WO2024067906A1 - Actuator for providing a fluid flow and a further actuating function - Google Patents

Actuator for providing a fluid flow and a further actuating function Download PDF

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WO2024067906A1
WO2024067906A1 PCT/DE2023/100634 DE2023100634W WO2024067906A1 WO 2024067906 A1 WO2024067906 A1 WO 2024067906A1 DE 2023100634 W DE2023100634 W DE 2023100634W WO 2024067906 A1 WO2024067906 A1 WO 2024067906A1
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WO
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freewheel
actuator
output shaft
rotation
rotor
Prior art date
Application number
PCT/DE2023/100634
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German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Greb
Laszlo Man
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & 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
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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
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/34—Locking or disabling mechanisms
    • F16H63/3416—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission
    • F16H63/3441—Parking locks engaging axially
    • 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
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/0021—Generation or control of line pressure
    • F16H61/0025—Supply of control fluid; Pumps therefore
    • F16H61/0031—Supply of control fluid; Pumps therefore using auxiliary pumps, e.g. pump driven by a different power source than the engine
    • 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
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/34—Locking or disabling mechanisms
    • F16H63/3416—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission

Definitions

  • the present invention relates to an actuator for providing a fluid flow for cooling and/or lubrication as well as an additional actuation function with only one electric motor drive and no other active switching elements.
  • an actuator for clutch actuation with a motor module and an actuation module is known, which can be a mechanical module or a hydraulic module.
  • an electric pump actuator for actuating a parking lock with a hydraulic, double-acting cylinder-piston unit is known. What the two patents have in common is that the actuators used are only designed to provide a fluid flow. Consequently, the actuators known from the prior art only provide cooling or lubrication or hydraulic pressure.
  • the present invention is based on the object of at least partially overcoming the disadvantages known from the prior art and in particular of providing an actuator which, in addition to providing a fluid flow, provides an actuating function purely mechanically in order to avoid hydraulic losses and for reasons of robustness and which can be adapted to the requirements of different tasks by varying the properties of the actuating function of simple components.
  • the actuator according to the invention with a further actuation function comprises an electromotive drive accommodated in an actuator housing, with a stator and a drive rotor rotatable about an axis of rotation, and a fluid delivery device, wherein a delivery rotor of the fluid delivery device is connected in a rotationally fixed manner to the drive rotor, an eccentric via a first freewheel is arranged on a drive shaft coaxial to the axis of rotation and connected to the conveyor rotor, with a freewheel lever being mounted indirectly via a second freewheel on an output shaft, the eccentric at least indirectly stimulating the freewheel lever to an oscillating movement in the circumferential direction of the output shaft, and thereby driven linear actuating element and / or a rotationally driven actuating element is guided out of the actuator housing.
  • first”, “second”, ...) primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or order of these objects, sizes or prescribe processes to each other. If a dependency and/or sequence is required, this is explicitly stated here or it will be obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment.
  • a freewheel also called an overrunning clutch, is a clutch that only works in one direction of rotation.
  • a freewheel can only transmit torque in one direction of rotation. If the direction of rotation is reversed or if the speed of the part that is actually being driven is greater than that of the driving part, the connection is automatically released.
  • the linearly driven actuating element is an actuating plunger and the rotationally driven actuating element is the output shaft.
  • the output shaft can be mounted indirectly on the actuator housing via a third freewheel.
  • the actuator housing preferably comprises a base body, a first cover-like housing body and a second cover-like housing body.
  • the base body of the actuator housing has a pot-like shape and includes a receiving space for the electric motor drive.
  • the first and second lid-like base bodies per are each attached opposite to each other on the cup-shaped ends of the base body.
  • the first cover-like housing base body has a first hydraulic connection and the second cover-like housing base body has a second hydraulic connection.
  • a fluid delivery device can be a turbomachine or a positive displacement machine (pump).
  • the delivery rotor of the fluid delivery device is connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft arranged coaxially to the axis of rotation. Consequently, the drive shaft is at least indirectly connected to the drive rotor in a rotationally fixed manner.
  • the eccentric or a cam is connected to the drive shaft via the first freewheel.
  • an axially displaceable and oscillating push rod rests with a first end on the peripheral surface of the eccentric and is arranged with the other end on the freewheel lever.
  • the push rod can preferably be arranged orthogonally to the axis of rotation, alternatively an oblique orientation of the push rod relative to the axis of rotation is also preferred.
  • the eccentric transmits a linearly oscillating stroke to the freewheel lever, which is arranged indirectly and coaxially on the output shaft via the axially displaceably mounted push rod running radially on it. Due to the first freewheel, the output shaft is driven via the push rod and the freewheel lever only in a first direction of rotation of the drive shaft or of the electric motor drive. In a second direction of rotation, the first freewheel is overtaken, so that only the fluid delivery device is driven, whereby only the cooling or lubricating function is realized.
  • the second freewheel is arranged in the center of rotation of the freewheel lever between the freewheel lever and the output shaft.
  • the freewheel lever and the second freewheel thus carry out an oscillating rotary movement of the freewheel lever around the output shaft, whereby this rotary movement is transmitted intermittently to the output shaft exclusively in a first actuation direction due to the second freewheel.
  • the output shaft is in turn supported via the preferably third freewheel on the actuator housing, in particular on the second cover-like housing body. This means that the output shaft is secured against rotation in the opposite direction to the actuation direction by the third freewheel during the return stroke of the second freewheel, triggered by a return stroke of the push rod.
  • the output shaft is preferably guided out of the actuator housing at least at one end.
  • a seal is provided between the actuator housing and the output shaft.
  • the angle of rotation of the output shaft is detected directly or indirectly by a sensor, wherein the sensor also preferably controls the electric motor drive via electronic components, so that the electric motor drive can be activated or deactivated depending on the rotation of the output shaft.
  • the sensor preferably detects the angle of rotation of the output shaft directly.
  • the angle of rotation of the output shaft can also be detected indirectly, in which the sensor determines the adjustment of other components connected to the output shaft, wherein these values are converted into an angle of rotation of the output shaft by the electronic components.
  • a fourth freewheel is arranged between the conveyor rotor and the drive shaft, the fourth freewheel being mounted in the opposite direction of action as the first freewheel.
  • the fluid delivery device is therefore not driven during the actuation function of the output shaft.
  • the radial surface of the eccentric and the contact surface of the end of the push rod resting on it are designed to be particularly low-friction.
  • a particularly low-friction surface is characterized by a high level of smoothness, i.e. a surface with few elevations.
  • the term low-friction is preferably understood to mean that the material pairing of the radial surface of the eccentric and the contact surface of the end of the push rod resting on this end has a coefficient of sliding friction of less than 0.12. Reducing the friction in the contact area between the push rod and the eccentric leads to a reduction in friction losses as well as an increase in the life expectancy of both Components.
  • the eccentric preferably has a higher hardness than the push rod, since material loss can be better compensated for by moving the push rod forward without impairing the function of the device or reducing the axial displacement of the push rod.
  • the first freewheel and/or the second freewheel and/or the third freewheel and/or the fourth freewheel are preferably identical in construction. A standardization of the freewheels leads to cheaper procurement costs or manufacturing costs, which means that the actuator can be manufactured more cost-effectively.
  • a return spring which counteracts the axial and oscillating movement of the push rod and the freewheel lever in the direction facing away from the axis of rotation is preferably provided.
  • the return spring acts directly on the freewheel lever so that the return stroke of the freewheel lever is carried out safely in the freewheel direction, i.e. opposite to the actuation direction of the second freewheel, and the push rod is permanently held in contact with the eccentric or the cam.
  • the return spring is supported with one end on the actuator housing, more precisely on the second cover-like housing base body, and with the other end on the freewheel lever.
  • Fig. 1 a longitudinal section of an actuator known from the prior art
  • Fig. 2 a schematic representation of an example of a modular actuator
  • Fig. 3 a schematic representation of the example of an actuator for additional actuation of a parking brake
  • Fig. 4 a schematic sectional view of the example of a modular actuator for additional actuation of a parking brake according to Figure 3.
  • a modular actuator 1 with an actuator housing 2 is known from the prior art.
  • the actuator housing 2 includes a cup-like housing base body 3.
  • the cup-like housing base body 3 includes a receiving space for an electric motor drive 5.
  • the electric motor drive 5 comprises a stator 6, in which a drive rotor 7 is rotatably arranged.
  • the electric motor drive 5 is controlled via an electronic module 8.
  • the electronic module 8 includes a circuit board 9 with different electronic components 10.
  • the circuit board 9 is arranged within a first cover-like housing body 4, which has an electrical connection 13.
  • the first lid-like housing body 4 is attached to the pot-like housing base body 3 from the left with the circuit board 9 and the electronic components 10 in Figure 1.
  • the modular actuator 1 also comprises a hydraulic module 25 with a fluid conveying device 18.
  • the fluid conveying device 18 comprises a propeller-like or screw-like conveying rotor 19.
  • the fluid conveying device 18 is designed as a turbomachine.
  • the conveying rotor 19, which can also be referred to as a pump wheel when a pump is used as the fluid conveying device, is essentially arranged within the drive rotor 7.
  • the conveying rotor 19 is connected to the drive rotor 7 in a rotationally fixed manner.
  • the conveying rotor 19 is thus driven via the drive rotor 7.
  • An existing bearing of the drive rotor 7 is used for the conveying rotor 19.
  • a separate bearing of the conveying rotor 19 is not required.
  • the electric motor drive 5 further comprises a ring magnet 20.
  • the ring magnet 20 is arranged in Figure 1 in an axial direction between the circuit board 9 and the conveyor rotor 19 of the fluid conveying device 18.
  • the stator 6 of the electric motor drive 5 comprises a stator overmolding 21.
  • the stator overmolding 21 comprises a tubular extension 22 which extends from the stator 6 to the left in Figure 1 through a corresponding through hole in the circuit board 9.
  • the term axial refers to a rotation axis 23 of the drive rotor 7 of the electric motor drive 5.
  • the rotation axis 23 of the drive rotor 7 advantageously coincides with a flow direction 27 of a flow channel 26.
  • the flow channel 26 extends in Figure
  • a first hydraulic connection 11 is provided on a second lid-like housing body 14, which is arranged opposite to the first lid-like housing body 4 on the other side of the housing base body 3.
  • the second cover-like housing base body 14 comprises a tubular connection body 15, which is surrounded by an annular connection space 16.
  • the actuator 1 according to FIG. 2 differs, among other things, from the actuator 1 according to FIG.
  • the conveying rotor 19 of the fluid conveying device 18 is connected in a rotationally fixed manner to a drive shaft 30 arranged coaxially to the axis of rotation 23. Consequently, the drive shaft 30 is indirectly connected in a rotationally fixed manner to the drive rotor 7 (see FIG. 1 ) and extends out of the space surrounding the fluid delivery device 18.
  • an eccentric is connected to the drive shaft 30 via a first freewheel 31 32 or a cam connected.
  • the eccentric 32 transmits a linearly alternating or oscillating stroke to a freewheel lever 34, which is arranged indirectly and coaxially on an output shaft 36, via an axially displaceably mounted push rod 33 running radially thereon.
  • the output shaft 36 represents a rotationally driven actuating element which is led out of the actuator housing.
  • the output shaft 36 is arranged parallel to the drive shaft 30. However, orientations that deviate from this are also preferred, for example a skewed arrangement of the output shaft 36 relative to the drive shaft 30.
  • the output shaft 36 is driven by the first freewheel 31 only in a first direction of rotation of the electromotive drive 5. In a second direction of rotation of the drive shaft 30, the first freewheel 31 is overtaken, so that only the fluid delivery device 18 is driven, whereby a cooling and/or lubricating function is realized.
  • a second freewheel 35 is arranged in the center of rotation of the freewheel lever 34 between the freewheel lever 34 and the output shaft 36.
  • An oscillating rotary movement of the freewheel lever 34 is thus carried out by means of the freewheel lever 34 and the second freewheel 35, this rotary movement being transmitted intermittently to the output shaft 36 exclusively in a first actuation direction A due to the second freewheel 35.
  • the output shaft 36 is in turn supported on the actuator housing 2, in particular on the second cover-like housing body 14, via a preferably third freewheel 38, as shown in Fig. 4. This means that the output shaft 36 is secured against rotation against the actuation direction A in the return stroke of the second freewheel 35, triggered by a return stroke of the push rod 33.
  • a return spring 37 acts on the freewheel lever 34 so that the return stroke in the freewheel direction B, i.e. opposite to the actuation direction A of the second freewheel 35, is carried out safely and the push rod 33 is held in contact with the eccentric 32 or the cam.
  • the return spring 37 is supported, although not shown, with one end on the actuator housing 2 or on the second cover-like housing base body 14 and with the other end on the freewheel lever 34.
  • the output shaft 36 is led out of the actuator housing 2 through a seal (not shown). Thus, it can perform a rotating actuation function in the external area wherein a torque is transmitted intermittently via the output shaft 36 at least in the actuation direction A.
  • a sensor 39 is provided on the housing side to detect the angle of rotation or the average rotational speed of the output shaft 36.
  • the fluid conveying device 18 or the conveying rotor 19 of the fluid conveying device 18 is driven via a fourth, intermediate freewheel 40 between the conveying rotor 19 and the drive shaft 30, wherein the fourth freewheel 40 is mounted in the opposite direction of action to the first freewheel 31.
  • the fluid conveying device 18 is not driven during the actuating function of the output shaft 36.
  • FIG. 3 and 4 show a schematic representation of the actuator 1 according to the invention for providing a fluid flow and an additional actuation of a further element (not shown), such as a parking brake, by means of a linear actuation element.
  • a further element such as a parking brake
  • the electric motor drive 5 is driven in a first direction of rotation in which the first freewheel 31 transmits torque to the eccentric 32.
  • the push rod 33 is pushed away from the axis of rotation 23 of the eccentric 32 by the rising eccentric 32 and the second freewheel 35 is rotated in the torque-transmitting actuation direction A, whereby the output shaft 36 is also rotated by a corresponding angle of rotation.
  • an output lever 41 is arranged in a rotationally fixed manner, on which a coaxially rotatably mounted roller 42 is mounted.
  • the axis of rotation of the roller 42 is stacked horizontally to the axis of rotation of the output shaft 36.
  • the roller 42 is in turn mounted in a guide 43, which allows a vertical displacement the role 42 in the leadership 43 enables.
  • the guide 43 itself is non-positively connected on one side to an actuating plunger 44, which represents the linear actuating element, the actuating plunger 44 being mounted in an axially displaceable manner orthogonally to the output shaft 36 in the actuator housing 2.
  • the sensor 39 determines the displacement of the actuating plunger 44 and not the rotation of the output shaft 36.
  • direct sensing of the output shaft 36 is also preferred.
  • the sensor 39 detects when the parking brake is almost fully activated, thus reaching the state in which the output lever 41 is rotated maximally in the direction of the actuating plunger 44. This corresponds to a rotation of 180° compared to the illustration in FIG , with the output shaft 36 still being held by the third freewheel 38.
  • the output shaft 36 only needs to be led out of the actuator housing if it is to be used next to the actuating plunger for further actuation.
  • the electric motor drive 5 can remain at a standstill in this state or can be driven in a second direction of rotation in order to operate the cooling and/or lubricating function. Due to the first freewheel 31, the parking brake is not influenced by. This position represents the opened state of the parking brake.
  • the electric motor drive 5 is driven again in the first direction of rotation, so that the parking brake exceeds the previously described dead center, with a restoring torque acting on the output shaft 36 in the freewheeling direction B via the return spring (not shown). Since this restoring torque acts in the actuation direction A and thus in the freewheeling direction of the second and third freewheels 35, 38 after the dead center has been exceeded, the output shaft 36 can be freely rotated by the return spring, so that the parking brake can close quickly until it reaches its dead center in the closed position, as shown in Fig. 3, and remains stable there. To close the parking lock, all that is necessary is to exceed the open dead center of the parking lock.
  • the reverse may also be the case, with the pre-tensioned state representing the closed state and the state according to Fig. 3 representing the open state of the parking brake.
  • the device is not fixed in this respect.
  • Actuator housing Housing base body First cover-like housing body Electromotive drive
  • Circuit board electronic component first hydraulic connection second hydraulic connection electrical connection second cover-like housing body tubular connection body annular connection space fluid conveying device conveying rotor

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Abstract

The invention relates to an actuator (1) having a further actuating function, said actuator comprising: an electromotive drive (5) accommodated in an actuator housing (2), the electromotive drive (5) comprising a stator (6) and a drive rotor (7) that can be rotated about an axis of rotation (23); and a fluid-conveying device (18), a conveying rotor (19) of the fluid-conveying device (18) being connected to the drive rotor (7) for conjoint rotation therewith, an eccentric (32) being positioned, via a first freewheel (31), on a drive shaft (30) that is connected, coaxially to the axis of rotation (23), to the conveying rotor (19), a freewheel lever (34) being mounted indirectly on an output shaft (36) via a second freewheel (35), the eccentric (32) causing the freewheel lever (34) at least indirectly to move in an oscillating manner in the peripheral direction of the output shaft (36), and a linear actuating element driven by said oscillating movement and/or a rotationally driven actuating element being guided out of the actuator housing (2).

Description

Aktuator zur Bereitstellung eines Fluidflusses sowie einerweiteren Betätigungsfunktion Actuator for providing a fluid flow and an additional actuation function
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator zur Bereitstellung eines Fluidflusses zur Kühlung und/oder Schmierung sowie einer zusätzlichen Betätigungsfunktion mit nur einem elektromotorischen Antrieb und keinen weiteren aktiven Schaltelementen. The present invention relates to an actuator for providing a fluid flow for cooling and/or lubrication as well as an additional actuation function with only one electric motor drive and no other active switching elements.
Aus der europäischen Patentschrift EP 3 126 696 B1 ist ein Aktor zur Kupplungsbetätigung mit einem Motormodul und einem Betätigungsmodul bekannt, das ein Mechanikmodul oder ein Hydraulikmodul sein kann. Aus der deutschen Patentschrift DE 10 2016 218 118 B4 ist ein elektrischer Pumpenaktor zum Betätigen einer Parksperre mit einer hydraulischen, doppeltwirkenden Zylinder-Kolben-Einheit bekannt. Gemein ist den beiden Patentschriften, dass die verwendeten Aktoren lediglich zur Bereitstellung eines Fluidflusses ausgebildet sind. Folglich wird durch die aus dem Stand der Technik bekannten Aktoren jeweils ausschließlich eine Kühlung beziehungsweise Schmierung oder einen Hydraulikdruck bereitgestellt. From the European patent EP 3 126 696 B1 an actuator for clutch actuation with a motor module and an actuation module is known, which can be a mechanical module or a hydraulic module. From the German patent DE 10 2016 218 118 B4 an electric pump actuator for actuating a parking lock with a hydraulic, double-acting cylinder-piston unit is known. What the two patents have in common is that the actuators used are only designed to provide a fluid flow. Consequently, the actuators known from the prior art only provide cooling or lubrication or hydraulic pressure.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere einen Aktuator bereitzustellen, welcher zur Vermeidung von hydraulischen Verlusten und aus Robustheitsgründen neben der Bereitstellung eines Fluidflusses eine Betätigungsfunktion rein mechanisch bereitstellt und welche durch Variation einfacher Bauteile in den Eigenschaften der Betätigungsfunktion an Anforderungen verschiedener Aufgaben angepasst werden kann. Proceeding from this, the present invention is based on the object of at least partially overcoming the disadvantages known from the prior art and in particular of providing an actuator which, in addition to providing a fluid flow, provides an actuating function purely mechanically in order to avoid hydraulic losses and for reasons of robustness and which can be adapted to the requirements of different tasks by varying the properties of the actuating function of simple components.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 . Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden. Der erfindungsgemäße Aktuator mit einer weiteren Betätigungsfunktion umfasst ein in einem Aktuatorgehäuse aufgenommenen elektromotorischen Antrieb, mit einem Stator und einen um eine Drehachse rotierbaren Antriebsrotor, und eine Fluidförderungseinrichtung, wobei ein Förderrotor der Fluidförderungseinrichtung drehfest mit dem Antriebsrotor verbunden ist, wobei ein Exzenter über einen ersten Freilauf auf einer koaxial zu der Drehachse und mit dem Förderrotor verbundenen Antriebswelle angeordnet ist, wobei ein Freilaufhebel mittelbar über einen zweiten Freilauf auf einer Abtriebswelle gelagert ist, wobei der Exzenter den Freilaufhebel zumindest mittelbar zu einer oszillierenden Bewegung in Umfangsrichtung der Abtriebswelle anregt, und wobei ein damit angetriebenes lineares Betätigungselement und/oder ein rotatorisch angetriebenes Betätigungselement aus dem Aktuatorgehäuse geführt ist. This task is solved with the features of independent claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims. The features listed individually in the dependent claims can be combined with one another in a technologically sensible manner and can define further embodiments of the invention. In addition, the features specified in the claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred embodiments of the invention being presented. The actuator according to the invention with a further actuation function comprises an electromotive drive accommodated in an actuator housing, with a stator and a drive rotor rotatable about an axis of rotation, and a fluid delivery device, wherein a delivery rotor of the fluid delivery device is connected in a rotationally fixed manner to the drive rotor, an eccentric via a first freewheel is arranged on a drive shaft coaxial to the axis of rotation and connected to the conveyor rotor, with a freewheel lever being mounted indirectly via a second freewheel on an output shaft, the eccentric at least indirectly stimulating the freewheel lever to an oscillating movement in the circumferential direction of the output shaft, and thereby driven linear actuating element and / or a rotationally driven actuating element is guided out of the actuator housing.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ... ) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. As a precautionary measure, it should be noted that the number words used here (“first”, “second”, ...) primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or order of these objects, sizes or prescribe processes to each other. If a dependency and/or sequence is required, this is explicitly stated here or it will be obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment.
Ein Freilauf, auch Überholkupplung genannt, ist eine nur in einer Drehrichtung wirkende Kupplung. Ein Freilauf kann ein Drehmoment nur in einer Drehrichtung übertragen. Bei Drehrichtungsumkehr oder wenn die Drehzahl des eigentlich anzutreibenden Teils größer als die des treibenden Teils ist, wird die Verbindung selbsttätig gelöst. A freewheel, also called an overrunning clutch, is a clutch that only works in one direction of rotation. A freewheel can only transmit torque in one direction of rotation. If the direction of rotation is reversed or if the speed of the part that is actually being driven is greater than that of the driving part, the connection is automatically released.
Vorzugsweise ist das linear angetriebene Betätigungselement ein Betätigungsstößel und das rotatorisch angetriebene Betätigungselement die Abtriebswelle. Weiterhin kann die Abtriebswelle mittelbar über einen dritten Freilauf an dem Aktuatorgehäuse gelagert sein. Preferably, the linearly driven actuating element is an actuating plunger and the rotationally driven actuating element is the output shaft. Furthermore, the output shaft can be mounted indirectly on the actuator housing via a third freewheel.
Vorzugsweise umfasst das Aktuatorgehäuse einen Grundkörper, einen ersten deckelartigen Gehäusekörper und einen zweiten deckelartigen Gehäusekörper. Der Grundkörper des Aktuatorgehäuses ist topfartiger Gestalt und umfasst einen Aufnahmeraum für den elektromotorischen Antrieb. Der erste und der zweite deckelartige Grundkör- per sind jeweils entgegengesetzt zueinander an den topfförmigen Enden des Grundkörpers befestigt. Vorzugsweise weist der erste deckelartige Gehäusegrundkörper einen erste Hydraulikanschluss und der zweite deckelartige Gehäusegrundkörper einen zweiten Hydraulikanschluss auf. The actuator housing preferably comprises a base body, a first cover-like housing body and a second cover-like housing body. The base body of the actuator housing has a pot-like shape and includes a receiving space for the electric motor drive. The first and second lid-like base bodies per are each attached opposite to each other on the cup-shaped ends of the base body. Preferably, the first cover-like housing base body has a first hydraulic connection and the second cover-like housing base body has a second hydraulic connection.
Eine Fluidförderungseinrichtung kann eine Strömungsmaschine oder eine Verdrängermaschine (Pumpe) sein. Um neben der Fluidförderfunktion eine zusätzliche Betätigungsfunktion zu realisieren, ist der Förderrotor der Fluidförderungseinrichtung drehfest mit der koaxial zu der Drehachse angeordneten Antriebswelle verbunden. Folglich ist die Antriebswelle zumindest mittelbar drehfest mit dem Antriebsrotor verbunden. Um die zusätzliche Betätigungsfunktion bereitzustellen, wird an die Antriebswelle über den ersten Freilauf der Exzenter bzw. eine Nocke angebunden. A fluid delivery device can be a turbomachine or a positive displacement machine (pump). In order to implement an additional actuation function in addition to the fluid delivery function, the delivery rotor of the fluid delivery device is connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft arranged coaxially to the axis of rotation. Consequently, the drive shaft is at least indirectly connected to the drive rotor in a rotationally fixed manner. In order to provide the additional actuation function, the eccentric or a cam is connected to the drive shaft via the first freewheel.
Vorzugsweise liegt eine axial verschiebliche und oszillierende Stößelstange mit einem ersten Ende auf der Umfangsfläche des Exzenters auf und ist mit dem anderen Ende an dem Freilaufhebel angeordnet. Die Stößelstange kann vorzugsweise orthogonal zu der Drehachse angeordnet sein, wobei alternativ auch eine schräge Ausrichtung der Stößelstange gegenüber der Drehachse bevorzugt ist. Der Exzenter überträgt über die radial darauf ablaufende, axial verschieblich gelagerte Stößelstange einen linear oszillierenden Hub auf den Freilaufhebel, der mittelbar und koaxial auf der Abtriebswelle angeordnet ist. Durch den ersten Freilauf wird nur in einer ersten Drehrichtung der Antriebswelle beziehungsweise des elektromotorischen Antriebs die Abtriebswelle über die Stößelstange und den Freilaufhebel angetrieben. In einer zweiten Drehrichtung wird der erste Freilauf überholt, so dass nur die Fluidförderungseinrichtung angetrieben wird, wodurch ausschließlich die Kühl- beziehungsweise Schmierfunktion realisiert ist. Preferably, an axially displaceable and oscillating push rod rests with a first end on the peripheral surface of the eccentric and is arranged with the other end on the freewheel lever. The push rod can preferably be arranged orthogonally to the axis of rotation, alternatively an oblique orientation of the push rod relative to the axis of rotation is also preferred. The eccentric transmits a linearly oscillating stroke to the freewheel lever, which is arranged indirectly and coaxially on the output shaft via the axially displaceably mounted push rod running radially on it. Due to the first freewheel, the output shaft is driven via the push rod and the freewheel lever only in a first direction of rotation of the drive shaft or of the electric motor drive. In a second direction of rotation, the first freewheel is overtaken, so that only the fluid delivery device is driven, whereby only the cooling or lubricating function is realized.
Im Drehzentrum des Freilaufhebels ist der zweite Freilauf zwischen dem Freilaufhebel und der Abtriebswelle angeordnet. Somit wird mittels des Freilaufhebels und dem zweiten Freilauf eine oszillierende Drehbewegung des Freilaufhebels um die Abtriebswelle ausführt, wobei diese Drehbewegung aufgrund des zweiten Freilaufs ausschließlich in eine erste Betätigungsrichtung intermittierend auf die Abtriebswelle übertragen wird. Die Abtriebswelle ist ihrerseits über den vorzugsweise dritten Freilauf am Aktuatorgehäuse, insbesondere am zweiten deckelartigen Gehäusekörper abgestützt. Dies führt dazu, dass die Abtriebswelle im Rückhub des zweiten Freilaufs, ausgelöst durch einen Rückhub der Stößelstange, gegen eine Verdrehung entgegen der Betätigungsrichtung durch den dritten Freilauf gesichert ist. The second freewheel is arranged in the center of rotation of the freewheel lever between the freewheel lever and the output shaft. The freewheel lever and the second freewheel thus carry out an oscillating rotary movement of the freewheel lever around the output shaft, whereby this rotary movement is transmitted intermittently to the output shaft exclusively in a first actuation direction due to the second freewheel. The output shaft is in turn supported via the preferably third freewheel on the actuator housing, in particular on the second cover-like housing body. This means that the output shaft is secured against rotation in the opposite direction to the actuation direction by the third freewheel during the return stroke of the second freewheel, triggered by a return stroke of the push rod.
Um die intermittierende Drehbewegung der Abtriebswelle nutzbar zu machen, ist die Abtriebswelle vorzugsweise zumindest an einem Ende aus dem Aktuatorgehäuse geführt. Um ein Austreten von Hydraulikflüssigkeit durch den um laufenden Spalt zwischen Aktuatorgehäuse und Abtriebswelle zu vermeiden, ist zwischen dem Aktuatorgehäuse und der Abtriebswelle eine Dichtung vorgesehen. In order to utilize the intermittent rotary motion of the output shaft, the output shaft is preferably guided out of the actuator housing at least at one end. In order to prevent hydraulic fluid from escaping through the gap between the actuator housing and the output shaft, a seal is provided between the actuator housing and the output shaft.
Vorzugsweise wird der Drehwinkel der Abtriebswelle unmittelbar oder mittelbar durch einen Sensor erfasst, wobei ferner bevorzugt der Sensor über elektronische Komponenten den elektromotorischen Antrieb ansteuert, so dass abhängig von der Verdrehung der Abtriebswelle der elektromotorische Antrieb aktiviert oder auch deaktiviert werden kann. Der Sensor erfasst vorzugsweise unmittelbar den Drehwinkel der Abtriebswelle. Alternativ bevorzugt kann der Verdrehwinkel der Abtriebswelle auch mittelbar erfasst werden, in dem der Sensor die Verstellung weiterer, mit der Abtriebswelle in Verbindung stehender Bauteile ermittelt, wobei diese Werte durch die elektronischen Komponenten in einen Verdrehwinkel der Abtriebswelle umgerechnet werden. Preferably, the angle of rotation of the output shaft is detected directly or indirectly by a sensor, wherein the sensor also preferably controls the electric motor drive via electronic components, so that the electric motor drive can be activated or deactivated depending on the rotation of the output shaft. The sensor preferably detects the angle of rotation of the output shaft directly. Alternatively, the angle of rotation of the output shaft can also be detected indirectly, in which the sensor determines the adjustment of other components connected to the output shaft, wherein these values are converted into an angle of rotation of the output shaft by the electronic components.
Vorzugsweise ist ein vierter Freilauf zwischen dem Förderrotor und der Antriebswelle angeordnet, wobei der vierte Freilauf in entgegengesetzter Wirkrichtung montiert ist wie der erste Freilauf. Somit wird die Fluidförderungseinrichtung während der Betätigungsfunktion der Abtriebswelle nicht angetrieben. Preferably, a fourth freewheel is arranged between the conveyor rotor and the drive shaft, the fourth freewheel being mounted in the opposite direction of action as the first freewheel. The fluid delivery device is therefore not driven during the actuation function of the output shaft.
Bevorzugt sind die radiale Oberfläche des Exzenters und die Kontaktfläche des an diesem anliegenden Endes der Stößelstange besonders reibungsarm ausgebildet. Eine besonders reibungsarme Oberfläche zeichnet sich durch eine hohe Glätte, also durch eine Oberfläche mit wenig Erhebungen aus. Bevorzugt wird unter dem Begriff reibarm verstanden, dass die Materialpaarung der radialen Oberfläche des Exzenters und der Kontaktfläche des an diesem Ende anliegenden Endes der Stößelstange eine Gleitreibungszahl von weniger als 0,12 aufweist. Eine Reduzierung der Reibung in der Kontaktfläche zwischen der Stößelstange und dem Exzenter führt zu einer Reduzierung der Reibungsverluste sowie zu einer Erhöhung der Lebenserwartung der beiden Komponenten. Vorzugsweise weist der Exzenter eine höhere Härte als die Stößelstange auf, da Materialschwund durch ein Nachrücken der Stößelstange besser kompensierbar ist, ohne die Funktion der Vorrichtung zu beeinträchtigen oder die axiale Verschiebung der Stößelstange zu verringern. Damit einhergehend, um die Herstel- lungs- und Produktionskosten zu senken, sind vorzugsweise der erste Freilauf und/oder der zweite Freilauf und/oder der dritte Freilauf und/oder der vierte Freilauf baugleich. Eine Vereinheitlichung der Freiläufe führt zu günstigeren Beschaffungskosten beziehungsweise Herstellungskosten, wodurch der Aktuator kostengünstiger hergestellt werden kann. Preferably, the radial surface of the eccentric and the contact surface of the end of the push rod resting on it are designed to be particularly low-friction. A particularly low-friction surface is characterized by a high level of smoothness, i.e. a surface with few elevations. The term low-friction is preferably understood to mean that the material pairing of the radial surface of the eccentric and the contact surface of the end of the push rod resting on this end has a coefficient of sliding friction of less than 0.12. Reducing the friction in the contact area between the push rod and the eccentric leads to a reduction in friction losses as well as an increase in the life expectancy of both Components. The eccentric preferably has a higher hardness than the push rod, since material loss can be better compensated for by moving the push rod forward without impairing the function of the device or reducing the axial displacement of the push rod. In conjunction with this, in order to reduce manufacturing and production costs, the first freewheel and/or the second freewheel and/or the third freewheel and/or the fourth freewheel are preferably identical in construction. A standardization of the freewheels leads to cheaper procurement costs or manufacturing costs, which means that the actuator can be manufactured more cost-effectively.
Vorzugsweise ist eine der axialen und oszillierenden Bewegung der Stößelstange und des Freilaufhebels in die von der Drehachse abgewandte Richtung entgegenwirkende Rückstellfeder vorgesehen. Die Rückstellfeder wirkt unmittelbar auf den Freilaufhebel, damit der Rückhub des Freilaufhebels in Freilaufrichtung, also entgegen der Betätigungsrichtung des zweiten Freilaufs, sicher ausgeführt wird und die Stößelstange dauerhaft in Kontakt mit dem Exzenter beziehungsweise der Nocke gehalten wird. Die Rückstellfeder stützt sich dazu mit einem Ende an dem Aktuatorgehäuse, genauer an dem zweiten deckelartigen Gehäusegrundkörper und mit dem anderen Ende an dem Freilaufhebel ab. A return spring which counteracts the axial and oscillating movement of the push rod and the freewheel lever in the direction facing away from the axis of rotation is preferably provided. The return spring acts directly on the freewheel lever so that the return stroke of the freewheel lever is carried out safely in the freewheel direction, i.e. opposite to the actuation direction of the second freewheel, and the push rod is permanently held in contact with the eccentric or the cam. For this purpose, the return spring is supported with one end on the actuator housing, more precisely on the second cover-like housing base body, and with the other end on the freewheel lever.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen: The invention and the technical environment are explained in more detail below using the figures. It should be noted that the invention is not intended to be limited by the exemplary embodiments shown. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and findings from the present description and/or figures. In particular, it should be noted that the figures and in particular the proportions shown are only schematic. The same reference numbers designate the same objects, so that explanations from other figures can be used in addition if necessary. Show it:
Fig. 1 : einen Längsschnitt eines aus dem Stand der Technik bekannten Aktuators; Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Beispiels eines modularen Aktuators; Fig. 1: a longitudinal section of an actuator known from the prior art; Fig. 2: a schematic representation of an example of a modular actuator;
Fig. 3: eine schematische Darstellung des Beispiels eines Aktuators zur zusätzlichen Betätigung einer Feststellbremse; und Fig. 3: a schematic representation of the example of an actuator for additional actuation of a parking brake; and
Fig. 4: eine schematische Schnittansicht des Beispiels eines modularen Aktuators zur zusätzlichen Betätigung einer Feststellbremse gemäß Figur 3. Fig. 4: a schematic sectional view of the example of a modular actuator for additional actuation of a parking brake according to Figure 3.
Gemäß Fig. 1 ist ein modularer Aktuator 1 mit einem Aktuatorgehäuse 2 aus dem Stand der Technik bekannt. Das Aktuatorgehäuse 2 umfasst einen topfartigen Gehäusegrundkörper 3. Der topfartige Gehäusegrundkörper 3 umfasst einen Aufnahmeraum für einen elektromotorischen Antrieb 5. According to Fig. 1, a modular actuator 1 with an actuator housing 2 is known from the prior art. The actuator housing 2 includes a cup-like housing base body 3. The cup-like housing base body 3 includes a receiving space for an electric motor drive 5.
Der elektromotorische Antrieb 5 umfasst einen Stator 6, in welchem ein Antriebsrotor 7 drehbar angeordnet ist. Der elektromotorische Antrieb 5 wird über ein Elektronikmodul 8 angesteuert. The electric motor drive 5 comprises a stator 6, in which a drive rotor 7 is rotatably arranged. The electric motor drive 5 is controlled via an electronic module 8.
Das Elektronikmodul 8 umfasst eine Leiterplatte 9 mit unterschiedlichen elektronischen Komponenten 10. Die Leiterplatte 9 ist innerhalb eines ersten deckelartigen Gehäusekörpers 4 angeordnet, der einen Elektroanschluss 13 aufweist. Der erste deckelartige Gehäusekörper 4 ist mit der Leiterplatte 9 und den elektronischen Komponenten 10 in Figur 1 von links an den topfartigen Gehäusegrundkörper 3 angebaut. The electronic module 8 includes a circuit board 9 with different electronic components 10. The circuit board 9 is arranged within a first cover-like housing body 4, which has an electrical connection 13. The first lid-like housing body 4 is attached to the pot-like housing base body 3 from the left with the circuit board 9 and the electronic components 10 in Figure 1.
Ferner umfasst der modulare Aktuator 1 ein Hydraulikmodul 25 mit einer Fluidförderungseinrichtung 18. Die Fluidförderungseinrichtung 18 umfasst einen propellerartigen oder schneckenartigen Förderrotor 19. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Fluidförderungseinrichtung 18 als Strömungsmaschine ausgebildet. Der Förderrotor 19, der bei Verwendung einer Pumpe als Fluidförderungseinrichtung auch als Pumpenrad bezeichnet werden kann, ist im Wesentlichen innerhalb des Antriebsrotors 7 angeordnet. Der Förderrotor 19 ist drehfest mit dem Antriebsrotor 7 verbunden. So wird der Förderrotor 19 über den Antriebsrotor 7 angetrieben. Dabei wird für den Förderrotor 19 eine bereits vorhandene Lagerung des Antriebsrotors 7 genutzt. Eine separate Lagerung des Förderrotors 19 wird nicht benötigt. Der elektromotorische Antrieb 5 umfasst des Weiteren einen Ringmagneten 20. Der Ringmagnet 20 ist in Figur 1 in einer axialen Richtung zwischen der Leiterplatte 9 und dem Förderrotor 19 der Fluidförderungseinrichtung 18 angeordnet. Der Stator 6 des elektromotorischen Antriebs 5 umfasst eine Statorumspritzung 21. Die Statorumspritzung 21 umfasst einen rohrartigen Ansatz 22, der sich in Figur 1 ausgehend von dem Stator 6 nach links durch ein entsprechendes Durchgangsloch in der Leitplatte 9 hindurch erstreckt. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse 23 des Antriebsrotors 7 des elektromotorischen Antriebs 5. The modular actuator 1 also comprises a hydraulic module 25 with a fluid conveying device 18. The fluid conveying device 18 comprises a propeller-like or screw-like conveying rotor 19. In this exemplary embodiment, the fluid conveying device 18 is designed as a turbomachine. The conveying rotor 19, which can also be referred to as a pump wheel when a pump is used as the fluid conveying device, is essentially arranged within the drive rotor 7. The conveying rotor 19 is connected to the drive rotor 7 in a rotationally fixed manner. The conveying rotor 19 is thus driven via the drive rotor 7. An existing bearing of the drive rotor 7 is used for the conveying rotor 19. A separate bearing of the conveying rotor 19 is not required. The electric motor drive 5 further comprises a ring magnet 20. The ring magnet 20 is arranged in Figure 1 in an axial direction between the circuit board 9 and the conveyor rotor 19 of the fluid conveying device 18. The stator 6 of the electric motor drive 5 comprises a stator overmolding 21. The stator overmolding 21 comprises a tubular extension 22 which extends from the stator 6 to the left in Figure 1 through a corresponding through hole in the circuit board 9. The term axial refers to a rotation axis 23 of the drive rotor 7 of the electric motor drive 5.
Die Drehachse 23 des Antriebsrotors 7 fällt vorteilhaft mit einer Strömungsrichtung 27 eines Strömungskanals 26 zusammen. Der Strömungskanal 26 erstreckt sich in FigurThe rotation axis 23 of the drive rotor 7 advantageously coincides with a flow direction 27 of a flow channel 26. The flow channel 26 extends in Figure
I von links nach rechts zwischen einem ersten und einem zweiten HydraulikanschlussI from left to right between a first and a second hydraulic connection
I I und 12 geradlinig durch das Aktuatorgehäuse 2 hindurch. I I and 12 straight through the actuator housing 2.
Ein erster Hydraulikanschluss 11 ist an einem zweiten deckelartigen Gehäusekörper 14 vorgesehen, der entgegengesetzt zu dem ersten deckelartigen Gehäusekörper 4 auf der anderen Seite des Gehäusegrundkörpers 3 angeordnet ist. Der zweite deckelartige Gehäusegrundkörper 14 umfasst einen rohrförmigen Anschlusskörper 15, der von einem ringförmigen Anschlussraum 16 umgeben ist. A first hydraulic connection 11 is provided on a second lid-like housing body 14, which is arranged opposite to the first lid-like housing body 4 on the other side of the housing base body 3. The second cover-like housing base body 14 comprises a tubular connection body 15, which is surrounded by an annular connection space 16.
Fig. 2 zeigt einen Aktuator 1 , der von seinem Grundaufbau dem aus dem Stand der Technik bekannten Aktuator gemäß Fig. 1 nachempfunden ist. Es wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen, im Folgenden sollen nur die Unterschiede zum aus dem Stand der Technik bekannten Aktor beschrieben werden. Der Aktuator 1 gemäß Fig. 2 unterscheidet sich unter anderem von dem aus dem Stand der Technik bekannten Aktuator 1 gemäß Fig. 1 dadurch, dass neben der Fluidförderungsfunktion mittels Strömungsmaschine oder Verdrängermaschine (Pumpe) eine zusätzliche Betätigungsfunktion bereitgestellt wird. Dazu ist der Förderrotor 19 der Fluidförderungseinrichtung 18 drehfest mit einer koaxial zu der Drehachse 23 angeordneten Antriebswelle 30 verbunden. Folglich ist die Antriebswelle 30 mittelbar drehfest mit dem Antriebsrotor 7 (vgl. Fig. 1 ) verbunden und erstreckt sich bis aus dem die Fluidförderungseinrichtung 18 umgebenden Raum heraus. Um eine zusätzliche Betätigungsfunktion bereitzustellen, wird an die Antriebswelle 30 über einen ersten Freilauf 31 ein Exzenter 32 bzw. eine Nocke angebunden. Der Exzenter 32 überträgt über eine radial darauf ablaufende, axial verschieblich gelagerte Stößelstange 33 einen linear alternierenden beziehungsweise oszillierenden Hub auf einen Freilaufhebel 34, der mittelbar und koaxial auf einer Abtriebswelle 36 angeordnet ist. Die Abtriebswelle 36 stellt ein rotatorisch angetriebenes Betätigungselement dar, welches aus dem Aktorgehäuse herausgeführt ist. Die Abtriebswelle 36 ist parallel zu der Antriebswelle 30 angeordnet. Allerdings sind auch davon abweichende Ausrichtungen zueinander bevorzugt, beispielsweise eine windschiefe Anordnung der Abtriebswelle 36 gegenüber der Antriebswelle 30. Durch den ersten Freilauf 31 wird nur in einer ersten Drehrichtung des elektromotorischen Antriebs 5 die Abtriebswelle 36 angetrieben. In einer zweiten Drehrichtung der Antriebswelle 30 wird der erste Freilauf 31 überholt, so dass nur die Fluidförderungseinrichtung 18 angetrieben wird, wodurch eine Kühl- und/oder Schmierfunktion realisiert ist. 2 shows an actuator 1 whose basic structure is based on the actuator according to FIG. 1 known from the prior art. Reference is made to the description of FIG. 1; only the differences to the actuator known from the prior art will be described below. The actuator 1 according to FIG. 2 differs, among other things, from the actuator 1 according to FIG. For this purpose, the conveying rotor 19 of the fluid conveying device 18 is connected in a rotationally fixed manner to a drive shaft 30 arranged coaxially to the axis of rotation 23. Consequently, the drive shaft 30 is indirectly connected in a rotationally fixed manner to the drive rotor 7 (see FIG. 1 ) and extends out of the space surrounding the fluid delivery device 18. In order to provide an additional actuation function, an eccentric is connected to the drive shaft 30 via a first freewheel 31 32 or a cam connected. The eccentric 32 transmits a linearly alternating or oscillating stroke to a freewheel lever 34, which is arranged indirectly and coaxially on an output shaft 36, via an axially displaceably mounted push rod 33 running radially thereon. The output shaft 36 represents a rotationally driven actuating element which is led out of the actuator housing. The output shaft 36 is arranged parallel to the drive shaft 30. However, orientations that deviate from this are also preferred, for example a skewed arrangement of the output shaft 36 relative to the drive shaft 30. The output shaft 36 is driven by the first freewheel 31 only in a first direction of rotation of the electromotive drive 5. In a second direction of rotation of the drive shaft 30, the first freewheel 31 is overtaken, so that only the fluid delivery device 18 is driven, whereby a cooling and/or lubricating function is realized.
Wie in Fig. 4 dargestellt, ist im Drehzentrum des Freilaufhebels 34 ein zweiter Freilauf 35 zwischen dem Freilaufhebel 34 und der Abtriebswelle 36 angeordnet. Somit wird mittels des Freilaufhebels 34 und dem zweiten Freilauf 35 eine oszillierende Drehbewegung des Freilaufhebels 34 ausgeführt, wobei diese Drehbewegung aufgrund des zweiten Freilaufs 35 ausschließlich in eine erste Betätigungsrichtung A intermittierend auf die Abtriebswelle 36 übertragen wird. Die Abtriebswelle 36 ist, wie in Fig. 4 dargestellt, ihrerseits über einen vorzugsweise dritten Freilauf 38 am Aktuatorgehäuse 2, insbesondere am zweiten deckelartigen Gehäusekörper 14 abgestützt. Dies führt dazu, dass die Abtriebswelle 36 im Rückhub des zweiten Freilaufs 35, ausgelöst durch einen Rückhub der Stößelstange 33, gegen eine Verdrehung entgegen der Betätigungsrichtung A gesichert ist. Weiterhin wirkt auf den Freilaufhebel 34 eine Rückstellfeder 37 (vgl. Fig. 3), damit der Rückhub in Freilaufrichtung B, also entgegen der Betätigungsrichtung A des zweiten Freilaufs 35, sicher ausgeführt wird und die Stößelstange 33 in Kontakt mit dem Exzenter 32 bzw. der Nocke gehalten wird. Die Rückstellfeder 37 stützt sich dazu, wenn auch nicht dargestellt, mit einem Ende an dem Aktuatorgehäuse 2 beziehungsweise an dem zweiten deckelartigen Gehäusegrundkörper 14 und mit dem anderen Ende an dem Freilaufhebel 34 ab. As shown in Fig. 4, a second freewheel 35 is arranged in the center of rotation of the freewheel lever 34 between the freewheel lever 34 and the output shaft 36. An oscillating rotary movement of the freewheel lever 34 is thus carried out by means of the freewheel lever 34 and the second freewheel 35, this rotary movement being transmitted intermittently to the output shaft 36 exclusively in a first actuation direction A due to the second freewheel 35. The output shaft 36 is in turn supported on the actuator housing 2, in particular on the second cover-like housing body 14, via a preferably third freewheel 38, as shown in Fig. 4. This means that the output shaft 36 is secured against rotation against the actuation direction A in the return stroke of the second freewheel 35, triggered by a return stroke of the push rod 33. Furthermore, a return spring 37 (see Fig. 3) acts on the freewheel lever 34 so that the return stroke in the freewheel direction B, i.e. opposite to the actuation direction A of the second freewheel 35, is carried out safely and the push rod 33 is held in contact with the eccentric 32 or the cam. The return spring 37 is supported, although not shown, with one end on the actuator housing 2 or on the second cover-like housing base body 14 and with the other end on the freewheel lever 34.
Die Abtriebswelle 36 ist durch eine nicht gezeigte Dichtung aus dem Aktuatorgehäuse 2 herausgeführt. Somit kann sie im Außenbereich eine drehende Betätigungsfunktion ausführen, wobei ein Drehmoment über die Abtriebswelle 36 zumindest in Betätigungsrichtung A intermittierend übertragen wird. Zur Erfassung des Drehwinkels oder der gemittelten Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle 36 ist ein Sensor 39 gehäuseseitig vorgehsehen. The output shaft 36 is led out of the actuator housing 2 through a seal (not shown). Thus, it can perform a rotating actuation function in the external area wherein a torque is transmitted intermittently via the output shaft 36 at least in the actuation direction A. A sensor 39 is provided on the housing side to detect the angle of rotation or the average rotational speed of the output shaft 36.
Vorzugsweise wird die Fluidförderungseinrichtung 18 beziehungsweise der Förderrotor 19 der Fluidförderungseinrichtung 18 über einen vierten, zwischengeschalteten Freilauf 40 zwischen dem Förderrotor 19 und der Antriebswelle 30 angetrieben, wobei der vierte Freilauf 40 in entgegengesetzter Wirkrichtung montiert ist wie der erste Freilauf 31 . Somit wird die Fluidförderungseinrichtung 18 während der Betätigungsfunktion der Abtriebswelle 36 nicht angetrieben. Preferably, the fluid conveying device 18 or the conveying rotor 19 of the fluid conveying device 18 is driven via a fourth, intermediate freewheel 40 between the conveying rotor 19 and the drive shaft 30, wherein the fourth freewheel 40 is mounted in the opposite direction of action to the first freewheel 31. Thus, the fluid conveying device 18 is not driven during the actuating function of the output shaft 36.
Fig. 3 und 4 zeigen eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Aktuators 1 zur Bereitstellung eines Fluidstroms und eine zusätzliche Betätigung eines nicht dargestellten weiteren Elementes wie beispielsweise einer Feststellbremse mittels eines linearen Betätigungselements. Um die Betätigungsfunktion beispielsweise für die Feststellbremse auszuführen, wird der elektromotorische Antrieb 5 in eine erste Drehrichtung angetrieben, in welcher der erste Freilauf 31 Drehmoment auf den Exzenter 32 überträgt. Dadurch wird die Stößelstange 33 von dem steigenden Exzenter 32 von der Drehachse 23 des Exzenters 32 weggedrückt und der zweite Freilauf 35 in die Drehmoment übertragende Betätigungsrichtung A verdreht, wodurch auch die Abtriebswelle 36 um einen entsprechenden Drehwinkel verdreht wird. 3 and 4 show a schematic representation of the actuator 1 according to the invention for providing a fluid flow and an additional actuation of a further element (not shown), such as a parking brake, by means of a linear actuation element. In order to carry out the actuation function, for example for the parking brake, the electric motor drive 5 is driven in a first direction of rotation in which the first freewheel 31 transmits torque to the eccentric 32. As a result, the push rod 33 is pushed away from the axis of rotation 23 of the eccentric 32 by the rising eccentric 32 and the second freewheel 35 is rotated in the torque-transmitting actuation direction A, whereby the output shaft 36 is also rotated by a corresponding angle of rotation.
Nach Erreichen des Hochpunktes des Exzenters 32 folgen der Freilaufhebel 34 und die Stößelstange 33 der ablaufenden Flanke des Exzenters 32 durch die Rückstellfeder 37. Wie bereits oben zu Fig. 2 beschrieben, erzeugt diese Rückbewegung der Stößelstange 33 und des Freilaufhebels 34 keine Verdrehung der Abtriebswelle 36 entgegen der Betätigungsrichtung A, also in Freilaufrichtung B, da hierbei der zweite Freilauf 35 überholt wird. After reaching the highest point of the eccentric 32, the freewheel lever 34 and the push rod 33 follow the trailing flank of the eccentric 32 through the return spring 37. As already described above for Fig. 2, this return movement of the push rod 33 and the freewheel lever 34 does not produce any rotation of the output shaft 36 against the actuating direction A, i.e. in the freewheel direction B, since the second freewheel 35 is overtaken in the process.
Am gehäuseseitigen Ende der Abtriebswelle 36 ist ein Abtriebshebel 41 drehfest angeordnet, auf dem eine koaxial drehbar gelagerte Rolle 42 gelagert ist. Die Drehachse der Rolle 42 ist dabei horizontal gestapelt zu der Drehachse der Abtriebswelle 36. Die Rolle 42 ist wiederum in einer Führung 43 gelagert, die eine vertikale Verschiebung der Rolle 42 in der Führung 43 ermöglicht. Die Führung 43 selbst ist einseitig mit einem Betätigungsstößel 44, der das lineare Betätigungselement darstellt, kraftschlüssig verbunden, wobei der Betätigungsstößel 44 orthogonal zu der Abtriebswelle 36 in dem Aktuatorgehäuse 2 axial verschiebbar gelagert ist. Wird die Abtriebswelle 36 in Betätigungsrichtung A verdreht, so dass sich der Abtriebshebel 41 gegen den Uhrzeigersinn verdreht, und sich somit die Rolle 42 innerhalb der Führung 43 nach unten verlagert, wird das der Führung 43 abgewandte Ende des Betätigungsstößels 44 aus dem Aktuatorgehäuse 2 bewegt. Die Betriebslast der Feststellbremse erzeugt in dieser ausgerückten Position des Betätigungsstößels 42 über diesen ein Drehmoment auf die Abtriebswelle 36 in der der Betätigungsrichtung A entgegengesetzten Richtung, welche jedoch vom dritten Freilauf 38 gehalten wird. Ferner kann auch eine nicht dargestellte Rückstellfeder einer Bewegung des Betätigungsstößels 44 aus dem Aktuatorgehäuse 2 heraus entgegenwirken. Bei weiterer Verdrehung der Abtriebswelle 36 in Betätigungsrichtung A folgt erneut ein radial ansteigender Abschnitt der Exzenter 32, so dass die Abtriebswelle 36 intermittierend in Betätigungsrichtung A verdreht wird. Anders als in Fig. 2 ermittelt der Sensor 39 die Verschiebung des Betätigungsstößels 44 und nicht die Verdrehung der Abtriebswelle 36. Allerdings ist auch in dieser Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 eine unmittelbare Sensierung der Abtriebswelle 36 bevorzugt. Durch den Sensor 39 wird erfasst, wann die Feststellbremse fast ganz betätigt ist, somit den Zustand erreicht, indem der Abtriebshebel 41 maximal in Richtung des Betätigungsstößels 44 verdreht ist. Dies entspricht einer Verdrehung um 180° gegenüber der Darstellung in Fig. 3. In diesem Zustand wird der elektromotorische Antrieb 5 angehalten, so dass die nicht dargestellte, maximal gestauchte Rückstellfeder zwischen dem Betätigungsstößel 44 und dem Aktuatorgehäuse 2 eine maximale Gegenkraft gegen den Betätigungsstößel 44 ausübt, wobei die Abtriebswelle 36 nach wie vor vom dritten Freilauf 38 gehalten wird. Die Abtriebswelle 36 braucht bei diesem Ausführungsbespiel nur aus dem Aktorgehäuse herausgeführt werden, wenn sie neben dem Betätigungsstößel für eine weitere Betätigung eingesetzt werden soll. At the housing-side end of the output shaft 36, an output lever 41 is arranged in a rotationally fixed manner, on which a coaxially rotatably mounted roller 42 is mounted. The axis of rotation of the roller 42 is stacked horizontally to the axis of rotation of the output shaft 36. The roller 42 is in turn mounted in a guide 43, which allows a vertical displacement the role 42 in the leadership 43 enables. The guide 43 itself is non-positively connected on one side to an actuating plunger 44, which represents the linear actuating element, the actuating plunger 44 being mounted in an axially displaceable manner orthogonally to the output shaft 36 in the actuator housing 2. If the output shaft 36 is rotated in the actuation direction A, so that the output lever 41 rotates counterclockwise, and thus the roller 42 shifts downwards within the guide 43, the end of the actuating plunger 44 facing away from the guide 43 is moved out of the actuator housing 2. In this disengaged position of the actuating plunger 42, the operating load of the parking brake generates a torque on the output shaft 36 in the direction opposite to the actuation direction A, which, however, is held by the third freewheel 38. Furthermore, a return spring, not shown, can also counteract a movement of the actuating plunger 44 out of the actuator housing 2. When the output shaft 36 is rotated further in the actuation direction A, a radially rising section of the eccentric 32 follows again, so that the output shaft 36 is intermittently rotated in the actuation direction A. Unlike in FIG. 2, the sensor 39 determines the displacement of the actuating plunger 44 and not the rotation of the output shaft 36. However, in this embodiment according to FIGS. 3 and 4, direct sensing of the output shaft 36 is also preferred. The sensor 39 detects when the parking brake is almost fully activated, thus reaching the state in which the output lever 41 is rotated maximally in the direction of the actuating plunger 44. This corresponds to a rotation of 180° compared to the illustration in FIG , with the output shaft 36 still being held by the third freewheel 38. In this exemplary embodiment, the output shaft 36 only needs to be led out of the actuator housing if it is to be used next to the actuating plunger for further actuation.
Der elektromotorische Antrieb 5 kann in diesem Zustand im Stillstand verbleiben oder in einer zweiten Drehrichtung angetrieben werden um die Kühl- und/oder Schmierfunktion zu bedienen. Aufgrund des ersten Freilaufs 31 wird die Feststellbremse da- von nicht beeinflusst. Diese Position stellt den geöffneten Zustand der Feststellbremse dar. The electric motor drive 5 can remain at a standstill in this state or can be driven in a second direction of rotation in order to operate the cooling and/or lubricating function. Due to the first freewheel 31, the parking brake is not influenced by. This position represents the opened state of the parking brake.
Soll die Feststellbremse hingegen geschlossen werden, wird der elektromotorische Antrieb 5 erneut in die erste Drehrichtung angetrieben, so dass die Feststellbremse den zuvor beschriebenen Totpunkt überschreitet, wobei über die nicht dargestellte Rückstellfeder bis dahin ein Rückstellmoment auf die Abtriebswelle 36 in die Freilaufrichtung B wirkt. Da dieses Rückstellmoment nach dem Überschreiten des Totpunktes in Betätigungsrichtung A und somit in der Freilaufrichtung des zweiten und des dritten Freilaufs 35, 38 wirkt, kann die Abtriebswelle 36 durch die Rückstellfeder frei verdreht werden, so dass die Feststellbremse schnell zufallen kann, bis sie ihren Totpunkt in der geschlossenen Stellung, wie in Fig. 3 dargestellt, erreicht und dort stabil stehen bleibt. Zum Schließen der Parksperre ist also lediglich das Überschreiten des offenen Totpunktes der Parksperre notwendig. If, on the other hand, the parking brake is to be closed, the electric motor drive 5 is driven again in the first direction of rotation, so that the parking brake exceeds the previously described dead center, with a restoring torque acting on the output shaft 36 in the freewheeling direction B via the return spring (not shown). Since this restoring torque acts in the actuation direction A and thus in the freewheeling direction of the second and third freewheels 35, 38 after the dead center has been exceeded, the output shaft 36 can be freely rotated by the return spring, so that the parking brake can close quickly until it reaches its dead center in the closed position, as shown in Fig. 3, and remains stable there. To close the parking lock, all that is necessary is to exceed the open dead center of the parking lock.
Allerdings kann es sich auch umgekehrt verhalten, dass der vorgespannte Zustand den geschlossenen Zustand und der Zustand gemäß Fig. 3 den geöffneten Zustand der Feststellbremse darstellt. Diesbezüglich ist die Vorrichtung nicht festgelegt. However, the reverse may also be the case, with the pre-tensioned state representing the closed state and the state according to Fig. 3 representing the open state of the parking brake. The device is not fixed in this respect.
Bezuqszeichenliste modularer Aktuator Modular actuator reference symbol list
Aktuatorgehäuse Gehäusegrundkörper erster deckelartiger Gehäusekörper elektromotorischer Antrieb Actuator housing Housing base body First cover-like housing body Electromotive drive
Stator stator
Antriebsrotor Drive rotor
Elektromodul Electric module
Leiterplatte elektronische Komponente erster Hydraulikanschluss zweiter Hydraulikanschluss Elektroanschluss zweiter deckelartiger Gehäusekörper rohrförmiger Anschlusskörper ringförmiger Anschlussraum Fluidförderungseinrichtung Förderrotor Circuit board electronic component first hydraulic connection second hydraulic connection electrical connection second cover-like housing body tubular connection body annular connection space fluid conveying device conveying rotor
Ringmagnet Ring magnet
Statorumspritzung rohrartiger Ansatz Drehachse Stator overmolding tubular attachment rotation axis
Motormodul Motor module
Hydraulikmodul Hydraulic module
Strömungskanal flow channel
Strömungsrichtung Antriebswelle erster Freilauf Flow direction drive shaft first freewheel
Exzenter/Nocke Eccentric/cam
Stößelstange Freilaufhebel 35 zweiter FreilaufPushrod freewheel lever 35 second freewheel
36 Abtriebswelle 36 Output shaft
37 Rückstellfeder37 Return spring
38 dritter Freilauf 38 third freewheel
39 Sensor 39 Sensor
40 vierter Freilauf40 fourth freewheel
41 Abtriebshebel 41 Output lever
42 Rolle 42 roll
43 Führung 43 leadership
44 Betätigungsstößel 44 actuating plungers
A BetätigungsrichtungA Actuation direction
B Freilaufrichtung B Freewheel direction

Claims

Patentansprüche Aktuator (1 ) mit einer weiteren Betätigungsfunktion, mit einem in einem Aktuatorgehäuse (2) aufgenommenen elektromotorischen Antrieb (5), wobei der elektromotorische Antrieb (5) einen Stator (6) und einen um eine Drehachse (23) rotierbaren Antriebsrotor (7) umfasst, und mit einer Fluidförderungseinrichtung (18), wobei ein Förderrotor (19) der Fluidförderungseinrichtung (18) drehfest mit dem Antriebsrotor (7) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Exzenter (32) über einen ersten Freilauf (31 ) auf einer koaxial zu der Drehachse (23) und mit dem Förderrotor (19) verbundenen Antriebswelle (30) angeordnet ist, wobei ein Freilaufhebel (34) mittelbar über einen zweiten Freilauf (35) auf einer Abtriebswelle (36) gelagert ist, wobei der Exzenter (32) den Freilaufhebel (34) zumindest mittelbar zu einer oszillierenden Bewegung in Umfangsrichtung der Abtriebswelle (36) anregt und wobei ein damit angetriebenes lineares Betätigungselement und/oder ein rotatorisch angetriebenes Betätigungselement aus dem Aktuatorgehäuse (2) geführt ist. Aktuator (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das linear angetriebene Betätigungselement ein Betätigungsstößel (44) und das rotatorisch angetriebene Betätigungselement die Abtriebswelle (36) ist. Aktuator (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (36) mittelbar über einen dritten Freilauf (38) an dem Aktuatorgehäuse (2) gelagert ist, Aktuator (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Sensor (39), der unmittelbar oder mittelbar den Drehwinkel der Abtriebswelle (36) erfasst. Aktuator (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine axial verschiebliche und oszillierende Stößelstange (33) mit ei- nem ersten Ende auf der Umfangsfläche des Exzenters (32) aufliegt und mit dem anderen Ende an dem Freilaufhebel (34) angeordnet ist. Aktuator (1 ) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine der axialen und oszillierenden Bewegung der Stößelstange (33) und des Freilaufhebels (33) in die von der Drehachse (23) abgewandte Richtung entgegenwirkende Rückstellfeder (37). Aktuator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zwischen dem Förderrotor (19) und der Antriebswelle (30) angeordneten vierten Freilauf (40). Aktuator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch kennzeichnet, dass der erste Freilauf (31 ) und/oder der zweite Freilauf (35) und/oder der dritte Freilauf (38) und/oder der vierte Freilauf (40) baugleich sind. Aktuator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorgehäuse (2) einen Grundkörper (3), einen ersten deckelartigen Gehäusekörper (4) und einen zweiten deckelartigen Gehäusekörper (14) umfasst. Aktuator (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste deckelartige Gehäusekörper (4) einen erste Hydraulikanschluss (11 ) und der zweite deckelartige Gehäusekörper (14) einem zweiten Hydraulikanschluss (12) aufweisen. Patent claims Actuator (1) with a further actuation function, with an electromotive drive (5) accommodated in an actuator housing (2), wherein the electromotive drive (5) comprises a stator (6) and a drive rotor (7) rotatable about an axis of rotation (23), and with a fluid conveying device (18), wherein a conveying rotor (19) of the fluid conveying device (18) is connected in a rotationally fixed manner to the drive rotor (7), characterized in that an eccentric (32) is arranged via a first freewheel (31) on a drive shaft (30) connected coaxially to the axis of rotation (23) and to the conveying rotor (19), wherein a freewheel lever (34) is mounted indirectly via a second freewheel (35) on an output shaft (36), wherein the eccentric (32) causes the freewheel lever (34) at least indirectly to an oscillating movement in the circumferential direction of the output shaft (36) and wherein a linear actuating element driven thereby and/or a rotationally driven actuating element is guided out of the actuator housing (2). Actuator (1) according to claim 1, characterized in that the linearly driven actuating element is an actuating plunger (44) and the rotationally driven actuating element is the output shaft (36). Actuator (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the output shaft (36) is mounted indirectly on the actuator housing (2) via a third freewheel (38). Actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized by a sensor (39) which directly or indirectly detects the angle of rotation of the output shaft (36). Actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an axially displaceable and oscillating push rod (33) with a a first end rests on the circumferential surface of the eccentric (32) and is arranged with the other end on the freewheel lever (34). Actuator (1) according to claim 5, characterized by a return spring (37) counteracting the axial and oscillating movement of the push rod (33) and the freewheel lever (33) in the direction facing away from the axis of rotation (23). Actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized by a fourth freewheel (40) arranged between the conveyor rotor (19) and the drive shaft (30). Actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first freewheel (31) and/or the second freewheel (35) and/or the third freewheel (38) and/or the fourth freewheel (40) are identical in construction. Actuator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator housing (2) comprises a base body (3), a first cover-like housing body (4) and a second cover-like housing body (14). Actuator (1) according to claim 8, characterized in that the first cover-like housing body (4) has a first hydraulic connection (11) and the second cover-like housing body (14) has a second hydraulic connection (12).
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