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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator einer Lenkung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere einer Hinterachslenkung.
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Aus
DE102018129103 A1 ist eine Hinterachslenkung bekannt geworden, deren Aktuator mit einer in einem Gehäuse längsverschieblichen Schubstange versehen ist. Die Schubstange durchdringt das Gehäuse und ist entlang eines Stellweges zwischen axialen Anschlägen verschieblich. Die Schubstange ist endseitig mit Gabelköpfen versehen, die an Spurlenker zum Anlenken von Rädern anschließbar sind. Die Schubstange durchdringt gehäuseseitig fixierte Distanzringe. Ein axialer Stellweg in der einen Verfahrrichtung wird durch formschlüssiges Anschlagen des einen Gabelkopfes gegen den einen Distanzring gestoppt. Ein axialer Stellweg in der anderen Verfahrrichtung wird durch formschlüssiges Anschlagen des anderen Gabelkopfes gegen den anderen Distanzring gestoppt. Die gehäuseseitigen Distanzringe bilden Anschläge und die dem Gehäuse zugewandten Stirnflächen der Gabelköpfe bilden Stopper.
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Die formschlüssigen Anschläge gemäß
DE102018129103 A1 erfordern zusätzliche Maßnahmen, um den vollen Verfahrweg zu gewährsleiten, die unter anderen Faltenbälge vorsehen, die die Stirnflächen der Gabelköpfe sowie die Distanzringe umhüllen. Das von den Faltenbälgen eingeschlossene Luftvolumen ändert sich je nach Lage der Schubstange, so dass gegebenenfalls für eine Be- und Entlüftung Sorge zu tragen ist, die zuverlässig das Eindringen von Fremdstoffen verhindert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen alternativen Aktuator anzugeben, der auf einfache Art und Weise zuverlässig eine mechanische Stellwegbegrenzung für die Schubstange ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe durch den Aktuator gemäß Anspruch 1 gelöst. Zweckdienliche Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Der Aktuator einer Lenkung, vorzugsweise einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges weist eine in einem Gehäuse entlang eines Stellweges längsverschieblich angeordnete Schubstange auf. Das Gehäuse kann quer - das heißt quer zur Schubstangenachse - oder längsgeteilt sein. Ein Motor kann an dem Gehäuse gehaltert sein, der vorzugsweise über ein Rotation-Rotation Getriebe einen Gewindetrieb antreibt, dessen Gewindespindel als translatorisches Ausgangsglied Teil der Schubstange ist.
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Die Schubstange kann endseitig mit Anschraubösen oder Gabelköpfen oder anderen Verbindungselementen versehen sein, die beispielsweise an die beiden Enden der Schubstange angeschraubt werden können. Diese Verbindungselemente können an sogenannte Spurlenker gelenkig angebunden sein, die die Räder anlenken und deren Spur verändern. Die Schubstange an sich kann mehrteilig ausgeführt sein und aus mehreren starr miteinander verbundenen Bauteilen bestehen. Diese entlang der Schubstangenachse hintereinander angeordneten Schubstangenteile können miteinander verschraubt oder sonstwie miteinander befestigt sein.
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Die Anschläge sind vorzugsweise axial hintereinander angeordnet und axial einander zugewandt. Beispielsweise kann eine zur Längsachse der Schubstange parallele Nut im Gehäuse oder in der Schubstange eingerichtet sein, deren axial endseitigen Nutwände die Anschläge bilden können.
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Ferner ist ein mit den beiden Anschlägen zusammenwirkender Stopper vorgesehen. Der Stopper kann beispielsweise stiftförmig ausgebildet und quer zur Schubstangenachse angeordnet sein und zwischen die beiden Anschläge eingreifen. Die einander zugewandten Anschläge können in vorteilhafter Weise von einem gemeinsamen Stopper angefahren werden und die Anzahl von Bauteilen für die StellwegBegrenzung reduzieren. Wenn die Schubstange axial in die eine Richtung verfahren wird, schlägt der Stopper am Ende des Stellwegs gegen den einen Anschlag an. Wenn die Schubstange axial in die andere Richtung verfahren wird, schlägt der Stopper am Ende des Stellwegs gegen den anderen Anschlag an. Alternativ kann der Stopper aus zwei räumlich getrennten Stopperteilen gebildet sein, von denen das eine dem einen Anschlag und von denen das andere dem anderen Anschlag zugeordnet ist.
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Sowohl die Anschläge als auch der Stopper sind innerhalb des Gehäuses angeordnet und somit geschützt vor Fremdstoffen, die außerhalb des Gehäuses sind. Diese Aktuatoren sind mit ihren Gehäusen an der Fahrzeugunterseite angeordnet und demzufolge Umwelteinflüssen ausgesetzt. Die Anordnung innerhalb des Gehäuses stellt zuverlässig sicher, dass Fremdstoffe nicht zwischen Anschläge und Stopper gelangen können und dass die Schubstange über ihren vorgesehenen Stellweg zuverlässig verfahrbar ist.
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Der axiale Stellweg der Schubstange ist ausgehend von einer Neutrallage - beide Räder sind für Geradeausfahrt eingestellt - in beide axiale Richtungen begrenzt durch formschlüssige Anschläge. Der gesamte Stellweg reicht von der einen Endlage bis zur anderen Endlage der Schubstange.
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Der Aktuator weist einen Linearwegsensor zum Erfassen einer axialen Position der Schubstange auf, dessen Signalgeber an dem im Gehäuse angeordneten ersten Schubstangenteil der Schubstange angeordnet ist und dessen den Stellweg abdeckender Signalnehmer dem Gehäuse zugeordnet ist. Wenn die Schubstange entlang ihrer Längsachse verschoben wird verändert der Signalgeber seine Position gegenüber dem Signalnehmer. Die Positionsänderung wird erfasst und kann an eine ECU übermittelt werden. In günstiger Weise kann ein berührungslos arbeitender Linearwegsensor mit einem elektrisch leitfähigen Signalgeber vorgesehen sein. Besonders günstig sind kapazitiv arbeitende Linearwegsensoren. In diesem Fall kann der etwa stiftförmig ausgebildete Signalgeber aus Aluminium gebildet sein, der quer von der Schubstange absteht und auf den Signalnehmer hin ausgerichtet ist. Der Signalnehmer kann mit einer Vielzahl von elektrischen Spulen versehen sein, die den Stellweg der Schubstange abdecken.
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An dem ersten Schubstangenteil sind entweder der Stopper oder die beiden Anschläge angeordnet sind. An dem Gehäuse sind entsprechend die beiden Anschläge oder der Stopper angeordnet. An dem ersten Schubstangenteil ist der Signalgeber des Linearwegsensors angeordnet. An dem Gehäuse ist der Signalnehmer angeordnet. Das erste Schubstangenteil übernimmt demzufolge in vorteilhafter Weise mehrere Funktionen: es ist Träger sowohl des Signalnehmers als auch des Stoppers oder der beiden Anschläge. Der Signalnehmer und der Stopper können gesonderte Bauteile sein, die an dem ersten Schubstangenteil befestigt werden, vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung zwischen Signalgeber und erstem Schubstangenteil, vorzugsweise mittels einer Pressverbindung eines etwa stiftförmig ausgebildeten Stoppers, der in eine Bohrung des ersten Schubstangenteils eingepresst wird. Falls das erste Schubstangenteil Träger der Anschläge ist, kann es mit einer entlang der Schubstangenachse angeordneten Längsnut versehen sein, so dass an dem ersten Schubstangenteil ausgebildete Nutwände die Anschläge bilden.
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Die Schubstange ist in dem Gehäuse verdrehgesichert gelagert. Wenn die Gewindespindel mittels des rotierenden Antriebsteils axial verschoben wird, ist es angestrebt, dass die Gewindespindel keine Drehbewegung erfährt. Das erste Schubstangenteil kann mit der Gewindespindel verschraubt sein. Es kann in günstiger Weise als Verdrehsicherung weitergebildet sein. In diesem Fall übernimmt das erste Schubstangenteil eine weitere Funktion und hält die Schubstange drehfest in dem Gehäuse. Das etwa stabförmig entlang der Längsachse der Schubstange ausgerichtete erste Schubstangenteil kann an seiner Mantelfläche beispielsweise als Zweiflach ausgebildet sein, dessen parallel zur Schubstangenachse angeordnete Lagerflächen an entsprechenden Gegenflächen gelagert sind, die am Gehäuse ausgebildet sind. Das erste Schubstangenteil ist also einwandfrei gegen Verdrehbewegungen gegenüber dem Gehäuse gesichert, so dass keine störenden Verdrehbewegungen am Signalgeber des Linearwegsensors auftreten.
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Das Gehäuse kann eine erste Gehäuseöffnung aufweisen, die durch einen erstenDeckel abgedeckt ist. Axial einander gegenüberliegenden Seiten der ersten Gehäuseöffnung können mit den Anschlägen für den Stopper versehen sein. Die Wandung der Gehäuseöffnung selbst kann als Anschlag dienen. Es mag jedoch zweckdienlich sein, in die Gehäuseöffnung ein separates Anschlagteil einzusetzen. Je nach Fahrzeugtyp kann der gewünschte Stellweg variieren. Die Anschlagteile bieten den Vorteil, dass sie an den gewünschten Stellweg angepasst werden können bei unveränderter Gehäuseöffnung. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Deckel mit den in die Gehäuseöffnung eingreifenden Anschlägen versehen ist. Beispielsweise kann der Deckel einen in die Gehäuseöffnung eingreifenden Bord aufweisen, der die Anschläge in beiden Verfahrrichtungen bildet.
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Der in diesem Fall schubstangenseitig angeordnete Stopper überlappt die Anschläge in radialer Richtung, also in Richtung quer zur Schubstange. Der Stopper greift vorzugsweise in eine Längsnut des ersten Deckels ein, deren axial einander gegenüberliegende und einander zugewandte Nutwände die Anschläge bilden, und dessen entlang der Längsnut angeordnete Federschienen in die Längsnut eingesetzt sind, wobei der Stopper zwischen die Federschienen eingreift und in Umfangsrichtung federbelastet ist. Mit dieser zweckmäßigen Weiterbildung wird eine Dämpfung erreicht: wenn der Aktuator beispielsweise plötzlich gegenläufig betätigt wird, können Drehimpulse in die Schubstange eingeleitet werden, die von den Federschienen aufgefangen werden. Diese Weiterbildung vermeidet demzufolge eventuelle Klappergeräusche und verbessert die Akustik.
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Das Gehäuse kann eine zweite Gehäuseöffnung aufweisen, die durch einen zweiten Deckel abgedeckt ist, der den Signalnehmer des Linearwegsensors trägt. Dieser zweite Deckel kann vorteilhaft sein zu Revisionszwecken, oder zur Kalibirierung des Signalgebers auf der Schubstange, der zugänglich ist, wenn der zweite Deckel entfernt wird.
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Die erste und die zweite Gehäuseöffnung können um die Spindelachse herum an dem Gehäuse einander gegenüberliegend angeordnet sein, und der beispielsweise stiftförmige Stopper sowie der Signalgeber können um die Spindelachse herum an dem ersten Schubstangenteil einander gegenüber liegend angeordnet sein. Diese fertigungstechnisch vorteilhafte Variante ermöglicht beispielsweise eine quer zur Schubstangenachse angeordnete durchgängige Ausnehmung im ersten Schubstangenteil, die zur Seite des Stoppers hin als Bohrung für eine Presspassung ausgelegt ist und die zur Seite des Signalgebers hin zur Aufnahme des Signalgebers ausgebildet ist, mit einer zusätzlichen Gewindebohrung, um eine Befestigungsschraube zum Befestigen des Signalgebers an dem ersten Schubstangenteil zu ermöglichen.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in insgesamt fünf Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Aktuator in einer Ansicht,
- 2 einen Abschnitt des Aktuators aus 1 im Längsschnitt,
- 3 den Aktuator im Querschnitt in dem in 2 gezeigten Abschnitt 7
- 4 eine Einzelheit des Aktuators und
- 5 die Einzelheit aus 4 in Explosionsdarstellung.
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Die 1 und 2 zeigen einen Aktuator einer Hinterachslenkung eines Kraftfahrzeuges, mit einer in einem Gehäuse 1 entlang eines Stellweges längsverschieblich angeordneten mehrteiligen Schubstange 3, die das Gehäuse 1 durchdringt und endseitig mit Gabelköpfen 4 versehen ist, die an die Enden der Schubstange 3 angeschraubt sind. Die Gabelköpfe 4 werden an nicht abgebildete Spurlenker angeschlossen, die wiederum nicht abgebildete Räder der Hinterachse anlenken. Derartige Aktuatoren können auch als Zentralaktuatoren bezeichnet werden.
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Das Gehäuse 1 ist quer zur Schubstangenachse in zwei Gehäuseteile 5, 6 geteilt. Ein Elektromotor 7 ist an das Gehäuse 1 angeschraubt, der über ein nicht abgebildetes Zahnriemengetriebe (Rotation-Rotation Getriebe) einen nicht weiter abgebildeten Planetenwälzgewindetrieb (Rotation-Translation Getriebe) antreibt, dessen Gewindespindel 8 Teil der Schubstange 3 ist. Unter Drehantrieb des Planetenwälzgewindetriebs erfährt die Schubstange 3 einen axialen Vorschub.
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Die Schubstange 3 ist aus mehreren starr miteinander verbundenen Bauteilen zusammengesetzt. Sie umfasst die Gewindespindel 8 und weitere Schubstangenteile, von denen das mit der Gewindespindel 8 zusammengeschraubte erste Schubstangenteil 9 als Verdrehsicherung 10 der Schubstange 3 ausgebildet ist. Diese Verdrehsicherung 10 weist einen Zweiflach 11 auf, dessen Lagerflächen 12 an gehäuseseitigen Gegenflächen 13 gelagert ist (3).
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Der axiale Stellweg der Schubstange 3 ist ausgehend von der in 1 abgebildeten Neutrallage - beide Räder sind für Geradeausfahrt eingestellt - in beiden axialen Richtungen formschlüssig begrenzt durch einen Stehwegbegrenzer 14.
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2 zeigt Details des Stellwegbegrenzers 14, der einen stiftförmigen Stopper 15 aufweist, der mit der Verdrehsicherung 10 verschraubt ist. Der Stopper 15 greift zwischen zwei gehäuseseitige Anschläge 16 ein, die axial hintereinander angeordnet und einander zugewandt sind. Wenn die Schubstange 3 axial in die eine Richtung verfahren wird, schlägt der Stopper 15 am Ende des Stellwegs gegen den einen Anschlag 16 an. Wenn die Schubstange axial in die andere Richtung verfahren wird, schlägt der Stopper 15 am Ende des Stellwegs gegen den anderen Anschlag 16 an. Im Ausführungsbeispiel ist der Stopper durch einen Stift 33 gebildet, der zylindrisch ausgebildet ist.
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2 zeigt, dass das erste etwa stabförmige Schubstangenteil 9 an seinem einen axialen Ende mit der Gewindespindel 8 und an seinem anderen axialen Ende mit einem weiteren Schubstangenteil 35 verschraubt ist.
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Das Gehäuse 1 weist eine erste Gehäuseöffnung 17 auf, die durch einen ersten Deckel 18 abgedeckt ist. Der Stopper 15 greift in eine Längsnut 19 des ersten Deckels 19 ein, deren axial einander gegenüberliegende und einander zugewandte Nutwände 20 die Anschläge 16 bilden. Entlang der Längnut sind zwei Federschienen 21 in die Längsnut 19 eingesetzt. Der Stopper 15 greift zwischen die Federschienen 21 ein und ist in Umfangsrichtung durch beide Federschienen 21 federnd vorgespannt. Die Federschienen 21 sind leicht bogenförmig geformt mit einander zugewandten konvexen Seiten.
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Die 4 und 5 zeigen den ersten Deckel 18 mit den Federschienen 21. Deutlich ist zu erkennen, dass die Nutwände 20 an sockelartigen Vorsprüngen 22 des ersten Deckels 18 ausgebildet sind. Der Verfahrweg des Stoppers 15 zwischen den Anschlägen 16 wird bestimmt durch die axiale Erstreckung der Vorsprünge 22. Je nach Fahrzeugtyp kann ein jeweils passender erster Deckel für den vorgesehenen Verfahrweg montiert werden. Der erste Deckel 18 ist mit mehreren in 2 lediglich angedeuteten Schrauben 31 mit dem Gehäuse 1 verschraubt. Die Schrauben 31 sind durch vier Löcher 32 an den Eckpunkten des ersten Deckels 18 (5) durchgeführt
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2 zeigt weiter einen nur angedeuteten kapazitiven Linearwegsensor 23 zum Erfassen einer axialen Position der Schubstange 3, dessen Signalgeber 24 an dem im Gehäuse 1 angeordneten ersten Schubstangenteil 9 der Schubstange 3 angeordnet ist und dessen den Stellweg abdeckender Signalnehmer 25 an einem zweiten Deckel 26 angeordnet ist, der eine zweite Gehäuseöffnung 27 des Gehäuses 1 abdeckt oder verschließt.
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Wenn die Schubstange 3 entlang ihrer Längsachse verschoben wird verändert der Signalgeber 24 seine axiale Position gegenüber dem Signalnehmer 25. Die Positionsänderung wird erfasst und an eine nicht abgebildete ECU übermittelt. Der elektrisch leitfähige Signalgeber 24 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet, der im Ausführungsbeispiel aus Aluminium gebildet ist und quer von der Schubstange 3 absteht und auf den Signalnehmer 25 hin ausgerichtet ist.
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Die erste und die zweite Gehäuseöffnung 17, 27 sind um die Spindelachse herum an dem Gehäuse einander gegenüberliegend angeordnet. Der stiftförmige Stopper 15 und der Signalgeber 24 sind um die Schubstangenachse herum an dem ersten Schubstangenteil 9 einander gegenüber liegend angeordnet. Eine quer zur Schubstangenachse angeordnete durchgängige Ausnehmung 28 im ersten Schubstangenteil 9 ist zur Seite des Stoppers 15 hin als Bohrung 34 für eine Presspassung mit dem nadelförmigen Stopper 15 ausgelegt, der in die Durchgangsbohrung 28 eingepresst ist. Zur Seite des Signalgebers 24 hin ist neben der Ausnehmung eine Gewindebohrung 29 in dem ersten Schubstangenteil 9 ausgebildet, in die eine Befestigungsschraube 30 zum Befestigen des Signalgebers 24 an dem ersten Schubstangenteil 9 eingeschraubt ist.
- 1
- Gehäuse
- 2 3
- Schubstange
- 4
- Gabelkopf
- 5
- Gehäuseteil
- 6
- Gehäuseteil
- 7
- Elektromotor
- 8
- Gewindespindel
- 9
- erstes Schubstangenteil
- 10
- Verdrehsicherung
- 11
- Zweiflach
- 12
- Lagerfläche
- 13
- Gegenfläche
- 14
- Stellwegbegrenzer
- 15
- Stopper
- 16
- Anschlag
- 17
- erste Gehäuseöffnung
- 18
- erster Deckel
- 19
- Längsnut
- 20
- Nutwand
- 21
- Federschiene
- 22
- Vorsprung
- 23
- Linearwegsensor
- 24
- Signalgeber
- 25
- Signalnehmer
- 26
- zweiter Deckel
- 27
- zweite Gehäuseöffnung
- 28
- Ausnehmung
- 29
- Gewindebohrung
- 30
- Schraube
- 31
- Schraube
- 32
- Loch
- 33
- Stift
- 34
- Bohrung
- 35
- weiteres Schubstangenteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018129103 A1 [0002, 0003]
