Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kolben-Zylindersystem, insbesondere für ein Stellaggregat oder Bremssystem, mit einem Zylinder mit Zylinderbohrung mit einem Innendurchmesser und einem darin axial verschieblich gelagerten Kolben, wobei in einem ersten axialen Kolbenbereich zwischen der Außenwan- dung des Kolbens und der Innenwandung des Zylinders mindestens eine Dich- tung angeordnet ist.

Stand der Technik

Motorantriebe mit Spindel zur Verstellung eines Verstellelementes, insbeson- dere zur Verstellung eines Aktuators oder eines Kolbens eines hydraulischen Kolbenantriebes sind weit verbreitet. Die Drehbewegung des Rotors wird dabei auf eine Spindel oder Spindelmutter übertragen, wobei die Spindel oder Spin- delmutter mit dem Verstellelement, insbesondere in Form eines Aktuators o- der Kolbens, verbunden ist und dieses linear hin und her bewegt.

Für hohe Wirkungsgrade wird vielfach ein Kugelgewindetrieb KGT eingesetzt. Das vom Motor erzeugte Drehmoment M _d muss dabei abgestützt werden, da- mit sich das Verstellelement nicht mit dreht. Hierfür wird eine Verdrehsiche- rung verwendet, welche entweder direkt auf das Verstellelement oder auf die Spindelmutter wirkt, sofern die Spindel drehfest mit dem Rotor verbunden ist. Die Verdrehsicherung kann auch auf die Spindel wirken, sofern die Spindel- mutter drehfest mit dem Rotor verbunden ist. Bei der Verwendung eines Schraubgetriebes, vorzugsweise eines Kugelgewin- detriebes bestehen die nachfolgend aufgelisteten Probleme:

A) Der Antrieb erzeugt über die verschiedenen Toleranzen eine Exzentrizität von Motorachse zur Achse der drehbaren Spindel oder Spindelmutter, wel- che auf das Verstellelement bzw. den Kolben, das Schraubgetriebe, beste- hend aus Spindel und Spindelmutter, und ggf. Dichtungen und die Ver- drehsicherung übertragen wird.

B) Bei der Übertragung der Exzentrizität auf das Verstellelement bzw. den Kolben entsteht abhängig von der Elastizität der Übertragung eine Quer- kraft auf das Verstellelement bzw. den Kolben.

C) Die in B) beschriebene Querkraft erzeugt Reibung und Verschleiß am Ver- stellelement bzw. dem Kolben.

D) Wenn der Kolben verschleißt, z. B. sich Riefen bilden, ist die Dichtwirkung nicht mehr gesichert, was insbesondere mit Fail-Operation-Forderungen FO kollidiert.

E) Auf die Verdrehsicherung wirkt ebenfalls die Exzentrizität sowie zusätzlich das abzustützende Motordrehmoment M _d . Die aufzubringenden Kräfte und die damit verbundene Reibungen erzeugen meist einen hohen Verschleiß. Die vorgenannten Kräfte können zudem zusätzliche Querkräfte auf das Verstellelement bzw. den Kolben erzeugen.

F) Der Verschleiß durch E) kann auch auf die Kolbenlaufbahn gelangen, so dass sich die Dichtung bewegt und diese ausfallen kann, was ebenfalls bei Fail-Operation-Forderungen kritisch ist.

G) Abhängigkeit der Funktionen von Temperatur und Toleranzen.

H) Komplexität, Anzahl der Teile für Spindelantrieb mit Motor und Verdrehsi- cherung und Toleranzketten. Neben den Toleranzen, welche die Exzentrizität der rotierenden Teile bestim- men, wirken auf den Spindelantrieb noch die Abweichung von Motor, Spindel und Kolbenachse. Als Beispiel kann hier die Ankopplung des Motors an das Kolbengehäuse genannt werden. Typischerweise hat der Motor dabei einen Flansch, der in das Kolbengehäuse eintaucht, mit Toleranzen für Flansch und Kolbengehäuse. Diese Toleranzen ergeben ein Min- und Max-Spiel, wodurch sich ein entsprechender Versatz der Achsen zueinander ergibt. Zu anderen Komponenten des Spindelantriebes ergibt sich ein beachtlicher Versatz, der bis zum Faktor Fünf mehr als die Exzentrizität betragen kann. Dieser Versatz kann auch bei entsprechender Konstruktion die oben aufgeführten Probleme A) bis F) beeinflussen.

Spindelantriebe sind zahlreich beschrieben. So zeigen die nachfolgend aufge- listeten Dokumente allesamt elektromotorisch angetriebene Kolben, wobei zwischen elektrischem Antrieb und Kolben ein Schraubgetriebe in Form eines Spindelantriebs zwischengeschaltet ist. Um viele unnötige Beschreibungen und Erklärungen zu sparen, wird nachfolgend bei den Dokumenten jeweils auf die jeweils auftretenden Probleme hingewiesen.

Aus DE 10 2008 059 862 Al ist ein elektrohydraulisches Bremssystem für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem der Rotor fest mit der Spindelmutter verbun- den ist, sowie die Spindel mit dem Kolben einstückig ausgebildet sind. Der Ro- tor ist dabei zusammen mit der Spindelmutter mittels zweier Lager am Gehäu- se gelagert, wobei die Verdrehsicherung im dem Kolben abgewandten Ende des Spindel-Kolben-Bauteils angeordnet ist. Bei dieser Konstruktion ergeben sich insbesondere die Probleme A), B), C), D), E) und F).

Die DE 11 2009 004 636 beschreibt ebenfalls ein Bremssystem, bei dem ein Kolben eines Kolben-Zylinder-Systems über einen Stößel mit der angetriebe- nen Spindel in Verbindung ist. Hier treten insbesondere die Problematiken A), B), C), D), E), F) und G) auf, wobei insgesamt geringere Belastungen auftre- ten, da der Kolben über den Stößel mit der Spindel in Verbindung sind, so dass z. B. die Exzentrizität und Querkräfte durch das durch den Stößel gebil- dete Gelenkstück reduziert sind. Aus DE 10 2011 106 626 Al ist ein hochdynamischer Kurbauantrieb für eine Kolben-Zylinder-Einheit bekannt, bei dem ebenfalls die Probleme A), B), C),

D), E), F) und G) eine Rolle spielen, wobei auch hier durch eine elastische Hül- le und eine Rolle die auftretenden Belastungen an der Verdrehsicherung redu- ziert sind.

Beim in DE 10 2013 221 158 Al beschriebenen elektrischen Antrieb treten die Probleme A) bis G) auf, wobei durch die Exzentrizität der rotierenden Teile ho- he Belastungen und Kräfte durch eine geringe Elastizität und der Verdrehsi- cherung auftreten.

Der aus DE 10 2014 212 409 Al bekannte Druckerzeuger für eine hydrauli- sche Fahrzeugbremse weist einen zweifach gelagerten Rotor auf, welcher über ein Planetengetriebe eine Spindelmutter antreibt. Spindel und Kolben sind ein- stückig ausgebildet, wobei die Lagerung des Kolbens allein durch seine Mantel- fläche erfolgt und die Verdrehsicherung durch einen in die Kolbenstirnseite eingreifenden, im Querschnitt sechskantförmigen, Stab erfolgt. Auch bei die- sem Druckerzeuger treten die Probleme A) bis G) auf. Das gleiche gilt für das aus DE 10 2015 222 286 Al bekannte Hydraulikaggregat. Hier treten hohe Querkraftbelastungen auf den Kolben auf, was einen erhöhten Verschleiß auch für die Zylinderinnenwandung sowie die Dichtungen zur Folge hat. Auch bei DE 10 2017 211 587 Al und bei dem aus DE 10 2016 208 367 Al bekannten Bremsdrucksteuergerät können die Probleme A) bis G) auftreten. Bei der DE 10 2016 208 367 Al wird ein elastisch verformbares Vorspannelement einge- setzt um größere Toleranzen auszugleichen.

Bei Kolben-Zylinder-Systemen tritt zudem das Problem auf, dass die Dichtun- gen zu hohen Kräften ausgesetzt sind.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kolben-Zylinder-System bereitzustellen, bei dem die Dichtungen keinen großen Kräften ausgesetzt sind und der Kolben hinreichen gut in der Zylinderbohrung gelagert ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Taumeln des Rotors bei Hubbeginn und/oder Hubrichtungsänderung des Kolbens zu verringern bzw. zu vermeiden.

Lösung der gestellten Aufgabe

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Kolben-Zylinder-System mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Kol- ben-Zylinder-Systems nach Anspruch 1 ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche 2 bis 13. Durch das Trennen des Dichtungsbereiches und des Lagerbereiches, wobei im Dichtungsbereich das Spiel zwischen Kolben und Zy - linderinnenwandung größer ist als im Lagerbereich, kann vorteilhaft verhindert werden, dass der Kolben in diesem Bereich nicht mit der Zylinderinnenwan- dung in Berührung kommt und eine mögliche Beschädigung der Dichtungen, insbesondere in Form von Dichtungsringen, verhindert wird. Dabei wirkt die gesamte Mantelfläche des zweiten Kolbenbereiches als Lagerfläche und wird - wenn überhaupt - nur in Umfangsrichtung durch den mindestens einen Vor- sprung der Verdrehsicherung unterbrochen.

Das nachteilige Taumeln des Kolbens lässt sich darüber hinaus vorteilhaft dadurch verhindern, in dem entweder auf den Kolben und/oder den Rotor eine in axialer Richtung wirkende Kraft mittels eines Federelementes ausgeübt wird. Auch ist es möglich, das Taumeln mittels einer radialen Abstützung des Rotors zu verringern bzw. ganz zu eliminieren.

Besonders vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Kolben-Zylinder- System in Verbindung mit einem elektromotorisch angetriebenen Schraubge- triebe verwenden, welches wiederum den Kolben verstellt. Hierbei ist es be- sonders von Vorteil, wenn die den Rotor, das Schraubgetriebe und den Kolben abstützenden Lager möglichst weit voneinander entfernt angeordnet sind.

Vorteilhaft befindet sich dabei zwischen dem ersten Lager und dem Endbereich bzw. einem in diesem Endbereich angeordneten radialen Gleitlager kein weite- res Lager zur radialen Abstützung des Rotors und des Schraubgetriebes. Durch diese Ausbildung ergibt sich bereits eine relativ große Querelastizität, durch die der Verschleiß durch Exzentrizität der rotierenden Teile deutlich verringert wird. Durch das Vorsehen einer Querelastizität im Rotor, Schraubgetriebe und/oder dem Verstellelement als nicht verformbare Elastizität kann vorteilhaft weiter der Verschleiß reduziert werden, da vorteilhaft durch die Elastizität die Quer- kräfte verringert werden. So ist es von Vorteil, wenn der Rotor zumindest in einem Bereich zwischen dem ersten Lager und dem Eingang des Schraubge- triebes querelastisch zur Rotationsachse ausgebildet ist, insbesondere ein Fe- derelement oder einen Bereich mit höherer Elastizität aufweist. Hierdurch sind quasi alle vorbeschriebenen Probleme A) bis G) gelöst bzw. stark reduziert. Auch weist das erfindungsgemäße Schraubgetriebe mit Antrieb und Verstel- lelement eine geringe Komplexität auf. Die Lösung kann sowohl für rotierende Spindel oder Spindelmuttern verwendet werden, wobei rotierende Spindelmut- tern in der Regel etwas mehr Baulänge erfordern, aber vorteilhaft kein Fett von der umlaufenden Spindel wegschleudert und zusätzliche Maßnahmen wie zusätzlichen Schutzring an der SM erforderlich sind. Vorteilhaft wird wegen des guten Wirkungsgrads ein Kugelgewindetrieb KGT verwendet.

So können auch verschiedenartige Spindelgetriebe, insbesondere Kugelgewin- detriebe eingesetzt werden. Auch ist es möglich, dass das Verstellelement ein Aktuator oder ein Kupplungsteil zu einem Antrieb ist, welcher auf einer Bahn hin und her bewegt wird und selbst etwas antreibt bzw. verstellt. Bevorzugt wird jedoch ein Kolben über das Schraubgetriebe hin und her bewegt, wobei der Kolben in einem Zylinder zur Druckerzeugung und zum Druckabbau bzw. zum Druckhalten in einem oder mehreren Hydraulikreisen verstellt wird. Der Kolben kann dabei als Einfachhubkolben, welcher lediglich einen Druckraum begrenzt, oder als Doppelhubkolben, welcher zwei Druckräume voneinander abdichtend trennt, ausgebildet sein. Andere Kolben-Zylinder-Systeme sind selbstverständlich ebenso über das erfindungsgemäße elektromotorisch ange- triebene Schraubgetriebe antreibbar.

Das erste Lager kann vorteilhaft zwischen dem die Rotorwicklung und/oder Permanentmagnete tragenden Teil des Rotors und dem Eingang des Schraub- getriebes angeordnet sein, wobei als Eingang des Schraubgetriebes im Sinne der Erfindung das vom Rotor angetriebene Bauteil des Schraubgetriebes ange- sehen wird, welches die Spindelmutter oder die Spindel sein kann. Ebenso ist es möglich, dass ein Übertrager mittels des ersten Lagers gelagert ist und mit dem Eingang des Schraubgetriebes drehfest verbunden ist, wobei der Übertrager von einem Rotor eines Motors und einem zwischen geschalte- ten Getriebe angetrieben ist.

Besonders vorteilhaft ist, es wenn, zusätzlich im Bereich der Verdrehsicherung ein radiales Gleitlager angeordnet ist oder die Verdrehsicherung selbst zusätz- lich ein radiales Gleitlager ist bzw. bildet. Hierdurch wird auf kleinstem Raum sowohl die radiale Abstützung sowie die Verdrehsicherung gewährleistet.

Zu Beginn eines Kolbenhubes oder bei Umkehr des Hubes wirkt über eine kur- ze Zeit bzw. für einen kurze Hubbewegung auf das erste Lager und/oder auf das Kugelgewindegetriebe KGT keine Gegenkraft bzw. keine axiale Zentrier- kraft, was zu einem Taumeln des Rotors führen kann. Die Erfindung sieht zur Verminderung der Taumelbewegung zwei mögliche alternative Lösungen vor, die jedoch auch gemeinsam vorgesehen werden können. So kann eine zusätz- liche radiale Abstützung, insbesondere mit kleinem Spiel für den Rotor und/oder eine Kolbenrückstellfeder vorgesehen werden.

Beschreibung der Figuren

Nachfolgend werden verschiedene mögliche Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen :

Fig. 1: zeigt den Spindelantrieb mit umlaufender Spindel mit Motor und

Rotorlagerung (Lagerung LI), elastischem Rotor und zweiter La- gerung an der Verdrehsicherung und Kolbendichtungen;

Fig. la: zeigt eine Verdrehsicherung mit Gleitführung;

Fig. 2: Ausführungsform mit einem radialem Abstützelement und/oder einer Kolbenrückstellfeder zur Verhinderung einer Taumelbewe- gung des Rotors; Fig. 3: weitere mögliche Ausführungsform mit einem Federelement zur Ausübung einer in axialer Richtung auf den Rotor und/oder des- sen Lager wirkenden Kraft;

Fig. 4: weitere mögliche Ausführungsform, eine der in den Figuren 1 bis

3 dargestellte und beschriebene Maßnahme in Form des Fe- derelementes (Figur 3), der Rückstellfeder (Figur 2) und/oder das radiale Lager (Figur 2) vorgesehen werden kann;

Fig. 4a: zeigt eine Verdrehsicherung mit Gleitführung;

Fig. 4b: zeigt eine Verdrehsicherung mit Rollenführung; Fig. 5: zeigt einen Spindelantrieb mit umlaufender Spindelmutter, bei dem optional eine der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten und beschriebenen Maßnahme in Form des Federelementes (Figur 3), der Rückstellfeder (Figur 2) und/oder das radiale Lager (Fi gur 2) vorgesehen werden kann; Fig. 6 zeigt einen Doppelhubkolben (DHK) mit einer Gleitlagerung und

Verdrehsicherung innerhalb des Kolbens, bei dem optional eine der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten und beschriebenen Maß- nahme in Form des Federelementes (Figur 3), der Rückstellfeder (Figur 2) und/oder das radiale Lager (Figur 2) vorgesehen wer- den kann;

Fig. 7: zeigt einen DHK mit zweiter Lagerung am Kolben und einer Ver- drehsicherung mit Oldham-Kupplung, bei dem optional eine der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten und beschriebenen Maß- nahme in Form des Federelementes (Figur 3), der Rückstellfeder (Figur 2) und/oder das radiale Lager (Figur 2) vorgesehen wer- den kann; ;

Fig. 7a: zeigt Verdrehsicherung, welche durch eine Oldham-Kupplung realisiert ist. Figur 1 zeigt in prinzipieller Darstellung die wesentlichen Komponenten des Motor-Spindelantriebs mit Motorgehäuse 1, Stator mit Wicklung 2, Rotor 3, Spindel S, Spindelmutter SM, Schraubgetriebe 4, welches als Kugelgewinde- trieb (KGT) ausgebildet ist, Kolben 5 und Verdrehsicherung VS. Der Rotor 3 ist im ersten Kugellager LI gelagert und ist mit einer Mutter 10 mit der Spindel S verbunden. Wie auch der Stand der Technik aufzeigt, ist die Kinematik der Ro- tation und Übertragung in die Translation sehr komplex. Es muss u.a. die Ex- zentrizität und ihre Auswirkung auf die Verdrehsicherung mit der gesamten Kräftebilanz der radialen und axialen Kräfte mit resultierenden Reibungskräf- ten berücksichtigt werden. Der Rotor 3 ist über einen Passsitz am Spindelzap- fen Sz mittels der Schraube 10 fixiert. Neben dem Reibschluss über das Reib- moment der Axialkraft der Mutter 10 kann auch eine zusätzliche kraftschlüssi- ge Verbindung, z.B. durch einen nicht gezeichneten Stift oder Kugel zwischen Spindel S und Rotorflansch 3f verwendet werden. Die Passung zwischen Zap- fen und Rotor 3 bestimmt die erste Toleranz. Die Passung zwischen Rotor 3 und Kugellager LI die zweite Toleranz. Beide Passungen bestimmen neben dem Schlag von Passung zur Motorachse die Exzentrizität. Der Rotor 3 treibt die Spindel S an und bewegt die Spindelmutter SM mit dem daran befestigten oder einteilig mit ausgebildeten Kolben 5, welcher über zwei Dichtungen Dl und D2 zum Kolbengehäuse 7 abgedichtet ist. Am vorderen Ende ist die Ver- drehsicherung VS befestigt. Die Verdrehsicherung VS weist eine sich in axialer Richtung erstreckende Nut 6 auf, in die ein am Kolbenende 5B2 angeordneter Vorsprung V eingreift und das Motor-Drehmoment Md aufnimmt. Zusätzlich ist im Bereich der Verdrehsicherung VS ein Radiallager L2 vorgesehen. Diese La- gerung L2 wird durch die äußere Wandung des zweiten Kolbenbereiches 5 _B2 gebildet, dessen Außenradius d2 größer ist als der Außenradius d3 des ersten Kolbenbereiches 5 _BI , in dem die Dichtungen Dl und D2 angeordnet sind. Die Außenwandung wird dabei lediglich durch den Vorsprung V der Verdrehsiche- rung unterbrochen und liegt ansonsten vollflächig an der Zylinderinnenwan- dung an.

Durch den kleineren Durchmesser d3 im Bereich der Dichtungen Dl und D2 wird verhindert, dass die Kolbenwandung des ersten Kolbenbereiches 5 _BI in Berührung mit der der Zylinderwandung kommt, so dass eine Beschädigung der Dichtungen Dl und D2 sicher vermieden ist.

Bei höheren Betriebsdrücken wirkt die Kolbenkraft über das Schraubgetriebe KGT auf das Kugellager LI. Hierbei wird die Exzentrizität oder Mittenabwei- chung des Rotors 3 über die vornehmlich elastische Gestaltung des Rotors 3, aber auch durch Biegung von Spindel S, Kolben 5 und Kippbewegung der Ver- drehsicherung VS ausgeglichen. Hierbei wirken auf den Kolben 5 und Gleitflä- chen der Dichtung Dl, D2 keine Kräfte, da die Toleranzen von Verdrehsiche- rung VS, Kolben 5 und Zylinderbohrungen ein Spiel S ₀ sicherstellen. Die Ver- drehsicherung VS läuft im Kolben 5 mit kleinem Spiel. Dementsprechend wer- den die Toleranzen von Verdrehsicherung VS und Bohrung dimensioniert. Da- mit ist die Betriebssicherheit der Dichtung Dl, D2 stark verbessert, was von besonderer Bedeutung bei AD- und FO-Forderungen ist. Auf die Verdrehsiche- rung VS wirkt entsprechend der o. g. Elastizität und Exzentrizität eine kleine Querkraft. Zusätzlich wirkt auf die Verdrehsicherung VS auch eine Umfangs- kraft Fu, welche vom Motor-Moment Md und der Anforderung an den einzustel- lenden Betriebsdruck im Druckraum Al abhängt.

Figur la zeigt einen Schnitt durch die Zylinderbohrung mit der Verdrehsiche- rung VS. Die Verdrehsicherung VS kann nur durch eine Nut 6 oder aber auch durch zwei, insbesondere gegenüberliegende Nuten 6 gebildet sein, wobei in die jeweilige Nut 6 ein am Kolben 5 fest angeordneter Vorsprung V, der durch einen Stab oder ein entsprechend ausgebildetes Formteil gebildet sein kann, eingreift.

Das Motor-Drehmoment Md erzeugt eine Umfangskraft Fui auf die Nut 6, wel- che als Reaktionskraft F _u2 von der Verdrehsicherung VS auf die Zylinderboh- rung übertragen wird. Die Verdrehsicherung VS wird über der Lagerung L2 in der Bohrung mit geringem Spiel geführt, wobei hierfür die Toleranzen von Verdrehsicherung VS und Bohrung entsprechend vorgesehen sein müssen.

Der in die Nut eingreifende Bereich des Vorsprungs V kann vorteilhaft leicht ballig ausgebildet werden, z.B. mit einem Radius R, damit aufgrund der Tole- ranzen keine Kantenpressung zwischen Nut und Vorsprung auftritt. Wie bereits ausgeführt, kann die Verdrehsicherung„zweiarmig" mittels zweier Vorsprünge V ausgebildet sein, wodurch die Belastungen symmetrisch abgeleitet werden. Diese Ausgestaltung der Verdrehsicherung benötigt aber evtl ein größeres Spiel s ₀ zwischen der Außenwandung (d3) des ersten Kolbenbereiches 5 _BI und der Zylinderinnenwandung mit ihrem Innendurchmesser d4.

Zu Beginn eines Kolbenhubes oder bei Umkehr des Hubes wirkt über eine kur- ze Zeit bzw. für einen kurze Hubbewegung auf das erste Lager LI und/oder auf das Kugelgewindegetriebe KGT keine Gegenkraft bzw. keine axiale Zent- rierkraft, was zu einem Taumeln des Rotors führen kann. Die Figur 2 zeigt hierfür zwei mögliche alternative Lösungen vor, die jedoch auch gemeinsam vorgesehen werden können. Der elektromotorischen Antrieb für das Schraub- getriebe weist in einer ersten Alternative eine zusätzliche radial wirkende Ab- stützung in Form eines Lagerteils 30 auf, welches am Gehäuse 1 befestigt ist und sich bis zum Endbereich 3e des Rotors 3 erstreckt und dies, zumindest bei einer Taumelbewegung, abstützt und je nach Ausbildung mit einem kleinen Spiel zum Rotorende 3e beabstandet angeordnet ist, derart, dass es lediglich bei einer Taumelbewegung des Rotors 3 mit dem Rotorende 3e in Berührung kommt. Es kann zudem federnd ausgebildet sein, so dass kein harter Anschlag erfolgt. Es kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass es stets an dem Rotor- ende 3e anliegt.

Alternativ oder in Kombination mit dem Lagerteil 30 kann eine Kolbenrück- stellfeder RF vorgesehen werden, die permanent auf den Kolben 5 eine Rück- stellkraft ausübt und somit eine Taumelbewegung verhindert.

In der Figur 3 ist eine weitere Möglichkeit zur Unterdrückung der Taumelbe- wegung des Rotors 3 dargestellt. Hier erzeugt ein Federelement X2, welches zwischen dem Gehäuse 1 und dem Rotor 3 eingespannt ist, eine axial gerich- tete Kraft F2, die letztendlich auf den Rotor 3 wirkt. Dabei muss das Fe- derelement nicht unmittelbar auf den Rotor 3 wirken, sondern kann sich auch auf dem Lager LI mit seinem einen freien Ende in axialer Richtung abstützen. Zwischen dem Gehäuse 1 und dem Federelement X2 ist zur Minimierung der Reibung ein Lager X3 vorgesehen. Bei der in Figur 3 dargestellten Ausfüh- rungsform ist das eine Ende des Federelementes X2 zwischen dem Lager LI und einer Hülse X5 eingespannt, wobei die Hülse X5 mittels eines Sicherungs- rings XI auf dem Wandungsabschnitt 3W1 des Rotors 3 gegen Verlieren gesi- chert ist.

Dadurch, dass das Federelement X2 vorgespannt ist, wirkt die Kraft F2 zent- rierend auf den Rotor 3. Die Kraft F2 kann dabei vorteilhaft so ausgelegt wer- den, dass die Kräfte bei Hubumkehr oder auch beim Ansaugen mittels des Kolbens mit Unterdrück sich die Kräfte ausgleichen. Damit wird ein Taumeln des Rotors vorteilhaft vermieden. Das Federelement X2 kann auf seiner einen Seite, insbesondere seiner Stirnseite, geschlitzt sein, damit die entsprechende Elastizität ohne enge Toleranzen erreicht wird. Die Belastung des Axiallagers X3 ist dabei gering, so dass nur wenige Kugeln z.B. 3, notwendig sind und kei- ne hohe Festigkeit der Lagerstellen notwendig ist. Der Schutz vor Verschmut- zung oder Beschädigung durch äußere Einflüsse kann durch den gestrichelt dargestellten Deckel X4 erreicht werden.

Die dargestellte Sicherung des Federelementes X2 kann, wie bereits ausge- führt, durch einen Sicherungsring XI mit Distanzhülse X5 erfolgen. Es ist je- doch ebenso möglich, dass die Distanzhülse X5 durch Schweißen oder Ver- stemmen mit dem Rotor 3 verbunden wird.

Das Lager L2 sowie die Verdrehsicherung VS sind wie bei der in Figur 1 darge- stellten Ausführungsform ausgebildet. Insofern wird auf die Ausführungen zu Figur 1 verwiesen.

Die Figuren 4 bis 7 zeigen weitere mögliche Ausführungsformen, bei denen die zuvor in den Figuren 1 bis 3 dargestellten und beschriebenen Maßnahmen zur Verhinderung der Taumelbewegung des Rotors 3 ebenfalls vorgesehen werden können.

Die Figur 4 zeigt einen zu Figur 1 sehr ähnlichen Aufbau. Hier übernimmt die Verdrehsicherung VS zugleich die Lagerung L2 in der Kolbenbohrung 5z. Die Gleitbewegung läuft in Flüssigkeit und abhängig von der Geschwindigkeit mit geringer Reibung durch den bekannten hydrodynamischen Effekt. Die Ver- drehsicherung VS besteht aus entsprechendem Gleitmaterial, vorzugsweise Kunststoff oder Zinnbronze. Bei höheren Betriebsdrücken wirkt die Kolbenkraft über das Schraubgetriebe KGT auf das Kugellager LI. Hierbei wird die Exzent- rizität oder Mittenabweichung des Rotors 3 über die vornehmlich elastische Gestaltung des Rotors 3, aber auch durch Biegung von Spindel S, Kolben 5 und Kippbewegung der Verdrehsicherung VS ausgeglichen. Hierbei wirken auf den Kolben 5 und Gleitflächen der Dichtung Dl, D2 keine Kräfte, da die Tole- ranzen von Verdrehsicherung VS, Kolben 5 und Zylinderbohrungen ein Spiel S ₀ sicherstellen. Die Verdrehsicherung VS läuft im Kolben 5 mit kleinem Spiel. Dementsprechend werden die Toleranzen von Verdrehsicherung VS und Boh- rung dimensioniert. Damit ist die Betriebssicherheit der Dichtung Dl, D2 stark verbessert, was von besonderer Bedeutung bei AD- und FO-Forderungen ist. Auf die Verdrehsicherung VS wirkt entsprechend der o. g. Elastizität und Ex- zentrizität eine kleine Querkraft. Zusätzlich wirkt auf die Verdrehsicherung VS auch eine Umfangskraft F _Uf welche vom Motor-Moment Md und der Anforde- rung an den einzustellenden Betriebsdruck im Druckraum Al abhängt.

Bei einem Fehler in der Ansteuerung oder Ausfall kann der Kolben 5 schnell zurückfahren, was durch einen federnden Anschlag 11 abgefangen wird, der zugleich die drehende Spindelmutter SM abbremst. Zur Ansteuerung des Mo- tors und Feststellung der Kolbenposition treibt der Rotor 3 über Zahnradan- trieb den Motorsensor an, bei dem die Welle mit einem Target verbunden ist, welches vorzugsweise ein Hallelement ist und auf der PCB der ECU sitzt.

Das Motorgehäuse 1 sitzt flach ohne übliche Bundzentrierung auf dem Kolben- gehäuse KG und ist über Schrauben 9 an diesem befestigt. Zur besseren Mon- tage können Dichtungen und Kolbenlaufbahn in einem Flanschstück angeord- net sein.

Bei der axialen Verstellung des Kolbens wirken bei hydraulischen Anwendun- gen im Hubanfangsbereich kleine axiale Kräfte, welche vom ersten Lager LI aufgenommen werden. In diesem Fall wird die Exzentrizität der rotierenden Teile durch Kippen um die Lager LI und L2 bzw. bei entsprechender Ausbil- dung der Verdrehsicherung VS auch von dieser aufgenommen. Bei hohen axia- len Kräften wird das erste Lager LI so stark vorgespannt, dass die Exzentrizi- tät durch die Elastizität von Rotor 3, Schraubgetriebe S, SM und/oder Verstel- lelement aufgenommen wird. Zur Verhinderung des Eindringens von Schmutz ist der Kugelgewindetrieb, be- stehend aus Spindel S und Spindelmutter SM, kann mindestens ein Partikelab- streifer PS, vorgesehen sein. Der bzw. die Partikelabstreifer PS, sollen insbe- sondere verhindern, dass bei der Montage des Schraubgetriebes vagabundie- rende Partikel anschließend im Betrieb in die Kugellaufbahn gelangen. Mindes- tens sollte ein Partikelabstreifer PS, vorgesehen sein, der auf der offenen Seite des Kugelgewindetriebes angeordnet ist. Dieser kann insbesondere am Rotor 3, wie dargestellt, oder am Kolben 5 befestigt bzw. fixiert sein. In Figur 1 wäre also zumindest einer der beiden Partikelabstreifer PSi oder PS ₂ vorzusehen. Damit von links durch die Verbindung Rotor 3 und Spindel S keine Partikel dringen können, kann hier auch eine entsprechende Verbindung und/oder Dichtung vorgesehen werden. Zur Sicherheit können auch beide Partikelab- streifer PSi oder PS ₂ vorgesehen werden. Die Spindel S liegt mit ihrem rechten Ende in dem Kolben ein, welcher die Spindel von rechts hermetisch um schließt. Der Partikelabstreifer PSi ist dabei zwischen Anschlagring 11 und Spindelmutter SM bzw. Stirnseite des Kolbens 5 angeordnet. Der Partikelab- streifer PS ₂ ist zwischen Rotor 3 und Kolben 5 angeordnet. Der Partikelabstrei- fer PS, kann vorteilhaft aus einem, insbesondere filzartigen, Material sein, des- sen Material und Dimension, insbesondere Fasern, dem Kugelgewindetrieb nicht schaden.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Schraubgetriebe in einem Reinraum montiert.

Die Figur 4a zeigt einen Schnitt durch die Zylinderbohrung 7z mit der Ver- drehsicherung VS. Die Verdrehsicherung VS wirkt beidseitig auf eine segment- förmige Abstützung 6, welche hier mit dem Flanschstück 7 vernietet ist, alter- nativ laserverschweißt. Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Gleitflächen in der Zylinderbohrung 7z und die Abstützung eine hohe Oberflächenqualität ha- ben, wodurch sich eine geringe Reibung und wenig Verschleiß ergibt. Das Mo- tor-Drehmoment Md erzeugt eine Umfangskraft Fui auf die Abstützung 6, wel- che als Reaktionskraft F _u2 von der Verdrehsicherung VS auf die Zylinderboh- rung 7z übertragen wird. Die Verdrehsicherung VS wird über der Lagerstelle L2 in der Bohrung 7z mit geringem Spiel geführt, wobei hierfür die Toleranzen von Verdrehsicherung VS und Bohrung 7z entsprechend vorgesehen sein müs- sen. Das Motor-Drehmoment Md wirkt entsprechend dem eingestellten Be- triebsdruck deutlich stärker bei der Vorwärtsbewegung zum Druckaufbau als bei der Rückwärtsbewegung zum Druckabbau P _abl da im Wesentlichen die Kol- benkraft die Rückbewegung bewirkt. Die Umfangskraft erzeugt auch Rei- bungskräfte in radialer Richtung, die aufgrund der Lagerung der Verdrehsiche- rung VS in der Bohrung 7z unbedeutend sind. Auch die radialen Kräfte sind aufgrund der Elastizität, vornehmlich des Rotors 3, klein. Dagegen sind die axialen Reibkräfte, die bei der Bewegung von Kolben und Verdrehsicherung VS wirken, nicht vernachlässigbar und abhängig von dem Motor-Drehmoment Md und der Umfangskräfte Fui und F _u2 · Hier ist der Reibungskoeffizient maßge- bend. Dieser ist jedoch bereits aufgrund der Hydrodynamik klein. Er kann zu- sätzlich noch verringert werden, in dem Rollenlager vorgesehen werden, wie es in Fig. lb dargestellt und beschrieben ist.

Die Figur 4b zeigt eine Alternative zur in Figur la dargestellten Gleitführung der Verdrehsicherung VS. Bei der Ausführungsform gemäß Figur lb übertra- gen Rollen 15 und 15a, welche vorteilhaft mittels Nadellagern gelagert sind, die Umfangskräfte Fi und F ₂ . Wahlweise kann auf der Gegenseite von Rolle 15a eine dritte Rolle 15b eingesetzt werden. Auch hier sind zur Führung der Verdrehsicherung VS zusätzliche Lagerstellen L2 vorgesehen. Auch bei dieser Ausführungsform wird die Verdrehsicherung VS über Spiel an den Lagerstellen in der Bohrung geführt.

Die Figur 5 zeigt eine Ausführungsform mit drehbarer Spindelmutter SM. Die Spindel S ist mit dem Kolben 5 oder einem Koppelstück KO zum linearen An- trieb einer Mechanik verbunden. Die Anwendung ist nicht nur auf Hydraulik beschränkt. Auch hier ist eine Verdrehsicherung VS notwendig, welche bei nicht Hydraulik mit Trockenlagern oder Fettfüllung läuft. Bei einer derartigen Ausführungsform können die Dichtungen Dl und D2 entfallen. Die Lagerung über die Lagerungen LI und L2 bleibt jedoch bestehen. Im Gegensatz zu Fig. 1 mit einteiligem Rotor 3 kann ein zweiteiliger Rotor 14 eingesetzt werden. Der Antrieb mit Motor ist zweckmäßig mit einer ECU verbunden, wozu entspre- chende Kontakten zum Motor vorgesehen sind. Ähnlich der Dichtungsanordnung des Druckstangenkolbens mit Primärdichtung D2 und Sekundärdichtung Dl wird über das Schnüffelloch SL Volumen vom Vorratsbehältnis 12 in den Druckraum gefördert.

Der Partikelabstreifer PS ₃ kann zwischen einem Trägerteil 35, welches am Kol- bengehäuse 16 oder am Flansch 7 befestigt bzw. angeordnet ist, und dem Ro- tor 3 oder dem Kolben 5 angeordnet sein bzw. wirken. Alternativ oder in Er- gänzung kann mindestens einer der Partikelabstreifer PS ₄ , PS ^' vorgesehen sein, welche zwischen Anschlagring und Spindelmutter SM bzw. zwischen Spindelmutter SM oder Rotor 3 und der Spindel S angeordnet sein können.

Ebenso ist es möglich, ein Verschlussmittel 36 vorzusehen, welches den Rotor 3 an seiner Stirnseite verschließt und somit das Eindringen von Schutzparti- keln von dieser Seite her verhindert.

Die Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, die im Wesentlichen der Anordnung von Fig. 1 entspricht, mit dem Unterschied, dass ein Doppelhubkolben DHK verwendet wird, welcher bei Vorwärts- und Rückwärtsbewegung Volumen un- ter Druck fördert und zwei Druckräume Al und A2 voneinander abdichtend trennt. Dies erfolgt über Einspeiseventile V, die einfache Rückschlagventile oder Magnetventile sein können. Zusätzlich werden hier Säugventile SV mit Verbindung zum Vorratsbehälter 12 notwendig. Diese können selbstverständ- lich auch bei der Ausführungsform gern. Fig. 1 eingesetzt werden. Neben den Dichtungen Dl und D2 kann eine weitere Dichtung D3 für den Stufenkolben vorgesehen werden. Auch hier besteht wieder ein Spiel S ₀ , um die Dichtfläche nicht zu belasten. Die Verdrehsicherung VS ist hier im Kolben 5 angeordnet. Diese besteht aus einem Profilstab 18, z. B. Vier- oder Sechskant, welcher das Motor-Moment Md vom Kolben 18 über ein Lagerstück 19 abstützt. Der Profil- stab 18 ist fest mit dem Kolbengehäuse 16 verbunden. Die Verdrehsicherung VS bildet hier gleichzeitig auch die Lagerung L2.

Die Figur 7 zeigt eine Ausführungsform, welche im Wesentlichen der von Fig.

2 und 3 entspricht. Hier erfolgt die Lagerung L2 über einen Gleitring im Kolben 5. Die Verdrehsicherung VS ist auch hier im Kolben 5 als Oldham-Kupplung ausgestaltet. Der Profilstab 19 kann hier ein Rechteckprofil sein. Das Oldham- Kupplungsstück kann prinzipiell die Kolbenbewegung in y- und z-Richtung ausgleichen und ist über Spiel S schwimmend zwischen Kolben 18 und Profil- stab 19 gelagert. Mit dieser Lösung kann die Mittelachse des Profilstabs 18 mit größeren Toleranzen gestaltet werden.

Die gesamte Betrachtung aller Fakten, auch die Probleme A) bis G) zeigen die Komplexität der Kinematik und auch deren Lösung mit kleinen Kräften sowohl radial als auch axial wirkend. Das erfindungsgemäße elektromotorisch ange- triebene Schraubgetriebe kann vorteilhaft breitbandig in der Hydraulik einge- setzt werden. Dabei kann wie oben beschrieben der Kolben ein Einfach- und Doppelhubkolben sein. Es ist jedoch ebenso möglich, das erfindungsgemäße elektromotorisch angetriebene Schraubgetriebe zum Antrieb einer Mechanik zu verwenden, wobei dann das Verstellelement als Aktuator, oder Kupplung für einen Antrieb fungiert.