EP4695522A1 - Aktuatoreinheit, system und verfahren zum betrieb - Google Patents

Aktuatoreinheit, system und verfahren zum betrieb

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EP4695522A1
EP4695522A1 EP24714449.6A EP24714449A EP4695522A1 EP 4695522 A1 EP4695522 A1 EP 4695522A1 EP 24714449 A EP24714449 A EP 24714449A EP 4695522 A1 EP4695522 A1 EP 4695522A1
Authority
EP
European Patent Office
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fluid
fluid connection
cylinder
unit
connection
Prior art date
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Pending
Application number
EP24714449.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz Henning Hoppmann
Klaus Peterreins
Kai HÖLTERS
Tobias IMGOLD
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.)
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
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 Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Publication of EP4695522A1 publication Critical patent/EP4695522A1/de
Pending 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
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/04—Special measures taken in connection with the properties of the fluid
    • F15B21/041—Removal or measurement of solid or liquid contamination, e.g. filtering
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B15/02—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member
    • F15B15/06—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement
    • F15B15/065—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement the motor being of the rack-and-pinion type
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    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/10—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by type of power unit
    • B62D5/12—Piston and cylinder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B62D5/24—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle specially adapted for particular type of steering gear or particular application for worm type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/61—Secondary circuits
    • F15B2211/611—Diverting circuits, e.g. for cooling or filtering
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F15B2211/655—Methods of contamination control, i.e. methods of control of the cleanliness of circuit components or of the pressure fluid
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    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members

Definitions

  • the present invention relates to an actuator unit, in particular a steering actuator unit, as well as a motor vehicle and a method for operating such an actuator unit or such a motor vehicle.
  • contamination and residues can settle or form in the operating fluid over the course of the operating period, due to the introduction of contamination from outside the fluid circuit or, for example, due to the aging of the fluid.
  • an actuator unit of the type mentioned at the outset in an advantageous manner, in particular to the extent that a fluid cylinder can be cleaned or rinsed in a cost-effective, simple and reliable manner, in particular so that contamination or residues can be removed from the (operating) fluid, preferably without dismantling the actuator unit. Furthermore, it is the object to specify a motor vehicle with such an actuator unit and a method for operating it. This object is achieved according to the invention by an actuator unit having the features of claim 1, as well as a motor vehicle according to claim 11 and a method according to claim 12.
  • an actuator unit in particular a steering actuator unit, has at least one fluid cylinder, at least one backup valve unit and at least one filter unit, wherein the fluid cylinder has a first cylinder chamber and a second cylinder chamber.
  • At least one first fluid connection can be formed between the first and second cylinder chambers, in particular at least temporarily, wherein the first fluid connection extends over the filter unit and the backup valve unit, wherein by means of the first fluid connection a flushing function, in particular for flushing out dirt and/or deposits, can be provided for the first cylinder chamber in a first flow direction of the first fluid connection and/or for the second cylinder chamber in a second flow direction of the first fluid connection.
  • the invention is based on the basic idea that the cylinder chambers can be cleaned by means of the flow of fluid by dissolving and/or flushing out contaminants, residues or deposits in the respective cylinder chamber.
  • a cleaning element such as a filter unit
  • the first fluid connection should be able to be established temporarily using a backup valve unit, with the filter unit being arranged along the first fluid connection in an inlet to the backup valve unit.
  • the filter unit can thus have a cleaning effect on the fluid during a cleaning flushing process.
  • the backup valve unit can be protected in this way at least in a first and/or second flow direction from contaminants or residues, in particular from one of the cylinder chambers of the fluid cylinder.
  • At least one first fluid connection can be formed between the first and second cylinder chambers, in particular at least temporarily, wherein the first fluid connection extends over the filter unit and the backup valve unit. Accordingly, it is preferably provided that the first fluid connection between the first and second cylinder chambers can be established at least temporarily by means of the backup valve unit.
  • the first fluid connection can be established exclusively to provide a rinsing/cleaning function, while a separate first fluid connection ensures the usual and appropriate operation of the actuator unit or does not (significantly) impair it.
  • a cleaning or flushing function for the first and/or second cylinder chamber can be provided efficiently and specifically by establishing the first fluid connection and cleaning the fluid of the actuator unit via the filter unit.
  • the filter unit is provided along the first fluid connection such that the filter unit is arranged between the backup valve unit and the first cylinder chamber or second cylinder chamber, in particular between the backup valve unit and that cylinder chamber.
  • the first fluid connection can represent a series connection of the filter unit with the backup valve unit.
  • the filter unit can be arranged along the first fluid connection between the backup valve unit and that of the first and second cylinder chambers which (experience has shown) has more or heavier contamination, residues and the like.
  • the filter unit can be arranged in any position opposite the backup valve unit.
  • the backup valve unit can be at least partially protected from the flow of dirt, residues, deposits and the like by means of the filter unit.
  • the fluid cylinder has a first fluid connection and a first flushing connection as well as a second fluid connection and a second flushing connection, wherein the first and second flushing connections are provided for forming the first fluid connection.
  • the fluid can flow between the first and second cylinder chambers via the first and second flushing ports and the first fluid connection.
  • (additional) fluid can be introduced into the first cylinder chamber via the first fluid connection in order to be transferred via the first flushing connection along the first fluid connection to the second flushing connection into the second cylinder chamber, in particular for flushing or cleaning the first cylinder chamber.
  • (additional) fluid can be introduced into the second cylinder chamber via the second fluid connection in order to be transferred via the second flushing connection along the first fluid connection to the first flushing connection into the first cylinder chamber, in particular for flushing or cleaning the second cylinder chamber.
  • Fluid can be introduced via the first or second fluid connection of the cylinder chambers in order to clean or flush the respective cylinder chamber, whereby the fluid is cleaned and filtered along the first fluid connection using the filter unit.
  • a second fluid connection is provided between the first and second cylinder chambers, wherein the second fluid connection has a throttle unit.
  • the second fluid connection can be provided for establishing or providing pressure equalization between the first and second cylinder chambers.
  • the throttle unit functions as a low-pass filter.
  • the fluid pressure in the first or second cylinder chamber can thus be increased for a short time, in particular for flushing or cleaning the cylinder chamber.
  • the second fluid connection with the throttle unit causes pressure equalization in the event of a long-term pressure difference between the two cylinder chambers.
  • an advantageous distribution or extension of the increased fluid pressure during flushing or cleaning can be achieved by connecting the second fluid connection to one of the cylinder chambers only via a portion of the first fluid connection.
  • the backup valve unit is a spring-loaded solenoid valve, wherein the backup valve unit has at least a first switching position, preferably a flow position, and a second switching position, preferably a blocking position.
  • the first switching position represents the unloaded spring position
  • the actuating spring of the solenoid valve is tensioned or loaded in the second switching position and can be held via the energized solenoid valve.
  • the backup valve unit as a spring-loaded solenoid valve, a fluid flow or throughflow along the first fluid connection can be ensured in the event of a fault, i.e. in particular in the event of a power supply failure.
  • the fluid cylinder is designed as a double-acting fluid cylinder, in particular as a double-acting piston cylinder.
  • the actuator unit may further comprise a rectifier circuit, wherein the backup valve unit and/or the filter unit are arranged within the rectifier circuit, in particular so that a flushing function for the first and/or second cylinder chamber can be provided along the first fluid connection.
  • the rectifier circuit within the first fluid connection to be designed as a half-rectifier circuit for providing a flushing function of one of the first or second cylinder chambers, or as a full-rectifier circuit for providing a flushing function for the first and second cylinder chambers.
  • the rectifier circuit By means of the rectifier circuit, it can be provided in particular that at least one of the two cylinder chambers can be rinsed or cleaned as a priority or that both cylinder chambers can be cleaned.
  • the rectifier circuit can be designed in such a way that a fluid pressure or fluid flow for cleaning or rinsing, starting from the first and/or second cylinder chamber, is passed through the at least one filter unit.
  • the rectifier circuit can be designed in such a way that, for example, only a fluid pressure within the first cylinder chamber is specifically guided via the filter unit, so that in particular or exclusively the first cylinder chamber can be cleaned.
  • the rectifier circuit can be designed, for example, as a half or full rectifier circuit, for example in the sense of a so-called Graetz circuit.
  • the flow direction along the first fluid connection in particular within the rectifier circuit and/or via the at least one filter unit, can be predetermined.
  • a targeted flow guidance and cleaning or filtration of the operating fluid within the rectifier circuit or along the first fluid connection is possible.
  • a motor vehicle in particular a commercial vehicle, with at least one actuator unit according to the present invention is also provided.
  • a method for operating at least one actuator unit or a motor vehicle according to the present invention comprising the following steps:
  • the switching of the backup valve unit can be carried out in the sense of a spring-loaded switchover, so that a flow position of the backup valve unit can be provided in the first switching position.
  • a predeterminable amount of operating fluid or fluid can be understood in particular as a predefined volume which is to be used for flushing or cleaning the first and/or second cylinder chamber.
  • the amount of fluid can be determined, for example, based on the expected degree of cleaning, a cleaning/flushing duration, a minimum/maximum flow rate of the fluid and/or the like.
  • the first fluid connection is separated, wherein a pressure equalization between the first and second cylinder chamber preferably takes place via the second fluid connection.
  • the first fluid connection can be separated by switching the backup valve unit from the first switching position, a flow position, to the second switching position, a blocking position.
  • the actuator unit in particular the motor vehicle, is transferred or switched to a standstill position, preferably to a parking position, before the first fluid connection is established.
  • such pressure equalization can take place via the second fluid connection, with at least one throttle unit, between the first and second cylinder chamber.
  • the predeterminable holding time can be used to ensure that sufficient pressure equalization between the two cylinder chambers can or has taken place before the actuator unit is put into operation again.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of an actuator unit
  • Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of an actuator unit
  • Fig. 3 is a schematic representation of a third embodiment of an actuator unit.
  • Fig. 4 is a schematic representation of a fourth embodiment of an actuator unit.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of an actuator unit 100, in particular a steering actuator unit. Essentially, the embodiment according to Fig. 1 illustrates the basic principles of the present invention.
  • the actuator unit 100 is provided with at least one fluid cylinder 110 and at least one backup valve unit 150.
  • the fluid cylinder 110 may be formed with a first cylinder chamber 120 and a second cylinder chamber 130.
  • the fluid cylinder 110 can be designed as a piston cylinder.
  • the first cylinder chamber 120 has a first flushing connection 122 and a first fluid connection 124.
  • the second cylinder chamber 130 has a second flushing connection 132 and a second fluid connection 134.
  • the backup valve unit 150 is provided with a first switching position 152, preferably a flow position, and a second switching position 154, preferably a blocking position.
  • the backup valve unit 150 can preferably be designed as a spring-loaded solenoid valve, wherein the spring force preferably acts in the direction of the first switching position 152, so that the de-energized backup valve unit 150 is brought into the first switching position 152 by the spring force.
  • the backup valve unit 150 is between the first and second cylinder chambers 120;
  • a first fluid connection 140 between the first flushing connection 122 of the first cylinder chamber 120 and the second flushing connection 132 of the second cylinder chamber 130 can be established or separated using the backup valve unit 150.
  • the first fluid connection 140 can have a first flow direction, from the first cylinder chamber 120 to the second cylinder chamber 130, and a second flow direction, from the second cylinder chamber 130 to the first cylinder chamber 120.
  • At least one filter unit 160 is arranged along the first fluid connection 140.
  • the filter unit 160 is arranged between the backup valve unit 150 and the first flushing connection 122 of the first cylinder chamber 120.
  • the filter unit 160 can be arranged upstream of the backup valve unit 150 according to the first flow direction, or downstream of the backup valve unit 150 according to the second flow direction.
  • the at least one filter unit 160 can be provided between the backup valve unit 150 and the second flushing connection 132 or the second cylinder chamber 130 along the first fluid connection 140.
  • the fluid cylinder 110 can have a second fluid connection 170, preferably with a throttle unit 180.
  • the second fluid connection may be formed between the first purge port 122 and a throttle port 136 of the second cylinder chamber 130.
  • the second fluid connection 170 can be formed between the second flushing connection 132 and a throttle connection of the first cylinder chamber 120, or between two throttle connections of the first and second cylinder chambers 120; 130.
  • FIG. 2 another possible embodiment of an actuator unit 100 is shown schematically. Compared to the embodiment according to Fig. 1, the embodiment according to Fig. 2 has the following differences in particular.
  • a rectifier circuit 190 is provided along the first fluid connection 140, in particular in the form of a half-rectifier circuit.
  • the rectifier circuit 190 according to Fig. 2 is formed with a plurality of check valves 192.
  • the filter unit 160 can be arranged within the rectifier circuit 190 or integrated therein.
  • the rectifier circuit 190 can preferably be arranged between the first purge port 122 and the backup valve unit 150 along the first fluid connection 140, i.e. preferably in the first flow direction upstream of the backup valve unit 150.
  • the first fluid connection 140 has a parallel connection or at least a first parallel branch 142 in sections.
  • a fluid flow in the first flow direction can be ensured via the filter unit 160, thereby preventing bridging or short-circuiting of the filter unit 160.
  • a fluid flow in the second flow direction i.e. from the second cylinder chamber 130 to the first cylinder chamber 120, is guided past the filter unit 160.
  • the embodiment according to Fig. 2 is intended to be able to rinse or clean the first cylinder chamber 120; 130, wherein contaminants or deposits can be removed or filtered out of the fluid using the filter unit 160.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of an actuator unit 100, which differs from the embodiment according to Fig. 2 in particular as follows.
  • the actuator unit 100 has a rectifier circuit 190 in the sense of a full rectifier circuit.
  • the check valve 192 of the second parallel branch 144 which is connected in series, preferably has a blocking position in the first flow direction and an opening position in the second flow direction of the first fluid connection 140.
  • the check valve connected in parallel along the second parallel branch 144 to the filter unit 160 is preferably connected in the blocking position in the first flow direction and in the opening position in the second flow direction.
  • the check valves 192 along the first and second parallel branches 142; 144 ensure that a specific one of the two filter units 160 must or can be flowed through in the first or second flow direction (see arrow directions in Fig. 3).
  • the check valves connected in parallel to the filter units 160 preferably allow an emergency bypass of the filter units 160, e.g. in the event of clogging or blockage of the filter units 160.
  • a further embodiment of an actuator unit 100 is shown schematically, which differs from the embodiments according to Figs. 2 and 3 in particular as described below.
  • the rectifier circuit 190 is designed according to Fig. 4 in the sense of a so-called Graetz circuit.
  • the rectifier circuit 190 has a first and a second fluid branch 146; 148, along each of which two consecutive check valves 192 are arranged.
  • a bridge connection is formed to connect the first and second branches 146; 148.
  • the backup valve unit 150 and the filter unit 160 are arranged one behind the other along the bridge connection.
  • An additional check valve 192 can be provided in parallel with the filter unit 160 as an emergency bypass in the event of the filter unit 160 becoming clogged. Furthermore, a fluid pressure gauge can be provided in parallel with the filter unit 160 as shown in Fig. 4.
  • the two consecutive check valves 192 along the first and second fluid branches 146; 148 are each arranged such that they have alternating blocking and opening positions.
  • check valves 192 along the first branch 146 are arranged or have an opening position such that a fluid flow can be passed on in the first or second flow direction via the bridge connection of the rectifier circuit 190.
  • the check valves 192 of the second fluid branch 148 are arranged with an open or closed position such that a fluid flow in the first or second flow direction can reach the bridge connection via one of the two check valves 192 in order to be guided via the filter unit 160 and the backup valve unit 150.
  • filter units 160 can be provided along the first fluid connection 140 according to Fig. 4, in particular in the vicinity of the first and/or second flushing connection 122; 132 of the fluid cylinder 110.
  • a fluid can be introduced into the first cylinder chamber 120 via the first fluid connection 124 in order to reach the first fluid connection 140 via the first flushing connection 122 and into the second cylinder chamber 130.
  • the first cylinder chamber 120 can be flushed or cleaned so that dirt or deposits can be removed from the cylinder chamber 120.
  • a fluid or a predeterminable amount of fluid can be introduced into the second cylinder chamber 130 via the second fluid connection in order to clean or flush the second cylinder chamber, the fluid being passed on to the first cylinder chamber 120 via the first fluid connection 140.
  • the additionally introduced fluid can be drained, for example, via the respective fluid connection 124; 134 of the respective opposite cylinder chamber 120; 130.
  • the filter unit 160 is positioned opposite the backup valve unit 150 along the first fluid connection 140 such that the filter unit 160 can protect the backup valve unit 150 from at least a significant portion of the contamination or deposits from the first or second cylinder chamber 120; 130.
  • the present invention provides an actuator unit 100 that allows temporary cleaning or flushing of one or more cylinder chambers 120; 130 of a fluid cylinder 110, wherein contaminants or deposits from the cylinder chambers 120; 130 can be collected or filtered out of the fluid by a filter unit 160.
  • the backup valve unit 150 can preferably be protected from such residues or contamination by the filter unit 160, at least in one of the first or second flow directions between the first and second cylinder chambers 120; 130.
  • the rectifier circuit 190 it is possible to ensure filtering or cleaning in both flow directions, if necessary with a single filter unit 160.
  • Further filter units 160 can be provided in particular along the first fluid connection 140 in order to also provide further check valves 192 and/or the backup To protect the valve unit from contamination or deposits from the first or second cylinder chamber 120; 130.
  • connection of the first fluid connection 140 can be provided in such a way that an emergency bypass of the filter unit(s) 160 can take place exclusively or primarily in the event of a filter unit 160 becoming clogged or blocked.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aktuatoreinheit (100), insbesondere eine Lenkaktuatoreinheit, mit wenigstens einem Fluidzylinder (110), wenigstens einer Backup-Ventileinheit (150) und wenigstens einer Filtereinheit (160), wobei der Fluidzylinder (110) eine erste Zylinderkammer (120) und eine zweite Zylinderkammer (130) aufweist und wobei zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer (120; 130) wenigstens eine erste Fluidverbindung (140) ausbildbar ist, insbesondere zumindest temporär ausbildbar ist. Die erste Fluidverbindung (140) erstreckt sich über die Filtereinheit (160) und die Backup-Ventileinheit (150), wobei mittels der ersten Fluidverbindung (140) eine Spülfunktion bereitstellbar ist. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein System sowie ein Verfahren zum Betrieb.

Description

BESCHREIBUNG
Aktuatoreinheit, System und Verfahren zum Betrieb
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aktuatoreinheit, insbesondere eine Lenkaktuatoreinheit, sowie ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Aktuatoreinheit bzw. eines solchen Kraftfahrzeuges.
In Fluidzylindern können sich über die Betriebszeit hinweg Verschmutzungen und Rückstände in dem Betriebs-/Fluid absetzen bzw. ausbilden, durch den Eintrag von Verschmutzungen von außerhalb des Fluidkreislaufes oder beispielsweise auch durch die Alterung des Fluids.
Insbesondere können sich derartige Rückstände in Toträumen von Fluidzylindern ausbilden und absetzen sowie plötzlich abgelöst und in den angeschlossen Fluidkreislauf weitergeleitet werden.
So können diese Rückstände bzw. Verschmutzungen nicht nur den Betrieb des Fluidzylinders beeinträchtigen, z.B. Reibeigenschaften innerhalb des Fluidzylinders negativ beeinflussen, eine verringerte Leistungsfähigkeit bezüglich des Fluiddruck(- aufbaus) begründen und/oder eine Weiterleitung der Rückstände in den übrigen Fluidkreislauf zur Folge haben, sondern insbesondere auch zu einem Komplettversagen des Fluidzylinders bzw. des angeschlossenen Fluidkreislaufs führen, z.B. durch ein Verstopfen bzw. Verklemmen von Fluidleitungen, Fluidanschlüssen, Pumpen und/oder Ventilen.
Um derartige Ausfallzeiten und zusätzliche Wartungsarbeiten sowie Komponentendefekte zu vermeiden, müssen derartige Verschmutzungen bzw. Rückstände aus dem Fluidzylinder bzw. aus dem Fluidkreislauf, insbesondere einem bidirektionalen Fluidkreislauf, entfernt werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aktuatoreinheit der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass ein Fluidzylinder auf kostengünstige, einfache und zuverlässige Art und Weise gereinigt bzw. gespült werden kann, insbesondere sodass Verschmutzungen bzw. Rückstände aus dem (Betriebs-)Fluid entfernt werden können, vorzugsweise ohne eine Demontage der Aktuatoreinheit. Des Weiteren ist es Aufgabe ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Aktuatoreinheit sowie ein Verfahren zum Betrieb anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Aktuatoreinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 11 und ein Verfahren gemäß Anspruch 12.
Danach ist vorgesehen, dass eine Aktuatoreinheit, insbesondere eine Lenkaktuatoreinheit, wenigstens einen Fluidzylinder, wenigstens eine Backup- Ventileinheit und wenigstens eine Filtereinheit aufweist, wobei der Fluidzylinder eine erste Zylinderkammer und eine zweite Zylinderkammer aufweist. Zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer ist wenigstens eine erste Fluidverbindung ausbildbar, insbesondere zumindest temporär ausbildbar, wobei sich die erste Fluidverbindung über die Filtereinheit und die Backup-Ventileinheit erstreckt, wobei mittels der ersten Fluidverbindung eine Spülfunktion, insbesondere zum Ausspülen von Verschmutzungen und/oder Ablagerungen, für die erste Zylinderkammer in eine erste Flussrichtung der ersten Fluidverbindung und/oder für die zweite Zylinderkammer in eine zweite Flussrichtung der ersten Fluidverbindung bereitstellbar ist.
Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass die Zylinderkammern anhand des Durchflusses von Fluid gereinigt werden können, indem Verunreinigungen, Rückstände bzw. Ablagerungen in der jeweiligen Zylinderkammer gelöst und/oder ausgeschwemmt werden. Mittels einer zumindest temporären ersten Fluidverbindung zwischen den beiden Zylinderkammern des Fluidzylinders kann dabei ein Reinigungselement, wie eine Filtereinheit, zwischengeschaltet werden, um das Betriebs-/Fluid zwischen den beiden Zylinderkammern durch die Filtereinheit hindurchzuführen und auf diese Weise Verunreinigungen bzw. Rückstände aus dem Fluid zu extrahieren bzw. herauszufiltern. Insbesondere soll hierzu die erste Fluidverbindung anhand einer Backup-Ventileinheit zeitweise herstellbar sein, wobei die Filtereinheit entlang der ersten Fluidverbindung in einem Zulauf zur Backup-Ventileinheit angeordnet ist. Somit kann die Filtereinheit einen Reinigungseffekt auf das Fluid bei einem Reinigungsspülvorgang ausüben. Ferner kann auf diese Weise die Backup-Ventileinheit zumindest in eine erste oder/zweite Flussrichtung vor Verschmutzungen bzw. Rückstände insbesondere aus einem der Zylinderkammern des Fluidzylinders geschützt werden.
Zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer ist wenigstens eine erste Fluidverbindung ausbildbar, insbesondere zumindest temporär ausbildbar, wobei sich die erste Fluidverbindung über die Filtereinheit und die Backup-Ventileinheit erstreckt. Demnach ist vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Fluidverbindung zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer mittels der Backup-Ventileinheit zumindest temporär herstellbar ist.
Insbesondere kann die erste Fluidverbindung ausschließlich zum Bereitstellen einer Spül-/Reinigungsfunktion hergestellt werden, während eine getrennte erste Fluidverbindung den üblichen und zweckmäßigen Betrieb der Aktuatoreinheit gewährleistet bzw. nicht (wesentlich) beeinträchtigt.
Somit kann eine Reinigung bzw. Spülfunktion für die erste und/oder zweite Zylinderkammer effizient und gezielt bereitgestellt werden, indem die erste Fluidverbindung herstellbar und das Fluid der Aktuatoreinheit über die Filtereinheit reinigbar ist.
Zudem ist denkbar, dass die Filtereinheit derart entlang der ersten Fluidverbindung vorgesehen ist, sodass die Filtereinheit zwischen der Backup-Ventileinheit und der ersten Zylinderkammer oder zweiten Zylinderkammer angeordnet ist, insbesondere zwischen der Backup-Ventileinheit und derjenigen Zylinderkammer. Insbesondere kann die erste Fluidverbindung eine Reihenschaltung der Filtereinheit mit der Backup- Ventileinheit darstellen.
Erfahrungsgemäß setzen sich in einer der ersten oder zweiten Zylinderkammern mehr bzw. stärkere Verschmutzungen und/oder Rückstände ab. Vorzugsweise kann die Filtereinheit entlang der ersten Fluidverbindung zwischen der Backup-Ventileinheit und derjenigen der ersten und zweiten Zylinderkammer anordbar sein, die (erfahrungsgemäß) mehr bzw. stärkere Verschmutzungen, Rückstände und dergleichen aufweist. Alternativ kann die Filtereinheit gegenüber der Backup-Ventileinheit beliebig angeordnet werden.
Auf diese Weise kann die Backup-Ventileinheit mittels der Filtereinheit vor dem Durchfluss von Verschmutzungen, Rückständen, Ablagerungen und dergleichen zumindest teilweise geschützt werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Fluidzylinder einen ersten Fluidanschluss und einen ersten Spülanschluss sowie einen zweiten Fluidanschluss und einen zweiten Spülanschluss aufweist, wobei der erste und zweite Spülanschluss zur Ausbildung der ersten Fluidverbindung vorgesehen sind. Während eines Spülvorgangs kann das Fluid zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer über den ersten und zweiten Spülanschluss und die erste Fluidverbindung fließen.
Hierbei kann (zusätzliches) Fluid über den ersten Fluidanschluss in die erste Zylinderkammer eingebracht werden, um über den ersten Spülanschluss entlang der ersten Fluidverbindung bis über den zweiten Spülanschluss in die zweite Zylinderkammer überführt zu werden, insbesondere zum Spülen bzw. Reinigen der ersten Zylinderkammer.
Alternativ kann (zusätzliches) Fluid über den zweiten Fluidanschluss in die zweite Zylinderkammer eingebracht werden, um über den zweiten Spülanschluss entlang der ersten Fluidverbindung bis über den ersten Spülanschluss in die erste Zylinderkammer überführt zu werden, insbesondere zum Spülen bzw. Reinigen der zweiten Zylinderkammer.
Über den ersten bzw. zweiten Fluidanschluss der Zylinderkammern kann Fluid eingebracht werden, um die jeweilige Zylinderkammer zu reinigen bzw. zu spülen, wobei das Fluid entlang der ersten Fluidverbindung anhand der Filtereinheit gereinigt und filtriert wird.
Ferner ist möglich, dass zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer eine zweite Fluidverbindung vorgesehen ist, wobei die zweite Fluidverbindung eine Drosseleinheit aufweist.
Insbesondere kann die zweite Fluidverbindung zur Herstellung bzw. Bereitstellung eines Druckausgleichs zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer vorgesehen sein.
Mittels der Drosseleinheit ist hierbei ein schrittweiser bzw. ein sich über einen Zeitraum hinweg fortlaufend einstellender Druckausgleich möglich.
Die Drosseleinheit fungiert im Kontext der vorliegenden Erfindung als ein Tiefpassfilter. Somit kann der Fluiddruck in der ersten oder zweiten Zylinderkammer kurzfristig erhöht werden, insbesondere auch zum Spülen bzw. Reinigen der Zylinderkammer. Hingegen bedingt die zweite Fluidverbindung mit der Drosseleinheit bei einem langanhaltenden Druckunterschied zwischen den beiden Zylinderkammern einen Druckausgleich.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass wenigstens die erste Zylinderkammer oder die zweite Zylinderkammer einen Drosselanschluss aufweist, sodass die zweite Fluidverbindung vorzugsweise zwischen dem Drosselanschluss und dem ersten oder zweiten Spülanschluss ausgebildet ist. Die zweite Fluidverbindung kann über einen Abschnitt der ersten Fluidverbindung mit wenigstens einer der beiden Zylinderkammern verbunden sein. Vorzugsweise kann wenigstens eine der beiden Zylinderkammer einen Drosselanschluss, zur Ausbildung der zweiten Fluidverbindung, aufweisen.
Auf diese Weise ist zumindest eine teilweise strömungstechnische Trennung der ersten und zweiten Fluidverbindung möglich.
Insbesondere kann eine vorteilhafte Verteilung bzw. Erstreckung des erhöhten Fluiddrucks während des Spülens bzw. Reinigens erreicht werden, indem die zweite Fluidverbindung lediglich über einen Abschnitt der ersten Fluidverbindung mit einer der Zylinderkammern verbunden ist.
Alternativ können die erste und zweite Zylinderkammern jeweils einen Drosselanschluss aufweisen, zur Ausbildung der zweiten Fluidverbindung.
Ferner ist es möglich, dass die Backup-Ventileinheit ein federbelastetes Magnetventil ist, wobei die Backup-Ventileinheit wenigstens eine erste Schaltstellung, vorzugsweise eine Durchfluss-Stellung, und eine zweite Schaltstellung, vorzugsweise eine Sperr- Stellung, aufweist.
In der ersten Schaltstellung kann mittels der Backup-Ventileinheit die erste Fluidverbindung zumindest temporär, und insbesondere gezielt bzw. gesteuert, hergestellt werden. In der zweiten Schaltstellung kann die erste Fluidverbindung getrennt werden bzw. getrennt sein.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die erste Schaltstellung die entlastete Federstellung darstellt, während die Stellfeder des Magnetventils in der zweiten Schaltstellung gespannt bzw. belastet ist und über das bestromte Magnetventil gehalten werden kann.
Mittels der Backup-Ventileinheit als ein federbelastetes Magnetventil kann im Fehlerfall, d.h. insbesondere bei einem Ausfall der Energieversorgung, ein Fluidfluss bzw. - durchfluss entlang der ersten Fluidverbindung sichergestellt werden.
Des Weiteren ist es möglich, dass der Fluidzylinder als ein doppeltwirkender Fluidzylinder ausgebildet ist, insbesondere als ein doppeltwirkender Kolbenzylinder.
Es sind vorzugsweise beide Zylinderkammern des Fluidzylinders reinig- bzw. spülbar, sodass mittels der vorliegenden Erfindung Verschmutzungen bzw. Rückstände aus der ersten Zylinderkammer sowie aus der zweiten Zylinderkammer entfernbar sind. Bevorzugter Weise kann eine Hauptspülrichtung definiert werden, indem in der zugehörigen Flussrichtung entlang der ersten Fluidverbindung die Filtereinheit vor der Backup-Ventileinheit angeordnet ist. Die Hauptspülrichtung kann insbesondere dazu vorgesehen sein, (vornehmlich) diejenige Zylinderkammer zu spülen bzw. zu reinigen, die üblicherweise stärkere/mehr Verschmutzungen bzw. Rückstände aufweist. Auf diese Weise kann die Backup-Ventileinheit vor zumindest einem Großteil der Verschmutzungen bzw. Rückstände geschützt werden, indem diese vor dem Durchfluss durch die Backup-Ventileinheit durch die Filtereinheit aufgefangen werden können. Alternativ kann vorgesehen sein, dass beidseitig der Backup-Ventileinheit entlang der ersten Fluidverbindung jeweils wenigstens eine Filtereinheit angeordnet ist.
Außerdem ist es möglich, dass die Aktuatoreinheit ferner eine Gleichrichteschaltung aufweist, wobei die Backup-Ventileinheit und/oder die Filtereinheit innerhalb der Gleichrichterschaltung angeordnet sind, insbesondere sodass eine Spülfunktion für die erste und/oder zweite Zylinderkammer entlang der ersten Fluidverbindung bereitstellbar ist. Darüber hinaus ist vorstellbar, dass die Gleichrichter-Schaltung innerhalb der ersten Fluidverbindung als eine Halb-Gleichrichter-Schaltung, zum Bereitstellen einer Spülfunktion einer der ersten oder zweiten Zylinderkammern, oder als eine Voll- Gleichrichter-Schaltung, zum Bereitstellen einer Spülfunktion für die erste und zweite Zylinderkammer, ausgebildet ist.
Mittels der Gleichrichter-Schaltung kann insbesondere vorgesehen sein, dass zumindest vorrangig eine der beiden Zylinderkammer gespült bzw. gereinigt werden kann oder das beide Zylinderkammern gereinigt werden können. Hierzu kann die Gleichrichter-Schaltung derart ausgestaltet werden, dass ein Fluiddruck bzw. Fluidfluss zum Reinigen bzw. Spülen, ausgehend von der ersten und/oder zweiten Zylinderkammer, über die wenigstens eine Filtereinheit geleitet wird.
Alternativ kann die Gleichrichter-Schaltung derart ausgebildet sein, dass z.B. lediglich ein Fluiddruck innerhalb der ersten Zylinderkammer gezielt über die Filtereinheit geführt wird, sodass insbesondere oder ausschließlich die erste Zylinderkammer reinigbar ist. Zur Umsetzung der jeweiligen Alternativen kann die Gleichrichter-Schaltung beispielsweise als eine Halb- oder als eine Voll-Gleichrichter-Schaltung, beispielsweise im Sinne einer sogenannten Graetz-Schaltung, ausgebildet sein.
Auf diese Weise ist eine spezifische Reinigung der einzelnen Zylinderkammer(n) verfügbar. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Gleichrichterschaltung mit einer Mehrzahl von Rückschlagventilen derart ausgebildet ist, sodass die Spülfunktion in die erste und/oder zweite Flussrichtung entlang der ersten Fluidverbindung vorgebbar ist.
Mittels der Mehrzahl an Rückschlagventilen kann die Fließrichtung entlang der ersten Fluidverbindung, insbesondere innerhalb der Gleichrichterschaltung und/oder über die wenigstens eine Filtereinheit, vorgegeben werden.
Es ist eine gezielte Flussführung und Reinigung bzw. Filtration des Betriebs-/Fluids innerhalb der Gleichrichterschaltung bzw. entlang der ersten Fluidverbindung möglich. Gemäß einem nebengeordneten Aspekt ist des Weiteren ein Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit wenigstens einer Aktuatoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass pro Aktuatoreinheit jeweils eine erste Fluidverbindung mit wenigstens einer Filtereinheit, im Sinne der vorliegenden Erfindung, vorgesehen ist. Insbesondere können die Verschmutzungen bzw. Rückstände der einzelnen Aktuatoreinheiten, in Abhängigkeit von beispielsweise ihrem Einsatzgebiet und/oder ihrer Verwendungshäufigkeit, unabhängig voneinander gefiltert bzw. gereinigt bzw. (aus-)gespült werden.
Nach einem weiteren nebengeordneten Aspekt der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Betrieb wenigstens einer Aktuatoreinheit oder eines Kraftfahrzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen, die folgenden Schritte aufweisend:
- Herstellen der ersten Fluidverbindung zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer, insbesondere mittels eines Schaltens der Backup-Ventileinheit von der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung,
- Zuführen einer vorbestimmbaren Menge an Fluid über wenigstens den ersten oder zweiten Fluidanschluss in die erste oder zweite Zylinderkammer, sodass eine Spülfunktion über die erste Fluidverbindung in die erste oder zweite Flussrichtung, insbesondere zum Spülen bzw. Reinigen der ersten und/oder zweiten Zylinderkammer (120; 130), bereitgestellt wird.
Bevorzugter Weise kann das Schalten der Backup-Ventileinheit im Sinne einer federbelasteten Umschaltung erfolgen, sodass in der ersten Schaltstellung eine Durchfluss-Stellung der Backup-Ventileinheit bereitgestellt werden kann. Unter einer vorbestimmbaren Menge an Betriebs- bzw. Fluid kann im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere ein vorab definiertes Volumen verstanden werden, welches zum Spülen bzw. Reinigen der ersten und/oder zweiten Zylinderkammer eingesetzt werden soll.
Die Menge an Fluid kann beispielsweise anhand des zu erwartenden Reinigungsgrades, einer Reinigungs-/Spüldauer, einer minimalen/maximalen Fließgeschwindigkeit des Fluids und/oder dergleichen bestimmt werden.
Ferner vorgesehen sein, dass nach dem Zuführen der vorbestimmbaren Menge an Fluid ein Trennen der ersten Fluidverbindung erfolgt, wobei ein Druckausgleich zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer vorzugsweise über die zweite Fluidverbindung erfolgt.
Insbesondere kann das Trennen der ersten Fluidverbindung durch ein Umschalten der Backup-Ventileinheit von der ersten Schaltstellung, eine Durchfluss-Stellung, in die zweite Schaltstellung, eine Sperr-Stellung, erfolgen.
Auf diese Weise kann der übliche Betrieb des Fluidzylinders, nach dem Reinigungs- bzw. Spülvorgang der ersten und/oder zweiten Zylinderkammer, wieder eingestellt und fortgesetzt werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Aktuatoreinheit, insbesondere das Kraftfahrzeug, vor dem Herstellen der ersten Fluidverbindung in eine Stillstands- Position, vorzugsweise in eine Parkposition, überführt bzw. geschaltet wird.
Mit dem Einstellen einer solchen Stillstand- bzw. Parkposition kann eine Verrastung oder Fixierung des Fluidzylinders der Aktuatoreinheit, insbesondere einer Lenkaktuatoreinheit, vorgesehen sein.
Somit kann, außerhalb des üblichen bzw. zweckmäßigen Betriebs, eine sichere Reinigung bzw. Spülung des Fluidzylinders der Aktuatoreinheit erfolgen.
Darüber hinaus ist es möglich, dass nach dem Zuführen der vorbestimmbaren Menge an Fluid ein Druckausgleich zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer erfolgt, insbesondere für eine vorbestimmbare Haltezeit.
Insbesondere kann ein solcher Druckausgleich über die zweite Fluidverbindung, mit wenigstens einer Drosseleinheit, zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer erfolgen. Anhand der vorbestimmbaren Haltezeit kann sichergestellt werden, dass ein hinreichender Druckausgleich zwischen den beiden Zylinderkammern stattfinden kann bzw. stattgefunden hat, vor der erneuten Inbetriebnahme der Aktuatoreinheit.
Auf diese Weise wird eine ruckartige Verstellung der Aktuatoreinheit im Nachgang zu dem Spül- bzw. Reinigungsvorgang der ersten und/oder zweiten Zylinderkammer vermieden.
Sämtliche im Zusammenhang mit der/m vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Aktuatoreinheit bzw. dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug sowie der mit möglichen Ausführungsformen in Verbindung stehenden strukturellen und funktionellen Merkmale können allein oder in Kombination auch beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb vorgesehen werden/sein und die damit in Zusammenhang stehenden Vorteile erzielt werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Aktuatoreinheit;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Aktuatoreinheit;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Aktuatoreinheit; und
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer Aktuatoreinheit.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Aktuatoreinheit 100, insbesondere einer Lenkaktuatoreinheit. Im Wesentlichen veranschaulicht das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung.
Die Aktuatoreinheit 100 ist vorgesehen mit wenigstens einem Fluidzylinder 110 und wenigstens einer Backup-Ventileinheit 150.
Der Fluidzylinder 110 kann mit einer ersten Zylinderkammer 120 und einer zweiten Zylinderkammer 130 ausgebildet sein.
Insbesondere kann der Fluidzylinder 110 gemäß Fig. 1 als ein Kolbenzylinder ausgebildet sein. Die erste Zylinderkammer 120 weist einen ersten Spülanschluss 122 und einen ersten Fluidanschluss 124 auf. Die zweite Zylinderkammer 130 weist einen zweiten Spülanschluss 132 und einen zweiten Fluidanschluss 134 auf.
Die Backup-Ventileinheit 150 ist mit einer ersten Schaltstellung 152, vorzugsweise einer Durchfluss-Stellung, und einer zweiten Schaltstellung 154, vorzugsweise einer Sperr- Stellung, vorgesehen.
Ferner kann die Backup-Ventileinheit 150 bevorzugter Weise als ein federbelastetes Magnetventil ausgebildet sein, wobei die Federkraft vorzugsweise in Richtung der ersten Schaltstellung 152 wirkt, sodass die stromlose Backup-Ventileinheit 150 durch die Federkraft in die erste Schaltstellung 152 gebracht wird.
Bei einem (aktiven) Schalten des Magnetventils in die zweite Schaltstellung 154 wird eine Fluidverbindung vorzugsweise getrennt.
Die Backup-Ventileinheit 150 ist zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer 120;
130 angeordnet, vorzugsweise zur Ausbildung bzw. Auftrennung einer ersten Fluidverbindung 140.
Insbesondere kann eine erste Fluidverbindung 140 zwischen dem ersten Spülanschluss 122 der ersten Zylinderkammer 120 und dem zweiten Spülanschluss 132 der zweiten Zylinderkammer 130 anhand der Backup-Ventileinheit 150 herstellbar bzw. trennbar sein.
Auf diese Weise kann die erste Fluidverbindung 140 eine erste Flussrichtung aufweisen, von der ersten Zylinderkammer 120 zu der zweiten Zylinderkammer 130, sowie eine zweite Flussrichtung aufweisen, von der zweiten Zylinderkammer 130 zu der ersten Zylinderkammer 120.
Des Weiteren ist entlang der ersten Fluidverbindung 140 wenigstens eine Filtereinheit 160 angeordnet.
Die Filtereinheit 160 ist gemäß Fig. 1 zwischen der Backup-Ventileinheit 150 und dem ersten Spülanschluss 122 der ersten Zylinderkammer 120 angeordnet. So kann die Filtereinheit 160, gemäß der ersten Flussrichtung, stromaufwärts der Backup- Ventileinheit 150 angeordnet sein, bzw. gemäß der zweiten Flussrichtung stromabwärts der Backup-Ventileinheit 150.
Alternativ kann die wenigstens eine Filtereinheit 160 zwischen der Backup-Ventileinheit 150 und dem zweiten Spülanschluss 132 bzw. der zweiten Zylinderkammer 130 entlang der ersten Fluidverbindung 140 vorgesehen sein. Des Weiteren kann der Fluidzylinder 110 eine zweite Fluidverbindung 170 aufweisen, vorzugsweise mit einer Drosseleinheit 180.
Die zweite Fluidverbindung kann zwischen dem ersten Spülanschluss 122 und einem Drosselanschluss 136 der zweiten Zylinderkammer 130 ausgebildet sein.
Alternativ kann die zweite Fluidverbindung 170 zwischen dem zweiten Spülanschluss 132 und einem Drosselanschluss der ersten Zylinderkammer 120 ausgebildet sein, oder zwischen zwei Drosselanschlüssen der ersten und zweiten Zylinderkammer 120; 130 ausgebildet sein.
In Fig. 2 ist eine weitere mögliche Ausführungsform einer Aktuatoreinheit 100 schematisch dargestellt. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weist das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 insbesondere die folgenden Unterschiede auf. Entlang der ersten Fluidverbindung 140 ist eine Gleichrichter-Schaltung 190 vorgesehen, insbesondere in Form einer Halb-Gleichrichter-Schaltung.
Die Gleichrichter-Schaltung 190 gemäß Fig. 2 ist mit einer Mehrzahl an Rückschlagventilen 192 ausgebildet.
Insbesondere kann die Filtereinheit 160 innerhalb der Gleichrichter-Schaltung 190 angeordnet bzw. in dieser integriert vorgesehen sein.
Die Gleichrichter-Schaltung 190 kann vorzugsweise zwischen dem ersten Spülanschluss 122 und der Backup-Ventileinheit 150 entlang der ersten Fluidverbindung 140 angeordnet sein, d.h. vorzugsweise in erster Flussrichtung stromaufwärts der Backup-Ventileinheit 150.
Gemäß Fig. 2 ist vorgesehen, dass die erste Fluidverbindung 140 abschnittsweise eine Parallelschaltung bzw. wenigstens einen ersten Parallelzweig 142 aufweist.
Die Filtereinheit 160 kann entlang des ersten Parallelzweiges 142 angeordnet sein. Entlang des ersten Parallelzweiges 142 kann ein Rückschlagventil 192, mit Öffnungsstellung in der ersten Flussrichtung und Sperrstellung in der zweiten Flussrichtung, der Filtereinheit 160 in der ersten Flussrichtung vorgeschaltet sein. Ferner kann ein weiteres Rückschlagventil 192 entlang des ersten Parallelzweiges 142 zu der Filtereinheit 160 parallelgeschaltet sein kann, welches vorzugsweise eine Sperrstellung in der zweiten Flussrichtung und eine Öffnungsstellung in die erste Flussrichtung aufweist.
Des Weiteren ist entlang der ersten Fluidverbindung 140 ein Rückschlagventil zu dem ersten Parallelzweig 142 parallelgeschaltet, wobei das Rückschlagventil vorzugsweise eine Sperrstellung in der ersten Flussrichtung einnimmt und eine Öffnungsstellung in der zweiten Flussrichtung.
Anhand der Rückschlagventile 192 der Gleichrichter-Schaltung 190 gemäß Fig. 2 kann ein Fluidstrom in die erste Flussrichtung über die Filtereinheit 160 gewährleistet werden, wobei eine Überbrückung bzw. ein Kurzschließen der Filtereinheit 160 verhindert wird. Hingegen wird ein Fluidstrom in die zweite Flussrichtung, d.h. von der zweiten Zylinderkammer 130 zu der ersten Zylinderkammer 120, an der Filtereinheit 160 vorbeigeführt.
Insbesondere ist die Ausführungsform gemäß Fig. 2 dazu vorgesehen, die erste Zylinderkammer 120; 130 spülen bzw. reinigen zu können, wobei Verschmutzungen bzw. Ablagerungen anhand der Filtereinheit 160 aus dem Fluid entfernt bzw. herausgefiltert werden können.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Aktuatoreinheit 100 gezeigt, welche sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 2 insbesondere wie folgt unterscheidet. Gemäß Fig. 3 weist die Aktuatoreinheit 100 eine Gleichrichter-Schaltung 190 im Sinne einer Voll-Gleichrichterschaltung auf.
Insbesondere kann die Gleichrichter-Schaltung 190 gemäß Fig. 3 entlang der ersten Fluidverbindung 140 im Sinne einer Verdopplung bzw. Duplizierung bzw. Spiegelung der Halb-Gleichrichter-Schaltung gemäß Fig. 2 verstanden bzw. aufgefasst werden. Die erste Fluidverbindung 140 kann demnach, entlang der Gleichrichter-Schaltung 190 mit einem ersten Parallelzweig 142 und einem zweiten Parallelzweig 144 ausgestaltet sein.
Ebenso wie der erste Parallelzweig gemäß Fig. 2, weist auch der zweite Parallelzweig 144 gemäß Fig. 3 eine Filtereinheit 140 mit einem in Reihe geschalteten Rückschlagventil 192 sowie einem zusätzlichen, zur Filtereinheit 190 parallel geschalteten Rückschlagventil 192 auf.
Das in Reihe geschaltete Rückschlagventil 192 des zweiten Parallelzweiges 144 weist vorzugsweise eine Sperrstellung in der ersten Flussrichtung und eine Öffnungsstellung in der zweiten Flussrichtung der ersten Fluidverbindung 140 auf. Das entlang dem zweiten Parallelzweig 144 zur Filtereinheit 160 parallelgeschaltete Rückschlagventil ist vorzugsweise in erster Flussrichtung in Sperrstellung und in der zweiten Flussrichtung in Öffnungsstellung geschaltet. Anhand der Rückschlagventile 192 entlang des ersten und zweiten Parallelzweiges 142; 144 wird sichergestellt, dass in der ersten bzw. zweiten Flussrichtung jeweils eine spezifische der beiden Filtereinheiten 160 durchströmt werden muss bzw. kann (vgl. Pfeilrichtungen in Fig. 3).
So ist gemäß Fig. 3 vorgesehen, dass das Fluid in der ersten Flussrichtung entlang des ersten Parallelzweiges 142 gereinigt werden kann, sowie in der zweiten Flussrichtung entlang des zweiten Parallelzweiges 144 gereinigt werden kann.
Die jeweils zu den Filtereinheiten 160 parallelgeschalteten Rückschlagventile erlauben vorzugsweise eine Notfallüberbrückung der Filtereinheiten 160, z.B. im Falle eines Zusetzens bzw. Blockierens der Filtereinheiten 160.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Aktuatoreinheit 100 schematisch dargestellt, welche sich von den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 3 insbesondere wie nachfolgend beschrieben unterscheidet.
Die Gleichrichter-Schaltung 190 ist gemäß Fig. 4 im Sinne einer sogenannten Graetz- Schaltung ausgebildet.
Insbesondere weist die Gleichrichter-Schaltung 190 gemäß Fig. 4 einen ersten und einen zweiten Fluidzweig 146; 148 auf, entlang derer jeweils zwei aufeinanderfolgende Rückschlagventile 192 angeordnet sind.
Zwischen den beiden Rückschlagventilen 192 der beiden Zweige 146; 148 ist eine Brückenverbindung zur Verbindung des ersten und zweiten Zweiges 146; 148 ausgebildet.
Entlang der Brückenverbindung sind die Backup-Ventileinheit 150 und die Filtereinheit 160 hintereinander angeordnet.
Parallel zur Filtereinheit 160 kann ein zusätzliches Rückschlagventil 192, im Sinne einer Notfallüberbrückung im Falle eines Zusetzens der Filtereinheit 160, vorgesehen sein. Des Weiteren kann parallel zur Filtereinheit 160 gemäß Fig. 4 ein Fluid-Druckmesser vorgesehen sein.
Die beiden jeweils aufeinanderfolgenden Rückschlagventile 192 entlang des ersten und zweiten Fluidzweiges 146; 148 sind jeweils derart angeordnet, dass sie wechselseitige Sperr- bzw. Öffnungsstellungen aufweisen.
Insbesondere sind die Rückschlagventile 192 entlang des ersten Zweiges 146 derart angeordnet bzw. weisen eine Öffnungsstellung derart auf, dass jeweils ein Fluidfluss über die Brückenverbindung der Gleichrichter-Schaltung 190 in die erste oder zweite Flussrichtung weitergeleitet werden kann.
Die Rückschlagventile 192 des zweiten Fluidzweiges 148 sind derart mit einer Öffnungs- bzw. Sperrstellung angeordnet, dass ein Fluidfluss in die erste bzw. zweite Flussrichtung jeweils über eines der beiden Rückschlagventile 192 zu der Brückenverbindung gelangen kann, um über die Filtereinheit 160 und die Backup- Ventileinheit 150 geleitet zu werden.
Anhand der Gleichrichter-Schaltung 190 gemäß Fig. 4, insbesondere im Sinne einer Graetz-Schaltung, kann sichergestellt werden, dass ein Fluidfluss in der ersten sowie in der zweiten Flussrichtung jeweils stets in derselben Richtung die Filtereinheit 160 sowie die Backup-Ventileinheit durchströmen kann.
Insbesondere ist gemäß Fig. 4 vorgesehen, dass ein Fluid die beiden Rückschlagventile 192 entlang des zweiten Fluidzweiges 148 jeweils in Richtung der Brückenverbindung bzw. der Filtereinheit 160 durchströmen kann.
Entlang des ersten Fluidzweiges 146 sind die beiden Rückschlagventile 192 hingegen derart gegensätzlich geschaltet, dass das Fluid von der Brückenverbindung ausgehend in die erste bzw. zweite Flussrichtung weiterströmen kann. Die Fortsetzung der jeweiligen Flussrichtung bzw. Strömungsrichtung, ausgehend der ersten Zylinderkammer 120 oder der zweiten Zylinderkammer 130, wird insbesondere auch durch den am jeweiligen Rückschlagventil 192 anliegenden Gegendruck, ausgehend von der ersten Zylinderkammer 120 für die erste Flussrichtung bzw. von der zweiten Zylinderkammer 130 im Falle der zweiten Flussrichtung, begünstigt bzw. verursacht. So kann anhand der (Voll-)Gleichrichter-Schaltung gemäß Fig. 4, ebenso wie gemäß Fig. 3, ein Spülen bzw. Reinigen der ersten sowie der zweiten Zylinderkammer 120; 130 gewährleistet werden.
Ferner können entlang der ersten Fluidverbindung 140 gemäß Fig. 4 weitere Filtereinheiten 160 vorgesehen sein, insbesondere in der Nähe zum ersten und/oder zweiten Spülanschluss 122; 132 des Fluidzylinders 110.
Des Weiteren ist gemäß Fig. 4 vorgesehen, dass die zweite Fluidverbindung neben wenigstens einer Drosseleinheit 180 wenigstens eine Filtereinheit 160 aufweist, vorzugsweise in der Nähe zu bzw. zwischen einem Drosselanschluss 126 der ersten Zylinderkammer 120 und der Drosseleinheit 180.
Grundlegend lässt sich die Funktion der Aktuatoreinheit 100 wie folgt beschreiben: Ein Fluid kann über den ersten Fluidanschluss 124 in die erste Zylinderkammer 120 eingebracht werden, um über den ersten Spülanschluss 122 in die erste Fluidverbindung 140 zu gelangen, bis in die zweite Zylinderkammer 130. Auf diese Weise kann die erste Zylinderkammer 120 gespült bzw. gereinigt werden, sodass Verschmutzungen bzw. Ablagerungen aus der Zylinderkammer 120 entfernbar sind. Alternativ kann ein Fluid bzw. eine vorbestimmbare Menge an Fluid in die zweite Zylinderkammer 130 über den zweiten Fluidanschluss eingebracht werden, um die zweite Zylinderkammer zu reinigen bzw. zu spülen, wobei das Fluid über die erste Fluidverbindung 140 bis in die erste Zylinderkammer 120 weitergeleitet wird. Das zusätzlich eingebrachte Fluid kann beispielsweise über den jeweiligen Fluidanschluss 124; 134 der jeweils gegenüberliegenden Zylinderkammer 120; 130 abgeleitet werden.
Besonders bevorzugter Weise ist die Filtereinheit 160 gegenüber der Backup- Ventileinheit 150 entlang der ersten Fluidverbindung 140 derart positioniert, dass die Filtereinheit 160 die Backup-Ventileinheit 150 vor zumindest einem wesentlichen Teil an Verschmutzungen bzw. Ablagerungen aus der ersten oder zweiten Zylinderkammer 120; 130 schützen kann.
Zusammenfassend stellt die vorliegende Erfindung eine Aktuatoreinheit 100 bereit, die ein temporäres Reinigen bzw. Spülen einer oder mehrerer Zylinderkammern 120; 130 eines Fluidzylinders 110 erlaubt, wobei Verunreinigungen bzw. Ablagerungen aus den Zylinderkammern 120; 130 durch eine Filtereinheit 160 aufgefangen bzw. aus dem Fluid herausgefiltert werden können.
Anhand der Anordnung der Filtereinheit 160, bzw. der Ausbildung einer Gleichrichter- Schaltungen 190 mit integrierter Filtereinheit 160, entlang der ersten Fluidverbindung 140, kann eine vorteilhafte Filterung des Fluids erfolgen, wobei vorzugsweise die Backup-Ventileinheit 150 vor derartigen Rückständen bzw. Verschmutzungen durch die Filtereinheit 160 geschützt werden kann, zumindest in eine der ersten oder zweiten Flussrichtung zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer 120; 130. Des Weiteren ist es anhand verschiedener Ausgestaltungen einer Gleichrichter- Schaltung 190 möglich, eine Filterung bzw. Reinigung in beide Flussrichtungen zu gewährleisten, gegebenenfalls mit einer einzelnen Filtereinheit 160.
Weitere Filtereinheiten 160 können insbesondere entlang der ersten Fluidverbindung 140 vorgesehen sein, um auch weitere Rückschlagventile 192 und/oder die Backup- Ventileinheit vor Verschmutzungen bzw. Ablagerungen aus der ersten bzw. zweiten Zylinderkammer 120; 130 zu schützen.
Ferner kann die Verschaltung der ersten Fluidverbindung 140 derart vorgesehen sein, dass eine Notfallüberbrückung der Filtereinheit(en) 160 ausschließlich bzw. vornehmlich im Falle eines Zusetzens bzw. Verstopfens einer Filtereinheit 160 erfolgen kann.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Aktuatoreinheit
110 Fluidzylinder
120 erste Zylinderkammer
122 erster Spülanschluss
124 erster Fluidanschluss
130 zweite Zylinderkammer
132 zweiter Spülanschluss
134 zweiter Fluidanschluss
136 Drosselanschluss
140 erste Fluidverbindung
142 erster Parallelzweig
144 zweiter Parallelzweig
146 erster Fluidzweig
148 zweiter Fluidzweig
150 Backup-Ventileinheit
152 erste Schaltstellung
154 zweite Schaltstellung
160 Filtereinheit
170 zweite Fluidverbindung
180 Drosseleinheit
190 Gleichrichterschaltung
192 Rückschlagventil

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Aktuatoreinheit (100), insbesondere eine Lenkaktuatoreinheit, mit wenigstens einem Fluidzylinder (110), wenigstens einer Backup-Ventileinheit (150) und wenigstens einer Filtereinheit (160), wobei der Fluidzylinder (110) eine erste Zylinderkammer (120) und eine zweite Zylinderkammer (130) aufweist, wobei zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer (120; 130) wenigstens eine erste Fluidverbindung (140) ausbildbar ist, insbesondere zumindest temporär ausbildbar ist, wobei sich die erste Fluidverbindung (140) über die Filtereinheit (160) und die Backup- Ventileinheit (150) erstreckt, wobei mittels der ersten Fluidverbindung (140) eine Spülfunktion, insbesondere zum Ausspülen von Verschmutzungen und/oder Ablagerungen, für die erste Zylinderkammer (120) in eine erste Flussrichtung der ersten Fluidverbindung (140) und/oder für die zweite Zylinderkammer (130) in eine zweite Flussrichtung der ersten Fluidverbindung (140) bereitstellbar ist.
2. Aktuatoreinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (160) derart entlang der ersten Fluidverbindung (140) vorgesehen ist, dass die Filtereinheit (160) zwischen der Backup-Ventileinheit und der ersten Zylinderkammer (120) oder zweiten Zylinderkammer (130) angeordnet ist, insbesondere zwischen der Backup-Ventileinheit (150) und derjenigen Zylinderkammer (120; 130), welche zumindest einen wesentlichen Teil der Verschmutzung und/oder Ablagerungen aufweist.
3. Aktuatoreinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidzylinder (110) einen ersten Fluidanschluss (124) und einen ersten Spülanschluss (122) sowie einen zweiten Fluidanschluss (134) und einen zweiten Spülanschluss (132) aufweist, wobei der erste und zweite Spülanschluss (122; 132) zur Ausbildung der ersten Fluidverbindung (140) vorgesehen sind.
4. Aktuatoreinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer (120; 130) eine zweite Fluidverbindung (170) vorgesehen ist, wobei die zweite Fluidverbindung (170) eine Drosseleinheit (180) aufweist.
5. Aktuatoreinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die erste Zylinderkammer (120) oder die zweite Zylinderkammer (130) einen Drosselanschluss (136) aufweist, sodass die zweite Fluidverbindung (170) vorzugsweise zwischen dem Drosselanschluss (136) und dem ersten oder zweiten Spülanschluss (122; 132) ausgebildet ist.
6. Aktuatoreinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Backup-Ventileinheit (150) ein federbelastetes Magnetventil ist, wobei die Backup-Ventileinheit (150) wenigstens eine erste Schaltstellung (152), vorzugsweise eine Durchfluss-Stellung, und eine zweite Schaltstellung (154), vorzugsweise eine Sperr-Stellung, aufweist.
7. Aktuatoreinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidzylinder (110) als ein doppeltwirkender Fluidzylinder ausgebildet ist, insbesondere als ein doppeltwirkender Kolbenzylinder.
8. Aktuatoreinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoreinheit (100) ferner eine Gleichrichteschaltung (190) aufweist, wobei die Backup-Ventileinheit (150) und/oder die Filtereinheit (160) innerhalb der Gleichrichterschaltung (190) angeordnet sind, insbesondere sodass eine Spülfunktion für die erste und/oder zweite Zylinderkammer (120; 130) entlang der ersten Fluidverbindung (140) bereitstellbar ist.
9. Aktuatoreinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichter-Schaltung (190) innerhalb der ersten Fluidverbindung (140) als eine Halb-Gleichrichter-Schaltung, zum Bereitstellen einer Spülfunktion einer der ersten oder zweiten Zylinderkammern (120; 130), oder als eine Voll-Gleichrichter-Schaltung, zum Bereitstellen einer Spülfunktion für die erste und zweite Zylinderkammer (120; 130), ausgebildet ist.
10. Aktuatoreinheit (100) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterschaltung (190) mit einer Mehrzahl von Rückschlagventilen (192) derart ausgebildet ist, sodass die Spülfunktion in die erste und/oder zweite Flussrichtung entlang der ersten Fluidverbindung (140) vorgebbar ist.
11. Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit wenigstens einer Aktuatoreinheit (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. Verfahren zum Betrieb wenigstens einer Aktuatoreinheit (100) oder eines Kraftfahrzeuges gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die folgenden Schritte aufweisend:
- Herstellen der ersten Fluidverbindung (140) zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer (120; 130), insbesondere mittels eines Schaltens der Backup- Ventileinheit (150) von der ersten Schaltstellung (152) in die zweite Schaltstellung (154),
- Zuführen einer vorbestimmbaren Menge an Fluid über wenigstens den ersten oder zweiten Fluidanschluss (124; 134) in die erste oder zweite Zylinderkammer (120; 130), sodass eine Spülfunktion über die erste Fluidverbindung (140) in die erste oder zweite Flussrichtung bereitgestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Zuführen der vorbestimmbaren Menge an Fluid ein Trennen der ersten Fluidverbindung (140) erfolgt, wobei ein Druckausgleich zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer (120; 130) vorzugsweise über die zweite Fluidverbindung (170) erfolgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoreinheit (100), insbesondere das Kraftfahrzeug, vor dem Herstellen der ersten Fluidverbindung (140) in eine Stillstands-Position, vorzugsweise in eine Parkposition, überführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Zuführen der vorbestimmbaren Menge an Fluid ein Druckausgleich zwischen der ersten und zweiten Zylinderkammer (120; 130) erfolgt, insbesondere für eine vorbestimmbare Haltezeit.
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