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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bremssystempumpenelement und eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Bremssystempumpenelements.
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Aus
DE 10 2011 076 127 A1 ist eine motorisierte Flüssigkeitsspeichervorrichtung bekannt, die, wie in
1 gezeigt, ein Gehäuse
2, einen Kolben
3, eine Spindel
4, eine Druckfeder
5 sowie einen Antriebsmotor
6 aufweist. Das Gehäuse
2 umfasst einen Gehäuseoberteil
21 und einen Gehäuseunterteil
22, wobei der Gehäuseoberteil
21 im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet ist und der Gehäuseunterteil
22 im Wesentlichen als Deckel ausgebildet ist. Ferner weist der Gehäuseoberteil
21 einen Druckanschluss
24 auf, durch den in beide Richtungen eine Flüssigkeit hindurchtreten kann. Der Kolben
3 ist innerhalb des Gehäuses
2 aufgenommen und ist ebenfalls im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet. Der Kolben
3 weist ein dem Druckanschluss
24 zugewandtes geschlossenes erstes Ende
31 und ein dem Antriebsmotor
6 zugewandtes offenes zweites Ende
32 auf. Im Bereich des zweiten Endes
32 weist der Kolben
3 einen Kolbenanschlag
33 auf, der derart mit einer Ausnehmung
26 im Gehäuse
2 zusammenwirkt, dass der Kolben
3 in dem Gehäuse
2 eine axiale Hubbewegung entlang einer Achse A ausführen kann, rotatorisch jedoch blockiert ist. Diese Funktion ist vorliegend durch die Ausnehmung
26 bzw. Nut im Gehäuseoberteil
21 sowie den in der Nut geführten Kolbenanschlag
33 bzw. eine Feder realisiert.
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Ferner ist im Gehäuseoberteil 21 ein Absatz 25 vorgesehen, der einen Anschlag für eine gehäusefeste Kolbendichtung 26 bildet, die mit dem Kolben 3 zusammenwirkt. Auf diese Weise ist ein Raum 23 zur Aufnahme der Flüssigkeit in dem Druckanschluss 24 zugewandten Teil des Gehäuseinneren gebildet. Ferner weist der Kolben 3 im Bereich des zweiten Endes 32 ein Innengewinde 34 auf, das mit einem Außengewinde 41 der Spindel 4 zusammenwirkt. Die Spindel 4 ist bzgl. der Achse A rotierbar im Gehäuse 2 vorgesehen und erstreckt sich durch eine Bohrung 221 im Gehäuseunterteil 22 in Richtung des Antriebsmotors 6 bzw. der entsprechenden (nicht gezeigten) Getriebestufen, ihrer Lagerung, etc. Um die Spindel 4 herum ist zwischen dem zweiten Ende 32 des Kolbens 3 und der diesem Ende zugewandten Seite des Gehäuseunterteils 22 eine als Spiralfeder ausgebildete Druckfeder 5 zur Energiespeicherung vorgesehen.
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Im Betrieb treibt der Antriebsmotor 6 die Spindel 4 an, wodurch sich der Kolben 3 je nach Drehrichtung des Antriebsmotors 6 mittels der Gewindeverbindung zwischen dem Außengewinde 41 der Spindel 4 und dem Innengewinde 34 des Kolbens 3 axial nach oben und unten bzw. zum Druckanschluss 24 hin und vom Druckanschluss 24 weg bewegen kann. Die Translationsbewegung des Kolbens 3 ist durch die beiden Pfeile in entgegengesetzter axialer Richtung in 1 angedeutet. Der Kolbenantrieb wird vorliegend also durch die Spindel 4 und den als Spindelmutter funktionierenden Kolben 3 gebildet. Auf diese Weise wird ein Flüssigkeitsvolumen in dem Raum 23 hinausgedrückt bzw. in den Raum 23 hineingesaugt. Auf diese Art kann an anderer Stelle im Hydrauliksystem ein spezifischer Druck aufgebaut oder abgebaut oder konstant gehalten werden (nicht gezeigt).
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Neben einem aktiven Verdrängen und Einsaugen ist selbstverständlich auch ein reaktives Aufnehmen und Abgeben möglich, bspw. um die Einstellung eines spezifischen Drucks in einem angrenzenden System zu ermöglichen oder zu unterstützen. Beispielsweise kann bei einer Fluidbewegung aus einem spezifischen Teil des Hydrauliksystems (bspw. durch Betätigung eines Bremspedals) und bei gleichzeitig geschlossenen Durchgang zu einem anderen spezifischen Teil des Hydrauliksystem (bspw. mittels eines Ventils bei automatischer Bremsenaktivität) das entsprechend im System verdrängte Fluid aufgenommen und zwischengespeichert werden. Hierbei kann auch ein höherer Druck oder ein niedrigerer Druck als bisher im System vorliegend erzeugt werden, bzw. der vorliegende Druck im System konstant gehalten werden.
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Ein Nachteil der oben beschriebenen Vorrichtung ist, dass, um eine präzise Flüssigkeitsmenge aus dem Raum 23 hinauszudrücken bzw. hineinzusaugen, um z.B. einen präzisen Druck aufzubauen, ein fein abgestimmter Kolbenantrieb, insbesondere hinsichtlich der Gewindeverbindung zwischen dem Kolben 3 und der Spindel 4, vorgesehen werden muss, was hohe Kosten verursacht. Weiterhin verfügt ein fein abgestimmter Kolbenantrieb, insbesondere bei gleichem Antriebsmotor, häufig über eine geringere Verfahrgeschwindigkeit des Kolbens und damit Dynamik der Aufnahmefähigkeit für Fluidvolumen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fluides und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Vorrichtung bereitzustellen, durch die kostengünstig und mit ausreichender Dynamik ein präziser Fluiddruck eingestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Vorzugsweise umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines Fluides für ein Kraftfahrzeug ein Gehäuse, einen Kolben, einen den Kolben bewegenden ersten Aktor, und ein Expansions- und/oder Kontraktionselement als zweiten Aktor, wobei der Kolben in dem Gehäuse translatorisch bewegbar ist und mit dem Gehäuse einen Fluidraum bildet, und wobei der zweite Aktor in dem Fluidraum mindestens eine erste Position und eine zweite Position einnehmen kann. Der erste Aktor zur Bewegung des Kolbens ist insbesondere als Elektromotor ausgebildet.
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Durch die Verwendung eines Expansions- und/oder Kontraktionselement als weiteren, zweiten Aktor hat die Vorrichtung zur Steuerung eines Fluides zwei voneinander unabhängige Systeme zur Verdrängung von Fluid bzw. zum Ansaugen oder Ausstoßen von Fluid bzgl. des Fluidraums zur Verfügung. Für die „Grobeinstellung“ wird hierbei der Kolbenantrieb (z.B. Spindel – Spindelmutter/Kolben) verwendet, der dann auch entsprechend gröber und damit kostengünstiger dimensioniert werden kann, insbesondere in Bezug auf den Kolbenantrieb (die Art der Gewindeverbindung, die Gewindesteigung, das Gewindespiel, etc.). Aufgrund der Übernahme der Funktion zur Feinjustierung durch einen separaten zweiten Aktor, kann der Kolbenantrieb entsprechend nur auf eine „Grobeinstellung“ ausgelegt werden und bspw. eine große Spindelsteigung gewählt werden, durch welche wiederum eine verbesserte Dynamik der Einstellung bspw. eine erhöhte Verfahrgeschwindigkeit des Kolbens erreicht werden kann. Für die Feinjustierung der angesaugten oder ausgestoßenen Fluidmenge wird das Expansions- und/oder Kontraktionselement (insbesondere ein DEAP-Element) als zweiter Aktor verwendet. Die dafür notwendige präzise Verformung (Wölbung) des Expansions- und/oder Kontraktionselements (bzw. des DEAP-Elements) kann hierbei kostengünstig durch das Anlegen einer entsprechenden Spannung bzw. durch geeignete Rippen bzw. Versteifungen im Expansions- und/oder Kontraktionselement (bzw. im DEAP-Element) realisiert werden. Weiterhin kann auch durch bauliche Maßnahmen vorteilhaft die konzeptbedingte Formänderung des Expansions- und/oder Kontraktionselements (bzw. des DEAP-Elements) ausgenutzt werden, um bspw. durch eine Einschränkung einer flächigen radialen Ausdehnung – bspw. durch eine zumindest bereichsweise Verklebung des Expansions- und/oder Kontraktionselements (bzw. des DEAP-Elements) an einer Schulter des Kolbens – eine Wölbung in axialer Richtung zu erzielen. Ein hochgenaues Stellgetriebe für eine präzise Einstellung eines Verdrängerkolbens ist nicht mehr erforderlich. Es können auch verringerte Anforderungen an eine Feststellfunktion des Verdrängerkolbens („Gesperre“) gestellt werden; vergrößertes Spiel in Winkel oder Hub sind beim Festsetzen so hinnehmbar bzw. ausgleichbar. Es können z.B. auch langhubige Lineartriebe verwendet werden.
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Die Summe der beiden durch die beiden verschiedenen Verdrängersysteme angesaugten oder ausgestoßenen Fluidmengen ergibt die Gesamtfluidmenge, die in den Fluidraum angesaugt wird oder aus diesem ausgestoßen wird (das ein- bzw. ausgeblendete Fluidvolumen). Hierbei ist zu beachten, dass die beiden Verdrängersysteme für sich betrachtet eine unterschiedliche Dynamik aufweisen, d.h. durch den Kolbenantrieb sind relativ große Volumenverschiebungen (von Fluid) in einer relativ langen Zeitspanne und durch das Expansions- und/oder Kontraktionselement (bzw. DEAP-Element) relativ kleine Volumenverschiebungen in einer relativ kurzen Zeitspanne möglich. Durch eine Kombination ist eine bedarfsgerechte Volumenverschiebung über die Zeit optimal erzielbar, wie bereits beschrieben. Hierzu trägt eine vorteilhafte Kombination der beiden Verdrängersysteme bei, die sich nicht nur ergänzen, sondern auch erst durch die Kombination eine Optimierung der einzelnen Systeme hinsichtlich eines jeweiligen spezifischen Aufgabenbereichs ermöglichen.
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Vorteilhafterweise der zweite Aktor, das heißt das Expansions- und/oder Kontraktionselements, aus einem elektroaktives Material, insbesondere einem elektroaktiven Polymer, aufgebaut. Hierbei sind insbesondere dielektrische elektroaktive Polymer (DEAP) vorteilhaft. Der Aktor besteht zumindest aus Teilen aus DEAP. Der Aktor soll daher auch als DEAP-Element bezeichnet werden.
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Vorteilhafterweise ist der zweite Aktor an einer Stirnseite des Kolbens vorgesehen, da hier die Zugänglichkeit sowie die gestalterische Freiheit optimal sind. Weiterhin liegt hier vorteilhaft die größte Fläche vor, die im Verlauf der Kolbenbewegung konstant bleibt. Durch ein Ausnutzen einer großen Fläche kann selbst bei einer nur geringen Wölbung dieser Fläche ein hoher Einfluss auf ein spezifisches verändertes Fluidvolumen des Fluidraumes erreicht werden.
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Vorteilhafterweise ist der zweite Aktor als eine im Wesentlichen kreisförmige Platte ausgebildet, um so optimal mit dem Kolben verbindbar zu sein.
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Vorteilhafterweise liegt der zweite Aktor in der ersten Position flächig am Kolben, insbesondere an der Kolbenstirnseite, an und ist in der zweiten Position aufgewölbt. Durch die Verformung des zweiten Aktors in den Fluidraum hinein, wird das darin befindliche Fluid verdrängt und aufgrund seiner Inkompressibilität aus dem Fluidraum hinaus durch den Druckanschluss gedrückt. Umgekehrt kann durch das Anlegen des zweiten Aktors zurück an den Kolben aus einer aufgewölbten Position Fluid in den Fluidraum eingesaugt werden. Hierbei ist der zweite Aktor schon vorgewölbt ist und flacht sich bei Bestromung ab, so dass eine zusätzliche Menge an Fluid in den nun größer gewordenen Fluidraum gesaugt wird.
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Bei einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zweite Aktor in der ersten Position im Wesentlichen ebenflächig ist und in der zweiten Position aufgewölbt am Kolben anliegt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von dem zuvor genannten Beispiel darin, dass nicht vorgesehen ist, dass die Auswölbung des zweiten Aktors in den Fluidraum hinein geht und diesen dadurch verringert, sondern dass hingegen vorgesehen ist, dass eine Auswölbung den Fluidraum vergrößert. Der zweite Aktor ist hierbei, insbesondere in unbestromten Zustand, ebenflächig und liegt im Wesentlichen nicht flächig an der Kolbenstirnfläche an. Hierbei kann eine konkave Kolbenstirnfläche vorgesehen sein, welche eine Auswölbung des zweiten Aktors in bestromten Zustand aufnimmt. Vorteilhaft kann hierbei hinsichtlich eines unter Druck eintretenden Fluid eine Beeinflussung, insbesondere eine schnelle Verringerung, der Widerstandskraft gegen das eintretende Fluid sowie ein Ausgleich, insbesondere eine schnelle Vergrößerung, des aufnehmbaren Volumens ermöglicht werden.
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Vorteilhafterweise ist der Kolben mit einer Durchgangsöffnung versehen, um ein Vakuum zwischen dem Kolben und dem zweiten Aktor zu vermeiden, und so ein problemloses Aufwölben des zweiten Aktors zu gewährleisten. Vorteilhaft ist die Durchgangsöffnung als Bohrung ausgeführt. Mittels der Durchgangsöffnung wird hierbei eine Verbindung zur Atmosphäre geschaffen. In einer alternativen Ausführung kann auch eine Bildung eines Vakuums bei einem Aufwölben des zweiten Aktors dadurch vermieden werden, dass auf der vom Fluidraum abgewandten Seite des Gehäuses ein ausreichend großes abgeschlossenen Luftvolumens, bzw. Gas- oder Fluidvolumens, vorgesehen ist.
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Vorteilhafterweise ist der zweite Aktor als eine Kolbendichtung ausgebildet, die mit einer Innenwand des Gehäuses in Kontakt steht, wobei die Kolbendichtung insbesondere einteilig mit dem zweiten Aktor gebildet ist. Auf diese Weise ist das Vorsehen einer separaten Kolbendichtung (z.B. gehäusefest) nicht erforderlich, was das Gesamtsystem vereinfacht. Ferner ist es auf diese Weise möglich, auch die Dichtung bzw. die Dichtfunktion des zweiten Aktors durch geeignete Versteifungen zu beeinflussen. So ist es z.B. denkbar, den Anpressdruck der Kolbendichtung an die Innenwand des Gehäuses bei besonders schnellen Kolbenbewegungen zu erhöhen. Weiterhin kann auch eine Variation des Anpressdrucks in Abhängigkeit der Bewegungsrichtung des Kolbens vorteilhaft sein und ist vorgesehen.
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Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung zur Steuerung eines Fluides eine Spindel, die gemeinsam mit dem Kolben einen einfachen und somit kostengünstigen Kolbenantrieb bildet. Vorteilhaft ist der Kolben hierfür als holzylindrisches Bauteil ausgeführt. Weiterhin weist die Spindel eine derart große Spindelsteigung auf, um die Dynamikanforderungen des Systems zu erfüllen.
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Vorteilhafter Weise ist eine derartige Vorrichtung zur Steuerung eines Fluides als ein Bremssystempumpenelement und/oder als eine aktive Speicherkammer in einem Bremssystem ausgebildet.
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Ferner wird eine Steuervorrichtung zum Steuern der Vorrichtung zur Steuerung eines Fluides bereitgestellt, welche Mittel aufweist und dafür eingerichtet ist die Steuerung durchzuführen.
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Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren.
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Von den Figuren zeigt:
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1 eine schematische Schnittansicht einer bekannten motorisierten Flüssigkeitsspeichervorrichtung; und
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2 eine schematische Schnittansicht eines Bremssystempumpenelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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3 eine schematische Schnittansicht eines Bremssystempumpenelements gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Im Folgenden wird mit Bezug auf 2 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Wie in 2 gezeigt ist, weist das erfindungsgemäße Bremssystempumpenelement 1‘, das z.B. als eine aktive Speicherkammer (sogenannter „2nd actuator“) zusätzlich zu einem Bremshauptzylinder oder bei neuartigen Konzepten (bspw. „iBooster“ oder „iBooster HEV“) zum Einsatz kommt, ein Gehäuse 2‘, einen Kolben 3‘, eine Spindel 4‘ sowie einen Antriebsmotor 6‘ auf. Das Gehäuse 2‘ umfasst einen Gehäuseoberteil 21‘ und einen Gehäuseunterteil 22‘, wobei der Gehäuseoberteil 21‘ im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet ist und der Gehäuseunterteil 22‘ im Wesentlichen als Deckel ausgebildet ist. Ferner weist der Gehäuseoberteil 21‘ einen Druckanschluss 24‘ auf, durch den in beide Richtungen Fluid, insbesondere Bremsflüssigkeit, hindurchtreten kann. Der Kolben 3‘ ist innerhalb des Gehäuses 2‘ aufgenommen und ist ebenfalls im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet. Der Kolben 3‘ weist ein dem Druckanschluss 24‘ zugewandtes geschlossenes erstes Ende 31‘ und ein dem Antriebsmotor 6‘ zugewandtes offenes zweites Ende 32‘ auf. Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Bauform ist – um die Darstellung zu vereinfachen – kein Kolbenanschlag und auch keine Ausnehmung gezeigt, um eine axiale Hubbewegung des Kolbens 3‘ entlang einer Achse A‘ zu gewährleisten und eine Rotation zu blockieren, wenngleich diese auch vorgesehen sein kann. Diese Funktion kann vorliegend gemäß der in 1 gezeigten Ausgestaltung oder auf andere Weise realisiert werden.
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Der Kolben 3‘ weist im Bereich des zweiten Endes 32‘ ein Innengewinde 34‘ auf, das mit einem Außengewinde 41‘ der Spindel 4‘ zusammenwirkt. Die Spindel 4‘ ist bzgl. der Achse A‘ rotierbar im Gehäuse 2‘ vorgesehen und erstreckt sich durch eine Bohrung 221‘ im Gehäuseunterteil 22‘ in Richtung des Antriebsmotors 6‘ bzw. der entsprechenden (nicht gezeigten) Getriebestufen, Gesperre, ihrer Lagerung, etc.
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Ferner ist am ersten Ende 31‘ des Kolbens 3‘, also an dessen Stirnseite, ein dielektrisches elektroaktives Polymer(DEAP)-Element 7‘ vorgesehen. Das DEAP-Element 7‘ ist als im Wesentlichen kreisförmige Platte am ersten Ende 31‘ des Kolbens 3‘ angeordnet und ist insbesondere im Randbereich fest mit dem Kolben 3‘ verbunden. Elektroaktive Polymere (EAP) sind Polymere, die durch das Anlegen einer elektrischen Spannung ihre Form ändern, also elektrische Energie in mechanische Arbeit umwandeln. Dielektrische elektroaktive Polymere (DEAP) – auch dielektrische Elastomere genannt – die zur Gruppe der EAP zählen, sind adaptive Materialsysteme, welche hohe Dehnungen erzeugen können. Dielektrische elektroaktive Polymere weisen mehrere Elektroden mit dazwischenliegenden Elastomeren auf. Beim Anlegen einer Spannung ziehen die Elektroden sich gegenseitig an und verdrängen dadurch teilweise die Elastomere dazwischen. Hierdurch ergibt sich wiederum eine Flächendehnung des DEAP-Elements. Dielektrische Elastomere sind zudem leicht und haben eine hohe elastische Energiedichte. Vorliegend dient das DEAP-Element 7‘ dazu, im unbestromten (keine Spannung angelegt) Zustand flach an dem ersten Ende 31‘ des Kolbens 3‘ anzuliegen und sich im bestromten (Spannung angelegt) Zustand in Richtung des Druckanschlusses 24‘ aufzuwölben, um so das Volumen des Fluidraums 23‘ zu verringern und Fluid durch den Druckanschluss 24‘ hindurch zu drücken.
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Damit auf der dem Fluidraum 23‘ abgewandten Seite des DEAP-Elements 7‘ kein unerwünschter Unterdruck entsteht, wenn sich das DEAP-Element 7‘ bei Bestromung in Richtung des Druckanschlusses 24‘ wölbt, ist eine erste Durchgangsbohrung 35‘ am ersten Ende 31‘ des Kolbens 3‘ vorgesehen, durch die z.B. Luft in den sich bildenden Hohlraum einströmen kann. Ferner dient die erste Durchgangsbohrung 35‘ auch der Durchführung einer Kabelkontaktierung 8‘ für das DEAP-Element 7‘. Zu diesem Zweck ist auch die Spindel 4‘ mit einer zweiten Durchgangsbohrung 42‘ versehen, die sich koaxial durch die Spindel 4‘ erstreckt. Die Kabelkontaktierung 8‘ für das DEAP-Element 7‘ ist mit einer Energiequelle (nicht dargestellt) und einer Steuervorrichtung 81‘ zum Steuern des DEAP-Elements 7‘ elektrisch verbunden.
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Wie in 2 zu sehen ist, ist an der Außenseite des Kolbens 3‘ am ersten Ende 31‘ eine Art Wellenschulter 36‘ vorgesehen (Verjüngung des Kolbens 3‘ in Richtung des Druckanschlusses 24‘), in die sich auch das DEAP-Element 7‘ erstreckt. Das DEAP-Element 7‘ kann beispielsweise in dieser Wellenschulter verklebt sein. Ferner ist das DEAP-Element 7’ derart ausgebildet, dass an seinem Außenumfang eine Kolbendichtung 71‘ gebildet ist, die Kontakt mit einer Innenfläche des Gehäuses 2‘ bzw. des Gehäuseoberteils 21‘ hat. Auf diese Weise erfüllt das DEAP-Element 7‘ auch gleichzeitig eine Dichtfunktion, um so den Fluidraum 23‘ zu bilden. Das DEAP-Element 7‘ und die Kolbendichtung 71‘ sind vorliegend einteilig gebildet. Alternativ können die beiden Funktionen jedoch auch durch zwei oder mehr Teile erfüllt werden. So kann z.B. die Kolbendichtung 71‘ auch als gehäusefeste Dichtung ausgeführt sein (wie in 1 zu sehen) und auch das DEAP-Element 7‘ kann anderweitig auf dem Kolben 3‘, an anderer Stelle im Fluidraum 23‘ oder auch im weiteren Anschlussbereich bzw. Druckbereich des Hydrauliksystems bzw. Bremssystems vorgesehen sein.
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Im Betrieb des Bremssystempumpenelements 1‘ treibt der Antriebsmotors 6‘ die Spindel 4‘ an, wodurch sich der Kolben 3‘ je nach Drehrichtung des Antriebsmotors 6‘ mittels der Gewindeverbindung zwischen dem Außengewinde 41‘ der Spindel 4‘ und dem Innengewinde 34‘ des Kolbens 3‘ nach oben oder unten bzw. zum Druckanschluss 24‘ hin oder vom Druckanschluss 24‘ weg bewegen kann. Die Translationsbewegung des Kolbens 3‘ ist durch die beiden Pfeile in entgegengesetzter axialer Richtung in 2 angedeutet. Der Kolbenantrieb wird vorliegend also durch die Spindel 4‘ und den als Spindelmutter funktionierenden Kolben 3‘ gebildet. Auf diese Weise wird das in dem Fluidraum 23‘ aufgenommene Fluid aus dem Fluidraum 23‘ hinausgedrückt bzw. in den Fluidraum 23‘ hineingesaugt. Auf diese Art kann an anderer Stelle ein Bremsdruck aufgebaut bzw. abgebaut werden (nicht gezeigt). Der Kolbenantrieb kann jedoch auch auf andere Weise realisiert sein.
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Durch das Aufwölben des DEAP-Elements 7‘ in Richtung des Druckanschlusses 24‘ wird im Betrieb unabhängig von der Verdrängungsleistung des Kolbens 3‘ bzw. des Kolbenantriebs im Fluidraum 23‘ befindliches Fluid verdrängt und so durch den Druckanschluss 24‘ hinausgedrückt. Umgekehrt wird, sobald kein Strom mehr durch das DEAP-Element 7‘ fließt, sich dieses wieder flach an das erste Ende 31‘ des Kolbens 3‘ anlegen und auf diese Weise Fluid durch den Druckanschluss 24‘ in den Fluidraum 23‘ gesaugt werden. Die Stärke der Wölbung ist hierbei von der angelegten Spannung abhängig. Die Form und Ausbildung der Wölbung kann insbesondere durch entsprechende Rippen bzw. örtliche Versteifungen innerhalb des DEAP-Elements 7‘ beeinflusst werden.
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Im Betrieb kann einerseits durch die Verschiebung des Kolbens 3‘ und andererseits durch die Wölbung oder Nichtwölbung des DEAP-Elements 7‘ Fluid in den Fluidraum 23‘ hineingesaugt und aus dem Fluidraum 23‘ hinausgepresst werden. Hierdurch kann der Kolben 3‘ insbesondere durch einen Kolbenantrieb mit großer Spindelsteigung schnell, jedoch nicht sehr präzise bewegt werden. Die Feinjustierung kann in diesem Fall durch das erfindungsgemäße DEAP-Element 7‘ übernommen werden, da hier eine Feinabstimmung des zu verdrängenden Fluidvolumens einfach über die angelegte Spannung erfolgen kann. Ebenfalls ist ein schnelles Reaktion des DEAP-Elements 7‘ auf eine angelegte Spannung möglich. Im Zusammenwirken dieser beiden Komponenten kann eine günstige, schnelle und bedarfsgerechte Volumeneinstellung über der Zeit optimal erzielt werden.
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3 zeigt eine alternative Ausführungsform zu der Ausführungsform in 2. Wesentlicher Unterschied ist hierbei, dass der zweite Aktor (7‘) in der ersten Position im Wesentlichen ebenflächig ist und in der zweiten Position aufgewölbt am Kolben (3‘) anliegt. In der ersten Position liegt der zweite Aktor (7‘) im Wesentlichen nur an der Schulter 36‘ an. Der Kolben (3‘) weist eine konkave Stirnfläche auf. Hierdurch ergibt sich ein Hohlraum zwischen dem zweiten Aktor (7‘) in der ersten Position und der konkaven Stirnfläche des Kolbens (3‘). In einer zweiten Position, welche der zweite Aktor (7‘) insbesondere durch Bestromen erreicht, ist der zweiten Aktor (7‘) gewölbt und liegt flächig an dem Kolben (3‘) an.
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Es ist auch denkbar, dass ein Stapel von DEAP-Elementen die Funktion des Kolbenantriebs komplett übernimmt und auf diese Weise der klassische Kolben sowie z.B. eine Spindel entfällt. Die Volumenänderung des Fluidraums wird dann lediglich durch die Volumenänderung der DEAP-Elemente realisiert. Dies kann z.B. in Hochdrucksystemen sinnvoll sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011076127 A1 [0002]
