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Die Erfindung betrifft einen Aktuator für eine Hinterachslenkung eines Fahrzeugs, umfassend eine Schubstange, die innerhalb eines Gehäuses longitudinal verlagerbar ist und die eine Verdrehsicherung aufweist.
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Aus der
DE 10 2007 043 391 A1 geht ein Aktuator mit einer Gewindespindel und einem Ausleger hervor, wobei der Ausleger fest mit einer Mutter verbunden ist, welche in die Gewindespindel eingreift. Ferner ist ein Gehäuse vorgesehen, in dem die Gewindespindel drehbeweglich gelagert ist, wobei eine Verdrehsicherung zwischen der Mutter oder dem Ausleger und dem Gehäuse vorgesehen ist. Die Verdrehsicherung umfasst wenigstens ein gesondertes, längliches Gleitprofil, dessen Gleitfläche bezüglich einer Drehachse der Gewindespindel konvex ausgebildet ist, wobei das Gleitprofil mit einer an seine Gleitfläche angepassten Führungsnut im Gehäuse in Führungseingriff steht. Das Gleitprofil ist an der Mutter oder am Ausleger festgelegt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Aktuator für eine Hinterachslenkung eines Fahrzeugs weiterzuentwickeln.
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Diese Aufgabe wird durch einen Aktuator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Ein erfindungsgemäßer Aktuator für eine Hinterachslenkung eines Fahrzeugs umfasst eine Schubstange, die innerhalb eines Gehäuses longitudinal verlagerbar ist, wobei die Schubstange eine Verdrehsicherung mit einem Passstift aufweist, der zwischen zwei am Gehäuse befestigten Elastomerschienen in axialer Richtung geführt ist. Der Aktuator ist dazu vorgesehen, durch das axiale Verlagern der Schubstange gegenüber dem Gehäuse eine Einstellung eines Lenkwinkels von mit dem Aktuator wirkverbundenen Fahrzeugrädern an einer Hinterachse des Fahrzeugs auszuführen. Dadurch wird beispielsweise eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs eingeleitet oder unterstützt.
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Die Schubstange weist an dessen freien Enden vorzugsweise eine jeweilige Gabelanbindung mit einem Gabelelement auf, an dem das jeweilige Fahrzeugrad zumindest mittelbar aufgenommen ist. Die Schubstange ist bevorzugt ein- oder mehrteilig ausgebildet und weist eine ein- oder mehrteilig damit verbundene und konzentrisch dazu angeordnete Gewindespindel oder Spindelstange auf. Zusätzlich können weitere Verbindungsstücke zwischen der Spindelstange und der Schubstange vorgesehen sein.
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Ferner kann eine Antriebseinheit, beispielsweise in Form eines Elektromotors vorgesehen sein, um eine gegenüber dem Gehäuse axial unverschiebliche, drehangetriebene Gewindemutter anzutreiben, die mit der Spindelstange und somit mit der Schubstange wirkverbunden ist. Die Schubstange wird durch Rotation der Gewindemutter in eine Längsverlagerung bzw. in eine longitudinale Verlagerung gegenüber dem Gehäuse bzw. der Gewindemutter versetzt. Mithin bilden die Spindelstange und die Gewindemutter einen Gewindetrieb aus, wobei durch den Drehantrieb der Gewindemutter eine lineare Stellbewegung der Schubstange für eine Lenkwinkeleinstellung erfolgt. Ferner kann im Leistungsfluss zwischen der Antriebseinheit und dem Gewindetrieb eine Getriebevorrichtung eingerichtet sein, die beispielsweise als Riemengetriebe oder Planetengetriebe ausgebildet ist und insbesondere mit der Gewindemutter wirkverbunden ist.
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Die zwei Elastomerschienen erstrecken sich im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Schubstange, wobei sich der Passstift zwischen den beiden Elastomerschienen in radialer Richtung erstreckt. Mit anderen Worten ist der Passstift in Umfangsrichtung zwischen den Elastomerschienen angeordnet, sodass die Verdrehsicherung zwischen der Spurstange bzw. der Spindelstange und dem Gehäuse realisiert wird. Die beiden Elastomerschienen bilden einen Spalt zur zumindest teilweisen Aufnahme und axialen Führung des Passstiftes.
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Die Elastomerschienen bestehen vorzugsweise aus einem elastisch verformbaren Material und unterbrechen bzw. dämpfen einen Körperschall zwischen dem Gehäuse und der Schubstange. Körperschall kann beispielsweise in Folge einer Drehrichtungsumkehr der Gewindemutter auftreten. Mit anderen Worten kommen die Schubstange bzw. die Gewindespindel und somit auch der Passstift während des Betriebs des Aktuators nicht in Kontakt mit dem Gehäuse. Dadurch wird insbesondere durch die längliche Gestaltung der Elastomerschienen eine kostengünstige und reibungsarme Verdrehsicherung bereitgestellt. Die Elastomerschienen sind bevorzugt identisch ausgebildet, sodass zusätzlich die Montage aufgrund der geringeren Fehleranfälligkeit vereinfacht wird.
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Vorzugsweise ist der Passstift zylindrisch ausgebildet. Dadurch wird eine Kontaktfläche zwischen dem Passstift und der jeweiligen Elastomerschiene reduziert, wenn der Passstift durch eine Drehrichtungsumkehr der Gewindemutter an einer der Elastomerschienen zur Anlage kommt. Die kleinere Kontaktfläche wirkt sich positiv auf den Verschleiß der Verdrehsicherung aus.
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Bevorzugt umfasst die Verdrehsicherung ein Ringelement, durch das der Passstift radial hindurchgeführt ist. Der Passstift sichert das Ringelement, das auch Targetring genannt wird, in dessen Position relativ zur Schubstange. Anders gesagt ist das Ringelement auf der Außenumfangsfläche der Schubstange, vorzugsweise auf der Außenumfangsfläche der Spindelstange angeordnet.
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Der Passstift steht bevorzugt radial über den Außendurchmesser des Ringelements hervor und ragt dadurch in den sich parallel zur Schubstange erstreckenden Spalt zwischen den beiden Elastomerschienen, sodass sich der Passstift in Umfangsrichtung in Abhängigkeit der Drehrichtung der Gewindespindel an einer der beiden Elastomerschienen abstützt. Dadurch wird sowohl die Sicherung gegen ein Verdrehen als auch eine optimale Dämpfung der wechselnd wirkenden Kräfte gewährleistet. Ferner weisen die Elastomerschienen im Vergleich zu Kunststoffteilen, wie beispielsweise Polyamid 66 (PA66), eine höhere Verschleißfestigkeit auf, sodass die Betriebsfestigkeit und damit einhergehend die Lebensdauer der Hinterachslenkung verbessert wird.
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Durch Anpassung der Werkstoffeigenschaften der Elastomerschienen, wie beispielsweise die Shore-Härte, können insbesondere Bauteileigenschaften der Elastomerschienen hinsichtlich Dämpfungseigenschaften oder Verschleißfestigkeit eingestellt werden. Insbesondere ist das Verhältnis von Dämpfung und Lebensdauer der Elastomerschienen einstellbar.
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Die Elastomerschienen sind jeweils ortsfest mit dem Gehäuse verbunden. Denkbar ist insbesondere ein Kleben oder Klemmen der Elastomerschienen an das Gehäuse. Ferner können die Elastomerschienen durch Vulkanisieren mit dem Gehäuse verbunden sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist jede Elastomerschiene mittels eines jeweiligen Winkelstücks am Gehäuse befestigt. Mithin ist die jeweilige Elastomerschiene mit einem Winkelstück, das sich vorzugsweise zumindest über einen Teil der Längsseite der jeweiligen Elastomerschiene erstreckt, fest verbunden. In diesem Fall ist ebenfalls denkbar, dass die Elastomerschienen durch Kleben oder Vulkanisieren mit dem jeweiligen Winkelstück verbunden sind. Die Winkelform der Winkelstücke bewirkt zum einen eine bessere Stabilität der Elastomerschienen. Darüber hinaus können die Winkelstücke mit der dazugehörigen Elastomerschiene am Gehäuse verschraubt werden. Dazu ist von Vorteil, wenn die Winkelstücke aus einem Metall ausgebildet sind. Ferner ist denkbar, die Winkelstücke jeweils mehrteilig auszubilden.
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Ein derartiger Aktuator wird vorzugsweise in einer Hinterachslenkung eines Fahrzeugs eingesetzt. Dabei kann das Fahrzeug mehrere Hinterachsen aufweisen, wobei jeweils eine oder mehrere Hinterachsen eine jeweilige Hinterachslenkung mit einem jeweiligen Aktuator aufweisen.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
- 1 eine vereinfachte schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Hinterachslenkung,
- 2 eine schematische Längsschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Aktuators gemäß 1,
- 3 eine schematische Querschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Aktuators gemäß 2, und
- 4 eine vereinfachte schematische Perspektivansicht eines Winkelstücks für eine Elastomerschiene des erfindungsgemäßen Aktuators gemäß den 2 und 3.
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Gemäß 1 ist eine Hinterachslenkung 11 für ein - hier nicht dargestelltes - Fahrzeug dargestellt, das einen Aktuator 1 mit einem Gehäuse 3 umfasst, in dem eine in den 2 und 3 dargestellte Schubstange 2 longitudinal geführt ist. Mittels der Schubstange 2 ist ein Lenkwinkel von jeweiligen - hier ebenfalls nicht gezeigten - Fahrzeugrädern, welche an Gabelelementen 9 der Hinterachslenkung 11 zumindest mittelbar angeordnet sind, einstellbar. Ferner weist die Hinterachslenkung 11 eine Antriebseinheit 10 auf, welche die Schubstange 2 zumindest mittelbar in eine Längsverlagerung versetzt.
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Nach 2 umfasst die Schubstange 2 eine Spindelstange 13, wobei die Schubstange 2 zusammen mit der Spindelstange 13 entlang des Gehäuses 3 axial verschieblich sind. Die Spindelstange 13 ist Teil eines Gewindetriebs und dazu mit einer von der Antriebseinheit 10 zumindest mittelbar antreibbaren - hier nicht dargestellten - Gewindemutter wirkverbunden. Durch Rotation der Gewindemutter wird die Spindelstange 13 und somit die gesamte Schubstange 2 in eine Longitudinalbewegung versetzt.
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Im Bereich der Spindelstange 13 ist eine Verdrehsicherung 4 mit einem Ringelement 7 und einem zylindrischen Passstift 5 ausgebildet, wobei sich der Passstift 5 im Wesentlichen radial durch die Spindelstange 13 und das Ringelement 7 hindurch erstreckt. Die Verdrehsicherung 4 verhindert, dass sich die Spindelstange 13 bzw. die Schubstange 2 bei Rotation der Gewindemutter verdrehen.
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Der Passstift 5 ist durch das Ringelement 7 in radialer Richtung hindurchgeführt und sichert das Ringelement 7 in dessen Position, nämlich insbesondere in Umfangsrichtung sowie in axialer Richtung. Der Passstift 5 steht über den Außendurchmesser des Ringelements 7 hervor und ragt teilweise in einen sich parallel zur Spindelstange 13 erstreckenden Spalt zwischen zwei Elastomerschienen 6a, 6b, die ortsfest am Gehäuse 3 angeordnet sind. Die Elastomerschienen 6a, 6b ermöglichen eine Verlagerung des Passstifts 5 in eine Verlagerungsrichtung 12 der Spurstange 2 bzw. der Spindelstange 13. Anders gesagt ist der Passstift 5 zwischen den Elastomerschienen 6a, 6b in axialer Richtung geführt, wobei sich der Passstift 5 in Umfangsrichtung an einer der Elastomerschienen 6a, 6b abstützt, wie in 3 zu sehen ist.
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Die Elastomerschienen 6a, 6b sind jeweils mit einem Winkelstück 8 verbunden, wobei das jeweilige Winkelstück 8 in diesem Ausführungsbeispiel am Gehäuse 3 verschraubt ist. Nach 4 ist exemplarisch die erste Elastomerschiene 6a gezeigt, wobei die zweite Elastomerschiene 6b analog dazu ausgebildet ist. Die Elastomerschienen 6a, 6b sind aufgrund ihrer identischen Ausbildung kostengünstig herstellbar, wobei insbesondere eine fehlerhafte Montage am Gehäuse 3 verhindert wird. Das Winkelstück 8 und die erste Elastomerschiene 6a weisen vorliegend die gleiche Länge auf, wobei alternativ das Winkelstück 8 auch kürzer oder mehrteilig ausgebildet sein kann. Das Winkelstück 8 ist S-förmig ausgebildet und weist mehrere Öffnungen 14 auf, um die Elastomerschiene 6a am Gehäuse 3 verschrauben zu können. Die Form des Winkelstücks 8 wirkt sich positiv auf die Steifigkeit der Elastomerschiene 6a aus und realisiert eine sichere Befestigung der Elastomerschiene 6a am Gehäuse 3.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aktuator
- 2
- Schubstange
- 3
- Gehäuse
- 4
- Verdrehsicherung
- 5
- Passstift
- 6a, 6b
- Elastomerschiene
- 7
- Ringelement
- 8
- Winkelstück
- 9
- Gabelelement
- 10
- Antriebseinheit
- 11
- Hinterachslenkung
- 12
- Verlagerungsrichtung
- 13
- Spindelstange
- 14
- Öffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007043391 A1 [0002]
