-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs.
-
Hinterachslenkungen werden eingesetzt, um die Leistungsfähigkeit als auch die Alltagstauglichkeit von Kraftfahrzeugen zu verbessern. Je nach Fahrsituation können die Hinterräder gleich- oder gegensinnig zu den Vorderrädern gelenkt werden. Bereits der kleinste, kaum sichtbare Lenkwinkel der Hinterräder sorgt für eine spürbare Verbesserung in Form eines kleineren Wendekreises oder einer verbesserten Spurstabilität.
-
Bei niedrigen Geschwindigkeiten lenkt das System die Hinterräder entgegen der eingeschlagenen Vorderräder. Dadurch entsteht eine so genannte virtuelle Radstandverkürzung und das Fahrzeug lässt sich mit kleineren Lenkbewegungen durch die Kurve lenken. Weiterhin bewirkt es einen kleineren Wendekreis für ein spürbar leichteres Einparken.
-
Bei höheren Geschwindigkeiten hingegen lenkt das System die Hinterräder in die gleiche Richtung wie die eingeschlagenen Vorderräder und der Radstand verlängert sich. Dies steigert die Fahrstabilität und Agilität des Kraftfahrzeugs und sorgt für eine maximale Fahrperformance. Weiterhin bewirkt der schnellere Seitenkraftaufbau an der Hinterachse ein spontaneres und harmonischeres Einleiten der Richtungsänderung.
-
Entsprechende Hinterachslenkungen sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. So offenbart beispielsweise die
DE 10 2016 200 102 A1 einen Aktuator für eine Hinterachslenkung mit einem Gehäuse sowie einen im Gehäuse angeordneten Spindelantrieb, welcher eine, über ein Bewegungsgewinde mit einer Spindelmutter in Eingriff stehende, Spindel mit einem ersten Befestigungsende und einem zweiten Befestigungsende aufweist. Der Aktuator umfasst ferner einen ersten und einen zweiten verschiebbar im Gehäuse angeordneten Aufschraubzapfen, wobei der erste Aufschraubzapfen mit dem ersten Befestigungsende und der zweite Aufschraubzapfen mit dem zweiten Befestigungsende fest verbunden ist. Beide Aufschraubzapfen sind jeweils in einer separaten Verdrehsicherung gleitend angeordnet.
-
Aus der
DE 10 2017 103 975 A1 ist zudem ein Lenksystem mit einer Lenkunterstützung zur Lenkung eines Rads eines Fahrzeugs bekannt, wobei das Lenksystem eine Spurstange zur Auslenkung des Rads, eine Zahnstange zur Ansteuerung der Spurstange und ein Gehäuse aufweist, wobei die Zahnstange in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei zwischen der Zahnstange und dem Gehäuse ein erster Wälzkörper angeordnet ist, und wobei der erste Wälzkörper an einer Führungsfläche und/oder Führungsnut und/oder Führungsrille des Gehäuses und/oder der Zahnstange eingreift oder anliegt, um eine Verdrehsicherung zu gewährleisten.
-
In dieser Hinsicht hat sich herausgestellt, dass weiterhin ein Bedarf besteht einen verbesserten Aktuator für eine Hinterachslenkung anzugeben, der insbesondere eine verbesserte Funktion und Betriebsfestigkeit aufweist.
-
Vor diesem Hintergrund ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Aktuator für eine Hinterachslenkung bereitzustellen, insbesondere einen Aktuator bereitzustellen, der eine verbesserte Funktion und Betriebsfestigkeit aufweist.
-
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Aktuator für eine Hinterachslenkung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
-
Die Erfindung betrifft einen Aktuator für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen innerhalb eines Gehäuses angeordneten Spindeltrieb mit einer linear verstellbaren Spindel, die über zumindest eine Antriebsstange mit einer Anbindungsgabel verbunden ist, wobei im Bereich der zumindest einen Antriebsstange eine Verdrehsicherung vorgesehen ist, die zumindest ein in einer Längsnut des Gehäuses eingreifendes Wälzelement aufweist, das mit der Antriebsstange derart verbunden ist, dass es sich bei einer Axialbewegung der Antriebsstange an zumindest einer der Nutwände der Längsnut abwälzt.
-
Durch den Einsatz eines Wälzelements in der Verdrehsicherung kann auf Kunststoffbauteile, wie sie typischerweise bei Gleitelementen verwendet werden, verzichtet werden, was sich besonders vorteilhaft auf die Betriebsfestigkeit des Aktuators auswirkt. Folgende Vorteile ergeben sich durch den Einsatz eines Wälzelements im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Gleitlagern:
- - Robustes Design,
- - Hohe statische und dynamische Belastbarkeit,
- - Reduzierter Verschleiß,
- - Korrosions- und Medienbeständigkeit, und
- - Temperatur- und Alterungsbeständigkeit.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante umfasst die Verdrehsicherung einen mit der Antriebsstange fest verbundenen Lagerbolzen, auf dem das in Form eines Wälzlagers ausgebildete Wälzelement lagernd angeordnet ist. Der Lagerbolzen kann entsprechend in der Antriebsstange ausgebildet sein oder nachträglich mit dieser fest verbunden werden, beispielsweise in dem der Lagerbolzen in diese eingepresst wird. Das Wälzlager läuft dabei in der Längsnut des Gehäuses, so dass keine Gleitschienen erforderlich sind. Vorteilhafterweise werden die Längsnut als auch das Wälzlager derart zueinander ausgelegt, dass ein ausreichendes Spiel zwischen Wälzlager und Längsnut gebildet wird. Hierdurch kontaktiert der Außenring des Wälzlagers nur eine der beiden Nutwände. So wird bei einer Axialbewegung der Antriebsstange in die eine Richtung die eine Nutwand, und bei einer Axialbewegung in die umgekehrte Richtung die zweite Nutwand der Längsnut kontaktiert.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist die Verdrehsicherung in Form einer vorgespannten Verdrehsicherung ausgebildet und umfasst ein mit der Antriebsstange verbundenes Trägerelement, das quer zu der Längsachse der Antriebsstange drehbar ist und mindestens zwei Lagerbolzen aufweist, auf denen zwei in Form eines Wälzlagers ausgebildete Wälzelemente lagernd angeordnet sind. In diesem Zusammenhang ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Vorspannung der Verdrehsicherung über eine Drehfeder erzielbar ist, die an einem ihrer Enden mit der Antriebsstange und an ihrem jeweils anderen Ende mit dem Trägerelement verbunden ist. Die Enden der Drehfeder sind dabei derart ausgebildet, dass sie in entsprechende Bohrungen in der Antriebsstange und dem Trägerelement eingefügt werden können, um ein Drehmoment um die Trägerachse zu erzeugen. Durch dieses Drehmoment legt sich der Außenring des einen Wälzlagers auf der einen Nutwand der Längsnut und der des anderen Wälzlagers auf der gegenüberliegenden Nutwand an. Im Einbauzustand ergibt sich so ein spielfreies, vorgespanntes System, das bei ausreichender Federkraft die Funktion der Verdrehsicherung sicherstellen kann. Durch die beiden Wälzlager ist die Betriebsfestigkeit über Lebensdauer gewährleistet. Die Akustik wird durch die Vorspannung positiv beeinflusst, so dass insbesondere beim Richtungswechsel der Axialbewegung keine Geräusche auftreten.
-
Zur Bestimmung der axialen Position der Antriebsstange mittels einer entsprechenden Sensorik umfasst die Verdrehsicherung vorteilhafterweise ein Targetelement, das besonders vorteilhaft in Form einer Platte ausgebildet ist und an einem zum Nutboden orientierten Ende des einen oder beider Lagerbolzen angeordnet ist.
-
Um das Geräusch bei Richtungsänderung der Antriebsstange, welches als Umkehrklacken bekannt ist, zu reduzieren, umfasst das Wälzlager ein auf seiner Außenringfläche angeordnetes Dämpfungsmittel. Vorteilhafterweise ist das Dämpfungsmittel aus einem Elastomer gebildet ist. Dadurch wird die erforderliche Dämpfung sichergestellt.
-
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
- 1 einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Aktuators gemäß einer ersten Ausführungsvariante im Längsschnitt,
- 2 einen Ausschnitt des erfindungsgemäßen Aktuators gemäß einer zweiten Ausführungsvariante im Längsschnitt,
- 3 die in 2 gezeigte Ausführungsvariante in der Draufsicht, und
- 4 eine perspektivische Darstellung des Aktuators.
-
Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegend dargestellten Ausführungsvarianten des Aktuators 1 lediglich in Bezug auf die Erfindung näher erläutert werden. Weitere Bauteile, die ein solcher Aktuator 1 typischerweise umfasst, wie beispielsweise einen Motor oder ein Getriebe etc., werden im Einzelnen nicht erläutert (4).
-
1 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Aktuators 1 gemäß einer ersten Ausführungsvariante für eine Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeugs. Der Aktuator 1 umfasst einen innerhalb eines Gehäuses 2 angeordneten Spindeltrieb (nicht dargestellt) mit einer linear verstellbaren Spindel 3, die über zumindest eine Antriebsstange 4 mit einer Anbindungsgabel 21 verbunden ist.
-
Um den Anlieferzustand beim Kunden hinsichtlich Positionierung der Anbindungsgabeln 21 sicherzustellen sowie im Betrieb das Geräusch bei der Umkehr der Axialbewegung zu minimieren („Umkehrklacken“), ist eine Verdrehsicherung 5 im Bereich der zumindest einen Antriebsstange 4 vorgesehen, die zumindest ein in einer Längsnut 6 des Gehäuses 2 eingreifendes Wälzelement 7 aufweist, das mit der Antriebsstange 4 derart verbunden ist, dass es sich bei einer Axialbewegung der Antriebsstange 4 an zumindest einer der Nutwände 8 der Längsnut 6 abwälzt. Insbesondere umfasst die Verdrehsicherung 5 in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante einen mit der Antriebsstange 4 fest verbundenen Lagerbolzen 9, auf dem das in Form eines Wälzlagers 10 ausgebildete Wälzelement 7 lagernd angeordnet ist. Der Lagerbolzen 9 kann entsprechend in der Antriebsstange 4 ausgebildet sein oder nachträglich mit dieser fest verbunden werden, beispielsweise in dem der Lagerbolzen 9 in diese eingepresst wird. Die Längsnut 6 als auch das Wälzlager 10 sind derart zueinander ausgelegt, dass ein ausreichendes Spiel zwischen Wälzlager 10 und Längsnut 6 bzw. der beiden Nutwände 8 gebildet wird. Hierdurch kontaktiert der Außenring 11 des Wälzlagers 10 in Abhängigkeit seiner axialen Bewegung jeweils eine der beiden Nutwände 8.
-
Durch den Einsatz eines Wälzelements 7 bzw. Wälzlagers 10 in der Verdrehsicherung 5 kann auf Kunststoffbauteile, wie sie typischerweise bei Gleitelementen verwendet werden, verzichtet werden, was sich besonders vorteilhaft auf die Betriebsfestigkeit des Aktuators 1 auswirkt.
-
2 zeigt einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Aktuators 1 für eine Hinterachslenkung gemäß einer zweiten Ausführungsvariante. Hierbei ist die Verdrehsicherung 5 in Form einer vorgespannten Verdrehsicherung 5 ausgebildet und umfasst ein mit der Antriebsstange 4 verbundenes Trägerelement 12, das quer zu der Längsachse der Antriebsstange 4 drehbar angeordnet ist und mindestens zwei Lagerbolzen 13 aufweist, auf denen zwei in Form eines Wälzlagers 10 ausgebildete Wälzelemente 7 lagernd angeordnet sind. Die Vorspannung der Verdrehsicherung 5 ist über eine Drehfeder 14 erzielbar, die an einem ihrer Enden 15 mit der Antriebsstange 4 und an ihrem jeweils anderen Ende 16 mit dem Trägerelement 12 verbunden ist. Die Enden 15, 16 der Drehfeder 14 sind dabei derart ausgebildet, dass sie in entsprechende Bohrungen 17, 18 in der Antriebsstange 4 und dem Trägerelement 12 eingesetzt sind, um ein Drehmoment um die Trägerachse zu erzeugen. Durch dieses Drehmoment legt sich der Außenring 11 a des einen Wälzlagers 10a auf der einen Nutwand 8a der Längsnut 6 und der Außenring 11b des anderen Wälzlagers 10b auf der gegenüberliegenden Nutwand 8b an (3), so dass sich im Einbauzustand ein spielfreies, vorgespanntes System ergibt, das bei ausreichender Federkraft die Funktion der Verdrehsicherung 5 sicherstellt. Durch die beiden Wälzlager 10a, 10b ist die Betriebsfestigkeit über Lebensdauer gewährleistet. Die Akustik wird durch die Vorspannung positiv beeinflusst, so dass insbesondere beim Richtungswechsel der Axialbewegung keine Geräusche auftreten.
-
Zur Bestimmung der axialen Position der Antriebsstange 4 mittels einer entsprechenden Sensorik (nicht dargestellt) umfasst die Verdrehsicherung 5 ein Targetelement 19, das in Form einer Platte ausgebildet ist. Wie der 1 entnehmbar, ist das Targetelement 19 an einem zum Nutboden 20 orientierten Ende des Lagerbolzen 9 angeordnet. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsvariante ist das Targetelement 19 ebenfalls an einem zum Nutboden 20 orientierten Ende der Lagerbolzen 13 angeordnet und in Form eines Streifens ausgebildet, welcher sich brückenartig zwischen den Lagerbolzen 13 erstreckt (3).
-
4 zeigt eine perspektivische Darstellung des Aktuators 1. Wie aus der 4 zu entnehmen, umfasst der Aktuator 1 in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante zwei Anbindungsgabeln 21, die zur Übertragung der Lenkbewegung dienen, sowie eine im Wesentlichen mittig angeordnete Motor-/Getriebeeinheit 22.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Aktuator
- 2
- Gehäuse
- 3
- Spindel
- 4
- Antriebsstange
- 5
- Verdrehsicherung
- 6
- Längsnut
- 7
- Wälzelement
- 8
- Nutwand
- 8a
- Nutwand
- 8b
- Nutwand
- 9
- Lagerbolzen
- 10
- Wälzlager
- 10a
- Wälzlager
- 10b
- Wälzlager
- 11
- Außenring
- 11a
- Außenring
- 11b
- Außenring
- 12
- Trägerelement
- 13
- Lagerbolzen
- 14
- Drehfeder
- 15
- Ende
- 16
- Ende
- 17
- Bohrung
- 18
- Bohrung
- 19
- Targetelement
- 20
- Nutboden
- 21
- Anbindungsgabel
- 22
- Motor-/Getriebeeinheit
-
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 102016200102 A1 [0005]
- DE 102017103975 A1 [0006]
