DE102016210227A1

DE102016210227A1 - Actuator for a rear axle steering

Info

Publication number: DE102016210227A1
Application number: DE102016210227.3A
Authority: DE
Inventors: Matthias Moeller; Rene Schwarze
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2017-12-14
Also published as: WO2017211513A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktuator, umfassend einen, eine axial verschiebbare Spindel (3) aufweisenden Spindelantrieb, ein Gehäuse (2) mit mindestens einem Schublager (5) für die Spindel (3), wobei die Spindel (3) endseitig mindestens einen Abschnitt mit einem Keilwellenprofil (4) und das Schublager (5) eine Lageröffnung mit einem Keilnabenprofil (6) zur Aufnahme des Keilwellenprofils (4) aufweisen. Es wird vorgeschlagen, dass das Schublager (5) als geteilter Nabenring (5) mit einer ersten Nabenhälfte und einer zweiten Nabenhälfte ausgebildet ist, die – in axialer Richtung gesehen – hintereinander angeordnet und in Umfangsrichtung gegeneinander verspannbar sind.The invention relates to an actuator, comprising a, an axially displaceable spindle (3) having a spindle drive, a housing (2) with at least one thrust bearing (5) for the spindle (3), wherein the spindle (3) end at least a portion with a Spline shaft profile (4) and the thrust bearing (5) have a bearing opening with a splined hub profile (6) for receiving the splined shaft profile (4). It is proposed that the thrust bearing (5) is formed as a split hub ring (5) with a first hub half and a second hub half, which - viewed in the axial direction - are arranged one behind the other and in the circumferential direction against each other braced.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator für eine Hinterachslenkung, umfassend einen, eine axial verschiebbare Spindel aufweisenden Spindelantrieb sowie ein Gehäuse mit mindestens einem Schublager für die Spindel. The invention relates to an actuator for a rear axle, comprising a spindle drive having an axially displaceable spindle and a housing with at least one thrust bearing for the spindle.

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 ist über einen Elektromotor antreibbar und bewirkt eine Axialverschiebung der Spindel, welche am Verdrehen gehindert ist, d. h. eine Verdrehsicherung aufweist. 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, which is prevented from twisting, ie has an anti-rotation. 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.

Verdrehsicherungen für die Spindel eines Spindelantriebes sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Durch die DE 10 2013 107 827 A1 wurde ein Aktuator für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges mit einem elektrisch antreibbaren Spindelantrieb bekannt, wobei die Spindel mit einer Schubstange verbunden ist, welche eine Axialbewegung ausführt und eine Verdrehsicherung aufweist. Die Verdrehsicherung ist als gehäuseseitig abgestütztes Gleitlager ausgebildet, welches einen als Polygonprofil ausgebildeten Abschnitt der Schubstange aufnimmt. Aufgrund der Polygonprofile der Schubstange und der Lageröffnung des Gleitlagers wird ein Formschluss erreicht und ein Verdrehen der Schubstange respektive der Spindel verhindert; eine Axialbewegung wird jedoch zugelassen. Anti-rotation devices for the spindle of a spindle drive are known in various embodiments. By the DE 10 2013 107 827 A1 an actuator for a rear axle steering of a motor vehicle with an electrically driven spindle drive was known, wherein the spindle is connected to a push rod which performs an axial movement and has a rotation. The rotation is designed as a housing side supported slide bearing which receives a trained as a polygon section of the push rod. Due to the polygonal profiles of the push rod and the bearing opening of the sliding bearing a positive connection is achieved and prevents rotation of the push rod respectively the spindle; axial movement is permitted.

Die Erfindung umfasst die Merkmale des unabhängigen Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The invention comprises the features of independent claim 1. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Spindel endseitig mindestens einen Abschnitt mit einem Keilwellenprofil und das Schublager eine Lageröffnung mit einem Keilnabenprofil zur Aufnahme des Keilwellenprofils aufweisen, dass das Schublager als geteilter Nabenring mit einer ersten und einer zweiten Nabenhälfte ausgebildet ist, die, in axialer Richtung gesehen, hintereinander angeordnet und in Umfangsrichtung gegeneinander verspannbar sind. Damit wird der Vorteil erreicht, dass ein Umfangsspiel zwischen den Flanken des Keilwellen- und des Keilnabenprofils eliminiert wird. Durch die Verspannung der beiden Nabenhälften ergibt sich ein beidseitiger Kontakt der Flanken des Keilwellenprofils gegenüber beiden Nabenhälften, so dass auch akustische Auffälligkeiten, z.B. aufgrund eines Spiels der Bauteile zueinander, vermieden werden. According to the invention, the spindle has at least one section with a splined shaft profile and the thrust bearing has a bearing opening with a splined profile for receiving the spline profile, that the thrust bearing is formed as a split hub ring with a first and a second hub half, which, seen in the axial direction , arranged one behind the other and are clamped against each other in the circumferential direction. This provides the advantage of eliminating circumferential play between the flanks of the spline and spline profile. The bracing of the two hub halves results in a contact on both sides of the flanks of the splined shaft profile with respect to both hub halves, so that acoustic phenomena, e.g. due to a play of the components to each other, be avoided.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weisen die beiden Nabenhälften auf ihren Stirnseiten jeweils Sägezahnprofile auf, welche ineinander greifen. Das Sägezahnprofil erlaubt die Umsetzung einer Axialbewegung der ersten Nabenhälfte in eine Umfangs- oder Drehbewegung der zweiten Nabenhälfte. Somit kann eine Verspannung der beiden Nabenhälften durch eine Axialbewegung der ersten Nabenhälfte eingeleitet werden. According to a preferred embodiment, the two hub halves each have sawtooth profiles on their end faces, which engage in one another. The sawtooth profile allows the conversion of an axial movement of the first hub half in a circumferential or rotational movement of the second hub half. Thus, a tension of the two hub halves can be initiated by an axial movement of the first hub half.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Verspannung der beiden Nabenhälften gegeneinander mechanisch, beispielsweise durch mindestens ein in Axial- oder Umfangsrichtung wirkendes Federelement. Damit wird eine ständige Verspannung beider Nabenhälften bewirkt. According to a further preferred embodiment, the bracing of the two hub halves takes place against each other mechanically, for example by at least one acting in the axial or circumferential direction spring element. This causes a constant tension of both hub halves.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Verspannung über mindestens ein Piezo-Element, welches beim Anlegen einer elektrischen Spannung einen Stellweg bewirkt. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Verspannung der beiden Nabenhälften auf elektrischem oder elektronischem Wege geregelt werden kann, d. h. nur bedarfsweise erfolgt. Vorzugsweise erfolgt die Verspannung der Nabenhälften im Beharrungszustand der Spindel, d. h. wenn keine Stellbewegung ausgeführt wird. Beim Verstellen der Spindel dagegen wird die Verspannung zumindest gelockert oder vollständig gelöst, so dass sich auch eine geringere Reibung zwischen den Flanken des Keilwellen- und des Keilnabenprofils bei einer Axialverschiebung der Spindel ergibt. Die Verstellung der Spindel kann somit mit geringerem Kraftaufwand erfolgen. According to a further preferred embodiment, the bracing is carried out via at least one piezoelectric element, which causes a travel when applying an electrical voltage. This results in the advantage that the tension of the two hub halves can be controlled by electrical or electronic means, d. H. only as needed. Preferably, the bracing of the hub halves in the steady state of the spindle, d. H. if no positioning movement is carried out. When adjusting the spindle, however, the tension is at least loosened or completely dissolved, so that there is also a lower friction between the flanks of the spline and the spline profile with an axial displacement of the spindle. The adjustment of the spindle can thus be done with less effort.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die Sägezahnprofile jeweils erste kurze Flanken und zweite lange Flanken auf, wobei sich die kurzen Flanken vorwiegend in axialer Richtung erstrecken, d. h. relativ steil ausgebildet sind, während sich die langen Flanken vorwiegend in Umfangsrichtung erstrecken, d. h. relativ flach verlaufen. Damit wird eine günstige Übersetzung der Axialbewegung der einen Nabenhälfte in eine Drehbewegung der anderen Nabenhälfte erreicht, welche an das Flankenspiel des Keilprofils angepasst ist. According to a further preferred embodiment, the sawtooth profiles each have first short flanks and second long flanks, wherein the short flanks extend predominantly in the axial direction, ie are relatively steep, while the long flanks extend predominantly in the circumferential direction, ie extend relatively flat. Thus, a favorable translation of the axial movement of a hub half is achieved in a rotational movement of the other hub half, which is adapted to the backlash of the spline.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die kurzen Flanken als Schrägflächen ausgebildet. Die Neigung der Schrägflächen bestimmt die Übersetzung zwischen dem Weg in Axialrichtung und in Umfangsrichtung. According to a further preferred embodiment, the short flanks are formed as inclined surfaces. The inclination of the inclined surfaces determines the translation between the path in the axial direction and in the circumferential direction.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Steigung der Schrägflächen die Form einer Evolvente auf, wodurch sich günstige Gleitverhältnisse ergeben. According to a further preferred embodiment, the slope of the inclined surfaces in the form of an involute, resulting in favorable sliding conditions.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Piezo-Element als Ringelement ausgebildet, welches stirnseitig an der in axialer Richtung zu verstellenden Nabenhälfte angeordnet ist und eine Axialkraft, verteilt über den Umfang, auf die Nabenhälfte ausübt. Damit wird eine Raum sparende Anordnung des Verstellelements erreicht. According to a further preferred embodiment, the piezoelectric element is designed as a ring element, which is arranged on the front side of the hub half to be adjusted in the axial direction and exerts an axial force distributed over the circumference of the hub half. For a space-saving arrangement of the adjustment is achieved.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Piezo-Ringelement auf seiner der Nabenhälfte abgewandten Seite gegenüber dem Gehäuse abgestützt, vorzugsweise durch einen Sicherungsring, der in eine Nut im Gehäuse eingreift. Auch hieraus ergeben sich deutliche Bauraumvorteile. According to a further preferred embodiment, the piezo ring element is supported on its side facing away from the hub half opposite the housing, preferably by a securing ring which engages in a groove in the housing. This also results in significant space advantages.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Nabenhälften geteilt und weisen jeweils einen Innen- und einen Außenring auf. Vorzugsweise ist zwischen dem Innen- und der Außenring ein Zwischenring in Form einer elastomeren Schicht angeordnet. Damit wird der Vorteil erreicht, dass von außen über das Lenkgestänge auf die Spindel respektive das Keilwellenprofil übertragene Stöße gedämpft werden. Innen- und Außenring sind somit bezüglich einer Schwingungsbeanspruchung entkoppelt. According to a further preferred embodiment, the hub halves are split and each have an inner and an outer ring. Preferably, an intermediate ring in the form of an elastomeric layer is disposed between the inner and the outer ring. This achieves the advantage that shocks transmitted from the outside via the steering linkage to the spindle or the splined shaft profile are attenuated. Inner and outer ring are thus decoupled with respect to a vibration stress.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Hinterachslenkung für ein Kraftfahrzeug mit einem Aktuator nach den zuvor genannten Ausführungsformen. The invention further relates to a rear axle steering system for a motor vehicle having an actuator according to the aforementioned embodiments.

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 Spindel und Verdrehsicherung durch ein Keilwellenprofil, 1 an actuator with spindle and anti-twist protection by means of a splined shaft profile,

2a einen geteilten Nabenring mit erster und zweiter Nabenhälfte (unverspannt), 2a a split hub ring with first and second hub half (unclamped),

2b eine Draufsicht auf den geteilten Nabenring mit Sägezahnprofilen, 2 B a top view of the split hub ring with sawtooth profiles,

3a den geteilten Nabenring in verspannter Position, 3a split hub ring in tensioned position,

3b eine Draufsicht auf den Nabenring gem. 3a, 3b a plan view of the hub ring gem. 3a .

4 die erste Nabenhälfte mit Sägezahnprofil, 4 the first half of the hubs with sawtooth profile,

5a einen Außenring der ersten Nabenhälfte, 5a an outer ring of the first hub half,

5b eine Einzelheit E aus 5a und 5b a detail E out 5a and

5c den Außenring in einer weiteren 3-D-Darstellung. 5c the outer ring in another 3-D representation.

1 zeigt einen teilweise dargestellten Aktuator 1 für eine Hinterachslenkung mit einem Gehäuse 2 sowie einer Spindel 3, welche Teil eines nicht dargestellten Spindelantriebes, auch Gewindetrieb genannt, ist. Bezüglich des Aufbaus und der Funktion eines Aktuators wird auf die eingangs genannte DE 10 2014 206 934 A1 der Anmelderin verwiesen, welche voll umfänglich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird. Die Spindel 3, welche einen Gewindeabschnitt 3a aufweist und durch eine nicht dargestellte drehbare Spindelmutter antreibbar ist, ist in Axialrichtung verschiebbar und weist daher eine Verdrehsicherung auf, welche als Keilwellenprofil 4 ausgebildet ist, damit beim Verdrehen der Spindelmutter die Spindel sich nicht um ihre Längsachse verdrehen kann. Im Gehäuse 2 ist in einer entsprechenden Bohrung ein Schublager 5 eingesetzt, welches als geteilter Nabenring 5 ausgebildet ist und ein Keilnabenprofil 6 zur Aufnahme des Keilwellenprofils 4 aufweist. Die Spindel 3 ist somit gegen Verdrehen gegenüber dem Gehäuse 2 gesichert. Auf der Vorderseite des geteilten Nabenringes 5 ist ein Piezo-Ringelement P angeordnet, welches einerseits gehäuseseitig, z. B. durch einen Sicherungsring (ohne Bezugszahl) abgestützt ist und andererseits an der Stirnseite des geteilten Nabenringes 5 anliegt. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung übt das Piezo-Ringelement P eine Axialkraft auf den geteilten Nabenring 5 aus. 1 shows a partially illustrated actuator 1 for a rear axle steering with a housing 2 and a spindle 3 , which is part of a spindle drive, not shown, also called screw, is. With regard to the structure and the function of an actuator is referred to the above DE 10 2014 206 934 A1 the applicant, which is fully incorporated into the disclosure of the present application. The spindle 3 which is a threaded section 3a and can be driven by a rotatable spindle nut, not shown, is displaceable in the axial direction and therefore has an anti-rotation, which as a splined shaft profile 4 is formed so that when turning the spindle nut, the spindle can not rotate about its longitudinal axis. In the case 2 is a thrust bearing in a corresponding hole 5 used as a split hub ring 5 is formed and a splined profile 6 for receiving the splined shaft profile 4 having. The spindle 3 is thus against twisting relative to the housing 2 secured. On the front of the split hub ring 5 a piezo-ring element P is arranged, which on the one hand housing side, z. B. by a circlip (not numbered) is supported and on the other hand on the front side of the split hub ring 5 is applied. When an electrical voltage is applied, the piezo ring element P exerts an axial force on the divided hub ring 5 out.

Das aus dem Gehäuse 2 herausragende Ende der Spindel 3 ist – was nicht dargestellt ist – mit einem Lenkgestänge zur Anlenkung an einen Radträger eines Hinterrades eines Kraftfahrzeugs verbunden. Das Schublager 5 kann auf einer oder auf beiden Seiten des Aktuators 1 angeordnet sein, je nachdem, ob ein auf ein Rad wirkender Einzelsteller oder ein zweiseitig auf beide Räder einer Achse gleichzeitig wirkender Steller zum Einsatz kommt. That from the case 2 outstanding end of the spindle 3 is - which is not shown - connected to a steering linkage for articulation to a wheel of a rear wheel of a motor vehicle. The thrust bearing 5 can be on one or both sides of the actuator 1 be arranged, depending on whether an acting on a wheel individual actuator or a two-sided on both wheels of an axle simultaneously acting actuator is used.

2a bis 3b zeigen das als geteilten Nabenring 5 ausgebildete Schublager 5 als Einzelteil in unterschiedlichen Darstellungen. Der geteilte Nabenring 5 weist eine erste, in Axialrichtung vordere Nabenhälfte 7 und eine zweite, in Axialrichtung hintere Nabenhälfte 8 auf. 2a to 3b show this as a split hub ring 5 trained thrust bearings 5 as a single item in different presentations. The split hub ring 5 has a first, axially front hub half 7 and a second, axially rear hub half 8th on.

2a zeigt den geteilten Nabenring 5 in einer perspektivischen Darstellung, aus welcher ein Keilnabenprofil 6a für die vordere Nabenhälfte 7 und ein Keilnabenprofil 6b für die hintere Nabenhälfte 8 erkennbar sind. Die vordere Nabenhälfte 7 und die hintere Nabenhälfte 8 weisen im Bereich ihrer Teilfuge ein erstes Sägezahnprofil 9 und ein zweites Sägezahnprofil 10 auf, welche ineinander greifen. Die vordere Nabenhälfte 7 ist geteilt und weist einen äußeren Ring 7a, auch Außenring 7a genannt, und einen inneren Ring 7b, auch Innenring 7b genannt, mit dem Keilnabenprofil 6a auf. Zwischen dem Außenring 7a und dem Innenring 7b ist ein Zwischenring 11, ausgebildet als eine ringförmige Schicht aus einem Elastomer, angeordnet, welche als Feder-Dämpfungs-Element dient. Die hintere Nabenhälfte 8 ist – was in der Zeichnung nicht erkennbar ist – in analoger Weise ebenfalls in einen Innen- und einen Außenring mit Zwischenring geteilt. 2a shows the split hub ring 5 in a perspective view, from which a splined hub profile 6a for the front hub half 7 and a splined hub profile 6b for the rear hub half 8th are recognizable. The front hub half 7 and the rear hub half 8th have in the region of their parting line a first sawtooth profile 9 and a second sawtooth profile 10 on which mesh. The front hub half 7 is divided and has an outer ring 7a , also outer ring 7a called, and an inner ring 7b , also inner ring 7b called, with the spline profile 6a on. Between the outer ring 7a and the inner ring 7b is an intermediate ring 11 formed as an annular layer of an elastomer, which serves as a spring-damping element. The rear hub half 8th is - which is not recognizable in the drawing - also divided into an inner and an outer ring with intermediate ring in an analogous manner.

2b zeigt in einer Draufsicht auf den Umfang des geteilten Nabenringes 5 mit der Achse a die ineinandergreifenden Sägezahnprofile 9, 10. Die Sägezahnprofile 9, 10 weisen jeweils kurze, vorwiegend in axialer Richtung a verlaufende, steile Flanken 9a, 10a sowie vorwiegend in Umfangsrichtung verlaufende, lange oder flache Flanken 9b, 10b auf. Die Darstellung gemäß 2a und 2b zeigt den geteilten Nabenring 5 in einer so genannten Design- oder Ausgangslage, in welcher zwischen den langen Flanken 9b, 10b ein Axialspalt s belassen ist. Dieser Axialspalt s ermöglicht eine relative Axialverschiebung beider Nabenhälften 7, 8 gegeneinander, d. h. bis zum Anschlag, so dass die Nabenhälften nicht weiter aufeinander zubewegt werden können. 2 B shows in a plan view of the circumference of the split hub ring 5 with the axis a the interlocking sawtooth profiles 9 . 10 , The sawtooth profiles 9 . 10 each have short, predominantly in the axial direction a running, steep flanks 9a . 10a as well as predominantly circumferentially extending, long or shallow flanks 9b . 10b on. The representation according to 2a and 2 B shows the split hub ring 5 in a so-called design or starting position, in which between the long flanks 9b . 10b an axial gap s is left. This axial gap s allows a relative axial displacement of both hub halves 7 . 8th against each other, that is to the stop, so that the hub halves can not be moved towards each other.

3a und 3b zeigen den geteilten Nabenring 5 mit spaltlos aneinander liegenden Sägezahnprofilen 9, 10. In der Draufsicht gemäß 3b ist die Steigung der kurzen oder steilen Sägezahnflanken 9a, 10a als spitzer Winkel zur Achse a des Nabenringes 5 erkennbar. Die Größe des Steigungswinkels ist maßgebend für das Übersetzungsverhältnis zwischen einem Axialweg und einem Weg in Umfangsrichtung bei einer gegenseitigen Verschiebung der beiden Nabenhälften 7, 8. Die Flächen der Flanken 9a, 9b 10a, 10b weisen vorzugsweise die Form von Evolventen auf. 3a and 3b show the split hub ring 5 with gapless contiguous sawtooth profiles 9 . 10 , In the plan view according to 3b is the slope of short or steep sawtooth edges 9a . 10a as an acute angle to the axis a of the hub ring 5 recognizable. The size of the pitch angle is decisive for the transmission ratio between an axial path and a path in the circumferential direction in a mutual displacement of the two hub halves 7 . 8th , The surfaces of the flanks 9a . 9b 10a . 10b preferably have the shape of involutes.

4 zeigt die erste oder vordere Nabenhälfte 7 als Einzelteil in perspektivischer Darstellung mit Blick auf das Sägezahnprofil 9, welches Teil des äußeren Ringes 7a ist. Der Innenring 7b, welcher das Keilnabenprofil 6a aufweist, ist durch den elastischen Zwischenring 11 vom Außenring 7a entkoppelt. 4 shows the first or front hub half 7 as an individual part in perspective view of the sawtooth profile 9 which part of the outer ring 7a is. The inner ring 7b which the wedge hub profile 6a is through the elastic intermediate ring 11 from the outer ring 7a decoupled.

5a, 5b und 5c zeigen den Außenring 7a mit Sägezahnprofil 9 in verschiedenen perspektivischen Darstellungen, wobei 5b eine Einzelheit E aus 5a zeigt. 5b zeigt in vergrößerter Darstellung die kurze, steile Flanke 9a des Sägezahnprofils 9. Die Kanten zwischen den langen Flanken 9b und der kurzen Flanke 9a sind gebrochen und erscheinen als Fasen 9c. 5a . 5b and 5c show the outer ring 7a with sawtooth profile 9 in various perspective views, wherein 5b a detail E out 5a shows. 5b shows an enlarged view of the short, steep flank 9a of the sawtooth profile 9 , The edges between the long flanks 9b and the short flank 9a are broken and appear as chamfers 9c ,

5c zeigt den Außenring 7a mit einer kurzen Flanke 9a und der Rotationsachse a. Die Vorderkante und die Hinterkante der kurzen Flanke 9a sind durch einen ersten Radius r1 und einen zweiten Radius r2 mit der Achse a verbunden. Dabei bilden die beiden Radien r1, r2 einen räumlichen Winkel α, welcher die Relation zwischen einer Verschiebung in axialer und in tangentialer Richtung veranschaulicht. 5c shows the outer ring 7a with a short flank 9a and the rotation axis a. The leading edge and the trailing edge of the short flank 9a are connected by a first radius r1 and a second radius r2 with the axis a. The two radii r1, r2 form a spatial angle α, which illustrates the relation between a displacement in the axial and in the tangential direction.

Die Funktion des geteilten Nabenringes 5 wird im Folgenden anhand der 1 und 2a bis 3b erläutert. Als Verdrehsicherung für die Spindel 3 wurde – wie oben ausgeführt – ein Keilwellenprofil 4 und ein Keilnabenprofil 6 gewählt, welches aus Fertigungsgründen ein Umfangsspiel zwischen den Flanken der Keilwelle und der Keilnabe aufweist. Ein solches Flankenspiel wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines geteilten Nabenringes 5 unterbunden, indem beide Nabenhälften, d. h. die vordere Nabenhälfte 7 und die hintere Nabenhälfte 8 in Umfangsrichtung relativ zueinander beweglich und verspannbar sind. Die Verspannung wird durch eine Axialbewegung der vorderen Nabenhälfte 7 bewirkt, indem das Piezo-Ringelement P (1) eine Axialkraft auf die vordere Nabenhälfte 7 ausübt. Dazu wird das Piezo-Ringelement P mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt, was zu einer Ausdehnung und einem Stellweg in axialer Richtung führt. Die vordere Nabenhälfte 7 führt unter dem Einfluss der Axialkraft eine Axialbewegung durch, welche aufgrund des Axialspaltes s (2a, 2b) möglich ist. Bei dieser Axialbewegung verdreht sich die vordere Nabenhälfte 7 gegenüber der hinteren, festgehaltenen Nabenhälfte 8 um einen vorgegebenen Betrag in Umfangsrichtung, was zur Folge hat, dass die Flanken des vorderen Keilnabenprofils 6a nicht mehr mit den Flanken des hinteren Keilnabenprofils 6b in einer Ebene liegen, vielmehr sind die Flanken in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt. Damit wird eine beidseitige Anlage der Flanken der Keilnabenprofile 6a, 6b und der Flanken des Keilwellenprofils 4 (1) erreicht. The function of the split hub ring 5 will be described below on the basis of 1 and 2a to 3b explained. As anti-twist device for the spindle 3 was - as stated above - a splined shaft profile 4 and a splined hub profile 6 selected, which has a circumferential clearance between the flanks of the spline shaft and the splined hub for manufacturing reasons. Such a backlash is the device of the invention in the form of a split hub ring 5 prevented by both hub halves, ie the front hub half 7 and the rear hub half 8th in the circumferential direction relative to each other are movable and clamped. The tension is caused by an axial movement of the front hub half 7 caused by the piezo ring element P ( 1 ) an axial force on the front hub half 7 exercises. For this purpose, the piezo ring element P is subjected to an electrical voltage, which leads to an expansion and a travel in the axial direction. The front hub half 7 performs an axial movement under the influence of the axial force, which due to the axial gap s ( 2a . 2 B ) is possible. During this axial movement, the front hub half rotates 7 opposite the rear, fixed hub half 8th by a predetermined amount in the circumferential direction, with the result that the flanks of the front splined hub profile 6a no longer with the flanks of the rear spline profile 6b lie in a plane, but the flanks are circumferentially offset from each other. This is a two-sided investment of the flanks of the spline profiles 6a . 6b and the flanks of the spline profile 4 ( 1 ) reached.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurden folgende Zahlenwerte erreicht: Bei einem Axialweg von 0,4 mm wird aufgrund der Steigung der kurzen Flanken 9a, 10a eine Verdrehung beider Nabenhälften 7, 8 von 0,135° erreicht. Der Winkel von 0,135° entspricht einem Bogenmaß im Bereich der Flanken der Keilnabenprofile 6a, 6b von 0,02 mm. Bei der Ausgangslage gemäß 2a, 2b liegen die Flanken der Keilnabenprofile 6a, 6b in einer Ebene, d. h. die vordere und die hintere Nabenhälfte 7, 8 sind nicht gegeneinander verspannt. Bei der verspannten Lage gemäß 3a, 3b, bei welcher kein Axialspalt mehr vorliegt, liegen die Flanken F1, F2 (3a) nicht mehr in einer Ebene, vielmehr sind sie in Umfangsrichtung, was aus der Zeichnung jedoch nicht erkennbar ist, gegeneinander versetzt. Dieser Versatz eliminiert das Flankenspiel. In a preferred embodiment, the following numerical values have been obtained: With an axial travel of 0.4 mm, the slope of the short flanks becomes 9a . 10a a rotation of both hub halves 7 . 8th reached from 0.135 °. The angle of 0.135 ° corresponds to a radian measure in the area of the flanks of the spline hub profiles 6a . 6b of 0.02 mm. In the starting position according to 2a . 2 B lie the flanks of the spline profiles 6a . 6b in one plane, ie the front and the rear hub half 7 . 8th are not braced against each other. In the strained position according to 3a . 3b , at which no longer has an axial gap, the flanks F1, F2 ( 3a ) no longer in a plane, but they are in the circumferential direction, which is not recognizable from the drawing, offset from each other. This offset eliminates the backlash.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Aktuator actuator
2 2: Gehäuse casing
3 3: Spindel spindle
3a 3a: Gewindeabschnitt threaded portion
4 4: Keilwellenprofil Spline
5 5: Schublager/Nabenring Thrust bearing / hub ring
6 6: Keilnabenprofil Spline
6a 6a: erstes Keilnabenprofil first splined hub profile
6b 6b: zweites Keilnabenprofil second spline profile
7 7: erste Nabenhälfte first hub half
7a 7a: Außenring outer ring
7b 7b: Innenring inner ring
8 8th: zweite Nabenhälfte second half of the hub
9 9: erstes Sägezahnprofil first sawtooth profile
9a 9a: kurze Flanke short flank
9b 9b: lange Flanke long flank
9c 9c: Fase chamfer
10 10: zweites Sägezahnprofil second sawtooth profile
10a 10a: kurze Flanke short flank
10b 10b: lange Flanke long flank
11 11: Zwischenring (Elastomer) Intermediate ring (elastomer)
a a: Achse axis
E e: Einzelheit detail
F1 F1: erste Flanke first flank
F2 F2: zweite Flanke second flank
r1 r1: erster Radius first radius
r2 r2: zweiter Radius second radius
s s: Axialspalt axial gap
P P: Piezo-Ringelement Piezo ring element
α α: räumlicher Winkel spatial angle

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102014206934 A1 [0002, 0026]
DE 102013107827 A1 [0003]

Claims

Actuator, in particular for a rear axle steering system of a motor vehicle, comprising an axially displaceable spindle ( 3 ) having a spindle drive, a housing ( 2 ) with at least one thrust bearing ( 5 ) for the spindle ( 3 ), where the spindle ( 3 ) at least one section with a splined shaft profile ( 4 ) and the thrust bearing ( 5 ) a bearing opening with a splined hub profile ( 6 ) for receiving the spline profile ( 4 ), characterized in that the thrust bearing ( 5 ) as a split hub ring ( 5 ) with a first hub half ( 7 ) and a second hub half ( 8th ) is formed, which - seen in the axial direction (a) - arranged one behind the other and in the circumferential direction against each other can be clamped.

Actuator according to claim 1, characterized in that the two hub halves ( 7 . 8th ) frontally arranged, interlocking sawtooth profiles ( 9 . 10 ) exhibit.

Actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the two hub halves ( 7 . 8th ) are mechanically clamped against each other.

Actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the two hub halves ( 7 . 8th ) are braced against each other via at least one piezoelectric element (P).

Actuator according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the sawtooth profiles ( 9 . 10 ) each first short flanks ( 9a . 10a ) and second long flanks ( 9b . 10b ), wherein the short flanks ( 9a . 10a ) mainly in the axial direction and the long edges ( 9b . 10b ) extend predominantly in the circumferential direction.

Actuator according to claim 5, characterized in that the short flanks ( 9a . 10a ) are formed as inclined surfaces.

Actuator according to claim 6, characterized in that the inclined surfaces have a pitch in the form of an involute.

Actuator according to one of claims 4 to 7, characterized in that the at least one piezoelectric element is designed as a piezo-ring element (P), which frontally in the axial direction of the first hub half ( 7 ) acts.

Actuator according to claim 8, characterized in that the piezo ring element (P) on its half of the hub ( 7 ) facing away from the housing ( 2 ) is supported.

Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the hub halves ( 7 . 8th ) each have an inner ring ( 7b ) with splined hub profile ( 6a . 6b ) and an outer ring ( 7a ) exhibit.

Actuator according to claim 11, characterized in that between the inner ring ( 7b ) and the outer ring ( 7a ) a spring-damping element ( 11 ) is arranged.

Rear axle steering for a motor vehicle with an actuator according to one of the preceding claims.