JPH0768961B2

JPH0768961B2 - 油圧式増幅器を備えた直線駆動装置

Info

Publication number: JPH0768961B2
Application number: JP63507534A
Authority: JP
Inventors: フックス・ペーテル
Original assignee: ノーヴァ‐ウエルケ・アクチェンゲゼルシャフト
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1988-09-27
Publication date: 1995-07-26
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: EP0338036A1; FI892654A; CN1020786C; PL160607B1; PL275399A1; KR890701903A; EP0338036B1; WO1989003939A1; FI90279C; JPH02501847A; CN1033310A; FI892654A0; KR950009554B1; FI90279B; DE3869949D1; US5056414A; ATE74652T1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、油圧シリンダを具備し、この油圧シリンダの
ピストンが、ピストン運動を制御弁ピストンに機械的に
フィードバックする第１のねじ伝動装置に連結され、更
に、第１のねじ伝動装置の縦軸線上に設けられた圧力媒
体用制御弁を具備し、制御弁ピストンが操作部材によっ
て摺動可能であり、この操作部材の一端と第１のねじ伝
動装置の端部が互いに向き合っていて、第２のねじ伝動
装置の可動部分を形成し、操作部材と第１のねじ伝動装
置が第２ねじ伝動装置によって相互いに連結され、更
に、操作部材に作用するアクチュエータを具備してい
る、油圧式増幅器を備えた直線駆動装置と、この直線駆
動装置の使用方法に関する。

スイス国特許第594 141号公報によって、油圧式増幅器
を備えたこの種の直線駆動装置が知られている。この場
合、図示装置は直線増幅器と呼ばれる。この駆動装置は
油圧シリンダを備え、このシリンダのピストンロッドは
動かすべき機械部品に対して力を直接伝達する。油圧シ
リンダのピストン内には、ねじ伝動装置が設けられてい
る。このねじ伝動装置のナットはピストンに連結され、
ねじ伝動装置のスピンドルは制御弁の制御弁ピストンに
連結されている。図示の実施形では、ねじ伝動装置のス
ピンドルが二つの部材からなっている。それによって、
回転質量が低減され、第２のねじ伝動装置は同時に過負
荷安全装置を形成する。制御運動は電気的に駆動される
ステッピングモータによって発生する。このステッピン
グモータはねじ伝動装置のスピンドルを回転させる。回
転するスピンドルはナットの中にねじ込まれるかそれと
は逆に移動し、それに支承された制御弁の制御弁ピスト
ンを移動させる。それによって、油圧シリンダへの油の
供給または排出が制御され、油圧ピストンが動かされ
る。電動機の回転運動の発生は少ししかエネルギーを必
要とせず、それにもかかわらず、油圧ピストンでは大き
な力を生じる。電気的なステッピングモータのロータと
ねじ伝動装置のスピンドルの間における軸方向運動を補
償するために、これらの要素の間に、スピンドルの軸方
向の摺動を可能にする継手を設けなければならない。こ
の継手は、モータによって回転させなければならない質
量が非常に大きくなるという欠点がある。モータの切り
換え運動をスピンドルに正確に伝達するために、継手は
捩じれないようにできるだけ剛性のあるように形成しな
ければならない。これは大きな難点を伴う。迅速にかつ
しばしば行われる切り換え工程によって、継手は非常に
大きな負荷を受ける。これは早い摩耗、および運動伝達
の精度の低下につながる。例えば内燃機関の燃料噴射ポ
ンプや弁を駆動するときに発生するような迅速な駆動の
場合、および１秒のほんの一部の範囲内の切り換え時間
の場合には、電気的なステッピングモータは多くの場合
切り換え時間を守ることができない。コストのかかる技
術的手段によって改善が可能であるが、駆動装置が非常
に高価になり、更に寿命が短くなるという欠点がある。

内燃機関の燃料噴射ポンプを油圧駆動するために、油圧
式増幅器を備えた直線駆動装置を使用することは、***
国特許出願公開第31 00 725号公報によって知られてい
る。この駆動装置の場合には、一部材からなるスピンド
ルが直線駆動装置に用いられる。それによって、駆動装
置が非常に故障しやすい。油圧ピストンが過負荷された
り、移動距離全体が有効利用されるときには、電気的な
駆動モータが過負荷され、場合によってスピンドルまた
はモータが損傷する。油圧ピストンが停止すると、制御
弁の制御弁ピストンは電気的な駆動モータによっての
み、またはスピンドルを回転させることによってのみ他
の切り換え位置にもたらすことができ、例えば０−位置
への自動的な戻りは不可能である。この構造は特に、固
定されたストッパーへの油圧ピストンの行程運動の際に
適していない。なぜなら、この構造は制御駆動装置を許
容されない負荷にさらすからである。

本発明の根底をなす課題は、制御要素の移動距離ができ
るだけ短く、アクチュエータとスピンドルの間に、軸方
向補償を行う継手を設ける必要がなく、寿命が長く、切
り換えインターバルが非常に短いアクチュエータを使用
することができ、油圧ピストンが固定のストッパーに当
接することができる、油圧式増幅器を備えた直線駆動装
置を提供することである。この駆動装置は更に、電気的
な位置測定をせずに、油圧ピストンの上側保持位置と下
側保持位置を機械的に制限することができるようにすべ
きである。

この課題は本発明に従って、油圧シリンダを具備し、こ
の油圧シリンダのピストンが、ピストン運動を制御弁ピ
ストンに機械的にフィードバックする第１のねじ伝動装
置に連結され、更に、第１のねじ伝動装置の縦軸線上に
設けられた圧力媒体用制御弁を具備し、制御弁ピストン
が操作部材によって摺動可能であり、この操作部材の一
端と第１のねじ伝動装置の端部が互いに向き合ってい
て、第２のねじ伝動装置の可動部分を形成し、操作部材
と第１のねじ伝動装置が第２ねじ伝動装置によって互い
に連結され、更に、操作部材に作用するアクチュエータ
を具備している、油圧式増幅器を備えた直線駆動装置に
おいて、アクチュエータが操作部材の軸線に沿って並進
運動を生じる作用要素を備え、この作用要素の並進運動
可能な部分が、軸受によって操作部材に連結され、操作
部材と共に操作部材軸線に沿って制御弁ピストンの方へ
移動可能であり、操作部材がアクチュエータとは関係な
く軸線回りに回転可能であり、前記並進運動可能な部分
が操作部材とは関係なく反対方向に移動可能であり、レ
バーが操作部材に固定され、操作部材と共に軸線の回り
に回転可能であり、当接要素が直線駆動装置ケーシング
に設けられ、レバーの回転範囲内で調節可能であり、ピ
ストンを保持すべき位置に応じたセット位置でレバーと
協働することによって解決される。

本発明による直線駆動装置の場合には、アクチュエータ
によってまたは並進運動するその作用要素によって、直
線駆動装置の軸方向に作用する力が発生する。この力は
操作部材に作用する。この力のために、第２のねじ伝動
装置のスピンドルが回転し、それによって操作部材を縦
軸線方向に摺動し、同時に制御弁ピストンを摺動させ
る。制御弁ピストンは油圧ピストンへの圧油の流入を解
放し、それによって油圧ピストンは軸方向に移動する。
油圧ピストンの軸方向移動は第１のねじ伝動装置の回転
運動を生じる。この場合、第１のねじ伝動装置のこの回
転運動は第２のねじ伝動装置に伝えられる。操作部材が
アクチュエータと無関係にその縦軸線回りに回転可能で
あるので、操作部材は第１のねじ伝動装置のスピンドル
と共に、アクチュエータによって発生する軸方向力が保
持されるまで、回転する。この軸方向力が取り去られる
や否や、第１のねじ伝動装置の回転は第２のねじ伝動装
置を介して操作部材ひいては制御弁ピストンをその出発
位置である中立位置へ戻す。それによって、油圧ピスト
ンは自動的にその位置に留まる。

請求の範囲第２項の直線駆動装置では、第２のねじ伝動
装置がボールねじ装置であり、駆動装置ケーシングに回
転可能に支承されたこのボールねじ装置のナットが一方
では第１のねじ伝動装置のスピンドルに固定連結され、
他方では操作部材の端部を収容し、この端部にボールね
じスピンドルが設けられている。このボールねじ装置は
操作部材の非常に容易な並進および回転運動を可能にす
る。それによって、第２のねじ伝動装置のスピンドルの
回転運動を生じるためには、アクチュエータによって非
常に小さな軸方向の力を操作部材軸線方向に加えればよ
い。

請求の範囲第３項の直線駆動装置では、複動式ピストン
／シリンダユニットがアクチュエータとして操作部材に
設けられ、このユニットが操作部材の軸方向運動を生じ
る。操作部材を摺動させるのに必要な軸方向力が小さく
て済むので、このピストンシリンダユニットは非常に小
型に形成可能である。それによって、きわめて短い切り
換えインターバルが可能となり、それにもかかわらずこ
のような制御弁にとって公知の長い寿命が維持される。
複動ピストンシリンダユニットの制御は公知のごとく、
公知の装置から制御パルスを得る電油式制御弁によって
行われる。

請求の範囲第４項の直線駆動装置では、アクチュエータ
の作用要素がカム軸であり、カム軸のカムがアクチュエ
ータの並進運動可能な部品と協働し、ねじ伝動装置と反
対側の前記部品の端部が、カム軸の１回転の一部分の
間、カム軸とカムの制御面に接触している。更に、請求
の範囲第５項の直線駆動装置では、操作部材にばねが設
けられ、このばねが、第２のねじ伝動装置をねじ込むこ
とによって生じる直線運動と反対向きに軸方向に作用
し、このばねが一方では操作部材に、他方では固定の載
置部に枢着されている。これによって、直線駆動装置が
一層改良される。制御弁ピストンの軸方向の切り換え変
位と、この軸運動を発生させるために必要な力が比較的
に小さいので、カム軸は小型にかつ小さな質量で形成可
能である。一つだけの作用要素としてカム軸を使用する
場合には、制御弁ピストンの切り換え機能はカムの形状
とカム軸の回転運動の速度によって機械的的に設定され
る。カム軸と操作部材の間に付加的な切り換え要素が組
み込まれると、アクチュエータとして操作部材に複動作
用するピストンシリンダユニットの他に、カム軸が非常
用駆動装置として役立つかまたは唯一のアクチュエータ
としての働きをすることができる。この非常用駆動装置
は、ピストンシリンダユニットの電気制御装置が故障し
ているときに接続される。操作部材に設けられたばね
は、軸方向力が除去されたときには、操作部材が機械的
に戻されるように採寸される。その際、制御弁ピストン
は油圧ピストンが後退するように摺動する。この場合、
第１と第２のねじ伝動装置のスピンドルは一緒に同じ方
向に回転する。その際、操作部材に設けられたレバーは
調節可能な当接要素に当接するまで、操作部材の回転軸
線の回りに回転する。この瞬間から、第２のねじ伝動装
置が操作部材の軸方向移動を発生する。この移動によっ
て、制御弁ピストンはその中立位置にもたらされる。そ
れによって油圧ピストンは停止し、この位置に保持され
る。

更に、請求の範囲第６項の直線駆動装置では、カム軸
と、並進運動可能な部品によって形成された操作部材の
端部との間に、軸線に対して横方向に摺動可能な付加的
な切り換え兼制御要素が組み込まれ、この切り換え兼制
御要素が走行ローラによってカムの制御面に載ってい
る。この切り換え兼制御要素は一方では、カム軸の接続
と接続解除を可能にし、他方ではカム軸のカムによって
生じる制御運動の変更を可能にする。そのために、軸線
に対して横方向に摺動可能な切り換え−および制御要素
は厚みが増大または減少する範囲を備えている。切り換
え要素を軸線に対して横方向に摺動させることによっ
て、走行ローラひいてはカム軸上のその接触個所が移動
する。その結果、カムによって生じる軸方向運動の変
更、すなわち調節が達成される。

更に、請求の範囲第７項の直線駆動装置では、操作部材
と油圧ユニットが、軸方向における位置を検出するため
に、それぞれ一つの測定装置に接続されている。この測
定装置は瞬間的な運転状態の制御を可能にし、調節装置
に対する要求への適合を可能にする。

直線駆動装置の改良は更に、請求の範囲第８項に従っ
て、機械的に操作される制御滑り弁が制御要素に対して
平行に設けられ、この制御滑り弁の両圧力媒体出力がシ
リンダ孔に開口し、かつピストン／シリンダユニットの
ピストンを圧力媒体で付勢し、この制御滑り弁の機械的
な切り換え要素が切り換え兼制御要素およびカム軸と協
働することによって達成される。この直線駆動装置はコ
ンパクトな構造であり、構造長さの短縮を可能にする。
更に、カムによって動かされる質量が更に低減される。
これは、カム力の付加的な低減および大幅な低減をもた
らす。

請求の範囲第９項の直線駆動装置では、当接要素がラッ
クによってセット位置に調節およびロック可能であり、
このラックに、ばね付勢された少なくとも一つの制御手
段が設けられ、制御手段がラックひいては当接要素をセ
ット位置にロックする。これにより、調節可能な当接要
素を、比較的に簡単な機械的手段によって、きわめて確
実に調節することができる。

更に、請求の範囲第10項の直線駆動装置では、制動手段
がピストンとピストン室を有し、ピストン室がシリンダ
孔に連通する圧力媒体孔に接続され、圧力媒体孔から圧
力媒体がピストン室に供給されると、ピストンが制動手
段のばね付勢部に逆らうよう作動し、制動手段を外す。
この制動手段は、使用時に非常に信頼性がある。なぜな
ら、制動手段の操作が、ピストン室を介して、ピストン
の操作に直接つながるからである。

請求の範囲第11項と第12項の直線駆動装置の使用方法で
は、内燃機関の燃料噴射ポンプのためまたは吸気弁もし
くは排気弁の駆動のために、直線駆動装置が使用され
る。この用途の場合には、非常に短い切り換え時間と同
時に、装置のきわめて長い寿命が要求される。電気的な
制御装置が故障したときには、本発明による直線駆動装
置において提供される機械的な非常用制御装置が有利で
ある。その際、制御弁と油圧ピストンは公知のごとく使
用の要求に適合可能である。

本発明による直線駆動装置は更に、技術水準として述べ
たスイス国特許第594 141号公報記載の駆動装置が用い
られている機械や駆動装置においても使用される。前記
の利点はこれらの他の用途の場合にも活用可能である。

以下、添付の図面を参照して実施例に基づき本発明を詳
しく説明する。

第１図は油圧式増幅器とアクチュエータを備えた直線駆
動装置の簡略縦断面図、第２図は、第１図のアクチュエータの長手軸線に対して
横方向に当接要素の範囲を切断した部分断面図、第３図は直線駆動装置を取付けた熱機関の噴射ポンプの
簡略縦断面図、第４図はカム軸と操作部材の間に付加的な制御要素を備
えた、第１図の直線駆動装置の端範囲の簡略図、第５図は付加的な制御要素を備えた直線駆動装置の下端
範囲の部分断面図である。

第１図に示した直線駆動装置は、ピストン２とシリンダ
３を備えた油圧ユニット１からなっている。ピストンロ
ッド15は油圧シリンダ３から外へ案内され、動かすべき
機械要素と協働する。ピストンロッド15によって操作さ
れるこの機械要素は第１図には図示していない。シリン
ダ孔16の壁には回転防止部材17が設けられている。この
回転防止部材はピストン２を軸方向に案内し、縦軸線回
りのピストンの回転を阻止する。油圧ピストン２の中央
には第１のねじ伝動装置４が設けられている。このねじ
伝動装置はナット18とスピンドル19からなっている。ナ
ット18はピストン２内に回転しないように固定されてい
る。

油圧シリンダ３に続いて、それ自体公知の制御弁５が設
けられている。この制御弁５の端面20は、図示例ではシ
リンダ３のシリンダ孔16の閉鎖フランジを形成してい
る。制御弁５のケーシング内には、軸方向に摺動可能で
かつ環状溝と制御縁を備えた制御弁ピストン６が設けら
れている。図示していない圧油源に接続された入口管21
は、孔22,23を経て圧油を制御弁５へ導き、そこから圧
油は制御弁ピストン６の位置に応じて孔24を経て、シリ
ンダ孔16によって形成され油圧ユニット１の圧力室へ導
かれる。制御弁ピストン６が他方の位置にあるときに、
圧力媒体はシリンダ孔16から孔24と孔25と出口管26を経
て流出可能である。制御弁ピストン６は操作部材７に支
承されている。この操作部材は制御弁ピストン６の中央
を通って案内されている。この操作部材７はその長手中
心軸線回りに回転可能であり、これに対して制御弁ピス
トン６は回転防止部材27によって軸線回りに回転しない
ようになっている。制御弁ピストン６は軸方向におい
て、遊びのないように操作部材７に支承されている。油
圧ユニット１の方へ向いた制御弁５の端部には、ボール
ねじ装置のナット28が回転可能につ軸方向に摺動しない
ように支承されている。このナット28は第２のねじ伝動
装置８の一部であり、第１のねじ伝動装置４のスピンド
ル19に固定連結されている。第２のねじ伝動装置８に所
属するボールねじスピンドル29は操作部材７の上端に固
定され、この操作部材に固定連結されている。制御弁ピ
ストン６とナット28の間の中間室30は、孔31に接続され
ている。この孔は図示していない漏洩管に案内されてい
る。制御弁ピストン６の他端から、操作部材７が延長し
て外へ案内され、アクチュエータ９の作用要素と協働す
る。

アクチュエータ９は図示例では、複動式ピストンシリン
ダユニット32と制御要素33とからなっている。ユニット
32はシリンダ孔34、ピストンロッド35を有するピストン
10、および圧力媒体を供給排出するための孔36,37を備
えている。ピストンロッド35は上端が軸受38を介して操
作部材７に遊びなく連結されている。しかも、操作部材
７はアクチュエータ９の作用要素を形成するピストンロ
ッド35とは無関係に、長手軸線回りに回転可能である。
ピストンロッド35の隣には、測定センサ39が設けられて
いる。この測定センサは作用要素を形成するピストンロ
ッド35または操作部材７の軸方向における位置を検出
し、制御要素33に伝送する。他の制御パルスが制御導体
40を介して制御要素33に供給される。ピストン10を動か
すために必要な油は圧油管41,42を経て供給排出され
る。他の測定センサ43が油圧ユニット１に設けられてい
る。この測定センサ43によって、油圧ピストン２の位置
が検出され、対応する測定値が導体44を経て制御要素33
に伝送される。

アクチュエータ９と制御弁５の間において、半径方向に
延びるレバー13を備えた要素45が操作部材７に固定され
ている。この要素45の下方において、当接要素14を備え
た、軸線回りに回転可能なブッシュ47がケーシング46内
に設けられている。このブッシュは軸受48上に載り、外
周に歯付リム49を備えている。この歯車にはラック50が
噛み合っている。このラック50は第２図に示した制御ユ
ニット51によって駆動される。

要素45の上方にはばね案内カップ52が設けられている。
このばね案内カップは操作部材７の長手軸線回りに回転
しないように軸受53に載っている。このばね案内カップ
52には、圧縮ばね54が設けられている。この圧縮ばねは
一方ではカップ52に載り、他方ではケーシングの動かな
い載置部55に載っている。操作部材７に軸方向の力が作
用しないときには、この圧縮ばね54は、ばね案内カップ
52、軸受53および要素45を介して、操作部材７、ひいて
は制御弁ピストン６を、油圧ユニット１から離れる方へ
軸方向に付勢している。

アクチュエータ９の付加的な作用要素として、ピストン
シリンダユニット32の下方に、カム12を備えたカム軸11
が設けられている。ピストンロッド35はこの範囲におい
て、要素32から外へ案内され、それによって操作部材７
の延長端部を形成している。カム軸11が操作されると、
すなわちその軸線回りに回転すると、ピストンロッド35
の端部56がカム12の制御面に載り、このカムによって軸
方向に移動させられる。それによって、操作部材７と制
御弁ピストン６が上方へ摺動し、その結果油圧ピストン
２の行程運動が開始される。

次に、第１図に基づいて直線駆動装置の作用を説明す
る。制御弁ピストン６と油圧ピストン２またはピストン
ロッド15は、行程運動の下側出発位置にある。制御要素
33は制御導体40を経て運動開始用スタート信号を得る。
電油式制御要素33は孔37、ひいてはピストンシリンダユ
ニット32のシリンダ孔34の下側部分へ圧油を流入させ
る。ピストン10とピストンロッド35に作用する軸方向力
は、油圧ユニット１の方へ向けられている。こと軸方向
力は軸受38を介して操作部材７に伝達され、それによっ
てボールねじ装置８のスピンドル29に作用する。加えら
れた軸方向力は少なくとも一部が操作部材７に作用する
回転モーメントに変換される。なぜなら、ボールねじ装
置８のナット28のねじとスピンドル29のねじが軸方向に
対して傾斜しているので、スピンドル29に作用する軸方
向の力が、ねじに対して垂直に作用する成分と、ねじに
対して接線方向に作用する成分とを生じるからである。
この接線方向成分、すなわち回転モーメントはスピンド
ル29を、まだ停止しているナット28にねじ込む。よっ
て、スピンドル29とピストン10が軸方向に移動する。制
御弁ピストン６が遊びなしに操作部材７に支承されてい
るので、操作部材は同様に油圧ユニット１の方向に摺動
し、それによって孔22,23から孔24およびシリンダ孔16
へ圧油が流入する。油圧ピストン２に作用する圧油は、
ピストンロッド15の作業行程運動（押上げ行程運動）を
生じる。軸方向のこの運動には、ピストン２内に固定さ
れた、第１のねじ伝動装置４のナット18が追随する。そ
れによって、軸方向に動かないように支承されたスピン
ドル19は回転させられ、ナット28を縦軸線回りに回転さ
せる。両スピンドル19,29のねじの傾斜が反対向きであ
るので、スピンドル19,29が束縛されないで自由に回転
するときには、油圧ピストン２と制御弁ピストン６は、
反対方向に移動する。しかし、ピストン２の作業行程運
転中は、アクチュエータ９のピストン10が操作部材７、
ひいてはスピンドル29を押上ている。この押上げ力は、
スピンドル29を戻し回転できないような大きさである。
それによって、制御弁ピストン６も移動した位置に留ま
る。従って、ボールねじ装置８のスピンドル29はナット
28と同じ速度で縦軸線回りに回転する。これは制御弁ピ
ストン６における操作部材７の支承部と、ピストンロッ
ド35の端部の軸受38によって可能になる。

図示例では、単動式ピストンが油圧ピストン２として使
用される。ピストンの上側の面と、シリンダ孔16の上側
の端面には、緩衝装置57が設けられている。ピストンロ
ッド15が完全に伸長する直前に、この緩衝装置57は機能
し、閉じ込められた油を押しのけることによってピスト
ン２の迅速な制動と緩衝を行う。ピストン２が行程運動
の上死点の範囲に達すると、アクチュエータ９のピスト
ン10に作用する力は、圧油供給を中断し、孔37を還流部
42に接続することによって、減少する。スピンドル19ま
たはナット28が残留回転運動を行うため、および／また
は操作部材７に作用するばね54の戻し力のために、制御
弁ピストン６が加工し、その中立位置を経て、そして還
流位置に達する。この還流位置では、孔24が孔25に接続
し、シリンダ孔16内にある油は出口管26から流出するこ
とができる。図示例では、空気ばねがピストンロッド15
と協働する。この空気ばねは第１図に示していないが、
第３図から明らかである。この空気ばねはピストンロッ
ド15ひいてはピストン２をシリンダ３内へ押し戻す。す
なわち、下死点の範囲の方へ押し戻す。この軸方向移動
によって、スピンドル19は再び回転する。この場合、ば
ね54によって発生し、操作部材７に作用している軸方向
力は、スピンドル29をナット28と同期させて回転するよ
うに定められている。それによって、制御弁ピストン６
は、還流部が開放されている位置と同じ位置に留まる。
操作部材７と同時に、操作部材７に固定連結された、レ
バー13を有する要素45が操作部材軸線回りに回転する。
この運動は、レバー13が当接要素14に当接し、それによ
って操作部材７の回転運動が中断されるまで続けられ
る。操作部材７の回転運動が中断され、操作部材７がも
はやボールねじ装置８のナット28と同期回転しなくなる
や否や、スピンドル29はナット28内にねじ込まれ、それ
によって制御弁ピストン６をその出発位置である中立位
置へ摺動させる。制御弁ピストン６の出発位置で、入口
管21も出口管26も孔24から分離され、ピストン２はその
ままである。なぜなら、圧力媒体がシリンダ孔16から流
入または流出不可能であるからである。ピストン２は、
作業行程運動と異なり、比較的にゆっくりかつ小さな力
の作用で下降するので、レバー13と当接要素14は、緩衝
するように弾性的に形成する必要もないし、また頑丈に
形成する必要もない。スピンドル19と操作部材７を介し
て機械的な戻し、すなわちフィードバックが直接的に行
われるので、ピストン２の位置決めは非常に正確でかつ
任意に繰り返し可能である。図示例では、ピストン２ま
たはピストンロッド15の上死点が固定点であるので、そ
の行程はピストン２の下死点を変更することによって調
節可能である。ピストン２の行程、すなわち上死点と下
死点の間の距離は、１サイクルの間にシリンダ孔16に流
れる油の量を決定する。この行程の調節は確実に行われ
る。

当接要素14はブッシュ47に設けられている。このブッシ
ュは操作部材７の縦軸線回りに回転可能である。そのた
めに、ブッシュ47はケーシング46に支承され、軸受48に
載っている。ブッシュ47の外周には、歯付リム49が設け
られ、この歯付リムにはラック50が噛み合っている。第
２図から判るように、このラックはケーシング46に支承
された制御ユニット51を介して駆動される。制御ユニッ
ト51は適当な公知の駆動装置を含んでいる。制御ユニッ
ト51は図示していない中央制御装置から適当な制御信号
を得る。ラック50の背面側には、制動手段92が設けられ
ている。この制動手段により、ラック50の運転を阻止可
能である。制動手段92が皿ばね91によってラック50に押
しつけられるので、制限された送り力を有する制御ユニ
ット51は、レバー13が当接要素14に接触しているときに
は、ラック50を摺動させることができない。制御弁ピス
トン６が圧油を孔24に流入させるや否や、圧油が孔94を
経てピストン室93に達するので、ピストン90は制動ピン
をラック50から離す。これにより、制御ユニット51はラ
ックの位置を調節し、当接部材14を新しい位置にセット
する。ピストン２の戻り行程運動を開始するために、制
御弁ピストン６が孔94を出口管26に接続すると、ピスト
ン室93内の圧力が抜かれ、制動ピン92がラック50の方へ
移動し、ラックは位置固定される。通常は、スピンドル
19のピッチとピストン２の行程は、当接要素14が軸線回
りの一回転の範囲内で調節可能であるように定められ
る。大きな行程運転の場合、またはねじ伝動装置４の変
速比が異なるように選定されている場合、ブッシュ47は
所望の位置に再び固定するために、制御ユニット51によ
って、回転の一部または付加的な複数の回転を行うこと
ができる。第１図に示した測定センサ43,39は、油圧ピ
ストン２の正しい位置の監視と、並進作用要素としての
働きをするアクチュエータ９のピストン10の正しい位置
の監視のために役立つ。このアクチュエータは本装置の
機能の最適化と一層の精密化のために役立つ。第１図に
示すように、カム12を備えたカム軸11が制御のために組
み込まれていると、非常時に電気的な測定装置および制
御装置が故障しても図示した装置は運転可能である。そ
の際、制御カム12の制御面は操作部材７の延長部を形成
するピストンロッド35の端部56に作用する。カム12は操
作部材７を上方へ移動させ、ボールねじ装置８のスピン
ドル29に作用する力は操作部材７のねじ込みを生じ、そ
れによって圧油が油圧ユニット１に入る位置へ制御弁ピ
ストン６が操作される。その他の機能は前記ステップと
同じである。カム12がピストンロッド35の端部56にもは
や接触しなくなるや否や、すなわちカムの運動が再び解
放されるや否や、圧縮ばね54は上述のように、制御弁ピ
ストン６の戻し、ひいては油圧ピストン２の戻り行程運
動を生じる。この作業サイクルは任意の回数繰り返して
行うことができる。この場合、行程調節は制御ユニット
51を介して機械的に可能である。

第３図には、第１図に示した本発明による直線駆動装置
の、熱機関用燃料噴射ポンプ61と関連した使用例が示し
てある。その際、燃料噴射ポンプ61は、シリンダブッシ
ュ64内で案内されたポンププランジャ63からなってい
る。シリンダブッシュ64自体は噴射ポンプ61のケーシン
グ62内に配置および支持されている。ポンププランジャ
63の下端75は空気ばね58の一部であるピストン74に連結
されている。この空気ばね58には図示していない公知の
圧縮空気管と圧力制限弁装置を経て、圧縮空気が供給さ
れる。圧縮空気ばね58のピストン74には、直線駆動装置
の油圧ユニット１のピストンロッド15が枢着されてい
る。噴射ポンプ61のケーシング62は油圧ユニット１のシ
リンダ３に動かぬように固定連結連結されている。それ
によって、ピストンロッド15の運動がピストン74、ひい
ては噴射ポンプ61のポンププランジャ63に間違いなく伝
達される。

噴射ポンプ61のポンププランジャ63は噴射ポンプの縦軸
線76の方向に摺動可能であり、端面68はシリンダ室65を
画成している。このシリンダ室65内には、弁体66の下端
部67が達している。弁体66は弁座77と協働する。この弁
座により、シリンダ室65は入口孔69または出口孔70と連
通するかまたはこれらの孔と分離される。噴射ポンプ61
の上側部分73内には、弁体66の制御と運動のために役立
つ図示していない公知の装置が設けられている。弁体66
の中央には、孔71が設けられている。この孔を経て、圧
油がシリンダ室65から圧力管72へ案内される。この圧力
管72は内燃機関の噴射ノズルに接続され、この燃料を高
圧下で供給する。ポンププランジャ63の作業行程当たり
に搬送され圧力管72に押し出される燃料は、容積を測定
して配量される。ポンププランジャ63の上死点におい
て、ポンププランジャ63の端面68は弁体66の下端67に当
接し、この位置で弁座77を開放保持する。それによって
上死点の位置が正確に決定され、すべての運転状態で同
じになる。ポンププランジャ63のシリンダ下死点の位置
は燃料の所望の吐出容積の大きさに応じて変更可能であ
り、しかも第１図に関連して説明した本発明による直線
駆動装置の機能によって、変更可能である。

第４図には、作用要素として使用されるカム軸11をアク
チュエータに接続し、カム12の行程運動を制御する装置
が示してある。そのために、カム軸11のカム12と操作部
材７の端部56の間には、制御要素80が挿入配置されてい
る。制御要素80は走行ローラ81を備えている。この走行
ローラはカム軸11またはカム12の制御面に載る。制御要
素80の反対側の滑り面85には、操作部材７の端部56が載
っている。制御要素80は回転点84の回りに揺動可能であ
り、この回転点84でローラ83を介して支承部82に支持さ
れている。制御要素80はロッド86を介して操作部材軸線
60に対して横方向に摺動可能である。図示位置では、制
御要素80は作用位置に完全に挿入され、カム軸11のカム
12の押しのけ運動は操作部材７に完全に作用する。制御
要素80が矢印87の方向に摺動させられると、斜めに配置
された面85の部分により、カム軸は要素80が完全に移動
したときに操作部材７の端部56から連動解除される。制
御要素80が完全に移動しないと、または油圧ユニット１
のピストン２の行程運動中制御要素が矢印87,88の一方
に移動すると、ピストン運動の変更が行われる。なぜな
ら、制御弁ピストン６が操作部材７の軸方向運動に直ち
に反応するからである、ローラ81がカム12の基礎円上に
載っていると、例えば制御要素80を矢印88の方向に、図
示例ではカムの回転方向と逆方向に摺動させることによ
って、通常よりも早い行程運動を生じることができる。
前方へ移動したこの行程運動は、運動経過中に、制御要
素80を矢印87の方へ急に摺動させることによって、中断
させることができる。その際、ローラ81は制御要素80と
共に、ローラが基礎円またはカム軸の所望の深さの個所
に再び接触するまで摺動させられる。主行程運動を正確
に定めるために、調節可能なストッパー89が設けられて
いる。制御要素80はストッパー89に当たり、カム12はロ
ーラ81を介して主行程運動または残留行程運動を行うこ
とができる。この付加的な装置を備えた直線駆動装置を
燃料噴射ポンプに使用する場合には、前記の運転経過が
予備噴射を有する噴射を行い、しかも機械的な制御によ
って行う。

図に示した実施例において、油圧ユニット１のピストン
の行程運動の変更は、カム軸11がない場合またはカム軸
が作用連結されていない場合に、操作部材９の他の作用
要素を操作することによっても達成可能である。そのた
めに、第１図に示したピストン60は操作部材軸線60の方
向に付加的な運動を行い、それによって制御弁ピストン
６の変更運動を行うことができる。対応する制御命令は
電油式制御要素33を介してアクチュエータ９に供給され
る。この制御訴追自体は適当な位置制御によって制御さ
れる。図示した本発明による装置は広い範囲で運動の変
更を可能する。それにもかかわらず、ピストン２の往復
運動とその下死点は常に正確に決定および位置決め可能
である。

第５図では、電油式制御要素33と平行に、付加的な油圧
制御滑り弁95が設けられている。この制御滑り弁95の制
御弁ピストンは切り換え要素98を備えている。この切り
換え要素は制御要素80およびカム軸11と協働する。制御
滑り弁95は図示していない圧力媒体管を備え、圧力媒体
出口96,97への油の流入を制御する。この管96,97はシリ
ンダ孔34に案内され、ピストン／シリンダユニット32の
ピストン10の各々の側を付勢する。制御滑り弁95内の制
御弁ピストンの質量が非常に小さいので、カム軸11は非
常に小さくかつ細く形成することができる。それによっ
て、すべての作用力を大幅に低減し、迅速な切り換えを
行うことができる。本発明による実施形に応じて、制御
要素33と制御滑り弁95は公知のごとく、一つの構造グル
ープにまとめられている。いかなる場合でも、機械的な
カム装置11を縦軸線60の外側に配置することにより、構
造長さが短縮される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】油圧シリンダ（３）を具備し、この油圧シ
リンダのピストン（２）が、ピストン運動を制御弁ピス
トン（６）に機械的にフィードバックする第１のねじ伝
動装置（４）に連結され、更に、第１のねじ伝動装置（４）の縦軸線上に設けられ
た圧力媒体用制御弁（５）を具備し、制御弁ピストン
（６）が操作部材（７）によって摺動可能であり、この
操作部材の一端と第１のねじ伝動装置（４）の端部が互
いに向き合っていて、第２のねじ伝動装置（８）の可動
部分を形成し、操作部材（７）と第１のねじ伝動装置
（４）が第２ねじ伝動装置（８）によって互いに連結さ
れ、更に、操作部材（７）に作用するアクチュエータ（９）
を具備している、油圧式増幅器を備えた直線駆動装置において、アクチュエータ（９）が操作部材（７）の軸線（60）に
沿って並進運動を生じる作用要素（10,11）を備え、こ
の作用要素（10,11）の並進運動可能な部分（35）が、
軸受（38）によって操作部材（７）に連結され、操作部
材（７）と共に操作部材軸線（60）に沿って制御弁ピス
トン（６）の方へ移動可能であり、操作部材（７）がア
クチュエータ（９）とは関係なく軸線（60）回りに回転
可能であり、前記並進運動可能な部分（35）が操作部材
（７）とは関係なく反対方向に移動可能であり、レバー（13）が操作部材（７）に固定され、操作部材と
共に軸線（60）の回りに回転可能であり、当接要素（14）が直線駆動装置ケーシングに設けられ、
レバー（13）の回転範囲内で調節可能であり、ピストン
（２）を保持すべき位置に応じたセット位置でレバーと
協働することを特徴とする、油圧式増幅器を備えた直線
駆動装置。
【請求項２】第２のねじ伝動装置（８）がボールねじ装
置であり、駆動装置ケーシングに回転可能に支承された
このボールねじ装置（８）のナット（28）が一方では第
１のねじ伝動装置（４）のスピンドル（19）に固定連結
され、他方では操作部材（７）の端部を収容し、この端
部にボールねじスピンドル（29）が設けられていること
を特徴とする、請求の範囲第１項記載の油圧式増幅器を
備えた直線駆動装置。
【請求項３】複動式ピストン／シリンダユニット（32）
がアクチュエータ（９）として操作部材（７）に設けら
れ、このユニット（32）が操作部材（７）の軸方向運動
を生じることを特徴とする、請求の範囲第１項または第
２項記載の油圧式増幅器を備えた直線駆動装置。
【請求項４】アクチュエータ（９）の作用要素がカム軸
（11）であり、カム軸（11）のカム（12）がアクチュエ
ータ（９）の並進運動可能な部品と協働し、ねじ伝動装
置（８）と反対側の前記部品（35）の端部が、カム軸
（11）の１回転の一部分の間、カム軸（11）とカム（1
2）の制御面に接触していることを特徴とする、請求の
範囲第１項から第３項までのいずれか一つに記載の油圧
式増幅器を備えた直線駆動装置。
【請求項５】操作部材（７）にばね（54）が設けられ、
このばねが、第２のねじ伝動装置（８）をねじ込むこと
によって生じる直線運動と反対向きに軸方向に作用し、
このばね（54）が一方では操作部材（７）に、他方では
固定の載置部（55）に枢着されていることを特徴とす
る、請求の範囲第１項から第４項までのいずれか一つに
記載の油圧式増幅器を備えた直線駆動装置。
【請求項６】カム軸（11）と、並進運動可能な部品（3
5）によって形成された操作部材（７）の端部との間
に、軸線（60）に対して横方向に摺動可能な付加的な切
り換え兼制御要素（80）が組み込まれ、この切り換え兼
制御要素（80）が走行ローラ（81）によってカム（12）
の制御面に載っていることを特徴とする、請求の範囲第
４項または第５項記載の油圧式増幅器を備えた直線駆動
装置。
【請求項７】操作部材（７）と油圧ユニット（１）が、
軸方向における位置を検出するために、それぞれ一つの
測定装置（39,43）に接続されていることを特徴とす
る、請求の範囲第１項から第６項までのいずれか一つに
記載の油圧式増幅器を備えた直線駆動装置。
【請求項８】機械的に操作される制御滑り弁（95）が制
御要素（33）に対して平行に設けられ、この制御滑り弁
（95）の両圧力媒体出口（96,97）がシリンダ孔（34）
に開口し、かつピストン／シリンダユニット（32）のピ
ストン（10）を圧力媒体で付勢し、この制御滑り弁（9
5）の機械的な切り換え要素（98）が切り換え兼制御要
素（80）およびカム軸（11）と協働することを特徴とす
る、請求の範囲第３項から第７項までのいずれか一つに
記載の油圧式増幅器を備えた直線駆動装置。
【請求項９】当接要素（14）がラック（50）によってセ
ット位置に調節およびロック可能であり、このラック
（50）に、ばね付勢された少なくとも一つの制御手段
（92）が設けられ、制動手段（92）がラック（50）ひい
ては当該要素（14）をセット位置にロックすることを特
徴とする、請求の範囲第１項から第８項までのいずれか
一つに記載の油圧式増幅器を備えた直線駆動装置。
【請求項１０】制動手段（92）がピストン（90）とピス
トン室（93）を有し、ピストン室（93）がシリンダ孔
（16）に連通する圧力媒体孔（24）に接続され、圧力媒
体孔（24）から圧力媒体がピストン室に供給されると、
ピストン（90）が制動手段（92）のばね付勢部に逆らう
よう作動し、制動手段を外すことを特徴とする、請求の
範囲第９項記載の直線駆動装置。
【請求項１１】請求の範囲第１項記載の直線駆動装置を
使用する方法において、内燃機関の燃料噴射ポンプを駆
動するために直線駆動装置を使用することを特徴とする
方法。
【請求項１２】請求の範囲第１項記載の直線駆動装置を
使用する方法において、内燃機関の吸気弁と排気弁を駆
動するために直線駆動装置を使用することを特徴とする
方法。