WO2006040090A1 - Linearantrieb - Google Patents

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WO2006040090A1
WO2006040090A1 PCT/EP2005/010828 EP2005010828W WO2006040090A1 WO 2006040090 A1 WO2006040090 A1 WO 2006040090A1 EP 2005010828 W EP2005010828 W EP 2005010828W WO 2006040090 A1 WO2006040090 A1 WO 2006040090A1
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WO
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linear drive
drive according
chamber
piston
cylinder
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Application number
PCT/EP2005/010828
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English (en)
French (fr)
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Rolf Mintgen
Frank Born
Rainer Massmann
Moritz Starkmeth
Stefan Nissl
Robert Geiger
Original Assignee
Stabilus Gmbh
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Publication date
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Priority to US11/631,140 priority patent/US20080289327A1/en
Priority to EP05797083A priority patent/EP1797339A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/007—Reciprocating-piston liquid engines with single cylinder, double-acting piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/04—Accumulators
    • F15B1/08—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B15/18—Combined units comprising both motor and pump
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    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/204—Control means for piston speed or actuating force without external control, e.g. control valve inside the piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/20—Accumulator cushioning means
    • F15B2201/205—Accumulator cushioning means using gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/30—Accumulator separating means
    • F15B2201/31—Accumulator separating means having rigid separating means, e.g. pistons
    • F15B2201/312—Sealings therefor, e.g. piston rings

Definitions

  • the invention relates to a fluid linear drive with a completely or partially filled with a pressure medium cylinder in which a piston with a one-sided arranged on the piston and sealed out of the cylinder led out piston rod is slidably disposed and the cylinder interior in a first chamber and in subdivided a second chamber, wherein the piston rod is passed through the " second chamber, with a first suction and / or
  • Pressure connection and a second suction and / or pressure connection having, in particular reversible, pump through which the pressure medium into the first chamber and out of the first chamber can be pumped out.
  • Such fluid linear drives form active control elements and can be used for automatic adjustment of flaps and doors or for automatic height adjustment. Applications are conceivable both in a motor vehicle and for height adjustment in furniture.
  • a linear actuator for automatic doors which has a cylinder completely extending piston rod, on which a piston is arranged, which divides the cylinder into cylinder halves.
  • a pump is provided here for controlling a movement of the linear drive.
  • the object of the invention is to provide a fluid linear drive of the type mentioned, which is simple in a good efficiency of power transmission and requires a small space.
  • first suction and / or pressure port of the pump to the first chamber and the second suction and / or pressure port is connected to a storage chamber and that the pump in the piston or in or at a bottom of the first chamber is arranged.
  • the piston is moved by this fluid linear drive characterized in that with the aid of the pump, the pressure medium is conveyed into or out of the closed chamber designed as a first chamber.
  • an arrangement of the pump would be conceivable separately from the cylinder; Space-saving and the installation and installation of the linear drive simplifying the pump but can be arranged in the piston. However, it also requires little space when the pump is arranged in or at a bottom of the first chamber.
  • the pump can be flanged to the floor, for example.
  • the pressure medium may be a gas, in particular nitrogen gas.
  • the pressure medium is a hydraulic fluid, in particular oil, and the second chamber is connected to a volume compensation chamber.
  • the second chamber form the storage chamber, whereby an already existing space is utilized.
  • the second chamber divided and the closer to the piston chamber part with Hydraulic fluid to be filled as well as the more distant from the piston chamber part form the volume compensation chamber.
  • the first chamber part is preferably separated from the second chamber part by a movable wall, in particular an elastic wall, wherein the movable wall can be a piston-like partition wall displaceable in the cylinder.
  • the volume compensation space is preferably filled with a gas, in particular nitrogen, which is compressible.
  • the gas can be under a form.
  • the annular chamber may be connected to the piston rod end of the cylinder with the second chamber.
  • the annular chamber may be separated by a movable wall into a first, the storage chamber forming annular chamber part and a second, the compensation chamber forming annular chamber part.
  • first chamber is connected to the storage chamber via a first biased check valve and / or the storage chamber is connected to the first chamber via a second biased check valve, then an overload protection can be realized.
  • Reducing space can be arranged in the piston, the first check valve and / or the second check valve. Also requiring little installation space, the first check valve and / or the second check valve may be arranged in the wall of the cylinder between the region of the first chamber which is near the bottom and the annular chamber.
  • the pump is a swash plate axial piston pump or a gear pump, in particular an external gear pump, the required installation space is low.
  • a pump other pumps of other types such as an internal gear pump, a piston pump or a diaphragm pump can be used.
  • a booster piston pressurizable by the pump is arranged to increase the force which can be applied to the piston rod.
  • an increase in the extension force of the piston and thus of the entire fluid linear drive is achieved in this way without increasing the installed pump power.
  • boost piston has a larger piston area than the piston and is arranged to act on the piston in the first chamber.
  • the piston or the reinforcing piston may have a tappet on its side facing the first chamber piston side.
  • the reinforcing piston can abut in a retracted position of the piston rod in the cylinder on the plunger, so that even in the first portion of the extension of the piston rod an increased pushing force is available, which is particularly advantageous for opening doors and / or flaps.
  • the efficiency of the boost piston may be preferably controlled by the first chamber having a pressure medium bypass line for the Reinforcing piston has. The pressure medium can then be pumped from the pump into the first chamber, without any movement of the intensifier piston takes place.
  • the pressure medium bypass line may have a bypass groove arranged on an inner wall of the first chamber for bridging the intensifier piston. This also makes it possible to control the effectiveness of the gain piston path-dependent.
  • the required installation space of the fluid linear drive can be reduced and its sealing can be simplified if, when the pump is arranged in or at a bottom of the first chamber, a motor arranged outside the cylinder is provided for driving the pump.
  • a slip-free, durable transmission of a drive power of the motor to the pump can be obtained by the fact that the pump and the motor are connected to a sealed out of the cylinder drive shaft.
  • the drive shaft can be sealed in a very inexpensive and low-wear manner with a polytetrafluoroethylene (PTFE) having seal against the cylinder.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the geometric arrangement of the pump and motor can be made flexible and / or an adjustment of the engine output speed to the desired pump drive speed, when the pump and the motor with a first, pump-side shaft portion and a second shaft connected to the first shaft portion by means of a clutch, the motor side Shaft section having drive shaft are connected.
  • the sealing of the cylinder can be considerably simplified and have a further increased durability, when the clutch has a non-contact magnetic coupling.
  • the clutch may have a gear coupling or a toothed belt clutch, which in particular gives the possibility of an arrangement of the motor laterally, that is, on one longitudinal side of the cylinder.
  • a revealing, flexible arrangement of the motor is made possible when the drive shaft has a flexible shaft.
  • the engine has a housing which is sealed off from the cylinder, a seal between the drive shaft and the cylinder which satisfies less sealing requirements can be used with such an additional engine seal.
  • the housing can be filled with a housing pressure medium.
  • the pressure of the housing pressure medium is as large as the pressure of the pressure medium in the cylinder.
  • a seal of the drive shaft is also provided to the cylinder.
  • the housing pressure means may conveniently be a gas.
  • Electric motor, used, the housing pressure means may be an oil, such as a hydraulic oil.
  • the motor may preferably be an electric motor and have a sealed out of the housing electrical connection.
  • the terminal may for example have a rubber seal for sealing or be cast or injected into the housing, for example.
  • a throttle and a return flow from the first chamber or the Be arranged second chamber blocking check valve In order to limit the speed of movement of the piston rod can in a connection from the first suction and / or pressure port to the first chamber and / or in a connection of the second suction and / or pressure port, a throttle and a return flow from the first chamber or the Be arranged second chamber blocking check valve.
  • the throttle and the check valve are designed as a throttle check valve.
  • the first chamber and / or the second chamber can advantageously be connected to the second chamber and / or the first chamber via a pressure limiting valve.
  • the swash plate axial piston pump has a cylinder drum which can be driven rotatably about a rotation axis, in which pump cylinders parallel to the rotation axis are formed, whereby pistons are displaceably arranged in the pump cylinder, which project with one end out of the pump cylinders and supported on a fixed swash plate inclined at an angle to the axis of rotation, suction / pressure bores leading from the piston cylinder opposite ends of the pump cylinder to a fixed control plate against which the cylinder drum is axially supported and with a pressure kidney connected to the pressure port and is provided with a suction connected to the suction kidney, wherein the pressure kidney and the suction kidney concentric to the axis of rotation extend and the control panel side orifices of the suction / pressure holes in the rotational movement of the cylinder drum with the Druckniere and the suction kidney are coverable.
  • Expensive bearing means can be dispensed with if the cylinder drum has a radially encircling cylindrical surface with which it is rotatably supported in whole or in part in a bearing bore of a stationary pump housing.
  • bearing bore has a concentric, radially inwardly projecting bearing ring on which the cylinder drum is rotatably mounted in the bearing bore.
  • the compression springs are preferably arranged in the pump cylinders helical compression springs, which are supported with their one ends to the control-plate-side ends of the piston and with its other ends to the control plate-side bottoms of the pump cylinder.
  • the helical compression springs may have a smaller diameter than the pump cylinder.
  • Damage to the walls of the pump cylinders leading to leakage is also avoided in that the pistons have at their control-plate-side ends a region of smaller diameter than the diameter of the pump cylinder, the region of smaller diameter extending at least over a piston stroke corresponding length.
  • a centric guidance of the helical compression springs in the pump cylinders is achieved in that the piston-side end of the helical compression springs in a Coaxial hole projects into the piston or surrounds a protruding to the control plate pin-like Koaxialfortsatz the piston.
  • the thrust bearing is arranged in a radially circumferential groove on the control plate-side end face of the cylinder drum, this leads to a further reduction in the size of the pump and the fluid linear drive.
  • one or more concentric relief grooves may be formed, which extend radially inside and / or radially outside of pressure kidney and suction kidney and / or in the region of the second thrust bearing and one or more discharge channels lead to a reservoir ,
  • the suction / pressure holes can be arranged offset relative to the central axis of the pump cylinder radially to the axis of rotation of the cylinder drum.
  • a low-friction support of the pistons is thereby possible in a simple manner in that the pistons are crowned, in particular hemispherical, at their end resting against the axial bearing.
  • the second thrust bearing can be arranged radially guided on the swash plate.
  • the cylinder drum facing the end face of the swash plate has an annular or disc-like recess same outer contour as the outer contour of the annular second thrust bearing, in which the second thrust bearing is arranged.
  • a protruding approach may be arranged on the cylinder drum facing the end face of the swash plate, whose circular cross section corresponds to the cross section of the circular inner contour of the second thrust bearing, wherein the second thrust bearing is arranged with its circular inner contour on the approach.
  • the swash plate In order to correctly assign the suction and pressure strokes of the pistons of the suction kidney and the pressure kidney, the swash plate must be precisely aligned with the control plate.
  • the swash plate and / or the control plate via positioning with the pump housing to each other against rotation, for which the swash plate and / or the control plate may have on a voltage applied to the pump housing surface a recess into which the fixedly arranged on the pump housing Protruding positioning.
  • the positioning element is easy to produce if it is a deformation of the pump housing generated by impressions.
  • the drive shaft via a slot coupling, which is in particular a Oldhamkupplung be coupled with a Koaxialzapfen the cylinder drum.
  • Frictional losses are further reduced when the washer of Oldhamkupplung is a plastic injection molded part.
  • the cylinder drum does not lift off the control plate and thereby leads to leakage, the sum of the cross-sectional areas of each located above the pressure kidney pump cylinder minus the sum of the cross-sectional areas of the suction / pressure holes of these pump cylinders in a ratio of> 1, 8: 1, preferably between 2.0: 1 and 3.3: 1 to the cylinder drum facing surface of the printing kidney.
  • a ratio of 2.06: 1 has proven to be particularly advantageous.
  • One way of forming the piston is that the pistons are integrally formed.
  • pistons can also be designed in several parts.
  • the piston consists of a cylindrical ring, on one end face coaxial with a spherical, in particular hemispherical support part and on the other end side of a coaxial tube part smaller diameter than the diameter of the
  • Cylinder ring is fixed, so a good investment in the swash plate and a wear prevention of the pump cylinder in the field of helical compression springs is achieved.
  • the coaxial tube part can be made of a hard, wear-resistant material and manufactured with low tolerances.
  • the piston consists of a cylinder ring, on one end side coaxial a spherical, in particular hemispherical support member is fixedly arranged.
  • the piston is formed of one or a plurality of juxtaposed balls having the same diameter as the pump cylinder, wherein the swash plate next ball partially protrudes from the pump cylinder and the swash plate or the second thrust bearing in attachment.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a fluid linear drive in section
  • FIG. 4 shows a force-displacement diagram for the fluid linear drive according to FIG. 3,
  • Figure 6 shows a fifth embodiment of a fluid linear drive in section
  • Figure 7 shows a sixth embodiment of a fluid linear drive in a partially sectioned perspective view 8 shows a first embodiment of a circuit diagram of a fluid linear drive
  • FIG. 9 shows a second embodiment of a circuit diagram of a fluid linear drive
  • FIG. 10 shows a third embodiment of a circuit diagram of a fluid linear drive
  • FIG. 11 shows a cross section of a first embodiment of a swash plate axial piston pump
  • Figure 12 is a perspective view of the cylindrical drum of the swash plate axial piston pump of Figure 1 from the control plate side
  • Figure 13 is a perspective view of the cylindrical drum of the swash plate axial piston pump of Figure 1 from the swash plate side
  • FIG. 14 shows a cross section of the cylinder drum according to FIG. 12
  • FIG. 15 shows an oblique disk-side view of the cylinder drum according to FIG. 12
  • FIG. 16 shows a cylinder-drum-side view of the control plate of the swash plate axial piston pump according to FIG. 12
  • FIG. 17 shows a perspective view of the intermediate part of the slot coupling of the swash plate axial piston pump according to FIG. 17
  • Figure 18 is a partial sectional view of a one-piece piston
  • Figure 19 is a partial sectional view of a three-piece piston
  • Figure 20 is a sectional view of a two-part piston
  • Figure 21 is a view of a reduced diameter piston at the control panel end
  • FIG. 22 shows a cross section of a second exemplary embodiment of a swash plate axial piston pump in the region of the swash plate
  • Figure 23 is a cross section of a third embodiment of a swash plate axial piston pump
  • Figure 24 is a side view of a first embodiment of a swash plate side thrust roller bearing
  • Figure 25 is a side view of a second embodiment of a swash plate side thrust roller bearing
  • Figure 26 is a side view of a third embodiment of a swash plate side thrust roller bearing.
  • the fluid linear drives shown in Figures 1, 2 have a cylinder 1, 1 ', in which a piston 2, 2' is slidably disposed.
  • the piston 2, 2 ' has on its radially circumferential surface a radially encircling annular groove 3, in which a sealing ring 4 is inserted, which bears sealingly against the inner wall 5 of the cylinder 1, 1'.
  • the piston 2, 2 ' By the piston 2, 2 ', the interior of the cylinder 1, 1' in a first chamber 6 and a second chamber 7 is divided.
  • the cylinder 1, 1 ' is closed at its one end by a bottom 8, 8' and at its other end by a sealing and guiding unit 9.
  • a piston rod 10 By a coaxial recess in the sealing and guiding unit 9, a piston rod 10 is displaceably guided tightly, which is fastened with its one end to the piston 2, 2 'and the other end protrudes from the cylinder 1, 1'.
  • the piston 2, 2 ' has a first, biased by a spring check valve 11 which is arranged in a leading from the first chamber 6 to the second chamber 7 first connecting line 12.
  • a second, biased by a spring check valve 14 is arranged.
  • the second chamber 7, through which the piston rod 10 is passed, is subdivided into a chamber part 15 which is closer to the piston 2, 2 'and a chamber part 16 which is more remote from the piston 2, 2'.
  • the first chamber 6 and the piston nearer chamber part 15 are filled with oil, while the piston 2, 2 'remote chamber part 16 forms a filled with gas under pre-pressure volume compensation chamber.
  • a reversibly driven pump 17 is arranged in the piston 2, which has a leading to the first chamber 6 first suction / pressure port 18 and a leading chamber part 15 second suction / pressure port 19.
  • a reversibly driven pump 17 in the bottom 8 ' is arranged.
  • a first suction / pressure port 18 of the pump 17 leads to the first chamber 6, and a second suction / pressure port 19 of the pump 17 leads to the bottom 8 'near the end of the cylinder V enclosing annular chamber 20th
  • the annular chamber 20 forms a storage chamber whose bottom 8 'nearer area is filled with oil and the opposite end area with gas. At the bottom 8 ' opposite end, the annular chamber 20 is connected by a radial opening 21 in the cylinder 1 'with the chamber part 16.
  • the pump 17 sucks via the first suction / pressure port 18 oil from the first chamber 6 and conveys it via the second suction / pressure port 19 in the chamber part 15, whereby the piston and piston rod 10 are moved in the retraction direction.
  • the gas in the chamber part 16 provides a volume balance due to its compressibility.
  • the reverse conveying direction leads to a movement of piston 2 'and piston rod 10 in the extension direction.
  • This function can be used for example in an application of the fluid linear drive for adjusting flaps and doors, especially in motor vehicles as overload or anti-trap.
  • a first suction / pressure port 18 of the pump 17 leads to the first chamber 6, and a second suction / pressure port 19 of the pump 17 leads to a bottom 8 near the end of a cylinder 1 'surrounding annular chamber 20th
  • this annular chamber 20 forms a storage chamber whose area 8 closer to the bottom is filled with oil and the end area opposite this area is filled with gas.
  • the annular chamber 20 is connected by a radial opening 21 in the cylinder 1 'with a piston remote chamber portion 16 of a second chamber 7 of the cylinder 1 1 .
  • the first chamber 6 and the second chamber 7 of the cylinder 1 1 are separated by a piston rod 10 having a piston 2 1 , which is slidably mounted in the cylinder V.
  • the piston 2 ' At its periphery, the piston 2 'has a sealing ring 4, the sealing on the Inner wall 5 of the cylinder V is present.
  • the first chamber 6 and a piston closer chamber part 15 of the second chamber 7, through which the piston rod 10 is passed, are filled with oil, whereas the piston 2 'further chamber part 16 of the second chamber 7 forms a filled with gas under pre-pressure volume compensation chamber.
  • a sealing and guiding unit 9 on the one hand closes the cylinder 1 'on its side facing away from the bottom 8 and on the other hand leads the piston rod 10 sealed out of the cylinder 1' out.
  • a reinforcing piston 22 which has a larger piston area than the piston 2 ', arranged to increase the force acting on the piston rod 10 force.
  • the piston 2 1 on its side facing the first chamber 6 piston side 23 a centrally and perpendicular to the piston 2 'arranged plunger 24.
  • the reinforcing piston 22, which is provided at its periphery with an annular groove 25 and a sealing ring 26 disposed therein, is located on the plunger 24.
  • the first chamber 6 has a larger diameter than in the region of the piston 2 ', which by a step 29 on the inner wall 5 of Cylinder 1 1 is reached.
  • the first chamber 6 is provided with a pressure medium bypass line 30 for the boost piston 22, the pressure medium bypass line having a plurality of bypass grooves 31 arranged on the inner wall of the first chamber 6 and extending in the cylinder longitudinal direction for bridging the boost piston 22.
  • the booster piston 22 After the booster piston 22 has traveled a structurally adjustable effective path x, the booster piston 22 reaches into the region of the bypass grooves 31. Here, the booster piston 22 also remains under further pressurization, which flows around the pressure medium conveyed by the pump 17 the boost piston 22 and acts directly on the piston 2 ', which then moves away with the plunger 24 of the boost piston 22.
  • the boost piston 22 Upon insertion of the piston rod 10 into the cylinder 1 1 , the boost piston 22 is pushed back by the piston 2 'by means of the plunger 24 in its initial position.
  • the following exemplary embodiment according to FIG. 5 also shows a fluid linear drive similar to the exemplary embodiments according to FIGS. 2, 3 with a cylinder 1 'surrounded by an annular chamber 20, out of which a piston rod 10 is led out.
  • the motor 32 has a housing 35, which is sealed relative to the cylinder V by means of a seal 36.
  • a cylinder 1 1 facing wall of the housing 35 simultaneously forms a wall 44 of the cylinder 1 ', through which wall 44, the drive shaft 33 is led out of the cylinder sealed 1 1 sealed.
  • FIG. 6 shows a fluid linear drive which is again similar in structure, with a reinforcing piston 22 being provided in a cylinder 11 having a pressure medium bypass line 30, corresponding to the exemplary embodiment according to FIG.
  • the drive shaft has a first, pump-side shaft portion 39 and a second, motor-side shaft portion 40, which shaft portions 39, 40 are connected by means of a non-contact magnetic coupling 41 formed coupling 45 for torque transmission.
  • the motor 32 is arranged in a housing 35, which is disposed at a bottom 8 of the cylinder 1 1 by means of a non-magnetic sealing wall 42 against the cylinder 1 "and pump 17, is completed.
  • FIG. 7 A further fluid linear drive with a cylinder 1 ', from which a piston rod 10 is fully extended here, is shown in FIG. 7.
  • a motor 17 driving a pump 17 is provided with a housing 35, for example made of an elastic material.
  • the housing 35 is sealed by a seal 36 relative to the cylinder 1 '.
  • a reversible pump 17 is connected via its first suction and pressure port 18 to a first chamber 6 of a vertically arranged cylinder 1, which is separated by a piston 2 from a second chamber 7 through which leads a piston rod 10 to the outside.
  • a throttle 46 and parallel thereto arranged in the direction of the first chamber 6 blocking first check valve 48.
  • the first chamber 6 is filled with a hydraulic fluid, while the second chamber 7 is only partially filled with hydraulic fluid.
  • the other part of the second chamber 7 is filled with a pressurized gas.
  • the piston rod 10 can be driven both in the extension direction and in the retraction direction.
  • a pressure port 56 of a non-reversible pump 17 ' is connected via a fourth connection 57 to the first chamber 6 of a vertically arranged cylinder 1, which is separated by a piston 2 from a second chamber 7 through which a piston rod 10 leads to the outside.
  • a first non-return valve 48 which locks in the direction of the first chamber 6 and a throttle 46 is arranged in series in this connection 57.
  • the first chamber 6 is filled with a hydraulic fluid, while the second chamber 7 is only partially filled with hydraulic fluid.
  • the other part of the second chamber 7 is filled with a pressurized gas.
  • a fifth connection 58 branches off from the fourth connection 57, which leads via a solenoid-operated 1/2-way valve 59 and a further throttle 60 to a suction connection 61 of the pump 17 '.
  • the 1/2-way valve blocks the valve passage, while in magnetic actuation, the valve passage is open.
  • the suction port 61 of the pump 17 ' is further connected via a sixth connection 62 to the second chamber 7.
  • a seventh connection 63 leads to the sixth
  • an extension movement of the piston rod takes place by conveying hydraulic fluid into the first chamber 6, while for the retraction movement, the piston rod 10 must be acted upon by an external force.
  • a pressure connection 56 of a non-reversible pump 17 ' is connected via a fourth connection 57 to the first chamber 6 of a vertically arranged cylinder 1 which is separated from a second chamber 7 by a piston 2 through which a piston rod 10 leads to the outside.
  • the first chamber 6 is filled with a hydraulic fluid, while the second chamber 7 is only partially filled with hydraulic fluid.
  • the other part of the second chamber 7 is filled with a pressurized gas.
  • a check valve 65 which closes a return to the pressure connection 56, and then a solenoid-operated 2/2-way valve 66 are arranged.
  • the pressure connection 56 is connected to the first chamber 6 leading connection 57, in which a throttle 46 and parallel to a blocking in the direction of the first chamber 6 first check valve 48 is arranged.
  • the piston rod 10 can be driven both in the extension direction and in the retraction direction.
  • the pressure relief valves 54, 55 and 64 provide overload protection, wherein an overload may be due to an excessive load to be moved or by an obstacle in the range of movement of the piston rod 10.
  • the swash plate axial piston pump shown in full or in part in FIGS. 11 to 17 has a cylinder drum 68 rotatably drivable about a rotation axis 67 by a motor 32 '.
  • the pump cylinders 69 are formed concentrically distributed uniformly distributed about the axis of rotation 67, which extend parallel to the axis of rotation 67 and open with one end to the outside. At the other end, the pump cylinders 69 have bottoms 70.
  • piston 71 are slidably disposed, which protrude with its one end of the pump cylinder 69 and are supported by a sliding shoe 72 via a second Axialmélzerlager 73 at an angle to the axis of rotation 67 inclined fixed swash plate 74.
  • the swash plate 74 is fixedly arranged on a pump housing 75 and protrudes into a bearing bore 76 of the pump housing 75 into which the cylinder drum 68 is rotatably mounted with a bearing ring 121 protruding radially outward on its cylindrical surface.
  • the corresponding to the swash plate 74 inclined Axialmélzlager 73 also protrudes into the bearing bore 76 and is centered in this. On the side facing away from the bearing bore 76 of the swash plate 74 of the motor 32 is fixed.
  • the bearing bore 76 is closed by a fixedly connected to the pump housing 75 control plate 77.
  • pot-like coaxial holes 78 are formed, which open to the bottoms 70 of the pump cylinder 69 to the outside and in which prestressed helical compression springs 79 are arranged.
  • the helical compression springs 79 are supported with their one ends on the bottoms of the pump cylinder 69 and act on the cylinder drum 68 against the control plate 77th At their other ends, the helical compression springs 79 act on the bottoms of the coaxial bores 78 and thus hold the pistons 71 with their sliding shoes 72 in abutment with the second axial bearing 73.
  • a radially encircling groove 80 is formed in the radially outer region, in which an axial roller bearing 81 is inserted, via which the cylinder drum 68 is axially supported on the control plate 77.
  • suction / pressure holes 82 are offset relative to the central axis of the pump cylinder 69 radially to the axis of rotation 67 of the cylinder drum 68 out arranged.
  • a pressure kidney 83 and a suction kidney 84 are formed, which extend concentrically to the axis of rotation 67 and with which the control panel side mouths of the suction / pressure holes 82 in the rotational movement of the cylinder drum 68 overlap.
  • the relief groove 88 extends radially to the axis of rotation 67 inwards.
  • a third annular relief groove 89 is disposed in the control plate 77 in the region of the second axial rolling bearing 73. From the relief grooves 87, 88 and 89 lead in the control plate 77 formed discharge channels 90 to a reservoir, not shown.
  • Pressure holes 82 of these pump cylinder 69 is in a ratio of 2.06: 1 to the cylindrical drum 68 facing surface of the Druckniere 83rd
  • a position bore 93 is arranged so that it extends to a part in the pump housing 75 and the other part in the swash plate 74.
  • a pin of the same diameter is used, which forms a positioning element 94, by the swash plate 74 and pump housing 75 against rotation and are connected to each other in a specific assignment.
  • the cylinder drum 68 has an axially projecting coaxial pin 95, which is non-rotatably connected via an intermediate piece 96 of a slot coupling 97 to the drive shaft 33 of the motor 32.
  • the intermediate piece 96 has at its two ends in each case a strip 98 and 99 which are offset by 90 ° to each other transversely to the axis of rotation 67, wherein the bar 98 in a transverse to the axis of rotation 67 extending corresponding groove 100 of the drive shaft 33 and the bar 99th in a transverse to the axis of rotation 67 extending corresponding groove 101 of the coaxial pin 95 engages.
  • FIGS. 18 to 21 show further exemplary embodiments of pistons.
  • FIG. 18 shows a one-piece piston 71 'whose end 102 abutting the axial rolling bearing is hemispherical in shape and which is provided with a coaxial bore 78.
  • FIG. 19 shows a piston 71 "composed of three parts, wherein on one end face of a cylinder ring 103 is a hemispherical support part 104 and on the front side another end coaxial tube portion 105 of smaller diameter than the diameter of the cylinder ring 103 fixedly arranged.
  • Figure 20 shows a two-part piston 71 '", which consists of a cylinder ring 103' and with a coaxially fixed thereto hemispherical support member 104 '.
  • the piston 71 "" shown in FIG. 21 corresponds to the piston 71 '"of FIG. 20, wherein the end portion 106 of the cylinder ring 103' opposite the support part 104 'has a smaller diameter than the cylinder ring 103' at least over a length corresponding to the piston stroke of the pump ,
  • Figure 22 shows another embodiment of the area of the swashplate 74 '.
  • the intermediate piece 96 ' is provided at its two ends with a cylindrical extension 107 and 108 which are rotatably supported by radial bearings 109 and 110 in corresponding recesses 111 and 112 of the swash plate 74'.
  • the cylindrical extension 108 is additionally supported via a third thrust bearing 113 on the swash plate 74 '.
  • the shaft 114 connecting the cylindrical extensions 107 and 108 is surrounded by a shaft seal 116 inserted into a coaxial annular recess 115 of the swashplate 74 '.
  • FIG. 23 The embodiment of a swashplate axial piston pump illustrated in FIG. 23 largely corresponds to the embodiment shown in FIGS. 11 to 17.
  • pistons each consist of two juxtaposed balls 117 and 118 of the same diameter as the Pump cylinder 69, wherein the balls 117 partially protrude from the pump cylinder 69 and on the second axial roller bearing 73 in abutment.
  • FIGS. 24 to 26 show various arrangement examples of the second axial rolling bearing 73 on the swash plate 74.
  • FIG. 24 corresponds to the embodiment in FIGS. 11 to 17.
  • a disk-like depression 119 is formed, into which the second axial rolling bearing 73 is inserted.
  • Swash plate 74 a protruding cylindrical projection 120 is arranged, which carries the second axial roller bearing 73.
  • Connection 70 plates first check valve 71 piston second connection 71 'Piston releasable 71 "piston
  • Throttle 71 ' piston
  • Throttle 78 coaxial holes

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fluid-Linearantrieb mit einem ganz oder teilweise mit einem Druckmittel gefüllten Zylinder (1), in dem ein Kolben (2) mit einer einseitig an dem Kolben (2) angeordneten und abgedichtet aus dem Zylinder (1) herausgeführten Kolbenstange 10 verschiebbar angeordnet ist und den Zylinderinnenraum in eine erste Kammer (6) und in eine zweite Kammer (7) unterteilt. Dabei ist die Kolbenstange (10) durch die zweite Kammer (7) hindurchgeführt. Eine, insbesondere reversierbare, Pumpe (17), durch die das Druckmittel in die erste Kammer (6) hinein- und aus der ersten Kammer (6) herauspumpbar ist, besitzt einen ersten Saug- und/oder Druckanschluß (18) und einen zweiten Saug- und/oder Druckanschluß (19). Der erste Saug- und/oder Druckanschluß der Pumpe (17) ist mit der ersten Kammer (6) und der zweite Saug- und/oder Druckanschluß mit einer Speicherkammer verbunden. Zudem ist die Pumpe (17) in dem Kolben (2) oder in oder an einem Boden der ersten Kammer angeordnet.

Description

Patentanmeldung
Fluid-Linearantrieb
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Fluid-Linearantrieb mit einem ganz oder teilweise mit einem Druckmittel gefüllten Zylinder, in dem ein Kolben mit einer einseitig an dem Kolben angeordneten und abgedichtet aus dem Zylinder herausgeführten Kolbenstange verschiebbar angeordnet ist und den Zylinderinnenraum in eine erste Kammer und in eine zweite Kammer unterteilt, wobei die Kolbenstange durch die " zweite Kammer hindurch geführt ist, mit einer einen ersten Saug- und/oder
Druckanschluß und einen zweiten Saug- und/oder Druckanschluß aufweisenden, insbesondere reversierbaren, Pumpe, durch die das Druckmittel in die erste Kammer hinein- und aus der ersten Kammer herauspumpbar ist.
Derartige Fluid-Linearantriebe bilden aktive Stellelemente und können zur automatischen Verstellung von Klappen und Türen oder auch für eine automatische Höhenverstellung verwendet werden. Anwendungen sind sowohl in einem Kraftfahrzeug als auch zur Höhenverstellung bei Möbeln denkbar.
Darüber hinaus ist ein Linearantrieb für automatische Türen bekannt, der eine einen Zylinder vollständig durchstreckende Kolbenstange, aufweist, auf der ein Kolben angeordnet ist, welcher den Zylinder in Zylinderhälften unterteilt. Eine Pumpe ist hier zur Steuerung einer Bewegung des Linearantriebes vorgesehen. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fluid-Linearantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei einem guten Wirkungsgrad der Kraftübersetzung einfach aufgebaut ist und einen geringen Bauraum benötigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der erste Saug- und/oder Druckanschluß der Pumpe mit der ersten Kammer und der zweite Saug- und/oder Druckanschluß mit einer Speicherkammer verbunden ist und daß die Pumpe in dem Kolben oder in oder an einem Boden der ersten Kammer angeordnet ist.
Der Kolben wird von diesem Fluid-Linearantrieb dadurch bewegt, daß mit Hilfe der Pumpe das Druckmittel in die beziehungsweise aus der als abgeschlossener Raum ausgebildeten ersten Kammer gefördert wird. Hierdurch ist sowohl ein Ausfahren als auch ein Einfahren der Kolbenstange möglich.
Durch entsprechende Ansteuerung des Antriebes der Pumpe, insbesondere eines Elektromotors, ist die Ein- beziehungsweise Ausschubgeschwindigkeit steuerbar.
Grundsätzlich wäre zwar eine Anordnung der Pumpe separat von dem Zylinder denkbar; bauraumsparend und den Auf- und Einbau des Linearantriebes vereinfachend kann die Pumpe aber in dem Kolben angeordnet sein. Es ist aber ebenfalls wenig Bauraum benötigend, wenn die Pumpe in oder an einem Boden der ersten Kammer angeordnet ist. Dabei kann die Pumpe zum Beispiel an den Boden angeflanscht sein.
Das Druckmittel kann ein Gas, insbesondere Stickstoffgas, sein.
Es ist aber ebenfalls möglich, daß das Druckmittel eine Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Öl, ist und die zweite Kammer mit einem Volumenausgleichsraum verbunden ist.
In diesem Fall kann bauraumsparend die zweite Kammer die Speicherkammer bilden, wodurch ein ohnehin vorhandener Raum ausgenutzt wird.
Bei zumindest annähernd senkrechtem Einbau mit obenliegender zweiter Kammer kann die zweite Kammer unterteilt und der dem Kolben nähere Kammerteil mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt sein sowie der dem Kolben entferntere Kammerteil den Volumenausgleichsraum bilden.
Um aber den Fluid-Linearantrieb lageunabhängig in jeder Position einbauen zu können, ist vorzugsweise der erste Kammerteil durch eine bewegliche Wand, insbesondere eine elastische Wand von dem zweiten Kammerteil getrennt, wobei die bewegliche Wand eine im Zylinder verschiebbare kolbenartige Trennwand sein kann.
Der Volumenausgleichsraum ist vorzugsweise mit einem Gas, insbesondere mit Stickstoff, gefüllt, das komprimierbar ist.
Um eine Grundschubkraft zu realisieren, kann das Gas unter einem Vordruck stehen.
Hierdurch ist es möglich, die auf den Kolben wirkenden Kräfte in einer definierten Position auszugleichen.
Zu einer kompakten Bauweise führt es, wenn der Zylinder von einer die Speicherkammer bildenden Ringkammer umschlossen ist.
Dabei kann die Ringkammer an dem kolbenstangenseitigen Ende des Zylinders mit der zweiten Kammer verbunden sein.
Zur Trennung von Gas und Hydraulikflüssigkeit kann die Ringkammer durch eine bewegliche Wand in ein erstes, die Speicherkammer bildendes Ringkammerteil und ein zweites, die Ausgleichskammer bildendes Ringkammerteil getrennt sein.
Ist die erste Kammer mit der Speicherkammer über ein erstes vorgespanntes Rückschlagventil verbunden und/oder ist die Speicherkammer mit der ersten Kammer über ein zweites vorgespanntes Rückschlagventil verbunden, so kann eine Überlastsicherung realisiert werden.
Bauraumreduzierend kann das erste Rückschlagventil und/oder das zweite Rückschlagventil in dem Kolben angeordnet sein. Ebenfalls geringen Bauraum benötigend kann das erste Rückschlagventil und/oder das zweite Rückschlagventil in der Wand des Zylinders zwischen dem dem Boden nahen Bereich der ersten Kammer und der Ringkammer angeordnet sein.
Ist die Pumpe eine Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe oder eine Zahnradpumpe, insbesondere eine Außenzahnradpumpe, so ist der erforderliche Bauraum gering.
Als Pumpe können auch andere Pumpen anderer Art wie zum Beispiel eine Innenzahnradpumpe, eine Kolbenpumpe oder eine Membranpumpe Verwendung finden.
Zum Beispiel zum Öffnen von Klappen ist es von besonderem Vorteil, wenn bei Anordnung der Pumpe in oder an einem Boden der ersten Kammer in oder an der ersten Kammer ein von der Pumpe mit Druckmittel beaufschlagbarer Verstärkungskolben zur Erhöhung der auf die Kolbenstange einwirkbaren Kraft angeordnet ist. Insbesondere wird auf diese Weise ohne Erhöhung der installierten Pumpenleistung eine Vergrößerung der Ausschubkraft des Kolbens und damit des gesamten Fluid-Linearantriebes erreicht.
Ein einfacher Aufbau mit nur wenigen zusätzlichen Bauteilen ergibt sich, wenn der Verstärkungskolben eine größere Kolbenfläche als der Kolben aufweist und in der ersten Kammer auf den Kolben einwirkbar angeordnet ist.
Für eine einfache, dauerhaft sichere Kraftübertragung von Verstärkungskolben auf Kolben und Kolbenstange kann der Kolben oder der Verstärkungskolben an seiner der ersten Kammer zugewandten Kolbenseite einen Stößel aufweisen.
Der Verstärkungskolben kann in einer in den Zylinder eingefahrenen Stellung der Kolbenstange an dem Stößel anliegen, so daß bereits im ersten Abschnitt des Ausfahrweges der Kolbenstange eine erhöhte Ausschubkraft zur Verfügung steht, was insbesondere zum Öffnen von Türen und/oder Klappen von Vorteil ist.
Die Wirksamkeit des Verstärkungskolbens kann vorzugsweise dadurch gesteuert werden, daß die erste Kammer eine Druckmittelumgehungsleitung für den Verstärkungskolben aufweist. Das Druckmittel kann dann von der Pumpe in die erste Kammer hineingepumpt werden, ohne daß eine Bewegung des Verstärkungskolbens erfolgt.
Den Aufbau des Fluid-Linearantriebes vereinfachend kann die Druckmittelumgehungsleitung eine an einer Innenwand der ersten Kammer angeordnete Umgehungsnut zur Überbrückung des Verstärkungskolbens aufweisen. Dadurch ist es zudem möglich, die Wirksamkeit des Verstärkungskolbens wegabhängig zu steuern.
Vorteilhaft kann der erforderliche Bauraum des Fluid-Linearantriebes verringert und seine Abdichtung vereinfacht werden, wenn bei Anordnung der Pumpe in oder an einem Boden der ersten Kammer ein außerhalb des Zylinders angeordneter Motor zum Antrieb der Pumpe vorgesehen ist.
Eine schlupffreie, dauerhaltbare Übertragung einer Antriebsleistung des Motors auf die Pumpe kann man dadurch erhalten, daß die Pumpe und der Motor mit einer abgedichtet aus dem Zylinder herausgeführten Antriebswelle verbunden sind.
Die Antriebswelle kann in sehr kostengünstiger und verschleißarmer Weise mit einer Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweisenden Dichtung gegenüber dem Zylinder abgedichtet sein.
Vorteilhaft kann die geometrische Anordnung von Pumpe und Motor flexibel gestaltet und/oder eine Anpassung der Motorabtriebsdrehzahl an die erwünschte Pumpenantriebsdrehzahl erfolgen, wenn die Pumpe und der Motor mit einer einen ersten, pumpenseitigen Wellenabschnitt und einen mit dem ersten Wellenabschnitt mittels einer Kupplung verbundenen zweiten, motorseitigen Wellenabschnitt aufweisenden Antriebswelle verbunden sind.
Insbesondere kann die Abdichtung des Zylinders erheblich vereinfacht werden und eine weiter erhöhte Dauerhaltbarkeit aufweisen, wenn die Kupplung eine berührungslose Magnetkupplung aufweist. In einem solchen Fall ist es ermöglicht, zwischen einem ersten, pumpenseitigen Kupplungselement und einem zweiten, motorseitigen Kupplungselement eine Wandung des Zylinders anzuordnen, die nicht von der Antriebswelle durchgriffen wird, wodurch eine ansonsten erforderliche Dichtstelle entfällt.
Die Kupplung kann eine Zahnradkupplung oder eine Zahnriemenkupplung aufweisen, wodurch sich insbesondere die Möglichkeit einer Anordnung des Motors seitlich, das heißt an einer Längsseite, des Zylinders ergibt.
Eine freizügige, flexible Anordnung des Motors ist ermöglicht, wenn die Antriebswelle eine flexible Welle aufweist.
Weist der Motor ein gegenüber dem Zylinder abgedichtetes Gehäuse auf, so kann durch eine solche zusätzliche Motorabdichtung eine geringeren Dichtigkeitsanforderungen genügende Dichtung zwischen Antriebswelle und Zylinder verwendet werden.
Um zu verhindern, daß Druckmittel aus dem Zylinder in das Gehäuse und damit gegebenenfalls auch in den Motor läuft, kann das Gehäuse mit einem Gehäusedruckmittel befüllt sein. Vorzugsweise ist der Druck des Gehäusedruckmittels so groß wie der Druck des Druckmittels in dem Zylinder. Um ein Überströmen von Gehäusedruckmittel in den Zylinder zu verhindern, ist eine Abdichtung der Antriebswelle auch zum Zylinder hin vorzusehen.
Das Gehäusedruckmittel kann in kostengünstigerweise ein Gas sein.
Wird ein in Öl lauffähiger Motor, insbesondere ein elektronisch kommutierter
Elektromotor, verwendet, so kann das Gehäusedruckmittel ein Öl, beispielsweise ein Hydrauliköl, sein.
Der Motor kann vorzugsweise ein Elektromotor sein und einen aus dem Gehäuse abgedichtet herausgeführten elektrischen Anschluß aufweisen. Der Anschluß kann beispielsweise eine Gummidichtung zur Abdichtung aufweisen oder in das Gehäuse zum Beispiel eingegossen oder eingespritzt sein. Um die Bewegungsgeschwindigkeit der Kolbenstange zu begrenzen kann in einer Verbindung von dem ersten Saug- und/oder Druckanschluß zur ersten Kammer und/oder in einer Verbindung von dem zweiten Saug- und/oder Druckanschluß eine Drossel und ein eine Rückströmung von der ersten Kammer oder der zweiten Kammer sperrendes Rückschlagventil angeordnet sein.
Dabei sind vorzugsweise die Drossel und das Rückschlagventil als Drosselrückschlagventil ausgebildet.
Vorteilhaft können als Überlastschutz die erste Kammer und/oder die zweite Kammer über ein Druckbegrenzungsventil mit der zweiten Kammer und/oder der ersten Kammer verbunden sein.
Zu einem kompakten und einfachen Aufbau führt es, wenn die Schrägscheiben- Axialkolbenpumpe eine um eine Drehachse drehbar antreibbare Zylindertrommel besitzt, in der zur Drehachse parallele Pumpenzylinder ausgebildet sind, wobei in den Pumpenzylindem Kolben verschiebbar angeordnet sind, die mit ihrem einen Ende aus den Pumpenzylindern herausragen und an einer um einen Winkel zur Drehachse geneigten, feststehenden Schrägscheibe abgestützt sind, wobei von den den Kolben entgegengesetzten Enden der Pumpenzylinder Saug-/Druckbohrungen zu einer feststehenden Steuerplatte führen, gegen welche die Zylindertrommel axial abgestützt ist und die mit einer mit dem Druckanschluß verbundenen Druckniere sowie mit einer mit dem Sauganschluß verbundenen Saugniere versehen ist, wobei die Druckniere und die Saugniere sich konzentrisch zur Drehachse erstrecken und die steuerplattenseitigen Mündungen der Saug-/Druckbohrungen bei der Drehbewegung der Zylindertrommel mit der Druckniere und der Saugniere überdeckbar sind.
Auf aufwendige Lagermittel kann verzichtet werden, wenn die Zylindertrommel eine radial umlaufende zylindrische Mantelfläche besitzt, mit der sie ganz oder teilweise in einer Lagerbohrung eines feststehenden Pumpengehäuses drehbar gelagert ist.
Weist dabei die Zylindertrommel an ihrer zylindrischen Mantelfläche einen konzentrischen, radial nach außen hervorstehenden Lagerring auf, mit dem die Zylindertrommel in der Lagerbohrung drehbar gelagert ist, so wird die Flüssigkeitsreibung im Spalt zwischen Zylindertrommel und Lagerbohrung herabgesetzt, was zu einer Reduzierung der Lagerwiderstände führt. Damit ist es möglich den Antrieb der Pumpe kleiner auszulegen.
Dies wird ebenfalls erreicht, wenn die Lagerbohrung einen konzentrischen, radial nach innen hervorstehenden Lagerring aufweist, an dem die Zylindertrommel in der Lagerbohrung drehbar gelagert ist.
Zur zumindest weitgehenden Vermeidung eines auf die Zylindertrommel einwirkenden Kippmomentes ist vorzugsweise der Lagerring in dem der Steuerplatte nahen Bereich angeordnet.
Zur Durchführung des Saughubes der Kolben können diese in einfacher Weise durch Druckfedern mittelbar oder unmittelbar gegen die Schrägscheibe beaufschlagt sein, die an der Zylindertrommel abgestützt sind.
Die Druckfedern sind dabei vorzugsweise in den Pumpenzylindern angeordnete Schraubendruckfedern, die mit ihren einen Enden an den steuerplattenseitigen Enden der Kolben und mit ihren anderen Enden an den steuerplattenseitigen Böden der Pumpenzylinder abgestützt sind.
Um ein Reiben der Schraubendruckfedern an den Wandungen der Pumpenzylinder und somit zu Leckverlusten führende Beschädigungen sowie Reibverluste zu vermeiden, können die Schraubendruckfedern einen geringeren Durchmesser als die Pumpenzylinder besitzen.
Eine zu Leckverlusten führende Beschädigung der Wandungen der Pumpenzylinder wird auch dadurch vermieden, daß die Kolben an ihren steuerplattenseitigen Enden einen Bereich geringeren Durchmessers als dem Durchmesser der Pumpenzylinder besitzen, wobei sich der Bereich geringeren Durchmessers mindestens über eine dem Kolbenhub entsprechende Länge erstreckt.
Eine zentrische Führung der Schraubendruckfedern in den Pumpenzylindern wird dadurch erreicht, daß das kolbenseitige Ende der Schraubendruckfedern in eine Koaxialbohrung im Kolben hineinragt oder einen zur Steuerplatte hervorstehenden zapfenartigen Koaxialfortsatz des Kolbens umschließt.
Zu einer erheblichen Reduzierung der Reibung zwischen Zylindertrommel und Steuerscheibe führt es, wenn die Zylindertrommel über ein Axiallager, insbesondere ein Axialwälzlager an der Steuerplatte axial abgestützt ist.
Dadurch ist eine erheblich geringere Auslegung der Kraft des Antriebs der Pumpe und somit eine deutlich geringere Baugröße möglich, was auch zu einem geringeren Bauraumbedarf des Fluid-Linearantriebs und zu einem geringeren Energiebedarf führt.
Ist dabei das Axiallager in einer radial umlaufenden Nut an der steuerplattenseitigen Stirnseite der Zylindertrommel angeordnet, führt dies zu einer weiteren Reduzierung der Baugröße der Pumpe und des Fluid-Linearantriebes.
In der der Zylindertrommel zugewandten Stirnseite der Steuerplatte können eine oder mehrere konzentrische Entlastungsnuten ausgebildet sein, die sich radial innerhalb und/oder radial außerhalb von Druckniere und Saugniere und/oder im Bereich des zweiten Axiallagers erstrecken und von denen ein oder mehrere Abführkanäle zu einem Reservoir führen.
Damit wird sowohl Leckage- und Quetschöl möglichst direkt nach der Entstehung abgeführt. Außerdem führt dies zu einer Reduzierung der Abstützfläche der Zylindertrommel an der Steuerscheibe und damit auch zu einer Reduzierung von Reibverlusten.
Um die effektive Abstützfläche der Zylindertrommel und damit Reibverluste und Baugröße möglichst klein zu halten, können die Saug-/Druckbohrungen gegenüber der Mittelachse der Pumpenzylinder radial zur Drehachse der Zylindertrommel versetzt angeordnet sein.
Um die Reibung zwischen den Kolben und der Schrägscheibe ebenfalls möglichst klein zu halten ist es möglich, daß die Kolben über ein zweites Axiallager, insbesondere ein zweites Axialwälzlager an der Schrägscheibe abgestützt sind. Damit ist eine kleinere Auslegung des Antriebs möglich, was zu einer geringeren Baugröße von Pumpe und Fluid-Linearantrieb sowie zu einem geringeren Energiebedarf führt.
Weiterhin ist es auch möglich auf aufwendige Gleitschuhe zwischen Kolben und Schrägscheibe zu verzichten, da nur noch kleinste Relativbewegungen zwischen den Kolben und der Schrägscheibe stattfinden.
Eine reibarme Abstützung der Kolben ist dabei in einfacher Weise dadurch möglich, daß die Kolben an ihrem an dem Axiallager anliegenden Ende ballig, insbesondere halbkugelartig ausgebildet sind.
Damit es nicht zu einem Reibkontakt zwischen dem Axiallager und der Wand der Lagerbohrung des Pumpengehäuses kommt, kann das zweite Axiallager radial geführt an der Schrägscheibe angeordnet sein.
In einfacherWeise ist dies dadurch möglich, daß die der Zylindertrommel zugewandte Stirnseite der Schrägscheibe eine ring- oder scheibenartige Vertiefung gleicher Außenkontur wie der Außenkontur des ringförmigen zweiten Axiallagers aufweist, in der das zweite Axiallager angeordnet ist.
Alternativ kann auch an der der Zylindertrommel zugewandten Stirnseite der Schrägscheibe ein hervorstehender Ansatz angeordnet sein, dessen kreisförmiger Querschnitt dem Querschnitt der kreisförmigen Innenkontur des zweiten Axiallagers entspricht, wobei das zweite Axiallager mit seiner kreisförmigen Innenkontur auf dem Ansatz angeordnet ist.
Um die Saug- und Druckhübe der Kolben der Saugniere und der Druckniere korrekt zuzuordnen, muß die Schrägscheibe zum Steuerspiegel genau ausgerichtet sein. Dazu können in einfacher Ausbildung die Schrägscheibe und/oder die Steuerplatte über Positionierelemente mit dem Pumpengehäuse zueinander verdrehsicher verbunden sein, wozu die Schrägscheibe und/oder die Steuerplatte an einer an dem Pumpengehäuse anliegenden Fläche eine Ausnehmung aufweisen können, in die das fest an dem Pumpengehäuse angeordnete Positionierelement hineinragt. Das Positionierelement ist dabei einfach herstellbar, wenn es eine durch Eindrücken erzeugte Verformung des Pumpengehäuses ist.
Zu einer kompakten Anordnung führt es, wenn die Zylindertrommel von einer koaxialen Antriebswelle eines Antriebs drehbar antreibbar ist.
Dabei kann zum Ausgleich eines toleranzbedingten Achsversatzes von Antriebswelle und Zylindertrommel die Antriebswelle über eine Schlitzkupplung, die insbesondere eine Oldhamkupplung ist, mit einem Koaxialzapfen der Zylindertrommel gekoppelt sein.
Reibverluste werden dabei noch weiter reduziert, wenn die Zwischenscheibe der Oldhamkupplung ein Kunststoffspritzgußteil ist.
Damit die Zylindertrommel nicht von der Steuerplatte abhebt und dadurch zu Leckverlusten führt, kann die Summe der Querschnittsflächen der jeweils über der Druckniere befindlichen Pumpenzylinder minus der Summe der Querschnittsflächen der Saug-/Druckbohrungen dieser Pumpenzylinder in einem Verhältnis von >1 ,8:1, vorzugsweise zwischen 2,0:1 und 3,3:1 zu der der Zylindertrommel zugewandten Fläche der Druckniere stehen.
Ein Verhältnis von 2,06:1 hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
Eine Möglichkeit der Ausbildung der Kolben besteht darin, daß die Kolben einteilig ausgebildet sind.
Die Kolben können aber auch mehrteilig ausgebildet sein.
Besteht der Kolben aus einem Zylinderring, an dessen einer Stirnseite koaxial ein balliges, insbesondere halbkugelartiges Abstützteil und an dessen anderer Stirnseite ein koaxiales Rohrteil geringeren Durchmessers als des Durchmessers des
Zylinderrings fest angeordnet ist, so ist eine gute Anlage an der Schrägscheibe sowie eine Verschleißverhinderung der Pumpenzylinder im Bereich der Schraubendruckfedern erzielt. Das koaxiale Rohrteil kann aus einem harten, verschleißfesten Werkstoff bestehen und mit geringen Toleranzen hergestellt werden. Es ist aber auch möglich, daß der Kolben aus einem Zylinderring besteht, an dessen einer Stirnseite koaxial ein balliges, insbesondere halbkugelartiges Abstützteil fest angeordnet ist.
Eine andere Möglichkeit der Ausbildung des Kolbens besteht darin, daß der Kolben aus einer oder einer Mehrzahl aneinandergereihter Kugeln gebildet ist, die gleichen Durchmesser wie der Pumpenzylinder besitzen, wobei die der Schrägscheibe nächste Kugel teilweise aus dem Pumpenzylinder herausragt und an der Schrägscheibe oder dem zweiten Axiallager in Anlage ist.
Sind mehrere Kugeln vorhanden, so werden die Spaltverluste beim Pumpenhub reduziert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisiert dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fluid-Linearantriebes im Schnitt,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Fluid-Linearantriebes im Schnitt,
Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Fluid-Linearantriebes im Schnitt,
Figur 4 ein Kraft-Weg-Diagramm zu dem Fluid-Linearantrieb nach Figur 3,
Figur 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Fluid-Linearantriebes im Schnitt,
Figur 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Fluid-Linearantriebes im Schnitt und
Figur 7 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Fluid-Linearantriebes in teilgeschnittener perspektivischer Ansicht Figur 8 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schaltplans eines Fluid- Linearantriebes
Figur 9 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Schaltplans eines Fluid- Linearantriebes
Figur 10 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Schaltplans eines Fluid- Linearantriebes
Figur 11 einen Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe
Figur 12 eine perspektivische Ansicht der Zylindertrommel der Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe nach Figur 1 von der Steuerplattenseite her
Figur 13 eine perspektivische Ansicht der Zylindertrommel der Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe nach Figur 1 von der Schrägscheibenseite her
Figur 14 einen Querschnitt der Zylindertrommel nach Figur 12
Figur 15 eine schrägscheibenseitige Ansicht der Zylindertrommel nach Figur 12
Figur 16 eine zylindertrommelseitige Ansicht der Steuerplatte der Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe nach Figur 12
Figur 17 eine perspektivische Ansicht des Zwischenteils der Schlitz- kupplung der Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe nach
Figur 12
Figur 18 eine Teilschnittansicht eines einteiligen Kolbens Figur 19 eine Teilschnittansicht eines dreiteiligen Kolbens
Figur 20 eine Schnittansicht eines zweiteiligen Kolbens
Figur 21 eine Ansicht eines Kolbens mit reduziertem Durchmesser am steuerplattenseitigen Ende
Figur 22 einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe im Bereich der Schräg- scheibe
Figur 23 einen Querschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels einer Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe
Figur 24 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines schrägscheibenseitigen Axialwälzlagers
Figur 25 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines schrägscheibenseitigen Axialwälzlagers
Figur 26 eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines schrägscheibenseitigen Axialwälzlagers.
Die in Figuren 1 , 2 dargestellten Fluid-Linearantriebe besitzen einen Zylinder 1 , 1', in dem ein Kolben 2, 2' verschiebbar angeordnet ist.
Der Kolben 2, 2' besitzt an seiner radial umlaufenden Mantelfläche eine radial umlaufende Ringnut 3, in die ein Dichtring 4 eingesetzt ist, der dichtend an der Innenwand 5 des Zylinders 1 , 1' anliegt.
Durch den Kolben 2, 2' ist der Innenraum des Zylinders 1 , 1' in eine erste Kammer 6 und eine zweite Kammer 7 unterteilt. Der Zylinder 1 , 1' ist an seinem einen Ende durch einen Boden 8, 8' und an seinem anderen Ende durch eine Dicht- und Führungseinheit 9 verschlossen. Durch eine koaxiale Ausnehmung in der Dicht- und Führungseinheit 9 ist eine Kolbenstange 10 verschiebbar dicht hindurchgeführt, die mit ihrem einen Ende an dem Kolben 2, 2' befestigt ist und dessen anderes Ende aus dem Zylinder 1 , 1' herausragt.
Der Kolben 2, 2' besitzt ein erstes, durch eine Feder vorgespanntes Rückschlagventil 11 , das in einer von der ersten Kammer 6 zur zweiten Kammer 7 führenden ersten Verbindungsleitung 12 angeordnet ist.
Weiterhin ist in einer zweiten Verbindungsleitung 13, die von der zweiten Kammer 7 zur ersten Kammer 6 führt, gegenläufig zum ersten Rückschlagventil öffnend ein zweites, durch eine Feder vorgespanntes Rückschlagventil 14 angeordnet.
Die zweite Kammer 7, durch die die Kolbenstange 10 hindurchgeführt ist, ist in ein dem Kolben 2, 2' näheres Kammerteil 15 und ein dem Kolben 2, 2' entfernteres Kammerteil 16 unterteilt.
Die erste Kammer 6 und das kolbennähere Kammerteil 15 sind mit Öl gefüllt, während das dem Kolben 2, 2' entferntere Kammerteil 16 einen mit Gas unter Vordruck gefüllten Volumenausgleichsraum bildet.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist in dem Kolben 2 eine reversierbar antreibbare Pumpe 17 angeordnet, die einen zur ersten Kammer 6 führenden ersten Saug-/Druckanschluß 18 und einen zum Kammerteil 15 führenden zweiten Saug- /Druckanschluß 19 besitzt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist eine reversierbar antreibbare Pumpe 17 im Boden 8' angeordnet. Ein erster Saug-/Druckanschluß 18 der Pumpe 17 führt zur ersten Kammer 6, und ein zweiter Saug-/Druckanschluß 19 der Pumpe 17 führt zu dem dem Boden 8' nahen Ende einer den Zylinder V umschließenden Ringkammer 20.
Die Ringkammer 20 bildet eine Speicherkammer, deren dem Boden 8' näherer Bereich mit Öl und der entgegengesetzte Endbereich mit Gas gefüllt ist. An dem dem Boden 8' entgegengesetzten Ende ist die Ringkammer 20 durch eine Radialöffnung 21 in dem Zylinder 1' mit dem Kammerteil 16 verbunden.
Wird bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 von der Pumpe 17 Öl über den zweiten Saug-/Druckanschluß 19 aus dem Kammerteil 15 angesaugt und über dem ersten Saug-/Druckanschluß 18 in die erste Kammer 6 gefördert, wird der Kolben 2 und mit ihm die Kolbenstange 10 in Ausfahrrichtung bewegt.
Bei umgekehrter Förderrichtung saugt die Pumpe 17 über den ersten Saug- /Druckanschluß 18 Öl aus der ersten Kammer 6 an und fördert es über den zweiten Saug-/Druckanschluß 19 in das Kammerteil 15, wodurch Kolben und Kolbenstange 10 in Einfahrrichtung bewegt werden.
Das Gas in dem Kammerteil 16 sorgt aufgrund seiner Kompressibilität für einen Volumenausgleich.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 erfolgt in der einen Förderrichtung der Pumpe 17 über den ersten Saug-/Druckanschluß 18 ein Ansaugen von Öl aus der ersten Kammer 6 und ein Fördern des Öls über den Saug-/Druckanschluß 19 in die Ringkammer 20, so daß Kolben 2' und Kobenstange 10 eingefahren werden.
Die umgekehrte Förderrichtung führt zu einer Bewegung von Kolben 2' und Kolbenstange 10 in Ausfahrrichtung.
Auch hier sorgt das Gas in dem Kammerteil 16 und in dem oberen Teil der Ringkammer 20 aufgrund seiner Kompressibilität für einen Volumenausgleich.
Erhöht sich bei einer Ausfahrbewegung von Kolben 2, 2' und Kolbenstange 10 der auf die Kolbenstange 10 einwirkende Widerstand über ein bestimmtes Kraftniveau hinaus, erhöht sich auch der Druck in der ersten Kammer 6, bis das erste Rückschlagventil 11 entgegen der Kraft seiner Feder öffnet und trotz weiterer Förderung durch die Pumpe 17 Öl von der ersten Kammer 6 in das Kammerteil 15 strömen kann. Dadurch verbleiben der Kolben 2, 2' und die Kolbenstange 10 in ihrer Lage und werden nicht weiterbewegt, bis der auf sie einwirkende erhöhte Widerstand beendet ist. In gleicherweise öffnet bei einer Einfahrbewegung von Kolben 2, 2' und Kolbenstange 10 das zweite Rückschlagventil 14, wenn ein erhöhter Widerstand auftritt und ermöglicht einen Ölstrom von dem ersten Kammerteil 15 in die erste Kammer 6.
Diese Funktion kann zum Beispiel bei einer Anwendung des Fluid-Linearantriebs zum Verstellen von Klappen und Türen insbesondere in Kraftfahrzeugen als Überlast- oder Einklemmschutz genutzt werden.
In Figur 3, in welcher - wie auch in den folgenden Figuren - für sich jeweils entsprechende Bauelemente die gleichen Bezugszeichen wie in Figuren 1 , 2 verwendet sind, ist ein Fluid-Linearantrieb mit einem Zylinder V gezeigt, welcher Fluid- Linearantrieb ähnlich dem Fluid-Linearantrieb nach Figur 2 aufgebaut ist und eine reversierbar antreibbare Pumpe 17 am Boden 8 einer ersten Kammer 6 des Zylinders 1' aufweist.
Ein erster Saug-/Druckanschluß 18 der Pumpe 17 führt zu der ersten Kammer 6, und ein zweiter Saug-/Druckanschluß 19 der Pumpe 17 führt zu einem dem Boden 8 nahen Ende einer den Zylinder 1' umschließenden Ringkammer 20.
Diese Ringkammer 20 bildet auch hier eine Speicherkammer, deren dem Boden 8 näherer Bereich mit Öl und der diesem Bereich entgegengesetzte Endbereich mit Gas gefüllt ist. An dem dem Boden 8 entgegengesetzten Ende ist die Ringkammer 20 durch eine Radialöffnung 21 in dem Zylinder 1' mit einem kolbenferneren Kammerteil 16 einer zweiten Kammer 7 des Zylinders 11 verbunden.
Die erste Kammer 6 und die zweite Kammer 7 des Zylinders 11 werden von einem eine Kolbenstange 10 aufweisenden Kolben 21 getrennt, der in dem Zylinder V verschiebbar angeordnet ist An seinem Umfang weist der Kolben 2' einen Dichtring 4 auf, der dichtend an der Innenwand 5 des Zylinders V anliegt.
Die erste Kammer 6 und ein kolbennäheres Kammerteil 15 der zweiten Kammer 7, durch die die Kolbenstange 10 hindurchgeführt ist, sind mit Öl gefüllt, wohingegen das dem Kolben 2' fernere Kammerteil 16 der zweiten Kammer 7 einen mit Gas unter Vordruck gefüllten Volumenausgleichsraum bildet. Eine Dicht- und Führungseinheit 9 verschließt einerseits den Zylinder 1 ' an seiner dem Boden 8 abgewandten Seite und führt andererseits die Kolbenstange 10 abgedichtet aus dem Zylinder 1' heraus.
In der ersten Kammer 6 ist ein Verstärkungskolben 22, der eine größere Kolbenfläche als der Kolben 2' aufweist, zur Erhöhung der auf die Kolbenstange 10 einwirkbaren Kraft angeordnet. Dazu weist der Kolben 21 an seiner der ersten Kammer 6 zugewandten Kolbenseite 23 einen zentrisch und senkrecht auf dem Kolben 2' angeordneten Stößel 24 auf. In einer in den Zylinder 1' eingefahrenen Stellung der Kolbenstange 10, welche Stellung hier dargestellt ist, liegt der Verstärkungskolben 22, der an seinem Umfang mit einer Ringnut 25 und einem darin angeordneten Dichtring 26 versehen ist, an dem Stößel 24 an.
Im Bereich des Verstärkungskolbens 22, der die erste Kammer 6 in einen kolbenseitigen Kammerteil 27 und einen pumpenseitigen Kammerteil 28 unterteilt, weist die erste Kammer 6 einen größeren Durchmesser auf als im Bereich des Kolbens 2', was durch eine Stufe 29 an der Innenwand 5 des Zylinders 11 erreicht wird.
Femer ist die erste Kammer 6 mit einer Druckmittelumgehungsleitung 30 für den Verstärkungskolben 22 versehen, wobei die Druckmittelumgehungsleitung mehrere an der Innenwand der ersten Kammer 6 angeordnete, in Zylinderlängsrichtung verlaufende Umgehungsnuten 31 zur Überbrückung des Verstärkungskolben 22 aufweist.
Bei einem Hineinpumpen von Druckmittel in die erste Kammer 6 mittels der Pumpe 17 über den mit der ersten Kammer 6 verbundenen Saug-/Druckanschluß 18 wirkt ein Druck zum Ausschieben der Kolbenstange 10 zuerst auf die vergleichsweise große Kolbenfläche des Verstärkungskolbens 22. Damit wird eine große Ausschubkraft zur Verfügung gestellt, die von dem Verstärkungskolben 22 über den Stößel 24 und den Kolben 21 auf die Kolbenstange 10 übertragen wird.
Nachdem der Verstärkungskolben 22 einen konstruktiv einstellbaren Wirkweg x zurückgelegt hat, gelangt der Verstärkungskolben 22 in den Bereich der Umgehungsnuten 31. Hier bleibt der Verstärkungskolben 22 auch bei weiterer Druckbeaufschlagung stehen, das von der Pumpe 17 geförderte Druckmittel umströmt den Verstärkungskolben 22 und beaufschlagt unmittelbar den Kolben 2', der sich daraufhin mit dem Stößel 24 von dem Verstärkungskolben 22 weg bewegt.
Bei einem Einschieben der Kolbenstange 10 in den Zylinder 11 wird der Verstärkungskolben 22 von dem Kolben 2' mittels des Stößels 24 in seine Ausgangsstellung zurückgeschoben.
Über die Kolbenfläche und/oder den Wirkweg x des Verstärkungskolbens 22 kann eine Anpassung der Ausschubkraft des Zylinders 11 an den je nach Anwendungsfall erforderlichen und/oder erwünschten Kraftbedarf erfolgen.
In einem in Figur 4 gezeigten beispielhaften Kraft-Weg-Diagramm, in dem eine Ausschubkraft F des Zylinders 1' in Abhängigkeit eines Weges s des Kolbens 21 dargestellt ist, ist die Wirkungsweise des Fluid-Linearantriebes nach Figur 3 verdeutlicht. Insbesondere wird ein Absinken der Ausschubkraft F auf ein konstantes Kraftniveau, nachdem der Verstärkungskolben 22 seinen Wirkweg x zurückgelegt hat, deutlich.
Auch das folgende Ausführungsbeispiel nach Figur 5 zeigt einen den Ausführungsbeispielen nach Figuren 2, 3 ähnlichen Fluid-Linearantrieb mit einem von einer Ringkammer 20 umgebenen Zylinder 1', aus dem eine Kolbenstange 10 herausgeführt ist.
Hier ist ein außerhalb des Zylinders 1' angeordneter, als Elektromotor ausgebildeter Motor 32 zum Antrieb einer Pumpe 17 vorgesehen, wobei die Pumpe 17 und der Motor mit einer abgedichtet aus dem Zylinder 11 herausgeführten Antriebswelle 33 verbunden sind. Gegenüber dem Zylinder V ist die Antriebswelle 33 mittels einer PTFE aufweisenden Dichtung 34 abgedichtet.
Außerdem weist der Motor 32 ein Gehäuse 35 auf, das gegenüber dem Zylinder V mittels einer Dichtung 36 abgedichtet ist. Eine dem Zylinder 11 zugewandte Wand des Gehäuses 35 bildet gleichzeitig eine Wand 44 des Zylinders 1', durch welche Wand 44 die Antriebswelle 33 aus dem Zylinder 11 abgedichtet herausgeführt ist. Weiterhin sind elektrische Anschlüsse 37 zur Kontaktierung des Motors 32 mittels Dichtungen 38 abgedichtet aus dem Gehäuse 35 herausgeführt.
Einen wiederum im Aufbau ähnlichen Fluid-Linearantrieb zeigt Figur 6, wobei hier - entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 - ein Verstärkungskolben 22 in einem Zylinder 11 mit einer Druckmittelumgehungsleitung 30 vorgesehen ist.
Ein außerhalb des Zylinders V angeordneter, als Elektromotor ausgebildeter Motor 32, der beispielsweise eine Leistung von 40 W und einen Durchmesser von 29 mm besitzt, zum Antrieb einer Pumpe 17 ist mit der Pumpe 17 über eine Antriebswelle verbunden. Die Antriebswelle weist einen ersten, pumpenseitigen Wellenabschnitt 39 und einen zweiten, motorseitigen Wellenabschnitt 40 auf, welche Wellenabschnitte 39, 40 mittels einer als berührungslose Magnetkupplung 41 ausgebildeten Kupplung 45 zur Drehmomentübertragung verbunden sind.
Der Motor 32 ist in einem Gehäuse 35 angeordnet, das mittels einer unmagnetischen Dichtwand 42 gegenüber Zylinder 1" und Pumpe 17, die an einem Boden 8 des Zylinders 11 angeordnet ist, abgeschlossen ist.
Einen weiteren Fluid-Linearantrieb mit einem Zylinder 1', aus dem hier eine Kolbenstange 10 vollständig ausgefahren ist, zeigt Figur 7. Ein eine Pumpe 17 antreibender Motor 32 ist mit einem Gehäuse 35, beispielsweise aus einem elastischen Werkstoff, versehen. Das Gehäuse 35 ist mittels einer Dichtung 36 gegenüber dem Zylinder 1' abgedichtet.
Elektrische Anschlüsse 37 des Motors 32 sind abgedichtet aus dem Gehäuse 35, das zudem einen mechanischen Anschluß 43 zur Befestigung des Fluid-Linearantriebes aufweist, herausgeführt.
Bei dem in Figur 8 dargestellten Schaltplan eines Fluid-Linearantriebes ist eine reversierbare Pumpe 17 über ihren ersten Saug- und Druckanschluß 18 mit einer ersten Kammer 6 eines vertikal angeordneten Zylinders 1 verbunden, der durch einen Kolben 2 von einer zweiten Kammer 7 getrennt ist, durch die eine Kolbenstange 10 nach außen führt. Dabei ist in dieser Verbindung 47 eine Drossel 46 und parallel dazu ein in Richtung zur ersten Kammer 6 sperrendes erstes Rückschlagventil 48 angeordnet.
Die erste Kammer 6 ist mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt, während die zweite Kammer 7 nur teilweise mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist. Der andere Teil der zweiten Kammer 7 ist mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt.
Von dem zweiten Saug-/Druckanschluß 19 führt eine zweite Verbindung 49 über ein vom Förderdruck am zweiten Saugdruckanschluß 19 entsperrbares Rückschlagventil 50 zur zweiten Kammer 7 des Zylinders 1 , wobei auch in dieser Verbindung 49 eine Drossel 51 und parallel dazu ein in Richtung zur zweiten Kammer 7 sperrendes zweites Rückschlagventil 52 angeordnet ist. Das entsperrbare Rückschlagventil 50 sperrt eine Strömung in Richtung zu der Pumpe 17.
Von der ersten Kammer 6 führt weiterhin eine dritte Verbindung 53 über ein erstes Druckbegrenzungsventil 54 zur zweiten Verbindung 49, die wiederum über ein zweites Druckbegrenzungsventil 55 mit der dritten Verbindung 53 verbunden ist.
Durch die beiden Kombinationen von Drossel 46 und Rückschlagventil 48 sowie Drossel 51 und Rückschlagventil 52 erfolgt eine Begrenzung der Geschwindigkeit von Kolben 2 und Kolbenstange.
Durch die Reversierbarkeit der Pumpe 17 ist die Kolbenstange 10 sowohl in Ausfahrrichtung als auch in Einfahrrichtung antreibbar.
Bei dem in Figur 9 dargestellten Schaltplan eines Fluid-Linearantriebes ist ein Druckanschluß 56 einer nicht reversierbaren Pumpe 17' über eine vierte Verbindung 57 mit der ersten Kammer 6 eines vertikal angeordneten Zylinders 1 verbunden, der durch einen Kolben 2 von einer zweiten Kammer 7 getrennt ist, durch die eine Kolbenstange 10 nach außen führt. Dabei ist in dieser Verbindung 57 in Reihe ein in Richtung zur ersten Kammer 6 sperrendes erstes Rückschlagventil 48 und eine Drossel 46 angeordnet. Die erste Kammer 6 ist mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt, während die zweite Kammer 7 nur teilweise mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist. Der andere Teil der zweiten Kammer 7 ist mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt.
Hinter der Drossel 46 zweigt eine fünfte Verbindung 58 von der vierten Verbindung 57 ab, die über ein magnetbetätigtes 1/2-Wegeventil 59 und eine weitere Drossel 60 zu einem Sauganschluß 61 der Pumpe 17' führt.
In der unbetätigten Grundstellung sperrt das 1/2-Wegeventil den Ventildurchgang ab, während bei Magnetbetätigung der Ventildurchgang offen ist.
Der Sauganschluß 61 der Pumpe 17' ist weiterhin über eine sechste Verbindung 62 mit der zweiten Kammer 7 verbunden.
Von der vierten Verbindung 57 führt eine siebte Verbindung 63 zur sechsten
Verbindung 62, wobei in der siebten Verbindung ein drittes Druckbegrenzungsventil 64 angeordnet ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Ausfahrbewegung der Kolbenstange durch Fördern von Hydraulikflüssigkeit in die erste Kammer 6, während zur Einfahrbewegung die Kolbenstange 10 von einer äußeren Kraft beaufschlagt werden muß.
Bei dem in Figur 10 dargestellten Schaltplan eines Fluid-Linearantriebes ist ein Druckanschluß 56 einer nicht reversierbaren Pumpe 17' über eine vierte Verbindung 57 mit der ersten Kammer 6 eines vertikal angeordneten Zylinders 1 verbunden, der durch einen Kolben 2 von einer zweiten Kammer 7 getrennt ist, durch die eine Kolbenstange 10 nach außen führt.
Die erste Kammer 6 ist mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt, während die zweite Kammer 7 nur teilweise mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist. Der andere Teil der zweiten Kammer 7 ist mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt. In der Verbindung 57 ist zunächst ein einen Rücklauf zum Druckanschluß 56 sperrendes Rückschlagventil 65 und dann ein magnetbetätigtes 2/2-Wegeventil 66 angeordnet.
In der unbetätigten Stellung des 2/2-Wegeventils 66 der Druckanschluß 56 mit der zur ersten Kammer 6 führenden Verbindung 57 verbunden, in der eine Drossel 46 und parallel dazu ein in Richtung zur ersten Kammer 6 sperrendes erstes Rückschlagventil 48 angeordnet ist.
Eine zur zweiten Kammer 7 führende zweite Verbindung 49, in der eine Drossel 51 und parallel dazu ein in Richtung zur zweiten Kammer 7 sperrendes zweites Rückschlagventil 52 angeordnet sind, ist in der unbetätigten Stellung des 2/2- Wegeventils 66 über dieses mit dem Sauganschluß 61 der Pumpe 17' verbunden.
In der magnetbetätigten Stellung des 2/2-Wegeventils 66 ist der Druckanschluß 56 der Pumpe 17' über die zweite Verbindung 49 mit der zweiten Kammer 7 und die erste Kammer 6 über die vierte Verbindung 57 mit dem Sauganschluß 61 der Pumpe verbunden.
Von der ersten Kammer 6 führt weiterhin eine dritte Verbindung 53 über ein erstes Druckbegrenzungsventil 54 zur zweiten Verbindung 49, die wiederum über ein zweites Druckbegrenzungsventil 55 mit der dritten Verbindung 53 verbunden ist.
Durch das 2/2-Wegeventil 66 ist die Kolbenstange 10 sowohl in Ausfahrrichtung als auch in Einfahrrichtung antreibbar.
Durch die beiden Kombinationen von Drossel 46 und Rückschlagventil 48 sowie Drossel 51 und Rückschlagventil 52 erfolgt eine Begrenzung der Geschwindigkeit von Kolben 2 und Kolbenstange.
Bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 8 bis 10 bilden die Druckbegrenzungsventile 54, 55 und 64 einen Überlastschutz, wobei eine Überlast durch eine zu hohe zu bewegende Last oder auch durch ein Hindernis im Bewegungsbereich der Kolbenstange 10 bedingt sein kann. Die in den Figuren 11 bis 17 ganz oder in Teilen dargestellte Schrägscheiben- Axialkolbenpumpe besitzt eine um eine Drehachse 67 von einem Motor 32' drehbar antreibbare Zylindertrommel 68.
In der Zylindertrommel 68 sind konzentrisch zur Drehachse 67 gleichmäßig verteilt fünf topfartige Pumpenzylinder 69 ausgebildet, die sich parallel zur Drehachse 67 erstrecken und mit ihrem einen Ende nach außen münden. An ihrem anderen Ende besitzen die Pumpenzylinder 69 Böden 70.
In den Pumpenzylindern 69 sind Kolben 71 verschiebbar angeordnet, die mit ihren einen Enden aus dem Pumpenzylinder 69 herausragen und mittels eines Gleitschuhs 72 über ein zweites Axialwälzerlager 73 an einer um einen Winkel zur Drehachse 67 geneigten, fest stehenden Schrägscheibe 74 abgestützt sind. Die Schrägscheibe 74 ist fest an einem Pumpengehäuse 75 angeordnet und ragt in eine Lagerbohrung 76 des Pumpengehäuses 75 hinein, in der die Zylindertrommel 68 mit einem an ihrer zylindrischen Mantelfläche radial nach außen hervorstehenden Lagerring 121 drehbar gelagert ist.
Das entsprechend der Schrägscheibe 74 geneigte Axialwälzlager 73 ragt ebenfalls in die Lagerbohrung 76 hinein und ist in dieser zentriert. An der der Lagerbohrung 76 abgewandten Seite der Schrägscheibe 74 ist der Motor 32 befestigt.
An dem der Schrägscheibe 74 entgegengesetzten Ende ist die Lagerbohrung 76 von einer fest mit dem Pumpengehäuse 75 verbundenen Steuerplatte 77 verschlossen.
In den Kolben 71 sind topfartige Koaxialbohrungen 78 ausgebildet, die zu den Böden 70 der Pumpenzylinder 69 nach außen münden und in denen vorgespannte Schraubendruckfedern 79 angeordnet sind.
Die Schraubendruckfedern 79 stützen sich mit ihren einen Enden an den Böden der Pumpenzylinder 69 ab und beaufschlagen so die Zylindertrommel 68 gegen die Steuerplatte 77. Mit ihren anderen Enden beaufschlagen die Schraubendruckfedern 79 die Böden der Koaxialbohrungen 78 und halten so die Kolben 71 mit ihren Gleitschuhen 72 in Anlage an dem zweiten Axiallager 73.
An der steuerplattenseitigen Stirnseite der Zylindertrommel 68 ist in deren radial äußerem Bereich eine radial umlaufende Nut 80 ausgebildet, in der ein Axialwälzlager 81 eingesetzt ist, über das die Zylindertrommel 68 axial an der Steuerplatte 77 abgestützt ist.
Von den Böden 70 der Pumpenzylinder 69 führen in der Zylindertrommel 68 parallel zur Drehachse 67 ausgebildete Saug-/Druckbohrungen 82 zu der Steuerplatte 77. Dabei sind die Saug-/Druckbohrungen 82 gegenüber der Mittelachse der Pumpenzylinder 69 radial zur Drehachse 67 der Zylindertrommel 68 hin versetzt angeordnet.
In der der Zylindertrommel 68 zugewandten Stirnseite der Steuerplatte 77 sind eine Druckniere 83 und eine Saugniere 84 ausgebildet, die sich konzentrisch zur Drehachse 67 erstrecken und mit denen die steuerplattenseitigen Mündungen der Saug- /Druckbohrungen 82 bei der Drehbewegung der Zylindertrommel 68 in Überdeckung gelangen.
Mit der Druckniere 83 ist ein Druckanschluß 85 und mit der Saugniere 84 ein Sauganschluß 86 verbunden, die in der Steuerplatte 77 ausgebildet sind.
Weiterhin sind in der der Zylindertrommel 68 zugewandten Stirnseite der Steuerplatte 77 ringförmige, konzentrische Entlastungsnuten ausgebildet, von denen eine Entlastungsnut 87 radial außerhalb von Druckniere 83 und Saugniere 84 und die andere Entlastungsnut 88 radial innerhalb von Druckniere 83 und Saugniere 84 angeordnet ist.
Die Entlastungsnut 88 reicht dabei radial bis zur Drehachse 67 nach innen.
Eine dritte ringförmige Entlastungsnut 89 ist in der Steuerplatte 77 im Bereich des zweiten Axialwälzlagers 73 angeordnet. Von den Entlastungsnuten 87, 88 und 89 führen in der Steuerplatte 77 ausgebildete Abführkanäle 90 zu einem nicht dargestellten Reservoir.
Die Summe der Querschnittsflächen 91 der jeweils über der Druckniere 83 befindlichen Pumpenzylinder 69 minus der Summe der Querschnittsflächen 92 der Saug-
/Druckbohrungen 82 dieser Pumpenzylinder 69 steht in einem Verhältnis von 2,06 : 1 zu der der Zylindertrommel 68 zugewandten Fläche der Druckniere 83.
Parallel zur Drehachse 67 ist eine Positionsbohrung 93 derart angeordnet, daß sie sich zu einem Teil in dem Pumpengehäuse 75 und zum anderen Teil in der Schrägscheibe 74 erstreckt. In die Positionsbohrung 93 ist ein Zapfen gleichen Durchmessers eingesetzt, der ein Positionierelement 94 bildet, durch das Schrägscheibe 74 und Pumpengehäuse 75 verdrehsicher und in bestimmter Zuordnung zueinander verbunden sind.
An dem der Schrägscheibe 74 zugewandten Ende besitzt die Zylindertrommel 68 einen axial hervorstehenden Koaxialzapfen 95, der über ein Zwischenstück 96 einer Schlitzkupplung 97 drehfest mit der Antriebswelle 33 des Motors 32 verbunden ist.
Das Zwischenstück 96 besitzt an seinen beiden Enden jeweils eine Leiste 98 und 99, die um 90°zueinander versetzt sich quer zur Drehachse 67 erstrecken, wobei die Leiste 98 in eine sich quer zur Drehachse 67 erstreckende entsprechende Nut 100 der Antriebswelle 33 und die Leiste 99 in eine sich quer zur Drehachse 67 erstreckende entsprechende Nut 101 des Koaxialzapfens 95 eingreift.
In den Figuren 18 bis 21 sind weitere Ausführungsbeispiele von Kolben dargestellt.
Figur 18 zeigt einen einteiligen Kolben 71', dessen an dem Axialwälzlager anliegendes Ende 102 halbkugelartig ausgebildet ist und der mit einer Koaxialbohrung 78 versehen ist.
Figur 19 zeigt einen aus drei Teilen zusammengesetzten Kolben 71". Dabei ist an einer Stirnseite eines Zylinderrings 103 ein halbkugelartiges Abstützteil 104 und an der anderen Stirnseite ein koaxiales Rohrteil 105 geringeren Durchmessers als dem Durchmesser des Zylinderrings 103 fest angeordnet.
Figur 20 zeigt einen zweiteiligen Kolben 71'", der aus einem Zylinderring 103' und mit einem koaxial daran fest angeordneten halbkugelartigen Abstützteil 104' besteht.
Der in Figur 21 dargestellte Kolben 71"" entspricht dem Kolben 71'" aus Figur 20, wobei der dem Abstützteil 104' entgegengesetzte Endbereich 106 des Zylinderrings 103' mindestens über eine dem Kolbenhub der Pumpe entsprechende Länge einen geringeren Durchmesser als der Zylinderring 103' besitzt.
Figur 22 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiels des Bereichs der Schrägscheibe 74'.
Dabei sind in Umkehrung zur Schlitzkupplung 97 des Ausführungsbeispiels der Figuren 11 bis 17 die Leisten 38' und 39' an der Antriebswelle 33' und dem Koaxialzapfen 95' sowie die Nuten 100' und 101' an dem Zwischenstück 96' angeordnet.
Das Zwischenstück 96' ist an seinen beiden Enden mit einer zylindrischen Erweiterung 107 und 108 versehen, die über Radiallager 109 und 110 in entsprechenden Ausnehmungen 111 und 112 der Schrägscheibe 74' drehbar gelagert sind. Die zylindrische Erweiterung 108 ist zusätzlich über ein drittes Axiallager 113 an der Schrägscheibe 74' abgestützt.
Die die zylindrischen Erweiterungen 107 und 108 verbindende Welle 114 ist von einer in eine koaxiale Ringausnehmung 115 der Schrägscheibe 74' eingesetzten Wellendichtung 116 umschlossen.
Das in Figur 23 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Schrägscheiben- Axialkolbenpumpe entspricht weitgehend dem in den Figuren 11 bis 17 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Unterschiedlich sind die Kolben. In Figur 23 bestehen die Kolben aus jeweils zwei aneinandergereihten Kugeln 117 und 118 gleichen Durchmessers wie die Pumpenzylinder 69, wobei die Kugeln 117 teilweise aus dem Pumpenzylinder 69 herausragen und an dem zweiten Axialwälzlager 73 in Anlage sind.
An den Kugeln 118 liegen die Schraubendruckfedern 79 unmittelbar an. Die Figuren 24 bis 26 zeigen verschiedene Anordnungsbeispiele des zweiten Axialwälzlagers 73 an der Schrägscheibe 74.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 24 entspricht der Ausführung in den Figuren 11 bis 17.
In Figur 25 ist an der der Zylindertrommel 68 zugewandten Stirnseite der Schrägscheibe 74 eine scheibenartige Vertiefung 119 ausgebildet, in die das zweite Axialwälzlager 73 eingesetzt ist.
In Figur 26 ist an der der Zylindertrommel 68 zugewandten Stirnseite der
Schrägscheibe 74 ein hervorstehender zylindrischer Ansatz 120 angeordnet, der das zweite Axialwälzlager 73 trägt.
Bezuαszeichenliste
1 Zylinder 19 zweiter Saug-/Druckanschluß r Zylinder 20 Ringkammer
Kolben 21 Radialöffnung ' Kolben 22 Verstärkungskolben
Ringnut 23 Kolbenseite
Dichtring 24 Stößel
Innenwand 25 Ringnut erste Kammer 26 Dichtring zweite Kammer 27 Kammerteil
Boden 28 Kammerteil ' Boden 29 Stufe Dicht- und Führungseinheit 30 Druckmittelumgehungsleitung
10 Kolbenstange 31 Umgehungsnut 1 erstes Rückschlagventil 32 Motor
12 erste Verbindungsleitung 32' Motor 3 zweite Verbindungsleitung 33 Antriebswelle 4 zweites Rückschlagventil 34 Dichtung 5 kolbennäheres Kammerteil 35 Gehäuse 6 kolbenferneres Kammerteil 36 Dichtung
7 Pumpe 37 Anschluß
7' Pumpe 38 Dichtung 8 erster Saug-/Druckanschluß 39 Wellenabschnitt Wellenabschnitt 63 siebte Verbindung
Magnetkupplung 64 drittes Druckbegrenzungsventil
Dichtwand 65 Rückschlagventil
Anschluß 66 2/2-Wegeventil
Wand 67 Drehachse
Kupplung 68 Zylindertrommel
Drossel 69 Pumpenzylinder
Verbindung 70 Böden erstes Rückschlagventil 71 Kolben zweite Verbindung 71' Kolben entsperrbares 71" Kolben
Rückschlagventil
Drossel 71'" Kolben
zweites Rückschlagventil 71"" Kolben dritte Verbindung 72 Gleitschuh erstes Druckbegrenzungsventil 73 zweites Axialwälzlager zweites 74 Schrägscheibe
Druckbegrenzungsventil
Druckanschluß 74' Schrägscheibe
vierte Verbindung 75 Pumpengehäuse
fünfte Verbindung 76 Lagerbohrung
1/2-Wegeventil 77 Steuerplatte
Drossel 78 Koaxialbohrungen
Sauganschluß 79 Schraubendruckfedern
sechste Verbindung 80 Nut 81 Axialwälzlager 101 Nut
82 Saug-/Druckbohrungen 101' Nut
83 Druckniere 102 Ende
84 Saugniere 103 Zylinderring
85 Druckanschluß 103' Zylinderring
86 Sauganschluß 104 Abstützteil
87 Entlastungsnut 104' Abstützteil
88 Entlastungsnut 105 Rohrteil
89 Entlastungsnut 106 Endbereich
90 Abführkanäle 107 zylindrische Erweiterung
91 Querschnittsfläche 108 zylindrische Erweiterung
92 Querschnittsfläche 109 Radiallager
93 Positionierbohrung 110 Radiallager
94 Positionierelement 111 Ausnehmung
95 Koaxialzapfen 112 Ausnehmung
95' Koaxialzapfen 113 drittes Axiallager
96 Zwischenstück 114 Welle
96' Zwischenstück 115 Ringausnehmung
97 Schlitzkupplung 116 Wellendichtung
98 Leiste 117 Kugel
98' Leiste 118 Kugel
99 Leiste 119 Vertiefung
99' Leiste 120 Ansatz
100 Nut 121 Lagerring
100' Nut F Ausschubkraft
s Weg x Wirkweg

Claims

Patentansprüche
1. Fluid-ünearantrieb mit einem ganz oder teilweise mit einem Druckmittel gefüllten Zylinder, in dem ein Kolben mit einer einseitig an dem Kolben angeordneten und abgedichtet aus dem Zylinder herausgeführten Kolbenstange verschiebbar angeordnet ist und den Zylinderinnenraum in eine erste Kammer und in eine zweite Kammer unterteilt, wobei die Kolbenstange durch die zweite Kammer hindurchgeführt ist, mit einer einen ersten Saug- und/oder Druckanschluß und einen zweiten Saug- und/oder Druckanschluß aufweisenden, insbesondere reversierbaren, Pumpe, durch die das Druckmittel in die erste Kammer hinein- und aus der ersten Kammer herauspumpbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Saug- und/oder Druckanschluß der Pumpe (17) mit der ersten Kammer (6) und der zweite Saug- und/oder Druckanschluß mit einer Speicherkammer verbunden ist und daß die Pumpe (17) in dem Kolben (2) oder in oder an einem Boden (81) der ersten Kammer (6) angeordnet ist.
2. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel ein Gas, insbesondere Stickstoffgas, ist.
3. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel eine Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Öl, und die zweite Kammer (7) mit einem Volumenausgleichsraum verbunden ist.
4. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 3, dad urch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (7) die Speicherkammer bildet.
5. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 4, dad u rch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (7) unterteilt ist und der dem Kolben (2, 2') nähere Kammerteil (15) mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist sowie der dem Kolben (2, 2') entferntere Kammerteil (16) den Volumenausgleichsraum bildet.
6. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 5, dad urch gekennzeichnet, daß der erste Kammerteil durch eine bewegliche Wand, insbesondere eine elastische
Wand von dem zweiten Kammerteil getrennt ist.
7. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 6, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Volumenausgleichsraum mit einem Gas, insbesondere mit Stickstoff, gefüllt ist.
8. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 7, dad urch gekennzeichnet, daß das Gas unter einem Vordruck steht.
9. Fluid-Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1') von einer die Speicherkammer bildenden Ringkammer (20) umschlossen ist.
10. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (20) an dem kolbenstangenseitigen Ende des Zylinders (1') mit der zweiten Kammer (7) verbunden ist.
11. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 9 und 10, d adurch
gekennzeichnet, daß die Ringkammer durch eine bewegliche Wand in ein erstes, die Speicherkammer bildendes Ringkammerteil und ein zweites, die Äusgleichskammer bildendes Ringkammerteil getrennt ist.
12. Fluid-Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (6) mit der Speicherkammer über ein erstes vorgespanntes Rückschlagventil (11) verbunden ist.
13. Fluid-Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch gekennzeichnet, daß die Speicherkammer mit der ersten Kammer (6) über ein zweites vorgespanntes Rückschlagventil (14) verbunden ist.
14. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadu rch gekennzeichnet, daß das erste Rückschlagventil (11) und/oder das zweite
Rückschlagventil (14) in dem Kolben (2, 2') angeordnet sind.
15. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 10 und einem der Ansprüche 12 und 13, dadu rch geken nzeichnet, daß das erste Rückschlagventil und/oder das zweite Rückschlagventil in der Wand des Zylinders zwischen dem dem Boden nahen Bereich der ersten Kammer und der Ringkammer angeordnet sind.
16. Fluid-Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe oder eine Zahnradpumpe, insbesondere eine Außenzahnradpumpe, ist.
17. Fluid-Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpe in oder an einem Boden der ersten Kammer angeordnet ist, dad u rch gekennzeichnet, daß in oder an der ersten Kammer (6) ein von der Pumpe (17) mit Druckmittel beaufschlagbarer Verstärkungskolben (22) zur Erhöhung der auf die Kolbenstange (10) einwirkbaren Kraft angeordnet ist.
18. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungskolben (22) eine größere Kolbenfläche als der Kolben (2') aufweist und in der ersten Kammer (6) auf den Kolben (21) einwirkbar angeordnet ist.
19. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (21) oder der Verstärkungskolben an seiner der ersten Kammer (6) zugewandten Kolbenseite (23) einen Stößel (24) aufweist.
20. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß in einer in den Zylinder (11) eingefahrenen Stellung der Kolbenstange (10) der Verstärkungskolben (22) an dem Stößel (24) anliegt.
21. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (6) eine Druckmittelumgehungsleitung
(30) für den Verstärkungskolben (22) aufweist.
22. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelumgehungsleitung (30) eine an einer Innenwand der ersten Kammer (6) angeordnete Umgehungsnut (31) zur Überbrückung des Verstärkungskolbens (22) aufweist.
23. Fluid-Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpe in oder an einem Boden der ersten Kammer angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein außerhalb des Zylinders (V) angeordneter Motor (32, 32') zum Antrieb der Pumpe (17) vorgesehen ist.
24. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 23, dad u rch gekennzeichnet, daß die Pumpe (17) und der Motor (32) mit einer abgedichtet aus dem Zylinder (11) herausgeführten Antriebswelle (33) verbunden sind.
25. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 24, dad u rch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (33) mit einer Polytetrafluorethylen aufweisenden Dichtung (34) gegenüber dem Zylinder (1 ') abgedichtet ist.
26. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 23 bis 25, d adu rch gekennzeichnet, daß die Pumpe (17) und der Motor (32) mit einer einen ersten, pumpenseitigen Wellenabschnitt (39) und einen mit dem ersten Wellenabschnitt (39) mittels einer Kupplung (45) verbundenen zweiten, motorseitigen Wellenabschnitt (40) aufweisenden Antriebswelle verbunden sind.
27. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (45) eine berührungslose Magnetkupplung (41) aufweist.
28. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung eine Zahnradkupplung oder eine Zahnriemenkupplung aufweist.
29. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle eine flexible Welle aufweist.
30. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (32) ein gegenüber dem Zylinder (V) abgedichtetes Gehäuse (35) aufweist.
31. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mit einem Gehäusedruckmittel befüllt ist.
32. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäusedruckmittel ein Gas ist.
33. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 31 , dad u rch gekennzeichnet, daß das Gehäusedruckmittel ein Öl ist.
34. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (32, 32') ein Elektromotor ist und einen aus dem Gehäuse (35) abgedichtet herausgeführten elektrischen Anschluß (37) aufweist.
35. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dad urch gekennzeichnet, daß der Motor (32, 32') ein elektronisch kommutierter Elektromotor ist.
36. Fluid-Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch gekennzeichnet, daß in dem ersten Saug- und/oder Druckanschluß und/oder in dem zweiten Saug- und/oder Druckanschluß eine Drossel und ein eine Rückströmung von der ersten Kammer oder der zweiten Kammer sperrendes Rückschlagventil angeordnet ist.
37. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel und das Rückschlagventil als Drosselrückschlagventil ausgebildet sind.
38. Fluid-Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d ad u rch gekennzeichnet, daß die erste Kammer und/oder die zweite Kammer über ein Druckbegrenzungsventil mit der zweiten Kammer und/oder der ersten Kammer verbunden sind.
39. Fluid-Linearantrieb Anspruch 16 und einem der weiteren vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägscheiben- Axialkolbenpumpe eine um eine Drehachse (67) drehbar antreibbare Zylindertrommel (68) besitzt, in der zur Drehachse (67) parallele Pumpenzylinder (69) ausgebildet sind, wobei in den Pumpenzylindern (69) Kolben (71, 71', 71", 71'", 71"", 117, 118) verschiebbar angeordnet sind, die mit ihrem einen Ende aus den Pumpenzylindern (69) herausragen und an einer um einen Winkel zur Drehachse (67) geneigten, feststehenden Schrägscheibe (74, 74') abgestützt sind, wobei von den den Kolben (71, 71', 71", 71'", 71"", 117, 118)entgegengesetzten Enden der Pumpenzylinder (69) Saug-/Druckbohrungen (82) zu einer feststehenden Steuerplatte (77) führen, gegen welche die Zylindertrommel (68) axial abgestützt ist und die mit einer mit dem Druckanschluß (85) verbundenen Druckniere (83) sowie mit einer mit dem Sauganschluß (86) verbundenen Saugniere (84) versehen ist, wobei die Druckniere (83) und die Saugniere (84) sich konzentrisch zur Drehachse (67) erstrecken und die steuerplattenseitigen Mündungen die Saug-/Druckbohrungen (82) bei der Drehbewegung der Zylindertrommel (68) mit der Druckniere (83) und der Saugniere (84) überdeckbar sind.
40. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindertrommel (68) eine radial umlaufende zylindrische Mantelfläche besitzt, mit der sie ganz oder teilweise in einer Lagerbohrung (76) eines feststehenden
Pumpengehäuses (75) drehbar gelagert ist.
41. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 40, dadu rch gekennzeichnet, daß die Zylindertrommel (68) an ihrer zylindrischen Mantelfläche einen konzentrischen, radial nach außen hervorstehenden Lagerring (121) aufweist, mit dem die
Zylindertrommel (68) in der Lagerbohrung (76) drehbar gelagert ist.
42. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbohrung einen konzentrischen, radial nach innen hervorstehenden Lagerring aufweist, an dem die Zylindertrommel in der Lagerbohrung drehbar gelagert ist.
43. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 41 und 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring (121) in dem der Steuerplatte (77) nahen Bereich angeordnet ist.
44. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 39 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (71, 71', 71", 71'", 71"", 117, 118) durch Druckfedern mittelbar oder unmittelbar gegen die Schrägscheibe ((74, 74') beaufschlagt sind, die an der Zylindertrommel (68) abgestützt sind.
45. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfedern in den Pumpenzylindern (69) angeordnete Schraubendruckfedern (79) sind, die mit ihren einen Enden an den steuerplattenseitigen Enden der Kolben (71, 71', 71", 71'", 71"", 117, 118) und mit ihren anderen Enden an den steuerplattenseitigen Böden (70) der Pumpenzylinder (69) abgestützt sind.
46. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubendruckfedern (79) einen geringeren Durchmesser als die Pumpenzylinder (69) besitzen.
47. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 45 und 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (71", 71"") an ihren steuerplattenseitigen Enden (106) einen Bereich geringeren Durchmessers als dem Durchmesser der Pumpenzylinder (69) besitzen, wobei sich der Bereich geringeren Durchmessers mindestens über eine dem Kolbenhub entsprechende Länge erstreckt.
48. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 45 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß das kolbenseitige Ende der Schraubendruckfedern (79) in eine Koaxialbohrung (78) im Kolben (71, 71', 71", 71 '")hineinragt oder einen zur Steuerplatte hervorstehenden zapfenartigen Koaxialfortsatz des Kolbens umschließt.
49. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 39 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindertrommel (68) über ein Axiallager, insbesondere ein Axialwälzlager (81) an der Steuerplatte (77) axial abgestützt ist.
50. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 49, dadu rch gekennzeichnet, daß das Axiallager (81) in einer radial umlaufenden Nut (80) an der steuerplattenseitigen Stirnseite der Zylindertrommel (68) angeordnet ist.
51. Fluid-Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch gekennzeichnet, daß in der der Zylindertrommel (68) zugewandten Stirnseite der Steuerplatte (77) eine oder mehrere konzentrische Entlastungsnuten (87, 88, 89) ausgebildet sind, die sich radial innerhalb und/oder radial außerhalb von Druckniere (83) und Saugniere (84) und/oder im Bereich des zweiten Axiallagers (73) erstrecken und von denen ein oder mehrere Abführkanäle (90) zu einem Reservoir führen.
52. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 39 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Saug-/Druckbohrungen (82) gegenüber der Mittelachse der Pumpenzylinder (69) radial zur Drehachse (67) der Zylindertrommel (68) versetzt angeordnet sind.
53. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 39 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (71, 71', 71", 71'", 71"", 117)über ein zweites Axiallager, insbesondere ein zweites Axialwälzlager (73) an der Schrägscheibe (74, 74') abgestützt sind.
54. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (71', 71", 71'", 71"", 117)an ihrem an dem zweiten Axiallager (73) anliegenden Ende ballig, insbesondere halbkugelartig ausgebildet sind.
55. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 53 und 54, dadu rch gekennzeichnet, daß das zweite Axiallager (73) radial geführt an der Schrägscheibe (74, 74') angeordnet ist.
56. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 55, dadu rch gekennzeichnet, daß die der Zylindertrommel (68) zugewandte Stirnseite der Schrägscheibe (74) eine ring- oder scheibenartige Vertiefung (119) gleicher Außenkontur wie der Außenkontur des ringförmigen zweiten Axiallagers (73) aufweist, in der das zweite Axiallager (73) angeordnet ist.
57. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 55, dad u rch gekennzeichnet, daß an der der Zylindertrommel (68) zugewandten Stirnseite der Schrägscheibe (74) ein hervorstehender Ansatz (120) angeordnet ist, dessen kreisförmiger Querschnitt dem Querschnitt der kreisförmigen Innenkontur des zweiten Axiallagers entspricht, wobei das Axiallager mit seiner kreisförmigen Innenkontur auf dem Ansatz angeordnet ist.
58. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 40 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägscheibe (74) und/oder die Steuerplatte (77) über Positionierelemente (94) mit dem Pumpengehäuse (75) zueinander verdrehsicher verbunden sind.
59. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägscheibe (74) und/oder die Steuerplatte (77) an einer an dem Pumpengehäuse (75) anliegenden Fläche eine Ausnehmung aufweisen, in die das fest an dem Pumpengehäuse angeordnete Positionierelement (94) hineinragt.
60. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionierelement eine durch Eindrücken erzeugte Verformung des Pumpengehäuses ist.
61. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 39 bis 60, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindertrommel (68) von einer koaxialen Antriebswelle (33) eines Antriebs drehbar antreibbar ist.
62. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (33) über eine Schlitzkupplung (97) mit einem Koaxialzapfen ((95,
95') der Zylindertrommel (68) gekoppelt ist.
63. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzkupplung eine Oldhamkupplung ist.
64. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe der Oldhamkupplung ein Kunststoffspritzgußteil ist.
65. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 39 bis 64, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Querschnittsflächen (91) der jeweils über der Druckniere (83) befindlichen Pumpenzylinder (69) minus der Summe der Querschnittsflächen (92) der Saug-/Druckbohrungen (82) dieser Pumpenzylinder (69) in einem Verhältnis von >1,8:1, vorzugsweise zwischen 2,0:1 und 3,3:1 zu der der Zylindertrommel (68) zugewandten Fläche der Druckniere (83) steht.
66. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 39 bis 65, dad u rch geken nzeichnet, daß die Kolben (71 , 71') einteilig ausgebildet sind.
67. Fluid-Linearantrieb nach einem der Ansprüche 39 bis 65, dad u rch geken nzeich net, daß die Kolben (71", 71'") mehrteilig ausgebildet sind.
68. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 67, dad u rch geken nzeichnet, daß der Kolben (71') aus einem Zylinderring (103) besteht, an dessen einer Stirnseite koaxial ein balliges, insbesondere halbkugelartiges Abstützteil (104) und an dessen anderer Stirnseite ein koaxiales Rohrteil (105) geringeren Durchmessers als des Durchmessers des Zylinderrings (103) fest angeordnet ist.
69. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 67, dad u rch gekennzeichnet, daß der Kolben (71") aus einem Zylinderring (103') besteht, an dessen einer Stirnseite koaxial ein balliges, insbesondere halbkugelartiges Abstützteil (104') fest angeordnet ist.
70. Fluid-Linearantrieb nach Anspruch 67, dad u rch gekennzeichnet, daß der Kolben aus einer oder einer Mehrzahl aneinandergereihter Kugeln ((117, 118) gebildet ist, die gleichen Durchmesser wie der Pumpenzylinder (69) besitzen, wobei die der Schrägscheibe (74) nächste Kugel (117) teilweise aus dem Pumpenzylinder (69) herausragt und an der Schrägscheibe (74) oder dem zweiten Axiallager in Anlage ist.
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