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Title:
ELECTROHYDRAULIC ACTUATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/162063
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electrohydraulic actuator (1), comprising a hydraulic piston (13), which can be moved by an electric motor (2) by means of a spindle drive (24). In order to improve the electrohydraulic actuator functionally and/or with respect to the required installation space, the electric motor (2) comprises a rotor (4) having a central cut-out (17), which has an internal screw thread (18), into which an external screw thread (19) of a spindle element (16) engages, which spindle element is rotationally fixed to the rotor (4) and is coupled to the hydraulic piston (13) in such a way that the hydraulic piston (13) performs a stroke movement when the rotor (4) of the electric motor (2) is set into rotation.

Inventors:
BRUNNER, Peter (Stummerstraße 6/33/1, 3350 Haag, 3350, AT)
GRAFLEITNER, Klaus (Niederreithstraße 46, 4020 Linz, 4020, AT)
NÖSSLBÖCK, Markus (Mayrfeld 9, 4492 Hofkirchen im Traunkreis, 4492, AT)
PRETSCH, Sabine (Weistracher Straße 19, 3352 St. Peter in der Au, 3352, AT)
Application Number:
EP2019/052511
Publication Date:
August 29, 2019
Filing Date:
February 01, 2019
Export Citation:
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Assignee:
MAGNA POWERTRAIN BAD HOMBURG GMBH (Georg-Schaeffler-Straße 3, Bad Homburg, 61352, DE)
International Classes:
F15B7/08; B60T17/00; F16D29/00
Domestic Patent References:
WO1999027272A11999-06-03
Foreign References:
EP1437519A12004-07-14
DE29914060U12000-09-21
DE2128169A11972-12-14
US20130076115A12013-03-28
DE102010037424A12012-03-15
DE102013213888B32014-11-13
Attorney, Agent or Firm:
HOFFMANN EITLE PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PARTMBB (Attn. Peter Wiedemann, Arabellastraße 30, München, 81925, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Elektrohydraulischer Aktuator (1 ) mit einem Hydraulikkolben (13), der durch einen Elektromotor (2) über einen Spindeltrieb (24) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) einen Rotor (4) mit einer zentralen Ausnehmung (17) um fasst, die ein Innengewinde (18) aufweist, in das ein Außengewinde (19) eines Spin delkörpers (16) eingreift, der, relativ zu dem Rotor (4), verdrehsicher angeordnet und so mit dem Hydraulikkolben (13) gekoppelt ist, dass der Hydraulikkolben (13) eine Hubbewegung ausführt, wenn der Rotor (4) des Elektromotors (2) in Drehung versetzt wird.

2. Elektrohydraulischer Aktuator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Spindelkörper (16) vollständig innerhalb des Rotors (4) angeordnet ist.

3. Elektrohydraulischer Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) innerhalb eines Stators (3) des Elektromotors (2) drehbar gelagert ist.

4. Elektrohydraulischer Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (3) des Elektromotors (2) in einem Getriebegehäuse (7) angeordnet ist.

5. Elektrohydraulischer Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkolben (13) einstückig mit dem Spindelkörper (16) verbunden ist.

6. Elektrohydraulischer Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkolben (13) über einen Verdrehsicherungskörper (20) mit dem Spindelkörper (16) verbunden ist, wobei der Verdrehsicherungskörper (20) in einem Gegenkörper (21 ) verdrehsicher, aber axial bewegbar geführt ist.

7. Elektrohydraulischer Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkolben (13) in einem Zylinderraum (12) hin und her bewegbar ist.

8. Elektrohydraulischer Aktuator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zy linderraum (12) von einem beziehungsweise dem Getriebegehäuse (7) begrenzt wird.

9. Elektrohydraulischer Aktuator nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum (12) einen Hydraulikanschluss (10) aufweist.

10. Elektrohydraulischer Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hydraulikkolben (13) zwei Dichtringe (14,15) zugeordnet sind, zwischen denen eine Leckageabführöffnung (23) vorgesehen ist.

Description:
Elektrohydraulischer Aktuator

Die Erfindung betrifft einen elektrohydraulischen Aktuator mit einem Hydraulikkolben, der durch einen Elektromotor über einen Spindeltrieb bewegbar ist.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 037 424 A1 ist ein hydraulisches Steuer system für eine Kupplung mit einem elektrisch betriebenen Geberzylinder bekannt. Zum Ver stellen eines Kolbens des Geberzylinders ist ein Elektromotor vorgesehen, der über einen Spindeltrieb auf den Kolben des Geberzylinders einwirkt. Die Einheit aus Elektromotor und Spindeltrieb wird auch als Spindelaktuator bezeichnet. Der Spindeltrieb funktioniert über eine Gewindestange, auf welcher eine mit dem Kolben verbundene Mutter geführt ist. Durch ein Verdrehen der Gewindestange wird die Mutter und mit dieser der Kolben des Geberzylinders verstellt. Aus der deutschen Patentschrift DE 10 2013 213 888 B3 ist ein elektrohydraulischer Aktuator bekannt, umfassend einen hydraulischen Kolben; einen Spindeltrieb mit einer Spin del und einer Mutter, zur Bewegung des Kolbens entlang einer Drehachse; ein Schneckenrad, das koaxial an der Mutter angebracht ist; und einen Elektromotor mit einer Schnecke, die mit dem Schneckenrad kämmt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrohydraulischen Aktuator mit einem Hydraulikkolben, der durch einen Elektromotor über einen Spindeltrieb bewegbar ist, funktionell und/oder im Hinblick auf den benötigten Bauraum zu verbessern.

Die Aufgabe ist bei einem elektrohydraulischen Aktuator mit einem Hydraulikkolben, der durch einen Elektromotor über einen Spindeltrieb bewegbar ist, dadurch gelöst, dass der Elektromo tor einen Rotor mit einer zentralen Ausnehmung umfasst, die ein Innengewinde aufweist, in das ein Außengewinde eines Spindelkörpers eingreift, der, relativ zu dem Rotor, verdrehsicher angeordnet und so mit dem Hydraulikkolben gekoppelt ist, dass der Hydraulikkolben eine Hubbewegung ausführt, wenn der Rotor des Elektromotors in Drehung versetzt wird. Die Spindel des Spindeltriebs ist sozusagen in den Rotor des Elektromotors integriert. Dadurch kann vorteilhaft Bauraum eingespart werden. Die zentrale Ausnehmung in dem Rotor ist zum Beispiel als Sackloch ausgeführt. Der elektrohydraulische Aktuator wird zum Beispiel dazu verwendet, einen Kupplungsnehmerzylinder zu betätigen. Zur Betätigung der Kupplung muss dann von einem Kupplungspedal lediglich ein Signal gesendet werden. Die Kupplung kann mit Hilfe des elektrohydraulischen Aktuators auch direkt von einer elektronischen Steuerung betä tigt, insbesondere geöffnet, werden. So kann zum Beispiel im Betrieb eines mit der Kupplung und dem elektrohydraulischen Aktuator ausgestatteten Kraftfahrzeugs ein Segelbetrieb im plementiert werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektrohydraulischen Aktuators ist dadurch gekenn zeichnet, dass der Spindelkörper vollständig innerhalb des Rotors angeordnet ist. Der Spin delkörper hat zum Beispiel im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders, der an seiner äußeren Mantelfläche mit dem Außengewinde versehen ist. Die Gewindesteigung ist vorteilhaft so gewählt, dass der Spindelkörper bei einem definierten Verdrehen des Rotors ei ne gewünschte axiale Bewegung ausführt, die auf den Hydraulikkolben übertragen wird.

Durch die Anordnung des Spindelkörpers in dem Rotor kann so vorteilhaft auf eine aufwendi ge Kapselung des Spindeltriebs verzichtet werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektrohydraulischen Aktuators ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor innerhalb eines Stators des Elektromotors drehbar gelagert ist. Der Rotor und der Stator sind zum Beispiel in bekannter Art und Weise mit Wicklungen ausgestattet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektrohydraulischen Aktuators ist dadurch gekennzeichnet, dass der Stator des Elektromotors in einem Getriebegehäuse angeordnet ist. Das liefert den Vorteil, dass ein separates Gehäuse für den elektrohydraulischen Aktuator ent fallen kann.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektrohydraulischen Aktuators ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkolben einstückig mit dem Spindelkörper verbunden ist. Dadurch wird ein Multifunktionsteil geschaffen, das zum Beispiel aus Metall gebildet ist und spanend hergestellt werden kann.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektrohydraulischen Aktuators ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkolben über einen Verdrehsicherungskörper mit dem Spindelkörper verbunden ist, wobei der Verdrehsicherungskörper in einem Gegenkörper ver drehsicher, aber axial bewegbar geführt ist. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse des Rotors. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse des Rotors. Die axiale Führung kann zum Beispiel durch ein Nut-Feder-System oder durch eine geeignete Verzah nung realisiert werden. Der Gegenkörper ist vorteilhaft auch in dem Getriebegehäuse ange ordnet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektrohydraulischen Aktuators ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikkolben in einem Zylinderraum hin und her bewegbar ist. In dem Zylinderraum ist ein Hydraulikmedium angeordnet, das durch den Hydraulikkolben mit Druck beaufschlagt wird.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektrohydraulischen Aktuators ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum von einem beziehungsweise dem Getriebegehäuse begrenzt wird. Dadurch kann die Anzahl der benötigten Einzelteile zur Darstellung des elekt rohydraulischen Aktuators vorteilhaft reduziert werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektrohydraulischen Aktuators ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderraum einen Hydraulikanschluss aufweist. An den Hydrau likanschluss kann zum Beispiel eine Hydraulikdruckleitung angeschlossen werden, die den Zylinderraum hydraulisch mit einer zu betätigenden Komponente, wie einem Kupplungsneh merzylinder, verbindet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des elektrohydraulischen Aktuators ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Hydraulikkolben zwei Dichtringe zugeordnet sind, zwischen denen eine Leckageabführöffnung vorgesehen ist. Die Dichtringe sind vorzugsweise feststehend, zum Beispiel in dem Getriebegehäuse, angeordnet. Der Hydraulikkolben bewegt sich im Be trieb des elektrohydraulischen Aktuators an den Dichtringen entlang. Durch die beiden Dicht ringe wird eine doppelte Dichtung geschaffen, durch die der Zylinderraum gegenüber der zentralen Ausnehmung in dem Rotor abgedichtet wird. Über die Leckageabführöffnung kann unvermeidbare Leckage abgeführt werden.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschrie benen elektrohydraulischen Aktuators. Der elektrohydraulische Aktuator wird vorzugsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt, die, zumindest teilweise, elektrisch angetrieben werden.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch einen Hydraulikkolben, einen Spindelkörper, einen Rotor, einen Stator, einen Elektromotor, ein Getriebegehäuse, einen Verdrehsicherungskörper und/oder einen Gegenkörper für einen vorab beschriebenen elektrohydraulischen Aktuator.

Die genannten Teile sind separat handelbar.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen den Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungs beispiele im Einzelnen beschrieben sind.

Die einzige beiliegende Figur zeigt ein Getriebegehäuse, in das ein elektrohydraulischer Aktu ator mit einem Hydraulikkolben integriert ist, der durch einen Elektromotor über einen Spindel trieb bewegbar ist, im Längsschnitt. Figur 1 zeigt einen elektrohydraulischen Aktuator 1 mit einem Elektromotor 2 im Längsschnitt. Der Elektromotor 2 umfasst einen Stator 3, in welchem ein Rotor 4 mit Hilfe von Rotorlagern 5, 6 um eine Drehachse 25 drehbar gelagert ist. Der Stator 3 des Elektromotors 2 ist in einem Getriebegehäuse 7 angeordnet. Die Befestigung des Stators 3 in dem Getriebegehäuse 7 er folgt zum Beispiel durch ein Einpressen.

Das Getriebegehäuse 7 umfasst in Figur 1 links einen ersten Ansatz 8. Der erste Ansatz 8 des Getriebegehäuses 7 ist einstückig mit einem zweiten Ansatz 9 verbunden. Das Getriebege häuse 7 mit den Ansätzen 8 und 9 ist, bezogen auf die Drehachse 25, rotationssymmetrisch ausgeführt.

Der erste Ansatz 8 hat einen kleineren Außendurchmesser als der Bereich des Getriebege häuses 7, in welchem der Rotor 4 mit dem Stator 3 angeordnet ist. Der erste Ansatz 8 wiede rum hat einen größeren Außendurchmesser als der zweite Ansatz 9 des Getriebegehäuses 7.

Der zweite Ansatz 9 des Getriebegehäuses 7 weist an seinem dem ersten Ansatz 8 abge wandten Ende einen Hydraulikanschluss 10 auf. An den Hydraulikanschluss 10 kann eine (nicht dargestellte) Hydraulikdruckleitung angeschlossen werden. Über die Hydraulikdrucklei tung kann zum Beispiel ein (ebenfalls nicht dargestellter) Kupplungsnehmerzylinder mit Hyd raulikdruck beaufschlagt werden, um eine Kupplung zu betätigen.

Der zweite Ansatz 9 des Getriebegehäuses 7 stellt einen Hydraulikzylinder 1 1 mit einem Zy linderraum 12 dar. In dem Zylinderraum 12 des Hydraulikzylinders 1 1 ist ein Hydraulikkolben 13 axial bewegbar. Zur Abdichtung zwischen dem Hydraulikzylinder 1 1 und dem Hydraulik kolben 13 sind zwei Dichtringe 14, 15 vorgesehen.

Zwischen den Dichtringen 14, 15 weist der zweite Ansatz 9 des Getriebegehäuses 7 eine in Figur 1 nach unten gerichtete Leckageabführöffnung 23 auf. Über die Leckageabführöffnung 23 kann im Betrieb des elektrohydraulischen Aktuators 1 auftretende Leckage abgeführt wer den. Die beiden Dichtringe 14, 15 stellen eine Doppeldichtung dar, mit welcher der Zylinder raum 12, der im Betrieb des elektrohydraulischen Aktuators 1 mit Hydraulikmedium gefüllt ist, gegenüber einer zentralen Ausnehmung 17 in dem Rotor 4 abgedichtet wird.

Die zentrale Ausnehmung 17 in dem Rotor 4 ist als Sackloch mit einem Innengewinde 18 ausgeführt. In das Innengewinde 18 des Rotors 4 greift ein Außengewinde 19 ein, das an ei nem Spindelkörper 16 ausgebildet ist. Der Spindelkörper 16 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylinders und stellt einen in den Rotor 4 des Elektromotors 2 integrierten Spindeltrieb 24 dar. Der Spindelkörper 16 ist über einen Verdrehsicherungskörper 20 einstückig mit dem Hydrau likkolben 13 verbunden. Der Verdrehsicherungskörper 20 hat im Wesentlichen die Gestalt ei nes geraden Kreiszylinders, der einen kleineren Außendurchmesser als der Spindelkörper 16 hat. Der Verdrehsicherungskörper 20 ist, zum Beispiel über ein Nut-Feder-System oder über eine geeignete Verzahnung, axial bewegbar, aber verdrehsicher in einem Gegenkörper 21 geführt. Der Gegenkörper 21 ist zum Beispiel in das Getriebegehäuse 7 im Bereich des ersten Ansat zes 8 eingepresst.

Im Betrieb des elektrohydraulischen Aktors 1 wird der Rotor 4 des Elektromotors 2 durch Bestromung in Drehung versetzt. Die Drehbewegung des Rotors 4 führt dazu, dass sich der verdrehsicher in dem Rotor 4 angeordnete Spindelkörper 16 in Figur 1 in axialer Richtung nach links bewegt.

Die axiale Bewegung des Spindelkörpers 16 wird über den Verdrehsicherungskörper 20 auf den Hydraulikkolben 13 übertragen. Durch die Bewegung des Hydraulikkolbens 13 in Figur 1 nach links wird Hydraulikmedium in dem Zylinderraum 12 komprimiert. Dadurch kann, wie in Figur 1 durch einen Pfeil 22 angedeutet ist, eine Kupplung hydraulisch betätigt werden.

Bezuqszeichenliste

Elektrohydraulischer Aktuator

Elektromotor

Stator

Rotor

Rotorlager

Rotorlager

Getriebegehäuse

Erster Ansatz

Zweiter Ansatz

Hydraulikanschluss

Hydraulikzylinder

Zylinderraum

Hydraulikkolben

Dichtring

Dichtring

Spindelkörper

Zentrale Ausnehmung

Innengewinde

Außengewinde

Verdrehsicherungskörper

Gegenkörper

Pfeil

Leckag eabf ü h röff n u ng

Spindeltrieb

Drehachse