CN102575729B - 静压致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种静压致动器，其包括一个发送缸，该发送缸包含壳体及在该壳体中轴向可移动的、对注有压力介质的压力室加载压力的活塞，该静压致动器包括一个将旋转驱动变换成轴向运动的行星辊式传动装置，该行星辊式传动装置包括套筒、传动装置主轴及在套筒和传动装置主轴之间滚动的行星辊体，该静压致动器还包括一个驱动该行星辊式传动装置的电动机，该电动机包括与壳体固定连接的定子及可相对该定子转动的转子。为了优化结构空间本发明提出：所述压力室环形地构成及所述行星辊式传动装置在径向上设置在所述压力室的内部。

Description

静压致动器

技术领域

本发明涉及静压致动器，它具有一个包含一个壳体及在该壳体中轴向可移动的、对一个注有压力介质的压力室加载压力的活塞的发送缸，具有一个将旋转驱动变换成轴向运动的包括一个套筒、一个传动装置主轴及在它们之间滚动的行星辊体的行星辊式传动装置及具有一个驱动该行星辊式传动装置的带有一个与壳体固定连接的定子及一个可相对该定子转动的转子的电动机。

背景技术

由DE19700935A1公知了一个所述类型的静压致动器。那里一个发送缸的活塞借助一个电动机来驱动，其中电动机的旋转运动借助一个蜗轮-蜗杆传动装置形式的传动装置转换成一个轴向运动。在此情况下活塞借助一个设置在蜗轮上的偏心销来驱动。

此外由EP0320621A1在原理上公知了一种行星辊式传动装置，它具有一个螺纹主轴、一个相对该螺纹主轴同轴地布置的套筒及在这两者之间滚动的行星轮。该行星传动装置由电动机旋转地驱动及将快速的旋转运动转换成一个慢速的轴向运动。

发明内容

在该背景下本发明的任务在于对尤其使用在机动车中的静压致动器作出改进及进一步开发，尤其以提高效率、减小结构空间占用量及提高发送缸的工作压力作为其背景。

本发明的该任务将通过静压致动器来解决，它具有一个包含一个壳体及在该壳体中轴向可移动的、对一个注有压力介质的压力室加载压力的活塞的发送缸，具有一个将旋转驱动变换成轴向运动的包括一个套筒、一个传动装置主轴及在它们之间滚动的行星辊体的行星辊式传动装置及具有一个驱动该行星辊式传动装置的带有一个与壳体固定连接的定子及一个可相对该定子转动的转子的电动机，其中压力室被构成环形的及行星辊式传动装置被设置在压力室的径向内部。由此得到了一个轴向缩短的结构。也可对该结构变换地设置：将行星辊式传动装置布置在电动机转子中。本发明所提出的行星辊式传动装置在压力室的径向内部的设置相对该变换的结构来说具有其优点，即可得到一个具有小直径的静压致动器。对此的理由是：具有转子与行星辊式传动装置叠置的变换结构比本发明提出的行星辊式传动装置与发送缸叠置的结构需要更大的结构空间，尤其当行星辊式传动装置的套筒基本上相应于活塞的行程时。

在此情况下电机及行星辊式传动装置还以有利的方式在轴向上相互隔开地及同轴地布置。以此方式电动机的直径可适配于发送缸的直径，以致该电动机直径等于或小于发送缸的直径。如果套筒被设置在环形压力室的径向内部，则提供给转子的内部空间可构成得小些及在给定直径的情况下该电动机的功率可被设计得相对地强。因为设置在发送缸壳体径向外部的压力室的面积分量与具有小的径向内部面积分量的总面积相比仅是小一点儿，位于该压力室径向内部的结构空间可用于套筒。

该静压致动器适于作为由控制单元控制的发送器通过压力室中的一个压力接口及一个压力管路将预给定的压力提供到一个使构件轴向移动的接收器例如一个在机动车传动路径中的设置在内燃机与变速器之间的压开式或压合式摩擦离合器的接收缸、一个设置在变速器中的用于换挡的换挡轴或换挡辊的接收缸、一个由制动器操作的制动缸等。

在此情况下有利的是发送缸的壳体与电机的壳体构成一体，其方式例如在使用铝或其它轻金属及其合金的情况下借助浇铸方法如压铸来制造，或例如在使用塑料的情况下借助压力注塑来制造。通过壳体整体地实施可降低构件数目及当压力室加载压力时由于活塞支撑在壳体上可提高具有设在发送缸与电动机之间的壳体部分的两个壳体的稳定性。

在此情况下被证实有利的是：在静压致动器中组合了一个用于储备压力介质的容器，该压力介质例如在活塞的相应状态中在流体***中在发送缸、压力管路及接收缸之间具有压力介质损耗或温度波动的情况下可在压力室与容器之间被交换，而无需以值得一提的方式来增大结构空间。例如在电动机的预给定直径的情况下发送缸的直径可适配于电动机的直径，其中容器被设置在压力室径向外部的一个环形空间中。在此情况下该环形空间可被一个沿旋转轴线纵向布置的空心圆柱体相截，在该空心圆柱体中可设置一个用于一个单独的容器和/或另一容器-例如当安装在机动车中时该静压致动器不利地倾斜的情况下-的接口或一个用于与***环境压力均衡的折褶风箱，以便均衡容器及由此未负荷状态下的压力室与***环境之间的压力差。

在行星辊式传动装置的套筒与电动机轴向隔开的情况下被证实特别有利的是：套筒抗扭转及轴向可移动地与壳体固定被并被接收在其中及活被套筒来驱动。在此情况下套筒可在壳体中纵向地被导向及抗扭转地与活塞相连接。因此延伸在轴向结构空间上的传动装置主轴被电动机驱动及轴向固定地保持在其位置中，以致该传动装置主轴例如可延伸在整个轴向结构空间上及可支承在该静压致动器的两个端部上并在轴向上被固定。在此情况下静压致动器的长度可根据无行程的传动装置主轴来设计，这里套筒的行程与活塞的行程相同，以致通过套筒的轴向移动不会增加轴向结构空间及可得到一个结构紧凑的静压致动器。

为了一方面可将电动机设计成电子换向的电动机及另一方面能监控传动装置主轴的旋转运动，在该静压致动器中设置了一个传感器装置，它至少检测传动装置主轴的旋转运动。这里该传感器装置可包括一些传感器，它们构成霍耳传感器来检测模拟量角度或构成增量式传感器来检测传动装置主轴旋转角度上的磁铁感应脉冲的数目，其中由检测的磁铁感应脉冲的数目来求得该角度。为了基于一个确定的参考点如一个差角来标定增量传感器可采取一些适当的措施，例如可设置一个由控制装置识别的止挡。这里霍耳传感器由一个为改善布线可能性优选地与壳体固定地设置的传感器部分及一个或多个设置在相对该传感器部分可运动的构件上的传感器磁铁来构成。以此方式根据分布在传动装置主轴上的传感磁铁的数目、或由这些磁铁形成的产生磁铁感应脉冲的磁铁扇段的数目可得到传动装置主轴转动角度的足够的角度分辨率。

出于电干扰或电子干扰敏感度的原因被证明有利的是，在***电子单元的一个印刷电路板上设有至少一个用于检测静压致动器的工作数据的传感器。在此情况下该印刷电路板可直接布置在传感器的最佳位置处或如果在该区域中不能提供这样的结构空间，则可将一个测定信号的非电量、例如一个机械量或物理的本征量导入放置了印刷电路板的区域中。

对传动装置主轴转动角度的检测变换地或附加地如借助一个霍耳传感器来测定套筒或活塞的行程也被证实是有利的。为此可将相应的传感器直接地设置在壳体与活塞或套筒之间的区域中，其中电导线在壳体中可被引导到在一定情况下设有的用于信号转换的***电子单元或由该壳体引出。尤其出于这种传感器对此易受小的电磁干扰的原因而被证实有利的是：尤其由于结构空间的原因***电子单元在空间上远置的情况下将传感器放置在***电子单元附近或其上及借助一个杆件使活塞或套筒的运动传递到传感器。尤其由传动装置主轴转动角度及活塞轴向移动的信号检测可测定行星辊式传动装置在一定情况下具有的滑动并将其补偿。

为了变换地或冗余地测定活塞对压力室的作用可借助一个压力传感器来检测压力室的压力。为了可能借助设置在***电子单元的一个在空间上远离压力室的印刷电路板上的压力传感器直接地检测其压力，可在壳体中、尤其在发送缸与电动机的整体壳体中设置一个到压力室的连接孔，该连接孔一直延伸到***电子单元。在本发明的范围中该***电子单元可被设置在电动机壳体的背着发送缸的一侧上或被设置在该静压致动器的一个或多个壳体的一个非需用的自由空间中。在此情况下被证实有利的是：***电子单元被设置在盖的区域中或被设置在此盖中，当电动机及由该侧安装的构件被安装后此盖将封闭电动机的壳体。这里在盖中或在壳体中可设置一个对控制装置的插接连接部分。

对于本发明将借助附图1至5中所示的实施例来详细地说明。

附图说明

图1：根据本发明的静压致动器的一个视图，

图2：表示出以下附图的截面的剖面线的、图1的静压致动器的一个俯视图，

图3：沿剖面线A-A的、图1及2的静压致动器的一个截面图，

图4：沿剖面线B-B的、图1及2的静压致动器的一个截面图，及

图5：沿剖面线C-C的、图1及2的静压致动器的一个截面图。

具体实施方式

图1以三维视图表示一个静压致动器1，它具有由电动机2的壳体与发送缸的壳体构成一体的壳体3及带有容器罐5的壳体区段4，该容器罐借助一个带有压力均衡孔7的盖6来封闭。借助另一盖板11封闭的安装孔12用于安装构件及尤其用于静压致动器1的传感器的功能试验。

在壳体3上固定着用于将静压致动器1固定在一个与壳体固定连接的构件如机动车的一个压铸壁上的支架8。在壳体3上还固定着与发送缸的压力室连接的压力管路10的压力接口9、例如被构成快速耦合件，该压力管路将形成与一个未示出的接收缸的连接。该壳体区段在内部具有一个用于接收传动装置主轴的轴承及在外部通过加强肋13来加强。该壳体区段4可借助压铸或压力注塑方法由轻金属材料如铝及其合金或塑料来制造。

图2以俯视图表示图1的静压致动器，它具有包括容器罐5及安装孔12的壳体区段4及固定在壳体3(图1)上的支架8与压力接口9。剖面线A-A，B-B，C-C给出了图3，4，5中所示的静压致动器的截面图的剖割面。

图3以沿图2的剖面线A-A的截面图表示静压致动器1，它具有由电动机2的壳体14与发送缸16的壳体15构成的、一体的壳体3及固定在该壳体上的、例如由螺丝连接，压配合或焊接固定的壳体区段4。

电动机2的定子17径向上被接收在定中套筒18的内部，该定中套筒借助轴向上整体成型的轴承架20同时承担传动装置主轴19的定中及支承。定子17在轴向上被夹紧在轴承盘21与定中套筒18之间及抗扭转地接收在该定中套筒中。定中套筒8将轴承盘21轴向地固定在壳体3的止挡22上及其本身在轴向上借助止挡盘23及与壳体3连接的如螺丝连接的盖24来固定。

设置在定子17径向内部的转子25在其径向内部轴向固定地被接收及定中在轴承套筒26上。轴承套筒26借助轴承盘21轴向固定地及可转动地被接收。为此在轴承盘21两侧上设置了轴向轴承27-这里为滚针轴承，该轴向轴承一方面用轴承套筒26的环形板28构成轴承座及另一方面用转子25构成轴承座，转子在轴向上借助挡圈29固定在轴承套筒26上。轴承套筒26与传动装置主轴19抗扭转地连接，例如热压冷缩地配合在传动装置主轴上，以致轴承套筒26的并由此转子25的定中借助径向轴承30及通过壳体3上的定中套筒18来实现而传动装置主轴19在壳体上的轴向支承通过支承盘21来实现。传动装置主轴19的第二轴承借助壳体区段4的轴承套32中的径向轴承31来实现。

行星辊式传动装置33相对电动机2轴向隔开地布置，该行星辊式传动装置由传动装置主轴19、套筒34及在它们之间滚动的行星辊体35构成。为了将由转子25带动的传动装置主轴19的旋转运动转换成套筒34的轴向运动行星辊体设有一个齿部分36，该齿部分与套筒34的齿部分37相啮合，及设有一个细螺纹38，该细螺纹与传动装置套筒的外螺纹39相啮合。

在行星辊式传动装置33的径向外部设有发送缸40，该发送缸包括轴向上通过套筒34移动的活塞41及由壳体15与活塞41形成的、设有压力接口9(图1)的压力室42。活塞41及压力室42各围绕套筒34环形地布置。压力室42借助设置在活塞41与壳体15之间的槽形密封圈43，44相对外部密封。另一槽形密封圈45相对壳体区段4的内空间来密封活塞。在槽形密封圈43，44之间设有胀圈46。壳体区段4借助密封圈47相对壳体15密封。

在所示的实施例中发送缸40被表示在完全***作的状态中，这就是说，为了建立压力活塞41向着电动机2的方向移动，这等同于活塞41受拉的结构，以致压力的力回路在电动机的外部实现及因此可基本上与轴向力无关地工作。为了活塞41的移动轴向上被行星辊式传动装置33所施加的力由轴承盘21支撑在壳体3上，由活塞41作用在压力室42上的压力也被导入壳体3中，以致构成了一个具有小弹性的短的力回路。

为了防止由于拖动转矩及摩擦转矩引起的套筒扭转，套筒34抗扭转地接收在壳体15中并在其中被导向。为此在天条4与壳体15之间设有纵向导向装置48，该纵向导向装置可由一个或多个分布在圆周方向上的纵向槽构成，在这些纵向槽中可嵌入与其互补的纵向榫。为了尤其改善槽形密封圈43，44的摩擦性能，该纵向导向装置可被构成稍微螺旋形，例如在圆周方向上具有小的-例如少量度数的-角度分量。

由定子17，转子25及行星辊式传动装置33可构成一个结构单元，该结构单元可从一侧移入壳体3及接着由该侧借助盖24来封闭壳体。从另一侧将组装发送缸40，其中活塞41至少在轴向上固定地与套筒34连接，例如敛缝连接、卡槽式连接或挂接在其中。

图4以截面图表示沿图2的剖面线B-B的静压致动器1。由该截面角度可清楚地看到用于该流体静力***工作的容器49，静压致动器1通过压力室42连到该容器中。容器49在壳体区段4中延伸在压力室42的径向外部及借助胀圈46来限定。在活塞41的静止位置中将进行容器49与压力室42的容积交换，在该图中活塞表示在完全***作的状态中。在静止位置中活塞41在径向上向着轴承套32的方向移动了这样多，以致活塞移过了槽形密封圈43及容器49可通过设置在胀圈46中的一个或多个通道50与压力室42相连接。为了更好地控制该连接的闭合与打开之间的过渡可在活塞41中设置所谓的排放槽51。

容器罐5与容器49在未示出的位置上例如借助孔口相连接。容器罐5具有折褶风箱52，它在一侧上与容器49形成连接及在另一侧上通过压力均衡孔7与***环境形成连接，以致可均衡容器49与***环境的压力差。

由图4中所示的截面图还可清楚地看到压力室42在壳体3中的轴向扩展部分53，它一直延伸到前端的台面53a，在该台面上置有一个-这里未示出的-***电子单元，以致该扩展部分可被直接地引导到一个设在***电子单元印刷电路板上的、用于检测压力室42的并由此检测发送缸40的工作压力的压力传感器上并可使用无电导线的压力传感器。

图5表示沿图2的剖面线C-C的静压致动器1并让看到传感器装置54，该传感器装置可被设置在***电子单元55上，该***电子单元至少由一个电子印刷电路板56构成，在该印刷电路板上设有用于电动机2的控制及供电、传感器检测的测量信号的处理和/或传送所必需的电子器件。***电子单元55具有一个接线部分57，该接线部分可穿过壳体3或盖24导出及包含信号导线及电源导线并可与一个外部控制装置连接。***电子单元55被设置及固定在定中套筒18与盖24之间。

在所示的实施例中在印刷电路板56上设有用于控制静压致动器的所有传感器并由此无连接导线地定中放置。为此在印刷电路板56上接收有压力传感器58，该压力传感器与该印刷电路板一起检测在扩展部分53-如图4的连接孔处所具有的压力并密封该扩展部分53。此外设在印刷电路板56上的转角传感器59检测传动装置主轴19的转动角度。该转角传感器可为霍耳传感器，其中所属的传感磁铁60被设置在传动装置主轴19上。为了检测活塞41的轴向行程在该活塞上连接了杆件61，如通过挂接或卡槽式连接，该杆件轴向上在导向槽62中导行并可移近印刷电路板56，由此只要提示一下：一个被接收在印刷电路板56上的、延伸到构成于壳体3内的自由空间65中的轴向行程传感器63对活塞41在空间上隔开如在轴向上隔开地检测该活塞的轴向行程。该轴向行程传感器优选地构成霍耳传感器并根据与安装于杆件61上的传感磁铁64的距离来检测轴向行程。为了安装杆件61及轴向行程传感器63的功能试验在壳体区段4中设有借助盖板11封闭的安装孔12。

附图标记列表

1静压致动器

2电动机

3壳体

4壳体区段

5容器罐

6盖

7压力均衡孔

8支架

9压力接口

10压力管路

11盖板

12安装孔

13加强肋

14壳体

15壳体

16发送缸

17定子

18定中套筒

19传动装置主轴

20轴承架

21轴承盘

22止挡

23止挡盘

24盖

25转子

26轴承套筒

27轴向轴承

28环形板

29挡圈

30径向轴承

31径向轴承

32轴承套

33行星辊式传动装置

34套筒

35行星辊体

36齿部分

37齿部分

38细螺纹

39外螺纹

40发送缸

41活塞

42压力室

43槽形密封圈

44槽形密封圈

45槽形密封圈

46胀圈

47密封圈

48纵向导向装置

49容器

50通道

51排放槽

52折褶风箱

53扩展部分

53a台面

54传感器装置

55***电子单元

56印刷电路板

57接线部分

58压力传感器

59转角传感器

60传感磁铁

61杆件

62导向槽

63轴向行程传感器

64传感磁铁

65自由空间

A-A剖面线

B-B剖面线

C-C剖面线

Claims (10)

1.静压致动器(1)，具有一个包含一个壳体(15)及在该壳体(15)中轴向可移动的、对一个注有压力介质的压力室(42)加载压力的活塞(41)的发送缸(40)，具有一个将旋转驱动变换成轴向运动的包括一个套筒(34)、一个传动装置主轴(19)及在它们之间滚动的行星辊体(35)的行星辊式传动装置(33)及具有一个驱动该行星辊式传动装置(33)的带有一个与壳体固定连接的定子(17)及一个可相对该定子转动的转子(25)的电动机(2)，其特征在于：所述发送缸(40)位于所述行星辊式传动装置(33)的径向外部，所述活塞(41)及压力室(42)各围绕所述套筒(34)环形地布置。

2.根据权利要求1所述的静压致动器(1)，其特征在于：电动机(2)及行星辊式传动装置(33)轴向上相互隔开地及同轴地布置。

3.根据权利要求1或2所述的静压致动器(1)，其特征在于：发送缸(40)的壳体(15)与电动机(2)的壳体(14)构成一体。

4.根据权利要求1所述的静压致动器(1，1a，1b，1c，1d，1e)，其特征在于：在压力室(42)的径向外部设有一个用于压力介质的容器(49)。

5.根据权利要求1所述的静压致动器(1)，其特征在于：套筒(34)抗扭转地接收在壳体中并在轴向可移动，活塞(41)被套筒(34)轴向地驱动。

6.根据权利要求1所述的静压致动器(1)，其特征在于：在静压致动器(1)中设有一个传感器装置(54)，它至少检测传动装置主轴(19)的旋转运动。

7.根据权利要求6所述的静压致动器(1)，其特征在于：传感器装置(54)检测活塞(41)的轴向行程。

8.根据权利要求6或7所述的静压致动器(1)，其特征在于：传感器装置(54)检测压力室(42)中的压力。

9.根据权利要求6所述的静压致动器(1)，其特征在于：在电动机(2)的壳体(14)背着发送缸(40)的一侧上设有一个***电子单元(55)。

10.根据权利要求9所述的静压致动器(1)，其特征在于：在***电子单元(55)的一个印刷电路板(56)上设有至少一个用于检测静压致动器(1)的工作数据的传感器。