WO2011050782A1 - Spindelaktor - Google Patents

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WO2011050782A1
WO2011050782A1 PCT/DE2010/001249 DE2010001249W WO2011050782A1 WO 2011050782 A1 WO2011050782 A1 WO 2011050782A1 DE 2010001249 W DE2010001249 W DE 2010001249W WO 2011050782 A1 WO2011050782 A1 WO 2011050782A1
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WO
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housing
spindle
threaded spindle
axially
sensor
Prior art date
Application number
PCT/DE2010/001249
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen GERHART
Matthias Gramann
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg filed Critical Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
Priority to DE112010004249.7T priority Critical patent/DE112010004249B4/de
Priority to CN201080043889.1A priority patent/CN102549306B/zh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/2021—Screw mechanisms with means for avoiding overloading
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D29/00—Clutches and systems of clutches involving both fluid and magnetic actuation
    • F16D29/005—Clutches and systems of clutches involving both fluid and magnetic actuation with a fluid pressure piston driven by an electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H2025/2062—Arrangements for driving the actuator
    • F16H2025/2075—Coaxial drive motors

Definitions

  • the invention relates to a spindle actuator, in particular for acting on a piston of a master cylinder with a housing, a rotatably mounted on this threaded spindle, a rotatably mounted on this and the housing rotatably arranged spindle nut and accommodated in the housing and the threaded spindle driving electric motor with a stator and a Rotor firmly connected to the threaded spindle and a sensor device for detecting a load applied by the spindle nut on a component axially displaced therefrom.
  • Generic spindle actuators are used as drives with a gear, wherein the threaded spindle, for example a ball screw driven by a rotary drive by an electric motor and the spindle nut axially displaceable component, such as the piston of a master cylinder of a Hydrostataktors for actuating a friction clutch or a brake in a Motor vehicle, axially displaced.
  • the threaded spindle for example a ball screw driven by a rotary drive by an electric motor
  • the spindle nut axially displaceable component such as the piston of a master cylinder of a Hydrostataktors for actuating a friction clutch or a brake in a Motor vehicle, axially displaced.
  • a correspondingly expensive sensor device is necessary.
  • a pressure sensor can be introduced, which detects the pressure in the pressure chamber of the master cylinder depending on the axial movement of the formed as an axially displaced component piston.
  • the object of the invention is to develop generic spindle actuators such that the load can be detected by means of a sensor device with simple and in particular of the type of embodiment of the axially displaceable component independent sensors.
  • a spindle actuator having a housing, a threaded spindle rotatably mounted thereon, a spindle nut rotatable on the housing and rotationally fixed relative to the housing, and an electric motor accommodated in the housing and driving the threaded spindle with a stator and a rotor firmly connected to the threaded spindle and a sensor device for detecting a load applied by the spindle nut on a axially displaced from this component load, wherein the threaded spindle relative to the housing against the action of at least one axially effective energy storage axially limited displaceable and a Axialweg the threaded spindle is detected by the sensor device.
  • a simple displacement sensor system can be determined with a corresponding, for example, empirically determined knowledge of the behavior of the axially displaceable component for determining the load applied to the spindle nut.
  • a relative determination of the load may be sufficient to detect, for example, an overload of the electric motor, a start of an obstacle, for example a stop of the spindle nut and / or the axially displaced component and to initiate appropriate measures.
  • control operations of the electric motor can be provided depending on the determined Axialweg and derived therefrom load sizes of the spindle nut and / or the axially displaced component.
  • the determination of the axial travel of the threaded spindle is independent of the type of the downstream axially displaceable component, so that a universally designed spindle drive can be provided for many applications.
  • the axial travel of the threaded spindle is limited.
  • the Axialweg is preferably limited to a certain proportion of the axial travel of the spindle nut, so that no negative effects of the axial displacement of the threaded spindle are to be expected on the axial displacement of the component. Accordingly, the Axialweg the threaded spindle is only a fraction of the Axialwegs as stroke of the spindle nut.
  • the Axialweg the threaded spindle is limited by stops, along the axial travel of the threaded spindle are provided axially effective, corresponding stiff trained energy storage.
  • the sensor device serves in particular to detect load situations in the region of stops of the spindle nut or of the downstream axially displaceable component. If it is, for example, a master cylinder, the path of the piston can be formed by a stop in a rest position and a stop at fully loaded pressure chamber. According to the inventive idea, a detection of a load state upon reaching one or both stops can each serve to limit the power of the electric motor. In this case, the load determined from the detected axial travel or the detected axial travel can itself serve as a control or controlled variable.
  • the dynamics of the spindle actuator depending on the determined load or the detected Axialwegs for example, the speed of the axial movement of the spindle nut can be adjusted by appropriate control of the electric motor already at an approach to a stop.
  • a clutch actuator while the load of the Spindelaktors can be limited if, for example, a pressed-friction clutch is completely closed and / or when the friction clutch is fully open and the piston is completely relieved.
  • two axially elastic stops of the threaded spindle can be provided, wherein the threaded spindle in a stop of the spindle nut or the axially displaceable component under bias of an axially effective energy storage is shifted and generates a path signal to a displacement sensor of the sensor device until the threaded spindle itself moves against the stop on the housing.
  • the threaded spindle can move in the same manner against a housing stop when the arranged by the spindle nut or the axial component on the other side of the spindle stroke stop is reached.
  • the threaded spindle is held between the stops of the spindle nut in a neutral, set by the axially effective energy storage position.
  • the axially effective energy storage may be disc springs, diaphragm springs, helical compression springs or packet-shaped laminations of these.
  • Other energy storage such as elastically deformable plastic rings are used.
  • the rigidity of this depends on the loads occurring at the spindle nut and the natural frequencies of the spindle actuator and in particular the rotor / spindle unit relative to the housing. In this case, a stiffness of the energy storage is selected which does not lead to an excitation of natural frequencies.
  • the energy storage can also come from the rigidity of the actuator housing itself
  • the threaded spindle by means of a
  • the characteristics of the two axially, each effective for a stop energy storage can be decoupled from each other.
  • the housing for the outer ring in one direction form a stop and the outer ring in the opposite direction to a limited axially limited between two axial stops of the housing axially displaceable, supported by an axially effective energy storage on the housing limiting element be relocatable.
  • the sensor device can have a sensor which detects the axial travel of the threaded spindle analogously with a sensor part fixed to the threaded spindle and to the housing.
  • a sensor as the displacement sensor may be formed by a potentiometer, wherein in an advantageous manner, an electrical resistance is fixed to the housing and arranged on this sliding contact on the threaded spindle.
  • a potentiometer wherein in an advantageous manner, an electrical resistance is fixed to the housing and arranged on this sliding contact on the threaded spindle.
  • linearly increasing or decreasing resistance develops, for example.
  • an analog magnetic field sensor with, for example, housing fixedly arranged sensor element and arranged on the threaded spindle resulting from a neutral position between two stops at an axial displacement of the threaded spindle along its Axialwegs to the displacement sensor each have a signal image in the form of sine half-waves in both directions .
  • the amplitude of the sine or cosine half-wave is detected and evaluated.
  • the change in amplitude can be used to determine the axial travel by evaluating this and the amplitude before application of an arctangent function or before amplification of the detected signals.
  • the sensor device may comprise a sensor which detects the axial travel of the threaded spindle digitally, for example by means of a digital magnetic field sensor such as switched Hall sensor, with a sensor part fixed to the threaded spindle and to the housing. It has proved to be advantageous if the change of the detected signal with this signal compared with the rotational movement of the threaded spindle and the polarity of the rotating sensor magnet is used. In this case, the arranged on the threaded spindle sensor part such as sensor magnet is far away from the housing fixed sensor part with a large Axialweg and whose magnetic field is not detected by the housing-fixed sensor part and thus switches with a change in polarity.
  • a digital magnetic field sensor such as switched Hall sensor
  • the sensor magnet when reducing the axial travel, enters the detection range of the sensor part arranged fixed to the housing, it can detect and switch a polarity change.
  • a digital sensor only one stop of the threaded spindle can be detected. To detect two stops two such sensors are required.
  • the magnetic field strength detected by the housing part arranged sensor part can be adjusted by appropriate magnetic field screens.
  • switches can be provided with switching positions for a respective stop and an intermediate position.
  • the sensor device can detect operating variables of the spindle actuator, in particular of the electric motor, and can be provided for determining the axial travel of the threaded spindle or the load applied to the spindle nut. For example, the current flowing through the electric motor can be evaluated to determine the load. If the spindle is driven against a stop, the current increases by the compression of the axially effective energy storage by a predetermined detectable amount. Alternatively, the voltage for speed control or a pulse width ratio at the output stages for controlling the electric motor can be evaluated.
  • the change in the rotational speed of the electric motor for detecting a stop of the threaded spindle can be evaluated at a stop. Furthermore, a change in the motor constant of the electric motor can be evaluated. This is based on the observation that the rotor moves at least slightly out of the stator in the case of a displacing threaded spindle, thus changing the motor constant and the resulting torque. A further possibility for detecting the axial travel results from the evaluation of the inductance with the rotor moving out of the stator. If a change in the motor constant in a displacement of the threaded spindle does not occur, the stator can be axially extended axially relative to the rotor by the predetermined axial travel of the threaded spindle.
  • the Spindelaktor according to the inventive idea is not only suitable for detecting attacks of the threaded spindle at the attacks. Rather, in a detection of the axial travel of the spindle nut or of this axially displaced component by means of a not absolutely measuring displacement sensor, for example, an Inkrementalweg- sensors, by the stop of the threaded spindle on one or two stops a reference position of the spindle nut can be determined at the displacement sensor the spindle nut is calibrated.
  • the stop of the threaded spindle is assigned to the two stops in each case an extreme position of the spindle nut, for example, in a hydrostatic clutch actuator the two stop positions of the master cylinder at full stand.
  • the incremental displacement sensor is calibrated to one of the two positions or an intermediate position determined therefrom. In this way, from the number of increments for the entire stroke of the spindle nut and the number of measured increments, the position of the spindle nut can be determined.
  • the incremental travel sensor can be provided in or on the rotor for detecting the rotor rotation angle in the form of angular increments so that the axial travel and stroke of the spindle nut can be determined via the ratio of threaded spindle and spindle sleeve and at the same time the electric motor can be commutated electronically by means of the detected signals.
  • the object is therefore also by a spindle actuator with a housing, a rotatably mounted on this threaded spindle, rotatably mounted on this and rotatably relative to the housing arranged spindle nut and a recorded in the housing and the threaded spindle driving electric motor with a stator and fixed to the threaded spindle associated rotor and a sensor device for detecting a load applied by the spindle nut on a axially displaced from this component load, wherein axially effective between the threaded spindle and the housing at least in a load direction of the threaded spindle, a piezoelectric element is arranged.
  • the invention is further achieved by a Hydrostataktor with the spindle actuator described in the application documents, which has a master cylinder with a displaceable in a housing piston, which is axially displaced by the spindle nut of the Spindelaktors.
  • the piston builds pressure in a pressure chamber formed by housing and piston, which actuates a slave cylinder via a pressure line, which acts on a hydraulically actuated in this way friction clutch, a hydraulically actuated brake or the like.
  • FIG. 1A shows a schematic representation of a Spindelaktors in section, mounted on a motor bearing 15,
  • 1 B is a schematic representation of a Spindelaktors in section, mounted on the engine mount 15 and a movable bearing,
  • FIG. 2 shows a diagram of a load in a spindle actuator actuating a master cylinder
  • FIG. 3 shows a modified mounting of the threaded spindle relative to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a further bearing arrangement which has been modified with respect to FIGS
  • Figure 5 shows a comparison with Figures 1 A, 3 and 4 changed storage of
  • FIG. 1 A shows the Spindelaktor 1, here as a hydrostatic actuator 2 with a master cylinder 3, which is connected via a pressure line with a slave cylinder, not shown, in a schematic cross-sectional view.
  • the Spindelaktor 1 contains the threaded spindle 4, which is driven by the rotor 5 of the fixed housing 6 with its stator in the housing 7 only partially shown arranged electric motor 8.
  • the threaded spindle 4 is displaceable together with a motor bearing 15 described in detail below.
  • the spindle nut 9 is relatively rotatably arranged, which is rotatably and axially displaceably received in the housing 7.
  • the threaded spindle 4 and the spindle nut 9 may be formed as a simple spindle drive, as a ball screw or the like. Threaded spindle and spindle nut can also be designed as a planetary rolling gear.
  • the spindle nut 9 is axially fixedly connected to the piston 10 of the master cylinder 3 and displaces it axially when the threaded spindle 4 is driven by the electric motor 8.
  • the threaded spindle 4 relative to the housing 7 is arranged axially limited displaceable.
  • the threaded spindle by means of a roller bearing 15, for example a deep groove ball bearing, and optionally by another - not shown floating bearing - centered on the housing 7 rotatably received, wherein the inner ring 16 of the bearing 15 is fixedly connected to the threaded spindle 4, for example by means of a press fit and the Outer ring 17 is axially displaceably accommodated on the housing 7 so as to be displaced on both sides by axially effective energy stores 18, 19 (- 'sensor springs') relative to the housing 7.
  • the bearing with an additional movable bearing G is shown in FIG
  • the axial paths B1, B2 shown oversized in this illustration for the sake of clarity result in a displacement of the threaded spindle 4 against the housing 7 when the rigidity of the energy stores 18, 19 is overcome a shift of Threaded spindle 4 only occurs when the spindle nut 9 encounters a stop or the spindle actuator exceeds a predetermined load L.
  • the Axialweg B1 thus describes the edge region of the movement of the actuator at the stop 22 at "clutch open” and the Axialweg B2 describes the edge region of the stop 23 at "clutch closed”.
  • a sensor device can be proposed, which determines such a load behavior in a control unit of the electric motor 8, for example by evaluating the operating current, so that the stops 22, 23 of the outer ring 17 are detected on the housing 7 and optionally the power of the electric motor 8 is limited. This can be deduced the position of the rest position 12 and the working position 13 and these are determined accordingly.
  • the actuator is displaced in the boundary regions B1 and B2 in case of loss of confidence in a position determination only speed and force-limited. In any case, in the event of a fault, the edge areas should only be used as a rolling area for the actuator.
  • the stator 6 can have axial extensions 24.
  • the rotor 5 can be axially fixed to the threaded spindle 4 and axially displaceable and axially fixed and rotatable connected to the housing 7 or stator 6 or the entire electric motor 8 relative to the housing 7 rotatably and axially displaceable.
  • the sensor device 25 for detection of measured data for determining the axial paths B1, B2 provided.
  • a digital or analog sensor 26 such as a potentiometer, a non-contact sensor such as magnetic field sensor, switched Hall sensor or the like with a sensor part 27 mounted fixed to the housing and provided on the threaded spindle sensor part 28 is provided, the axial distance between the two sensor parts 27th , 28 and thus at least one of the two Axialwege B1, B2 determined, so that in a control unit of the electric motor 8 on the position of the piston 10 in particular at the extreme positions of the rest position 12 and the working position 13 can be closed.
  • part 28 is formed as a magnet and part 27 as a magnetic sensor.
  • the present hydrostatic actuator is self-locking.
  • the counterforce in the vicinity of the sniffer bore is low. Furthermore, the counterforce in the vicinity of the stop when clutch is closed very large.
  • a possible sensor for detecting the edge region can be integrated very cost-effectively in the case of a coupling, wherein this sensor can simultaneously be used as a reference mark.
  • Figure 3 shows a schematic representation of a section through an amended relative to Figure 1 storage of the threaded spindle 4 in the housing 7.
  • the outer ring 17 of the rolling bearing 15 is in this case against the housing 7 against the action of the energy storage 18, 19 braced, which decouples from each other with respect to their characteristics are.
  • the path of the energy storage 18, 19 is limited by means of the limiting elements 29, 30, so that via the axial paths B1, B2 respectively only or the strained between the respective limiting element 29, 30 and the housing energy storage 18 and 19 are effective.
  • the limiting elements 29, 30 are displaceable between the housing-side stops 22, 22a and 23, 23a, wherein in the shown neutral position of the threaded spindle 4 both energy storage by the stop 22a, 23a off and take effect on displacement of the threaded spindle 4.
  • Figure 4 shows a variant relative to the mounting of the threaded spindle 4 of Figure 3 with a limited means of the limiting element 30 via the axial path of the threaded spindle 4 energy storage 19 and its effect over the entire Axialweg the spindle unfolding energy storage 18, located directly between the housing 7 and the outer ring 17 is supported.
  • Figure 5 shows, in contrast to the bearings of the threaded spindle 4 on the housing 7 a directly supported on the housing 7 outer ring 17, which is axially displaceable axially against the action of the shut-off by means of the limiting element 30 energy storage device 19 relative to the housing 7 only in one direction. To avoid a permanent bias of the outer ring 17 relative to the housing 7, this is turned off at the stop 23a in the neutral position of the threaded spindle 4.
  • the axially effective energy storage 18 and 19 shown in the preceding figures depending on the requirements of the displaced in the corresponding direction threaded spindle 4 may have the same or different characteristics and from disc springs, diaphragm springs, distributed over the circumference helical compression springs or the like are formed.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spindelaktor (1) insbesondere zur Beaufschlagung eines Kolbens (10) eines Geberzylinders (3) mit einem Gehäuse (7), einer an diesem verdrehbar angeordneten Gewindespindel (4), einer auf dieser verdrehbar und gegenüber dem Gehäuse drehfest angeordneten Spindelmutter (9) sowie einem in dem Gehäuse aufgenommenen und die Gewindespindel antreibenden Elektromotor (8) mit einem Stator (6) und einem mit der Gewindespindel fest verbundenen Rotor (5) sowie einer Sensoreinrichtung (25) zur Erfassung einer von der Spindelmutter auf ein von dieser axial verlagertes Bauteil aufgebrachten Last. Um die von der Gewindespindel auf das axial verlagerte Bauteil aufgebrachte Last bei bekanntem Lastwiderstand ermitteln zu können, wird die Gewindespindel gegenüber dem Gehäuse entgegen der Wirkung zumindest eines axial wirksamen Energiespeichers (18, 19) axial begrenzt verlagerbar gelagert und ein Axialweg (Bl, B2) der Gewindespindel mittels der Sensoreinrichtung erfasst.

Description

Spindelaktor
Die Erfindung betrifft einen Spindelaktor insbesondere zur Beaufschlagung eines Kolbens eines Geberzylinders mit einem Gehäuse, einer an diesem verdrehbar angeordneten Gewindespindel, einer auf dieser verdrehbar und gegenüber dem Gehäuse drehfest angeordneten Spindelmutter sowie einem in dem Gehäuse aufgenommenen und die Gewindespindel antreibenden Elektromotor mit einem Stator und einem mit der Gewindespindel fest verbundenen Rotor sowie einer Sensoreinrichtung zur Erfassung einer von der Spindelmutter auf ein von dieser axial verlagertes Bauteil aufgebrachten Last.
Gattungsgemäße Spindelaktoren werden als Antriebe mit einem Getriebe verwendet, wobei die Gewindespindel, beispielsweise eine Kugelgewindespindel, mittels eines Drehantriebs durch einen Elektromotor angetrieben und die Spindelmutter ein axial zu verlagerndes Bauteil, beispielsweise den Kolben eines Geberzylinders eines Hydrostataktors zur Betätigung einer Reibungskupplung oder einer Bremse in einem Kraftfahrzeug, axial verlagert. Um die Last der Spindelmutter auf das axial verlagerte Bauteil ermitteln zu können ist eine entsprechend aufwendige Sensoreinrichtung nötig. Beispielsweise kann in einen Geberzylinder ein Drucksensor eingebracht werden, der den Druck in der Druckkammer des Geberzylinders abhängig von der axialen Bewegung des als axial verlagertes Bauteil ausgebildeten Kolbens erfasst.
Aufgabe der Erfindung ist, gattungsgemäße Spindelaktoren derart weiterzubilden, dass die Last mittels einer Sensoreinrichtung mit einfachen und insbesondere von der Art der Ausgestaltung des axial verlagerbaren Bauteils unabhängigen Sensoren erfasst werden kann.
Die Aufgabe wird durch einen Spindelaktor mit einem Gehäuse, einer an diesem verdrehbar angeordneten Gewindespindel, einer auf dieser verdrehbar und gegenüber dem Gehäuse drehfest angeordneten Spindelmutter sowie einem in dem Gehäuse aufgenommenen und die Gewindespindel antreibenden Elektromotor mit einem Stator und einem mit der Gewindespindel fest verbundenen Rotor sowie einer Sensoreinrichtung zur Erfassung einer von der Spindelmutter auf ein von dieser axial verlagertes Bauteil aufgebrachten Last gelöst, wobei die Gewindespindel gegenüber dem Gehäuse entgegen der Wirkung zumindest eines axial wirksamen Energiespeichers axial begrenzt verlagerbar gelagert ist und ein Axialweg der Gewindespindel mittels der Sensoreinrichtung erfasst wird. lm Sinne der Erfindung kann eine einfache Wegsensorik bei entsprechender, beispielsweise empirisch ermittelter Kenntnis des Verhaltens des axial verlagerbaren Bauteils zur Ermittlung der an der Spindelmutter anliegenden Last ermittelt werden. Dabei kann eine relative Ermittlung der Last ausreichend sein, um beispielsweise eine Überlastung des Elektromotors, ein Anfahren eines Hindernisses, beispielsweise einen Anschlag der Spindelmutter und/oder des axial verlagerten Bauteils zu erkennen und entsprechende Maßnahmen einzuleiten. Weiterhin können Steuerungsvorgänge des Elektromotors abhängig vom ermittelten Axialweg und der daraus abgeleiteten Lastgrößen der Spindelmutter und/oder des axial verlagerten Bauteils vorgesehen werden. Im Weiteren ist die Ermittlung des Axialweges der Gewindespindel unabhängig von der Art des nachgeschalteten axial verlagerbaren Bauteils, so dass ein universell ausgebildeter Spindeltrieb für viele Anwendungen vorgesehen werden kann.
Gemäß dem erfinderischen Gedanken ist der Axialweg der Gewindespindel begrenzt. Der Axialweg ist dabei bevorzugt auf einen bestimmten Anteil des Axialwegs der Spindelmutter begrenzt, so dass keine negativen Einflüsse der axialen Verlagerung der Gewindespindel auf die axiale Verlagerung des Bauteils zu erwarten sind. Dementsprechend ist der Axialweg der Gewindespindel lediglich ein Bruchteil des Axialwegs wie Hub der Spindelmutter. Hierzu wird der Axialweg der Gewindespindel durch Anschläge begrenzt, entlang des Axialwegs der Gewindespindel sind axial wirksame, entsprechend steif ausgebildete Energiespeicher vorgesehen. Die Sensoreinrichtung dient dabei insbesondere der Erkennung von Lastsituationen im Bereich von Anschlägen der Spindelmutter beziehungsweise des nachgeschalteten axial verlagerbaren Bauteils. Handelt es sich beispielsweise um einen Geberzylinder, so kann der Weg des Kolbens durch einen Anschlag in einer Ruhestellung und einen Anschlag bei vollständig belasteter Druckkammer gebildet werden. Entsprechend dem erfinderischen Gedanken kann eine Erkennung eines Lastzustands bei Erreichen eines oder beider Anschläge jeweils zur Begrenzung der Leistung des Elektromotors dienen. Dabei kann die aus dem erfassten Axialweg ermittelte Last oder der erfasste Axialweg selbst als Steuer- oder Regelgröße dienen. Im Weiteren kann die Dynamik des Spindelaktors abhängig von der ermittelten Last oder des erfassten Axialwegs, beispielsweise die Geschwindigkeit der axialen Bewegung der Spindelmutter durch entsprechendes Steuern des Elektromotors bereits bei einer Annäherung an einen Anschlag eingestellt werden. In einem Ausführungsbeispiel eines Kupplungsaktors kann dabei die Last des Spindelaktors begrenzt werden, wenn beispielsweise eine zugedrückte Reibungskupplung völlig geschlossen ist und/oder wenn die Reibungskupplung vollständig geöffnet ist und der Kolben vollständig entlastet ist. Hierzu können zwei axial elastische Anschläge der Gewindespindel vorgesehen sein, wobei die Gewindespindel bei einem Anschlag der Spindelmutter oder des axial verlagerbaren Bauteils unter Vorspannung eines axial wirksa- men Energiespeichers verlagert wird und an einem Wegsensor der Sensoreinrichtung ein Wegsignal erzeugt, bis die Gewindespindel selbst gegen den Anschlag am Gehäuse fährt. In entgegengesetzte Richtung kann die Gewindespindel in derselben Weise gegen einen Gehäuseanschlag fahren, wenn der durch die Spindelmutter oder das axiale Bauteil an der anderen Seite des Spindelhubs angeordnete Anschlag erreicht ist. Die Gewindespindel wird dabei zwischen den Anschlägen der Spindelmutter in einer neutralen, von den axial wirksamen Energiespeichern eingestellten Position gehalten.
Die axial wirksamen Energiespeicher können Tellerfedern, Membranfedern, Schraubendruckfedern oder paketförmige Schichtungen dieser sein. Auch andere Energiespeicher, wie elastisch deformierbare Kunststoffringe sind verwendbar. Die Steifigkeit dieser richtet sich nach den an der Spindelmutter auftretenden Lasten und den Eigenfrequenzen des Spindelaktors und insbesondere der Rotor-/Spindeleinheit gegenüber dem Gehäuse. Dabei wird eine Steifigkeit der Energiespeicher gewählt die nicht zu einer Anregung von Eigenfrequenzen führt. Der Energiespeicher kann auch aus der Steifigkeit des Aktorgehäuses selbst kommen
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Gewindespindel mittels eines
Wälzlagers axial verlagerbar am Gehäuse gelagert, wobei ein Innenring des Wälzlagers fest an der Gewindespindel beispielsweise mittels eines Presssitzes oder dergleichen aufgenommen ist und ein Außenring des Wälzlagers zumindest in eine axiale Richtung entgegen der Wirkung des zumindest einen axial wirksamen Energiespeichers begrenzt verlagerbar ist. Dabei kann der der Außenring zwischen zwei jeweils von zwischen zwei Axialanschlägen verlagerbaren, von jeweils einem axial wirksamen Energiespeicher in Richtung des Außenrings beaufschlagten Begrenzungselementen verlagerbar ist. Dabei können die Steifigkeiten der Energiespeicher variieren, um ein an die Anschläge angepasstes Verlagern der Gewindespindel zu erzielen.
Alternativ kann der Außenring in eine Richtung axial entgegen der Wirkung eines axial wirksamen, sich gegen das Gehäuse abstützenden Energiespeichers und in entgegen gesetzte Richtung gegenüber einem begrenzt zwischen zwei axialen Anschlägen des Gehäuses axial begrenzt verlagerbaren, mittels eines axial wirksamen Energiespeichers am Gehäuse abgestützten Begrenzungselements verlagerbar sein. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel können die Kennlinien der beiden axial, jeweils für einen Anschlag wirksamen Energiespeicher voneinander abgekoppelt werden. Bei lediglich einseitiger Verlagerung zur Erfassung nur eines Anschlages kann das Gehäuse für den Außenring in eine Richtung einen Anschlag bilden und der Außenring in entgegen gesetzte Richtung gegenüber einem begrenzt zwischen zwei axialen Anschlägen des Gehäuses axial begrenzt verlagerbaren, mittels eines axial wirksamen Energiespeichers am Gehäuse abgestützten Begrenzungselements verlagerbar sein.
Die Sensoreinrichtung kann einen den Axialweg der Gewindespindel analog erfassenden Sensor mit einem an der Gewindespindel und einem an dem Gehäuse fest angeordneten Sensorteil aufweisen. Beispielsweise kann ein derartiger Sensor wie Wegsensor durch ein Potentiometer gebildet sein, wobei in bevorzugter Weise ein elektrischer Widerstand gehäusefest angeordnet ist und ein auf diesem schleifender Kontakt an der Gewindespindel angeordnet ist. Dabei entwickelt sich je nach Beschaltung mit zunehmendem Axialweg der Gewindespindel beispielsweise linear zu- oder abnehmender Widerstand.
Bei Verwendung eines analogen Magnetfeldsensors mit beispielsweise gehäusefest angeordnetem Sensorelement und an der Gewindespindel angeordnetem Magneten ergeben sich ausgehend von einer neutralen Position zwischen zwei Anschlägen bei einer axialen Verlagerung der Gewindespindel entlang ihres Axialwegs an dem Wegsensor jeweils ein Signalbild in Form von Sinus-Halbwellen in beide Richtungen. Dabei wird die Amplitude der Sinusbeziehungsweise Cosinus-Halbwelle erfasst und ausgewertet. Im Weitern kann die Änderung der Amplitude zur Ermittlung des Axialwegs verwendet werden, indem diese und die Amplitude vor Anwendung einer Arctangens-Funktion beziehungsweise vor einer Verstärkung der er- fassten Signale ausgewertet werden.
Alternativ kann die Sensoreinrichtung einen den Axialweg der Gewindespindel digital erfassenden Sensor, beispielsweise mittels eines digitalen Magnetfeldsensors wie switched Hall-Sensors, mit einem an der Gewindespindel und einem an dem Gehäuse fest angeordneten Sensorteil aufweisen. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Änderung des mit diesem erfassten Signals mit der Drehbewegung der Gewindespindel verglichen und die Polung des drehenden Sensormagneten herangezogen wird. Dabei ist der an der Gewindespindel angeordnete Sensorteil wie Sensormagnet bei großem Axialweg zu weit vom gehäusefest angeordneten Sensorteil entfernt und dessen Magnetfeld wird von dem gehäusefesten Sensorteil nicht erfasst und schaltet damit bei einer Änderung der Polung. Kommt der Sensormagnet bei Verringerung des Axialwegs in den Erfassungsbereich des gehäusefest angeordneten Sensorteils, kann dieser einen Wechsel der Polung erfassen und schalten. Dabei kann mit einem digitalen Sensor nur ein Anschlag der Gewindespindel erkannt werden. Zur Erfassung zweier Anschläge sind zwei derartige Sensoren erforderlich. Im Weiteren kann die vom gehäusefest angeordneten Sensorteil erfasste Magnetfeldstärke durch entsprechende Magnetfeldschirme eingestellt werden.
Als weitere Ausführungsbeispiele können kapazitive Sensoren, Schalter mit Schaltstellungen für jeweils einen Anschlag und eine dazwischen liegende Position vorgesehen werden. Alternativ zu körperlich vorgesehenen Schaltern kann die Sensoreinrichtung Betriebsgrößen des Spindelaktors, insbesondere des Elektromotors erfassen und zur Ermittlung des Axialweges der Gewindespindel beziehungsweise der an der Spindelmutter anliegenden Last vorgesehen werden. Beispielsweise kann der über den Elektromotor fließende Strom zur Ermittlung der Last ausgewertet werden. Wird die Spindel gegen einen Anschlag gefahren, steigt der Strom durch die Komprimierung der axial wirksamen Energiespeicher um einen vorgegebenen erfassbaren Betrag. Alternativ kann die Spannung zur Geschwindigkeitsregelung oder ein Pulsweitenverhältnis an den Endstufen zur Steuerung des Elektromotors ausgewertet werden. Wird eine feste Spannung oder ein festes Pulsweitenverhältnis angelegt, kann die Änderung der Drehzahl des Elektromotors zur Erkennung eines Anschlags der Gewindespindel an einem Anschlag ausgewertet werden. Weiterhin kann eine Änderung der Motorkonstante des Elektromotors ausgewertet werden. Hierbei wird die Beobachtung zugrunde gelegt, dass sich bei einer verlagernden Gewindespindel der Rotor zumindest geringfügig aus dem Stator heraus bewegt und damit die Motorkonstante und das daraus resultierende Moment geändert wird. Eine weitere Möglichkeit zur Erfassung des Axialwegs ergibt sich aus der Auswertung der Induktivität bei sich aus dem Stator heraus bewegendem Rotor. Soll eine Änderung der Motorkonstante bei einer Verlagerung der Gewindespindel nicht erfolgen, kann der Stator axial gegenüber dem Rotor um den vorgegebenen Axialweg der Gewindespindel axial verlängert werden.
Der Spindelaktor nach dem erfinderischen Gedanken eignet sich nicht nur zur Erfassung von Anschlägen der Gewindespindel an deren Anschlägen. Vielmehr kann bei einer Erfassung des Axialweges der Spindelmutter beziehungsweise des von dieser axial verlagerten Bauteils mittels eines nicht absolut messenden Wegsensors, beispielsweise eines Inkrementalweg- sensors, durch den Anschlag der Gewindespindel an einem oder zwei Anschlägen eine Referenzposition der Spindelmutter ermittelt werden, an der der Wegsensor der Spindelmutter kalibriert wird. Beispielsweise wird der Anschlag der Gewindespindel an den beiden Anschlägen jeweils einer Extremposition der Spindelmutter zugeordnet, beispielsweise bei einem hydrostatischen Kupplungsaktor den beiden Anschlagspositionen des Geberzylinders bei vollstän- dig geöffneter Reibungskupplung und der Rastposition des Kolbens wie Schnüffelposition des Geberzylinders bei einer aufgedrückten Reibungskupplung beziehungsweise bei vollständig geschlossener Reibungskupplung und der Schnüffelposition bei einer zugedrückten Kupplung. Dabei wird der Inkrementalwegsensor auf eine der beiden Positionen oder eine aus diesen ermittelten dazwischen liegenden Position kalibriert. Auf diese Weise kann aus der Anzahl der Inkremente für den gesamten Hub der Spindelmutter und der Anzahl der gemessenen In- kremente die Position der Spindelmutter bestimmt werden. Der Inkrementalwegsensor kann dabei im oder am Rotor zur Erfassung der Rotordrehwinkel in Form von Winkelinkrementen vorgesehen sein, so dass über die Übersetzung von Gewindespindel und Spindelhülse der Axialweg wie Hub der Spindelmutter ermittelt und zugleich der Elektromotor mittels der erfass- ten Signale elektronisch kommutiert werden kann.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, die axial wirksamen Energiespeicher als Piezo-Elemente auszuführen oder diese mit Piezo-Elementen auszustatten, wodurch eine an dem Lager der Gewindespindel anliegende Last direkt als elektrische Größe erfasst werden kann. Ein axiales Spiel der Lagerung zur Erfassung von Axialwegen der Gewindespindel im Gehäuse kann dabei gegebenenfalls entfallen. Die Aufgabe wird daher auch durch einen Spindelaktor mit einem Gehäuse, einer an diesem verdrehbar angeordneten Gewindespindel, einer auf dieser verdrehbar und gegenüber dem Gehäuse drehfest angeordneten Spindelmutter sowie einem in dem Gehäuse aufgenommenen und die Gewindespindel antreibenden Elektromotor mit einem Stator und einem mit der Gewindespindel fest verbundenen Rotor sowie einer Sensoreinrichtung zur Erfassung einer von der Spindelmutter auf ein von dieser axial verlagertes Bauteil aufgebrachten Last gelöst, wobei axial wirksam zwischen der Gewindespindel und dem Gehäuse zumindest in eine Lastrichtung der Gewindespindel ein Piezo- Element angeordnet ist.
Die Erfindung wird weiterhin durch einen Hydrostataktor mit dem in den Anmeldungsunterlagen beschriebenen Spindelaktor gelöst, wobei dieser einen Geberzylinder mit einem in einem Gehäuse verlagerbaren Kolben aufweist, der von der Spindelmutter des Spindelaktors axial verlagert wird. Dabei baut der Kolben in einer von Gehäuse und Kolben gebildeten Druckkammer Druck auf, die über eine Druckleitung einen Nehmerzylinder betätigt, der eine auf diese Weise hydraulisch betätigte Reibungskupplung, eine hydraulisch betätigte Bremse oder dergleichen axial beaufschlagt. Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 bis 5 dargestellten>Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1A eine schematische Darstellung eines Spindelaktors im Schnitt, gelagert über ein Motorlager 15,
Figur 1 B eine schematische Darstellung eines Spindelaktors im Schnitt, gelagert über das Motorlager 15 und ein Loslager,
Figur 2 ein Diagramm einer Last bei einem einen Geberzylinder betätigenden Spindelaktor,
Figur 3 eine gegenüber der Figur 1 abgeänderte Lagerung der Gewindespindel, Figur 4 eine weitere, gegenüber den Figuren 1 A und 3 geänderte Lagerung der
Gewindespindel
und
Figur 5 eine weitere gegenüber den Figuren 1 A, 3 und 4 geänderte Lagerung der
Gewindespindel.
Figur 1 A zeigt den Spindelaktor 1 , der hier als Hydrostataktor 2 mit einem Geberzylinder 3, der über eine Druckleitung mit einem nicht gezeigten Nehmerzylinder verbunden ist, in sche- matischer Schnittdarstellung. Der Spindelaktor 1 enthält die Gewindespindel 4, die vom Rotor 5 des mit seinem Stator 6 gehäusefest in dem lediglich ausschnittsweise dargestellten Gehäuse 7 angeordneten Elektromotors 8 angetrieben wird. Vorliegend ist die Gewindespindel 4 zusammen mit einem nachstehend im Einzelnen beschriebenen Motorlager 15 verschiebbar. Auf der Gewindespindel 4 ist relativ verdrehbar die Spindelmutter 9 angeordnet, die drehfest und axial verlagerbar im Gehäuse 7 aufgenommen ist. Die Gewindespindel 4 und die Spindelmutter 9 können als einfacher Spindeltrieb, als Kugelgewindetrieb oder dergleichen ausgebildet sein. Gewindespindel und Spindelmutter können auch als ein Planeten-Wälz-Getriebe ausgebildet sein.
Die Spindelmutter 9 ist axial fest mit dem Kolben 10 des Geberzylinders 3 verbunden und verlagert diesen bei einem Antrieb der Gewindespindel 4 durch den Elektromotor 8 axial. Dabei wird der Kolben 10 in Bezugnahme auf Figur 2, die ein Diagramm der Last L des Spindelaktors über einen Hub h der Spindelmutter darstellt, zwischen einer durchgezogen gezeigten Ruhestellung 12, in der ein Ausgleich mit einem Nachlaufbehälter geschaltet ist, und als gestrichelt dargestellter Kolben 10' in einer die Druckkammer 11 vollständig druckbeaufschlagenden Arbeitsstellung 13 im Arbeitsbereich mit dem Hub h0 (=normaler Aktorarbeitsbereich) axial verlagert. Die durchgezogene Lastkennlinie 14 im Diagramm der Figur 2 zeigt dabei die über den Hub h der Spindelmutter 9 zunehmende Last L des Spindelaktors 1 mit zunehmen- der Verdichtung des Druckmittels im Geberzylinder 3 und der Betätigung des Nehmerzylinders, der im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Reibungskupplung schließt. Der normale Aktorarbeitsbereich entspricht dann also dem aktiven Verfahrbereich der Kupplung.
Wie in Figur 1 A gezeigt ist die Gewindespindel 4 gegenüber dem Gehäuse 7 axial begrenzt verlagerbar angeordnet. Hierzu ist die Gewindespindel mittels eines Wälzlagers 15, beispielsweise eines Rillenkugellagers, und gegebenenfalls mittels eines weiteren - nicht dargestellten Loslagers - zentriert am Gehäuse 7 verdrehbar aufgenommen, wobei der Innenring 16 des Wälzlagers 15 fest mit der Gewindespindel 4 beispielsweise mittels eines Presssitzes verbunden ist und der Außenring 17 axial begrenzt verlagerbar am Gehäuse 7 aufgenommen und beidseitig von axial wirksamen Energiespeichern 18, 19 (- 'Sensorfedern") gegenüber dem Gehäuse 7 verspannt ist. Die Lagerung mit einem zusätzlichen Loslager G ist in Figur 1 B gezeigt. Das Loslager G kann als Gleitlager ausgebildet sein. Die in dieser Darstellung der Übersicht halber überdimensional dargestellten Axialwege B1 , B2 ergeben eine Verlagerung der Gewindespindel 4 entgegen dem Gehäuse 7 dann, wenn die Steifigkeit der Energiespeicher 18, 19 überwunden wird. Die Steifigkeit dieser Energiespeicher ist dabei so ausgelegt, dass eine Verlagerung der Gewindespindel 4 erst dann eintritt, wenn die Spindelmutter 9 auf einen Anschlag trifft oder der Spindelaktor eine vorgegebene Last L überschreitet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel werden von dem Geberzylinder 3 oder einem im Hydrostataktor 2 oder im Wirkungsbereich bis einschließlich der Reibungskupplung entsprechend vorgesehene Anschläge durch die Ruhestellung 12 und die Arbeitsstellung 13 vorgesehen.
Der Axialweg B1 beschreibt vorliegend also den Randbereich der Bewegung des Aktors am Anschlag 22 bei "Kupplung offen" und der Axialweg B2 beschreibt den Randbereich am Anschlag 23 bei "Kupplung geschlossen".
Aus der Figur 2 geht hieraus eine erhöhte Last L im Rahmen der dargestellten gestrichelten Lastbereiche 20, 21 hervor, die auf der Komprimierung der Energiespeicher 18 beziehungsweise 19 zurückzuführen ist. Hierzu kann eine Sensoreinrichtung vorgeschlagen werden, die ein derartiges Lastverhalten in einer Steuereinheit des Elektromotors 8 beispielsweise durch Auswertung des Betriebsstroms ermittelt, so dass die Anschläge 22, 23 des Außenrings 17 am Gehäuse 7 erkannt werden und gegebenenfalls die Leistung des Elektromotors 8 begrenzt wird. Hierbei kann auf die Lage der Ruhestellung 12 und die Arbeitsstellung 13 rückgeschlossen werden und diese entsprechend ermittelt werden. Bei einem bevorzugten Steuerverfahren für den vorliegenden Aktor wird der Aktor in den Randbereichen B1 und B2 bei Verlust des Vertrauens in eine Positionsbestimmung nur geschwindigkeits- und kraftbegrenzt verlagert. Jedenfalls im Fehlerfall sollten die Randbereiche nur als ein Ausrollbereich für den Aktor genutzt werden.
Um die Motorkonstante des Elektromotors über den gesamten Verlagerungsbereich der Gewindespindel 4 und damit des Rotors 5 konstant zu halten, kann der Stator 6 axiale Erweiterungen 24 aufweisen. Alternativ oder kummulativ hiermit kann der Rotor 5 axial mit der Gewindespindel 4 drehfest und axial verlagerbar sowie axial fest und verdrehbar am Gehäuse 7 oder Stator 6 angebunden sein oder der komplette Elektromotor 8 gegenüber dem Gehäuse 7 drehfest und axial verlagerbar angeordnet sein.
Alternativ oder zusätzlich zu der Erkennung der Anschläge 22, 23 beziehungsweise der Ruhestellung 12 und der Arbeitsstellung 13 mittels der Entwicklung der Last L (=Aktorlast) über den Hub h (= Aktorposition) durch Auswertung des Verhaltens des Elektromotors 8 ist die Sensoreinrichtung 25 zur Erfassung von Messdaten zur Ermittlung der Axialwege B1 , B2 vorgesehen. Hierzu wird ein digitaler oder analoger Sensor 26, beispielsweise ein Potentiometer, ein berührungsloser Sensor wie Magnetfeldsensor, switched Hall-Sensor oder dergleichen mit einem gehäusefest montierten Sensorteil 27 und einem an der Gewindespindel angeordneten Sensorteil 28 vorgesehen, der den axialen Abstand zwischen den beiden Sensorteilen 27, 28 und damit zumindest einen der beiden Axialwege B1 , B2 ermittelt, so dass in einer Steuereinheit des Elektromotors 8 auf die Lage des Kolbens 10 insbesondere an den Extrempositionen der Ruhestellung 12 und der Arbeitsstellung 13 geschlossen werden kann. Vorzugsweise sind Teil 28 als Magnet und Teil 27 als Magnetsensor ausgebildet.
Bevorzugterweise wird der vorliegende hydrostatische Aktor selbsthemmend ausgebildet.
Außerdem wird im Resetfall vorteilhafterweise auf disable geschaltet, so dass es kein aktives Selbstöffnen durch Vollbestromung Richtung Kupplung öffnen für bestimmte Zeit geben kann. Vielmehr wird beim vorliegenden Aktor (positions-)geregelt die Kupplung geöffnet.
Hierbei ist die Gegenkraft des Aktors dann stetig steigend.
Außerdem ist die Gegenkraft in der Nähe der Schnüffelbohrung gering. Weiterhin ist die Gegenkraft in der Nähe des Anschlages bei Kupplung geschlossen sehr groß.
Vorteilhafterweise wird beim vorliegenden Aktor das Überfahren der Schnüffelbohrung in Richtung "Kupplung schließen" geschwindigkeitsbegrenzt durchgeführt.
Zudem kann ein eventueller Sensor zur Erkennung des Randbereiches bei Kupplung offen sehr kostengünstig integriert werden, wobei dieser Sensor gleichzeitig als Referenzmarke verwendet werden kann.
Figur 3 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Schnitts durch eine gegenüber der Figur 1 geänderten Lagerung der Gewindespindel 4 im Gehäuse 7. Der Außenring 17 des Wälzlagers 15 ist hierbei gegenüber dem Gehäuse 7 entgegen der Wirkung der Energiespeicher 18, 19 verspannt, die voneinander bezüglich ihrer Kennlinien entkoppelt sind. Hierzu wird der Weg der Energiespeicher 18, 19 mittels der Begrenzungselemente 29, 30 begrenzt, so dass über die Axialwege B1 , B2 jeweils ausschließlich der oder die zwischen dem jeweiligen Begrenzungselement 29, 30 und dem Gehäuse verspannten Energiespeicher 18 beziehungsweise 19 wirksam sind. Hierzu sind die Begrenzungselemente 29, 30 zwischen den gehäuseseitigen Anschlägen 22, 22a beziehungsweise 23, 23a verlagerbar, wobei in der gezeigten Neutralstellung der Gewindespindel 4 beide Energiespeicher durch den Anschlag 22a, 23a abgeschaltet und bei Verlagerung der Gewindespindel 4 wirksam werden.
Figur 4 zeigt eine Variante gegenüber der Lagerung der Gewindespindel 4 der Figur 3 mit einem mittels des Begrenzungselements 30 über den Axialweg der Gewindespindel 4 begrenzt wirksamen Energiespeicher 19 und einem seine Wirkung über den gesamten Axialweg der Spindel entfaltenden Energiespeicher 18, der sich direkt zwischen dem Gehäuse 7 und dem Außenring 17 abstützt.
Figur 5 zeigt in Abänderung zu den Lagerungen der Gewindespindel 4 am Gehäuse 7 einen direkt an dem Gehäuse 7 abgestützten Außenring 17, der entgegen der Wirkung des mittels des Begrenzungselements 30 abschaltbaren Energiespeichers 19 gegenüber dem Gehäuse 7 axial lediglich in eine Richtung axial verlagerbar ist. Zur Vermeidung einer andauernden Vorspannung des Außenrings 17 gegenüber dem Gehäuse 7 wird dieser am Anschlag 23a in Neutralstellung der Gewindespindel 4 abgeschaltet. Es sei darauf hingewiesen, dass die in den vorgehenden Figuren dargestellten axial wirksamen Energiespeicher 18 und 19 je nach Anforderungen der in die entsprechende Richtung verlagerten Gewindespindel 4 gleiche oder von einander verschiedene Kennlinien aufweisen können und aus Tellerfedern, Membranfedern, über den Umfang verteilten Schraubendruckfedern oder dergleichen gebildet sind.
Bezuqszeichenliste
Spindelaktor
Hydrostataktor
Geberzylinder
Gewindespindel
Rotor
Stator
Gehäuse
Elektromotor
Spindelmutter
Kolben
' Kolben in Druckposition
Druckkammer
Ruhestellung
Arbeitsstellung
Lastkennlinie
Wälzlager
Innenring
Außenring
Energiespeicher
Energiespeicher
Lastbereich
Lastbereich
Anschlag
a Anschlag
Anschlag
a Anschlag
Erweiterung
Sensoreinrichtung
Sensor
Sensorteil
Sensorteil
Begrenzungselement Begrenzungselement
Axialweg
Axialweg
Last
Hub
Hub Arbeitsbereich

Claims

Patentansprüche
1. Spindelaktor (1) mit einem Gehäuse (7), einer an diesem verdrehbar angeordneten Gewindespindel (4), einer auf dieser verdrehbar und gegenüber dem Gehäuse (7) drehfest angeordneten Spindelmutter (9) sowie einem in dem Gehäuse (7) aufgenommenen und die Gewindespindel (4) antreibenden Elektromotor (8) mit einem Stator (6) und einem mit der Gewindespindel (4) fest verbundenen Rotor (5) sowie einer Sensoreinrichtung (25) zur Erfassung einer von der Spindelmutter (9) auf ein von dieser axial verlagertes Bauteil aufgebrachten Last, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (4) gegenüber dem Gehäuse (7) entgegen der Wirkung zumindest eines axial wirksamen Energiespeichers (18, 19) axial begrenzt verlagerbar gelagert ist und ein Axialweg (B1 , B2) der Gewindespindel (4) mittels der Sensoreinrichtung (25) erfasst wird.
2. Spindelaktor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Axialweg (B1 , B2) der Spindelmutter (9) und/oder der Gewindespindel (4) begrenzt ist.
3. Spindelaktor (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leistung des Elektromotors (8) bei durch die Sensoreinrichtung (25) ermitteltem Erreichen eines Anschlags (22, 23) begrenzt wird.
4. Spindelaktor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (4) mittels eines Wälzlagers (15) axial verlagerbar am Gehäuse (7) gelagert ist, wobei ein Innenring (16) des Wälzlagers (15) fest an der Gewindespindel (4) aufgenommen ist und ein Außenring (17) des Wälzlagers (15) zumindest in eine axiale Richtung entgegen der Wirkung des zumindest einen axial wirksamen Energiespeichers (18, 19) begrenzt verlagerbar ist.
5. Spindelaktor (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (17) zwischen zwei jeweils von zwischen zwei axialen Anschlägen (22, 22a, 23, 23a) verlagerbaren, von jeweils einem axial wirksamen Energiespeicher (18, 19) in Richtung des Außenrings (17) beaufschlagten Begrenzungselementen (29, 30) verlagerbar ist.
6. Spindelaktor (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (17) in eine Richtung axial entgegen der Wirkung eines axial wirksamen, sich gegen das Gehäuse (7) abstützenden Energiespeichers (18) und in entgegen gesetzte Richtung gegenüber einem begrenzt zwischen zwei axialen Anschlägen (23, 23a) des Gehäuses (7) axial begrenzt verlagerbaren, mittels eines axial wirksamen Energiespeichers (19) am Gehäuse (7) abgestützten Begrenzungselements (30) verlagerbar ist.
7. Spindelaktor (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) für den Außenring (17) in eine Richtung einen Anschlag bildet und der Außenring (17) in entgegen gesetzte Richtung gegenüber einem begrenzt zwischen zwei axialen Anschlägen (23, 23a) des Gehäuses (7) axial begrenzt verlagerbaren, mittels eines axial wirksamen Energiespeichers (19) am Gehäuse (7) abgestützten Begrenzungselements (30) verlagerbar ist.
8. Spindelaktor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (25) einen den Axialweg (B1 , B2) der Gewindespindel (4) analog erfassenden Sensor (26) mit einem an der Gewindespindel (4) und einem an dem Gehäuse (7) fest angeordneten Sensorteil (27, 28) aufweist, oder dass die Sensoreinrichtung (25) einen den Axialweg (B1 , B2) der Gewindespindel (4) digital erfassenden Sensor (26) mit einem an der Gewindespindel (4) und einem an dem Gehäuse (7) fest angeordneten Sensorteil (27, 28) aufweist.
9. Hydrostataktor (2) mit einem Spindelaktor (1 ) gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 und einem einen Nehmerzylinder mit Druck beaufschlagenden Geberzylinder (3), dessen Kolben (10) von der Spindelmutter (9) des Spindelaktors (1) axial verlagert wird.
10. Spindelaktor mit einem Gehäuse, einer an diesem verdrehbar angeordneten Gewindespindel, einer auf dieser verdrehbar und gegenüber dem Gehäuse drehfest angeordneten Spindelmutter sowie einem in dem Gehäuse aufgenommenen und die Gewindespindel antreibenden Elektromotor mit einem Stator und einem mit der Gewindespindel fest verbundenen Rotor sowie einer Sensoreinrichtung zur Erfassung einer von der Spindelmutter auf ein von dieser axial verlagertes Bauteil aufgebrachten Last, dadurch gekennzeichnet, dass axial wirksam zwischen der Gewindespindel und dem Gehäuse zumindest in eine Lastrichtung der Gewindespindel ein Piezo-Element angeordnet ist.
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