DE102016204564B4

DE102016204564B4 - Arrangement for mounting a pin and actuator with bearing arrangement

Info

Publication number: DE102016204564B4
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: 2021-11-04
Anticipated expiration: 2036-03-19
Also published as: DE102016204564A1

Abstract

Anordnung zur Lagerung eines Zapfens (21) in einer, in ein Gehäuse (22) eingesetzten Lagerbuchse (23), wobei die Lagerbuchse (23) aus Kunststoff hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (22) einen festen axialen Anschlag (24b) aufweist, an welchem die Lagerbuchse (23) mit ihrer ersten Stirnfläche (23a) abgestützt ist, sowie einen axial beweglichen Anschlag (25), an welchem sich die zweite Stirnfläche (23b) der Lagerbuchse (23) abstützt, wobei der bewegliche Anschlag (25) eine Axial- oder Stauchkraft auf die Lagerbuchse (23) ausübt, so dass die Lagerbuchse (23) somit in axialer Richtung (a) im Gehäuse (22) eingespannt und dadurch gestaucht ist.Arrangement for mounting a journal (21) in a bearing bush (23) inserted into a housing (22), the bearing bush (23) being made of plastic, characterized in that the housing (22) has a fixed axial stop (24b) has, on which the bearing bush (23) is supported with its first end face (23a), and an axially movable stop (25) on which the second end face (23b) of the bearing bush (23) is supported, the movable stop (25 ) exerts an axial or upsetting force on the bearing bush (23), so that the bearing bush (23) is thus clamped in the axial direction (a) in the housing (22) and thus compressed.

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 inserted into a housing and to an actuator with a housing and a spindle drive having a spindle, the spindle being connected to at least one screw-on pin.

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.Through the DE 10 2014 206 934 A1 a double-acting actuator, also called servomotor or actuator for short, was known for rear-axle steering of a motor vehicle. The actuator is attached in the middle of the axle support of the motor vehicle and acts simultaneously 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 arranged threaded section with a movement thread which engages with the spindle nut, and two spindle ends which are each connected to bearing sleeves, which in turn are slidably guided in the housing. Articulated forks for connection to a steering linkage are arranged on the bearing sleeves, also known as screw-on journals. Also known are single acting actuators, also called single actuators, 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.A problem with the storage of the bearing or screw-on pin in the housing is to find the optimal radial play, and manufacturing inaccuracies can play a role. On the one hand, too much radial play should be avoided; on the other hand, too little radial play would possibly lead to sluggishness or jamming of the journal within the bearing bush.

Die Erfindung umfasst die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The invention comprises the features of the independent patent claims 1 and 7. Advantageous configurations emerge from the subclaims.

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. As a result of the upsetting, on the one hand the length of the bearing bush is shortened in the axial direction, while on the other hand its cross section (in the radial direction) increases. Since the outer diameter of the bearing sleeve rests against a housing bore, the inner diameter becomes smaller and thus also the radial gap between the bearing surface of the bearing bush and the outer diameter of the journal. The upsetting takes place to the extent that the radial play is reduced to an optimal level. Another advantage is that the parts required for storage, that is to say the journal on the one hand and the bearing bushing on the other hand, are relatively inexpensive, ie. H. can be produced with relatively coarse tolerances, since the final radial play is then set by upsetting the bearing bush.

Gemäß der Erfindung 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 the invention, the housing has a fixed axial stop on which the bearing bush is supported with its first end face, and an axially movable stop against which the second end face of the bearing bush is supported. The bearing bush is thus clamped in the housing in the axial direction, the movable stop exerting an axial or upsetting force on the bearing bush.

Nach einer 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 preferred embodiment, the movable stop is designed as a locking ring, which is guided in an axially sliding manner in the housing and is axially fixed after the upsetting. This maintains the compressive stress 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 locking ring is secured by an annular bead which is formed in one piece with the housing and which is produced by caulking or rolling the housing material. The required axial force is applied by a force-controlled roller device. The axial force to be applied is therefore a measure of the radial play to be set.

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, which is arranged so as to slide in the axial direction, is received and, on the other hand, a deformation element is arranged. The latter acts as a deformable abutment to generate a reaction force on the locking ring. The deformation element is connected in parallel with the plastic bearing bush with regard 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 ring-shaped and designed in one piece 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 arrangement is designed as a thrust bearing, d. H. the pin executes a pure axial movement in the bearing bush.

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, there is an actuator with a spindle drive provided that the screw-on pin connected to the spindle is mounted as explained above. This has the advantage that the radial bearing play can be adjusted to the desired dimension after the spindle drive and the screw-on pin have been installed in the actuator. 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

1 einen Aktuator mit einem Spindelantrieb nach dem Stand der Technik,
2 eine erfindungsgemäße Lageranordnung für einen Aktuator und
2a ein Detail E aus 2.

An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below, it being possible for further features and / or advantages to emerge from the description and / or the drawing. Show it

1 an actuator with a spindle drive according to the state of the art,
2 a bearing arrangement according to the invention for an actuator and
2a a detail E. 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 recorded. The spindle drive 3 includes a rotatable in the housing 2 bearing spindle nut 4th which with a spindle 5 via a movement thread 6th is engaged. The spindle nut 4th is powered by an electric motor 7th via a belt drive 8th driven. The spindle 5 which - which is not shown - is secured against rotation, executes an axial movement which is carried out on two screw-on journals 9 , 10 is transmitted. The screw-on spigots 9 , 10 have articulated connections at their outer ends 11 , 12th connected and are in slide or slide bearings 13th , 14th opposite the housing 2 guided. The case 2 of the actuator 1 is about mounting holes 15th , 16 attached to the vehicle structure centrally between the rear wheels of the vehicle. The joint connections 11, 12 are connected to steering linkages (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 20th with a peg 21 , also screw-on spigots 21 called, and one in a case 22nd inserted bearing bush 23 , which is made of plastic and has a first end face 23a and a second face 23b having. The screw-on pin 21 , the one axis a has, corresponds to one of the screw-on pins 9 , 10 according to 1 which with the spindle 5 are connected. The case 22nd corresponds to the housing 2 of the actuator 1 according to 1 . Instead of the plain bearings 13th , 14th according to 1 is in 2 according to the invention the bearing bush 23 intended. The case 22nd has a stepped bore 24 with a first hole 24a and an axial stop 24b on. At the first hole 24a a second hole closes 24c with a larger diameter, which is also called an annular groove 24c referred to as. In the ring groove 24c is an axially movable movable stop 25th , designed as a locking ring 25th , added on a sliding basis. In the ring groove 24c is also a deformation element 26th arranged, which is annular and integral with the housing 22nd is trained. The deformation element 26th is E in as a detail 2a shown: It acts as a deformable stop and abutment against the sliding lock ring 25th , which by an annular bead 27 in the housing 22nd is fixed in the axial direction. The ring bulge 27 which is integral with the housing 22nd is formed by rolling, ie a plastic deformation of the material of the housing 22nd manufactured.

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 play between the screw-on spigot 21 and the bearing bush 23 is set as follows: First, the stock book 23 and the lock ring 25th into the stepped bore 24 of the housing 22nd used, the annular bead 27 is not yet formed. Then the screw-on pin 21 - still with a relatively large amount of radial play - in the bearing bush 23 used. Then the annular bead is made by means of a force-controlled rolling device (not shown) 27 made by changing the material of the case 22nd over the outside of the lock ring 25th is displaced, the locking ring 25th at the same time with a defined axial force in the axial direction against the deformation element 26th and the second face 23b the bearing bush 23 is pressed. This results in a compression of the bearing bush 23 , which increases its ring cross-section during the upsetting process and thus reduces the radial play. The deformation element 26th , which in relation to the deformation path is 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 screw-on pin 21 and the bearing bush 23 are preferably circular, but cross-sections that differ from the circular shape, e.g. B. Polygon cross-sections are not excluded.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: AktuatorActuator
22: Gehäusecasing
33: SpindelantriebSpindle drive
44th: SpindelmutterSpindle nut
55: Spindelspindle
66th: BewegungsgewindeMovement thread
77th: ElektromotorElectric motor
88th: RiementriebBelt drive
99: AufschraubzapfenScrew-on spigot
1010: AufschraubzapfenScrew-on spigot
1111: GelenkanschlussJoint connection
1212th: GelenkanschlussJoint connection
1313th: Gleitlagerbearings
1414th: Gleitlagerbearings
1515th: BefestigungsöffnungMounting hole
1616: BefestigungsöffnungMounting hole
2020th: LageranordnungBearing arrangement
2121: Zapfen / AufschraubzapfenSpigot / screw-on spigot
2222nd: Gehäusecasing
2323: LagerbuchseBearing bush
23a23a: erste Stirnflächefirst face
23b23b: zweite Stirnflächesecond face
2424: StufenbohrungStepped bore
24a24a: erste Bohrungfirst hole
24b24b: axialer Anschlagaxial stop
24c24c: zweite Bohrung / Ringnutsecond hole / ring groove
2525th: VerschlussringLocking ring
2626th: DeformationselementDeformation element
2727: Ringwulst Ring bulge
aa: Achseaxis

Claims

Arrangement for mounting a journal (21) in a bearing bush (23) inserted into a housing (22), the bearing bush (23) being made of plastic, characterized in that the housing (22) has a fixed axial stop (24b) has, on which the bearing bush (23) is supported with its first end face (23a), and an axially movable stop (25) on which the second end face (23b) of the bearing bush (23) is supported, the movable stop (25 ) exerts an axial or upsetting force on the bearing bush (23), so that the bearing bush (23) is thus clamped in the housing (22) in the axial direction (a) and thus compressed.

Arrangement according to Claim 1 , characterized in that the movable stop is designed as a locking ring (25) which is guided and fixed in the axial direction (a) in the housing (22).

Arrangement according to Claim 2 , characterized in that the locking ring (25) is caulked by an annular bead (27) formed in one piece with the housing (22).

Arrangement according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the housing (22) has an annular groove (24c) in which the locking ring (25) is guided in an axially sliding manner and a deformation element (26) is arranged.

Arrangement according to Claim 4 , characterized in that the deformation element (26) is annular and in one piece with the housing (22).

Arrangement according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the storage arrangement is designed as a thrust bearing (20).

Actuator with a housing (2, 22) and a spindle drive (3) having a spindle (5), the spindle (5) being connected to at least one screw-on pin (9, 10, 21), characterized by an arrangement (20) for mounting the screw-on pin (21) according to one of the Claims 1 until 6th .