DE102017209140A1

DE102017209140A1 - Aktuator einer Hinterachslenkung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102017209140A1
Application number: DE102017209140.1A
Authority: DE
Inventors: Henning Schwenke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2018-12-06

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktuator einer Hinterachslenkung für Kraftfahrzeuge, umfassend ein mehrteiliges Gehäuse (2), einen eine Spindel (8a) und eine Spindelmutter (8b) aufweisenden Spindelantrieb (8), ein Wälzlager (7), über welches die Spindelmutter (8b) gegenüber dem Gehäuses (2) abgestützt und axial fixiert ist, sowie einen Elektromotor (3), über welchen die Spindelmutter (8b) in Drehrichtung antreibbar ist.
Es wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse (2) ein erstes Gehäuseteil (2a), in welchem das Wälzlager (7) angeordnet ist, ein zweites Gehäuseteil und ein drittes Gehäuseteil (2c) aufweist, wobei das dritte Gehäuseteil (2c) im Wesentlichen als Platte (2c) ausgebildet und zwischen dem ersten Gehäuseteil (2a) und dem zweiten Gehäuseteil angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator einer Hinterachslenkung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Durch die DE 10 2015 206 455 A1 wurde ein Aktuator für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges bekannt, welcher als zweiseitig oder einseitig wirkender Stellmotor (so genannter Zentral- oder Dualsteller) ausgebildet ist. Der Aktuator weist ein dreiteiliges Gehäuse auf, welches zwei äußere und ein mittleres Gehäuseteil umfasst, welches zwischen den beiden äußeren Gehäuseteilen eingespannt ist. Das mittlere Gehäuseteil nimmt zwei Wälzlager auf, über welche eine Spindelmutter eines Spindelantriebs drehbar gelagert und gegenüber dem mittleren Gehäuseteil axial fixiert ist. Das mittlere Gehäuseteil nimmt ferner einen Riementrieb auf, welcher die Antriebsleistung eines Elektromotors auf die Spindelmutter überträgt. Der Elektromotor ist außerhalb des mittleren Gehäuseteils angeordnet und an das mittlere Gehäuseteil angeflanscht.
Bekannt sind auch zweiteilige Aktuatorgehäuse, bei welchen die Spindelmutter lediglich mit einem Wälzlager, vorzugsweise mit einem Vierpunktlager gegenüber dem Gehäuse abgestützt ist. In diesem Fall ist das einzige Wälzlager in einem ersten äußeren Gehäuseteil angeordnet und axial gegenüber diesem Gehäuseteil fixiert, z. B. durch einen Sicherungsring. Das zweite äußere Gehäuseteil ist mit dem ersten äußeren Gehäuseteil dicht verbunden, vorzugsweise verschraubt. Ein mittleres Gehäuseteil ist bei dieser Ausführung nicht vorgesehen. Probleme können sich bei der axialen Fixierung des Wälzlagers, insbesondere des Außenringes des Wälzlagers im äußeren Gehäuseteil ergeben, beispielsweise wenn der Außenring verstemmt oder durch das Gehäusematerial verrollt, d. h. durch eine sogenannte Verrollung des Gehäusematerials fixiert wird. In diesem Falle ist ein Gehäusematerial mit einer hohen Duktilität erforderlich, was eine Einschränkung bei der Materialauswahl bedeutet.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Lagerung der Spindelmutter und die Ausbildung des Gehäuses zu verbessern.
Die Erfindung umfasst die Merkmale des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Gehäuse dreiteilig ausgebildet ist, wobei ein mittleres Gehäuseteil, welches im Wesentlichen als Platte ausgebildet ist, zwischen zwei äußeren Gehäuseteilen angeordnet und eingespannt ist. Die Platte übt dabei zwei Funktionen aus, nämlich einerseits die Funktion eines Lagerschildes für das Wälzlager und andererseits die Funktion eines Motorschildes für die Befestigung des Elektromotors, welcher die Spindelmutter antreibt. Die Gehäuseteile werden ebenfalls vereinfacht, da diese kleiner und dadurch mit weniger Materialeinsatz herstellbar sind. Das ist darin begründet, dass zumindest ein Gehäuseteil ansonsten eine Erweiterung in Form eines Lagerschildes für den Motor aufweisen muss. Die axiale Fixierung des Wälzlagers im ersten Gehäuseteil kann zudem gleichzeitig mit der Montage des mittleren Gehäuseteils erfolgen. Somit kann beispielsweise ein Verrollen (plastische Verformung des Gehäusematerials) oder ein Sicherungsring zur axialen Fixierung nach dem Stand der Technik entfallen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist das Lagerschild eine erste Bohrung auf, welche dem Außendurchmesser des Wälzlagers entspricht, sowie vorzugsweise eine zweite koaxiale Bohrung mit einem geringeren Durchmesser, wodurch ein Absatz zwischen den beiden unterschiedlichen Bohrungen in Form eines axialen Anschlages gebildet wird. Letzterer liegt am Außenring des Wälzlagers an und bewirkt somit eine Anpressung des Außenringes an einen gehäuseseitigen Anschlag, so dass das Wälzlager gegenüber dem Gehäuse fixiert ist. Vorzugsweise ist dabei der Außenring des Wälzlagers teilweise in der größeren der beiden Bohrungen des Lagerschilds aufgenommen, so dass das Lagerschild durch die größere Bohrung gegenüber dem Wälzlager zentriert wird. Die größere Bohrung wirkt somit auch als Zentrierbohrung.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der als Motorschild wirkende Teil der Platte als Befestigungsflansch und Träger für den Elektromotor ausgebildet, d. h. der Elektromotor wird an den Motorschild angeflanscht oder mit anderen Worten angeschraubt. Auf der anderen Seite des Motorschilds, d. h. der dem Elektromotor abgewandten Seite wird das zweite, äußere Gehäuseteil angeflanscht. Es nimmt unter anderem den Zugmittel- oder Zahnradtrieb zwischen der Antriebswelle des Elektromotors und der Spindelmutter auf.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Platte, d. h. das mittlere Gehäuseteil unmittelbar mit dem ersten, das Wälzlager aufnehmenden Gehäuseteil verschraubt werden, so dass eine exakte Einspannung des Außenringes des Wälzlagers erreicht wird. Andererseits ist es auch möglich, sämtliche drei Gehäuseteile gleichzeitig mittels Befestigungsbolzen miteinander zu verschrauben und zu verspannen.
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 eine Gesamtansicht eines Aktuators einer Hinterachslenkung mit drei Gehäuseteilen und einem Elektromotor,
2 einen Teilschnitt durch zwei Gehäuseteile mit Lagerung einer Spindelmutter und
3 eine Explosionsdarstellung von Einzelteilen des Aktuators.

1 zeigt eine Gesamtansicht eines Aktuators 1, welcher vorzugsweise für die Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges einsetzbar ist. Der Aktuator 1 weist ein dreiteiliges Gehäuse 2 mit einem ersten, fahrzeugseitigen Gehäuseteil 2a, einem zweiten, radseitigen Gehäuseteil 2b sowie einem dritten, mittleren Gehäuseteil 2c auf, welches als Platte 2c ausgebildet und zwischen den beiden äußeren Gehäuseteilen 2a, 2b eingespannt ist. An dem mittleren, plattenförmigen Gehäuseteil 2c ist ein Elektromotor 3 befestigt, welcher als Antriebsmotor für den Aktuator 1 dient. Aus dem radseitigen Gehäuseteil 2b ragt ein in Richtung einer Längsachse a verschiebbares Stellglied 4 heraus, welches auf nicht dargestellte Weise über ein Lenkgestänge mit dem Radträger eines Hinterrades des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Das erste Gehäuseteil 2a weist eine Befestigungsöffnung 5 auf, über welche der Aktuator 1 gelenkig mit der Fahrzeugkarosserie bzw. einem Achsträger verbunden werden kann.
2 zeigt das erste, fahrzeugseitige Gehäuseteil 2a mit dem mittleren, plattenförmigen Gehäuseteil 2c im Schnitt. Das Gehäuse 2a weist eine Lagerbohrung 6 mit einem axialen Anschlag 6a zur Aufnahme eines Wälzlagers 7 auf. Innerhalb der Gehäuseteile 2a, 2b ist ein teilweise dargestellter Spindelantrieb 8 angeordnet, welcher eine Spindel 8a und eine Spindelmutter 8b umfasst, welche über das Wälzlager 7 gegenüber dem Gehäuseteil 2a abgestützt ist. Das plattenförmige Gehäuseteil 2c dient einerseits als Lagerschild, indem es das Wälzlager 7 in axialer Richtung fixiert, und andererseits als Motorschild, indem es als Träger oder Befestigungsflansch für den Elektromotor 3 dient. Der Elektromotor 3, welcher mit seiner Antriebswelle 3a durch das plattenförmige Gehäuseteil 2c hindurchragt, treibt über einen nicht dargestellten Zugmittel- oder Zahnradtrieb die Spindelmutter 8b in Drehrichtung an, wodurch eine Linearbewegung entlang der Spindel- oder Längsachse a erfolgt.
3 zeigt das erste, fahrzeugseitige Gehäuseteil 2a, das Wälzlager 7 mit einem Außenring 7a, das plattenförmige, mittlere Gehäuseteil 2 sowie den Elektromotor 3 als Einzelteile in Explosionsdarstellung. Das erste Gehäuseteil 2a weist, wie erwähnt, die Lagerbohrung 6 und den als Planfläche ausgebildeten axialen Anschlag 6a auf, wobei der Durchmesser der Bohrung 6 dem Außendurchmesser des Wälzlagers 7 bzw. des Außenringes 7a entspricht. Das plattenförmige Gehäuseteil 2c, im Folgenden auch als Lager- und Motorschild 2c bezeichnet, weist koaxial zur Längs- und Spindelachse a eine erste Bohrung B1 mit einem Durchmesser D und eine zweite Bohrung B2 mit einem verminderten Durchmesser d auf, so dass zwischen beiden Bohrungen B1, B2 ein axialer Anschlag A gebildet wird. Der Durchmesser D entspricht dem Außendurchmesser des Wälzlagers 7, so dass - nach dem Fügen der Teile (vgl. 2) - ein Teil des Außenringes 7a des Wälzlagers 7 in der ersten Bohrung B1 aufgenommen ist. Die erste Bohrung B1 wirkt somit auch als Zentrierbohrung beim Fügen des Lager- und Motorschildes 2c. Im Bereich des Elektromotors 3, der eine Motorachse b aufweist, ist im Lager- und Motorschild 2 c eine dritte Bohrung B3 angeordnet, welche für den Durchtritt der Motorwelle mit dem Antriebsritzel ausgespart ist. Der Elektromotor 3 wird am Lager- und Motorschild 2c befestigt. Das mittlere Gehäuseteil 2c kann durch Befestigungsschrauben 9 direkt mit dem fahrzeugseitigen, ersten Gehäuseteil 2a verspannt werden, wodurch das Wälzlager 7 axial im Gehäuse 2a fixiert ist. Das Wälzlager 7 ist vorzugsweise als Vierpunktlager ausgebildet und damit in der Lage, sowohl Axialkräfte als auch Biegemomente aufzunehmen. Insofern kann auf ein weiteres Wälzlager verzichtet werden.
Bezugszeichenliste

1: Aktuator
2: Gehäuse
2a: erstes, äußeres Gehäuseteil,
2b: zweites, äußeres Gehäuseteil,
2b: drittes, mittleres Gehäuseteil,
3: Elektromotor
4: Stellglied
5: Befestigungsöffnung
6: Lagerbohrung
6a: Gehäuseanschlag
7: Wälzlager
7a: Außenring
8: Spindelantrieb
8a: Spindel
8b: Spindelmutter
9: Befestigungsschraube
a: Spindelachse
A: axialer Anschlag
b: Motorachse
B1: erste Bohrung
B2: zweite Bohrung
B3: dritte Bohrung
d: Durchmesser zweite Bohrung
D: Durchmesser erste Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015206455 A1 [0002]

Claims

Aktuator einer Hinterachslenkung für Kraftfahrzeuge, umfassend ein mehrteiliges Gehäuse (2), einen eine Spindel (8a) und eine Spindelmutter (8b) aufweisenden Spindelantrieb (8), ein Wälzlager (7), über welches die Spindelmutter (8b) gegenüber dem Gehäuses (2) abgestützt und axial fixiert ist, sowie einen Elektromotor (3), über welchen die Spindelmutter (8b) in Drehrichtung antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) ein erstes Gehäuseteil (2a), in welchem das Wälzlager (7) angeordnet ist, ein zweites Gehäuseteil (2b) und ein drittes Gehäuseteil (2c) aufweist, wobei das dritte Gehäuseteil (2c) im Wesentlichen als Platte (2c) ausgebildet und zwischen dem ersten Gehäuseteil (2a) und dem zweiten Gehäuseteil (2b) angeordnet ist.
Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (2c) einen Lagerschild für das Wälzlager (7) und einen Motorschild für den Elektromotor (3) bildet.
Aktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild der Platte (2c) eine erste Bohrung (B1) mit einem Durchmesser (D) aufweist, welcher dem Außendurchmesser des Wälzlagers (7) entspricht.
Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerschild der Platte (2c) eine zweite Bohrung (B2) mit einem Durchmesser d aufweist, der kleiner als der Durchmesser (D) der ersten Bohrung (B1) ist und mit dieser einen axialen Anschlag (A) für das Wälzlager (7) bildet.
Aktuator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (7) einen Außenring (7a) aufweist, der teilweise in der ersten Bohrung (B1) aufgenommen ist.
Aktuator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Anschlag (A) stirnseitig am Außenring (7a) des Wälzlagers (7) anliegt.
Aktuator nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorschild der Platte (2c) eine dritte Bohrung (B3) aufweist und als Befestigungsflansch für den Elektromotor (3) ausgebildet ist.
Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (2c) unmittelbar mit dem ersten Gehäuseteil (2a) verschraubt ist.