DE3607419C1 - Pressure-medium-operated cylinder/pump unit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetriebene Zylinder- Pumpen- Baueinheit nach den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder 3.

Eine solche Baueinheit geht z. B. aus der FR 13 11 466 hervor. Außerdem sind Bau­ einheiten dieser Art vielfach bekannt, beispielweise durch die DE-AS 11 05 681, die DE-OS 29 29 442, die DE-OS 29 27 343, die DE-OS 15 50 812, die EP 0 006 045 und die Zeitschrift "ölhydraulik und pneumatik" 22 (1978) Nr. 8, Seite 448.

Bei diesen bekannten elektro-hydraulischen Verstellvorrichtungen treibt jeweils ein Elektromotor eine gleichachsig angeordnete Druckmittelpumpe, der das Hydrau­ liköl aus einem Vorratsbehälter zugeführt wird. Als Pumpen werden üblicherweise dabei Flügelradpumpen, Außenzahnradpumpen oder Radialkolbenpumpen verwendet. Im Druckmittelvorratsbehälter besitzt das Öl dabei zum Volumenausgleich eine freie Oberfläche gegenüber der Atmosphäre oder einem Gas, oder aber der Druck­ mittelvorrat ist durch eine bewegliche, elastische Wand in Form einer Membran begrenzt.

Das von der Pumpe geförderte Drucköl gelangt über Kanäle, gegebenenfalls auch über ein Steuerventil, zum Arbeitszylinder, der meist zusammen mit dem elektrischen Antriebsmotor, der Pumpe, dem Ventil und dem Vorratsbehälter in einem gemein­ samen Gehäuse untergebracht ist, wobei der Druckmittelvorratsbehälter meist ra­ dial als Ringraum um den Arbeitszylinder angeordnet ist. Der Kolben wird zum Ausfahren der Kolbenstange stirnseitig von Drucköl mit Pumpendruck und in Gegen­ richtung von einer äußeren Last und/oder einer mechanischen Druckfederanordnung beaufschlagt (DE-OS 29 29 442, DE-OS 29 27 343, DE-AS 11 05 681).

Zweiseitig von Drucköl mittels Umsteuerventil gesteuert beaufschlagbar sind die Arbeitszylinder von Baueinheiten, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 15 50 812 der Zeitschrift o + p oder auch EP 0 006 045 bekannt sind.

So sind beispielsweise aus der DE-AS 11 05 681, der DE-OS 29 27 343 und der DE-OS 29 29 442 jeweils elektro-hydraulische Verstelleinrichtungen mit Flüglradpumpe bekannt, wobei die Verstelleinrichtungen jeweils spezielle Guß­ gehäuse und nur, wenn überhaupt, sehr einfache und in ihrer Zuverlässigkeit oft nicht voll befriedigende Ventilsteuerungen besitzen. Auch vermögen diese bekannten Vorrichtungen nur für eine Arbeitsrichtung und oft nur stehend ein­ gesetzt zu werden.

Alle diese bekannten druckmittelbetriebenen Baueinheiten bauen radial mit ihrem Gehäuse, bezogen auf den wirksamen Arbeitskolbendurchmesser, relativ groß. Sie erfordern darüber hinaus auch ein aufwendiges angepaßtes Gehäuse. Daneben bauen die bekannten druckmittelbetriebenen Verstellvorrichtungen oft auch in axialer Richtung bezogen auf den Kolbenhub relativ lang und erfordern viele Einzelteile, die in Herstellung und Montage zeitaufwendig und teuer sind.

Soweit die bekannten Baueinheiten mit Flügelpumpen arbeiten, stellt ihr ereich­ bares Druckniveau und die damit erreichbare Arbeitskraft, ihr Wirkungsgrad und die Zuverlässigkeit definierte Kolbenstellungen anzufahren und zu halten, die Erwartungen oft nicht zufrieden.

Schließlich sind viele der bekannten Baueinheiten entweder unkomfortabel und unzuverlässig hinsichtlich ihrer Ventilsteuerung, oder aber sie sind diesbezüg­ lich sehr aufwendig und teuer.

Wegen ihrer konstruktiven Konzeption können viele der bekannten Geräte grund­ sätzlich systembedingt auch nur für eine Arbeitsrichtung (ziehend oder drückend) und zum Teil sogar auch nur stehend eingesetzt werden. Schließlich sind diese bekannten Konstruktionen dann auch nicht durch Austauschbarkeit von Baugruppen umrüstbar.

Die Baueinheit nach der DE-OS 15 50 812 baut in Bezug auf die wirksame Kolben­ fläche und den Kolbenhub sowohl radial als auch axial groß und erfordert ei­ nen erheblichen Herstelllungs- und Montageaufwand u. a. durch das komplizierte Gehäuse, die aufwendige Druckmittelführung, die Zwichenflansche usw.

Entsprechendes gilt auch für das Verstellgerät aus der Zeitschrift o + p. Ebenfalls besonders aufwendig, teuer sowie großbauend ist die Vorrichtung nach der EP 0 006 045.

In anderem Zusammenhang sind jeweils einzeln und unabhängig voneinander u. a. Innenzahnradpumpen, elektromagnetisch betätigte Sitz- und Schieberventile, Ein­ stemmzylinderrohrbefestigungen (DE-OS 27 41 350), Rohre für Druckmittelkanäle im Zylinder (DE-OS 22 63 000), Zylinderschutzrohre und hohle Arbeitskolbenstan­ gen mit Krafterzeugung beispielsweise durch Federanordnung oder darin angeord­ netem Tauchkolben an feststehender Kolbenstange (FR 24 57 402) bekannt. Diese Merkmale sind jedoch nicht in Verbindung mit einer Zylinder- Pumpen- Bau­ einheit und auch nicht in entsprechender Zuordnung und Wirkverbindung bekannt, wie sie hier für den Erfindungsgegenstand angegeben sind.

Gegenüber den bekannten druckmittelbetriebenen Linearantriebs-Baueinheiten liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche verbesserte Ausführung einer Zylinder- Pumpen- Baueinheit zu schaffen, die bei möglichst geringem Platzbedarf möglichst große Kräfte zu erzeugen vermag und bei hohem Wirkungsgrad sicher und zuverlässig arbeitet, dabei mögichst vielseitig einsetzbar sowie kostengünstig in Herstellung und Montage ist. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit den im kennzeichnenden Teil des Pa­ tentanspruchs 1 oder des Patentanspruchs 3 angegebenen Merkmalen gelöst.

Durch die besonders kompakte integrale Anordnung und funktionelle Zuordnung der einzelnen Bauelemente des erfindungsgemäßen Gegenstandes wie der vorzugsweisen Verwendung des Zylinderrohres als Gehäuse, der Verwendung einer statisch wirkenden Pumpe wie z. B. einer Zahnradpumpe, die sich z. B. gemeinsam mit dem Ventil beispielsweise auch inner­ halb des Zylinderbodens anordnen läßt, besonders aber der Ventilbetätigung durch Axialverschiebung der Antriebswelle vom Antriebsmotor zur Pumpe, oder der außermittigen innenliegenden Anordnung der axialen Druckmittelleitungen sowie der Integration eines Raumes zur Krafterzeugung für die andere Hubbewegung ent­ gegen der vom Pumpendruckmittel bewirkten mindestens einen Kolbenhubrichtung, zum Beispiel innerhalb der hohlen Arbeitskolbenstange ist eine besonders raumsparende, funktionssichere und preiswerte Lösung gefunden worden.

Dies gilt darüber hinaus auch für die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung, wie sie aus den Unteransprüchen hervorgehen, besonders für die spezielle Führung der Druckmittelkanäle, die Ausbildung der Zahnradpumpe, die Zylinderrohrbefesti­ gung am Zylinderdeckel und Zylinderboden, die elektromagnetisch bewirkte Axial­ verschiebung der Antriebswelle zur Ventilbetätigung sowie für die Anordnung und Ausbildung des Druckmittelvorratsraumes mit seinem Volumenausgleich.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau ist es möglich, den Antriebsteil aus Mo­ tor, Pumpe und Ventil am bzw. im Zylinderboden als kompakte, funktionssichere Baugruppe einfach zu montieren mit dem Arbeitszylinder- und Druckmittelvorrats­ teil bzw. auch zu kombinieren mit verschiedenen Arten von Arbeitszylindern wie einer ziehenden oder einer drückenden Ausführung bis hin zu einer in beiden Richtungen vom Pumpenarbeitsdruck bewegten Ausführung bei jeweils weitgehend gleichen Bauteilen. Durch die nach dem Verdrängerprinzip arbeitende, also statisch wirkende Druckmittelpumpe sind hohe Drücke erreichbar. Das Druckmittel kann flüssig oder gasförmig sein.

Die streng funktionelle und geometrisch enge Zuordnung aller funktionswesent­ lichen Bauelemente primär am Zylinderboden, deren einfache Herstellung und Montage, sowie die zweckorientierte, einfache Ausführung der einzelnen Elemente und Baugruppen wie z. B. bei der Pumpe und dem Steuerventil, ermöglicht den neuen raumsparenden, leistungsstarken und effektiv arbeitenden Gesamtaufbau als kostengünstige zuverlässige Zylinder- Pumpen- Baueinheit.

So ist es u. a. möglich, die Ventilbetätigung zusammen mit dem Antriebsmotor zu ist schalten oder auch durch ein im Antriebsmotor selbst gebildetes Magnetfeld vor­ zunehmen, aufgrund dessen Wirkung sich die Antriebswelle des Antriebsmotors axial bewegt und das in unbetätigtem Zustand für den Kurzschlußdruckmittelstrom zum Vorratsbehälter geöffnete Ventil schließt, so daß der Arbeitskolben ein­ seitig druckbeaufschlagt wird.

Weiterhin ist es durch die erfindungsgemäße Konzeption möglich, ein einfaches und zuverlässiges, beispielsweise mechanisch betätigtes Schieber- oder Sitz­ ventil zur Druckmittelsteuerung zu verwenden.

Eine der beiden Hubrichtungen des Arbeitskolbens kann auf sehr einfache Weise durch eine Federanordnung in Form einer Gasdruck- oder mechanichen Feder in­ nerhalb der hohlen Arbeitskolbenstange erreicht werden, während der Pumpendruck den Gegenhub ermöglicht. Es sind daher auch doppeltwirkende Zylinderformen möglich.

Der Druckmittelvorratsbehälter ist abgeschlossen und dicht, raumsparend und funktionsgerecht angeordnet, mit einem Volumenausgleich mittels beweglicher Trennfläche versehen, so daß auch das Druckmittel im Vorratsraum druckvorge­ spannt werden kann.

Der Antriebsmotor kann je nach Ausführung, Typ, Größe und Anforderung stirnsei­ tig am Zylinder oder aber auch innerhalb des Zylinderrohres, das die Gehäuse­ außenwand bildet, angeordnet und verkapselt werden. Für eine Positionierung des Kolbens kann z. B. ein Schrittmotor und gegebenen­ falls Kolbenhuberfassungssensoren verwendet werden.

Die Zylinderrohrmontage kann für lebensdauerverkapselte Einheiten (Wegwerfein­ heit) mit eingestemmten Zylinderrohrenden oder aber für austausch- und wartbare Einheiten mittels einfacher lösbarer Befestigung (Gewinde, Klemmring, Siche­ rungsring usw.) erfolgen, die einen unkomplizierten Baugruppenaustausch, Repa­ ratur und Wartung ermöglicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert:

Es zeigt Fig. 1 Eine Zylinder- Pumpen- Baueinheit mit der durch Druckmittel­ druck eingefahrenen Arbeitskolbenstange im Schnitt.

Fig. 2 Eine entsprechende Baueinheit mit der durch Federkraft ausge­ fahrenen Arbeitskolbenstange im Schnitt.

Fig. 3 Eine Zylinder- Pumpen- Baueinheit mit der durch Druckmittel­ druck eingefahrenen Arbeitskolbenstange, mit im Zylinderrohr gekapselt angeordnetem Antriebsmotor und mit Membrantrennwand als Druckmittelvorratsraumbegrenzung im Schnitt.

Fig. 4 Eine Zylinder- Pumpen- Baueinheit mit durch Federkraft einge­ fahrener Arbeitskolbenstange, die durch Druckmitteldruck aus­ fahrbar ist, mit begrenzt verschiebbarem Tauchkolben als be­ wegliche Trennwand für die Druckmittelvorratsraumbegrenzung im Schnitt.

Fig. 5 Eine Schnitt- Detailansicht einer Zylinderbodenausführung mit Pumpe und geschlossenem stößelbetätigbaren Kugelsitzventil.

Fig. 6 Eine entsprechende Zylinderbodenausführung gemäß Fig. 5, eben­ falls im Schnitt, mit stößelbetätigtem und dadurch geöffnetem Kugelsitzventil.

In Fig. 1 sind auf gleicher Achse hintereinander um die Antriebsmotorwelle 15 an­ geordnet, der elektrisch betätigbare Hubmagnet 20 für die Ventilbetätigung, eine Schraubenfeder 19 zur Rückstellung der Antriebsmotorwelle 15 entgegen de­ ren Bewegung durch den Hubmagneten, eine Lagerung für die Antriebsmotorwelle 15 und der elektrisch betriebene Antriebsmotor, der die beidseitig aus ihm axial herausragende Antriebswelle dreht. Die Antriebsmotorwelle 15 ist begrenzt axial­ beweglich gelagert, um das Ventil 10 zu schalten. Der Antriebsmotor selbst ist stirnseitig dicht an das stirnseitige äußere Ende des Zylinderbodens 22 ange­ flanscht. Der Zylinderboden 22 ist mit dem Zylinderdeckel 4 am entgegengesetzten Ende der Baueinheit verbunden durch die Gehäuseaußenwand 7, die gleichzeitig das Arbeitszylinderrohr bildet. Die Zylinderrohrenden sind dabei jeweils radial einwärts verformt in radiale Einschnürungen von Zylinderboden und -deckel (ver­ stemmt).

Dabei können jeweils eine oder mehrere Endabschnitte 41, 42, 43 pro Ende der Ge­ häuseaußenwand 7 radial in entsprechende Nuten als Einschnürungen 44 am Zylin­ derboden 22 und Zylinderdeckel 4 eingreifen, um eine ausreichend stabile und dichte Befestigung zwischen beiden Teilen sicherzustellen. Es kann jedoch am Zy­ linderboden 22 auch eine lösbare Verbindung mit der Gehäuseaußenwand 7 bei­ spielsweise durch Gewinde, Spannring oder ähnliches vorgesehen werden, je nach Anwendungsbereich und Zweck der Baueinheit.

Zwischen den gegeneinander anliegenden Flächen vom Zylinderboden 22 gegenüber der Gehäuseaußenwand 7 bzw. dem Antriebsmotor 17 und zwischen Zylinderdeckel 4 und Gehäuseaußenwand 7 sind jeweils Dichtungen in geeigneter Weise vorgesehen und angeordnet.

Die zentral und axial vom Antriebsmotor 17 aus stirnseitig in den Zylinderboden 22 ragende Antriebsmotorwelle 15 tritt mittels Dichtring 16 abgedichtet durch einen axial im Zylinderboden 22 festgelegten Abstützflansch 49, der als Gegen­ lager für eine Druckfeder 14 dient, die wiederum ein axialbewegliches stirnsei­ tiges Wandteil 45 des Pumpeninnenraumes axial gegen diesen in Richtung auf die Arbeitskolbenstange 40 vorspannt, um eine beidseitig dichte Anlage der ebenen Seitenflächen der Pumpenzahnräder 12 und 13 an den ebenen, den Pumpenraum axial begrenzenden Wandflächen des Zylinderbodens 22 einerseits und des Wandteils 45 andererseits sicherzustellen.

Im Pumpeninnenraum selbst sind radial von außen nach innen angeordnet ein Außen­ ring, der das darin angeordnete innenverzahnte Außenzahnrad 13 aufnimmt, das durch kämmenden Zahneingriff zusammenwirkt mit einem außenverzahnten Innenzahn­ rad 12. Dabei kann das Außenzahnrad 13 gegenüber dem zentrisch umlaufenden, von der Antriebsmotorwelle 15 gedrehte Innenzahnrad 12 feststehend exzentrisch an­ geordnet sein.

Durch geringere Zähnezahl des Innenzahnrades 12 gegenüber dem Außenzahnrad 13 bilden sich beim Abrollen der miteinander kämmenden Zahnräder 12, 13 sich erwei­ ternde und verengede Räume, wobei die Öffnung zur Pumpendruckleitung 28 im Zy­ linderboden 22 im Bereich vor der engsten Verengung in den sich dort zunehemend verengenden Pumpenräumen und die Öffnung zur Pumpenansaugleitung 29 im Zylinder­ boden 22 im Bereich nach der engsten Verengung in den sich dort zunehmend erwei­ ternden Pumpenräumen angeordnet sind.

Das zum Zylinderdeckel 4 hin gerichtete, innenliegende Ende der Antriebsmotor­ welle 15 ragt axial durch das Innenzahnrad 12 der Zahnradpumpe hindurch in ei­ ne zentrische Axialbohrung im Zylinderboden 22 und liegt dort z. B. kraftschlüs­ sig axial am Betätigungsende des ebenfalls zentrisch angeordneten axial ausge­ richteten Ventilschiebers 52 an.

Der Ventilschieber 52 ist dabei zum Teil in einer Führungsbohrung im Zylinder­ boden 22 und zum anderen Teil abgedichtet innerhalb einer Ventilbüchse 53 axial beweglich gleitend geführt, wobei die Ventilbüchse 53 von der dem Antriebsmotor 17 abgewandten, innenliegenden Stirnseite des Zylinderbodens her abgedichtet im Zylinderboden 22 mittels Gewinde befestigt ist. Die Ventilbüchse nimmt dabei in ihrem dem Antriebsmotor 17 abgewandten Teil eine Feder 26 auf, die sich einer­ seits an der feststehenden Ventilbüchse 53 abstützt und andererseits stirnseitig gegen das axiale innenliegende Ende des Ventilschiebers 52 in Richtung zum Antriebsmotor 17 drückt.

Der Ventilschieber 52 besitzt in seinem axialen Mittelbereich eine radiale Um­ fangsnut, die im Falle des eingeschalteten und daher aktivierten Magnetfeldes im Hubmagnet 20 (bzw. im Antriebsmotor 17) und demzufolge aus dem Zylinderboden 22 axial etwas zurückgezogener Antriebsmotorwelle 15 einerseits und der Druck­ wirkung der Feder 26 andererseits dicht abgeschlossen innerhalb der axialen Zy­ linderbodenbohrung zu liegen kommt, während die Umfangsnut im Ventilschieber 52 bei ausgeschaltetem Magnetfeld infolge der Feder 19, die die Antriebsmotorwelle 15 axial etwas in den Zylinderboden 22 hinein verschiebt und dadurch auch der axial anliegende Ventilschieber 52 gegen die Feder 26 weiter in die Ventilbüch­ se 53 schiebt, in offene Verbindung mit einer zur Achse der Baueinheit quer verlaufenden Bohrung 27 innerhalb des Zylinderbodens 22 und der Ventilbüchse 53 kommt. Die Bohrung 27 bildet einen Druckmittelkanal von der Pumpendruckleitung 28 zur Pumpenansaugleitung 29, so daß Druckmittel bei geöffnetem Ventil 10 durch die Bohrung 27 und die Umfangsnut im Ventilschieber 52 von der Pumpendruckseite zur Pumpensaugseite gelangen kann. Bei abgeschaltetem Magnetfeld im Hubmagnet 20 steht also das Steuerventil 10 offen, so daß über die Bohrung 27 eine Kurz­ schlußverbindung für den Pumpenkreislauf gebildet ist.

Die von der Pumpenstirnseite im Zylinderboden 22 außermittig axial einwärts in Richtung vom Antriebmotor 17 weg verlaufende Bohrung der Pumpendruckleitung 28 enthält ein in Richtung auf die Zahnradpumpe 12, 13 hin federvorgespanntes Rück­ schlagventil 11 mit Kugelschließkörper. Weiter einwärts, von der Zahnradpumpe 12, 13 weg hinter dem Rückschlagventil 11 besitzt die Pumpendruckleitung 28 dann eine Einmündung der quer zur Achse verlaufenden Bohrung 27 und schließlich mündet die Pumpendruckleitung 28 noch innerhalb des Zylinderbodens 22 in ein Rohr 8, das den Druckmittelkanal axial fortsetzt und das axial im Abstand parallel zur Achse der Baueinheit auf der dem Antriebsmotor 17 abgewandten Seite des Zylinderbodens 22 in diesen abgedichtet eingesetzt ist und sich axial bis in den Zylinderdeckel 4 erstreckt.

Parallel zur Pumpendruckleitung 28 verläuft ebenfalls im Zylinderboden 22 eine Pumpensaugleitung 29, die ohne Rückschlagventil auch von dem Antriebsmotor 17 abgewandten Pumpenstirnseite axial in Richtung Zylinderdeckel 4 über eine Einmündung der quer zur Achse der Baueinheit verlaufenden Bohrung 27 in ein Rohr 31 mündet, das ebenfalls axial auf den Zylinderdeckel 4 hin gerichtet im Abstand parallel zur Achse der Baueinheit auf der dem Antriebsmotor 17 abgewandten Stirnseite des Zylinderbodens 22 abgedichtet in diesen ein Stück weit eingesetzt und befestigt ist und als Druckmittelkanal der Pumpenansaugseite dient. Dieses Rohr 31 erstreckt sich vom Zylinderboden 22 bis in den Druckmittelvorratsraum 24 der Baueinheit.

Zentrisch zur Achse der Baueinheit ist in die dem Antriebsmotor 17 abgewandten Seite des Zylinderbodens 22 eine feststehende Kolbenstange 21 axial eingesetzt und befestigt, z. B. geschraubt. Diese Kolbenstange 21 ragt axial zentrisch vom Zylinderboden weggerichtet bis in den Axialbereich des Zylinderdeckels 4 und trägt an ihrem dortigen Ende starr befestigt einen Tauchkolben 25 mit gegenüber der Kolbenstange 21 größerem Durch­ messer. Der Tauchkolben 25 kann außermittig mit einer ihn durchdringenden Dros­ selbohrung versehen sein, durch die eine Verbindung von der Tauchkolbenstangen­ seite zur freien Tauchkolbenstirnseite besteht.

Eine axialbewegliche Begrenzungswand 30 in Form einer axial frei fliegenden Kol­ benscheibe, die einerseits an ihrem äußeren Umfang abgedichtet in der Gehäuse­ außenwand 7 und andererseits radial innen mittels einer Bohrung ebenfalls abge­ dichtet am Umfang der Kolbenstange 21 gleitend geführt ist, begrenzt einen Fe­ derraum 32, d. h. z. B. ein als Gasfeder wirkendes vorgespanntes Gasvolumen, das sich axial zwischen der dem Antriebsmotor 17 abgewandten ebenen Zylinderboden­ stirnfläche und der dem Antriebsmotor 17 zugewandten ebenen Stirnfläche der frei fliegenden Kolbenscheibe als Begrenzungswand 30 befindet und radial begrenzt ist nach außen durch die Gehäuseaußenwand 7 und nach innen durch die Oberfläche der Kolbenstange 21. Die beiden Rohre 8 und 31 durchqueren axial abgedichtet den Federraum 32.

Parallel zur axial frei fliegenden Kolbenscheibe als Begrenzungswand 30 ist dieser in Richtung auf den Zylinderdeckel 4 veränderlich benachbart der Arbeits­ kolben 18 angeordnet, der an seinem äußeren Umfang ebenfalls abgedichtet in der Gehäuseaußenwand 7 gleitend geführt ist.

Der Arbeitskolben 18 wird axial abgedichtet im Abstand parallel zur Achse der Baueinheit durchquert vom Rohr 8, nicht jedoch vom Rohr 31.

Der Arbeitskolben 18 wird axial außerdem ebenfalls im Abstand parallel zur Achse der Baueinheit durchsetzt von einer Durchgangsbohrung, in die ein in Richtung auf den Zylinderdeckel hin vorgespanntes und schließendes Überdruckventil 5 als federvorgespanntes Kugelrückschlagventil eingesetzt ist. Schließlich weist der Arbeitskolben 18 eine zentrische Axialbohrung auf, mit der der Arbeitskolben 18 abgedichtet befestigt bzw. abgedichtet und begrenzt beweg­ lich geführt ist auf dem äußeren Umfang der hohlen zylindrischen Arbeitskolben­ stange 40

Die Arbeitskolbenstange 40 weist zumindest an ihrem, dem Antriebsmotor zuge­ wandten Endbereich einerseits radial nach außen vorstehend einen Anschlag 6 für den Arbeitskolben 18 auf und andererseits radial nach innen eine Abschlußwand bis zum Durchmesser der Kolbenstange 21, die den Raum 3 innerhalb der hohlen Arbeitskolbenstange 40 gegenüber der Kolbenstange 21 bzw. gegenüber dem Druck­ mittelvorratsraum 24 mit Dichtring abdichtet.

Axial zwischen der Begrenzungswand 30 und dem Arbeitskolben 18 bzw. der radialen Abschlußwand der hohlen Arbeitskolbenstange 40 sowie radial zwischen der Gehäu­ seaußenwand 7 und der Mantelfläche der Kolbenstange 21 bzw. auch der äußeren Mantelfläche des inneren Endbereichs der hohlen Arbeitskolbenstange 40 wird so­ mit der Druckmittelvorratsraum 24 gebildet. Dieser steht in offener Verbindung mit dem Innenraum des Rohres 31 und dadurch mit der Pumpenansaugleitung 29, sowie über das Überdruckventil 5 in vom Druck­ raum 23 her öffenbarer Verbindung mit dem Druckraum 23.

Schwankungen und Unterschiede im Volumen des Druckmittelvorratsraumes 24 gegen­ über dem darin aufzunehmenden tatsächlichen Druckmittelvolumen werden aufge­ fangen und ausgeglichen durch die vorgespannte, bewegliche Begrenzungswand 30 des Druckmittelvorratraumes 24.

Der lichte Innendurchmesser der zylindrisch-hohlen Arbeistkolbenstange 40 ent­ spricht etwa dem Außendurchmesser des Tauchkolbens 25, so daß die hohle Arbeits­ kolbenstange 40 an ihrer Innenmantelfläche gleitend dicht geführt ist an der Umfangsfläche des Tauchkolbens 25. Dadurch entstehen innerhalb der hohlen Arbeitskolbenstange 40 zwei durch den Tauchkolben 25 getrennte, über dessen Drosselbohrung verbundene Teilräume des Raumes 3, der zur Erzeugung einer Axialkraft zwischen Tauchkolben 25 und Kolben­ stange 21 einerseits und Arbeitskolbenstange 40 andererseits in der Form dienen, daß der Raum 3 bzw. dessen beide Teilräume innerhalb der Arbeitskolbenstange 40 durch unter Druck stehendes Gas gefüllt ist, so daß damit eine Gasfeder gebildet ist, die die Arbeitskolbenstange 40 axial in Richtung vom Antriebsmotor 17 weg zu schieben, d. h. sie auszufahren trachtet.

Sofern dies notwendig oder zweckmäßig erscheint, kann anstatt der Gasfeder innerhalb der hohlen Arbeitskolbenstange 40 auch eine mechanische oder sonstige Federanordnung eingebaut werden.

Die Arbeitskolbenstange 40 ist an ihrem Außenumfang abgedichtet gleitend geführt in einer zentralen Axialbohrung des Zylinderdeckels 4. Der Zylinderdeckel 4 ist wiederum abgedichtet eingepaßt befestigt in dem dem Zylinderboden 22 abgewandten Endbereich der Gehäuseaußenwand 7. Am freien, außerhalb des Zylinderdeckels 4 liegenden Ende der Arbeitskolbenstan­ ge 40 ist eine Befestigungsmöglichkeit für die mit der Baueinheit zu bewegende äußere Last vorgesehen, sowie ein die Gehäuseaußenwand 7 axial zumindest teil­ weise übergreifendes und umhüllendes Schutzrohr 1 befestigt.

Schließlich befindet sich im Zylinderdeckel 4 eine radial verlaufende Bohrung 46, die eine offene Verbindung für den Druckmittelfluß herstellt zwischen dem Ende des Rohres 8 innerhalb des Zylinderdeckels 4 und einem zum Druckraum 23 hin offenen Ringraum im Zylinderdeckel 4 radial zwischen der Arbeitskolbenstange 40 und dem Zylinderdeckel, der axial nach außen abgedichtet ist in der Führungs­ bohrung des Zylinderdeckels 4 für die Arbeitskolbenstange 40. Der Druckraum 23 ist somit axial begrenzt durch die dem Antriebsmotor 17 abgewandte Stirnseite des Arbeitskolbens 18 (Arbeitskolbenstangenseite) und die dem Antriebsmotor 17 zugewandte Stirnseite des Zylinderdeckels 4. Er ist radial begrenzt durch die Gehäuseaußenwand 7 in der der Arbeitskolben abgedichtet axial gleitet und die äußere zylindrische Mantelfläche der Arbeitskolbenstange 40. Der Druckraum 23 wird vom Rohr 8 axial durchquert.

Dieses Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zylinder- Pumpen- Baueinheit funktioniert folgendermaßen:

In Ruhestellung bei eingeschaltetem elektrischen Strom dreht sich der Antriebsmotor 17 und treibt damit über die Antriebsmotorwelle 15 die Zahnradpumpe 12, 13 an. Gleichzeitig hält das Magnetfeld des Hubmagneten 20 oder das innerhalb eines entsprechenden Antriebsmotors aufzubauende axialgerichtete Magnetfeld die Antriebsmotorwelle 15 entgegen der Kraft der Feder 19 axial nach außen gezogen, so daß das Steuerventil 10 und damit die Bohrung 27 abgeschlossen ist. Die Zahnradpumpe drückt daher mit ihrem Pumpendruck Druckmittel in die Pumpendruckleitung 28 über das Rückschlagventil 11 in das Rohr 8 bis zum Zylinderdeckel 4 und in den Druckraum 23.

Diese Druckwirkung des mit Pumpendruck wirkenden Druckmittels im Druckraum 23 auf die arbeitskolbenstangenseitige Stirnfläche des Arbeitskolbens 18 drückt diesen in Richtung Antriebsmotor 17, wodurch infolge des Anschlages 6 auch die Arbeitskolbenstange 40 in ihre eingefahrene Stellung gedrückt wird und dabei die Feder, beispielsweise als Gasfeder im Raum 3 innerhalb der hohlen Arbeitskolben­ stange 40 gespannt ist durch das bei eingefahrener Arbeitskolbenstange 40 ver­ kleinerte freie Volumen im Raum 3 gegenüber dem bei ausgefahrener Arbeitskolbenstange 40.

Der Zahnradpumpe 12, 13 wird dabei saugseitig entspanntes Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsraum 24 über das Rohr 31 und die Pumpenansaugleitung 29 zuge­ führt. Bei eingeschaltetem Strom für den Antriebsmotor 17 und den Hubmagneten 20 befindet sich die Zylinder- Pumpen- Baueinheit in ihrer eingefahrenen Ar­ beitskolben- und Arbeitskolbenstangen-Stellung gemäß Fig. 1 dann in Ruhestel­ lung, die vom aufgebrachten Pumpendruck gehalten wird.

Durch Abschalten der Stromzufuhr entfällt das Magnetfeld im Hubmagneten 20 und damit dessen Zugkraft auf die Antriebsmotorwelle 15. Gleichzeitig bleibt mit dem Abschalten der Stromzufuhr auch der Antriebsmotor 17, die Antriebsmotorwelle 15 in Drehrichtung und daher dann auch die Zahnradpumpe 12, 13 stehen. Infolge der Druckkraft durch die Feder 19 wird deshalb unmittelbar mit Ausfall der Stromzu­ fuhr die Antriebsmotorwelle 15 und durch diese wiederum gleichzeitig auch der Ventilschieber 52 axial einwärts in Richtung auf den Zylinderdeckel 4 gegen die Kraft der Feder 26 verschoben, so daß das Ventil 10 öffnet, wodurch der Druck in der Pumpendruckleitung 28, im Rohr 8 und im Druckraum 23 zusammenbricht, d. h. der Druckmitteldruck auf der Pumpenseite über die Bohrung 27 und die Ringnut im Ventilschieber 52 zur Pumpensaugseite und dem Druckmittelvorratsraum 24 hin schlagartig abgebaut wird. Damit schließt auch das Rückschlagventil 11 sofort.

Die Federkraft beispielsweise einer Gasfeder in der hohlen Arbeitskolbenstange 40 drückt nun ohne entsprechende Gegenkraft innerhalb der Baueinheit abgestützt gegen den Tauchkolben 25 und die Kolbenstange 21 die hohle Arbeitskolbenstange 40 und mit ihr den Arbeitskolben 18 in Richtung weg vom Antriebsmotor 17 in deren ausgefahrene Stellung, beispielsweise um dadurch eine äußere, am freien Ende der Arbeitskolbenstange 40 befestigte Last drückend zu bewegen, wobei z. B. die Gehäuseaußenwand 7 bzw. der Antriebsmotor bzw. das der Arbeitskolbenstange 40 abgewandte Ende der Baueinheit, in dem sich u. a. der Hubmagnet 20 befindet, in geeigneter Weise z. B. raumfest angelenkt ist (nicht gezeichnet).

Durch die Ausfahrbewegung der Arbeitskolbenstange 40 nähert sich der Arbeitskol­ ben 18 dem Zylinderdeckel 4, so daß sich das Volumen des Druckraumes 23 ver­ kleinert.

Hierdurch wird das Druckmittel aus dem Druckraum 23 ausgeschoben über den Ring­ raum in die Bohrung 46, das Rohr 8, die Pumpendruckleitung 28 und wegen des ge­ schlossenen Rückschlagventils 11 weiter über die Bohrung 27, das offene Ventil 10, die Pumpenansaugleitung 29 sowie das Rohr 31 in den Druckmittelvorratsraum 24. Da die für das Druckmittel zur Verfügung stehende freie Querschnittsfläche im Druckraum 23 aber nicht gleich derjenigen des Druckmittelvorratsraumes 24 ist, erfolgt der Volumenausgleich im Druckmittelvorratsraum 24 automatisch durch Verschiebung der Begrenzungswand 30, bis sich wieder Druckgleichgewicht zwischen dem Federraum 32 beispielweise mit abgeschlossenem Gasvolumen als Feder einer­ seits und dem Druckmittelvorratsraum 24 andererseits gegenüber der Begrenzungs­ wand 30 einstellt.

Wenn die Arbeitskolbenstange 40 voll ausgefahren ist, sie wird dann durch das Schutzrohr 1 umgeben und geschützt, befindet sich die Zylinder- Pumpen- Bauein­ heit bei abgeschalteter Stromzufuhr wieder in Ruhe, siehe Fig. 2.

Wird die Stromzufuhr nun eingeschaltet, so schließt das Ventil 10 wieder infolge der Hubmagnetwirkung. Der Antriebsmotor 17 treibt die Zahnradpumpe 12, 13 an, so daß die Pumpe Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsraum 24 ansaugt und in die Pumpendruckleitung 28 drückt und fördert, wodurch sich das Rückschlagventil 11 öffnet und Druckmittel mit dem Pumpendruck über das Rohr 8 in den Druckraum 23 gelangt, dort abgestützt gegen den Zylinderdeckel 4 auf den Arbeitskolben 18 drückt und diesen sowie durch den Anschlag 6 auch die Arbeitskolbenstange 40 einwärts in Richtung zum Antriebsmotor 17 hin bewegt. Die Arbeitskolbenstange fährt ein (ziehender Hub), wodurch eine beispiels­ weise mit dem freien Arbeitskolbenstangenende verbundene äußere Last zur Bau­ einheit hin bewegt wird. Gleichzeitig wird durch das Einfahren der Arbeitskol­ benstange 40 infolge des Pumpendruckes auch die darin angeordnete Feder bei­ spielsweise in Form einer Gasfeder gespannt, bis wieder die in Fig. 1 gezeig­ te Ruhe- und Endstellung erreicht ist.

Durch einfache Steuerungsmaßnahmen, beispielsweise durch getrenntes elektrisches Ansteuern des Hubmagneten 20 einerseits und des Antriebsmotors 17, der auch ein Schrittmotor sein kann, andererseits, kann das Ventil 10 auch während des Ar­ beitskolbenhubes bewußt geschlossen und ebenso auch wieder geöffnet werden, bzw. auch die Zahnradpumpe 12, 13 stillgesetzt oder zum Fördern angetrieben werden, so daß durch diese elektrischen Steuerungsmaßnahmen auf sehr einfache Weise auch Zwischenstellungen innerhalb des gesamten Arbeitskolbenhubs angefahren, einge­ nommen und gehalten werden können.

Maßstäbe, Anzeigen und/oder Sensoren zur Erfassung der Arbeitskolbenposition und andere Steuerhilfsmittel können in bekannter Form eine solche Positionierung und Ansteuerung von Zwischenstellungen erleichtern und unterstützen bis hin zur Automation durch elektrische Steuereinheiten.

Andere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Baueinheit zeigen die Fig. 3 bis 6, wobei diesbezüglich nur noch auf die Unterschiede gegenüber der Aus­ führung nach den Fig. 1 und 2 eingegangen werden soll:

Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Zylinder- Pumpen- Baueinheit bei der im Un­ terschied zum vorstehend besprochenen Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 der Antriebsmotor 17 gekapselt innerhalb der über den Zylinderboden 22 hinaus axial verlängerten Gehäuseaußenwand 7 angeordnet ist. Der beispielsweise mit Schrau­ ben 34 über die Zwischenplatte 33 stirnseitig am Zylinderboden 22 befestigte Antriebsmotor kann durch die Gehäuseaußenwand 7 und den Abschlußdeckel mit Be­ festigungsauge 35 beispielsweise wasserdicht und/oder explosionssicher verkap­ selt sein. Über entsprechend geschützte elektrische Anschlußleitungen 36 kann sowohl der Antriebsmotor 17 wie auch der Hubmagnet 20 gesteuert mit Strom ver­ sorgt werden.

Weiterhin besitzt das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Baueinheit nach Fig. 3 als Begrenzungswand 30 zwischen dem Druckmittelvorratsraum 24 und dem Federraum 32 eine elastische Membran, die mit entsprechenden Anlagewulsten ver­ sehen die beiden Räume 24 und 32 dicht voneinander trennend, innen an der Ge­ häuseaußenwand 7 anliegend in geeigneter Weise z. B. durch Kleben, Vulkanisieren und so weiter daran befestigt ist.

Schließlich zeigt die Fig. 3 auch noch eine etwas andere Befestigung zwischen dem Arbeitskolben 18 einerseits und der hohlen Arbeitskolbenstange 40 anderer­ seits, wobei hier ein axialer, dem Zylinderdeckel 4 zugewandter Ansatz 6 am Ar­ beitskolben 18 festgelegt ist, wobei der Ansatz eine Einschnürung aufweist und formschlüssig und abgedichtet in den arbeitskolbennahen Endbereich der Arbeits­ kolbenstange 40 festumschlossen eingeformt ist, in dem der Endbereich der Ar­ beitskolbenstange 40 u. a. radial einwärts verformt (z. B. verstemmt) ist.

Die Gehäuseaußenwand 7 ist hier in Fig. 3 beispielsweise über ringförmige, ra­ dial einwärts gerichtete Verformung mit dem Zylinderboden 22 verbunden, der hierfür mit mindestens einer Ringnut ausgeführt ist.

Ansonsten entspricht die Baueinheit gemäß Fig. 3 baulich und auch bezüglich ihrer Funktion weitgehend derjenigen, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt und diesbezüglich auch beschrieben ist.

Die Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Baueinheit, bei dem der Arbeitskolben 18 zusammen mit der Arbeitskolbenstange 40 im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Ausführungen nach den Fig. 1 bis 3 vom Pumpendruck in Richtung weg vom Antriebsmotor 17, d. h. die Arbeitskolbenstange 40 ausgefah­ ren wird und durch die Kraft einer in der hohlen Arbeitskolbenstange 40 angeord­ neten Feder eingefahren wird, d. h. Arbeitskolben 18 und Arbeitskolbenstange 40 werden in Richtung zum Antriebsmotor 17 hin bewegt.

Hierzu sind im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 folgende gegenständliche Ände­ rungen gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 festgelegt:

Die Begrenzungswand 30 ist innerhalb der Arbeitskolbenstange 40 als der Tauch­ kolben 25 ohne Drosselbohrung ausgebildet. Der Raum axial zwischen dem Zylinder­ boden 22 und dem Arbeitskolben 18 einerseits, sowie radial zwischen der Gehäuse­ außenwand 7 und der hohlen Arbeitskolbenstange 40 bzw. auch der Kolbenstange 21 wird dabei der Druckraum 23, dem das mit Pumpendruck von der Zahnradpumpe 12, 13 her geförderte Druckmittel über die Pumpendruckleitung 28 und das Rückschlag­ ventil 11 direkt aus dem Zylinderboden 22 austretend, also ohne Rohr zugeführt wird.

Das Überdruckventil 5 im Arbeitskolben 18 öffnet wieder vom Druckraum 23 zum Druckmittelvorratsraum 24, d. h. also im vorliegenden Fall, daß es in Richtung weg vom Antriebsmotor 17 öffnet. Der Arbeitskolben 18 ist in diesem Fall beid­ seitig mit einem Anschlag 6 axial unbeweglich auf der Arbeitskolbenstange 40 befestigt. Auf der dem Antriebsmotor 17 abgewandten Seite des Arbeitskolbens 18, das heißt zwischen Arbeitskolben 18 und Zylinderdeckel 4 befindet sich nun der Druck­ mittelvorratsraum 24, der (wie nach Fig. 1 der Druckraum 23) nun als Druck­ mittelvorratsraum 24 mit der Saugseite der Zahnradpumpe 12, 13 verbunden ist über den Ringraum im Zylinderdeckel 4, die Querbohrung 46, das Rohr 8 und die Pumpenansaugleitung 29.

Schließlich ist innerhalb der hohlen Arbeitskolbenstange 40 im Raum 3 nun eine mechanische Druckfeder 50 angeordnet, die sich einerseits an ihrem, dem Zylin­ derdeckel 4 zugewandten Ende feststehend abstützt an einer Federplatte, die wie­ derum feststehend an der feststehenden Kolbenstange 21 abgestützt ist, bei­ spielsweise durch einen Haltering. An ihrem, dem Zylinderboden 22 zugewandten Ende drückt die Druckfeder 50 gegen einen Federteller, der sich selbst innen am Endbereich der hohlen Arbeitskolbenstange 40 abstützt, so daß die Druckfeder 50 die Arbeitskolbenstange 40 in deren eingefahrene Stellung drückt, während die angetriebene Zahnradpumpe 12, 13 bei geschlossenem Ventil 10 durch den erzeugten Druckmitteldruck im Druckraum 23 über den Arbeitskolben 18 die Arbeitskolben­ stange 40 gegen die Kraft der Druckfeder 50 in deren ausgefahrene Stellung zu bringen vermag.

Hinsichtlich der Anordnung, Betätigung und Funktion des Ventils 10 hat sich ge­ genüber der Ausführung nach Fig. 1 nichts geändert. Der Druckmittelvorratsraum 24 schließt infolge mindestens einer Öffnung nahe dem Arbeitkolben 18 in der Arbeitskolbenstange 40 auch noch den hohlen Teil der Arbeitskolbenstage 40 (Raum 3) bis zum abgedichtet gleitend geführten Tauchkolben 25 (= Begrenzungs­ wand 30) ein, in dem die Druckfeder 50 angeordnet ist und der axial durchquert ist von der Kolbenstange 21.

Der Tauchkolben 25 (= Begrenzungswand 30) selbst ist durch Anschläge begrenzt auf der Kolbenstange 21 abgedichtet axial verschiebbar angeordnet, so daß inner­ halb der hohlen Arbeitskolbenstange 40 zwischen dem verschiebbaren Tauchkolben (= Begrenzungswand 30) einerseits und dem hohlen, freien Ende der Arbeitskolben­ stange 40 eine weiterer, abgedichteter Raum gebildet ist, der als der Federraum 32 beispielsweise mit einem eingeschlossenen Gasvolumen wiederum dazu dient, ei­ nen Volumenausgleich gegenüber dem bzw. in dem Druckmittelvorratsraum 24 durch axial Verschiebung des Tauchkolbens 25 als der Begrenzungswand 30 sicherzu­ stellen.

Die Funktion dieser Baueinheit nach Fig. 4 entspricht bis auf die Vertauschung von Einfahr- und Ausfahrbewegung der Arbeitskolbenstange 40 im wesentlichen der­ jenigen von der Baueinheitsausführung nach Fig. 1.

Die Fig. 5 und 6 zeigen in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt einer Ausführung des erfindungsgemäßen Zylinderbodens 22 mit dem Ventil 10 als stößel­ betätigtes Kugelsitzventil. Nach der Erfindung kann das mechanisch von der elek­ tromagnetisch axial bewegten Antriebsmotorwelle 15 betätigte Ventil 10 sowohl als Schieberventil als auch als stößelbetätigtes Sitzventil ausgebildet sein.

Bei letzterem kann der mechanisch von der Antriebsmotorwelle 15 in Ventilöff­ nungsrichtung betätigte Ventilstößel 62 auf einen beispielsweise kugelförmig oder prismatisch ausgebildeten Ventilschließkörper 61 in Ventilöffnungsrichtung gegen die Kraftwirkung einer Ventilschließfeder einwirken.

Die Kraftangriffsrichtung am Ventilschließkörper 61 einer Sitzventilausbildung durch den öffnenden, den Ventilschließkörper 61 vom Ventilsitz abhebenden Ventilstößel 62 kann dabei auf den Ventilschließkörper 61 axial und fluchtend entgegengesetzt zu derjenigen der Feder 26 vorgesehen sein. Die Stößelkraft am Ventilschließkörper 61 kann aber beispielsweise auch in geeigneter Weise schräg oder quer zu derjenigen der Feder 26 angreifen, solange ein einwandfreies Öffnen und Schließen des Ventils 10 immer sichergestellt ist. Die Ausgestaltung des Ventilschließkörpers als Kugel oder als prismatischem Körper beispielweise auch mit ebener Sitzfläche einerseits und des Ventilsitzes beispielsweise durch eine Sitzfläche einer Ventilbuchse 60 andererseits, ist in vielfältiger Form, Anordnung und Ausbildung möglich.

Eine der möglichen Ausgestaltungen eines Sitzventils in einer Baueinheit im Rahmen der Erfindung zeigt die Fig. 5 mit geschlossenem Ventil 10 und Fig. 6 mit geöffnetem Ventil 10:

Eine Ventilbuchse 60 ist hier quer zur Achse der Baueinheit in den Zylinderboden 22 abgedichtet eingeschraubt und trägt an ihrem innenliegenden Ende den Ventil­ sitz als z. B. sich stumpfkegelig vertiefende Ringfläche um eine von dort in die Ventilbuchse 60 führende zentrale Sackbohrung, die in eine die Ventilbuchse 60 durchdringende Querbohrung, die beidseitig mit der Pumpenansaugleitung 29 inner­ halb des Zylinderbodens 22 in offener Verbindung steht, mündet.

In Ventilschließstellung ruht auf dem Ventilsitz durch die zur Ventilbuchse 60 axial fluchtend angeordnete Feder 26 kraftschlüssig angedrückt eine Kugel als Ventilschließkörper 61, wobei um die Feder 26 und den Ventilschließkörper 61 ein freigebohrter Raum im Zylinderboden 22 vorgesehen ist. Der Ventilstößel 62 ist axial zwischen der Antriebsmotorwelle 15 und dem Ventil­ schließkörper 61 angeordnet und abgedichtet axialbeweglich gleitend geführt im Zylinderboden 22 und einem Führungs-/ Halte- und Anschlagring 63.

Der Ventilstößel 62 selbst besitzt z. B. eine gehärtete kegelig ausgebildete, abgerundete Spitze, die am Ventilschließkörper 61 anliegt und eine Anschlag­ fläche am Führungsschaft, die mit dem Anschlagring 63 zusammenwirkt, wenn das Ventil 10 in die Schließstellung geht.

Wirkt die Antriebsmotorwelle 15 nun zur Öffnung des Ventils 10 axial gegen den Ventilstößel 62, so drückt dieser die Kugel außermittig nahe dem Ventilsitz an­ greifend quer zur Achse der Ventilbuchse 60 von ihrer Ventilringsitzfläche weg, bis die Kugel wieder eine stabile Ventilöffnungslage erreicht.

Diese stabile Ventilöffnungslage für die Kugel als Ventilschließkörper 61 ist dadurch gebildet, daß die Kugel außerhalb der Achse der Ventilbuchse 60 ein­ gespannt ist zwischen der dann etwas quer zu ihrer Achse ausgelenkten Feder 26 und der sich stumpfkegelig vertiefenden Ringfläche als innenliegende Stirnfläche der Ventilbuchse 60 einerseits, sowie der abgerundeten Spitze des Ventilstößels 62 und einer durch die im Zylinderboden 22 zur Bildung des Ventilraumes ange­ ordneten sich kreuzenden Bohrungen entstandene Verschneidungskante des Zylinder­ bodens andererseits.

Wird die Antriebsmotorwelle 15 durch Einschalten der Stromzufuhr zum Hubmagneten 20 aus dem Zylinderboden 22 teilweise zurückgezogen, so bewegt sich der Ventil­ schließkörper 61 in Form der Kugel unter der Kraft der Feder 26 begünstigt durch die stumpfkegelig ausgebildete Ringflächenvertiefung der innenliegenden Ventil­ buchsenstirnseite wieder in seine Schließstellung zentral auf der Achse der Ven­ tilbuchse 60, an dieser fest anliegend. Bei der Bewegung des Ventilschließkörpers 61 in seine stabile Ventilschließlage bewegt er auch den Ventilstößel 62 zurück in Anlage seiner Anschlagfläche gegen den Anschlagring 63. Diese mögliche Sitzventilausbildung gemäß den Fig. 5 und 6 hat u. a. den Vor­ teil, daß zur Öffnung des Ventils 10 nicht die volle Kraft der Feder 26 über­ wunden werden muß, sondern nur ein Bruchteil davon.

Im Rahmen der Erfindung sind noch zahlreiche weitere, zu den gezeigten Ausgestaltungen äquivalente Ausführungen der Zylinder- Pumpen- Baueinheit denkbar und möglich. So z. B. unter anderem auch hinsichtlich deren Befestigung eine erste Anlenkung der Baueinheit durch geeignete Mittel längs oder endseitig der Gehäuseaußenwand gegenüber der zweiten Anlenkung am freien, äußeren Arbeits­ kolbenstangenende.

Claims (45)

1. Druckmittelbetriebene Zylinder- Pumpen- Baueinheit, bei der, vorzugsweise axial, ein Antriebsmotor und von der axialen Gehäuseaußenwand umgeben eine statisch wirkende Druckmittelpumpe, eine Steuerventileinrichtung, ein Druckmit­ telvorrats- und Ausgleichsvolumen und ein Arbeistkolben mit Arbeitskolben­ stange angeordnet sind, wobei der von der Druckmittelpumpe erzeugte Druck mindestens eine Hubrichtung des Arbeitskolbens ermöglicht und wobei mindestens eine Druckmittelleitung z. B. als Rohr ausgebildet vom Zylinderboden axial ver­ laufend mindestens ein Fluidvolumen im Arbeitszylinderrohr und mindestens den Arbeitskolben abgedichtet durchdringt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine axial verlaufende Druckmittelleitung z. B. als Rohr (8, 31) außermittig im Arbeitszylinderrohr verläuft und zumindest teilweise die axial hintereinander angeordneten Fluidvolumen (23, 24, 32) und deren Trennflächen (18, 30 ) durchdringt, daß in der Baueinheit ein Raum (3) zur Erzeugung einer Axialkraft entgegen der mindestens einen vom Pumpendruck bewirkbaren Hubrich­ tung des Arbeitskolbens (18) angeordnet ist, daß vorzugsweise eine der Druck­ mittelleitungen z. B. als Rohr (8) den Zylinderboden (22) mit dem Zylinder­ deckel (4) verbindet und daß vorzugsweise die axiale Gehäuseaußenwand (7) vom Arbeitszylinderrohr gebildet ist.

2. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotorwelle (15) axial verschiebbar gelagert ist und dadurch das Ventil (10) der Steuerventileinrichtung betätigt.

3. Druckmittelbetriebene Zylinder- Pumpen- Baueinheit, bei der, vorzugsweise axial, ein Antriebsmotor und von der axialen Gehäuseaußenwand umgeben eine statisch wirkende Druckmittelpumpe, eine Steuerventileinrichtung, ein Druckmit­ telvorrats- und Ausgleichsvolumen und ein Arbeitskolben mit Arbeitskolben­ stange angeordnet sind, wobei der von der Druckmittelpumpe erzeugte Druck mindestens eine Hubrichtung des Arbeitskolbens ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotorwelle (15) axial verschiebbar gelagert ist und durch Axialverschiebung das Ventil (10) der Steuerventileinrichtung betätigt, daß in der Baueinheit ein Raum (3) zur Erzeugung einer Axialkraft entgegen der mindestens einen vom Pumpendruck bewirkbaren Hubrichtung des Arbeitskolbens (18) angeordnet ist und daß vorzugsweise die axiale Gehäuseaußenwand (7) vom Arbeitszylinderrohr gebildet ist.

4. Baueinheit nach Anspruch 3, wobei mindestens eine Druckmittelleitung, z. B. als Rohr ausgebildet, vom Zylinderboden axial verlaufend mindestens ein Fluidvolumen im Arbeitszylinderrohr und mindestens den Arbeitskolben abgedichtet durchdringt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine axial verlaufende Druckmittelleitung, z. B. als Rohr (8, 31) augebildet, außermittig im Arbeitszylinderrohr verläuft und zumindest teil­ weise die axial hintereinander angeordneten Fluidvolumen (23, 24, 32) und de­ ren Trennflächen (18, 30) durchdringt.

5. Baueinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der axialen Druckmittelleitungen den Zylinderboden (22) mit dem Zylinderdeckel (4) verbindet.

6. Baueinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotorwelle (15 ) durch einen Hubmagneten (20) axial verschieb­ bar ist.

7. Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubmagnet (20) elektrisch betätigbar ist und die Antriebsmotorwelle (15) bei Betätigung in Schließrichtung des Ventils (10) bewegt.

8. Baueinheit nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubmagnet (20) am arbeitskolbenstangenabgewandten Ende der Baueinheit angeordnet ist.

9. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotorwelle (15) durch eine Feder (19) in Öffnungsrichtung des Ventils (10) beaufschlagt ist.

10. Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubmagnet (20) in Verbindung mit dem Antriebsmotor (17) elektrisch ein- und ausschaltbar ist.

11. Baueinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotorwelle (15) durch ein Magnetfeld im Antriebsmotor (17) axial in Schließrichtung des Ventils (10) verschiebbar ist.

12. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, wobei der Antriebsmotor stirn­ seitig dicht anliegend befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (17) am Zylinderboden (22) anliegend befestigt ist.

13. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (17) axial außenliegend innerhalb des Zylinderbodens (22) angeordnet ist.

14. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (17) axial außerhalb des Zylinderbodens (22) innerhalb der Gehäuseaußenwand (7) angeordnet ist.

15. Baueinheit mit elektrischem Antriebsmotor nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (17) ein Schrittmotor ist.

16. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit mit dem Antriebsmotor (17) wasser- und/oder exgeschützt verkapselt ist.

17. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelpumpe (12, 13) im Zylinderboden (22) angeordnet ist.

18. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelpumpe (12, 13) eine Innenzahnradpumpe oder aber eine Flügel­ zellen-, oder eine Radialkolbenpumpe ist.

19. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stirnwand des Pumpeninnenraumes bei der als Zahnrad- oder Flügel­ zellenpumpe ausgebildeten Druckmittelpumpe (12, 13) feststehend, beispielswei­ se vom Zylinderboden (22), die andere Stirnwand des Pumpeninnenraumes axial beweglich abgedichtet gegen die feststehende Stirnwand vorgespannt beispiels­ weise durch ein im Zylinderboden (22) geführtes Wandteil (45) gebildet ist.

20. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (18) die Arbeitskolbenstange (40) abgedichtet umgibt und daß der Arbeitskolben (18) gegenüber der Arbeitskolbenstange (40), durch mindestens einen Anschlag (6) der Arbeitskolbenstange (40) begrenzt, axial verschiebbar ist.

21. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (18) axial zwischen dem Druckraum (23) und dem Druck­ mittelvorratsraum (24) liegt.

22. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (18) ein vom Druckraum (23) zum Druckmittelvorratsraum (24) hin öffnendes Überdruckventil ( 5) enthält.

23. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung (9, 10, 26) im Zylinderboden ( 22) angeordnet ist.

24. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, wobei mindestens eine Druckmit­ telleitung durch Bohrungen im Zylinderboden und zumindest eine axiale Druckmittel­ leitung z. B. durch ein Rohr gebildet ist, wobei das mindestens eine Rohr axial zum Teil durch mindestens ein abgedichtetes Fluidvolumen und mindestens eine Trennfläche verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die in Axialrichtung der Baueinheit verlaufenden Druckmittelleitungen ( 8, 28, 29, 31) durch Bohrungen (28, 29) im Zylinderboden (22), mindestens eine Bohrung im Zylinderdeckel (4), sowie durch mindestens ein außermittig neben der Arbeitskolbenstange (40) innerhalb der Gehäuse-Außenwand (7) (=Arbeitszy­ linderrohr) angeordnete Leitung z. B. als Rohr (8, 31) gebildet sind, wobei die mindestens eine Leitung z. B. als Rohr (8) bzw. als Rohre (8 und 31) mindestens zum Teil durch die mehreren axial hintereinander liegenden und gegeneinander abgedichteten Fluidräume (23, 24, 32) bzw. Fluidvolumen und deren Trennwände (18, 30) bzw. Trennflächen verlaufen.

25. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radialverlaufenden Druckmittelleitungen (27, 46) im Zylinderdeckel (4) beziehungsweise im Zylinderboden (22) angeordnet sind.

26. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenausgleich durch eine federnd vorgespannte bewegliche dichte Begrenzungswand (30) des Druckmittelvorratsraumes (24) ermöglicht wird.

27. Baueinheit nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswand (30) durch einen zumindest zwischen Begrenzungen in die BAxialrichtung der Baueinheit freibeweglich geführten (fliegend gelagerten) Trennkolben, eine Membran, einen Faltenbalg, eine Blase, oder ähnliches ge­ bildet wird.

28. Baueinheit nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Vorspannung auf die bewegliche Begrenzungswand (30) durch eine mechanische Feder oder ein unter Druck stehendes Gasvolumen (32) erzeugt wird.

29. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Pumpenansaugleitung (29) ein Druckmittelfilter vorgesehen ist.

30. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, mit einer hohlen Arbeistkolben­ stange, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Arbeitskolbenstange (40) zur Bildung des Raumes (3) zur Erzeugung einer Axialkraft dient.

31. Baueinheit nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß axial vom Zylinderboden (22) aus eine daran befestigte Kolbenstange (21) abgedichtet in die hohle Arbeitskolbenstange (40) ragt und an ihrem freien Ende einen Tauchkolben (25) trägt, der abgedichtet an der Innenwand der hohlen Arbeitskolbenstange (40) gleitet.

32. Baueinheit nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchkolben (25) eine ihn axial durchsetzende Drosselbohrung aufweist, sofern er nicht gleichzeitig die Begrenzungswand (30) bildet.

33. Baueinheit nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (21) und der Tauchkolben (25) axial durch eine gegenüber der Arbeitskolbenstange (40) abgestützte Kraft beaufschlagt sind.

34. Baueinheit nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Kraft zwischen Tauchkolben (25) bzw. Kolbenstange (21) und der Arbeitskolbenstange (40) durch eine mechanische Feder (50) oder ein unter Druck stehendes Gasvolumen (3) innerhalb der Arbeitskolbenstange (40) erzeugt wird.

35. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswand (30) zwischen dem Arbeitskolben (18) und dem Zylinder­ boden (22) angeordnet ist und die federnde Vorspannung der Begrenzungswand gegen den Druckmit­ telvorratsraum (24) im Federraum (32) zwischen der Begrenzungswand (30) und dem Zylinderboden (22) erzeugt wird.

36. Baueinheit nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswand (30) durch den Tauchkolben (25) gebildet ist und de­ ren federnde Vorspannung im Federraum (32), der im äußeren Endbereich in der hohlen Kolbenstange (40) liegt und durch den Tauchkolben (25) begrenzt ist, erzeugt wird.

37. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, wobei das Ventil als mit einer Feder vorgespanntes Ventil ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (10) durch die Feder (26) in Schließrichtung vorgespannt ist.

38. Baueinheit nach Anspruch 37 mit dem Ventil als Schieberventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (10) in Axialrichtung der Baueinheit betätigbar ist.

39. Baueinheit nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (10) ein stößelbetätigtes Sitzventil ist.

40. Baueinheit nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsteuerkanten bzw. der Ventilsitz durch eine in dem Zylinder­ boden (22) befestigte Ventilbüchse (53) gebildet wird.

41. Baueinheit nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbüchse (53) eine Querbohrung und der Ventilschieber (52) eine radiale Umfangsnut aufweist und die Umfangsnut in Ventilöffnungsstellung im ale UBereich der Querbohrung liegt.

42. Baueinheit nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper des stößelbetätigten Sitzventils ein Kugelkörper ist, oder ein prismatischer Körper mit ebener Anlagefläche an der Ringsitzfläche ist und der Ventilstößel quer zur Zentralachse des Ventilsitzes öffnend auf den Ventil­ körper einwirken kann, vorzugsweise außermittig nahe dem Ventilsitz z. B. am Kugel­ körper angreifend.

43. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitszylinderrohr mit im wesentlichen gleichbleibendem Durchmesser im wesentlichen auch den größten Außendurchmesser der Baueinheit bestimmt.

44. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am außenliegenden Arbeitskolbenstangenendbereich ein die axiale Gehäuse­ außenwand (7) übergreifendes Schutzrohr (1) befestigt ist.

45. Baueinheit nach einem der übrigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Gehäuseaußenwand (7) zur Befestigung mit dem Zylinderdeckel (4) und dem Zylinderboden (22) jeweils radial nach innen bleibend verformt ist, wobei am Umfang vom Zylinderdeckel (4) und vom Zylinderboden (22) jeweils min­ destens eine radiale Einschnürung (44) vorgesehen ist, in die die radiale Verformung der Gehäuseaußenwand (7) eingreift.