DE102015214246B4

DE102015214246B4 - Linearaktoranordnung zur Betätigung einer mechanischen Einheit, vorzugsweise zur Betätigung einer Kupplung

Info

Publication number: DE102015214246B4
Application number: DE102015214246.9A
Authority: DE
Inventors: Jerome Malitourne; Lászlo Mán; Peter Greb
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2021-09-16
Anticipated expiration: 2035-07-29
Also published as: CN106402392B; CN106402392A; DE102015214246A1

Abstract

Linearaktoranordnung (1) zur Betätigung einer mechanischen Einheit, vorzugsweise zur Betätigung einer Kupplung, umfassend einen Elektromotor (2, 3), der mit einem Getriebesystem (4) verbunden ist, das zur Umwandlung der rotatorischen Bewegung des Elektromotors (2, 3) in eine translatorische Bewegung eines Betätigungselementes (5) ausgebildet ist, wobei das Betätigungselement (5) über ein Dichtelement (14) gegenüber einem, von einer Gehäuseeinheit (7) aufgespannten Druckraum (6) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (14) einen starr an das axial bewegliche Betätigungselement (5) angebundenen Dichtungsträger (9) radial umfasst, wobei das Dichtelement (14) radial frei verschieblich angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Linearaktoranordnung zur Betätigung einer mechanischen Einheit, vorzugsweise zur Betätigung einer Kupplung, umfassend einen Elektromotor, der mit einem Getriebesystem verbunden ist, das zur Umwandlung der rotatorischen Bewegung des Elektromotors in eine translatorische Bewegung eines Betätigungselementes ausgebildet ist, wobei das Betätigungselement über ein Dichtelement gegenüber einem von einer Gehäuseeinheit aufgespannten Druckraum abgedichtet ist.
In Kupplungsbetätigungssystemen wie in der DE 10 2010 047 800 A1 offenbart, werden Elektroanordnungen verwendet, welche einen zum Antrieb dienenden Elektromotor und ein Rotationslineargetriebe zur Wandlung der Drehbewegung des Elektromotors in eine Linearbewegung zur Betätigung der Kupplung aufweist. Die Linearaktoranordnung umfasst dabei ein Getriebesystem, welches mit dem Rotor des Elektromotors verbunden ist. Bei solchen Linearaktoranordnungen, beispielsweise elektromechanische Hydrostataktoren, weist das Getriebesystem eine Spindel auf, welche einen Kolben innerhalb eines von einer Gehäuseeinheit aufgespannten Druckraumes bewegt. Zur Abdichtung gegenüber dem Druckraum ist eine starre Anbindung einer Dichtung an das axial bewegliche Getriebeelement, wie beispielsweise der Spindel, oder dem an der Spindel angeordneten Kolben vorhanden. Solche Dichtung ist z.B. in der JP 2014 - 92 256 A beschrieben. Aufgrund dieser starren Anbindung entsteht eine Überbestimmung der Getriebe- bzw. Rotorlagerung. Das bedeutet, dass kein eindeutig zuordenbarer Krafteinlass oder Kraftaustritt des Betätigungselementes vorhanden ist, was dazu führen kann, dass durch die überbestimmte Lagerung Radialkräfte auftreten können. Durch diese Verspannungen erhöhen sich die Lagerlasten, so dass das Rotorlager entsprechend vergrößert werden muss.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Linearaktoranordnung anzugeben, bei welcher die Lagerung des Dichtelementes von der Überbestimmung befreit ist und trotzdem eine zuverlässige Abdichtung gegenüber dem Druckraum vorhanden ist.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Dichtelement einen starr an das axial bewegliche Betätigungselement angebundenen Dichtungsträger radial umfasst, wobei das Dichtelement radial frei verschieblich angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass Radialkräfte, die durch eine Verspannung des Dichtungsträgers, welcher fest an dem Betätigungselement angeordnet ist, hervorgerufen werden, durch das Dichtelement selbst ausgeglichen werden. Das Dichtelement kann sich unabhängig von der radialen Lage des Dichtungsträgers entsprechend ausrichten, wodurch eine Überbestimmung bzw. Verspannung vermieden wird. Das Rotorlager kann entsprechend verkleinert werden.
Vorteilhafterweise ist das Dichtelement spielfrei auf einem Trägerelement fixiert und das Trägerelement auf dem Dichtungsträger angeordnet, wobei das Trägerelement radial beabstandet auf dem Dichtungsträger aufsitzt. Somit wird ein leichtes Verschieben des Dichtelementes auf dem Dichtungsträger ermöglicht, da zwar das Dichtelement fest auf dem Trägerelement angeordnet ist, aber durch die radiale Beabstandung des Trägerelementes zum Dichtungsträger das Trägerelement radiale Bewegungen gegenüber dem Dichtungsträger ausführen kann.
In einer Ausgestaltung weist der Dichtungsträger getriebeseitig einen umlaufenden radialen Vorsprung auf, an welchem sich das Trägerelement mit dem Dichtelement abstützt. Somit kann das Dichtelement durch den Dichtungsträger auf die, von dem Betätigungselement übertragenen axialen Zug- bzw. Druckkräfte reagieren, ohne dass sich das Dichtelement am Dichtungsträger verliert.
In einer Variante schließt sich druckraumseitig an den umlaufenden Vorsprung des Dichtungsträgers ein sich axial erstreckender Spalt zwischen Trägerelement und Dichtungsträger an, wobei das Dichtelement auf einem Bereich des Trägerelementes aufliegt, welcher den sich axial erstreckenden Spalt überdeckt. Mittels dieses sich axial erstreckenden Spalts zwischen Trägerelement und Dichtungsträger wird die freie radiale Verschieblichkeit des Dichtelementes ermöglicht.
In einer Ausführungsform ist zwischen dem radialen Vorsprung des Dichtungsträgers und dem Dichtelement das Trägerelement, an beiden anliegend, angeordnet. Somit bilden an diesem radialen Vorsprung der Dichtungsträger, das Trägerelement und das Dichtelement eine miteinander verbundene Einheit, so dass eine Verschiebung der einzelnen Bauteile gegeneinander unterbunden wird.
In einer Weiterbildung umgreift das Trägerelement den Vorsprung des Dichtungsträgers. Somit kann das Trägerelement in einem einfachen Montageschritt, vorzugsweise einer Umbördelung, einfach an dem Vorsprung des Dichtungsträgers fixiert werden. Eine Umbördelung ist insbesondere immer dann von Vorteil, wenn das Trägerelement aus einem biegsamen Metall besteht.
In einer Ausgestaltung ist eine axiale Erstreckung des Trägerelementes durch eine annähernd radiale Auswölbung zur Fixierung des Dichtelementes begrenzt. Aufgrund dieser Ausführung ist das Dichtelement zwischen dem radialen Vorsprung des Dichtungsträgers und der Auswölbung des Trägerelementes fixiert, so dass es nicht von dem Trägerelement bzw. dem Dichtungsträger rutschen kann.
In einer weiteren Variante ist das Dichtelement mittels einer Eigenspannung auf dem Trägerelement gehalten. Dadurch kann auf zusätzliche Maßnahmen, welche das Dichtelement an dem Trägerelement befestigen, verzichtet werden, was den Montageprozess vereinfacht.
In einer weiteren Ausführungsform ist das topfähnlich ausgebildete Trägerelement im Zentrum gegenüber dem Druckraum geschlossen ausgebildet. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auf weitere Dichtelemente am Dichtungsträger verzichtet werden kann, da das Dichtelement sowohl außen als auch innen radial gegenüber dem Druckraum abdichtet, wobei die Abdichtung im Zentrum durch den geschlossenen Bereich des Trägerelementes erfolgt.
In einer Weiterbildung sind das Dichtelement und das Trägerelement als ein Bauteil ausgebildet. Dadurch wird die Montage vereinfacht und Justierarbeiten reduziert.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.
Es zeigt:

1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Linearaktoranordnung

In 1 ist eine Linearaktoranordnung dargestellt, welche beispielsweise zur Betätigung einer Kupplung in einem Fahrzeug zur Anwendung kommt.
Die Linearaktoranordnung 1 umfasst einen Stator 2, innerhalb welchem ein Rotor 3 angeordnet ist, wobei Stator 2 und Rotor 3 einen Elektromotor bilden. Der Rotor 3 umschließt ein Rotations-Lineargetriebe 4, welches beispielsweise als Planeten-Wälz-Gewindespindel-Getriebe ausgebildet ist. Durch dieses Getriebe 4 wird eine Rotationsbewegung des Elektromotors 2, 3 auf eine Gewindespindel 5 übertragen, welche eine axial translatorische Bewegung ausführt. Die Gewindespindel 5 ist gegenüber einem Druckraum 6, welcher von einer Gehäuseeinheit 7, beispielsweise einem Geberzylinder, aufgespannt wird, umgeben. Der Rotor 3 ist über ein Rotorlager 8 an dem Getriebe 4 abgestützt.
An der dem Druckraum 6 zugewandten Seite der Gewindespindel 5 ist eine Einrichtung angeordnet, die als Kolben benutzt wird. Diese Einrichtung besteht aus einem Dichtungsträger 9, welcher auf der Gewindespindel 5 fest rotationssymmetrisch positioniert ist. Auf die Stirnseite des Dichtungsträgers 9 ist ein topfähnliches Trägerelement 10 aufgesetzt, welches den Dichtungsträger 9 gleichzeitig radial umfasst. Der Dichtungsträger 9 weist motorseitig einen radial umlaufenden Vorsprung 11 auf, welcher von dem Trägerelement 10 hintergriffen wird, wobei das Trägerelement 10 am dem Vorsprung 11 verbördelt ist. Ausgehend von dem radialen Vorsprung 11 erstreckt sich in Richtung Druckraum 6 ein Spalt 12 zwischen Dichtungsträger 9 und dem an dieser Position axial linear ausgebildeten Trägerelement 10, wobei der Spalt 12 eine Breite aufweist, die der Materialstärke des Trägerelementes 10 entspricht. Das Trägerelement 10 weist am Ende dieser axialen linearen Erstreckung druckraumseitig eine Auswölbung 13 auf, die dann radial in eine geschlossene Stirnfläche übergeht.
An der linearen Erstreckung des Trägerelements 9 liegt umlaufend und spielfrei ein Dichtelement 14 an, was ebenfalls an der Gehäuseeinheit 7 abgestützt ist. Dieses Dichtelement 14 ist aufgrund des Spaltes 12, welcher zwischen Trägerelement 10 und Dichtungsträger 9 ausgebildet ist, radial beweglich. Dies hat zur Folge, dass, wenn aufgrund einer Verspannung der Gewindespindel 5 und des an dieser Gewindespindel 5 starr angeordneten Dichtungsträgers 9 eine Biegekraft auftritt, sich das Dichtelement 14 aufgrund des vorhandenen Spaltes 12 radial verschieben kann, wodurch diese Spannung ausgeglichen wird und das Dichtelement 14 in seiner Form und Position erhalten bleibt. Dadurch wird gewährleistet, dass auf eine überbestimmte Lagerung und die dabei auftretenden Radialkräfte verzichtet wird, wobei der Wirkungsgrad und das Verschleißverhalten des Dichtelementes 14 unbeeinflusst bleiben. Darüber hinaus wird die Abdichtung gegenüber dem Druckraum 6 zuverlässig gewährleistet.
Bezugszeichenliste

1: Linearaktoranordnung
2: Stator
3: Rotor
4: Rotations-Lineargetriebe
5: Gewindespindel
6: Druckraum
7: Gehäuseeinheit
8: Rotorlager
9: Dichtungsträger
10: Trägerelement
11: Vorsprung
12: Spalt
13: Auswölbung
14: Dichtelement

Claims

Linearaktoranordnung (1) zur Betätigung einer mechanischen Einheit, vorzugsweise zur Betätigung einer Kupplung, umfassend einen Elektromotor (2, 3), der mit einem Getriebesystem (4) verbunden ist, das zur Umwandlung der rotatorischen Bewegung des Elektromotors (2, 3) in eine translatorische Bewegung eines Betätigungselementes (5) ausgebildet ist, wobei das Betätigungselement (5) über ein Dichtelement (14) gegenüber einem, von einer Gehäuseeinheit (7) aufgespannten Druckraum (6) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (14) einen starr an das axial bewegliche Betätigungselement (5) angebundenen Dichtungsträger (9) radial umfasst, wobei das Dichtelement (14) radial frei verschieblich angeordnet ist.
Linearaktoranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (14) spielfrei auf einem Trägerelement (10) fixiert ist und das Trägerelement (10) auf dem Dichtungsträger (9) angeordnet ist, wobei das Trägerelement (10) radial beabstandet auf dem Dichtungsträger (9) aufsitzt.
Linearaktoranordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsträger (9) getriebeseitig einen umlaufenden radialen Vorsprung (11) aufweist, an welchem sich das Trägerelement (10) mit dem Dichtelement (14) axial abstützt.
Linearaktoranordnung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich druckraumseitig an den umlaufenden Vorsprung (11) des Dichtungsträgers (9) ein sich axial erstreckender Spalt (12) zwischen Trägerelement (10) und Dichtungsträger (9) anschließt, wobei das Dichtelement (14) auf einem Bereich des Trägerelementes (10) aufliegt, welcher den sich axial erstreckenden Spalt (12) überdeckt.
Linearaktoranordnung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem radialen Vorsprung (11) des Dichtungsträgers (9) und dem Dichtelement (14) das Trägerelement (10), an beiden anliegend, angeordnet ist.
Linearaktoranordnung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (10) den Vorsprung (11) des Dichtungsträgers (9) hintergreift.
Linearaktoranordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Erstreckung des Trägerelementes (10) durch eine annähernd radiale Auswölbung (13) zur Fixierung des Dichtelementes (14) begrenzt ist.
Linearaktoranordnung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (14) mittels einer Eigenspannung auf dem Trägerelement (10) gehalten ist.
Linearaktoranordnung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das topfähnlich ausgebildete Trägerelement (10) im Zentrum gegenüber dem Druckraum (6) geschlossen ausgebildet ist.
Linearaktoranordnung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (14) und das Trägerelement (10) als ein Bauteil ausgebildet sind.