EP3289228A1 - Aktuator - Google Patents

Aktuator

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Publication number
EP3289228A1
EP3289228A1 EP16705433.7A EP16705433A EP3289228A1 EP 3289228 A1 EP3289228 A1 EP 3289228A1 EP 16705433 A EP16705433 A EP 16705433A EP 3289228 A1 EP3289228 A1 EP 3289228A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plunger
housing
brake
actuator
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16705433.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Geffert
Frank Blum
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Publication of EP3289228A1 publication Critical patent/EP3289228A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/06—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor involving features specific to the use of a compressible medium, e.g. air, steam
    • F15B11/072—Combined pneumatic-hydraulic systems
    • F15B11/076—Combined pneumatic-hydraulic systems with pneumatic drive or displacement and speed control or stopping by hydraulic braking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/22—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F15B21/06—Use of special fluids, e.g. liquid metal; Special adaptations of fluid-pressure systems, or control of elements therefor, to the use of such fluids
    • F15B21/065—Use of electro- or magnetosensitive fluids, e.g. electrorheological fluid
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    • F15B2211/75—Control of speed of the output member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/885—Control specific to the type of fluid, e.g. specific to magnetorheological fluid

Definitions

  • the invention relates to an actuator, in particular a pressure actuator or a vacuum actuator, for actuating a movable element, in particular a
  • Actuators for actuating a movable element are widely known in the art. From DE 10 2005 029 904 AI, an actuator has become known as a vacuum box, in which negative pressure is applied in order to actuate a movable element can.
  • the vacuum unit has a housing with a guided by the housing plunger, wherein on the plunger and on the housing, a membrane is connected, which forms a gas-tight pressure chamber together with the housing, which is acted upon by a defined negative pressure. This deforms the membrane and thus displaces the ram connected to the membrane. As a result, a hinged to the plunger movable element can be moved.
  • a spring is arranged in the vacuum can, which is supported between the plunger and the housing and acts on the plunger in a not acted upon by a negative pressure operating situation in a defined end position. If the vacuum is then applied, the plunger is displaced counter to the restoring force of the spring.
  • a vacuum box is also known for example from EP 2 199 565 Bl.
  • An embodiment of the invention relates to an actuator, such as a Druckaktuator or a vacuum actuator, also called pressure cell or vacuum can, with a housing and with a guided through the housing plunger, with a membrane which is connected to the housing and with the plunger, wherein the Membrane with the housing forms a gas-tight pressure chamber, wherein on the housing a pressure medium connection is provided which communicates with the pressure chamber to pressurize the pressure chamber can, wherein on the plunger a braking element is provided, by means of which a controllable braking force is exerted on the plunger , This ensures that the movement of the plunger can be braked defined by the brake element.
  • an actuator such as a Druckaktuator or a vacuum actuator, also called pressure cell or vacuum can
  • the plunger can be braked so that its speed is reduced or that it can be braked so that it can be held in a defined position because the braking force exceeds the driving force. This ensures that the plunger can be held in a selected position by the control of the braking element, regardless of whether a pressure or negative pressure is applied. Thus, the plunger can be actuated due to a pressure or vacuum control and then selectively kept or braked.
  • the brake element is a magnetorheological brake element which generates a controllable braking force on the plunger by driving a magnetic field.
  • the brake is easily and simply controlled by the brake element and the reaction time for activating or deactivating the brake element is low.
  • the brake element has a brake housing, through which the plunger is feasible, wherein in the brake housing, a space is formed in which a magnetorheological material is received and through which the Tappet is guided, wherein a means for generating a magnetic field in the region of the brake housing is arranged for the controllable generation of a magnetic field.
  • magnetorheological powder or consist of a magnetorheological fluid.
  • the particles of the powder or the particles in the fluid advantageously crosslink under the action of a magnetic field, which causes a movement of the plunger through the
  • magnetorheological material is obstructed, which slows the movement.
  • magnetorheological material is movable. Thereby, the force effect on the plunger can be improved when the piston-like element is arranged in the brake housing.
  • the piston-like element is a projecting from the plunger flange. This provides a large area at which the magnetorheological material can flow past or pass by, so that a good mobility of the plunger is ensured without an applied magnetic field and a good magnetic field applied
  • the flange can be advantageously designed as a radially projecting flange.
  • the flange can be embedded all around by the magnetorheological material in order to achieve a good result during deceleration. It is particularly advantageous if a gap for carrying out magnetorheological material is formed between the piston-like element and the brake housing. As a result, it is achieved when displacing the plunger that magnetorheological material can be displaced. This can then flow past the gap on the piston-like element.
  • magnetorheological material is formed. Also, this may cause a flow of magnetorheological material from one side of the piston-like member to the other side.
  • Brake housing is arranged on the housing. This can be a suitable
  • the brake housing is arranged adjacent to the housing and the two housings are arranged side by side in a longitudinal direction of the plunger. This allows a simple power flow can be realized.
  • the brake housing is at least partially accommodated in the housing.
  • the means for generating the magnetic field is a coil or an electromagnet, which or at least partially or completely around the
  • Brake housing is arranged or disposed adjacent to the brake housing.
  • the magnetic field can be controlled in a targeted manner, so that it can be adjusted in terms of intensity and over time, in order to set the braking force and to the demand or the demand
  • a spring is arranged in the housing, which is supported on the one hand on the plunger and on the other hand on the housing, so that the plunger is displaceable in at least one of its two directions of movement against a restoring force of the spring.
  • Moving direction acts on a spring force, so that the plunger against the restoring force of the spring is displaced. This causes that moves without external force of the plunger due to this restoring force in a defined position.
  • a defined position as a so-called fail-safe position occupied.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of an embodiment of an actuator
  • FIG. 2 shows a partially sectioned illustration of the actuator according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a sectional view of the actuator according to FIG. 1
  • FIG. 4 shows a sectional view of the actuator in a first operating position
  • FIG. 5 shows a sectional view of the actuator in a second operating position
  • FIG. 6 shows a sectional view of the actuator in a third operating position
  • FIG. 7 shows a further schematic sectional view of an actuator
  • FIG. 8 shows an enlarged sectional view of the actuator according to FIG. 7,
  • FIG. 9 shows a schematic sectional view of a further exemplary embodiment of an actuator
  • FIG. 10 shows an enlarged schematic sectional view of the actuator according to FIG. 9,
  • FIG. 11 is a sectional view of another embodiment of an actuator
  • FIG. 12 shows a perspective view of a further exemplary embodiment of an actuator
  • FIG. 13 shows a sectional view of the actuator of FIG. 12
  • FIG. 14 shows a view of a piston-like element in a brake housing
  • FIG. 15 shows a view of a piston-like element in a brake housing
  • FIG. 16 shows a view of a piston-like element in a brake housing
  • Figure 17 is a view of a piston-like element in a brake housing
  • Figure 18 is a sectional view of another embodiment of an actuator
  • Figure 19 is a sectional view of another embodiment of an actuator.
  • Figures 1 to 3 show in various views a first embodiment of an actuator 1 according to the invention.
  • the actuator 1 is for example as a pressure actuator or executed as a vacuum actuator, which can also be referred to as a pressure cell or vacuum box.
  • the actuator 1 has a housing 2, in which a plunger 3 is displaceably guided and from which the plunger 3 protrudes out.
  • the housing 2 is advantageously formed at least in two parts, wherein the at least two elements 4, 5 of the housing 2 are connected together to form a substantially closed box.
  • the at least two elements 4, 5, for example, by welding or gluing or the like may be sealingly connected to each other.
  • the plunger 3 is formed in a kind of elongate rod, wherein one end 6 of the plunger 3 is arranged in the housing 2, while the other end 7 of the plunger 3 is guided out of the housing 2 out.
  • a movable element can be hinged, which can be actuated by means of the actuator 1.
  • the actuator 1 has for this purpose at the end 7 of the plunger 3 an eyelet 8, by means of which the plunger 3 is articulated to an element to be actuated.
  • a membrane 9 is arranged, which is connected to the housing 2 and the plunger 3.
  • the membrane 9 forms a gas-tight pressure chamber 10 in the housing 2 together with the housing 2.
  • a pressure medium connection 11 is provided on the housing 2. This pressure medium connection 11 communicates with the pressure chamber 10, so that it can be acted upon by pressure or negative pressure via an external pressure medium supply or vacuum supply.
  • a spring 12 is further arranged, which is supported on the one hand on the housing 2 itself and on the other hand on the plunger 3.
  • the spring 12 can be supported directly on the plunger 3 or even indirectly, for example via an intermediate part, supported on the plunger 3.
  • the plunger may have a plate or the like, on which the spring 12 can create.
  • the plunger 3 can be displaced against the restoring force of the spring 12. That's it advantageous that the spring 12 is formed such that the plunger 3 without external
  • This defined position can be, for example, one of the two end positions between which the plunger 3 can be moved, in particular in its longitudinal direction.
  • the spring 12 is advantageously designed as a compression spring.
  • a sensor 13 is further provided, which detects the position of the plunger 3.
  • the sensor 13 may be a magnetically operating sensor, such as a Hall sensor.
  • the sensor may also be an otherwise operating sensor to detect the position of the plunger 3.
  • a braking element 14 which exerts a braking effect on the plunger 3. This braking effect is generated by the generation of a braking force on the plunger, so that the brake element 14 exerts a braking force on the plunger 3.
  • the brake element 14 is designed as a magnetorheological brake element. It has a brake housing 15 through which the plunger 3 is performed.
  • the brake housing 15 has for this purpose two openings 16, 17, which lie opposite and through which the plunger 3 is guided.
  • the brake housing 15 is advantageously formed in two parts, wherein the two sub-housings 18, 19 are interconnected. In this case, a partial housing 18 may be pot-shaped and the other partial housing 19 is lid-like or plug-like.
  • the plunger 3 has a piston-like element 21, which is formed like a flange.
  • the piston-like element 21 is formed as a plunger radially projecting flange, which is guided by the magnetorheological material 22 which is received in the brake housing 15.
  • Arranged around the brake housing 15 is an electromagnet 23 or a coil, by means of which a magnetic field in the region of the manetorheological material 22 can be generated. If the plunger 3 is moved in the axial direction, which is also its longitudinal direction, then the flange or the piston-like element 21 moves through the magnetorheological material 22. If no magnetic field is applied, the plunger 3 can be without great friction and thus without much resistance be moved because the magnetorheological material 22 on the
  • piston-like element 21 can flow past.
  • the elements of the magnetorheological material interlink and it becomes stiff or tough. Thereby, the movement of the plunger 3 and the piston-like element 21 is inhibited by the magnetorheological material 22 or braked or held, depending on the applied magnetic field.
  • the magnetorheological material 22 may be a magnetorheological powder, that is a dry material, or it may alternatively be a magnetorheological fluid. This may for example be based on an oil or other fluid, in which magnetic or magnetizable elements are embedded.
  • Both types of the magnetorheological material 22 have the property that the material 22 is flowable in the non-magnetized state and has a low viscosity, while having a higher viscosity in a magnetized state when the magnetic field is applied. This is due, for example, to the fact that the elements of the
  • the brake housing 15 is viewed in the longitudinal direction of the plunger 3 adjacent to the housing 2 is arranged.
  • the brake housing 15 is thus arranged between the housing 2 and the end of the plunger 3, on which the eyelet 8 or another articulation element is arranged, in order to steer and actuate an element to be actuated.
  • the brake housing 15 may be arranged directly on the housing 2 or connected thereto.
  • the brake housing 15 can also be connected to the housing 2 via an intermediate element or a fastening element.
  • brake housing 15 and the housing 2 at least partially in one piece be formed with each other.
  • respective sub-housings 18, 19 can be produced for example by injection molding with each other.
  • the magnetic field can be controlled so that the plunger 3 is essentially unaffected in its movement, that it is braked in its movement and / or that it is held in selected positions.
  • FIG. 4 shows the actuator 1 in each case a different operating position.
  • the actuator 1 is shown in a first operating position, in which it is controlled in such a way that the plunger 3 is retracted to the maximum.
  • FIG. 4 shows the actuator 1 in a first operating position, in which it is controlled in such a way that the plunger 3 is retracted to the maximum.
  • the actuator 1 is shown in a second operating position, in which it is controlled in such a way that the plunger 3 is in an approximately central position.
  • the actuator 1 is shown in a third operating position, in which it is controlled in such a way that the plunger 3 is extended to the maximum extent.
  • End positions can be done fluently. In the two end positions and also in each
  • the brake element 14 can be activated and the position thereby held, so that the pressure or negative pressure is then switched off.
  • FIGS. 7 and 8 show once again a respective partial section through an actuator 1 according to the first exemplary embodiment.
  • the plunger 3 can be displaced in its longitudinal direction according to the arrow 30, so that the plunger 3 arranged on the piston-like element 21 is guided by the brake housing in this direction.
  • the magnetorheological material 22 arranged in the brake housing 15 flows from a region from below the piston-like element 21 to above or vice versa, depending on the direction of movement of the plunger 3.
  • at least one recess can be arranged in the piston-like element 21 according to FIG the flow of
  • magnetorheological material can be done.
  • FIG. 8 shows a further embodiment in which the flow of the
  • magnetorheological material 22 is guided through a gap 31, which is present radially between the piston-like element 21 and the brake housing 15 of the brake element 14.
  • the arrows 32 indicate this flow.
  • Figures 9 and 10 show a respective partial section through another
  • the actuator 101 is basically similar to the actuator 1 of Figures 1 to 8, wherein the plunger 103 of the plunger 3 and the brake element 114 deviates from the brake element 14.
  • the other elements of the actuator are essentially identical, so that in this regard, the description of Figures 1 to 8 can be used.
  • the plunger 103 is displaceable in its longitudinal direction according to the arrow 130, so that the plunger-like element 121 arranged on the plunger 103 can be guided through the brake housing 115 in this direction.
  • FIGS. 9 and 10 it can be seen that two such piston-like elements 121 are arranged, each of which is arranged in a chamber 140, 141 of the brake housing 115 and terminate these respectively at the top and at the bottom.
  • FIG. 11 shows a sectional view of a further exemplary embodiment of an actuator 201.
  • the actuator 201 has a housing 202 in which a plunger 203 is displaceably guided and out of which the plunger 203 protrudes.
  • the housing 202 is advantageously formed 20 at least in two parts, wherein the at least two elements 204, 205 of the housing
  • the at least two elements 204, 205 may be connected to one another in a sealing manner, for example by welding or gluing or the like. Also, a seal may be disposed therebetween.
  • the plunger 203 is formed in a kind of elongate rod, with one end 206 of the plunger 203 is disposed in the housing 202, while the other end 207 of the plunger
  • a movable element can be articulated, which can be actuated by means of the actuator 201.
  • the actuator 201 has a receptacle 208 at the end 207 of the plunger 203 for this purpose.
  • a membrane 209 is arranged, which is connected to the housing 202 and the plunger 203, for example via a plate.
  • the membrane 209 forms a gas-tight pressure chamber 210 in the housing 202 together with the housing 202.
  • a pressure medium connection 211 is provided on the housing 202. This pressure medium connection 211 communicates with the pressure chamber 210, so that this via an external pressure medium supply or
  • Vacuum supply with pressure or negative pressure can be acted upon.
  • the housing 202 may further be arranged a spring, which is not shown.
  • the spring may be formed and arranged similar to the spring of the preceding figures.
  • a sensor can also be provided on the housing 202, which sensor detects the position of the plunger 203.
  • a braking element 214 is provided, which on the plunger 203 a
  • the brake element 214 is designed as a magnetorheological brake element. It has a brake housing 215, through which the plunger 203 is performed.
  • the brake housing 215 has for this purpose two openings 216, 217, which lie opposite and through which the plunger 203 is guided.
  • the brake housing 215 is advantageously formed in two parts, wherein the two sub-housings 218, 219 are interconnected. In this case, a part of the housing 219 may be pot-shaped and the other part of housing 218 lid or plug-like.
  • seals 220 are respectively arranged, by means of which the plunger 203 sealed by the openings 216, 217 is guided.
  • the brake housing part 219 is integrally formed with the housing 202, for example by injection molding.
  • the plunger 203 has a piston-like element 221, which is formed like a flange.
  • the piston-like element 221 as from the plunger 203 radially projecting flange, which is guided by the magnetorheological material 222, which is accommodated in the brake housing 215.
  • an electromagnet 223 or a coil is arranged, by means of which a magnetic field in the region of the manetorheological material 222 can be generated. If the plunger 203 is moved in the axial direction, which is also its longitudinal direction, the flange or the piston-like element 221 moves through the magnetorheological material 222. If no magnetic field is applied, the plunger 203 can be without great friction and thus without much resistance are shifted because the magnetorheological material 222 can flow past the piston-like element 221. On the other hand, when a magnetic field is applied, the elements of the magnetorheological material 222 concatenate and it becomes stiff. The viscosity increases.
  • the magnetorheological material 222 may be a magnetorheological powder, ie a dry material, or it may alternatively be a magnetorheological fluid. This may for example be based on an oil or other fluid, in which magnetic or magnetizable elements are embedded. Both types of the magnetorheological material 222 have the property that the material 222 is flowable in the non-magnetized state and has a low viscosity, while having a higher viscosity in a magnetized state when the magnetic field is applied. This is due, for example, to the fact that the elements of the magnetorheological material 222 concatenate and thus increase the viscosity.
  • the brake housing 215 is viewed in the longitudinal direction of the plunger 203 adjacent to the housing 202 arranged.
  • a gap can be provided radially outwardly between the piston-like element 221 and the wall of the brake housing 215, through which also the magnetorheological material 222 can flow when the plunger 203 moves. This will be explained in more detail below.
  • FIGS. 12 and 13 show a further embodiment of an actuator 301 which is similar to the actuator 201.
  • the brake housing 315 is not connected to the housing 302 by injection molding, but by means of a retaining plate 350. This is formed connected to the housing 302, wherein both the brake housing 315 and the magnetic field generating element 323 is bolted to the retaining plate 350.
  • a first screw 351 is provided for screwing the brake housing 315 to the retaining plate 350 and second screws 352 are provided for screwing the magnetic field generating element 323 to the retaining plate 350.
  • FIGS. 14 to 17 each show the arrangement of a piston-like element in a brake housing ,
  • FIG. 14 shows the piston-like element 401 in a brake housing 402.
  • the piston-like element 401 is designed as a type of flange which protrudes radially outward from the plunger 403.
  • holes 404 are arranged in the piston-like element. These bores 404 are advantageously distributed over the circumference of the piston-like element 401.
  • two such holes 404 can be seen, which are opposite. It can also be arranged more than two such holes 404.
  • FIG. 15 shows the piston-like element 411 in a brake housing 412.
  • the piston-like element 411 is designed as a type of flange which protrudes radially outward from the plunger 413.
  • a gap 414 is provided between the piston-like element 411 and the brake housing 412.
  • FIG. 16 shows the piston-like element 421 in a brake housing 422.
  • the piston-like element 421 is designed as a type of flange which protrudes radially outward from the plunger 423.
  • a section is made on the piston-like element 421, so that a circular segment on the radially outer edge is missing and thus a gap 424 is formed. Through this circular segment-like gap 424, the magnetorheological material can flow.
  • at least one such gap can be provided, also several such gaps can be provided.
  • the piston-like element 431 in a brake housing 432.
  • the piston-like element 431 is designed as a type of flange, which protrudes radially outward from the plunger 433.
  • cutouts 434 are made radially on the piston-like element 431, so that a plurality of recesses are formed on the outer edge of the flange. Through these cutouts 434, the magnetorheological material can flow.
  • FIG. 18 shows another embodiment of an actuator 501.
  • the actuator 501 of FIG. 18 is substantially similar to the actuator of FIG. 11, with the arrangement of the brake element 514 disposed on the opposite end portion of the housing 502.
  • the actuator 501 has a housing 502, in which a plunger 503 is displaceably guided and from which the plunger 503 protrudes.
  • the housing 502 is advantageously formed at least in two parts, wherein the at least two elements 504, 505 of the housing 502 are sealed together to form a substantially closed box.
  • the at least two elements 504, 505 may be connected to one another in a sealing manner, for example by welding or gluing or the like. Also, a seal may be disposed therebetween.
  • the plunger 503 is formed in a kind of elongate rod, with one end 506 of the plunger 503 is disposed in the housing 502 and in the brake housing 515 of the brake member 514, while the other end 507 of the plunger 503 is led out of the housing 502.
  • At this end 507 of the plunger 503 may be a movable element be hinged, which can be actuated by means of the actuator 501.
  • the actuator 501 has a receptacle 508 at the end 507 of the plunger 503.
  • a membrane 509 is arranged, which is connected to the housing 502 and 5 to the plunger 503, for example via a plate.
  • the membrane 509 forms a gas-tight pressure chamber 510 in the housing 502 together with the housing 502.
  • a pressure medium connection 511 is provided on the housing 502. This pressure medium connection 511 communicates with the pressure chamber 510, so that this via an external pressure medium supply or
  • the housing 502 may further be arranged a spring, which is not shown.
  • the spring may be formed and arranged similar to the spring of the preceding figures.
  • a sensor which detects the position of the plunger 503 can also be provided on the housing 502. This sensor is also not shown in FIG.
  • the actuator 501 has a brake element 514, which on the plunger 503 a
  • This braking effect exerts. This braking effect is generated by the generation of a braking force on the plunger 503, so that the brake member 514 on the plunger 503 a braking force
  • the brake element 514 is designed as a magnetorheological brake element. It has a brake housing 515, through which the plunger 503 is performed. In this case, an end region 506 of the plunger 503 protrudes into the brake housing 515 or through it.
  • the brake housing 515 has for this purpose two openings 516, 517, which are opposite and through which the plunger 503 is guided.
  • the brake housing 515 is
  • housing 519 may be pot-shaped and the other part of housing 518 lid or plug-like.
  • seals 520 are respectively arranged, by means of which the plunger 503 sealed by the openings 516, 517 is guided. It can be seen that the brake housing part 518 with the housing
  • the plunger 503 is integrally formed, for example by injection molding.
  • the plunger 503 has two piston-like elements 521, which are formed like a flange.
  • the respective piston-like element 521 is formed as a radially projecting from the plunger flange, which is guided by the magnetorheological material 522, which is accommodated in the brake housing 515.
  • the design of the brake element 514 corresponds approximately to the shape of Figures 9 and 10.
  • the brake housing 515, an electromagnet 523 or a coil is arranged, by means of which a magnetic field in the region of the manetorheological material 522 can be generated.
  • the plunger 503 When the plunger 503 is moved in the axial direction, which is also its longitudinal direction, the flange or the piston-like element 521 moves through the magnetorheological material 522. If no magnetic field is applied, the plunger 503 can be without great friction and thus without much resistance are shifted because the magnetorheological material 522 can flow past the piston-like member 521. On the other hand, when a magnetic field is applied, the elements of the magnetorheological material 522 concatenate and it becomes stiff. The viscosity increases. Thereby, the movement of the plunger 503 and the piston-like member 521 is inhibited or braked by the magnetorheological material 522, depending on the applied magnetic field.
  • the magnetorheological material 522 may be a magnetorheological powder, that is, a dry material, or it may alternatively be a magnetorheological fluid. This may for example be based on an oil or other fluid, in which magnetic or magnetizable elements are embedded. Both types of the magnetorheological material 522 have the property of being flowable in the non-magnetized state and having a low viscosity, while having a higher viscosity in a magnetized state when the magnetic field is applied.
  • the brake housing 515 is viewed in the longitudinal direction of the plunger 503 viewed adjacent to the housing 502 and partially integrated in this.
  • a part of the brake housing 515 is integrally formed with the housing 502 and it protrudes into the housing 502 inside.
  • a second part is placed, which protrudes from the housing 502. 19 shows a further embodiment of an actuator 601.
  • the actuator 601 of FIG. 19 is substantially similar to the actuator of FIG. 11 or to the actuator of FIG. 18.
  • the arrangement of the brake element 614 is arranged on the opposite end region of the housing 602.
  • the actuator 601 has a housing 602 in which a plunger 603 is displaceably guided and from which the plunger 603 protrudes.
  • the plunger 603 is formed in two parts with a connecting member 650.
  • the housing 602 is advantageously formed at least in two parts, wherein the at least two elements 604, 605 of the housing 602 are sealed together to form a substantially closed box.
  • the at least two elements 604, 605 may be connected to one another in a sealing manner, for example, by welding or gluing or the like. Also, a seal may be disposed therebetween.
  • the plunger 603 is formed in a kind of elongate rod, wherein one end 606 of the plunger 603 in the housing 602 and in the brake housing 615 of the brake member 614 is disposed, while the other end 607 of the plunger 603 is led out of the housing 602.
  • a movable element can be articulated, which can be actuated by means of the actuator 601.
  • the actuator 601 has a receptacle 608 at the end 607 of the plunger 603.
  • a diaphragm 609 is arranged, which is connected to the housing 602 and with the plunger 603, for example via a plate.
  • the membrane 609 forms a gas-tight pressure chamber 610 in the housing 602 together with the housing 602. In this case, the membrane 609 between the two elements 604, 605 of the housing 602 be clamped radially outward.
  • a pressure medium connection 611 is provided on the housing 602. This
  • Pressure medium connection 611 communicates with the pressure chamber 610, so that it can be acted upon by an external pressure medium supply or vacuum supply with pressure or negative pressure.
  • the housing 602 may further be arranged a spring, which is not shown.
  • the spring may be formed and arranged similar to the spring of the preceding figures.
  • a sensor which detects the position of the plunger 603 can also be provided on the housing 602. This sensor is also not shown in FIG. 19.
  • the actuator 601 has a brake element 614, which on the plunger 603 a
  • Braking effect exerts. This braking effect is generated by the generation of a braking force on the plunger 603, so that the brake member 614 on the plunger 603 exerts a braking force.
  • the brake element 614 is designed as a magnetorheological brake element. It
  • the 10 has a brake housing 615, through which the plunger 603 is performed.
  • an end portion 606 of the plunger 603 protrudes into the brake housing 615 or through it.
  • the brake housing 615 has for this purpose two openings 616, 617, which face each other and through which the plunger 603 is guided.
  • the brake housing 615 is advantageously formed in two parts, wherein the two sub-housings 618, 619 with each other
  • a part of housing 618 may be pot-shaped and the other part of housing 619 lid or plunger-like.
  • seals 620 are respectively arranged, by means of which the plunger 603 sealed by the openings 616, 617 is guided. It can be seen that the brake housing part 618 with the housing
  • 602 is formed in one piece, for example by injection molding. That stands out
  • the plunger 603 has a piston-like member 621 which is formed like a flange.
  • the piston-like element 621 as from the plunger is formed like a flange.
  • Brake element 614 corresponds approximately to the shape shown in FIGS. 1 to 8 or 11.
  • An electromagnet 623 or a coil by means of which a magnetic field in the region of the magnetorheological material 622 can be generated, is arranged around the brake housing 615. If the plunger 603 is moved in the axial direction, which is also its longitudinal direction, then the flange or the piston-like element 621 passes through the magnetorheological material 622. If no magnetic field is applied, the plunger 603 can move without great friction and thus without large resistance because the magnetorheological material 622 can flow past the piston-like member 621. On the other hand, when a magnetic field is applied, the elements of the magnetorheological material 622 concatenate and it becomes stiff. The viscosity increases. Thereby, the movement of the plunger 603 and the piston-like 5 element 621 is inhibited or braked by the magnetorheological material 622, depending on the applied magnetic field.
  • the magnetorheological material 622 may be a magnetorheological powder, ie a dry material, or alternatively it may also be a magnetorheological fluid. This may for example be based on an oil or other fluid, in which magnetic or magnetizable elements are embedded. Both types of the magnetorheological material 622 have the property that the material is flowable in the non-magnetized state and has a low viscosity while in a magnetized state with a magnetic field applied
  • the brake housing 615 viewed in the longitudinal direction of the plunger 603, is partially integrated into the housing 602 and partially protrudes out of the housing 602.
  • a part of the brake housing 615 is integrally formed with the housing 20 602 and it protrudes into the housing 602 inside. But this part also protrudes slightly out of the housing 602. On this a kind of cover is put on.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktuator, wie ein Druckaktuator oder ein Unterdruckaktuator, mit einem Gehäuse und mit einem durch das Gehäuse geführten Stößel, mit einer Membran, welche mit dem Gehäuse und mit dem Stößel verbunden ist, wobei die Membran mit dem Gehäuse einen gasdichten Druckraum ausbildet, wobei an dem Gehäuse ein Druckmittelanschluss vorgesehen ist, welcher mit dem Druckraum kommuniziert, um den Druckraum druckbeaufschlagen zu können, wobei an dem Stößel ein Bremselement vorgesehen ist, mittels welchem eine ansteuerbare Bremskraft auf den Stößel ausübbar ist.

Description

Aktuator
Die Erfindung betrifft einen Aktuator, wie insbesondere einen Druckaktuator oder einen Unterdruckaktuator, zur Betätigung eines bewegbaren Elements, insbesondere eines
Kraftfahrzeugs.
Aktuatoren zur Betätigung eines bewegbaren Elements sind im Stand der Technik vielfältig bekannt. Durch die DE 10 2005 029 904 AI ist ein Aktuator als Unterdruckdose bekannt geworden, bei welchem Unterdruck appliziert wird, um ein bewegbares Element betätigen zu können. Die Unterdruckdose weist dabei ein Gehäuse mit einem durch das Gehäuse geführten Stößel auf, wobei an dem Stößel und an dem Gehäuse eine Membran angebunden ist, welche zusammen mit dem Gehäuse einen gasdichten Druckraum ausbildet, welcher mit einem definierten Unterdruck beaufschlagbar ist. Dadurch wird die Membran verformt und so der mit der Membran verbundene Stößel verlagert. Dadurch kann ein an dem Stößel angelenktes bewegbares Element verlagert werden.
Bei solchen Unterdruckdosen ist es zum Teil auch bekannt, dass in der Unterdruckdose eine Feder angeordnet ist, welche sich zwischen dem Stößel und dem Gehäuse abstützt und den Stößel in einer nicht mit einem Unterdruck beaufschlagten Betriebssituation in eine definierte Endstellung beaufschlagt. Wird dann der Unterdruck appliziert, so wird der Stößel entgegen der Rückstellkraft der Feder verlagert. Eine solche Unterdruckdose ist beispielsweise auch durch die EP 2 199 565 Bl bekannt geworden.
Dabei ist es sehr schwierig, den Stößel in einer Zwischenposition einzustellen, weil dann der Unterdruck gegen die Rückstellkraft der Feder ausbalanciert werden muss, was auf die Dauer nur sehr schwierig zu erreichen ist, weil Schwankungen in der Unterdruckversorgung zu Schwankungen im Kräftegleichgewicht zwischen der Kraft auf den Stößel aufgrund des Unterdrucks und der Federkraft auf den Stößel führen. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aktuator zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und dennoch eine gute Einstellbarkeit eines bewegbaren Elements auch in einer Zwischenstellung zwischen zwei Endstellungen erlaubt. Dabei soll die Einstellung in eine Zwischenstellung einfach und dennoch energiesparende möglich sein.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Aktuator, wie einen Druckaktuator oder einen Unterdruckaktuator, auch Druckdose oder Unterdruckdose genannt, mit einem Gehäuse und mit einem durch das Gehäuse geführten Stößel, mit einer Membran, welche mit dem Gehäuse und mit dem Stößel verbunden ist, wobei die Membran mit dem Gehäuse einen gasdichten Druckraum ausbildet, wobei an dem Gehäuse ein Druckmittelanschluss vorgesehen ist, welcher mit dem Druckraum kommuniziert, um den Druckraum druckbeaufschlagen zu können, wobei an dem Stößel ein Bremselement vorgesehen ist, mittels welchem eine ansteuerbare Bremskraft auf den Stößel ausübbar ist. Dadurch wird erreicht, dass die Bewegung des Stößels durch das Bremselement definiert gebremst werden kann. So kann der Stößel derart gebremst werden, dass seine Geschwindigkeit reduziert wird oder dass er derart gebremst werden kann, dass er in einer definierten Stellung festgehalten werden kann, weil die Bremskraft die Antriebskraft übersteigt. Dadurch wird erreicht, dass der Stößel durch die Ansteuerung des Bremselements in einer ausgewählten Stellung gehalten werden kann, unabhängig davon, ob ein Druck bzw. Unterdruck angelegt ist. So kann der Stößel aufgrund einer Druck- bzw. Unterdruckansteuerung betätigt werden und dann gezielt gehalten oder gebremst werden.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Bremselement ein magnetorheologisches Bremselement ist, welches durch eine Ansteuerung eines Magnetfelds eine steuerbare Bremskraft auf den Stößel erzeugt. Dadurch ist die Bremse durch das Bremselement einfach und unkompliziert steuerbar und die Reaktionszeit zur Aktivierung bzw. Deaktivierung des Bremselements ist gering.
Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das Bremselement ein Bremsengehäuse aufweist, durch welches der Stößel durchführbar ist, wobei in dem Bremsengehäuse ein Raum gebildet ist, in welchem ein magnetorheologisches Material aufgenommen ist und durch welches der Stößel hindurchgeführt ist, wobei ein Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds im Bereich des Bremsengehäuses angeordnet ist, zur steuerbaren Erzeugung eines Magnetfelds. Durch das Applizieren eines Magnetfelds im Bereich des Bremsengehäuses wird das
magnetorheologische Material beeinflusst. Dieses kann vorteilhaft aus einem
magnetorheologischen Pulver oder aus einem magnetorheologischen Fluid bestehen. Die Partikel des Pulvers oder die Partikel in dem Fluid vernetzen dabei vorteilhaft unter Einwirkung eines Magnetfelds, was bewirkt, dass ein Bewegen des Stößels durch das
magnetorheologische Material behindert wird, was die Bewegung bremst. Dabei kann, wie oben ausgeführt, zwischen einem Reduzieren der Geschwindigkeit und einem Festhalten unterschieden werden, je nach appliziertem Magnetfeld. Übersteigt die Bremskraft die auf den Stößel wirkende Antriebskraft aufgrund des applizierten Drucks bzw. Unterdrucks, so wird der Stößel festgehalten. Ist die Bremskraft kleiner als die wirkende Antriebskraft, so wird nur die Geschwindigkeit der Bewegung des Stößels reduziert. Durch geeignete Ansteuerung des Magnetfelds kann die jeweilige gewünschte Kraftwirkung auf den Stößel bestimmt und eingestellt werden.
Auch ist es bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, wenn mit dem Stößel ein kolbenartiges Element verbunden ist, welches in dem Bremsengehäuse aufgenommen ist, und welches bei einer Verlagerung des Stößels durch das
magnetorheologische Material bewegbar ist. Dadurch kann die Kraftwirkung auf den Stößel verbessert werden, wenn das kolbenartige Element in dem Bremsengehäuse angeordnet ist.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das kolbenartige Element ein vom Stößel abragender Flansch ist. Dieser bietet eine große Fläche, an welcher das magnetorheologische Material vorbeiströmen oder vorbeigleiten kann, so dass ohne ein angelegtes Magnetfeld eine gute Bewegbarkeit des Stößels gewährleistet ist und bei angelegtem Magnetfeld ein gutes
Bremsen bzw. Halten des Stößels erreicht werden kann. Dabei kann der Flansch vorteilhaft als ein radial abragender Flansch ausgebildet sein. Dadurch kann der Flansch rundum von dem magnetorheologischen Material eingebettet sein, um ein gutes Ergebnis beim Abbremsen zu erreichen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem kolbenartigen Element und dem Bremsengehäuse ein Spalt zur Durchführung von magnetorheologischem Material ausgebildet ist. Dadurch wird beim Verlagern des Stößels erreicht, dass magnetorheologisches Material verdrängt werden kann. Dieses kann dann durch den Spalt am kolbenartigen Element vorbeiströmen.
Auch kann es zusätzlich oder alternativ vorteilhaft sein, wenn an dem kolbenartigen Element zumindest eine Ausnehmung vorgesehen ist, welche zur Durchführung von
magnetorheologischem Material ausgebildet ist. Auch dadurch kann ein Strömen von magnetorheologischem Material von einer Seite des kolbenartigen Elements zur anderen Seite bewirkt werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts des Erfindungsgedankens ist es vorteilhaft, wenn das
Bremsengehäuse an dem Gehäuse angeordnet ist. Dadurch kann eine geeignete
Kraftübertragung stattfinden, wenn das Bremselement aktiv ist und das Bremsengehäuse kann sich geeignet am Gehäuse abstützen.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Bremsengehäuse benachbart zu dem Gehäuse angeordnet ist und die beiden Gehäuse in einer Längsrichtung des Stößels nebeneinander angeordnet sind. Dadurch kann ein einfacher Kraftfluss realisiert werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Bremsengehäuse in dem Gehäuse zumindest teilweise aufgenommen ist. Dadurch kann eine bauraumsparende Lösung realisiert werden. Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn das Mittel zur Erzeugung des Magnetfelds eine Spule oder ein Elektromagnet ist, die oder der zumindest teilweise oder vollständig um das
Bremsengehäuse angeordnet ist oder benachbart zu dem Bremsengehäuse angeordnet ist. Dadurch kann das Magnetfeld gezielt gesteuert werden, so dass es in Stärke und im zeitlichen Verlauf einstellbar ist, um die Bremskraft einstellen und an den Bedarf bzw. an die
Betriebssituation anpassen zu können. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn in dem Gehäuse eine Feder angeordnet ist, welche sich einerseits an dem Stößel und andererseits an dem Gehäuse abstützt, so dass der Stößel in zumindest einer seiner beiden Bewegungsrichtungen entgegen einer Rückstellkraft der Feder verlagerbar ist. Durch diese Anordnung der Feder wird auf den Stößel eine Federkraft ausgeübt, so dass in zumindest einigen Betriebsstellungen oder in zumindest einer
Bewegungsrichtung eine Federkraft wirkt, so dass der Stößel entgegen der Rückstellkraft der Feder verlagerbar ist. Dies bewirkt, dass ohne äußere Krafteinwirkung der Stößel aufgrund dieser Rückstellkraft in eine definierte Stellung verfährt. So wird beispielsweise auch im Falle eines Defekts oder Stromausfalls etc. eine definierte Stellung als so genannte Fail-safe- Stellung eingenommen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine Steuereinheit vorgesehen ist, mittels welcher das
Magnetfeld aufgrund der Spule oder des Elektromagneten ansteuerbar ist, um eine
Bremskraft auf den Stößel auszuüben. Dadurch kann eine gezielte Ansteuerung des
Magnetfelds und damit auch der einzustellenden Bremskraft vorgenommen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen: Figur 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Aktuators,
Figur 2 eine teilweise geschnittene Darstellung des Aktuators nach Figur 1 , Figur 3 eine Schnittansicht des Aktuators nach Figur 1 ,
Figur 4 eine Schnittansicht des Aktuators in einer ersten Betriebsstellung,
Figur 5 eine Schnittansicht des Aktuators in einer zweiten Betriebsstellung,
Figur 6 eine Schnittansicht des Aktuators in einer dritten Betriebsstellung, Figur 7 eine weitere schematische Schnittansicht eines Aktuators,
Figur 8 eine vergrößerte Schnittansicht des Aktuators nach Figur 7,
Figur 9 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Aktuators,
Figur 10 eine vergrößerte schematische Schnittansicht des Aktuators nach Figur 9,
Figur 11 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Aktuators,
Figur 12 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Aktuators, Figur 13 eine Schnittansicht des Aktuators der Figur 12,
Figur 14 eine Ansicht eines kolbenartigen Elements in einem Bremsengehäuse,
Figur 15 eine Ansicht eines kolbenartigen Elements in einem Bremsengehäuse,
Figur 16 eine Ansicht eines kolbenartigen Elements in einem Bremsengehäuse,
Figur 17 eine Ansicht eines kolbenartigen Elements in einem Bremsengehäuse, Figur 18 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Aktuators, und
Figur 19 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Aktuators.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen in verschiedenen Darstellungen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators 1. Der Aktuator 1 ist beispielsweise als Druckaktuator oder als Unterdruckaktuator ausgeführt, welcher auch als Druckdose bzw. Unterdruckdose bezeichnet werden kann.
Der Aktuator 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in welchem ein Stößel 3 verlagerbar geführt ist und aus welchem der Stößel 3 heraus ragt. Das Gehäuse 2 ist vorteilhaft zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei die zumindest zwei Elemente 4, 5 des Gehäuses 2 miteinander zu einer im Wesentlichen geschlossenen Dose verbunden sind. Dabei können die zumindest zwei Elemente 4, 5 beispielsweise durch Verschweißen oder Kleben oder ähnliches miteinander abdichtend verbunden sein.
Der Stößel 3 ist in einer Art langgestreckten Stange ausgebildet, wobei ein Ende 6 des Stößels 3 in dem Gehäuse 2 angeordnet ist, während das andere Ende 7 des Stößels 3 aus dem Gehäuse 2 heraus geführt ist. An diesem Ende 7 des Stößels 3 kann ein bewegbares Element angelenkt sein, welches mittels des Aktuators 1 betätigt werden kann. Der Aktuator 1 weist dazu am Ende 7 des Stößels 3 eine Öse 8 auf, mittels welchem der Stößel 3 an einem zu betätigenden Element anlenkbar ist.
In dem Gehäuse 2 ist eine Membran 9 angeordnet, welche mit dem Gehäuse 2 und mit dem Stößel 3 verbunden ist. Die Membran 9 bildet in dem Gehäuse 2 zusammen mit dem Gehäuse 2 einen gasdichten Druckraum 10 aus. Zur Druck- bzw. Unterdruckbeaufschlagung des Druckraums 10 ist an dem Gehäuse 2 ein Druckmittelanschluss 11 vorgesehen. Dieser Druckmittelanschluss 11 kommuniziert mit dem Druckraum 10, so dass dieser über eine externe Druckmittelversorgung bzw. Unterdruckversorgung mit Druck oder Unterdruck beaufschlagbar ist.
In dem Gehäuse 2 ist weiterhin eine Feder 12 angeordnet, welche sich einerseits an dem Gehäuse 2 selbst und andererseits an dem Stößel 3 abstützt. Dabei kann sich die Feder 12 direkt am Stößel 3 abstützen oder auch nur indirekt, beispielsweise über ein Zwischenteil, an dem Stößel 3 abstützen. So kann der Stößel einen Teller oder ähnliches aufweisen, an welchem sich die Feder 12 anlegen kann. Je nach Ausbildung und Vorspannung der Feder 12 kann der Stößel 3 entgegen der Rückstellkraft der Feder 12 verlagert werden. Dabei ist es vorteilhaft, dass die Feder 12 derart ausgebildet ist, dass der Stößel 3 ohne äußere
Krafteinwirkung aufgrund von Druck oder Unterdruck in eine definierte Stellung verfahren wird. Diese definierte Stellung kann beispielsweise eine der beiden Endstellungen sein, zwischen welchen der Stößel 3 insbesondere in seiner Längsrichtung verfahrbar ist. Die Feder 12 ist dabei vorteilhaft als eine Druckfeder ausgebildet.
An dem Gehäuse 2 ist weiterhin ein Sensor 13 vorgesehen, welcher die Stellung des Stößels 3 detektiert. Dabei kann der Sensor 13 ein magnetisch arbeitender Sensor, wie ein Hall- Sensor, sein. Alternativ kann der Sensor auch ein anderweitig arbeitender Sensor sein, um die Stellung des Stößels 3 zu detektieren.
Weiterhin ist ein Bremselement 14 vorgesehen, welches auf den Stößel 3 eine Bremswirkung ausübt. Diese Bremswirkung wird durch die Erzeugung einer Bremskraft auf den Stößel erzeugt, so dass das Bremselement 14 auf den Stößel 3 eine Bremskraft ausübt.
Das Bremselement 14 ist als magnetorheologisches Bremselement ausgebildet. Es weist ein Bremsengehäuse 15 auf, durch welches der Stößel 3 durchgeführt ist. Das Bremsengehäuse 15 weist dazu zwei Öffnungen 16, 17 auf, die sich gegenüber liegen und durch welche der Stößel 3 geführt ist. Das Bremsengehäuse 15 ist vorteilhaft zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Teilgehäuse 18, 19 miteinander verbunden sind. Dabei kann ein Teilgehäuse 18 topfartig ausgebildet sein und das andere Teilgehäuse 19 deckel- oder stopfenartig. An den beiden Öffnungen 16, 17 sind jeweils Dichtungen 20 angeordnet, mittels welchen der Stößel 3 abgedichtet durch die Öffnungen 16, 17 geführt ist. Innerhalb des Bremsengehäuses 15 weist der Stößel 3 ein kolbenartiges Element 21 auf, das flanschartig ausgebildet ist. Dabei ist das kolbenartige Element 21 als vom Stößel radial abragender Flansch ausgebildet, welcher durch das magnetorheologische Material 22 geführt ist, das in dem Bremsengehäuse 15 aufgenommen ist. Um das Bremsengehäuse 15 ist ein Elektromagnet 23 oder eine Spule angeordnet, mittels welchem ein Magnetfeld im Bereich des manetorheologischen Materials 22 erzeugbar ist. Wird der Stößel 3 in axialer Richtung, die auch seine Längsrichtung ist, bewegt, so fährt der Flansch bzw. das kolbenartige Element 21 durch das magnetorheologische Material 22. Ist kein Magnetfeld angelegt, so kann der Stößel 3 ohne große Reibung und somit ohne großen Widerstand verlagert werden, weil das magnetorheologische Material 22 an dem
kolbenartigen Element 21 vorbeiströmen kann.
Wird ein Magnetfeld angelegt, so verketten die Elemente des magnetorheologischen Materials und es wird steif bzw. zäh. Dadurch wird die Bewegung des Stößels 3 und des kolbenartigen Elements 21 durch das magnetorheologische Material 22 gehemmt oder gebremst bzw. auch festgehalten, je nach angelegtem Magnetfeld.
Das magnetorheologische Material 22, kann ein magnetorheologisches Pulver sein, also ein trocknes Material oder es kann alternativ auch ein magnetorheologisches Fluid sein. Dieses kann beispielsweise auf Basis eines Öls oder eines anderweitigen Fluids aufgebaut sein, in welches magnetische bzw. magnetisierbare Elemente eingebettet sind.
Beide Arten des magnetorheologischen Materials 22 haben die Eigenschaft, dass das Material 22 im nicht magnetisierten Zustand fließfähig ist und eine geringe Viskosität aufweist, während es in einem magnetisierten Zustand bei angelegtem Magnetfeld eine höhere Viskosität aufweist. Dies wird beispielsweise dadurch bedingt, dass die Elemente des
magnetorheologischen Materials verketten und so die Viskosität erhöhen.
Im Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 ist das Bremsengehäuse 15 in Längsrichtung des Stößels 3 betrachtet benachbart zum Gehäuse 2 angeordnet. Das Bremsengehäuse 15 ist also zwischen dem Gehäuse 2 und dem Ende des Stößels 3 angeordnet, an welchem die Öse 8 oder ein anderes Anlenkelement angeordnet ist, um ein zu betätigendes Element anzulenken und zu betätigen. Dabei kann das Bremsengehäuse 15 unmittelbar an dem Gehäuse 2 angeordnet sein bzw. mit diesem verbunden sein. Auch kann das Bremsengehäuse 15 über ein Zwischenelement oder ein Befestigungselement mit dem Gehäuse 2 verbunden sein.
Alternativ können das Bremsengehäuse 15 und das Gehäuse 2 zumindest teilweise einteilig miteinander ausgebildet sein. So können jeweilige Teilgehäuse 18, 19 beispielsweise durch Spritzgießen miteinander hergestellt sein.
Durch eine nicht dargestellte Steuereinheit kann das Magnetfeld derart gesteuert werden, dass der Stößel 3 in seiner Bewegung im Wesentlichen unbeeinflusst ist, dass er in seiner Bewegung gebremst ist und/oder dass er in ausgewählten Stellungen festgehalten wird.
Damit das kolbenartige Element 21 gut durch das magnetorheologische Material 22 gleiten kann, ist vorteilhaft an dem kolbenartigen Element 21 zumindest eine Ausnehmung oder sind Ausnehmungen vorgesehen, durch welche das magnetorheologische Material 22 strömen kann. Alternativ oder zusätzlich kann radial außen zwischen dem kolbenartigen Element 21 und der Wandung des Bremsengehäuses 15 ein Spalt vorgesehen sein, durch welchen ebenso magnetorheologisches Material 22 strömen kann, wenn der Stößel 3 sich bewegt. Die Figuren 4 bis 6 zeigen den Aktuator 1 in jeweils einer anderen Betriebsstellung. In Figur 4 ist der Aktuator 1 in einer ersten Betriebsstellung gezeigt, in welcher er derart angesteuert ist, dass der Stößel 3 maximal eingefahren ist. In Figur 5 ist der Aktuator 1 in einer zweiten Betriebsstellung gezeigt, in welcher er derart angesteuert ist, dass der Stößel 3 in einer etwa mittleren Stellung ist. In Figur 6 ist der Aktuator 1 in einer dritten Betriebsstellung gezeigt, in welcher er derart angesteuert ist, dass der Stößel 3 maximal ausgefahren ist.
Dabei ist in Figur 4 im Druckraum 10 ein Unterdruck appliziert, so dass die Membran 9 nach oben gezogen wird und den Stößel 3 ebenso nach oben zieht. Dadurch wird der Stößel 3 eingezogen und beaufschlagt die Feder 12. Das kolbenartige Element 21 ist an einer oberen Endstellung im Bremsengehäuse 15 angeordnet.
In Figur 5 ist im Druckraum 10 ein derartiger Unterdruck appliziert, dass die Membran 9 etwa horizontal in einer mittleren Stellung angeordnet ist und der Stößel 3 in einer mittleren Stellung ist. Dadurch wird der Stößel 3 soweit eingezogen, dass er in einer mittleren Stellung ist und er beaufschlagt die Feder 12 entsprechend. Das kolbenartige Element 21 ist ebenso in einer mittleren Stellung im Bremsengehäuse 15 angeordnet. In Figur 6 ist im Druckraum 10 im Wesentlichen kein Unterdruck appliziert, so dass die Membran 9 durch die Feder 12 nach unten gezogen ist und so auch den Stößel 3 nach unten zieht. Dadurch wird der Stößel 3 von der Feder 12 in die untere Endstellung beaufschlagt. Das kolbenartige Element 21 ist an einer unteren Endstellung im Bremsengehäuse 15 angeordnet.
Der Übergang zwischen den jeweiligen Stellungen zwischen den beiden gezeigten
Endstellungen kann fließend erfolgen. In den beiden Endstellungen und auch in jeder
Zwischenstellung kann das Bremselement 14 aktiviert werden und die Stellung dadurch festgehalten werden, so dass der Druck bzw. Unterdruck dann auch abschaltbar ist.
Die Figuren 7 und 8 zeigen noch einmal einen jeweiligen Teilschnitt durch einen Aktuator 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Dabei kann der Stößel 3 in seiner Längsrichtung gemäß des Pfeils 30 verlagert werden, so dass das am Stößel 3 angeordnete kolbenartige Element 21 durch das Bremsengehäuse in dieser Richtung geführt wird. Dabei strömt das im Bremsengehäuse 15 angeordnete magnetorheologische Material 22 von einem Bereich von unterhalb des kolbenartigen Elements 21 nach oberhalb dessen oder umgekehrt, je nach Bewegungsrichtung des Stößels 3. Dazu kann in dem kolbenartigen Element 21 gemäß Figur 7 zumindest eine Ausnehmung angeordnet sein, durch welche die Strömung des
magnetorheologischen Materials erfolgen kann. Vorteilhaft können auch mehrere
Ausnehmungen vorgesehen sein.
Die Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem die Strömung des
magnetorheologischen Materials 22 durch einen Spalt 31 geführt ist, welcher radial zwischen dem kolbenartigen Element 21 und dem Bremsengehäuse 15 des Bremselements 14 vorliegt. Die Pfeile 32 deuten diese Strömung an.
Die Figuren 9 und 10 zeigen einen jeweiligen Teilschnitt durch ein weiteres
Ausführungsbeispiel eines Aktuators 101. Dabei ist der Aktuator 101 im Grunde dem Aktuator 1 der Figuren 1 bis 8 ähnlich ausgebildet, wobei der Stößel 103 von dem Stößel 3 und das Bremselement 114 von dem Bremselement 14 abweicht. Die anderen Elemente des Aktuators sind jedoch im Wesentlichen identisch, so dass diesbezüglich auch die Beschreibung der Figuren 1 bis 8 herangezogen werden kann.
Der Stößel 103 ist in seiner Längsrichtung gemäß des Pfeils 130 verlagerbar, so dass das am 5 Stößel 103 angeordnete kolbenartige Element 121 durch das Bremsengehäuse 115 in dieser Richtung geführt werden kann. In den Figuren 9 und 10 ist zu erkennen, dass zwei solche kolbenartigen Elemente 121 angeordnet sind, die jeweils in einer Kammer 140, 141 des Bremsengehäuses 115 angeordnet sind und diese jeweils oben bzw. unten abschließen.
Zwischen den Kammern 140, 141 ist eine Einschnürung 142 vorgesehen, die
10 Verbindungsbohrungen 143 oder Kanäle aufweist, mittels welchen das magnetorheologische Material 122 von einer Kammer 140, 141 zur anderen Kammer 141 , 140 strömen kann, wenn der Stößel 103 verlagert wird. Wird der Stößel 103 von oben nach unten verlagert, so strömt das magnetorheologische Material 122 von der Kammer 141 in die Kammer 140. Wird der Stößel 103 von unten nach oben verlagert, so strömt das magnetorheologische Material 15 122 von der Kammer 140 in die Kammer 141.
Die Figur 11 zeigt eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Aktuators 201. Der Aktuator 201 weist ein Gehäuse 202 auf, in welchem ein Stößel 203 verlagerbar geführt ist und aus welchem der Stößel 203 heraus ragt. Das Gehäuse 202 ist vorteilhaft 20 zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei die zumindest zwei Elemente 204, 205 des Gehäuses
202 miteinander zu einer im Wesentlichen geschlossenen Dose abgedichtet verbunden sind. Dabei können die zumindest zwei Elemente 204, 205 beispielsweise durch Verschweißen oder Kleben oder ähnliches miteinander abdichtend verbunden sein. Auch kann eine Dichtung dazwischen angeordnet sein.
25
Der Stößel 203 ist in einer Art langgestreckten Stange ausgebildet, wobei ein Ende 206 des Stößels 203 in dem Gehäuse 202 angeordnet ist, während das andere Ende 207 des Stößels
203 aus dem Gehäuse 202 heraus geführt ist. An diesem Ende 207 des Stößels 203 kann ein bewegbares Element angelenkt sein, welches mittels des Aktuators 201 betätigt werden kann.
30 Der Aktuator 201 weist dazu am Ende 207 des Stößels 203 eine Aufnahme 208 auf. Im Gehäuse 202 ist eine Membran 209 angeordnet, welche mit dem Gehäuse 202 und mit dem Stößel 203 beispielsweise über einen Teller verbunden ist. Die Membran 209 bildet in dem Gehäuse 202 zusammen mit dem Gehäuse 202 einen gasdichten Druckraum 210 aus. Zur Druck- bzw. Unterdruckbeaufschlagung des Druckraums 210 ist an dem Gehäuse 202 ein Druckmittelanschluss 211 vorgesehen. Dieser Druckmittelanschluss 211 kommuniziert mit dem Druckraum 210, so dass dieser über eine externe Druckmittelversorgung bzw.
Unterdruckversorgung mit Druck oder Unterdruck beaufschlagbar ist.
In dem Gehäuse 202 kann weiterhin eine Feder angeordnet sein, was jedoch nicht gezeigt ist. Die Feder kann ähnlich der Feder der vorhergehenden Figuren ausgebildet und angeordnet sein. An dem Gehäuse 202 kann weiterhin auch ein Sensor vorgesehen sein, welcher die Stellung des Stößels 203 detektiert.
Weiterhin ist ein Bremselement 214 vorgesehen, welches auf den Stößel 203 eine
Bremswirkung ausübt. Diese Bremswirkung wird durch die Erzeugung einer Bremskraft auf den Stößel 203 erzeugt, so dass das Bremselement 214 auf den Stößel 203 eine Bremskraft ausübt. Das Bremselement 214 ist als magnetorheologisches Bremselement ausgebildet. Es weist ein Bremsengehäuse 215 auf, durch welches der Stößel 203 durchgeführt ist. Das Bremsengehäuse 215 weist dazu zwei Öffnungen 216, 217 auf, die sich gegenüber liegen und durch welche der Stößel 203 geführt ist. Das Bremsengehäuse 215 ist vorteilhaft zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Teilgehäuse 218, 219 miteinander verbunden sind. Dabei kann ein Teilgehäuse 219 topfartig ausgebildet sein und das andere Teilgehäuse 218 deckel- oder stopfenartig. An den beiden Öffnungen 216, 217 sind jeweils Dichtungen 220 angeordnet, mittels welchen der Stößel 203 abgedichtet durch die Öffnungen 216, 217 geführt ist.
Es ist zu erkennen, dass das Bremsengehäuseteil 219 mit dem Gehäuse 202 einteilig ausgebildet ist, beispielsweise durch Spritzgießen. Innerhalb des Bremsengehäuses 215 weist der Stößel 203 ein kolbenartiges Element 221 auf, das flanschartig ausgebildet ist. Dabei ist das kolbenartige Element 221 als vom Stößel 203 radial abragender Flansch ausgebildet, welcher durch das magnetorheologische Material 222 geführt ist, das in dem Bremsengehäuse 215 aufgenommen ist. Um das
Bremsengehäuse 215 ist ein Elektromagnet 223 oder eine Spule angeordnet, mittels welchem ein Magnetfeld im Bereich des manetorheologischen Materials 222 erzeugbar ist. Wird der Stößel 203 in axialer Richtung, die auch seine Längsrichtung ist, bewegt, so fährt der Flansch bzw. das kolbenartige Element 221 durch das magnetorheologische Material 222. Ist kein Magnetfeld angelegt, so kann der Stößel 203 ohne große Reibung und somit ohne großen Widerstand verlagert werden, weil das magnetorheologische Material 222 an dem kolbenartigen Element 221 vorbeiströmen kann. Wird hingegen ein Magnetfeld angelegt, so verketten die Elemente des magnetorheologischen Materials 222 und es wird steif bzw. zäh. Die Viskosität steigt an. Dadurch wird die Bewegung des Stößels 203 und des kolbenartigen Elements 221 durch das magnetorheologische Material 222 gehemmt oder gebremst bzw. auch festgehalten, je nach angelegtem Magnetfeld. Das magnetorheologische Material 222, kann wie bei allen Ausführungsformen des Aktuators ein magnetorheologisches Pulver sein, also ein trocknes Material oder es kann alternativ auch ein magnetorheologisches Fluid sein. Dieses kann beispielsweise auf Basis eines Öls oder eines anderweitigen Fluids aufgebaut sein, in welches magnetische bzw. magnetisierbare Elemente eingebettet sind. Beide Arten des magnetorheologischen Materials 222 haben die Eigenschaft, dass das Material 222 im nicht magnetisierten Zustand fließfähig ist und eine geringe Viskosität aufweist, während es in einem magnetisierten Zustand bei angelegtem Magnetfeld eine höhere Viskosität aufweist. Dies wird beispielsweise dadurch bedingt, dass die Elemente des magnetorheologischen Materials 222 verketten und so die Viskosität erhöhen.
Auch im Ausführungsbeispiel der Figur 11 ist das Bremsengehäuse 215 in Längsrichtung des Stößels 203 betrachtet benachbart zum Gehäuse 202 angeordnet.
Damit das kolbenartige Element 221 gut durch das magnetorheologische Material 222 gleiten kann, ist vorteilhaft an dem kolbenartigen Element 221 zumindest eine Ausnehmung oder sind Ausnehmungen vorgesehen, durch welche das magnetorheologische Material 222 strömen kann. Alternativ oder zusätzlich kann radial außen zwischen dem kolbenartigen Element 221 und der Wandung des Bremsengehäuses 215 ein Spalt vorgesehen sein, durch welchen ebenso das magnetorheologische Material 222 strömen kann, wenn der Stößel 203 sich bewegt. Im Folgenden wird dies noch näher erläutert.
Die Figuren 12 und 13 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aktuators 301 , welcher ähnlich dem Aktuator 201 ausgebildet ist. Allerdings ist das Bremsengehäuse 315 nicht durch Spritzgießen mit dem Gehäuse 302 verbunden, sondern mittels eines Halteblechs 350. Dieses ist mit dem Gehäuse 302 verbunden ausgebildet, wobei sowohl das Bremsengehäuse 315 als auch das magnetfelderzeugende Element 323 mit dem Halteblech 350 verschraubt ist. Dazu ist eine erste Schraube 351 vorgesehen zum Verschrauben des Bremsengehäuses 315 mit dem Halteblech 350 und es sind zweite Schrauben 352 vorgesehen, zum Verschrauben des magnetfelderzeugenden Elements 323 mit dem Halteblech 350. Die Figuren 14 bis 17 zeigen jeweils die Anordnung eines kolbenartigen Elements in einem Bremsengehäuse.
Die Figur 14 zeigt das kolbenartige Element 401 in einem Bremsengehäuse 402. Dabei ist das kolbenartige Element 401 als Art Flansch ausgebildet, welcher nach radial außen vom Stößel 403 abragt. Zur Durchströmung des magnetorheologischen Materials sind in dem kolbenartigen Element 401 Bohrungen 404 angeordnet. Diese Bohrungen 404 sind vorteilhaft über den Umfang des kolbenartigen Elements 401 verteilt angeordnet. In Figur 14 sind zwei solche Bohrungen 404 zu erkennen, die sich gegenüberliegen. Es können auch mehr als zwei solcher Bohrungen 404 angeordnet sein.
Die Figur 15 zeigt das kolbenartige Element 411 in einem Bremsengehäuse 412. Dabei ist das kolbenartige Element 411 als Art Flansch ausgebildet, welcher nach radial außen vom Stößel 413 abragt. Zur Durchströmung des magnetorheologischen Materials ist zwischen dem kolbenartigen Element 411 und dem Bremsengehäuse 412 ein Spalt 414 vorgesehen. Die Figur 16 zeigt das kolbenartige Element 421 in einem Bremsengehäuse 422. Dabei ist das kolbenartige Element 421 als Art Flansch ausgebildet, welcher nach radial außen vom Stößel 423 abragt. Zur Durchströmung des magnetorheologischen Materials ist an dem kolbenartigen Element 421 ein Abschnitt vorgenommen, so dass ein Kreissegment am radial äußeren Rand fehlt und so ein Spalt 424 gebildet ist. Durch diesen kreissegmentartigen Spalt 424 kann das magnetorheologische Material strömen. Vorteilhaft kann zumindest ein solcher Spalt vorgesehen sein, auch können mehrere solcher Spalte vorgesehen sein.
Die Figur 17 zeigt das kolbenartige Element 431 in einem Bremsengehäuse 432. Dabei ist das kolbenartige Element 431 als Art Flansch ausgebildet, welcher nach radial außen vom Stößel 433 abragt. Zur Durchströmung des magnetorheologischen Materials sind an dem kolbenartigen Element 431 radial außen Ausschnitte 434 vorgenommen, so dass am äußeren Rand des Flanschs eine Mehrzahl von Aussparungen gebildet ist. Durch diese Ausschnitte 434 kann das magnetorheologische Material strömen.
Die Figur 18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aktuators 501. Der Aktuator 501 der Figur 18 ist im Wesentlichen ähnlich zu dem Aktuator der Figur 11 , wobei die Anordnung des Bremselements 514 am gegenüberliegenden Endbereich des Gehäuses 502 angeordnet ist. Der Aktuator 501 weist ein Gehäuse 502 auf, in welchem ein Stößel 503 verlagerbar geführt ist und aus welchem der Stößel 503 herausragt. Das Gehäuse 502 ist vorteilhaft zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei die zumindest zwei Elemente 504, 505 des Gehäuses 502 miteinander zu einer im Wesentlichen geschlossenen Dose abgedichtet verbunden sind. Dabei können die zumindest zwei Elemente 504, 505 beispielsweise durch Verschweißen oder Kleben oder ähnliches miteinander abdichtend verbunden sein. Auch kann eine Dichtung dazwischen angeordnet sein.
Der Stößel 503 ist in einer Art langgestreckten Stange ausgebildet, wobei ein Ende 506 des Stößels 503 in dem Gehäuse 502 bzw. in dem Bremsengehäuse 515 des Bremselements 514 angeordnet ist, während das andere Ende 507 des Stößels 503 aus dem Gehäuse 502 herausgeführt ist. An diesem Ende 507 des Stößels 503 kann ein bewegbares Element angelenkt sein, welches mittels des Aktuators 501 betätigt werden kann. Der Aktuator 501 weist dazu am Ende 507 des Stößels 503 eine Aufnahme 508 auf.
Im Gehäuse 502 ist eine Membran 509 angeordnet, welche mit dem Gehäuse 502 und mit 5 dem Stößel 503 beispielsweise über einen Teller verbunden ist. Die Membran 509 bildet in dem Gehäuse 502 zusammen mit dem Gehäuse 502 einen gasdichten Druckraum 510 aus. Zur Druck- bzw. Unterdruckbeaufschlagung des Druckraums 510 ist an dem Gehäuse 502 ein Druckmittelanschluss 511 vorgesehen. Dieser Druckmittelanschluss 511 kommuniziert mit dem Druckraum 510, so dass dieser über eine externe Druckmittelversorgung bzw.
10 Unterdruckversorgung mit Druck oder Unterdruck beaufschlagbar ist.
In dem Gehäuse 502 kann weiterhin eine Feder angeordnet sein, was jedoch nicht gezeigt ist. Die Feder kann ähnlich der Feder der vorhergehenden Figuren ausgebildet und angeordnet sein. An dem Gehäuse 502 kann weiterhin auch ein Sensor vorgesehen sein, welcher die 15 Stellung des Stößels 503 detektiert. Auch dieser Sensor ist in Figur 18 nicht gezeigt.
Der Aktuator 501 weist ein Bremselement 514 auf, welches auf den Stößel 503 eine
Bremswirkung ausübt. Diese Bremswirkung wird durch die Erzeugung einer Bremskraft auf den Stößel 503 erzeugt, so dass das Bremselement 514 auf den Stößel 503 eine Bremskraft
20 ausübt. Das Bremselement 514 ist als magnetorheologisches Bremselement ausgebildet. Es weist ein Bremsengehäuse 515 auf, durch welches der Stößel 503 durchgeführt ist. Dabei ragt ein Endbereich 506 des Stößels 503 in das Bremsengehäuse 515 hinein bzw. auch durch dieses hindurch. Das Bremsengehäuse 515 weist dazu zwei Öffnungen 516, 517 auf, die sich gegenüberliegen und durch welche der Stößel 503 geführt ist. Das Bremsengehäuse 515 ist
25 vorteilhaft zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Teilgehäuse 518, 519 miteinander
verbunden sind. Dabei kann ein Teilgehäuse 519 topfartig ausgebildet sein und das andere Teilgehäuse 518 deckel- oder stopfenartig. An den beiden Öffnungen 516, 517 sind jeweils Dichtungen 520 angeordnet, mittels welchen der Stößel 503 abgedichtet durch die Öffnungen 516, 517 geführt ist. Es ist zu erkennen, dass das Bremsengehäuseteil 518 mit dem Gehäuse
30 502 einteilig ausgebildet ist, beispielsweise durch Spritzgießen. Innerhalb des Bremsengehäuses 515 weist der Stößel 503 zwei kolbenartige Elemente 521 auf, die flanschartig ausgebildet sind. Dabei ist das jeweilige kolbenartige Element 521 als vom Stößel radial abragender Flansch ausgebildet, welcher durch das magnetorheologische Material 522 geführt ist, das in dem Bremsengehäuse 515 aufgenommen ist. Die Gestaltung des Bremselements 514 entspricht dabei etwa der Gestalt nach den Figuren 9 und 10. Um das Bremsengehäuse 515 ist ein Elektromagnet 523 oder eine Spule angeordnet, mittels welchem ein Magnetfeld im Bereich des manetorheologischen Materials 522 erzeugbar ist. Wird der Stößel 503 in axialer Richtung, die auch seine Längsrichtung ist, bewegt, so fährt der Flansch bzw. das kolbenartige Element 521 durch das magnetorheologische Material 522. Ist kein Magnetfeld angelegt, so kann der Stößel 503 ohne große Reibung und somit ohne großen Widerstand verlagert werden, weil das magnetorheologische Material 522 an dem kolbenartigen Element 521 vorbeiströmen kann. Wird hingegen ein Magnetfeld angelegt, so verketten die Elemente des magnetorheologischen Materials 522 und es wird steif bzw. zäh. Die Viskosität steigt an. Dadurch wird die Bewegung des Stößels 503 und des kolbenartigen Elements 521 durch das magnetorheologische Material 522 gehemmt oder gebremst bzw. auch festgehalten, je nach angelegtem Magnetfeld.
Das magnetorheologische Material 522, kann wie bei allen Ausführungsformen des Aktuators ein magnetorheologisches Pulver sein, also ein trocknes Material oder es kann alternativ auch ein magnetorheologisches Fluid sein. Dieses kann beispielsweise auf Basis eines Öls oder eines anderweitigen Fluids aufgebaut sein, in welches magnetische bzw. magnetisierbare Elemente eingebettet sind. Beide Arten des magnetorheologischen Materials 522 haben die Eigenschaft, dass es im nicht magnetisierten Zustand fließfähig ist und eine geringe Viskosität aufweist, während es in einem magnetisierten Zustand bei angelegtem Magnetfeld eine höhere Viskosität aufweist.
Auch im Ausführungsbeispiel der Figur 18 ist das Bremsengehäuse 515 in Längsrichtung des Stößels 503 betrachtet benachbart zum Gehäuse 502 und zum Teil in dieses integriert angeordnet. Dabei ist ein Teil des Bremsengehäuses 515 mit dem Gehäuse 502 einteilig ausgebildet und es ragt in das Gehäuse 502 hinein. Auf diesen Teil des Bremsengehäuses wird ein zweiter Teil aufgesetzt, welcher von dem Gehäuse 502 absteht. Die Figur 19 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aktuators 601. Der Aktuator 601 der Figur 19 ist im Wesentlichen ähnlich zu dem Aktuator der Figur 11 oder zum dem Aktuator der Figur 18. Die Anordnung des Bremselements 614 ist am gegenüberliegenden Endbereich des Gehäuses 602 angeordnet. Der Aktuator 601 weist ein Gehäuse 602 auf, in welchem ein Stößel 603 verlagerbar geführt ist und aus welchem der Stößel 603 heraus ragt. Der Stößel 603 ist zweiteilig mit einem Verbindungsglied 650 ausgebildet.
Das Gehäuse 602 ist vorteilhaft zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei die zumindest zwei Elemente 604, 605 des Gehäuses 602 miteinander zu einer im Wesentlichen geschlossenen Dose abgedichtet verbunden sind. Dabei können die zumindest zwei Elemente 604, 605 beispielsweise durch Verschweißen oder Kleben oder ähnliches miteinander abdichtend verbunden sein. Auch kann eine Dichtung dazwischen angeordnet sein. Der Stößel 603 ist in einer Art langgestreckten Stange ausgebildet, wobei ein Ende 606 des Stößels 603 in dem Gehäuse 602 bzw. in dem Bremsgehäuse 615 des Bremselements 614 angeordnet ist, während das andere Ende 607 des Stößels 603 aus dem Gehäuse 602 herausgeführt ist. An diesem Ende 607 des Stößels 603 kann ein bewegbares Element angelenkt sein, welches mittels des Aktuators 601 betätigt werden kann. Der Aktuator 601 weist dazu am Ende 607 des Stößels 603 eine Aufnahme 608 auf.
Im Gehäuse 602 ist eine Membran 609 angeordnet, welche mit dem Gehäuse 602 und mit dem Stößel 603 beispielsweise über einen Teller verbunden ist. Die Membran 609 bildet in dem Gehäuse 602 zusammen mit dem Gehäuse 602 einen gasdichten Druckraum 610 aus. Dabei kann die Membran 609 zwischen den beiden Elementen 604, 605 des Gehäuses 602 radial außen eingespannt sein. Zur Druck- bzw. Unterdruckbeaufschlagung des Druckraums 610 ist an dem Gehäuse 602 ein Druckmittelanschluss 611 vorgesehen. Dieser
Druckmittelanschluss 611 kommuniziert mit dem Druckraum 610, so dass dieser über eine externe Druckmittelversorgung bzw. Unterdruckversorgung mit Druck oder Unterdruck beaufschlagbar ist. In dem Gehäuse 602 kann weiterhin eine Feder angeordnet sein, was jedoch nicht gezeigt ist. Die Feder kann ähnlich der Feder der vorhergehenden Figuren ausgebildet und angeordnet sein. An dem Gehäuse 602 kann weiterhin auch ein Sensor vorgesehen sein, welcher die Stellung des Stößels 603 detektiert. Auch dieser Sensor ist in Figur 19 nicht gezeigt.
5
Der Aktuator 601 weist ein Bremselement 614 auf, welches auf den Stößel 603 eine
Bremswirkung ausübt. Diese Bremswirkung wird durch die Erzeugung einer Bremskraft auf den Stößel 603 erzeugt, so dass das Bremselement 614 auf den Stößel 603 eine Bremskraft ausübt. Das Bremselement 614 ist als magnetorheologisches Bremselement ausgebildet. Es
10 weist ein Bremsengehäuse 615 auf, durch welches der Stößel 603 durchgeführt ist. Dabei ragt ein Endbereich 606 des Stößels 603 in das Bremsengehäuse 615 hinein bzw. auch durch dieses hindurch. Das Bremsengehäuse 615 weist dazu zwei Öffnungen 616, 617 auf, die sich gegenüberliegen und durch welche der Stößel 603 geführt ist. Das Bremsengehäuse 615 ist vorteilhaft zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Teilgehäuse 618, 619 miteinander
15 verbunden sind. Dabei kann ein Teilgehäuse 618 topfartig ausgebildet sein und das andere Teilgehäuse 619 deckel- oder stopfenartig. An den beiden Öffnungen 616, 617 sind jeweils Dichtungen 620 angeordnet, mittels welchen der Stößel 603 abgedichtet durch die Öffnungen 616, 617 geführt ist. Es ist zu erkennen, dass das Bremsengehäuseteil 618 mit dem Gehäuse
602 einteilig ausgebildet ist, beispielsweise durch Spritzgießen. Dabei ragt das
20 Bremsengehäuseteil 618 nahezu vollständig in das Gehäuseteil 605 hinein.
Innerhalb des Bremsengehäuses 615 weist der Stößel 603 ein kolbenartiges Element 621 auf, das flanschartig ausgebildet ist. Dabei ist das kolbenartige Element 621 als vom Stößel
603 radial abragender Flansch ausgebildet, welcher durch das magnetorheologische Material 25 622 geführt ist, das in dem Bremsengehäuse 615 aufgenommen ist. Die Gestaltung des
Bremselements 614 entspricht dabei etwa der Gestalt nach den Figuren 1 bis 8 oder 11. Um das Bremsengehäuse 615 ist ein Elektromagnet 623 oder eine Spule angeordnet, mittels welchem ein Magnetfeld im Bereich des magnetorheologischen Materials 622 erzeugbar ist. Wird der Stößel 603 in axialer Richtung, die auch seine Längsrichtung ist, bewegt, so fährt der 30 Flansch bzw. das kolbenartige Element 621 durch das magnetorheologische Material 622. Ist kein Magnetfeld angelegt, so kann der Stößel 603 ohne große Reibung und somit ohne großen Widerstand verlagert werden, weil das magnetorheologische Material 622 an dem kolbenartigen Element 621 vorbeiströmen kann. Wird hingegen ein Magnetfeld angelegt, so verketten die Elemente des magnetorheologischen Materials 622 und es wird steif bzw. zäh. Die Viskosität steigt an. Dadurch wird die Bewegung des Stößels 603 und des kolbenartigen 5 Elements 621 durch das magnetorheologische Material 622 gehemmt oder gebremst bzw. auch festgehalten, je nach angelegtem Magnetfeld.
Das magnetorheologische Material 622, kann wie bei allen Ausführungsformen des Aktuators ein magnetorheologisches Pulver sein, also ein trocknes Material oder es kann alternativ auch io ein magnetorheologisches Fluid sein. Dieses kann beispielsweise auf Basis eines Öls oder eines anderweitigen Fluids aufgebaut sein, in welches magnetische bzw. magnetisierbare Elemente eingebettet sind. Beide Arten des magnetorheologischen Materials 622 haben die Eigenschaft, dass das Material im nicht magnetisierten Zustand fließfähig ist und eine geringe Viskosität aufweist, während es in einem magnetisierten Zustand bei angelegtem Magnetfeld
15 eine höhere Viskosität aufweist.
Auch im Ausführungsbeispiel der Figur 19 ist das Bremsengehäuse 615 in Längsrichtung des Stößels 603 betrachtet teilweise in das Gehäuse 602 integriert und es steht zum Teil auch aus dem Gehäuse 602 heraus. Dabei ist ein Teil des Bremsengehäuses 615 mit dem Gehäuse 20 602 einteilig ausgebildet und es ragt in das Gehäuse 602 hinein. Dieses Teil ragt aber auch etwas aus dem Gehäuse 602 heraus. Auf dieses wird eine Art Deckel aufgesetzt.

Claims

Patentansprüche
Aktuator, wie Druckaktuator oder Unterdruckaktuator, mit einem Gehäuse und mit einem durch das Gehäuse geführten Stößel, mit einer Membran, welche mit dem Gehäuse und mit dem Stößel verbunden ist, wobei die Membran mit dem Gehäuse einen gasdichten Druckraum ausbildet, wobei an dem Gehäuse ein
Druckmittelanschluss vorgesehen ist, welcher mit dem Druckraum kommuniziert, um den Druckraum druckbeaufschlagen zu können, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Stößel ein Bremselement vorgesehen ist, mittels welchem eine ansteuerbare
Bremskraft auf den Stößel ausübbar ist.
Aktuator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement ein magnetorheologisches Bremselement ist, welches durch eine Ansteuerung eines Magnetfelds eine steuerbare Bremskraft auf den Stößel erzeugt.
Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement ein Bremsengehäuse aufweist, durch welches der Stößel durchführbar ist, wobei in dem Bremsengehäuse ein Raum gebildet ist, in welchem ein magnetorheologisches Material aufgenommen ist und durch welches der Stößel hindurchgeführt ist, wobei ein Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds im Bereich des Bremsengehäuses angeordnet ist, zur steuerbaren Erzeugung eines Magnetfelds.
Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Stößel ein kolbenartiges Element verbunden ist, welches in dem Bremsengehäuse aufgenommen ist, und welches bei einer Verlagerung des Stößels durch das magnetorheologische Material bewegbar ist.
Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das kolbenartige Element ein vom Stößel abragender Flansch ist.
6. Aktuator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem kolbenartigen Element und dem Bremsengehäuse ein Spalt zur Durchführung von magnetorheologischem Material ausgebildet ist. 7. Aktuator nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem
kolbenartigen Element zumindest eine Ausnehmung vorgesehen ist, welche zur Durchführung von magnetorheologischem Material ausgebildet ist.
8. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsengehäuse an dem Gehäuse angeordnet ist.
9. Aktuator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsengehäuse
benachbart zu dem Gehäuse angeordnet ist und die beiden Gehäuse in einer
Längsrichtung des Stößels nebeneinander angeordnet sind.
10. Aktuator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das
Bremsengehäuse in dem Gehäuse zumindest teilweise aufgenommen ist.
11. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erzeugung des Magnetfelds eine Spule oder ein
Elektromagnet ist, die oder der zumindest teilweise oder vollständig um das
Bremsengehäuse angeordnet ist oder benachbart zu dem Bremsengehäuse angeordnet ist. 12. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse eine Feder angeordnet ist, welche sich einerseits an dem Stößel und andererseits an dem Gehäuse abstützt, so dass der Stößel in zumindest einer seiner beiden Bewegungsrichtungen entgegen einer Rückstellkraft der Feder verlagerbar ist. 13. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, mittels welcher das Magnetfeld aufgrund der Spule oder des Elektromagneten ansteuerbar ist, um eine Bremskraft auf den Stößel auszuüben.
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