DE102022203979A1 - Hydraulic linear drive - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen hydraulischen Linearantrieb (1) mit einem Hydraulikzylinder (2), dessen Innenraum von einem Kolben (3) in zwei Zylinderkammern (2.1, 2.2) unterteilt ist, mit zwei Hydromaschinen (4.1, 4.2), die separat mit jeweils einer der zwei Zylinderkammern (2.1, 2.2) fluidgekoppelt sind und mit einem Antriebsmechanismus (5), der über zumindest einen Antriebskraft-Übertragungszug (6) mit den zwei Hydromaschinen (4.1, 4.2) für deren Betätigung wirkverbunden ist.Überdrücke und Kavitation innerhalb des hydraulischen Linearantriebs (1) werden erfolgreich vermieden, indem eine Kupplungseinrichtung (7) zur Synchronisation der zwei Hydromaschinen (4.1, 4.2) in den zumindest einen Antriebskraft-Übertragungszug (6) zwischengeschaltet oder zwischenschaltbar ist.The present disclosure relates to a hydraulic linear drive (1) with a hydraulic cylinder (2), the interior of which is divided into two cylinder chambers (2.1, 2.2) by a piston (3), with two hydraulic machines (4.1, 4.2), each equipped separately with one the two cylinder chambers (2.1, 2.2) are fluidly coupled and with a drive mechanism (5), which is operatively connected via at least one drive force transmission train (6) to the two hydraulic machines (4.1, 4.2) for their actuation. Overpressures and cavitation within the hydraulic linear drive (1) are successfully avoided in that a coupling device (7) for synchronizing the two hydraulic machines (4.1, 4.2) is interposed or can be interposed in the at least one driving force transmission train (6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischer Linearantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere einen hydraulischen Linearantrieb mit einem Hydraulikzylinder, dessen Innenraum von einem Kolben in zwei Zylinderkammern unterteilt ist. Der hydraulische Linearantrieb weist weiterhin zwei Hydromaschinen, die separat mit jeweils einer der zwei Zylinderkammern fluidgekoppelt sind, und einen Antriebsmechanismus auf, der über zumindest einen Antriebskraft-Übertragungszug mit den zwei Hydromaschinen für deren Betätigung wirkverbunden ist.The present invention relates to a hydraulic linear drive according to the preamble of patent claim 1, in particular a hydraulic linear drive with a hydraulic cylinder, the interior of which is divided by a piston into two cylinder chambers. The hydraulic linear drive further has two hydraulic machines, which are fluidly coupled separately to one of the two cylinder chambers, and a drive mechanism which is operatively connected to the two hydraulic machines for their actuation via at least one driving force transmission train.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Hydraulische Linearantriebe der vorstehend genannten Bauart sind insbesondere in vier verschiedenen sogenannten (Last-) Quadranten betreibbar. In einem ersten Quadranten wird der Kolben mittels der Hydromaschinen entgegen einer den Kolben beaufschlagenen Last bewegt. In einem zweiten Quadranten wird der Kolben mittels einer den Kolben beaufschlagenen Last bewegt, so dass die Hydromaschinen angetrieben werden und somit Energie rekuperierbar ist. In einem dritten Quadranten wird der Kolben mittels der Hydromaschinen entgegen einer den Kolben beaufschlagenen Last analog zum ersten Quadranten bewegt, aber die Bewegungsrichtung des Kolbens und die Förderrichtungen der Hydromaschinen sind der Bewegungsrichtung und den Förderrichtungen aus dem ersten Quadranten entgegengesetzt. In einem vierten Quadranten wird der Kolben mittels einer den Kolben beaufschlagenen Last bewegt, so dass die Hydromaschinen analog zum zweiten Quadranten angetrieben werden und somit Energie rekuperierbar ist, aber die Bewegungsrichtung des Kolbens und die Drehrichtungen der Hydromaschinen sind der Bewegungsrichtung und den Drehrichtungen aus dem zweiten Quadranten entgegengesetzt.Hydraulic linear drives of the type mentioned above can be operated in particular in four different so-called (load) quadrants. In a first quadrant, the piston is moved by means of the hydraulic machines against a load acting on the piston. In a second quadrant, the piston is moved by means of a load acting on the piston, so that the hydraulic machines are driven and energy can therefore be recuperated. In a third quadrant, the piston is moved by means of the hydraulic machines against a load acting on the piston analogously to the first quadrant, but the direction of movement of the piston and the conveying directions of the hydraulic machines are opposite to the direction of movement and the conveying directions from the first quadrant. In a fourth quadrant, the piston is moved by means of a load acting on the piston, so that the hydraulic machines are driven analogously to the second quadrant and energy can therefore be recuperated, but the direction of movement of the piston and the directions of rotation of the hydraulic machines are the direction of movement and the directions of rotation from the second Quadrants opposite.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 10 2010 020 690 B4 ist ein hydraulisches Antriebssystem mit einer ersten und einer zweiten Hydromaschine bekannt. Die beiden Hydromaschinen sind mechanisch miteinander verbunden und gemeinsam von einem Primärantrieb antreibbar. Die erste Hydromaschine ist mit einem ersten Druckraum eines Aktuators, insbesondere eines Gleichgangzylinders verbunden. Die zweite Hydromaschine ist mit einem zweiten Druckraum des Aktuators verbunden. Die eine Hydromaschine arbeitet nur in einer ersten Drehrichtung als Pumpe und nur in einer zweiten Drehrichtung als Motor und die zweite Hydromaschine arbeitet nur in der ersten Drehrichtung als Motor und nur in der zweiten Drehrichtung als Pumpe. Die Hydromaschinen weisen je einen definierten Hochdruckanschluss und einen definierten Niederdruckanschluss auf. Die beiden Niederdruckanschlüsse sind miteinander und mit einem Tank verbunden. Die Hydromaschinen sind Innenzahnradmaschinen mit umkehrbarer Stromrichtung. Die beiden Niederdruckanschlüsse sind über eine Drucknachsaugventilanordnung mit dem Tank verbunden. Die Drucknachsaugventilanordnung weist ein Rückschlagventil und ein Nachsaugventil auf. Das Rückschlagventil öffnet zum Tank hin und ist auf einen Druck kleiner als 2 bar vorgespannt. Das Nachsaugventil öffnet in Richtung der Niederdruckanschlüsse der Hydromaschinen und ist als Rückschlagventil ausgebildet.From the DE 10 2010 020 690 B4 a hydraulic drive system with a first and a second hydraulic machine is known. The two hydraulic machines are mechanically connected to one another and can be driven together by a primary drive. The first hydraulic machine is connected to a first pressure chamber of an actuator, in particular a synchronous cylinder. The second hydraulic machine is connected to a second pressure chamber of the actuator. One hydraulic machine only works in a first direction of rotation as a pump and only in a second direction of rotation as a motor and the second hydraulic machine only works in the first direction of rotation as a motor and only in the second direction of rotation as a pump. The hydraulic machines each have a defined high-pressure connection and a defined low-pressure connection. The two low pressure connections are connected to each other and to a tank. The hydraulic machines are internal gear machines with reversible current direction. The two low-pressure connections are connected to the tank via a pressure suction valve arrangement. The pressure suction valve arrangement has a check valve and a suction valve. The check valve opens towards the tank and is preloaded to a pressure of less than 2 bar. The suction valve opens in the direction of the low-pressure connections of the hydraulic machines and is designed as a check valve.

Bei dieser Anordnung ergibt sich das Problem, dass wenn die Förderströme der beiden Hydromaschinen nicht genau zu den Druckräumen des Aktuators passen, Überdruck oder Kavitation entstehen kann. Aufgrund variierender Leckagen über verschiedene Betriebspunkte ist es sehr wahrscheinlich, dass zumindest bei einigen Betriebspunkten dann eben Überdruck oder Kavitation entsteht.The problem with this arrangement is that if the delivery flows of the two hydraulic machines do not exactly match the pressure chambers of the actuator, excess pressure or cavitation can occur. Due to varying leakages over different operating points, it is very likely that overpressure or cavitation will occur at least at some operating points.

Die DE 103 43 016 B4 und die DE 10 2004 061 559 A1 zeigen jeweils ein hydraulisches Antriebssystem zur Ansteuerung eines Hydraulikzylinders mit einer ersten und einer zweiten Hydromaschine. Mittels der ersten Hydromaschine und des Hydraulikzylinders ist ein geschlossener Kreislauf ausgebildet. Ein erster Druckraum des Hydraulikzylinders ist dabei mit einem ersten Anschluss der ersten Hydromaschine und ein zweiter Druckraum des Hydraulikzylinders ist mit einem zweiten Anschluss der ersten Hydromaschine verbunden. Strömungstechnisch parallel zur ersten Hydromaschine ist eine Ventilanordnung aus zwei gegensinnig ausgerichteten Rückschlagventilen und zwei gegensinnig ausgerichteten Druckbegrenzungsventilen in dem geschlossenen Kreislauf ausgebildet. Mittels der zweiten Hydromaschine und einem Tank ist ein offener Kreislauf ausgebildet. Die Hydraulikfluidmengendifferenz zwischen den beiden Druckräumen des Hydraulikzylinders, die innerhalb des geschlossenen hydraulischen Kreislaufs nicht gefördert werden kann, wird durch diesen zusätzlichen offenen hydraulischen Kreislauf aufgebracht.The DE 103 43 016 B4 and the DE 10 2004 061 559 A1 each show a hydraulic drive system for controlling a hydraulic cylinder with a first and a second hydraulic machine. A closed circuit is formed by means of the first hydraulic machine and the hydraulic cylinder. A first pressure chamber of the hydraulic cylinder is connected to a first connection of the first hydraulic machine and a second pressure chamber of the hydraulic cylinder is connected to a second connection of the first hydraulic machine. Fluidically parallel to the first hydraulic machine, a valve arrangement consisting of two oppositely aligned check valves and two oppositely aligned pressure relief valves is formed in the closed circuit. An open circuit is formed by means of the second hydraulic machine and a tank. The hydraulic fluid quantity difference between the two pressure chambers of the hydraulic cylinder, which cannot be conveyed within the closed hydraulic circuit, is applied by this additional open hydraulic circuit.

Aus der DE 10 2007 025 742 A1 ist ein weiteres hydraulisches Antriebssystem zur Ansteuerung eines Hydraulikzylinders mit zwei Hydropumpen sowie eines offenen und eines geschlossenen Kreislaufes bekannt. Die Hydraulikfluidmengendifferenz zwischen den beiden Druckräumen des Hydraulikzylinders, wird hier mittels eines Entnahmeventil bereitgestellt.From the DE 10 2007 025 742 A1 Another hydraulic drive system for controlling a hydraulic cylinder with two hydraulic pumps and an open and a closed circuit is known. The hydraulic fluid quantity difference between the two pressure chambers of the hydraulic cylinder is provided here by means of a removal valve.

Derartige Ventillösungen in einem mit dem Hydraulikzylinder ausgebildeten geschlossenen Kreislauf stoßen allerdings an ihre Grenzen, insbesondere wenn besonders große Hydraulikzylinder mit hohen Volumenströmen bewegt werden sollen, da dann größere Ventile benötigt werden und der Druckabfall über diesen Ventilen mit hoher Wahrscheinlichkeit zu Kavitation führt. Zudem kommt es bei Ventillösungen zu Problemen, wenn zwischen Lastquadranten des hydraulischen Linearantriebs gewechselt werden soll.However, such valve solutions in a closed circuit formed with the hydraulic cylinder reach their limits, especially especially if particularly large hydraulic cylinders with high volume flows are to be moved, as larger valves are then required and the pressure drop across these valves is very likely to lead to cavitation. In addition, problems arise with valve solutions when switching between load quadrants of the hydraulic linear drive.

Aus der DE 10 2017 003 963 A1 ist ein weiteres hydraulisches Antriebssystem zur Ansteuerung eines Hydraulikzylinders mit einer ersten und einer zweiten Hydromaschine bekannt. Die beiden Hydromaschinen sind mittels einer Welle miteinander gekoppelt und mittels eines drehzahlvariablen Antriebs antreibbar. Die Fördervolumina der beiden Hydromaschinen sind mithilfe von zwei Proportionalventilen einstellbar.From the DE 10 2017 003 963 A1 a further hydraulic drive system for controlling a hydraulic cylinder with a first and a second hydraulic machine is known. The two hydraulic machines are coupled to one another by means of a shaft and can be driven by means of a variable-speed drive. The delivery volumes of the two hydraulic machines can be adjusted using two proportional valves.

Die Hydromaschinen sind aufgrund ihrer einstellbaren Fördervolumina sehr aufwendig in der Herstellung und des Weiteren muss eine aufwendige Steuerung und / oder Regelung solcher Hydromaschinen mit einstellbaren Fördervolumina für deren Betrieb vorgesehen werden.The hydraulic machines are very complex to manufacture due to their adjustable delivery volumes and, furthermore, complex control and/or regulation of such hydraulic machines with adjustable delivery volumes must be provided for their operation.

Kurzbeschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Linearantrieb bereitzustellen, welcher die Probleme des Stands der Technik reduziert oder beseitigt. Insbesondere sollen Überdrücke und Kavitation innerhalb des hydraulischen Linearantriebs vermieden werden.The present invention is based on the object of providing a hydraulic linear drive which reduces or eliminates the problems of the prior art. In particular, excess pressure and cavitation within the hydraulic linear drive should be avoided.

Diese Aufgabe wird durch einen hydraulischen Linearantrieb gemäß Anspruch 1 gelöst.This task is achieved by a hydraulic linear drive according to claim 1.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments are the subject of the subclaims.

Genauer wird die Aufgabe gelöst durch eine Kupplungseinrichtung, die zur Synchronisation der zwei Hydromaschinen in den zumindest einen Antriebskraft-Übertragungszug zwischengeschaltet oder zwischenschaltbar ist.More precisely, the task is solved by a clutch device which is interposed or can be interposed in the at least one driving force transmission train to synchronize the two hydraulic machines.

Mittels der Kupplungseinrichtung sind Drehzahlunterschiede zwischen den zwei Hydromaschinen ausgleichbar, welche auftreten können, wenn Förderströme der beiden Hydromaschinen nicht genau zu den Zylinderkammern des Hydraulikzylinders passen. Ohne diese Kupplungseinrichtung würde der Umstand, dass die Förderströme der beiden Hydromaschinen nicht genau zu den Zylinderkammern des Hydraulikzylinders passen zu Überdruck und Kavitation führen, so dass mittels der Kupplungseinrichtung eben solche Überdrücke und Kavitation erfolgreich vermieden sind. Anders ausgedrückt sind die beiden Drehzahlen der Hydromaschinen aufgrund der Kupplungseinrichtung unabhängig voneinander und es kann auch bei Abweichungen zwischen einem Hydromaschinenvolumenverhältnis und einem Zylinderflächenverhältnis des Hydraulikzylinders nicht zu Kavitation oder Überdruckaufbau kommen. Solche hydraulischen Linearantriebe mit zwei Hydromaschinen sind vorteilhafterweise ventillos ausführbar und lassen sich für verschieden große Hydraulikzylinder einfach skalieren.By means of the coupling device, differences in speed between the two hydraulic machines can be compensated for, which can occur if the delivery flows of the two hydraulic machines do not exactly match the cylinder chambers of the hydraulic cylinder. Without this coupling device, the fact that the delivery flows of the two hydraulic machines do not exactly match the cylinder chambers of the hydraulic cylinder would lead to excess pressure and cavitation, so that such excess pressure and cavitation are successfully avoided by means of the coupling device. In other words, the two speeds of the hydraulic machines are independent of one another due to the clutch device and cavitation or excess pressure build-up cannot occur even if there are deviations between a hydraulic machine volume ratio and a cylinder area ratio of the hydraulic cylinder. Such hydraulic linear drives with two hydraulic machines can advantageously be designed without valves and can be easily scaled for hydraulic cylinders of different sizes.

In einer bevorzugten Ausführungsform des hydraulischen Linearantriebs ist der Antriebsmechanismus mit einer der Hydromaschinen für deren Antriebskraft-Beaufschlagung wirkverbunden, welche über eine Antriebskraft-Übertragungswelle mit der anderen Hydromaschine mechanisch gekoppelt ist. Die Kupplungseinrichtung ist vorzugsweise in Form einer Rutschkupplung in die Antriebskraft-Übertragungswelle zwischengeschaltet.In a preferred embodiment of the hydraulic linear drive, the drive mechanism is operatively connected to one of the hydraulic machines for applying the driving force, which is mechanically coupled to the other hydraulic machine via a driving force transmission shaft. The clutch device is preferably interposed in the driving force transmission shaft in the form of a slip clutch.

Auf diese Weise sind der Antriebsmechanismus und der Antriebskraft-Übertragungszug auf besonders einfache Art und Weise und mit besonders wenigen Bauteilen ausführbar. Weiterhin ist dann für den Antriebsmechanismus und den Antriebskraft-Übertragungszug nur ein geringer Bauraum notwendig. Mittels einer Rutschkupplung können etwaige Drehzahlunterschiede zwischen den beiden Hydromaschinen dann besonders einfach durch Reibung in Wärmeenergie umgewandelt und somit ausgeglichen werden. Dabei wird die Rutschkupplung dann mit einem Schlupf betrieben.In this way, the drive mechanism and the drive force transmission train can be implemented in a particularly simple manner and with particularly few components. Furthermore, only a small amount of space is then required for the drive mechanism and the driving force transmission train. Using a slip clutch, any speed differences between the two hydraulic machines can then be converted particularly easily into heat energy through friction and thus compensated for. The slip clutch is then operated with a slip.

In einer alternativen, besonders bevorzugten Ausführungsform des hydraulischen Linearantriebs hat die Kupplungseinrichtung eine erste und eine zweite Kupplung vorzugsweise Rutschkupplung. Der Antriebsmechanismus ist über die erste Kupplung mit der einen Hydromaschine und über die zweite Kupplung mit der anderen Hydromaschine gekoppelt oder koppelbar.In an alternative, particularly preferred embodiment of the hydraulic linear drive, the coupling device has a first and a second clutch, preferably a slip clutch. The drive mechanism is coupled or can be coupled to one hydraulic machine via the first clutch and to the other hydraulic machine via the second clutch.

Auf diese Weise kann die Abhängigkeit der beiden Hydromaschinen voneinander weiter reduziert werden. Z.B. ist lediglich die Hydromaschine, welche gerade mit der mit höherem Druck beaufschlagten Zylinderkammer verbunden ist mit dem Antriebsmechanismus gekoppelt und die Hydromaschine, welche gerade mit der mit niedrigerem Druck beaufschlagten Zylinderkammer verbunden ist, ist nicht mit dem Antriebsmechanismus gekoppelt. Die mit der mit höherem Druck beaufschlagten Zylinderkammer verbundene Hydromaschine kann dann von dem Antriebsmechanismus angetrieben werden, bzw. diesen z.B. als Generator antreiben. Die mit der mit niedrigerem Druck beaufschlagten Zylinderkammer verbundene Hydromaschine läuft dann leer.In this way, the dependence of the two hydraulic machines on one another can be further reduced. For example, only the hydraulic machine which is currently connected to the higher pressure cylinder chamber is coupled to the drive mechanism and the hydraulic machine which is currently connected to the lower pressure cylinder chamber is not coupled to the drive mechanism. The hydraulic machine connected to the cylinder chamber subjected to higher pressure can then be driven by the drive mechanism, or drive it, for example, as a generator. The hydraulic machine connected to the lower pressure cylinder chamber then runs empty.

Der Antriebsmechanismus hat bevorzugterweise wenigsten einen Antriebsmotor, insbesondere Elektromotor, oder ist bevorzugterweise als wenigstens ein Antriebsmotor insbesondere Elektromotor, ausgeführt.The drive mechanism preferably has at least one drive motor, in particular an electric motor, or is preferably designed as at least one drive motor, in particular an electric motor.

Somit kann die für den Antriebsmechanismus notwendige Rotationsenergie, nämlich eben mit dem Antriebsmotor, mittels des Antriebsmechanismus selbst bereitgestellt werden. Die genannten Elektromotoren sind günstig beschaffbar und einfach zu steuern und / oder zu regeln. Weiterhin kann ein solcher Elektromotor vorteilhafterweise auch als Generator betrieben werden und somit elektrische Energie rekuperieren. Thus, the rotational energy required for the drive mechanism, namely with the drive motor, can be provided by means of the drive mechanism itself. The electric motors mentioned can be purchased cheaply and are easy to control and / or regulate. Furthermore, such an electric motor can advantageously also be operated as a generator and thus recuperate electrical energy.

Vorteilhafter Weise weist die erste Kupplung einen ersten Kupplungsaktuator zur Betätigung der ersten Kupplung und die zweite Kupplung einen zweiten Kupplungsaktuator zur Betätigung der zweiten Kupplung auf, so dass insbesondere die jeweilige Kupplung mittels des zugehörigen Kupplungsaktuators von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung oder zurück bewegbar oder die jeweilige Kupplung in der geöffneten oder geschlossenen Stellung haltbar ist.Advantageously, the first clutch has a first clutch actuator for actuating the first clutch and the second clutch has a second clutch actuator for actuating the second clutch, so that in particular the respective clutch can be moved from an open to a closed position or back by means of the associated clutch actuator respective coupling can be maintained in the open or closed position.

Somit sind die beiden Kupplungen unabhängig voneinander und mittels des jeweiligen Kupplungsaktuators sehr präzise schaltbar bzw. steuer- und / oder regelbar. In der geschlossenen Stellung ist das komplette Drehmoment mittels der entsprechenden Kupplung übertragbar oder die entsprechende Kupplung ist mittels eines Schlupfes betreibbar, wobei ein solcher Schlupf dann vorzugsweise einstellbar ist.The two clutches can therefore be switched, controlled and/or regulated very precisely by means of the respective clutch actuator, independently of one another. In the closed position, the complete torque can be transmitted by means of the corresponding clutch or the corresponding clutch can be operated by means of a slip, such slip then preferably being adjustable.

Es kann vorteilhaft sein, wenn der erste Kupplungsaktuator und der zweite Kupplungsaktuator jeweils eine Feder aufweisen, um die beiden Kupplungen mittels der jeweiligen Feder in der geschlossenen Stellung zu halten oder in die geschlossene Stellung zu bewegen.It can be advantageous if the first clutch actuator and the second clutch actuator each have a spring in order to hold the two clutches in the closed position or to move them into the closed position by means of the respective spring.

Mittels der Federn sind die Kupplungsaktuatoren besonders robust ausführbar.The clutch actuators can be made particularly robust using the springs.

Weiter bevorzugt ist der erste Kupplungsaktuator von der zweiten Hydromaschine und / oder der zweiten Zylinderkammer des Hydraulikzylinders mit Druck beaufschlagbar. Der zweite Kupplungsaktuator ist vorteilhafterweise von der ersten Hydromaschine und / oder der ersten Zylinderkammer des Hydraulikzylinders mit Druck beaufschlagbar.More preferably, the first clutch actuator can be pressurized by the second hydraulic machine and/or the second cylinder chamber of the hydraulic cylinder. The second clutch actuator can advantageously be pressurized by the first hydraulic machine and/or the first cylinder chamber of the hydraulic cylinder.

Somit sind die Kupplungen vorteilhafterweise hydraulisch öffenbar, sobald sich an der jeweils anderen Hydromaschine und / oder der jeweils anderen Zylinderkammer des Hydraulikzylinders Druck aufbaut. Somit ist auf besonderes einfache Art und Weise erreichbar, dass lediglich die Hydromaschine, welche gerade mit der mit höherem Druck beaufschlagten Zylinderkammer verbunden ist, mit dem Antriebsmechanismus gekoppelt ist und dass die Hydromaschine, welche gerade mit der mit niedrigerem Druck beaufschlagten Zylinderkammer verbunden ist, nicht mit dem Antriebsmechanismus gekoppelt ist.The clutches can therefore advantageously be opened hydraulically as soon as pressure builds up on the other hydraulic machine and/or the other cylinder chamber of the hydraulic cylinder. This means that it can be achieved in a particularly simple manner that only the hydraulic machine, which is currently connected to the cylinder chamber subjected to higher pressure, is coupled to the drive mechanism and that the hydraulic machine, which is currently connected to the cylinder chamber subjected to lower pressure, is not coupled to the drive mechanism.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform des hydraulischen Linearantriebs ist die erste Kupplung mittels des ersten Kupplungsaktuators in der geöffneten Stellung haltbar oder in die geöffnete Stellung bewegbar, wenn der Druck der zweiten Hydromaschine und / oder der Druck in der zweiten Zylinderkammer des Hydraulikzylinders einen bestimmten Wert überschreitet. Analog ist die zweite Kupplung bevorzugt mittels des zweiten Kupplungsaktuators in der geöffneten Stellung haltbar oder in die geöffnete Stellung bewegbar, wenn der Druck der ersten Hydromaschine und / oder der Druck in der ersten Zylinderkammer des Hydraulikzylinders einen bestimmten Wert überschreitet.According to a particularly preferred embodiment of the hydraulic linear drive, the first clutch can be held in the open position or moved into the open position by means of the first clutch actuator when the pressure of the second hydraulic machine and / or the pressure in the second cylinder chamber of the hydraulic cylinder exceeds a certain value. Analogously, the second clutch can preferably be held in the open position by means of the second clutch actuator or can be moved into the open position when the pressure of the first hydraulic machine and/or the pressure in the first cylinder chamber of the hydraulic cylinder exceeds a certain value.

Diese Funktionalitäten sind besonders einfach mit den oben beschriebenen Federn umsetzbar.These functionalities are particularly easy to implement with the springs described above.

Die erste und die zweite Hydromaschine weisen bevorzugt jeweils einen Hochdruckanschluss zum Druckaustausch mit der jeweiligen Zylinderkammer des Hydraulikzylinders und jeweils einen Niederdruckanschluss zum Druckaustausch untereinander und mit einer Niederdruckversorgung, insbesondere einem hydraulischen Speicher, auf.The first and second hydraulic machines preferably each have a high-pressure connection for pressure exchange with the respective cylinder chamber of the hydraulic cylinder and each a low-pressure connection for pressure exchange with one another and with a low-pressure supply, in particular a hydraulic accumulator.

Mittels der Niederdruckversorgung, insbesondere dem hydraulischen Speicher, ist sichergestellt, dass an dem dann als Einlass wirkenden Niederdruckanschluss der jeweiligen Hydromaschine immer ein ausreichend hoher Druck zu deren Betrieb anliegt.By means of the low-pressure supply, in particular the hydraulic accumulator, it is ensured that there is always a sufficiently high pressure for its operation at the low-pressure connection of the respective hydraulic machine, which then acts as an inlet.

Zum Lasthalten einer mit dem Hydraulikzylinder verbundenen Last ist vorzugsweise ein erstes Lasthalteventil zwischen der ersten Hydromaschine und der ersten Zylinderkammer und / oder ein zweites Lasthalteventil zwischen der zweiten Hydromaschine und der zweiten Zylinderkammer angeordnet.To hold a load connected to the hydraulic cylinder, a first load holding valve is preferably arranged between the first hydraulic machine and the first cylinder chamber and / or a second load holding valve between the second hydraulic machine and the second cylinder chamber.

Nach einer weiteren Ausführungsform des hydraulischen Linearantriebs weist der Hydraulikzylinder zumindest ein Druckbegrenzungs- und / oder ein Antikavitationsventil auf.According to a further embodiment of the hydraulic linear drive, the hydraulic cylinder has at least one pressure relief and/or one anti-cavitation valve.

Mittels eines solchen Druckbegrenzungs- und / oder ein Antikavitationsventils ist die Gefahr der Beschädigung des Hydraulikzylinder im Betrieb durch eine Überlast weiter verringerbar.By means of such a pressure relief and/or anti-cavitation valve, the risk of damage to the hydraulic cylinder during operation due to overload can be further reduced.

Der Hydraulikzylinder weist bevorzugterweise eine innerhalb einer der zwei Zylinderkammern angeordnete und mit dem Kolben verbundene Kolbenstange auf.The hydraulic cylinder preferably has a piston rod arranged within one of the two cylinder chambers and connected to the piston.

Mittels der Kolbenstange ist der Kolben präzise bewegbar, und umgekehrt ist die Kolbenstange und mit der Kolbenstange verbundene Bauteile mittels des Kolbens präzise bewegbar.The piston can be moved precisely by means of the piston rod, and conversely the piston rod and components connected to the piston rod can be moved precisely by means of the piston.

Die Kupplungseinrichtung, insbesondere die erste und / oder die zweite Kupplung, ist vorteilhafterweise als Lamellenkupplung ausgeführt.The clutch device, in particular the first and/or the second clutch, is advantageously designed as a multi-plate clutch.

Mittels solcher Lamellenkupplungen sind die Kupplungen auf einfache Art und Weise als Rutschkupplungen ausführbar, wobei das mittels der Lamellenkupplungen übertragene Drehmoment besonders präzise einstellbar ist.By means of such multi-plate clutches, the clutches can be easily designed as slip clutches, with the torque transmitted by means of the multi-plate clutches being particularly precisely adjustable.

Zusammenfassend ist ein solcher hydraulischer Linearantrieb zu vielfältigen Anwendungen geeignet, wie z.B. in der Luftfahrt oder im stationären Industriebereich.In summary, such a hydraulic linear drive is suitable for a wide range of applications, such as in aviation or in the stationary industrial sector.

Kurzbeschreibung der FigurenShort description of the characters

Im Nachfolgenden werden bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren näher dargestellt.

  • 1 zeigt ein Hydraulikschema eines ersten Ausführungsbeispiels des hydraulischen Linearantriebes.
  • 2 zeigt ein Hydraulikschema eines zweiten Ausführungsbeispiels des hydraulischen Linearantriebes.
  • 3 zeigt ein Hydraulikschema des zweiten Ausführungsbeispiels des hydraulischen Linearantriebes aus 2 mit einer geschlossenen ersten und einer geöffneten zweiten Kupplung.
  • 4 zeigt ein Hydraulikschema des zweiten Ausführungsbeispiels des hydraulischen Linearantriebes aus 2 mit einer geöffneten ersten und einer geschlossenen zweiten Kupplung.
Preferred embodiments are presented in more detail below with reference to the attached figures.
  • 1 shows a hydraulic diagram of a first embodiment of the hydraulic linear drive.
  • 2 shows a hydraulic diagram of a second embodiment of the hydraulic linear drive.
  • 3 shows a hydraulic diagram of the second embodiment of the hydraulic linear drive 2 with a closed first and an opened second clutch.
  • 4 shows a hydraulic diagram of the second embodiment of the hydraulic linear drive 2 with an opened first and a closed second clutch.

Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDescription of preferred embodiments

Der hydraulischer Linearantrieb 1 hat gemäß des ersten und auch des zweiten Ausführungsbeispiels aus den Figuren, 1, 2, 3 und 4 u.a. einen Hydraulikzylinder 2, dessen Innenraum von einem Kolben 3 in zwei Zylinderkammern, nämlich eine erste Zylinderkammer 2.1 und eine zweite Zylinderkammer 2.2, unterteilt ist. Der hydraulische Linearantrieb 1 hat weiterhin u.a. zwei Hydromaschinen, nämlich eine erste Hydromaschine 4.1 und eine zweite Hydromaschine 4.2, die separat mit jeweils einer der zwei Zylinderkammern 2.1, 2.2 fluidgekoppelt sind und einen Antriebsmechanismus 5, der über zumindest einen Antriebskraft-Übertragungszug 6 mit den zwei Hydromaschinen 4.1, 4.2 für deren Betätigung wirkverbunden ist. Eine Kupplungseinrichtung 7, die zur Synchronisation der zwei Hydromaschinen 4.1, 4.2 in den zumindest einen Antriebskraft-Übertragungszug 6 zwischengeschaltet oder zwischenschaltbar ist, ist ebenso Teil des hydraulischen Linearantriebs 1.The hydraulic linear drive 1 has, according to the first and also the second exemplary embodiment from the figures, 1 , 2 , 3 and 4 including a hydraulic cylinder 2, the interior of which is divided by a piston 3 into two cylinder chambers, namely a first cylinder chamber 2.1 and a second cylinder chamber 2.2. The hydraulic linear drive 1 also has, among other things, two hydraulic machines, namely a first hydraulic machine 4.1 and a second hydraulic machine 4.2, which are fluidly coupled separately to one of the two cylinder chambers 2.1, 2.2, and a drive mechanism 5, which is connected to the two via at least one drive force transmission train 6 Hydraulic machines 4.1, 4.2 are operatively connected for their operation. A coupling device 7, which is interposed or can be interposed in the at least one driving force transmission train 6 to synchronize the two hydraulic machines 4.1, 4.2, is also part of the hydraulic linear drive 1.

Der Antriebsmechanismus 5 ist nach dem ersten Ausführungsbeispiel des hydraulischen Linearantriebes 1 mit einer der Hydromaschinen 4.1 oder 4.2 für deren Antriebskraft-Beaufschlagung wirkverbunden, welche über eine Antriebskraft-Übertragungswelle 8 mit der anderen Hydromaschine 4.2 oder 4.1 mechanisch gekoppelt ist, wobei die Kupplungseinrichtung 7 vorzugsweise in Form einer Rutschkupplung in die Antriebskraft-Übertragungswelle 8 zwischengeschaltet ist. Gemäß 1 ist der Antriebsmechanismus 5 mit der ersten Hydromaschine 4.1 wirkverbunden und die erste Hydromaschine 4.1 ist dann mit der zweiten Hydromaschine 4.2 mechanisch über die Antriebskraft-Übertragungswelle 8 mit der zwischengeschalteten Kupplungseinrichtung 7 gekoppelt.According to the first exemplary embodiment of the hydraulic linear drive 1, the drive mechanism 5 is operatively connected to one of the hydraulic machines 4.1 or 4.2 for applying the driving force, which is mechanically coupled to the other hydraulic machine 4.2 or 4.1 via a driving force transmission shaft 8, the coupling device 7 preferably being in Form of a slip clutch is interposed in the driving force transmission shaft 8. According to 1 the drive mechanism 5 is operatively connected to the first hydraulic machine 4.1 and the first hydraulic machine 4.1 is then mechanically coupled to the second hydraulic machine 4.2 via the drive force transmission shaft 8 with the intermediate clutch device 7.

Im Folgenden wird nun beschrieben, wie der hydraulische Linearantrieb 1 nach dessen ersten Ausführungsbeispiels in den vier verschiedenen Quadranten betreibbar ist. In dem ersten Quadranten wird der Kolben 3 mittels der Hydromaschinen 4.1, 4.2 entgegen einer den Kolben 3 beaufschlagenen Last bewegt. In dem zweiten Quadranten wird der Kolben 3 mittels einer den Kolben 3 beaufschlagenen Last bewegt, so dass die Hydromaschinen 4.1, 4.2 angetrieben werden und somit Energie mittels des Antriebsmechanismus 5 rekuperierbar ist. In dem dritten Quadranten wird der Kolben 3 mittels der Hydromaschinen 4.1, 4.2 entgegen einer den Kolben 3 beaufschlagenen Last analog zum ersten Quadranten bewegt, aber die Bewegungsrichtung des Kolbens 3 und die Förderrichtungen der Hydromaschinen 4.1, 4.2 sind der Bewegungsrichtung und den Förderrichtungen aus dem ersten Quadranten entgegengesetzt. In dem vierten Quadranten wird der Kolben 3 mittels einer den Kolben 3 beaufschlagenen Last bewegt, so dass die Hydromaschinen 4.1, 4.2 analog zum zweiten Quadranten angetrieben werden und somit Energie mittels des Antriebsmechanismus 5 rekuperierbar ist, aber die Bewegungsrichtung des Kolbens 3 und die Drehrichtungen der Hydromaschinen 4.1, 4.2 sind der Bewegungsrichtung und den Drehrichtungen aus dem zweiten Quadranten entgegengesetzt. Sollte sich beim Betrieb des hydraulischen Linearantriebs 1 in einer der vier Quadranten eine Drehzahldifferenz zwischen der ersten Hydromaschine 4.1 und der zweiten Hydromaschine 4.2 ergeben, rutscht die Kupplungseinrichtung 7 vorzugsweise durch bzw. wird mit einem Schlupf betrieben. Andersartige Synchronisierungen der beiden Hydromaschinen 4.1, 4.2 zueinander z.B. mittels hydrodynamischer Wandler sind denkbar. Die Drehrichtungen der beiden Hydromaschinen 4.1, 4.2 sind dabei gleich bzw. entsprechen einer zugehörigen Drehrichtung des Antriebsmechanismus 5. Die Förderrichtungen der beiden Hydromaschinen 4.1, 4.2 sind aber einander entgegengesetzt. Wenn also die erste der beiden Hydromaschinen 4.1 ein Fluid zum Hydraulikzylinder 2 hin fördert, fördert die zweite Hydromaschine 4.2 Fluid aus dem Hydraulikzylinder 2 heraus und umgekehrt. Von Förderrichtungen wird insbesondere in dem ersten und dritten Quadranten gesprochen, die Ausbildung der Hydromaschinen 4.1, 4.2 ändert sich aber nicht, wenn sie nicht im Pumpen- sondern im Motorbetrieb betrieben werden und kein Fluid fördern, sondern mittels des Fluids angetrieben werden. The following will now describe how the hydraulic linear drive 1 can be operated in the four different quadrants according to its first exemplary embodiment. In the first quadrant, the piston 3 is moved by means of the hydraulic machines 4.1, 4.2 against a load acting on the piston 3. In the second quadrant, the piston 3 is moved by means of a load acting on the piston 3, so that the hydraulic machines 4.1, 4.2 are driven and energy can therefore be recuperated by means of the drive mechanism 5. In the third quadrant, the piston 3 is moved by means of the hydraulic machines 4.1, 4.2 against a load acting on the piston 3 analogously to the first quadrant, but the direction of movement of the piston 3 and the conveying directions of the hydraulic machines 4.1, 4.2 are the direction of movement and the conveying directions from the first Quadrants opposite. In the fourth quadrant, the piston 3 is moved by means of a load acting on the piston 3, so that the hydraulic machines 4.1, 4.2 are driven analogously to the second quadrant and thus energy can be recuperated by means of the drive mechanism 5, but the direction of movement of the piston 3 and the directions of rotation of the Hydraulic machines 4.1, 4.2 are opposite to the direction of movement and the directions of rotation from the second quadrant. If there is a speed difference between the first hydraulic machine 4.1 and the two when operating the hydraulic linear drive 1 in one of the four quadrants th hydraulic machine 4.2 results, the clutch device 7 preferably slips or is operated with a slip. Different types of synchronization of the two hydraulic machines 4.1, 4.2 with one another, for example by means of hydrodynamic converters, are conceivable. The directions of rotation of the two hydraulic machines 4.1, 4.2 are the same or correspond to an associated direction of rotation of the drive mechanism 5. However, the conveying directions of the two hydraulic machines 4.1, 4.2 are opposite to one another. So if the first of the two hydraulic machines 4.1 delivers fluid to the hydraulic cylinder 2, the second hydraulic machine 4.2 delivers fluid out of the hydraulic cylinder 2 and vice versa. Delivery directions are spoken of in particular in the first and third quadrants, but the design of the hydraulic machines 4.1, 4.2 does not change if they are not operated in pump mode but in motor mode and do not convey fluid but are driven by the fluid.

Gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels des hydraulischen Linearantriebes 1 aus den Figuren 2, 3 und 4 hat die Kupplungseinrichtung 7 eine erste und eine zweite Kupplung 7.1, 7.2, welche vorzugsweise jeweils als Rutschkupplung ausgeführt sind. Der Antriebsmechanismus 5 ist über die erste Kupplung 7.1 mit der einen Hydromaschine 4.1 und über die zweite Kupplung 7.2 mit der anderen Hydromaschine 4.2 gekoppelt oder koppelbar.According to the second exemplary embodiment of the hydraulic linear drive 1 from the figures 2 , 3 and 4 the clutch device 7 has a first and a second clutch 7.1, 7.2, which are preferably each designed as a slip clutch. The drive mechanism 5 is coupled or can be coupled to one hydraulic machine 4.1 via the first clutch 7.1 and to the other hydraulic machine 4.2 via the second clutch 7.2.

Eine Antriebswelle, insbesondere eine erste Antriebswelle, des Antriebsmechanismus ist mit der ersten Kupplung 7.1 verbunden und diese erste Kupplung 7.1 ist mit einer Antriebswelle der ersten Hydromaschine 4.1 verbunden. Diese eine Antriebswelle oder eine zweite Antriebswelle des Antriebsmechanismus 5 ist mit der zweiten Kupplung 7.2 verbunden und diese zweite Kupplung 7.2 ist mit einer Antriebswelle der zweiten Hydromaschine 4.2 verbunden. Denkbar ist auch eine Integration eines Getriebes in einen solchen Antriebsstrang.A drive shaft, in particular a first drive shaft, of the drive mechanism is connected to the first clutch 7.1 and this first clutch 7.1 is connected to a drive shaft of the first hydraulic machine 4.1. This one drive shaft or a second drive shaft of the drive mechanism 5 is connected to the second clutch 7.2 and this second clutch 7.2 is connected to a drive shaft of the second hydraulic machine 4.2. It is also conceivable to integrate a transmission into such a drive train.

Der Antriebsmechanismus 5 hat gemäß 1, 2, 3 und 4 wenigsten einen Antriebsmotor, insbesondere Elektromotor, oder ist als wenigstens ein Antriebsmotor, insbesondere Elektromotor, ausgeführt.The drive mechanism 5 has according to 1 , 2 , 3 and 4 at least one drive motor, in particular electric motor, or is designed as at least one drive motor, in particular electric motor.

Gemäß 2, 3 und 4 weist die erste Kupplung 7.1 einen ersten Kupplungsaktuator 9.1 zur Betätigung der ersten Kupplung 7.1 und die zweite Kupplung 7.2 einen zweiten Kupplungsaktuator 9.2 zur Betätigung der zweiten Kupplung 7.2 auf, so dass insbesondere die jeweilige Kupplung 7.1, 7.2 mittels des zugehörigen Kupplungsaktuators 9.1, 9.2 von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung oder zurück bewegbar oder die jeweilige Kupplung 7.1, 7.2 in der geöffneten oder geschlossenen Stellung haltbar ist.According to 2 , 3 and 4 the first clutch 7.1 has a first clutch actuator 9.1 for actuating the first clutch 7.1 and the second clutch 7.2 has a second clutch actuator 9.2 for actuating the second clutch 7.2, so that in particular the respective clutch 7.1, 7.2 by means of the associated clutch actuator 9.1, 9.2 opened into a closed position or can be moved back or the respective clutch 7.1, 7.2 can be held in the open or closed position.

Der erste Kupplungsaktuator 9.1 und der zweite Kupplungsaktuator 9.2 weisen jeweils eine Feder 10.1, 10.2 auf, um die beiden Kupplungen 7.1, 7.2 mittels der jeweiligen Feder 10.1, 10.2 in der geschlossenen Stellung zu halten oder in die geschlossene Stellung zu bewegen. Die Federn 10.1, 10.2 sind z.B. als Schraubenfedern ausgeführt.The first clutch actuator 9.1 and the second clutch actuator 9.2 each have a spring 10.1, 10.2 in order to hold the two clutches 7.1, 7.2 in the closed position or to move them into the closed position by means of the respective spring 10.1, 10.2. The springs 10.1, 10.2 are designed, for example, as coil springs.

Der erste Kupplungsaktuator 9.1 ist von der zweiten Hydromaschine 4.2 und / oder der zweiten Zylinderkammer 2.2 des Hydraulikzylinders 2 mit Druck beaufschlagbar. Analog ist der zweite Kupplungsaktuator 9.2 von der ersten Hydromaschine 4.1 und / oder der ersten Zylinderkammer 2.1 des Hydraulikzylinders 2 mit Druck beaufschlagbar.The first clutch actuator 9.1 can be pressurized by the second hydraulic machine 4.2 and/or the second cylinder chamber 2.2 of the hydraulic cylinder 2. Analogously, the second clutch actuator 9.2 can be pressurized by the first hydraulic machine 4.1 and/or the first cylinder chamber 2.1 of the hydraulic cylinder 2.

Dazu weist z.B. eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Hydromaschine 4.1 und der ersten Zylinderkammer 2.1 einen Abzweig auf, welcher mit einem Einlass des zweiten Kupplungsaktuators 9.2 fluidisch verbunden ist. Analog weist z.B. eine Strömungsverbindung zwischen der zweiten Hydromaschine 4.2 und der zweiten Zylinderkammer 2.2 einen weiteren Abzweig auf, welcher mit einem Einlass des ersten Kupplungsaktuators 9.1 fluidisch verbunden ist.For this purpose, for example, a flow connection between the first hydraulic machine 4.1 and the first cylinder chamber 2.1 has a branch which is fluidly connected to an inlet of the second clutch actuator 9.2. Analogously, for example, a flow connection between the second hydraulic machine 4.2 and the second cylinder chamber 2.2 has a further branch which is fluidly connected to an inlet of the first clutch actuator 9.1.

Die erste Kupplung 7.1 ist mittels des ersten Kupplungsaktuators 9.1 in der geöffneten Stellung haltbar oder in die geöffnete Stellung bewegbar, wenn der Druck der zweiten Hydromaschine 4.2 und / oder der Druck in der zweiten Zylinderkammer 2.2 des Hydraulikzylinders 2 einen bestimmten Wert überschreitet. Analog ist die zweite Kupplung 7.2 mittels des zweiten Kupplungsaktuators 9.2 in der geöffneten Stellung haltbar oder in die geöffnete Stellung bewegbar, wenn der Druck der ersten Hydromaschine 4.1 und / oder der Druck in der ersten Zylinderkammer 2.1 des Hydraulikzylinders 2 einen bestimmten Wert überschreitet.The first clutch 7.1 can be held in the open position or moved into the open position by means of the first clutch actuator 9.1 when the pressure of the second hydraulic machine 4.2 and / or the pressure in the second cylinder chamber 2.2 of the hydraulic cylinder 2 exceeds a certain value. Analogously, the second clutch 7.2 can be held in the open position or moved into the open position by means of the second clutch actuator 9.2 when the pressure of the first hydraulic machine 4.1 and / or the pressure in the first cylinder chamber 2.1 of the hydraulic cylinder 2 exceeds a certain value.

Die entsprechende Feder 10.1, 10.2 ist dann in der geöffneten Stellung des zugehörigen Kupplungsaktuators 9.1, 9.2 gespannt.The corresponding spring 10.1, 10.2 is then tensioned in the open position of the associated clutch actuator 9.1, 9.2.

Im Folgenden wird nun beschrieben, wie der hydraulische Linearantrieb 1 nach dessen zweiten Ausführungsbeispiels in den vier verschiedenen Quadranten betreibbar ist. In dem ersten Quadranten wird der Kolben 3 mittels der ersten Hydromaschine 4.1 entgegen einer den Kolben 3 beaufschlagenen Last bewegt. In dem zweiten Quadranten wird der Kolben 3 mittels einer den Kolben 3 beaufschlagenen Last bewegt, so dass die Hydromaschine 4.1 angetrieben wird und somit Energie mittels des Antriebsmechanismus 5 rekuperierbar ist. In 3 ist der Betrieb in diesem ersten oder zweiten Quadranten dargestellt, wobei gemäß 3 die erste Kupplung 7.1 geschlossen und die zweiten Kupplung 7.2 geöffnet ist, was durch den angrenzend zur ersten Kupplung 7.1 dargestellten Doppelpfeil symbolisiert wird. Denkbar ist demgegenüber auch, dass die zweite Kupplung 7.2 auch geschlossen und insbesondere mit einem Schlupf betrieben wird, so dass die mittels der von der zweiten Hydromaschine 4.2 aufgenommene hydrodynamische Energie zumindest teilweise an den Antriebsmechanismus 5 weitergeleitet wird, so dass weniger Energie zu dessen Antrieb notwendig ist bzw. dass mehr, insbesondere elektrische, Energie rekuperierbar ist. Die Richtung der auf den Kolben 3 wirkenden Last ist in 3 mittels des angrenzend zur Kolbenstange 3s dargestellten Pfeils symbolisiert.The following will now describe how the hydraulic linear drive 1 can be operated in the four different quadrants according to its second exemplary embodiment. In the first quadrant, the piston 3 is moved by means of the first hydraulic machine 4.1 against a load acting on the piston 3. In the second quadrant, the piston 3 is moved by means of a load applied to the piston 3, so that the hydraulic machine 4.1 is driven and energy can therefore be recuperated by means of the drive mechanism 5. In 3 is the operation in this first or second quad rants shown, whereby according to 3 the first clutch 7.1 is closed and the second clutch 7.2 is opened, which is symbolized by the double arrow shown adjacent to the first clutch 7.1. In contrast, it is also conceivable that the second clutch 7.2 is also closed and in particular operated with a slip, so that the hydrodynamic energy absorbed by the second hydraulic machine 4.2 is at least partially passed on to the drive mechanism 5, so that less energy is required to drive it or that more, especially electrical, energy can be recuperated. The direction of the load acting on the piston 3 is in 3 symbolized by the arrow shown adjacent to the piston rod 3s.

In dem dritten Quadranten wird der Kolben 3 mittels der zweiten Hydromaschine 4.2 entgegen einer den Kolben 3 beaufschlagenen Last analog zum ersten Quadranten bewegt, aber die Bewegungsrichtung des Kolbens 3 und die Förderrichtung der zweiten Hydromaschine 4.2 sind der Bewegungsrichtung und Förderrichtung aus dem ersten Quadranten entgegengesetzt. In dem vierten Quadranten wird der Kolben 3 mittels einer den Kolben 3 beaufschlagenen Last bewegt, so dass die zweite Hydromaschine 4.2 analog zum zweiten Quadranten angetrieben wird und somit Energie mittels des Antriebsmechanismus 5 rekuperierbar ist, aber die Bewegungsrichtung des Kolbens 3 und die Drehrichtung der zweiten Hydromaschine 4.2 sind der Bewegungsrichtung und der Drehrichtung aus dem zweiten Quadranten entgegengesetzt. In 4 ist der Betrieb in diesem dritten oder vierten Quadranten dargestellt, wobei gemäß 4 die zweite Kupplung 7.2 geschlossen und die erste Kupplung 7.1 geöffnet ist, was durch den angrenzend zur zweiten Kupplung 7.2 dargestellten Doppelpfeil symbolisiert wird. Denkbar ist demgegenüber auch, dass die erste Kupplung 7.1 auch geschlossen und insbesondere mit einem Schlupf betrieben wird, so dass die mittels der von der ersten Hydromaschine 4.1 aufgenommene hydrodynamische Energie zumindest teilweise an den Antriebsmechanismus 5 weitergeleitet wird, so dass weniger Energie zu dessen Antrieb notwendig ist bzw. dass mehr, insbesondere elektrische, Energie rekuperierbar ist. Die Richtung der auf den Kolben 3 wirkenden Last ist auch in 4 mittels des angrenzend zur Kolbenstange 3s dargestellten Pfeils symbolisiert.In the third quadrant, the piston 3 is moved by means of the second hydraulic machine 4.2 against a load acting on the piston 3 analogously to the first quadrant, but the direction of movement of the piston 3 and the conveying direction of the second hydraulic machine 4.2 are opposite to the direction of movement and conveying direction from the first quadrant. In the fourth quadrant, the piston 3 is moved by means of a load applied to the piston 3, so that the second hydraulic machine 4.2 is driven analogously to the second quadrant and thus energy can be recuperated by means of the drive mechanism 5, but the direction of movement of the piston 3 and the direction of rotation of the second Hydraulic machine 4.2 are opposite to the direction of movement and the direction of rotation from the second quadrant. In 4 the operation is shown in this third or fourth quadrant, according to 4 the second clutch 7.2 is closed and the first clutch 7.1 is open, which is symbolized by the double arrow shown adjacent to the second clutch 7.2. In contrast, it is also conceivable that the first clutch 7.1 is also closed and in particular operated with a slip, so that the hydrodynamic energy absorbed by the first hydraulic machine 4.1 is at least partially passed on to the drive mechanism 5, so that less energy is required to drive it or that more, especially electrical, energy can be recuperated. The direction of the load acting on the piston 3 is also in 4 symbolized by the arrow shown adjacent to the piston rod 3s.

Mittels der beiden Kupplungen 7.1, 7.2 sind Drehzahldifferenzen zwischen der ersten Hydromaschine 4.1 und der zweiten Hydromaschine 4.2 besonders flexibel ausgleichbar, und der hydraulische Linearantrieb 1 ist in allen Betriebssituationen optimal in Hinblick auf eine Vermeidung von Überdrücken und Kavitation und des Weiteren in Hinblick auf einen hohen Wirkungsgrad betreibbar.By means of the two clutches 7.1, 7.2, speed differences between the first hydraulic machine 4.1 and the second hydraulic machine 4.2 can be compensated for in a particularly flexible manner, and the hydraulic linear drive 1 is optimal in all operating situations with regard to avoiding excess pressure and cavitation and also with regard to a high Efficiency operable.

Die erste und die zweite Hydromaschine 4.1, 4.2 weisen gemäß der Figuren 1, 2, 3 und 4 jeweils einen Hochdruckanschluss 4.1H, 4.2H zum Druckaustausch mit der jeweiligen Zylinderkammer 2.1, 2.2 des Hydraulikzylinders 2 und jeweils einen Niederdruckanschluss 4.1N, 4.2N zum Druckaustausch untereinander und mit einer Niederdruckversorgung 11, insbesondere einem hydraulischen Speicher, auf. Diese Niederdruckversorgung kann auch von mehreren Linearantrieben geteilt werden. Als Niederdruckversorgung 11 können insbesondere Blasen, Membranspeicher oder auch Kolbenspeicher zum Einsatz kommen.The first and second hydraulic machines 4.1, 4.2 point according to the figures 1 , 2 , 3 and 4 each with a high-pressure connection 4.1 H , 4.2 H for pressure exchange with the respective cylinder chamber 2.1, 2.2 of the hydraulic cylinder 2 and each with a low-pressure connection 4.1 N , 4.2 N for pressure exchange with one another and with a low-pressure supply 11, in particular a hydraulic accumulator. This low pressure supply can also be shared by several linear drives. In particular, bladders, membrane accumulators or piston accumulators can be used as the low-pressure supply 11.

Eine Strömungsverbindung ist dann zwischen dem Hochdruckanschluss 4.1H der ersten Hydromaschine 4.1 und der ersten Zylinderkammer 2.1 ausgebildet. Eine weitere Strömungsverbindung ist dann zwischen dem Hochdruckanschluss 4.2H der zweiten Hydromaschine 4.2 und der zweiten Zylinderkammer 2.2 ausgebildet. Solche Strömungsverbindungen sind z.B. mit Hilfe von Schläuchen, Rohren oder mit Hilfe von in einem Gehäuse ausgebildeten Strömungskanälen ausbildbar.A flow connection is then formed between the high-pressure connection 4.1H of the first hydraulic machine 4.1 and the first cylinder chamber 2.1. A further flow connection is then formed between the high-pressure connection 4.2H of the second hydraulic machine 4.2 and the second cylinder chamber 2.2. Such flow connections can be formed, for example, with the help of hoses, pipes or with the help of flow channels formed in a housing.

Es ist denkbar, dass zum Lasthalten ein erstes Lasthalteventil zwischen der ersten Hydromaschine 4.1 und der ersten Zylinderkammer 2.1 und / oder ein zweites Lasthalteventil zwischen der zweiten Hydromaschine 4.2 und der zweiten Zylinderkammer 2.2 angeordnet ist.It is conceivable that, for load holding, a first load holding valve is arranged between the first hydraulic machine 4.1 and the first cylinder chamber 2.1 and/or a second load holding valve is arranged between the second hydraulic machine 4.2 and the second cylinder chamber 2.2.

Weiterhin ist denkbar, dass der Hydraulikzylinder 2 zumindest ein Druckbegrenzungs- und / oder ein Antikavitationsventil aufweist. Ein solches Druckbegrenzungs- und / oder ein Antikavitationsventil ist insbesondere im Bereich der Zylinderanschläge angeordnet und / oder ausgebildet, also in den den Stirnseiten des Kolbens 3 zugewandten Bereichen des Hydraulikzylinders 2.Furthermore, it is conceivable that the hydraulic cylinder 2 has at least one pressure relief and/or one anti-cavitation valve. Such a pressure limiting and/or anti-cavitation valve is arranged and/or formed in particular in the area of the cylinder stops, i.e. in the areas of the hydraulic cylinder 2 facing the end faces of the piston 3.

Der Hydraulikzylinder 2 weist eine innerhalb der zweiten Zylinderkammer 2.2 angeordnete und mit dem Kolben 3 verbundene Kolbenstange 3s auf. Demgegenüber könnte auch alternativ oder zusätzlich innerhalb der ersten Zylinderkammer 2.1 eine mit dem Kolben 3 verbundene Kolbenstange 3s angeordnet sein.The hydraulic cylinder 2 has a piston rod 3s arranged within the second cylinder chamber 2.2 and connected to the piston 3. In contrast, a piston rod 3s connected to the piston 3 could also alternatively or additionally be arranged within the first cylinder chamber 2.1.

Die Kupplungseinrichtung 7, insbesondere die erste Kupplung 7.1 und / oder die zweite 7.2, ist als Lamellenkupplung ausgeführt. Eine solche Lamellenkupplung ist besonders einfach als Rutschkupplung ausführbar.The clutch device 7, in particular the first clutch 7.1 and/or the second 7.2, is designed as a multi-plate clutch. Such a multi-plate clutch can be designed particularly easily as a slip clutch.

Die erste und die zweite Hydromaschine 4.1, 4.2 sind vorzugsweise jeweils als Hydromaschinen mit konstantem Fördervolumen ausgeführt. Dabei weist die zweite Hydromaschine 4.2 vorzugsweise ein etwas kleineres Fördervolumen auf, da sie mit der zweiten Zylinderkammer 2.2 fluidisch verbunden ist, in welcher auch die Kolbenstange 3s angeordnet ist und welche somit ein kleineres Fördervolumen als die erste Zylinderkammer 2.1 aufweist. Denkbar ist z.B. der Einsatz von Axialkolbenmaschinen oder von Innen- oder Außenzahnradmaschinen als Hydromaschinen. Eine weitere Flexibilität des hydraulischen Linearantriebs 1 kann erreicht werden, wenn das Fördervolumen zumindest einer der beiden Hydromaschinen 4.1 oder 4.2 einstellbar ist.The first and second hydraulic machines 4.1, 4.2 are preferably each designed as hydraulic machines with a constant delivery volume. The second hydraulic machine 4.2 preferably has a slightly smaller delivery volume, since it also has the second cylinder chamber 2.2 is fluidly connected, in which the piston rod 3s is also arranged and which therefore has a smaller delivery volume than the first cylinder chamber 2.1. It is conceivable, for example, to use axial piston machines or internal or external gear machines as hydraulic machines. Further flexibility of the hydraulic linear drive 1 can be achieved if the delivery volume of at least one of the two hydraulic machines 4.1 or 4.2 is adjustable.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Hydraulischer LinearantriebHydraulic linear drive
22
HydraulikzylinderHydraulic cylinder
2.12.1
erste Zylinderkammerfirst cylinder chamber
2.22.2
zweite Zylinderkammersecond cylinder chamber
33
KolbenPistons
3s3s
KolbenstangePiston rod
4.14.1
erste Hydromaschinefirst hydraulic machine
4.1H4.1H
Hochdruckanschluss der ersten HydromaschineHigh pressure connection of the first hydraulic machine
4.1N4.1N
Niederdruckanschluss der ersten HydromaschineLow pressure connection of the first hydraulic machine
4.24.2
zweite Hydromaschinesecond hydraulic machine
4.2H4.2H
Hochdruckanschluss der zweiten HydromaschineHigh pressure connection of the second hydraulic machine
4.2N4.2N
Niederdruckanschluss der zweiten HydromaschineLow pressure connection of the second hydraulic machine
55
AntriebsmechanismusDrive mechanism
66
Antriebskraft-ÜbertragungszugDriving force transmission train
77
KupplungseinrichtungCoupling device
7.17.1
erste Kupplungfirst clutch
7.27.2
zweite Kupplungsecond clutch
88th
Antriebskraft-ÜbertragungswelleDriving power transmission shaft
9.19.1
erster Kupplungsaktuatorfirst clutch actuator
9.29.2
zweiter Kupplungsaktuatorsecond clutch actuator
10.110.1
erste Federfirst feather
10.210.2
zweite Federsecond spring
1111
NiederdruckversorgungLow pressure supply

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • DE 10343016 B4 [0005]DE 10343016 B4 [0005]
  • DE 102004061559 A1 [0005]DE 102004061559 A1 [0005]
  • DE 102007025742 A1 [0006]DE 102007025742 A1 [0006]
  • DE 102017003963 A1 [0008]DE 102017003963 A1 [0008]

Claims (13)

Hydraulischer Linearantrieb (1) mit - einem Hydraulikzylinder (2), dessen Innenraum von einem Kolben (3) in zwei Zylinderkammern (2.1, 2.2) unterteilt ist, - zwei Hydromaschinen (4.1, 4.2), die separat mit jeweils einer der zwei Zylinderkammern (2.1, 2.2) fluidgekoppelt sind und - einem Antriebsmechanismus (5), der über zumindest einen Antriebskraft-Übertragungszug (6) mit den zwei Hydromaschinen (4.1, 4.2) für deren Betätigung wirkverbunden ist, gekennzeichnet durch - eine Kupplungseinrichtung (7), die zur Synchronisation der zwei Hydromaschinen (4.1, 4.2) in den zumindest einen Antriebskraft-Übertragungszug (6) zwischengeschaltet oder zwischenschaltbar ist.Hydraulic linear drive (1) with - a hydraulic cylinder (2), the interior of which is divided into two cylinder chambers (2.1, 2.2) by a piston (3), - two hydraulic machines (4.1, 4.2), each of which is separately connected to one of the two cylinder chambers ( 2.1, 2.2) are fluidly coupled and - a drive mechanism (5), which is operatively connected via at least one driving force transmission train (6) to the two hydraulic machines (4.1, 4.2) for their actuation, characterized by - a coupling device (7) which is used for Synchronization of the two hydraulic machines (4.1, 4.2) is interposed or can be interposed in the at least one driving force transmission train (6). Hydraulischer Linearantrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus (5) mit einer der Hydromaschinen (4.1 oder 4.2) für deren Antriebskraft-Beaufschlagung wirkverbunden ist, welche über eine Antriebskraft-Übertragungswelle (8) mit der anderen Hydromaschine (4.2 oder 4.1) mechanisch gekoppelt ist, wobei die Kupplungseinrichtung (7) vorzugsweise in Form einer Rutschkupplung in die Antriebskraft-Übertragungswelle (8) zwischengeschaltet ist.Hydraulic linear drive (1). Claim 1 , characterized in that the drive mechanism (5) is operatively connected to one of the hydraulic machines (4.1 or 4.2) for applying the driving force to it, which is mechanically coupled to the other hydraulic machine (4.2 or 4.1) via a driving force transmission shaft (8), whereby the coupling device (7) is preferably interposed in the form of a slip clutch in the driving force transmission shaft (8). Hydraulischer Linearantrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (7) eine erste und eine zweite Kupplung (7.1, 7.2), vorzugsweise Rutschkupplung hat, wobei der Antriebsmechanismus (5) über die erste Kupplung (7.1) mit der einen Hydromaschine (4.1 oder 4.2) und über die zweite Kupplung (7.2) mit der anderen Hydromaschine (4.2 oder 4.1) gekoppelt oder koppelbar ist.Hydraulic linear drive (1). Claim 1 , characterized in that the clutch device (7) has a first and a second clutch (7.1, 7.2), preferably a slip clutch, the drive mechanism (5) being connected via the first clutch (7.1) to the one hydraulic machine (4.1 or 4.2) and via the second clutch (7.2) is coupled or can be coupled to the other hydraulic machine (4.2 or 4.1). Hydraulischer Linearantrieb (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus (5) wenigsten einen Antriebsmotor, insbesondere Elektromotor hat oder ist.Hydraulic linear drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the drive mechanism (5) has or is at least one drive motor, in particular an electric motor. Hydraulischer Linearantrieb (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (7.1) einen ersten Kupplungsaktuator (9.1) zur Betätigung der ersten Kupplung (7.2) und die zweite Kupplung (7.2) einen zweiten Kupplungsaktuator (9.2) zur Betätigung der zweiten Kupplung (7.2) aufweist, so dass insbesondere die jeweilige Kupplung (7.1, 7.2) mittels des zugehörigen Kupplungsaktuators (9.1, 9.2) von einer geöffneten in eine geschlossene Stellung oder zurück bewegbar oder die jeweilige Kupplung (7.1, 7.2) in der geöffneten oder geschlossenen Stellung haltbar ist.Hydraulic linear drive (1). Claim 3 or 4 , characterized in that the first clutch (7.1) has a first clutch actuator (9.1) for actuating the first clutch (7.2) and the second clutch (7.2) has a second clutch actuator (9.2) for actuating the second clutch (7.2), so that in particular the respective clutch (7.1, 7.2) can be moved from an open to a closed position or back by means of the associated clutch actuator (9.1, 9.2) or the respective clutch (7.1, 7.2) can be held in the open or closed position. Hydraulischer Linearantrieb (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kupplungsaktuator (9.1) und der zweite Kupplungsaktuator (9.2) jeweils eine Feder (10.1, 10.2) aufweisen, um die beiden Kupplungen (7.1, 7.2) mittels der jeweiligen Feder (10.1, 10.2) in der geschlossenen Stellung zu halten oder in die geschlossene Stellung zu bewegen.Hydraulic linear drive (1). Claim 5 , characterized in that the first clutch actuator (9.1) and the second clutch actuator (9.2) each have a spring (10.1, 10.2) to keep the two clutches (7.1, 7.2) in the closed position by means of the respective spring (10.1, 10.2). to hold or move to the closed position. Hydraulischer Linearantrieb (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kupplungsaktuator (9.1) von der zweiten Hydromaschine (4.2) und / oder der zweiten Zylinderkammer (2.2) des Hydraulikzylinders (2) mit Druck beaufschlagbar ist, wobei der zweite Kupplungsaktuator (9.2) von der ersten Hydromaschine (4.1) und / oder der ersten Zylinderkammer (2.1) des Hydraulikzylinders (2) mit Druck beaufschlagbar ist.Hydraulic linear drive (1) according to one of the Claims 5 or 6 , characterized in that the first clutch actuator (9.1) can be pressurized by the second hydraulic machine (4.2) and / or the second cylinder chamber (2.2) of the hydraulic cylinder (2), the second clutch actuator (9.2) being pressurized by the first hydraulic machine (4.1 ) and / or the first cylinder chamber (2.1) of the hydraulic cylinder (2) can be pressurized. Hydraulischer Linearantrieb (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplung (7.1) mittels des ersten Kupplungsaktuators (9.1) in der geöffneten Stellung haltbar oder in die geöffnete Stellung bewegbar ist, wenn der Druck der zweiten Hydromaschine (4.2) und / oder der Druck in der zweiten Zylinderkammer (2.2) des Hydraulikzylinders (2) einen bestimmten Wert überschreitet, wobei die zweite Kupplung (7.2) mittels des zweiten Kupplungsaktuators (9.2) in der geöffneten Stellung haltbar oder in die geöffnete Stellung bewegbar ist, wenn der Druck der ersten Hydromaschine (4.1) und / oder der Druck in der ersten Zylinderkammer (2.1) des Hydraulikzylinders (2) einen bestimmten Wert überschreitet.Hydraulic linear drive (1). Claim 7 , characterized in that the first clutch (7.1) can be held in the open position or moved into the open position by means of the first clutch actuator (9.1) when the pressure of the second hydraulic machine (4.2) and / or the pressure in the second cylinder chamber ( 2.2) of the hydraulic cylinder (2) exceeds a certain value, the second clutch (7.2) being kept in the open position or movable into the open position by means of the second clutch actuator (9.2) when the pressure of the first hydraulic machine (4.1) and/or or the pressure in the first cylinder chamber (2.1) of the hydraulic cylinder (2) exceeds a certain value. Hydraulischer Linearantrieb (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Hydromaschine (4.1, 4.2) jeweils einen Hochdruckanschluss (4.1H, 4.2H) zum Druckaustausch mit der jeweiligen Zylinderkammer (2.1, 2.2) des Hydraulikzylinders (2) und jeweils einen Niederdruckanschluss (4.1N, 4.2N) zum Druckaustausch untereinander und mit einer Niederdruckversorgung (11), insbesondere einem hydraulischen Speicher, aufweisen.Hydraulic linear drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first and second hydraulic machines (4.1, 4.2) each have a high-pressure connection (4.1 H , 4.2 H ) for pressure exchange with the respective cylinder chamber (2.1, 2.2) of the hydraulic cylinder ( 2) and each have a low-pressure connection (4.1 N , 4.2 N ) for pressure exchange with one another and with a low-pressure supply (11), in particular a hydraulic accumulator. Hydraulischer Linearantrieb (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Lasthalteventil zwischen der ersten Hydromaschine (4.1) und der ersten Zylinderkammer (2.1) und / oder ein zweites Lasthalteventil zwischen der zweiten Hydromaschine (4.2) und der zweiten Zylinderkammer (2.2) angeordnet ist.Hydraulic linear drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a first load-holding valve between the first hydraulic machine (4.1) and the first cylinder chamber (2.1) and / or a second load-holding valve between the second hydraulic machine (4.2) and the second cylinder chamber ( 2.2) is arranged. Hydraulischer Linearantrieb (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (2) zumindest ein Druckbegrenzungs- und / oder ein Antikavitationsventil aufweist.Hydraulic linear drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic cylinder (2) at least has a pressure relief and/or an anti-cavitation valve. Hydraulischer Linearantrieb (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (2) eine innerhalb einer der zwei Zylinderkammern (2.1, 2.2) angeordnete und mit dem Kolben (3) verbundene Kolbenstange (3s) aufweist.Hydraulic linear drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the hydraulic cylinder (2) has a piston rod (3s) arranged within one of the two cylinder chambers (2.1, 2.2) and connected to the piston (3). Hydraulischer Linearantrieb (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (7), insbesondere die erste und / oder die zweite Kupplung (7.1 und / oder 7.2), als Lamellenkupplung ausgeführt ist.Hydraulic linear drive (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling device (7), in particular the first and/or the second clutch (7.1 and/or 7.2), is designed as a multi-plate clutch.
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