WO2017211463A1 | 2017-12-14 | |||
WO2009133064A1 | 2009-11-05 |
DE102015219198B4 | 2018-05-17 | |||
EP3168115A1 | 2017-05-17 | |||
DE102005023250A1 | 2006-11-16 | |||
DE19601096A1 | 1997-07-17 | |||
US20020085778A1 | 2002-07-04 | |||
DE102015219198B4 | 2018-05-17 | |||
US8454029B2 | 2013-06-04 | |||
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Patentansprüche 1. Lenkungsaktuator für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Spindeltrieb (5), welcher mit einer Gewindespindel (16) verbundene Schubstangen (9) umfasst, die mit Hilfe von Gleitlagern (18), welche einen Luftdurchtritt ermöglichen, in einem Gehäuse (6) gelagert und an ihren Enden jeweils mit einem zur Kopplung mit einem Fahrwerkslenker vorgesehenen An bindungselement (12) verbunden sind, wobei jeweils ein Faltenbalg (19, 20) ei nerseits mit dem Gehäuse (6) und andererseits mit einem der Anbindungsele mente (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gleitlager (18) als eine Drehung der Gewindespindel (16) ermöglichendes Lager ausge bildet ist, wobei an eine Gleitbuchse (23) des Gleitlagers (18) mindestens eine Längsnut (21 ) grenzt. 2. Lenkungsaktuator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens eine Längsnut (21 ) an der Außenumfangsfläche der Gleitbuchse (23) befindet. 3. Lenkungsaktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Gleitfläche (22) oder Presssitz zur Aufnahme der Gleitbuchse (23) durch mindestens eine Längsnut (21 ) unterbrochen ist, wobei sich diese Längsnut (21 ) über die Gleitfläche (22) beziehungsweise den Presssitz (22) hinaus erstreckt. 4. Lenkungsaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei und höchstens zwölf Längsnuten (21 ) über den Um fang des Gleitlagers (18) verteilt sind. 5. Lenkungsaktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Längsnuten (21 ) am Umfang der Gleitfläche (22) in der Summe über einen Ge samtwinkel von mindestens 30° und höchstens 150° erstrecken. 6. Lenkungsaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsnut (21 ) ein gekrümmtes Profil aufweist. 7. Lenkungsaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsnut (21 ) eckig, insbesondere rechteckig, profiliert ist. 8. Lenkungsaktuator nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in Radialrichtung der Gewindespindel (16) zu messende Tiefe der Längs nut (21 ) geringer als deren in Umfangsrichtung der Gleitfläche (22) zu messen de Breite ist. 9. Lenkungsaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Spindeltrieb (5) ein Gewindetrieb aus der Gruppe an Gewinde trieben ausgewählt ist, die Kugelgewindetriebe und Planetenwälzgewindetriebe umfasst. 10. Lenkungsaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich- net, dass der Faltenbalg (19, 20) ein Druckausgleichselement (24) aufweist. |
Die Erfindung betrifft einen zur Verwendung in einer Hinterachslenkung eines Kraft- fahrzeugs geeigneten Lenkungsaktuator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Lenkungsaktuator ist beispielsweise aus der DE 10 2015 219 198 B4 bekannt. Der bekannte Lenkungsaktuator umfasst einen Spindelantrieb, dessen Spin del einen als Polygonprofil ausgebildeten Gleitlagerabschnitt aufweist. Zwischen der Spindel und einem gehäuseseitigen Gleitlagerelement sind in Eckbereichen des Poly gonprofils Lüftungskanäle gebildet, welche einen Luftdurchtritt zwischen einem durch einen Faltenbalg begrenzten Raum und einem weiteren Hohlraum ermöglichen. Der Lenkungsaktuator nach der DE 10 2015 219 198 B4 kann entweder nach einer Seite oder nach zwei Seiten wirken. In beiden Fällen umfasst der Spindeltrieb des bekann- ten Lenkungsaktuators ein Bewegungsgewinde in Form eines Trapezgewindes.
Ein aus der US 8,454,029 B2 bekannter Aktuator für eine Niveauverstellung eines Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Ausgleichsvolumen, welches die Auf nahme beim Verstellvorgang verdrängter Luft ermöglicht.
Ein in der DE 10 2006 052 528 A1 offenbarter Faltenbalg soll derart gestaltet sein, dass in seiner maximal eingefahrenen und maximal ausgefahrenen Stellung gleiche Volumina umschlossen sind.
Aus der WO 2017/211463 A1 ist ein Linearantrieb bekannt, welcher eine in einem La gerschild drehbar gelagerte Spindelmutter sowie eine verschiebbare Spindel umfasst, wobei die Spindel gegenüber einem Gehäuse, in welchem sich das Lagerschild befin det, durch zwei Faltenbälge abgedichtet ist. Im Lagerschild befindet sich ein Luftkanal, durch welchen bei der Betätigung des Linearantriebs Luft zwischen den durch die Fal tenbälge umschlossenen Räume strömen kann.
In der DE 10 2009 052 790 A1 sind Komponenten einer Scheibenbremse für ein Nutz fahrzeug beschrieben. An einem Führungsholm ist ein Faltenbalg befestigt, durch welchen ein gekapselter Raum gebildet ist. In dem Raum eingeschlossene Luft kann durch eine Gleitlagerung des Führungsholms strömen, wobei zu diesem Zweck Längsrillen in Lagerkomponenten eingeformt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickelten Lenkungsaktuator anzugeben, welcher einen Luftdurchtritt durch eine Gleitlagerung ermöglicht, wobei zugleich ein fertigungstechnisch günstiger Aufbau gegeben sein soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Lenkungsaktuator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Dieser Lenkungsaktuator, welcher für eine Hinterachs lenkung eines Kraftfahrzeugs geeignet ist, umfasst in an sich bekannter Grundkonzep tion einen Spindeltrieb, das heißt ein Rotativ-Linear-Getriebe. Hierbei ist die Gewinde spindel des Spindeltriebs mit Schubstangen verbunden oder einteilig ausgebildet. Die Schubstangen sind mit Hilfe von Gleitlagern, welche einen Luftdurchtritt ermöglichen, in einem Gehäuse gelagert und an ihren Enden jeweils mit einem zur Kopplung mit einem Fahrwerkslenker vorgesehenen Anbindungselement verbunden, wobei jeweils ein Faltenbalg einerseits mit dem Gehäuse und andererseits mit einem der Anbin dungselemente verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist jedes Gleitlager als eine Drehung der Gewindespindel ermög lichendes Lager ausgebildet, wobei an eine Gleitbuchse des Gleitlagers mindestens eine Längsnut grenzt, welche einen freien Strömungsquerschnitt darstellt. Längsnuten können hierbei an der Innenumfangsfläche und/oder Außenumfangsfläche der Gleit buchse ausgebildet sein. Im letztgenannten Fall kann eine Längsnut, das heißt in Axi- alrichtung des Gleitlagers verlaufende Nut, in die Gleitbuchse oder in ein die Gleit buchse aufnehmendes Umgebungsbauteil eingeformt sein.
Sofern die freien Strömungsquerschnitte an der Innenumfangsfläche der Gleitbuchse ausgebildet sind und damit die Gleitfläche unterbrechen, existiert vorzugsweise eine Mehrzahl an Längsnuten, insbesondere mindestens drei und höchstens zwölf Längs nuten, beispielsweise vier Längsnuten, welche über den Umfang des Gleitlagers, ins besondere in äquidistanter Anordnung, verteilt sind. Hierbei erstrecken sich die Längsnuten am Umfang der Gleitfläche in der Summe über einen Gesamtwinkel, wel cher in bevorzugter Ausgestaltung mindestens 30° und höchstens 150° beträgt. Diese Bedingung ist beispielsweise erfüllt, wenn der Durchmesser der Gleitfläche 18 mm, entsprechend einem Umfang von 56,5 mm, beträgt, wobei die Gleitfläche durch vier Längsnuten unterbrochen ist, die jeweils 4 mm, entsprechend einem Winkel von 25,5° am Umfang der Gleitfläche, breit sind. Der Gesamtwinkel, den die Längsnuten am Umfang der Gleitfläche einnehmen, beträgt in diesem Fall ca. 102°.
Was die in Radialrichtung der Gewindespindel zu messende Tiefe der Längsnuten be trifft, existieren keine prinzipiellen Beschränkungen. In typischen Bauformen ist die in Radialrichtung der Gewindespindel zu messende Tiefe einer jeden Längsnut geringer als die in Umfangsrichtung der Gleitfläche zu messende Breite der Längsnut. Die ein zelnen Längsnuten sind beispielsweise gekrümmt, insbesondere in Form einer ellipti schen, beispielsweise kreisrunden, Krümmung, oder eckig, insbesondere rechteckig oder trapezförmig, profiliert.
Gemäß der Erfindung ist die Verdrehsicherung der Spindel von der Gleitlagerung, in welche mindestens ein Lüftungskanal in Form einer Längsnut integriert ist, entkoppelt. Durch die gesonderte Verdrehsicherung der Spindel ist eine besonders einfache, pro zesssichere Montage des Gleitlagers möglich. Die Längsnuten, welche am Umfang der Gleitfläche oder an der Außenumfangsfläche der Gleitbuchse, wobei auch für diesen Fall die genannten geometrischen Relationen sinngemäß zutreffen können, verteilt sind, verlaufen nicht notwendigerweise exakt in Axialrichtung der Gleitlagerung. Vielmehr kann die Funktion der Längsnuten bei spielsweise auch durch schraubenförmig gewundene Nuten übernommen werden, so lange ein freier Strömungsquerschnitt zwischen den beiden Stirnseiten des Gleitlagers gebildet ist.
Unabhängig von der Anzahl und Form der Längsnuten erstrecken sich diese, sofern sie an die Gleitfläche grenzen, vorzugsweise in Axialrichtung des Spindeltriebs über die Gleitfläche hinaus, um eine Weiterströmung von Luft mit geringem Strömungswi derstand zu begünstigen.
Gemäß einer möglichen Weiterbildung weist jeder Faltenbalg des Lenkungsaktuators ein Druckausgleichselement auf. Sofern ein solches Druckausgleichselement vorhan den ist, ist kein Luftdurchtritt durch das dem entsprechenden Faltenbalg benachbarte Gleitlager erforderlich.
Der Spindeltrieb des Lenkungsaktuators ist beispielsweise als Planetenwälzgetriebe oder als Kugelgewindetrieb ausgebildet. Hinsichtlich möglicher Bauarten solcher Ge triebe wird beispielhaft auf die Dokumente DE 10 2017 124 388 A1 , was Planeten wälzgetriebe betrifft, und WO 2009/133064 A1 , was Kugelgewindetriebe betrifft, hin gewiesen.
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Hinterachslenkung eines Kraftfahr zeugs in einer Übersichtsdarstellung, Fig. 2 ein Detail einer weiteren Flinterachslenkung in einer Schnittdarstellung,
Fig. 3 ein Gehäuse der Flinterachslenkung nach Figur 1 in perspektivischer An sicht,
Fig. 4 das Gehäuse nach Figur 3 in stirnseitiger Ansicht,
Fig. 5 einen Faltenbalg einer Flinterachslenkung,
Fig. 6 eine alternative Ausgestaltung einer Gleitlagerkomponente einer Flinter achslenkung.
Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf sämt liche Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Flinterachslenkung ist zum Einbau in ein nicht weiter dargestelltes Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs bestimmt. Die Flinterachslenkung 1 umfasst einen Lenkungsaktuator 2, welcher kurz auch als Aktuator bezeichnet wird und einen Elektromotor 3 sowie zwei hintereinander geschal tete Getriebe 4, 5 aufweist. Durch das Getriebe 4 wird die Rotation der Welle des Elektromotors 3 in eine Rotation eines weiteren Elementes innerhalb des Aktuators 2 umgesetzt. In den vorliegenden Fällen handelt es sich bei dem Getriebe 4, das heißt Rotativ-Rotativ-Getriebe, um ein Umschlingungsgetriebe in Form eines Riementriebs. Das dem Rotativ-Rotativ-Getriebe 4 nachgeschaltete Getriebe 5 ist als Rotativ-Linear- Getriebe, nämlich Gewindetrieb, ausgebildet. In den Ausführungsbeispielen wird als Rotativ-Linear-Getriebe 5 ein Kugelgewindetrieb als Spindeltrieb verwendet. Auf der Ausgangsseite des Spindeltriebs 5 befindet sich eine ausschnittsweise ledig lich in Figur 2 sichtbare Schubstange 9, welche in allen Ausführungsbeispielen in ei nem Führungsabschnitt 8 verschiebbar gelagert ist. Der Führungsabschnitt 8 ist Teil eines Gehäuses 6 der Flinterachslenkung 1. Das Gehäuse 6 ist mit einem Fahrzeug aufbau zu verbinden. Zu diesem Zweck vorgesehene Befestigungskonturen des Ge häuses 6 sind in Fig. 1 mit 7 bezeichnet.
Die Schubstange 9, welche in typischen Anwendungen sowohl zur Übertragung von Zugkräften als auch zur Übertragung von Druckkräften geeignet ist, ist mit Hilfe einer Schraube 10 mit einer Gabel 12 fest verbunden. Die Gabel 12 wird allgemein auch als Anbindungselement bezeichnet und dient der gelenkigen Verbindung mit einem nicht dargestellten Fahrwerkslenker. Durch Öffnungen 13 in der Gabel 12 ist ein ebenfalls nicht dargestellter Bolzen durchsteckbar.
Jede Schubstange 9 ist fest mit einer lediglich in Figur 1 angedeuteten Gewindespin del 16 verbunden oder einstückig mit dieser ausgeführt. Eine Verdrehung der Gewin despindel 16 im Gehäuse 6 wird durch eine Verdrehsicherung 17, welche sich inner halb des Gehäuses 6 befindet, verhindert.
Die Gabel 12 weist insgesamt eine sich zur Schubstange 9 hin verjüngende Form auf. Hierbei ist ein ringförmiger Abschnitt 14 auf die Schubstange 9 aufgeschoben, wobei nicht dargestellte Verdrehsicherungskonturen, welche nicht mit der genannten Ver drehsicherung 17 identisch sind, am ringförmigen Abschnitt 14 und an der Schubstan ge 9 ausgebildet sein können. An den ringförmigen Abschnitt 14 grenzt ein radial nach innen gerichteter Flansch 15 der Schubstangen 9, welcher stirnseitig an der Schubstange 9 anliegt. An der zweiten Stirnseite des Flansches 15 liegt der mit 11 bezeichnete Kopf der Schraube 10 an, welche in die Schubstange 9 eingeschraubt ist.
Die Schubstange 9 ist mittels eines Gleitlagers 18 am Ende des Führungsabschnitts 8 gelagert. Ein Faltenbalg 19, 20 überbrückt die variable Distanz zwischen der Gabel 12 und dem Gehäuse 6. Durch jeden Faltenbalg 19, 20 wird ein Innenraum IR variabler Größe umschlossen. Das Gesamtvolumen beider Innenräume IR ist konstant. Um die Strömung von Luft zwischen den beiden Innenräumen IR zu ermöglichen, sind in je des Gleitlager 18 Kanäle 21 in Form von Längsnuten integriert.
Durch die Längsnuten 21 ist in den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 2 ebenso wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 eine mit 22 bezeichnete Wandungs fläche unterbrochen. Im Fall von Fig. 6 handelt es sich bei der Wandungsfläche 22 um eine Gleitfläche einer Gleitbuchse 23. Dagegen wird die Wandungsfläche 22 im Fall von Fig. 1 sowie im Fall von Fig. 2 durch das Gehäuse 6 bereitgestellt, wobei die hier nicht dargestellte Gleitbuchse 23 per Presssitz in der Wandungsfläche 22 aufgenom men ist.
In allen Ausführungsbeispielen sind vier Längsnuten 21 gleichförmig, das heißt in 90 Grad Abständen, am Umfang der Wandungsfläche 22, insbesondere Gleitfläche, ver teilt. Die in Längsrichtung des Spindeltriebs 5 verlaufenden Längsnuten 21 ragen an beiden Stirnseiten über die Gleitbuchse 23 hinaus, um einen ungehinderten Luftdurch tritt zwischen den Innenräumen IR in den Faltenbälgen 19, 20 und dem nicht variablen Innenraum innerhalb des Gehäuses 6 zu ermöglichen.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 unterscheidet sich ebenso wie das Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 2 vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 dadurch, dass die Längsnuten 21 an der Außenumfangsfläche der Gleitbuchse 23 ausgebildet sind, in dem sie in eine Innenumfangsfläche des Gehäuses 6 eingeformt sind. Die Gleitbuch se 23 weist in diesem Fall durchgehend glatte, ununterbrochene Innen- und Außen umfangsflächen mit kreiszylindrischem Querschnitt auf.
In den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 2 beschreiben die Längsnuten 21 jeweils ein gekrümmtes Profil. Hierbei ist, wie im Detail aus den Figuren 3 und 4 hervorgeht, eine konkave Krümmung der Oberfläche, das heißt des Presssitzes für die hier nicht dargestellte Gleitbuchse 23, gegeben.
Im Unterschied hierzu beschreiben die Längsnuten 21 im Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ein eckiges, näherungsweise rechteckiges, Profil. In beiden Fällen ist durch die Gleitbuchse 23 keinerlei Führungsfunktion gegenüber der Schubstange 9 in Um- fangsrichtung gegeben. Das heißt, dass die Schubstange 9 innerhalb der Gleitbuchse 23 frei drehbar ist und lediglich durch die Verdrehsicherung 17 an einer Verdrehung gehindert wird. Beim Zusammenbau des Lenkungsaktuators 2 ist somit die Winkelre lation zwischen der Gleitbuchse 23 und der Schubstange 9 irrelevant.
Die Figur 5 zeigt einen weiterentwickelten Faltenbalg 19, welcher mit jeder der vorste hend erläuterten Ausführungsformen des Lenkungsaktuators 2 kombinierbar ist. Der Faltenbalg 19 nach Figur 5 umfasst ein Druckausgleichselement 24, welches eine di rekte Einleitung von Luft in den Innenraum IR oder eine Ausleitung von Luft aus dem Innenraum IR ermöglicht. Durch das Druckausgleichselement 24 kann die Funktion von Längsnuten 21 ersetzt oder ergänzt werden.
Bezugszeichenliste
1 Hinterachslenkung
2 Lenkungsaktuator
3 Elektromotor
4 Umschlingungsgetriebe, Rotativ-Rotativ-Getriebe
5 Spindeltrieb, Rotativ-Linear-Getriebe
6 Gehäuse
7 Befestigungskontur
8 Führungsabschnitt
9 Schubstange
10 Schraube
11 Kopf
12 Gabel, Anbindungselement
13 Öffnung
14 ringförmiger Abschnitt
15 Flansch
16 Gewindespindel
17 Verdrehsicherung
18 Gleitlager
19 Faltenbalg
20 Faltenbalg
21 Kanal, Längsnut
22 Wandungsfläche, Gleitfläche, Presssitz
23 Gleitbuchse
24 Druckausgleichselement
IR Innenraum