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Patent Searching and Data


Title:
ACTUATOR WITH A SPINDLE DRIVE AND REAR-AXLE STEERING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/224229
Kind Code:
A1
Abstract:
An actuator having a spindle drive (1) for a rear-axle steering system, comprising a spindle (2) with a spindle thread (2a) and comprising a spindle nut (3) with a nut thread (3a), wherein the spindle thread (2a) and the nut thread (3a) are designed as motion threads, and the spindle nut (3), which can be driven in a direction of rotation, engages with the axially displaceable spindle (2) via the motion thread, wherein the spindle thread (2a) and the nut thread (3a) are braced against one another in a longitudinal direction of the spindle (2) by means of a bracing element (4), characterized in that the bracing element is designed as a threaded ring (4) with an internal thread (4a) which engages with the spindle thread (2a), wherein the threaded ring (4) is supported via at least one spring element (5, 6) relative to the spindle nut (3), and wherein the at least one spring element (5, 6) is formed from an elastomer.

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Inventors:
SEEVERS GERRIT (DE)
DE CARVALHO MIGUEL (DE)
THOLE LARS-THEODOR (DE)
Application Number:
EP2018/061742
Publication Date:
December 13, 2018
Filing Date:
May 08, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
F16H25/20; B62D7/14
Domestic Patent References:
WO1999063248A11999-12-09
Foreign References:
DE102015219198A12017-04-06
US5732596A1998-03-31
US20040250637A12004-12-16
US5252015A1993-10-12
FR2605280A11988-04-22
DE102015224775A2015-12-10
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Claims:
Patentansprüche

1. Aktuator mit einem Spindelantrieb (1 ) für eine Hinterachslenkung, aufweisend eine Spindel (2) mit einem Spindelgewinde (2a) sowie eine Spindelmutter (3) mit einem Muttergewinde (3a), wobei das Spindelgewinde (2a) und das Muttergewinde (3a) als Bewegungsgewinde ausgebildet sind und die in Drehrichtung antreibbare Spindelmutter (3) mit der axial verschiebbaren Spindel (2) über das Bewegungsgewinde in Eingriff steht, wobei das Spindelgewinde (2a) und das Muttergewinde (3a) durch ein Spannelement (4) in Längsrichtung der Spindel (2) gegeneinander verspannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement als Gewindering (4) mit einem Innengewinde (4a) ausgebildet ist, welches mit dem Spindelgewinde (2a) in Eingriff steht, wobei der Gewindering (4) über mindestens ein Federelement (5, 6) gegenüber der Spindelmutter (3) abgestützt ist und wobei das mindestens eine Federelement (5, 6) aus einem Elastomer gebildet ist.

2. Aktuator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement als Elastomer-Scheibe (5, 6) ausgebildet ist, welche zwischen der Spindelmutter (3) und dem Gewindering (4) angeordnet ist.

3. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindering (4) axial gleitend in der Spindelmutter (3), jedoch drehfest gegenüber der Spindelmutter (3) angeordnet ist.

4. Aktuator nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (3) ein Axial-Widerlager (3b) aufweist und dass der Gewindering (4) sowie die mindestens eine Elastomer-Scheibe (5, 6) über einen Einstellring (7) gegenüber dem Widerlager (3b) verspannbar sind.

5. Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellring (7) ein Außengewinde (7a) und die Spindelmutter (3) ein Innengewinde (3c) aufweisen, in welches der Einstellring (7) einschraubbar ist.

6. Aktuator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellring (7) mittels eines Sicherungselements (8) gegen Losdrehen gesichert ist.

7. Aktuator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement als verformbarer Ring (8) ausgebildet ist, welcher einerseits formschlüssig in den Einstellring (7) und andererseits formschlüssig in den Umfang der Spindelmutter (3) eingreift.

8. Aktuator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem verformbaren Ring (8) ein Abstreifelement befestigt ist, welches in das Spindelgewinde (2a) eingreift.

9. Hinterachslenkung mit einem Aktuator und einem Spindeltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Description:
Aktuator mit einem Spindelantrieb sowie Hinterachslenkung

Die Erfindung betrifft einen Aktuator mit einem Spindelantrieb, welcher eine Spindel mit einem Spindelgewinde sowie eine Spindelmutter mit einem Muttergewinde aufweist sowie eine Hinterachslenkung.

In der älteren Anmeldung DE10 2015 224 775.9 ist ein Spindelantrieb offenbart, bei welchem das Spindelgewinde und das Muttergewinde durch ein als lose Mutter ausgebildetes Spannelement in Längsrichtung gegeneinander verspannt sind, wobei die lose Mutter, auch Gewindering genannt, über ein als Tellerfeder ausgebildetes Federelement gegenüber der Spindelmutter abgestützt ist. Durch die Tellerfeder wird eine ständige Vorspannung erzeugt, welche zu einer Anlage der Flanken von Spindel- und Muttergewinde führt und ein Axialspiel beseitigt.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung eines Spindeltriebes der vorgenannten Art sowie einer Hinterachslenkung unter Verwendung eines solchen Spindeltriebes.

Die Erfindung umfasst die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß Patentanspruch 1 ist vorgesehen, dass das mindestens eine Federelement aus einem Elastomer besteht, wie z.B. einem Kunststoff mit elastischen Eigenschaften. Das Elastomer ist elastisch verformbar und übt bei Verformung eine elastische Rückstellkraft oder Vorspannung aus. Ein Federelement aus einem Elastomer, auch elastomeres Federelement genannt, kann kostengünstig hergestellt werden und weist gegenüber einem metallischen Federelement Gewichtsvorteile auf. Mit dem elastomeren Federelement kann somit eine ständige Vorspannung auf den Gewindering und damit auf die Flanken des Bewegungsgewindes ausgeübt werden. Es wird ein mögliches Axialspiel zwischen Spindelmutter und Spindel beseitigt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Federelement als Elastomer- Scheibe ausgebildet, d. h. als Scheibe aus einem elastomeren Werkstoff. Die mindestens eine elastomere Scheibe, welche im Radialschnitt etwa die Abmessungen des Gewinderinges, d. h. etwa gleiche Stirnflächen aufweist, ist zwischen Gewindering und Spindelmutter angeordnet.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Gewindering axial gleitend in der Spindelmutter, jedoch drehfest gegenüber der Spindelmutter angeordnet. Der Gewindering ist somit mit der Spindelmutter synchronisiert. Die Mitnahmeverbindung zwischen Gewindering und Spindelmutter kann vorzugsweise über einen am Umfang des Gewinderinges angeordneten Zylinderstift erfolgen, welcher gleichzeitig in die Spindelmutter eingreift.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Spindelmutter ein Axial- Widerlager auf, welches vorzugsweise als Bund ausgebildet ist. Der Gewindering sowie die mindestens eine Elastomer-Scheibe werden mittels eines Einstellringes gegen das Widerlager verspannt mit der Wirkung, dass die mindestens eine Elastomer-Scheibe verformt und somit eine Vorspannung in axialer Richtung erzeugt wird. Vorzugsweise sind zwei Elastomer-Scheiben beiderseits des Gewinderinges vorgesehen, wobei die erste Elastomer-Scheibe am Widerlager und die zweite Elastomer- Scheibe am Einstellring anliegt.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Einstellring ein Außengewinde und die Spindelmutter ein Innengewinde auf, in welches der Einstellring mit seinem Außengewinde einschraubbar ist. Damit kann die gewünschte Vorspannung in axialer Richtung stufenlos eingestellt werden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Einstellring über ein Sicherungselement gegen Losdrehen gesichert. Damit wird der Vorteil erreicht, dass die eingestellte Vorspannung im Betrieb erhalten bleibt.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Sicherungselement als verformbarer Ring, beispielsweise als Blechring ausgebildet, welcher einerseits formschlüssig in den Einstellring und andererseits formschlüssig in den Umfang der Spindelmutter eingreift. Der verformbare Ring, auch Sicherungsring genannt, wird somit über den Einstellring sowie über das Stirnende der Spindelmutter geschoben und anschließend zur Erzielung eines Formschlusses verformt, beispielsweise mit der Spindelmutter vercrimpt.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an dem Einstellring, welcher vorzugsweise einen L-förmigen Querschnitt aufweist, ein Abstreifelement befestigt, welches in das Spindelgewinde eingreift. Damit kann eine Abdichtung des Fettraumes innerhalb der Spindelmutter erzielt, d. h. ein Austreten von Schmierstoff verhindert werden.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Hinterachslenkung mit einem Aktuator und einem Spindeltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen

Fig. 1 einen Spindelantrieb mit Spindel, Spindelmutter und Gewindering und

Fig. 2 eine Explosivdarstellung des Spindelantriebes mit seinen Einzelteilen.

Fig. 1 zeigt einen Spindelantrieb 1 , welcher eine Spindel 2 mit einem Spindelgewinde 2a sowie eine Spindelmutter 3 mit einem Muttergewinde 3a umfasst. Der Spindelantrieb 1 ist eine Komponente eines nicht dargestellten Aktuators, wie er in der eingangs genannten älteren Anmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2015 224 775.9, s. dort Fig. 3 und zugehörige Beschreibung offenbart ist. Die ältere Anmeldung wird voll umfänglich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen. Die Spindelmutter 3, welche in einem nicht dargestellten Gehäuse gelagert und in Drehrichtung antreibbar ist, steht über das Muttergewinde 3a mit dem Spindelgewinde 2a in Eingriff und bewirkt eine Axialverschiebung der Spindel 2, welche - was nicht dargestellt ist - am Verdrehen gehindert ist. Zwischen den Flanken des Spindelgewindes 2a und des Muttergewindes 3a, welche vorzugsweise als Trapezgewinde ausgebildet sind, besteht fertigungsbedingt ein Axialspiel, welches durch die Erfindung beseitigt oder minimiert werden soll. Hierzu ist ein Gewindering 4 vorgesehen, welcher ein Innengewinde 4a aufweist, welches mit dem Spindelgewinde 2a in Eingriff steht. Der Gewindering 4 ist axial beweglich in einer Bohrung (ohne Bezugszahl) der Spindelmutter 3 gleitend angeordnet und - was in Fig. 2 dargestellt ist - in Drehrichtung mit der Spindelmutter 3 gekoppelt. Beiderseits des Gewinderinges 4 sind eine erste Elastomer-Scheibe 5 und eine zweite Elastomer-Scheibe 6 angeordnet. Die Elastomer-Scheiben 5, 6 sind Scheiben, welche aus einem elastomeren Werkstoff, beispielsweise Gummi bestehen und in Axialrichtung, d. h. in Richtung der Spindelachse a verformbar sind. Die Spindelmutter 3 weist im Bereich der ersten Elastomer-Scheibe 5 ein als Bund 3b ausgebildetes Axial-Widerlager 3b auf, an welchem sich die erste Elastomer-Scheibe 5 abstützt. In die Spindelmutter 3, welche stirnseitig ein Innengewinde 3c aufweist, ist ein Einstellring 7, welcher ein Außengewinde 7a aufweist, eingeschraubt. Der Einstellring 7 weist eine Planfläche 7b auf, welche an der zweiten Elastomer-Scheibe 6 anliegt. Durch das Einschrauben des Einstellringes 7 in die Spindelmutter 3 werden die erste und die zweite Elastomer-Scheibe 5, 6 in axialer Richtung verformt und somit elastisch verspannt. Der Gewindering 4 wird somit in beiden axialen Richtungen mit der Vorspannung, resultierend aus der Verformung der beiden Elastomer-Scheiben 5, 6, beaufschlagt. Damit wird eine Anlage und Verspannung der Flanken des Spindelgewindes 2a und des Muttergewindes 3a erreicht, was zur Beseitigung des Axialspiels führt. Der Einstellring 7 ist durch ein als verformbarer Ring 8 ausgebildetes Sicherungselement 8 gegen ein Losdrehen gesichert. Dabei greift der Ring 8 einerseits formschlüssig in den Einstellring 7 (was genauer in Fig. 2 erkennbar ist) sowie andererseits in eine Mitnahmefläche (in Fig. 1 ohne Bezugszahl) der Spindelmutter 3 ein.

Fig. 2 zeigt den Spindelantrieb 1 in einer Explosivdarstellung, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszahlen wie in Fig. 1 verwendet werden. Die Spindel 2, welche mit ihrem ersten Ende in die Spindelmutter 3 einschraubbar ist, weist an ihrem anderen Ende ein Keilwellenprofil 10 auf, welches als Schublager und Verdrehsicherung gegenüber einem nicht dargestellten Aktuatorgehäuse dient. Der Gewindering 4, welcher auf seinem Umfang eine halbzylinderförmige Ausnehmung 4b aufweist, wird über einen Zylinderstift 9 gegen Verdrehen gegenüber der Spindelmutter 3 gesichert, wobei der Zylinderstift 9 (was nicht dargestellt ist) in eine entsprechende Ausnehmung in der Spindelmutter 3 eingreift. Der Einstellring 7 weist auf seinem Umfang Sechskantflächen 7c auf, an welchen ein entsprechendes Werkzeug zum Verdrehen des Einstellringes 7 angesetzt werden kann. Der verformbare Ring 8, auch Sicherungsring 8 genannt, weist auf seinem Umfang eine Einprägung 8a auf, welche in eine entsprechende Vertiefung 8b am Umfang der Spindelmutter 3 eingreift. Der Sicherungsring 8 ist somit durch partielle Verformung auf dem Umfang, so genanntes Vercrimpen, gegen Verdrehen gegenüber der Spindelmutter 3 gesichert. Der Sicherungsring 8 kann zusätzlich - was nicht dargestellt ist - als Träger für ein Abstreifelement dienen, welches ein Austreten von Schmierstoff aus dem Fettraum der Spindelmutter 3 verhindert.

Bezuqszeichen

1 Spindelantrieb

Spindel

a Spindelgewinde

Spindelmutter

3a Muttergewinde

3b Axial-Widerlager

3c Innengewinde

Gewindering

a Innengewinde

b Ausnehmung

5 erste Elastomer-Scheibe

6 zweite Elastomer-Scheibe

7 Einstellring

7a Außengewinde

7b Planfläche

7c Sechskantfläche

8 Sicherungselement

8a Einprägung

8b Vertiefung

9 Zylinderstift

10 Keilwellenprofil a Spindelachse