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Die Erfindung betrifft einen für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs geeigneten Linearaktor, welcher eine zwischen zwei relativ zueinander verschiebbaren Aktorteilen wirksame Verdrehsicherung aufweist.
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Aus der
DE 20 2010 000 631 U1 ist ein Linearaktor, nämlich Linear-Schrittmotor, mit einer Verdrehsicherung bekannt. Der Linear-Schrittmotor umfasst eine rotatorische Antriebseinheit sowie einen Bewegungsumformer zur Umformung der rotatorischen Bewegung in eine translatorische Bewegung.
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Die
DE 10 2013 216 880 A1 offenbart eine Linearbewegungsvorrichtung mit einem Spindeltrieb. In einem ortsfesten Gehäuse dieser Vorrichtung ist eine Gewindespindel drehbar gelagert, wodurch eine Hubstange aus dem Gehäuse je nach Betriebszustand unterschiedlich weit herausbewegt werden kann. Die Hubstange ist an einer Spindelmutter befestigt, die in Eingriff mit der Gewindespindel ist. Am Außenumfang der Spindelmutter sind zwei Gleitleisten befestigt, die als Verdrehsicherung in Nuten des Gehäuses verschiebbar geführt sind. Die Gleitleisten wirken mit Keilleisten zusammen, welche die Verstellung eines Radialspiels ermöglichen sollen.
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Eine Vorrichtung zur Höhenverstellung eines Fahrzeugaufbaus ist beispielsweise in der
DE 10 2014 215 420 A1 beschrieben. Die Vorrichtung umfasst ein Bewegungsgewinde, mit Hilfe dessen zwei Bauteile gegeneinander verlagerbar sind. Mit einem der Bauteile ist eine elektromotorisch drehangetriebene Spindel axial unverschieblich verbunden. Die zugehörige Spindelmutter ist drehfest und axial unverschieblich im zweiten Bauteil aufgenommen. Zumindest in einer möglichen Einstellposition der Bauteile ist ein das Bewegungsgewinde mechanisch überbrückender, schaltbarer Formschluss vorgesehen.
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Aus der
US 7,963,529 B2 ist ein Fahrwerksaktuator bekannt, welcher zwei rotatorische Antriebe aufweist, die mit einer Gewindespindel zusammenwirken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik insbesondere unter Komfort- und Verschleißaspekten weiterentwickelten, für die Verwendung im Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs geeigneten Linearaktor anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Linearaktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieser Linearaktor weist eine zwischen zwei relativ zueinander verschiebbaren Aktorteilen wirksame Verdrehsicherung auf, welche in Umfangsrichtung der Aktorteile mechanisch gedämpft ist. Prinzipiell ist jede Art von Antrieb für den Linearaktor geeignet. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um einen elektrischen Antrieb, wobei eine Rotation einer Komponente des elektrischen Antriebs in eine Linearbewegung zwischen den Aktorteilen umgesetzt wird. Hierfür ist besonders ein Gewindetrieb geeignet, bei dem es sich beispielsweise um ein einfaches Bewegungsgewinde oder um einen Wälzkörper aufweisenden Spindeltrieb, insbesondere Kugelgewindetrieb, handeln kann. In allen Fällen trägt die gedämpfte Verdrehsicherung maßgeblich dazu bei, Geräusche beim Umschalten zwischen verschiedenen Stellrichtungen zu minimieren. Zusätzlich ist durch die Dämpfung der Verdrehsicherung das Verschleißverhalten gegenüber herkömmlichen Aktoren verbessert.
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Die Dämpfung der Verdrehsicherung ist in bevorzugter Ausgestaltung derart ausgelegt, dass eine Vorspannung zwischen den Aktorteilen, was zwischen den Aktorteilen wirkende Torsionsbelastungen betrifft, gegeben ist. Im Übrigen kann die Dämpfung wahlweise entweder zusätzlich zur Vermeidung von Spiel in Umfangsrichtung auch eine gewünschte Dämpfungsrichtung bezüglich linearen Bewegungen zwischen den Aktorteilen entfalten oder derart gestaltet sein, dass in Verschieberichtung höchstens äußerst geringe Dämpfungskräfte zwischen den Aktorteilen wirken.
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Gemäß einer möglichen Ausgestaltung weist die Verdrehsicherung mindestens ein bolzenförmiges Verdrehsicherungselement auf. Das Verdrehsicherungselement ist beispielsweise durch Verschraubung oder durch Einpressen mit einem der Aktorteile fest verbunden. Zugleich wird das Verdrehsicherungselement beispielsweise in einer Nut des anderen Aktorteils geführt. Mit gleicher Wirkung können mehrere Verddrehsicherungselemente vorgesehen sein, welche insgesamt in beide Verdrehrichtungen wirksam sind und beispielsweise jeweils an einer Gehäuseflanken eines Aktorteils anschlagen.
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Unabhängig davon, ob ein einzelnes Verdrehsicherungselement in einer einzigen oder in beiden Drehrichtungen wirksam ist, ist das Verdrehsicherungselement in vorteilhafter Ausgestaltung aus einem starren, insbesondere zylindrischen Element und einem dieses starre Element umgebenden, dämpfenden Element zusammengesetzt. Mit Hilfe des dämpfenden Elementes ist auf besonders einfache Weise eine in Tangentialrichtung wirkende Vorspannung zwischen den Aktorteilen realisierbar. Zugleich wirkt sich das dämpfende Element günstig hinsichtlich der akustischen Eigenschaften des Linearaktors aus.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das dämpfende Element, welches beispielsweise als Elastomerhülse ausgebildet ist, von einer metallischen Hülse umgeben, welche die Nut oder sonstige Verschiebekontur im zweiten Aktorteil kontaktiert. Die metallische Hülse, welche beispielsweise als Blechhülse aus Stahl oder als Buntmetallhülse ausgebildet sein kann, trägt maßgeblich zu einem günstigen Verschleißverhalten und geringer Reibung des Linearaktors bei.
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Eine Mehrzahl an Verdrehsicherungselementen, welche vorzugsweise in der beschriebenen Art im Querschnitt sandwichartig aus Komponenten unterschiedlicher Nachgiebigkeit aufgebaut sind, kann an einem einzigen Ringelement der Verdrehsicherung befestigt sein. Die Verdrehsicherung weist damit die Grundform eines Sterns, zusammengesetzt aus einem Ringelement und mehreren separaten, vom Ringelement ausgehenden Verdrehsicherungselementen auf. Mit einer gleichförmigen Verteilung mehrerer, insbesondere drei, Verdrehsicherungselemente am Umfang des fest mit einem Aktorteil verbundenen Ringelementes kann auf einfache Weise die Erzeugung effektiver Radialkräfte, welche ansonsten durch die Verdrehsicherungsfunktion denkbar wäre, vermieden werden.
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Zusätzlich zu mehreren Verdrehsicherungselementen weist das Ringelement gemäß einer möglichen Weiterbildung mindestens eine zur formschlüssigen Verbindung mit einem der Aktorteile vorgesehene Anschlusskontur auf. Hierbei ist vorzugsweise jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Verdrehsicherungselementen eine Anschlusskontur, beispielsweise in Form einer Ausnehmung, des Ringelementes gebildet.
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Ein Spindeltrieb, welcher zur Relativverschiebung der Aktorteile vorgesehen ist, ist vorzugsweise elektrisch angetrieben. Hierbei ist beispielsweise die Spindelmutter des Spindeltriebs elektrisch direkt angetrieben. Ebenso sind Ausführungsformen realisierbar, in welchen entweder die Gewindespindel oder die Spindelmutter des Spindeltriebs über ein vorgeschaltetes Zusatzgetriebe, insbesondere Umschlingungsgetriebe, beispielsweise einen Riementrieb, angetrieben ist. Der Spindeltrieb ist vorzugsweise als Kugelgewindetrieb mit Kugelrückführung ausgebildet.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
- 1 einen Linearaktor in einer vereinfachten Schnittdarstellung,
- 2 ein Detail der Anordnung nach 1,
- 3 ein Verdrehsicherungselement des Linearaktors in perspektivischer Darstellung.
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Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneter Linearaktor ist zur Verwendung in einem Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und weist zwei Aktorteile 2, 3 auf, wobei ein erstes Aktorteil 3 mit einem Radträger und das zweite Aktorteil 2 mit einem Fahrzeugaufbau zu verbinden ist. Hinsichtlich der prinzipiellen Funktion des Linearaktors 1 wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen.
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Der Linearaktor 1 umfasst einen Spindeltrieb 4, nämlich Kugelgewindetrieb. Mit 5 ist eine Spindelmutter des Spindeltriebs 4, mit 6 die zugehörige Gewindespindel bezeichnet. Zwischen der Gewindespindel 6 und der Spindelmutter 5 rollen Kugeln als Wälzkörper ab. Die Spindelmutter 5 ist drehbar und axial unverschieblich im ersten Aktorteil 2 gelagert und mittels eines Elektromotors 7 angetrieben, wobei ein Zusatzgetriebe 8, vorzugsweise ein Riementrieb, dem Spindeltrieb 4 vorgeschaltet ist. Hierbei treibt ein nicht dargestellter Riemen, welcher durch eine fest mit der Motorwelle des Elektromotors 7 verbundene Riemenscheibe 9 angetrieben ist, die Spindelmutter an, wobei eine mit dem Riemen zusammenwirkende Verzahnung entweder direkt durch die Spindelmutter 5 oder durch ein fest mit der Spindelmutter 5 verbundenes Teil gebildet ist. Insgesamt umfasst der Linearaktor 1 damit eine Hintereinanderschaltung zweiter unterschiedlicher Getriebe 8, 4, nämlich des Zusatzgetriebes 8 in Form eines Umschlingungsgetriebes und des Spindeltriebs 4.
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Die Gewindespindel 6 ist relativ zum Aktorteil 2 verschiebbar und zugleich verdrehgesichert geführt und als Komponente des Aktorteils 3 fest mit den weiteren Komponenten des Aktorteils 3 verbunden. Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnete Verdrehsicherung ist gebildet durch ein Verdrehsicherungselement 11, welches dem zweiten Aktorteil 3 zuzurechnen ist, und einer Nut 12 im ersten Aktorteil 2.
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Die Verdrehsicherung 11 stellt eine in Umfangsrichtung spielfreie Kopplung zwischen den Aktorteilen 2, 3 sicher. Das Verdrehsicherungselement 11 ist mehrteilig aufgebaut und in eine Bohrung 13 des zweiten Aktorteils 3 eingesetzt. Hierbei ist ein starres zylindrisches Element 14, welches als kraftübertragende Hauptkomponente des Verdrehsicherungselementes 11 fungiert, in der Bohrung 13 gehalten. Wie aus 3 hervorgeht, sind insgesamt drei Bohrungen 13 zur Halterung jeweils eines bolzenförmigen Verdrehsicherungselementes 11 vorgesehen. Die Bohrungen 13 befinden sich hierbei in einem Ringelement 15, welches als Komponente des zweiten Aktorteils 3 ebenfalls der Verdrehsicherung 10 zuzurechnen ist.
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Jedes bolzenförmige Verdrehsicherungselement 11 ist gestuft gestaltet, wobei ein aus dem Ringelement 15 herausragender Abschnitt des Verdrehsicherungselement 11 im Vergleich zu dem im Ringelement 15 gehaltenen Abschnitt einen verringerten Durchmesser aufweist. Im Bereich des verringerten Durchmessers ist auf das Verdrehsicherungselement 11 ein dämpfendes Element 16, welches vorzugsweise aus einem Elastomermaterial gefertigt ist, aufgesteckt. Das dämpfende Element 16 wiederum ist umgeben von einer metallischen Hülse 17, die dem Verschleißschutz dient. Der Außendurchmesser der metallischen, in Axialrichtung geschlitzten Hülse 17 entspricht im dargestellten Ausführungsbeispiel dem Durchmesser des nicht verjüngten, in dem Ringelement 15 gehaltenen Abschnitts des Verdrehsicherungselementes 11. Zur formschlüssigen Verbindung des Ringelementes 15 mit dem übrigen Aktorteil 3 sind am Umfang des Ringelementes mehrere Anschlusskonturen 18 in Form von Aussparungen verteilt. Hierbei sind alternierend jeweils eine Anschlusskontur 18 und eine Bohrung 13 am Umfang des Ringelementes 15 angeordnet. Die gleichmäßige Verteilung der Verdrehsicherungselemente 11 am Umfang des Ringelementes 15 sorgt dafür, dass Torsionsbelastungen, welche zwischen der Gewindespindel 6 und dem ersten Aktorteil 2 wirken, nicht in Radialkräfte zwischen den Aktorteilen 2, 3 umgesetzt werden. Zusätzlich zur Verdrehsicherung 10 weist der Linearaktor 1 einen nicht dargestellten Arretierungsmechanismus auf, mit welchem in definierten Positionen der Aktorteile 2, 3 Axialkräfte zwischen den Aktorteilen 2, 3 unter Umgehung des Spindeltriebs 4 übertragbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Linearaktor
- 2
- Aktorteil
- 3
- Aktorteil
- 4
- Spindeltrieb
- 5
- Spindelmutter
- 6
- Gewindespindel
- 7
- Elektromotor
- 8
- Zusatzgetriebe
- 9
- Riemenscheibe
- 10
- Verdrehsicherung
- 11
- Verdrehsicherungselement
- 12
- Nut
- 13
- Bohrung
- 14
- starres zylindrisches Element
- 15
- Ringelement
- 16
- dämpfendes Element
- 17
- Hülse
- 18
- Anschlusskontur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202010000631 U1 [0002]
- DE 102013216880 A1 [0003]
- DE 102014215420 A1 [0004]
- DE 102013222648 A1 [0005]
- DE 102008021861 A1 [0005]
- US 7963529 B2 [0006]
