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Die Erfindung betrifft einen modularen Aktor mit einem in einem Aktorgehäuse aufgenommenen Motormodul, das einen elektromotorischen Antrieb mit einem Stator und einem Rotor umfasst, und mit einem Hydraulikmodul. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Baukasten mit einem Motormodul und einem Hydraulikmodul.
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Aus der europäischen Patentschrift
EP 3 126 696 B1 ist ein Aktor zur Kupplungsbetätigung mit einem Motormodul und einem Betätigungsmodul bekannt, das ein Mechanikmodul oder ein Hydraulikmodul sein kann. Aus der deutschen Patentschrift
DE 10 2016 218 118 B4 ist ein elektrischer Pumpenaktor zum Betätigen einer Parksperre mit einer hydraulischen, doppelt wirkenden Zylinder-Kolben-Einheit bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen modularen Aktor mit einem in einem Aktorgehäuse aufgenommenen Motormodul, das einen elektromotorischen Antrieb mit einem Stator und einem Rotor umfasst, und mit einem Hydraulikmodul, funktionell zu erweitern.
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Die Aufgabe ist bei einem modularen Aktor mit einem in einem Aktorgehäuse aufgenommenen Motormodul, das einen elektromotorischen Antrieb mit einem Stator und einem Rotor umfasst, und mit einem Hydraulikmodul, dadurch gelöst, dass das Hydraulikmodul eine modular aufgebaute Strömungsmaschine umfasst. Das Aktorgehäuse kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Die modular aufgebaute Strömungsmaschine umfasst vorteilhaft nur zwei Hauptkomponenten. Bei den zwei Hauptkomponenten handelt es sich vorzugsweise um einen Hydraulikgehäusekörper und mindestens ein Laufrad. Die Strömungsmaschine selbst kann so oder so ähnlich ausgeführt sein, wie eine herkömmliche Strömungsmaschine. Eine herkömmliche Strömungsmaschine ist zum Beispiel in der österreichischen Patentschrift
AT 362 661 offenbart. Bei der Strömungsmaschine mit dem mindestens einen Laufrad handelt es sich um eine axiale Strömungsmaschine. Mit der axialen Strömungsmaschine wird ein Hydraulikmedium in Form eines Volumenstroms bereitgestellt. Das als Volumenstrom bereitgestellte Hydraulikmedium wird in einem Hydrauliksystem zum Beispiel zum Kühlen und/oder Schmieren verwendet. Die modular aufgebaute Strömungsmaschine wird insbesondere nicht verwendet, um eine hydraulische Betätigungsfunktion in dem Hydrauliksystem auszuüben. Damit unterscheidet sich der beanspruchte modulare Aktor von herkömmlichen modularen Aktoren, die mit einem Spindelaktor ausgestattet sind, der elektromotorisch angetrieben wird.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Aktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die modular aufgebaute Strömungsmaschine mindestens ein Laufrad umfasst, das drehfest mit dem Rotor des elektromotorischen Antriebs verbunden ist. Bei dem Laufrad, das auch als Pumpenrad bezeichnet werden kann, handelt es sich zum Beispiel um eine Art Propeller. Bei dem Laufrad kann es sich aber auch um eine Art Schnecke handeln. Durch die drehfeste Verbindung mit dem Rotor des elektromotorischen Antriebs wird der Antrieb der modular aufgebauten Strömungsmaschine erheblich vereinfacht. Das Laufrad oder Pumpenrad kann vollständig innerhalb des Rotors des elektromotorischen Antriebs angeordnet sein. Bei Bedarf kann das Laufrad oder Pumpenrad aber auch ganz oder teilweise außerhalb des Rotors des elektromotorischen Antriebs angeordnet sein. Das größer als der Rotor ausgeführte Pumpenrad oder Laufrad kann zum Beispiel dem Rotor axial vorgelagert werden. So sind auf einfache Art und Weise unterschiedliche Hydraulikmodule für verschiedene Anwendungsklassen darstellbar.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Aktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die modular aufgebaute Strömungsmaschine in einer axialen Strömungsrichtung durchströmt wird. Die axiale Strömungsrichtung fällt vorteilhaft mit der Drehachse des Rotors des elektromotorischen Antriebs zusammen. Das Aktorgehäuse wird mit dem von der Strömungsmaschine bereitgestellten Volumenstrom vorzugsweise geradlinig durchströmt. Geradlinig bedeutet insbesondere, dass die Strömungsrichtung entlang der Drehachse des Rotors verläuft.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Aktors ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aktorgehäuse ein Elektronikmodul mit einer Leiterplatte aufgenommen ist, die ein Durchgangsloch zum Durchführen eines mit der Strömungsmaschine geförderten Volumenstroms aufweist. Die Leiterplatte, die auch als Platine bezeichnet wird, ist mit unterschiedlichen Elektronikkomponenten bestückt. Mit Hilfe der Elektronikkomponenten wird der elektromotorische Antrieb gesteuert. Das Aktorgehäuse umfasst zum Beispiel einen topfartigen Gehäusegrundkörper mit einer Statoraufnahme, in welcher der Stator mit Statorwicklungen aufgenommen ist. Radial innerhalb des Stators ist der Rotor des elektromotorischen Antriebs drehbar angeordnet. Das Elektronikmodul mit der Leiterplatte ist vorteilhaft in einen deckelartigen Gehäusekörper integriert, der an den topfartigen Gehäusegrundkörper angebaut ist. Der topfartige Gehäusekörper stellt mit dem deckelartigen Gehäusekörper das Aktorgehäuse dar, das aber noch weitere Gehäusekörper oder Gehäuseteile umfassen kann.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Aktors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikmodul einen Hydraulikgehäusekörper mit einem ersten Hydraulikanschluss umfasst, der koaxial zu dem Rotor des elektromotorischen Antriebs angeordnet ist. Dadurch wird das Zuführen des Hydraulikmediums, das mit Hilfe der Strömungsmaschine gefördert wird, vereinfacht. Bei dem ersten Hydraulikanschluss handelt es sich vorzugsweise um einen Eingang für Hydraulikmedium an dem modularen Aktor.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Aktors ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Hydraulikanschluss koaxial zu einem zweiten Hydraulikanschluss angeordnet ist, der an dem Aktorgehäuse vorgesehen ist. Bei dem zweiten Hydraulikanschluss handelt es sich vorzugsweise um einen Ausgang des modularen Aktors. Über den zweiten Hydraulikanschluss wird der mit der Strömungsmaschine geförderte Volumenstrom abgeführt. Durch die koaxiale Anordnung der beiden Hydraulikanschlüsse werden der Aufbau und die Montage des modularen Aktors vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Aktors ist dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Strömungskanal der Strömungsmaschine zwischen dem ersten und dem zweiten Hydraulikanschluss durch einen rohrartigen Ansatz einer Statorumspritzung hindurch erstreckt. Der rohrartige Ansatz der Statorumspritzung erstreckt sich vorteilhaft durch die vorab beschriebene Platine oder Leiterplatte hindurch. Durch den rohrartigen Ansatz der Statorumspritzung wird die Abdichtung der Platine oder Leiterplatte innerhalb des Aktorgehäuses erheblich vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Aktors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikgehäusekörper einen Befestigungsflansch umfasst, mit dem das Hydraulikmodul an das Aktorgehäuse angebaut ist. Der Hydraulikgehäusekörper ist zum Beispiel mit Hilfe von Schraubverbindungen unter Zwischenordnung mindestens einer geeigneten Dichteinrichtung an dem Aktorgehäuse, insbesondere an dem topfartigen Gehäusegrundkörper des Aktorgehäuses, befestigt. Das Laufrad oder Pumpenrad der Strömungsmaschine ist vorteilhaft durch eine Steckverbindung formschlüssig, und somit drehfest, mit dem Rotor des elektromotorischen Antriebs verbunden. Dadurch vereinfacht sich die Montage des Hydraulikmoduls mit der Strömungsmaschine erheblich.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des modularen Aktors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikgehäusekörper einen ringförmigen Anschlussraum umfasst, der einen rohrförmigen Anschlusskörper umgibt. Dadurch wird das Anschließen einer Hydraulikleitung an den vorzugsweise als Eingang ausgeführten ersten Hydraulikanschluss vereinfacht.
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Bei einem Baukasten mit einem Motormodul und mit einem Hydraulikmodul ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass der Baukasten unterschiedliche Hydraulikgehäusekörper und/oder unterschiedliche Laufräder, für einen vorab beschriebenen modularen Aktor umfasst. Dadurch wird die Darstellung einer Familie von intelligenten Aktoren, basierend auf einem herkömmlichen modularen Kupplungsaktor, vereinfacht. Besonders vorteilhaft kann ein herkömmliches Motormodul in Kombination mit dem beanspruchten Hydraulikmodul verwendet werden. Dadurch können die Entwicklungskosten reduziert werden. Besonders vorteilhaft kann auch ein herkömmliches Elektronikmodul in Kombination mit dem Motormodul in dem Aktorgehäuse verwendet werden. Dabei können vorteilhaft Steckerelemente, Motorelemente, wie der Rotor und der Stator, sowie Lagerungselemente eines herkömmlichen Aktors unverändert oder nahezu unverändert verwendet werden. Das beanspruchte Hydraulikmodul umfasst vorteilhaft ein Laufrad oder Pumpenrad, das jedoch in dem Baukasten unterschiedlich ausgeführt werden kann. Die vorzugsweise zentrale Durchströmung des beanspruchten Aktors kann gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung vorteilhaft auch zur Kühlung des Aktors selbst verwendet werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Hydraulikmodul, insbesondere einen Hydraulikgehäusekörper und/oder ein Laufrad, für einen vorab beschriebenen modularen Aktor. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 einen modularen Aktor mit einem Aktorgehäuse, an das ein Hydraulikmodul mit einer axialen Strömungsmaschine angebaut ist, in einem Längsschnitt; und
- 2 eine perspektivische Darstellung des modularen Aktors aus 1.
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In den 1 und 2 ist ein modularer Aktor 1 mit einem Aktorgehäuse 2 dargestellt. Das Aktorgehäuse 2 umfasst einen topfartigen Gehäusegrundkörper 3. Der topfartige Gehäusegrundkörper 3 umfasst einen Aufnahmeraum für einen elektromotorischen Antrieb 5.
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Der elektromotorische Antrieb 5 umfasst einen Stator 6, in welchem ein Rotor 7 drehbar angeordnet ist. Der elektromotorische Antrieb 5 wird über ein Elektronikmodul 8 angesteuert.
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Das Elektronikmodul 8 umfasst eine Leiterplatte 9 mit unterschiedlichen Elektronikkomponenten 10. Bei der Elektronikkomponente 10 handelt es sich zum Beispiel um einen Kondensator. Die Leiterplatte 9, die auch als Platine bezeichnet wird, ist innerhalb eines deckelartigen Gehäusekörpers 4 angeordnet, der einen Elektroanschluss 13 aufweist. Der deckelartige Gehäusekörper 4 mit der Leiterplatte 9 und den Elektronikkomponenten 10 ist in 1 von links an den topfartigen Gehäusegrundkörper 3 angebaut.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung umfasst der modulare Aktor 1 ein Hydraulikmodul 25 mit einer Strömungsmaschine 18. Die Strömungsmaschine 18 umfasst ein propellerartiges oder schneckenartiges Laufrad 19. Das Laufrad 19, das auch als Pumpenrad bezeichnet werden kann, ist im Wesentlichen innerhalb des Rotors 7 angeordnet.
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Das Laufrad 19 ist drehfest mit dem Rotor 7 verbunden. So wird das Laufrad 19 über den Rotor 7 angetrieben. Dabei kann für das Laufrad 19 vorteilhaft eine bereits vorhandene Lagerung des Rotors 7 genutzt werden. Eine separate Lagerung des Laufrads 19 wird nicht benötigt.
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Der elektromotorische Antrieb 5 umfasst des Weiteren einen Ringmagneten 20. Der Ringmagnet 20 ist in 1 in einer axialen Richtung zwischen der Leiterplatte 9 und dem Laufrad 19 der Strömungsmaschine 18 angeordnet. Der Stator 6 des elektromotorischen Antriebs 5 umfasst eine Statorumspritzung 21.
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Die Statorumspritzung 21 umfasst einen rohrartigen Ansatz 22, der sich in 1 ausgehend von dem Stator 6 nach links durch ein entsprechendes Durchgangsloch in der Leitplatte 9 hindurch erstreckt. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse 23 des Rotors 7 des elektromotorischen Antriebs 5.
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Die Drehachse 23 des Rotors 7 fällt vorteilhaft mit einer Strömungsrichtung 27 eines Strömungskanals 26 zusammen. Der Strömungskanal 26 erstreckt sich in 1 von links nach rechts zwischen zwei Hydraulikanschlüssen 11 und 12 geradlinig durch den modularen Aktor 1 mit dem Aktorgehäuse 2 hindurch.
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Ein erster Hydraulikanschluss 11 ist an einem Hydraulikgehäusekörper 14 des Hydraulikmoduls 25 vorgesehen. Der Hydraulikgehäusekörper 14 umfasst einen rohrförmigen Anschlusskörper 15, der von einem ringförmigen Anschlussraum 16 umgeben ist. Radial außerhalb des ringförmigen Anschlussraums 16 umfasst der Hydraulikgehäusekörper 14 einen Befestigungsflansch 17.
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In 2 sieht man, dass der Hydraulikgehäusekörper 14 mit dem Befestigungsflansch 17 mit Hilfe von insgesamt fünf Schrauben an dem topfartigen Gehäusegrundkörper 3 des Aktorgehäuses 2 befestigt ist. Nicht näher bezeichnete Dichtelemente sind sowohl zur Abdichtung zwischen dem Hydraulikgehäusekörper 14 und dem topfartigen Gehäusegrundkörper 3 als auch an dem rohrförmigen Anschlusskörper 15 vorgesehen.
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Das Aktorgehäuse 2 umfasst zwei Durchgangslöcher 28, 29 an dem topfartigen Gehäusegrundkörper 3. Dadurch wird der Anbau des Aktorgehäuses 2 an eine Tragstruktur vereinfacht. Der modulare Aktor 1 ermöglicht vorteilhaft die Darstellung eines Baukastens mit mindestens einem Motormodul 24 und mindestens einem Hydraulikmodul 25 sowie mit mindestens einem Elektronikmodul 8. Bei Bedarf können unterschiedliche Module beziehungsweise unterschiedlich ausgeführte Module miteinander kombiniert werden, um mit einer Vielzahl von Gleichteilen die Darstellung von verschiedenen Anwendungsklassen zu ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- modularer Aktor
- 2
- Aktorgehäuse
- 3
- topfartiger Gehäusegrundkörper
- 4
- deckelartiger Gehäusekörper
- 5
- elektromotorischer Antrieb
- 6
- Stator
- 7
- Rotor
- 8
- Elektromodul
- 9
- Leiterplatte
- 10
- Elektronikkomponente
- 11
- erster Hydraulikanschluss
- 12
- zweiter Hydraulikanschluss
- 13
- Elektroanschluss
- 14
- Hydraulikgehäusekörper
- 15
- rohrförmiger Anschlusskörper
- 16
- ringförmiger Anschlussraum
- 17
- Befestigungsflansch
- 18
- Strömungsmaschine
- 19
- Laufrad
- 20
- Ringmagnet
- 21
- Statorumspritzung
- 22
- rohrartiger Ansatz
- 23
- Drehachse
- 24
- Motormodul
- 25
- Hydraulikmodul
- 26
- Strömungskanal
- 27
- Strömungsrichtung
- 28
- Durchgangsloch
- 29
- Durchgangsloch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3126696 B1 [0002]
- DE 102016218118 B4 [0002]
- AT 362661 [0004]
