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Die Erfindung betrifft einen Spindelantrieb sowie einen Aktuator nach den unabhängigen Patentansprüchen.
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Die ältere Anmeldung
DE 10 2017 221 512 A1 ist ein Spindelantrieb und ein Aktuator mit einem solchen Spindelantrieb bekannt, wobei der Spindelantrieb eine Spindel mit Spindelgewinde sowie eine Mutter mit Muttergewinde aufweist, welches mit dem Spindelgewinde in Eingriff steht. Die Spindelmutter ist in Drehrichtung antreibbar und in einem Aktuatorgehäuse ortsfest gelagert, während die Spindel axial verschiebbar ist und als Stellglied des Aktuators wirkt. Das Spindel- und Muttergewinde ist als Bewegungsgewinde, vorzugsweise als Trapezgewinde ausgebildet und wird durch einen Schmierstoff, welcher innerhalb der Spindelmutter deponierbar ist, geschmiert. Insbesondere bei Verwendung des Spindelantriebes in einem Aktuator, welcher ein geschlossenes Gehäuse aufweist, ist es wichtig, dass der Schmierstoff innerhalb der Spindelmutter, d. h. im Bereich des Muttergewindes verbleibt und nicht infolge der ständigen Axialbewegung der Spindel nach außen austritt. Hierfür ist ein Abstreifelement vorgesehen, welches in einer Ringnut der Spindelmutter angeordnet ist und mit seiner radial einwärts weisenden Dichtlippe auf den Grund des Spindelgewindes abdichtet. Die Dichtlippe befindet sich in Eingriff mit dem Spindelgewinde, so dass ein Abstreifeffekt für den Schmierstoff und eine Dichtwirkung erzielt werden. Der Nutgrund ist parallel zur Spindelachse ausgebildet und das Abstreifelement sitzt mit einem Presssitz in diesem Nutgrund.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, dass die Lebensdauer des Abstreif- und Dichtelements eines Spindelantriebes verbessert wird.
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Die Erfindung umfasst die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein Spindelantrieb für einen Aktuator einer steer-by-wire-Lenkung, vorzugsweise einer Hinterachslenkung, umfasst eine ein Spindelgewinde aufweisende Spindel und eine ein Muttergewinde aufweisende Spindelmutter, wobei das Spindelgewinde und das Muttergewinde als Bewegungsgewinde, vorzugsweise mit selbsthemmendem Trapezgewinde, ausgebildet sind. Die in Drehrichtung antreibbare Spindelmutter ist ortsfest gelagert und weist an ihren Enden jeweils eine Stirnseite auf. Mit der axial gegenüber der Spindelmutter bzw. dem Aktuator verschiebbaren oder mit anderen Worten axial verlagerbaren Spindel steht die Spindelmutter über das Bewegungsgewinde in Eingriff, wobei zwischen der Spindelmutter und dem Spindelgewinde mindestens ein Abstreifelement angeordnet ist, um Schmierstoff, z.B. ein Schmierfett, welches für die gesamten Lebensdauer des Spindelantrieb während der Montage in den Aktuator eingebracht wird, innerhalb der Spindelmutter für die Schmierung des Bewegungsgewindes bereitzustellen. Bei einem Spindelantrieb für einen, vorzugsweise elektromotorisch betriebenen, Aktuator der steer-by-wire-Lenkung ist vorgesehen, dass im Bereich der Stirnseiten der Spindelmutter jeweils eine Ringnut zur Aufnahme und Fixierung eines Abstreifelements angeordnet ist. Die Ringnut ist, vorzugsweise durch Span gebende Bearbeitung, als umlaufende Vertiefung in die Spindelmutter eingearbeitet. Das Abstreifelement ist nach dem Einsetzen in der Ringnut fixiert, d. h. es sind keine weiteren Fixiermittel, z. B. ein Stützring oder ein Dichtungsgehäuse erforderlich.
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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung weist der Nutgrund zumindest eine umlaufende Ausnehmung auf, die dem Abstreifelement bei Ausdehnung als Ausweichraum zur Verfügung steht. Die umlaufende Ringnut ist ausgehend vom Nutgrund nach radial auswärts in die Spindelmutter eingearbeitet. Sie wird bevorzugt spanend oder mittels elektrochemischer Metallbearbeitung oder weiteren bekannten Verfahren erzeugt. Auch kann bei einer Spindelmutter hergestellt als Gussbauteil die Ausnehmung bereits in dem Gussbauteil berücksichtigt worden sein, so dass eine spanende Einarbeitung entfallen kann.
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Im Betrieb des vorgenannten Aktuators kommt es zur Erwärmung bedingt durch Reibung und/oder äußere Einflüsse. Dadurch dehnt sich auch das Abstreifelement aus. Dieses dehnt sich in der Regel aufgrund der verwendeten Werkstoffe (z.B. Gummi oder Elastomere) stärker aus als die z.B. aus Stahl gefertigte Spindelmutter. Die Ausnehmung hebt die radiale zylindrische Begrenzung durch den Nutgrund zumindest teilweise auf und ermöglicht dem Abstreifelement einen Freiraum. Der vorzugsweise in radial auswärts weisender Richtung verlaufende Freiraum ermöglicht das Ausdehnen des Abstreifelements nach radial außen in diesen Freiraum. In vorteilhafter Weise muss sich das Abstreifelement nicht, wie sonst üblich, nach radial einwärts ausdehnen. Dies hat nämlich einen erhöhten Verschleiß zur Folge, weil die Dichtlippe bei der Ausdehnung stark an das Spindelgewinde gedrückt wird. Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme wird der Verschleiß wirkungsvoll minimiert.
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Bevorzugt weist die Ringnut einen im Wesentlichen rechteck- oder U-förmigen Querschnitt auf, welcher durch einen umlaufenden zylindrischen Nutgrund sowie eine erste und eine zweite Nutflanke gebildet wird. Die beiden Nutflanken sind planparallel zueinander angeordnet und bilden jeweils das axiale Ende der Nut. Dabei verlaufen die Nutflanken im Wesentlichen senkrecht zum Nutgrund. Eine derartige Nutgeometrie ist kostengünstig, z.B. Span gebend durch Drehen oder Fräsen herstellbar. Das als Abstreifring ausgebildete Abstreifelement weist einen Grundkörper mit einem rechteck-förmigen Querschnitt auf, welcher an den rechteck-förmigen Querschnitt der Ringnut angepasst ist.
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Die Ausnehmung erstreckt sich bevorzugt axial beabstandet jeweils ausgehend von den Nutflanken. Des Weiteren erstreckt sich die Ausnehmung ausgehend vom Nutgrund nach radial auswärts. Mit anderen Worten verbleibt ausgehend von den Nutflanken jeweils ein zylindrischer Randbereich als Teil des aus dem Stand der Technik bekannten durchgehenden Nutgrundes. Diese zylindrischen Randbereiche des Nutgrundes dienen als ausreichender Stützbereich für die Schultern des Abstreifringes. Die sichere Halterung des Abstreifelements in der Ringnut wird damit gewährleistet und in vorteilhafter Weise um die Ausnehmung für die ggfs. notwendige Ausdehnung ergänzt.
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Der Abstreifring bildet mit Nutflanken und den zylindrischen Randbereichen des Nutgrundes Kontakt- oder Anlageflächen, nämlich in radialer Richtung einen zylindrischen Sitz auf den verbleibenden Teilen des Nutgrunds und in axialer Richtung zwei planparallele Anlageflächen an den beiden Nutflanken. Damit ist eine hinreichende Fixierung des Abstreifringes in der Ringnut ohne weitere Stütz- oder Befestigungsmittel sichergestellt. Insbesondere wird durch die als Reibflächen wirkenden Kontaktflächen auch ein Verdrehen des Abstreifringes in der Ringnut verhindert.
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Die zumindest eine umlaufende Ausnehmung ist bevorzugt als Nut oder Rille ausgebildet. Die Nut oder Rille kann sich dabei ausgehend von den Enden des Nutgrundes über die gesamte axiale Breite erstrecken. Diese Ausführung ist beispielsweise der 2 zu entnehmen. Alternativ können auch mehrere Nuten bzw. Rillen axial nebeneinander ausgebildet sein. Bei mehreren Nuten bzw. Rillen können diese planparallel zueinander ausgebildet sein oder aber sich umlaufend kreuzen. Die Nut oder Rille oder eine Mehrzahl davon können unterschiedlich ausgebildet sein. Im Schnitt betrachtet können diese V-förmig oder O-förmig oder rechteck-förmig oder auch Polygon-förmig sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Form der Nut oder Rille im Schnitt betrachtet die einer plankonvexen Linse. Die Wölbung der Linse zeigt dabei nach radial auswärts. Je nach für die Ausdehnung erforderlichem Freiraum kann die Ausnehmung somit optimal gestaltet werden.
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Bevorzugt verläuft die zumindest eine Ausnehmung im Wesentlichen parallel zu den Nutflanken. Eine solche Ausnehmung kann durch Span gebende Bearbeitung z. B. auf einer Drehmaschine kostengünstig eingearbeitet werden, z. B. in einem Arbeitsgang, wenn die sonst vorgesehenen spanenden Bearbeitungen der Spindelmutter für Lagersitze etc. auf einer solchen Maschine vorgenommen werden.
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In einer alternativen Ausführungsform verläuft die zumindest eine Ausnehmung im Wesentlichen mäanderförmig. Die zumindest eine Ausnehmung wechselt dabei ständig und bevorzugt gleichmäßig die axiale Richtung. Es ergibt sich dadurch ebenfalls eine gleichmäßige Verteilung des bei erhöhter Temperatur sich ausdehnenden Abstreifelementes in die Ausnehmung und wirkt sich gleichzeitig vorteilhaft als Verdrehsicherung aus, wenn das Material des Abstreifringes sich in die Ausnehmung hineindrückt. Das Abstreifelement kann sich somit nicht um seine Längsachse gegenüber der Spindelmutter drehen, was weiter einem vorzeitigen Verschleiß entgegenwirkt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verläuft die zumindest eine Ausnehmung symmetrisch zur Längsachse der Spindelmutter. Mit anderen Worten ist die Ausnehmung in Bezug auf die Längsachse umlaufend mit einer gleichmäßigen Tiefe ausgebildet. Eine solche Ausnehmung ist ebenfalls sehr kostengünstig beispielsweise mittels den Span gebenden Verfahren Drehen oder Fräsen herstellbar.
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In einer weiteren Ausführungsform ist an zumindest einer Stirnseite der Spindelmutter zwischen der Ringnut und der benachbarten Stirnseite ein konischer Abschnitt angeordnet, wobei sich der Durchmesser der Spindelmutter ausgehend von dem stirnseitigen Ende der Ringnut in Richtung des axial äußeren Endes der Stirnseite vergrößert. Der konische Abschnitt bildet einen Einführkonus als Montagehilfe für das Einführen und Einsetzen des Abstreifelements, welches von der Stirnseite her über den Einführkonus in axialer Richtung bei gleichzeitiger temporärer radialer Stauchung in die Ringnut gepresst wird. Wenn der Konus überwunden ist schnappt das Abstreifelement in die Ringnut ein und bedarf keiner weiteren Sicherung durch etwaige Sicherungsringe.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen im Schnitt betrachtet die beiden Nutflanken unterschiedliche Höhen über dem Nutgrund respektive unterschiedliche Innendurchmesser auf, wobei die äußere bzw. stirnseitige Nutflanke, an welche sich der konische Abschnitt anschließt, die geringere Höhe respektive den größeren Innendurchmesser aufweist. Die Dimensionierung ist vom Nutdurchmesser und der Verformbarkeit des Materials des Abstreifringes abhängig, da dieser beim Einführen über den Einführkonus in radialer Richtung so weit gestaucht wird, dass er problemlos über die äußere Nutflanke hinausgeschoben werden kann, um sich anschließend wieder auf den Durchmesser des Nutgrundes auszudehnen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Abstreifelement mindestens eine radial einwärts ragende Dicht- oder Abstreifkante, auch Dichtlippe genannt, auf, welche in Eingriff mit dem Spindelgewinde steht und damit eine Abstreiffunktion, d. h. das Abstreifen von am Spindelgewinde anhaftendem Schmierstoff, wie z.B. einem Schmierfett, ausübt. Die Dichtkante kann umlaufend oder schraubenförmig, d. h. in Form eines oder mehrerer Gewindegänge ausgebildet sein.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Abstreifkante drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Segmente deren Sehnen als partielle Abstreifkanten in das Spindelgewinde, vorzugsweise bis auf dessen Kerndurchmesser eingreifen und so einen Abstreifeffekt erzielen. Die Sehnen können geradlinig oder als Kreissegmente ausgeführt sein. Die Sehnen stehen zumindest in Punktkontakt mit dem Gewinde der Spindel. Bevorzugt stehen die Sehnen in Linienkontakt mit dem Gewindegrund, anders Gewindefußkreis genannt. Damit ist ein vorteilhaftes Abstreifen von Schmierfett ermöglicht.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Abstreifelement aus einem flexiblen Material, bevorzugt aus einem Elastomer oder einem Gummi hergestellt. Damit ist die Möglichkeit einer Stauchung beim Einsetzen des Abstreifelements, d. h. einer Verringerung des Außendurchmessers zur Überwindung der äußeren Nutflanke möglich. Gleichzeitig ist die Elastizität des Materials beim Eingriff in das Spindelgewinde zur Erzielung eines optimalen Abstreifeffekts von Vorteil. Besonders bevorzugt ist das Abstreifelement aus einem thermoplastischen Polyurethan (TPU) herstellbar. Dieses Kunststoffmaterial hat einerseits eine hinreichende Festigkeit, um den Sitz des Abstreifringes innerhalb der Ringnut dauerhaft aufrechtzuerhalten und andererseits die erforderliche Elastizität, Verformbarkeit und Gleiteigenschaften, um eine optimale Dicht- und Abstreifwirkung zu erzielen. Darüber hinaus ist TPU spritzfähig und weist eine gute Formstabilität auf, d. h. der Abstreifring ist kostengünstig als Spritzgussteil herstellbar.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung dient der Spindelantrieb als Antrieb eines Aktuators für eine Lenkung, vorzugsweise einer steer-by-wire-Lenkung, höchst vorzugsweise ausgebildet als eine Hinterrad- oder Hinterachslenkung. Bei einer steer-by-wire-Lenkung handelt es sich um eine Lenkung, welche lediglich Signale mittels einer elektrischen Steuerleitung („by wire“) erhält und nicht mechanisch mit einer Lenkhandhabe, z. B. einem Lenkrad verbunden ist. Die eigentliche Lenkbewegung bzw. Veränderung des Radlenkwinkels an einer Fahrzeugachse wird mittels eines Aktuators mit einem Spindelantrieb wie vorgenannt erzeugt.
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Eine Hinterrad- oder Hinterachslenkung weist einen Aktuator oder Stellmotor mit mindestens einem axial verschiebbaren Stellglied auf, welches durch die axial verlagerbare Spindel verstellt wird. Derartige Aktuatoren sind über ihre Lebensdauer mit einem Schmierstoff versehen und daher wartungsfrei. Sie müssen große Kräfte (Seitenkräfte der Räder) abstützen können, da diese bei einer Fahrzeugachse radführend sind. Sie können zumeist nicht zu Reparatur- oder Wartungszwecken geöffnet werden - daher muss eine dauerhafte Schmierung des Spindelantriebes über die gesamte Lebensdauer sichergestellt sein. Dies wird durch das erfindungsgemäße Abstreifelement erreicht, da der Schmierstoff, wie weiter oben bereits gesagt, innerhalb des der Spindelmutter verbleibt.
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Bei einer Hinterrad- oder Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges kann es sich um einen einfach oder doppelt wirkenden Aktuator handeln, welcher entweder mittelbar oder unmittelbar nur auf ein Hinterrad oder auf beide Hinterräder gleichzeitig wirkt. Die Funktionssicherheit eines solchen Aktuators ist hierbei von größter Bedeutung. Eine dauerhafte Schmiermittelversorgung ist daher essentiell während der gesamten Lebensdauer der Lenkung.
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Alternativ kann mit dem vorgenannten Aktuator ebenfalls jedes lenkbare Rad einer jeden Achse gelenkt werden.
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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 Spindelantrieb mit Spindel und Spindelmutter,
- 2 eine Ringnut mit Hinterschnitt in der Spindelmutter als Ausschnitt,
- 3a einen Abstreifring in einer Ringnut der Spindelmutter
- 3b einen Abstreifring in einer Ringnut der Spindelmutter in einer weiteren Ausführung und
- 4 einen Aktuator mit dem erfindungsgemäßen Spindelantrieb.
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1 zeigt einen Spindelantrieb 1 mit einer ein Spindelgewinde 2a und eine Längsachse a aufweisenden Spindel 2 und einer ein Muttergewinde 3a aufweisenden Spindelmutter 3. Das Spindelgewinde 2a und das Muttergewinde 3a, welche als Bewegungsgewinde, vorzugsweise als selbsthemmendes Trapezgewinde ausgebildet sind, stehen miteinander in Eingriff, wobei die Spindelmutter 3 in Drehrichtung antreibbar und die Spindel 2, welche gegen Verdrehen gehindert ist, in Richtung der auf der Längsachse a verlaufenden Spindelachse verschiebbar ist. Spindelgewinde 2a und Muttergewinde 3a werden zwecks Reduzierung der Reibung und Erhöhung des Wirkungsgrades durch einen nicht dargestellten Schmierstoff geschmiert, wobei der Schmierstoff, z. B. ein Fett, innerhalb der Spindelmutter 3, beispielsweise in einer Ringkammer 4 deponiert sein kann. Die Spindelmutter 3 weist eine erste Stirnseite 5 und eine zweite Stirnseite 6 auf, an welchen die Spindel 2 aus der Spindelmutter 3 austritt. Um einen Verlust von Schmierfett, welches an den Flanken des Spindelgewindes 2a haftet, zu vermeiden, sind im Bereich der ersten Stirnseite 5 und der zweiten Stirnseite 6 als Abstreifelemente 7, 8, insbesondere als Abstreifringe ausgebildet in der Spindelmutter 3 angeordnet. Die Abstreifringe weisen jeweils einen etwa rechteck-förmigen Querschnitt und an ihrer dem Spindelgewinde 2a zugewandten Seite eine Dicht- oder Abstreiflippe 7a, 8a auf, welche in das Spindelgewinde 2a eingreift. Die Abstreifringe sind in Ringnuten 9, 10, die im Bereich der Stirnseiten 5, 6 in der Spindelmutter 3 angeordnet sind, aufgenommen und weisen einen rechteck-förmigen Querschnitt auf, welcher dem Rechteckquerschnitt der Ringnuten 9, 10 entspricht. Die Ringnuten weisen eine umlaufende Ausnehmung 15, 16 auf, die im Weiteren noch näher erläutert wird.
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2 zeigt die Ringnut 10 als Einzelheit II aus 1 ohne das Abstreif- bzw. Dichtelement 8 in vergrößerter geschnittener Darstellung. Die Ringnut 10 weist einen im Wesentlichen Rechteck- oder U-Querschnitt auf, welcher einen Nutgrund 10a, eine erste Nutflanke 10b und eine zweite Nutflanke 10c gebildet wird, die der ersten Nutflanke 10b gegenüberliegt; beide Nutflanken 10b, 10c sind planparallel zueinander ausgebildet. Der Nutgrund 10a verläuft konzentrisch zur Längsachse a und ist quasi nicht durchgehend, sondern wird durch die Ausnehmung 15, 16 unterbrochen. Mit anderen Worten ist der Nutgrund 10a umlaufend zylindrisch ausgebildet ausgehend von den Nutflanken 10b, 10c und zwischen den inneren Enden des Nutgrundes 10a schließt sich die Ausnehmung 15, 16 an.
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Die auf den Querschnitt bezogene Höhe h1 der äußeren Nutflanke 10c ist deutlich geringer als die auf den Querschnitt bezogene Höhe h2 der inneren Nutflanke 10b ausgebildet, jeweils in radialer Richtung gesehen. Dementsprechend weist die äu-ßere Nutflanke 10c einen größeren Innendurchmesser D2 gegenüber dem Innendurchmesser D1 der inneren Nutflanke 10b auf. Die zweite oder äußere Nutflanke 10c, welche benachbart zur Stirnseite 6 der Spindelmutter 3 angeordnet ist, bildet eine axiale Fixierung für das hier nicht dargestellte Abstreifelement 8 (1). An die äußere Nutflanke 10c schließt sich ein konischer Abschnitt 11 an, welcher sich in seinem Durchmesser in Richtung der Stirnseite 6 vergrößert. Durch den Einführkonus 11 ergibt sich für die äußere Nutflanke 10c ein Hinterschnitt, d. h. die Nutflanke 10c der Ringnut 10 weist einen Hinterschnitt auf. Der konische Abschnitt 11 dient in erster Linie als Einführhilfe bei der Montage des Abstreifelements 8, wenn dieses in der Ringnut 10 platziert werden soll. Dazu wird das Abstreifelement 8 in axialer Richtung von der Stirnseite 6 in Richtung der Ringnut 10 gedrückt, wobei sein Durchmesser infolge der Verjüngung des konischen Abschnitts 11 gestaucht wird. Nach Passieren der zweiten Nutflanke 10c erweitert sich das Abstreifelement 8 (1) wieder auf seinen vorherigen Durchmesser und füllt die Ringnut 10 aus, wobei es an mehreren Flächen, nämlich dem zylindrischen Nutgrund 10a und den beiden planparallelen Nutflanken 10b, 10c anliegt, d. h. Kontaktflächen bildet, die den Abstreifring 8 form- und reibschlüssig in der Ringnut 10 halten und ein Verdrehen verhindern. Das Abstreifelement 8 ist damit fertig montiert und für den Betrieb des Spindelantriebs fixiert.
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Die Abstreifelemente 7, 8 sind aus einem flexiblen Material, beispielsweise einem Synthese- oder Naturkautschuk oder Gummi hergestellt. Vorzugsweise sind die Abstreifelemente aus einem thermoplastischen Polyurethan (TPU) hergestellt.
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Die Ringnuten 9, 10 werden vorzugsweise durch Span gebende Bearbeitung wie Fräsen oder Drehen direkt in die Spindelmutter 3 eingearbeitet.
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Die 3a und 3b zeigen einen Teilausschnitt der zweiten Stirnseite 6 der Spindelmutter 3 gemäß 1 bzw. Ringnut gemäß 2. Auf gleichlautende Bezugszeichen wird in der Beschreibung zu den 3a und 3b ggfs. nicht nochmals eingegangen, da diese aus 2 bereits bekannt sind.
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3a zeigt ein Abstreifelement 18, das zwei Dichtlippen 18a aufweist und in der Ringnut 10 angeordnet ist. Der Grundkörper des Abstreifelementes 18 ist etwa rechteck-förmig ausgebildet, wie auch das Abstreifelement 8 gemäß der 1. Zur radialen Abstützung des Abstreifelementes 18 in der Spindelmutter 3 ist der Nutgrund 110a vorgesehen. Der Nutgrund 110a grenzt jeweils an die Nutflanken der Nut 10 an und bildet in radialer Richtung gesehen eine ausreichende zylindrische Stützfläche für das Abstreifelement 18. Der Nutgrund 110a ist jeweils im Schnitt gesehen als Schulter dargestellt, wobei von den einander zugewandten Enden der Nutgrundschultern des Nutgrunds 110a eine radial umlaufende Ausnehmung 16 in der Spindelmutter ausgebildet ist.
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In der 3a wird eine Variante gezeigt, bei der die Ausnehmung im Schnitt die Form einer plankonvexen Linse aufweist. Diese ist symmetrisch zwischen den Nutflanken 10b, 10c bzw. dem Nutgrund 110a ausgebildet und ist durch Drehen einfach Span gebend herstellgestellt, z. B. wenn die Spindelmutter 3 ohnehin für die Erstellung des konischen Abschnittes 11 sich in einer Drehmaschine befindet.
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Wenn sich bedingt durch Reibungswärme innerhalb des Spindelantriebes das Abstreifelement 17, 18 ausdehnen muss, so steht hierfür die Ausnehmung 16 als Freiraum zur Verfügung. Die Dichtlippen 18a sind orthogonal zur Längsachse a und parallel zueinander in dem Abstreifelement 18 als radial einwärts verlaufende Dichtlippen ausgebildet.
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In der 3b ist das Abstreifelement 19 ebenfalls radial durch den Nutgrund 110a abgestützt, wie dieses bereits zur 3a erklärt wurde. Ausgehend von dem Nutgrund 110a bzw. den Schultern der beidseits an den Nutflanken angeordneten Nutgrundschultern des Nutgrunds 110a sind zwei parallel angeordnete Ausnehmungen 15 in Form einer Rille in der Spindelmutter 3 eingearbeitet. Bei Wärmeausdehnung aufgrund von Reibung im Spindelantrieb 1 kann sich das Abstreifelement 19 nach radial auswärts ausdehnen in einen Freiraum, der durch die Rillen bzw. die Ausnehmungen 15 hierfür zur Verfügung steht. Die Dichtlippen 19a verlaufen in der Ausführung gemäß 3 in Form eines Gewindegangs.
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4 zeigt einen Aktuator 20 einer steer-by-wire Lenkung, in welchem ein Spindelantrieb 21, umfassend eine Spindel 22 mit einer Spindelachse und eine Spindelmutter 23, angeordnet sind, wobei der Spindelantrieb 21 dem Spindelantrieb 1 gemäß 1 entspricht. Gleiche oder analoge Teile sind in 4 mit um 20 erhöhten Bezugszahlen gegenüber 1 gekennzeichnet. Die Spindelmutter 23 ist gegenüber der Spindel 22 über Abstreifelemente 27, 28 in Form eines ersten Abstreifrings und eines zweiten Abstreifrings, welche jeweils in einer ersten Ringnut 29 und in einer zweiten Ringnut 30 aufgenommen sind, gegen den Austritt von Schmierfett abgedichtet. Der Aktuator 20 weist ein Gehäuse 31 auf, in welchem die Spindelmutter 23 über ein erstes Wälzlager 32 und ein zweites Wälzlager 33 drehbar gelagert und in Richtung der Spindelachse fixiert ist. Auf der Spindelmutter 23 ist eine Riemenscheibe 34 drehfest angeordnet, welche über einen Riementrieb 35 von einem Elektromotor 36 antreibbar ist. Die Spindel 22 ist an ihren beiden Enden mit Aufschraubzapfen 37, 38 verbunden, welche im Gehäuse 31 geführt und ihrerseits mit Gelenkzapfen 39, 40 verbunden sind. Der Aktuator 20 wird vorzugsweise für die Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges eingesetzt, wobei die beiden Gelenkzapfen 39, 40 mit einem nicht dargestellten Lenkgestänge oder Radträger der Hinterräder verbunden sind und somit die Radlenkwinkel der Hinterräder verstellen kann, wenn der karosseriefeste Aktuator bei Verdrehung der axial ortsfesten Spindelmutter die gegen Verdrehen gesicherte Spindel axial verschiebt. Der in der Zeichnung dargestellte Aktuator 20 wirkt gleichzeitig bzw. zentral auf beide Hinterräder und ist daher im mittleren Bereich des Kraftfahrzeuges befestigt.
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Im Rahmen der Erfindung liegen auch Aktuatoren, welche lediglich auf ein Rad wirken. Solche Aktuatoren sind einseitig an der Karosserie oder am Fahrzeugaufbau abgestützt und weisen lediglich einen Gelenkzapfen zur Verbindung mit einem Rad oder Radträger oder Lenkgestänge auf, so dass sich der Aktuator als ein längenveränderliches Bauteil ergibt, wenn die Spindel bei drehangetriebener Spindelmutter aus dem Gehäuse des Aktuators ein- oder ausfährt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spindelantrieb
- 2
- Spindel
- 2a
- Spindelgewinde
- 3
- Spindelmutter
- 3a
- Muttergewinde
- 4
- Ringkammer
- 4h
- Hohlraum
- 5
- erste Stirnseite
- 6
- zweite Stirnseite
- 7
- Dicht-/ Abstreifelement
- 7a
- Dichtlippe
- 8
- Dicht-/ Abstreifelement
- 8a
- Dichtlippe
- 9
- Ringnut
- 10
- Ringnut
- 10a
- Nutgrund
- 10b
- erste Nutflanke
- 10c
- zweite Nutflanke
- 11
- konischer Abschnitt
- 12
- Abstreifelement
- 13
- Grundkörper
- 15
- Ausnehmung, Rille, Nut
- 16
- Ausnehmung, (plankonvexe Linse)
- 18
- Abstreifelement
- 18a
- Dichtlippe
- 19
- Abstreifelement
- 19a
- Dichtlippe
- 20
- Aktuator
- 21
- Spindelantrieb
- 22
- Spindel
- 23
- Spindelmutter
- 27
- Abstreifelement
- 28
- Abstreifelement
- 29
- Ringnut
- 30
- Ringnut
- 31
- Gehäuse
- 32
- Wälzlager
- 33
- Wälzlager
- 34
- Riemenscheibe
- 35
- Riementrieb
- 36
- Elektromotor
- 37
- Aufschraubzapfen
- 38
- Aufschraubzapfen
- 39
- Gelenkzapfen
- 40
- Gelenkzapfen
- 110a
- Nutgrund
- a
- Längsachse
- D1
- Innendurchmesser, Nutflanke
- D2
- Innendurchmesser, Nutflanke
- h1
- Höhe, Nutflanke
- h2
- Höhe, Nutflanke
