DE102015206455A1 - Actuator for a rear-wheel steering and rear-wheel steering of a motor vehicle - Google Patents

Actuator for a rear-wheel steering and rear-wheel steering of a motor vehicle Download PDF

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Stefan Schmidt
Frank Berger
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktuator für eine Hinterradlenkung eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein fahrzeugfest angeordnetes Gehäuse (9), einen am Gehäuse (9) befestigten Elektromotor, einen im Gehäuse (9) angeordneten Spindelantrieb (4), welcher eine Spindel (3) und eine gegenüber dem Gehäuse (9) gelagerte, in Wirkverbindung mit der Spindel (3) stehende Spindelmutter (2) aufweist, sowie eine Antriebsverbindung zwischen dem Elektromotor und der Spindelmutter (2). Es wird vorgeschlagen, dass die Spindelmutter (2) gegenüber dem Gehäuse (9) über angestellte Schräglager (7, 8) radial und axial abgestützt ist.The invention relates to an actuator for a rear wheel steering of a motor vehicle, comprising a vehicle fixedly arranged housing (9), an electric motor attached to the housing (9), a spindle drive (4) arranged in the housing (9), which has a spindle (3) and an opposite one Having the housing (9) mounted, in operative connection with the spindle (3) stationary spindle nut (2), and a drive connection between the electric motor and the spindle nut (2). It is proposed that the spindle nut (2) is radially and axially supported relative to the housing (9) by means of inclined angular contact bearings (7, 8).

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator für eine Hinterradlenkung eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein fahrzeugfest angeordnetes Gehäuse, einen am Gehäuse befestigten Elektromotor, einen im Gehäuse angeordneten Spindelantrieb, welcher eine Spindel und eine gegenüber dem Gehäuse gelagerte Spindelmutter aufweist, sowie eine Antriebsverbindung zwischen Elektromotor und Spindelmutter. The invention relates to an actuator for a rear-wheel steering of a motor vehicle, comprising a fixed housing fixed to the housing, an electric motor mounted on the housing, a housing arranged in the spindle drive, which has a spindle and a spindle nut mounted relative to the housing, and a drive connection between the electric motor and the spindle nut.

Es sind Stellmotoren für eine Hinterradlenkung eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei der Stellmotor einen beidseitig wirkenden, von einem Elektromotor über einen Zugmitteltrieb angetriebenen Spindelantrieb aufweist. Der Spindelantrieb umfasst eine im Gehäuse des Stellmotors gelagerte Spindel und eine mit der Spindel über ein Bewegungsgewinde in Eingriff stehende Spindelmutter, auf welcher eine Riemenscheibe des Zugmitteltriebes befestigt ist und vom Elektromotor angetrieben wird. Die Spindelmutter ist über ein Wälzlager, vorzugsweise ein Vierpunktlager gegenüber dem Gehäuse in radialer und axialer Richtung abgestützt, so dass einerseits die in die Spindel eingeleiteten Stellkräfte (Axialkräfte) und andererseits die aus dem Zugmitteltrieb resultierende Radialkraft in das Gehäuse eingeleitet werden. Ein Problem bei derartigen Spindelantrieben, insbesondere bei als Trapezgewinde ausgebildeten Bewegungsgewinden besteht darin, dass die Spindel und die Spindelmutter während des Betriebes nicht immer genau koaxial ausgerichtet sind. In solchen Fällen, wo eine Verkippung der Spindelachse und der Spindelmutterachse auftritt, kann es zu einem Klemmen oder Sperren des Bewegungsgewindes und damit zu einer Funktionsstörung für den Stellmotor kommen. Der in der älteren Anmeldung dargestellte Stellmotor wird auch als Zentralsteller bezeichnet, d. h. er ist etwa mittig zwischen den Hinterrädern des Kraftfahrzeuges angeordnet und betätigt über Spurstangen beide Hinterräder gleichzeitig. Bekannt sind auch so genannte Dualsteller, welche im radnahen Bereich angeordnet sind und jeweils nur ein Hinterrad lenken. Actuators for a rear-wheel steering of a motor vehicle are known, wherein the servomotor has a double-acting, driven by an electric motor via a traction drive spindle drive. The spindle drive comprises a spindle mounted in the housing of the servo motor and a spindle nut which engages the spindle via a movement thread and on which a pulley of the traction mechanism drive is mounted and driven by the electric motor. The spindle nut is supported via a rolling bearing, preferably a four-point bearing relative to the housing in the radial and axial directions, so that on the one hand introduced into the spindle actuating forces (axial forces) and on the other hand, resulting from the traction drive radial force are introduced into the housing. A problem with such spindle drives, especially when formed as trapezoidal thread movement threads is that the spindle and the spindle nut are not always aligned exactly coaxial during operation. In such cases, where a tilting of the spindle axis and the spindle nut axis occurs, it can lead to a jamming or locking of the movement thread and thus to a malfunction for the servomotor. The actuator shown in the earlier application is also referred to as a central controller, d. H. it is arranged approximately in the middle between the rear wheels of the motor vehicle and operated via tie rods both rear wheels simultaneously. Also known are so-called dual plates, which are arranged in the region near the wheel and each guide only one rear wheel.

Durch die EP 1 911 660 B1 wurde ein ebenfalls als Zentralsteller ausgebildeter Aktuator für eine Hinterradlenkung bekannt. Der bekannte Aktuator weist einen Spindelantrieb mit einer Spindelmutter auf, welche unmittelbar durch den Rotor eines koaxial angeordneten Elektromotors angetrieben wird. Die Spindelmutter ist über ein Doppelrillenkugellager gegenüber dem Aktuatorgehäuse abgestützt. Infolge der koaxialen Anordnung des elektrischen Antriebes ist die Spindelmutter nicht durch Quer- oder Radialkräfte belastet. Im Folgenden werden die Begriffe Stellmotor, Aktuator sowie Steller als Synonyme behandelt. By the EP 1 911 660 B1 was also known as a central controller trained actuator for a rear-wheel steering. The known actuator has a spindle drive with a spindle nut, which is driven directly by the rotor of a coaxially arranged electric motor. The spindle nut is supported by a double grooved ball bearing with respect to the actuator housing. Due to the coaxial arrangement of the electric drive, the spindle nut is not loaded by transverse or radial forces. In the following, the terms servomotor, actuator and actuator are treated as synonyms.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für einen Aktuator der eingangs genannten Art eine verbesserte Lagerung vorzuschlagen, welche den im Betrieb auftretenden Beanspruchungen besser Rechnung trägt, insbesondere eine Koaxialität von Spindel und Gewindemutter, vorzugsweise bei einer Hinterradlenkung, sicherstellt. It is an object of the present invention to provide an improved bearing for an actuator of the type mentioned, which better takes into account the stresses occurring during operation, in particular a coaxiality of spindle and threaded nut, preferably in a rear-wheel steering, ensures.

Die Erfindung zeichnet sich durch die Merkmale des Patentanspruches 1 aus. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The invention is characterized by the features of claim 1. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Erfindungsgemäß ist die Spindelmutter gegenüber dem Gehäuse des Aktuators über angestellte Schräglager sowohl in axialer als auch in radialer Richtung abgestützt. Unter Schräglagern werden hier zwei einreihige gegeneinander angestellte Wälzlager verstanden, welche mit ihren Außenringen am Gehäuse und ihren Innenringen gegenüber der Spindelmutter abgestützt sind. Bei einer paarweisen Anordnung von Schrägkugellagern ist es hier vorteilhaft, wenn Federelemente zur Vorspannung der Lager bzw. Lagerung eingesetzt werden. Die Vorspannung dient zum Ausgleich von thermisch bedingten Ausdehnungen im Aktuator, so dass die Lagerringe stets in Kontakt mit den Lagerkugeln sind. Als Federelemente können beispielsweise Tellerfedern oder Federelemente aus einem Elastomer eingesetzt werden, die insbesondere eine degressive oder progressive Federkennlinie besitzen. According to the invention, the spindle nut is supported relative to the housing of the actuator by way of inclined bearings, both in the axial and in the radial direction. Under angle bearings are here understood two single-row antifriction bearings, which are supported with their outer rings on the housing and their inner rings relative to the spindle nut. In a paired arrangement of angular contact ball bearings, it is advantageous here if spring elements are used for preloading the bearing or storage. The bias is used to compensate for thermally induced expansions in the actuator, so that the bearing rings are always in contact with the bearing balls. As spring elements, for example disc springs or spring elements made of an elastomer can be used, which in particular have a degressive or progressive spring characteristic.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Antriebsverbindung zwischen Elektromotor und Spindelmutter als Zugmitteltrieb ausgebildet, wobei eine Antriebsscheibe auf der Welle des Elektromotors und eine Abtriebsscheibe auf der Spindelmutter angeordnet sind. Zwischen der Drehzahl des Elektromotors und der Drehzahl der Spindelmutter lässt sich somit eine Untersetzung realisieren. Der Zugmitteltrieb belastet die Spindelmutter mit einer Quer- oder Radialkraft. According to a preferred embodiment, the drive connection between the electric motor and the spindle nut is designed as a traction mechanism drive, wherein a drive pulley on the shaft of the electric motor and a driven pulley are arranged on the spindle nut. Between the speed of the electric motor and the speed of the spindle nut can thus be realized a reduction. The traction mechanism drive loads the spindle nut with a transverse or radial force.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Antriebsverbindung zwischen Elektromotor und Spindelmutter als Zahnradtrieb, z. B. als Zahnradübersetzungsstufe ausgebildet, wobei das Abtriebszahnrad auf der Spindelmutter angeordnet ist. Damit wird die Spindelmutter ebenfalls durch eine Radialkraft belastet. According to a further preferred embodiment, the drive connection between the electric motor and the spindle nut as a gear drive, z. B. formed as a gear translation stage, wherein the output gear is arranged on the spindle nut. Thus, the spindle nut is also loaded by a radial force.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Schräglager in einer so genannten X-Anordnung eingebaut, d. h. die Drucklinien sind gegeneinander gerichtet, so dass sich eine relativ geringe Stützbasis ergibt. Die Stützbasis ist der Abstand der beiden Schnittpunkte zwischen den Drucklinien und der Drehachse der Schräglager. Die X-Anordnung lässt eine gewisse Kippbewegung der Lager zu, d. h. Winkelabweichungen zwischen der Drehachse der Spindelmutter und der Drehachse der Spindel können durch die Schräglager ausgeglichen werden, so dass die Koaxialität zwischen Spindel und Spindelmutter erhalten bleibt und ein Klemmen oder Sperren des Bewegungsgewindes vermieden wird. Damit wird die Betriebssicherheit des Spindelantriebes verbessert. According to another preferred embodiment, the angular contact bearings are installed in a so-called X-arrangement, ie the pressure lines are directed against each other, so that there is a relatively small support base. The support base is the distance between the two points of intersection between the pressure lines and the axis of rotation of the angular contact bearings. The X-arrangement allows a certain tilting movement of the bearings, ie angle deviations between the axis of rotation of the spindle nut and the axis of rotation of the spindle can be compensated by the angular contact bearings, so that the coaxiality between spindle and spindle nut is maintained and a clamping or locking of the movement thread is avoided. This improves the reliability of the spindle drive.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt der Druckwinkel für die beiden Schräglager etwa 20 bis 40 Grad, wobei der Druckwinkel die Neigung der Drucklinien gegenüber der Radialebene angibt. Der sich aus dem Druckwinkel ergebende Stützbasis bzw. Stützabstand ist ein Maß für die Kippweichheit der Lagerung, d. h. bei einem Druckwinkel von 40 Grad ist eine kippweichere Lagerung gegeben als bei einem Druckwinkel von 20 Grad. According to a further preferred embodiment, the pressure angle for the two angular contact bearings is approximately 20 to 40 degrees, the pressure angle indicating the inclination of the pressure lines relative to the radial plane. The resulting from the pressure angle support base or support distance is a measure of the tilting softness of storage, d. H. at a pressure angle of 40 degrees, a tilt-soft storage is given as at a pressure angle of 20 degrees.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Schräglager als Schrägkugellager ausgebildet, welche für mittlere Belastungen geeignet und kostengünstig sind. According to another preferred embodiment, the angular contact bearings are designed as angular contact ball bearings, which are suitable for medium loads and inexpensive.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Schräglager als Kegelrollenlager ausgebildet, welche höhere Belastungen aufnehmen können. According to a further preferred embodiment, the angular contact bearings are designed as tapered roller bearings, which can accommodate higher loads.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Schräglager beiderseits der Abtriebsscheibe bzw. des Abtriebszahnrades angeordnet, wobei eine symmetrische Anordnung bevorzugt ist. Damit ergibt sich eine symmetrische Belastung der beiden Schräglager sowie eine sichere Lagerung der Spindelmutter gegenüber dem Aktuatorgehäuse. According to a further preferred embodiment, the angular contact bearings are arranged on both sides of the driven pulley and the driven gear, wherein a symmetrical arrangement is preferred. This results in a symmetrical loading of the two angular contact bearings and a secure mounting of the spindle nut relative to the actuator housing.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Spindelmutter und der Spindel mindestens ein Loslager, vorzugsweise ein Gleit- oder Nadellager, angeordnet, welches einerseits eine mittelbare Abstützung der Spindel gegenüber dem Gehäuse und andererseits eine Entlastung des Bewegungsgewindes bei Winkelabweichungen ergibt. Das mindestens eine Loslager zentriert somit die Spindel in der Spindelmutter. According to a further preferred embodiment, at least one movable bearing, preferably a sliding or needle bearing, is arranged between the spindle nut and the spindle, which on the one hand results in an indirect support of the spindle relative to the housing and on the other hand relieves the movement thread in the case of angular deviations. The at least one movable bearing thus centers the spindle in the spindle nut.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Aktuator als einseitig wirkender Steller, als so genannter Dualsteller ausgebildet. Dabei wird die von der Spindel ausgeübte Stellkraft nur nach einer Seite, d. h. auf ein Hinterrad übertragen; für eine Hinterradlenkung sind also zwei Dualsteller erforderlich. According to a further preferred embodiment, the actuator is designed as a single-acting actuator, as a so-called dual plate. The force exerted by the spindle force is only to one side, d. H. transferred to a rear wheel; for a rear wheel steering so two dual plates are required.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Aktuator als doppelseitig wirkender Steller, als so genannter Zentralsteller ausgebildet, welcher bei einer mittigen Anordnung im Fahrzeug synchron lenkend auf beide Hinterräder wirkt. According to a further preferred embodiment, the actuator is designed as a double-acting actuator, as a so-called central plate, which acts in a central arrangement in the vehicle synchronously steering on both rear wheels.

Für beide Stellerarten gilt, dass diese jeweils karosserieseitig abgestützt sind und anderenends mit dem bzw. den Radträgern verbunden sind. Über die lineare Bewegung der Spindel ergibt sich über die Radträger eine Lenkbewegung der Räder. For both types of actuators applies that these are supported on the body side and the other end are connected to the wheel carriers. The linear movement of the spindle results in a steering movement of the wheels via the wheel carriers.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Spindel mindestens zweifach gegenüber dem Gehäuse gelagert, wobei diese Lager bevorzugt als Gleitlager und auch als Verdrehsicherung ausgebildet sind. Die Verdrehsicherung kann vorteilhaft über eine Nut im Gehäuse erfolgen in die eine auf der Spindel oder auf dem Lager angeordneter Dorn axial gleitend geführt wird. Damit sind sowohl die Spindel als auch die Spindelmutter jeweils mindestens zweifach gegenüber dem Gehäuse des Aktuators abgestützt, wodurch gute Voraussetzungen für eine Koaxialität zwischen Spindel und Spindelmutter gegeben sind. Bei eventuell im Betrieb auftretenden Abweichungen von der Koaxialität kann die Spindelmutter aufgrund der erfindungsgemäßen kippweichen Lagerung ausweichen, d. h. der Bewegung der Spindel nachgeben. Dadurch wird ein Sperren des Bewegungsgewindes vermieden. According to a further preferred embodiment, the spindle is mounted at least twice relative to the housing, wherein these bearings are preferably designed as plain bearings and as anti-rotation. The rotation can advantageously take place via a groove in the housing into which a mandrel arranged on the spindle or on the bearing is guided in an axially sliding manner. Thus, both the spindle and the spindle nut are each supported at least twice over the housing of the actuator, whereby good conditions for a coaxiality between the spindle and spindle nut are given. In case of any deviations from the coaxiality occurring during operation, the spindle nut can yield due to the anti-tip bearing according to the invention, d. H. give in to the movement of the spindle. As a result, locking the movement thread is avoided.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below, which may result from the description and / or the drawing further features and / or advantages. Show it

1 eine erfindungsgemäße Lageranordnung für die Spindelmutter eines Spindelantriebes, 1 a bearing arrangement according to the invention for the spindle nut of a spindle drive,

2 einen als Zentralsteller ausgebildeten Aktuator mit erfindungsgemäßer Lagerung der Spindelmutter und 2 designed as a central actuator actuator with inventive storage of the spindle nut and

3 einen als Dualsteller ausgebildeten Aktuator mit erfindungsgemäßer Lagerung der Spindelmutter. 3 a trained as dual actuator actuator with inventive storage of the spindle nut.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1 einer Spindelmutter 2, welche mit einer Spindel 3 einen Spindelantrieb 4 bildet. Die Spindel 3 weist einen Gewindeabschnitt 3a mit einem gestrichelt eingezeichneten Bewegungsgewinde 5, vorzugsweise einem Trapezgewinde 5 auf, welches in ein Innengewinde (ohne Bezugszahl) eines Gewindeabschnitts 2a der Spindelmutter 2 eingreift. Auf der Spindelmutter 2 ist eine Riemenscheibe 6, welche eine Komponente eines hier nicht dargestellten, als Riementrieb ausgebildeten Zugmitteltriebes bildet, drehfest angeordnet. Die Riemenscheibe 6 wird auch als Abtriebsscheibe 6 bezeichnet, da sie die Abtriebsseite des Zugmitteltriebes bildet. Die Spindelmutter 2 ist über zwei einreihige, gegeneinander angestellte Schrägkugellager 7, 8 gegenüber einem angedeuteten Gehäuse 9 abgestützt. Wie aus der Darstellung ersichtlich, weisen die beiden Schrägkugellager 7, 8 jeweils einen auf der Spindelmutter 2 angeordneten Innenring 7a, 8a und einen gehäuseseitig abgestützten Außenring 7b, 8b auf. Die Spindelmutter 2 weist einen Bund 2b auf, der zwischen dem Innenring 7a und der Riemenscheibe 6 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 8a und der Riemenscheibe 6 ist ein Druckstück 10 angeordnet. Die Laufbahnen der Innenringe 7a, 8a und der Außenringe 7b, 8b sind in axialer Richtung jeweils gegeneinander versetzt, woraus sich die gestrichelt in der Zeichnung dargestellten, geneigten Drucklinien d ergeben. Die beiden Schrägkugellager 7, 8 bilden eine so genannte X-Anordnung, bei welcher die Drucklinien d nach innen, d. h. in Richtung der Radialmittelebene zwischen den beiden Schrägkugellagern 7, 8 gerichtet sind und somit ein X bilden. Die Drucklinien d bilden mit den Radialebenen einen Druckwinkel α, der vorzugsweise in einem Bereich von 20 bis 40 Grad liegt. Die Drucklinien d schneiden die Längsachse a der Spindel 3 und bilden eine Stützbasis b. Bei einer X-Anordnung der Schräglager liegt die Stützbasis b immer zwischen den Radialmittelebenen der beiden Schräglager. Die Größe der Stützbasis b bildet ein Maß für die Kippweichheit der Lagerung: Je kleiner das Maß der Stützbasis b, desto kippweicher ist die Lagerung. Die Schrägkugellager 7, 8 lassen somit eine Winkelbewegung der Drehachse a der Spindelmutter 2 zu. Die Spindel 3 ist einerseits über ein als Verdrehsicherung wirkendes Loslager 11 gegenüber dem Gehäuse 9 und andererseits über ein weiteres Loslager 12 gegenüber der Spindelmutter 2 und damit über das Schrägkugellager 8 auch gegenüber dem Gehäuse 9 abgestützt. 1 shows a bearing assembly according to the invention 1 a spindle nut 2 , which with a spindle 3 a spindle drive 4 forms. The spindle 3 has a threaded portion 3a with a dashed line motion thread 5 , preferably a trapezoidal thread 5 which is in an internal thread (without reference numeral) of a threaded portion 2a the spindle nut 2 intervenes. On the spindle nut 2 is a pulley 6 which rotatably arranged a component of a traction mechanism drive, not shown here, designed as a belt drive. The pulley 6 is also called a driven pulley 6 referred to as it forms the output side of the traction mechanism. The spindle nut 2 is about two single-row, against each other employed angular contact ball bearings 7 . 8th opposite to an indicated housing 9 supported. As can be seen from the illustration, the two show Angular contact ball bearings 7 . 8th one on each spindle nut 2 arranged inner ring 7a . 8a and a housing-side supported outer ring 7b . 8b on. The spindle nut 2 has a covenant 2 B on that between the inner ring 7a and the pulley 6 is arranged. Between the inner ring 8a and the pulley 6 is a pressure piece 10 arranged. The raceways of the inner rings 7a . 8a and the outer rings 7b . 8b are each offset from each other in the axial direction, resulting in the dashed lines shown in the drawing, inclined pressure lines d. The two angular contact ball bearings 7 . 8th form a so-called X-arrangement, in which the pressure lines d inward, ie in the direction of the radial center plane between the two angular contact ball bearings 7 . 8th are directed and thus form an X. The pressure lines d form with the radial planes a pressure angle α, which is preferably in a range of 20 to 40 degrees. The pressure lines d intersect the longitudinal axis a of the spindle 3 and form a support base b. With an X arrangement of the angular contact bearings, the support base b always lies between the radial center planes of the two angular contact bearings. The size of the support base b forms a measure of the tilting softness of the storage: the smaller the size of the support base b, the more kippweicher is the storage. The angular contact ball bearings 7 . 8th thus allow an angular movement of the axis of rotation a of the spindle nut 2 to. The spindle 3 on the one hand via a non-rotating bearing acting as anti-rotation 11 opposite the housing 9 and on the other hand about another floating bearing 12 opposite the spindle nut 2 and thus over the angular contact ball bearing 8th also opposite the housing 9 supported.

Die Spindel 3 wird infolge ihrer Stellbewegung im Wesentlichen in beiden axialen Richtungen durch eine Axialkraft, dargestellt durch einen Doppelpfeil A, belastet, wobei die Axialkraft A über das Bewegungsgewinde 5 auf die Spindelmutter 2 und von dieser über die Schrägkugellager 7, 8 auf das Gehäuse 9 abgesetzt wird. Die Axialkraftübertragung von der Spindelmutter 2 auf die Innenringe 7a, 8a erfolgt über den Bund 2b bzw. über die Riemenscheibe 6 und das Druckstück 10. The spindle 3 is charged as a result of their adjusting movement substantially in both axial directions by an axial force, represented by a double arrow A, wherein the axial force A on the movement thread 5 on the spindle nut 2 and from this about the angular contact ball bearings 7 . 8th on the case 9 is discontinued. The axial force transmission from the spindle nut 2 on the inner rings 7a . 8a takes place via the federal government 2 B or over the pulley 6 and the pressure piece 10 ,

Die Spindelmutter 2 wird infolge des Zugmitteltriebes über die Abtriebsscheibe 6 mit einer Radialkraft belastet, welche durch einen Pfeil R dargestellt ist. Die Radialkraft R wird über die Spindelmutter 2 und die beiden Schrägkugellager 7, 8 in das Gehäuse 9 eingeleitet. The spindle nut 2 is due to the traction mechanism drive via the driven pulley 6 loaded with a radial force, which is represented by an arrow R. The radial force R is transmitted via the spindle nut 2 and the two angular contact ball bearings 7 . 8th in the case 9 initiated.

Wie erwähnt, wird die Spindel 3 im wesentlichen durch Axialkräfte belastet; es ist im Betrieb jedoch auch möglich, dass eine außermittige Axialbelastung oder geringe Querkräfte auftreten und damit ein Biegemoment in die Spindel 3 eingeleitet wird, was zu einer Verbiegung der Spindel 3, d. h. zu einer Winkelabweichung der Längsachse a führen kann. In diesem Falle wäre keine Koaxialität mehr zu der Spindelmutter 2 gegeben, wenn diese nicht erfindungsgemäß kippweich gelagert wäre. Durch die X-Anordnung der Schrägkugellager 7, 8 kann die Spindelmutter 2 der Winkelbewegung der Spindel 3 folgen, so dass die Koaxialität erhalten bleibt und ein Sperren oder Klemmen des Bewegungsgewindes 5 vermieden wird. As mentioned, the spindle 3 essentially loaded by axial forces; However, it is also possible in operation that an off-center axial load or low lateral forces occur and thus a bending moment in the spindle 3 is initiated, resulting in a bending of the spindle 3 , ie can lead to an angular deviation of the longitudinal axis a. In this case, no coaxiality would be more to the spindle nut 2 given, if this would not be stored tilting soft according to the invention. Due to the X arrangement of the angular contact ball bearings 7 . 8th can the spindle nut 2 the angular movement of the spindle 3 Follow so that the coaxiality is maintained and a locking or clamping of the movement thread 5 is avoided.

2 zeigt einen als Zentralsteller 100 ausgebildeten Aktuator mit einer erfindungsgemäßen Lageranordnung 101 gemäß 1. Gleiche oder analoge Teile des Zentralstellers 100 sind mit gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszahlen wie in 1 bezeichnet. Der Zentralsteller 100 weist ein fahrzeugseitig befestigtes Gehäuse 109 auf, in welchem eine Spindel 103 über als Verdrehsicherung wirkende Gleitlager 111, 113 gelagert ist. Die Spindel 103 steht über ein Bewegungsgewinde 105 mit einer Spindelmutter 102 in Eingriff und bildet mit dieser einen Spindelantrieb 104. Die Spindelmutter 102 ist über zwei Gleitlager 112 gegenüber der Spindel 103 zentriert. Auf der Spindelmutter 102 ist drehfest eine Abtriebsscheibe 106 eines Zugmitteltriebes 114 angeordnet. Die Spindelmutter 102 ist gegenüber dem Gehäuse 109 durch ein Paar von angestellten Schrägkugellagern 107, 108 in X-Anordnung gelagert, wodurch die Spindelmutter 102 kippweich gegenüber dem Gehäuse 109 abgestützt ist und Fluchtungsabweichungen in Bezug auf die Koaxialität mit der Spindel 103 ausgleichen kann. Der Zugmitteltrieb 114, welcher neben der Abtriebsscheibe 106 eine Antriebsscheibe 116 umfasst, wird durch einen Elektromotor 115, welcher achsparallel zur Spindel 103 angeordnet ist, angetrieben. 2 shows you as a central controller 100 trained actuator with a bearing assembly according to the invention 101 according to 1 , Same or analog parts of the central controller 100 are the same, but around 100 increased reference numbers as in 1 designated. The central controller 100 has a vehicle-mounted housing 109 on, in which a spindle 103 via plain bearings acting as anti-rotation device 111 . 113 is stored. The spindle 103 is about a movement thread 105 with a spindle nut 102 engaged and forms with this a spindle drive 104 , The spindle nut 102 is about two plain bearings 112 opposite the spindle 103 centered. On the spindle nut 102 is rotatably a driven pulley 106 a traction mechanism drive 114 arranged. The spindle nut 102 is opposite the case 109 by a pair of hired angular contact ball bearings 107 . 108 stored in X-arrangement, causing the spindle nut 102 tilt-soft with respect to the housing 109 supported and misalignment with respect to the coaxial with the spindle 103 can compensate. The traction drive 114 , which next to the driven pulley 106 a drive pulley 116 is covered by an electric motor 115 , which is axially parallel to the spindle 103 is arranged, driven.

Die Spindel 103 des Zentralstellers 100 ist an ihren Enden jeweils mit außerhalb des Gehäuses 109 angeordneten Gelenkbuchsen 117, 118 verbunden, welche ihrerseits mit (nicht dargestellten) Spurstangen für die beiden Hinterräder verbunden sind. Der Zentralsteller 100 wirkt somit bei einer Verstellung der Spindel 3 gleichzeitig auf die an Radträgern drehbar gelagerten Hinterräder. The spindle 103 the central controller 100 is at its ends with each outside the case 109 arranged joint bushes 117 . 118 connected, which in turn are connected to (not shown) tie rods for the two rear wheels. The central controller 100 thus acts in an adjustment of the spindle 3 at the same time on the wheel carriers rotatably mounted rear wheels.

3 zeigt einen als Dualsteller 200 ausgebildeten Aktuator, wobei für gleiche oder analoge Teile die gleichen, jedoch um 200 erhöhten Bezugszahlen wie in 1 verwendet werden. Der Dualsteller 200 weist ein Gehäuse 209 auf, welches über eine Gelenkbuchse 218 fahrzeugseitig abgestützt ist. In dem Gehäuse 209 ist ein einseitig wirkender Spindelantrieb 204, umfassend eine Spindel 203 und eine Spindelmutter 202, angeordnet. Die Spindelmutter 202 ist über die Lageranordnung 201, d. h. mit zwei einreihigen, gegeneinander angestellten Schrägkugellagern 207, 208 in X-Anordnung, d. h. kippweich gegenüber dem Gehäuse 209 abgestützt. Die Spindel 203 ist über ein als Verdrehsicherung wirkendes Gleitlager 211 (direkt) gegenüber dem Gehäuse 209 und ein weiteres Gleitlager 212 gegenüber der Spindelmutter 202, d. h. mittelbar gegenüber dem Gehäuse 209 abgestützt. Die Lageranordnung gemäß 3 entspricht insofern der Lageranordnung gemäß 1. Ein Elektromotor 215 ist achsparallel zur Spindel 203 angeordnet und treibt über eine Antriebsscheibe 216 und den Zugmitteltrieb 214 auf die Abtriebsscheibe 206, welche auf der Spindelmutter 202 befestigt ist. Das in der Zeichnung rechts angeordnete Ende der Spindel 203 ist mit einer außerhalb des Gehäuses 209 angeordneten Gelenkbuchse 217 verbunden, welche ihrerseits mit einem Radträger zur Anlenkung eines Hinterrades verbunden ist. Der Dualsteller 200 wird im radnahen Bereich des Hinterrades eingebaut und wirkt somit lediglich auf ein Hinterrad. 3 shows one as dual plate 200 trained actuator, wherein for the same or analogous parts the same, but to 200 increased reference numbers as in 1 be used. The dual plate 200 has a housing 209 on, which via a joint socket 218 supported on the vehicle side. In the case 209 is a single-acting spindle drive 204 comprising a spindle 203 and a spindle nut 202 arranged. The spindle nut 202 is about the bearing assembly 201 , ie with two single row, against each other employed angular contact ball bearings 207 . 208 in X-arrangement, ie tilt-soft with respect to the housing 209 supported. The spindle 203 is about a plain bearing acting as anti-rotation 211 (directly) opposite the housing 209 and another plain bearing 212 opposite the spindle nut 202 , ie indirectly with respect to the housing 209 supported. The bearing assembly according to 3 corresponds to the extent of the bearing assembly according to 1 , An electric motor 215 is axially parallel to the spindle 203 arranged and drives via a drive pulley 216 and the traction drive 214 on the driven pulley 206 which is on the spindle nut 202 is attached. The right in the drawing arranged end of the spindle 203 is with one outside the case 209 arranged joint socket 217 connected, which in turn is connected to a wheel carrier for the articulation of a rear wheel. The dual plate 200 is installed in the near-wheel area of the rear wheel and thus acts only on a rear wheel.

Der oben erwähnte Zugmitteltrieb 114, 214, vorzugsweise ein Riementrieb, kann im Rahmen der Erfindung auch durch einen nicht dargestellten Zahnradtrieb, z. B. durch wenigstens eine Stirnradstufe ersetzt werden. Ferner können die Schrägkugellager 7, 8; 107, 108, 207, 208 gegen Kegelrollenlager ausgetauscht werden, ebenfalls in X-Anordnung. The above-mentioned traction drive 114 . 214 , preferably a belt drive, can in the context of the invention by a gear drive, not shown, for. B. be replaced by at least one spur gear. Furthermore, the angular contact ball bearings 7 . 8th ; 107 . 108 . 207 . 208 be replaced with tapered roller bearings, also in X-arrangement.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Lageranordnung bearing arrangement
2 2
Spindelmutter spindle nut
2a 2a
Gewindeabschnitt threaded portion
2b 2 B
Bund Federation
3 3
Spindel spindle
3a 3a
Gewindeabschnitt threaded portion
4 4
Spindelantrieb spindle drive
5 5
Bewegungsgewinde motion thread
6 6
Riemen- oder Abtriebsscheibe Belt or driven pulley
7 7
Schrägkugellager Angular contact ball bearings
7a 7a
Innenring inner ring
7b 7b
Außenring outer ring
8 8th
Schrägkugellager Angular contact ball bearings
8a 8a
Innenring inner ring
8b 8b
Außenring outer ring
9 9
Gehäuse casing
10 10
Druckstück Pressure piece
11 11
Loslager, Verdrehsicherung Floating bearing, anti-rotation lock
12 12
Loslager movable bearing
100 100
Zentralsteller Central plate
101 101
Lageranordnung bearing arrangement
102 102
Spindelmutter spindle nut
103 103
Spindel spindle
104 104
Spindelantrieb spindle drive
105 105
Bewegungsgewinde motion thread
106 106
Abtriebsscheibe driven pulley
107 107
Schrägkugellager Angular contact ball bearings
108 108
Schrägkugellager Angular contact ball bearings
109 109
Gehäuse casing
111 111
Loslager, Verdrehsicherung Floating bearing, anti-rotation lock
112 112
Gleitlager bearings
113 113
Loslager movable bearing
114 114
Zugmittel- oder Riementrieb Traction or belt drive
115 115
Elektromotor electric motor
116 116
Antriebsscheibe sheave
117 117
Gelenkbuchse (beweglich) Joint bush (movable)
118 118
Gelenkbuchse (beweglich) Joint bush (movable)
200 200
Dualsteller Dual plate
201 201
Lageranordnung bearing arrangement
202 202
Spindelmutter spindle nut
203 203
Spindel spindle
204 204
Spindelantrieb spindle drive
206 206
Abtriebsscheibe driven pulley
207 207
Schrägkugellager Angular contact ball bearings
208 208
Schrägkugellager Angular contact ball bearings
209 209
Gehäuse casing
211 211
Loslager, Verdrehsicherung Floating bearing, anti-rotation lock
212 212
Gleitlager bearings
214 214
Zugmitteltrieb traction drive
215 215
Elektromotor electric motor
216 216
Antriebsscheibe sheave
217 217
Gelenkbuchse (beweglich) Joint bush (movable)
218 218
Gelenkbuchse (fest) Joint socket (fixed)
a a
Längsachse longitudinal axis
b b
Stützbasis support base
d d
Drucklinie pressure line
α α
Druckwinkel contact angle
A A
Axialkraft axial force
R R
Radialkraft radial force

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1911660 B1 [0003] EP 1911660 B1 [0003]

Claims (15)

Aktuator für eine Hinterradlenkung eines Kraftfahrzeuges, umfassend ein fahrzeugfest angeordnetes Gehäuse (9, 109, 209), einen am Gehäuse (9, 109, 209) befestigten Elektromotor (115, 215), einen im Gehäuse (9, 109, 209) angeordneten Spindelantrieb (4, 104, 204), welcher eine Spindel (3, 103, 203) und eine gegenüber dem Gehäuse (9, 109, 209) gelagerte, in Wirkverbindung mit der Spindel (3, 103, 203) stehende Spindelmutter (2, 102, 202) aufweist, sowie eine Antriebsverbindung (114, 214) zwischen dem Elektromotor (115, 215) und der Spindelmutter (2, 102, 202), dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (2, 102, 202) gegenüber dem Gehäuse (9, 109, 209) über angestellte Schräglager (7, 8; 107, 108; 207, 208) radial und axial abgestützt ist. Actuator for a rear-wheel steering of a motor vehicle, comprising a vehicle-mounted housing ( 9 . 109 . 209 ), one on the housing ( 9 . 109 . 209 ) fixed electric motor ( 115 . 215 ), one in the housing ( 9 . 109 . 209 ) arranged spindle drive ( 4 . 104 . 204 ), which has a spindle ( 3 . 103 . 203 ) and one opposite the housing ( 9 . 109 . 209 ), in operative connection with the spindle ( 3 . 103 . 203 ) spindle nut ( 2 . 102 . 202 ), and a drive connection ( 114 . 214 ) between the electric motor ( 115 . 215 ) and the spindle nut ( 2 . 102 . 202 ), characterized in that the spindle nut ( 2 . 102 . 202 ) opposite the housing ( 9 . 109 . 209 ) about employed angular contact bearings ( 7 . 8th ; 107 . 108 ; 207 . 208 ) is supported radially and axially. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsverbindung als Zugmitteltrieb (114, 214) mit einer auf der Spindelmutter (2, 102, 202) angeordneten Abtriebsscheibe (6, 106, 206) ausgebildet ist. Actuator according to claim 1, characterized in that the drive connection as a traction drive ( 114 . 214 ) with one on the spindle nut ( 2 . 102 . 202 ) arranged output disk ( 6 . 106 . 206 ) is trained. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsverbindung als Zahnradtrieb mit einem auf der Spindelmutter (2, 102, 202) angeordneten Abtriebszahnrad ausgebildet ist. Actuator according to claim 1, characterized in that the drive connection as a gear drive with a on the spindle nut ( 2 . 102 . 202 ) arranged output gear is formed. Aktuator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräglager (7, 8; 107, 108; 207, 208) eine X-Anordnung aufweisen. Actuator according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the angular contact bearings ( 7 . 8th ; 107 . 108 ; 207 . 208 ) have an X-arrangement. Aktuator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräglager (7, 8; 107, 108; 207, 208) einen Druckwinkel (α) im Bereich von 20 bis 40 Grad aufweisen. Actuator according to claim 4, characterized in that the angular contact bearings ( 7 . 8th ; 107 . 108 ; 207 . 208 ) have a pressure angle (α) in the range of 20 to 40 degrees. Aktuator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräglager als Schrägkugellager (7, 8; 107, 108; 207, 208) ausgebildet sind. Actuator according to claim 4 or 5, characterized in that the angular contact bearings as angular contact ball bearings ( 7 . 8th ; 107 . 108 ; 207 . 208 ) are formed. Aktuator nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräglager als Kegelrollenlager ausgebildet sind. Actuator according to claim 4 or 5, characterized in that the angular contact bearings are designed as tapered roller bearings. Aktuator nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräglager (7, 8; 107, 108; 207, 208) beiderseits der Abtriebsscheibe (6, 106, 206) respektive des Abtriebszahnrades angeordnet sind. Actuator according to one of claims 2 to 7, characterized in that the angular contact bearings ( 7 . 8th ; 107 . 108 ; 207 . 208 ) on both sides of the driven pulley ( 6 . 106 . 206 ) respectively of the output gear are arranged. Aktuator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräglager (7, 8; 107, 108; 207, 208) symmetrisch zur Abtriebsscheibe (6, 106, 206) respektive zum Abtriebszahnrad angeordnet sind. Actuator according to claim 8, characterized in that the angular contact bearings ( 7 . 8th ; 107 . 108 ; 207 . 208 ) symmetrical to the driven pulley ( 6 . 106 . 206 ) are arranged respectively to the output gear. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (2, 102, 202) gegenüber der Spindel (3, 103, 203) über mindestens ein Loslager (12, 112, 212) abgestützt ist. Actuator according to one of claims 1 to 9, characterized in that the spindle nut ( 2 . 102 . 202 ) opposite the spindle ( 3 . 103 . 203 ) via at least one floating bearing ( 12 . 112 . 212 ) is supported. Aktuator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Loslager als Gleit- oder Nadellager (12, 112, 212) ausgebildet ist. Actuator according to claim 10, characterized in that the floating bearing as sliding or needle roller bearings ( 12 . 112 . 212 ) is trained. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator als einseitig wirkender Steller (200) ausgebildet ist. Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator as a single-acting actuator ( 200 ) is trained. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator als doppelseitig wirkender Steller (100) ausgebildet ist. Actuator according to one of claims 1 to 11, characterized in that the actuator as double-acting actuator ( 100 ) is trained. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (2, 102, 202) über als Verdrehsicherung wirkende Lager (11; 111, 113; 211) gegenüber dem Gehäuse (9, 109, 209) abgestützt ist. Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the spindle ( 2 . 102 . 202 ) via anti-rotation bearings ( 11 ; 111 . 113 ; 211 ) opposite the housing ( 9 . 109 . 209 ) is supported. Hinterradlenkung mit einem Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche.  Rear wheel steering with an actuator according to one of the preceding claims.
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