DE102016204564A1

DE102016204564A1 - Arrangement for supporting a pin and actuator with bearing arrangement

Info

Publication number: DE102016204564A1
Application number: DE102016204564.4A
Authority: DE
Inventors: Holger Hoeckmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2017-09-21
Anticipated expiration: 2036-03-19
Also published as: DE102016204564B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (20) zur Lagerung eines Zapfens (21) in einer, in ein Gehäuse (22) eingesetzten Lagerbuchse (23). Es wird vorgeschlagen, dass die Lagerbuchse (23) aus Kunststoff hergestellt und in axialer Richtung (a) gestaucht ist.The invention relates to an arrangement (20) for supporting a journal (21) in a bearing bush (23) inserted into a housing (22). It is proposed that the bearing bush (23) is made of plastic and compressed in the axial direction (a).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lagerung eines Zapfens in einer in ein Gehäuse eingesetzten Lagerbuchse sowie einen Aktuator mit einem Gehäuse und einem eine Spindel aufweisenden Spindelantrieb, wobei die Spindel mit mindestens einem Aufschraubzapfen verbunden ist. The invention relates to an arrangement for mounting a pin in a bearing bush used in a housing and an actuator having a housing and a spindle having a spindle drive, wherein the spindle is connected to at least one screw-on.

Durch die DE 10 2014 206 934 A1 wurde ein zweifach wirkender Aktuator, auch Stellmotor oder kurz Steller genannt, für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges bekannt. Der Aktuator ist mittig am Achsträger des Kraftfahrzeuges befestigt und wirkt gleichzeitig auf die Lenkung der beiden Hinterräder. Der Aktuator weist einen Spindelantrieb, bestehend aus Spindel und Spindelmutter, auf, welche drehbar im Gehäuse gelagert und axial fixiert ist. Die Spindelmutter wird über einen Elektromotor angetrieben und bewirkt eine Axialverschiebung der Spindel nach der einen oder anderen Seite. Die Spindel weist einen etwa mittig angeordneten Gewindeabschnitt mit einem Bewegungsgewinde, welches in Eingriff mit der Spindelmutter steht, sowie zwei Spindelenden auf, welche jeweils mit Lagerhülsen verbunden sind, die ihrerseits gleitend im Gehäuse geführt sind. An den Lagerhülsen, auch Aufschraubzapfen genannt, sind Gelenkgabeln für eine Verbindung mit einem Lenkgestänge angeordnet. Bekannt sind auch einfach wirkende Aktuatoren, auch Einzelsteller genannt, welche jeweils nur auf die Lenkung eines Hinterrades wirken. By the DE 10 2014 206 934 A1 was a dual-acting actuator, also called servomotor or short actuator known for a rear axle steering a motor vehicle. The actuator is mounted centrally on the axle of the motor vehicle and at the same time acts on the steering of the two rear wheels. The actuator has a spindle drive, consisting of spindle and spindle nut, which is rotatably mounted in the housing and axially fixed. The spindle nut is driven by an electric motor and causes an axial displacement of the spindle to one side or the other. The spindle has an approximately centrally disposed threaded portion with a movement thread, which is in engagement with the spindle nut, and two spindle ends, which are each connected to bearing sleeves, which in turn are slidably guided in the housing. On the bearing sleeves, also called Aufschraubzapfen, joint forks are arranged for connection to a steering linkage. Also known are single-acting actuators, also called individual actuator, which each act only on the steering of a rear wheel.

Ein Problem bei der Lagerung des Lager- oder Aufschraubzapfens im Gehäuse besteht darin, das optimale Radialspiel zu finden, wobei Fertigungsungenauigkeiten eine Rolle spielen können. Einerseits ist ein zu hohes Radialspiel zu vermeiden, andererseits würde ein zu geringes Radialspiel möglicherweise zu einer Schwergängigkeit oder zum Klemmen des Zapfens innerhalb der Lagerbuchse führen. One problem with storing the bearing or threaded stud in the housing is finding the optimum radial clearance, with manufacturing inaccuracies playing a role. On the one hand, too high a radial clearance should be avoided, on the other hand, too little radial clearance would possibly lead to a binding or jamming of the pin within the bearing bush.

Die Erfindung umfasst die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The invention comprises the features of independent claims 1 and 8. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.

Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lagerbuchse, welche in das Gehäuse eingesetzt ist und in welcher der Zapfen gleitet, aus Kunststoff besteht und in axialer Richtung gestaucht ist. Durch die Stauchung verkürzt sich einerseits die Länge der Lagerbuchse in axialer Richtung, während andererseits ihr Querschnitt (in radialer Richtung) wächst. Da die Lagerhülse mit ihrem Außendurchmesser an einer Gehäusebohrung anliegt, wird der Innendurchmesser kleiner und damit auch der Radialspalt zwischen der Lagerfläche der Lagerbuchse und dem Außendurchmesser des Zapfens. Die Stauchung erfolgt in dem Maße, dass das Radialspiel auf ein optimales Maß reduziert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die für die Lagerung benötigten Teile, also der Zapfen einerseits und die Lagerbuchse andererseits relativ kostengünstig, d. h. mit relativ groben Toleranzen hergestellt werden können, da das endgültige Radialspiel anschließend durch die Stauchung der Lagerbuchse eingestellt wird. According to a first aspect of the invention it is provided that the bearing bush, which is inserted into the housing and in which the pin slides, consists of plastic and is compressed in the axial direction. Due to the compression shortened on the one hand, the length of the bearing bush in the axial direction, while on the other hand, its cross-section (in the radial direction) grows. Since the bearing sleeve rests with its outer diameter on a housing bore, the inner diameter is smaller and thus also the radial gap between the bearing surface of the bearing bush and the outer diameter of the pin. The compression takes place to the extent that the radial clearance is reduced to an optimal level. Another advantage is that the parts needed for storage, ie the pin on the one hand and the bearing bush on the other hand relatively inexpensive, d. H. can be made with relatively coarse tolerances, since the final radial clearance is then adjusted by the compression of the bearing bush.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse einen festen axialen Anschlag, an welchem die Lagerbuchse mit ihrer ersten Stirnfläche abgestützt ist, sowie einen axial beweglichen Anschlag, an welchem sich die zweite Stirnfläche der Lagerbuchse abstützt, auf. Die Lagerbuchse ist somit in axialer Richtung im Gehäuse eingespannt, wobei der bewegliche Anschlag eine Axial- oder Stauchkraft auf die Lagerbuchse ausübt. According to a preferred embodiment, the housing has a fixed axial stop, on which the bearing bush is supported with its first end face, and an axially movable stop, on which the second end face of the bearing bush is supported, on. The bearing bush is thus clamped in the axial direction in the housing, wherein the movable stop exerts an axial or compressive force on the bearing bush.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der bewegliche Anschlag als Verschlussring ausgebildet, welcher axial gleitend im Gehäuse geführt ist und nach der Stauchung axial fixiert wird. Damit wird die Druckspannung in der Lagerbuchse aufrechterhalten. According to a further preferred embodiment, the movable stop is designed as a closure ring, which is axially slidably guided in the housing and is fixed axially after the compression. Thus, the compressive stress is maintained in the bearing bush.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Verschlussring durch einen einstückig mit dem Gehäuse ausgebildeten Ringwulst gesichert, welcher durch Verstemmen oder Rollieren des Gehäusematerials erzeugt wird. Das Aufbringen der erforderlichen Axialkraft erfolgt durch eine kraftgesteuerte Rolliereinrichtung. Die aufzubringende Axialkraft ist damit ein Maß für das einzustellende Radialspiel. According to a further preferred embodiment, the closure ring is secured by an integrally formed with the housing annular bead, which is produced by caulking or rolling of the housing material. The application of the required axial force is effected by a force-controlled rolling device. The applied axial force is thus a measure of the adjusted radial clearance.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse eine Ringnut auf, in welcher einerseits der in axialer Richtung gleitend angeordnete Verschlussring aufgenommen und andererseits ein Deformationselement angeordnet ist. Letzteres wirkt als verformbares Widerlager zur Erzeugung einer Reaktionskraft auf den Verschlussring. Das Deformationselement ist mit der Kunststofflagerbuchse in Bezug auf den Verformungsweg parallel geschaltet. According to a further preferred embodiment, the housing has an annular groove in which on the one hand the locking ring arranged in a sliding manner in the axial direction is accommodated and on the other hand a deformation element is arranged. The latter acts as a deformable abutment for generating a reaction force on the locking ring. The deformation element is connected in parallel with the plastic bearing bush with respect to the deformation path.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Deformationselement ringförmig und einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet. Es kann bevorzugt durch spangebende Bearbeitung des Gehäuses hergestellt werden. According to a further preferred embodiment, the deformation element is annular and integrally formed with the housing. It can preferably be produced by machining the housing.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Lageranordnung als Schublager ausgebildet, d. h. der Zapfen führt in der Lagerbuchse eine reine Axialbewegung aus. According to a further preferred embodiment, the bearing assembly is designed as a thrust bearing, d. H. the pin performs in the bearing bush a pure axial movement.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist bei einem Aktuator mit einem Spindelantrieb vorgesehen, dass der mit der Spindel verbundene Aufschraubzapfen wie oben erläutert gelagert ist. Damit wird der Vorteil erreicht, dass das radiale Lagerspiel nach Montage des Spindelantriebes und des Aufschraubzapfens im Aktuator auf das gewünschte Maß eingestellt werden kann. Dazu wird das Material des Gehäuses über den Verschlussring gedrückt oder rolliert, so dass die Lagerbuchse durch den Verschlussring gestaucht wird. According to a further aspect of the invention is in an actuator with a spindle drive provided that the spigot connected to the spindle is mounted as explained above. Thus, the advantage is achieved that the radial bearing clearance after installation of the spindle drive and the spigot in the actuator can be set to the desired level. For this purpose, the material of the housing is pressed or rolled over the locking ring, so that the bearing bush is compressed by the locking ring.

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 An embodiment of the invention is illustrated in the drawing 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 einen Aktuator mit einem Spindelantrieb nach dem Stand der Technik, 1 an actuator with a spindle drive according to the prior art,

2 eine erfindungsgemäße Lageranordnung für einen Aktuator und 2 a bearing assembly according to the invention for an actuator and

2a ein Detail E aus 2. 2a a detail E off 2 ,

1 zeigt einen durch den Stand der Technik bekannten Aktuator 1 für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges mit einem Gehäuse 2, in welchem ein Spindelantrieb 3 aufgenommen ist. Der Spindelantrieb 3 umfasst eine drehbar im Gehäuse 2 gelagerte Spindelmutter 4, welche mit einer Spindel 5 über ein Bewegungsgewinde 6 in Eingriff steht. Die Spindelmutter 4 wird von einem Elektromotor 7 über einen Riementrieb 8 angetrieben. Die Spindel 5, welche – was nicht dargestellt ist – gegen Verdrehen gesichert ist, führt eine Axialbewegung aus, welche auf zwei Aufschraubzapfen 9, 10 übertragen wird. Die Aufschraubzapfen 9, 10 sind an ihren äußeren Enden mit Gelenkanschlüssen 11, 12 verbunden und werden in Gleit- oder Schublagern 13, 14 gegenüber dem Gehäuse 2 geführt. Das Gehäuse 2 des Aktuators 1 ist über Befestigungsöffnungen 15, 16 an der Fahrzeugstruktur mittig zwischen den Hinterrädern des Fahrzeuges befestigt. Die Gelenkanschlüsse 11, 12 sind mit nicht dargestellten Lenkgestängen zur Lenkung der Hinterräder verbunden. Der Aktuator 1 wirkt somit gleichzeitig auf beide Hinterräder. 1 shows an actuator known from the prior art 1 for a rear axle steering of a motor vehicle with a housing 2 in which a spindle drive 3 is included. The spindle drive 3 includes a rotatable in the housing 2 mounted spindle nut 4 , which with a spindle 5 via a movement thread 6 engaged. The spindle nut 4 is powered by an electric motor 7 via a belt drive 8th driven. The spindle 5 , which - which is not shown - is secured against rotation, performs an axial movement, which on two screw-on 9 . 10 is transmitted. The screw-on pins 9 . 10 are at their outer ends with joint connections 11 . 12 connected and are in sliding or thrust bearings 13 . 14 opposite the housing 2 guided. The housing 2 of the actuator 1 is over mounting holes 15 . 16 attached to the vehicle structure centrally between the rear wheels of the vehicle. The joint connections 11 . 12 are connected to steering rods, not shown, for steering the rear wheels. The actuator 1 thus acts simultaneously on both rear wheels.

2 und 2a zeigen eine erfindungsgemäße Lageranordnung 20 mit einem Zapfen 21, auch Aufschraubzapfen 21 genannt, und einer in ein Gehäuse 22 eingesetzter Lagerbuchse 23, welche aus Kunststoff hergestellt ist und eine erste Stirnfläche 23a sowie eine zweite Stirnfläche 23b aufweist. Der Aufschraubzapfen 21, der eine Achse a aufweist, entspricht einem der Aufschraubzapfen 9, 10 gemäß 1, welche mit der Spindel 5 verbunden sind. Das Gehäuse 22 entspricht dem Gehäuse 2 des Aktuators 1 gemäß 1. Anstelle der Gleitlager 13, 14 gemäß 1 ist in 2 erfindungsgemäß die Lagerbuchse 23 vorgesehen. Das Gehäuse 22 weist eine Stufenbohrung 24 mit einer ersten Bohrung 24a und einem Axialanschlag 24b auf. An die erste Bohrung 24a schließt sich eine zweite Bohrung 24c mit einem größeren Durchmesser an, welche auch als Ringnut 24c bezeichnet wird. In der Ringnut 24c ist ein axial verschiebbarer beweglicher Anschlag 25, ausgebildet als Verschlussring 25, gleitend aufgenommen. In der Ringnut 24c ist ferner ein Deformationselement 26 angeordnet, welches ringförmig und einstückig mit dem Gehäuse 22 ausgebildet ist. Das Deformationselement 26 ist als Einzelheit E in 2a dargestellt: Es wirkt als verformbarer Anschlag und Widerlager gegenüber dem verschiebbaren Verschlussring 25, welcher durch einen Ringwulst 27 im Gehäuse 22 in axialer Richtung fixiert ist. Der Ringwulst 27, der einstückig mit dem Gehäuse 22 ausgebildet ist, wird durch Rollieren, d. h. eine plastische Verformung des Materials des Gehäuses 22 hergestellt. 2 and 2a show a bearing arrangement according to the invention 20 with a pin 21 , also screw-on 21 called, and one in a housing 22 inserted bearing bush 23 , which is made of plastic and a first end face 23a and a second end face 23b having. The screw-on spigot 21 , which has an axis a, corresponds to one of the screw-on pins 9 . 10 according to 1 , which with the spindle 5 are connected. The housing 22 corresponds to the housing 2 of the actuator 1 according to 1 , Instead of plain bearings 13 . 14 according to 1 is in 2 According to the invention, the bearing bush 23 intended. The housing 22 has a stepped bore 24 with a first hole 24a and an axial stop 24b on. At the first hole 24a closes a second hole 24c with a larger diameter, which also as an annular groove 24c referred to as. In the ring groove 24c is an axially movable movable stop 25 , designed as a locking ring 25 , added in a sliding manner. In the ring groove 24c is also a deformation element 26 arranged, which is annular and integral with the housing 22 is trained. The deformation element 26 is as a detail E in 2a It acts as a deformable stop and abutment against the sliding lock ring 25 passing through a torus 27 in the case 22 is fixed in the axial direction. The torus 27 that is integral with the housing 22 is formed by rolling, ie a plastic deformation of the material of the housing 22 produced.

Das Radialspiel zwischen dem Aufschraubzapfen 21 und der Lagerbuchse 23 wird wie folgt eingestellt: Zunächst werden die Lagerbuches 23 und der Verschlussring 25 in die Stufenbohrung 24 des Gehäuses 22 eingesetzt, wobei der Ringwulst 27 noch nicht ausgeformt ist. Anschließend wird der Aufschraubzapfen 21 – noch mit relativ viel Radialspiel – in die Lagerbuchse 23 eingesetzt. Danach wird mittels einer nicht dargestellten, kraftgesteuerten Rolliereinrichtung der Ringwulst 27 hergestellt, indem das Material des Gehäuses 22 über die Außenseite des Verschlussringes 25 verdrängt wird, wobei der Verschlussring 25 gleichzeitig mit einer definierten Axialkraft in axiale Richtung gegen das Deformationselement 26 und die zweite Stirnfläche 23b der Lagerbuchse 23 gepresst wird. Damit erfolgt eine Stauchung der Lagerbuchse 23, welche bei dem Stauchvorgang ihren Ringquerschnitt vergrößert und damit das Radialspiel verringert. Das Deformationselement 26, welches in Bezug auf den Verformungsweg parallel zur Lagerbuchse 23 geschaltet ist, wird bei dem Stauchvorgang ebenfalls verformt. The radial clearance between the screw-on spigot 21 and the bearing bush 23 is set as follows: First, the stock book 23 and the lock ring 25 into the stepped bore 24 of the housing 22 used, the annular bead 27 not yet formed. Subsequently, the screw-on 21 - Still with a relatively much radial clearance - in the bearing bush 23 used. Thereafter, by means of a not shown, force-controlled rolling the annular bead 27 made by the material of the housing 22 over the outside of the locking ring 25 is displaced, with the locking ring 25 simultaneously with a defined axial force in the axial direction against the deformation element 26 and the second end face 23b the bearing bush 23 is pressed. This results in a compression of the bearing bush 23 , which increases its annular cross-section in the compression process and thus reduces the radial clearance. The deformation element 26 , which in relation to the deformation path parallel to the bearing bush 23 is switched, is also deformed during the upsetting process.

Die Querschnitte des Aufschraubzapfens 21 und der Lagerbuchse 23 sind bevorzugt kreisförmig, jedoch sind von der Kreisform abweichende Querschnitte, z. B. Polygonquerschnitte nicht ausgeschlossen. The cross sections of the stud 21 and the bearing bush 23 are preferably circular, but are deviating from the circular cross-sections, z. B. polygon cross sections are not excluded.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Aktuator actuator
2 2: Gehäuse casing
3 3: Spindelantrieb spindle drive
4 4: Spindelmutter spindle nut
5 5: Spindel spindle
6 6: Bewegungsgewinde motion thread
7 7: Elektromotor electric motor
8 8th: Riementrieb belt drive
9 9: Aufschraubzapfen Aufschraubzapfen
10 10: Aufschraubzapfen Aufschraubzapfen
11 11: Gelenkanschluss joint connection
12 12: Gelenkanschluss joint connection
13 13: Gleitlager bearings
14 14: Gleitlager bearings
15 15: Befestigungsöffnung fastening opening
16 16: Befestigungsöffnung fastening opening
20 20: Lageranordnung bearing arrangement
21 21: Zapfen / Aufschraubzapfen Spigot / screw-on spigot
22 22: Gehäuse casing
23 23: Lagerbuchse bearing bush
23a 23a: erste Stirnfläche first end face
23b 23b: zweite Stirnfläche second end face
24 24: Stufenbohrung stepped bore
24a 24a: erste Bohrung first hole
24b 24b: axialer Anschlag axial stop
24c 24c: zweite Bohrung / Ringnut second bore / annular groove
25 25: Verschlussring lock ring
26 26: Deformationselement deformation element
27 27: Ringwulst torus
a a: Achse axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102014206934 A1 [0002]

Claims

Arrangement for supporting a peg ( 21 ) in one, in a housing ( 22 ) used bearing bush ( 23 ), characterized in that the bearing bush ( 23 ) made of plastic and compressed in the axial direction (a).

Arrangement according to claim 1, characterized in that the housing ( 22 ) a fixed, axial stop ( 24b ), on which the first end face ( 23a ) of the bearing bush ( 23 ) is supported, and an axially movable stop ( 25 ), which at the second end face ( 23b ) of the bearing bush ( 23 ) is supported.

Arrangement according to claim 2, characterized in that the movable stop as a locking ring ( 25 ), which in the axial direction (a) in the housing ( 22 ) is guided and fixed.

Arrangement according to claim 3, characterized in that the locking ring ( 25 ) by integrally with the housing ( 22 ) formed annular bead ( 27 ) is caulked.

Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing ( 22 ) an annular groove ( 24c ), in which the locking ring ( 25 ) axially slidably guided and a deformation element ( 26 ) is arranged.

Arrangement according to claim 5, characterized in that the deformation element ( 26 ) annular and integral with the housing ( 22 ) is trained.

Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the arrangement for storage as a thrust bearing ( 20 ) is trained.

Actuator with a housing ( 2 . 22 ) and one, a spindle ( 5 ) having spindle drive ( 3 ), where the spindle ( 5 ) with at least one screw ( 9 . 10 . 21 ), characterized by an arrangement ( 20 ) for the storage of the stud ( 21 ) according to one of claims 1 to 7.