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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Aktuatoranordnung, insbesondere für eine Niveauverstellung in einem Kraftfahrzeug.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein Aktuator dient dazu, eine definierte Hub- oder Senkbewegung oder sonstige Stellbewegungen zu erwirken, wie sie in vielen Bereichen der Technik gefordert sind. Lediglich ein Beispiel ist der Bereich der Fahrwerkstechnik bei Kraftfahrzeugen, wo es mitunter erforderlich ist, hierüber eine Niveauverstellung zu erwirken und Ähnliches. Auch in Anwendungen, bei denen ein Bauteil in der Höhe verstellt werden muss, wie beispielsweise Höhenverstellungen an Tischen oder Stühlen und Ähnliches sind Einsatzgebiete für derartige Aktuatoren. Um eine solche Stellbewegung zu ermöglichen sind bekannte Aktuatoren beispielsweise als Kugelgewindetriebe ausgeführt, mit einer Gewindespindel und einer darauf kugelgeführten Mutter, die zumeist mit dem zu stellenden Bauteil gekoppelt ist. Andere Bautypen sind Planetenwälzgetriebe, Trapezgewindespindeln und dergleichen.
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Zur Erwirkung der Stellbewegung ist es erforderlich, üblicherweise die Gewindespindel rotierend anzutreiben, wozu der Aktuator einen Antriebsmotor aufweist. Dieser ist beispielsweise über eine Ritzelverbindung, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Getriebes, mit der Gewindespindel gekoppelt.
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Bei Antrieb des Motors rotiert die Gewindespindel, sie ist positionsfest, während die Mutter längs der Gewindespindel wandert und so die Relativbewegung zwischen den beiden über den Aktuator gekoppelten Bauteile erwirkt. Alternativ ist auch ein Antrieb der Mutter denkbar, die Spindel wandert relativ zur positionsfesten Mutter.
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Mitunter werden zur Erwirkung aufeinander abgestimmter Verstellbewegungen auch zwei oder mehr Aktuatoren an unterschiedlichen Positionen an den relativ zueinander zu bewegenden Bauteilen angeordnet. Ein Beispiel hierfür ist eine Niveauregulierung in einem Kraftfahrzeug, wo im Bereich der Vorderachse und der Hinterachse jeweils zwei separate Aktuatoren verbaut sind, die aufeinander abgestimmte Verstellbewegungen zum kontrollierten Anheben und Absenken der Karosserie relativ zum Fahrwerk erwirken sollen.
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Jeder Aktuator stellt dabei eine in sich geschlossene Einheit dar, umfassend die Stellmechanik, den Antriebsmotor sowie eine eigene Steuerungseinrichtung, die den Betrieb des jeweiligen Antriebsmotors steuert. Die Steuerungseinrichtungen sind in ein entsprechendes Fahrerassistenzsystem (und Fahrzeug-Regelungssystem bei automatischer Anhebung/Absenkung) bei Integration der Aktuatoranordnung in einem Fahrzeug eingebunden, über welches sie wiederum die entsprechenden Informationen hinsichtlich der von ihnen anzusteuernden Niveauverstellung erhalten. Sind im Fahrzeug beispielsweise vier Aktuatoren verbaut, so sind folglich vier separate aktuatoreigene Steuerungseinrichtungen vorgesehen, die systemseitig hinsichtlich ihrer Funktionalität sowie den durch ihre Ansteuerung erreichten Stellbewegungen zu überwachen und zu kontrollieren sind.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine einfacher aufgebaute Aktuatoranordnung anzugeben.
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Zur Lösung dieses Problems ist eine Aktuatoranordnung, insbesondere für eine Niveauverstellung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, gekennzeichnet durch wenigstens zwei separate Aktuatoren umfassend jeweils ein zur Erwirkung einer eine lineare Bewegungskomponente aufweisenden Stellbewegung rotierend anzutreibendes Element, sowie jeweils einen das jeweilige Element antreibenden Antriebsmotor, wobei die beiden Antriebsmotoren über eine gemeinsame Steuerungseinrichtung separat ansteuerbar sind.
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Erfindungsgemäß weist der jeweilige Aktuator, der Teil der erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung ist, keine eigene Steuerungseinrichtung auf, vielmehr ist eine gemeinsame Steuerungseinrichtung vorgesehen, die direkt die beiden Antriebsmotoren der beiden Aktuatoren ansteuert. Über die Steuerungseinrichtung wird also die Bestromung der üblicherweise als Elektromotoren ausgeführten Antriebsmotoren angesteuert, verbunden mit einer entsprechenden Erfassung und Überwachung der Stellbewegung respektive der einzunehmenden Verstellposition. Bei einer Integration der Aktuatoranordnung in ein Kraftfahrzeug ist folglich beispielsweise pro Achse des Fahrzeugs jeweils nur eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, welche die Aktuatoren auf beiden Seiten des Fahrzeugs gemeinsam ansteuert und gemeinsam überwachen kann.
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Dies führt dazu, dass die jeweiligen Aktuatoren einfacher und kleiner ausgelegt werden können, da keine separaten Steuerungseinrichtungen mehr zu integrieren sind, sondern lediglich noch entsprechende Schnittstellen, an die die gemeinsame Steuerungseinrichtung angeschlossen werden kann, um die jeweiligen Antriebsmotoren zu steuern. Durch die gemeinsame Ansteuerung beider Aktuatoren ergibt sich ferner eine einfachere und sicherere Überwachung des Zustands respektive des Betriebs der einzelnen Aktuatoren, was hinsichtlich der funktionalen Sicherheit Vorteile mit sich bringt.
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Des Weiteren besteht die Möglichkeit, diese gemeinsame Steuerungseinrichtung auch relativ weit entfernt von den jeweiligen Aktuatoren anzuordnen. So kann sie im Falle der Integration der Aktuatoranordnung in einem Kraftfahrzeug beispielsweise im Bereich der Spritzwand, im Motorraum oder auch im Innenbereich des Fahrzeugs angeordnet werden. Dies ermöglicht es, die Steuerungseinrichtung einfacher auszulegen. Ja nach Verbauort kann das Temperaturintervall, dem die Steuerungseinrichtung ausgesetzt ist, mitunter deutlich schmäler sein, die benötigte Schutzklasse gegen Wassereindringen und Steinschlag kann eine andere sein, wenn die Steuerungseinrichtung beispielsweise im Fahrzeuginnenraum angeordnet ist, wie auch Vorkehrungen gegen Erschütterungen und Vibrationen bei Wahl eines entsprechenden Verbauorts mitunter andere sind als bei bisher bekannter aktuatorseitiger Integration. Auch kann die absolut zu ertragende Temperatur deutlich geringer sein.
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Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, nicht nur zwei Aktuatoren über eine gemeinsame Steuerungseinrichtung anzusteuern, sondern beispielsweise vier Aktuatoren, das heißt, dass bei Integration in einem Kraftfahrzeug alle an der Vorder- und der Hinterachse vorgesehene Aktuatoren über eine gemeinsame Steuerungseinrichtung angesteuert werden. Aber auch bei Integration der Aktuatoranordnung bei anderen Gerätschaften wie beispielsweise Möbeln und Ähnlichem ist es mitunter zweckmäßig, mehr als zwei Aktuatoren über eine gemeinsame Steuerungseinrichtung zu koppeln.
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Neben der Aktuatoranordnung betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend eine im Bereich der Vorder- oder Hinterachse verbaute Aktuatoranordnung der beschriebenen Art. Bei diesem Kraftfahrzeug kommen also an der Vorderachse oder der Hinterachse oder auch an beiden Achsen jeweils eine solche Aktuatoranordnung zum Einsatz. Das heißt, dass die Motoren der beiden Aktuatoren der Vorderachse über eine gemeinsame Steuerungseinrichtung angesteuert werden, wie auch die Motoren der Aktuatoren der Hinterachse. Denkbar ist alternativ aber auch, dass sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse eine gemeinsame Aktuatoranordnung der beschriebenen Art umfassend vier Aktuatoren nebst Motoren und eine gemeinsame Steuerungseinrichtung verbaut ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung,
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2 eine Prinzipdarstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer an der Vorderachse angeordneten ersten Aktuatoranordnung und einer an der Hinterachse angeordneten zweiten Aktuatoranordnung, und
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3 ein Kraftfahrzeug mit einer Aktuatoranordnung an Vorder- und Hinterachse.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Aktuatoranordnung 1, die exemplarisch in einem Kraftfahrzeug im Bereich der Vorder- oder Hinterachse verbaut ist und der Niveauverstellung dient.
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Die Aktuatoranordnung 1 umfasst zwei hier nur dem Prinzip nach dargestellte separate Aktuatoren 2, die im gezeigten Beispiel an jeweils einem Federbein 3, über das das Fahrwerk 4 und die Karosse 5 relativ zueinander gelagert sind, angeordnet sind.
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Jeder Aktuator 2 umfasst im gezeigten Beispiel einen Gewindetrieb 6, hier nur exemplarisch dargestellt, umfassend eine Gewindespindel 7 und eine auf dieser gelagerten Gewindemutter 8. Eines dieser beiden Elemente ist fahrwerks- oder dämpferseitig angebunden, das andere karosserieseitig, so dass eine Relativbewegung dieser beiden Elemente zueinander zu einer Hub- oder Senkbewegung führt.
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Diese Relativbewegung durch Rotation entweder der Gewindespindel 7 oder der Gewindemutter 8 wird jeweils über einen Antriebsmotor 9 erwirkt, der in Antriebsverbindung mit einem dieser Elemente 7, 8 steht.
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Die Steuerung beider Antriebsmotoren 9 der beiden Aktuatoren 2 erfolgt über eine gemeinsame Steuerungseinrichtung 10. Über die Steuerungseinrichtung 10 wird die Bestromung respektive Stromversorgung der Antriebsmotoren 9 wie auch die Bestromungsdauer gesteuert, wie hierüber auch eine Überwachung der Gestalt erfolgt, dass die einzunehmende Position definiert respektive die eingenommene Position kontrolliert wird, um gegebenenfalls nachzuregeln. Das heißt, dass die eigentliche Steuerintelligenz in der Steuerungseinrichtung 10 gegeben ist, nicht aber aktuatorseitig.
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Die Steuerungseinrichtung 10 ist über eine entsprechende Stromversorgungsleitung 11 und eine Steuerleitung 12 in ein entsprechendes Fahrerassistenzsystem eingebunden. Soll eine Niveauverstellung erfolgen, so erhält die Steuerungseinrichtung 10 einen entsprechenden Befehl und steuert daraufhin die Antriebsmotoren 9 entsprechend an, indem diese, über die Steuerungseinrichtung 10 gesteuert, entsprechend bestromt werden, so dass sie die Gewindetriebe 6 entsprechend betätigen und es zur gewünschten Hebe- oder Senkbewegung kommt.
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Die Antriebsmotoren 9 können dabei stets simultan angesteuert werden, selbstverständlich ist aber auch eine separate Ansteuerung des einen oder anderen Antriebsmotors 9 möglich, beispielsweise um bei Erfassung einer Positionsdifferenz zwischen den eingenommenen Niveaustellungen den einen oder anderen Antriebsmotor 9 entsprechend nachzuregeln.
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Die Steuerungseinrichtung 10 kann, da lediglich über Steuerleitungen mit den Antriebsmotoren 9 verbunden, letztlich nahezu beliebig am Fahrzeug positioniert werden, das heißt, dass keine räumliche Nähe zu den Antriebsmotoren 9 erforderlich ist. Dies ermöglicht es, sie am Fahrzeug beispielsweise im Bereich der Spritzwand, im Motorraum oder auch im Innenbereich unterzubringen.
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2 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 13, wo im Bereich seiner Vorderachse 14 eine erste Aktuatoranordnung 1a und im Bereich der Hinterachse 15 eine zweite Aktuatoranordnung 1b verbaut ist. Jede Aktuatoranordnung 1a, 1b umfasst neben den jeweiligen Aktuatoren 2a, 2b mit den jeweiligen Antriebsmotoren 9a, 9b auch jeweils eine eigene Steuerungseinrichtung 10a, 10b. Das heißt, dass folglich eine separate Verstellung der Vorderachs-Aktuatoren 2a gesteuert über die Steuerungseinrichtung 10a erfolgt, wie auch eine separate Verstellung der Hinterachs-Aktuatoren 2b über die Steuerungseinrichtung 10b. Vorgesehen ist ferner eine übergeordnete Steuerungseinrichtung 16, die die Steuerbefehle an die einzelnen Steuergeräte 10a, 10b gibt. Nicht näher dargestellt ist die Stromversorgung der einzelnen Steuerungseinrichtungen 10a, 10b.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 13, wobei hier nur eine Aktuatoranordnung 1 verbaut ist, umfassend vier Aktuatoren 2, jeweils zwei an der Vorderachse 14 und zwei an der Hinterachse 15. Den vier Aktuatoren 2 ist eine gemeinsame Steuerungseinrichtung 10 zugeordnet, die alle Motoren 9 separat steuert. Die Steuerungseinrichtung 10 ist wiederum Teil eines Fahrerassistenzsystems, das beispielsweise eine übergeordnete Steuerungseinrichtung 16 umfasst, die beispielsweise bei Anwahl über ein fahrerseitig zu bedienendes Bedienelement ein entsprechendes Stellsignal an die Steuerungseinrichtung 10 gibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aktuatoranordnung
- 2
- Aktuator
- 3
- Federbein
- 4
- Fahrwerk
- 5
- Karosse
- 6
- Gewindespindeltrieb
- 7
- Gewindespindel
- 8
- Gewindemutter
- 9
- Antriebsmotor
- 10
- Steuerungseinrichtung
- 11
- Stromversorgungsleitung
- 12
- Steuerleitung
- 13
- Kraftfahrzeug
- 14
- Vorderachse
- 15
- Hinterachse
- 16
- Steuerungseinrichtung
