Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb mit hydrau¬ lischer Verstärkung bestehend aus einem Hydraulikzylinder, dessen Kolben mit einem ersten Schraubgetriebe, welches eine mechanische Rückführung bildet, verbunden ist, einem in der Längsachse des ersten Schraubtriebes angeordneten Steuerventil für das Druckmedium, wobei der Steuerventil¬ kolben über ein Stellglied verschiebbar und dieses Stell¬ glied an einem Ende über einen zweiten Schraubtrieb mit dem ersten verbunden ist, und einem auf das Stellglied einwir- kenden Stellantrieb sowie eine Verwendung dieses Linearan¬ triebes für den Antrieb einer Brennstoffeinspritzpumpe und eine Verwendung für den Antrieb der Ein- und Auslassventile an Verbrennungskraftmaschinen.

Aus der CH-PS 594 141 ist ein derartiger Linearantrieb mit hydraulischer Verstärkung bekannt, wobei die dargestellte Einrichtung als Linearverstärker bezeichnet wird. Dieser Antrieb weist einen Hydraulikzylinder auf, dessen Kolben¬ stange Kräfte direkt auf zu bewegende Maschinenteile über- trägt. Im Kolben des Hydraulikzylinders ist ein Schraub¬ trieb angeordnet, dessen Mutter mit dem Kolben und dessen Spindel mit dem Steuerkolben eines Steuerventils verbunden ist. In einer der dargestellten Ausführungsformen ist die Spindel des Schraubtriebes zweiteilig ausgeführt, wodurch sich eine Reduktion der rotierenden Massen ergibt und der zweite Schraubtrieb gleichzeitig eine Ueberlastsicherung bildet. Die Steuerbewegungen werden durch einen elektrisch angetriebenen Schrittschaltmotor erzeugt, welcher die Spin-

del des Schraubtriebes in Rotation versetzt. Die rotierende Spindel schraubt sich in die Mutter hinein oder heraus und bewegt dadurch den auf ihr gelagerten Steuerkolben des Steuerventils. Dadurch wird der Oel-Zu- bzw. -Abfluss zum Hydraulikzylinder geregelt und der Hydraulikkolben in

Bewegung versetzt. Die Erzeugung der Drehbewegung am Elek¬ tromotor benötigt nur geringe Energie und bewirkt trotzdem am Hydraulikkolben grosse Kräfte. Zum Ausgleich der Axial¬ bewegungen zwischen dem Rotor des elektrischen Schrittmo- tores und der Spindel des Schraubtriebes muss eine Kupplung zwischen diese Elemente geschaltet werden, welche Axialver¬ schiebungen der Spindel zulässt. Diese Kupplung hat den Nachteil, dass die Masse, welche vom Motor in Rotation ver¬ setzt werden muss, erheblich erhöht wird. Damit die Genau- igkeit der üebertragung der Schaltbewegung vom Motor auf die Spindel gewährleistet bleibt, muss die Kupplung gegen Verdrehung möglichst starr ausgebildet sein, was mit erheb¬ lichen Schwierigkeiten verbunden ist. Durch die raschen und häufigen Schaltvorgänge wird die Kupplung sehr stark bela- stet, was zu einer raschen Abnützung und zu einem Verlust der Genauigkeit der Bewegungsübertragung führt. Bei schnel¬ len Antriebsvorgängen, wie sie z.B. beim Antrieb von Brenn¬ stoffeinspritzpumpen und Ventilen bei Verbrennungskraft¬ maschinen auftreten, und Schaltzeiten im Bereiche von Se- kundenbruchteilen vermögen die elektrischen Schrittschalt¬ motoren in vielen Fällen die Schaltzeiten nicht einzuhal¬ ten. Verbesserungen sind durch aufwendige technische Mass- nahmen möglich, führen jedoch zu sehr teuren Antrieben, welchen weiterhin der Nachteil der geringen Lebensdauer anhaftet.

Die Verwendung eines Linearantriebes mit hydraulischer Ver¬ stärkung zum hydraulischen Antrieb einer Brennstoffein¬ spritzpumpe an einer Verbrennungskraftmaschine ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 31 00 725 bekannt. Bei diesem Antrieb wird im Linearantrieb eine einteilige Spindel ver¬ wendet, wodurch der Antrieb ausserordentlich störanfällig

wird. Wenn der Hydraulikkolben infolge Ueberlast oder Aus¬ nutzung des gesamten Bewegungsweges ansteht, wird der elek¬ trische Antriebsmotor überlastet und eventuell die Spindel oder der Motor beschädigt. Steht der Hydraulikkolben still, so kann der Steuerkolben des Steuerventiles nur mittels des elektrischen Antriebsmotores, bzw. durch Rotation der Spin¬ del in eine andere Schaltstellung gebracht werden, und eine selbsttätige Rückstellung z.B. in die O-Lage ist nicht mög¬ lich. Diese Anordnung ist insbesondere bei Hubbewegungen des Hydraulikkolbens gegen einen festen Anschlag ungeeig¬ net, da sie den Steuerantrieb unzulässigen Belastungen aus¬ setzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearantrieb mit hydraulischer Verstärkung zu schaf¬ fen, bei welchem die Bewegungswege der Steuerelemente ög- liehst klein sind, zwischen Stellantrieb und Spindel keine Kupplung mit Axialausgleich notwendig ist, Stellantriebe mit hoher Lebensdauer und sehr kurzen Schaltintervallen einsetztbar sind, und bei welchem der Hydraulikkolben gegen feste Anschläge gefahren werden kann. Der Antrieb soll im weiteren eine mechanische Begrenzung der oberen und unteren Haltestellung des Hydraulikkolbens ohne elektrische Posi¬ tionsmessung ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Stellantrieb ein translatorisch bewegtes Wirkelement aufweist, dieses Wirkelement mit dem Stellglied verbunden und gemeinsam mit diesem in Richtung der Stellgliedachse verschiebbar, das Stellglied unabhängig vom Stellantrieb um die Achse drehbar, am Stellglied ein mit diesem um die Ach¬ se drehbarer Hebel befestigt und am Gehäuse des Linearan¬ triebes ein im Drehbereich des Hebels verstellbares An¬ schlagselement angeordnet ist.

Bei diesem erfindungsgemässen Linearantrieb wird vom Stell¬ antrieb bzw. von dessen translatorisch bewegtem Wirkelement

eine in Richtung der Achse des Linearantriebes wirkende Kraft erzeugt, welche auf das Stellglied wirkt. Infolge dieser Kraft dreht sich die Spindel des zweiten Schraub¬ triebes und bewirkt dadurch eine Verschiebung des Stell- gliedes in der Längsachse und gleichzeitig eine Verschie¬ bung des Steuerventilkolbens. Der Steuerventilkolben gibt den Zufluss von Drucköl zum Hydraulikkolben frei, wodurch dieser ebenfalls axial in Bewegung gesetzt wird. Die axiale Bewegung des Hydraulikkolbens bewirkt eine Drehbewegung des ersten Schraubtriebes, wobei diese Drehbewegung des ersten Schraubtriebes auf den zweiten Schraubtrieb übergeführt wird. Da das Stellglied unabhängig vom Stellantrieb um sei¬ ne Längsachse drehbar ist, dreht sich das Stellglied mit der Spindel des ersten Schraubtriebes solange die vom Stellantrieb erzeugte Axialkraft aufrecht erhalten wird. Sobald diese Axialkraft weggenommen wird, bewirkt die Dre¬ hung des ersten Schraubtriebes über den zweiten Schraub¬ trieb eine Rückstellung des Stellgliedes und damit des Steuerventilkörpers in die Ausgangslage. Dadurch bleibt der Hydraulikkolben selbsttätig in seiner Position stehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Schraubtrieb ein Kugelgewindetrieb, wobei die drehbar im Antriebsgehäuse gelagerte Mutter dieses Kugelgewindetriebes einerseits fest mit der Spindel des ersten Schraubtriebes verbunden ist und anderseits das Ende des Stellgliedes mit der an diesem Ende angeordneten Kugelgewindespindel auf¬ nimmt. Der Kugelgewindetrieb ermöglicht eine besonders leichtgängige translatorische und rotative Bewegung des Stellgliedes. Dadurch müssen vom Stellantrieb nur sehr geringe Axialkräfte in Richtung der Stellgliedachse aufge¬ wendet werden, um eine Drehbewegung der Spindel des zweiten Schraubtriebes zu erzeugen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass am Stellglied als Stellantrieb eine doppeltwirkende Kolbenzylindereinheit angeordnet ist und

diese Einheit Axialbewegungen des Stellgliedes erzeugt. In¬ folge der geringen Axialkräfte, welche für die Verschiebung des Stellgliedes notwendig sind, kann diese Kolbenzylinder¬ einheit sehr klein ausgeführt werden, wodurch ausserordent- lieh kurze Schaltintervalle ermöglicht werden und trotzdem die für derartige Steuerventile bekannten hohen Lebens¬ dauerwerte erhalten bleiben. Die Ansteuerung der doppelt¬ wirkenden Kolbenzylindereinheit erfolgt in bekannter Weise durch ein elektrohydraulisches Steuerventil, welches Steu- erimpulse von bekannten Einrichtungen erhält.

Eine weitere Verbesserung des Linearantriebes lässt sich dadurch erreichen, dass das Wirkelement des Stellantriebes eine Nockenwelle ist und das dem Schraubtrieb entgegenge- setzte Ende des Stellgliedes mindestens teilweise an der Steuerfläche der Nockenwelle anliegt. Im weiteren ist am Stellglied eine Feder angeordnet, welche in Achsrichtung entgegen der vom zweiten Schraubgetriebe durch das Ein¬ schrauben erzeugten Linearbewegung wirkt und diese Feder einerseits am Stellglied und anderseits an einem festen Auflager angelenkt ist. Da die axialen Schaltwege des Steuerventilkolbens und die Kräfte, welche für die 'Erzeu¬ gung dieser axialen Bewegungen notwendig sind, relativ klein sind, kann die Nockenwelle klein und mit geringer Masse ausgebildet werden. Bei Verwendung einer Nockenwelle als einziges Wirkelement ist die Schaltfunktion des Steuer¬ ventilkolbens durch die Form des Nockens und die Geschwin¬ digkeit der Drehbewegung der Nockenwelle mechanisch vorge¬ geben. Wird zwischen Nockenwelle und Stellglied ein zusätz- liches Schaltelement eingebaut, dient die Nockenwelle neben der auf das Stellglied als Stellantrieb doppeltwirkenden Kolbenzylindereinheit als Notantrieb oder kann als allei¬ niges Stellantrieb dienen. Dieser Notantrieb wird dann ein¬ geschaltet, wenn die elektrische Steuerung der Kolbenzylin- dereinheit ausfällt. Die am Stellglied angeordnete Feder ist so bemessen, dass das Stellglied bei Wegnahme der Axialkraft mechanisch zurückgefahren wird. Dabei wird der

Steuerventilkolben so verschoben, dass der Hydraulikkolben zurückfährt, wobei die Spindeln des ersten und des zweiten Schraubtriebes gemeinsam in gleiche Richtung drehen. Dabei dreht sich der am Stellglied angeordnete Hebel um die Stellgliedachse, bis er am verstellbaren Anschlagselement ans össt. Von diesem Moment an erzeugt der zweite Schraub¬ trieb eine Axialbewegung des Stellgliedes, durch welche der Steuerventilkolben in seine neutrale Lage gebracht wird. Dadurch wird auch der Hydraulikkolben gestoppt und in dieser Position gehalten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Nockenwelle und dem Ende des Stellelementes ein zusätz¬ liches quer zur Achse verschiebbares Schalt- und Steuer- element eingebaut und dieses Schaltelement liegt mit einer Laufrolle auf der Steuerfläche der Nockenwelle auf. Dieses Steuerelement ermöglicht einerseits die Zu- und Wegschal- fcung der Nockenwelle und anderseits die Modulation der Steuerbewegung, welche durch den Nocken an der Nockenwelle erzeugt wird. Dazu weist das quer zur Achse verschiebbare Schalt- und Steuerelement einen Bereich mit zu- bzw. ab¬ nehmender Dicke auf. Durch das Verschieben des Schaltele¬ mentes quer zur Achse wird auch die Laufrolle und damit deren Auflagepunkt am Nocken verschoben. Die Folge ist eine Veränderung der vom Nocken erzeugten Axialbewegung, d.h. eine Modulation.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied und die Hydrau- likeinheit mit je einer Messeinrichtung zur Feststellung der Position in Achsrichtung verbunden sind. Diese Messein¬ richtungen ermöglichen die Kontrolle der momentanen Be- triebszustände und eine Anpassung an allfällige Erforder¬ nisse über die Stelleinrichtung.

Eine Verbesserung des Linearantriebes lässt sich auch da¬ durch erreichen, dass parallel zum Steuerelement ein mecha-

nisch angesteuerter Steuerschieber angeordnet ist, die beiden Druckmittelausgänge dieses Schiebers in die Zylin¬ derbohrung münden und den Kolben der Kolben-/Zylinderein¬ heit mit Druckmittel beaufschlagen und das mechanische Schaltelement dieses Steuerschiebers mit dem Steuerelement und der Nockenwelle zusammenwirkt. Diese Ausführungsform ist eine noch kompaktere Konstruktion und ermöglicht die Einsparung von Baulänge. Zudem wird die Masse, welche vom Nocken bewegt werden muss weiter reduziert, was zu einer zusätzlichen und erheblichen Reduktion der Nockenkräfte führt.

Eine weitere Verbesserung der Bewegungsabläufe des An¬ schlagelementes im Linearantrieb lässt sich dadurch erwir- ken, dass das Anschlagelement über eine Zahnstange ver¬ stellbar ist, an der Zahnstange mindestens ein federbela¬ stetes Bremsmittel angeordnet ist, in der Position in wel¬ cher der Hebel am Anschlagelement anliegt das Bremsmittel die Zahnstange blockiert, und das Bremsmittel mit einem Kolben und dessen Kolbenraum mit der Druckmittelbohrung zur Zylinderbohrung verbunden ist.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung stellen die Verwendung des erfindungsgemässen Linearantriebes für den Antrieb von Brennstoffeinspritzpumpen oder Ein- bzw. Auslassventilen an Verbrennungskraftmaschinen dar. Bei dieser Verwendung sind sehr kurze Schaltzeiten bei gleich¬ zeitig ausserordentlich langer Lebensdauer der Einrichtung gefordert. Bei Ausfall der elektrischen Steuerung sind mechanische Notlaufsteuerungen vorteilhaft, welche beim erfindungsgemässen Linearantrieb gegeben sind. Das Steuer¬ ventil und der Hydraulikkolben sind dabei in bekannter Weise an die Bedürfnisse der Verwendung anzupassen.

Der erfindungsgemässe Linearantrieb findet im weiteren

Anwendung bei Maschinen und Antrieben, bei welchen bereits der als Stand der Technik beschriebene Antrieb gemäss CH-PS

594 141 Verwendung findet. Die beschriebenen Vorteile las¬ sen sich auch bei diesen weiteren Verwendungen ausnutzen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Linearantrieb mit hydraulischer Verstärkung und Stellantrieb in vereinfachter Darstellung, Fig. 2 einen Teilschnitt quer zur Längsachse des Stell¬ antriebes gemäss Figur 1 im Bereiche des An¬ schlagelementes, Fig. 3 einen vereinfachten Längsschnitt durch eine Ein¬ spritzpumpe einer Wärmekraftmaschine mit ange- bautem Linearantrieb,

Fig. 4 den Endbereich des Linearantriebes gemäss Figur 1 mit einem zusätzlichen Steuerelement zwischen Nockenwelle und Stellglied in vereinfachter Dar¬ stellung. Fig. 5 den unteren Endbereich des Linearantriebes mit einem Teilschnitt und einem zusätzlichen Steuer¬ element.

Der in Figur 1 dargestellte Linearantrieb besteht aus einer Hydraulikeinheit 1 mit einem Kolben 2 und einem Zylinder 3. Eine Kolbenstange 15 ist aus dem Hydraulikzylinder 3 her¬ ausgeführt und wirkt mit dem zu bewegenden Maschinenelement zusammen. Diese Maschinenelemente, welche von der Kolben¬ stange 15 betätigt werden, sind in Figur 1 nicht darge- stellt. An der Wandung der Zylinderbohrung 16 ist eine Ver¬ drehsicherung 17 angeordnet, welche den Kolben 2 in Axial¬ richtung führt und dessen Drehung um die Längsachse verhin¬ dert. Im Zentrum des Hydraulikkolbens 2 ist ein erstes Schraubgetriebe 4 angeordnet, welches aus der Mutter 18 und der Spindel 19 besteht. Die Mutter 18 ist verdrehsicher im Kolben 2 befestigt.

An den Hydraulikzylinder 3 anschliessend ist ein an sich bekanntes Steuerventil 5 angeordnet. Die Endfläche 20 dieses Steuerventiles 5 bildet im gezeigten Beispiel den Abschlussflansch der Zylinderbohrung 16 des Zylinders 3. Im Gehäuse des Steuerventiles 5 ist ein in axialer Richtung verschiebbarer mit Ringnuten und Steuerkanten versehener Steuerkolben 6 angeordnet. Eine mit einer nicht darge¬ stellten Druckölquelle verbundene Eingangsleitung 21 führt über die Bohrungen 22 und 23 Drucköl in das Steuerventil 5 hinein und von dort je nach der Lage des Steuerkolbens 6 über die Bohrung 24 in die durch die Zylinderbohrung 16 ge¬ bildete Druckkammer der Hydraulikeinheit 1. üeber die Boh¬ rung 25 und die Ausgangsleitung 26 kann bei der richtigen Stellung des Steuerkolbens 6 Druckmittel aus der Zylinder- bohrung 16 über die Bohrung 24 abfliessen. Der Steuerkolben

6 ist auf einem Stellglied 7 gelagert, welches durch das Zentrum des Steuerkolbens 6 geführt ist. Dieses Stellglied

7 kann um seine Längsachse rotieren, wogegen der Steuerkol¬ ben 6 mittels der Verdrehsicherung 27 gegen Verdrehungen um die Achse gesichert ist. In axialer Richtung ist der Steu¬ erkolben 6 spielfrei am Stellglied 7 gelagert. An dem gegen die Hydraulikeinheit 1 gerichteten Ende des Steuerventils 5 ist die Mutter 28 eines Kugelgewindetriebes drehbar und ge¬ gen axiale Verschiebungen gesichert gelagert. Diese Mutter 28 ist Bestandteil eines zweiten Schraubtriebes 8 und ist fest mit der Spindel 19 des ersten Schraubtriebes 4 ver¬ bunden. Die zum zweiten Schraubtrieb 8 gehörende Kugelge¬ windespindel 29 ist am oberen Ende des Stellgliedes 7 be¬ festigt und fest mit diesem verbunden. Der Zwischenraum 30 zwischen dem Steuerkolben 6 und der Mutter 28 steht in Ver¬ bindung mit einer Bohrung 31, welche in eine nicht darge¬ stellte Leckageleitung führt. Am anderen Ende des Steuer¬ kolbens 6 ist das Stellglied 7 verlängert herausgeführt und wirkt mit den Wirkelementen des Stellantriebes 9 zusammen.

Der Stellantrieb 9 besteht im dargestellten Beispiel aus einer doppeltwirkenden Kolbenzylindereinheit 32 und einem

Steuerelement 33. Die Einheit 32 weist eine Zylinderbohrung 34, einen Kolben 10, welcher mit einer Kolbenstange 35 ver¬ bunden ist, sowie Bohrungen 36, 37 für die Zu- und Abfüh¬ rung von Druckmittel auf. Die Kolbenstange 35 ist am oberen Ende über ein Lager 38 spielfrei mit dem Stellglied 7 ver¬ bunden, und zwar so, dass sich das Stellglied 7 unabhängig von der Kolbenstange 35, welche das Wirkelement des Stell¬ antriebes 9 bildet, um die Längsachse drehen kann. Neben der Kolbenstange 35 ist ein Messensor 39 angeordnet, wel- eher die Position in Achsrichtung dieser das Wirkelement bildenden Kolbenstange 35 bzw. des Stellgliedes 7 fest¬ stellt und an das Steuerelement 33 übermittelt. Weitere Steuerimpulse werden dem Steuerelement 33 über die Steuer¬ leitung 40 zugeführt, üeber die Druckölleitungen 41 und 42 wird das zur Bewegung des Kolbens 10 benötigte Oel zu- und weggeführt. Ein weiterer Messensor 43 befindet sich an der Hydraulikeinheit 1, mittels welchem die Position des Hyd¬ raulikkolbens 2 festgestellt und die entsprechenden Mess¬ werte über die Leitung 44 an das Steuerelement 33 übermit- telt werden.

Zwischen dem Stellantrieb 9 und dem Steuerventil 5 ist am Stellglied 7 ein Element 45 mit einem sich radial er¬ streckenden Hebel 13 befestigt. Unterhalb dieses Elementes 45 ist im Gehäuse 46 eine um die Achse drehbare Büchse 47 mit einem Anschlagelement 14 gelagert. Diese Büchse 47 liegt auf dem Lager 48 auf und ist am Umfang mit einem Zahnrad 49 versehen, in welches eine Zahnstange 50 ein¬ greift. Diese Zahnstange 50 wird von einer in Figur 2 dargestellten Steuereinheit 51 angetrieben.

Ueber dem Element 45 ist eine Federführungstasse 52 ange¬ ordnet, welche auf dem Lager 53 so aufliegt, dass sie sich nicht um die Längsachse des Stellgliedes 7 dreht. An dieser Federführungstasse 52 ist eine Druckfeder 54 angeordnet, welche einerseits an der Tasse 52 und anderseits am festen Auflager 55 des Gehäuses anliegt. Sofern auf das Stellglied

7 keine Axialkraft einwirkt, stösst diese Feder 54 das Stellglied 7 und damit den Steuerkolben 6 in Achsrichtung von der Hydraulikeinheit 1 weg.

Als zusätzliches Wirkelement des Stellantriebes 9 ist un¬ terhalb der Kolbenzylindereinheit 32 eine Nockenwelle 11 mit einem Nocken 12 angeordnet. Die Kolbenstange 35 ist in diesem Bereiche aus dem Element 32 herausgeführt und bildet dadurch ein verlängertes Ende des Stellgliedes 7. Wird die Nockenwelle 11 betätigt, d.h. um ihre Achse verdreht, so liegt das Ende 56 der Kolbenstange 35 an der Steuerfläche des Nockens 12 auf und wird von diesem in axialer Richtung ausgelenkt. Dadurch wird auch das Stellglied 7 und der Steuerkolben 6 nach oben verschoben und in der Folge eine Hubbewegung des Hydraulikkolbens 2 eingeleitet.

Die Funktionsweise des Linearantriebes lässt sich anhand der Figur 1 in folgender Weise beschreiben. Der Steuerkol¬ ben 6 und der Hydraulikkolben 2, bzw. die Kolbenstange 15 befinden sich in der unteren Ausgangsstellung einer Hubbe¬ wegung. Ueber die Steuerleitung 40 erhält das Steuerelement 33 ein Startsignal für die Einleitung einer Bewegung. Das elektrohydraulische Steuerelement 33 öffnet den Zufluss von Druckδl zur Bohrung 37 und damit zum unteren Teil der Zy- linderbohrung 34 in der Kolbenzylindereinheit 32. Die auf den Kolben 10 und die Kolbenstange 35 wirkende Axialkraft ist in Richtung der Hydraulikeinheit 1 gerichtet. Diese Axialkraft wird über das Lager 38 auf das Stellglied 7 übertragen und wirkt damit auf die Spindel 29 des Kugelge- windetriebes 8. Die aufgebrachte Axialkraft wird hier min¬ destens teilweise in ein auf das Stellglied 7 wirkendes Drehmoment umgewandelt, da die Mutter 28 des Kugelgewinde¬ triebes 8 still steht. Als Folge der im Kugelgewindetrieb 8 herrschenden Kräfteverhältnisse schraubt sich die Spindel 29 in die Mutter 28 hinein und folgt damit der vom Kolben 10 im Stellglied 9 erzeugten translatorischen Bewegung. Da der Steuerventilkolben 6 spielfrei auf dem Stellglied 7 ge-

lagert ist, verschiebt sich dieser ebenfalls in Richtung der Hydraulikeinheit 1 und gibt dadurch den Zufluss von Drucköl aus den Bohrungen 22 und 23 zur Bohrung 24 und da¬ mit zur Zylinderbohrung 16 frei. Das auf den Hydraulikkol- ben 2 wirkende, unter Druck stehende Oel bewirkt eine Hub- bewegung der Kolbenstange 15. Dieser Bewegung in Axialrich¬ tung folgt auch die Mutter 18 des ersten Schraubtriebes 4, welche im Kolben 2 befestigt ist. Die in Axialrichtung fest gelagerte Spindel 19 wird dadurch in Rotation versetzt und dreht die Mutter 28 um die Längsachse. Die Steigungen der beiden Spindeln 19 und 29 sind gegenläufig, so dass sich der Hydraulikkolben 2 und der Steuerkolben 6 bei frei dre¬ henden Spindeln 19 und 29 in entgegengesetzter Richtung bewegen. Während der Hubbewegung des Kolbens 2 drückt je- doch das Wirkelement, bzw. der Kolben 10 des Stellgliedes 9, weiterhin gegen das Stellglied 7 und damit auf die Spindel 29 in der Mutter 28. Diese Kraft ist so gross, dass sich die Spindel 29 nicht zurückdrehen kann, wodurch auch der Steuerkolben 6 in der ausgelenkten Position verbleibt. Die Spindel 29 des Kugelgewindetriebes 8 dreht somit mit gleicher Geschwindigkeit wie die Mutter 28 um die Längs¬ achse. Dies wird durch die Lagerung des Stellgliedes 7 am Steuerkolben 6 und das Lager 38 am Ende der Kolbenstange 35 ermöglicht.

Im dargestellten Beispiel wird als Hydraulikkolben 2 ein einseitig wirkender Kolben verwendet. An der oberen Fläche des Kolbens sowie an der oberen Endfläche der Zylinderboh¬ rung 16 befindet sich eine Dämpfungsanordnung 57. Kurz bevor die Kolbenstange 15 vollständig ausgefahren ist, tritt diese Dämpfungsanordnung 57 in Funktion und bewirkt durch die Verdrängung des eingeschlossenen Oeles eine rasche Bremsung und Dämpfung des Kolbens 2. Erreicht der Kolben 2 den Bereich des oberen Totpunktes der Hubbewegung, wird die auf den Kolben 10 der Stelleinrichtung 9 wirkende Kraft abgebaut, indem die Druckbeaufschlagung unterbrochen, und die Bohrung 37 mit dem Rücklauf 42 verbunden wird. In-

folge einer Restdrehbewegung der Spindel 19, bzw. Mutter 28 und/oder infolge der Rückstellkraft der Feder 54, welche auf das Stellglied 7 wirkt, wird der Steuerkolben 6 vorerst in seine neutrale Position, und dann in die Rücklaufposi- tion gestellt. Dabei wird die Bohrung 24 mit der Bohrung 25 verbunden, und das sich in der Zylinderbohrung 16 befindli¬ che Oel kann in die Ausgangsleitung 26 abströmen. Mit der Kolbenstange 15 wirkt im gezeigten Beispiel eine Luftfeder zusammen, welche in Figur 1 nicht dargestellt ist, jedoch in Figur 3 ersichtlich ist. Diese Luftfeder drückt die

Kolbenstange 15, und damit den Kolben 2, in den Zylinder 3 zurück, d.h. gegen den Bereich des unteren Totpunktes. Durch diese Axialbewegung wird wiederum die Spindel 19 ver¬ dreht, wobei jetzt die von der Feder 54 erzeugte und auf das Stellglied 7 wirkende Axialkraft so bemessen ist, dass die Spindel 29 im Gleichlauf mit der Mutter 28 mitdreht. Dadurch wird gewährleistet, dass der Steuerkolben 6 in der¬ jenigen Position verbleibt, in welcher der Rücklauf offen ist. Gleichzeitig mit dem Stellglied 7 dreht sich auch das fest mit dem Stellglied 7 verbundene Element 45 mit dem

Hebel 13 um die Stellgliedachse. Diese Bewegung setzt sich so lange fort, bis der Hebel 13 am Anschlagelement 14 an¬ steht, und damit die Drehbewegung des Stellgliedes 7 unter¬ brochen wird. Sobald das Stellglied 7 nicht mehr synchron mit der _. Mutter 28 des Kugelgewindetriebes 8 mitdrehen kann, schraubt sich die Spindel 29 in die Mutter 28 hinein und verschiebt dadurch den Steuerkolben 6 in seine Ausgangs¬ lage. In der Ausgangslage des Steuerkolbens 6 sind sowohl die Eingangsleitung 21, wie auch die Ausgangsleitung 26 von der Bohrung 24 getrennt, und der Kolben 2 bleibt stehen, da aus der Zylinderbohrung 16 kein Druckmittel-Zu- oder -Weg- fluss mehr möglich ist. Da der Kolben 2 im Gegensatz zur Hubbewegung relativ langsam und unter geringer Krafteinwir¬ kung zurückfährt, können der Hebel 13 und das Anschlagele- ment 14 einfach und starr gestaltet sein. Infolge der di¬ rekten mechanischen Rückkoppelung über die Spindel 19 und das Stellglied 7 ist die Positionierung des Kolbens 2 sehr

genau und beliebig wiederholbar. Im gezeigten Beispiel wird der Hub des Kolbens 2, bzw. der Kolbenstange 15, vom oberen Totpunkt her bemessen, wobei der untere Totpunkt des Kol¬ bens 2 variabel ist. Dadurch ergibt sich für den Gesamthub des Kolbens 2 eine rein volumetrische Bemessung, welche weder von einem Zeitglied, noch von anderen fehlerbehafte¬ ten Messmitteln abhängig ist.

Das Anschlagelement 14 ist an der Büchse 47 angeordnet, welche um die Längsachse des Stellgliedes 7 verdrehbar ist. Dazu ist die Büchse 47 im Gehäuse 46 gelagert und liegt auf einem Lager 48 auf. Am Umfang der Büchse 47 befindet sich ein Zahnkranz 49, in welchen eine Zahnstange 50 eingreift. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, wird diese Zahnstange über - ^" __>eine Steuereinheit 51 angetrieben, welche am Gehäuse 46 ge¬ lagert ist. Die Steuereinheit 51 enthält einen entsprechen¬ den- bekannten Antrieb. Die- Steuereinheit 51 erhält die entsprechenden Steuersignale von einer nicht dargestellten zentralen Steuereinrichtung. An der Rückseite der Zahnstan- ge 50 ist ein Bremsmittel 92 angeordnet, mit welchem die Bewegung der Zahnstange 50 blockiert werden kann. Das Bremsmittel 92 wird durch die Tellerfeder 91 an die Zahn¬ stange 50 gepresst, so dass die Steuereinheit 51, welche limitierte Vorschubkräfte hat, die Zahnstange 50 während dem Anliegen des Hebels 13 am Anschlagelement 14 nicht ver¬ schieben kann. Sobald der Steuerkolbeπ 6 den Druck in die Bohrung 24 freigibt, wird über die Bohrung 94 auch der Kol¬ benraum 93 mit Druck beaufschlagt, so dass der Kolben 90 den Bremsstift von der Zahnstange 50 abhebt und die Steuer- einheit 51 bis zum Rückhub die neue Position des Anschlag¬ elementes 14 einstellen kann. Normalerweise ist die Stei¬ gung der Spindel 19 und der Hub des Kolbens 2 so bemessen, dass das Anschlagelement 14 im Bereiche von einer Umdrehung um die Achse- verstellbar ist. Bei grδsseren Hubbewegungen, oder bei anders gewählten Uebersetzungsverhältnissen im

Schraubtrieb 4, kann die Büchse 47 mit Hilfe der Steuerein¬ heit 51 auch Teile von, oder mehrere zusätzliche Umdrehun-

gen durchführen, um in der gewünschten Position wieder festgestellt zu werden.

Die in Figur 1 dargestellten Messensoren 43 und 39 dienen der Ueberwachung der korrekten Position des Hydraulikkol¬ bens 2 und des als translatorisches Wirkelement wirkenden Kolbens 10 in der Stelleinrichtung 9. Diese Einrichtungen dienen der Optimierung un zusätzlichen Verfeinerung des Funktionsablaufes dieser Einrichtung. Im Notfalle kann die hier dargestellte Einrichtung auch bei Ausfall der elektri¬ schen Mess- und Steuereinrichtungen betrieben werden, wenn wie in Figur 1 dargestellt eine Nockenwelle 11 mit einem Nocken 12 zur Ansteuerung eingebaut wird. Dabei wirkt der Steuernocken 12 mit der Steuerfläche auf das Ende 56 der Kolbenstange 35, welche eine Verlängerung des Stellgliedes 7 bildet. Der Nocken 12 lenkt das Stellglied 7 nach oben aus, und die auf die Spindel 29 des Kugelgewindetriebes 8 wirkende Kraft bewirkt ein Einschrauben des Stellgliedes 7, und damit eine Verstellung des Steuerkolbens 6 in diejenige Position, in welcher Drucköl in die Hydraulikeinheit 1 ein¬ gebracht wird. Der übrige Funktionsablauf entspricht den oben beschriebenen Schritten. Sobald der Nocken 12 nicht mehr am Ende 56 der Kolbenstange 35 anliegt, d.h. dessen Bewegung wieder freigibt, bewirkt die Druckfeder 54 wie ebenfalls bereits weiter oben beschrieben, die Rückstellung des Steuerkolbens 6, und damit den Rückhub des Hydraulik¬ kolbens 2. Diese Arbeitszyklen lassen sich beliebig oft wiederholen, wobei auch die Hubverstellung über die Steuer¬ einheit 51 mechanisch möglich ist.

In Figur 3 ist eine Verwendung des erfindungsgemässen Linearantriebes gemäss Figur 1 in Verbindung mit einer Brennstoffeinspritzpumpe 61 für eine Wärmekraftmaschine dargestellt. Die Brennstoffeinspritzpumpe 61 besteht dabei aus einem Pumpenkolben 63, welcher in einer Zylinderbüchse 64 geführt ist. Die Zylinderbüchse 64 ist ihrerseits im Gehäuse 62 der Einspritzpumpe 61 angeordnet und abgestützt.

Das untere Ende 75 des Pumpenkolbens 63 ist mit einem Kol¬ ben 74 verbunden, welcher Bestandteil der Luftfeder 58 ist. Diese Luftfeder 58 verfügt über bekannte Druckluftzulei¬ tungen und Druckbegrenzungseinrichtungen, welche nicht dar- gestellt sind. An den Kolben 74 der Druckluftfeder 58 ist die Kolbenstange 15 der Hydraulikeinheit 1 des Linearan¬ triebes angelenkt. Das Gehäuse 62 der Einspritzpumpe 61 ist fest und starr mit dem Zylinder 3 der Hydraulikeinheit 1 verbunden. Dadurch ist gewährleistet, dass Bewegungen der Kolbenstange 15 ohne Fehler auf den Kolben 74 und damit auf den Pumpenkolben 63 der Einspritzpumpe 61 übertragen wer¬ den.

Der Pumpenkolben 63 der Einspritzpumpe 61 ist in Richtung der Längsachse 76 der Einspritzpumpe verschiebbar, wobei die Endfläche 68 den Zylinderraum 65 begrenzt. In diesen Zylinderraum 65 ragt das untere Ende 67 eines Ventilkörpers 66. Der Ventilkörper 66 verfügt über einen Ventilsitz 77, über welchen der Zylinderraum 65 mit der Einlassbohrung 69 bzw. der Auslassbohrung 70 verbunden oder von diesen abge¬ trennt wird. Im oberen Teil 73 der Einspritzpumpe 61 sind weiter nicht dargestellte, jedoch bekannte Einrichtungen angeordnet, welche der Steuerung und der Bewegung des Ven¬ tilkörpers 66 dienen. Im Zentrum des Ventilkörpers 66 ist eine Bohrung 71 angeordnet, über welche Drucköl aus dem

Zylinderraum 65 zu einer Druckleitung 72 geführt wird. Die¬ se Druckleitung 72 ist mit einer Einspritzdüse eines Ver- brennungskraftmotores verbunden und führt dieser Brennstoff unter hohem Druck zu. Die Brennstoffmenge, welche pro Ar- beitshub vom Pumpenkolben 63 gefördert und in die Drucklei¬ tung 72 ausgestossen wird, wird dabei volumetrisch dosiert. Im oberen Totpunkt des Pumpenkolbens 63 stösst die Endflä¬ che 68 des Pumpenkolbens 63 an das untere Ende 67 des Ven¬ tilkörpers 66 und hält in dieser Lage den Ventilsitz 77 of- fen. Die Position des oberen Totpunktes ist somit genau be¬ stimmt und bleibt sich bei allen Betriebszuständen gleich. Die Position des unteren Totpunktes des Pumpenkolbens 63

ist je nach der Grosse des gewünschten Ausstossvolumens von Brennstoff variabel, und zwar mit Hilfe der zu Figur 1 be¬ schriebenen Funktionsweise des erfindungsgemässen Linearan¬ triebes.

In Figur 4 ist die Einrichtung dargestellt, mittels welcher die als Wirkelement eingesetzte Nockenwelle 11 dem Stell¬ antrieb zugeschaltet und die Hubbewegung des Nockens 12 gesteuert werden kann. Dazu ist zwischen den Nocken 12 der Nockenwelle 11 und das Ende 56 des Stellgliedes 7 ein Steu¬ erelement 80 eingeschaltet. Das Steuerelement 80 verfügt über eine Laufrolle 81, welche an den Steuerflächen der Nockenwelle 11 bzw. des Nockens 12 aufliegt. An der gegen¬ über liegenden Gleitfläche 85 des Steuerelementes 80 liegt das Ende 56 des Stellgliedes 7 auf. Das Steuerelement 80 ist um den Drehpunkt 84 schwenkbar und in diesem Drehpunkt 84 über eine Rolle 83 im Lager 82 abgestützt. Mittels einer Stange 86 ist das Steuerelement 80 quer zur Stellgliedachse 60 verschiebbar. In der dargestellten Position ist das Steuerelement 80 vollständig in die Wirkposition einge¬ rückt, und die Auslenkbewegung des Nockens 12 an der Nocken¬ welle 11 wirkt in vollem Umfange auf das Stellglied 7. Wird das Steuerelement 80 in Richtung des Pfeiles 87 verschoben, so bewirkt der schräg angeordnete Teil der Fläche 85, dass die Nockenwelle bei vollständig ausgelenktem Element 80 vom Ende 56 des Stellgliedes 7 abgekoppelt wird. Wird das Steu¬ erelement 80 nicht vollständig ausgekoppelt oder während des Hubvorganges des Kolbens 2 in der Hydraulikeinheit 1 in eine der beiden Richtungen der Pfeile 87 und 88 bewegt, so ergibt sich eine Modulation der Kolbenbewegung, da der Steuerkolben 6 sofort auf die Axialbewegungen des Stell¬ gliedes 7 reagiert. Liegt die Rolle 81 auf dem Grundkreis des Nockens _. 12 auf, lässt sich beispielsweise durch eine Verschiebung des Steuerelementes 80 in Richtung des Pfeiles 88, d.h. im dargestellten Beispiel gegen die Nockendreh¬ richtung, eine frühere Hubbewegung erzeugen. Diese vorver¬ schobene Hubbewegung kann durch plötzliches Verschieben des

Steuerelementes 80 in Richtung des Pfeiles 87 während des Bewegungsablaufes unterbrochen werden. Dabei wird die Rolle 81 mit dem Steuerelement 80 so weit verschoben, bis sie wieder den Grundkreis oder einen gewünschten tieferen Punkt an der Nockenwelle 11 berührt. Zur genauen Bestimmung der Haupthubbewegung ist ein verstellbarer Anschlag 89 vorgese¬ hen. Das Steuerelement 80 wird an den Anschlag 89 gefahren, und der Nocken 12 kann über die Rolle 81 die Haupthub-, bzw. Resthubbewegung ausführen. Bei Verwendung eines Li- nearantriebes mit dieser Zusatzeinrichtung an einer Brenn¬ stoffeinspritzpumpe 61, erzeugt der beschriebene Bewegungs¬ ablauf einen Einspritzverlauf mit Voreinspritzung, und zwar durch mechanische Ansteuerung.

Modulationen der Hubbewegung des Kolbens 2 der Hydraulik¬ einheit 1 lassen sich bei nicht vorhandener oder nicht in Wirkverbindung stehender Nockenwelle 11 bei den in den Fi¬ guren dargestellten Ausführungsbeispielen auch durch Betä¬ tigung der anderen Wirkelemente des Stellgliedes 9 erwir- ken. So kann dazu der in Figur 1 dargestellte Kolben 10 zusätzliche Bewegungen in Richtung der Stellgliedachse 60 ausführen und dadurch Modulationsbewegungen des Steuerkol¬ bens 6 erwirken. Die entsprechenden Steuerbefehle werden dem Stellantrieb 9 über die elektro-hydraulischen Steuer- elemente 33 zugeführt, welche ihrerseits von entsprechenden Positionssteuerungen gesteuert werden. Es ist offensicht¬ lich, dass die dargestellte erfindungsgemässe Einrichtung Bewegungsmodulationen in weitem Umfange zulässt. Trotzdem bleibt die Hubbewegung des Kolbens 2 sowie dessen unterer Totpunkt immer genau bemessbar und positionierbar.

Gemäss Figur 5 ist parallel zum elektrohydraulischen Steuerelement 33 ein zusätzlicher hydraulischer Steuer¬ schieber 95 angeordnet. Der Steuerkolben dieses Steuer- Schiebers 95 ist mit einem Schaltelement 98 versehen, wel¬ ches mit dem Steuerelement 80 und der Nockenwelle 11 zusam¬ menwirkt. Der Steuerschieber 95 wird von nicht dargestell-

ten Druckmittelleitungen gespiesen und steuert den Zufluss von Oel zu den Druckmittelausgängen 96 und 97. Diese Lei¬ tungen 96 und 97 führen in die Zylinderbohrung 34 und be¬ aufschlagen je eine Seite des Kolbens 10 der Kolben-/Zylin- dereinheit 32. Da die Masse des Steuerkolbens im Steuer¬ schieber 95 sehr klein ist, kann auch die Nockenwelle 11 sehr klein und dünn ausgestaltet werden. Dadurch lassen sich alle Wirkkräfte erheblich reduzieren und schnellere Schaltvorgänge durchführen. Je nach Ausgestaltung der Ein- richtung sind das Steuerelement 33 und der Steuerschieber 95 in bekannter Weise in einer Baugruppe zusammengefasst. In jedem Falle ergibt sich durch die Anordnung des mechani¬ schen Nockenschiebers 11 ausserhalb der Längsachse 60 eine Reduktion der Baulänge.