DE102014206934A1 - Stellmotor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stellmotor, umfassend eine ein Bewegungsgewinde aufweisende, axial verschiebbare Spindel mit mindestens einem Befestigungsende (8), mindestens eine Lagerhülse (10) mit einer Befestigungsöffnung (10a), in welcher das mindestens einer Befestigungsende (8) aufgenommen und axial fixiert ist, wobei das Bewegungsgewinde einen Kerndurchmesser (D) und das mindestens eine Befestigungsende (8) im Durchmesser gleich oder kleiner als der Kerndurchmesser (D) ist und wobei das mindestens eine Befestigungsende (8) über eine Konushülse (12) mit der mindestens einen Lagerhülse (10) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Stellmotor, umfassend eine ein Bewegungsgewinde aufweisende, axial verschiebbare Spindel mit mindestens einem Befestigungsende sowie eine Lagerhülse mit einer Befestigungsöffnung, in welcher das Befestigungsende aufgenommen und axial fixiert ist.
  • Bei einem bekannten Stellmotor ist das Befestigungsende der Spindel mittels eines Gewindes direkt mit einer Lagerhülse verschraubt, wobei die Lagerhülse einerseits als Gleitlager zur axialen Führung der Spindel und andererseits als Verbindungsglied zur Befestigung mit einem Stellglied ausgebildet ist. Es hat sich gezeigt, dass die direkte Schraubverbindung zwischen dem Befestigungsende der Spindel und der Lagerhülse den auftretenden Beanspruchungen nicht die genügte. Aus Montagegründen konnte der Durchmesser des Befestigungsendes zur Erhöhung der Festigkeit nicht vergrößert werden. Daraus ergab sich das Problem einer beanspruchungsgerechten Verbindung zwischen Spindelende und Lagerhülse.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine geeignete Verbindung zwischen dem Ende der Spindel und der Lagerhülse vorzuschlagen.
  • Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Ende der Spindel mittels einer Konushülse mit der Lagerhülse verbunden ist. Damit wird der Vorteil erreicht, dass der Durchmesser am Ende der Spindel nicht vergrößert werden muss und dennoch eine den auftretenden Beanspruchungen gerecht werdende Verbindung mit der Lagerhülse geschaffen wird. Die Spindel kann problemlos im Stellmotor montiert, d. h. das Spindelende kann durch die Spindelmutter hindurch gesteckt werden, wobei die Spindel ein oder zwei Befestigungsenden aufweisen kann.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist das Befestigungsende der Spindel einen Außenkonus und die Konushülse einen korrespondierenden Innenkonus auf, wobei der Konuswinkel derart bemessen ist, dass Selbsthemmung auftritt. Damit können Kräfte und Momente kraftschlüssig von der Spindel auf die Lagerhülse übertragen und von der Lagerhülse an ein Stellglied weitergeleitet werden.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Konushülse mit der Lagerhülse verschraubt, d. h. die Konushülse weit ein Außengewinde auf, welches in ein Innengewinde der Lagerhülse eingeschraubt ist und somit eine axiale Fixierung der Konushülse in der Lagerhülse bewirkt. Die Verschraubung bietet darüber hinaus den Vorteil einer leichten Montage, indem zunächst die Konushülse auf den Außenkonus des Spindelendes aufgepresst und anschließend die Lagerhülse auf die Konushülse aufgeschraubt wird.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Befestigungsende, anschließend an den Außenkonus, einen Gewindeabschnitt auf, auf welchen eine Spannmutter aufschraubbar ist, mittels derer eine Verspannung der Konushülse gegenüber dem Konus der Spindel erreichbar ist. Die Spannmutter dient somit in erster Linie als Montagehilfe zur Verspannung von Innen- und Außenkonus, die damit dauerhaft kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Die Spannmutter dient nach der Verspannung auch als formschlüssige Sicherung, d. h. als fail-safe-Maßnahme.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Lagerhülse axial in einem Gleitlager geführt. Die das Spindelende aufnehmende Lagerhülse stützt somit das Ende der Spindel in radialer Richtung gegenüber einem Gehäuse ab, während die Spindel eine axial gerichtete Verstellbewegung ausführt.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Lagerhülse einen Befestigungskopf auf, an welchem ein Stellglied befestigt werden kann. Somit werden Stellkräfte von der Spindel über die Lagerhülse auf das Stellglied übertragen.
  • Die Spindel weist bevorzugt zwei Befestigungsenden auf, welche spiegelbildlich ausgebildet und jeweils auf gleiche Weise mit einer Lagerhülse verbunden sind. Der Stellmotor wirkt somit zweiseitig, wobei die Stellbewegungen beider Spindelenden bzw. beider Lagerhülsen in derselben axialen Richtung verlaufen. Dabei werden die kraftschlüssigen Verbindungen zwischen Innen- und Außenkonus einerseits auf Zug und andererseits auf Druck beansprucht. Möglich ist jedoch auch ein einseitig wirkender Stellmotor, wobei nur ein Spindelende erfindungsgemäß mit einer Lagerhülse verbunden ist.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Spindel über ihr Bewegungsgewinde, vorzugsweise ein Trapezgewinde, welches einen Kerndurchmesser aufweist, durch eine Spindelmutter angetrieben, die ihrerseits über einen Motor antreibbar ist, d. h. in Rotation versetzt werden kann. Aufgrund der geringen Abmessungen der Spindelenden – nicht größer als der Kerndurchmesser – kann die Spindel durch die Gewindebohrung in die Spindelmutter gesteckt und damit leicht montiert werden.
  • 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
  • 1 einen als Spindelantrieb ausgebildeten Stellmotor,
  • 2 ein Detail aus 1, nämlich eine kraftschlüssige Verbindung zwischen einem Spindelende und einer Lagerhülse,
  • 3 das Spindelende als Einzelteil und
  • 4 eine isometrische Darstellung der Verbindung gemäß 2.
  • 1 zeigt einen Stellmotor 1, auch Aktuator oder kurz Steller 1 genannt, welcher an einem Achsträger 2 eines Kraftfahrzeuges befestigt ist und zwei diametral zueinander angeordnete Anlenkpunkte 3, 4 für nicht dargestellte Spurlenker aufweist. Der Stellmotor 1 ist als Spindelantrieb ausgebildet und umfasst eine axial verschiebbare Spindel 5, welche über eine Spindelmutter 6 von einem Elektromotor 7 antreibbar, d. h. verstellbar ist. Die Spindel 5 weist im Bereich der Spindelmutter 6 ein als Trapezgewinde ausgebildetes selbsthemmendes Bewegungsgewinde 5a auf, welches mit einem entsprechenden Innengewinde 6a der Spindelmutter 6 in Eingriff steht. Bei Rotation der Spindelmutter 6 führt die Spindel 5, welche auf nicht dargestellte Weise am Verdrehen gehindert ist, eine Axialbewegung (in der Zeichnung) nach rechts oder links aus. Die Spindel 5 weist zwei entgegengesetzte Spindel- oder Befestigungsenden 8, 9 auf, welche ihrerseits fest mit Lagerhülsen 10, 11 verbunden sind. Die Lagerhülsen 10, 11 sind gehäuseseitig in Gleitlagern geführt und mit Befestigungsteilen für die beiden Anlenkpunkte 3, 4 verbunden.
  • 2, 3 und 4 zeigen das Befestigungsende 8, d. h. das rechte Ende der Spindel 5 mit der Lagerhülse 10 in vergrößerter Darstellung. 3 zeigt das Befestigungsende 8 als Einzelteil, und zwar mit einem ersten zylindrischen Bereich 8a, welcher einen Durchmesser D aufweist, einem zweiten Bereich 8b, welcher konisch ausgebildet ist, und einem dritten Bereich 8c, welcher als Gewindeabschnitt ausgebildet ist. Der Durchmesser D entspricht dem Kerndurchmesser des Trapezgewindes 5a der Spindel 5, er ist also kleiner als der Kerndurchmesser der Spindelmutter 6 (1) – somit kann das Befestigungsende 8 der Spindel 5 problemlos durch die Gewindebohrung bzw. das Trapezgewinde 6a der Spindelmutter 6 gesteckt, d. h. montiert werden. Der konische Abschnitt 8b, auch Außenkonus 8b genannt, weist bevorzugt einen Kegel 1:10 auf, der im Bereich der Selbsthemmung liegt. Wie 2 zeigt, ist auf den konischen Abschnitt 8b eine Konushülse 12 aufgeschoben, welche einen mit dem Außenkonus 8b korrespondierenden Innenkonus 12a aufweist. Die Konushülse 12 weist auf ihrem Umfang ein Gewinde 12b auf, über welches sie mit der Lagerhülse 10 verschraubt ist. Auf den Gewindeabschnitt 8c ist eine Spannmutter 13 aufgeschraubt, über welche die Konushülse 12 auf den Außenkonus 8b aufgepresst wird, sodass eine reibschlüssige Verbindung hergestellt wird. Die Lagerhülse 10 weist eine als Stufenbohrung ausgebildete Aufnahmeöffnung 10a, eine als Führung dienende, zylindrische Gleitfläche 10b sowie einen Befestigungskopf mit einer stirnseitigen Sacklochgewindebohrung 10c auf, in welche ein in 1 erkennbares Verbindungsstück einschraubbar ist.
  • In 4 sind das Befestigungsende 8 mit Konushülse 12, Spannmutter 13 und Lagerhülse 10 in einer isometrischen Ansicht als Halbschnitt erkennbar.
  • Wie aus 1 erkennbar, sind die Verbindungen zwischen dem rechten Spindelende 8 und dem linken Spindelende 9 und der jeweiligen Lagerhülse 10 bzw. 11 spiegelbildlich ausgebildet, d. h. die Teile, die für die kraftschlüssige Verbindung benötigt werden, sind Gleichteile.
  • Der oben beschriebene Stellmotor 1 kann bevorzugt als Aktuator oder so genannter Zentralsteller für eine Fahrzeuglenkung, insbesondere eine Hinterradlenkung eingesetzt werden, wobei die Anlenkpunkte 3, 4 (vgl. 1) mit nicht dargestellten Spurlenkern, welche an Radträgern angreifen, verbunden sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Stellmotor
    2
    Achsträger
    3
    Anlenkpunkt
    4
    Anlenkpunkt
    5
    Spindel
    5a
    Trapezgewinde
    6
    Spindelmutter
    6a
    Trapezgewinde
    7
    Elektromotor
    8
    Spindelende (rechts)
    8a
    zylindrischer Abschnitt
    8b
    konischer Abschnitt (Außenkonus)
    8c
    Gewindeabschnitt
    9
    Spindelende (links)
    10
    Lagerhülse (rechts)
    10a
    Aufnahmeöffnung
    10b
    Gleitfläche
    10c
    Gewindebohrung
    11
    Lagerhülse (links)
    12
    Konushülse
    12a
    Innenkonus
    12b
    Gewinde
    13
    Spannmutter
    D
    Kerndurchmesser/Trapezgewinde

Claims (8)

  1. Stellmotor, mit einer ein Bewegungsgewinde (5a) aufweisende, axial gegenüber einem Gehäuse des Stellmotors verschiebbare Spindel (5) mit mindestens einem Befestigungsende (8, 9), mindestens einer Lagerhülse (10, 11) mit einer Befestigungsöffnung (10a), in welcher das mindestens eine Befestigungsende (8) aufgenommen und axial fixiert ist, wobei das Bewegungsgewinde (5a) einen Kerndurchmesser (D) aufweist und das mindestens eine Befestigungsende (8, 9) im Durchmesser gleich oder kleiner als der Kerndurchmesser (D) ist und wobei das mindestens eine Befestigungsende (8, 9) über eine Konushülse (12) mit der mindestens einen Lagerhülse (10, 11) verbunden ist.
  2. Stellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Befestigungsende (8, 9) einen Außenkonus (8b) und die Konushülse (12) einen korrespondierenden Innenkonus (12a) aufweisen und dass der Innenkonus (12a) und der Außenkonus (8b) selbsthemmend gegeneinander verspannt sind.
  3. Stellmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konushülse (12) mit der mindestens einen Lagerhülse (10, 11) verschraubt ist.
  4. Stellmotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Befestigungsende (8, 9) einen Gewindeabschnitt (8c) aufweist, auf welchen eine sich stirnseitig an der Konushülse (12) abstützende Spannmutter (13) aufschraubbar ist.
  5. Stellmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lagerhülse (10, 11) axial in einem Gleitlager geführt ist.
  6. Stellmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Lagerhülse (10, 11) einen Befestigungskopf zur Anbindung eines Stellgliedes aufweist.
  7. Stellmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (5) über das Bewegungsgewinde (5a) durch eine Spindelmutter (6) antreibbar ist.
  8. Verwendung des Stellmotors (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Aktuator zur Verstellung von Spurlenkern eines Fahrwerks für Kraftfahrzeuge, insbesondere zur Lenkung der Hinterräder.
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