DE102010055415A1

DE102010055415A1 - Spurverstelleinrichtung

Info

Publication number: DE102010055415A1
Application number: DE201010055415
Authority: DE
Inventors: Jürgen Osterlänger; Mark LAUGER; Thomas Mehlis; Florin Dobre; Adrian Husu
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-06-21

Abstract

Spurverstelleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Aktuator (2) und eine mit Spurstangen zu verbindende Stange (3), die mittels des Aktuators (2) verschiebbar ist, welcher Aktuator (2) achsparallel zur Stange angeordnet ist, wobei am Gehäuse (5) des Aktuators (2) ein von der Stange (3) durchsetzter Abschnitt (6) enthaltend eine die Stange (3) führende Linearführung (7) vorgesehen ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Spurverstelleinrichtung für ein Kraftfahrzeug.
Hintergrund der Erfindung
Bei modernen Kraftfahrzeugen kommen zunehmend Einrichtungen zum Einsatz, die es ermöglichen, bei Bedarf die Spur bzw. den Sturz der Räder, beispielsweise der angetriebenen Vorderräder, um wenige Winkelgrad zu verstellen. Dies ist mitunter situationsbedingt erforderlich, um die Eigenschaften des Fahrwerks anzupassen oder zu verbessern, wie sich eine Spur- oder Sturzverstellung positiv auf einen gleichmäßigen Reifenverschleiß auswirken kann.
Eine Sturzverstelleinrichtung der hier beschriebenen Art als Aktuatoreinrichtung für ein aktives Fahrwerk umfasst einen Aktuator, der mit einer relativ zum Aktuator verschiebbaren Stange gekoppelt ist, die ihrerseits in Verbindung zu den beiden Spurstangen des aktiven Fahrwerks steht. Der Aktuator, ein elektromotorischer Antrieb, ist dabei achsparallel zur Stange angeordnet. Er selbst ist in der Montagesituation karosseriefest verbaut, d. h., dass die Stange relativ zum Aktuator verschoben wird.
Bei einer aus EP 1 538 066 bekannten Spurverstelleinrichtung ist der Aktuator über ein Gestänge mit zwei Teilstangen verbunden, die ihrerseits mit den Spurstangen gekoppelt sind. Diese Ausführungsform ist aufwendig konzipiert, mitunter ist auch bauraumbedingt eine Integration einer solchen Verstelleinrichtung nicht immer möglich. Darüber hinaus bedürfen die Teilstangen einer aufwendigen Linearführung, um sie linear beweglich zu lagern.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Spurverstelleinrichtung anzugeben, die bei kompakter Bauweise auch eine einfache Bewegungslagerung der Stange vorsieht.
Zur Lösung dieses Problems ist erfindungsgemäß eine Spurverstelleinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, umfassend einen Aktuator und eine mit Spurstangen zu verbindende Stange, die mittels des Aktuators verschiebbar ist, welcher Aktuator achsparallel zur Stange angeordnet ist, wobei am Gehäuse des Aktuators ein von der Stange durchsetzter Abschnitt enthaltend eine die Stange führende Linearführung vorgesehen ist.
Bei der erfindungsgemäßen Spurverstelleinrichtung, bei der eine mit beiden Spurstangen zu koppelnde, deren Verstellung dienende Stange zum Einsatz kommt, ist am Gehäuse des achsparallel zur Stange angeordneten respektive arbeitenden Aktuators ein Abschnitt vorgesehen, der eine Linearführung enthält, die der Linearlagerung der Stange dient. Dieser Abschnitt mit der Linearführung wird von der Stange durchsetzt, so dass sie unmittelbar am Aktuatorgehäuse linear geführt ist. D. h., dass der Aktuator in unmittelbarer, kompakter Anordnung zur Stange positioniert ist, so dass sich insgesamt eine beachtlich kleinbauende Einheit ergibt. Auch ergibt sich hieraus die Möglichkeit, die komplette Spurverstelleinrichtung vollständig vormontiert einzusetzen, sie ist im Rahmen der Fahrzeugmontage als vormontierte Einheit lediglich zu verschrauben. Da die Lagerstelle der Stange am Aktuator selbst vorgesehen ist, ergeben sich ferner Vorteile hinsichtlich einer Abstützung etwaigen, über die Stange im Betrieb eingetragener Kräfte, die letztlich direkt im Bereich des Aktuatorgehäuses abgestützt werden und sich infolge dessen nicht unmittelbar auf die Kopplung der Stange zum Aktuator, dort beispielsweise einen integrierten Kugelgewindetrieb, auswirken.
Der Linearlager-Abschnitt des Aktuatorgehäuses kann unmittelbar am Aktuatorgehäuse integriert ausgebildet sein. D. h., dass das Aktuatorgehäuse, üblicherweise ein Metallbauteil, entweder als einstückiges Bauteil mit samt dem ausgebildeten Abschnitt ausgeformt ist. Denkbar wäre es aber auch, den Abschnitt als separates Bauteil herzustellen und anschließend unlösbar als integralen Gehäuseteil am Aktuatorgehäuse anzuschweißen. Daneben besteht selbstverständlich die Möglichkeit, den Abschnitt auch als separates Bauteil am Gehäuse anzuschrauben, also letztlich lösbar zu befestigen.
Der Abschnitt selbst ist bevorzugt hohlzylindrisch ausgeführt. Da seine zentrale Aufgabe darin liegt, die Stangenlinearführung aufzunehmen respektive bereitzustellen, kann der Abschnitt als relativ dünnwandiges Bauteil ausgelegt werden, das lediglich so zu dimensionieren ist, dass etwaige von der Stange eingetragene Kräfte hierüber ohne Weiteres abgestützt respektive abgefangen werden können.
Die Linearführung selbst ist bevorzugt eine Wälzlagerführung, die auf unterschiedliche Weise ausgelegt werden kann. Gleichermaßen möglich ist jedoch auch die Ausführung der Linearführung als Gleitlagerführung, die ebenso geeignet ist, einerseits eine sichere Stangenführung zu gewährleisten, und andererseits auch etwaige Kräfte aufzunehmen.
Kommt eine Wälzlagerführung zum Einsatz, so sind zwei grundsätzliche unterschiedliche Ausgestaltungen derselben denkbar. Gemäß einer ersten Auslegungsalternative kann die Wälzlagerführung einen oder zwei Käfige aufweisen, an dem oder denen positionsfeste Wälzkörperreihen, insbesondere Kugelreihen vorgesehen sind. Der oder die Käfige sind in dem Gehäuseabschnitt um ein kurzes Stück axial verschieblich aufgenommen, sie können sich also zwischen zwei definierten Endstellungen bewegen, wobei im Regelfall, abgesehen von einem leichten Käfigwandern, sich die Käfige zwischen den Endstellungen befinden. Die Stange wälzt während der Verschiebebewegung auf den Wälzkörpern ab und wird hierüber linear geführt.
Alternativ besteht die Möglichkeit, anstelle der käfiggehaltenen Wälzkörper lose Wälzkörper, insbesondere Kugeln, zu verwenden, wobei eine oder mehrere entsprechende Wälzkörperrückführungen vorgesehen sind. Auch hierüber kann eine zweckmäßige Linearführung der Stange erreicht werden.
Da bevorzugt ein hohlzylindrischer Abschnitt vorgesehen ist, der eine Länge von mehreren Zentimetern besitzt, ist durch Einsatz zweier Käfige respektive der Realisierung zweier Lagerstellen (gesehen in axialer Richtung) über lose Wälzkörper nebst Rückführung zweckmäßigerweise eine große Abstützlänge realisierbar, die zur Aufnahme etwaige Biegemomente von Vorteil ist.
Wie beschrieben kann alternativ zur Wälzlagerführung auch eine Gleitlagerführung eingesetzt werden. In diesem Fall ist erfindungsgemäß im Abschnitt eine Gleithülse aus einem hinreichende Gleiteigenschaften aufweisenden Material, beispielsweise einem Metall wie z. B. Messing, oder einem Kunststoffmaterial, vorgesehen, in welcher Gleithülse die Stange gleitend geführt ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann eine große Abstützlänge realisiert werden, je nachdem, wie lang die Gleithülse ausgeführt wird, die sich natürlich über die wesentliche Länge des Abschnitts erstrecken kann.
In Weiterbildung der Erfindung kann zur Abstützung von Torsionsmomenten vorgesehen sein, dass im Bereich der Linearführung sich relativ zueinander bewegende Komponenten formschlüssig miteinander in Eingriff stehen. Über diesen Formschluss, der natürlich die Linearbeweglichkeit nicht beeinträchtigt, ist eine Verdrehsicherung realisiert, d. h., dass sich die Stange nicht in der Linearführung respektive in dem Abschnitt relativ zum Aktuator verdrehen kann. Da bereits im Bereich dieser Linearführung die Verdrehsicherung realisiert ist, ist eine separate Verdrehsicherung im Bereich der Anbindung des Aktuators, also beispielsweise seiner Spindel als Teil des aktuatoreigenen Kugelgewindetriebs, zur Stange nicht erforderlich. Dort kann eine einfache Bolzenverbindung vorgesehen sein, nachdem keinerlei Torsionsmoment von der Stange auf den Aktuator respektive seinen Antrieb übertragen werden kann.
Diese formschlüssige Verdrehsicherung kann bei Verwendung einer Wälzlagerführung mittels an der Stange und an einer im Abschnitt aufgenommenen Hülse axial verlaufenden Nuten realisiert sein, in welchen Nuten die Wälzkörper, insbesondere die Kugeln, laufen. Es ist also über die Wälzkörper ein Nuteneingriff realisiert, worüber, da das Aktuatorgehäuse nebst der die Nuten aufweisenden Hülse lagefest ist, ein Verdrehen der Stange ausgeschlossen ist.
Bei Verwendung einer Gleithülse kann die formschlüssige Verdrehsicherung dadurch realisiert sein, dass an der Gleithülse nach innen vorspringende axial verlaufende Vorsprünge und an der Stange axial verlaufende Nuten, in die die Vorsprünge eingreifen, vorgesehen sind. D. h., dass letztlich an der Gleithülse wie an der Stange eine axial verlaufende „Verzahnung” vorgesehen ist, realisiert über die Vorsprünge respektive Nuten, die formschlüssig zusammenwirken, wobei natürlich nur wenige solcher Vorsprünge und Nuten, beispielsweise um den Umfang verteilt vier Vorsprünge und vier Nuten, ausreichend sind, die Verdrehsicherung zu realisieren.
Eine weitere zweckmäßige Erfindungsausgestaltung sieht vor, dass an dem Abschnitt, insbesondere im Bereich der Linearführung, wenigstens ein Linearwegsensor vorgesehen ist. Über diesen Linearwegsensor, der neben dem Linearlager positioniert oder sogar in dieses integriert sein kann, kann mit hoher Genauigkeit die Stangenbewegung respektive die Relativposition der Stange zum Aktuatorgehäuse erfasst und diese Information der Aktuatorsteuerung zugrunde gelegt werden.
An dieser Stelle ist abschließend darauf hinzuweisen, dass neben der einen Linearlagerstelle der Stange unmittelbar am Aktuatorgehäuse selbstverständlich noch eine zweite Linearlagerstelle vorzusehen ist, um die doch beachtlich lange Stange an zwei Stellen aufzulagern. Diese Lagerstelle kann ebenfalls als Wälzlagerung oder als Gleitlagerung ausgeführt sein, bevorzugt in derselben Lagerungstechnik wie die erfindungsgemäß im Aktuatorgehäuse integrierte Linearlagerung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Spurverstelleinrichtung;
2 eine Längsschnittansicht durch die Spurverstelleinrichtung aus 1;
3 eine vergrößerte Darstellung des Aktuatorgehäuses als Teilansicht im Bereich des Linearführungsabschnitts;
4 eine Ansicht in Richtung der Linie IV-VI aus 3.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine erfindungsgemäße Spurverstelleinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Aktuator 2, der als elektromotorischer Aktuator ausgeführt ist und, worauf im Nachfolgenden noch näher eingegangen wird, einen Kugelgewindetrieb nebst Mutter und Spindel umfasst, wobei die Spindel über den Aktuator beweglich ist und hierüber die Verstellung erfolgt. Die Ansteuerung des elektromotorischen Antriebs des Aktuators 2 erfolgt über eine nicht näher gezeigte Steuerungseinrichtung.
Vorgesehen ist ferner eine Stange 3, die über an ihren Enden angeordnete Schenkel 4 mit nicht näher gezeigten Spurstangen des Kraftfahrzeugfahrwerks zu verbinden ist. Die Stange 3 ist über den Aktuator 2 relativ zum Aktuator 2, der in der Montagestellung lagefest an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, verschiebbar, worüber die Spur- oder Sturzverstellung erfolgt.
Der Aktuator 2 weist ein Aktuatorgehäuse 5 auf, an dem ein Abschnitt 6 vorgesehen ist, der als Aufnahme für eine Linearlagerung dient und der von der Stange 3 durchsetzt ist. D. h., dass im Bereich des Abschnitts 6 eine erste Linearführung 7 und damit eine Bewegungslagerung der Stange 3 vorgesehen ist.
Wie 1 zeigt, ist ferner eine zweite Linearlagerung umfassend eine Linearführung 8 vorgesehen, die ebenfalls karosseriefest angeordnet wird und die von der Lagerungstechnik in gleicher Weise aufgebaut ist wie die erste Linearführung 7, auf die nachfolgend im Detail näher eingegangen wird. Die zweite Linearführung 8 umfasst ebenfalls ein Gehäuse 9, das über geeigneten Befestigungsabschnitt 10 karosserieseitig verbunden wird. Auch diese Linearführung 8 wird von der Stange 3 durchsetzt.
Wie beschrieben ist der Abschnitt 6 unmittelbar am Gehäuse 5 des Aktuators 2 vorgesehen respektive als Teil desselben ausgebildet. Es kann ein integrales Gehäuseteil sein, alternativ kann der Abschnitt 6 auch als separates Bauteil hergestellt und am Gehäuse 5 befestigt sein.
Wie 2 zeigt, ist der Abschnitt 6 hohlzylindrisch ausgeführt. In seinem Inneren befindet sich die Linearführung 7 umfassend eine Hülse 11, die mit einem Ende an einer Schulter 12 aufgelagert ist, am anderen Ende ist ein Haltering 13 eingesetzt. Über dichtende Faltenbälge 14 ist der Abschnitt 6 mit der Stange 3 verbunden.
In der Hülse 11 sind weiterhin, siehe 3, zwei Anschlagringe 15 vorgesehen, die zusammen mit der Schulter 12 respektive dem Haltering 13 die Endstellungen zweier der Wälzlagerung der Stange 3 dienender Käfige 16, an denen (im gezeigten Beispiels sechs, vgl. 4) Reihen aus Kugeln 17 vorgesehen sind, dienen. Hier ist also eine Wälzlagerung zur Bildung der Linearführung 7 realisiert.
Die Stange 3 weist mehrere umfangsseitig verteilt angeordnete Nuten 18 auf, in denen die Kugeln 17 laufen. Auch die Hülse 11 weist entsprechende Nuten 19 auf, in die die Kugeln 17 eingreifen. Hierüber wird eine Verdrehsicherung realisiert, d. h., dass sich die Stange 3 nicht relativ zum Aktuator 2 verdrehen kann, da die Kugeln 17 formschlüssig in die Nuten 18, 19 eingreifen.
In der Montagestellung ist der Aktuator 2 karosseriefest angeordnet, ebenso das Gehäuse 9 der zweiten Linearführung 8. Der Aktuator 2 weist wie beschrieben einen elektromotorischen Antrieb 20 auf, über den ein Kugelgewindetrieb 21 umfassend eine über den Antrieb axial positionsfeste, jedoch drehbare Mutter 22 gedreht wird, die über Kugeln an einer Spindel 23 gelagert ist. Bei einer Mutterndrehung wird die Spindel 23 folglich in und aus dem Aktuatorgehäuse 5 bewegt. Die Spindel 23 ihrerseits ist nun über eine Befestigungsaufnahme 24 mit einem an der Stange 3 vorgesehenen Arm 25 über einen einfachen Bolzen 26 verbunden. Eine derartige einfache Bolzenverbindung ist hier ausreichend, da eine Verdrehsicherung bereits in der Linearführung 7 realisiert ist, so dass der unmittelbare Ort der Spindelanbindung nicht extra verdrehgesichert werden muss.
Wird nun bei Betrieb des elektronischen Antriebs 20 die Spindel axial verschoben, so erfolgt damit zwangsläufig auch eine Verschiebung der Stange 3, während welcher Verschiebebewegung sich die Stange 3 relativ zu den entsprechenden Linearlagerungen, also dem Abschnitt 6 und dem Gehäuse 9 nebst deren Linearführungen 7, 8, geführt über die jeweiligen Wälzlagerungen, verschiebt, worüber die Spur oder der Sturz verstellt werden kann.
Gezeigt ist ferner noch ein in dem Bereich der Linearführung 7 integrierte Linearwegsensor 27, über den die Stangenbewegung erfasst werden kann.
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass anstelle der gezeigten Wälzlagerung 7, 8 im Bereich des Abschnitts 6 respektive im Gehäuse 9 auch eine Gleitlagerung vorgesehen sein kann. In diesem Fall würden die Käfige 16 nebst Wälzkörper 17 sowie die Hülse 11 entfallen. Stattdessen wäre in den Abschnitt 6 respektive das Gehäuse 9 eine Gleithülse eingesetzt, die nach innen ragende Vorsprünge aufweist, die formschlüssig in die Nuten 18 der Stange 3 eingreifen würden. Auch hierüber kann eine einfache, sichere Linearführung erreicht werden.
In jedem Fall, unabhängig, ob nun eine Wälzlagerung oder eine Gleitlagerung realisiert wird, erfolgt die Linearlagerung unmittelbar am respektive im Aktuatorgehäuse, so dass sich insgesamt eine sehr kompakte Anordnung ergibt. Darüber hinaus kann eine relativ große Lagerlänge und damit Abstützlänge realisiert werden, entweder durch Verwendung der beiden Kugelkäfige, wie in den Figuren gezeigt oder durch Verwendung einer ebenfalls entsprechend der Abstützlänge ausgelegten Gleitlagerung. Hierüber können sehr gut etwaige von der Stange induzierte Biegemomente aufgenommen und abgefangen werden. Da wie beschrieben die zweite Linearlagerung 8 gleichermaßen ausgebildet ist, sind diese Vorteile auch im Bereich der zweiten Lagerstelle gegeben.
Bezugszeichenliste

1: Spurverstelleinrichtung
2: Aktuator
3: Stange
4: Schenkel
5: Aktuatorgehäuse
6: Abschnitt
7: Linearführung
8: Linearführung
9: Gehäuse
10: Befestigungsabschnitt
11: Hülse
12: Schulter
13: Haltering
14: Faltenbalg
15: Anschlagring
16: Käfig
17: Kugel
18: Nut
19: Nut
20: Antrieb
21: Kugelgewindetrieb
22: Mutter
23: Spindel
24: Befestigungsaufnahme
25: Arm
26: Bolzen

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

EP 1538066 [0004]

Claims

Spurverstelleinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Aktuator (2) und eine mit Spurstangen zu verbindende Stange (3), die mittels des Aktuators (2) verschiebbar ist, welcher Aktuator (2) achsparallel zur Stange angeordnet ist, wobei am Gehäuse (5) des Aktuators (2) ein von der Stange (3) durchsetzter Abschnitt (6) enthaltend eine die Stange (3) führende Linearführung (7) vorgesehen ist.
Spurverstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (6) integral am Gehäuse (5) ausgebildet ist, oder als separates Bauteil am Gehäuse (5) angeordnet ist.
Spurverstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (6) hohlzylindrisch ist.
Spurverstelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführung (7) eine Wälzlagerführung oder eine Gleitlagerführung ist.
Spurverstelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagerführung einen oder zwei Käfige (16) aufweist, an denen positionsfeste Wälzkörperreihen (17), insbesondere Kugelreihen vorgesehen sind, oder dass lose Wälzkörper, insbesondere Kugeln mit zugeordneter Wälzkörperrückführung vorgesehen sind.
Spurverstelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitführung eine im Abschnitt (6) angeordnete Gleithülse umfasst, in der die Stange (3) gleitend geführt ist.
Spurverstelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abstützung von Torsionsmomenten im Bereich der Linearführung (7) sich relativ zueinander bewegende Komponenten formschlüssig miteinander in Eingriff stehen.
Spurverstelleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung einer Wälzlagerführung an der Stange (3) und an einer im Abschnitt aufgenommenen Hülse (11) axial verlaufende Nuten (18, 19) vorgesehen sind, in denen die Wälzkörper (17), insbesondere die Kugeln laufen.
Spurverstelleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung einer Gleitführung mit Gleithülse an der Gleithülse nach innen vorspringende, axial verlaufende Vorsprünge und an der Stange (3) axial verlaufende Nuten (18), in die die Vorsprünge eingreifen, vorgesehen sind.
Spurverstelleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Abschnitt (6), insbesondere im Bereich der Linearführung, wenigstens ein Linearwegsensor vorgesehen ist.