DE102015106634A1

DE102015106634A1 - Aktuator

Info

Publication number: DE102015106634A1
Application number: DE102015106634.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Geffert; Frank Blum
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2015-04-29
Publication date: 2016-11-03
Also published as: US20180112683A1; US10519986B2; WO2016173723A1; CN107567548A; EP3289228A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktuator, wie ein Druckaktuator oder ein Unterdruckaktuator, mit einem Gehäuse und mit einem durch das Gehäuse geführten Stößel, mit einer Membran, welche mit dem Gehäuse und mit dem Stößel verbunden ist, wobei die Membran mit dem Gehäuse einen gasdichten Druckraum ausbildet, wobei an dem Gehäuse ein Druckmittelanschluss vorgesehen ist, welcher mit dem Druckraum kommuniziert, um den Druckraum druckbeaufschlagen zu können, wobei an dem Stößel ein Bremselement vorgesehen ist, mittels welchem eine ansteuerbare Bremskraft auf den Stößel ausübbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator, wie insbesondere einen Druckaktuator oder einen Unterdruckaktuator, zur Betätigung eines bewegbaren Elements, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
Aktuatoren zur Betätigung eines bewegbaren Elements sind im Stand der Technik vielfältig bekannt. Durch die DE 10 2005 029 904 A1 ist ein Aktuator als Unterdruckdose bekannt geworden, bei welchem Unterdruck appliziert wird, um ein bewegbares Element betätigen zu können. Die Unterdruckdose weist dabei ein Gehäuse mit einem durch das Gehäuse geführten Stößel auf, wobei an dem Stößel und an dem Gehäuse eine Membran angebunden ist, welche zusammen mit dem Gehäuse einen gasdichten Druckraum ausbildet, welcher mit einem definierten Unterdruck beaufschlagbar ist. Dadurch wird die Membran verformt und so der mit der Membran verbundene Stößel verlagert. Dadurch kann ein an dem Stößel angelenktes bewegbares Element verlagert werden.
Bei solchen Unterdruckdosen ist es zum Teil auch bekannt, dass in der Unterdruckdose eine Feder angeordnet ist, welche sich zwischen dem Stößel und dem Gehäuse abstützt und den Stößel in einer nicht mit einem Unterdruck beaufschlagten Betriebssituation in eine definierte Endstellung beaufschlagt. Wird dann der Unterdruck appliziert, so wird der Stößel entgegen der Rückstellkraft der Feder verlagert. Eine solche Unterdruckdose ist beispielsweise auch durch die EP 2 199 565 B1 bekannt geworden.
Dabei ist es sehr schwierig, den Stößel in einer Zwischenposition einzustellen, weil dann der Unterdruck gegen die Rückstellkraft der Feder ausbalanciert werden muss, was auf die Dauer nur sehr schwierig zu erreichen ist, weil Schwankungen in der Unterdruckversorgung zu Schwankungen im Kräftegleichgewicht zwischen der Kraft auf den Stößel aufgrund des Unterdrucks und der Federkraft auf den Stößel führen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aktuator zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und dennoch eine gute Einstellbarkeit eines bewegbaren Elements auch in einer Zwischenstellung zwischen zwei Endstellungen erlaubt. Dabei soll die Einstellung in eine Zwischenstellung einfach und dennoch energiesparende möglich sein.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Aktuator, wie einen Druckaktuator oder einen Unterdruckaktuator, auch Druckdose oder Unterdruckdose genannt, mit einem Gehäuse und mit einem durch das Gehäuse geführten Stößel, mit einer Membran, welche mit dem Gehäuse und mit dem Stößel verbunden ist, wobei die Membran mit dem Gehäuse einen gasdichten Druckraum ausbildet, wobei an dem Gehäuse ein Druckmittelanschluss vorgesehen ist, welcher mit dem Druckraum kommuniziert, um den Druckraum druckbeaufschlagen zu können, wobei an dem Stößel ein Bremselement vorgesehen ist, mittels welchem eine ansteuerbare Bremskraft auf den Stößel ausübbar ist. Dadurch wird erreicht, dass die Bewegung des Stößels durch das Bremselement definiert gebremst werden kann. So kann der Stößel derart gebremst werden, dass seine Geschwindigkeit reduziert wird oder dass er derart gebremst werden kann, dass er in einer definierten Stellung festgehalten werden kann, weil die Bremskraft die Antriebskraft übersteigt. Dadurch wird erreicht, dass der Stößel durch die Ansteuerung des Bremselements in einer ausgewählten Stellung gehalten werden kann, unabhängig davon, ob ein Druck bzw. Unterdruck angelegt ist. So kann der Stößel aufgrund einer Druck- bzw. Unterdruckansteuerung betätigt werden und dann gezielt gehalten oder gebremst werden.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Bremselement ein magnetorheologisches Bremselement ist, welches durch eine Ansteuerung eines Magnetfelds eine steuerbare Bremskraft auf den Stößel erzeugt. Dadurch ist die Bremse durch das Bremselement einfach und unkompliziert steuerbar und die Reaktionszeit zur Aktivierung bzw. Deaktivierung des Bremselements ist gering.
Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das Bremselement ein Bremsengehäuse aufweist, durch welches der Stößel durchführbar ist, wobei in dem Bremsengehäuse ein Raum gebildet ist, in welchem ein magnetorheologisches Material aufgenommen ist und durch welches der Stößel hindurchgeführt ist, wobei ein Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds im Bereich des Bremsengehäuses angeordnet ist, zur steuerbaren Erzeugung eines Magnetfelds. Durch das Applizieren eines Magnetfelds im Bereich des Bremsengehäuses wird das magnetorheologische Material beeinflusst. Dieses kann vorteilhaft aus einem magnetorheologischen Pulver oder aus einem magnetorheologischen Fluid bestehen. Die Partikel des Pulvers oder die Partikel in dem Fluid vernetzen dabei vorteilhaft unter Einwirkung eines Magnetfelds, was bewirkt, dass ein Bewegen des Stößels durch das magnetorheologische Material behindert wird, was die Bewegung bremst. Dabei kann, wie oben ausgeführt, zwischen einem Reduzieren der Geschwindigkeit und einem Festhalten unterschieden werden, je nach appliziertem Magnetfeld. Übersteigt die Bremskraft die auf den Stößel wirkende Antriebskraft aufgrund des applizierten Drucks bzw. Unterdrucks, so wird der Stößel festgehalten. Ist die Bremskraft kleiner als die wirkende Antriebskraft, so wird nur die Geschwindigkeit der Bewegung des Stößels reduziert. Durch geeignete Ansteuerung des Magnetfelds kann die jeweilige gewünschte Kraftwirkung auf den Stößel bestimmt und eingestellt werden.
Auch ist es bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, wenn mit dem Stößel ein kolbenartiges Element verbunden ist, welches in dem Bremsengehäuse aufgenommen ist, und welches bei einer Verlagerung des Stößels durch das magnetorheologische Material bewegbar ist. Dadurch kann die Kraftwirkung auf den Stößel verbessert werden, wenn das kolbenartige Element in dem Bremsengehäuse angeordnet ist.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das kolbenartige Element ein vom Stößel abragender Flansch ist. Dieser bietet eine große Fläche, an welcher das magnetorheologische Material vorbeiströmen oder vorbeigleiten kann, so dass ohne ein angelegtes Magnetfeld eine gute Bewegbarkeit des Stößels gewährleistet ist und bei angelegtem Magnetfeld ein gutes Bremsen bzw. Halten des Stößels erreicht werden kann. Dabei kann der Flansch vorteilhaft als ein radial abragender Flansch ausgebildet sein. Dadurch kann der Flansch rundum von dem magnetorheologischen Material eingebettet sein, um ein gutes Ergebnis beim Abbremsen zu erreichen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem kolbenartigen Element und dem Bremsengehäuse ein Spalt zur Durchführung von magnetorheologischem Material ausgebildet ist. Dadurch wird beim Verlagern des Stößels erreicht, dass magnetorheologisches Material verdrängt werden kann. Dieses kann dann durch den Spalt am kolbenartigen Element vorbeiströmen.
Auch kann es zusätzlich oder alternativ vorteilhaft sein, wenn an dem kolbenartigen Element zumindest eine Ausnehmung vorgesehen ist, welche zur Durchführung von magnetorheologischem Material ausgebildet ist. Auch dadurch kann ein Strömen von magnetorheologischem Material von einer Seite des kolbenartigen Elements zur anderen Seite bewirkt werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts des Erfindungsgedankens ist es vorteilhaft, wenn das Bremsengehäuse an dem Gehäuse angeordnet ist. Dadurch kann eine geeignete Kraftübertragung stattfinden, wenn das Bremselement aktiv ist und das Bremsengehäuse kann sich geeignet am Gehäuse abstützen.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn das Bremsengehäuse benachbart zu dem Gehäuse angeordnet ist und die beiden Gehäuse in einer Längsrichtung des Stößels nebeneinander angeordnet sind. Dadurch kann ein einfacher Kraftfluss realisiert werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Bremsengehäuse in dem Gehäuse zumindest teilweise aufgenommen ist. Dadurch kann eine bauraumsparende Lösung realisiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn das Mittel zur Erzeugung des Magnetfelds eine Spule oder ein Elektromagnet ist, die oder der zumindest teilweise oder vollständig um das Bremsengehäuse angeordnet ist oder benachbart zu dem Bremsengehäuse angeordnet ist. Dadurch kann das Magnetfeld gezielt gesteuert werden, so dass es in Stärke und im zeitlichen Verlauf einstellbar ist, um die Bremskraft einstellen und an den Bedarf bzw. an die Betriebssituation anpassen zu können.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn in dem Gehäuse eine Feder angeordnet ist, welche sich einerseits an dem Stößel und andererseits an dem Gehäuse abstützt, so dass der Stößel in zumindest einer seiner beiden Bewegungsrichtungen entgegen einer Rückstellkraft der Feder verlagerbar ist. Durch diese Anordnung der Feder wird auf den Stößel eine Federkraft ausgeübt, so dass in zumindest einigen Betriebsstellungen oder in zumindest einer Bewegungsrichtung eine Federkraft wirkt, so dass der Stößel entgegen der Rückstellkraft der Feder verlagerbar ist. Dies bewirkt, dass ohne äußere Krafteinwirkung der Stößel aufgrund dieser Rückstellkraft in eine definierte Stellung verfährt. So wird beispielsweise auch im Falle eines Defekts oder Stromausfalls etc. eine definierte Stellung als so genannte Fail-safe-Stellung eingenommen.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine Steuereinheit vorgesehen ist, mittels welcher das Magnetfeld aufgrund der Spule oder des Elektromagneten ansteuerbar ist, um eine Bremskraft auf den Stößel auszuüben. Dadurch kann eine gezielte Ansteuerung des Magnetfelds und damit auch der einzustellenden Bremskraft vorgenommen werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Aktuators,
2 eine teilweise geschnittene Darstellung des Aktuators nach 1,
3 eine Schnittansicht des Aktuators nach 1,
4 eine Schnittansicht des Aktuators in einer ersten Betriebsstellung,
5 eine Schnittansicht des Aktuators in einer zweiten Betriebsstellung,
6 eine Schnittansicht des Aktuators in einer dritten Betriebsstellung,
7 eine weitere schematische Schnittansicht eines Aktuators,
8 eine vergrößerte Schnittansicht des Aktuators nach 7,
9 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Aktuators,
10 eine vergrößerte schematische Schnittansicht des Aktuators nach 9,
11 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Aktuators,
12 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Aktuators,
13 eine Schnittansicht des Aktuators der 12,
14 eine Ansicht eines kolbenartigen Elements in einem Bremsengehäuse,
15 eine Ansicht eines kolbenartigen Elements in einem Bremsengehäuse,
16 eine Ansicht eines kolbenartigen Elements in einem Bremsengehäuse,
17 eine Ansicht eines kolbenartigen Elements in einem Bremsengehäuse,
18 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Aktuators, und
19 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Aktuators.
Die 1 bis 3 zeigen in verschiedenen Darstellungen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Aktuators 1. Der Aktuator 1 ist beispielsweise als Druckaktuator oder als Unterdruckaktuator ausgeführt, welcher auch als Druckdose bzw. Unterdruckdose bezeichnet werden kann.
Der Aktuator 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in welchem ein Stößel 3 verlagerbar geführt ist und aus welchem der Stößel 3 heraus ragt. Das Gehäuse 2 ist vorteilhaft zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei die zumindest zwei Elemente 4, 5 des Gehäuses 2 miteinander zu einer im Wesentlichen geschlossenen Dose verbunden sind. Dabei können die zumindest zwei Elemente 4, 5 beispielsweise durch Verschweißen oder Kleben oder ähnliches miteinander abdichtend verbunden sein.
Der Stößel 3 ist in einer Art langgestreckten Stange ausgebildet, wobei ein Ende 6 des Stößels 3 in dem Gehäuse 2 angeordnet ist, während das andere Ende 7 des Stößels 3 aus dem Gehäuse 2 heraus geführt ist. An diesem Ende 7 des Stößels 3 kann ein bewegbares Element angelenkt sein, welches mittels des Aktuators 1 betätigt werden kann. Der Aktuator 1 weist dazu am Ende 7 des Stößels 3 eine Öse 8 auf, mittels welchem der Stößel 3 an einem zu betätigenden Element anlenkbar ist.
In dem Gehäuse 2 ist eine Membran 9 angeordnet, welche mit dem Gehäuse 2 und mit dem Stößel 3 verbunden ist. Die Membran 9 bildet in dem Gehäuse 2 zusammen mit dem Gehäuse 2 einen gasdichten Druckraum 10 aus. Zur Druck- bzw. Unterdruckbeaufschlagung des Druckraums 10 ist an dem Gehäuse 2 ein Druckmittelanschluss 11 vorgesehen. Dieser Druckmittelanschluss 11 kommuniziert mit dem Druckraum 10, so dass dieser über eine externe Druckmittelversorgung bzw. Unterdruckversorgung mit Druck oder Unterdruck beaufschlagbar ist.
In dem Gehäuse 2 ist weiterhin eine Feder 12 angeordnet, welche sich einerseits an dem Gehäuse 2 selbst und andererseits an dem Stößel 3 abstützt. Dabei kann sich die Feder 12 direkt am Stößel 3 abstützen oder auch nur indirekt, beispielsweise über ein Zwischenteil, an dem Stößel 3 abstützen. So kann der Stößel einen Teller oder ähnliches aufweisen, an welchem sich die Feder 12 anlegen kann. Je nach Ausbildung und Vorspannung der Feder 12 kann der Stößel 3 entgegen der Rückstellkraft der Feder 12 verlagert werden. Dabei ist es vorteilhaft, dass die Feder 12 derart ausgebildet ist, dass der Stößel 3 ohne äußere Krafteinwirkung aufgrund von Druck oder Unterdruck in eine definierte Stellung verfahren wird. Diese definierte Stellung kann beispielsweise eine der beiden Endstellungen sein, zwischen welchen der Stößel 3 insbesondere in seiner Längsrichtung verfahrbar ist. Die Feder 12 ist dabei vorteilhaft als eine Druckfeder ausgebildet.
An dem Gehäuse 2 ist weiterhin ein Sensor 13 vorgesehen, welcher die Stellung des Stößels 3 detektiert. Dabei kann der Sensor 13 ein magnetisch arbeitender Sensor, wie ein Hall-Sensor, sein. Alternativ kann der Sensor auch ein anderweitig arbeitender Sensor sein, um die Stellung des Stößels 3 zu detektieren.
Weiterhin ist ein Bremselement 14 vorgesehen, welches auf den Stößel 3 eine Bremswirkung ausübt. Diese Bremswirkung wird durch die Erzeugung einer Bremskraft auf den Stößel erzeugt, so dass das Bremselement 14 auf den Stößel 3 eine Bremskraft ausübt.
Das Bremselement 14 ist als magnetorheologisches Bremselement ausgebildet. Es weist ein Bremsengehäuse 15 auf, durch welches der Stößel 3 durchgeführt ist. Das Bremsengehäuse 15 weist dazu zwei Öffnungen 16, 17 auf, die sich gegenüber liegen und durch welche der Stößel 3 geführt ist. Das Bremsengehäuse 15 ist vorteilhaft zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Teilgehäuse 18, 19 miteinander verbunden sind. Dabei kann ein Teilgehäuse 18 topfartig ausgebildet sein und das andere Teilgehäuse 19 deckel- oder stopfenartig. An den beiden Öffnungen 16, 17 sind jeweils Dichtungen 20 angeordnet, mittels welchen der Stößel 3 abgedichtet durch die Öffnungen 16, 17 geführt ist.
Innerhalb des Bremsengehäuses 15 weist der Stößel 3 ein kolbenartiges Element 21 auf, das flanschartig ausgebildet ist. Dabei ist das kolbenartige Element 21 als vom Stößel radial abragender Flansch ausgebildet, welcher durch das magnetorheologische Material 22 geführt ist, das in dem Bremsengehäuse 15 aufgenommen ist. Um das Bremsengehäuse 15 ist ein Elektromagnet 23 oder eine Spule angeordnet, mittels welchem ein Magnetfeld im Bereich des manetorheologischen Materials 22 erzeugbar ist.
Wird der Stößel 3 in axialer Richtung, die auch seine Längsrichtung ist, bewegt, so fährt der Flansch bzw. das kolbenartige Element 21 durch das magnetorheologische Material 22. Ist kein Magnetfeld angelegt, so kann der Stößel 3 ohne große Reibung und somit ohne großen Widerstand verlagert werden, weil das magnetorheologische Material 22 an dem kolbenartigen Element 21 vorbeiströmen kann.
Wird ein Magnetfeld angelegt, so verketten die Elemente des magnetorheologischen Materials und es wird steif bzw. zäh. Dadurch wird die Bewegung des Stößels 3 und des kolbenartigen Elements 21 durch das magnetorheologische Material 22 gehemmt oder gebremst bzw. auch festgehalten, je nach angelegtem Magnetfeld.
Das magnetorheologische Material 22, kann ein magnetorheologisches Pulver sein, also ein trocknes Material oder es kann alternativ auch ein magnetorheologisches Fluid sein. Dieses kann beispielsweise auf Basis eines Öls oder eines anderweitigen Fluids aufgebaut sein, in welches magnetische bzw. magnetisierbare Elemente eingebettet sind.
Beide Arten des magnetorheologischen Materials 22 haben die Eigenschaft, dass das Material 22 im nicht magnetisierten Zustand fließfähig ist und eine geringe Viskosität aufweist, während es in einem magnetisierten Zustand bei angelegtem Magnetfeld eine höhere Viskosität aufweist. Dies wird beispielsweise dadurch bedingt, dass die Elemente des magnetorheologischen Materials verketten und so die Viskosität erhöhen.
Im Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 ist das Bremsengehäuse 15 in Längsrichtung des Stößels 3 betrachtet benachbart zum Gehäuse 2 angeordnet. Das Bremsengehäuse 15 ist also zwischen dem Gehäuse 2 und dem Ende des Stößels 3 angeordnet, an welchem die Öse 8 oder ein anderes Anlenkelement angeordnet ist, um ein zu betätigendes Element anzulenken und zu betätigen. Dabei kann das Bremsengehäuse 15 unmittelbar an dem Gehäuse 2 angeordnet sein bzw. mit diesem verbunden sein. Auch kann das Bremsengehäuse 15 über ein Zwischenelement oder ein Befestigungselement mit dem Gehäuse 2 verbunden sein. Alternativ können das Bremsengehäuse 15 und das Gehäuse 2 zumindest teilweise einteilig miteinander ausgebildet sein. So können jeweilige Teilgehäuse 18, 19 beispielsweise durch Spritzgießen miteinander hergestellt sein.
Durch eine nicht dargestellte Steuereinheit kann das Magnetfeld derart gesteuert werden, dass der Stößel 3 in seiner Bewegung im Wesentlichen unbeeinflusst ist, dass er in seiner Bewegung gebremst ist und/oder dass er in ausgewählten Stellungen festgehalten wird.
Damit das kolbenartige Element 21 gut durch das magnetorheologische Material 22 gleiten kann, ist vorteilhaft an dem kolbenartigen Element 21 zumindest eine Ausnehmung oder sind Ausnehmungen vorgesehen, durch welche das magnetorheologische Material 22 strömen kann. Alternativ oder zusätzlich kann radial außen zwischen dem kolbenartigen Element 21 und der Wandung des Bremsengehäuses 15 ein Spalt vorgesehen sein, durch welchen ebenso magnetorheologisches Material 22 strömen kann, wenn der Stößel 3 sich bewegt.
Die 4 bis 6 zeigen den Aktuator 1 in jeweils einer anderen Betriebsstellung. In 4 ist der Aktuator 1 in einer ersten Betriebsstellung gezeigt, in welcher er derart angesteuert ist, dass der Stößel 3 maximal eingefahren ist. In 5 ist der Aktuator 1 in einer zweiten Betriebsstellung gezeigt, in welcher er derart angesteuert ist, dass der Stößel 3 in einer etwa mittleren Stellung ist. In 6 ist der Aktuator 1 in einer dritten Betriebsstellung gezeigt, in welcher er derart angesteuert ist, dass der Stößel 3 maximal ausgefahren ist.
Dabei ist in 4 im Druckraum 10 ein Unterdruck appliziert, so dass die Membran 9 nach oben gezogen wird und den Stößel 3 ebenso nach oben zieht. Dadurch wird der Stößel 3 eingezogen und beaufschlagt die Feder 12. Das kolbenartige Element 21 ist an einer oberen Endstellung im Bremsengehäuse 15 angeordnet.
In 5 ist im Druckraum 10 ein derartiger Unterdruck appliziert, dass die Membran 9 etwa horizontal in einer mittleren Stellung angeordnet ist und der Stößel 3 in einer mittleren Stellung ist. Dadurch wird der Stößel 3 soweit eingezogen, dass er in einer mittleren Stellung ist und er beaufschlagt die Feder 12 entsprechend. Das kolbenartige Element 21 ist ebenso in einer mittleren Stellung im Bremsengehäuse 15 angeordnet.
In 6 ist im Druckraum 10 im Wesentlichen kein Unterdruck appliziert, so dass die Membran 9 durch die Feder 12 nach unten gezogen ist und so auch den Stößel 3 nach unten zieht. Dadurch wird der Stößel 3 von der Feder 12 in die untere Endstellung beaufschlagt. Das kolbenartige Element 21 ist an einer unteren Endstellung im Bremsengehäuse 15 angeordnet.
Der Übergang zwischen den jeweiligen Stellungen zwischen den beiden gezeigten Endstellungen kann fließend erfolgen. In den beiden Endstellungen und auch in jeder Zwischenstellung kann das Bremselement 14 aktiviert werden und die Stellung dadurch festgehalten werden, so dass der Druck bzw. Unterdruck dann auch abschaltbar ist.
Die 7 und 8 zeigen noch einmal einen jeweiligen Teilschnitt durch einen Aktuator 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Dabei kann der Stößel 3 in seiner Längsrichtung gemäß des Pfeils 30 verlagert werden, so dass das am Stößel 3 angeordnete kolbenartige Element 21 durch das Bremsengehäuse in dieser Richtung geführt wird. Dabei strömt das im Bremsengehäuse 15 angeordnete magnetorheologische Material 22 von einem Bereich von unterhalb des kolbenartigen Elements 21 nach oberhalb dessen oder umgekehrt, je nach Bewegungsrichtung des Stößels 3. Dazu kann in dem kolbenartigen Element 21 gemäß 7 zumindest eine Ausnehmung angeordnet sein, durch welche die Strömung des magnetorheologischen Materials erfolgen kann. Vorteilhaft können auch mehrere Ausnehmungen vorgesehen sein.
Die 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem die Strömung des magnetorheologischen Materials 22 durch einen Spalt 31 geführt ist, welcher radial zwischen dem kolbenartigen Element 21 und dem Bremsengehäuse 15 des Bremselements 14 vorliegt. Die Pfeile 32 deuten diese Strömung an.
Die 9 und 10 zeigen einen jeweiligen Teilschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aktuators 101. Dabei ist der Aktuator 101 im Grunde dem Aktuator 1 der 1 bis 8 ähnlich ausgebildet, wobei der Stößel 103 von dem Stößel 3 und das Bremselement 114 von dem Bremselement 14 abweicht. Die anderen Elemente des Aktuators sind jedoch im Wesentlichen identisch, so dass diesbezüglich auch die Beschreibung der 1 bis 8 herangezogen werden kann.
Der Stößel 103 ist in seiner Längsrichtung gemäß des Pfeils 130 verlagerbar, so dass das am Stößel 103 angeordnete kolbenartige Element 121 durch das Bremsengehäuse 115 in dieser Richtung geführt werden kann. In den 9 und 10 ist zu erkennen, dass zwei solche kolbenartigen Elemente 121 angeordnet sind, die jeweils in einer Kammer 140, 141 des Bremsengehäuses 115 angeordnet sind und diese jeweils oben bzw. unten abschließen. Zwischen den Kammern 140, 141 ist eine Einschnürung 142 vorgesehen, die Verbindungsbohrungen 143 oder Kanäle aufweist, mittels welchen das magnetorheologische Material 122 von einer Kammer 140, 141 zur anderen Kammer 141, 140 strömen kann, wenn der Stößel 103 verlagert wird. Wird der Stößel 103 von oben nach unten verlagert, so strömt das magnetorheologische Material 122 von der Kammer 141 in die Kammer 140. Wird der Stößel 103 von unten nach oben verlagert, so strömt das magnetorheologische Material 122 von der Kammer 140 in die Kammer 141.
Die 11 zeigt eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Aktuators 201. Der Aktuator 201 weist ein Gehäuse 202 auf, in welchem ein Stößel 203 verlagerbar geführt ist und aus welchem der Stößel 203 heraus ragt. Das Gehäuse 202 ist vorteilhaft zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei die zumindest zwei Elemente 204, 205 des Gehäuses 202 miteinander zu einer im Wesentlichen geschlossenen Dose abgedichtet verbunden sind. Dabei können die zumindest zwei Elemente 204, 205 beispielsweise durch Verschweißen oder Kleben oder ähnliches miteinander abdichtend verbunden sein. Auch kann eine Dichtung dazwischen angeordnet sein.
Der Stößel 203 ist in einer Art langgestreckten Stange ausgebildet, wobei ein Ende 206 des Stößels 203 in dem Gehäuse 202 angeordnet ist, während das andere Ende 207 des Stößels 203 aus dem Gehäuse 202 heraus geführt ist. An diesem Ende 207 des Stößels 203 kann ein bewegbares Element angelenkt sein, welches mittels des Aktuators 201 betätigt werden kann. Der Aktuator 201 weist dazu am Ende 207 des Stößels 203 eine Aufnahme 208 auf.
Im Gehäuse 202 ist eine Membran 209 angeordnet, welche mit dem Gehäuse 202 und mit dem Stößel 203 beispielsweise über einen Teller verbunden ist. Die Membran 209 bildet in dem Gehäuse 202 zusammen mit dem Gehäuse 202 einen gasdichten Druckraum 210 aus. Zur Druck- bzw. Unterdruckbeaufschlagung des Druckraums 210 ist an dem Gehäuse 202 ein Druckmittelanschluss 211 vorgesehen. Dieser Druckmittelanschluss 211 kommuniziert mit dem Druckraum 210, so dass dieser über eine externe Druckmittelversorgung bzw. Unterdruckversorgung mit Druck oder Unterdruck beaufschlagbar ist.
In dem Gehäuse 202 kann weiterhin eine Feder angeordnet sein, was jedoch nicht gezeigt ist. Die Feder kann ähnlich der Feder der vorhergehenden Figuren ausgebildet und angeordnet sein. An dem Gehäuse 202 kann weiterhin auch ein Sensor vorgesehen sein, welcher die Stellung des Stößels 203 detektiert.
Weiterhin ist ein Bremselement 214 vorgesehen, welches auf den Stößel 203 eine Bremswirkung ausübt. Diese Bremswirkung wird durch die Erzeugung einer Bremskraft auf den Stößel 203 erzeugt, so dass das Bremselement 214 auf den Stößel 203 eine Bremskraft ausübt. Das Bremselement 214 ist als magnetorheologisches Bremselement ausgebildet. Es weist ein Bremsengehäuse 215 auf, durch welches der Stößel 203 durchgeführt ist. Das Bremsengehäuse 215 weist dazu zwei Öffnungen 216, 217 auf, die sich gegenüber liegen und durch welche der Stößel 203 geführt ist. Das Bremsengehäuse 215 ist vorteilhaft zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Teilgehäuse 218, 219 miteinander verbunden sind. Dabei kann ein Teilgehäuse 219 topfartig ausgebildet sein und das andere Teilgehäuse 218 deckel- oder stopfenartig. An den beiden Öffnungen 216, 217 sind jeweils Dichtungen 220 angeordnet, mittels welchen der Stößel 203 abgedichtet durch die Öffnungen 216, 217 geführt ist.
Es ist zu erkennen, dass das Bremsengehäuseteil 219 mit dem Gehäuse 202 einteilig ausgebildet ist, beispielsweise durch Spritzgießen.
Innerhalb des Bremsengehäuses 215 weist der Stößel 203 ein kolbenartiges Element 221 auf, das flanschartig ausgebildet ist. Dabei ist das kolbenartige Element 221 als vom Stößel 203 radial abragender Flansch ausgebildet, welcher durch das magnetorheologische Material 222 geführt ist, das in dem Bremsengehäuse 215 aufgenommen ist. Um das Bremsengehäuse 215 ist ein Elektromagnet 223 oder eine Spule angeordnet, mittels welchem ein Magnetfeld im Bereich des manetorheologischen Materials 222 erzeugbar ist. Wird der Stößel 203 in axialer Richtung, die auch seine Längsrichtung ist, bewegt, so fährt der Flansch bzw. das kolbenartige Element 221 durch das magnetorheologische Material 222. Ist kein Magnetfeld angelegt, so kann der Stößel 203 ohne große Reibung und somit ohne großen Widerstand verlagert werden, weil das magnetorheologische Material 222 an dem kolbenartigen Element 221 vorbeiströmen kann. Wird hingegen ein Magnetfeld angelegt, so verketten die Elemente des magnetorheologischen Materials 222 und es wird steif bzw. zäh. Die Viskosität steigt an. Dadurch wird die Bewegung des Stößels 203 und des kolbenartigen Elements 221 durch das magnetorheologische Material 222 gehemmt oder gebremst bzw. auch festgehalten, je nach angelegtem Magnetfeld.
Das magnetorheologische Material 222, kann wie bei allen Ausführungsformen des Aktuators ein magnetorheologisches Pulver sein, also ein trocknes Material oder es kann alternativ auch ein magnetorheologisches Fluid sein. Dieses kann beispielsweise auf Basis eines Öls oder eines anderweitigen Fluids aufgebaut sein, in welches magnetische bzw. magnetisierbare Elemente eingebettet sind. Beide Arten des magnetorheologischen Materials 222 haben die Eigenschaft, dass das Material 222 im nicht magnetisierten Zustand fließfähig ist und eine geringe Viskosität aufweist, während es in einem magnetisierten Zustand bei angelegtem Magnetfeld eine höhere Viskosität aufweist. Dies wird beispielsweise dadurch bedingt, dass die Elemente des magnetorheologischen Materials 222 verketten und so die Viskosität erhöhen.
Auch im Ausführungsbeispiel der 11 ist das Bremsengehäuse 215 in Längsrichtung des Stößels 203 betrachtet benachbart zum Gehäuse 202 angeordnet.
Damit das kolbenartige Element 221 gut durch das magnetorheologische Material 222 gleiten kann, ist vorteilhaft an dem kolbenartigen Element 221 zumindest eine Ausnehmung oder sind Ausnehmungen vorgesehen, durch welche das magnetorheologische Material 222 strömen kann. Alternativ oder zusätzlich kann radial außen zwischen dem kolbenartigen Element 221 und der Wandung des Bremsengehäuses 215 ein Spalt vorgesehen sein, durch welchen ebenso das magnetorheologische Material 222 strömen kann, wenn der Stößel 203 sich bewegt. Im Folgenden wird dies noch näher erläutert.
Die 12 und 13 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aktuators 301, welcher ähnlich dem Aktuator 201 ausgebildet ist. Allerdings ist das Bremsengehäuse 315 nicht durch Spritzgießen mit dem Gehäuse 302 verbunden, sondern mittels eines Halteblechs 350. Dieses ist mit dem Gehäuse 302 verbunden ausgebildet, wobei sowohl das Bremsengehäuse 315 als auch das magnetfelderzeugende Element 323 mit dem Halteblech 350 verschraubt ist. Dazu ist eine erste Schraube 351 vorgesehen zum Verschrauben des Bremsengehäuses 315 mit dem Halteblech 350 und es sind zweite Schrauben 352 vorgesehen, zum Verschrauben des magnetfelderzeugenden Elements 323 mit dem Halteblech 350.
Die 14 bis 17 zeigen jeweils die Anordnung eines kolbenartigen Elements in einem Bremsengehäuse.
Die 14 zeigt das kolbenartige Element 401 in einem Bremsengehäuse 402. Dabei ist das kolbenartige Element 401 als Art Flansch ausgebildet, welcher nach radial außen vom Stößel 403 abragt. Zur Durchströmung des magnetorheologischen Materials sind in dem kolbenartigen Element 401 Bohrungen 404 angeordnet. Diese Bohrungen 404 sind vorteilhaft über den Umfang des kolbenartigen Elements 401 verteilt angeordnet. In 14 sind zwei solche Bohrungen 404 zu erkennen, die sich gegenüberliegen. Es können auch mehr als zwei solcher Bohrungen 404 angeordnet sein.
Die 15 zeigt das kolbenartige Element 411 in einem Bremsengehäuse 412. Dabei ist das kolbenartige Element 411 als Art Flansch ausgebildet, welcher nach radial außen vom Stößel 413 abragt. Zur Durchströmung des magnetorheologischen Materials ist zwischen dem kolbenartigen Element 411 und dem Bremsengehäuse 412 ein Spalt 414 vorgesehen.
Die 16 zeigt das kolbenartige Element 421 in einem Bremsengehäuse 422. Dabei ist das kolbenartige Element 421 als Art Flansch ausgebildet, welcher nach radial außen vom Stößel 423 abragt. Zur Durchströmung des magnetorheologischen Materials ist an dem kolbenartigen Element 421 ein Abschnitt vorgenommen, so dass ein Kreissegment am radial äußeren Rand fehlt und so ein Spalt 424 gebildet ist. Durch diesen kreissegmentartigen Spalt 424 kann das magnetorheologische Material strömen. Vorteilhaft kann zumindest ein solcher Spalt vorgesehen sein, auch können mehrere solcher Spalte vorgesehen sein.
Die 17 zeigt das kolbenartige Element 431 in einem Bremsengehäuse 432. Dabei ist das kolbenartige Element 431 als Art Flansch ausgebildet, welcher nach radial außen vom Stößel 433 abragt. Zur Durchströmung des magnetorheologischen Materials sind an dem kolbenartigen Element 431 radial außen Ausschnitte 434 vorgenommen, so dass am äußeren Rand des Flanschs eine Mehrzahl von Aussparungen gebildet ist. Durch diese Ausschnitte 434 kann das magnetorheologische Material strömen.
Die 18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aktuators 501. Der Aktuator 501 der 18 ist im Wesentlichen ähnlich zu dem Aktuator der 11, wobei die Anordnung des Bremselements 514 am gegenüberliegenden Endbereich des Gehäuses 502 angeordnet ist. Der Aktuator 501 weist ein Gehäuse 502 auf, in welchem ein Stößel 503 verlagerbar geführt ist und aus welchem der Stößel 503 herausragt. Das Gehäuse 502 ist vorteilhaft zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei die zumindest zwei Elemente 504, 505 des Gehäuses 502 miteinander zu einer im Wesentlichen geschlossenen Dose abgedichtet verbunden sind. Dabei können die zumindest zwei Elemente 504, 505 beispielsweise durch Verschweißen oder Kleben oder ähnliches miteinander abdichtend verbunden sein. Auch kann eine Dichtung dazwischen angeordnet sein.
Der Stößel 503 ist in einer Art langgestreckten Stange ausgebildet, wobei ein Ende 506 des Stößels 503 in dem Gehäuse 502 bzw. in dem Bremsengehäuse 515 des Bremselements 514 angeordnet ist, während das andere Ende 507 des Stößels 503 aus dem Gehäuse 502 herausgeführt ist. An diesem Ende 507 des Stößels 503 kann ein bewegbares Element angelenkt sein, welches mittels des Aktuators 501 betätigt werden kann. Der Aktuator 501 weist dazu am Ende 507 des Stößels 503 eine Aufnahme 508 auf.
Im Gehäuse 502 ist eine Membran 509 angeordnet, welche mit dem Gehäuse 502 und mit dem Stößel 503 beispielsweise über einen Teller verbunden ist. Die Membran 509 bildet in dem Gehäuse 502 zusammen mit dem Gehäuse 502 einen gasdichten Druckraum 510 aus. Zur Druck- bzw. Unterdruckbeaufschlagung des Druckraums 510 ist an dem Gehäuse 502 ein Druckmittelanschluss 511 vorgesehen. Dieser Druckmittelanschluss 511 kommuniziert mit dem Druckraum 510, so dass dieser über eine externe Druckmittelversorgung bzw. Unterdruckversorgung mit Druck oder Unterdruck beaufschlagbar ist.
In dem Gehäuse 502 kann weiterhin eine Feder angeordnet sein, was jedoch nicht gezeigt ist. Die Feder kann ähnlich der Feder der vorhergehenden Figuren ausgebildet und angeordnet sein. An dem Gehäuse 502 kann weiterhin auch ein Sensor vorgesehen sein, welcher die Stellung des Stößels 503 detektiert. Auch dieser Sensor ist in 18 nicht gezeigt.
Der Aktuator 501 weist ein Bremselement 514 auf, welches auf den Stößel 503 eine Bremswirkung ausübt. Diese Bremswirkung wird durch die Erzeugung einer Bremskraft auf den Stößel 503 erzeugt, so dass das Bremselement 514 auf den Stößel 503 eine Bremskraft ausübt. Das Bremselement 514 ist als magnetorheologisches Bremselement ausgebildet. Es weist ein Bremsengehäuse 515 auf, durch welches der Stößel 503 durchgeführt ist. Dabei ragt ein Endbereich 506 des Stößels 503 in das Bremsengehäuse 515 hinein bzw. auch durch dieses hindurch. Das Bremsengehäuse 515 weist dazu zwei Öffnungen 516, 517 auf, die sich gegenüberliegen und durch welche der Stößel 503 geführt ist. Das Bremsengehäuse 515 ist vorteilhaft zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Teilgehäuse 518, 519 miteinander verbunden sind. Dabei kann ein Teilgehäuse 519 topfartig ausgebildet sein und das andere Teilgehäuse 518 deckel- oder stopfenartig. An den beiden Öffnungen 516, 517 sind jeweils Dichtungen 520 angeordnet, mittels welchen der Stößel 503 abgedichtet durch die Öffnungen 516, 517 geführt ist. Es ist zu erkennen, dass das Bremsengehäuseteil 518 mit dem Gehäuse 502 einteilig ausgebildet ist, beispielsweise durch Spritzgießen.
Innerhalb des Bremsengehäuses 515 weist der Stößel 503 zwei kolbenartige Elemente 521 auf, die flanschartig ausgebildet sind. Dabei ist das jeweilige kolbenartige Element 521 als vom Stößel radial abragender Flansch ausgebildet, welcher durch das magnetorheologische Material 522 geführt ist, das in dem Bremsengehäuse 515 aufgenommen ist. Die Gestaltung des Bremselements 514 entspricht dabei etwa der Gestalt nach den 9 und 10. Um das Bremsengehäuse 515 ist ein Elektromagnet 523 oder eine Spule angeordnet, mittels welchem ein Magnetfeld im Bereich des manetorheologischen Materials 522 erzeugbar ist. Wird der Stößel 503 in axialer Richtung, die auch seine Längsrichtung ist, bewegt, so fährt der Flansch bzw. das kolbenartige Element 521 durch das magnetorheologische Material 522. Ist kein Magnetfeld angelegt, so kann der Stößel 503 ohne große Reibung und somit ohne großen Widerstand verlagert werden, weil das magnetorheologische Material 522 an dem kolbenartigen Element 521 vorbeiströmen kann. Wird hingegen ein Magnetfeld angelegt, so verketten die Elemente des magnetorheologischen Materials 522 und es wird steif bzw. zäh. Die Viskosität steigt an. Dadurch wird die Bewegung des Stößels 503 und des kolbenartigen Elements 521 durch das magnetorheologische Material 522 gehemmt oder gebremst bzw. auch festgehalten, je nach angelegtem Magnetfeld.
Das magnetorheologische Material 522, kann wie bei allen Ausführungsformen des Aktuators ein magnetorheologisches Pulver sein, also ein trocknes Material oder es kann alternativ auch ein magnetorheologisches Fluid sein. Dieses kann beispielsweise auf Basis eines Öls oder eines anderweitigen Fluids aufgebaut sein, in welches magnetische bzw. magnetisierbare Elemente eingebettet sind. Beide Arten des magnetorheologischen Materials 522 haben die Eigenschaft, dass es im nicht magnetisierten Zustand fließfähig ist und eine geringe Viskosität aufweist, während es in einem magnetisierten Zustand bei angelegtem Magnetfeld eine höhere Viskosität aufweist.
Auch im Ausführungsbeispiel der 18 ist das Bremsengehäuse 515 in Längsrichtung des Stößels 503 betrachtet benachbart zum Gehäuse 502 und zum Teil in dieses integriert angeordnet. Dabei ist ein Teil des Bremsengehäuses 515 mit dem Gehäuse 502 einteilig ausgebildet und es ragt in das Gehäuse 502 hinein. Auf diesen Teil des Bremsengehäuses wird ein zweiter Teil aufgesetzt, welcher von dem Gehäuse 502 absteht.
Die 19 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aktuators 601. Der Aktuator 601 der 19 ist im Wesentlichen ähnlich zu dem Aktuator der 11 oder zum dem Aktuator der 18. Die Anordnung des Bremselements 614 ist am gegenüberliegenden Endbereich des Gehäuses 602 angeordnet. Der Aktuator 601 weist ein Gehäuse 602 auf, in welchem ein Stößel 603 verlagerbar geführt ist und aus welchem der Stößel 603 heraus ragt. Der Stößel 603 ist zweiteilig mit einem Verbindungsglied 650 ausgebildet.
Das Gehäuse 602 ist vorteilhaft zumindest zweiteilig ausgebildet, wobei die zumindest zwei Elemente 604, 605 des Gehäuses 602 miteinander zu einer im Wesentlichen geschlossenen Dose abgedichtet verbunden sind. Dabei können die zumindest zwei Elemente 604, 605 beispielsweise durch Verschweißen oder Kleben oder ähnliches miteinander abdichtend verbunden sein. Auch kann eine Dichtung dazwischen angeordnet sein.
Der Stößel 603 ist in einer Art langgestreckten Stange ausgebildet, wobei ein Ende 606 des Stößels 603 in dem Gehäuse 602 bzw. in dem Bremsgehäuse 615 des Bremselements 614 angeordnet ist, während das andere Ende 607 des Stößels 603 aus dem Gehäuse 602 herausgeführt ist. An diesem Ende 607 des Stößels 603 kann ein bewegbares Element angelenkt sein, welches mittels des Aktuators 601 betätigt werden kann. Der Aktuator 601 weist dazu am Ende 607 des Stößels 603 eine Aufnahme 608 auf.
Im Gehäuse 602 ist eine Membran 609 angeordnet, welche mit dem Gehäuse 602 und mit dem Stößel 603 beispielsweise über einen Teller verbunden ist. Die Membran 609 bildet in dem Gehäuse 602 zusammen mit dem Gehäuse 602 einen gasdichten Druckraum 610 aus. Dabei kann die Membran 609 zwischen den beiden Elementen 604, 605 des Gehäuses 602 radial außen eingespannt sein. Zur Druck- bzw. Unterdruckbeaufschlagung des Druckraums 610 ist an dem Gehäuse 602 ein Druckmittelanschluss 611 vorgesehen. Dieser Druckmittelanschluss 611 kommuniziert mit dem Druckraum 610, so dass dieser über eine externe Druckmittelversorgung bzw. Unterdruckversorgung mit Druck oder Unterdruck beaufschlagbar ist.
In dem Gehäuse 602 kann weiterhin eine Feder angeordnet sein, was jedoch nicht gezeigt ist. Die Feder kann ähnlich der Feder der vorhergehenden Figuren ausgebildet und angeordnet sein. An dem Gehäuse 602 kann weiterhin auch ein Sensor vorgesehen sein, welcher die Stellung des Stößels 603 detektiert. Auch dieser Sensor ist in 19 nicht gezeigt.
Der Aktuator 601 weist ein Bremselement 614 auf, welches auf den Stößel 603 eine Bremswirkung ausübt. Diese Bremswirkung wird durch die Erzeugung einer Bremskraft auf den Stößel 603 erzeugt, so dass das Bremselement 614 auf den Stößel 603 eine Bremskraft ausübt. Das Bremselement 614 ist als magnetorheologisches Bremselement ausgebildet. Es weist ein Bremsengehäuse 615 auf, durch welches der Stößel 603 durchgeführt ist. Dabei ragt ein Endbereich 606 des Stößels 603 in das Bremsengehäuse 615 hinein bzw. auch durch dieses hindurch. Das Bremsengehäuse 615 weist dazu zwei Öffnungen 616, 617 auf, die sich gegenüberliegen und durch welche der Stößel 603 geführt ist. Das Bremsengehäuse 615 ist vorteilhaft zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Teilgehäuse 618, 619 miteinander verbunden sind. Dabei kann ein Teilgehäuse 618 topfartig ausgebildet sein und das andere Teilgehäuse 619 deckel- oder stopfenartig. An den beiden Öffnungen 616, 617 sind jeweils Dichtungen 620 angeordnet, mittels welchen der Stößel 603 abgedichtet durch die Öffnungen 616, 617 geführt ist. Es ist zu erkennen, dass das Bremsengehäuseteil 618 mit dem Gehäuse 602 einteilig ausgebildet ist, beispielsweise durch Spritzgießen. Dabei ragt das Bremsengehäuseteil 618 nahezu vollständig in das Gehäuseteil 605 hinein.
Innerhalb des Bremsengehäuses 615 weist der Stößel 603 ein kolbenartiges Element 621 auf, das flanschartig ausgebildet ist. Dabei ist das kolbenartige Element 621 als vom Stößel 603 radial abragender Flansch ausgebildet, welcher durch das magnetorheologische Material 622 geführt ist, das in dem Bremsengehäuse 615 aufgenommen ist. Die Gestaltung des Bremselements 614 entspricht dabei etwa der Gestalt nach den 1 bis 8 oder 11. Um das Bremsengehäuse 615 ist ein Elektromagnet 623 oder eine Spule angeordnet, mittels welchem ein Magnetfeld im Bereich des magnetorheologischen Materials 622 erzeugbar ist. Wird der Stößel 603 in axialer Richtung, die auch seine Längsrichtung ist, bewegt, so fährt der Flansch bzw. das kolbenartige Element 621 durch das magnetorheologische Material 622. Ist kein Magnetfeld angelegt, so kann der Stößel 603 ohne große Reibung und somit ohne großen Widerstand verlagert werden, weil das magnetorheologische Material 622 an dem kolbenartigen Element 621 vorbeiströmen kann. Wird hingegen ein Magnetfeld angelegt, so verketten die Elemente des magnetorheologischen Materials 622 und es wird steif bzw. zäh. Die Viskosität steigt an. Dadurch wird die Bewegung des Stößels 603 und des kolbenartigen Elements 621 durch das magnetorheologische Material 622 gehemmt oder gebremst bzw. auch festgehalten, je nach angelegtem Magnetfeld.
Das magnetorheologische Material 622, kann wie bei allen Ausführungsformen des Aktuators ein magnetorheologisches Pulver sein, also ein trocknes Material oder es kann alternativ auch ein magnetorheologisches Fluid sein. Dieses kann beispielsweise auf Basis eines Öls oder eines anderweitigen Fluids aufgebaut sein, in welches magnetische bzw. magnetisierbare Elemente eingebettet sind. Beide Arten des magnetorheologischen Materials 622 haben die Eigenschaft, dass das Material im nicht magnetisierten Zustand fließfähig ist und eine geringe Viskosität aufweist, während es in einem magnetisierten Zustand bei angelegtem Magnetfeld eine höhere Viskosität aufweist.
Auch im Ausführungsbeispiel der 19 ist das Bremsengehäuse 615 in Längsrichtung des Stößels 603 betrachtet teilweise in das Gehäuse 602 integriert und es steht zum Teil auch aus dem Gehäuse 602 heraus. Dabei ist ein Teil des Bremsengehäuses 615 mit dem Gehäuse 602 einteilig ausgebildet und es ragt in das Gehäuse 602 hinein. Dieses Teil ragt aber auch etwas aus dem Gehäuse 602 heraus. Auf dieses wird eine Art Deckel aufgesetzt.
Bezugszeichenliste

1: Aktuator
2: Gehäuse
3: Stößel
4: Element
5: Element
6: Ende
7: Ende
8: Öse
9: Membran
10: Druckraum
11: Druckmittelanschluss
12: Feder
13: Sensor
14: Bremselement
15: Bremsengehäuse
16: Öffnung
17: Öffnung
18: Teilgehäuse
19: Teilgehäuse
20: Dichtung
21: kolbenartiges Element
22: magnetorheologisches Material
23: Elektromagnet, Spule
30: Pfeil
31: Spalt
32: Pfeil
101: Aktuator
103: Stößel
114: Bremselement
115: Bremsengehäuse
121: kolbenartiges Element
122: magnetorheologisches Material
130: Pfeil
140: Kammer
141: Kammer
142: Einschnürung
143: Verbindungsbohrung, Kanal
201: Aktuator
202: Gehäuse
203: Stößel
204: Element
205: Element
206: Ende
207: Ende
208: Aufnahme
209: Membran
210: Druckraum
211: Druckmittelanschluss
214: Bremselement
215: Bremsengehäuse
216: Öffnung
217: Öffnung
218: Teilgehäuse
219: Teilgehäuse
220: Dichtung
221: kolbenartiges Element
222: magnetorheologisches Material
223: Elektromagnet, Spule
301: Aktuator
302: Gehäuse
315: Bremsengehäuse
323: magnetfelderzeugendes Element, Elektromagnet
350: Halteblech
351: Schraube
352: Schraube
401: kolbenartiges Element
402: Bremsengehäuse
403: Stößel
404: Bohrung
411: kolbenartiges Element
412: Bremsengehäuse
413: Stößel
414: Spalt
421: kolbenartiges Element
422: Bremsengehäuse
423: Stößel
424: Spalt
431: kolbenartiges Element
432: Bremsengehäuse
433: Stößel
434: Ausschnitt
501: Aktuator
502: Gehäuse
503: Stößel
504: Element
505: Element
506: Ende
507: Ende
508: Aufnahme
509: Membran
510: Druckraum
511: Druckmittelanschluss
514: Bremselement
515: Bremsengehäuse
516: Öffnung
517: Öffnung
518: Teilgehäuse
519: Teilgehäuse
520: Dichtung
521: kolbenartiges Element
522: magnetorheologisches Material
523: Elektromagnet, Spule
601: Aktuator
602: Gehäuse
603: Stößel
604: Element
605: Element
606: Ende
607: Ende
608: Aufnahme
609: Membran
610: Druckraum
611: Druckmittelanschluss
614: Bremselement
615: Bremsengehäuse
616: Öffnung
617: Öffnung
618: Teilgehäuse
619: Teilgehäuse
620: Dichtung
621: kolbenartiges Element
622: magnetorheologisches Material
623: Elektromagnet, Spule
650: Verbindungsglied

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005029904 A1 [0002]
EP 2199565 B1 [0003]

Claims

Aktuator, wie Druckaktuator oder Unterdruckaktuator, mit einem Gehäuse und mit einem durch das Gehäuse geführten Stößel, mit einer Membran, welche mit dem Gehäuse und mit dem Stößel verbunden ist, wobei die Membran mit dem Gehäuse einen gasdichten Druckraum ausbildet, wobei an dem Gehäuse ein Druckmittelanschluss vorgesehen ist, welcher mit dem Druckraum kommuniziert, um den Druckraum druckbeaufschlagen zu können, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Stößel ein Bremselement vorgesehen ist, mittels welchem eine ansteuerbare Bremskraft auf den Stößel ausübbar ist.
Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement ein magnetorheologisches Bremselement ist, welches durch eine Ansteuerung eines Magnetfelds eine steuerbare Bremskraft auf den Stößel erzeugt.
Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement ein Bremsengehäuse aufweist, durch welches der Stößel durchführbar ist, wobei in dem Bremsengehäuse ein Raum gebildet ist, in welchem ein magnetorheologisches Material aufgenommen ist und durch welches der Stößel hindurchgeführt ist, wobei ein Mittel zur Erzeugung eines Magnetfelds im Bereich des Bremsengehäuses angeordnet ist, zur steuerbaren Erzeugung eines Magnetfelds.
Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Stößel ein kolbenartiges Element verbunden ist, welches in dem Bremsengehäuse aufgenommen ist, und welches bei einer Verlagerung des Stößels durch das magnetorheologische Material bewegbar ist.
Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das kolbenartige Element ein vom Stößel abragender Flansch ist.
Aktuator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem kolbenartigen Element und dem Bremsengehäuse ein Spalt zur Durchführung von magnetorheologischem Material ausgebildet ist.
Aktuator nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem kolbenartigen Element zumindest eine Ausnehmung vorgesehen ist, welche zur Durchführung von magnetorheologischem Material ausgebildet ist.
Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsengehäuse an dem Gehäuse angeordnet ist.
Aktuator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsengehäuse benachbart zu dem Gehäuse angeordnet ist und die beiden Gehäuse in einer Längsrichtung des Stößels nebeneinander angeordnet sind.
Aktuator nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsengehäuse in dem Gehäuse zumindest teilweise aufgenommen ist.
Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Erzeugung des Magnetfelds eine Spule oder ein Elektromagnet ist, die oder der zumindest teilweise oder vollständig um das Bremsengehäuse angeordnet ist oder benachbart zu dem Bremsengehäuse angeordnet ist.
Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse eine Feder angeordnet ist, welche sich einerseits an dem Stößel und andererseits an dem Gehäuse abstützt, so dass der Stößel in zumindest einer seiner beiden Bewegungsrichtungen entgegen einer Rückstellkraft der Feder verlagerbar ist.
Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, mittels welcher das Magnetfeld aufgrund der Spule oder des Elektromagneten ansteuerbar ist, um eine Bremskraft auf den Stößel auszuüben.