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Die Erfindung betrifft eine Plungervorrichtung.
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Stand der Technik
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In der
EP 0 565 153 A1 ist eine als Antischlupfregelung ausgebildete Plungervorrichtung beschrieben. Die Antischlupfregelung weist eine Speicherkammer auf, deren mit einer Flüssigkeit befüllbares Innenvolumen von einem entlang einer Verstellachse verstellbaren Plunger begrenzt wird. Zum Verstellen des Plungers ist dieser über eine Halteschelle mit einer Mutter verbunden, welche mit einer motorbetriebenen Spindel zusammenwirkt. Mittels des Motors ist die Spindel in eine Drehbewegung um die Verstellachse verstellbar, wodurch die Mutter mit dem daran befestigten Plunger entlang der Verstellachse bewegt wird. Zum Ansteuern des Motors dient eine Steuereinheit (Traction Controller), welche extern von der Speicherkammer und einem Gehäuse des Motors angeordnet ist und ein von einem an einer Radbremse angeordneten Sensor bereitgestelltes Sensorsignal auswertet.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung schafft eine Plungervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Unter dem Begriff Plungervorrichtung kann eine Zylindervorrichtung verstanden werden, welche ein das mit einer Flüssigkeit befüllbares Innenvolumen/Speichervolumen begrenzendes Verstellteil aufweist, welches entlang der Verstellachse derart verstellbar ist, dass das Innenvolumen verkleinerbar oder vergrößerbar ist. Das Verstellteil kann ein Plunger oder ein Kolben sein. Beispielsweise kann unter der Plungervorrichtung ein Plungerzylinder und/oder ein Tauchkolbenzylinder verstanden werden. Als Plungerformteil kann die Plungervorrichtung auch keinen eigentlichen Plunger/Kolben, sondern eine als Plunger/Kolben dienende Kolbenstange haben. Die Kolbenstange kann außerdem mit einem Innenhohlraum ausgestattet sein. Umgangssprachlich wird für eine derartige Plungervorrichtung häufig auch die Bezeichnung Plunger verwendet.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Verwendung der Silbe ”Teil” in den Begriffen ”Plungerformteil” und ”Mutterformteil” nicht induzieren soll, dass die beiden Formteile voneinander unterteilt, also als zwei getrennte Teile, ausgebildet sind. Stattdessen können die beiden Formteile auch einstückig (einteilig) ausgebildet sein. In diesem Fall werden die beiden Formteile nicht von einer Verbindungskomponente, wie beispielsweise einer Halteschelle, zusammen gehalten. Das Trennen der beiden Formteile ist bei einer einstückigen (einteiligen) Ausbildung nur möglich, indem eine erhebliche Kraft aufgebracht wird, mittels welcher ein Materialabschnitt durchtrennt oder auseinandergebrochen wird. Die Begriffe ”Plungerformteil” und ”Mutterformteil” sollen somit nicht induzieren, dass die beiden Formteile als zwei Einheiten ausgebildet sind.
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Plungervorrichtung weist gegenüber dem Stand der Technik eine kompaktere Ausbildung auf. Durch die einstückige Ausbildung des Plungerformteils und des Mutterformteils und/oder die Integration der Motorsteuereinrichtung in das Motorgehäuse des Elektromotors können Arbeitsschritte bei der Herstellung und/oder der Montage der erfindungsgemäßen Plungervorrichtung eingespart werden. Dies reduziert die Kosten zur Ausstattung eines hydraulischen Systems, insbesondere eines Bremssystems eines Fahrzeugs, mit der erfindungsgemäßen Plungervorrichtung.
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Beispielsweise entfällt durch die einstückige Ausbildung des Plungerformteils mit dem Mutterformteil die Notwendigkeit eines Verbindungselements zum Verbindung der beiden Formteile, wie beispielsweise der herkömmlicher Weise verwendeten Halteschelle. Außerdem entfällt somit das Risiko einer Beschädigung des Verbindungselements, welche zu einer signifikanten Funktionsbeeinträchtigung der Plungervorrichtung führen kann.
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Die Integration der Motorsteuereinrichtung in das Motorgehäuse des Elektromotors, wodurch sich eine Motor-Steuerelektronik-Einheit realisieren lässt, erleichtert nicht nur die Montierbarkeit, sondern reduziert die im Betrieb der Plungervorrichtung benötigte Verkabelung signifikant. Insbesondere ist in diesem Fall keine zusätzliche Verkabelung zwischen der Motorsteuereinrichtung und dem Elektromotor notwendig. Gleichzeitig ist eine Plungervorrichtung mit einer derartigen Motor-Steuerelektronik-Einheit universeller einsetzbar. Die gemeinsame Anordnung der Motorsteuereinrichtung und des Elektromotors in einem Motorgehäuse reduziert außerdem den Aufwand zum Abschirmen dieser elektrischen Komponenten gegenüber Schmutzpartikeln, einem Eindringen von Flüssigkeit und/oder elektromagnetischen Störfeldern.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Plungervorrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Plungervorrichtung;
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Plungervorrichtung;
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3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Plungervorrichtung; und
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4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Plungervorrichtung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Plungervorrichtung.
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Die in der 1 schematisch wiedergegebene Plungervorrichtung weist eine Speicherkammer 10 mit einem Innenvolumen 12 auf, welches über mindestens eine Ansaug- und Austrittsöffnung 14 mit einer Flüssigkeit befüllbar ist. Das Innenvolumen 12 wird von einem Plungerformteil 16 begrenzt, welches entlang einer Verstellachse 18 so verstellbar ist, dass eine Größe des Innenvolumens 12 mittels des Verstellens des Plungerformteils 16 veränderbar ist. Das Plungerformteil 16 kann beispielsweise ein Kolben oder ein Plunger sein. Unter dem Plungerformteil 16 kann jedoch auch ein als ”Nicht-Klassischer-Kolben” ausgebildetes Formteil verstanden werden. Ein derartiges Formteil kann beispielsweise eine als Plunger/Kolben dienende Kolbenstange mit oder ohne eine innere Aussparung sein. Das Innenvolumen 12 (Speichervolumen) kann zusätzlich zu dem Plungerformteil 16 noch von mindestens einer Reservoirwand 20 der Speicherkammer 10 begrenzt werden. Da die hier beschriebene Plungervorrichtung jedoch nicht auf eine bestimmte Ausbildung der mindestens einen Reservoirwand 20, bzw. eines die mindestens eine Reservoirwand 20 umfassenden Speicherkammer-Gehäuses 22, limitiert ist, wird hier nicht weiter darauf eingegangen.
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Die Plungervorrichtung umfasst auch einen in einem Motorgehäuse angeordneten (nicht dargestellten) Elektromotor, welcher mittels eines von einer Motorsteuereinrichtung bereitgestellten Steuersignals steuerbar ist. Die Speicherkammer ist außerhalb des Motorgehäuses angeordnet. Da die hier beschriebene Plungervorrichtung nicht auf eine bestimmte Ausbildung des Elektromotors, des Motorgehäuses und/oder der Motorsteuereinrichtung limitier ist, wird erst bei den nachfolgenden Ausführungsformen auf diese Komponenten genauer eingegangen.
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Die Plungervorrichtung hat auch eine Spindel 24, welche derart mit dem Elektromotor verbunden ist, dass die Spindel 24 mittels des Elektromotors in eine Spindel-Bewegung mit zumindest einer um die Verstellachse 18 gerichteten Drehkomponente versetzbar ist. Mit der Spindel 24 wirkt eine als Mutterformteil 26 bezeichenbare Untereinheit des Plungerformteils 16 zusammen. Man kann die vorteilhafte Ausbildung des Mutterformteils 26 als Untereinheit des Plungerformteils 16 auch so umschreiben, dass das Plungerformteil 16 und das Mutterformteil 26 einstückig (einteilig) ausgebildet sind.
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Mittels der in die Spindel-Bewegung versetzten Spindel 24 ist das als Untereinheit des Plungerformteils 16 ausgebildete Mutterformteil 26 in eine Mutter-Bewegung mit zumindest einer entlang der Verstellachse 18 gerichteten Linearkomponente versetzbar.
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Über die Mutter-Bewegung des Mutterformteils 26 ist auch das Plungerformteil 16 mit zumindest der Linearkomponente entlang der Verstellachse 18 verstellbar. Vorzugsweise ist das Plungerformteil 16 mit dem als Untereinheit davon ausgebildeten Mutterformteil 26 mittels der in die Spindel-Bewegung versetzten Spindel 24 so verstellbar, dass die Verstellbewegung lediglich die entlang der Verstellachse gerichtete Linearkomponente, jedoch keine um die Verstellachse 18 gerichtete Drehkomponente umfasst. Die Mutter-Bewegung und die Verstellbewegung des Plungerformteils 16 sind somit parallel zur Verstellachse 18 ausgerichtet.
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Die vorteilhafte Wechselwirkung zwischen der Spindel 24 und dem Mutterformteil 26 ist realisierbar, indem die Spindel 24 mit einer ersten Kontaktfläche 28 und das Mutterformteil 26 mit einer zweiten Kontaktfläche 30 ausgebildet wird, wobei die beiden Kontaktflächen 28 und 30 derart zueinander korrespondieren, dass die Spindel-Bewegung der Spindel 24 aufgrund eines Reibungskontakts zwischen den beiden Kontaktflächen 28 und 30 eine parallel zu der Verstellachse 18 gerichtete Kraft/Kraftkomponente auf das Mutterformteil 26 überträgt, während eine Bewegung des Mutterformteils 26 entlang der Verstellachse 18 über den Reibungskontakt zwischen den beiden Kontaktflächen 28 und 30 ein um die Verstellachse 18 gerichtetes Drehmoment auf die Spindel 24 bewirkt. Dies ist beispielsweise auf einfache Weise realisierbar, indem die Spindel 24 an der ersten Kontaktfläche 28 mit einem Außengewinde und das Mutterformteil 26 an der zweiten Kontaktfläche 30 mit einem zu dem Außengewinde der Spindel 24 korrespondierenden Innengewinde ausgebildet werden.
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Das über die Kontaktflächen 28 und 30 realisierte Gewinde ist vorzugsweise selbsthemmend ausgebildet. Mittels eines selbsthemmenden Gewindes ist verhinderbar, dass ein auf das Plungerformteil 16 ausgeübter Druck, wie beispielsweise der Druck in dem Innenvolumen 12, zu einer Verstellbewegung des Plungerformteils 16 unter Mitdrehung der Spindel 24, und damit zu einer unerwünschten Volumenänderung des Innenvolumens 12 führt.
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Die Selbsthemmung ist auf eine Weise realisierbar, indem das Gewinde an den Kontaktflächen 28 und 30 mit einem Steigungswinkel ausgebildet wird, welcher kleiner als ein zwischen den Kontaktflächen 28 und 30 auftretender Reibungswinkel ist. Unter dem Steigungswinkel kann dabei eine Beziehung zwischen der Steigung des Gewindes unter Berücksichtigung des Außendurchmessers der Spindel 24, bzw. des Innendurchmessers der Mutteröffnung des Mutterformteils 26, verstanden werden. Man kann das vorteilhafter Weise selbsthemmende Gewinde auch so umschrieben, dass der Steigungswinkel der Gewindeflanke kleiner als der Arcustangens der Gleitreibzahl der Materialpaarung Spindelgewinde und Muttergewinde ist. Eine derartige selbsthemmende Ausbildung des Gewindes ist gegenüber einem herkömmlicher Weise häufig verwendeten Kugelumlauftrieb deutlich kostengünstiger realisierbar.
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Insbesondere bei einer Festlegung des Steigungswinkels kleiner als dem Reibungswinkel ist gewährleistet, dass nur eine vergleichsweise geringe Tangentialkraft, welche senkrecht zu der Verstellachse 18 ausgerichtet ist, von der Spindel 24 auf das Mutterformteil 26 übertragbar ist, während gleichzeitig eine vergleichsweise große parallel zu der Verstellachse 18 ausgerichtete Axialkraft von der Spindel 24 auf das Mutterformteil 26 übertragbar ist. Entsprechend ist auch nur eine geringe Drehmomentübertragung von dem druckbeaufschlagten Plungerformteil 16 über das Mutterformteil 26 auf die Spindel 24 übertragbar.
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Die Selbsthemmung des Gewindes ist beispielsweise über eine Ausbildung als Trapez- oder Sagezahngewinde realisierbar. Als Alternative oder als Ergänzung zu der selbsthemmenden Ausbildung des Gewindes kann auch ein (nicht dargestelltes) Getriebe zwischen dem Motor und der Spindel 24 selbsthemmend ausgebildet sein, wie unten noch genauer beschrieben ist. Als weitere Möglichkeit kann auch an dem Mutterformteil 16 ein Kugelumlauftrieb realisiert sein, um die Reibung zu reduzieren.
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Es wird noch einmal darauf hingewiesen, dass bei der hier beschriebenen Ausführungsform das Plungerformteil 16 und das Mutterformteil 26 zu einem einstückig gebildeten Bauteil zusammengefasst sind. Somit ist das aus Plungerformteil 16 und Mutterformteil 26 einstückig gebildete Bauteil in einfacher Weise kleiner herstellbar, da kein Verbindungselement benötigt wird. Für die Herstellung des Plungerformteils 16 mit dem als Untereinheit ausgebildeten Mutterformteil 26 kann zuerst ein Zylinder mit einer Durchgangsbohrung, welche die zweite Kontaktfläche 30 aufweist, ausgebildet werden. Bei dem hier beschriebenen Herstellungsschritt ist ein ”Durchrollieren” zum Ausbilden der Durchgangsbohrung mit der zweiten Kontaktfläche 30 ausführbar. Anschließend kann ein Endabschnitt der Durchgangsbohrung mit einem Material verschlossen werden. Als Alternative dazu kann das Plungerformteil 16 mit dem als Untereinheit davon ausgebildeten Mutterformteil 26 auch als spritzgegossenes Bauteil ausgebildet sein. Die Ausbildung der zweiten Kontaktfläche 30, beispielsweise als Innengewinde, ist in diesem Fall auch ohne eine nachträgliche Bearbeitung möglich.
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Außerdem muss keine Durchführung für die Spindel 24 vorgesehen werden. Dies kann insbesondere die mittels des Plungerformteils 16 mit einem bestimmten Energieaufwand bewirkbare Saugkraft (aktives Ziehen am Kolben/Plungerformteil 16) steigern.
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Um eine Bewegung des mittels der in die Spindel-Bewegung versetzten Spindel 24 angeregten Plungerformteils 16 um die Verstellachse 18 zu unterbinden, kann zwischen einer benachbart zu dem verstellten Plungerformteil 16 liegenden Wand 32 und dem Plungerformteil 16 mindestens eine Führung ausgebildet sein. Eine geeignete Führung ist beispielsweise realisierbar mittels eines an der Wand 32 angeordneten Führungselements 34 und einer zu dem Führungselement 34 korrespondierenden sich parallel zu der Verstellachse 18 erstreckenden Führungsnut 36 oder Führungsschiene, welche an dem Plungerformteil 16 ausgebildet ist. Vorzugsweise steht das Führungselement 34 an der Wand 32 hervor und ragt zumindest teilweise in die Führungsnut 36 hinein. Das Führungselement 34 kann beispielsweise ein Passstift sein, welcher in einer Nut in der Wand 32 angeordnet/befestigt ist. Anstelle eines Passstiftes sind jedoch auch andere befestigbare Elemente verwendbar. Beispielsweise kann das Führungselement 34 auch ein Lager, wie ein Gleit- oder Kugellager, umfassen. Die Führungsnut 36 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass das Führungselement 34 parallel zu der Verstellachse 18 in der Führungsnut 36 verstellbar ist, während eine Seitenwand der Führungsnut 36 eine Verstellbewegung des Führungselements 34 auf einer Kreisbahn um die Verstellachse 18 begrenzt/unterbindet. Die Führungsnut 36 kann in dem Plungerformteil 16 auch als Schlitz ausgebildet sein.
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Als Ergänzung oder als Alternative zu der in dem vorausgehenden Absatz beschriebenen Ausführungsform kann die Plungervorrichtung auch eine Führung mit einem als einen an den Plungerformteil 18 hervorstehenden Abschnitt gebildeten Führungselement 34 haben, wobei das Führungselement 34 zumindest teilweise in eine parallel zu der Verstellachse 18 sich erstreckende Führungsnut 36 in der Wand 32 hineinragt. Auch eine derartige Führung gewährleistet die oben schon beschriebenen Vorteile. Das Führungselement 34 kann insbesondere als Führungsstift ausgebildet sein, welcher in der Führungsnut 36 gleitet. Als Alternative zu der Führungsnut 36 kann auch eine Führungsschiene verwendet werden.
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Bei der dargestellten Ausführungsform weist das Speicherkammer-Gehäuse 22 eine Kolbenbohrung 40 auf, deren Längsachse sich entlang/parallel zu der Verstellachse 18 erstreckt. Das Plungerformteil 16 ragt zumindest teilweise in die Kolbenbohrung 40 hinein. Außerdem ist an dem Plungerformteil 16 eine Spindelbohrung 42 ausgebildet, in welche die Spindel 24 zumindest teilweise hineinragt. Die Ausführbarkeit der Plungervorrichtung ist jedoch nicht auf diese Ausbildung des Speicherkammer-Gehäuses 22 und des Plungerformteils 16 beschränkt.
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Mittels mindestens eines Dichtungselements 44, wie beispielsweise eines Dichtrings, kann das Innenvolumen 12 an der Seite des Plungerformteils 16 abgedichtet werden. Insbesondere bei einer Verwendung eines Dichtungsrings als Dichtungselement 44 ist eine gute Verstellbarkeit des Plungerformteils 16 entlang der Verstellachse 18 bei einer verlässlichen Abdichtung des Innenvolumens 12 gegenüber einem dem Plungerformteil 16 benachbarten Außenbereich des Innenvolumens gewährleistet. Das mindestens eine Dichtungselement 44 kann beispielsweise in einer an der Wand 32 ausgebildeten (weiteren) Nut angeordnet/befestigt sein. Insbesondere kann ein derart angeordnetes Dichtungselement 44 eine Stangendichtung sein. Als Alternative oder als Ergänzung dazu kann auch das Plungerformteil 16 mit einer Nut ausgestattet sein, in welcher das mindestens eine Dichtungselement 44 anordbar ist. In diesem Fall kann das Dichtungselement 44 beispielsweise eine Kolbendichtung sein. Die Ausbildbarkeit des Dichtungselements 44 ist jedoch nicht auf die hier aufgezählten Beispiele beschränkt.
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In einer Weiterbildung kann an dem Plungerformteil 16 ein (nicht dargestellter) Magnet so angebracht sein, dass der Magnet mit dem Plungerformteil 16 mitverstellbar ist. Mittels eines Sensors ist in diesem Fall der Verstellweg/Absolutweg des Plungerformteils 16 erfassbar. Der dazu verwendete Sensor kann insbesondere an einer Außenseite des Speicherkammer-Gehäuses 22 angeordnet sein.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Plungervorrichtung.
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Bei der in einem Querschnitt senkrecht zu der Verstellachse schematisch dargestellten Plungervorrichtung weist das Plungerformteil 16 eine tangentielle Abstützung zu der das Plungerformteil 16 während seiner Verstellbewegung umgebenden Wand 32 auf. Eine geeignete tangentielle Abstützung ist beispielsweise realisierbar, indem das Plungerformteil 16 mit einer nicht-runden (unrunden) Außenkontur 38, insbesondere mit einer eckigen Außenkontur 38, ausgebildet wird und die Wand 32 entsprechend der nicht runden Außenkontur geformt wird. Darunter kann verstanden werden, dass die Wand 32 so ausgebildet ist, dass eine Innenkontur 39 der Wand 32 eine minimale Vergrößerung der Außenkontur 38 des Plungerformteils 16, insbesondere der vieleckigen Außenkontur 38, ist. Beispielsweise ist zumindest ein Teil der Außenkontur 38/Außenfläche des Plungerformteils 16 mit geraden Flanken versehen, deren Negativ ganz oder teilweise an der Innenkontur 39/Innenfläche der Wand 32 ausgebildet ist. Auch in diesem Fall ist eine Drehbewegung des Plungerformteils 16 um die nicht-skizzierte Verstellachse verlässlich unterbindbar.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Plungervorrichtung.
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Die in 3 schematisch wiedergegebene Plungervorrichtung weist die oben schon beschriebenen Komponenten 10 bis 44 auf. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform können das Plungerformteil 16 und das Mutterformteil 26 anstelle einer einstückigen Ausbildung als ein Bauteil auch als zwei getrennt hergestellte Bauteile ausgebildet sein. Ebenso kann das Plungerformteil 16 einstückig mit dem Mutterformteil 26 ausgebildet sein. Das Plungerformteil 16 ist somit kraft- oder formschlüssig mit dem Mutterformteil 26 verbunden. Die Ausführungsform ist nicht auf eine bestimmte Ausbildung des Plungerformteils 16 und des Mutterformteils 26 beschränkt.
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In 3 ist der Elektromotor 50 der Plungervorrichtung dargestellt. Der Elektromotor 50 ist in einem Motorgehäuse 52 angeordnet. Bei dieser Ausbildungsform ist das Motorgehäuse 52 extern von der Speicherkammer 10 an der Plungervorrichtung ausgebildet. Das Motorgehäuse 52 kann insbesondere als Motorschutzgehäuse zumindest teilweise aus einem Metall gebildet sein. Es wird hier darauf hingewiesen, dass unter dem Motorgehäuse 52 des Elektromotors 10 nicht ein Gesamtgehäuse der Plungervorrichtung zu verstehen ist, d. h. dass das Innenvolumen 52 außerhalb des Motorgehäuses 52 liegt. An dem Motorgehäuse 52 kann auch ein Stecker zur elektronischen Kontaktierung angeordnet sein.
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Der Elektromotor 50 hat eine Ausgangswelle 54, welche bevorzugter Weise eine schnell drehende Seite eines unten genauer beschriebenen Rotationsgetriebs antreibt. Eine kraft- oder formschlüssige Verbindung der Ausgangswelle 54 zur schnell drehenden Seite des Rotationsgetriebes wird vorzugsweise durch Aufpressen oder durch eine Ritzelwelle realisiert. Gegebenenfalls kann auch ein Vierkantprofil Verwendung finden.
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Die Plungervorrichtung weist auch eine Motorsteuereinrichtung 56 auf, welche dazu ausgelegt ist, ein Steuersignal an den Elektromotor 50 bereitzustellen, wobei der Elektromotor 50 mittels des Steuersignals zumindest in einen ersten Betriebsmodus und in einen unterschiedlichen zweiten Betriebsmodus steuerbar ist. Beispielsweise ist der Elektromotor 50 mittels der Motorsteuereinrichtung 56 aktivierbar, deaktivierbar und/oder von einer ersten Leistung mit einer ersten Drehzahl auf eine zweite Leistung mit einer zweiten Drehzahl ungleich der ersten Drehzahl schaltbar. Alternativ oder Ergänzend kann auch die Drehrichtung (vor- oder rückwärts) des Elektromotors 50 mittels der Motorsteuereinrichtung 56 einstellbar sein. Mittels der Motorsteuereinrichtung 56 kann insbesondere auch mindestens ein Sensor, wie beispielsweise ein in dem Innenvolumen 12 oder benachbart dazu angeordneter Drucksensor und/oder ein Magnetsensor, auswertbar sein. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Motorsteuereinrichtung 56 in dem Motorgehäuse 52 angeordnet. Man kann dies auch als Integration der als Motorsteuereinrichtung 56 fungierenden Elektronik in den Elektromotor 50 bezeichnen. Die Motorsteuereinrichtung 56 weist beispielsweise eine Leistungselektronik, eine Elektronik für die Ansteuerung des Elektromotors 50, eine Elektronik zum Vergleichen/Auswerten/Verarbeiten mindestens eines an die Motorsteuerelektronik 56 bereitgestellten Sensorsignals und/oder eine Elektronik zum Empfangen/Vergleichen/Auswerten/Verarbeiten mindestens einer Regelgröße von einem Feldbus (wie beispielsweise einem CAN). Die Ausbildbarkeit der Motorsteuereinrichtung 56 ist jedoch nicht auf die hier aufgezählten Komponenten beschränkt.
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Auch mittels der Anordnung der Motorsteuereinrichtung 56 in dem Motorgehäuse 52, bzw. Integration der Motorsteuereinrichtung 56 in den Elektromotor 50, ist eine verbesserte Kompaktheit der Plungervorrichtung realisierbar. Die so realisierte Plungervorrichtung ist leichter montierbar und/oder universeller einsetzbar. insbesondere entfällt die Notwendigkeit einer Verkabelung zwischen der Motorsteuereinrichtung 56 und dem Elektromotor 50. Außerdem kann bei der hier beschriebenen Ausführungsform das Motorgehäuse 52 nicht nur für den Elektromotor 50, sondern auch für die Motorsteuereinrichtung 56 zum Abschirmen gegenüber Fremdpartikeln und/oder elektromagnetischen Störfeldern, sowie dem Abdichten gegen ein Eindringen einer Flüssigkeit, genutzt werden.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Plungervorrichtung ist an den der Motorwelle des Elektromotors 50 auch mindestens ein Magnet angeordnet, welcher bei einem Betrieb des Elektromotors 50 in eine Bewegung versetzt wird. Insbesondere können mehrere voneinander beabstandete Magneten an der Motorwelle des Elektromotors 50 angeordnet sein. In diesem Fall ist innerhalb des Motorgehäuses 52 ein Sensor angeordnet, welcher dazu ausgelegt ist, eine Positionsänderung des Magnets zu erfassen und ein entsprechendes Sensorsignal an die Motorsteuereinrichtung 56 bereitzustellen. Somit können bei dieser Weiterbildung die zum Überwachen des Betriebs des Elektromotors 50 eingesetzten Sensor-Komponenten auch mittels des Motorgehäuses 52 geschützt werden. Außerdem ist bei einer derartigen Ausbildung und Anordnung der Sensor-Komponenten eine vorteilhaft hohe Auflösung für das bereitgestellte Sensorsignal gewährleistet.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Elektromotor 50 über ein als Stirnradgetriebe ausgebildetes Rotationsgetriebe mit der Spindel 24 verbunden. Das Stirnradgetriebe umfasst einen Ritzel 58 und ein Zahnrad 60. Das Stirnradgetriebe kann gerad- oder schrägverzahnt sein. Eine langsamer drehende Ausgangsseite kann eine Schnittstelle aufweisen, welche kraft- oder formschlüssig mit der Spindel 24 verbunden ist. In einer Weiterbildung kann die Spindel 24 über ein Nadellager geführt sein. Bevorzugter Weise übersetzt das Stirnradgetriebe eine Drehzahl des Elektromotors 50 auf die langsamer drehende Ausgangsseite so, dass die Spindel 24 mit einer im Vergleich zur Motordrehzahl kleineren Spindeldrehzahl in die Spindelbewegung mit der um die Verstellachse 18 gerichteten Drehkomponente versetzbar ist. Das Verhältnis zwischen der Motordrehzahl und der Spindeldrehzahl kann beispielsweise zwischen 2:1 bis 10:1 liegen. Die Ausführbarkeit der Plungervorrichtung ist jedoch nicht auf ein als Stirnradgetriebe ausgebildetes Rotationsgetriebe beschränkt. Alternativ zu einem Stirnradgetriebe kann die Plungervorrichtung auch ein Schnecken- oder Planetengetriebe haben.
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Optionalerweise umfasst das Stirnradgetriebe ein Gesperre. Das Gesperre ist beispielsweise durch eine Schlingfeder in einem der Zahnräder des Rotationsgetriebes und/oder einen korrespondierend ausgebildeten Sperrmechanismus realisierbar. Auch ein als Schneckengetriebe ausgebildetes Rotationsgetriebe kann selbsthemmend ausgebildet werden. Bei einem Schneckengetriebe wird keine Schlingfeder benötigt, da es (analog zu einer Spindel) an sicht selbsthemmend ausbildbar ist. Beispielsweise weist die Plungervorrichtung eine mechanische Hemmung des Rotationsgetriebes auf, so dass nur aktive Momente des Elektromotors 50 zu einer Rotation der Spindel 24 um die Verstellachse 18 führen. Auf diese Weise sind bei einem Nichtbetrieb des Elektromotors 50 ein unerwünschtes Verstellen des Plungerformteils 16 aufgrund eines auf das Plungerformteil 16 ausgeübten Drucks und eine damit verbundene unerwünschte Änderung des Innenvolumens 12 verhinderbar. Als Alternative oder als Ergänzung zu der Selbsthemmung des Rotationsgetriebes kann in der Ansaug- und Auslassöffnung 14 auch ein Ventil, wie beispielsweise ein Magnetventil oder ein selbsttätiges Druckbegrenzungsventil, angeordnet sein, welches das Innenvolumen 12 gegenüber einer äußeren Umgebung absperrt, insbesondere bei einem Nichtbetrieb des Elektromotors 50. Ebenso kann das Gewinde an den Kontaktflächen 28 und 30 selbsthemmend ausgebildet sein. Auch auf diese Weise ist die unerwünschte Änderung des Innenvolumens 12 verhinderbar.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Dichtungselement 44 in einer Nut des Plungerformteils 16 angeordnet. Das dargestellte Dichtungselement 44 verfügt vorzugsweise über eine von dem Plungerformteil 16 nicht abgedeckte Außenfläche mit einer asymmetrischen Kontur. Der die Wand 32 kontaktierende vorstehende Abschnitt 62 der Außenfläche hat bevorzugter Weise fluidseitig (innenvolumenseitig) einen ersten Ringflächenabschnitt 64, der in einem ersten Neigungswinkel zu der Wand 32 ausgerichtet ist, und luftseitig (außenseitig, spindelseitig) einen zweiten Ringflächenabschnitt 66, der in einem kleineren/flacheren zweiten Neigungswinkel zu der Wand 32 ausgerichtet ist. Optionalerweise ist fluidseitig eine Vertiefung mit dem ersten Ringflächenabschnitt 64 als Seitenwand der Vertiefung in dem Dichtungselement 44 ausgebildet, so dass bei einer Beaufschlagung des Dichtungselements 44 mit einem Druck einer Flüssigkeit in dem Innenvolumen 12 der vorstehende Abschnitt 62/die Dichtungslippenkontur des Dichtungselements 44 gegen die als Lauffläche des Dichtungselements 44 fungierende Wand 32 anpresst wird. Die Plungervorrichtung ist jedoch nicht auf eine derartige Ausbildung des Dichtungselements 44 beschränkt.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Plungervorrichtung.
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Die Plungervorrichtung der 4 weist die oben schon beschriebenen Komponenten 10 bis 44 und 52 auf. Insbesondere ist das Plungerformteil 16 der Plungervorrichtung als integriertes Mutterformteil ausgebildet. Zusätzlich kann die Motorsteuereinrichtung in dem Motorgehäuse 52 angeordnet sein. Die dargestellte Ausführungsform ist jedoch nicht auf eine Anordnung der Motorsteuereinrichtung in dem Motorgehäuse 52 beschränkt.
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Die in 4 schematisch wiedergegebene Ausführungsform weist als Rotationsgetriebe ein Schneckengetriebe mit einer Schnecke 70 und einem Schneckenrad 72 auf. Auch bei dieser Ausbildung des Rotationsgetriebes ist ein verlässliches Antreiben der Spindel 24 in die gewünschte Spindel-Bewegung gewährleistet. Gleichzeitig können die oben schon beschriebenen Vorteile einer Selbsthemmung auch bei dieser Plungervorrichtung realisiert sein.
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Bei den in den oberen Absätzen beschriebenen Plungervorrichtungen kann mittels des Verstellens des Plungerformteils 16 ein Flüssigkeitsvolumen über die Ansaug- und Auslassöffnung 14 zwischen der Speicherkammer 10 und einem angeschlossenen Hydrauliksystem transferiert werden. Das mit der Plungervorrichtung zusammenwirkende Hydrauliksystem kann insbesondere ein Bremssystem sein. Mittels eines Ansaugens eines Volumens aus dem Bremssystem in die Speicherkammer 10 kann beispielsweise ein Bremsdruck in mindestens einer Radbremszange des Bremssystems reduziert werden. Entsprechend ist über ein Herauspressen des Volumens der Bremsdruck in der mindestens einen Radbremszange steigerbar.
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Das zwischen dem Bremssystem und der Speicherkammer 10 transferierte Volumen kann insbesondere einer zeitlichen Zu- oder Abnahme eines Generator-Bremsmoments bei einem rekuperativen Bremsen entsprechen. Somit ist die Plungervorrichtung vorteilhaft in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug einsetzbar. Die Einsetzbarkeit der hier beschriebenen Plungervorrichtungen ist jedoch nicht auf diesen Fahrzeugtyp beschränkt. Über die Verschiebung des Volumens zwischen dem Bremssystem und der Speicherkammer 10 kann ein von einem Fahrer vorgegebenes Gesamt-Bremsmoment trotz zeitlicher Schwankungen des Generator-Bremsmoments eingehalten und ein vorteilhaftes Pedalgefühl für den Fahrer gewährleistet werden.
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Beispielsweise kann die Motorsteuereinrichtung 56 dazu ausgelegt sein, ein bereitgestelltes Soll-Bremsmomentdifferenz-Signal zu empfangen und unter Berücksichtigung des empfangenen Soll-Bremsmomentdifferenz-Signals ein Steuersignal an den Elektromotor 50 bereitzustellen, wobei der Elektromotor 50 in diesem Fall vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass er mittels des Steuersignals so ansteuerbar ist, dass ein der vorgegebenen Soll-Bremsmomentdifferenz entsprechendes Volumen zwischen dem Innenvolumen 12 und dem hydraulischen Bremssystem transferiert wird und somit über eine Änderung des Bremsdrucks in der mindestens einen Bremszange das hydraulische Bremsmoment der mindestens einen Bremszange entsprechend der Soll-Bremsmomentdifferenz veränderbar ist. Auf diese Weise ist es möglich, trotz der zeitlichen Änderung des Generator-Bremsmoments ein auf die Räder ausgeübtes Gesamt-Bremsmoment, und damit eine Gesamtverzögerung des Fahrzeugs konstant zu halten. Gleichzeitig ist diese Verblendung des zeitlich variierenden Generator-Bremsmoments bei einem unveränderten Stellwegs des Bremsbetätigungselements, wie beispielsweise bei unverändertem Pedalweg eines Bremspedals, gewährleistbar.
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Ebenso können die Plungervorrichtungen auch für andere Verzögerungs-Regelfunktionen, beispielsweise ABS, ESP, dynamisches Bremsen bei einer Rückwärtsfahrt und/oder eine Anpassung eines Bremsmoments einer Radbremszange an eine Kurvenlage des Fahrzeugs, verwendet werden. Für eine bessere Dynamik und eine Reduktion des Restbremsmoments der angelegten Bremsbeläge kann mittels des Elektromotors 50 auch aktiv eine Flüssigkeit aus dem hydraulischen Bremssystem gesaugt werden.
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Die Motorsteuereinrichtung 56 mit der in den vorausgehenden Absätzen beschriebenen vorteilhaften Funktionsweise kann in dem Motorgehäuse 52 angeordnet sein, bzw. in dem Elektromotor 50 integriert sein.
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Das als Kompressionsraum bezeichenbare Innenvolumen 12 ist minimal, wenn das Plungerformteil 16 in seiner ausgefahrenen Stellung vorliegt. Die ausgefahrene Stellung kann festgelegt sein durch einen Endanschlag zwischen dem Plungerformteil 16 und der Wand 32, einem Endanschlag zwischen dem Führungselement 34 und der Führungsnut 36, einem Endanschlag im Gewinde, welches insbesondere ein Verspannen des Gewindetriebs verhindert, und/oder durch eine Blocklänge eines elastischen Elements. Auch ein Verspannen der Spindel 24 kann über einen unteren Anschlag, welcher nur Radialkräfte aufnimmt, verhindert werden. Ebenso kann das Plungerformteil 16 einen Anschlag (in dem Speicherkammer-Gehäuse 22) haben, über welchen ein Durchstoßen des Kolbenbodens durch die Spindel 24 verhindert wird. Entsprechend kann über einen weiteren Anschlag verhindert werden, dass das Mutterformteil 26 von der Spindel 24 abgleitet. Als Ergänzung kann die Plungervorrichtung auch ein Leckagereservoir aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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