that can be moved linearly to and fro in the inner cylinder, the first cylinder chamber being formed between an end face of the inner piston and the inner cylinder.
  • the outer cylinder can at least partially surround the inner cylinder in a ring shape, the second piston being an outer piston that surrounds the inner cylinder in a ring shape and is connected in one piece to the inner cylinder, the outer cylinder ring-like enclosing the outer piston, and between an end face of the outer piston and the Outer cylinder, the second cylinder chamber and between an opposite end face of the outer piston and the outer cylinder, a third cylinder chamber can be formed.
  • the third cylinder chamber can thus be present between the outer cylinder and the second piston (outer piston). It can either be open to the environment or connected to the tank, i.e. it can be depressurized, whereby an area compensation can be achieved as described above.
  • the third cylinder chamber can also be coupled to a pressure accumulator for load compensation.
  • Fig. 2 shows in an analogous representation to Fig. 1 in the right part of the picture a throttle control according to the Fig. 1 with an open hydraulic circuit and in the left part of the picture a displacement control with a closed circuit.
  • At least one motor 1 is provided, which drives at least one pump 2, which in turn delivers hydraulic fluid from a reservoir 3 via a hydraulic line 4 and control valves 5 to various consumers or actuators (cylinder drives 6, hydraulic motors 7).
  • the control valves 5, which form the core of the throttle control, are subject to high losses for the volume flows.
  • several motors 1 or several pumps 2 can easily be provided for operating the hydraulic circuit.
  • the components form an open circuit, since the hydraulic fluid flowing back essentially without pressure from the consumers via the hydraulic line 8 is first fed into the open storage container 3 before it can be sucked in again by the pump 2 and conveyed.
  • a hydraulic circuit which is closed according to the invention is shown in the left part of the image Fig. 2 in contrast, a hydraulic circuit which is closed according to the invention is shown.
  • a pump 10, which is driven by the engine 1, is also provided there.
  • the closed circuit it is not necessary that the in Fig. 2 The open circle shown is present. Rather, the closed circuit can also be operated separately, so that the motor 1 can also operate the pump 10 exclusively.
  • the pump 10 can in particular be designed as a constant or variable displacement pump in order to achieve the desired volume flow.
  • the pump 10 is connected via hydraulic lines 11 and 12 to a piston-cylinder unit 13 serving as a linear device, for example, which in turn has a cylinder 14 and a piston 15 designed as a differential piston.
  • a first cylinder chamber 16 is formed in front of the piston 15 in the direction of movement and a second cylinder chamber 17 is formed opposite it.
  • the first cylinder chamber 16 is connected to the output of the pump 10 via the hydraulic line 11, while the second cylinder chamber 17 is connected to the input of the pump 10 via the hydraulic line 12.
  • the pump 10 delivers the pressure medium (hydraulic fluid or hydraulic oil) located in the hydraulic lines 11, 12 into the first cylinder chamber 16, as a result of which the piston 15 moves linearly. Accordingly, hydraulic fluid is pressed out of the second cylinder chamber 17 and returned directly to the pump 10 via the hydraulic line 12.
  • a storage container cf. storage container 3
  • no switching elements are provided in the hydraulic lines 11, 12 which are used in trouble-free operation. Such switching elements are not necessary in a closed hydraulic circuit, since the volume flow can be controlled with the direction of rotation and / or speed and / or setting of the pump.
  • Fig. 3 shows in greater detail the structure of a variable displacement pump designed as a variable displacement pump 10, in which case a hydraulic motor 7 is connected as a consumer instead of a linear device.
  • Fig. 4 is based on the variant of Fig. 2 . In addition, a so-called area compensation is implemented.
  • Fig. 6 shows an enlarged section Fig. 4 .
  • FIG. 2 shows, in addition to the piston-cylinder unit 13 and the cylinder 14 (master cylinder) and the piston 15 (master piston), an additional piston-cylinder unit 18 is provided, with an additional cylinder 19 and an additional piston 20.
  • the two pistons namely the piston 15 and the additional piston 20, are rigidly connected to one another via a mechanical coupling 21.
  • the mechanical coupling 21 can be, for example, a rod screw connection or other structural connection.
  • the two piston rods present in each case can be rigidly connected to one another.
  • a first cylinder chamber 22 is provided in front of the additional piston 20 and a second cylinder chamber 23 is provided in the additional cylinder 19 behind the additional piston 20.
  • the second cylinder chamber 23 is hydraulically connected to the second cylinder chamber 17 of the cylinder 14 via a hydraulic connection 24. A hydraulic fluid or pressure equalization between the two second cylinder chambers 23, 17 can thus take place.
  • the cylinder 14 can also be referred to as the master cylinder and the piston 15 as the master piston.
  • the first cylinder chamber 22 of the additional cylinder 19 is open to the environment, as shown by an outlet 25.
  • the additional piston-cylinder unit 18 By providing the additional piston-cylinder unit 18, it is possible to transfer the movement of the piston 15 to the additional piston 20, so that a common movement of the two pistons 15, 20 also leads to an increased volume flow in the two second cylinder chambers 17, 23 leads. With appropriate dimensioning, it can be ensured that the volume flow between the pump 10 and the first cylinder chamber 16 is in equilibrium with the total volume flow from the second cylinder chambers 17, 23 combined with one another is, so the volume flow balance is balanced. In this case, the two pistons 15, 20 can also be moved over longer distances, because the same amount of hydraulic fluid is always refilled into the first cylinder chamber 16 as it escapes from the second cylinder chambers 17, 23 via the hydraulic line 12.
  • Fig. 5 shows another variant with a load compensation.
  • Fig. 8 shows an enlarged detail Fig. 5 .
  • the structure essentially corresponds to the structure of Fig. 4 .
  • a pressure accumulator 26 is now hydraulically coupled to the first cylinder chamber 22. This has the effect that - depending on the joint movement of the pistons 15, 20 - the pressure medium in the pressure accumulator 26 is compressed or relaxed. In this way, a load permanently acting on the (main) piston 15 can be compensated for, in particular via the additional piston 20.
  • the weight of an excavator arm can be compensated for with the aid of the pressure accumulator 26, so that the pump 10 and the closed circuit only need to effect a movement of the arm without, however, bearing the full weight of the excavator arm.
  • Fig. 7 shows a variant of the embodiment of FIG Fig. 4 and 6th .
  • the piston-cylinder unit 13 and the additional piston-cylinder unit 18 are operatively rotated by 180 ° with respect to one another and coupled with one another crosswise.
  • the mechanical coupling 21 couples the piston 15 or its piston rod to the additional cylinder 19.
  • the hydraulic connection 24 connects the second cylinder chamber 17 to the first cylinder chamber 22 of the additional cylinder 19.
  • the second cylinder chamber 23 of the additional cylinder 19 is via the outlet 25 open to the environment.
  • the second cylinder chamber 23 can also be omitted when using a single-acting plunger cylinder.
  • Figures 8 and 9 show arrangements in which the piston-cylinder unit 13 and the additional piston-cylinder unit 18 are rotated by 180 °, as above with reference to FIG Fig. 7 already explained.
  • the pressure accumulator 26 is provided at the outlet 25 in order to cope with the desired load compensation.
  • the pressure accumulator 26 is thus connected to the cylinder chamber 22 in Figure 8 or the cylinder chamber 23 in Figure 9 of the additional cylinder 19 hydraulically connected.
  • Fig. 10 shows a variant in which the piston-cylinder unit 13 and the additional piston-cylinder unit 18 are replaced by a multi-surface cylinder 30.
  • the multi-surface cylinder 30 has an inner cylinder 31, in the interior of which an inner piston 32 can be moved linearly to and fro.
  • the inner cylinder 31 is ring-shaped by an outer piston 33 and rigidly mechanically connected to it.
  • the outer piston 33 is in turn guided to be linearly movable back and forth in an outer cylinder 34.
  • a first cylinder chamber 35 (“A”) is formed between the inner cylinder 31 and the inner piston 32 and is connected to the pump 10 (not shown) via the hydraulic line 11 (partially shown in phantom).
  • a second cylinder chamber 36 (“B”) is formed between the outer piston 33 and the outer cylinder 34 and is connected to the pump 10 via the hydraulic line 12.
  • a third cylinder chamber 37 (“C”) is formed between the outer piston 33 and the outer cylinder 34.
  • the third cylinder chamber 37 is open to the environment via the outlet 25.
  • the third cylinder chamber 37 (C) and the second cylinder chamber 36 (B) can each be connected to the pump.
  • the first cylinder chamber 35 (A) is open to the environment via an outlet.
  • Fig. 11 again shows a variant in which the pressure accumulator 26 is connected to the outlet 25 in order to achieve load compensation.
  • variable displacement pump 10 In the examples shown, only one variable displacement pump (pump 10) is shown for the closed circuit. However, several pumps (variable or fixed displacement pumps) can easily be used to achieve the desired performance.
  • the displacement control described is particularly suitable for cylinder drives that can be used in working machines, in particular for the construction industry, such as earth-moving machines such as excavators, wheel loaders, telehandlers, etc.
  • the at least one pump can be driven in different ways.
  • a variant for driving the pump is the drive by means of an internal combustion engine.
  • the drive can take place by means of at least one electric motor.
  • the drive can be set up to drive the at least one pump in two directions of rotation, provided that the at least one pump is designed as a fixed displacement pump. If the at least one pump is designed as a variable displacement pump whose range of adjustment enables delivery in two directions, the drive can be designed to drive the pump in only one direction of rotation.
  • the electric motor can also be set up to act on the speed of the pump with a defined braking torque.
  • the electric motor can draw its drive energy from a rechargeable electrical energy storage device that is carried on the work vehicle.
  • the work vehicle is independent of the supply of external energy for at least a certain period of time and can maximize its operating time due to the efficient hydraulic linear drive according to the invention.
  • the electrical energy for operating the work machine can be provided at least temporarily in combination from the electrical energy store and an external energy supply, such as for example by means of a power cable.
  • the linear drive described can also be combined with at least one further pump which works in an open circuit or which has switching elements or throttles for volume regulation in the associated line system are.
  • a hydraulic motor can be provided in the associated line system in order, for example, to actuate the swivel mechanism of an excavator with which an upper carriage can be pivoted on an undercarriage.
  • a linear drive of the type described can therefore be provided in a first hydraulic circuit with a first pump with a hydraulic motor for driving a swivel mechanism in a second line system with an associated second pump.
  • the first and the second pump can in particular be operated by different drives, so that they can be driven and controlled independently of one another.
  • the linear drive can be used in mobile work machines with a work device, wherein at least one function of the work device, such as lifting / lowering, retraction / extension, can be hydraulically driven.
  • the working device can be a lifting arm, as is known, for example, from wheel loaders, telescopic loaders or excavators.
  • Such work machines and their work devices are usually used to move or transport material such as bulk material (sand, earth).

Abstract

Es wird ein Linearantrieb angegeben, mit einer hydraulischen Pumpe (10), deren Fördervolumen veränderbar ist, und mit einer hydraulischen Lineareinrichtung (13), mit einem Zylinder (14) und einem in dem Zylinder (14) linear hin und her beweglichen Kolben (15), wobei in Bewegungsrichtung des Kolbens (15) vor dem Kolben eine erste Zylinderkammer (16) und hinter dem Kolben eine zweite Zylinderkammer (17) ausgebildet ist, wobei eine erste Hydraulikleitung (11) vorgesehen ist, die die erste Zylinderkammer (16) mit einem Ausgang der Pumpe (10) verbindet, und wobei eine zweite Hydraulikleitung (12) vorgesehen ist, die die zweite Zylinderkammer (17) direkt mit einem Eingang der Pumpe (10) verbindet. Zusätzlich zu dem Zylinder (14) kann ein hydraulischer Zusatzzylinder (19) vorgesehen sein, in dem ein Zusatzkolben (20) linear hin und her beweglich ist, wobei der Kolben (15) mit dem Zusatzkolben (20) oder dem Zusatzzylinder (19) mechanisch gekoppelt sein kann, und wobei eine Zylinderkammer des Zylinders (14) mit einer Zylinderkammer des Zusatzzylinders (19) hydraulisch gekoppelt sein kann.A linear drive is specified, with a hydraulic pump (10), the delivery volume of which can be changed, and with a hydraulic linear device (13), with a cylinder (14) and a piston (15) that can be moved linearly back and forth in the cylinder (14) ), wherein in the direction of movement of the piston (15) a first cylinder chamber (16) is formed in front of the piston and a second cylinder chamber (17) is formed behind the piston, a first hydraulic line (11) being provided which connects the first cylinder chamber (16) an output of the pump (10), and wherein a second hydraulic line (12) is provided which connects the second cylinder chamber (17) directly to an input of the pump (10). In addition to the cylinder (14), an additional hydraulic cylinder (19) can be provided in which an additional piston (20) can be moved linearly back and forth, the piston (15) mechanically with the additional piston (20) or the additional cylinder (19) can be coupled, and wherein a cylinder chamber of the cylinder (14) can be hydraulically coupled to a cylinder chamber of the additional cylinder (19).

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb, insbesondere für eine hydraulisch aktuierte Linearbewegung, zum Beispiel als Zylinderantrieb an einer hydraulisch betriebenen Baumaschine.The invention relates to a linear drive, in particular for a hydraulically actuated linear movement, for example as a cylinder drive on a hydraulically operated construction machine.

Mobile Arbeitsmaschinen, wie zum Beispiel Baumaschinen (Bagger, Lader, etc.) werden häufig hydraulisch betrieben. Als Verbraucher werden dabei zum Beispiel rotatorische Antriebe (Hydromotoren) oder einfach- bzw. doppeltwirkende Linearantriebe (Hydraulikzylinder) benutzt, die durch einen gemeinsamen Hydraulickreislauf oder getrennte Hydraulikkreisläufe gespeist werden können.Mobile work machines such as construction machines (excavators, loaders, etc.) are often operated hydraulically. For example, rotary drives (hydraulic motors) or single or double-acting linear drives (hydraulic cylinders), which can be fed by a common hydraulic circuit or separate hydraulic circuits, are used as consumers.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein typisches Beispiel für einen derartigen Aufbau. Fig. 1 shows a schematic illustration of a typical example of such a structure.

Mindestens ein Motor 1 treibt mindestens eine Pumpe 2 drehend an, die Hydraulikfluid (Hydrauliköl) als Druckmedium aus einem Vorratsbehälter 3 ansaugt und über eine Hydraulikleitung 4 zu mehreren Steuerventilen 5 fördert. Die Steuerventile 5 werden bedarfsweise geschaltet, um das unter Druck stehende Hydraulikfluid zu einzelnen Verbrauchern (Aktuatoren), nämlich Zylinderantrieben 6 oder Hydromotoren 7 zu leiten. Nach Abgabe der Energie wird das nunmehr im Wesentlichen drucklose Hydraulikfluid über eine Hydraulikleitung 8 zurück in den Vorratsbehälter 3 geführt.At least one motor 1 drives at least one pump 2 to rotate, which sucks in hydraulic fluid (hydraulic oil) as a pressure medium from a reservoir 3 and conveys it to a plurality of control valves 5 via a hydraulic line 4. The control valves 5 are switched as required in order to guide the pressurized hydraulic fluid to individual consumers (actuators), namely cylinder drives 6 or hydraulic motors 7. After the energy has been released, the now essentially pressureless hydraulic fluid is fed back into the storage container 3 via a hydraulic line 8.

Die Pumpe 2 kann als Konstantpumpe oder - wie in Fig. 1 gezeigt - als Verstellpumpe ausgeführt sein. Die Steuerventile 5 sind Teil einer Drosselsteuerung, bei der der gemeinsame Volumenstrom mittels der Steuerventile 5 auf die Aktuatoren 6, 7 verteilt wird, so dass die individuelle Ansteuerung der einzelnen Aktuatoren 6, 7 gewährleistet wird.The pump 2 can be used as a constant pump or - as in Fig. 1 shown - be designed as a variable displacement pump. The control valves 5 are part of a throttle control in which the common volume flow is distributed to the actuators 6, 7 by means of the control valves 5, so that the individual actuation of the individual actuators 6, 7 is guaranteed.

Prinzipbedingt entstehen aber an jedem Steuerventil Strömungsverluste, die die Energieeffizienz herabsetzen. Gerade Ventile weisen sehr hohe systembedingte Verluste auf. Zur Steigerung der Effizienz sollten diese Verluste jedoch weitestgehend minimiert werden.Due to the principle, however, flow losses occur at each control valve, which reduce the energy efficiency. Valves in particular have very high system-related losses. To increase efficiency, however, these losses should be minimized as far as possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Linearantrieb anzugeben, bei dem eine Steigerung der Energieeffizienz gegenüber dem Stand der Technik möglich ist.The invention is therefore based on the object of specifying a linear drive in which the energy efficiency can be increased compared with the prior art.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Linearantrieb mit den Merkmalen von Anspruch 1. Eine alternative Ausführungsform ist in dem nebengeordneten Anspruch angegeben. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.The object is achieved by a linear drive with the features of claim 1. An alternative embodiment is specified in the independent claim. Advantageous embodiments are defined in the dependent claims.

Es wird ein Linearantrieb angegeben, mit mindestens einer hydraulischen Pumpe, deren Fördervolumen veränderbar ist, sowie mit mindestens einer hydraulischen Lineareinrichtung, mit mindestens einem Zylinder und mindestens einem in dem Zylinder linear hin und her beweglichen Kolben, wobei in Bewegungsrichtung des Kolbens vor dem Kolben eine erste Zylinderkammer und hinter dem Kolben eine zweite Zylinderkammer ausgebildet ist, wobei mindestens eine erste Hydraulikleitung vorgesehen ist, die die erste Zylinderkammer mit einem Ausgang der Pumpe verbindet, und wobei mindestens eine zweite Hydraulikleitung vorgesehen ist, die die zweite Zylinderkammer mit einem Eingang der Pumpe verbindet.A linear drive is specified, with at least one hydraulic pump, the delivery volume of which is variable, and with at least one hydraulic linear device, with at least one cylinder and at least one piston that can be moved linearly back and forth in the cylinder, with one piston in front of the piston in the direction of movement of the piston first cylinder chamber and behind the piston a second cylinder chamber is formed, wherein at least one first hydraulic line is provided which connects the first cylinder chamber to an output of the pump, and wherein at least one second hydraulic line is provided which connects the second cylinder chamber to an input of the pump .

Die Begriffe Eingang und Ausgang der Pumpe sind abhängig von der Bauart der Pumpe und deren Betriebssituation zu verstehen. Prinzipbedingt ergibt es sich, dass die Pumpe aus einem Anschluss fördert und über einen zweiten Anschluss ansaugt. Bei Nutzung einer Verstellpumpe kann abhängig von der Bauart der Pumpe und der aktuellen Stellung des Verstellmechanismus eine Förderung in zwei Richtungen möglich sein. Entsprechend kann das Hydraulikfluid bei beiden Anschlüssen der Pumpe sowohl ein- als auch ausfließen, so dass entsprechend abhängig von der Betriebssituation jeder Pumpenanschluss sowohl der Eingang als auch Ausgang sein kann.The terms input and output of the pump are to be understood depending on the type of pump and its operating situation. The principle is that the pump delivers from one connection and sucks in via a second connection. When using a variable displacement pump, delivery in two directions may be possible, depending on the type of pump and the current position of the adjustment mechanism. Accordingly, the hydraulic fluid can flow both in and out of both connections of the pump, so that each pump connection can be both the inlet and the outlet, depending on the operating situation.

Als Ausgang wird derjenige Anschluss bezeichnet, in welchem das Hydraulikfluid die Pumpe verlässt, wohingegen der Anschluss, in welchem das Hydraulikfluid der Pumpe zufließt, als Eingang bezeichnet wird. Sofern deshalb von einem Eingang und Ausgang der Pumpe gesprochen wird, geschieht dies nur, um die beiden Anschlüsse der Pumpe zu unterscheiden, und dient nicht notwendigerweise als Festlegung einer notwendigen Fließrichtung von Hydraulikfluid im hydraulischen Aufbau.The port in which the hydraulic fluid leaves the pump is referred to as the outlet, whereas the port in which the hydraulic fluid flows into the pump is referred to as the input. If, therefore, one speaks of an inlet and outlet of the pump, this is only done in order to distinguish the two connections of the pump and does not necessarily serve to define a necessary flow direction of hydraulic fluid in the hydraulic structure.

Die Pumpe kann als Konstantpumpe ausgebildet sein.The pump can be designed as a fixed displacement pump.

Bei der Pumpe kann es sich insbesondere um eine Verstellpumpe handeln, um die hier angestrebte Verdrängersteuerung zu verwirklichen.The pump can in particular be a variable displacement pump in order to implement the displacement control aimed at here.

Der Kolben kann als einfachwirkender oder doppeltwirkender Kolben ausgeführt sein und insbesondere eine Kolbenstange aufweisen. Ein doppeltwirkender Kolben kann als Differential- oder Gleichgangkolben (alternativ auch Differential- oder Gleichgangzylinder genannt) ausgebildet sein. Dementsprechend können die Kolbenflächen bzw. Wirkflächen auf beiden Seiten unterschiedlich groß sein, da sie auf einer Seite durch die dort angebrachte Kolbenstange verringert ist.The piston can be designed as a single-acting or double-acting piston and in particular have a piston rod. A double acting piston can be designed as a differential or synchronous piston (alternatively also called differential or synchronous cylinder). Accordingly, the piston surfaces or active surfaces can be of different sizes on both sides, since they are reduced on one side by the piston rod attached there.

Bei der Lineareinrichtung kann es sich um eine typische Kolben-Zylinder-Einheit bzw. einen Hydraulikantrieb handeln, der zum Beispiel zum Bewegen eines Baggerarms, einer Schaufel oder eines Löffels genutzt werden kann.The linear device can be a typical piston-cylinder unit or a hydraulic drive that can be used, for example, to move an excavator arm, a shovel or a spoon.

Die obige Angabe, dass "vor dem Kolben eine erste Zylinderkammer und hinter dem Kolben eine zweite Zylinderkammer ausgebildet ist" ist allgemein zu verstehen. Hiermit soll zunächst lediglich zum Ausdruck gebracht werden, dass es in Bewegungsrichtung vor und hinter dem Kolben Zylinderkammern gibt. Die Namenswahl "erste" und "zweite" ist willkürlich und dient lediglich der Unterscheidung. Erst zu einem späteren Zeitpunkt wird die Zuordnung der Zylinderkammern relevant, wie später noch erläutert.The above statement that “a first cylinder chamber is formed in front of the piston and a second cylinder chamber is formed behind the piston” is to be understood in general terms. This is initially only intended to express that there are cylinder chambers in front of and behind the piston in the direction of movement. The choice of names "first" and "second" is arbitrary and only serves to differentiate. The assignment of the cylinder chambers only becomes relevant at a later point in time, as will be explained later.

Die Hydraulikleitungen zwischen der Pumpe und den Zylinderkammern sind geschlossen, so dass jeweils eine direkte, druckfeste Verbindung zwischen Pumpe und Zylinderkammer ermöglicht wird. Die Hydraulikleitungen können in geeigneter Weise aus Rohrelementen, Schlauchabschnitten etc. bestehen. Damit wird ein geschlossener Hydraulikkreis gebildet, im Unterschied zu dem offenen Kreis gemäß dem Stand der Technik, bei dem das Hydraulikfluid im Rücklauf zunächst in den Tank und erst dann wieder zur Pumpe geführt wird. Das Hydraulikfluid, das von dem Zylinder direkt zurück zur Pumpe gelangt, wird also nicht in einen Vorratsbehälter oder Tank rückgeführt und erst dann wieder von der Pumpe gefördert, sondern wird direkt vom Verbraucher über die zweite Hydraulikleitung zur Pumpe geführt und dort Energie hinzu- oder abgeführt. Insbesondere kann mit der gewählten Bauweise im Rücklauf unter Druck stehendes Hydraulikfluid der Pumpe zugeleitet werden.The hydraulic lines between the pump and the cylinder chambers are closed so that a direct, pressure-tight connection between the pump and the cylinder chamber is made possible. The hydraulic lines can consist of pipe elements, hose sections, etc. in a suitable manner. In this way, a closed hydraulic circuit is formed, in contrast to the open circuit according to the prior art, in which the hydraulic fluid is first returned to the tank and only then returned to the pump. The hydraulic fluid that goes directly from the cylinder back to the pump is not returned to a storage container or tank and only then pumped again, but is fed directly from the consumer to the pump via the second hydraulic line, where energy is added or removed . In particular, with the selected construction, hydraulic fluid under pressure can be fed to the pump in the return.

Ein weiterer Vorteil der gewählten Bauweise besteht darin, dass in den Hydraulikleitungen, die unter Druck stehendes Hydraulikfluid zwischen der mindestens einen Pumpe und der mindestens einen hydraulischen Lineareinrichtung leiten, keine Steuerelemente vorgesehen sind, die im regulären Betrieb den Fluss des Hydraulikfluids beeinflussen. Es sind also keine Schaltelemente bzw. Drosseln zur Mengenregelung vorgesehen. Die Leitung zwischen Pumpe und hydraulischer Lineareinrichtung ist schaltungsfrei. Nicht als Schaltungselement gelten Elemente, die nur im Notfall (d.h. nicht im regulären Betrieb) zum Einsatz kommen. Dies sind beispielsweise Rohrbruchsicherungen oder Lasthalteventile, die in Hydraulikleitungen und an hydraulischen Lineareinrichtungen angeordnet sind und im Falle einer Leckage einer Hydraulikleitung den Verlust von Hydraulikfluid sowie unkontrollierte Bewegungen der Arbeitsmaschine verhindern.Another advantage of the selected design is that no control elements are provided in the hydraulic lines that conduct pressurized hydraulic fluid between the at least one pump and the at least one hydraulic linear device that influence the flow of the hydraulic fluid in regular operation. There are therefore no switching elements or throttles for regulating the quantity. The line between the pump and the hydraulic linear device is circuit-free. Elements that are only used in an emergency (ie not in regular operation) are not considered circuit elements. This are, for example, pipe burst protection devices or load holding valves which are arranged in hydraulic lines and on hydraulic linear devices and prevent the loss of hydraulic fluid and uncontrolled movements of the machine in the event of a leak in a hydraulic line.

Die Erfindung betrifft somit einen Linearantrieb mit geschlossenem Hydraulickreis, der mit Hilfe einer Verdrängersteuerung gesteuert wird.The invention thus relates to a linear drive with a closed hydraulic circuit, which is controlled with the aid of a displacement control.

Bei einer Variante kann der Kolben ein doppeltwirkender Kolben sein, auf dessen einer Seite eine Kolbenstange vorgesehen ist, wobei die Kolbenstange aus dem Zylinder herausgeführt werden kann. An der Kolbenstange kann insbesondere das von dem Linearantrieb anzutreibende Objekt, zum Beispiel ein Baggerarm, befestigt werden, um die gewünschte Kraftwirkung zu erreichen.In a variant, the piston can be a double-acting piston, on one side of which a piston rod is provided, wherein the piston rod can be guided out of the cylinder. In particular, the object to be driven by the linear drive, for example an excavator arm, can be attached to the piston rod in order to achieve the desired force effect.

Die erste Zylinderkammer kann bezogen auf den Kolben gegenüber von derjenigen Seite angeordnet sein, an der die Kolbenstange vorgesehen ist, wobei die zweite Zylinderkammer an der Seite der Kolbenstange angeordnet sein kann. Mit dieser Angabe werden jetzt die Zylinderkammern und ihre Position in Bezug auf den Kolben näher präzisiert.The first cylinder chamber can be arranged with respect to the piston opposite that side on which the piston rod is provided, wherein the second cylinder chamber can be arranged on the side of the piston rod. With this information, the cylinder chambers and their position in relation to the piston are now more precisely specified.

Der Kolben kann dementsprechend stirnseitig zwei gegenüberliegende Kolbenflächen aufweisen, die jeweils an die erste oder die zweite Zylinderkammer angrenzen, wobei die der ersten Zylinderkammer zugewandte Kolbenfläche größer sein kann als die der zweiten Zylinderkammer zugewandte Kolbenfläche. Hierbei ist die wirksame Kolbenfläche maßgeblich, die den auf sie wirkenden Hydraulikdruck in eine Kraft zum Verschieben des Kolbens umsetzt. Wie oben bereits erläutert, ist dabei die Kolbenfläche, an der die Kolbenstange befestigt ist, prinzipbedingt kleiner als die gegenüberliegende Kolbenfläche.The piston can accordingly have two opposite piston surfaces on the front side, each of which adjoins the first or the second cylinder chamber, wherein the piston surface facing the first cylinder chamber can be larger than the piston surface facing the second cylinder chamber. The decisive factor here is the effective piston area, which converts the hydraulic pressure acting on it into a force for moving the piston. As already explained above, the piston surface to which the piston rod is attached is in principle smaller than the opposite piston surface.

Prinzipiell lässt sich der Linearantrieb im geschlossenen Kreis auf diese Weise betreiben, jedenfalls innerhalb gewisser Grenzen. Jedoch ist zu beachten, dass die Volumenverdrängung auf beiden Seiten des Kolbens aufgrund der unterschiedlich großen Kolbenflächen auch unterschiedlich groß ist. Das bedeutet, dass der Volumenstrom im Bereich der ersten Zylinderkammer größer ist als im Bereich der zweiten Zylinderkammer, was - aufgrund des geschlossenen Hydraulikkreises - durch die allerdings meist geringe Kompressibilität des Hydraulikfluids ausgeglichen werden muss.In principle, the linear drive can be operated in a closed circuit in this way, at least within certain limits. However, it should be noted that the volume displacement on both sides of the piston is also different due to the different piston areas. This means that the volume flow in the area of the first cylinder chamber is greater than in the area of the second cylinder chamber, which - due to the closed hydraulic circuit - must be compensated for by the mostly low compressibility of the hydraulic fluid.

Zur Lösung dieses Problems ist es möglich, dass zusätzlich zu dem Zylinder ein hydraulischer Zusatzzylinder vorgesehen sein kann, in dem ein Zusatzkolben linear hin und her beweglich ist, wobei der Kolben mit dem Zusatzkolben oder dem Zusatzzylinder mechanisch gekoppelt ist, und wobei eine Zylinderkammer des Zylinders mit einer Zylinderkammer des Zusatzzylinders hydraulisch gekoppelt ist.To solve this problem, it is possible that, in addition to the cylinder, a hydraulic auxiliary cylinder can be provided in which an auxiliary piston is linearly movable back and forth, the piston being mechanically coupled to the auxiliary piston or the auxiliary cylinder, and a cylinder chamber of the cylinder is hydraulically coupled to a cylinder chamber of the additional cylinder.

Mechanisch gekoppelt bedeutet in diesem Fall, dass der Kolben mit dem Zusatzkolben bzw. dem Zusatzzylinder starr verbunden sein soll, so dass die auf den Kolben wirkende Kraft auch auf den Zusatzkolben bzw. den Zusatzzylinder übertragen wird. Die mechanische Kopplung kann sinnvollerweise dadurch verwirklicht werden, dass die mit den beiden Kolben verbundenen Kolbenstangen miteinander gekoppelt werden. Dadurch wird eine gemeinsame Bewegung von Kolben und Zusatzkolben erzwungen.Mechanically coupled in this case means that the piston should be rigidly connected to the additional piston or the additional cylinder, so that the force acting on the piston is also transmitted to the additional piston or the additional cylinder. The mechanical coupling can expediently be implemented by coupling the piston rods connected to the two pistons to one another. This forces the piston and additional piston to move together.

Die hydraulische Kopplung zwischen der Zylinderkammer des Zylinders und der Zylinderkammer des Zusatzzylinders kann durch eine hydraulische Verbindung zwischen beiden Kammern, zum Beispiel durch eine Hydraulikleitung, bewirkt werden.The hydraulic coupling between the cylinder chamber of the cylinder and the cylinder chamber of the additional cylinder can be brought about by a hydraulic connection between the two chambers, for example by a hydraulic line.

Die Bezeichnung "Zusatz" soll nicht bedeuten, dass es sich dabei um einen prinzipiell unterschiedlichen Aufbau handelt. Vielmehr dient dieser Zusatz lediglich der klareren Benennung und der Unterscheidung der verschiedenen Zylinder und Kolben. Dementsprechend werden die Zylinder und Kolben nachfolgend auch teilweise mit den Zusätzen "Zusatz-" oder "Haupt-" bezeichnet.The term "addition" is not intended to mean that this is a fundamentally different structure. Rather, this addition is only used for clearer naming and differentiation between the various cylinders and pistons. Accordingly, the cylinders and pistons are also sometimes referred to below with the additions "additional" or "main".

Die mechanische Kopplung des Kolbens mit dem Zusatzkolben stellt eine erste Variante dieser Ausführungsform dar, während die mechanische Kopplung des Kolbens mit dem Zusatzzylinder eine zweite Variante darstellt.The mechanical coupling of the piston to the additional piston represents a first variant of this embodiment, while the mechanical coupling of the piston to the additional cylinder represents a second variant.

Bei beiden Varianten ist es möglich, dass der Zusatzkolben ein doppelt wirkender Kolben ist, auf dessen einer Seite eine Kolbenstange vorgesehen ist, die aus dem Zusatzzylinder herausgeführt ist, wobei der Zusatzzylinder eine erste Zylinderkammer aufweist, die bezogen auf den Zusatzkolben gegenüber von der Seite angeordnet ist, an der die Kolbenstange vorgesehen ist, und wobei der Zusatzzylinder eine zweite Zylinderkammer aufweist, die auf der Seite der Kolbenstange angeordnet sein kann.In both variants it is possible that the additional piston is a double-acting piston, on one side of which a piston rod is provided which is led out of the additional cylinder, the additional cylinder having a first cylinder chamber which is arranged opposite the side with respect to the additional piston is on which the piston rod is provided, and wherein the auxiliary cylinder has a second cylinder chamber which can be arranged on the side of the piston rod.

Entsprechend der ersten Variante kann der Kolben mit dem Zusatzkolben mechanisch (starr) gekoppelt sein, wobei die zweite Zylinderkammer des Zylinders und die zweite Zylinderkammer des Zusatzzylinders miteinander hydraulisch gekoppelt sein können.According to the first variant, the piston can be mechanically (rigidly) coupled to the additional piston, the second cylinder chamber of the cylinder and the second cylinder chamber of the additional cylinder can be hydraulically coupled to one another.

Dabei kann die erste Zylinderkammer des Zusatzzylinders derart ausgestaltet sein, dass sie nicht durch Hydraulikdruck beaufschlagbar ist. Zum Beispiel kann die erste Zylinderkammer zur Umgebung hin offen oder mit dem Tank verbunden und somit funktionslos sein.The first cylinder chamber of the additional cylinder can be configured in such a way that it cannot be acted upon by hydraulic pressure. For example, the first cylinder chamber can be open to the environment or connected to the tank and thus have no function.

Mit dieser Variante wird eine Flächenkompensation verwirklicht, die einen Ausgleich für die unterschiedlich großen wirksamen Kolbenflächen am (Haupt-)Kolben ermöglichen. Durch das Anschließen des Zusatzzylinders in Form der mechanischen und hydraulischen Kopplung können - bei entsprechender Dimensionierung - Volumenströme auf der Seite mit der kleineren Kolbenfläche generiert bzw. erhöht werden, so dass die Volumenströme auf beiden Seiten des (Haupt-)Kolbens bei einer Bewegung dieses Kolbens identisch sind. Damit kann der geschlossene Hydraulikkreis auch über einen größeren linearen Bewegungsweg des (Haupt-)Kolbens betrieben werden. Die Fluidbilanz auf beiden Seiten der Pumpe (Eingang und Ausgang) ist dabei stets ausgeglichen.With this variant, an area compensation is realized which enables compensation for the differently sized effective piston areas on the (main) piston. By connecting the additional cylinder in the form of the mechanical and hydraulic coupling, volume flows can be generated or increased on the side with the smaller piston area - with the appropriate dimensions - so that the volume flows on both sides of the (main) piston when this piston moves are identical. This means that the closed hydraulic circuit can also be operated over a larger linear movement path of the (main) piston. The fluid balance on both sides of the pump (inlet and outlet) is always balanced.

Bei einer weiteren Ausführungsform kann eine Druckspeichereinrichtung vorgesehen sein, wobei die erste Zylinderkammer des Zusatzzylinders mit der Druckspeichereinrichtung kommunizierend fluidisch, insbesondere hydraulisch oder pneumatisch gekoppelt sein kann. Dadurch ist eine Lastkompensation erreichbar, wie nachfolgend beschrieben wird.In a further embodiment, a pressure accumulator device can be provided, wherein the first cylinder chamber of the additional cylinder can be coupled fluidically, in particular hydraulically or pneumatically, in a communicating manner with the pressure accumulator device. Load compensation can be achieved as a result, as described below.

Während oben erläutert wurde, dass die erste Zylinderkammer des Zusatzzylinders nicht durch Hydraulikdruck beaufschlagbar sein sollte, also zum Beispiel zur Umgebung hin offen sein könnte, um den Flächenausgleich zu bewerkstelligen, kann die jetzt dort anzuschließende Druckspeichereinrichtung eine Lastkompensation ermöglichen. Insbesondere kann damit der Zusatzzylinder bzw. der Zusatzkolben vorgespannt werden, so dass auch in Ruhestellung der Pumpe eine Kraft bewirkt werden kann. Damit ist es zum Beispiel möglich, das Eigengewicht eines Baggerarms mit Hilfe des Druckspeichers dauerhaft zu halten. Bei einer Bewegung des Baggerarms muss die Pumpe dann nicht mehr die gesamte Leistung zum Ausgleich des Baggerarmgewichts erbringen, sondern lediglich die Leistung, die zum eigentlichen Bewegen noch erforderlich ist. Der Baggerarm wird dabei gegen den Druckspeicher abgestützt.While it was explained above that the first cylinder chamber of the additional cylinder should not be able to be acted upon by hydraulic pressure, i.e. could for example be open to the environment in order to accomplish the area compensation, the pressure storage device now to be connected there can enable a load compensation. In particular, the additional cylinder or the additional piston can thus be preloaded so that a force can also be produced when the pump is in the rest position. This makes it possible, for example, to keep the dead weight of an excavator arm permanently with the help of the pressure accumulator. When the excavator arm moves, the pump then no longer has to provide the entire power to compensate for the weight of the excavator arm, but only the power that is still required for the actual movement. The excavator arm is supported against the pressure accumulator.

Bei der zweiten Variante kann der Kolben mit dem Zusatzzylinder mechanisch gekoppelt sein (anstelle der mechanischen Kopplung mit dem Zusatzkolben), wobei dann die zweite Zylinderkammer des Zylinders und die erste Zylinderkammer des Zusatzzylinders hydraulisch miteinander gekoppelt sein können.In the second variant, the piston can be mechanically coupled to the additional cylinder (instead of the mechanical coupling to the additional piston), in which case the second cylinder chamber of the cylinder and the first cylinder chamber of the additional cylinder can be hydraulically coupled to one another.

Bei dieser zweiten Variante sind sozusagen die beiden Zylinder gegeneinander verdreht und wirken in entgegengesetzte Richtung. Die Verbindungen (mechanisch, hydraulisch) sind über Kreuz geschaltet. Wobei auch in diesem Fall die gewünschte Flächenkompensation durch die entsprechende Anordnung möglich ist.In this second variant, the two cylinders are twisted against each other, so to speak, and act in opposite directions. The connections (mechanical, hydraulic) are cross-connected. In this case, too, the desired area compensation is possible through the appropriate arrangement.

Bei dieser Variante sollte dann die zweite Zylinderkammer des Zusatzzylinders nicht durch Hydraulikdruck beaufschlagbar sein und zum Beispiel zur Umgebung hin offen sein.In this variant, the second cylinder chamber of the additional cylinder should not be able to be acted upon by hydraulic pressure and should, for example, be open to the environment.

Auch bei der zweiten Variante kann eine Druckspeichereinrichtung zur Lastkompensation vorgesehen sein, wobei dann die zweite Zylinderkammer des Zusatzzylinders mit der Druckspeichereinrichtung hydraulisch gekoppelt werden kann. Bei dieser Anordnung ist die Verwendung eines einfachwirkenden Hydraulikzylinders (Plungerzylinder) als Zusatzzylinder möglich.In the second variant, too, a pressure accumulator device can be provided for load compensation, in which case the second cylinder chamber of the additional cylinder can then be hydraulically coupled to the pressure accumulator device. With this arrangement, the use of a single-acting hydraulic cylinder (plunger cylinder) is possible as an additional cylinder.

Die bisher erläuterten Varianten und Merkmale der Erfindung beziehen sich im Wesentlichen auf einen Kolben, der als einfachwirkender bzw. doppeltwirkender Kolben ausgeführt ist. Alternativ dazu kann jedoch auch ein Mehrflächenzylinder vorgesehen sein. Mehrflächenzylinder sind bekannt und bestehen aus mehreren Kolben und Zylindern, die koaxial zueinander zugeordnet und miteinander integriert sind. Ein allgemeines Beispiel für einen derartigen Mehrflächenzylinder zeigt die DE 20 2013 002 497 U1 .The variants and features of the invention explained so far relate essentially to a piston that is designed as a single-acting or double-acting piston. Alternatively, however, a multi-surface cylinder can also be provided. Multi-surface cylinders are known and consist of several pistons and cylinders which are coaxially assigned to one another and integrated with one another. A general example of such a multi-surface cylinder shows DE 20 2013 002 497 U1 .

Gemäß dem nebengeordneten Anspruch wird ein Linearantrieb angegeben mit einer hydraulischen Pumpe, deren Fördervolumen veränderbar ist, und mit einer hydraulischen Lineareinrichtung mit einem Mehrflächenzylinder, wobei der Mehrflächenzylinder wenigstens zwei auf einer gemeinsamen Mittelachse angeordnete, relativ zueinander verschiebbare Kolben aufweist, von denen ein erster Kolben in einen Zylinder bewegbar ist und ein zweiter Kolben mit diesem Zylinder einstückig verbunden ist, wobei die beiden Kolben und der Zylinder in einem Außenzylinder bewegbar angeordnet sind, wobei zwischen dem ersten Kolben und dem Zylinder eine erste Zylinderkammer ausgebildet ist und zwischen dem zweiten Kolben und dem Außenzylinder eine zweite Zylinderkammer ausgebildet ist, wobei eine erste Hydraulikleitung vorgesehen ist, die die erste Zylinderkammer oder die zweite Zylinderkammer mit einem Ausgang der Pumpe verbindet, und wobei eine zweite Hydraulikleitung vorgesehen ist, die die verbleibende Zylinderkammer mit einem Eingang der Pumpe verbindet oder wobei eine erste Hydraulikleitung vorgesehen ist, die die dritte Zylinderkammer oder die zweite Zylinderkammer mit einem Ausgang der Pumpe verbindet und wobei eine zweite Hydraulikleitung vorgesehen ist, die die verbleibende Zylinderkammer mit einem Eingang der Pumpe verbindet.According to the independent claim, a linear drive is specified with a hydraulic pump, the delivery volume of which can be changed, and with a hydraulic linear device with a multi-surface cylinder, the multi-surface cylinder having at least two pistons which are arranged on a common central axis and displaceable relative to one another, of which a first piston is in a cylinder is movable and a second piston is integrally connected to this cylinder, the two pistons and the cylinder being movably arranged in an outer cylinder, a first cylinder chamber being formed between the first piston and the cylinder and between the second piston and the outer cylinder a second cylinder chamber is formed, wherein a first hydraulic line is provided, which the first cylinder chamber or the second cylinder chamber connects to an output of the pump, and wherein a second hydraulic line is provided which connects the remaining cylinder chamber with an input of the pump or wherein a first hydraulic line is provided which connects the third cylinder chamber or the second cylinder chamber to an output of the pump and wherein a second hydraulic line is provided which connects the remaining cylinder chamber with an input of the pump.

Somit wird anstelle der oben angegebenen Kombination aus Zylinder und Kolben bei diesem Beispiel der Mehrflächenzylinder eingesetzt und in geeigneter Weise mit der Pumpe verbunden.Thus, instead of the combination of cylinder and piston given above, the multi-surface cylinder is used in this example and is connected to the pump in a suitable manner.

Der Zylinder kann insbesondere ein Innenzylinder sein, wobei der erste Kolben ein in dem Innenzylinder linear hin und her beweglicher Innenkolben sein kann, wobei zwischen einer Stirnseite des Innenkolbens und dem Innenzylinder die erste Zylinderkammer gebildet ist. Dabei kann der Außenzylinder den Innenzylinder wenigstens teilweise ringförmig umgeben, wobei der zweite Kolben ein Außenkolben sein kann, der den Innenzylinder ringförmig umgibt und mit dem Innenzylinder einstückig verbunden ist, wobei der Außenzylinder den Außenkolben ringförmig umschließt, und wobei zwischen einer Stirnseite des Außenkolbens und dem Außenzylinder die zweite Zylinderkammer und zwischen einer gegenüberliegenden Stirnseite des Außenkolbens und dem Außenzylinder eine dritte Zylinderkammer gebildet sein kann.The cylinder can in particular be an inner cylinder, wherein the first piston can be an inner piston that can be moved linearly to and fro in the inner cylinder, the first cylinder chamber being formed between an end face of the inner piston and the inner cylinder. The outer cylinder can at least partially surround the inner cylinder in a ring shape, the second piston being an outer piston that surrounds the inner cylinder in a ring shape and is connected in one piece to the inner cylinder, the outer cylinder ring-like enclosing the outer piston, and between an end face of the outer piston and the Outer cylinder, the second cylinder chamber and between an opposite end face of the outer piston and the outer cylinder, a third cylinder chamber can be formed.

Die dritte Zylinderkammer kann somit zwischen dem Außenzylinder und dem zweiten Kolben (Außenkolben) vorhanden sein. Sie kann entweder zur Umgebung hin offen oder mit dem Tank verbunden, also drucklos sein, wodurch eine Flächenkompensation erreicht werden kann, wie oben beschrieben. Ebenso kann aber die dritte Zylinderkammer auch mit einem Druckspeicher zur Lastkompensation gekoppelt werden.The third cylinder chamber can thus be present between the outer cylinder and the second piston (outer piston). It can either be open to the environment or connected to the tank, i.e. it can be depressurized, whereby an area compensation can be achieved as described above. The third cylinder chamber can also be coupled to a pressure accumulator for load compensation.

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
einen offenen Hydraulikkreislauf mit einer bekannten Drosselsteuerung gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2
eine Kombination aus der bekannten Drosselsteuerung und einer erfindungsgemäßen Verdrängersteuerung mit geschlossenem Hydraulikkreis ;
Fig. 3
eine Detailansicht zur Verdrängersteuerung;
Fig. 4
eine Variante mit Flächenkompensation;
Fig. 5
eine Variante mit Lastkompensation;
Fig. 6
einen Ausschnitt zu der Variante von Fig. 4 mit Flächenkompensation;
Fig. 7
eine Variante zu der Ausführungsform von Fig. 6;
Fig. 8
eine Detailansicht der Variante von Fig. 5 mit Lastkompensation;
Fig. 9
eine Variante zu der Ausführungsform von Fig. 8;
Fig. 10
eine Variante mit Mehrflächenzylinder mit Flächenkompensation; und
Fig. 11
die Variante von Fig. 10 mit Lastkompensation.
These and further features and advantages of the invention are explained in more detail below on the basis of examples with the aid of the accompanying figures. Show it:
Fig. 1
an open hydraulic circuit with a known prior art throttle control;
Fig. 2
a combination of the known throttle control and a displacement control according to the invention with a closed hydraulic circuit;
Fig. 3
a detailed view of the displacement control;
Fig. 4
a variant with area compensation;
Fig. 5
a variant with load compensation;
Fig. 6
an excerpt from the variant of Fig. 4 with area compensation;
Fig. 7
a variant of the embodiment of Fig. 6 ;
Fig. 8
a detailed view of the variant of Fig. 5 with load compensation;
Fig. 9
a variant of the embodiment of Fig. 8 ;
Fig. 10
a variant with a multi-surface cylinder with surface compensation; and
Fig. 11
the variant of Fig. 10 with load compensation.

Fig. 2 zeigt in analoger Darstellung zu Fig. 1 im rechten Bildteil eine Drosselsteuerung entsprechend der Fig. 1 mit offenem Hydraulikkreis und im linken Bildteil eine Verdrängersteuerung mit geschlossenem Kreis. Fig. 2 shows in an analogous representation to Fig. 1 in the right part of the picture a throttle control according to the Fig. 1 with an open hydraulic circuit and in the left part of the picture a displacement control with a closed circuit.

Dementsprechend ist - analog zu Fig. 1 - mindestens ein Motor 1 vorgesehen, der mindestens eine Pumpe 2 antreibt, die ihrerseits aus einem Vorratsbehälter 3 Hydraulikfluid über eine Hydraulikleitung 4 und Steuerventile 5 zu verschiedenen Verbrauchern bzw. Aktuatoren (Zylinderantriebe 6, Hydromotoren 7) fördert. Die den Kern der Drosselsteuerung bildenden Steuerventile 5 sind für die Volumenströme stark verlustbehaftet. Ohne weiteres können bei einer Variante auch mehrere Motoren 1 bzw. mehrere Pumpen 2 zum Betreiben des Hydraulikkreises vorgesehen sein.Accordingly - is analogous to Fig. 1 - At least one motor 1 is provided, which drives at least one pump 2, which in turn delivers hydraulic fluid from a reservoir 3 via a hydraulic line 4 and control valves 5 to various consumers or actuators (cylinder drives 6, hydraulic motors 7). The control valves 5, which form the core of the throttle control, are subject to high losses for the volume flows. In one variant, several motors 1 or several pumps 2 can easily be provided for operating the hydraulic circuit.

Die Komponenten bilden einen offenen Kreis, da das im Wesentlichen drucklos von den Verbrauchern über die Hydraulikleitung 8 zurückströmende Hydraulikfluid zunächst in den offenen Vorratsbehälter 3 geführt wird, bevor es durch die Pumpe 2 wieder angesaugt und gefördert werden kann.The components form an open circuit, since the hydraulic fluid flowing back essentially without pressure from the consumers via the hydraulic line 8 is first fed into the open storage container 3 before it can be sucked in again by the pump 2 and conveyed.

Im linken Bildteil von Fig. 2 ist demgegenüber ein erfindungsgemäß geschlossener Hydraulikkreis gezeigt. Auch dort ist eine Pumpe 10 vorgesehen, die von dem Motor 1 angetrieben wird. Für den geschlossenen Kreis ist es nicht erforderlich, dass zusätzlich der in Fig. 2 gezeigte offene Kreis vorhanden ist. Vielmehr kann der geschlossene Kreis auch losgelöst betrieben werden, so dass der Motor 1 auch ausschließlich die Pumpe 10 betreiben kann.In the left part of the image Fig. 2 In contrast, a hydraulic circuit which is closed according to the invention is shown. A pump 10, which is driven by the engine 1, is also provided there. For the closed circuit it is not necessary that the in Fig. 2 The open circle shown is present. Rather, the closed circuit can also be operated separately, so that the motor 1 can also operate the pump 10 exclusively.

Die Pumpe 10 kann insbesondere als Konstant- oder Verstellpumpe ausgeführt sein, um den gewünschten Volumenstrom zu verwirklichen. Die Pumpe 10 ist über Hydraulikleitungen 11 und 12 mit einer beispielhaft als Lineareinrichtung dienenden Kolben-Zylinder-Einheit 13 verbunden, die wiederum einen Zylinder 14 und einen als Differentialkolben ausgeführten Kolben 15 aufweist.The pump 10 can in particular be designed as a constant or variable displacement pump in order to achieve the desired volume flow. The pump 10 is connected via hydraulic lines 11 and 12 to a piston-cylinder unit 13 serving as a linear device, for example, which in turn has a cylinder 14 and a piston 15 designed as a differential piston.

In Bewegungsrichtung vor dem Kolben 15 ist eine erste Zylinderkammer 16 und gegenüberliegend eine zweite Zylinderkammer 17 ausgebildet.A first cylinder chamber 16 is formed in front of the piston 15 in the direction of movement and a second cylinder chamber 17 is formed opposite it.

Die erste Zylinderkammer 16 ist über die Hydraulikleitung 11 mit dem Ausgang der Pumpe 10 verbunden, während die zweite Zylinderkammer 17 über die Hydraulikleitung 12 mit dem Eingang der Pumpe 10 verbunden ist.The first cylinder chamber 16 is connected to the output of the pump 10 via the hydraulic line 11, while the second cylinder chamber 17 is connected to the input of the pump 10 via the hydraulic line 12.

Beim Betrieb des Motors fördert die Pumpe 10 das in den Hydraulikleitungen 11, 12 befindliche Druckmedium (Hydraulikfluid bzw. Hydrauliköl) in die erste Zylinderkammer 16, wodurch sich der Kolben 15 linear bewegt. Dementsprechend wird Hydraulikfluid aus der zweiten Zylinderkammer 17 gedrückt und über die Hydraulikleitung 12 direkt zur Pumpe 10 zurückgeführt. Eine Zwischenpufferung mit Hilfe eines Vorratsbehälters (vgl. Vorratsbehälter 3) oder Tanks erfolgt nicht, da es sich um einen geschlossenen Hydraulikkreislauf handelt. Zudem sind auch keine Schaltelemente in den Hydraulikleitungen 11, 12 vorgesehen, die im störungsfreien Betrieb zur Anwendung kommen. In einem geschlossenen Hydraulickreislauf sind solche Schaltelemente nicht notwendig, da die Steuerung des Volumenstroms mit der Drehrichtung und/oder Drehzahl und/oder Einstellung der Pumpe erfolgen kann.When the engine is operating, the pump 10 delivers the pressure medium (hydraulic fluid or hydraulic oil) located in the hydraulic lines 11, 12 into the first cylinder chamber 16, as a result of which the piston 15 moves linearly. Accordingly, hydraulic fluid is pressed out of the second cylinder chamber 17 and returned directly to the pump 10 via the hydraulic line 12. There is no intermediate buffering with the aid of a storage container (cf. storage container 3) or tanks, as this is a closed hydraulic circuit. In addition, no switching elements are provided in the hydraulic lines 11, 12 which are used in trouble-free operation. Such switching elements are not necessary in a closed hydraulic circuit, since the volume flow can be controlled with the direction of rotation and / or speed and / or setting of the pump.

Fig. 3 zeigt in größerer Detaillierung den Aufbau einer als Verstellpumpe 10 ausgeführten Verstellpumpe, wobei in diesem Fall als Verbraucher ein Hydromotor 7 anstelle einer Lineareinrichtung angeschlossen ist. Fig. 3 shows in greater detail the structure of a variable displacement pump designed as a variable displacement pump 10, in which case a hydraulic motor 7 is connected as a consumer instead of a linear device.

Fig. 4 beruht auf der Variante von Fig. 2. Zusätzlich ist dabei eine sogenannte Flächenkompensation verwirklicht. Fig. 6 zeigt eine Ausschnittvergrößerung zu Fig. 4. Fig. 4 is based on the variant of Fig. 2 . In addition, a so-called area compensation is implemented. Fig. 6 shows an enlarged section Fig. 4 .

Wie ein Vergleich zu Fig. 2 zeigt, ist zusätzlich zu der Kolben-Zylinder-Einheit 13 und dem Zylinder 14 (Hauptzylinder) und dem Kolben 15 (Hauptkolben) eine Zusatz-Kolben-Zylinder-Einheit 18 vorgesehen, mit einem Zusatzzylinder 19 und einem Zusatzkolben 20.How to compare to Fig. 2 shows, in addition to the piston-cylinder unit 13 and the cylinder 14 (master cylinder) and the piston 15 (master piston), an additional piston-cylinder unit 18 is provided, with an additional cylinder 19 and an additional piston 20.

Die beiden Kolben, nämlich der Kolben 15 und der Zusatzkolben 20 sind über eine mechanische Kopplung 21 starr miteinander verbunden. Die mechanische Kopplung 21 kann zum Beispiel eine Stangenverschraubung oder andere bauliche Verbindung sein. Insbesondere können zur mechanischen Kopplung der beiden Kolben 15, 20 die beiden jeweils vorhandenen Kolbenstangen miteinander starr verbunden sein.The two pistons, namely the piston 15 and the additional piston 20, are rigidly connected to one another via a mechanical coupling 21. The mechanical coupling 21 can be, for example, a rod screw connection or other structural connection. In particular, for the mechanical coupling of the two pistons 15, 20, the two piston rods present in each case can be rigidly connected to one another.

Zudem ist vor dem Zusatzkolben 20 eine erste Zylinderkammer 22 und hinter dem Zusatzkolben 20 eine zweite Zylinderkammer 23 im Zusatzzylinder 19 vorgesehen.In addition, a first cylinder chamber 22 is provided in front of the additional piston 20 and a second cylinder chamber 23 is provided in the additional cylinder 19 behind the additional piston 20.

Die zweite Zylinderkammer 23 ist über eine hydraulische Verbindung 24 mit der zweiten Zylinderkammer 17 des Zylinders 14 hydraulisch verbunden. Damit kann ein Hydraulikfluid- bzw. Druckausgleich zwischen den beiden zweiten Zylinderkammern 23, 17 erfolgen.The second cylinder chamber 23 is hydraulically connected to the second cylinder chamber 17 of the cylinder 14 via a hydraulic connection 24. A hydraulic fluid or pressure equalization between the two second cylinder chambers 23, 17 can thus take place.

Zur Unterscheidung von dem Zusatzzylinder 19 und dem Zusatzkolben 20 können der Zylinder 14 auch als Hauptzylinder und der Kolben 15 als Hauptkolben bezeichnet werden.To distinguish between the additional cylinder 19 and the additional piston 20, the cylinder 14 can also be referred to as the master cylinder and the piston 15 as the master piston.

Die erste Zylinderkammer 22 des Zusatzzylinders 19 ist zur Umgebung hin offen, wie durch einen Auslass 25 dargestellt.The first cylinder chamber 22 of the additional cylinder 19 is open to the environment, as shown by an outlet 25.

Durch das Bereitstellen der Zusatz-Kolben-Zylindereinheit 18 ist es möglich, die Bewegung des Kolbens 15 auf den Zusatzkolben 20 zu übertragen, so dass eine gemeinsame Bewegung der beiden Kolben 15, 20 auch zu einem erhöhten Volumenfluss in den beiden zweiten Zylinderkammern 17, 23 führt. Bei entsprechender Dimensionierung kann sichergestellt werden, dass der Volumenfluss zwischen der Pumpe 10 und der ersten Zylinderkammer 16 mit dem Gesamt-Volumenfluss aus den miteinander kombinierten zweiten Zylinderkammern 17, 23 im Gleichgewicht ist, also die Volumenstrombilanz ausgeglichen ist. In diesem Fall können die beiden Kolben 15, 20 auch über größere Strecken bewegt werden, weil stets die gleiche Menge an Hydraulikfluid in die erste Zylinderkammer 16 nachgefüllt wird, wie sie aus den zweiten Zylinderkammern 17, 23 über die Hydraulikleitung 12 entweicht.By providing the additional piston-cylinder unit 18, it is possible to transfer the movement of the piston 15 to the additional piston 20, so that a common movement of the two pistons 15, 20 also leads to an increased volume flow in the two second cylinder chambers 17, 23 leads. With appropriate dimensioning, it can be ensured that the volume flow between the pump 10 and the first cylinder chamber 16 is in equilibrium with the total volume flow from the second cylinder chambers 17, 23 combined with one another is, so the volume flow balance is balanced. In this case, the two pistons 15, 20 can also be moved over longer distances, because the same amount of hydraulic fluid is always refilled into the first cylinder chamber 16 as it escapes from the second cylinder chambers 17, 23 via the hydraulic line 12.

Fig. 5 zeigt eine weitere Variante mit einer Lastkompensation. Fig. 8 zeigt eine Detailvergrößerung zu Fig. 5. Fig. 5 shows another variant with a load compensation. Fig. 8 shows an enlarged detail Fig. 5 .

Der Aufbau entspricht im Wesentlichen dem Aufbau von Fig. 4. Auch hier ist es nicht erforderlich, den in der rechten Bildhälfte gezeigten Aufbau mit Drosselsteuerung beizubehalten. Vielmehr kommt es hier allein auf den linken Bildteil mit dem geschlossenen Kreislauf an.The structure essentially corresponds to the structure of Fig. 4 . Here, too, it is not necessary to keep the structure with throttle control shown in the right half of the figure. Rather, it is all about the left part of the picture with the closed cycle.

Während bei der Variante von Fig. 4 die erste Zylinderkammer 22 im Zusatzzylinder 19 zur Umgebung hin offen war (Auslass 25), ist jetzt ein Druckspeicher 26 mit der ersten Zylinderkammer 22 hydraulisch gekoppelt. Dies bewirkt, dass - je nach der gemeinsamen Bewegung der Kolben 15, 20 - das Druckmedium in dem Druckspeicher 26 komprimiert oder entspannt wird. Auf diese Weise kann insbesondere über den Zusatzkolben 20 eine permanent auf den (Haupt-)Kolben 15 wirkende Last ausgeglichen werden. Zum Beispiel kann das Gewicht eines Baggerarms mit Hilfe des Druckspeichers 26 kompensiert werden, so dass die Pumpe 10 und der geschlossene Kreis lediglich eine Bewegung des Arms bewirken muss, ohne aber das volle Gewicht des Baggerarms zu tragen.While the variant of Fig. 4 the first cylinder chamber 22 in the additional cylinder 19 was open to the environment (outlet 25), a pressure accumulator 26 is now hydraulically coupled to the first cylinder chamber 22. This has the effect that - depending on the joint movement of the pistons 15, 20 - the pressure medium in the pressure accumulator 26 is compressed or relaxed. In this way, a load permanently acting on the (main) piston 15 can be compensated for, in particular via the additional piston 20. For example, the weight of an excavator arm can be compensated for with the aid of the pressure accumulator 26, so that the pump 10 and the closed circuit only need to effect a movement of the arm without, however, bearing the full weight of the excavator arm.

Fig. 7 zeigt eine Variante zu der Ausführungsform der Fig. 4 und 6. Fig. 7 shows a variant of the embodiment of FIG Fig. 4 and 6th .

Dabei sind die Kolben-Zylinder-Einheit 13 und die Zusatz-Kolben-Zylinder-Einheit 18 wirkungsmäßig zueinander um 180° verdreht und über Kreuz miteinander gekoppelt. In diesem Fall koppelt die mechanische Kopplung 21 den Kolben 15 bzw. dessen Kolbenstange mit dem Zusatzzylinder 19. Die hydraulische Verbindung 24 verbindet die zweite Zylinderkammer 17 mit der ersten Zylinderkammer 22 des Zusatzzylinders 19. Die zweite Zylinderkammer 23 des Zusatzzylinders 19 ist über den Auslass 25 zur Umgebung hin offen. Die zweite Zylinderkammer 23 kann auch bei der Verwendung eines einfachwirkenden Plungerzylinders entfallen.The piston-cylinder unit 13 and the additional piston-cylinder unit 18 are operatively rotated by 180 ° with respect to one another and coupled with one another crosswise. In this case, the mechanical coupling 21 couples the piston 15 or its piston rod to the additional cylinder 19. The hydraulic connection 24 connects the second cylinder chamber 17 to the first cylinder chamber 22 of the additional cylinder 19. The second cylinder chamber 23 of the additional cylinder 19 is via the outlet 25 open to the environment. The second cylinder chamber 23 can also be omitted when using a single-acting plunger cylinder.

Eine ähnliche Variation ergibt sich hinsichtlich der Fig. 8 und 9.A similar variation arises with regard to the Figures 8 and 9 .

Fig. 8 und 9 zeigen Anordnungen, bei denen die Kolben-Zylinder-Einheit 13 und die Zusatz-Kolben-Zylindereinheit 18 um 180° verdreht sind, wie vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 7 bereits erläutert. Figures 8 and 9 show arrangements in which the piston-cylinder unit 13 and the additional piston-cylinder unit 18 are rotated by 180 °, as above with reference to FIG Fig. 7 already explained.

An dem Auslass 25 ist der Druckspeicher 26 vorgesehen, um die gewünschte Lastkompensation zu bewältigen. Der Druckspeicher 26 ist somit mit der Zylinderkammer 22 in Figur 8 bzw. der Zylinderkammer 23 in Figur 9 des Zusatzzylinders 19 hydraulisch verbunden.The pressure accumulator 26 is provided at the outlet 25 in order to cope with the desired load compensation. The pressure accumulator 26 is thus connected to the cylinder chamber 22 in Figure 8 or the cylinder chamber 23 in Figure 9 of the additional cylinder 19 hydraulically connected.

Fig. 10 zeigt eine Variante, bei der die Kolben-Zylinder-Einheit 13 und die Zusatz-Kolben-Zylinder-Einheit 18 durch einen Mehrflächenzylinder 30 ersetzt sind. Der Mehrflächenzylinder 30 weist einen Innenzylinder 31 auf, in dessen Innerem ein Innenkolben 32 linear hin und her beweglich ist. Fig. 10 shows a variant in which the piston-cylinder unit 13 and the additional piston-cylinder unit 18 are replaced by a multi-surface cylinder 30. The multi-surface cylinder 30 has an inner cylinder 31, in the interior of which an inner piston 32 can be moved linearly to and fro.

Der Innenzylinder 31 ist ringförmig von einem Außenkolben 33 umschlossen und mit diesem starr mechanisch verbunden. Der Außenkolben 33 ist wiederum in einem Außenzylinder 34 linear hin und her beweglich geführt.The inner cylinder 31 is ring-shaped by an outer piston 33 and rigidly mechanically connected to it. The outer piston 33 is in turn guided to be linearly movable back and forth in an outer cylinder 34.

Zwischen dem Innenzylinder 31 und dem Innenkolben 32 ist eine erste Zylinderkammer 35 ("A") ausgebildet, die über die Hydraulikleitung 11 (teilweise gestrichelt dargestellt) mit der nicht dargestellten Pumpe 10 verbunden ist.A first cylinder chamber 35 (“A”) is formed between the inner cylinder 31 and the inner piston 32 and is connected to the pump 10 (not shown) via the hydraulic line 11 (partially shown in phantom).

Zwischen dem Außenkolben 33 und dem Außenzylinder 34 ist eine zweite Zylinderkammer 36 ("B") ausgebildet, die über die Hydraulikleitung 12 mit der Pumpe 10 verbunden ist.A second cylinder chamber 36 (“B”) is formed between the outer piston 33 and the outer cylinder 34 and is connected to the pump 10 via the hydraulic line 12.

Schließlich ist gegenüber von der zweiten Zylinderkammer 36 eine dritte Zylinderkammer 37 ("C") zwischen dem Außenkolben 33 und dem Außenzylinder 34 ausgebildet. Die dritte Zylinderkammer 37 ist über den Auslass 25 zur Umgebung hin offen.Finally, opposite the second cylinder chamber 36, a third cylinder chamber 37 (“C”) is formed between the outer piston 33 and the outer cylinder 34. The third cylinder chamber 37 is open to the environment via the outlet 25.

Alternativ können auch die dritte Zylinderkammer 37 (C) und die zweite Zylinderkammer 36 (B) jeweils mit der Pumpe verbunden sein. Die erste Zylinderkammer 35 (A) ist in dieser Variante über einen Auslass zur Umgebung hin offen.Alternatively, the third cylinder chamber 37 (C) and the second cylinder chamber 36 (B) can each be connected to the pump. In this variant, the first cylinder chamber 35 (A) is open to the environment via an outlet.

Mit dem Mehrflächenzylinder von Fig. 10 lässt sich somit ebenfalls die gewünschte Flächenkompensation erreichen.With the multi-surface cylinder from Fig. 10 the desired area compensation can thus also be achieved.

Fig. 11 zeigt wiederum eine Variante, bei der an dem Auslass 25 der Druckspeicher 26 angeschlossen ist, um eine Lastkompensation zu erreichen. Fig. 11 again shows a variant in which the pressure accumulator 26 is connected to the outlet 25 in order to achieve load compensation.

In den gezeigten Beispielen wird für den geschlossenen Kreis stets nur eine Verstellpumpe (Pumpe 10) gezeigt. Ohne weiteres können aber auch mehrere Pumpen (Verstell- oder Konstantpumpen) eingesetzt werden, um die gewünschte Leistung zu erreichen.In the examples shown, only one variable displacement pump (pump 10) is shown for the closed circuit. However, several pumps (variable or fixed displacement pumps) can easily be used to achieve the desired performance.

Die beschriebene Verdrängersteuerung eignet sich vor allem für Zylinderantriebe, die bei Arbeitsmaschinen, insbesondere für die Bauwirtschaft eingesetzt werden können, wie zum Beispiel erdbewegende Maschinen wie Bagger, Radlader, Teleskoplader etc.The displacement control described is particularly suitable for cylinder drives that can be used in working machines, in particular for the construction industry, such as earth-moving machines such as excavators, wheel loaders, telehandlers, etc.

Die mindestens eine Pumpe kann auf unterschiedliche Weise angetrieben werden. Eine Variante zum Antrieb der Pumpe ist der Antrieb mittels eines Verbrennungsmotors. Alternativ kann der Antrieb mittels mindestens eines Elektromotors erfolgen. Der Antrieb kann eingerichtet sein, um die mindestens eine Pumpe in zwei Drehrichtungen anzutreiben, sofern die mindestens eine Pumpe als Konstantpumpe ausgebildet ist. Sofern die mindestens eine Pumpe als Verstellpumpe ausgebildet ist, deren Verstellbereich eine Förderung in zwei Richtungen ermöglicht, kann der Antrieb ausgebildet sein um die Pumpe in lediglich einer Drehrichtung anzutreiben.The at least one pump can be driven in different ways. A variant for driving the pump is the drive by means of an internal combustion engine. Alternatively, the drive can take place by means of at least one electric motor. The drive can be set up to drive the at least one pump in two directions of rotation, provided that the at least one pump is designed as a fixed displacement pump. If the at least one pump is designed as a variable displacement pump whose range of adjustment enables delivery in two directions, the drive can be designed to drive the pump in only one direction of rotation.

In einer Variante kann der Elektromotor auch dazu eingerichtet sein, um mit einem definierten Bremsmoment auf die Drehzahl der Pumpe einzuwirken.In a variant, the electric motor can also be set up to act on the speed of the pump with a defined braking torque.

Der Elektromotor kann seine Antriebsenergie aus einem wiederaufladbaren elektrischen Energiespeicher beziehen, der auf dem Arbeitsfahrzeug mitgeführt wird. Auf diese Weise ist das Arbeitsfahrzeug zumindest für eine gewisse Zeitdauer von der Zuführung externer Energie unabhängig und kann aufgrund des erfindungsgemäßen effizienten hydraulischen Linearantriebs seine Betriebsdauer maximieren. Alternativ kann die elektrische Energie für den Betrieb der Arbeitsmaschine zumindest zeitweise kombiniert aus dem elektrischen Energiespeicher und einer externen Energiezuführung, wie beispielsweise mittels eines Stromkabels bereitgestellt werden.The electric motor can draw its drive energy from a rechargeable electrical energy storage device that is carried on the work vehicle. In this way, the work vehicle is independent of the supply of external energy for at least a certain period of time and can maximize its operating time due to the efficient hydraulic linear drive according to the invention. Alternatively, the electrical energy for operating the work machine can be provided at least temporarily in combination from the electrical energy store and an external energy supply, such as for example by means of a power cable.

Der beschriebene Linearantrieb kann auch mit mindestens einer weiteren Pumpe kombiniert werden, die im offenen Kreis arbeitet bzw. bei der im zugehörigen Leitungssystem Schaltelemente oder Drosseln zur Mengenregulierung angeordnet sind. Insbesondere kann im zugehörigen Leitungssystem ein Hydromotor vorgesehen sein, um beispielsweise das Schwenkwerk eines Baggers zu betätigen, mit dem ein Oberwagen auf einem Unterwagen verschwenkt werden kann.The linear drive described can also be combined with at least one further pump which works in an open circuit or which has switching elements or throttles for volume regulation in the associated line system are. In particular, a hydraulic motor can be provided in the associated line system in order, for example, to actuate the swivel mechanism of an excavator with which an upper carriage can be pivoted on an undercarriage.

Es kann also ein Linearantrieb der beschriebenen Art in einem ersten Hydraulickreislauf mit einer ersten Pumpe mit einem Hydromotor zum Antrieb eines Schwenkwerkes in einem zweiten Leitungssystem mit einer zugehörigen zweiten Pumpe vorgesehen sein. Die erste und die zweite Pumpe können insbesondere durch unterschiedliche Antriebe betrieben werden, so dass diese unabhängig voneinander antreibbar und ansteuerbar sind.A linear drive of the type described can therefore be provided in a first hydraulic circuit with a first pump with a hydraulic motor for driving a swivel mechanism in a second line system with an associated second pump. The first and the second pump can in particular be operated by different drives, so that they can be driven and controlled independently of one another.

Der Linearantrieb kann in mobilen Arbeitsmaschinen mit einer Arbeitsvorrichtung eingesetzt werden, wobei mindestens eine Funktion der Arbeitsvorrichtung, wie beispielsweise Heben/Senken, Einfahren/Ausfahren hydraulisch angetrieben sein kann. Bei der Arbeitsvorrichtung kann es sich um einen Hubarm handeln, wie er beispielsweise von Radladern, Teleskopladern oder Baggern bekannt ist. Üblicherweise werden derartige Arbeitsmaschinen sowie deren Arbeitsvorrichtungen zum Bewegen oder Transport von Material wie beispielsweise Schüttgut (Sand, Erde) genutzt.The linear drive can be used in mobile work machines with a work device, wherein at least one function of the work device, such as lifting / lowering, retraction / extension, can be hydraulically driven. The working device can be a lifting arm, as is known, for example, from wheel loaders, telescopic loaders or excavators. Such work machines and their work devices are usually used to move or transport material such as bulk material (sand, earth).

Claims (14)

Linearantrieb, mit - mindestens einer hydraulischen Pumpe (10), deren Fördervolumen veränderbar ist; und mit - mindestens einer hydraulischen Lineareinrichtung (13), mit mindestens einem Zylinder (14) und mindestens einem in dem Zylinder (14) linear hin und her beweglichen Kolben (15);
wobei
- in Bewegungsrichtung des Kolbens (15) vor dem Kolben eine erste Zylinderkammer (16) und hinter dem Kolben eine zweite Zylinderkammer (17) ausgebildet ist; - mindestens eine erste Hydraulikleitung (11) vorgesehen ist, die die erste Zylinderkammer (16) mit einem Ausgang der Pumpe (10) verbindet; und wobei - mindestens eine zweite Hydraulikleitung (12) vorgesehen ist, die die zweite Zylinderkammer (17) mit einem Eingang der Pumpe (10) verbindet.
Linear drive, with - At least one hydraulic pump (10), the delivery volume of which can be changed; and with - At least one hydraulic linear device (13), with at least one cylinder (14) and at least one piston (15) movable linearly to and fro in the cylinder (14);
in which
- In the direction of movement of the piston (15) a first cylinder chamber (16) is formed in front of the piston and a second cylinder chamber (17) is formed behind the piston; - At least one first hydraulic line (11) is provided which connects the first cylinder chamber (16) to an outlet of the pump (10); and where - At least one second hydraulic line (12) is provided which connects the second cylinder chamber (17) to an inlet of the pump (10).
Linearantrieb nach Anspruch 1, wobei - der Kolben (15) ein doppelt wirkender Kolben ist, auf dessen einer Seite eine Kolbenstange vorgesehen ist; und wobei - die Kolbenstange aus dem Zylinder (14) herausgeführt ist. Linear drive according to claim 1, wherein - The piston (15) is a double-acting piston, on one side of which a piston rod is provided; and where - the piston rod is led out of the cylinder (14). Linearantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - die erste Zylinderkammer (16) bezogen auf den Kolben (15) gegenüber von der Seite angeordnet ist, an der die Kolbenstange vorgesehen ist; und wobei - die zweite Zylinderkammer (17) auf der Seite der Kolbenstange angeordnet ist. Linear drive according to one of the preceding claims, wherein - The first cylinder chamber (16) is arranged with respect to the piston (15) opposite from the side on which the piston rod is provided; and where - The second cylinder chamber (17) is arranged on the side of the piston rod. Linearantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - der Kolben (15) stirnseitig zwei gegenüberliegende Kolbenflächen aufweist, die jeweils an die erste (16) oder die zweite Zylinderkammer (17) angrenzen; und wobei - die der ersten Zylinderkammer (16) zugewandte Kolbenfläche größer ist als die der zweiten Zylinderkammer (17) zugewandte Kolbenfläche. Linear drive according to one of the preceding claims, wherein - The piston (15) has two opposite piston surfaces on the front side, each of which adjoins the first (16) or the second cylinder chamber (17); and where - The piston surface facing the first cylinder chamber (16) is larger than the piston surface facing the second cylinder chamber (17). Linearantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - zusätzlich zu dem Zylinder (14) ein hydraulischer Zusatzzylinder (19) vorgesehen ist, in dem ein Zusatzkolben (20) linear hin und her beweglich ist; - der Kolben (15) mit dem Zusatzkolben (20) oder dem Zusatzzylinder (19) mechanisch gekoppelt ist; und wobei - eine Zylinderkammer des Zylinders (14) mit einer Zylinderkammer des Zusatzzylinders (19) hydraulisch gekoppelt ist. Linear drive according to one of the preceding claims, wherein - In addition to the cylinder (14), a hydraulic auxiliary cylinder (19) is provided, in which an auxiliary piston (20) can be moved linearly to and fro; - The piston (15) is mechanically coupled to the additional piston (20) or the additional cylinder (19); and where - A cylinder chamber of the cylinder (14) is hydraulically coupled to a cylinder chamber of the additional cylinder (19). Linearantrieb nach Anspruch 5, wobei - der Zusatzkolben (20) ein doppelt wirkender Kolben ist, auf dessen einer Seite eine Kolbenstange vorgesehen ist, die aus dem Zusatzzylinder (19) herausgeführt ist; - der Zusatzzylinder (19) eine erste Zylinderkammer (22) aufweist, die bezogen auf den Zusatzkolben (20) gegenüber von der Seite angeordnet ist, an der die Kolbenstange vorgesehen ist; und wobei - der Zusatzzylinder (19) eine zweite Zylinderkammer (23) aufweist, die auf der Seite der Kolbenstange angeordnet ist. Linear drive according to claim 5, wherein - The additional piston (20) is a double-acting piston, on one side of which a piston rod is provided which is led out of the additional cylinder (19); - The additional cylinder (19) has a first cylinder chamber (22) which, with respect to the additional piston (20), is arranged opposite the side on which the piston rod is provided; and where - The additional cylinder (19) has a second cylinder chamber (23) which is arranged on the side of the piston rod. Linearantrieb nach Anspruch 6, wobei - der Kolben (15) mit dem Zusatzkolben (20) mechanisch gekoppelt ist; und wobei - die zweite Zylinderkammer (17) des Zylinders (14) und die zweite Zylinderkammer (23) des Zusatzzylinders (19) hydraulisch miteinander gekoppelt sind. Linear drive according to claim 6, wherein - The piston (15) is mechanically coupled to the additional piston (20); and where - The second cylinder chamber (17) of the cylinder (14) and the second cylinder chamber (23) of the additional cylinder (19) are hydraulically coupled to one another. Linearantrieb nach Anspruch 7, wobei die erste Zylinderkammer (22) des Zusatzzylinders (19) nicht durch Hydraulikdruck beaufschlagbar ist.Linear drive according to claim 7, wherein the first cylinder chamber (22) of the additional cylinder (19) cannot be acted upon by hydraulic pressure. Linearantrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei - eine Druckspeichereinrichtung (26) vorgesehen ist; und wobei - die erste Zylinderkammer (22) des Zusatzzylinders (19) mit der Druckspeichereinrichtung (26) fluidisch gekoppelt ist. Linear drive according to one of claims 6 to 8, wherein - A pressure storage device (26) is provided; and where - The first cylinder chamber (22) of the additional cylinder (19) is fluidically coupled to the pressure storage device (26). Linearantrieb nach Anspruch 6, wobei - der Kolben (15) mit dem Zusatzzylinder (19) mechanisch gekoppelt ist; und wobei - die zweite Zylinderkammer (17) des Zylinders (14) und die erste Zylinderkammer (22) des Zusatzzylinders (19) hydraulisch miteinander gekoppelt sind. Linear drive according to claim 6, wherein - The piston (15) is mechanically coupled to the additional cylinder (19); and where - The second cylinder chamber (17) of the cylinder (14) and the first cylinder chamber (22) of the additional cylinder (19) are hydraulically coupled to one another. Linearantrieb nach Anspruch 10, wobei die zweite Zylinderkammer (23) des Zusatzzylinders nicht durch Hydraulikdruck beaufschlagbar ist.Linear drive according to claim 10, wherein the second cylinder chamber (23) of the additional cylinder cannot be acted upon by hydraulic pressure. Linearantrieb nach Anspruch 10 oder 11, wobei - eine Druckspeichereinrichtung (26) vorgesehen ist; und wobei - die zweite Zylinderkammer (23) des Zusatzzylinders (19) mit der Druckspeichereinrichtung (26) hydraulisch gekoppelt ist. Linear drive according to claim 10 or 11, wherein - A pressure storage device (26) is provided; and where - The second cylinder chamber (23) of the additional cylinder (19) is hydraulically coupled to the pressure storage device (26). Linearantrieb, mit - mindestens einer hydraulischen Pumpe (10), deren Fördervolumen veränderbar ist; und mit - mindestens einer hydraulischen Lineareinrichtung mit einem Mehrflächenzylinder (30);
wobei
- der Mehrflächenzylinder (30) wenigstens zwei auf einer gemeinsamen Mittelachse angeordnete, relativ zueinander verschiebbare Kolben (32, 33) aufweist, von denen ein erster Kolben (32) in einem Zylinder (31) bewegbar ist und ein zweiter Kolben (33) mit diesem Zylinder (31) einstückig verbunden ist; - die beiden Kolben (32, 33) und der Zylinder (31) in einem Außenzylinder (34) bewegbar angeordnet sind; und wobei - zwischen dem ersten Kolben (32) und dem Zylinder (31) eine erste Zylinderkammer (35) ausgebildet ist und zwischen dem zweiten Kolben (33) und dem Außenzylinder (34) eine zweite Zylinderkammer (36) ausgebildet ist;
wobei - eine erste Hydraulikleitung (11) vorgesehen ist, die die erste Zylinderkammer (35) oder die zweite Zylinderkammer (36) mit einem Ausgang der Pumpe (10) verbindet; und wobei - eine zweite Hydraulikleitung (12) vorgesehen ist, die die verbleibende Zylinderkammer (35, 36) mit einem Eingang der Pumpe (10) verbindet; oder wobei - eine erste Hydraulikleitung (11) vorgesehen ist, die die dritte Zylinderkammer (37) oder die zweite Zylinderkammer (36) mit einem Ausgang der Pumpe (10) verbindet; und wobei - eine zweite Hydraulikleitung (12) vorgesehen ist, die die verbleibende Zylinderkammer (37, 36) mit einem Eingang der Pumpe (10) verbindet.
Linear drive, with - At least one hydraulic pump (10), the delivery volume of which can be changed; and with - At least one hydraulic linear device with a multi-surface cylinder (30);
in which
- The multi-surface cylinder (30) has at least two pistons (32, 33) arranged on a common central axis and displaceable relative to one another, of which a first piston (32) can be moved in a cylinder (31) and a second piston (33) with this Cylinder (31) is integrally connected; - The two pistons (32, 33) and the cylinder (31) are movably arranged in an outer cylinder (34); and where - A first cylinder chamber (35) is formed between the first piston (32) and the cylinder (31) and a second cylinder chamber (36) is formed between the second piston (33) and the outer cylinder (34);
in which - A first hydraulic line (11) is provided which connects the first cylinder chamber (35) or the second cylinder chamber (36) to an outlet of the pump (10); and where - A second hydraulic line (12) is provided which connects the remaining cylinder chamber (35, 36) to an inlet of the pump (10); or where - A first hydraulic line (11) is provided which connects the third cylinder chamber (37) or the second cylinder chamber (36) to an outlet of the pump (10); and where - A second hydraulic line (12) is provided which connects the remaining cylinder chamber (37, 36) to an inlet of the pump (10).
Linearantrieb nach Anspruch 13; wobei - der Zylinder ein Innenzylinder (31) ist und der erste Kolben ein in dem Innenzylinder linear hin und her beweglicher Innenkolben (32), wobei zwischen einer Stirnseite des Innenkolbens (32) und dem Innenzylinder (31) die erste Zylinderkammer (35) gebildet ist; - der Außenzylinder (34) den Innenzylinder (31) wenigstens teilweise ringförmig umgibt; - der zweite Kolben ein Außenkolben (33) ist, der den Innenzylinder (31) ringförmig umgibt und mit dem Innenzylinder (31) einstückig verbunden ist; - der Außenzylinder (34) den Außenkolben (33) ringförmig umschließt; und wobei - zwischen einer Stirnseite des Außenkolbens (33) und dem Außenzylinder (34) die zweite Zylinderkammer (36) und zwischen einer gegenüberliegenden Stirnseite des Außenkolbens (33) und dem Außenzylinder (34) eine dritte Zylinderkammer (37) gebildet ist. Linear drive according to claim 13; in which - The cylinder is an inner cylinder (31) and the first piston is an inner piston (32) that can be moved linearly back and forth in the inner cylinder, the first cylinder chamber (35) being formed between an end face of the inner piston (32) and the inner cylinder (31) ; - The outer cylinder (34) at least partially surrounds the inner cylinder (31) in an annular manner; - The second piston is an outer piston (33) which surrounds the inner cylinder (31) in a ring shape and is integrally connected to the inner cylinder (31); - The outer cylinder (34) surrounds the outer piston (33) in a ring shape; and where - The second cylinder chamber (36) is formed between one end of the outer piston (33) and the outer cylinder (34) and a third cylinder chamber (37) is formed between an opposite end of the outer piston (33) and the outer cylinder (34).
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