DE102013218549A1 - Elektrohydraulischer Aktuator - Google Patents

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Abstract

Elektrohydraulischer Aktuator mit einem Elektromotor (1), einem dem Elektromotor (1) wirkungsmäßig nachgeschalteten Rotations-Translationsgetriebe (2), das eine Gewindespindel (12) sowie eine Gewindemutter (13, 130) aufweist, mit mindestens einem ersten Kolben (3, 30, 301, 302), der einen ersten hydraulischen Druckraum (4, 40, 401, 402) begrenzt, sowie mindestens einem zweiten Kolben (5, 50, 501, 502), der einen zweiten hydraulischen Druckraum (6, 60, 601, 602) begrenzt, wobei die Translationsbewegung des Rotations-Translationsgetriebes (2) auf die Kolben (3, 30, 301, 302, 5, 50, 501, 502) übertragen wird, wobei die Druckräume (4, 40, 401, 402, 6, 60, 601, 602) symmetrisch zu einer Drehachse (A) des Rotations-Translationsgetriebes (2) derart ausgebildet sind, dass deren Achsen senkrecht oder parallel zur Drehachse (A) des Rotations-Translationsgetriebes (2) verlaufen, wobei die Kolben (3, 30, 301, 302, 5, 50, 501, 502) in einer kraftübertragenden Verbindung mit der Gewindemutter (13) des Rotations-Translationsgetriebes (2) stehen, sowie hydraulische Bremsanlage.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrohydraulischen Aktuator mit einem Elektromotor, einem dem Elektromotor wirkungsmäßig nachgeschalteten Rotations-Translationsgetriebe, das eine Gewindespindel sowie eine Gewindemutter aufweist, mit mindestens einem ersten Kolben, der einen ersten hydraulischen Druckraum begrenzt, sowie mindestens einem zweiten Kolben, der einen zweiten hydraulischen Druckraum begrenzt, wobei die Translationsbewegung des Rotations-Translationsgetriebes auf die Kolben übertragen wird, sowie eine hydraulische Bremsanlage.
  • Ein derartiger Aktuator ist aus der DE 10 2007 026 183 A1 bekannt. Bei dem vorbekannten Aktuator sind die Kolben hintereinander, in einer sog. Tandemanordnung angeordnet, deren erster Kolben mit der Gewindespindel eines Kugelgewindetriebes in kraftübertragender Verbindung steht. Dabei wird die Gewindemutter des Kugelgewindetriebes über einen Kegelradantrieb von einem Elektromotor angetrieben, der senkrecht zum Kugelgewindetrieb bzw. der Kolbenanordnung angeordnet ist. An die Druckräume sind unter Zwischenschaltung einer Druckmodulationseinheit Radbremsen eines Kraftfahrzeuges angeschlossen. Als Nachteile des gezeigten Aktuators werden dessen komplizierter, mit hohen Herstellungskosten verbundener Aufbau, sowie die erhebliche axiale Baulänge empfunden.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrohydraulischen Aktuator der oben genannten Gattung dahin gehend zu verbessern, dass dessen Aufbau vereinfacht und dessen axiale Baulänge reduziert wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektrohydraulischen Aktuator gemäß Anspruch 1.
  • Bevorzugt werden die Kolben zum Aufbau eines Druckes in den Druckräumen durch eine translatorische Bewegung der Gewindemutter in Richtung auf den Elektromotor zu betätigt. Durch den Betrieb des Rotations-Translationsgetriebes im gezogenen Lastbetrieb wird die Lebensdauer des Rotations-Translationsgetriebes, und damit des Aktuators, erhöht.
  • Bevorzugt verlaufen die Achsen der Druckräume bzw. der Kolben parallel zur Drehachse des Rotations-Translationsgetriebes, wobei die Kolben durch eine translatorische Bewegung der Gewindemutter in Richtung zum Elektromotor von an dem dem Elektromotor abgewandten Ende der Gewindemutter ausgebildeten Kraftübertragungselementen betätigt werden.
  • Den Druckräumen sind bevorzugt Bremskreise einer hydraulischen Bremsanlage für Kraftfahrzeuge zugeordnet, wobei die Druckräume in einer Druckmodulationsventile der Bremsanlage aufnehmenden Druckmodulationseinheit ausgebildet sind, während die Kolben in einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Bremsanlage geführt werden. Hierdurch kann ein Aktuatorgehäuse entfallen. Weiterhin können so Axial-Zugkräfte von der Druckmodulationseinheit aufgenommen werden.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Achsen der Druckräume bzw. der Kolben senkrecht zur Drehachse des Rotations-Translationsgetriebes, wobei die Kolben durch eine translatorische Bewegung der Gewindemutter in Richtung zum Elektromotor von an der Gewindemutter ausgebildeten Schrägen betätigt werden. Auch hier sind die Vorteile des Betriebs des Rotations-Translationsgetriebes im gezogenen Lastbetrieb gegeben.
  • Bevorzugt weisen die Schrägen dabei unterschiedliche Steigungen auf. Durch die unterschiedlichen Steigungen an jeder Schräge kann eine Veränderung der Kraftübersetzung während einer Betätigung erreicht werden.
  • Den Druckräumen sind bevorzugt Bremskreise einer hydraulischen Bremsanlage für Kraftfahrzeuge zugeordnet, wobei sowohl die Druckräume als auch die Kolben in einer Druckmodulationsventile der Bremsanlage aufnehmenden Druckmodulationseinheit ausgebildet sind. Hierdurch kann ein Aktuatorgehäuse entfallen. Weiterhin können so Axial-Zugkräfte von der Druckmodulationseinheit aufgenommen werden.
  • Bevorzugt ist in der elektronischen Steuer- und Regeleinheit eine Leiterplatte angeordnet, die einen Motorpositionssensor trägt, der die Position der Gewindespindel erfasst.
  • Vorteilhafterweise sind die Druckräume durch je eine Reihenschaltung zweier Teildruckräume mit unterschiedlichem Durchmesser gebildet. So sind unterschiedliche Kraftübersetzungen umsetzbar.
  • Bevorzugt ist das Rotations-Translationsgetriebe in der Druckmodulationseinheit mittels eines Wälzlagers gelagert.
  • Die Erfindung betrifft auch eine hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Aktuator.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
  • Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung an drei Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die 1 bis 3 eine erste, eine zweite sowie eine dritte Ausführung des erfindungsgemäßen Aktuators in einer stark vereinfachten Schnittdarstellung zeigen.
  • Für die Bezeichnung gleicher Elemente werden in der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele die gleichen Bezugszeichen verwendet.
  • Das in 1 gezeigte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators besteht im Wesentlichen aus einem Elektromotor 1, einem dem Elektromotor 1 wirkungsmäßig nachgeschalteten Rotations-Translationsgetriebe 2, einem ersten Kolben 3, der einen ersten Druckraum 4 begrenzt, sowie einem zweiten Kolben 5, der einen zweiten Druckraum 6 begrenzt. An die Druckräume 4, 6 sind bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Aktuators bei einer elektrohydraulischen Bremsanlage nicht dargestellte Bremskreise angeschlossen.
  • Das Rotations-Translationsgetrieb 2 ist im gezeigten Beispiel als ein Kugelgewindetrieb ausgebildet, dessen Gewindespindel 12 vom Elektromotor 1 angetrieben bzw. in eine Drehbewegung versetzt wird und die mittels nicht gezeigter Kugeln mit einer Gewindemutter 13 zusammenwirkt. Die Gewindemutter 13 ist an ihrem dem Elektromotor 1 abgewandten Ende mit Kraftübertragungselementen 7, 17 versehen, an dem sich die Kolben 3, 5 unter der Vorspannung von nicht dargestellten Rückstellfedern abstützen. Die Anordnung der Kolben 3, 5 bzw. der Druckräume 4, 6 ist dabei vorzugsweise derart getroffen, dass sie parallel zueinander symmetrisch gegenüber einer Mittelachse A der gezeigten Baugruppe angeordnet sind, wobei die Kolben 3, 5 durch eine translatorische Bewegung der Gewindemutter 13 in Richtung zum Elektromotor 1 hin betätigt werden.
  • Weiterhin ist 1 entnehmbar, dass die Druckräume 4, 6 in einer lediglich schematisch angedeuteten Druckmodulationseinheit 8 der vorhin erwähnten Bremsanlage ausgebildet sind, die zur Regelung von Radbremsdrücken erforderliche, nicht gezeigte Druckmodulationsventile aufnimmt und auch als Ventilblock bezeichnet wird. Die Kolben 3, 5 sind insbesondere in mit der Achse A koaxial ausgebildeten Bohrungen in einer ebenfalls schematisch angedeuteten elektronischen Steuer- und Regeleinheit 9 geführt. In der Steuer- und Regeleinheit 9 ist auch eine elektronische Leiterplatte 10 integriert, die einen Motorpositionssensor 11 trägt, der beispielsweise die Winkellage der vorhin erwähnten Gewindespindel 12 erfasst. Ein Wälzlager 14 dient der Lagerung des Kugelgewindetriebs im Ventilblock 8.
  • Bei dem in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des Aktuators gemäß der vorliegenden Erfindung sind sowohl die Kolben 30, 50 als auch die Druckräume 40, 60 in der Druckmodulationseinheit bzw. dem Ventilblock 80 im Wesentlichen senkrecht zur Aktuatorachse A angeordnet bzw. ausgebildet.
  • Der Betätigung der beiden Kolben 30, 50 dient, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, wieder die sich bei einem Druckaufbau in den Druckräumen 40, 60 auf den Elektromotor 1 zu bewegende Gewindemutter 130. Zu diesem Zweck ist deren Mantel mit einander gegenüber liegenden Schrägen 16, 18 versehen, die zur Änderung der Kraftübersetzung unterschiedliche Steigungen aufweisen können. Ansonsten entspricht der Aufbau des Aktuators weitgehend dem des im Zusammenhang mit der 1 erläuterten Ausführungsbeispiel.
  • Bei dem in 3 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes werden die Druckräume 400, 600 jeweils durch je eine Serienschaltung zweier Teildruckräume 401, 402; 601, 602 gebildet, die in dieser Darstellung vorzugsweise unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Während die radial außen liegenden Druckräume 401, 601 bzw. diese begrenzende Kolben 301, 501 einen kleineren Durchmesser aufweisen, sind die radial innen liegenden Druckräume 402, 602 bzw. deren zugeordnete Kolben 302, 502 im Durchmesser größer ausgebildet. Die Abdichtung der Teildruckräume 401, 402; 601, 602 erfolgt über an den Kolben 301, 501, 302, 502 angeordnete Dichtmanschetten 403, 404; 603, 604, während die Abdichtung der Kolben 301, 501, 302, 502 im Ventilblock 800 mittels unbeweglicher Dichtringe 405, 406; 605, 606 erfolgt.
  • Für die hydraulische Serienschaltung der Teildruckraumpaare 401, 402; 601, 602 sind jeweils eine hydraulische Verbindungsleitung 407, 607 vorgesehen, während die Teildruckräume 402, 602 mittels einer weiteren Verbindungsleitung 410 miteinander in Verbindung stehen. Zu nicht gezeigten hydraulischen Verbrauchern führen an die radial außen liegenden Teildruckräume 401, 601 angeschlossene Druckaufbauleitungen 411, 611, die außerdem im Betrieb des erfindungsgemäßen Aktuators unter Zwischenschaltung eines zu den Teildruckräumen 401, 601 hin öffnenden Rückschlagventils 412 an einen nicht dargestellten Druckmittelvorratsbehälter angeschlossen sind, so dass ein Nachsaugen des Druckmittels möglich ist.
  • Alternativ zu dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators können auf dem einschlägigen Gebiet tätige Fachleute Modifikationen bzw. Änderungen durchführen, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen. So können beispielsweise die die radial außen liegenden Druckräume begrenzenden Kolben oder sämtliche Kolben mit im Ventilblock stehend, d.h. unbeweglich angeordneten Dichtelementen zusammenwirken, wobei die die Teildruckräume bildenden Bohrungen als Stufenbohrungen ausgebildet sein können.
  • Ansonsten ist die Funktionsweise dem Fachmann bekannt und braucht in der vorliegenden Beschreibung nicht näher erläutert zu werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007026183 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Elektrohydraulischer Aktuator mit einem Elektromotor (1), einem dem Elektromotor (1) wirkungsmäßig nachgeschalteten Rotations-Translationsgetriebe (2), das eine Gewindespindel (12) sowie eine Gewindemutter (13, 130) aufweist, mit mindestens einem ersten Kolben (3, 30, 301, 302), der einen ersten hydraulischen Druckraum (4, 40, 401, 402) begrenzt, sowie mindestens einem zweiten Kolben (5, 50, 501, 502), der einen zweiten hydraulischen Druckraum (6, 60, 601, 602) begrenzt, wobei die Translationsbewegung des Rotations-Translationsgetriebes (2) auf die Kolben (3, 30, 301, 302, 5, 50, 501, 502) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckräume (4, 40, 401, 402, 6, 60, 601, 602) symmetrisch zu einer Drehachse (A) des Rotations-Translationsgetriebes (2) derart ausgebildet sind, dass deren Achsen senkrecht oder parallel zur Drehachse (A) des Rotations-Translationsgetriebes (2) verlaufen, wobei die Kolben (3, 30, 301, 302, 5, 50, 501, 502) in einer kraftübertragenden Verbindung mit der Gewindemutter (13) des Rotations-Translationsgetriebes (2) stehen.
  2. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben zum Aufbau eines Druckes in den Druckräumen durch eine translatorische Bewegung der Gewindemutter in Richtung auf den Elektromotor (1) zu betätigt werden.
  3. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Druckräume (4, 401, 402; 6, 601, 602) bzw. der Kolben (3, 301, 302, 5, 501, 502) parallel zur Drehachse (A) des Rotations-Translationsgetriebes (2) verlaufen und dass die Kolben (3, 301, 302, 5, 501, 502) durch eine translatorische Bewegung der Gewindemutter (13) in Richtung zum Elektromotor (1) von an dem dem Elektromotor (1) ab- gewandten Ende der Gewindemutter (13) ausgebildeten Kraftübertragungselementen (7, 17) betätigt werden.
  4. Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass den Druckräumen (4, 6) Bremskreise einer hydraulischen Bremsanlage für Kraftfahrzeuge zugeordnet sind, wobei die Druckräume (4, 6) in einer Druckmodulationsventile der Bremsanlage aufnehmenden Druckmodulationseinheit (8) ausgebildet sind, während die Kolben (301, 302, 5, 501, 502) in einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit (9) der Bremsanlage geführt werden.
  5. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Druckräume (40, 60) bzw. der Kolben (30, 50) senkrecht zur Drehachse (A) des Rotations-Translationsgetriebes (2) verlaufen und dass die Kolben (30, 50) durch eine translatorische Bewegung der Gewindemutter (130) in Richtung zum Elektromotor (1) von an der Gewindemutter (130) ausgebildeten Schrägen (16, 18) betätigt werden.
  6. Aktuator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die, insbesondere jede, Schrägen (16, 18) unterschiedliche Steigungen aufweisen.
  7. Aktuator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass den Druckräumen (40, 60) Bremskreise einer hydraulischen Bremsanlage für Kraftfahrzeuge zugeordnet sind, wobei sowohl die Druckräume (40, 60), als auch die Kolben (30, 50) in einer Druckmodulationsventile der Bremsanlage aufnehmenden Druckmodulationseinheit (80) ausgebildet sind.
  8. Aktuator nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotations-Translationsgetriebe (2) in der Druckmodu- lationseinheit (8, 80, 800) mittels eines Wälzlagers (14) gelagert ist.
  9. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektronischen Steuer- und Regeleinheit (9) eine Leiterplatte (10) angeordnet ist, die einen Motorpositionssensor (11) trägt, der die Position der Gewindespindel (12) erfasst.
  10. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckräume (400, 600) jeweils durch eine Reihenschaltung zweier Teildruckräume (401, 402; 601, 602) mit unterschiedlichem Durchmesser gebildet sind.
  11. Hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit zumindest zwei Bremskreisen und einer Druckmodulationseinheit mit Druckmodulationsventilen, gekennzeichnet durch einen elektrohydraulischen Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
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