DE102011106626A1 - High dynamic short-drive assembly for brake system of motor car, has hydraulic actuator that is partially provided in inside electric motor provided with rotor in cavity, and integrated transmission for actuating hydraulic actuator - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen hochdynamischen Kurzbauantrieb, mit einem Elektromotor und einem integrierten Getriebe zur Betätigung eines hydraulischen Aktuators, insbesondere für Bremssysteme.The invention relates to a highly dynamic short drive, with an electric motor and an integrated transmission for actuating a hydraulic actuator, in particular for brake systems.
Stand der TechnikState of the art
Elektro-hydraulische Antriebe kommen immer mehr zum Einsatz bei Bremssystemen zur Bremskraftverstärkung (BKV) und zur Druckmodulation, auch bei Fahrwerksystemen zur adaptiven Niveauregulierung.Electro-hydraulic drives are increasingly being used in brake systems for brake boosting (BKV) and for pressure modulation, even in suspension systems for adaptive level control.
Ein Beispiel für ein Bremssystem mit einem elekto-hydraulischem Antrieb zeigt z. B. die
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb zu schaffen, der bezüglich seiner Baulänge optimiert ist.The invention has for its object to provide a drive which is optimized in terms of its overall length.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass der hydraulische Aktuator teilweise im Inneren eines vom Elektromotor, insbesondere dessen Läufer gebildeten Hohlraumes angeordnet ist.The object of the invention is achieved in that the hydraulic actuator is partially disposed in the interior of a cavity formed by the electric motor, in particular its rotor.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung, bei der der Aktuator bzw. Teile desselben mit anderen Worten in eine im Motor bzw. Rotor gebildeten zentrale Ausnehmung eintaucht wird ein Kurzbauantrieb geschaffen, der hinsichtlich seiner Baulänge optimiert ist und somit insgesamt eine sehr kurze Baulänge aufweist. Es kann damit z. B. ein kostengünstiges Bremssystem aufgebaut werden, bei dem Verstärker, Getriebe und ein Aktuator, d. h. ein Hauptbremszylinder, äußerst kompakt bzw. integriert und auf kleinstem Raum angeordnet sind.With the solution according to the invention, in which the actuator or parts thereof, in other words, dips into a central recess formed in the motor or rotor, a short construction drive is created which is optimized in terms of its overall length and thus has a very short overall length. It can thus z. As a cost-effective braking system can be constructed, in the amplifier, transmission and an actuator, d. H. a master cylinder, extremely compact or integrated and arranged in a small space.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.Advantageous embodiments of the invention are contained in the subclaims.
Eine besonders hohe Dynamik bzw. hohes Drehmoment und Regelbarkeit wird erreicht durch einen vorzugsweise Synchronmotor mit einer Leistung im Bereich von 200 bis 1000 Watt. Hierbei ist von großer Bedeutung, das Trägheitsmoment des Motors klein zu halten. In der
Eine erhebliche Reduzierung des Trägheitsmoments ist möglich durch eine rohrförmige Gestaltung des Rotors unter Verwendung von Magnetmaterial mit höherer Sättigungsreduktion, damit die Wandstärke klein gehalten werden kann. Auf dem Rohr sind die Permanentmagnete befestigt. Auch ist mit ähnlichem Aufbau ein Reluktanz- oder Asynchronmotor möglich. Hierbei ist der Rotor insbesondere rohrähnlich gestaltet mit einem weichmagnetischem Material hoher Flußdichte. Ein Reluktanzmotor mit vielpoligem Aufbau kann insbesondere dann zum Einsatz kommen wenn ein einfacher Aufbau im Vordergrund steht. Bei geringeren Anforderungen an Dynamik und Drehmoment ist es auch möglich Asynchronmaschinen einzusetzen.A significant reduction of the moment of inertia is possible by a tubular design of the rotor using magnetic material with higher saturation reduction, so that the wall thickness can be kept small. On the tube, the permanent magnets are attached. Also, with a similar structure, a reluctance or asynchronous motor is possible. Here, the rotor is designed in particular tube-like with a soft magnetic material of high flux density. A reluctance motor with multipolar design can be used in particular when a simple structure is in the foreground. With lower demands on dynamics and torque, it is also possible to use asynchronous machines.
Alternativ kann der Rotor mit einem glockenförmigen Träger aufgebaut sein, auf dem ebenfalls die Magnete befestigt sind. Zum Schutz des Ablösens der Magnete oder Teilen des Rotors wird über die Magnete eine dünnwandige Hülse gestülpt.Alternatively, the rotor may be constructed with a bell-shaped support on which the magnets are also mounted. To protect the detachment of the magnets or parts of the rotor, a thin-walled sleeve is slipped over the magnets.
Die Verbindung des Rotors zur Mutter eines Kugelgewindetriebes (KGT) erfolgt zweckmäßig durch eine dünne, tief gezogene Hülse, die auf die Mutter und vorzugsweise in eine Nut der Mutter des KGT eingepresst ist. Eine Verlängerung der Hülse ist mit der radialen und axialen Lagerung des KGT verbunden. Das Gegenlager stützt sich am Rotor ab.The connection of the rotor to the nut of a ball screw (KGT) is advantageously carried out by a thin, deep-drawn sleeve, which is pressed onto the nut and preferably in a groove of the nut of the KGT. An extension of the sleeve is connected to the radial and axial bearing of the KGT. The counter bearing is supported on the rotor.
Bei umlaufender Mutter muss die axial bewegliche, drehfeste Spindel das effektive Drehmoment am Gehäuse abstützen. Dies erfolgt zweckmäßig mit Gleitelementen. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades und des Verschleißes wird hierzu eine Rolle vorgesehen. Die fest stehende Spindel hat außerdem den Vorteil, dass das Schmierfett nicht abgeschleudert wird.With a rotating nut, the axially movable, non-rotatable spindle must support the effective torque on the housing. This is done appropriately with sliding elements. To improve the efficiency and wear a role is provided for this purpose. The fixed spindle also has the advantage that the grease is not thrown off.
Das Gehäuse des Motors kann teilweise in den Zylinder eines Aktuators bzw. einer Kolben-Zylinder-Einheit, insbesondere einen Hauptzylinder integriert oder von ihm getrennt werden. Letzteres hat Montagevorteile.The housing of the engine can be partially integrated into or separated from the cylinder of an actuator or a piston-cylinder unit, in particular a master cylinder. The latter has mounting advantages.
Kolben reagieren mitunter empfindlich auf Querkräfte, die Verschleiß und Beschädigung der Dichtungen verursachen. Wirkt eine Spindel auf einen Kolben, so kann sowohl ein radialer Versatz als auch Exzentrizität der umlaufenden Mutter auf die Spindel radial auf den Kolben einwirken. Deshalb ist die Verbindung von Spindel zu Kolben vorteilhaft querelastisch, z. B. als Rohr ausgebildet. Weiterhin ist es vorteilhaft, eine Kupplung zwischen Kolben und Spindelrohr einzusetzen, die es ermöglicht, den radialen Versatz durch Einbautoleranzen zu kompensieren, so dass nur noch die Exzentrizität auf den Kolben wirkt.Pistons are sometimes sensitive to lateral forces that cause wear and damage to the seals. If a spindle acts on a piston, both radial offset and eccentricity of the rotating nut on the spindle can act radially on the piston. Therefore, the connection of spindle to piston is advantageously transverse elastic, z. B. formed as a tube. Furthermore, it is advantageous to have a coupling between the piston and Insert spindle tube, which makes it possible to compensate for the radial offset by installation tolerances, so that only the eccentricity acts on the piston.
Insbesondere bei sicherheitsrelevanten Anwendungen ist es wichtig, dass der Motor problemlos arbeitet und nicht ausfällt. Um dies gerade auch bei einer Kombination von Motor und Spindelantrieb, bei der auch bei kleinen Undichtigkeiten in den Motorraum gelangen kann, zu erreichen, ist gemäß eine vorteilhaften Ausführung eine Auffangvorrichtung, insbesondere ein Auffangbehälter vorgesehen, der zweckmäßig mit einem Sensor, z. B. Elektroden versehen ist. Der Sensor spricht an, wenn eine Leckflüssigkeit in die Auffangvorrichtung bzw. den Auffangbehälter gelangt.Especially in safety-relevant applications, it is important that the engine works without problems and does not fail. To achieve this just in a combination of motor and spindle drive, which can get into the engine compartment even with small leaks, according to an advantageous embodiment, a collecting device, in particular a collecting container is provided, which is useful with a sensor, eg. B. electrodes is provided. The sensor responds when a leakage fluid enters the collection device or the collection container.
Innerhalb der Spindel kann ein Stößel verwendet werden, welcher bei ausgefallenem Motor noch eine Hilfskraft auf den Kolben überträgt. Die Kupplung, vorteilhaft eine kraftschlüssige Kupplung, insbesondere eine permanentmagnetische Haftkupplung, kann zu diesem Zweck entkuppelt werden, so dass der Stößel den Kolben relativ zur Spindel axial verschieben kann.Within the spindle, a plunger can be used, which transmits an auxiliary power to the piston when the engine has failed. The clutch, advantageously a non-positive coupling, in particular a permanent magnetic adhesive coupling, can be decoupled for this purpose, so that the plunger can move the piston axially relative to the spindle.
Der Motor hat vorzugsweise einen über Zahnrad angetriebenen Drehwinkelgeber, der für die Kommutierung des Motors und der Kolbenposition verwendet wird. Alternativ kann auch ein Segmentgeber vorgeshen sein, der über ein Polrad oder eine Lochscheibe über magnetische, induktive, kapazitive oder optische Sensoren die Winkelposition erfaßt.The motor preferably has a gear-driven rotary encoder, which is used for the commutation of the engine and the piston position. Alternatively, a segment transmitter can be provided, which detects the angular position via a pole wheel or a perforated disc via magnetic, inductive, capacitive or optical sensors.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Ausführungsbeispiele und weitere Vorteile der Erfindung und ihrer Ausgestaltungen sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.Embodiments and other advantages of the invention and its embodiments are illustrated in the drawings and described in more detail below.
Es zeigen:Show it:
Der Rotor
Das Gegenlager
Der Rotor
In der alternativen Rotorgestaltung in der unteren Bildhälfte ist die gestufte Hülse
Die Rotorbewegung wird mittels eines Untersetzungsgetriebes bzw. einen Kugelgewindetriebs (KGT) über die KGT-Mutter auf die drehfest und axial beweglich angeordnete KGT-Spindel übertragen. Dies erfordert eine Drehmomentenabstützung, die zweckmäßig über ein Gleitstück
Die über die Mutter des KGT angetriebene Spindel
Der Motor benötigt einen Sensor zur Kommutierung und Steuerung der Kolbenposition. Dies erfolgt mit einem mit dem Rotor drehenden Antriebszahnrad
Der Sensor kann jedoch auch aus einem (nicht dargestellten) Segmentgeber bestehen. Hierbei ist der Rotor mit einem n-poligen Polrad oder einer Lochscheibe verbunden, wobei die Zahl der Pole bzw. Löcher ein ganzzahliges Vielfaches der Zahl der Statorzähne ist. An diesem Polrad greifen in einem Segment von z. B. 60° mehrere Hallsensoren ab. Somit kann sowohl die Kommutierung als auch die Position der Spindel erfasst werden.However, the sensor may also consist of a segment transmitter (not shown). Here, the rotor is connected to an n-pole pole wheel or a perforated disc, wherein the number of poles or holes is an integer multiple of the number of stator teeth. At this pole wheel engage in a segment of z. B. 60 ° several Hall sensors from. Thus, both the commutation and the position of the spindle can be detected.
Alternativ können auch Sensoren eingesetzt werden, die kein aktives magnetisches Polrad benötigen, z. B. eine Lochscheibe oder ein Ring mit entsprechenden Unterbrechung. Hierbei können magnetische Sensoren mit aufgesetztem Magneten wie Raddrehzahlgeber, aber auch induktive, kapazitive oder optische Sensoren eingestzt werden.Alternatively, sensors can be used that do not require an active magnetic rotor, z. B. a perforated disc or a ring with appropriate interruption. In this case, magnetic sensors with attached magnets such as wheel speed sensors, but also inductive, capacitive or optical sensors can be used.
Bei einem Leck der Dichtung im hydraulischen Aktuator, insbesondere der Sekundärdichtung bei einem Bremsen-THZ kann Hydraulikflüssigkeit über den Kanal
Die in
Axial an den Zylinder
Der Tandemhauptzylinder
Von den Arbeitsräumen des THZ führen Hydraulikleitungen
Der Fortsatz des Kolbens
Der hydraulische Wegsimulator
Anstelle der nicht verschleißlosen Tellerfeder
Der Pedalstößel
Die in der
Es sind jedoch auch andere Verbindungsarten möglich. Zwischen dem Ende des Übertragungsstößels
Um bei einer Beschädigung bzw. Ausfall der Sekundärmanschette des DK-Kolbens des THZ ein ungeregeltes Auslaufen von Hydraulikflüssigkeit in den Motorraum zu vermeiden, kann im Bereich der Manschette eine Bohrung vorgesehen sein, die in eine Auffangeinrichtung, die insbesondere als Auffangschale ausgebildet ist, mündet, welche im Motorraum, insbesondere angrenzend an die radial verlaufende Wandung des Gehäuseteils
Erkennung durch sk = f(p) und Einspeisen, Erkennung über Niveaugeber, Erkennung über Sensorelektrode. Eine Sensorelektrode kann vorteilhaft im Bereich des Motorsteckers vorgesehen sein und in die Auffangeinrichtung hineinragen. Eine entsprechende Einrichtung kann auch im Bereich des Hilfskolbens
Detection by s k = f (p) and feeding, recognition via level sensor, detection via sensor electrode. A sensor electrode can advantageously be provided in the region of the motor plug and protrude into the collecting device. A corresponding device can also in the area of the
Nachfolgend sind ergänzende Hinweise zur Wirkungsweise und sich daraus ergebende weitere Merkmale und Vorteile beschrieben:
Das Bremspedal
The
Die gewünschte Rückwirkung auf die Pedalkraft erzeugt der Wegsimulator
Der Kolben
Über das stromlos geschlossenes 2/2-Wege Magnetventil
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Stator mit WicklungStator with winding
- 22
- Motoraußengehäuse, AußengehäuseteilEngine outer housing, outer housing part
- 33
- Motor-Gehäuseteil links, Motorflansch linksMotor housing part left, motor flange left
- 44
- Gehäuse des Aktuators bzw. des THZHousing of the actuator or the THZ
- 55
- Dichtungpoetry
- 5a5a
- Sekundärdichtungsecondary seal
- 66
- Permanentmagnetpermanent magnet
- 77
- Schutzhülseprotective sleeve
- 88th
- Gleitstück für DrehmomentenabstützungSlider for torque support
- 99
- Lagerschildend shield
- 1010
- VierpunktauflagerVierpunktauflager
- 1111
- Motor-Gehäuseteil rechts, Motorflansch linksMotor housing part right, motor flange left
- 1212
- Zahnrad mit TargetGear with target
- 1313
- DrehwinkelsensorRotation angle sensor
- 1414
- Antriebsraddrive wheel
- 1515
- Kolbenstößelplunger rod
- 1616
- Kupplungclutch
- 1717
- Betätigungselementactuator
- 1818
- Spindelspindle
- 1919
- Radiallagerradial bearings
- 2020
- InnenjochträgerInnenjochträger
- 2121
- Axiallagerthrust
- 2222
- Hülseshell
- 2323
- KGT-MutterBall screw nut
- 2424
- Innenglocke rechtsInterior bell on the right
- 2525
- Innenglocke linksInner bell on the left
- 2626
- Rotorrotor
- 2727
- InnenjochlamellenInnenjochlamellen
- 27a27a
- Innenjoch linksInner yoke on the left
- 2828
- Kugellagerball-bearing
- 2929
- Federelementespring elements
- 3030
- Rollerole
- 30a 30a
- Gleitlagerbearings
- 3131
- Lagerstiftbearing pin
- 3232
- Kolbenpiston
- 3333
- Axialkupplungaxial coupling
- 3434
- Lagerscheibebearing disk
- 3535
- Kolbenstößelplunger rod
- 7171
- Kanalchannel
- 7272
- Auffangbehälterreceptacle
- 7373
- Sensorsensor
- 102a102
- Flanschflange
- 103a103a
- Übertragungsgliedtransmission member
- 105a105a
- zentrale Druckfedercentral compression spring
- 105b105b
- elachsparallele Druckfederelachsparallele compression spring
- 109109
- Pedalweggeber MasterPedal travel sensor master
- 110110
- Pedalweggeber SlavePedal travel sensor slave
- 111111
- Rückstellfeder HilfskolbenReturn spring auxiliary piston
- 111a111
- Rückstellfeder PedalstößelReturn spring Pedal tappet
- 112112
- THZTHZ
- 120120
- Betätigungsvorrichtungactuator
- 121121
- Bremspedalbrake pedal
- 122122
- Pedalstößelpedal tappet
- 123123
- DrehwinkelgeberRotary encoder
- 124124
- Kolbenpiston
- 125125
- Zylindercylinder
- 126126
- Fortsatzextension
- 127127
- Trennwandpartition wall
- 128128
- Teil aus ferromagnetischem MaterialPart made of ferromagnetic material
- 129129
- Arbeitsraumworking space
- 130130
- Gehäusecasing
- 131131
- Elektromotorelectric motor
- 132132
- Rotorrotor
- 133133
- Lagercamp
- 134134
- Lagercamp
- 135135
- Spindelspindle
- 136136
- Bohrungdrilling
- 137137
- Übertragungsstößeltransfer ram
- 137a137a
- Teil aus ferromagnetischem MaterialPart made of ferromagnetic material
- 137b137b
- Dauermagnetpermanent magnet
- 138138
- Dauermagnetpermanent magnet
- 139139
- Ausnehmungrecess
- 140140
- Hydr. Aktuator, Tandem-Hauptzylinder (THZ)Hydr. Actuator, Tandem Master Cylinder (THZ)
- 141141
- Zylindercylinder
- 142142
- Kolbenpiston
- 143143
- Kolbenpiston
- 144144
- Arbeitsraumworking space
- 145145
- Arbeitsraumworking space
- 146146
- Hydraulikleitunghydraulic line
- 147147
- Hydraulikleitunghydraulic line
- 148148
- Hydraulikleitunghydraulic line
- 149149
- Hydraulikleitunghydraulic line
- 163163
- Hydraulikleitunghydraulic line
- 164164
- 2/2-Wege-Ventil2/2 way valve
- 165165
- Drossel-Rückschlag-VentilanordnungRestrictor check valve arrangement
- 166166
- Wegsimulatortravel simulator
- 167167
- Hydraulikleitunghydraulic line
- 168168
- 2/2-Wege-Ventil2/2 way valve
- 169169
- Simulatorfedersimulator spring
- 170170
- WegsimulatorkolbenWegsimulatorkolben
- LWLW
- Leerweg von Pedalstößel zu ÜbertragungsstößelFree travel from pedal ram to transfer ram
- BKVBKV
- BremskraftverstärkungBrake booster
- HCUHCU
- Hydraulische DrucksteuerungHydraulic pressure control
- ECUECU
- Elektronische Steuer- und RegeleinheitElectronic control unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Applications Claiming Priority (1)
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DE201110106626 DE102011106626A1 (en) | 2011-06-17 | 2011-06-17 | High dynamic short-drive assembly for brake system of motor car, has hydraulic actuator that is partially provided in inside electric motor provided with rotor in cavity, and integrated transmission for actuating hydraulic actuator |
Publications (1)
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DE102011106626A1 true DE102011106626A1 (en) | 2012-12-20 |
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