WO2018065003A1 - Hydrostatischer aktor mit axial verlagerbarem druckzylinder und kraftfahrzeugbaugruppe mit einem solchen hydrostatischen aktor - Google Patents

Hydrostatischer aktor mit axial verlagerbarem druckzylinder und kraftfahrzeugbaugruppe mit einem solchen hydrostatischen aktor Download PDF

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WO2018065003A1
WO2018065003A1 PCT/DE2017/100782 DE2017100782W WO2018065003A1 WO 2018065003 A1 WO2018065003 A1 WO 2018065003A1 DE 2017100782 W DE2017100782 W DE 2017100782W WO 2018065003 A1 WO2018065003 A1 WO 2018065003A1
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WO
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hydrostatic actuator
piston
pressure
pressure cylinder
housing
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PCT/DE2017/100782
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French (fr)
Inventor
Lászlo Mán
Lars Schumann
Peter Greb
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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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
    • F15B7/00—Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors
    • F15B7/06—Details
    • F15B7/08—Input units; Master units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T11/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator without power assistance or drive or where such assistance or drive is irrelevant
    • B60T11/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator without power assistance or drive or where such assistance or drive is irrelevant transmitting by fluid means, e.g. hydraulic
    • B60T11/16—Master control, e.g. master cylinders
    • 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
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • 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
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • F16D2025/081—Hydraulic devices that initiate movement of pistons in slave cylinders for actuating clutches, i.e. master cylinders

Definitions

  • the invention further relates to a motor vehicle assembly in which a
  • Actuator according to the invention is installed.
  • the invention is based on the objective to overcome the disadvantages of the prior art and in particular to disclose such a device that forms a compensation volume with low space requirement, the at a
  • the pressure cylinder has a proximal end section facing a piston drive unit and a distal end section lying opposite thereto, and that the at least one sniffer opening is arranged in the region of the distal end section.
  • the piston drive unit is formed approximately as the above-mentioned electric motor. The distal arrangement of the sniffer opening efficiently realizes the axial offset.
  • Pressure cylinder is formed and assumes the shape of an axially pointing pinnacle, further advantages.
  • a crenellated shape is understood to mean an incision into the printing cylinder wall which has a width in the circumferential direction and then extends in a tapering manner in the axial direction of the printing cylinder.
  • a spring preferably designed as a helical spring compression spring is arranged, which biases the impression cylinder in the direction in which the
  • the compensation volume of a volume in which components are arranged for the drive of the piston, separately and independently, preferably as a detachable component, is designed to one
  • the housing forms an excellent balance from the rest of the housing, through which a communication of the pressure chamber with the compensation volume for pressure equalization is enabled, unfold additional advantages.
  • the respective outlets form a fluid channel, which has such a ratio between diameter and length, that the hydraulic fluid is displaceable friction.
  • the pressure outlet and the equalizing outlet are each formed like a pedestal and point in opposite directions.
  • an additional seal such as in the form of an O-ring, is disposed between the housing and the impression cylinder, leakage effects between the equalization volume and the dock / engine compartment are avoided. This increases the protection against a harmful entry into the engine and gear compartment.
  • the motor vehicle assembly is configured such that the actuator relative to a horizontal plane of the
  • Motor vehicle assembly is arranged tilted such that the compensation outlet is located at the highest point of the pressure chamber. This ensures that bubbles which can form in the hydraulic fluid after a certain period of operation or in the case of refilling, can be efficiently removed via the sniffing process since they are already located directly at the sniffer opening. The reason for this is that the gas bubbles have a lower density than the hydraulic fluid and thus settle in the region of the highest point of the actuator.
  • the equalizing outlet which is formed near the sniffing opening, is at the highest point, a time-efficient replacement of the gas bubbles takes place in the case of a sniffing process. This lowers the needed
  • Seal such as an O-ring seals the distal area against the posterior / proximal area outside the impression cylinder.
  • the impression cylinder is also sprung in the direction of the distal area with a spring.
  • the housing has preferably in the distal region radially outward / upward an outlet to the expansion tank, the compensation outlet, on. Concentric and pointing in the opposite direction, a pressure outlet is provided.
  • the secondary seal seals the housing from the inside against the pressure cylinder when the pressure cylinder is displaced completely distally from the pressure spring, so that in this operating state there is no communication between the pressure chamber and the expansion tank / compensation volume.
  • the hydraulic fluid can be displaced from the pressure chamber to actuate the activation member.
  • the hydraulic fluid is passed through the pressure outlet to the outside.
  • a hydrostatic actuator according to the invention is presented.
  • This is preferably designed as a so-called modular clutch actuator, short MCA.
  • the actuator realizes a sniffer functionality, without flooding of the entire actuator / MCA with pressurized fluid / hydraulic fluid.
  • the piston of the actuator is coupled to the axially displaceable pressure cylinder.
  • the piston can displace the impression cylinder into a sniffer position by taking it with it during the procedure.
  • sniffer geometries such as holes, grooves and / or pinnacles, which connect the inner pressure space with a compensating volume / reservoir for sniffing, take effect. Otherwise, this connection is through a secondary seal, i. a for example. locally fixed
  • the pressure cylinder is biased in the sniffer position with a spring, so that an axial displacement of the piston initially an axial displacement of the
  • Pressure cylinder allows by the spring force, before the piston in the
  • the pressure cylinder encloses the pressure chamber and has a substantially cylindrical wall. It is open on one side and has on the other side a bottom with recess for about the spindle rod / piston. Furthermore, the wall of the printing cylinder engages axially in a connection region for the reservoir.
  • Fig. 1 an actuator according to the invention in a sectional view in a
  • FIG. 3 shows the actuator of FIG. 1 in a fully extended actuation position
  • Fig. 4 a perspective view of the printing cylinder according to the invention.
  • a hydrostatic actuator 1 is shown for a motor vehicle assembly.
  • a housing 2 surrounds an axially displaceable piston 3 for pressurizing a hydraulic fluid in a pressure chamber 4.
  • an unillustrated activation member of the hydraulic fluid can be actuated.
  • the components which are relevant for the actuation of the actuator 1, but are not at the core of this invention such as a spindle rod 15, a stator 16, a rotor 17, a planetary gear 18 and an electronics unit 19, as in the cited document WO 2015/149777 A1, which is hereby incorporated into this document, and are therefore not dealt with further here.
  • the sniffer openings 5 are closed or opened by a secondary seal 7 and accordingly release or block the connection between a compensating volume and the pressure chamber 5 via a pressure outlet 8.
  • Fig. 1 the components which are relevant for the actuation of the actuator 1, but are not at the core of this invention, such as a spindle rod 15, a stator 16, a rotor 17, a planetary gear 18 and an electronics unit 19, as in the cited document WO 2015/149777 A1, which is hereby incorporated into this document, and are therefore not dealt with further here.
  • the sniffer openings 5 are closed or opened by a secondary seal 7 and accordingly release or block the connection between a compensating volume
  • a primary seal 13 is arranged between the piston 3 and the pressure cylinder 4 and thus ensures a leak-free pressurization of the hydraulic fluid.
  • An O-ring 12 is connected in an in conjunction with FIG. 4 described in more detail O-ring groove 14 with the pressure cylinder 4 and seals the pressure cylinder 4 against the housing 2 to protect the drive components of the actuator 1.
  • Secondary seal 7 protrudes beyond the sniffer opening 5, so that no snooping operation via communication with the pressure outlet 8 is possible.
  • the piston 3 is here in the fully retracted state.
  • the activation member is accordingly unoperated and the pressure chamber 4 has an identical volume to the operating state shown in Fig. 1.
  • Fig. 3 the fully extended state of the actuator 1 is shown.
  • the piston is here fully extended in the direction distal to the pressure cylinder 6. Accordingly, the volume of the pressure chamber 4 is compressed to a minimum.
  • the hydraulic fluid was passed between the state shown in Fig. 2 and the state shown in Fig. 3 via a compensating outlet 10 to the activating member.
  • the printing cylinder 6 according to the invention is shown in a perspective view by itself.
  • a plurality of sniffer openings 5 are arranged uniformly distributed in the circumferential direction. These each have the shape of a pinnacle along the axial direction. This shape allows an efficient exchange between the pressure chamber 4 and the pressure outlet 8.
  • a vertex 1 1 represents the deepest incision of the respective sniffer opening 5.
  • the sniffer opening is chamfered, which also has a positive effect on the flow transition between the sniffer opening 5 and the pressure chamber 4 or the pressure outlet 8.
  • the previously described O-ring groove 14 forms a seat for the O-ring 12, which favors the reliable sealing of the drive components.
  • the number of sniffer openings 5, which are distributed over the circumference, can vary and be adapted to the respective use of the actuator 1. Furthermore, the shape of the sniffer opening 5 is not on the crenellated shape of Fig. 4th
  • a U-shape, a V-shape, a parabolic shape or even an angular sniffing openings also represent embodiments of the sniffer opening 5 according to the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Aktor (1) für eine Kraftfahrzeugbaugruppe, mit einem Gehäuse (2), das zusammen mit einem axial verschieblichen Kolben (3) zur Druckbeaufschlagung eines Hydraulikfluids einen Druckraum (4) ausbildet, der über eine Betätigungsleitung mit einem Aktivierungsorgan in Verbindung steht und der über zumindest eine Schnüffelöffnung (5), die wahlweise geöffnet oder geschlossen ist, dazu vorbereitet ist, mit einem Ausgleichsvolumen zum Volumenausgleich und zur Entlüftung zu kommunizieren, wobei der Kolben (3) mit einem axial verlagerbaren Druckzylinder (6) gekoppelt ist, dessen Axialbewegung ein selektives Öffnen oder Schließen der Schnüffelöffnung (5) bewirkt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Kraftfahrzeugbaugruppe, in der ein erfindungsgemäßer Aktor (1) verbaut ist.

Description

Hydrostatischer Aktor mit axial verlagerbarem Druckzylinder und
Kraftfahrzeugbaugruppe mit einem solchen hydrostatischen Aktor
Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Aktor für eine Kraftfahrzeugbaugruppe, mit einem Gehäuse, das zusammen mit einem axial verschieblichen Kolben zur
Druckbeaufschlagung eines Hydraulikfluids einen Druckraum ausbildet, der über eine Betätigungsleitung mit einem Aktivierungsorgan, wie einer Kupplung, einer Bremse oder einem Fensterheber, in Verbindung steht. Der Druckraum ist weiterhin über zumindest eine Schnüffelöffnung, die wahlweise, etwa von einer Dichtung, geöffnet oder geschlossen ist, dazu vorbereitet, mit einem Ausgleichsvolumen zum
Volumenausgleich und zur Entlüftung zu kommunizieren.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kraftfahrzeugbaugruppe, in der ein
erfindungsgemäßer Aktor verbaut ist.
Gattungsgemäße Aktoren und Kraftfahrzeugbaugruppen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart die internationale Patentanmeldung WO 2015/1 17612 A1 einen hydrostatischen Aktor mit einem axial verlagerbaren Kolben. Die
Axialbewegung des Kolbens wird von einer Spindelstange hervorgerufen, die über ein Planetengetriebe von einem Elektromotor angetrieben ist. Hierbei ist die
Spindelstange im Inneren des Elektromotors angeordnet, was sich positiv auf den Bauraumbedarf des Aktors auswirkt. In gattungsgemäßen Aktoren sind sogenannte Schnüffelvorgänge, also Fluidaustauschvorgänge nötig, um unerwünschte Effekte auszugleichen, die die Steuerbarkeit des Aktors beeinträchtigen. Als Beispiele für unerwünschte Effekte seien die Bildung von Gasbläschen im Hydraulikfluid, eine thermische Ausdehnung des Hydraulikfluids aufgeführt. Als Ausgleichsvolumen wird in dem vorstehend genannten Dokument der Raum verwendet, in dem der Elektromotor und das Planetengetriebe angeordnet sind. Ein weiteres relevantes Dokument stellt die internationale Patentanmeldung WO 2015/149777 A1 dar. Diese offenbart einen Betätigungsaktuator mit einem
Gehäuseinnenraum, in welchem ein Antriebsmotor und eine Kolben-Zylinder-Einheit und ein Druckmittelreservoir angeordnet sind. Das Druckmittelreservoir ist hierbei, um den Gehäuseinnenraum möglichst platzsparend anzuordnen, derart gestaltet, dass ein Schnüffelvorgang zur Flutung des Antriebsmotors führt.
Auch die deutsche Patentanmeldung DE 10 2013 204 561 A1 ist auf dem
erfindungsgemäßen technischen Gebiet anzusiedeln. Diese ist auf eine
Dichtungsanordnung gerichtet, die einen Kolben, der in einem Betätigungszylinder einer Hydraulikbetätigungsanordnung axial verschieblich angeordnet ist, gegenüber einer Zylinderwand abdichtet. Eine Bewegungsdichtlippe ist hierbei mit solchen Axialnuten versehen, dass ein Kanal geschaffen ist, welcher die Axialnuten der Dichtlippe fluidisch miteinander verbindet, um eine Fluidkommunikation zwischen verschieden Bereichen um die Dichtung herum zu ermöglichen.
Weiterhin offenbart die deutsche Patentanmeldung DE 195 23 215 A1 einen
Geberzylinder, in dem ein von einer Kolbenstange axial verschieblicher Kolben angeordnet ist, um eine Druckbeaufschlagung einer Hydraulikstrecke hervorzurufen. Für die Durchführung eines Schnüffelvorgangs ist in dem Zylinder ein Anschluss vorgesehen, über den eine Kommunikation mit einem Hydraulikraum ermöglicht ist. Damit jene Kommunikation stattfindet, wird der Kolben in eine solche Position verschoben, dass Einschnürungen im Kolben einen Schnüffelpfad freigeben.
Nachteilig am Stand der Technik ist, dass unter der Zielsetzung der
Bauraumoptimierung eine Sekundärdichtung zwischen dem Druckraum und dem Ausgleichsvolumen wegfällt. Dies zieht den vorstehend beschriebenen Effekt nach sich, dass das Hydraulikfluid im Falle eines Schnüffelvorgangs den Motor- und Getrieberaum flutet. Insbesondere dann, wenn das Hydraulikfluid bspw. als eine Bremsflüssigkeit ausgebildet ist, welches geringe Schmiereigenschaften und/oder erhöhte korrosive Eigenschaften aufweist, sind die Mechanikkomponenten im Motor- und Getrieberaum einem schädlichen Einfluss ausgesetzt. Dies wirkt sich negativ auf die Lebensdauer sowie die Zuverlässigkeit der Aktors und der gesamten Kraftfahrzeugbaugruppe aus. Auch sonst negativ auftretender Verschleiß oder Abrieb aus dem Getriebe, bspw. bei verlagerten Eisenspänen, wird nun vermieden.
Die Vorrichtungen aus dem Stand der Technik, die wiederum Sekundärdichtungen unter anderem zum Abdichten des Ausgleichsvolumens aufweisen, bedürfen eines solch hohen Bauraums, dass sie sich nicht für neuartige, modulare Aktoren in kompakten Antriebseinheiten eignen.
Somit liegt der Erfindung die Zielsetzung zu Grunde, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben und insbesondere eine solche Vorrichtung zu offenbaren, die bei geringem Bauraumbedarf ein Ausgleichsvolumen ausbildet, das bei einem
Schnüffelvorgang den Motor- und Getrieberaum unbeflutet belässt. Unter dem Motor- und Getrieberaum ist hierbei der Raum zu verstehen, in dem der Elektromotor und das Planetengetriebe angeordnet sind, die eine Axialbewegung des Kolbens hervorrufen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kolben mit einem axial verlagerbaren Druckzylinder gekoppelt ist, dessen Axialbewegung ein selektives Öffnen oder Schließen der Schnüffelöffnung bewirkt. Der Druckzylinder, der auch als Druckkammer zu bezeichnen ist, bewirkt also einen axialen Versatz des
Schnüffelpfades weg von dem Motor- und Getrieberaum. Somit ist, unter Beibehaltung des optimierten Bauraums, eine Flutung und somit eine Schädigung der
Mechanikkomponenten vermieden.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche und werden nachfolgend näher erläutert. So ist es vorteilhaft, wenn der Druckzylinder einen einer Kolbenantriebseinheit zugewandten, proximalen Endabschnitt und einen demgegenüber liegenden distalen Endabschnitt aufweist und dass die zumindest eine Schnüffelöffnung im Bereich des distalen Endabschnitts angeordnet ist. Die Kolbenantriebseinheit ist etwa als der vorstehend erwähnte Elektromotor ausgebildet. Durch die distale Anordnung der Schnüffelöffnung wird der axiale Versatz effizient realisiert.
Insbesondere dann, wenn die zumindest eine Schnüffelöffnung von dem
Druckzylinder ausgebildet ist und die Form einer in Axialrichtung zeigenden Zinne annimmt, folgen weitere Vorteile. Unter einer Zinnenform wird hierbei ein Einschnitt in die Druckzylinderwand verstanden, der eine Breite in Umfangsrichtung aufweist und sich dann in der Axialrichtung des Druckzylinders zuspitzend erstreckt. Somit wird eine Kommunikation zwischen dem Ausgleichsvolumen und dem Druckraum
platzsparend und geometrisch klar definiert ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen dem Kolben und dem Druckzylinder eine mit dem Kolben bewegliche Primärdichtung angeordnet, und eine weitere Dichtung, die das selektive Öffnen und Verschließen der Schnüffelöffnung vornimmt, ist als eine beispielsweise lokal feststehende Sekundärdichtung
ausgestaltet. Durch die Anordnung einer zusätzlichen Dichtung, nämlich der
Sekundärdichtung, wird somit erfindungsgemäß sichergestellt, dass das
Ausgleichsvolumen in den Betriebsstadien, in denen kein Schnüffelvorgang stattfindet, effektiv gegenüber dem Druckraum abgedichtet ist. Natürlich ist es auch möglich eine Relativumkehr dergestalt zu realisieren, dass die Dichtung mit dem Kolben
mitbeweglich gelagert ist.
Sobald zwischen dem Druckzylinder und einem statischen und/oder gehäusefesten Bauteil eine Feder, vorzugsweise eine als Schraubenfeder ausgestaltete Druckfeder, angeordnet ist, die den Druckzylinder in die Richtung vorspannt, in der die
Schnüffelöffnung verschlossen ist, ist gewährleistet, dass der Druckzylinder unabhängig vom Hydraul ikfluid eine vorbestimmte Position einnimmt. In dieser Position ist die Schnüffelöffnung vorzugsweise von der Sekundärdichtung
verschlossen, weshalb in einem unbetätigten Ausgangsstadium keine Kommunikation zwischen dem Ausgleichsvolumen und dem Druckraum stattfindet. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und vermeidet eine unerwünschte Leckage.
Es ist zudem vorteilhaft, wenn das Ausgleichsvolumen von einem Volumen, in dem Komponenten für den Antrieb des Kolbens angeordnet sind, separat und unabhängig, vorzugsweise als abnehmbare Komponente, ausgestaltet ist, um einen
Volumenausgleich und/oder eine Entlüftung ohne eine Flutung des Motorraums zu realisieren. Weiterhin ermöglicht diese Ausgestaltung die geometrische,
bauraumoptimierte Gestaltung der jeweiligen Volumina auf ihre Anwendungsgebiete angepasst. Zusätzlich ist dem erfindungsgemäßen Ziel der Schonung der
Antriebskomponenten bei zeitgleich geringem Bauraumbedarf Folge geleistet.
Insbesondere dann, wenn das Gehäuse einen vom restlichen Gehäuse
hervorragenden Druckabgang ausbildet, durch den eine Kommunikation des
Druckraums mit dem Aktivierungsorgan ermöglicht ist, und wenn das Gehäuse einen vom restlichen Gehäuse hervorragenden Ausgleichsabgang ausbildet, durch den eine Kommunikation des Druckraums mit dem Ausgleichsvolumen zum Druckausgleich ermöglicht ist, entfalten sich zusätzliche Vorteile. So bilden die jeweiligen Abgänge einen Fluidkanal aus, der ein solches Verhältnis zwischen Durchmesser und Länge aufweist, dass das Hydraulikfluid reibungsarm verschiebbar ist. Durch die
hervorstehende / hervorragende Ausgestaltung der jeweiligen Abgänge ist zudem eine bauraumoptimierte Gestaltung realisiert, da im Inneren des Gehäuses kein zusätzlicher Bauraum beansprucht ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der Druckabgang und der Ausgleichsabgang jeweils sockelartig ausgebildet und weisen in entgegengesetzte Richtungen. Somit ist eine Anordnung des Ausgleichsvolumens in einem anderen Bereich der Fahrzeugbaugruppe als das Aktivierungsorgan erleichtert, was wiederum Bauraumvorteile bewirkt. Weiterhin ist mittels der separaten Abgänge, die auch als Anschlüsse ausgestaltet sein können, eine einfache Montage des Aktors
gewährleistet.
Sobald zwischen dem Gehäuse und dem Druckzylinder eine zusätzliche Dichtung, etwa in Form eines O-Rings, angeordnet ist, werden Leckageeffekte zwischen dem Ausgleichsvolumen und dem Tocken-/Motorraum vermieden. Dies erhöht den Schutz vor einem schädlichen Eintrag in den Motor- und Getrieberaum.
Die Erfindung ist ebenfalls auf eine Kraftfahrzeugbaugruppe mit einem
erfindungsgemäßen hydrostatischen Aktor. Hierbei ist die Kraftfahrzeugbaugruppe derart ausgestaltet, dass der Aktor relativ zu einer Horizontalebene der
Kraftfahrzeugbaugruppe derart verkippt angeordnet ist, dass der Ausgleichsabgang am höchsten Punkt des Druckraums angeordnet ist. Dies stellt sicher, dass sich Bläschen, die sich im Hydraulikfluid nach einer gewissen Betriebszeit bilden können oder bei einer Neubefüllung, effizient über den Schnüffelvorgang abgeführt werden, da sie sich bereits direkt an der Schnüffelöffnung befinden. Der Grund hierfür ist, dass die Gas-Bläschen eine geringere Dichte aufweisen als das Hydraulikfluid und sich somit im Bereich des höchsten Punkts des Aktors ansiedeln. Dadurch, dass in einer vorteilhaften Ausführungsform der Ausgleichsabgang, der nahe der Schnüffelöffnung ausgebildet ist, am höchsten Punkt ist, finden im Falle eines Schnüffelvorgangs ein zeiteffizienter Austausch der Gas-Bläschen statt. Dies senkt die benötigte
Schnüffeldauer und vermeidet auch eingeschlossene Gasbläschen.
Ebenso vorteilhaft ist es, wenn der Druckzylinder des Aktors am distalen Ende in seiner Materialdicke abnehmend ausgestaltet ist. Somit ist eine sanfte Kopplung zwischen dem Druckzylinder und der Sekundärdichtung sichergestellt, was deren Lebensdauer erhöht. Ferner wird eine Wellung oder ein Faltenwurf im kalten Zustand, mit nachfolgender Leckage, ausgeschlossen. In anderen Worten kann gesagt werden, dass der Druckzylinder erfindungsgemäß axial verschieblich in seinem Gehäuse angeordnet ist. Der vordere / distale Bereich des Druckzylinders weist hierbei vorzugsweise zumindest eine zinnenartige
Schnüffelöffnung auf. Eine zur Primär- und zur Sekundärdichtung zusätzliche
Dichtung, etwa ein O-Ring, dichtet den distalen Bereich gegen den hinteren / proximalen Bereich außerhalb des Druckzylinders ab. Der Druckzylinder ist darüber hinaus mit einer Feder in die Richtung des distalen Bereichs angefedert /
vorgespannt. Hierbei ist die Federkraft ausreichend hoch, um die Reibkraft, die aus der zusätzlichen Dichtung und der Primärdichtung resultiert, sicher überwinden zu können.
Das Gehäuse weist vorzugsweise im distalen Bereich nach radial außen/oben einen Abgang zum Ausgleichsbehälter, den Ausgleichsabgang, auf. Konzentrisch und in die entgegengesetzte Richtung zeigend ist ein Druckabgang vorgesehen. Die
Sekundärdichtung dichtet das Gehäuse von innen gegen den Druckzylinder ab, wenn der Druckzylinder von der Druckfeder vollständig Richtung distal verlagert ist, sodass in diesem Betriebszustand keine Kommunikation zwischen dem Druckraum und dem Ausgleichsbehälter / Ausgleichsvolumen stattfindet. Durch das axiale Verlagern der Primärdichtung kann hierbei das Hydraulikfluid aus dem Druckraum verdrängt werden, um das Aktivierungsorgan zu betätigen. Hierfür wird das Hydraulikfluid durch den Druckabgang nach außen geleitet.
Wird die Primärdichtung über die Stellung des maximalen Druckraumvolumens hinaus nach proximal verlagert, so nimmt sie gegen die Kraft der Druckfeder den
Druckzylinder mit. Die zumindest eine Schnüffelöffnung wird somit über die
Sekundärdichtung gezogen, so dass eine Verbindung / Kommunikation zwischen dem Druckraum und dem Ausgleichsabgang und somit dem Ausgleichsvolumen entsteht.
Um weiterhin eine effiziente Entlüftung des Druckmittels gewährleisten zu können, also einen Schnüffelvorgang in Gang zu setzen, wird der Aktor in der
Kraftfahrzeugbaugruppe erfindungsgemäß so verkippt verbaut, dass der Schnüffelabgang sich am höchsten Punkt das Druckraums befindet, wodurch
Luftblasen auf kurzem Wege aufsteigen und in den Ausgleichsbehälter entweichen können.
Zusammenfassend ist erfindungsgemäß ein hydrostatischer Aktor vorgestellt. Dieser ist vorzugsweise als sogenannter modular clutch actuator, kurz MCA, ausgestaltet. Erfindungsgemäß realisiert der Aktor eine Schnüffelfunktionalität, ohne dass eine Flutung des gesamten Aktors / MCAs mit Druckfluid / Hydraulikfluid zu erfolgen hat.
Hierzu wird der Kolben des Aktors mit dem axial verlagerbaren Druckzylinder gekoppelt. Der Kolben kann den Druckzylinder indem er ihn beim Verfahren mitnimmt in eine Schnüffelposition verlagern. In dieser Position werden Schnüffelgeometrien, etwa Löcher, Nuten und/oder Zinnen wirksam, die den inneren Druckraum mit einem Ausgleichsvolumen / Reservoir zum Schnüffeln verbinden. Ansonsten ist diese Verbindung durch eine Sekundärdichtung, d.h. eine bspw. lokal feststehende
Dichtung, verschlossen.
Der Druckzylinder ist in der Schnüffelposition mit einer Feder vorgespannt, so dass eine axiale Verlagerung des Kolbens zunächst eine axiale Verlagerung des
Druckzylinders durch die Federkraft ermöglicht, bevor sich der Kolben im
Druckzylinder verlagert. Ein Druck kann hierbei schon während des gesamten
Verfahrwegs des Kolbens aufgebaut werden.
Der Druckzylinder umschließt den Druckraum und weist eine im Wesentlichen zylindrische Wandung auf. Er ist einseitig offen und weist auf der anderen Seite einen Boden mit Aussparung etwa für die Spindelstange / den Kolben auf. Weiterhin greift die Wandung des Druckzylinders axial in einen Verbindungsbereich für das Reservoir ein. Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Diese zeigen:
Fig. 1 : einen erfindungsgemäßen Aktor in einer Schnittansicht in einer
Schnüffelposition;
Fig. 2: den Aktor aus Fig. 1 in einer voll eingefahrenen Betätigungsstellung;
Fig. 3: den Aktor aus Fig. 1 in einer voll ausgefahrenen Betätigungsstellung; und
Fig. 4: eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Druckzylinders.
Die Zeichnungen sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die einzelnen Elemente können untereinander ausgetauscht werden.
In Fig. 1 ist ein hydrostatischer Aktor 1 für eine Kraftfahrzeugbaugruppe dargestellt. Ein Gehäuse 2 umgibt einen axial verschieblichen Kolben 3 zur Druckbeaufschlagung eines Hydraulikfluids in einem Druckraum 4. Über eine Kopplung des Druckraums 4 mit einer Betätigungsleitung ist ein nicht dargestelltes Aktivierungsorgan von dem Hydraulikfluid betätigbar. Um einen Schnüffelvorgang zu realisieren, sind
Schnüffelöffnungen 5 in einem axial verlagerbaren Druckzylinder 6 angeordnet.
Die Komponenten, die für die Betätigung des Aktors 1 maßgeblich sind, jedoch nicht im Kern dieser Erfindung stehen, etwa eine Spindelstange 15, ein Stator 16, ein Rotor 17, ein Planetenrad 18 und eine Elektronikeinheit 19, sind etwa in dem eingangs zitierten Dokument WO 2015/149777 A1 beschrieben, das hiermit als in dieses Dokument integriert gilt, und seien deshalb an dieser Stelle nicht weiter behandelt. Je nach axialer Stellung des Druckzylinders 6 sind die Schnüffelöffnungen 5 von einer Sekundärdichtung 7 verschlossen oder geöffnet und geben dementsprechend die Verbindung zwischen einem Ausgleichsvolumen und dem Druckraum 5 über einen Druckabgang 8 frei oder blockieren diese. In dem in Fig. 1 dargestellten
Betriebsstadium ist der Druckzylinder 6 von dem Kolben 3 derart gegen die
Vorspannkraft einer Feder 9 vorgespannt, dass eine Kommunikation durch die
Schnüffelöffnungen 5 ermöglicht ist. Es ist also der Schnüffelvorgang dargestellt.
Neben der Sekundärdichtung 7, die gehäusefest angeordnet ist, sind zwei weitere Dichtungseinheiten erfindungsgemäß von Bedeutung. Eine Primärdichtung 13 ist zwischen dem Kolben 3 und dem Druckzylinder 4 angeordnet und sorgt somit für eine leckagefreie Druckbeaufschlagung des Hydraulikfluids. Ein O-Ring 12 ist in einer im Zusammenhang mit Fig. 4 näher beschriebenen O-Ringnut 14 mit dem Druckzylinder 4 verbunden und dichtet den Druckzylinder 4 gegen das Gehäuse 2 ab, um die Antriebskomponenten des Aktors 1 zu schützen.
Dem Betriebszustand in Fig. 1 steht das in Fig. 2 dargestellte Betriebsstadium gegenüber. Hier spannt die Feder 9 den Druckzylinder 6 derart vor, dass die
Sekundärdichtung 7 über die Schnüffelöffnung 5 ragt, sodass kein Schnüffelvorgang über eine Kommunikation mit dem Druckabgang 8 möglich ist.
Der Kolben 3 ist hierbei im voll eingefahrenen Zustand. Das Aktivierungsorgan ist dementsprechend unbetätigt und der Druckraum 4 weist ein identisches Volumen zu dem in Fig. 1 dargestellten Betriebszustand dar.
In Fig. 3 ist der voll ausgefahrene Zustand des Aktors 1 dargestellt. Der Kolben ist hier voll in Richtung distal des Druckzylinders 6 ausgefahren. Dementsprechend ist das Volumen des Druckraums 4 auf ein Minimum zusammengestaucht. Das Hydraulikfluid wurde zwischen dem Zustand, der in Fig. 2 dargestellt ist, und dem Zustand, der in Fig. 3 dargestellt ist, über einen Ausgleichsabgang 10 an das Aktivierungsorgan weitergegeben. In Fig. 4 ist der erfindungsgemäße Druckzylinder 6 in einer perspektivischen Ansicht für sich allein dargestellt. Am distalen Ende sind in Umfangsrichtung gleichverteilt mehrere Schnüffelöffnungen 5 angeordnet. Diese weisen entlang der Axialrichtung jeweils die Form einer Zinne auf. Diese Form ermöglicht einen effizienten Austausch zwischen dem Druckraum 4 und dem Druckabgang 8.
Ein Scheitelpunkt 1 1 stellt den tiefsten Einschnitt der jeweiligen Schnüffelöffnung 5 dar. Um scharfe Kanten zu vermeiden ist die Schnüffelöffnung abgefast, was sich auch positiv auf den Strömungsübergang zwischen der Schnüffelöffnung 5 und dem Druckraum 4 bzw. dem Druckabgang 8 auswirkt. Die zuvor beschriebene O-Ringnut 14 bildet einen Sitz für den O-Ring 12 aus, was die zuverlässige Abdichtung der Antriebskomponenten begünstigt.
Die Anzahl der Schnüffelöffnungen 5, die über den Umfang verteilt sind, kann variieren und auf den jeweiligen Einsatz des Aktors 1 angepasst werden. Weiterhin ist die Form der Schnüffelöffnung 5 nicht auf die zinnenartige Form aus Fig. 4
beschränkt. Eine U-Form, eine V-Form, eine Parabelform oder auch eine kantige Schnüffelöffnungen stellen ebenfalls Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schnüffelöffnung 5 dar.
Bezugszeichenliste hydrostatischer Aktor
Gehäuse
Kolben
Druckraum
Schnüffelöffnung
Druckzylinder
Sekundärdichtung
Druckabgang
Feder
Ausgleichsabgang
Scheitelpunkt
O-Ring
Primärdichtung
O-Ringnut
Spindelstange
Stator
Rotor
Planetenrad
Elektronikeinheit

Claims

Patentansprüche
1 . Hydrostatischer Aktor (1 ) für eine Kraftfahrzeugbaugruppe, mit einem Gehäuse (2), das zusammen mit einem axial verschieblichen Kolben (3) zur
Druckbeaufschlagung eines Hydraulikfluids einen Druckraum (4) ausbildet, der über eine Betätigungsleitung mit einem Aktivierungsorgan in Verbindung steht und der über zumindest eine Schnüffelöffnung (5), die wahlweise geöffnet oder geschlossen ist, dazu vorbereitet ist, mit einem Ausgleichsvolumen zum
Volumenausgleich und zur Entlüftung zu kommunizieren, dadurch
gekennzeichnet, dass der Kolben (3) mit einem axial verlagerbaren
Druckzylinder (6) gekoppelt ist, dessen Axialbewegung ein selektives Öffnen oder Schließen der Schnüffelöffnung (5) bewirkt.
2. Hydrostatischer Aktor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Druckzylinder (6) einen einer Kolbenantriebseinheit zugewandten, proximalen Endabschnitt und einen demgegenüber liegenden distalen Endabschnitt aufweist und dass die zumindest eine Schnüffelöffnung (5) im Bereich des distalen Endabschnitts angeordnet ist.
3. Hydrostatischer Aktor (1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schnüffelöffnung (5) von dem
Druckzylinder (6) ausgebildet ist und die Form einer in Axialrichtung zeigenden Zinne annimmt.
4. Hydrostatischer Aktor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kolben (3) und dem Druckzylinder (6) eine mit dem Kolben bewegliche Primärdichtung (13) angeordnet ist, und dass eine Dichtung, die das selektive Öffnen und Verschließen der Schnüffelöffnung (5) vornimmt, als eine lokal feststehende Sekundärdichtung (7) ausgestaltet ist.
5. Hydrostatischer Aktor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckzylinder (6) und einem statischen und/oder gehäusefesten Bauteil eine Feder (9) angeordnet ist, die den Druckzylinder (6) in die Richtung vorspannt, in der die Schnüffelöffnung (5) verschlossen ist.
6. Hydrostatischer Aktor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsvolumen von einem Volumen, in dem Komponenten für den Antrieb des Kolbens (3) angeordnet sind, separat und unabhängig ausgestaltet ist.
7. Hydrostatischer Aktor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen vom restlichen Gehäuse hervorragenden Druckabgang (8) ausbildet, durch den eine Kommunikation des Druckraums (4) mit dem Aktivierungsorgan ermöglicht ist, und dass das
Gehäuse (2) einen vom restlichen Gehäuse hervorragenden Ausgleichsabgang (10) ausbildet, durch den eine Kommunikation des Druckraums (4) mit dem Ausgleichsvolumen zum Druckausgleich ermöglicht ist.
8. Hydrostatischer Aktor (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabgang (8) und der Ausgleichsabgang (10) jeweils sockelartig ausgebildet sind und in entgegengesetzte Richtungen weisen.
9. Hydrostatischer Aktor (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (2) und dem Druckzylinder (6) eine zusätzliche Dichtung (12) angeordnet ist.
10. Kraftfahrzeugbaugruppe mit einem hydrostatischen Aktor (1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (1 ) relativ zu einer Horizontalebene der Kraftfahrzeugbaugruppe derart verkippt angeordnet ist, dass der Ausgleichsabgang (10) am höchsten Punkt des Druckraums (4) angeordnet ist.
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