Hydraulische Übersetzungseinheit für eine Aktoreinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Überset zungseinheit für eine Aktoreinrichtung, welche mit einer Hyd raulikflüssigkeit befüllbar ist und eine erste und eine zwei te Kammer aufweist, welche hydraulisch miteinander verbunden sind und von denen eine als Antriebskammer und die andere als Abtriebskammer ausgebildet ist. Weiterhin betrifft die Erfin dung eine Aktoreinrichtung mit einer solchen hydraulischen Übersetzungseinheit .

Aus dem Stand der Technik sind vor allem piezohydraulische Aktoren bekannt, die typischerweise einen Piezoaktor und eine hydraulische Übersetzungseinheit umfassen, wobei der Piezoak tor als Antrieb für die hydraulische Übersetzungseinheit wirkt. Ein wesentliches Merkmal solcher kombinierter Ak toreinrichtungen ist, dass durch das Vorliegen einer Hydrau likeinheit ein wesentlich größerer mechanischer Hub erreicht werden kann als mit dem Piezoaktor allein. Dies kann bei spielsweise durch ein Übersetzungsverhältnis in der Hydrauli keinheit erreicht werden und/oder durch einen Pumpeffekt in der Hydraulikeinheit, welcher eine Summierung des Effekts von zahlreichen kleinen Einzelbewegungen des Piezoaktors bewirkt. Hierdurch wird ein Hauptnachteil des Piezoaktors und auch an derer bekannter Festkörperaktoren überwunden, nämlich deren geringer Hub. Solche piezohydraulischen Aktoren sind bei spielsweise aus den Offenlegungsschriften DE 102016213654 Al und DE 102013219759 Al bekannt.

Die bekannten hydraulischen Übersetzungseinheiten sind typi scherweise entweder als Kolbensysteme oder als Balgsysteme realisiert. Unabhängig von der genauen Ausführung weisen sie in jedem Fall eine Antriebskammer und eine Abtriebskammer auf, welche miteinander hydraulisch verbunden sind. Bei einem Kolbensystem weist dann die Antriebskammer einen in ihr be weglichen Antriebskolben auf, und die Abtriebskammer weist einen in ihr beweglichen Abtriebskolben auf. Die beiden Kam mern sind fluidisch gekoppelt, sodass eine Bewegung des An triebskolbens eine Bewegung des Abtriebskolbens bewirken kann. Dabei kann in Abhängigkeit des Flächenverhältnisses der beiden Kolben ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis für die beiden Bewegungen erreicht werden. So kann insbesondere ein relativ geringer Hub eines Piezoaktors durch die mechanisch in Serie geschaltete hydraulische Übersetzungseinheit auf einen für eine bestimmte Anwendung benötigten Wert vergrößert werden .

Problematisch bei einem solchen Kolbensystem ist, dass die Abdichtung des Arbeitsvolumens gegen die äußere Umgebung im Bereich des beweglichen Kolbens relativ schwierig ist. Damit der Kolben innerhalb der betreffenden Kammer beweglich ist, muss ein gewisser Spalt zwischen dem Kolben und der umgeben den Zylinderwand vorliegen. Durch diesen Spalt kann Hydrau likflüssigkeit austreten. Dies kann einerseits dazu führen, dass sich bei einem längeren Betrieb der Übersetzungseinrich tung die hydraulischen Parameter auf unerwünschte Weise ver ändern. Andererseits kann dies auch zu einer unerwünschten Kontamination der Umgebung mit der Hydraulikflüssigkeit füh ren .

Alternativ kann die hydraulische Übersetzungseinheit als Balgsystem realisiert sein. Hier werden die beiden Kammern nicht durch bewegliche Kolben, sondern durch balgartig ge formte Außenwände begrenzt. Beispielsweise können die Seiten wände der Kammern durch sogenannte Faltenbälge gebildet sein, wodurch sich jeweils ein variables Volumen in den Kammern ergibt. Durch die fluidische Kopplung der beiden Kammern be wirkt auch hier eine Kompression in der einen Kammer eine Expansion in der anderen Kammer, und umgekehrt. Auch hier kann durch die Wahl eines bestimmten Verhältnisses zwischen den Querschnittsflächen der beiden Faltenbälge ein gewünsch tes Weg-Übersetzungsverhältnis eingestellt werden. Ein Vorteil eines solchen Balgsystems gegenüber dem beschrie benen Kolbensystem besteht darin, dass die Faltenbälge fluid dicht ausgeführt werden können und somit ein Austritt von Hydraulikflüssigkeit aus dem System vermieden werden kann.

Ein solches Balgsystem weist allerdings auch mehrere Nachtei le auf: Der Bereich zwischen den Balg-Wellen besitzt oft ei nen vergleichsweise hohen Anteil am Flüssigkeitsvolumen der Kammer, was die fluidische Steifigkeit und somit die Dynamik der Übersetzungseinheit reduziert. Außerdem weist eine als Faltenbalg ausgebildete Wand auch immer eine begrenzte Stei figkeit in seitlicher Richtung auf (also senkrecht zur Haupt bewegungsrichtung bei der Verformung des Balgs) . Auch dies führt zu einer geringeren Dynamik der Übersetzung. Ein weite rer Nachteil ist, dass bei der Möglichkeit von hohen Druck spitzen in der betreffenden Kammer der Balg mit einer ausrei chend hohen Wandstärke und einer entsprechend hohen mechani schen Steifigkeit ausgelegt werden muss. Dies führt zu ver gleichsweise hohen mechanischen Verlusten in der Überset zungseinheit .

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine hydraulische Über setzungseinheit anzugeben, welche die genannten Nachteile überwindet. Insbesondere soll eine Übersetzungseinheit zur Verfügung gestellt werden, welche beim Betrieb eine hohe Dichtigkeit für die Hydraulikflüssigkeit aufweist und welche gleichzeitig eine besonders hohe Dynamik und geringe Energie verluste aufweist. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Aktor einrichtung mit einer solchen hydraulischen Übersetzungsein heit anzugeben.

Diese Aufgaben werden durch die in Anspruch 1 beschriebene hydraulische Übersetzungseinheit und die in Anspruch 14 be schriebene Aktoreinrichtung gelöst.

Die erfindungsgemäße hydraulische Übersetzungseinheit ist als Übersetzungseinheit für eine Aktoreinrichtung ausgelegt. Sie ist mit einer Hydraulikflüssigkeit befüllbar und sie weist eine erste und eine zweite Kammer auf, welche hydraulisch miteinander verbunden sind. Von den beiden Kammern ist eine als Antriebskammer und die andere als Abtriebskammer ausge bildet. Zumindest in der ersten Kammer ist ein Kolben entlang einer Kolbenachse beweglich angeordnet, sodass dieser Kolben die erste Kammer in eine volumenmäßig variable Arbeitskammer und eine Rückseitenkammer trennt. Die Rückseitenkammer ist zumindest teilweise durch ein Balgelement mit variabler axia ler Länge begrenzt.

Bei der beschriebenen ersten Kammer mit den genannten weite ren Eigenschaften kann es sich entweder um die Antriebskammer oder um die Abtriebskammer der Übersetzungseinheit handeln. Grundsätzlich können auch beide Kammern mit den beschriebenen Merkmalen ausgestaltet sein. In einem solchen Fall gelten die im Folgenden beschriebenen Vorteile und auch die beschriebe nen vorteilhaften Ausführungsvarianten entsprechend für beide Kammern .

Für die jeweilige Kammer ist durch die Bewegungsrichtung des Kolbens eine lokale axialer Richtung definiert. Im Folgenden bezieht sich der Begriff „axial" immer auf die lokale Rich tung der Kolbenachse in der jeweiligen Kammer. Dabei können die axialen Richtungen der einzelnen Kammern entweder gleich oder gegebenenfalls auch unterschiedlich gewählt sein. Im Folgenden bezieht sich der Begriff „seitlich" immer auf eine Richtung senkrecht zu der jeweiligen axialen Richtung.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der ersten Kammer ist diese durch den Kolben in eine Arbeitskammer und eine Rück seitenkammer getrennt. Dabei kann die Position und somit das Verhältnis der Aufteilung durch die Bewegung des Kolbens va riiert werden. Die Seite des Kolbens, die der Arbeitskammer zugewandt ist, wird im Folgenden als Vorderseite des Kolbens bezeichnet. Entsprechend liegt die Rückseitenkammer im Be reich der Rückseite des Kolbens. Die Arbeitskammer der ersten Kammer ist insbesondere mit einer entsprechenden Arbeitskam mer der zweiten Kammer fluidisch gekoppelt, sodass sich Volu menänderungen in den beiden Arbeitskammer durch einen ent- sprechenden Fluss von Hydraulikflüssigkeit gegenseitig aus- gleichen können. Auf diese Weise kann eine Bewegung eines im Bereich der Antriebskammer angeordneten Antriebskörpers in eine entsprechende Bewegung eines im Bereich der Abtriebskam mer angeordneten Abtriebskörpers übersetzt werden.

Die Rückseitenkammer ist zumindest teilweise durch ein Bal gelement begrenzt: Mit anderen Worten ist zumindest ein Teil der Wand der Rückseitenkammer als balgartig verformbare Wand gebildet. Dieses Balgelement soll eine variable axiale Länge aufweisen: Mit anderen Worten soll das Balgelement so ausge staltet sein, dass die Länge der Rückseitenkammer in axialer Richtung angepasst werden kann. Hierdurch kann vorteilhaft ein Längenausgleich erreicht werden, der insbesondere eine durch die Bewegung des Kolbens bewirkte Änderung der axialen Länge der Rückseitenkammer ausgleichen kann. Die durch die Bewegung des Kolbens bewirkte Längenänderung kann somit ent weder teilweise oder sogar vollständig kompensiert werden. Durch diesen Längenausgleich kann insbesondere auch ein Volu menausgleich für das Volumen der Rückseitenkammer bewirkt werden. Zweckmäßig kann durch die beschriebene Wirkung des Balgelements das Volumen der Rückseitenkammer bei einer Bewe gung des Kolbens im Wesentlichen konstant gehalten werden.

Wie weiter unten noch ausführlicher dargelegt ist, muss das Volumen allerdings nicht vollkommen konstant sein. Wesentlich im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist nur, dass bei einer Bewegung des Kolbens das Balgelement eine Längenän derung erfährt und dass diese Längenänderung geeignet ist, einer durch die Kolbenbewegung verursachten Volumenänderung der Rückseitenkammer entgegenzuwirken. Die durch die Kolben bewegung verursachte Volumenänderung der Rückseitenkammer kann dabei grundsätzlich entweder teilweise oder vollständig kompensiert werden oder sogar überkompensiert werden.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Übersetzungs einheit im Vergleich zu herkömmlichen reinen Kolbensystemen liegt darin, dass durch die gekapselte Ausgestaltung der Rückseitenkammer im Bereich der Rückseite des Kolbens insge- samt eine im wesentlichen vollständige Dichtigkeit für die Hydraulikflüssigkeit erreicht wird. Auch wenn bei der Bewe gung des Kolbens eine geringfügige Leckage zwischen Arbeits kammer und Rückseitenkammer auftritt, so kann trotzdem ein Verlust von Hydraulikflüssigkeit an die äußere Umgebung durch die Kapselung der Rückseitenkammer vermieden werden. Weiter hin kann eine solche Leckage zwischen den Kammern, die bei einer gegebenen Bewegungsrichtung auftritt, durch eine nach folgende Rückwärtsbewegung zumindest teilweise wieder rück gängig gemacht werden. Die mit der Leckage-Anfälligkeit der herkömmlichen Kolbensysteme verbundenen Nachteile werden also vermieden .

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Übersetzungs einheit im Vergleich zu herkömmlichen reinen Balgsystemen liegt darin, dass wesentlich leichter eine hohe Steifigkeit und somit eine hohe Dynamik für die Bewegungsübertragung zwi schen Antriebsseite und Abtriebsseite erreicht werden kann.

Im vorliegenden Zusammenhang soll unter einer „hohen Dynamik" der Übersetzungseinheit ein schnelles zeitliches Ansprechver halten verstanden werden. Mit anderen Worten soll eine „hohe Dynamik" bedeuten, dass eine kurze, schnelle Bewegung auf der Antriebsseite mit geringem Zeitversatz und geringer zeitli cher Dehnung in eine entsprechend kurze, schnelle Bewegung auf der Abtriebsseite übersetzt wird.

Eine solche hohe Dynamik kann bei der beschriebenen Überset zungseinheit vor allem dadurch leicht realisiert werden, dass das Arbeitsvolumen insgesamt geringgehalten werden kann. Das Arbeitsvolumen entspricht dabei dem gesamten Volumen an Hyd raulikflüssigkeit, welches für die Übertragung einer Bewegung mittels der Übersetzungseinheit zur Verfügung steht. Bei spielsweise kann sich dieses Arbeitsvolumen aus den Volumina der beiden einander zugewandten Arbeitskammern (auf der An triebs- und der Abtriebsseite) sowie den Volumenanteilen der verbindenden Leitung (en) sowie optionaler zusätzlicher damit fluidisch verbundener Vorratskammern zusammensetzen. Je ge ringer dieses Arbeitsvolumen gehalten werden kann, desto steifer und dynamischer verhält sich die Übersetzungseinheit. Vorteilhaft im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist, dass das Balgelement nur im Bereich der Rückseitenkammer zum Einsatz kommt und somit die Bereiche zwischen den Balg wellen nicht zum beschriebenen Arbeitsvolumen beitragen.

Zweckmäßig liegen also im Bereich des eigentlichen Arbeitsvo lumens keinerlei Balgelemente als Begrenzungselemente vor. Hierdurch wird auch eine hohe Steifigkeit für die Übertragung erreicht, weil das (immer auch in seitlicher Richtung) ver formbare Balgelement nur zu einer Deformation der Rückseiten kammer führt. Eine unerwünschte seitliche Verformbarkeit im Bereich des Arbeitsvolumens wird dagegen vermieden.

Insgesamt wird also durch die beschriebene Übersetzungsein heit eine Übersetzung mit hoher Dynamik, hoher Steifigkeit (und damit geringen Energieverlusten) bei einer gleichzeitig hohen Dichtigkeit gegenüber der Hydraulikflüssigkeit ermög licht .

Die erfindungsgemäße Aktoreinrichtung weist einen Aktor und eine zu dem Aktor mechanisch in Serie geschaltete hydrauli sche Übersetzungseinheit auf. Insbesondere ist der Aktor auf der Antriebsseite mechanisch mit der Übersetzungseinheit ver bunden. Auf diese Weise kann eine Bewegung des Aktors mittels der hydraulischen Übersetzungseinheit in eine entsprechende mechanische Bewegung auf der Abtriebsseite übersetzt werden. Dabei werden durch das in der Übersetzungseinheit realisierte Übersetzungsverhältnis sowohl der Hub der Bewegung als auch die übertragene Kraft entsprechend verändert. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Aktoreinrichtung entsprechenden weiter oben beschriebenen Vorteilen der erfindungsgemäßen Überset zungseinheit .

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin dung gehen aus den von den Ansprüchen 1 und 14 abhängigen An sprüchen sowie der folgenden Beschreibung hervor. Dabei kön nen die beschriebenen Ausgestaltungen der Übersetzungseinheit und der Aktoreinrichtung allgemein vorteilhaft miteinander kombiniert werden.

So kann der Kolben der ersten Kammer einen Kolbenkörper und einen Kolbenbolzen aufweisen. Weiterhin kann die zugeordnete Rückseitenkammer in ihrem von dem Kolbenkörper abgewandten axialen Endbereich eine Endplatte aufweisen, durch welche der Kolbenbolzen in die Rückseitenkammer hineinragt und mit wel cher der Kolbenbolzen fest verbunden ist.

Unter dem Begriff „fest verbunden" soll dabei insbesondere verstanden werden, dass der Kolbenbolzen und die Endplatte in axialer Richtung nicht relativ zueinander bewegt werden kön nen. Wahlweise können sie auch bezüglich der übrigen Raum richtungen gegeneinander fixiert sein. Die eigentliche Tren nung der ersten Kammer in eine Arbeitskammer und eine Rück seitenkammer wird also durch den Kolbenkörper bewirkt. Der Kolbenbolzen bewirkt dagegen die Kraftübertragung - also ent weder die Übertragung einer Kraft von einem äußeren Element auf die Übersetzungseinheit auf der Antriebsseite oder die Übertragung einer Kraft von der Übersetzungseinheit auf ein äußeres Element auf der Abtriebsseite. Die Seite der ersten Kammer, auf welcher die beschriebene Endplatte angeordnet ist, wird auch als Stirnseite bezeichnet. Um im Bereich die ser Stirnseite eine Kraftübertragung zwischen dem Kolben und einem außenliegenden Element zu ermöglichen, ragt der Kolben bolzen durch die Endplatte hindurch. Da das weiter oben be schriebene Balgelement einen Längenausgleich der Rückseiten kammer ermöglicht, kann der Kolbenbolzen trotzdem mit der Endplatte fest verbunden sein. Ein wesentlicher Vorteil einer solchen festen Verbindung ist, dass sie fluiddicht für die verwendete Hydraulikflüssigkeit ausgebildet werden kann. Bei spielsweise können Kolbenbolzen und Endplatte kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sein. Sie können insbesondere miteinander verschweißt und/oder verklebt sein.

Allgemein vorteilhaft kann die erste Kammer so ausgestaltet sein, dass bei einer Bewegung des Kolbens entlang der Kolbe- nachse für das Volumen der Rückseitenkammer ein Volumenaus gleich durch das Balgelements erfolgt. Insbesondere kann die erste Kammer so ausgestaltet sein, dass eine Bewegung des Kolbens für die Rückseitenkammer im Wesentlichen volumenneut ral erfolgen kann. Unter „im Wesentlichen volumenneutral" soll hier beispielsweise verstanden werden, dass sich bei ei ner Kolbenbewegung im vorgegebenen Arbeitsbereich das Volumen der Rückseitenkammer um nicht mehr als 10 % ändert. Besonders vorteilhaft kann eine solche Volumenänderung auf höchstens 5 % begrenzt sein. Um dies zu erreichen, kann insbesondere die Rückseitenkammer als Ganzes so ausgestaltet sein, dass die in der Rückseitenkammer wirksame hydraulische Fläche des beweg lichen Kolbens im Wesentlichen der effektiven hydraulischen Fläche des Balgelements entspricht. Dann kann eine durch die Kolbenbewegung bewirkte Volumenänderung der Rückseitenkammer im Wesentlichen durch eine entsprechende, entgegen gerichtete Volumenänderung des Balgelements ausgeglichen werden.

Da in der Praxis die Bewegung des Kolbens nur annähernd volu menneutral und nicht exakt volumenneutral durchgeführt werden kann, kann optional ein zusätzlicher Volumenausgleich für die Rückseitenkammer vorgesehen sein. Hierzu kann beispielsweise eine Leitung vorgesehen sein, welche die Rückseitenkammer der ersten Kammer mit einer entsprechenden Rückseitenkammer der zweiten Kammer fluidisch verbindet. Dies ist vor allem bei Ausführungsformen zweckmäßig, bei denen die zweite Kammer insgesamt ähnlich wie die erste Kammer ausgebildet ist und in analoger Weise mit einer zweiten Rückseitenkammer, begrenzt durch ein Balgelement, versehen ist. Ein solcher gegenseiti ger Ausgleich zwischen Antriebsseite und Abtriebsseite kann insbesondere dann ausreichend sein, wenn das hydraulische Flächenverhältnis der beiden Balgelemente (auf Antriebs- und Abtriebsseite) dem hydraulischen Flächenverhältnis der beiden Kolbenelemente (auf Antriebs- und Abtriebsseite) im Wesentli chen entspricht.

Alternativ oder zusätzlich kann die erste Rückseitenkammer aber auch mit einer Vorratskammer für die Hydraulikflüssig- keit fluidisch verbunden sein. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn bei einer fluidischen Kopplung zweier Rückseitenkammern das Flächenverhältnis nicht genau genug an gepasst ist.

Allgemein vorteilhaft kann die Rückseitenkammer fluiddicht gegen die äußere Umgebung gekapselt sein. Insbesondere kann die Rückseitenkammer in Bezug auf die verwendete Hydraulik flüssigkeit abgedichtet sein. Hierdurch wird selbst bei einer Leckage zwischen Arbeitskammer und Rückseitenkammer ein Flüs sigkeitsaustausch mit der äußeren Umgebung vorteilhaft ver hindert .

Das Balgelement kann beispielsweise als Faltenbalg und/oder als Membranbalg ausgestaltet sein. Es kann also insbesondere als ringförmige Seitenwand mit einem faltenartigen Profil ausgebildet sein. Das faltenartige Profil kann insbesondere eine regelmäßige Abfolge aus einer Mehrzahl von Wellen auf weisen. Eine solche ringförmige Seitenwand kann vorteilhaft durch eine entsprechend gefaltete beziehungsweise gewellte elastisch verformbare (aber flüssigkeitsdichte) Membran ge bildet sein. Allgemein und unabhängig von der genauen geomet rischen Ausgestaltung kann das Balgelement vorteilhaft aus einem metallischen Material gebildet sein oder zumindest ein solches metallisches Material umfassen.

Da das beschriebene Balgelement nur für einen Volumenaus gleich der Rückseitenkammer benötigt wird, kann es vorteil haft mit einer wesentlich geringeren Wandstärke und einer we sentlich geringeren Steifigkeit ausgeführt werden, als wenn der Balg selbst das Hubelement der Arbeitskammer ausbilden würde. Im Vergleich zu einem reinen Balgsystem nach dem Stand der Technik kann also insbesondere eine vergleichsweise ge ringe Wandstärke des Balgelements gewählt werden. Hierdurch werden auch die durch die Bewegung des Balgelements anfallen den mechanischen Verluste vorteilhaft reduziert. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die erste Kammer seitlich durch eine Zylinderwand begrenzt sein, wobei der zu geordnete Kolben im Verhältnis zu der Zylinderwand axial be weglich angeordnet ist. Die Bewegungsrichtung des Kolbens entspricht dabei der Zylinderachse. Zwischen der Zylinderwand und dem Kolben kann vorteilhaft ein Spalt mit einer Spalt breite im Bereich unterhalb von 10 ym und insbesondere zwi schen 0,5 ym und 10 ym ausgebildet sein. Bei einer Bewegung des Kolbens kann durch den geringen seitlichen Spalt hindurch eine geringe Menge Hydraulikflüssigkeit zwischen der Arbeits kammer und der Rückseitenkammer bewegt werden. Eine Spalt breite im beschriebenen Bereich ist einerseits ausreichend hoch, um den Kolben reibungsarm in axialer Richtung bewegen zu können. Andererseits ist die Spaltbreite ausreichend nied rig, um das hindurchströmende Flüssigkeitsvolumen gering zu halten. Dies ist vorteilhaft, um einen Druckverlust (oder ei ne unerwünschte Druckerhöhung) im Bereich der Arbeitskammer möglichst gering zu halten, was wiederum die mechanischen Verluste insgesamt minimiert und die Steifigkeit und Dynamik der Bewegungsübertragung verbessert. Prinzipiell ist aber die Spaltbreite nach unten hin nicht begrenzt, da beim Honen auch Übergangsanpassungen möglich sind. Die Form der Zylinderwand kann insbesondere kreiszylindrisch sein. Dies ist jedoch nicht unbedingt nötig, und es können grundsätzlich auch gera de Zylinder mit anderen Querschnittsgeometrien zum Einsatz kommen .

Allgemein vorteilhaft kann der beschriebene Zylinderspalt dichtungsfrei ausgebildet sein. Mit anderen Worten wird dann der Kolben ohne ein zusätzliches Dichtungselement relativ zu der umgebenden Zylinderwand bewegt. Bei dieser Ausführungs form soll also neben dem eigentlichen Material des Kolbenkör pers kein zusätzliches Dichtungselement aus einem unter schiedlichen Material zwischen dem Kolbenkörper und der Zy linderwand vorliegen.

Allgemein kann die hydraulische Übersetzungseinheit mit einer Hydraulikflüssigkeit befüllt sein. Bei dieser Ausführungsform ist also die Hydraulikflüssigkeit bereits Teil der Überset zungseinheit. Zur Realisierung der Erfindung reicht es aller dings grundsätzlich aus, wenn die Übersetzungseinheit ein zur Befüllung mit der Hydraulikflüssigkeit geeignetes Kammersys tem aufweist. Eine geeignete Hydraulikflüssigkeit ist bei spielsweise ein Silikonöl, ein Glykol oder aber auch ein Flüssigmetall. Wenn die Übersetzungseinheit mit der Hydrau likflüssigkeit befüllt ist, findet sich diese sowohl in der Antriebskammer als auch in der Abtriebskammer (und dabei ge gebenenfalls jeweils sowohl in der Arbeitskammer als auch in der Rückseitenkammer) und zusätzlich in einer oder mehreren optional vorhandenen Verbindungsleitungen und/oder Vorrats kammern. Allgemein können Antriebskammer und Abtriebskammer entweder durch eine Leitung fluidisch verbunden sein oder aber auch als Teilbereiche eines übergeordneten Kammervolu mens direkt ineinander übergehen.

Allgemein vorteilhaft kann die Übersetzungseinheit zusätzlich eine Vorratskammer für die Hydraulikflüssigkeit aufweisen, welche mit der wenigstens einen Rückseitenkammer fluidisch gekoppelt und/oder koppelbar ist. Diese Ausführungsform kann vor allem dann vorteilhaft sein, wenn eine Bewegung des Kol bens für die Rückseitenkammer nicht vollständig volumenneut ral ist. Eine kleine Volumenänderung der Rückseitenkammer kann somit durch eine fluidische Ankopplung an die Vorrats kammer vorteilhaft ausgeglichen werden. Alternativ oder zu sätzlich kann eine Ankopplung an eine Vorratskammer aber auch nützlich sein, um eine durch eine Temperaturänderung verur sachte Volumenänderung an Hydraulikflüssigkeit auszugleichen. Bei einer besonders bevorzugten Variante dieser Ausführungs form ist die Vorratskammer druckbeaufschlagbar . Eine solche Möglichkeit zur Druckbeaufschlagung kann beispielsweise durch ein zusätzliches Balgelement, eine vorgespannte Feder

und/oder einen Kolben im Bereich der Vorratskammer realisiert sein. Hierüber kann die Vorratskammer mit einem Druck beauf schlagt werden, welcher zunächst beispielsweise höher oder niedriger sein kann als der Druck in der mit der Vorratskam mer fluidisch gekoppelten Rückseitenkammer. So kann bei- spielsweise mittels eines im Bereich der Vorratskammer vor liegenden Stellelements das gesamte hydraulische System auf einen gewünschten Ausgangsdruck vorgespannt werden, wodurch insbesondere eine gewünschte Ausgangsposition eines auf der Abtriebsseite vorliegenden Abtriebskörpers eingestellt werden kann. Die sich jeweils einstellende Ausgangsposition des Ab triebskörpers hängt dabei von den Steifigkeiten der einge setzten Balgelemente sowie den auf den auf den Stellkörper und den Abtriebskörper wirkenden Vorspannkräften ab.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Überset zungseinheit als pumpbare Übersetzungseinheit ausgebildet sein, so dass durch mehrere aufeinanderfolgende Einzelbewe gungen im Bereich der Antriebskammer eine summierte Bewegung im Bereich der Abtriebskammer erzeugt werden kann. Ein sol cher Pumpeffekt ist beispielsweise in der DE 102017214697 Al und in der europäischen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 17203689.9 beschrieben, welche daher in den Offenbarungsge halt der vorliegenden Anmeldung mit einbezogen sein sollen. Bei einer solchen Ausführungsform erfolgt nicht nur eine Übersetzung, sondern auch eine Summierung der Einzelbewegun gen eines Antriebskörpers zu einer summierten Gesamtbewegung eines Abtriebskörpers. Hierzu können beispielsweise ein oder mehrere Rückschlagventile in der hydraulischen Leitung zwi schen der antriebsseitigen Arbeitskammer und der abtriebssei tigen Arbeitskammer vorgesehen sein. Optional können zusätz lich ein oder mehrere Pumpreservoirs für die Hydraulikflüs sigkeit vorgesehen sein, welche hydraulisch mit dem Arbeits volumen koppelbar sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann die Über setzungseinheit dazu ausgebildet sein, eine Bewegung eines im Bereich der Antriebskammer angeordneten Antriebskörpers mit einem Übersetzungsverhältnis von weniger als 1 auf einen im Bereich der Abtriebskammer angeordneten Abtriebskörper zu übertragen. Bei einem Übersetzungsverhältnis unterhalb von 1 ist der Hub auf der Abtriebsseite größer als der Hub auf der Antriebsseite. Unter dem hier genannten Übersetzungsverhält- nis soll also allgemein das Verhältnis vom Hub auf der An triebsseite zum Hub auf der Abtriebsseite der jeweiligen Übersetzungsvorrichtung verstanden werden. Bei einem größer werdenden Hub ist dieses Übersetzungsverhältnis entsprechend kleiner als 1. Auf diese Weise kann also auf der Abtriebssei te ein größerer Hub erzielt werden als der Hub, der auf der Antriebsseite die Bewegung auslöst. Auf diese Weise kann ins besondere bei einer Aktoreinrichtung mit einem Festkörperak tor der Nachteil des vergleichsweise geringen Primär-Hubs des Festkörperaktors ausgeglichen werden. Besonders vorteilhaft kann die hydraulische Übersetzungseinheit allgemein ein Über setzungsverhältnis von 1:2 oder weniger aufweisen. Mit einem Übersetzungsverhältnis unterhalb von 1:2 wird also eine noch höhere als die 2fache Hubvergrößerung erhalten. Mit anderen Worten ist dann der Hub auf der Abtriebsseite im Verhältnis zum Hub auf der Antriebsseite zumindest verdoppelt. Besonders vorteilhat kann das Übersetzungsverhältnis im Bereich zwi schen 1:10 und 1:2 liegen.

Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausführungsvariante kann die Übersetzungseinheit aber auch dazu ausgebildet sein, eine Bewegung eines im Bereich der Antriebskammer angeordne ten Antriebskörpers mit einem Übersetzungsverhältnis von mehr als 1 auf einen im Bereich der Abtriebskammer angeordneten Abtriebskörper zu übertragen. Auf diese Weise kann auf der Abtriebsseite eine größere Kraft wirken als die Kraft, welche auf der Antriebsseite zur Verfügung steht (bei einer Verklei nerung des Hubs) . Diese Ausführungsvariante ist also allge mein für Anwendungen vorteilhaft, bei denen hohe Kräfte benö tigt werden. Besonders vorteilhaft kann das Übersetzungsver hältnis der hydraulischen Übersetzungseinheit allgemein grö ßer 2 sein und insbesondere im Bereich zwischen 2 und 10 lie gen .

Um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis einzustellen, wer den zweckmäßig die hydraulischen Flächen der Kolben in der Antriebskammer und der Abtriebskammer in einem entsprechenden Verhältnis dimensioniert. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist auch in der zweiten Kammer der Übersetzungseinheit ein zweiter Kolben entlang einer Kolbenachse beweglich angeordnet ist, so dass dieser zweite Kolben die zweite Kammer in eine volumenmäßig variable zweite Arbeitskammer und eine zweite Rückseitenkam mer trennt, wobei die zweite Rückseitenkammer zumindest teil weise durch ein zweites Balgelement mit variabler axialer Länge begrenzt ist. Bei dieser besonders zu bevorzugenden Ausführungsform sind also sowohl die Antriebskammer als auch die Abtriebskammer auf die zuvor beschriebene Weise ausge legt. Hierdurch kommen die weiter oben beschriebenen Vorteile in Bezug auf die flüssigkeitsdichte Kapselung, die hohe Stei figkeit und hohe Dynamik für die gesamte Übersetzungseinheit besonders wirksam zum Tragen. Insbesondere können bei dieser „doppelseitigen" Ausführungsform auch alle übrigen vorteil haften Ausgestaltungen entsprechend auf beiden Seiten der Übersetzungseinheit realisiert sein - also jeweils sowohl auf der Antriebsseite als auch auf der Abtriebsseite.

Allgemein vorteilhaft kann das gesamte Arbeitsvolumen der hydraulischen Übersetzungseinheit 1 ml oder weniger betragen. Insbesondere kann das Arbeitsvolumen im Bereich unterhalb von 0,5 ml oder sogar unterhalb von 0,1 ml und insbesondere zwi schen 0,01 ml und 0,5 ml beziehungsweise zwischen 0,01 ml und 0,1 ml liegen. Mit einem derart niedrigen Arbeitsvolumen kann besonders leicht eine Übersetzungseinheit mit einer hohen Steifigkeit und/oder hohen Dynamik realisiert werden.

Vorteilhaft kann das gesamte Arbeitsvolumen niedriger sein als das gesamte Rückseitenvolumen. Dieses Rückseitenvolumen setzt sich hierbei aus den Volumina von gegebenenfalls beiden vorhandenen Rückseitenkammern sowie gegebenenfalls ein oder mehreren mit diesen fluidisch gekoppelten Leitungen und/oder Vorratskammer zusammen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Aktoreinrichtung ist der mit der hydraulischen Übersetzungseinheit in Serie geschaltete Aktor ein Festkörperaktor. Bei einem solchen Festkörperaktor kommen die beschriebenen Vorteile der erfin dungsgemäßen Übersetzungseinheit besonders wirksam zum Tra gen, da insbesondere der Hub eines Festkörperaktors in der Praxis stark begrenzt ist und zur Leistungsübertragung hohe Steifigkeiten in Abhängigkeit vom Aktortyp vorteilhaft sind. So weist ein Festkörperaktor typischerweise eine hohe Eigen frequenz und damit eine vorteilhaft hohe Dynamik auf.

Gemäß einer besonders bevorzugten Variante ist der Festkör peraktor ein Piezoaktor. Piezoaktoren haben sich in der Ver gangenheit als besonders vielversprechende Ausgestaltungen des Festkörperaktors in einer hydraulischen Aktoreinrichtung erwiesen. Mit ihnen kann eine besonders präzise Bewegung er reicht werden. Ihr Hauptnachteil, nämlich ihr geringer mecha nischer Hub, kann wie beschrieben durch die nachfolgende Hyd raulikeinheit ausgeglichen werden.

Besonders bevorzugt ist der Piezoaktor der Aktoreinrichtung als Piezostapelaktor ausgebildet. Ein Piezostapelaktor ist eine aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannte Serien schaltung aus mehreren einzelnen Piezoelementen, welche als Schichtstapel angeordnet sind. Ein solcher Stapelaktor ist besonders vorteilhaft, um auch schon mit dem Piezoaktor eine höhere Bewegungsamplitude zu erreichen als dies mit einem einzelnen Piezoelement möglich wäre.

Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen Piezoaktor als Fest körperaktor beschränkt. So gelten viele der bekannten Vortei le und Nachteile von Piezoaktoren auch für andere Arten von Festkörperaktoren. Auch für sie kann ein vergleichsweise ge ringer Ausgangs-Hub durch die nachfolgende hydraulische Über setzungseinheit vergrößert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der genannte Festkörperaktor bei spielsweise ein magnetostriktiver Aktor oder ein elektro- striktiver Aktor. Alternativ kann es sich bei dem Festkörper aktor auch um einen Formgedächtnis-Aktor handeln. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Ak toreinrichtung kann diese zwei oder mehrere Teilsysteme auf weisen, wobei jedes Teilsystem einen Aktor und eine zu dem Aktor mechanisch in Serie geschaltete hydraulische Überset zungseinheit aufweist. Vorteilhaft sind die einzelnen Über setzungseinheiten im Bereich ihrer jeweiligen Abtriebskammern an ein gemeinsames übergeordnetes Abtriebselement gekoppelt oder koppelbar, sodass eine gleichzeitige (und in die gleiche Richtung wirkende) Ansteuerung der einzelnen Aktoren zu einer gemeinsamen Bewegung des Abtriebselements mittels der einzel nen Übersetzungseinheiten führt. Durch eine derartige Verdop pelung bzw. Vervielfachung der Aktoren und hydraulischen Übersetzungseinheiten und durch ihre mechanische Parallel schaltung kann insbesondere bewirkt werden, dass für die Be wegung des Abtriebskörpers eine entsprechend höhere Energie zur Verfügung steht. Besonders vorteilhaft ist eine symmetri sche, gleichartige Ausgestaltung der einzelnen Teilsysteme, wodurch etwa eine Verdoppelung bzw. Vervielfachung der zur Verfügung stehenden Energie erreicht werden kann. Insbesonde re bei einer spiegelsymmetrischen Anordnung von zwei Teilsys temen kann dabei vorteilhaft eine annähernde Verdoppelung der Energie bei einer geraden, flüssigen Bewegung des Abtriebs körpers erreicht werden, da Verkantungen vorteilhaft vermie den werden. Die mechanische Ankopplung an einen gemeinsamen Abtriebskörper kann entweder durch direkte Verbindung oder aber auch indirekt über eine optionale weitere mechanische Übersetzungseinheit erfolgen. Die Ankopplung an den gemeinsa men Abtriebskörper kann auch indirekt über zwei oder mehr einzelne mechanisch parallel geschaltete weitere mechanische Übersetzungseinheiten erfolgen, so dass die einzelnen paral lelen Gesamtsysteme also erst nach dieser zusätzlichen Über setzungsstufe mechanisch verbunden sind. Besonders vorteil hafte Ausgestaltungen eines solchen Systems werden in der von der Siemens AG am selben Anmeldetag eingereichten internatio nalen Anmeldung mit dem Titel „Hubübertrager für eine Ak toreinrichtung" näher beschrieben, welche daher in den Offen barungsgehalt der vorliegenden Anmeldung mit einbezogen sein soll . Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in denen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Aktoreinrichtung mit einem Kolbensystem nach dem Stand der Technik zeigt,

Figur 2 eine Detailansicht einer möglichen Variante eines

Kolbens aus der Figur 1 zeigt,

Figur 3 eine schematische Darstellung einer Aktoreinrichtung mit einem Balgsystem nach dem Stand der Technik zeigt,

Figur 4 eine schematische Darstellung einer Aktoreinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,

Figur 5 eine Detailansicht der Aktoreinrichtung der Figur 4 zeigt,

Figur 6 eine schematische Darstellung einer Aktoreinrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt und

Figur 7 eine schematische Darstellung einer Aktoreinrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt .

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Figur 1 ist eine Aktoreinrichtung 1 nach dem Stand der Technik im schematischen Längsschnitt gezeigt. Die Aktorein richtung weist einen Aktor 3 und eine zu dem Aktor mechanisch in Serie geschaltete hydraulische Übersetzungseinheit 5 auf. Entsprechend kann die im Bild unten dargestellte Seite a der Übersetzungseinheit als deren Antriebsseite und die im Bild oben dargestellte Seite b als deren Abtriebsseite bezeichnet werden. Auf der Antriebsseite a kann mit dem Aktor 3 ein me chanischer Hub SA eines Antriebskörpers 21a generiert werden. Dieser Hub SA kann durch die hydraulische Übersetzungseinheit 5 auf deren Abtriebsseite b in einen Hub SB des Abtriebskör pers 21b übersetzt werden. Das Verhältnis zwischen dem Hub SB und dem Hub SA entspricht dem Übersetzungsverhältnis der hyd raulischen Übersetzungseinheit 5. Es kann prinzipiell größer, gleich oder auch kleiner als 1 sein.

Die Übersetzungseinheit 5 der Figur 1 weist zwei Kammern auf, eine Antriebskammer 11a und eine Abtriebskammer 11b. Als Teil der Antriebskammer 11a ist eine erste Arbeitskammer 15a vor gesehen und als Teil der Abtriebskammer 11b ist eine zweite Arbeitskammer 15b vorgesehen. Diese beiden Arbeitskammern sind mit einer Hydraulikflüssigkeit 7 befüllt und miteinander hydraulisch über eine Hydraulikleitung 16 gekoppelt. Es ergibt sich also ein Gesamt-Arbeitsvolumen für die Hydraulik flüssigkeit, welches sich aus den beiden Arbeitskammern und der Hydraulikleitung zusammensetzt. Um beim Betrieb der Über setzungseinheit 5 Hydraulikflüssigkeit zwischen den beiden Arbeitskammer hin und her zu fördern, sind zwei Kolben vorge sehen, nämlich ein erster Kolben 13a (als Antriebskolben) und ein zweiter Kolben 13b (als Abtriebskolben) . Der erste Kolben 13a weist einen Kolbenbolzen auf, welcher hier den Antriebs körper 21a ausbildet. Das Übersetzungsverhältnis der Überset zungseinheit 5 ist durch das Verhältnis der hydraulischen Flächen der beiden Kolben 13a und 13b bestimmt (genauer ge sagt durch das Verhältnis der entsprechenden Kolbenkörper) . Die jeweilige Fläche geht nämlich linear in die Volumenände rung ein, welche sich bei einer entsprechenden axialen Bewe gung des jeweiligen Kolbens ergibt. Da das gesamte Arbeitsvo lumen konstant ist, führt eine axiale Bewegung des Antriebs kolbens 13a zu einer entsprechend vergrößerten oder verklei nerten axialen Bewegung des Abtriebskolbens 13b. Beim gezeig ten Beispiel ist die Fläche des Abtriebskolbens 13b ver gleichsweise kleiner, sodass sich auf der Abtriebsseite b ein entsprechend vergrößerter Hub SB ergibt, wie hier durch die größere Länge des Pfeils angedeutet ist. Unter der genannten axialen Bewegungsrichtung der Kolben soll hier jeweils eine Bewegung entlang der lokalen Längsachse A verstanden werden. Beim Beispiel der Figur 1 fällt diese Achse für die beiden Kolben zu einer gemeinsamen Längsachse A zusammen (was jedoch bei anderen Ausführungsformen nicht unbedingt erforderlich ist) . Die mechanische Masse ist an verschiedenen Stellen der Aktoreinrichtung symbolisch dargestellt und jeweils mit 20 bezeichnet .

Wie schon weiter oben beschrieben, liegt ein wesentlicher Nachteil eines solchen Kolbensystems darin, dass die Abdich tung der beiden Arbeitskammern 15a und 15b gegen die beiden beweglichen Kolben 13a und 13b schwierig ist. Die Schwierig keit der fluidischen Abdichtung wird durch Figur 2 näher il lustriert. Figur 2 zeigt eine Detailansicht für eine mögliche Variante des Antriebskolbens 13a der Figur 1. Gezeigt ist in etwa der in Figur 1 durch einen gestricheltes Oval markierte Bereich. Dies ist der Bereich, in dem der Antriebskolben 13a in axialer Richtung an einer Zylinderwand 23 vorbei gleitet, welche die Antriebskammer in seitlicher Richtung nach außen hin begrenzt. Bei der axialen Bewegung soll die Hydraulik flüssigkeit 7 möglichst innerhalb der ersten Arbeitskammer 15a verbleiben und nicht durch den Kolbenspalt hindurch in den (häufig offenliegenden) Bereich der Kolbenrückseite ge langen. Die Spaltbreite des Kolbenspalts ist in Figur 2 mit g bezeichnet. Diese Spaltbreite kann nicht beliebig klein ge wählt werden, damit sich der Kolben 13a innerhalb der Zylin derwand 23 in axialer Richtung gut bewegen lässt. In der Übersetzungseinheit der Figur 2 ist er allerdings dadurch lo kal verkleinert, dass zwei zusätzliche Dichtungselemente 25 zwischen dem Kolben 13a und der Zylinderwand eingefügt sind. Solche Dichtungselemente können helfen, um eine unerwünschte Leckage der Hydraulikflüssigkeit in die äußere Umgebung zu reduzieren. Sie führen jedoch häufig zu einer Beeinträchti gung in der Linearität und/oder in der Dynamik der Überset zungseinheit, da es beim Betrieb zu einem ständigen Wechsel zwischen Haftreibungs-Zuständen und Gleitreibungs-Zuständen zwischen dem Kolben 13a und der Zylinderwand 23 kommt. Daher ist es vorteilhaft, solche zusätzlichen Dichtungselemente 25 nach Möglichkeit zu vermeiden. Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Aktoreinrichtung 1 nach dem Stand der Technik. Auch hier ist ein Aktor 3 mechanisch in Serie zu einer hydraulischen Über setzungseinheit 5 angeordnet. Auch hier weist die hydrauli sche Übersetzungseinheit eine Antriebskammer 11a und eine Ab triebskammer 11b auf, wobei die beiden Arbeitsvolumina dieser Kammern durch eine Hydraulikleitung 16 gekoppelt sind. Im Unterschied zur vorhergehenden Variante sind hier die beiden Arbeitskammern 15a und 15b durch zwei zugeordnete Balgelemen te begrenzt, nämlich einen Antriebsbalg 31a und einen Ab triebsbalg 31b. Diese beiden Antriebsbälge ersetzen von ihrer Funktion her die beiden Kolben aus der Übersetzungseinheit der Figur 1. Entsprechend ist auf der Antriebsseite a der Ak tor 3 an eine Endplatte des Antriebsbalgs 31a gekoppelt. Ein entsprechender Hub SA führt zu einer Streckung oder Stauchung des Antriebsbalgs, und somit zu einer Volumenänderung der ersten Arbeitskammer 15a. Durch die fluidische Kopplung führt dies zu einer entsprechenden Volumenänderung in der zweiten Arbeitskammer 15b. Dies führt zu einer entsprechenden Stre ckung oder Stauchung des Abtriebsbalgs 31b und somit zu einem Hub SB auf der Abtriebsseite b, welcher auf einen Abtriebs körper 35 übertragen werden kann.

Bei einem solchen Balgsystem ist das Risiko der Leckage der Hydraulikflüssigkeit 7 deutlich reduziert. Allerdings ergeben sich die weiter oben beschriebenen Nachteile, vor allem in Bezug auf die verringerte Steifigkeit und Dynamik des Sys tems. Auch eine Temperaturkompensation ist hier nicht mög lich. Bei einer Temperaturerhöhung steigt daher der Druck im Gesamtsystem an.

In Figur 4 ist eine schematische Darstellung einer Aktorein richtung 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin dung gezeigt. Auch diese Aktoreinrichtung 1 weist einen Aktor 3 und eine mechanisch dazu in Serie angeordnete hydraulische Übersetzungseinheit 5 auf. Das grundlegende Wirkungsprinzip dieser erfindungsgemäßen Übersetzungseinheit 5 ist ähnlich wie bei der Übersetzungseinheit der Figur 1: Auch hier wird der Hub SA von einer Antriebsseite a durch das hydraulisch gekoppelte Zusammenspiel zweier Kolben 13a und 13b in einen Hub SB auf der Abtriebsseite b übersetzt. Auch hier wird das Übersetzungsverhältnis durch das Verhältnis der hydraulischen Flächen der beiden Kolbenkörper bestimmt. Auch hier bildet die erste Arbeitskammer 15a einen durch die Kolbenbewegung variierbaren Teilbereich der Antriebskammer 11a aus, und die zweite Arbeitskammer 15b bildet einen durch die dortige Kol benbewegung variierbaren Teilbereich der Abtriebskammer 11b aus .

Im Unterschied zur Übersetzungseinheit der Figur 1 sind hier jedoch die rückseitigen Volumina der beiden Kammern 11a und 11b gekapselt ausgeführt. Mit anderen Worten ist jede der beiden Kammern 11a beziehungsweise 11b durch den Kolben in eine Arbeitskammer 15a beziehungsweise 15b und eine Rücksei tenkammer 17a beziehungsweise 17b getrennt. Die beiden Rück seitenkammern sind dabei jeweils fluidisch gegen die äußere Umgebung gekapselt. Sie sind jeweils zumindest teilweise durch ein Balgelement 19a beziehungsweise 19b mit variabler axialer Länge begrenzt. Im gezeigten Beispiel ist jeweils ein Teil der Seitenwand der betreffenden Rückseitenkammer durch einen solchen Balg gebildet. Dieser Balg ermöglicht, dass die Rückseitenkammer gekapselt sein kann und dass trotzdem ein Volumenausgleich bei der Bewegung des jeweiligen Kolbens stattfinden kann. Beim Beispiel der Figur 4 ist sowohl die Antriebskammer 11a als auch die Abtriebskammer 11b mit einer solchen flexibel gekapselten Rückseitenkammer realisiert. Prinzipiell ist es aber im Rahmen der vorliegenden Erfindung ausreichend, wenn wenigstens eine der beiden Kammern 11a oder 11b auf die beschriebene Weise ausgestaltet ist.

Figur 5 zeigt eine Detailansicht der Aktoreinrichtung der Fi gur 4 im Bereich der Antriebskammer 11a, um die erfindungsge mäße Ausgestaltung mit der flexibel gekapselten Rückseiten kammer 17a näher zu verdeutlichen. Der erste Kolben 13a ist in einen Kolbenkörper 22 und einen Kolbenbolzen 21a unter teilt. Der Kolbenbolzen 21a bildet wiederum den Antriebskör- per der Übersetzungseinheit. Der Kolbenkörper 22 unterteilt die Antriebskammer 11a in eine Arbeitskammer 15a und eine Rückseitenkammer 17a, sodass sich das Volumen der Arbeitskam mer 15a bei einer Bewegung des Kolbens ändert. Auch das Volu men der Rückseitenkammer 17a würde sich bei einer starren Ausgestaltung der seitlichen Begrenzungswand ändern. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist jedoch die seitliche Be grenzungswand in eine gerade Zylinderwand 23 (im Bereich des Kolbenkörpers) und in ein seitlich begrenzendes Balgelement 19a (in dem vom Kolbenkörper abgewandten Teil der Rückseiten kammer) unterteilt. Dieses Balgelement 19a ist so flexibel, dass es in seiner axialen Länge variabel ist. Bei einer Ände rung der axialen Länge sollte sich die Querschnittsfläche des Balgelements möglichst wenig ändern. Auf der von dem Kolben körper 22 abgewandten Seite ist das Balgelement 19a mit einer Endplatte 33 verbunden. Diese Endplatte 33 ist wiederum mit dem Kolbenbolzen 21a verbunden, welche durch sie hindurchge führt ist. Diese Verbindung 34 zwischen Kolbenbolzen 21a und Endplatte 33 ist so ausgeführt, dass sie einerseits fluid dicht ist und dass andererseits die beiden Elementen nicht in axialer Richtung gegeneinander bewegt werden können. Durch diese starre Verbindung wird erreicht, dass das Balgelement 19 bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens gestreckt wird und bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens gestaucht wird. Dieser axiale Längenausgleich führt zu dem beschriebenen Volumenaus gleich der Rückseitenkammer 17a bei einer Bewegung des Kol bens .

Wenn die hydraulische Fläche des Balgelements 19a gut genug an die hydraulische Fläche der Zylinderwand 23 angepasst ist (wobei die Fläche des Bolzens 21a jeweils hydraulisch nicht wirksam ist) und wenn gleichzeitig die rein axiale Flexibili tät des Balgelements ausreichend hoch ist, kann auf weitere Maßnahmen zum Volumenausgleich der Rückseitenkammer verzich tet werden. Es können jedoch auch weiteren Maßnahmen zum Vo lumenausgleich ergriffen werden, wie dies in der Figur 6 für ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt ist: Figur 6 zeigt eine Aktoreinrichtung 1, deren hydraulische Überset- zungseinheit 5 im Wesentlichen ähnlich wie beim Beispiel der Figur 4 ausgestaltet ist. Auf die Darstellung der mechani schen Massen 20 ist hier der Übersichtlichkeit halber zum Teil verzichtet worden. Im Unterschied zur Figur 5 sind je doch hier die beiden Rückseitenkammern 17a und 17b durch eine zusätzliche Leitung 37 fluidisch mit einer Vorratskammer 41 gekoppelt, welche ebenfalls mit der Hydraulikflüssigkeit 7 befüllt ist. Auch diese Vorratskammer ist nach außen hin durch ein Balgelement 43 begrenzt, sodass das Volumen der Vorratskammer variabel ist. Auf der von der Leitung 37 abge wandten Seite des Balgelements 43 ist hier eine Deckplatte 45 angeordnet, mithilfe derer auch an der Vorratskammer ein Hub SR eingestellt werden kann. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass die Vorratskammer nicht nur unerwünschte Volu menänderungen der Rückseitenkammer ausgleichen kann, sondern dass sie auch gezielt zu einer Vorspannung des Systems ver wendet werden kann. So kann die Vorratskammer 41 durch Ein stellung einer vorgegebenen Hubposition SR im Bereich der Deckplatte 45 mit einem Druck beaufschlagt werden. Wenn gleichzeitig der Abtriebskörper 21b mit einer entsprechenden Gegenkraft beaufschlagt wird, kann mit diesem voreingestell ten Druck bewirkt werden, dass der Abtriebskörper 21b auf ei ne bestimmte vorgegebene Hubposition SA voreingestellt werden kann. Eine Gegenkraft am Abtriebskörper 21b kann wiederum beispielsweise über eine zusätzliche Feder oder auch über die Steifigkeit des Balgs 19b eingestellt werden.

Die axial bewegliche Anordnung des Kolbens 13a innerhalb der Zylinderwand 23 kann ähnlich ausgestaltet sein wie bei der Detailansicht der Figur 2, allerdings hier ohne die dort ein gezeichneten zusätzlichen Dichtungselemente. Es soll also insbesondere bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ein Kol benspalt mit einheitlicher Spaltbreite g vorliegen. Durch den Kolbenspalt kann Hydraulikflüssigkeit von der Arbeitskammer 15a in die gekapselte Rückseitenkammer 17a lecken, aber nicht in die äußere Umgebung. Die hydraulische Übersetzungseinheit kann also insgesamt fluiddicht ausgeführt sein. Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Aktorein richtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfin dung. Die Aktoreinrichtung der Figur 7 weist zwei zueinander symmetrisch ausgestaltete Teilsysteme auf, welche jeweils ähnlich wie beim Beispiel der Figur 6 ausgestaltet sein kön nen. Die Aktoreinrichtung 1 weist also zwei einzelne Aktoren 3 auf, welche mechanisch parallel zueinander wirken. Diese beiden Aktoren 3 sind jeweils mit einer zugeordneten hydrau lischen Übersetzungseinheit mechanisch in Serie geschaltet. Beim gezeigten Beispiel sind die einzelnen hydraulischen Übersetzungseinheiten fluidisch nicht miteinander gekoppelt. Alternativ könnten sie jedoch prinzipiell auch fluidisch ge koppelt sein, beispielsweise über eine Kopplung der beiden Vorratskammern 41 oder auch durch eine Ausgestaltung mit ei ner gemeinsamen Vorratskammer. Die beiden Teilsysteme 71 und 72 der Aktoreinrichtung sind hier mechanisch parallelgeschal tet. Die beiden Abtriebskörper 21b sind so ausgestaltet, dass durch gleichzeitige und gleichgerichtete Ansteuerung der bei den Aktoren gleichzeitig ein gleichgerichteter Hub SB bei den beiden Abtriebskörpern 21b erzeugt wird. Beim Beispiel der Figur 7 sind die beiden Abtriebskörper 21b gemeinsam mit ei nem übergeordneten Abtriebselement 75 gekoppelt. So kann er reicht werden, dass für die Bewegung des übergeordneten Ab triebselements 75 eine im Vergleich zu der Bewegung der ein zelnen Abtriebskörper 21b in etwa verdoppelte mechanische Energie zur Verfügung steht.

Bezugszeichenliste

1 Aktoreinrichtung

3 Aktor

5 hydraulische Übersetzungseinheit

7 Hydraulikflüssigkeit

11a erste Kammer (Antriebskammer)

11b zweite Kammer (Abtriebskammer)

13a erster Kolben (Antriebskolben)

13b zweiter Kolben (Abtriebskolben)

15a erste Arbeitskammer

15b zweite Arbeitskammer

16 Hydraulikleitung

17a erste Rückseitenkammer

17b zweite Rückseitenkammer

19a erstes Balgelement

19b zweites Balgelement

20 mechanische Masse

21a erster Kolbenbolzen (Antriebskörper)

21b zweiter Kolbenbolzen (Abtriebskörper)

22 Kolbenkörper

23 Zylinderwand

25 Dichtungselement

31a Antriebsbalg

31b Abtriebsbalg

33 Endplatte

34 Verbindungsstelle

35 Abtriebskörper

37 Leitung

41 Vorratskammer

43 Balgelement

45 Deckplatte

71 erstes Teilsystem

72 zweites Teilsystem 75 übergeordnetes Abtriebselement

A Kolbenachse

a Antriebsseite der Hydraulikeinheit b Abtriebsseite der Hydraulikeinheit g Kolbenspalt

SA Hub auf der Antriebsseite

SB Hub auf der Abtriebsseite

SR Hub an der Vorratskammer